背光模组及显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种背光模组及显示装置，该背光模组包括多个光源，所述光源分为多个扫描控制区，其中每一所述扫描控制区的所述光源同时开启或者关闭，其中所述背光模组还包括：光学材料层，设置于所述光源的出光侧，所述光学材料层在施加不同控制参数时，具有不同折射率；其中光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率大于光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率。所述背光模组通过设置与扫描控制区相对应的光学材料层，使光学材料层施加不同控制参数时，具有不同折射率，使光源开启的所述扫描控制区所发出的部分光朝相对应的显示区入射，避免进入光源关闭的所述扫描控制区所对应的显示区。
【专利说明】背光模组及显示装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及显示【技术领域】，尤其是指一种背光模组及显示装置。
【背景技术】
[0002] 在时分法的立体显示方式（例如SG3D，RealD3D显示技术）中，需要配合背光源 的扫描来实现优质的显示。通常做法是把背光分为多个扫描区，每个扫描区设有多个光源， 在一个扫描区内的光源具有相同的开启和关闭时间，每个扫描区光源的开启时间匹配面板 的显示，各扫描区逐一扫描打开，以及在显示画面完成后对应扫描区域关灯。
[0003] 在传统直下式背光源结构中，如图1和图2所示，光源1成阵列分布，扩散板2设 置在光源1的出光方向上，与显示面板20相组合安装。在进行3D显示时，背光模组形成扫 描区A、B、C，每个扫描区对应设有若干个光源1，各扫描区的光源1对应其上方设置的显不 面板的扫描区域状态打开或关闭。
[0004] 现有技术上述结构的背光模组，当扫描区A中的光源1关闭，其他扫描区B、C的光 源发光时，此时，由于扩散板的结构特性，光线从发光扫描区域向关灯区域大面积的发散， 形成串扰，影响到扫描区对应的显示区的显示质量。
[0005] 因此，现有的直下式背光模组在3D显示时，不能有效的实现串扰的控制，从而影 响3D显示质量。
【发明内容】
[0006] 本发明技术方案的目的是提供一种背光模组及显示装置，减少现有技术的背光模 组中发光扫描区域的光线向关灯区域的发散程度，从而降低串扰的产生。
[0007] 本发明提供一种背光模组，所述背光模组包括多个光源，所述光源分为多个扫描 控制区，其中每一所述扫描控制区的所述光源同时开启或者关闭，其中所述背光模组还包 括：
[0008] 光学材料层，设置于所述光源的出光侧，所述光学材料层在施加不同控制参数时， 具有不同折射率；
[0009] 其中光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率大于光源关 闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率。
[0010] 优选地，上述所述的背光模组，其中所述光学材料层在施加第一控制参数时具有 第一折射率n，在施加第二控制参数时具有第二折射率nl，其中第二折射率nl大于第一折 射率η。 toon] 优选地，上述所述的背光模组，所述背光模组还包括一驱动芯片，与所述光学材料 层相连，用于：
[0012] 在光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第二控制参数，
[0013] 在光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第一控制参数。
[0014] 优选地，上述所述的背光模组，所述第一控制参数为零伏电压，所述第二控制参数 为非零伏的电压。
[0015] 优选地，上述所述的背光模组，每一所述扫描控制区对应设置一个所述光学材料 层。
[0016] 优选地，上述所述的背光模组，所述光学材料层位于同一平面上。
[0017] 优选地，上述所述的背光模组，所述光学材料层包括电光材料。
[0018] 优选地，上述所述的背光模组，所述电光材料为包括磷酸二氢钾的电光晶体材料， 或者为包括聚酰亚胺或者聚喹啉的极性聚合物电光材料。
[0019] 优选地，上述所述的背光模组，所述光学材料层的厚度h满足以下公式：
[0020] h< ^
[0021] 其中，d为所述扫描控制区的宽度值，Θ为相邻的具有第二折射率nl和具有第一 折射率η的光学材料层的界面发生全反射的临界角，其中Θ=arcsin^·..
