CN214503943U - 具有光吸收层的二维/三维可切换背光体及显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有光吸收层的二维/三维可切换背光体及包括该背光体的二维/三维可切换显示设备，其特征在于，二维/三维可切换背光体包括：光源，被配置为提供光；三维导光板，被配置为引导来自光源的光作为具有不同定向的多个光束；切换单元，位于三维导光板的第一表面上，被配置为可选择性地散射多个光束或者透过多个光束；以及光吸收层，位于三维导光板的第二表面上，被配置为吸收入射到光吸收层上的光，其中第二表面与第一表面平行。

Description

具有光吸收层的二维/三维可切换背光体及显示器

技术领域

本实用新型涉及显示领域，并且具体地涉及一种具有光吸收层的二维/三维可切换背光体，以及包括该背光体的二维/三维可切换显示设备。

背景技术

在常规的二维/三维可切换背光体中，需要同时设置二维导光板和三维导光板，通过选择性地开启二维导光板的光源或者三维导光板的光源，来实现二维背光或三维背光的切换。通常，三维导光板布置在二维导光板和显示屏之间，为了防止光泄露，需要在二维导光板的底部表面设置高反射膜，以将向外泄漏的光反射回到导光板中。然而，在生成三维背光时，二维导光板底部的高反射膜的这种反射作用会生成杂散光，使得三维串扰增加，从而影响显示设备的三维显示效果。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有光吸收层的二维/三维可切换背光体以及包括该背光体的二维/三维可切换显示设备，仅仅需要三维导光板即可实现二维/ 三维背光切换，而无需二维导光板，同时可以在防止光泄露的同时提高三维显示效果。

根据本实用新型的实施例的具有光吸收层的二维/三维可切换背光体包括：光源，被配置为提供光；三维导光板，被配置为引导来自所述光源的光作为具有不同定向的多个光束；切换单元，位于所述三维导光板的第一表面上，被配置为可选择性地散射所述多个光束或者透过所述多个光束；以及光吸收层，位于所述三维导光板的第二表面上，被配置为吸收入射到所述光吸收层上的光，其中所述第二表面与所述第一表面平行。

在一些实施例中，所述切换单元为聚合物分散液晶PDLC膜。

在一些实施例中，所述PDLC膜包括耦合在其上表面和下表面的透明导电材料，并且所述PDLC膜被配置为：在通电时是透明的，以透过所述多个光束；以及在断电时是不透明的，以散射所述多个光束。

在一些实施例中，所述透明导电材料为氧化铟锡(ITO)或铝掺杂氧化锌(AZO)。

在一些实施例中，可以通过修改所述PDLC膜的厚度来调节所述PDLC 膜在断电时的不透明度。

在一些实施例中，所述光吸收层是遮光胶带、遮光胶水、光吸收树脂或者金属氧化物涂层。

根据本实用新型的实施例的二维/三维可切换显示器包括：光源，被配置为提供光；三维导光板，被配置为引导来自所述光源的光作为具有不同定向的多个光束；切换单元，位于所述三维导光板的第一表面上，被配置为可选择性地散射所述多个光束或者透过所述多个光束；光吸收层，位于所述三维导光板的第二表面上，被配置为吸收入射到所述光吸收层上的光，其中所述第二表面与所述第一表面平行；以及显示单元，被配置为接收由所述切换单元散射或者透射的多个光束。

在一些实施例中，所述切换单元位于所述三维导光板和所述显示单元之间，并且通过粘合单元分别与所述三维导光板和所述显示单元粘合。

在一些实施例中，所述粘合单元为光学树脂或者光学胶

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在没有做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。以下附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了根据本实用新型的实施例的具有光吸收层的二维/三维可切换背光体的示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的示例的三维导光板的立体视图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的二维/三维可切换显示设备的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型作进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如这里所用的，冠词“一”意为具有其在专利领域中的通常含义，即“一个或多个”。例如，“一个多束元件”意为一个或多个多束元件，并且这样，“所述多束元件”这里意为“所述多束元件(或多个)”。同样，这里对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及这里无意成为限制。这里，术语“约”在被应用于值时，通常表示在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者可以表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如这里所用的，术语“基本”意为大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。而且，这里的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现，而非作为限制。

