CN112987388A - 调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法，所述调光模组包括依次层叠设置的第一衬底、第一电极、液晶层、逆棱镜结构、第二电极和第二衬底，其中，液晶层响应于第一电极和第二电极加载的电压偏转液晶分子并具有折射率n1，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；逆棱镜结构用于折射经液晶层调制的入射光以调整光的出射视角，逆棱镜结构的折射率为n2，n2小于N1或大于N2，其中，N1、N2均大于0。本公开实施例的调光模组，通过控制液晶层的折射率、并与逆棱镜结构配合可调整调光模组的出射光的视角。

Description

调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法

本申请要求于2020年07月23日提交中国专利局、申请号为202010716940.6、发明名称为“一种调光模组和制作方法、显示装置和调光方法”的中国专利申请的优先权，其内容应理解为通过引用的方式并入本申请中。

技术领域

本公开实施例涉及显示技术领域，具体涉及一种调光模组及其制作方法、背光组件、显示装置和调光方法。

背景技术

背光模组作为光电显示行业的关键组件，可以为液晶显示面板(简称LCD面板)提供稳定高亮度且分布均匀的光，从而可使液晶显示面板达到显示效果。随着消费电子产品竞争的日益激烈，笔记本等显示产品逐渐朝着超低功耗方向发展，产品超低功耗的要求对背光模组设计和性能提出了更高的要求。一些技术中，利用逆棱镜形成准直背光，该方案利用逆棱镜的全反射原理，通过导光板与逆棱镜配合，可达到优化后的聚光和全反射性能。相比于普通背光，利用逆棱镜形成的准直背光通过光路的一次性传播，可降低光在传播中的损耗，具备高亮度、低功耗等优点。

然而，与普通背光相比，如图1A所示，在水平视角(沿显示装置长度方向的视角)下，逆棱镜准直背光存在亮度衰减较大，视角较窄的问题，同样，如图1B所示，在垂直视角(沿显示装置宽度方向的视角)下，逆棱镜准直背光也存在亮度衰减较大、视角较窄的问题，从而限制该类产品的应用。除此之外，一些逆棱镜背光方案还存在逆棱镜的锐角棱峰结构导致的刮伤及遮蔽性差等问题，导致生产良率较低。

发明内容

本公开实施例提供一种调光模组，包括依次层叠设置的第一衬底、第一电极、液晶层、逆棱镜结构、第二电极和第二衬底，其中，所述液晶层响应于所述第一电极和所述第二电极加载的电压偏转液晶分子并具有折射率n1，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；所述逆棱镜结构用于折射经所述液晶层调制的入射光以调整光的出射视角，所述逆棱镜结构的折射率为n2，n2小于N1或大于N2，其中，N1、N2均大于0。

可选地，所述逆棱镜结构包括多个形成在所述第二电极的朝向所述第一电极的表面上的规则的锐角棱柱结构。

可选地，所述逆棱镜结构包括多个形成在所述第二电极的朝向所述第一电极的表面上的不规则的锐角棱柱结构。

可选地，所述的锐角棱柱结构的横截面形状为三角形。

本公开实施例还提供一种显示装置，包括控制器、背光模组、设置在所述背光模组的出光侧的液晶显示面板和任一实施例所述的调光模组，其中，所述控制器用于控制加载在所述调光模组的所述第一电极和所述第二电极上的电压以调整所述调光模组的液晶层的折射率；所述调光模组用于根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角。

可选地，所述背光模组包括在距离所述液晶显示面板由远及近的方向上依次层叠设置的背板、反射片和导光板；

所述调光模组位于所述背光模组中，所述调光模组设置在所述导光板靠近所述液晶显示面板的一侧，并设置为调整从所述导光板出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

可选地，所述调光模组设置在所述液晶显示面板靠近所述背光模组的一侧，所述调光模组设置为调整所述背光模组出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

本公开实施例还提供一种制作任一实施例所述的调光模组的方法，包括：

在第一衬底上形成第一电极；

在所述第一电极上形成液晶层；

在第二衬底上形成第二电极；

在所述第二电极上形成逆棱镜结构；

对盒所述第一衬底和第二衬底。

可选地，所述在所述第二电极上形成逆棱镜结构，包括：

在所述第二电极上形成胶体；

采用模具对所述胶体进行压印以形成多个规则或不规则的锐角棱柱结构。

本公开实施例还提供一种所述显示装置的调光方法，包括：

所述控制器控制加载在所述调光模组的所述第一电极和所述第二电极上的电压以调整所述调光模组的液晶层的折射率；

所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角。

可选地，所述背光模组包括在距离所述液晶显示面板由远及近的方向上依次层叠设置的背板、反射片和导光板，所述调光模组位于所述背光模组中，所述调光模组设置在所述导光板靠近所述液晶显示面板的一侧，所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角包括：所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整从所述导光板出射的光的视角并入射所述液晶显示面板；

或者

所述调光模组设置在所述液晶显示面板靠近所述背光模组的一侧，所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角包括：所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整所述背光模组出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

本公开实施例还提供一种背光组件，包括光源、导光板和调光模组；所述光源发出的光以侧入式入射到所述导光板内，所述导光板设置为所述导光板内的光线从所述导光板的出光面按设定出射角度射出；所述调光模组设于所述导光板的出光面所在侧，所述导光板射出的光线作为所述调光模组的入射光；所述调光模组包括相对设置的第一基板和第二基板、以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述第二基板设于所述第一基板的背离所述导光板一侧，所述第一基板包括设于第一衬底上的第一电极，所述第二基板包括设于第二衬底上的第二电极和设于所述第二电极的朝向所述第一基板一侧的逆棱镜层；所述调光模组设置为在所述第一电极和所述第二电极之间施加不同的电压差，能够使所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后在设定的背光出射角度范围内按不同的背光出射角度射出。

