本發(fā)明實(shí)施例涉及背光模組制作技術(shù)，尤其涉及一種背光模組以及顯示裝置。

背景技術(shù)：

全息三維顯示由于能夠完全重現(xiàn)場(chǎng)景的深度信息,從而實(shí)現(xiàn)真三維顯示,被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)三維顯示的最佳方案。目前能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)全息三維顯示的系統(tǒng)，大多依賴于空間光調(diào)制器對(duì)入射的光場(chǎng)加載信息，從而實(shí)現(xiàn)所需顯示場(chǎng)景的三維再現(xiàn)。

作為全息三維顯示，其所需的光源有別于傳統(tǒng)的二維顯示系統(tǒng)，需要使用相干光源才能利用空間光調(diào)制器加載信息。而傳統(tǒng)的二維顯示系統(tǒng)中的背光模組出射的光為非相干光，不能被空間光調(diào)制器利用。另外，現(xiàn)有的相干光源絕大部分由激光器產(chǎn)生的，一般其出射面積都非常小，不適合需求大面積光源的場(chǎng)合，同樣不適用于對(duì)發(fā)光面積要求甚高的全息三維顯示。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種背光模組以及顯示裝置，以實(shí)現(xiàn)提供一種可適用于全息三維顯示的背光模組的目的。

本發(fā)明實(shí)施例的一方面提供了一種背光模組，該背光模組包括：一個(gè)導(dǎo)光板和一個(gè)點(diǎn)光源；

所述導(dǎo)光板包括第一部和第二部，所述第一部包括第一入光面和與所述第一入光面相交的第一出光面，所述第二部包括第二入光面和與所述第二入光面相交的第二出光面，所述第一入光面與所述第二出光面相交，所述第一出光面與所述第二入光面相對(duì)設(shè)置，所述第一出光面和所述第二出光面均設(shè)置為光柵結(jié)構(gòu)；

所述點(diǎn)光源設(shè)置于所述導(dǎo)光板的所述第一入光面處，以使所述點(diǎn)光源發(fā)出的光線以第一設(shè)定角度進(jìn)入到所述第一部中，并在所述第一部?jī)?nèi)發(fā)生多次全反射，反射光經(jīng)過(guò)所述第一出光面以及第二入光面，進(jìn)入到所述第二部，并在所述第二部?jī)?nèi)發(fā)生多次全反射，最終從所述第二出光面射出。

本發(fā)明實(shí)施例的另一方面還提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括：本發(fā)明實(shí)施例提供的任意一種背光模組。

本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)設(shè)置具有特定結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，可以使得從背光模組中點(diǎn)光源出射的光經(jīng)一系列折射、全反射以及衍射后形成大面積相干光，解決了現(xiàn)有的背光模組中出射的光不適用于全息三維顯示的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了提供一種可適用于全息三維顯示的背光模組的目的。

附圖說(shuō)明

圖1a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為圖1a中背光模組的分解圖；

圖1c為沿圖1b中A1-A2的剖面結(jié)構(gòu)示意；

圖1d為光線在圖1a中背光模組中的傳播路徑的示意圖；

圖2為光線在第一部中傳播的光路圖；

圖3為光線在第二部中傳播的光路圖；

圖4a和圖4b為光線在導(dǎo)光板中傳播的等效光路圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

圖1a為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種背光模組的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1b為圖1a中背光模組的分解圖，圖1c為沿圖1b中A1-A2的剖面結(jié)構(gòu)示意，圖1d為光線在圖1a中背光模組中總的傳播路徑示意圖。參見(jiàn)圖1a-圖1d，該背光模組包括：一個(gè)導(dǎo)光板10和一個(gè)點(diǎn)光源20。導(dǎo)光板10包括第一部11和第二部12，第一部11包括第一入光面111和與第一入光面111相交的第一出光面112，第二部12包括第二入光面121和與第二入光面121相交的第二出光面122，第一入光面111與第二出光面122相交，第一出光面112與第二入光面121相對(duì)設(shè)置，第一出光面112和第二出光面122均設(shè)置為光柵結(jié)構(gòu)。點(diǎn)光源20設(shè)置于導(dǎo)光板10的第一入光面111處，以使點(diǎn)光源20發(fā)出的光線以第一設(shè)定角度進(jìn)入到第一部11中，并在第一部11內(nèi)發(fā)生多次全反射，反射光經(jīng)過(guò)第一出光面112以及第二入光面121，進(jìn)入到第二部12，并在第二部12內(nèi)發(fā)生多次全反射，最終從第二出光面122射出。其中，第一部11和第二部12為透明材料。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案實(shí)質(zhì)是利用光柵將點(diǎn)光源發(fā)出的光線進(jìn)行擴(kuò)束，形成面光源，這個(gè)過(guò)程并不會(huì)改變光的頻率。

