CN113359348B - 一种背光模组及显示装置 - Google Patents

一种背光模组及显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113359348B
CN113359348B CN202110615326.5A CN202110615326A CN113359348B CN 113359348 B CN113359348 B CN 113359348B CN 202110615326 A CN202110615326 A CN 202110615326A CN 113359348 B CN113359348 B CN 113359348B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
backlight module
reflecting
guiding
guide structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110615326.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113359348A (zh
Inventor
徐昊天
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co Ltd
Priority to CN202110615326.5A priority Critical patent/CN113359348B/zh
Priority to PCT/CN2021/100041 priority patent/WO2022252285A1/zh
Priority to US17/421,039 priority patent/US20240019623A1/en
Publication of CN113359348A publication Critical patent/CN113359348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113359348B publication Critical patent/CN113359348B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0086—Positioning aspects
    • G02B6/0088—Positioning aspects of the light guide or other optical sheets in the package
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0051—Diffusing sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

本申请公开了一种背光模组及显示装置；该背光模组包括光源组件、将光源组件发出的光线汇聚在预设角度范围内射出的收光结构、将收光结构汇聚的光线通过镜面反射的方式从导光结构的出光面导出的导光结构，以及视角切换组件，该视角切换组件将导光结构射出的光线以第一视角或第二视角导出；本申请通过视角切换组件使得显示设备实现了视角可切换的防窥显示效果，同时通过在光源组件与导光结构之间设置收光结构，以将光源组件发出的光线以预设角度范围出射到导光结构内，并结合导光结构通过镜面反射的方式导出，在具备防窥显示功能的基础上，使显示设备具备较高的光能利用率和对比度。

Description

一种背光模组及显示装置
技术领域
本申请涉及显示领域，特别涉及一种背光模组及显示装置。
背景技术
随着技术发展，液晶显示设备在各领域内取得了广泛的应用。传统的液晶显示设备拥有大可视角度。不满足人们对信息安全的需求。
当前视角可调防窥显示技术主要包括两类：第一类方案在背光模组与显示面板间增加百叶窗微结构的防窥膜与雾度可变的液晶膜实现视角切换。第二类方案在显示面板内增加第三电极控制面板视角切换。其中，第一类方案光能利用率低，能耗高，不利于在移动设备上应用，第二类方案防窥模式正视对比度低，显示效果差。
因此，亟需一种背光模组和显示装置以解决上述技术问题。
发明内容
本申请实施例提供一种背光模组及显示装置，以解决现有视角可调防窥显示结构导致显示面板对比度低的技术问题。
本申请实施例提供一种背光模组，包括：
光源组件；
收光结构，设置于所述光源组件的出光方向上，将所述光源组件发出的光线汇聚在预设角度范围内射出；
导光结构，设置于所述收光结构的出光方向上，将所述收光结构汇聚的光线通过镜面反射的方式从所述导光结构的出光面导出；