[0022] 优选地，上述所述的背光模组，所述背光模组还包括扩散板，所述扩散板与所述光 学材料层平行设置，且位于所述光学材料层靠近所述光源的一侧。
[0023] 本发明还提供一种显示装置，包括显示面板，还包括如上任一项所述的背光模组。
[0024] 优选地，上述所述的显示装置，述背光模组还包括驱动芯片，所述显示装置还包 括：
[0025] 主控芯片，用于在3D显示状态下，输出背光控制信号和光学控制信号；
[0026] 背光控制单元，用于根据接收到的背光控制信号控制每一所述扫描控制区的所述 光源同时开启发光或者关闭；
[0027] 所述光学控制信号用于控制所述背光模组中的驱动芯片对所述光学材料层施加 不同控制参数。
[0028] 优选地，上述所述的显示装置，还包括：用于驱动所述显示面板的柔性电路板，所 述背光模组的驱动芯片与所述柔性电路板设置于所述显示装置的不同侧边。
[0029] 本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：
[0030] 通过设置与扫描控制区相对应的光学材料层，使光学材料层施加不同控制参数 时，具有不同折射率，这样在相邻光源开启和关闭的光学材料层处形成全反射界面，使光源 开启的所述扫描控制区所发出的部分光朝相对应的显示区入射，避免进入光源关闭的所述 扫描控制区所对应的显示区，从而减少背光模组中发光扫描区域的光线向关灯区域的发散 程度，降低串扰的产生，达到提高3D显示质量的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1表示现有一种背光模组的结构示意图；
[0032] 图2表不现有一种背光模组中光源的分布不意图；
[0033] 图3表示采用本发明实施例所述背光模组的显示装置的结构示意图；
[0034] 图4表示本发明实施例所述背光模组中光学材料层与图2所示的光源相对应设置 的结构不意图；
[0035] 图5表示本发明实施例所述背光模组中光学材料层的立体结构示意图；
[0036] 图6表示采用本发明实施例所述背光模组，分别在2D和3D状态时，光学材料层的 状态不意图；
[0037] 图7表示采用本发明实施例所述背光模组的显示装置的结构示意图；
[0038] 图8表示光学材料层的宽度、厚度与全反射临界角之间的对应关系图。
【具体实施方式】
[0039] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明进行详细描述。
[0040] 本发明具体实施例所述背光模组，所述背光模组包括多个光源，所述光源分为多 个扫描控制区，其中每一所述扫描控制区的所述光源同时开启或者关闭，所述背光模组还 包括：
[0041 ] 光学材料层，设置于所述光源的出光侧，所述光学材料层在施加不同控制参数时， 具有不同折射率；其中光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率大于 光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率。。
[0042] 本发明实施例所述背光模组，通过设置光学材料层，在显示装置进行3D显示时， 施加不同控制参数，使得光源开启的扫描控制区所对应的光学材料层的折射率大于光源关 闭的扫描控制区所对应的光学材料层的折射率，相邻光源开启和关闭的光学材料层处形成 全反射界面，将光源开启的所述扫描控制区所发出的部分光朝相对应的显示区入射，从而 能够降低光源开启的扫描控制区（发光扫描区域）的部分光线向光源关闭的扫描控制区 (关灯区域）发散的程度，以降低串扰的产生。
[0043] 在3D显示时，利用多个设置的所述光学材料层形成全反射界面的【具体实施方式】 为：
[0044] 所述光学材料层位于同一平面上，每一所述扫描控制区对应设置一个所述光学材 料层，另外，具体地所述光学材料层在施加第一控制参数时具有第一折射率n，在施加第二 控制参数时具有第二折射率nl，其中第二折射率nl大于第一折射率η。
[0045] 所述背光模组还包括一驱动芯片，与所述光学材料层相连，用于：
[0046] 在光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第二控制参数，
[0047] 在光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第一控制参数。
[0048] 本领域技术人员可以理解，根据斯涅尔snell定率，当在折射率nl物质中传输的 光线，入射到与折射率为η的相邻物质的界面时，若入射角大于全反射的临界角Θ时，会发 生全反射，其中e= arcsin$。