另外，對(duì)于結(jié)構(gòu)確定的導(dǎo)光板，第一部11和第二部12的厚度確定，從第二出光面122不同位置出射的光線具有確定的光程差(該光程差與第一部11和第二部12的厚度相關(guān))，也即有確定的相位差。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，光線可以分解為p光和s光，其中p光是指偏振方向垂直于入射面的光，s光是指偏振方向平行于入射面的光。當(dāng)一束偏振光在界面上折射(或反射)時(shí)，入射角不同，s光和p光的反射率及折射率不同，進(jìn)而會(huì)使得該偏振光的偏振方向發(fā)送變化。但在本發(fā)明實(shí)施例中，由于在第一部11和第二部12內(nèi)采取了全反射的設(shè)計(jì)，在全反射過(guò)程中s光和p光的折射率為0，反射率為1，所以本申請(qǐng)上述技術(shù)方案不改變光的偏振狀態(tài)。而光線在第一入光面111、第一出光面112、第二入光面121以及第二出光面122的折射過(guò)程中，雖然光線的偏振態(tài)會(huì)發(fā)生變化，但單就整個(gè)導(dǎo)光板而言，由第二出光面122出射的所有的光線的偏振態(tài)都會(huì)發(fā)生相同的改變，即由第二出光面122出射的所有的光線的偏振方向保持一致。

綜上，從本發(fā)明實(shí)施例提供的背光模組出射的光線具有相同的頻率、恒定的相位差，相同的偏振態(tài)，彼此構(gòu)成相干光。

本發(fā)明上述實(shí)施例通過(guò)設(shè)置具有特定結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，可以使得從背光模組中點(diǎn)光源出射的光經(jīng)一系列折射、全反射以及衍射后形成大面積相干光，解決了現(xiàn)有的背光模組中出射的光不適用于全息三維顯示的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了提供一個(gè)可適用于全息三維顯示的背光模組的目的。

在具體設(shè)置時(shí)，為了使得從第一出光面112出射的光線能夠盡可能多地從第二入光面121進(jìn)入到第二部12中，可選地，如圖1a所示，第一出光面112與第二入光面121無(wú)縫貼合，這樣可以減少光線經(jīng)過(guò)空氣中間層時(shí)發(fā)生額外的出射和入射的現(xiàn)象，提高點(diǎn)光源20發(fā)出的光線的利用率，進(jìn)而提高背光模組的性能。在此基礎(chǔ)上，可選地，第一部11的折射率大于第二部12的折射率。這樣設(shè)置的好處，是確保光線在經(jīng)過(guò)第一出光面112的光柵結(jié)構(gòu)時(shí)形成的零級(jí)光無(wú)法出射，進(jìn)而提高背光模組的性能。

在制作時(shí)，可選地，利用刻縫、壓印、全息或粘結(jié)周期性金屬片工藝設(shè)置第一出光面112和第二出光面122為光柵結(jié)構(gòu)，這樣制造有利于降低光柵結(jié)構(gòu)的制作成本。參見(jiàn)圖1d，該光柵結(jié)構(gòu)包括多個(gè)依次排列的刻縫。

參見(jiàn)圖1d，第一設(shè)定角度α是指，點(diǎn)光源20發(fā)出的光線入射到第一部11這個(gè)過(guò)程中，點(diǎn)光源20發(fā)出的光線與第一部11的第一入光面111之間的夾角。在設(shè)計(jì)時(shí)，第一設(shè)定角度α可以取任意值，本申請(qǐng)對(duì)此不作限定。

參見(jiàn)圖1d，第一出光面112與第二出光面122之間呈第二設(shè)定角度δ。這樣設(shè)置的目的是使從第二部12出射的光線能夠沿垂直于第二出光面122的方向出射。若第一出光面112與第二入光面121無(wú)縫貼合，第二設(shè)定角度δ等于第二入光面121和第二出光面122的夾角γ。在具體設(shè)置時(shí)，第二設(shè)定角度δ可以取任意值，本申請(qǐng)對(duì)此不作限定。