视角切换组件，设置于所述导光结构的出光方面上，将所述导光结构射出的光线以第一视角或第二视角导出。
在本申请的背光模组中，所述收光结构包括至少一收光件，所述收光件包括靠近所述光源组件的入光面、靠近所述导光结构的出光面、以及位于所述入光面与所述出光面之间的收光曲面，所述入光面和所述出光面平行设置。
在本申请的背光模组中，所述收光曲面在垂直于所述入光面或所述出光面上的截面轮廓为抛物线、多项式曲线、贝塞尔曲线和B样条曲线中的一种。
在本申请的背光模组中，所述光源组件包括多个LED器件，所述收光结构包括多个与各所述LED器件一一对应的所述收光件。
在本申请的背光模组中，所述导光结构包括反射底面、位于所述反射底面对侧的导出光面、以及位于所述反射底面与所述导出光面之间的导入光面和镜面反射面，所述导入光面靠近所述光源组件设置，所述导入光面和所述镜面反射面相对设置；
其中，所述反射底面包括至少一凸设于所述导光结构的反射面，所述反射面与所述导出光面、所述导入光面、以及所述镜面反射面呈锐角设置。
在本申请的背光模组中，所述反射底面包括多个第一反射面，多个所述第一反射面呈矩阵排列，所述第一反射面将从所述导入光面入射的光线从所述导出光面导出。
在本申请的背光模组中，所述反射底面还包括多个第二反射面，所述第二反射面背向所述导入光面且朝向所述导出光面的方向设置，所述第一反射面和所述第二反射面连接且呈对称设置。
在本申请的背光模组中，所述背光模组还包括设置于所述导光结构和所述视角切换组件之间的逆棱镜，所述逆棱镜包括多个逆棱块，所述逆棱块靠近所述导光结构一侧设置。
在本申请的背光模组中，所述背光模组还包括设置于所述逆棱镜和所述视角切换组件之间的柱面镜；
其中，所述柱面镜包括多个朝向所述视角切换组件的凸面。
本申请还提供一种显示装置，所述显示装置包括如前实施例所述的背光模组、以及设置于所述背光模组上的显示面板。
本申请公开了一种背光模组及显示装置；该背光模组包括光源组件、将光源组件发出的光线汇聚在预设角度范围内射出的收光结构、将收光结构汇聚的光线通过镜面反射的方式从导光结构的出光面导出的导光结构，以及视角切换组件，该视角切换组件将导光结构射出的光线以第一视角或第二视角导出；本申请通过视角切换组件使得显示设备实现了视角可切换的防窥显示效果，同时通过在光源组件与导光结构之间设置收光结构，以将光源组件发出的光线以预设角度范围出射到导光结构内，并结合导光结构通过镜面反射的方式导出，在具备防窥显示功能的基础上，使显示设备具备较高的光能利用率和对比度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请背光模组的第一种俯视图。
图2为图1以A-A为截面的剖面图。
图3为本申请背光模组中收光件的立体结构示意图。
图4为本申请背光模组中收光件的俯视图。
图5为本申请背光模组中导光结构的第一种光路示意图。
图6为本申请背光模组中导光结构的第二种光路示意图。
图7为本申请背光模组中导光结构的第三种光路示意图。
图8为本申请背光模组的第二种俯视图。
图9为本申请背光模组中逆棱镜的结构示意图。
图10为本申请背光模组中柱面镜的结构示意图。
图11为本申请背光模组在防窥模式下未设置柱面镜的亮度视角曲线图。
图12为本申请背光模组在防窥模式下设置柱面镜的亮度视角曲线图。
图13为本申请背光模组在广角模式下未设置柱面镜的亮度视角曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
当前视角可调防窥显示技术主要包括两类：第一类方案在背光模组与显示面板间增加百叶窗微结构的防窥膜与雾度可变的液晶膜实现视角切换。第二类方案在显示面板内增加第三电极控制面板视角切换。其中，第一类方案光能利用率低，能耗高，不利于在移动设备上应用，第二类方案防窥模式正视对比度低，显示效果差。本申请基于上述技术问题提出了一种背光模组及显示装置。
请参阅图1至图10，本申请实施例提供一种背光模组100，包括光源组件10、收光结构20、导光结构30以及视角切换组件40。
所述收光结构20设置于所述光源组件10的出光方向上，所述收光结构20将所述光源组件10发出的光线汇聚在预设角度范围内射出；所述导光结构30设置于所述收光结构20的出光方向上，所述导光结构30将所述收光结构20汇聚的光线通过镜面反射的方式从所述导光结构30的出光面导出；所述视角切换组件40设置于所述导光结构30的出光方向上，所述视角切换组件40将所述导光结构30射出的光线以第一视角或第二视角导出。
在本实施例中，所述第一视角和所述第二视角不相同，例如所述第一视角可以为－30°至+30°范围的小角度视角，即防窥模式；所述第二视角可以为－67°至+67°大角度视角，即广角模式。