可选地，所述液晶层响应于所述电压差偏转液晶分子并具有折射率n1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底平行状态下的折射率为N1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底垂直状态下的折射率为N2，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；所述逆棱镜层的折射率为n2，n2大于等于N1且小于等于N2。

可选地，所述设定的背光出射角度范围为θ1至θ2；

当所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后按背光出射角度为θ1射出时，所述调光模组射出的光线垂直于所述第二基板的背离所述第一基板的表面；

当所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后按背光出射角度为θ2射出时，所述调光模组射出的光线的出射方向与所述调光模组的入射光的入射方向相同。

可选地，所述设定出射角度为65度至85度。

可选地，所述逆棱镜层包括并排设置的多个逆棱镜，每个所述逆棱镜的横截面形状为三角形，所述逆棱镜的朝向所述第一基板的顶角为65度至68度，相邻两个所述逆棱镜的顶角之间的距离为18微米至20微米。

本公开实施例还提供一种显示装置，包括任一实施例所述的背光组件和设于所述背光组件的出光侧的液晶显示面板。

本公开实施例的调光模组，通过控制调光模组的第一电极和第二电极上加载的电压可调节调光模组的液晶层的折射率，利用液晶层的可调节的折射率与设置在调光模组内的逆棱镜结构的折射率配合，可调整调光模组的出射光的视角，此外，逆棱镜结构位于调光模组内部，不易损坏且易组装。本公开实施例的调光模组应用于背光模组时，可使背光模组具有较宽的出射视角，能够克服一些技术中逆棱镜背光方案存在的视角窄、生产和组装良率低的问题，改善用户体验，具有较好的应用前景。

本公开实施例的背光组件，将逆棱镜层设于调光模组内，调光模组的入射光可以首先经液晶层折射，经液晶层折射后的光入射到逆棱镜层中进行折射，之后从调光模组射出。通过调节施加在调光模组的第一电极和第二电极之间的电压差，可以使液晶层的液晶分子偏转不同的角度，由于液晶的双折射性质，可使液晶层在不同的电压差下具有不同的折射率，这样，通过调节所述电压差，能够使所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后在设定的背光出射角度范围内按不同的背光出射角度射出，从而实现背光组件发光角度的可调。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所使用的附图作简单地介绍，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1A为一些技术中普通背光与逆棱镜背光的水平视角对比图。

图1B为一些技术中普通背光与逆棱镜背光的垂直视角对比图。

图2为本公开的一个实施例所述调光模组的示意图。

图3为根据本公开的实施例的调光模组的第一电极和第二电极加载电压和未加载电压时入射到调光模组的光线的光路示意图。

图4为本公开的实施例的调光模组的示例性制作方法流程图。

图5为本公开的一个实施例所述显示装置的示意图。

图6为本公开的一个实施例所述显示装置的示意图。

图7为本公开的实施例的显示装置的示例性调光方法流程图。

图8A为本公开另一些示例性实施例的显示装置在仅P2位置可视情况下的光路示意图。

图8B为本公开另一些示例性实施例的显示装置在仅P1位置可视情况下的光路示意图。

图8C为本公开另一些示例性实施例的显示装置在P2位置和P1位置均可视情况下的光路示意图。

图9A为图8A所示的光路情况下显示装置在不同视角下的亮度分布图。

图9B为图8B所示的光路情况下显示装置在不同视角下的亮度分布图。

图9C为图8C所示的光路情况下显示装置在不同视角下的亮度分布图。

图10为本公开另一些示例性实施例的显示装置在图8A、图8B和图8C示出的三种光路情况下的应用场景图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本公开，下面结合优选实施例和附图对本公开做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员可以理解，下面所描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本公开的保护范围。

本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。在本文中，除非另有说明，所采用的术语“位于同一层”指的是两个层、部件、构件、元件或部分可以通过同一构图工艺形成，并且，这两个层、部件、构件、元件或部分一般由相同的材料形成。在本文中，除非另有说明，表述“构图工艺”一般包括光刻胶的涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶的剥离等步骤。表述“一次构图工艺”意指使用一块掩模板形成图案化的层、部件、构件等的工艺。

在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的实施方式并不一定限定于该尺寸，附图中每个部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了一些例子，本公开的实施方式不局限于附图所示的形状或数值。

在本文描述中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，包括85°以上且95°以下的角度的状态。

本公开的一个实施例提供了一种调光模组，包括依次层叠设置的第一衬底、第一电极、液晶层、逆棱镜结构、第二电极和第二衬底，其中，所述液晶层响应于第一电极和第二电极加载的电压偏转液晶分子并具有折射率n1，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；逆棱镜结构用于折射经液晶层调制的入射光以调整光的出射视角，逆棱镜结构的折射率为n2，n2小于N1或大于N2，其中，N1、N2均大于0。

在本实施例中，通过控制调光模组的液晶层的折射率、并与设置在调光模组内的逆棱镜结构的折射率配合可调整出射光的视角，能够克服一些技术中逆棱镜视角窄的缺点，改善亮度的衰减问题，并通过将逆棱镜设置于调光模组内进行保护，提高了逆棱镜结构生产和组装良率，同时降低了生产成本，从而弥补了一些技术中存在的问题，具有广泛的应用前景。