[0049] 利用上述功能的驱动芯片和光学材料层，当相邻的两个所述光学材料层分别施加 第一控制参数和第二控制参数时，两个所述光学材料层的相邻界面形成为所述全反射界 面；透过具有第二折射率的所述光学材料层入射至具有第一折射率的所述光学材料层的光 线，当入射角大于全反射的临界角时，在两个所述光学材料层的相邻界面上发生全反射。
[0050] 因此，利用上述的方式，在3D显示状态下，对于需要光源开启的扫描控制区所对 应的光学材料层，施加第二控制参数，使相对应的光学材料层具有第二折射率nl;对于需 要光源关闭的扫描控制区所对应的光学材料层，施加第一控制参数，使相对应的光学材料 层具有第一折射率η;由于第二折射率nl大于第一折射率n，当光源开启的所述扫描控制区 所发出光入射至相邻两个分别具有第一折射率和第二折射率的光学材料层的相邻界面时， 若入射角大于临界的全反射角时，能够形成全反射，使得部分光线朝光源开启的扫描控制 区所对应显示区域入射，从而达到降低光源开启的扫描控制区的部分光线向光源关闭的扫 描控制区发散的程度，以降低串扰产生的影响。
[0051] 具体地，所述光学材料层由电光材料制成，所述电光材料为包括磷酸二氢钾的电 光晶体材料，或者为包括聚酰亚胺或者聚喹啉的极性聚合物电光材料。
[0052] 以下结合图3至图6对本发明所述背光模组的结构进行详细描述。
[0053] 根据图3,本发明实施例的所述背光模组形成为直下式背光模组结构，包括：成阵 列分布的多个光源1和设置于光源1的出光侧方向的扩散板2,其中光源1、扩散板2和显 示面板20组合，设置在边框4的内部，构成为一 2D/3D显示装置。光源1呈阵列排布设置， 如图2所示，形成为多个扫描控制区，在3D显示时，位于每一扫描控制区内的所述光源1为 同时开启发光或者关闭。
[0054] 此外，本发明实施例所述显示模组还包括光学材料层5,设置于光源1的出光侧， 本发明实施例中，光源1的每一扫描控制区对应设置一个光学材料层5,且每一所述光学材 料层5位于同一平面上，与扩散板2相平行设置，扩散板2位于光学材料层5靠近光源1的 一侧，利用扩散板2使光源1所发出的光朝各个角度发散。
[0055] 本实施例的背光模组包括扫描区A、B、C，当然不限于图中三个扫描控制区，还可以 是三个以上。优选地为八个以上。扫描控制区沿某一方向延伸设置，可以是横向或者纵向 设置，每个扫描控制区对应设有至少一个光源1。扫描控制区的数量与显示面板的驱动频 率和液晶的响应速度相关，目前的时分法3D显示为120Hz驱动，扫描控制区的数量为8个 或者以上。在3D显示时，背光源扫描控制区配合面板显示的信号来打开和关闭。当面板为 120Hz驱动时，背光源的8个扫描控制区要在8. 33ms的一个周期依次打开和关闭完成一个 周期的扫描。
[0056] 图3中所示的状态中，在当前时刻，扫描控制区A、C中的光源1关闭，扫描区控制 B中的光源1打开。
[0057] 采用本发明实施例所述显示模组，设置与扫描控制区的分区数量相对应的光学材 料层5,且扫描控制区与光学材料层5为 对应设置。如图2所不，若光源1的扫描控制 区形成为A、B、···、0、H八个区域，则如图4所示，光学材料层5包括相对应的a、b、"sg、h八个，在图3所示结构中，分别一一对应的位于扩散板2的正下方。
[0058] 另外，本发明实施例中，所述光学材料层5由电光材料制成，本领域技术人员可以 理解，电光材料是具有电光效应的光学功能材料，在外加电场的作用下，材料的折射率会发 生变化。基于该原理，本发明实施例由电光材料的光学材料层5,可以通过控制在光学材料 层5上的电压大小，使折射率发生变化，形成全反射界面。
[0059] 另外，本发明实施例由电光材料制成的光学材料层5,可以应用于同时实现2D和 3D显示的显示装置中，在2D显示时，使所有分区的光学材料层5保持相同的折射率，不影响 光线的传输方向，使光线透过即可。
[0060] 因此，采用本发明实施例所述的背光模组，还包括一驱动芯片6,如图5所示，设置 于光学材料层5的一侧，与每一光学材料层5连接，用于 ：
[0061] 在2D显不时，向所有的所述光学材料层施加第一控制参数，也即施加第一电压， 使所有分区的光学材料层5具有相同的第一折射率η;
[0062] 在3D显示时，配合所述扫描控制区所对应的显示区状态，向所述光学材料层施加 第一控制参数（第一电压）或者第二控制参数（第二电压），使得光源开启的所述扫描控制 区对应的光学材料层5具有第一折射率n，光源关闭的所述扫描控制区对应的光学材料层5 具有第二折射率nl，第二折射率nl大于第一折射率n，这样两个所述光学材料层5的相邻 界面形成为所述全反射界面，如图6所示，光源开启的所述扫描控制区所发出光朝相对应 的显示区反射，避免进入光源关闭的所述扫描控制区所对应的显示区。