本申请通过背光模组100上设置视角切换组件40，使得显示设备能在广角模式和防窥模式上进行切换，以使得显示设备实现了视角可切换的显示效果，同时通过在光源组件10与导光结构30之间设置收光结构20，以将光源组件10发出的光线以预设角度范围出射到导光结构30内，并结合导光结构30通过镜面反射的方式导出，在具备防窥显示功能的基础上，使显示设备具备较高的光能利用率和对比度。
下面根据具体实施例对本申请的技术方案进行说明。
请参阅图1至图4，所述收光结构20包括至少一收光件210，所述收光件210包括靠近所述光源组件10的入光面211、靠近所述导光结构30的出光面212、以及位于所述入光面211与所述出光面212之间的收光曲面213，所述收光曲面213将入射至所述收光曲面213上的光线汇聚在所述预设角度范围内并从所述出光面212射出。
请参阅图3和图4，所述入光面211可以与所述出光面212相互平行，所述光源组件10发出的光线从所述入光面211进入到所述收光件210内，当进入到所述收光件210内的光线与所述出光面212的夹角在所述预设角度范围内时，进入到所述收光件210内的光线可以直接从所述出光面212出射；当进入到所述收光件210内的光线与所述出光面212的夹角不在所述预设角度范围内时，进入到所述收光件210内的光线可以通过所述收光曲面213至少进行一次反射后，在与所述出光面212的夹角在所述预设角度范围内的方向出射。
在本实施例中，所述收光曲面213在垂直于所述入光面211或所述出光面212上的截面轮廓可以为抛物线、多项式曲线、贝塞尔曲线、B样条曲线或非均匀B样条曲线中的一种。
在本实施例中，所述收光曲面213的截面轮廓可以根据所述预设角度范围进行调整，例如，所述预设角度范围可以是与所述出光面212的夹角呈60度至90度；另外，在与所述入光面211或所述出光面212平行的方向上，所述收光件210的截面可以为矩形、圆形或其它多边形结构，在此不作限定。
在本实施例中，当所述入光面211和所述收光面为圆形时，在所述入光面211和所述出光面212之间以及与所述收光曲面213连接的连接面可以为与所述收光曲面213呈相同截面轮廓的收光曲面213，此处不作限定。
请参阅图1和图2，所述光源组件10包括多个LED(Light Emitting Diode，发光二极管)器件110，所述收光结构20包括多个与各所述LED器件110一一对应的所述收光件210。
在本实施例中，所述收光件210与所述LED器件110的数量相等，一所述LED器件110和一所述收光件210对应，所述收光件210的入光面211朝向所述LED器件110，所述收光件210的出光面212背向所述LED器件110，所述入光面211的面积可以大于所述LED器件110的有效发光面的面积，且所述入光面211在所述导光结构30上的正投影覆盖所述LED器件110的有效发光面在所述导光结构30上的正投影，从而可以将所述LED器件110发出的光线尽可能多的导入到所述收光件210内。
在本实施例中，一所述收光件210可以与多个所述LED器件110对应，例如，一所述收光件210可以与两个所述LED器件110对应。
在本实施例中，所述收光件210与所述LED器件110的间距可以小于第一阈值，例如所述第一阈值可以为2mm。由于所述LED器件110从各个角度发出光线，因此若所述LED器件110与所述收光件210的间距过大，将会存在部分光源的损失；而在所述收光件210与所述LED器件110的间距为2mm时，所述LED器件110发出的所有光线均进入所述收光件210中；而当所述收光件210与所述LED器件110的间距为0mm时，即所述收光件210的入光面211与所述LED器件110的发光面重合，所述LED器件110发出的光线的利用率最佳。
请参阅图5和图7，在本申请的背光模组100中，所述导光结构30可以包括反射底面310、位于所述反射底面310对侧的导出光面320、以及位于所述反射底面310与所述导出光面320之间的导入光面330和镜面反射面340，所述导入光面330靠近所述光源组件10设置，所述导入光面330和所述镜面反射面340相对设置。
在本实施例中，所述反射底面310包括至少一凸设于所述导光结构30的反射面，所述反射面与所述导出光面320、所述导入光面330、以及所述镜面反射面340呈锐角设置。
在本实施例中，所述导光结构30用于将所述光源组件10发出的光线通过镜面反射的方式导出，即所述导光结构30不采用散射或漫反射的方式将所述光源组件10发出的光线导出。因此，在所述收光结构20将所述光源组件10发出的光线以预设角度范围出射到所述导光结构30内时，为了避免将入射到所述导光结构30内的光线发生散射或漫反射，在所述导光结构30的底面设置至少一凸设于所述导光结构30的反射面，以及配合所述镜面反射面340将入射到所述导光结构30内的光线通过镜面反射的从导出光面导出，可以提高光源的利用率以及显示对比度。
