一种背光模组、显示装置及显示方法
【专利摘要】本发明提供一种背光模组、显示装置及显示方法。其中，背光模组包括:导光板，所述导光板包括至少两个入光面和一出光面，所述出光面与每一入光面垂直，所述背光模组还包括：设置在每一入光面处的光源，每一光源出射的光线经对应入光面进入所述导光板内部；设置在所述导光板的出光面上的光学衍射元件；其中，不同光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向不同，从而使得不同光源的出射的光线经过所述光学衍射元件后形成的出光角度不同。基于本发明的背光模组的结构设计，不同光源最终通过光学衍射元件出射后具有不同的出光角度，在应用到显示装置时，有选择地选择光源工作，则可以使显示画面具有不同的可视角度。
【专利说明】
一种背光模组、显示装置及显示方法
技术领域
[0001] 本发明涉及显示领域，特别是涉及一种背光模组、显示装置及显示方法。
【背景技术】
[0002] 随着显示技术的不断进步，人们对显示器的显示功能要求得也越来越多。如手机、 电脑等显示设备，人们在公共场合使用时，希望隐私不被泄露，这时希望显示屏以窄视角显 示，使得附近其他人无法观看到显示屏幕的内容;或者，晚上在卧室办公，为了不影响家人 的睡眠，同样希望显示屏的视角变窄；又例如在相机领域，根据拍摄需要，有时需要宽视场 全景，有时需要窄视场聚焦。
[0003] 而目前实现视角可调的技术方案主要是在显示设备上增加一层液晶透镜，通过调 整液晶透镜的电压，改变液晶的折射率，从而改变出光角度。上述技术会使设备制备工艺更 加复杂，并且增加显示器件的厚度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的提供一种以更简单的结构就能实现显示装置的视角可调的技术方 案。
[0005] 为实现上述目的，一方面，本发明提供一种背光模组，包括导光板，所述导光板包 括至少两个入光面和一出光面，所述出光面与每一入光面垂直，所述背光模组还包括：
[0006] 设置在每一入光面处的光源，每一光源出射的光线经对应入光面进入所述导光板 内部；
[0007] 设置在所述导光板的出光面上的光学衍射元件；
[0008] 其中，不同光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向不同，从而使得不 同光源的出射的光线经过所述光学衍射元件后形成的出光角度不同。
[0009] 进一步地，所述导光板包括相对的第一入光面和第二入光面，所述光源包括：
[0010] 设置在所述第一入光面处的第一光源，所述第一光源出射的光线经所述第一入光 面进入所述导光板内部；
[0011]设置在所述第二入光面处的第二光源，所述第二光源出射的光线经所述第二入光 面进入所述导光板内部；
[0012] 其中，所述第一光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向与所述第二光 源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向不同，从而使得所述第一光源出射的光线 经过所述光学衍射元件后形成的出光角度与所述第二光源的出射的光线经过所述光学衍 射元件后形成的出光角度不同。
[0013] 进一步地，所述第一光源为准直光源;所述第二光源为准直光源；
[0014] 所述光学衍射元件包括：
[0015] 沿第一方向排列的多个光栅，每个光栅的延伸方向相同，所述第一方向为从所述 第一光源到所述第二光源的方向；
[0016] 靠近所述第一光源的光栅之间的间隔距离大于靠近所述第二光源的光栅之间的 间隔距离。
[0017] 进一步地，所述光学衍射元件划分有多个基本单元，每个基本单元由相邻的至少 两个光栅组成，且同一基本单元中，光栅之间的间隔距离相同；
[0018] 在所述第一方向上，各基本单元的间隔距离呈递减关系变化。
[0019] 进一步地，在所述光学衍射元件中，光栅的延伸方向与所述第一方向相垂直。
[0020] 进一步地，所述第一光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向，与所述 第二光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向，相对于垂直所述出光面的轴线对 称。
[0021] 进一步地，所述光学衍射元件在水平方向上呈一平面；
[0022] 所述第一光源以及所述第二光源出射的光线经过所述光学衍射元件中间的光栅 间隙后形成的出射方向均垂直于所述出光面。
[0023] 进一步地，所述光学衍射元件的光栅为微纳米结构。
[0024]进一步地，所述背光模组还包括：