下面结合图1描述根据这里描述的原理的具有光吸收层的二维/三维可切换背光体。图1示出了根据本实用新型的实施例的具有光吸收层的二维/三维可切换背光体100的示意图。如图1所示，二维/三维可切换背光体100包括光源110、三维导光板120、切换单元130以及光吸收层140。光源110被配置为提供光，并且例如可以位于三维导光板的单侧表面或者两侧表面上。在图1中示例性地示出了光源110位于三维导光板120的两侧表面上，但本实用新型不限于此，光源110也可以位于三维导光板120的除图示表面之外的其他表面上。三维导光板120被配置为引导来自光源110的光作为具有不同定向的多个光束，即多个定向光束。

在本实用新型中，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生并发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，例如在激活或开启时发射光的发光二极管。具体地，这里，光源可以基本上是任何光源或者基本上包括任何光学发射器，包含但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、荧光光源、等离子共振器、纳米粒子共振器、白炽灯以及几乎任何其他光源中的一个或多个。光源产生的光可以具有颜色(即，可以包含特定波长的光)，或者可以具有一定波长范围(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包括一套或一组光学发射器，其中光学发射器中的至少一个产生的光具有的颜色或等效波长不同于由所述一套或一组中的至少一个其他光学发射器产生的光的颜色或波长。例如，不同颜色可以包括原色(例如，红色，绿色，蓝色)。

在本实用新型中，三维导光板110中的术语“板”被定义为分段或不同平面的层或片，其有时被称为“片”光导。“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，导光板被定义为配置成在由光导的顶表面和底表面(即，相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，根据本文中的定义，顶表面和底表面都是彼此分离的，并且可以至少在微分意义上基本上彼此平行。也就是说，在导光板的任何微分小的段内，顶表面和底表面基本上平行或共面。

在一些实施例中，导光板可以是基本上平坦的(即，限制于平面)，并且因此，导光板是平面光导。在其他实施例中，导光板可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如，导光板可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形导光板。然而，任何曲率具有足够大的曲率半径以确保在导光板内保持全内反射以引导光。

如图1所示，切换单元130可以位于三维导光板120的第一表面上。为了清楚地说明三维导光板120的各表面之间的位置关系，图2示出了根据本实用新型的实施例的示例的三维导光板120的立体视图。在该示例中，三维导光板120包括第一表面121(即ABCD平面)、第二表面122(即A’B’C’D’平面)、第三表面123(即AA’D’D平面)和第四表面124(即BB’C’C平面)。如前所述，三维导光板120的第一表面121和第二表面122可以是相互平行的，并且第三表面123和第四表面124可以是相互平行的。根据一些实施例，三维导光板120被配置为根据全内反射在三维导光板120的第一表面121和第二表面122之间以非零传播角引导光源110产生的光。

在图2所示的示例中，切换单元130可以位于三维导光板120的第一表面121上。如前所述的光源110例如可以位于三维导光板120的第三表面123 或者第四表面124上，或者第三表面123和第四表面124上，以为三维导光板120提供光。但应当注意的是，本实用新型不限于此，光源110也可以位于三维导光板120的除第三和第四表面之外的其他表面上。

切换单元130被配置为可选择性地散射三维导光板120提供的多个光束，或者透过三维导光板120提供的多个光束。从而，在切换单元130被配置为散射三维导光板120提供的具有不同定向的多个光束时，散射的多个光束可以用作二维/三维可切换背光体100的二维背光，以用于二维显示；在切换单元130被配置为透过三维导光板120提供的具有不同定向的多个光束时，所透射的多个光束仍然具有不同定向，因而透射的多个光束可以用作二维/三维可切换背光体100的三维背光，以用于三维显示。

根据本实用新型的示例，切换单元130可以是利用聚合物分散液晶 (PDLC)制成的膜。PDLC由大量微米量级的液晶微粒分散在有机固态聚合物基体内而形成。由于液晶微粒的光轴处于自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时会被液晶微粒强烈散射，而使PDLC呈现不透明的乳白状态或半透明状态；通过施加电场，可以调节液晶微粒的光轴取向，当液晶微粒和基体的折射率相匹配时，PDLC呈现透明状态。