[0063] 上述的第一电压可以为零伏，第二电压可以为非零伏的电压。也即在2D显示时， 所有光学材料层5均不施加电压；在3D显不时，向光源关闭的所述扫描控制区对应的光学 材料层5不施加电压，向光源开启的所述扫描控制区对应的光学材料层5施加非零伏的电 压，即能够达到上述的控制效果。
[0064] 优选地，所述电光材料为包括磷酸二氢钾的电光晶体材料，或者为包括聚酰亚胺 或者聚喹啉的极性聚合物电光材料，但该些材料仅为举例说明，并不限于仅包括这几种。[0065] 最佳地，本发明实施例中，根据图8,所述光学材料层5的厚度h满足以下公式：
[_]h< ^
[0067] 其中，d为所述扫描控制区的宽度值，Θ为相邻具有第二折射率nl和具有第一折 射率η的光学材料层发生全反射的临界角，其中Θ=
[0068] 本领域技术人员可以理解，当显示装置的尺寸确定之后，背光模组和显示面板的 一个扫描控制区的宽度d为一个确定值，因此d值为一个定值，而当光学材料层5的两个控 制参数确定之后，可以获得其在两种不同控制参数下的第一折射率η和第二折射率nl，因 此确定发生全反射的临界角Θ值。
[0069] 根据以上，可以计算获得光学材料层的厚度值h，当h> ^时，在折射率为nl和折 射率为η界面折射的光线会进入相邻的光源关闭的扫描控制区，而当厚度值h为h< ^的 范围内时，h越大越好。
[0070] 本发明另一方面提供一种显示装置，包括显示面板和上述的背光模组，如图7为 本发明显示装置的立体结构示意图。
[0071] 其中在显示面板进行3D显示时，光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学 材料层的折射率大于光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率。
[0072] 根据图7,本发明实施例所述显示装置，包括上述结构的显示模组，其中由图3所 示结构的光源1和扩散板2构成的背光源10设置于显示面板20的正下方，背光源10所发 出光朝显示面板20发射，光学材料层5设置于显示面板20和背光源10之间。
[0073] 另外，该显示装置还包括：
[0074]主控芯片，用于在3D显示状态下，输出背光控制信号和光学控制信号；
[0075] 背光控制单元，用于根据接收到的背光控制信号控制每一所述扫描控制区的所述 光源1同时开启发光或者关闭；
[0076] 其中所述光学控制信号用于控制所述背光模组中的驱动芯片6(柔性电路板）对 所述光学材料层5施加不同控制参数；
[0077] 驱动显示面板20显示图像的驱动芯片21 (柔性电路板）。其中主控芯片根据驱动 芯片21所输出的图像信号，输出背光控制信号和光学控制信号，来驱动光学材料层5和光 源1改变状态，实现3D状态下配合显示面板20的信号扫描，提升3D画面显示效果。
[0078] 优选地，为了避免干扰，驱动芯片21和驱动芯片6相对于显示装置位于不同侧边， 且显示面板20和光学材料层5通过边框与背光源固定在一起。
[0079] 本发明另一方面还提供一种如上所述背光模组的控制方法，所述控制方法包括：
[0080] 光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加第二控制参数，使相对 应的所述光学材料层具有第二折射率nl;
[0081] 光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加第一控制参数，使相对 应的所述光学材料层具有第一折射率n，其中第二折射率nl大于第一折射率η。
[0082] 具体地，在背光模组配合2D显不时，向所述光学材料层施加第一控制参数，使每 一所述光学材料层均具有第一折射率；
[0083] 在背光模组配合3D显示时，配合所述扫描控制区所对应的显示区状态，向所述光 学材料层施加第一控制参数或者第二控制参数，使得当相邻的两个所述光学材料层分别施 加第一控制参数和第二控制参数时，两个所述光学材料层的相邻界面形成为所述全反射界 面，光源开启的所述扫描控制区所发出光朝相对应的显示区反射，避免进入光源关闭的所 述扫描控制区所对应的显示区。
[0084] 本发明另一方面还提供一种如上显示装置的控制方法，所述控制方法包括：
[0085] 在2D显不时，向所述光学材料层施加第一控制参数，使每一所述光学材料层均具 有第一折射率η;
[0086] 在3D显示时，向源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加第二控 制参数，使相对应的所述光学材料层具有第二折射率nl;向光源关闭的所述扫描控制区所 对应的所述光学材料层施加第一控制参数，使相对应的所述光学材料层具有第一折射率n， 其中第二折射率nl大于第一折射率η。