[0025]设置所述导光板的与所述出光面相对一面上的全反射膜。
[0026]另一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述背光模组。
[0027] 此外，本发明还提供一种应用于上述显示装置的显示方法，包括：
[0028]确定所述显示装置的显示模式；
[0029]根据确定的显示模式开启所述显示装置中背光模组的对应光源，所述显示装置在 不同显示模式下的显示画面的视角不同。
[0030] 进一步地，在所述显示装置包括第一光源和第二光源时，所述显示方法包括：
[0031] 在第一显示模式时，开启所述显示装置中背光模组的第一光源；
[0032] 在第二显示模式时，开启所述显示装置中背光模组的第二光源；
[0033] 其中，所述显示装置在所述第一显示模式下的显示画面的视角不同于所述显示装 置在所述第二显示模式下的显示画面的视角。
[0034] 本发明的上述方案具有如下有益效果：
[0035] 基于本发明的背光模组的结构设计，不同光源最终通过光学衍射元件出射后具有 不同的出光角度，在应用到显示装置时，有选择地选择光源工作，则可以使显示画面具有不 同的可视角度。相比于现有技术通过控制液晶分子偏转以调整显示画面的可视角度，本实 施例仅是基于背光模组侧进行了改进，因此能够应用到非液晶的显示器上，此外，本实施例 的技术方案在结构上更为简单，因此更易于普及。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明的背光模组的结构示意图；
[0037] 图2为本发明的背光模组的一种实现方式的结构示意图；
[0038] 图3为图2所示的背光模组只开启第一光源时的光线示意图；
[0039] 图4为图2所示的背光模组只开启第二光源时的光线示意图。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0041] 针对现有技术只有具备液晶层的显示装置才能实现视角可调的问题，本发明提供 一种解决方案。
[0042] -方面，本发明的实施提供一种背光模组，如图1所示，包括：
[0043] 导光板1，该导光板1具有至少两个入光面11、12和一出光面13,其中出光面13与每 一入光面垂直11、12;
[0044] 设置在每一入光面处11、12的光源21、22,每一光源21、22出射的光线经对应入光 面11、12进入导光板1内部；
[0045] 设置在导光板1的出光面13上的光学衍射元件3;
[0046] 其中，不同光源出射的光线（图1中的实线箭头代表光源21的出射光线，虚线箭头 代表光源22的出射光线)对应光学衍射元件3的入射方向不同，从而使得不同光源的出射的 光线经过光学衍射元件后形成的出光角度不同。
[0047] 基于本实施例背光模组的结构设计，不同光源最终通过光学衍射元件出射后具有 不同的出光角度，在应用到显示装置时，有选择地选择光源工作，则可以使显示画面具有不 同的可视角度。相比于现有技术通过控制液晶分子偏转以调整显示画面的可视角度，本实 施例仅是基于背光模组侧进行了改进，因此能够应用到非液晶的显示器上，此外，本实施例 的技术方案在结构上更为简单，且产品成本较低，更易于普及。
[0048] 下面结合具体实现方式，对本实施例的背光模组进行示例性介绍。
[0049] 如图2所示，假设本实施例的背光模组包括背光模组1、第一光源21 (准直光源）、第 二光源21 (准直光源）、光学衍射元件3以及全反射膜4。
[0050] 其中，导光板1包括相对的第一入光面11和第二入光面12。第一光源21设置在第一 入光面处11，其出射的光线经第一入光面11进入导光板1内部。同理第二光源22设置在第二 入光面12处，其出射的光线经第二入光面12进入导光板1内部。
[0051 ]本实现方式的光学衍射元件3包括：
[0052]沿第一方向（从第一光源到第二光源的方向）排列的多个微纳米结构的光栅31，每 个光栅31的延伸方向相同；其中，靠近第一光源的光栅31之间的间隔距离大于靠近第二光 源的光栅31之间的间隔距离。
[0053]为提高衍射的效果，本实现方式的光栅31的延伸方向与第一方向相垂直。基于衍 射的公式
（9m表示衍射角，Θ,为入射角，m为衍射级数，d为相 邻衍射光栅之间的距离，λ为光源的光线波长，η为光栅材料的折射率)可以知道:通过调整 0m、d的取值，即可控制光源经过光学衍射元件3的出射方向，进而实现显示画面的宽窄视角 的切换。
[0054]此外，作为示例性介绍，本实施例的第一光源21出射的光线对应光学衍射元件的 入射方向，与第二光源22出射的光线对应光学衍射元件的入射方向，相对于垂直出光面的 轴线对称。即第一光源21与第二光源22的入射角大小相等取值相反。