请参阅图5，所述反射底面310可以包括多个第一反射面311，多个所述第一反射面311呈矩阵排列，所述第一反射面311设置成朝向所述导入光面330和所述导出光面320的方向，所述第一反射面311与所述导入光面330和所述导出光面320均呈锐角，所述第一反射面311将从所述导入光面330入射的光线从所述导出光面320导出。
在本实施例中，所述第一反射面311可以与所述导出光面320呈一较小角度，可以将与所述导出光面320呈较小夹角的第一入射光510经过所述第一反射面311在所述导光结构30内至少反射一次后从所述导出光面320导出。例如，所述第一入射光510可以是经过所述收光件210并从所述导入光面330入射的光线，所述第一入射光510经过至少一次反射后从所述导出光面320导出。
在本实施例中，所述第一入射光510每在所述第一反射面311上反射一次后，其入射角会根据所述第一反射面311与所述导出光面320的夹角变小，直至满足所述导出光面320的临界角条件后从所述导出光面320出射。
在本实施例中，第一反射面311与所述导出光面320的夹角可以大于4度且小于10度。
请参阅图5，所述第一反射面311与所述导出光面320的夹角γ可以为5度，所述第一入射光510的初始入射角为θ1。在所述导出光面320上进行第一次全反射后，经过一所述第一反射面311反射到所述导出光面320上进行二次全反射，而经过二次全反射后的入射角为θ2＝θ1－2γ；其次，经过另一所述第一反射面311反射到所述导出光面320上进行三次全反射时，入射光线经三次全反射后的入射角为θ3＝θ1－4γ，而当三次全反射的入射角θ3小于所述导出光面320的临界角时，所述第一入射光510从所述导出光面320出射。
在本实施例中，所述第一入射光510初始照射至所述导光结构30时与所述导出光面320之间的夹角可以位于所述预设角度范围。例如，所述第一入射光510初始照射至所述导光结构30时，与所述导出光面320之间的夹角的取值范围可以为0度至30度，由于所述第一入射光510与所述导出光面320之间的夹角和所述第一入射光510的初始入射角为θ1角度互补，因此所述第一入射光510的初始入射角为θ1的取值范围大于60度且小于90度。
请参阅图6和图7，所述反射底面310还包括多个第二反射面312，所述第二反射面312背向所述导入光面330且朝向所述导出光面320的方向设置，所述第一反射面311和所述第二反射面312连接且呈对称设置，所述第一反射面311和所述第二反射面312将从所述导入光面330入射的光线从所述导出光面320导出。
请参阅图6，图6中的光路原理图与图5相似，在所述第一入射光510的初始入射角为θ1的取值范围大于60度且小于90度时，入射光线可以仅通过第一反射面311将入射光线导出。
请参阅图7，所述第二反射面312设置成背向所述导入光面330且朝向所述导出光面320的方向，即所述第二反射面312与所述导入光面330呈钝角且与所述导出光面320呈锐角，所述镜面反射面340与所述第二反射面312相配合，所述第二反射面312可以将与所述导出光面320呈较大夹角的第二入射光520经过所述第二反射面312和所述镜面反射面340的多次反射后从所述导出光面320导出。
在本实施例中，将所述第二入射光520从所述导出光面320导出可以划分为两个阶段。在第一阶段中，所述第二入射光520在所述第二反射面312和/或所述导出光面320进行至少一次全反射之后在所述镜面反射面340上进行镜面反射；在第二阶段中，所述第二入射光520在所述镜面反射面340上进行镜面反射后以与所述导出光面320呈一较小角度照射至一所述第二反射面312，然后在所述第二反射面312与所述导出光面320之间至少进行一次反射后从所述导出光面320导出。
在所述第二阶段内，所述第一入射光510每在所述第二反射面312上反射一次后，其入射角会根据所述第二反射面312与所述导出光面320的夹角变小，直至满足所述导出光面320的临界角条件后从所述导出光面320出射，具体可以参阅图5和图6中所述第一入射光510从所述导出光面320出射的光路图，在此不再赘述。
请参阅图8，所述第一反射面311和所述第二反射面312在所述导光结构30的底部可以呈内凹或者外凸的形式设置。
