CN207123688U - 一种显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种显示装置，包括：显示面板，位于显示面板入光侧的用于出射白色准直光线的背光模组，以及位于显示面板与背光模组之间的分光器；其中，显示面板，包括呈阵列排布的多个像素单元；各像素单元，包括：至少三个不同颜色的子像素；分光器，用于将背光模组出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同。本实用新型实施例提供的显示装置，可以避免不能通过彩色滤光层的光线的被吸收，提高了显示装置的光能利用率，节约了能源，而且分光器作为一种辅助器件工作，无需改变现有背光模组和显示面板的生产工艺，应用方式简单，生产风险较低。

Description

一种显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤指一种显示装置。

背景技术

随着显示技术的不断发展，显示屏或触摸屏已经广泛应用于人们的生活中，其中，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在市场中占据重要地位。

由于液晶显示面板中的液晶本身并不发光，所以为达到足够亮度的显示效果，须给液晶显示面板提供一种面光源，称其为背光源。背光源的光出射方式一般为散射式，但在一些特殊应用中也会有准直式，尤其一些背光源的光线先为准直光然后经散射板后再成为散射光，例如带有准直功能反射腔的背光式背光源。

然而，现有技术中显示屏的光能利用率较低，其中，导致显示屏亮度受限这一固有问题的一个重要原因是光线在显示屏内部传输过程中的损失，其中，彩色液晶显示面板中的彩膜层对光能的损失尤其明显，彩膜层的红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色膜层分别只能透过各自对应波段的光，而将其它光线吸收，彩膜层对白光背光源的光能损失高达60％。

现有技术中，解决彩膜层光能量浪费的主要方法是以新工艺和新技术制作新型彩膜层来代替传统彩膜层，但有些新技术对光能利用率的提高很少，而有些技术则工艺非常复杂，生产风险较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种显示装置，用以解决现有技术中存在的光能利用率较低的问题。

本实用新型实施例提供了一种显示装置，包括：显示面板，位于所述显示面板入光侧的用于出射白色准直光线的背光模组，以及位于所述显示面板与所述背光模组之间的分光器；其中，

所述显示面板，包括呈阵列排布的多个像素单元；

各所述像素单元，包括：至少三个不同颜色的子像素；

所述分光器，用于将所述背光模组出射的白色准直光线，分束为与各所述子像素一一对应的准直的分光光束，且各所述分光光束与对应的所述子像素的颜色相同。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，所述分光器，包括：与所述像素单元一一对应的多个光传输单元；

所述光传输单元，包括：缩束元件，以及位于所述缩束元件出光方向上的分束元件；

所述缩束元件，用于将所述背光模组出射的白色准直光线汇聚并准直出射；

所述分束元件，用于将所述缩束元件出射的准直光线分束为与对应的所述像素单元中各所述子像素一一对应的准直的分光光束。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，所述缩束元件的入射光直径与所述缩束元件的出射光直径的比值等于所述像素单元中子像素的个数。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，所述缩束元件，包括：正焦微柱透镜，以及位于所述正焦微柱透镜出光方向上的负焦微柱透镜。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，所述正焦微柱透镜和所述负焦微柱透镜的入光表面设有白光减反射膜。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，分束元件，包括：与对应的所述像素单元中各所述子像素一一对应的分光镜；

所述分光镜，包括：两个斜面相互重合的等腰直角棱镜；

每一个所述分光镜中，至少一个所述等腰直角棱镜的斜面设有滤光膜，所述滤光膜用于分离出与对应的所述子像素的颜色相同的所述分光光束；

每一个所述分束元件中，各所述子像素对应的所述滤光膜相互平行。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，所述像素单元，包括：多个单色子像素；

在每一个所述分束元件中，在平行于所述缩束元件的出光面的方向上，各所述分光镜按照对应的所述子像素波长大小顺序排列；所述缩束元件的出射光线射向与波长最大的所述子像素对应的所述分光镜。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，在平行于所述背光模组的出光面的方向上，所述正焦微柱透镜，所述负焦微柱透镜，以及所述分束元件的截面与对应的所述像素单元的形状一致，且大小相同。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，在平行于所述背光模组的出光面的方向上，各所述分光镜的截面与对应的所述子像素的形状一致。