根据本实用新型的示例，PDLC膜可以包括耦合在其上表面和下表面的透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)或者任何其他具有导电功能的透明材料，本实用新型对此不做具体限定。在对PDLC膜通电时，PDLC膜是透明的，从而光束能够直接透过PDLC膜；在对PDLC膜断电时，PDLC膜是不透明的，光束在通过PDLC膜时被散射而成为散射光。例如，可以通过修改PDLC膜的厚度来调节PDLC膜在断电时的不透明度，以达到希望的光散射效果。在PDLC膜的厚度增加时，其所需要的驱动电压也相应增加，在PDLC膜的厚度减小时，其所需要的驱动电压也相应减小。

在切换单元120为PDLC膜的示例中，三维导光板120所提供的具有不同定向的多个光束入射到PDLC膜上，当给PDLC膜通电时，PDLC为透明状态，则多个光束可以直接透过三维导光板120以作为三维背光；当给PDLC 膜断电时，PDLC膜为不透明状态，入射到PDLC膜上的具有不同定向的多个光束被散射，从而生成散射光以作为二维背光。通过选择性地给PDLC膜通电或者断电，可以实现三维背光和二维背光的切换。

应当理解的是，虽然上面以PDLC膜为例对切换单元130进行了说明，但本实用新型不限于此。切换单元130也可以是其他能够选择性地散射或者透过多个光束的材料。

利用具有光源、三维导光板和切换单元的上述二维/三维可切换背光体，可以在无需二维导光板的情况下实现二维/三维背光切换，使得背光体的结构可以更加紧凑、简洁，同时能够降低成本。然而，在实际应用中，导光板可能存在漏光的情况，例如从如图2所示的三维导光板120的第二表面122泄露。通常，可以通过在三维导光板的底部表面增加高反射层，来将泄漏的光反射回到三维导光板中。然而，高反射层在反射过程中会生成杂散光，使得三维串扰增加，从而影响显示设备的三维显示效果。

根据本实用新型的实施例，在三维导光板的第二表面上设置了光吸收层 140，例如在如图2所示的示例中，可以在三维导光板120的第二表面122上设置光吸收层140。光吸收层140被配置为吸收入射到该光吸收层上的光，从而在有效防止光泄露的同时，确保最优的三维显示效果。例如，光吸收层 140可以是遮光胶带、遮光胶水、光吸收树脂、金属氧化物涂层等等，但是本实用新型不限于此，光吸收层也可以是其他具有光吸收作用的材料。

利用根据本实用新型实施例的二维/三维可切换背光体，能够在无需二维导光板的情况下实现二维/三维背光切换，使得背光体的结构可以更加紧凑、简洁，同时能够降低成本；此外，通过利用光吸收层来吸收泄露的光，能够在有效防止光泄露的同时，确保最优的三维显示效果。

下面参照图3描述根据本实用新型实施例的二维/三维可切换显示设备。图3示出了根据本实用新型的实施例的二维/三维可切换显示设备300的示意图。

如图3所示，二维/三维可切换显示设备300包括光源310、三维导光板 320、切换单元330、光吸收层340和显示单元350。光源310被配置为提供光，并且例如可以位于三维导光板320的单侧表面或者两侧表面上。在图3 中示例性地示出了光源310位于三维导光板320的两侧表面上，但本实用新型不限于此，光源310也可以位于三维导光板320的除图示表面之外的其他表面上。三维导光板320被配置为引导来自光源310的光作为具有不同定向的多个光束，即多个定向光束。光源310和三维导光板320可以类似于上文参照图1和图2描述的光源110和三维导光板120，因此这里不再赘述。