繼續(xù)參見(jiàn)圖1d，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該第一設(shè)定角度α、第一部11第一入光面111和第一出光面112的夾角β，第二入光面121和第二出光面122的夾角γ、第一部11的折射率、第二部12的折射率、第一部11第一出光面112光柵結(jié)構(gòu)的光柵常數(shù)和構(gòu)成光柵的刻縫的延伸方向、第二部12第二出光面122光柵結(jié)構(gòu)的光柵常數(shù)和構(gòu)成光柵的刻縫的延伸方向等共同決定了最終從第二部12第二出光面122出射的光線與第二出光面122的夾角(即從第二出光面122出射的光線的傳播方向)。其中光柵常數(shù)包括構(gòu)成光柵的刻縫的寬度以及相鄰兩個(gè)刻縫之間的距離。

在設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保進(jìn)入到第一部11內(nèi)的光線能夠在除第一入光面111和第一出光面112外的其余表面均發(fā)生全反射，可選地，第一部11中除第一入光面111和第一出光面112外，其它各面均為反射面。示例性地，參見(jiàn)圖1d，第一部11為柱形，橫截面為平行四邊形，第一入光面111為第一部11的一個(gè)底面，第一出光面112為第一部11的一個(gè)側(cè)面?？蛇x地，設(shè)置第一部11中，與第一入光面111相對(duì)的另一個(gè)底面113、與第一出光面112相對(duì)的側(cè)面114、與x軸和y軸所確定的平面平行的兩個(gè)側(cè)面均為反射面。進(jìn)一步地，若在第一部11內(nèi)，光線僅在x軸和y軸所確定的平面內(nèi)傳播，可以僅設(shè)置第一部11中，與第一入光面111相對(duì)的另一個(gè)底面113以及與第一出光面112相對(duì)的側(cè)面114為反射面。

類似地，在設(shè)計(jì)時(shí)，為了確保進(jìn)入到第二部12內(nèi)的光線能夠在除第二入光面121第二出光面122外的其余表面均發(fā)生全反射，可選地，第二部12除第二入光面121和第二出光面122外，其它各面均為反射面。示例性地，如圖1d所示，第二部12為柱形，橫截面為直角梯形，第二入光面121為第二部12的一個(gè)側(cè)面，第二出光面122為第二部12的另一個(gè)側(cè)面。設(shè)置第二部12中，與第二入光面121相對(duì)的側(cè)面123、以及與第二出光面122相對(duì)的側(cè)面124，與x軸和z軸所確定的平面平行的兩個(gè)底面均為反射面。進(jìn)一步地，若在第二部12內(nèi)，光線僅在x軸和z軸所確定的平面內(nèi)傳播，可選地，設(shè)置第二部12中，與第二入光面121相對(duì)的側(cè)面123以及與第二出光面122相對(duì)的側(cè)面124均為反射面。

圖2為光線在第一部11中傳播的光路圖。參見(jiàn)圖2，點(diǎn)光源20發(fā)出的光線以第一設(shè)定角度進(jìn)入到第一部11中，并在第一部11內(nèi)發(fā)生多次全反射，反射光經(jīng)過(guò)第一出光面112出射。換言之，第一出光面112上的光柵將點(diǎn)光源轉(zhuǎn)化為寬度很窄的線光源。

圖3為光線在第二部中傳播的光路圖。參見(jiàn)圖3，從第一出光面出射的光線入射到第二入光面121，進(jìn)而進(jìn)入到第二部12，并在第二部12內(nèi)發(fā)生多次全反射，最終從第二出光面122射出。換言之，第二出光面122上的光柵將線光源轉(zhuǎn)化為面光源。

圖4a和圖4b為光線在導(dǎo)光板內(nèi)傳播的兩種可能的傳播路徑示意圖。圖4a和圖4b省略了光線在第一部11和第二部12中多次全反射的過(guò)程。參見(jiàn)圖4a和圖4b，從點(diǎn)光源發(fā)出的光線在與x軸和z軸所確定的平面的投影與第一部11第一出光面112的法線的夾角為θ₀。光線在第一部11第一出光面112出射。從第一出光面112出射的光線與第一出光面112的法線的夾角為θ₁，顯然，θ₀與θ₁滿足三維的空間光柵方程。光線從第二入光面121進(jìn)入到第二部12中并在與第二出光面122相對(duì)的側(cè)面124處發(fā)生全反射。在發(fā)生全反射的過(guò)程中，光線與與第二出光面122相對(duì)的側(cè)面124的法線的夾角為θ₂。參見(jiàn)圖4a，根據(jù)幾何關(guān)系，可知，

進(jìn)而得到，θ₂＝γ-θ₁?；蛘?，參見(jiàn)圖4b，根據(jù)幾何關(guān)系，可知，

進(jìn)而得到，θ₂＝γ+θ₁。即θ₂＝γ±θ₁。經(jīng)過(guò)全反射的光線最終從第二部12第二出光面122出射。從第二出光面122出射的光線與第二出光面122的法線的夾角為θ₃，顯然，θ₂與θ₃滿足三維的空間光柵方程。

綜上，對(duì)于任一結(jié)構(gòu)確定的導(dǎo)光板，從第二出光面122出射的光線與第二出光面122的法線的夾角θ₃由從點(diǎn)光源發(fā)出的光線在與x軸和z軸所確定的平面的投影與第一部11第一出光面112的法線的夾角θ₀決定，而θ₀的大小由點(diǎn)光源發(fā)出的光線與第一入射面111之間的夾角(即第一設(shè)定角度α)決定。換言之，對(duì)于任一結(jié)構(gòu)確定的導(dǎo)光板，從第二出光面122出射的光線的傳播方向由從第一入射面111入射的光線的傳播方向決定。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，為了使得背光源具有較佳的發(fā)光效果，可以選取特定的第一設(shè)定角度α，以使光線能夠沿垂直于第二出光面122的方向出射。

考慮在制作時(shí)，設(shè)置從點(diǎn)光源發(fā)出的光線沿垂直于第一入光面111的方向入射到第一部11的第一入光面111比光線沿其他方向入射到第一部11的第一入光面111更容易實(shí)現(xiàn)，且從點(diǎn)光源發(fā)出的光線沿垂直于第一入光面111的方向入射時(shí)，光線在第一入光面111處全反射效率最低，入射效率最高，可選地，對(duì)第一部11的第一入光面111進(jìn)行切割，使得第一入光面111與x軸和z軸所確定的平面相交，以使從點(diǎn)光源發(fā)出的光線沿垂直于第一入光面111的方向入射。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖5，與上述技術(shù)方案相比，該導(dǎo)光板還包括第三部13。具體地，第三部13位于第一部11背離第二部12的一側(cè)，第一部11、第二部12以及第三部13共同拼合成長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)置的好處是，在將導(dǎo)光板20安裝于背光模組后，第三部13可以起到支撐作用，確保導(dǎo)光板被牢固、穩(wěn)定地固定于背光模組中。

進(jìn)一步地，考慮光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，若光線入射角大于全反射臨界角，光線會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。可選地，設(shè)置第一部11的折射率大于第三部13的折射率，這樣可以通過(guò)調(diào)整光線入射第一入射面111的方向，使得光線在第一部11和第三部13之間界面上發(fā)生全反射。這樣，不需要將第一部11中與第三部13接觸的側(cè)面(即與第一出光面112相對(duì)的側(cè)面)設(shè)置為反射面，就能夠?qū)崿F(xiàn)光線在第一部11與第一出光面112相對(duì)的側(cè)面發(fā)生全反射的效果，可以減少導(dǎo)光板的制程，簡(jiǎn)化導(dǎo)光板的制作工藝。典型地，第二部12的折射率等于第三部13的折射率，這樣在具體制作時(shí)，可以利用同種材料(如玻璃)制作第二部12和第三部13，減少了用于制作導(dǎo)光板的材料的種類。

在上述技術(shù)方案基材上，可選地，點(diǎn)光源20可以為光纖激光光源、激光二極管或相干度較好的發(fā)光二極管。這樣設(shè)置的原因是，光纖激光光源、激光二極管或相干度較好的發(fā)光二極管發(fā)出的光的相干性好，有利于進(jìn)一步提高背光模組的性能。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置。圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖6，該顯示裝置包括上述實(shí)施例提供的任意一種背光模組200，該背光模組200用于為顯示裝置提供背光。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的顯示裝置還可以包括其他用于支持顯示裝置正常工作的電路及器件，上述的顯示裝置可以為手機(jī)、平板電腦、電子紙、電子相框中的一種。

本發(fā)明實(shí)施例提供的顯示裝置，通過(guò)設(shè)置具有特定結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板，可以使得從背光模組中點(diǎn)光源出射的光經(jīng)一系列折射、全反射以及衍射后形成大面積相干光，解決了現(xiàn)有的背光模組中出射的光不適用于全息三維顯示的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了提供一個(gè)可適用于全息三維顯示的背光模組的目的。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。