在一种可能的实现方式中，在本实用新型实施例提供的上述显示装置中，还包括：位于所述显示面板靠近所述分光器一侧的第一偏光层，以及位于所述分光器靠近所述背光模组一侧的第二偏光层；

所述第一偏光层的透光方向与所述第二偏光层的透光方向相同。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型实施例提供了一种显示装置，包括：显示面板，位于显示面板入光侧的用于出射白色准直光线的背光模组，以及位于显示面板与背光模组之间的分光器；其中，显示面板，包括呈阵列排布的多个像素单元；各像素单元，包括：至少三个不同颜色的子像素；分光器，用于将背光模组出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同。本实用新型实施例提供的显示装置，通过在显示面板和背光模组之间设置分光器，该分光器可以将背光模组出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同，这样可以避免不能通过彩色滤光层的光线的被吸收，提高了显示装置的光能利用率，节约了能源，而且分光器作为一种辅助器件工作，无需改变现有背光模组和显示面板的生产工艺，应用方式简单，生产风险较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的显示装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例中分光器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中光传输单元的立体结构示意图之一；

图4为本实用新型实施例中光传输单元的截面示意图；

图5为本实用新型实施例中缩束元件的缩束原理示意图；

图6为本实用新型实施例中光传输单元的立体结构示意图之二；

图7为本实用新型实施例提供的显示装置的结构示意图之二；

其中，101、显示面板；102、背光模组；103、分光器；104、第一偏光层；105、第二偏光层；200、光传输单元；21、缩束元件；211、正焦微柱透镜；212、负焦微柱透镜；22、分束元件；221、分光镜；2211、等腰直角棱镜。

具体实施方式

针对现有技术中存在的显示装置的光能利用率较低的问题，本实用新型实施例提供了一种显示装置。

下面结合附图，对本实用新型实施例提供的显示装置的具体实施方式进行详细地说明。附图中各结构的大小和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本实用新型内容。

本实用新型实施例提供了一种显示装置，如图1所示，包括：显示面板101，位于显示面板101入光侧的用于出射白色准直光线的背光模组102，以及位于显示面板101与背光模组102之间的分光器103；其中，

显示面板101，包括呈阵列排布的多个像素单元；

各像素单元，包括：至少三个不同颜色的子像素；

分光器103，用于将背光模组102出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同。

本实用新型实施例提供的显示装置，通过在显示面板101和背光模组102之间设置分光器103，该分光器103可以将背光模组102出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同，这样可以避免不能通过彩色滤光层的光线的被吸收，提高了显示装置的光能利用率，节约了能源，而且分光器103作为一种辅助器件，无需改变现有背光模组102和显示面板101的生产工艺，应用方式简单，生产风险较低。

本实用新型实施例中，上述背光模组102用于出射准直光线，该背光模组102中的背光源可以是准直光源，也可以是非准直光源，只要保证背光模组102的出射光线为准直光线即可，此次不对背光源的类型进行限定。应该说明的是，本实用新型实施例提供的附图中均以每个像素单元包括三个子像素为例进行示意，在具体实施时，每一个像素单元也可以包括更多个子像素，本实用新型实施例不对每一个像素单元中子像素的个数和颜色进行限定，也不对像素单元的个数和排布方式进行限定。

在具体实施时，由于上述分光器103可以将背光模组102出射的白色准直光线分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同，参照图1，图1中以两个像素单元，且每一个像素单元包括红(R)，绿(G)和蓝(B)三个颜色的子像素为例进行示意，背光模组102出射的白色准直光线(W)通过分光器103后，被分束为分别对应于红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素的分光光束，这样减少了单色滤光层的对其他颜色的光线的吸收，从而提高了背光模组102的光能利用率，相比于现有技术中的显示装置，对于同等光能量需求的显示面板101，本实用新型实施例中的显示装置可以使用功率更低的背光模组102，从而节省了能源，而且，分光器103设置在背光模组102和显示面板101之间，对背光模组102和显示面板101的结构和生产工艺，应用方式简单，生产风险较低。此外，对于分辨率要求不高的显示装置，也可以将显示面板101中的彩色滤光层省去，从而节省一步制作工艺，节约成本。

具体地，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，如图2所示，上述分光器103，可以包括：与像素单元一一对应的多个光传输单元200；