在本实施例中，所述第一反射面311和所述第二反射面312在所述导光结构30的底部向外凸起。请参阅图8，所述第一反射面311可以呈长条形，各所述第一反射面311相互平行呈单列排布，所述多个所述第二反射面312也呈长条形设置。或者，多个所述第一反射面311和多个所述第二反射面312呈阵列排列，所述第一反射面311和所述第二反射面312可以呈V型。或者，在满足将所述第二反射面312设置成背向所述导入光面330且朝向所述导出光面320的方向，以及满足将所述第一反射面311设置成朝向所述导入光面330和所述导出光面320的方向的条件下，所述第一反射面311和所述第二反射面312还可以呈弧面，在此不以为限。
请参阅图2和图9，所述背光模组100还包括设置于所述导光结构30和所述视角切换组件40之间的逆棱镜50，所述逆棱镜50用于将从所述导光结构30出射的第三入射光530进行准直。
在本实施例，所述逆棱镜50包括靠近所述导光结构30一侧凸起的多个逆棱块51，所述第三入射光530在所述逆棱块51的作用下进行准直，所述逆棱块51的截面可以呈三角形。例如，该三角形为锐角三角形的三个内角可以分别为68度、54度和58度，靠近所述导光结构30一侧的内角为68度。
请参阅图2和图10，所述背光模组100还包括设置于所述逆棱镜50和所述视角切换组件40之间的所述柱面镜60。
在本实施例中，柱面镜60是非球面透镜，柱面镜60主要应用于改变成像尺寸大小的设计要求，例如把一个点光斑转换成一条线斑，或者在不改变像宽度的情况下改变像的高度，或者在单一轴向汇聚或发散光束，将准直光源整形成线光源等。
请参阅图10，所述柱面镜60可以包括多个朝向所述视角切换组件40的凸面61，所述凸面61可以为半圆或具有一定角度的凸面61。多个所述凸面61将来自于所述逆棱镜50的准直光线向单一轴向汇聚，将准直光源整形成线光源。
请参阅图11和图12的亮度曲线图，图11为本申请背光模组100在防窥模式下未设置柱面镜60的亮度视角曲线图，图12为本申请背光模组100在防窥模式下设置柱面镜60的亮度视角曲线图。
以图11和图12中－30°至+30°的可视角度为例，未设置柱面镜60时，－30°至+30°的可视角度的亮度分布在10000nit上下，而设置柱面镜60时，－30°至+30°的可视角度的亮度4000nit上下。因此，未设置柱面镜60时，从逆棱镜50出射的准直光线在垂直方向过于尖锐，即亮度随着角度的变化，衰减过于迅速，即从10000nit下降至0nit；而当显示设备上设置有柱面镜60时，亮度随着角度的变化，从4000nit衰减至0nit，衰减幅度减缓，提高了用户体验。
请参阅图2，所述导光结构30远离所述逆棱镜50一侧还设有镜面反射片70。所述镜面反射片70面向所述背光模组100的出光方向，用于将从所述导光结构30内漏出的光线向所述背光模组100的出光方向进行反射，以进一步提高所述背光模组100的光能利用率。
请参阅图2，所述视角切换组件40可以包括液晶层和驱动所述液晶层偏转的驱动电极层。所述驱动电极层可以为位于所述液晶层两侧的第一电极层和第二电极层，所述第一电极层靠近所述导光结构30设置，所述第二电极层远离所述导光结构30设置，所述第一电极层和所述第二电极层形成的驱动电场驱动所述液晶层偏转，以对所述导光结构30的出射光线进行调节。
在本实施例中，当所述驱动电极层形成的驱动电场在第一预设范围内时，所述视角切换组件40将所述导光结构30射出的光线以第一视角导出；当所述驱动电极层形成的驱动电场在第二预设范围内时，所述视角切换组件40将所述导光结构30射出的光线以第二视角导出。
在本实施例中，所述液晶层可以为但不限于聚合物网络液晶或聚合物分散液晶。上述液晶分子在未受到电场驱动的情况下，呈雾态，使入射至该液晶层的光线发生散射；上述液晶分子在受到电场驱动的情况下呈规律性排布，不改变入射至该液晶层的光线的角度。
在本实施例中，所述驱动电极层可以包括公共电极层和像素电极层。对于垂直配向的液晶，公共电极层和像素电极层可以位于液晶层的两侧；对于水平配向的液晶，公共电极层和像素电极层可以位于液晶层的其中一侧。
在本实施例中，当视角切换组件40中驱动电场在第一预设范围时，液晶分子受电场的作用呈规律性排布，等效于平板玻璃，不改变入射至视角切换组件40的小角度光线的出射方向，使之维持小角度入射至背光模组100上的显示面板，以实现显示设备的防窥模式；所述第一预设范围本申请不作具体限定，可以根据液晶类型进行限定，只要不改变入射光的角度即可。
在本实施例中，当视角切换组件40中驱动电场在第二预设范围时，入射至视角切换组件40的小角度光线在经过液晶时将被打散，即小角度光线在视角切换组件40中发生散射，以全角度入射至背光模组100上的显示面板，以实现显示设备的广角模式；所述第二预设范围可以为0或者驱动电极层不接电，使视角切换组件40呈雾态。