[0055]根据上述公式可知，当设置在光栅间距较疏一侧的第一光源21开启时，如图3所 示，第一光源21的光线经过导光板后，以一固定的入射角度经过光学衍射元件3的光栅31狭 缝后，会以扩散的方式出射，从而在应用到显示装置时，可以使显示画面具有较大的可视角 度。同时第一光源21-部分被光栅31阻挡的光线会被全反射膜4重新反射回导光板1中，重 新以对应的入射角度照射到光学衍射元件3，以提高光线的利用率。
[0056]同理，如图4所示，当设置在光栅间距较疏一侧的第二光源22开启时，第二光源22 的光线经过导光板后，以与第一光源不同的入射角度经过光学衍射元件3的光栅31狭缝后， 会以汇聚的方式出射，从而在应用到显示装置时，可以使显示画面具有较小的可视角度。同 时第二光源22-部分被光栅31阻挡的光线会被全反射膜4重新反射回导光板1中，重新以对 应的入射角度照射到光学衍射元件3，以提高光线的利用率。
[0057]由此可见，本实施例的背光模组的光线不再像现有技术那样，仅具有竖直的出射 方向，而是以扩散或汇聚的方式出射。因此作为优选方案，参考图3和图4所示，光学衍射元 件3在水平方向上呈一平面，第一光源以及第二光源出射的光线经过光学衍射元件3中间的 光栅间隙后形成的出射方向均垂直于出光面。即第一光源开启时，光线以背光模组的中心 轴向两侧进行扩散;当第二光源开启时，光线会向背光模组的中心轴汇聚。用户在使用显示 装置时，不管开启第一光源还是开启第二光源，只要正对显示屏，就处于画面可视角度的正 中间。
[0058]具体地，本实现方式中，光学衍射元件3还可以进一步划分有多个基本单元，每个 基本单元由相邻的至少两个光栅组成，且同一基本单元中，光栅之间的间隔距离相同；在第 一方向上，各基本单元的间隔距离呈递减关系变化。
[0059]作为示例性介绍，若本实现方式的基本单元可以包括两个光栅，则光栅的间隔距 离以每两个光栅每两个光栅的递减；同理，若基本单元可以包括四个光栅，则光学衍射元件 3中的光栅的间隔距离以每四个光栅每四个光栅的递减。
[0060]综上所述，本实现方式提供了一种全新的背光模组结构，其中光学衍射元件左右 两侧微纳米结构的疏/密分布不同，利用衍射光栅狭缝干涉原理，当打开微纳米结构较疏一 侧的光源时，显示器呈现宽视角；当打开微纳米结构较密一侧的光源时，显示器呈现窄视 角。通过分别开启对应疏/密微纳米结构光学衍射元件一侧的光源，达到视角可调的目的。 [0061 ]以上实现方式仅用于对本实施例的背光模组进行示例性介绍，当然作为其他可行 方案，本实施例的背光模组可以包括更多的光源，从而使显示画面能够实现更多的可视角 度。此外，本实施例的背光模组中，光学衍射元件3的光栅狭缝并不一定需要与两个光源之 间的连线方向垂直，只要光栅的间隔距离在两个光源之间的连线方向形成有递减或递增的 变化趋势即可。
[0062]另一方面，本发明还提供一种包括上述背光模组的显示装置，显然，基于上文描述 可以知道，本实施例的显示装置基于本发明提供的背光模组，可以实现不同可视视角的切 换，从而给用户提供了不同观看模式，满足了用户在不同场景下的使用需求。
[0063]当然，本发明的背光模组除了应用在显示装置上，还可以应用在照明设备或者摄 像设备上。在应用到照明设备上时，可以实现不同的照明范围；在应用到摄像设备时，能够 实现不同的聚焦角度。
[0064] 此外，本发明还提供一种针对上述显示装置的显示方法，包括：
[0065]步骤一，确定所述显示装置的显示模式；
[0066]步骤二，根据确定的显示模式开启显示装置中背光模组的对应光源，其中显示装 置在不同显示模式下的显示画面的视角不同。
[0067]作为实施例介绍，假设显示装置的背光模组包括如图2所示的第一光源和第二光 源，本实施例的显示方法包括：
[0068]在第一显不模式时，开启显不装置中背光模组的第一光源，从而为用户提供第一 视角的显示画面；
[0069] 同理在第二显示模式时，开启显示装置中背光模组的第一光源，从而为用户提供 第二视角的显示画面(第一视角和第二视角不同）。
[0070] 在实际应用中，用户可以根据自己的使用需求来选择显示模式。还是图2所示的背 光模组为例，当用户希望显示画面以宽视角显示时，只需要开启第一光源21，当用户希望显 示画面以窄视角显示时只需要开启第二光源22。
[0071] 在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺 序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施 过程构成任何限定