光传输单元200，包括：缩束元件21，以及位于缩束元件21出光方向上的分束元件22；

缩束元件21，用于将背光模组102出射的白色准直光线汇聚并准直出射；

分束元件22，用于将缩束元件21出射的准直光线分束为与对应的像素单元中各子像素一一对应的准直的分光光束。

图3为一个光传输单元200的结构示意图，从图3中可以明显看出分束元件22位于缩束元件21的出光方向上，缩束元件21位于背光模组102的出光方向上，用于将背光模组102出射的白色准直光束汇聚后再准直出射，这样缩束元件21出射光直径小于入射光直径，以使缩束元件21出射的准直光线可以对应于一个子像素的大小。

在具体实施时，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，上述缩束元件21的入射光直径与缩束元件21的出射光直径的比值等于像素单元中子像素的个数。这样，可以使分束后各分光光束的截面的总和，与射入分束元件22的光线的截面总面积相同。例如每一个像素单元中包括RGB三个颜色的子像素，则上述缩束元件21的入射光直径与出射光直径的比值为3:1，也可以说，上述缩束元件21的缩放比例为3:1，若每一个像素单元中包括RGBW四中颜色的子像素，则上述所述元件的缩放比例为4:1。这样设置可以保证分束后的分光光束的光束直径可以与对应的子像素的大小相匹配，避免分光光束的直径过小导致显示面板101的亮度不够，或者分光光束的直径过大导致光能浪费。

在具体实施时，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，如图2～图4所示，上述缩束元件21，可以包括：正焦微柱透镜211，以及位于正焦微柱透镜211出光方向上的负焦微柱透镜212。

图4为图3所示的立体结构示意图在垂于与z方向的截面示意图，从图3和图4中可以看出，正焦微柱透镜211(或称为凸透镜)对背光模组102出射的白色准直光线起到汇聚作用，负焦微柱透镜212(或称为凹透镜)对正焦微柱透镜211出射的汇聚光线起到准直作用，从而使射入到分光元件的光线为准直光线。图5为缩束元件21的原理示意图，图中D₁表示缩束元件21的入射光直径，D₂表示缩束元件21的出射光直径，F₁表示正焦微柱透镜211的焦距，F₂表示负焦微柱透镜212的焦距，从图5可以看出，为了使缩束元件21的出射光为准直光线，则需要控制正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的焦点重合，而且D₁、D₂、F₁和F₂满足D₁/D₂＝F₁/F₂，即可以根据正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的焦距大小来调整缩束元件21的缩放比例。

参照图2，各像素单元的正焦微柱透镜211可以同层设置，构成一个缩束微镜阵列，各像素单元的负焦微柱透镜212可以同层设置，构成一个准直微镜阵列，各像素单元的分束元件22也可以同层设置，构成一个分色微镜阵列，在具体实施时，上述相邻的正焦微柱透镜211之间的间隙，相邻的负焦微柱透镜212之间的间隙，以及相邻的分光元件之间的间隙，可以由对应的子像素的间隙决定。

在实际应用中，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，上述正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的入光表面设有白光减反射膜。这样，可以减少正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的入射光表面对白光的反射，提高光能利用率。

此外，在实际工艺过程中，可以对上述正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212进行优化，例如可以进行降低像差的操作，而且，上述正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的入射表面和出射表面可以是球面也可以是非球面，可以采用玻璃或光学塑料等材料，此次不对正焦微柱透镜211和负焦微柱透镜212的材料和形状进行限定。

具体地，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，参照图3和图4，上述分束元件22，可以包括：与对应的像素单元中各子像素一一对应的分光镜221；

分光镜221，包括：两个斜面相互重合的等腰直角棱镜2211；

每一个分光镜221中，至少一个等腰直角棱镜2211的斜面设有滤光膜，滤光膜用于分离出与对应的所述子像素的颜色相同的所述分光光束；

每一个分束元件22中，各子像素对应的滤光膜相互平行。

在实际应用中，通过设置与各子像素一一对应的分光镜221，可以将子像素对应的颜色的光线分离出来，子像素对应的彩色滤光膜对其他颜色的光线的吸收，具体地，可以通过在分光镜221中的两个等腰直角棱镜2211的斜面处设置滤光膜来实现分光，而且，滤光膜一般通过透射和反射将不同波长的光线分开，为了使分束后的出射光线均射向显示面板101，将同一个分束元件22中的各滤光膜设置为相互平行。