在本实施例中，所述背光模组100可以通过调节所述视角切换组件40的工作状态实现不同的背光模式。例如，在所述视角切换组件40通电情况，所述背光模式为防窥模式；在所述视角切换组件40未通电情况，所述背光模式为广角模式。
请参阅图13，图13为本申请背光模组100在广角模式下未设置柱面镜60的亮度视角曲线图。
在广角模式下，所述视角改善层处于工作状态，使入射至视角切换组件40的小角度光线发生散射，以全角度入射至背光模组100上的显示面板，可观察视角大约在－67°至+67°的范围内，最高亮度集中在零度视角下，也即是垂直于所述背光模组100的视角下，且具备最高亮度约为2300nit。
在防窥模式下，所述视角改善层处于非工作状态，视角改善层不改变入射至视角切换组件40的小角度光线的出射方向，可观察视角大约在－30°至+30°的范围内，最高亮度约为10500nit，最高亮度主要集中在－16°至－9°和+9°至+16°的范围内。
相比于广角模式，所述防窥模式不仅可以降低可观察视角，而且可以提高显示亮度，使显示装置具备较高的光能利用率和对比度。
在本实施例中，所述视角切换组件40与所述柱面镜60之间还可以设置其他光学调节膜层，例如调节出光角度或出光亮度等光学膜层。
本申请实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括如前实施例所述的背光模组、以及设置于所述背光模组上的显示面板。
本申请公开了一种背光模组及显示装置；该背光模组包括光源组件、将光源组件发出的光线汇聚在预设角度范围内射出的收光结构、将收光结构汇聚的光线通过镜面反射的方式从导光结构的出光面导出的导光结构，以及视角切换组件，该视角切换组件将导光结构射出的光线以第一视角或第二视角导出；本申请通过视角切换组件使得显示设备实现了视角可切换的防窥显示效果，同时通过在光源组件与导光结构之间设置收光结构，以将光源组件发出的光线以预设角度范围出射到导光结构内，并结合导光结构通过镜面反射的方式导出，在具备防窥显示功能的基础上，使显示设备具备较高的光能利用率和对比度。
以上对本申请实施例所进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
光源组件；
收光结构，设置于所述光源组件的出光方向上，将所述光源组件发出的光线汇聚在预设角度范围内射出；
导光结构，设置于所述收光结构的出光方向上，将所述收光结构汇聚的光线通过镜面反射的方式从所述导光结构的出光面导出；
视角切换组件，设置于所述导光结构的出光方向上，将所述导光结构射出的光线以第一视角或第二视角导出；
所述导光结构包括反射底面、位于所述反射底面对侧的导出光面、以及位于所述反射底面与所述导出光面之间的导入光面和镜面反射面，所述导入光面靠近所述光源组件设置，所述导入光面和所述镜面反射面相对设置；
其中，所述反射底面包括至少一凸设于所述导光结构的反射面，所述反射面与所述导出光面、所述导入光面、以及所述镜面反射面呈锐角设置；
所述反射底面包括多个第一反射面，多个所述第一反射面呈矩阵排列，所述第一反射面将从所述导入光面入射的光线从所述导出光面导出；
所述反射底面还包括多个第二反射面，多个所述第二反射面呈矩阵排列，所述第二反射面背向所述导入光面且朝向所述导出光面的方向设置，所述第一反射面和所述第二反射面连接且呈对称设置，所述镜面反射面与所述第二反射面相配合，所述第一反射面和所述第二反射面呈V型；
所述导光结构靠近所述反射底面的一侧设有镜面反射片。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述收光结构包括至少一收光件，所述收光件包括靠近所述光源组件的入光面、靠近所述导光结构的出光面、以及位于所述入光面与所述出光面之间的收光曲面，所述入光面和所述出光面平行设置。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述收光曲面在垂直于所述入光面或所述出光面上的截面轮廓为抛物线、多项式曲线、贝塞尔曲线和B样条曲线中的一种。
4.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述光源组件包括多个LED器件，所述收光结构包括多个与各所述LED器件一一对应的所述收光件。
5.根据权利要求1至4任一项所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括设置于所述导光结构和所述视角切换组件之间的逆棱镜，所述逆棱镜包括多个逆棱块，所述逆棱块靠近所述导光结构一侧设置。
6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括设置于所述逆棱镜和所述视角切换组件之间的柱面镜；