在一个示例性实施例中，如图2所示，本实施例的调光模组10包括依次层叠设置的第一衬底101、第一电极103、液晶层105、逆棱镜结构107、第二电极109和第二衬底111。液晶层105的液晶分子响应于第一电极103和第二电极109上施加的电压(即施加在第一电极103和第二电极109之间的电压差)发生偏转并具有折射率n1。由于液晶分子具有双折射性质，液晶分子在不同的所述电压差下偏转的状态不同，因此，液晶层105在不同的所述电压差下的折射率不同。图2中示例性地示出了当未施加电压时液晶分子处于与第一衬底101和第二衬底111平行的状态，此时其液晶层105的折射率为N1(N1>0)，当在第一电极103和第二电极109上施加电压使液晶分子处于垂直于第一衬底101和第二衬底111的状态时，此时液晶层105的的折射率，为N2(N2>0)。当在第一电极103和第二电极109上加载电压时，液晶分子由平行于第一衬底101和第二衬底111的状态发生偏转，随着加载电压的不同，液晶偏转状态不同，液晶的折射率n1可以在N1与N2之间变化，即，n1可以大于等于N1且小于等于N2。逆棱镜结构107的折射率为n2，n2小于N1或大于N2，逆棱镜结构107可以折射经液晶层105调制的入射光。本实施例的逆棱镜结构107的折射率n2不等于液晶层105的折射率n1，这样使得逆棱镜结构107可以与液晶层105的折射率配合调整入射到调光模组10中的光的出射视角(该出射视角可理解为从调光模组10中射出的光线的出射角度，即从调光模组10中射出的光线与调光模组10的出光面的法线之间的夹角)。

参照图3描述根据本实施例的调光模组10对入射其中的光线的出射角度的调节作用。图3示例性地示出了调光模组10的第一电极103和第二电极109在加载电压和未加载电压时入射到调光模组10的光线的光路示意图。其中，在图3中虚线以左为调光模组10未通电时的液晶层105的状态和光路，虚线以右为调光模组10通电后的液晶层105的状态和光路。为了清楚体现调光作用，图3中示出两条平行的入射光线被调光模组10调整光路的情形。如图3所示，入射到调光模组10的光首先经由液晶层105中的液晶分子折射，液晶层105折射后的光入射到逆棱镜结构107中再次进行折射，之后从调光模组10出射。当液晶在通电状态下发生偏转后，液晶层105的折射率n1发生变化，例如与未通电的情况相比可增大，可使得入射到逆棱镜结构107的光相对垂直于第一衬底101和第二衬底111的法线的角度增大，之后经逆棱镜结构107折射后，出射视角相对于未通电时的出射视角可以增大。图3中示出了液晶层105与逆棱镜结构107相配合而对出射视角的调节作用，未示出光线入射在液晶层105中的液晶分子上的光线角度变化，虽然未示出该变化，但是本领域技术人员应理解，当液晶层105中的液晶分子以n1的折射率对入射的光进行折射时，入射光线与液晶分子折射后的光线相对于入射位置的切面的角度将发生变化。

由上可知，本实施例的调光模组10，包括折射率不同的液晶层105与逆棱镜结构107，使得二者相配合对入射到调光模组10中的光线进行两次折射，使得相对于单独一个逆棱镜模块调光的情况，出射视角可增大。由于液晶层105中的液晶在第一电极103和第二电极109加载电压的情况下会发生偏转，从而使得液晶层105可以具备随加载电压可变的折射率，从而使得调光模组10具备出射视角可自由调节的优势。

在一个示例性的实施例中，如图2所示，逆棱镜结构107可以包括多个形成在第二电极109的朝向第一电极103的表面上的规则的锐角棱柱结构。示例性地，逆棱镜结构107可以为以软膜压印方式形成的逆棱镜膜，逆棱镜膜包括多个规则的锐角棱柱结构。可以先在第二电极109上形成胶体(可为软膜)，其中胶体的折射率可以为n2，然后采用模具对胶体进行压印以使该胶体形成具有所需形状的棱峰的逆棱镜结构107。其中，所述的锐角棱柱结构可以为图2中示出的朝向第一电极103的具有锐角α的三角形棱柱，即所述的锐角棱柱结构的横截面形状可以为三角形，三角形棱柱的一个棱边朝向第一衬底。通过折射率为n2的多个规则的逆棱镜结构，配合折射率在N1和N2之间可调的液晶层而形成的调光模组可以自由调整出射视角，有利于改善调光模组的调光性能。

本领域技术人员可以理解，尽管图2中示出了逆棱镜结构为多个形成在第二电极的朝向第一电极的表面上的规则的锐角棱柱结构的形式，但本公开并不限定于此。在其他实施例中，逆棱镜结构可以包括多个形成在第二电极的朝向第一电极的表面上的不规则的锐角棱柱结构，在该实施例中，逆棱镜结构的制作过程与上述实施例相类似，不同点在于，采用的模具的形状不规则。当逆棱镜结构包括多个不规则的锐角棱柱结构时，通过折射率为n2的不规则的逆棱镜结构，配合折射率在N1和N2之间可调的液晶层而形成的调光模组10的出射视角将具有更自由的调光角度，从而能够更灵活地调整出射视角，有利于改善调光模组的调光性能。本实施例对逆棱镜结构不做限定，本领域技术人员可以根据实际应用需求选择适当的结构，以实现对出射光的视角的调整为设计准则，在此不再赘述。