在实际应用中，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，上述像素单元，可以包括：多个单色子像素；

在每一个分束元件22中，在平行于缩束元件21的出光面的方向上，各分光镜221按照对应的子像素波长大小顺序排列；缩束元件21的出射光线射向与波长最大的子像素对应的分光镜221。

参照图3，在平行于缩束元件21的出光面的方向上，即图3中与y方向垂直的某个方向，各分光镜221按照对应的子像素的波长由大到小(或由小到大)的顺序排列，缩束元件21的出射光线射向与波长最大的子像素对应的分光镜221，这样分束元件22中的各分光镜221可以按照波长由大到小的顺序，将各子像素对应的分光光束分离出来。

以下结合图4，对上述分束元件22的分光原理进行说明：以每一个像素单元包括红、绿和蓝三个颜色的子像素为例，缩束元件21出射的准直光线(沿图中y方向)射入到红色子像素对应的分光镜221中，该准直光线通过该分光镜221中等腰直角棱镜2211的斜面时，由于该斜面处设有滤光膜，在该位置处开始分色，红色的光线通过该滤光膜后继续沿y方向传播，除红色以外的光线被该滤光膜反射，沿x方向射向绿色子像素对应的分光镜221中，同理，在绿色子像素对应的分光镜221中的滤光膜处开始再次分色，绿色的光线被该滤光膜反射后沿y方向传播，除绿色以外(即蓝色)的光线透过该滤光膜继续沿x方向传播，以射向蓝色子像素对应的分光镜221中，被蓝色子像素对应的分光镜221中的滤光膜反射后，蓝色的光线沿y方向传播射向对应的蓝色子像素。在具体实施时，上述红色子像素对应的分光镜221中的滤光膜可以是透红光的长通滤光膜，该滤光膜的截止波长在红光和绿光的波长之间，可以透射长波红光而反射短波的绿光和蓝光；上述绿色子像素对应的分光镜221中的滤光膜可以是反绿光的短通滤光膜，该滤光膜的截止波长在绿光和蓝光的波长之间，可以透射短波蓝光而反射长波绿光；上述蓝色子像素对应的分光镜221中的滤光膜可以是反蓝光的长通滤光膜，该滤光膜的截止波长在绿光和蓝光的波长之间，可以反射短波蓝光。

在实际应用中，上述像素单元也可以包括更多子像素，例如可以包括红、绿、蓝和黄四种颜色的子像素，这样，上述分束元件22可以设置为包括对应于各子像素的四个分光镜221，并且，各子像素对应的分光镜221按照红、黄、绿和蓝的顺序排列，即在图4的基础上，在红色子像素对应的分光镜221和绿色子像素对应的分光镜221之间增加一个分光镜221，且黄色子像素对应的分光镜221中的滤光膜反射黄色的光线，并透过其他颜色的光线，从而将黄色的光线分离出来。

此外，在实际应用中，上述像素单元还可以包括混色光子像素，即白光子像素，例如上述像素单元包括红、绿、蓝和白四个子像素，这样，分束元件22可以设置为包括对应于各子像素的四个分光镜221，例如，可以在图4的基础上，在红色子像素对应的分光镜221远离绿色子像素对应的分光镜221的一侧增加一个分光镜221，即白光对应的分光镜221，该分光镜221中的滤光膜可以为半透半反膜，这样，一部分白光透过该半透半反膜沿y方向出射，另一部分白光透过该半透半反膜沿x方向射向红色子像素对应的分光镜221，对红色、绿色和蓝色光线的分光原理与上述原理类似，此次不再赘述。

具体地，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，如图6所示，在平行于背光模组102的出光面的方向上，正焦微柱透镜211，负焦微柱透镜212，以及分束元件22的截面与对应的像素单元的形状一致，且大小相同。

参照图6，以像素单元为正方形为例进行示意，且像素单元的边长为L，则在平行于背光模组102的出光面的方向上，或者可以说是，垂直于背光模组102的出射光线的某个截面上，对应的正焦微柱透镜211，负焦微柱透镜212，以及分束元件22的截面的形状也是正方形，且边长优选为与像素单元的边长相同。

进一步地，在平行于背光模组102的出光面的方向上，各分光镜221的截面与对应的子像素的形状一致。

由于背光模组102出射的光线为准直光线，且射入显示面板101的光线也是准直光线，则将正焦微柱透镜211，负焦微柱透镜212，以及分束元件22的截面与对应的像素单元的形状一致，且大小相同，以及各分光镜221的截面与对应的子像素的形状一致，可以将背光模组102出射的准直光线分束后，各分束光线可以更好的对应于各子像素，以保证较高的光能利用率。

如图7所示，本实用新型实施例提供的上述显示装置中，还可以包括：位于显示面板101靠近分光器103一侧的第一偏光层104，以及位于分光器103靠近背光模组102一侧的第二偏光层105；

第一偏光层104的透光方向与第二偏光层105的透光方向相同。

在具体实施时，在各分光镜221中的滤光膜处，入射光线相对于射向显示面板101的准直光线均为斜入射，所以光线在滤光膜处分光时，可能会发生偏光效应，使得振动方向平行于入射面的P光与垂直于入射面的S光，在截止波长、透过率以及反射率等几个参数上发生偏离，导致分色效果降低，因而，通过在分光器103靠近背光模组102的一侧增加第二偏光层105，使光线仅在一个方向偏振，从而提升分色效果，且第二偏光层105与第一偏光层104的透光方向相同，以保证光线能够射入到显示面板101中。

本实用新型实施例提供的显示装置，通过在显示面板和背光模组之间设置分光器，该分光器可以将背光模组出射的白色准直光线，分束为与各子像素一一对应的准直的分光光束，且各分光光束与对应的子像素的颜色相同，这样可以避免不能通过彩色滤光层的光线的被吸收，提高了显示装置的光能利用率，节约了能源，而且分光器作为一种辅助器件，无需改变现有背光模组和显示面板的生产工艺，应用方式简单，生产风险较低。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：显示面板，位于所述显示面板入光侧的用于出射白色准直光线的背光模组，以及位于所述显示面板与所述背光模组之间的分光器；其中，

所述显示面板，包括呈阵列排布的多个像素单元；

各所述像素单元，包括：至少三个不同颜色的子像素；

所述分光器，用于将所述背光模组出射的白色准直光线，分束为与各所述子像素一一对应的准直的分光光束，且各所述分光光束与对应的所述子像素的颜色相同。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述分光器，包括：与所述像素单元一一对应的多个光传输单元；

所述光传输单元，包括：缩束元件，以及位于所述缩束元件出光方向上的分束元件；

所述缩束元件，用于将所述背光模组出射的白色准直光线汇聚并准直出射；

所述分束元件，用于将所述缩束元件出射的准直光线分束为与对应的所述像素单元中各所述子像素一一对应的准直的分光光束。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述缩束元件的入射光直径与所述缩束元件的出射光直径的比值等于所述像素单元中子像素的个数。

4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述缩束元件，包括：正焦微柱透镜，以及位于所述正焦微柱透镜出光方向上的负焦微柱透镜。

5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述正焦微柱透镜和所述负焦微柱透镜的入光表面设有白光减反射膜。

6.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，分束元件，包括：与对应的所述像素单元中各所述子像素一一对应的分光镜；

所述分光镜，包括：两个斜面相互重合的等腰直角棱镜；

每一个所述分光镜中，至少一个所述等腰直角棱镜的斜面设有滤光膜，所述滤光膜用于分离出与对应的所述子像素的颜色相同的所述分光光束；

每一个所述分束元件中，各所述子像素对应的所述滤光膜相互平行。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述像素单元，包括：多个单色子像素；

在每一个所述分束元件中，在平行于所述缩束元件的出光面的方向上，各所述分光镜按照对应的所述子像素波长大小顺序排列；所述缩束元件的出射光线射向与波长最大的所述子像素对应的所述分光镜。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，在平行于所述背光模组的出光面的方向上，所述正焦微柱透镜，所述负焦微柱透镜，以及所述分束元件的截面与对应的所述像素单元的形状一致，且大小相同。

9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，在平行于所述背光模组的出光面的方向上，各所述分光镜的截面与对应的所述子像素的形状一致。

10.如权利要求1～9任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括：位于所述显示面板靠近所述分光器一侧的第一偏光层，以及位于所述分光器靠近所述背光模组一侧的第二偏光层；

所述第一偏光层的透光方向与所述第二偏光层的透光方向相同。