[0087] 本发明实施例所述背光模组和显示装置，相对于现有技术通过增加一层光学材料 层形成全反射界面，使光源开启的所述扫描控制区所发出的部分光朝相对应的显示区反 射，避免进入光源关闭的所述扫描控制区所对应的显示区，从而减少背光模组中发光扫描 区域的光线向关灯区域的发散程度，降低串扰的产生，达到提高3D显示质量的效果。
[0088] 以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1. 一种背光模组，所述背光模组包括多个光源，所述光源分为多个扫描控制区，其中每 一所述扫描控制区的所述光源同时开启或者关闭，其特征在于，所述背光模组还包括： 光学材料层，设置于所述光源的出光侧，所述光学材料层在施加不同控制参数时，具有 不同折射率； 其中光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率大于光源关闭的 所述扫描控制区所对应的所述光学材料层的折射率。
2. 如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光学材料层在施加第一控制参数 时具有第一折射率n，在施加第二控制参数时具有第二折射率nl，其中第二折射率nl大于 第一折射率η。
3. 如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括一驱动芯片，与所 述光学材料层相连，用于： 在光源开启的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第二控制参数， 在光源关闭的所述扫描控制区所对应的所述光学材料层施加所述第一控制参数。
4. 如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述第一控制参数为零伏电压，所述第 二控制参数为非零伏的电压。
5. 如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，每一所述扫描控制区对应设置一个所 述光学材料层。
6. 如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光学材料层位于同一平面上。
7. 如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光学材料层包括电光材料。
8. 如权利要求7所述的背光模组，其特征在于，所述电光材料为包括磷酸二氢钾的电 光晶体材料，或者为包括聚酰亚胺或者聚喹啉的极性聚合物电光材料。
9. 如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述光学材料层的厚度h满足以下公 式： h< 4 tge 其中，d为所述扫描控制区的宽度值，Θ为相邻的具有第二折射率nl和具有第一折射 率η的光学材料层的界面发生全反射的临界角，其中Θ=arcsin^·..
10. 如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括扩散板，所述扩 散板与所述光学材料层平行设置，且位于所述光学材料层靠近所述光源的一侧。
11. 一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括如权利要求1至10任一项所述 的背光模组。
12. 如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述背光模组还包括驱动芯片，所述 显示装置还包括： 主控芯片，用于在3D显示状态下，输出背光控制信号和光学控制信号； 背光控制单元，用于根据接收到的背光控制信号控制每一所述扫描控制区的所述光源 同时开启发光或者关闭； 所述光学控制信号用于控制所述背光模组中的驱动芯片对所述光学材料层施加不同 控制参数。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：用于驱动所述 显示面板的柔性电路板， 所述背光模组的驱动芯片与所述柔性电路板设置于所述显示装置的不同侧边。
【文档编号】G09G3/34GK104317069SQ201410665918
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】贾丽丽, 朱红丽, 马青, 尹大根 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司