[0072] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种背光模组，其特征在于，包括导光板，所述导光板包括至少两个入光面和一出光 面，所述出光面与每一入光面垂直，所述背光模组还包括： 设置在每一入光面处的光源，每一光源出射的光线经对应入光面进入所述导光板内 部； 设置在所述导光板的出光面上的光学衍射元件； 其中，不同光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向不同，从而使得不同光 源的出射的光线经过所述光学衍射元件后形成的出光角度不同。2. 根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述导光板包括相对的第一入光面和 第二入光面，所述光源包括： 设置在所述第一入光面处的第一光源，所述第一光源出射的光线经所述第一入光面进 入所述导光板内部； 设置在所述第二入光面处的第二光源，所述第二光源出射的光线经所述第二入光面进 入所述导光板内部； 其中，所述第一光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向与所述第二光源出 射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向不同，从而使得所述第一光源出射的光线经过 所述光学衍射元件后形成的出光角度与所述第二光源的出射的光线经过所述光学衍射元 件后形成的出光角度不同。3. 根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于， 所述第一光源为准直光源;所述第二光源为准直光源； 所述光学衍射元件包括： 沿第一方向排列的多个光栅，每个光栅的延伸方向相同，所述第一方向为从所述第一 光源到所述第二光源的方向； 靠近所述第一光源的光栅之间的间隔距离大于靠近所述第二光源的光栅之间的间隔 距离。4. 根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述光学衍射元件划分有多个基本单 元，每个基本单元由相邻的至少两个光栅组成，且同一基本单元中，光栅之间的间隔距离相 同； 在所述第一方向上，各基本单元的间隔距离呈递减关系变化。5. 根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于， 在所述光学衍射元件中，光栅的延伸方向与所述第一方向相垂直。6. 根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于， 所述第一光源出射的光线对应所述光学衍射元件的入射方向，与所述第二光源出射的 光线对应所述光学衍射元件的入射方向，相对于垂直所述出光面的轴线对称。7. 根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于， 所述光学衍射元件在水平方向上呈一平面； 所述第一光源以及所述第二光源出射的光线经过所述光学衍射元件中间的光栅间隙 后形成的出射方向均垂直于所述出光面。8. 根据权利要求3所述的背光模组，其特征在于， 所述光学衍射元件的光栅为微纳米结构。9. 根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括： 设置所述导光板的与所述出光面相对一面上的全反射膜。10. -种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的背光模组。11. 一种显示方法，其特征在于，应用于如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，包 括： 确定所述显示装置的显示模式； 根据确定的显示模式开启所述显示装置中背光模组的对应光源，所述显示装置在不同 显示模式下的显示画面的视角不同。12. 根据权利要求11所述的显示方法，其特征在于，在所述显示装置包括如权利要求2 所述的背光模组时，所述显示方法包括： 在第一显示模式时，开启所述显示装置中背光模组的第一光源； 在第二显示模式时，开启所述显示装置中背光模组的第二光源； 其中，所述显示装置在所述第一显示模式下的显示画面的视角不同于所述显示装置在 所述第二显示模式下的显示画面的视角。
【文档编号】G02F1/13357GK106094342SQ201610702955
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月22日
【发明人】王美丽, 邱云
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司