其中，所述柱面镜包括多个朝向所述视角切换组件的凸面。
7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1至6任一项所述的背光模组、以及设置于所述背光模组上的显示面板。
CN202110615326.5A 2021-06-02 2021-06-02 一种背光模组及显示装置 Active CN113359348B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110615326.5A CN113359348B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种背光模组及显示装置
PCT/CN2021/100041 WO2022252285A1 (zh) 2021-06-02 2021-06-15 背光模组及显示装置
US17/421,039 US20240019623A1 (en) 2021-06-02 2021-06-15 Backlight module and display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110615326.5A CN113359348B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种背光模组及显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113359348A CN113359348A (zh) 2021-09-07
CN113359348B true CN113359348B (zh) 2023-06-27

Family

ID=77531385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110615326.5A Active CN113359348B (zh) 2021-06-02 2021-06-02 一种背光模组及显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240019623A1 (zh)
CN (1) CN113359348B (zh)
WO (1) WO2022252285A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI830253B (zh) * 2022-06-15 2024-01-21 誠屏科技股份有限公司 防窺顯示裝置及防窺方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5251994B2 (ja) * 2010-08-06 2013-07-31 ウシオ電機株式会社 光照射装置および光照射方法
CN102262262A (zh) * 2011-07-01 2011-11-30 青岛海信电器股份有限公司 导光板、背光模组及显示装置
US20130135358A1 (en) * 2011-11-30 2013-05-30 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Light collimating manifold for producing multiple virtual light sources
TWI499815B (zh) * 2013-10-22 2015-09-11 Univ Nat Chiao Tung 背光模組
CN203744045U (zh) * 2014-03-28 2014-07-30 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及显示装置
CN104089219B (zh) * 2014-06-24 2016-07-06 京东方科技集团股份有限公司 一种背光系统及显示装置
CN104880760A (zh) * 2015-06-01 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及防窥显示装置
KR102440140B1 (ko) * 2015-12-30 2022-09-06 엘지디스플레이 주식회사 시야각 선택형 백 라이트 유닛
CN105892150B (zh) * 2016-06-08 2019-10-25 武汉华星光电技术有限公司 背光模组及液晶显示装置
CN107561625A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 扬升照明股份有限公司 光源模组以及导光板