与上述实施例提供的调光模组相对应，本公开的一个实施例还提供一种制作上述调光模组的制作方法，由于本公开实施例提供的制作方法与上述几种实施例提供的调光模组相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的制作方法，在本实施例中不再详细描述。

如图4所示，本公开的一个实施例还提供一种制作上述调光模组的制作方法，可以包括：

在第一衬底上形成第一电极；

在第一电极上形成液晶层；

在第二衬底上形成第二电极；

在第二电极上形成逆棱镜结构；

对盒第一衬底和第二衬底。

在本实施例中，通过控制调光模组的液晶层的折射率、并与设置在调光模组内的逆棱镜结构的折射率配合调整出射光的视角，能够克服一些技术中逆棱镜视角窄的缺点，并通过将逆棱镜结构置于调光模组内进行保护，提高了逆棱镜结构生产和组装的良率，从而弥补了一些技术中存在的问题，具有广泛的应用前景。

在一个示例性的实施例中，如图2和图4所示，按照如下步骤进行：

在步骤S202中，在第一衬底101上形成第一电极103。

在步骤S204中，在第一电极103上形成液晶层105，可以根据设计情况选择液晶层105的折射范围，即根据设计情况选择N1和N2的大小，使得液晶层105的折射率n1可以在该范围内变化。

在步骤S206中，在第二衬底111上形成第二电极109。

在步骤S208中，在第二电极109上形成逆棱镜结构107。示例性地，可以通过软膜压印方式形成逆棱镜结构107。比如，可以先在第二电极109上形成胶体(可为软膜)，胶体的折射率可以根据设计情况选择具有将要与液晶层105配合的折射率n2的胶体材料；之后采用模具对胶体进行压印以形成多个规则或不规则的锐角棱柱结构，即，逆棱镜结构107。本领域技术人员可以理解，通过上述软膜压印形成的逆棱镜结构107为逆棱镜膜，该逆棱镜膜包括多个规则或不规则的锐角棱柱结构。通过折射率为n2的多个规则的逆棱镜结构，与折射率在N1和N2之间可调的液晶层105配合而形成的调光模组可以自由调整出射视角，有利于改善调光模组的调光性能。本领域技术人员可以理解，当逆棱镜结构包括不规则的锐角棱柱结构时，通过折射率为n2的不规则的逆棱镜结构，配合折射率在N1和N2之间可调的液晶层而形成的调光模组的出射视角将具有更自由的调光角度，从而能够更灵活地调整出射视角，有利于改善调光模组的调光性能。

在步骤S210中，对盒第一衬底101和第二衬底111，形成本实施例的调光模组10。

基于上述调光模组，如图5和图6所示，本公开的实施例还提供一种显示装置，包括控制器、背光模组、设置在背光模组出光侧的液晶显示面板和上文实施例所述的调光模组，其中，

控制器，用于控制加载在调光模组的第一电极和第二电极上的电压以调整调光模组的液晶层的折射率；

调光模组，用于根据所述液晶层的折射率和逆棱镜结构的折射率调整入射液晶显示面板的光的视角。

在本实施例中，通过控制调光模组的液晶层的折射率、并与设置在调光模组内的逆棱镜结构的折射率配合调整调光模组的出射光的视角，从而调整入射液晶显示面板的光的视角，这样可以增大显示装置的可视角度，且能够克服一些技术中逆棱镜视角窄的缺点，改善亮度的衰减问题，并通过将逆棱镜结构置于调光模组内进行保护，提高了逆棱镜结构生产和组装的良率，从而弥补了一些技术中存在的问题，具有广泛的应用前景。

在一些示例性实施例中，如图5和图6所示，图5和图6分别为两种不同示例的显示装置。显示装置40(本领域技术人员可以理解，当不区分不同示例的显示装置时，显示装置40-1和显示装置40-2统称为显示装置40)可以包括控制器(未示出)、背光模组20、设置在背光模组20出光侧的液晶显示面板30和上文所述的调光模组10。通过控制器控制调光模组10的液晶层105的折射率，并与逆棱镜结构107的折射率配合调整调光模组10的出射光的视角，能够克服一些技术中逆棱镜视角窄的缺点，并通过将逆棱镜结构置于调光模组内进行保护，提高了逆棱镜结构生产和组装的良率。

在一个示例性的实施例中，如图5所示，显示装置40-1可以包括控制器(未示出)、背光模组20、设置在背光模组20出光侧的液晶显示面板30和上文所述的调光模组10。示例性地，背光模组20可以包括在距离液晶显示面板30由远及近的方向上依次层叠设置的背板201、反射片203和导光板205；调光模组10位于背光模组20中，调光模组10设置在导光板205靠近液晶显示面板30的一侧，并设置为调整从导光板205出射的光的视角并入射液晶显示面板30。

为了表示调光模组的调光作用，图5中的调光模组10中同时示出未通电和通电两种情况的光路，本领域技术人员可以理解，这是仅为了描述的方便。示例性地，从侧入式的背光光源出射的光入射到导光板205中，经导光板205传输后入射到调光模组10，入射到调光模组10的光首先经由液晶层105中液晶分子折射，液晶分子折射后的光入射到调光模组10中的逆棱镜结构107中进行折射，之后从调光模组10出射。当液晶在通电状态下发生偏转后，液晶层105的折射率n1发生变化，例如与未通电的情况相比可以增大，可以使得入射到逆棱镜结构107的光相对于垂直于第一衬底101和第二衬底111的法线的角度增大，之后经逆棱镜结构107折射后，出射视角相对于未通电时的出射视角可以增大。这样，经包括在背光模组20中的调光模组10调整从导光板205出射的光，并入射液晶显示面板30，从而使得入射液晶显示面板30的光的可视角度更自由可调。