切换单元330可以位于三维导光板320的第一表面上，并且被配置为可选择性地散射三维导光板320提供的多个光束，或者透过三维导光板320提供的多个光束。光吸收层340可以位于三维导光板320的第二表面上，并且被配置为吸收入射到该光吸收层上的光。三维导光板320的第一表面和第二表面可以类似于上文参照图2描述的三维导光板120的第一表面121和第二表面122，切换单元330和光吸收层340可以类似于上文参照图1描述的切换单元130和光吸收层140，因此这里不再赘述。

显示单元350被配置为接收由切换单元330散射或者透射的多个光束。具体地，在切换单元330被配置为散射由三维导光板320提供的具有不同定向的多个光束时，散射的多个光束被提供给显示单元350以作为二维背光，使得二维/三维可切换显示设备300提供二维显示；在切换单元330被配置为透射由三维导光板320提供的具有不同定向的多个光束时，透射的多个光束仍然具有不同定向，从而被提供给显示单元350以作为三维背光，使得二维/ 三维可切换显示设备300提供三维显示。

根据本实用新型的实施例的示例，切换单元330位于三维导光板320和显示单元350之间。例如，切换单元330可以通过粘合单元360分别与三维导光板320和显示单元350进行粘合。粘合单元360例如可以是光学透明树脂(OCR)，或者光学透明胶(OCA)或者其他透明的粘合材料，本实用新型对此不做具体限定。

利用根据本实用新型实施例的二维/三维可切换显示设备，能够在无需二维导光板的情况下实现二维/三维显示切换，使得显示设备的结构可以更加紧凑、简洁，同时能够降低成本；此外，通过利用光吸收层来吸收泄露的光，能够在有效防止光泄露的同时，确保最优的三维显示效果。

除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本实用新型所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

上面是对本实用新型的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本实用新型的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本实用新型的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本实用新型范围内。应当理解，上面是对本实用新型的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本实用新型由权利要求书及其等效物限定。

Claims (9)

1.一种具有光吸收层的二维/三维可切换背光体，其特征在于，包括：

光源，被配置为提供光；

三维导光板，被配置为引导来自所述光源的光作为具有不同定向的多个光束；

切换单元，位于所述三维导光板的第一表面上，被配置为可选择性地散射所述多个光束或者透过所述多个光束；以及

光吸收层，位于所述三维导光板的第二表面上，被配置为吸收入射到所述光吸收层上的光，其中所述第二表面与所述第一表面平行。

2.如权利要求1所述的二维/三维可切换背光体，其特征在于，所述切换单元为聚合物分散液晶PDLC膜。

3.如权利要求2所述的二维/三维可切换背光体，其特征在于，所述PDLC膜包括耦合在其上表面和下表面的透明导电材料，并且所述PDLC膜被配置为：

在通电时是透明的，以透过所述多个光束；以及

在断电时是不透明的，以散射所述多个光束。

4.如权利要求3所述的二维/三维可切换背光体，其特征在于，所述透明导电材料为氧化铟锡(ITO)或铝掺杂氧化锌(AZO)。

5.如权利要求3所述的二维/三维可切换背光体，其特征在于，可以通过修改所述PDLC膜的厚度来调节所述PDLC膜在断电时的不透明度。

6.如权利要求1所述的二维/三维可切换背光体，其特征在于，所述光吸收层是遮光胶带、遮光胶水、光吸收树脂或者金属氧化物涂层。

7.一种二维/三维可切换显示器，其特征在于，包括：

光源，被配置为提供光；

三维导光板，被配置为引导来自所述光源的光作为具有不同定向的多个光束；

切换单元，位于所述三维导光板的第一表面上，被配置为可选择性地散射所述多个光束或者透过所述多个光束；

光吸收层，位于所述三维导光板的第二表面上，被配置为吸收入射到所述光吸收层上的光，其中所述第二表面与所述第一表面平行；以及

显示单元，被配置为接收由所述切换单元散射或者透射的多个光束。

8.如权利要求7所述的二维/三维可切换显示器，其特征在于，所述切换单元位于所述三维导光板和所述显示单元之间，并且通过粘合单元分别与所述三维导光板和所述显示单元粘合。

9.如权利要求8所述的二维/三维可切换显示器，其特征在于，所述粘合单元为光学树脂或者光学胶。

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