背光模组和显示装置的制作方法

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种背光模组和显示装置。

背景技术：

随着显示装置的屏幕尺寸逐渐变大，给消费者带来了极致的视觉和触觉体验。但是，大尺寸的显示屏幕，往往无法保证使用者的个人隐私。

为此，目前的显示装置通常设置有防窥保护膜等的部件来保护使用者的个人隐私。但是，这种显示装置的防窥模式是固定的，即，该显示装置只能具有一种可视范围，而无法在各种不同的可视范围之间进行切换。例如，不能在防窥模式与可供多人分享的分享模式之间进行切换，从而导致可视范围单一、视觉效果不灵活。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种背光模组和显示装置，其可以增加不同的可视范围，且可以在不同的可视范围之间进行切换，从而可以增加视觉效果的灵活性。

为实现本发明的目的而提供一种背光模组，包括背光源，还包括液晶透镜，所述液晶透镜在不工作时，使由所述背光源发出的光线透过；在工作时，等效形成凹透镜，用以增大由所述背光源发出的光线的发散角；所述背光源位于所述凹透镜的物距所在位置处。

优选的，通过调节加载至所述液晶透镜的驱动电压，使所述液晶透镜等效形成不同曲率半径的凹透镜。

优选的，根据人眼相对于显示区域的不同位置，调节所述凹透镜的曲率半径。

优选的，所述显示区域包括中心位置和边缘位置，人眼靠近所述中心位置时的所述凹透镜的曲率半径大于人眼靠近所述边缘位置时的所述凹透镜的曲率半径。

优选的，所述液晶透镜中的液晶盒的延迟量采用以下公式计算获得：

$\mathrm{\Δ}nd=\frac{1.5\×P\×sin\mathrm{\θ}}{8}$

其中，Δnd为所述液晶盒的延迟量，d为所述液晶盒的盒厚；Δn为双折射率，等于n_e-n₀，n_e为所述液晶盒的正常折射率，n₀为所述液晶盒的反常折射率；P为所述液晶盒的宽度；所述凹透镜为圆透镜的一部分，且建立一个直角三角形棱镜，所述直角三角形棱镜的斜边为所述凹透镜的切线；θ为与所述切线相垂直的法线与所述圆透镜在竖直方向上的中心线之间的夹角；所述直角三角形棱镜的两个直角边分别是水平的和垂直的，且水平的所述直角边与所述斜边之间的夹角等于θ。

优选的，计算所述液晶透镜中的液晶盒的延迟量的所述公式采用以下公式推导获得：

sinθ＝P/2÷r

f＝1.5×P²/(8Δnd)

r＝f(n₂-n₁)/n₁

P为已知的所述凹透镜的宽度；

r为所述圆透镜的半径；

n₁为介质折射率，n₁等于1；

n₂为所述直角三角形棱镜的折射率，n₂等于1.5；

f为已知的所述凹透镜的焦距。

优选的，所述凹透镜的焦距f采用以下公式获得：

L＝P/2÷tanθ

L'＝P/2÷tanα

1/L'-1/L＝1/f

其中，L为所述凹透镜的物距；L’为所述凹透镜的像距；P为所述已知的所述凹透镜的宽度；θ为所述背光源发出的光线的发散角；α为经所述凹透镜增大后，所述背光源发出的光线的发散角。

优选的，所述凹透镜的曲率半径包括49μm、25μm、17μm、13μm、11μm或者9.8μm。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示装置，包括背光模组，所述背光模组采用本发明提供的上述背光模组。

优选的，还包括显示模组，所述液晶透镜设置在所述背光源与所述显示模组之间。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的背光模组，其通过设置液晶透镜，该液晶透镜在不工作时，使由背光源发出的光线透过；在工作时，等效形成凹透镜，用以增大由位于该凹透镜的物距所在位置处的背光源发出的光线的发散角，可以增加不同的可视范围，即，背光源在液晶透镜工作时发出的光线的发散角大于在液晶透镜不工作时发出的光线的发散角，从而可以在不同的可视范围(例如防窥模式和分享模式)之间进行切换，从而可以增加视觉效果的灵活性。

本发明提供的显示装置，其通过采用本发明提供的上述背光模组，可以在不同的可视范围之间进行切换，从而可以增加视觉效果的灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的背光模组在液晶透镜工作时的光路示意图；

图3为本发明实施例提供的背光模组在液晶透镜工作时的参数计算说明图；

图4为不同曲率半径的凹透镜对背光源发出的光线的发散作用的具体数据图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的背光模组和显示装置进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图。请参阅图1，背光模组包括背光源1和液晶透镜2。其中，背光源1透过液晶透镜2朝向显示模组3的方向发出光线。该背光源1发出的光线具有固定的发散角，该发散角可以根据具体情况自由设定。液晶透镜2在不工作(即不通电)时，仅使由背光源1发出的光线透过，而不改变该光线的发散角。液晶透镜2在工作(即通电)时，等效形成凹透镜，用以增大由位于该凹透镜的物距所在位置处的背光源1发出的光线的发散角。

由于背光源1发出的光线的发散角大小决定了显示模组3的可视范围，即，发散角越大，则可视范围越大；反之，发散角越小，则可视范围越小，因此，通过使液晶透镜2在工作与不工作两个状态之间进行切换，可以实现在两个不同的可视范围之间进行切换，从而可以增加视觉效果的灵活性。例如，若采用较小的发散角，则在液晶透镜2不工作时，显示模组3的可视范围较小，从而可以实现防窥的视觉效果。而在液晶透镜2工作时，在液晶透镜2的发散作用下，显示模组3自原来的可视范围被切换至较大的可视范围，从而可以实现共享的视觉效果。

通过向液晶透镜2加载驱动电压即实现液晶透镜2进入工作状态，优选的，通过调节该驱动电压，可以使液晶透镜2等效形成不同曲率半径的凹透镜，从而可以形成更多种可视范围，进一步提高视觉效果的灵活性。例如，凹透镜的曲率半径可以为49μm、25μm、17μm、13μm、11μm或者9.8μm等等。如图4所示，为不同曲率半径的凹透镜对背光源发出的光线的发散作用的具体数据图。由图可知，当液晶透镜2不工作时，凹透镜的曲率半径为无穷大，此时由背光源1发出的光线的发散角(即，原角度)为+/-30°(以背光源的原始亮度的5％作为视角基准)。当液晶透镜2工作时，由其等效形成的凹透镜的曲率半径分别为49μm、25μm、17μm、13μm、11μm或者9.8μm。在液晶透镜2的作用下，由背光源1发出的光线的新发散角、新亮度以及最终获得的新可视范围(Range)的具体数据如图4所示，从而实现了多种不同的可视范围。

进一步优选的，根据人眼相对于显示区域的不同位置，调节凹透镜的曲率半径，从而可以更精确地选择合适的可视范围。该显示区域即为显示模组3的显示区域。例如，显示区域包括中心位置和边缘位置，其中，当人眼靠近中心位置时，所需的可视范围较小，而当人眼靠近边缘位置时，所需的可视范围较大，基于此，当人眼靠近中心位置时，可以采用较大的凹透镜的曲率半径；当人眼靠近边缘位置时，可以采用较小的凹透镜的曲率半径，即，使人眼靠近中心位置时的凹透镜的曲率半径大于人眼靠近边缘位置时的凹透镜的曲率半径，从而可以更精确地满足使用者的需求。需要说明的是，在实际应用中，可以采用现有的人眼追踪技术来确定人眼相对于显示区域的位置。

在设定液晶透镜2的相关参数时，例如液晶盒的延迟量Δnd，其中，d为液晶盒的盒厚；Δn为双折射率，等于n_e-n₀，n_e为液晶盒的正常折射率，n₀为液晶盒的反常折射率，可以基于最终所需的目标散射角来获得液晶透镜2的相关参数。该目标散射角即为期望达到的可视范围所对应的、背光源1发出的光线在经液晶透镜2散射作用之后的散射角。

下面对液晶透镜2的参数设定的具体方式进行详细描述。具体地，图2为本发明实施例提供的背光模组在液晶透镜工作时的光路示意图。请参阅图2，当液晶透镜2工作时，其等效形成如图2中示出的凹透镜，该凹透镜的物距L2和像距L1分别在位置O1和位置O2，凹透镜的宽度的二分之一为P/2；背光源1自该位置O1处朝向凹透镜发出光线，且光线的发散角为A°。在该凹透镜的散射作用下，经过凹透镜的光线的发散角被增大至B°。

假设发散角B°为最终所需的目标散射角，则液晶透镜2的相关参数只要能够在工作时等效形成上述凹透镜即可获得期望达到的可视范围。由此，上述凹透镜的焦距f可以采用以下公式获得：

L2＝P/2÷A；

L1＝P/2÷B；

1/L1-1/L2＝1/f

在此基础上，可以采用以下方式获得液晶透镜中的液晶盒的延迟量，由该延迟量即可制作可等效形成上述凹透镜的液晶透镜。具体地，图3本发明实施例提供的背光模组在液晶透镜工作时的参数计算说明图。请参阅图3，假设上述凹透镜为圆透镜5的一部分，且建立一个直角三角形棱镜4。该直角三角形棱镜4满足以下条件：

1、直角三角形棱镜4的斜边为圆透镜5的切线；

2、直角三角形棱镜4的两个直角边分别是水平的和垂直的，且水平的直角边与斜边之间的夹角等于与该切线相垂直的法线与圆透镜5在竖直方向上的中心线之间的夹角A。

由上可以获得以下公式：

sinA＝P/2÷r；

f＝1.5×P²/(8Δnd)；

r＝f(n₂-n₁)/n₁

其中，P为上述凹透镜的宽度；

r为圆透镜的半径；

n₁为介质折射率，n₁等于1；

n₂为直角三角形棱镜4的折射率，n₂等于1.5；

f为上述凹透镜的焦距；

Δnd为液晶透镜中的液晶盒的延迟量。

由上述三个公式进行推导可以获得液晶透镜中的液晶盒的延迟量Δnd的计算公式：

$\mathrm{\Δ}nd=\frac{1.5\×P\×\sin A}{8}$

其中，液晶盒的宽度等于上述凹透镜的宽度P。

通过计算液晶盒的延迟量Δnd，即可制作可等效形成上述凹透镜的液晶透镜。

当然，在实际应用中，还可以采用其他任意方式设定液晶透镜2的相关参数，只要能够获得期望达到的可视范围即可。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种显示装置，其包括背光模组，该背光模组采用本发明提供的上述背光模组。

可选的，显示装置还包括显示模组，液晶透镜设置在背光源与所述显示模组之间。

本发明提供的显示装置，其通过采用本发明提供的上述背光模组，可以在不同的可视范围之间进行切换，从而可以增加视觉效果的灵活性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。