在一个示例性的实施例中，如图6所示，显示装置40-2可以包括控制器(未示出)、背光模组20、设置在背光模组20出光侧的液晶显示面板30和上文所述的调光模组10。调光模组10设置在液晶显示面板30靠近背光模组20的一侧，调光模组10设置为调整背光模组20出射的光的视角并入射液晶显示面板30。

从侧入式的背光光源出射的光入射到导光板205中，经背光模组20中的导光板205传输后入射到调光模组10，入射到调光模组10的光首先经由其液晶层105折射，折射后的光入射到调光模组10中的逆棱镜结构107中再次进行折射，之后从调光模组10出射。当液晶在通电状态下发生偏转后，液晶层105的折射率n1发生变化，例如与未通电的情况相比可增大，可使得入射到逆棱镜结构107的光相对于垂直于第一衬底101和第二衬底111的法线的角度增大，之后经逆棱镜结构107折射后，出射视角相对于未通电时的出射视角可以增大。这样，经调光模组10调整从背光模组20出射的光，并入射液晶显示面板30，从而使得对液晶显示面板30的可视角度更自由可调。

示例性地，图5和图6的示例中，导光板205可以为大视角出光，比如导光板205射出的光线的出射角度可以为65度至85度。逆棱镜结构107的折射率n2可以大于N2，这样，逆棱镜结构107的折射率n2始终大于液晶层105的折射率n1，有利于从液晶层105射入逆棱镜结构107内的光线在从逆棱镜结构107的一侧面射向液晶层105时发生全反射，使得逆棱镜结构107内的光线大部分能够从逆棱镜结构107的底面射出，可提高调光模组10的出光亮度。导光板205射出的光线直接射入调光模组10，通过调节施加在调光模组10的第一电极103和第二电极109之间的电压差，可以调节调光模组10的出光视角，不同所述电压差下调光模组10射出的光的最大亮度视角可以均为0度，调光模组10射出的光的亮度均关于0度视角位置对称衰减，所述电压差不同则调光模组10射出的光的亮度关于最大亮度视角0度位置对称衰减的快慢不同，使得调光模组10的出光视角范围不同，比如，第一电压差下调光模组10的出光视角可以为-30度至30度，第二电压差下调光模组10的出光视角可以为-50度至50度。

上述实施例仅用于示例性说明本公开的实施方式，本实施例的显示装置对调光模组的位置不做限定，本领域技术人员可以根据实际应用需求选择适当的位置，以能够实现对入射液晶显示面板的光的视角进行调整为设计准则，在此不再赘述。

与上述实施例提供的显示装置相对应，本公开的一个实施例还提供一种上述显示装置的调光方法，由于本公开实施例提供的显示装置的调光方法与上述几种实施例提供的显示装置相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的显示装置的调光方法，在本实施例中不再详细描述。

如图7所示，本公开的实施例的显示装置的调光方法，包括：

所述控制器控制加载在所述调光模组的所述第一电极和所述第二电极上的电压以调整所述调光模组的液晶层的折射率；

所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角。

在本实施例中，通过显示装置的控制器控制调光模组中第一电极和第二电极上加载的电压可以调整调光模组的液晶层的折射率，从而与调光模组的逆棱镜结构的折射率配合调整调光模组的出射光的视角，从而可以调整入射液晶显示面板的光的视角，可增大显示装置的可视角度，并能够克服一些技术中逆棱镜视角窄的缺点，并通过将逆棱镜结构置于调光模组内进行保护，提高了逆棱镜结构生产和组装的良率。本实施例的实施方式可同前述实施例，在此不再赘述。

在一个示例性的实施例中，背光模组包括在距离液晶显示面板由远及近的方向上依次层叠设置的背板、反射片和导光板，调光模组位于背光模组中，调光模组设置在导光板靠近液晶显示面板的一侧，所述调光模组根据其液晶层的折射率和逆棱镜结构的折射率调整入射液晶显示面板的光的视角包括：调光模组根据其液晶层的折射率和逆棱镜结构的折射率调整从导光板出射的光的视角并入射液晶显示面板。

在本实施例中，从背光光源出射的光入射导光板，经导光板传输后入射到调光模组，入射到调光模组的光首先经由调光模组的液晶层中液晶折射，折射后入射到调光模组中的逆棱镜结构中进行折射，之后从调光模组出射。当液晶在通电状态下发生偏转后，液晶层的折射率n1发生变化，例如与未通电的情况相比可以增大，可以使得入射到逆棱镜结构的光相对于垂直于第一衬底和第二衬底的法线的角度增大，之后经逆棱镜结构折射后，出射视角相对于未通电时的出射视角可以增大。这样，经调光模组调整从导光板出射的光的视角并入射液晶显示面板，从而使得对液晶显示面板的可视角度更自由可调。

在一个示例性的实施例中，调光模组设置在液晶显示面板靠近背光模组的一侧，所述调光模组根据其液晶层的折射率和逆棱镜结构的折射率调整入射液晶显示面板的光的视角包括：调光模组根据其液晶层的折射率和逆棱镜结构的折射率调整背光模组出射的光的视角并入射液晶显示面板。