CN107664871B (zh) * 2016-07-27 2020-03-31 京东方科技集团股份有限公司 一种背光模组及显示装置
US10983342B2 (en) * 2016-10-04 2021-04-20 Maxell, Ltd. Light source apparatus and head up display apparatus
CN108345139B (zh) * 2017-01-25 2022-04-22 中强光电股份有限公司 视角可切换显示装置
TWM584524U (zh) * 2017-11-17 2019-10-01 大陸商張家港康得新光電材料有限公司 視角可切換顯示裝置
CN207895198U (zh) * 2017-12-28 2018-09-21 重庆市中光电显示技术有限公司 背光模组和应用于背光模组的反射片
CN109143635A (zh) * 2018-10-25 2019-01-04 京东方科技集团股份有限公司 显示装置和显示方法
CN109239996B (zh) * 2018-11-23 2022-04-29 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及显示方法
CN111856819B (zh) * 2020-08-27 2023-03-28 京东方科技集团股份有限公司 背光模组、显示模组及其指纹识别方法、显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20240019623A1 (en) 2024-01-18
CN113359348A (zh) 2021-09-07
WO2022252285A1 (zh) 2022-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5550657A (en) Liquid crystal display device having an optimized ridged layer to improve luminosity
JP4198281B2 (ja) 導光板および平面照明装置
KR102118909B1 (ko) 광학 구조체 및 표시 장치
US8289639B2 (en) Optical films
EA031850B1 (ru) Устройство направленной подсветки
CN102809105A (zh) 背光模组及显示装置
US20070133094A1 (en) Optical film, illuminator and display
JP2001143515A (ja) プリズムシートおよび面光源素子
JP4784110B2 (ja) 照明装置及び液晶表示装置
CN113238314B (zh) 一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组
US8087811B2 (en) Display
JP2012529670A (ja) 高い制御出力を備えたフラットパネル光学ディスプレイシステム
CN113359348B (zh) 一种背光模组及显示装置
JP2018180415A (ja) 光学構造体および表示装置
JPH09292531A (ja) 導光板および光偏向板ならびに平面照明装置
US6704077B1 (en) Reflection type liquid crystal display with selective reflector
JP2020013067A (ja) 光学構造体および表示装置
JP6922880B2 (ja) 光学構造体および表示装置
US20170108635A1 (en) Backlight module with non-planar lateral structure and liquid crystal display apparatus using the same
US20230221480A1 (en) Backlight module and display device
JP2017004637A (ja) 導光板、面光源装置、透過型表示装置
JP2019174575A (ja) 反射型液晶表示装置
CN112764151B (zh) 面光源装置和液晶显示装置
JP7449492B2 (ja) 光学構造体および表示装置
CN217820949U (zh) 导光结构及三维显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant