CN110058349B - 导光板、背光模组、显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种导光板、背光模组、显示装置及显示装置的驱动方法，涉及显示技术领域。该导光板包括相背的出光面和背光面，以及相背的第一入光面和第二入光面；第一入光面和第二入光面邻接于出光面和背光面之间，且第一入光面和第二入光面均与出光面和背光面垂直；出光面设有多个沿远离背光面的方向凸起的导光结构，导光结构向出光面逐渐收缩，用于使由第一入光面入射的光线向第二入光面偏折并出射，以及使由第二入光面入射的光线向第一入光面偏折并出射。本公开的导光板可为显示装置两侧的用户显示不同的图像。

Description

导光板、背光模组、显示装置及其驱动方法

技术领域

本公开涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种导光板、背光模组、显示装置及显示装置的驱动方法。

背景技术

目前，液晶显示器已经获得了广泛的应用，现有液晶显示器一般包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，以及背光模组，背光模组用于提供显示图像所需的光线。现有背光模组的发光范围通常朝向前方，且发光范围固定，使得不论哪个位置的用户，都只能在液晶显示器上看到同一种图像。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种导光板、背光模组、显示装置及显示装置的驱动方法，可为显示装置两侧的用户显示不同的图像。

根据本公开的一个方面，提供一种导光板，包括相背的出光面和背光面，以及相背的第一入光面和第二入光面；所述第一入光面和所述第二入光面邻接于所述出光面和所述背光面之间，且所述第一入光面和第二入光面均与所述出光面和所述背光面垂直；

所述出光面设有多个沿远离所述背光面的方向凸起的导光结构，所述导光结构向所述出光面逐渐收缩，用于使由所述第一入光面入射的光线向所述第二入光面偏折并出射，以及使由所述第二入光面入射的光线向所述第一入光面偏折并出射。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导光结构的横截面的形状为等腰梯形，所述等腰梯形的一个腰朝向所述第一入光面，另一个腰朝向所述第二入光面；所述横截面为垂直于所述第一入光面和所述第二入光面，且垂直于所述出光面和所述背光面的截面。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导光结构的底角满足以下关系式：

θ≤α≤45°，θ＝arcsin(N₁/N₂)；

其中，α为所述导光结构的底角，N₁为空气的折射率，N₂为导光板的折射率。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导光结构的高度满足以下关系式：

t≥m×tanα/(cotθ×tanα－1)；

其中，t为导光结构的高度，m为所述导光结构的上底的长度。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导光结构为延伸方向平行于所述第一入光面和所述第二入光面的凸棱，且各所述导光结构间隔设置于所述第一入光面和所述第二入光面之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导光结构阵列分布，且排成垂直于所述第一入光面和所述第二入光面的多行，以及平行于所述第一入光面和所述第二入光面的多列。

根据本公开的一个方面，提供一种背光模组，包括：

上述任意一项所述的导光板；

第一光源，设于所述第一入光面远离所述第二入光面的一侧，用于向所述第一入光面发光；

第二光源，设于所述第二入光面远离所述第一入光面的一侧，用于向所述第二入光面发光。

根据本公开的一个方面，提供一种显示装置，包括：

上述任意一项所述的背光模组。

根据本公开的一个方面，提供一种显示装置的驱动方法，所述显示装置为上述任意一项所述的显示装置，所述驱动方法包括：

控制所述第一光源开启，且所述第二光源关闭，并输入第一显示信号；

控制所述第一光源关闭，且所述第二光源开启，并输入第二显示信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动方法还包括：

在一个显示周期内，控制所述第一光源和所述第二光源交替开启。

在本公开的一种示例性实施例中，所述显示装置包括阵列基板，所述阵列基板与所述导光板的出光面正对设置；所述驱动方法还包括：

在一个所述显示周期内，向所述阵列基板交替输入所述第一显示信号和所述第二显示信号，且输入所述第一显示信号和控制所述第一光源开启同步进行，输入所述第二显示信号和控制所述第二光源开启同步进行。

本公开的导光板、背光模组、显示装置及其驱动方法，可通过导光板出光面的导光结构限制出射光线的方向，使第一入光面入射的光线向第二入光面偏折出射，并向输入第一显示信号，使得靠近第二入光面的用户可看到第一图像；同时，导光结构还可使第二入光面入射的光线向第一入光面偏折出射，并输入第二显示信号，使得位于靠近第一入光面的用户可看到第二图像，由此，通过控制第一光源开启或第二光源开启，为导光板两侧的用户提供不同的图像，提高显示装置的利用率，便于多个用户的不同需求。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式导光板的示意图。

图2为本公开实施方式导光板的俯视图。

图3为本公开实施方式导光板的原理图。

图4为本公开实施方式导光板的导光结构的示意图。

图5为本公开实施方式导光板的光路追迹示意图。

图6为本公开实施方式导光板在直角坐标下的光强分布示意图。

图7为本公开实施方式导光板在极坐标下的光强分布示意图。

图8为本公开实施方式背光模组的示意图。

图9为本公开实施方式显示装置的示意图。

图10为本公开实施方式驱动方法的时序图。

附图标记说明：

1、导光板；11、出光面；12、背光面；13、第一入光面；14、第二入光面；15、导光结构；2、第一光源；3、第二光源；4、反射片；5、阵列基板；6、彩膜基板；7、液晶层。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种导光板，用于背光模组，该背光模组可用于显示装置，该显示装置可以是液晶显示器，例如车载液晶显示器等。

如图1和图2所示，本公开的导光板1可包括出光面11、背光面12、第一入光面13和第二入光面14，其中，出光面11和背光面12相背设置，第一入光面13和第二入光面14相背设置，且第一入光面13和第二入光面14邻接于出光面11和背光面12之间，且第一入光面13和第二入光面14均与出光面11和背光面12垂直；同时，出光面11设有多个向远离背光面12的方向凸起的导光结构15，导光结构15向出光面11逐渐收缩；导光结构15用于使由第一入光面13入射的光线向第二入光面14偏折出射，还用于使由第二入光面14入射的光线向第一入光面13偏折出射。

本公开实施方式的导光板，在使用时，位于导光板1中线靠近第一入光面13一侧和靠近第二入光面14一侧均有用户观看，可通过导光结构15使第一入光面13入射的光线向第二入光面14偏折出射，此时，若输入第一显示信号，可使位于第二入光面14的用户可看到第一图像；导光结构15还可使第二入光面14入射的光线向第一入光面13偏折出射，此时若输入第二显示信号，可使靠近第一入光面13的用户可看到第二图像，由此，可通过控制第一入光面13和第二入光面14分时入射光线，为导光板1两侧的用户提供不同的图像，提高显示装置的利用率，便于多个用户的不同需求。

举例而言，如图5所示，该导光板1应用于车载液晶显示器中，第一入光面13可朝向驾驶位，第二入光面14可朝向副驾驶位；在向第一入光面13输入光线，而第二入光面14不输入光线时，驾驶位的用户可看到第一图像，而副驾驶位的用户无法看到第一图像；在向第二入光面14输入光线，而第一入光面13不输入光线时，副驾驶位的用户可看到第二图像，而驾驶位的用户无法看到第二图像。若向第一入光面13和第二入光面14交替输入光线，则驾驶位和副驾驶位的用户可同时看到不同的图像。

下面对本公开实施方式导光板1进行详细说明：

如图1所示，导光板1为平板结构，其形状可为长方体，出光面11和背光面12为相互平行的平面，第一入光面13和第二入光面14为相互平行的平面。导光板1的出光面11均匀出光，具体原理在此不再详述，其材料可以是PC(聚碳酸酯)，当然，还可以是亚克力等其它透明材料。

导光结构15可为出光面11上形成的朝向远离背光面12方向的凸起，其向出光面11逐渐收缩，使得导光结构15远离出光面11的一端的尺寸大于位于出光面11的一端的尺寸，例如，导光结构15为倒梯形结构。同时，导光结构15可使由第一入光面13入射的光线向第二入光面14偏折出射，还可使由第二入光面14入射的光线向第一入光面13偏折出射，以便向两侧用户提供不同的图像。

举例而言，导光结构15的横截面的形状为等腰梯形，该横截面为垂直于第一入光面13和第二入光面14，且垂直于出光面11和背光面12的截面，若导光结构15为直线延伸的条状结构，其横截面为垂直于长度方向的截面。同时，该等腰梯形的一个腰朝向第一入光面13，另一个腰朝向第二入光面14，两个腰即为导光结构15的两个侧壁。

如图2所示，导光结构15的数量为多个，并可分布于第一入光面13和第二入光面14之间。举例而言，导光结构15为条状结构，其可以是一体成型与出光面11上的凸棱，其长度可与第一入光面13和第二入光面14的长度一致。同时，凸棱结构的导光结构15的延伸方向可平行于第一入光面13和第二入光面14，并间隔设置于第一入光面13和第二入光面14之间，且相邻两导光结构15的间距相等，相邻两个导光结构15的间距为导光结构15远离出光面11一端的边沿的间距。或者，导光结构15可阵列分布成多行和多列，每行导光结构15沿垂直于第一入光面13和第二入光面14的方向排列，每列导光结构15沿平行于第一入光面13和第二入光面14的方向排列。

如图1和图3所示，以导光结构15的横截面为等腰梯形，且等腰梯形的一个腰朝向第一入光面13，另一个腰朝向第二入光面14为例：

为了使第一入光面13和第二入光面14的入射光线被导光结构15的两侧壁折射向两侧，可使导光结构15的底角，即等腰梯形的底角，满足以下关系式：

θ≤α≤45°，θ＝arcsin(N₁/N₂)；

其中，α为导光结构15的底角，N₁为空气的折射率，N₂为导光板1的折射率。下面对θ≤α≤45°的推导过程进行说明：

如图3所示，在导光板1水平放置时，出光面11和背光面12均水平设置，光线S₁和光线S₂为进入第一入光面13的光线。其中，光线S₁为能够直接射入导光结构15的光线；光线S₂为能够被反射至导光结构15的临界光线，根据反射定律和折射定律，光线S₂与水平方向夹角为θ为arcsin(N₁/N₂)。此外，光线S₂与竖直方向夹角β等于90°－θ，与水平方向的夹角γ等于θ。

进入导光结构15的光线S₁在被导光结构15的侧壁反射后，与竖直方向的夹角为X；光线S₂在被导光结构15的同一侧壁反射后，与竖直方向的夹角为Y，其中：

X＝N₂×(90°－2α)≥0；

Y＝N₂×(90°+θ－2α)≥0。

为了使仅第一入光面13有入射光线时，光线均向第二入光面14偏折出射，便于靠近第二入光面14一侧的用户观看第一图像，可使上述的X≥0°，则有：

N₂×(90°－2α)≥0；

经推导可得出，α≤45°。

同时，为了使所有进入导光结构15的光线均能被导光结构15的侧壁反射，则θ≤α。

综上可得，θ≤α≤45°。

举例而言，若导光板1的材料为PC，N₂取1.58，N₁取1，则θ＝±39.3°，β＝50.7°，γ＝39.3°，则有：39.3°≤α≤45°。

如图3和图4所示，对于上述等腰梯形横截面的导光结构15而言，为了使进入导光板1的光线均能照射至导光结构15的侧壁，导光结构15的高度满足以下关系式：

t≥m×tanα/(cotθ×tanα－1)；

其中，t为导光结构15的高度，m为导光结构15的上底的长度，α和θ与上文中的α和θ相同。

下面对t≥m×tanα/(cotθ×tanα－1)的推导过程进行说明：

令导光板1进入导光结构15的光线恰好全部可以照射至导光结构15的侧壁，可以得到，导光结构15的高度、底角及上底满足以下关系式：

m+t/tanα＝t/tanθ；

由该关系式可推导出：当t＝m×tanα/(cotθ×tanα－1)时，进入导光结构15的光线的照射范围与导光结构15的侧壁重合；

当t＞m×tanα/(cotθ×tanα－1)时，进入导光结构15的光线照射至导光结构15的侧壁的局部区域。

因此，只要满足t≥m×tanα/(cotθ×tanα－1)，进入导光结构15的光线全部可以被导光结构15的侧壁反射。

在m、α和θ确定的情况下，即可求得导光结构15的高度t。举例而言：

若θ＝39.3°，α＝44°，m＝3μm，则t≥5.4×m，即，t≥16.2μm。

下面结合如图5-图7对上述导光板1的效果进行说明：

图5示出了导光板1在光路追迹图像，由图5可以看出，导光板1使光线向一个方向偏折出射，即图5中左侧方向。

图6示出了导光板1在直角坐标下的光强分布情况，图7示出了导光板1在极坐标下的光强分布情况，由图6和图7可以看出，仅一个方向(－90°至0°范围)有光强数据，另一方向(0°至90°范围)光强为0，因而导光板1起到了单方向控光的作用。

本公开实施方式提供一种背光模组，可用于液晶显示器等显示装置，如图8所示，该背光模组可包括上述任意实施方式的导光板1、第一光源2和第二光源3，其中：

导光板1的结构可参考上述导光板1的实施方式，在此不再详述。

第一光源2可设于第一入光面13远离第二入光面14的一侧，并可于向第一入光面13发光。

第二光源3可设于第二入光面14远离第一入光面13的一侧，并可向第二入光面14发光。

本公开实施方式的背光模组，可通过控制第一光源2或第二光源3发光，使导光板1的出光面11的出射光线的偏折方向，从而使显示装置两侧的用户可看到不同的图像。具体而言，若第一光源2开启，且第二光源3关闭，则出光面11的出射光线向第二入光面14偏折出射，使得靠近第二入光面14的用户可看到第一图像，而靠近第一入光面13的用户无法看到该第一图像；若第一光源2关闭，且第二光源3开启，则出光面11的出射光线向第一入光面13偏折出射，使得靠近第一入光面13的用户可看到第二图像，而靠近第二入光面14的用户无法看到该第二图像。由此，可通过控制第一光源2或第二光源3交替开启，使两侧用户看到不同的图像。

第一光源2可包括灯条和设于灯条上的多个发光元件，该灯条可为一驱动发光元件发光的电路板，灯条可与第一入光面13平行正对设置，各个发光元件沿灯条的长度方向均匀分布。当然，第一光源2还可以是其它结构，只要能向第一入光面13发光即可。第二光源3的结构可参考第一光源2，只要能向第二入光面14发光即可，在此不再详述。

如图8所示，本公开实施方式背光模组还可包括反射片4，反射片4可设于背光面12远离出光面11的一侧，且与背光面12正对，用于向背光面12反射光线。反射片4的结构在此不做特殊限定，只要能反光即可。

此外，本公开实施方式的背光模组还可以包括棱镜片等其它部件，在此不再一一列举。

本公开实施方式提供一种显示装置，该显示装置显示装置可以是液晶显示器等，如图9所示，显示装置可包括上述实施方式的背光模组，背光模组的具体结构可参考上述背光模组和导光板1的实施方式，此外，该显示装置还可包括对盒设置的阵列基板5和彩膜基板6，阵列基板5和彩膜基板6具有液晶层7，背光模组位于阵列基板5远离彩膜基板6的一侧，阵列基板5与导光板1的出光面11正对。通过阵列基板5对液晶层7的控制，实现对背光模组发出的光线进行调制，从而向用户显示画面。显示装置的有益效果可参考上述背光模组及导光板1的有益效果，在此不再详述。

本公开实施方式还一种显示装置的驱动方法，该显示装置可为上述实施方式的显示装置，其具体结构在此不再赘述。该驱动方法可包括：

控制第一光源开启，且第二光源关闭，并输入第一显示信号；

控制第一光源关闭，且第二光源开启，并输入第二显示信号。

其中，在第一状态下，靠近第二入光面14的用户可看到第一图像，而靠近第一入光面13的用户无法看到第一图像。在第二状态下，靠近第一入光面13的用户可看到第二图像，而靠近第二入光面14的用户无法看到第二图像。由此，可使显示装置两侧的不同用户看到不同的图像。

本公开实施方式的驱动方法还包括：

在一个显示周期内，控制第一光源和第二光源交替开启。

由于第一光源2和第二光源3交替开启，使得显示装置两侧的用户均可看到图像，且看到的图像不同。如图10所示，第一光源2和第二光源3交替开启，在第一光源2开启，第二光源3关闭时，显示装置显示的图像为第一图像；在第一光源2关闭，第二光源3开启时，显示装置显示的图像为第二图像。

举例而言，一个显示周期的长度可以是一帧画面的长度，同一显示周期内，第一光源2和第二光源3交替开启一次，即二者各开启一次。或者，显示周期的长度还可以是两帧画面的长度，同一显示周期内，第一光源2和第二光源3交替开启一次。当然，显示周期还可以是其它长度。此外，若显示装置仅有一侧有用户，也可控制第一光源2和第二光源3中一个开启，只需向该用户显示相应的图像即可。

举例而言，该显示装置为车载液晶显示器，第一入光面13可朝向驾驶位，第二入光面14可朝向副驾驶位；在第一光源2开启，而第二光源3关闭时，驾驶位的用户可看到第一图像，而副驾驶位的用户无法看到第一图像；在第一光源2关闭，而第二光源3开启时，副驾驶位的用户可看到第二图像，而驾驶位的用户无法看到第二图像。若第一光源2和第二光源3交替开启，则驾驶位的用户看到第一图像同时，副驾驶位的用户看到第二图像。

进一步的，显示装置还可包括对盒设置的阵列基板5和彩膜基板6，阵列基板5和彩膜基板6具有液晶层7，背光模组位于阵列基板5远离彩膜基板6的一侧，阵列基板5与导光板1的出光面11正对。基于此，如图10所示，本公开实施方式的驱动方法还包括：

在一个显示周期内，向阵列基板交替输入第一显示信号和第二显示信号，且输入第一显示信号和控制第一光源开启同步进行，输入第二显示信号和控制第二光源开启同步进行。

第一显示信号可驱动阵列基板5使液晶层7的液晶处于第一偏转状态，背光模组发出的光线依次经过阵列基板5、液晶层7和彩膜基板6，使得靠近第二入光面14的用户可看到第一图像，而靠近第一入光面13的用户无法看到第一图像。

第二显示信号可驱动阵列基板5使液晶层7的液晶处于第二偏转状态，背光模组发出的光线依次经过阵列基板5、液晶层7和彩膜基板6，使得靠近第一入光面13的用户可看到第二图像，而靠近第二入光面14的用户无法看到第二图像。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (9)

1.一种导光板，其特征在于，包括相背的出光面和背光面，以及相背的第一入光面和第二入光面；所述第一入光面和所述第二入光面邻接于所述出光面和所述背光面之间，且所述第一入光面和第二入光面均与所述出光面和所述背光面垂直；

所述出光面设有多个沿远离所述背光面的方向凸起的导光结构，所述导光结构向所述出光面逐渐收缩，用于使由所述第一入光面入射的光线向所述第二入光面偏折并出射，以及使由所述第二入光面入射的光线向所述第一入光面偏折并出射；

所述导光结构的横截面的形状为等腰梯形，所述等腰梯形的一个腰朝向所述第一入光面，另一个腰朝向所述第二入光面；所述横截面为垂直于所述第一入光面和所述第二入光面，且垂直于所述出光面和所述背光面的截面；

所述导光结构的底角满足以下关系式：

arcsin(N₁/N₂)≤α≤45°；

其中，α为所述导光结构的底角，N₁为空气的折射率，N₂为导光板的折射率。

2.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，

所述导光结构的高度满足以下关系式：

t≥m×tanα/(cot arcsin(N₁/N₂)×tanα－1)；

其中，t为导光结构的高度，m为所述导光结构的上底的长度。

3.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光结构为延伸方向平行于所述第一入光面和所述第二入光面的凸棱，且各所述导光结构间隔设置于所述第一入光面和所述第二入光面之间。

4.根据权利要求1所述的导光板，其特征在于，所述导光结构阵列分布，且排成垂直于所述第一入光面和所述第二入光面的多行，以及平行于所述第一入光面和所述第二入光面的多列。

5.一种背光模组，其特征在于，包括：

权利要求1-4任一项所述的导光板；

第一光源，设于所述第一入光面远离所述第二入光面的一侧，用于向所述第一入光面发光；

第二光源，设于所述第二入光面远离所述第一入光面的一侧，用于向所述第二入光面发光。

6.一种显示装置，其特征在于，包括：

权利要求5所述的背光模组。

7.一种显示装置的驱动方法，其特征在于，所述显示装置为权利要求6所述的显示装置，所述驱动方法包括：

控制所述第一光源开启，且所述第二光源关闭，并输入第一显示信号；

控制所述第一光源关闭，且所述第二光源开启，并输入第二显示信号。

8.根据权利要求7所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：

在一个显示周期内，控制所述第一光源和所述第二光源交替开启。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述显示装置包括阵列基板，所述阵列基板与所述导光板的出光面正对设置；所述驱动方法还包括：

在一个所述显示周期内，向所述阵列基板交替输入所述第一显示信号和所述第二显示信号，且输入所述第一显示信号和控制所述第一光源开启同步进行，输入所述第二显示信号和控制所述第二光源开启同步进行。

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