在本实施例中，从侧入式的背光光源出射的光入射导光板，经背光模组中的导光板传输后入射到调光模组，入射到调光模组的光首先经由调光模组的液晶层中液晶折射，折射后入射到调光模组中的逆棱镜结构中进行折射，之后从调光模组出射。当液晶在通电状态下发生偏转后，液晶层的折射率n1发生变化，例如与未通电的情况相比可以增大，可使得入射到逆棱镜结构的光相对于垂直于第一衬底和第二衬底的法线的角度增大，之后经逆棱镜结构折射后，出射视角相对于未通电时的出射视角可增大。这样，经调光模组调整从导光板出射的光的视角并入射液晶显示面板，从而使得对液晶显示面板的可视角度更自由可调。

本公开实施例还提供一种背光组件，在一些示例性实施例中，如图8A所示，图8A为应用本公开实施例的背光组件的显示装置的结构示意图。所述显示装置包括背光组件60和设于所述背光组件60的出光侧的液晶显示面板70。所述背光组件60包括光源61、导光板62和调光模组64；所述光源61发出的光以侧入式入射到所述导光板62内，所述导光板62设置为所述导光板62内的光线从所述导光板62的出光面按设定出射角度射出；所述调光模组64设于所述导光板62的出光面所在侧，所述导光板62射出的光线作为所述调光模组64的入射光；所述调光模组64包括相对设置的第一基板641和第二基板642、以及设于所述第一基板641和所述第二基板642之间的液晶层643；所述第二基板642设于所述第一基板641的背离所述导光板62一侧，所述第一基板641包括设于第一衬底上的第一电极，所述第二基板642包括设于第二衬底上的第二电极和设于所述第二电极的朝向所述第一基板641一侧的逆棱镜层6421；所述调光模组64设置为在所述第一电极和所述第二电极之间施加不同的电压差，能够使所述调光模组64的入射光在经过所述调光模组64后在设定的背光出射角度范围内按不同的背光出射角度射出。

本公开实施例的背光组件60，将逆棱镜层6421设于调光模组64内，调光模组64的入射光可以首先经液晶层643折射，经液晶层643折射后的光入射到逆棱镜层6421中进行折射，之后从调光模组64射出。通过调节施加在调光模组64的第一电极和第二电极之间的电压差，可以使液晶层643的液晶分子偏转不同的角度，由于液晶的双折射性质，可使液晶层643在不同的电压差下具有不同的折射率，这样，通过调节所述电压差，能够使所述调光模组64的入射光在经过所述调光模组64后在设定的背光出射角度范围内按不同的背光出射角度射出，从而实现背光组件60发光角度的可调。

在一些示例性实施例中，所述液晶层响应于所述电压差偏转液晶分子并具有折射率n1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底平行状态(图8B所示状态)下的折射率为N1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底垂直状态(图8A所示状态)下的折射率为N2，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；所述逆棱镜层的折射率为n2，n2大于等于N1且小于等于N2。

本实施例的一个示例中，所述设定的背光出射角度范围为θ1至θ2；当所述调光模组64的入射光在经过所述调光模组64后按背光出射角度为θ1射出时(图8A所示的光线射出状态)，所述调光模组64射出的光线可以垂直于所述第二基板642的背离所述第一基板641的表面；当所述调光模组64的入射光在经过所述调光模组64后按背光出射角度为θ2射出时(图8B所示的光线射出状态)，所述调光模组64射出的光线的出射方向可以与所述调光模组64的入射光的入射方向相同。

本实施例中，所述背光出射角度为所述调光模组64射出的光线与所述第二基板642的背离所述第一基板641的表面的法线之间的夹角。比如，图8B中，所述背光出射角度为θ2，所述调光模组64射出的光线与所述第二基板642的背离所述第一基板641的表面的法线之间的夹角为θ2。

本示例中，示例性地，所述设定出射角度可以为65度至85度。即，所述导光板62内的光线从所述导光板62的出光面可以按设定出射角度为65度至85度射出。本示例的导光板62为大视角出光。为了提高导光板62对光线的利用率，所述背光组件还可以包括设于导光板62的背离出光面一侧的反射片63。

本示例中，示例性地，如图8A所示，所述逆棱镜层6421可以包括并排设置的多个逆棱镜，每个所述逆棱镜的横截面形状为三角形，所述逆棱镜的朝向所述第一基板641的顶角α可以为65度至68度，相邻两个所述逆棱镜的顶角之间的距离d可以为18微米至20微米。比如，所述逆棱镜层6421的折射率可以约为1.55左右。所述逆棱镜层6421可以设置为光线在通过逆棱镜层6421时能够发生全反射，这样可以提高背光组件60的出光亮度。本示例中，所述逆棱镜层6421的形成过程可以是：先在第二电极的表面涂覆胶料形成软膜，之后采用模具对软膜进行压印从而形成所述逆棱镜层6421。

在一些示例性实施例中，所述第一基板和所述第二基板的朝向所述液晶层的表面可以设有取向层，以有利于对液晶分子的排布取向。

在一些示例性实施例中，所述逆棱镜层6421的折射率为n2，比如n2＝N1。如图8B所示，例如，当驱动电压为0V时，即第一电极和第二电极之间的电压差为0V，此时，液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底平行状态且折射率为N1，由于逆棱镜层6421的折射率为n2，n2＝N1，此种情况下，逆棱镜层6421的折射率与液晶层643的折射率相同，相当于不存在逆棱镜层6421，调光模组64的入射光在通过调光模组64的液晶层643和逆棱镜层6421时，会发生轻微的散射，但是入射光的传播方向不会改变，因此，可理解为所述调光模组64射出的光线的出射方向与所述调光模组64的入射光的入射方向相同，即背光组件60的出光方向与导光板62的出光方向相同，此种情况可理解为背光组件60出光的最大视角，即背光组件60出光的最大视角与导光板62的出光视角相同，背光出射角度最大为θ2，此时，背光组件60发出的光在P1位置可视，P2位置不可视，则显示装置的可视角度为P1位置。如图9B所示，图9B示出了背光组件60的背光出射角度最大为θ2时，背光组件60的发光亮度随视角的分布图，可以看出，背光组件60的亮度峰值主要在视角为80度位置，亮度在80度位置的附近衰减，该视角与背光组件60的背光出射角度θ2对应，背光组件60为大视角出光。

示例性地，如图8A所示，当驱动电压为15V时，即第一电极和第二电极之间的电压差为15V，此时，液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底垂直状态且折射率为N2，此种情况下，逆棱镜层6421的折射率与液晶层643的折射率不同，即n2≠N2，这样，调光模组64的入射光在经过液晶层643折射后可进入逆棱镜层6421进行折射，由此，调光模组64的入射光通过逆棱镜层6421后的传播方向可发生改变，所述调光模组64射出的光线可以垂直于所述第二基板642的背离所述第一基板641的表面，此种情况可理解为背光组件60出光的最小视角，背光出射角度最小为θ1，θ1约等于0，背光组件60的此种出光为准直背光，此时，背光组件60发出的光在P2位置可视，P1位置不可视，则显示装置的可视角度为P2位置。如图9A所示，图9A示出了背光组件60的背光出射角度最小为θ1时，背光组件60的发光亮度随视角的分布图，可以看出，背光组件60的亮度峰值主要在视角为0度位置，亮度在0度位置的附近衰减，该视角与背光组件60的背光出射角度θ1对应，此时，背光组件60的可视角度为正对背光组件60的出光面方向。

示例性地，如图8C所示，当驱动电压介于0V至15V之间时，即第一电极和第二电极之间的电压差为0V至15V之间，此时，液晶分子处于倾斜状态且折射率介于N1和N2之间，此种情况下，逆棱镜层6421的折射率与液晶层643的折射率不同，调光模组64的入射光在经过液晶层643折射后可进入逆棱镜层6421进行折射，由此，调光模组64的入射光通过逆棱镜层6421后的传播方向可发生改变，所述背光组件60的背光出射角度介于θ1和θ2之间。将驱动电压从0V逐渐增大至15V过程中，所述背光组件60的背光出射角度可以从θ2逐渐减小至θ1，背光组件60的背光出射角度可以随驱动电压的连续变化而逐渐变化，这样可以实现背光组件60的背光出射角度的平缓过渡调节。当调节驱动电压至0V至15V之间的某个合适电压值时，比如±5V时，所述调光模组64射出的光线可位于P1位置和P2位置的中间位置(比如图8C中示出的光线射出位置，此时背光出射角度可以为30度)，此时，背光组件60发出的光在P1位置和P2位置均可视，则P1位置和P2位置均在显示装置的可视角度范围内。如图9C所示，图9C示出了当驱动电压为±5V时背光组件60的发光亮度随视角的分布图，可以看出，背光组件60的亮度峰值主要在视角为30度位置，亮度在30度位置的附近衰减，与背光组件60的背光出射角度对应。

在其他实施方式中，所述逆棱镜层的折射率为n2，n2可以等于N2，或者n2可以大于N1小于N2。同样地，可以实现所述背光出射角度范围为θ1至θ2，θ1等于0度，θ2等于导光板的设定出射角度。

本公开实施例的背光组件60中，所述调光模组64的第一衬底、第一电极、第二衬底、第二电极和逆棱镜层6421均为透明材质。比如，第一衬底和第二衬底可以均为玻璃材质，第一电极和第二电极的材料可以均为氧化铟锡或氧化铟锌等。逆棱镜层6421的材料可以是紫外光固化胶或聚酰亚胺等。

本公开实施例还提供一种显示装置，包括前文任一实施例所述的背光组件和设于所述背光组件的出光侧的液晶显示面板。示例性地，如图8A所示，所述液晶显示面板70可以包括相对设置的阵列基板71和彩膜基板72、设于所述阵列基板71和所述彩膜基板72之间的液晶、设于所述阵列基板71的背离所述彩膜基板72一侧的第一偏光片73，以及设于所述彩膜基板72的背离所述阵列基板71一侧的第二偏光片74。

本实施例的显示装置，由于背光组件60的背光出射角度可以在设定的背光出射角度范围内调节，因此，显示装置的可视角度可以在相应范围内可调。

如图10所示，图10为本实施例的显示装置在图8A、图8B和图8C示出的三种光路情况下的应用场景图，比如，本实施例的显示装置可应用于车载显示装置，该车载显示装置80可位于副驾驶前方，P2代表副驾驶位置，P1代表主驾驶位置。图10中虚线a代表图8A中所示的背光模组的出光方向，此时，显示装置80的可视情况为副驾驶可视、主驾驶不可视；虚线b代表图8B中所示的背光模组的出光方向，此时，显示装置80的可视情况为主驾驶可视、副驾驶不可视；虚线c代表图8C中所示的背光模组的出光方向，此时，显示装置80的可视情况为主驾驶和副驾驶均可视。由此，本实施例的显示装置应用于车载显示装置时，通过调节调光模组64的驱动电压可以实现三种可视场景的切换，场景切换效果明显，并且可通过逐渐调节驱动电压实现可视角度的平缓连续调节，从而可调至最佳的可视角度。

本公开的上述实施例仅仅是为清楚地说明本公开所作的举例，而并非是对本公开的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本公开的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开的保护范围之列。

Claims (17)

1.一种调光模组，其特征在于，包括依次层叠设置的第一衬底、第一电极、液晶层、逆棱镜结构、第二电极和第二衬底，其中，

所述液晶层响应于所述第一电极和所述第二电极加载的电压偏转液晶分子并具有折射率n1，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；

所述逆棱镜结构用于折射经所述液晶层调制的入射光以调整光的出射视角，所述逆棱镜结构的折射率为n2，n2小于N1或大于N2，其中，N1、N2均大于0。

2.根据权利要求1所述的调光模组，其特征在于，所述逆棱镜结构包括多个形成在所述第二电极的朝向所述第一电极的表面上的规则的锐角棱柱结构。

3.根据权利要求1所述的调光模组，其特征在于，所述逆棱镜结构包括多个形成在所述第二电极的朝向所述第一电极的表面上的不规则的锐角棱柱结构。

4.根据权利要求2或3所述的调光模组，其特征在于，所述的锐角棱柱结构的横截面形状为三角形。

5.一种显示装置，其特征在于，包括控制器、背光模组、设置在所述背光模组的出光侧的液晶显示面板和如权利要求1-4中任一项所述的调光模组，其中，

所述控制器用于控制加载在所述调光模组的所述第一电极和所述第二电极上的电压以调整所述调光模组的液晶层的折射率；

所述调光模组用于根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述背光模组包括在距离所述液晶显示面板由远及近的方向上依次层叠设置的背板、反射片和导光板；

所述调光模组位于所述背光模组中，所述调光模组设置在所述导光板靠近所述液晶显示面板的一侧，并设置为调整从所述导光板出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述调光模组设置在所述液晶显示面板靠近所述背光模组的一侧，所述调光模组设置为调整所述背光模组出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

8.一种制作如权利要求1-4中任一项所述的调光模组的方法，其特征在于，包括：

在第一衬底上形成第一电极；

在所述第一电极上形成液晶层；

在第二衬底上形成第二电极；

在所述第二电极上形成逆棱镜结构；

对盒所述第一衬底和第二衬底。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第二电极上形成逆棱镜结构，包括：

在所述第二电极上形成胶体；

采用模具对所述胶体进行压印以形成多个规则或不规则的锐角棱柱结构。

10.权利要求5-7中任一项所述的显示装置的调光方法，其特征在于，包括：

所述控制器控制加载在所述调光模组的所述第一电极和所述第二电极上的电压以调整所述调光模组的液晶层的折射率；

所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角。

11.根据权利要求10所述的调光方法，其特征在于，

所述背光模组包括在距离所述液晶显示面板由远及近的方向上依次层叠设置的背板、反射片和导光板，所述调光模组位于所述背光模组中，所述调光模组设置在所述导光板靠近所述液晶显示面板的一侧，所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角包括：所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整从所述导光板出射的光的视角并入射所述液晶显示面板；

或者

所述调光模组设置在所述液晶显示面板靠近所述背光模组的一侧，所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整入射所述液晶显示面板的光的视角包括：所述调光模组根据所述液晶层的折射率和所述逆棱镜结构的折射率调整所述背光模组出射的光的视角并入射所述液晶显示面板。

12.一种背光组件，其特征在于，包括光源、导光板和调光模组；

所述光源发出的光以侧入式入射到所述导光板内，所述导光板设置为所述导光板内的光线从所述导光板的出光面按设定出射角度射出；

所述调光模组设于所述导光板的出光面所在侧，所述导光板射出的光线作为所述调光模组的入射光；所述调光模组包括相对设置的第一基板和第二基板、以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述第二基板设于所述第一基板的背离所述导光板一侧，所述第一基板包括设于第一衬底上的第一电极，所述第二基板包括设于第二衬底上的第二电极和设于所述第二电极的朝向所述第一基板一侧的逆棱镜层；

所述调光模组设置为在所述第一电极和所述第二电极之间施加不同的电压差，能够使所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后在设定的背光出射角度范围内按不同的背光出射角度射出。

13.根据权利要求12所述的背光组件，其特征在于，所述液晶层响应于所述电压差偏转液晶分子并具有折射率n1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底平行状态下的折射率为N1，所述液晶分子处于与所述第一衬底和所述第二衬底垂直状态下的折射率为N2，其中，n1大于等于N1且小于等于N2；所述逆棱镜层的折射率为n2，n2大于等于N1且小于等于N2。

14.根据权利要求13所述的背光组件，其特征在于，所述设定的背光出射角度范围为θ1至θ2；

当所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后按背光出射角度为θ1射出时，所述调光模组射出的光线垂直于所述第二基板的背离所述第一基板的表面；

当所述调光模组的入射光在经过所述调光模组后按背光出射角度为θ2射出时，所述调光模组射出的光线的出射方向与所述调光模组的入射光的入射方向相同。

15.根据权利要求14所述的背光组件，其特征在于，所述设定出射角度为65度至85度。

16.根据权利要求12所述的背光组件，其特征在于，所述逆棱镜层包括并排设置的多个逆棱镜，每个所述逆棱镜的横截面形状为三角形，所述逆棱镜的朝向所述第一基板的顶角为65度至68度，相邻两个所述逆棱镜的顶角之间的距离为18微米至20微米。

17.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求12-16任一项所述的背光组件和设于所述背光组件的出光侧的液晶显示面板。

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