CN106907620A - 前置光源和包括该前置光源的显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供一种前置光源，包括：透明基底；设置在透明基底上的多个光源元件；和多个吸光元件，所述多个吸光元件均设置在所述多个光源元件的前侧。所述多个吸光元件与所述多个光源元件分别一一对应设置，每一个光源元件在所述透明基底上的投影均位于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影内，并且每一个光源元件在所述透明基底上的投影的面积均小于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影的面积。本公开的实施例还提供一种包括该前置光源的显示装置。

Description

前置光源和包括该前置光源的显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种前置光源和包括该前置光源的显示装置。

背景技术

反射式显示装置能够利用周围的环境光作为照明源以显示画面，与传统的透射式显示装置相比，反射式显示装置具有光线柔和、省电、在户外具有更好的显示效果等优点，因此越来越受到关注。在反射式显示装置的实际应用过程中，在环境光较弱或暗室环境下，反射式显示装置的亮度低，显示效果不佳。

为了在环境光较弱或暗室环境下也获得较好的显示效果，一般在反射式显示装置中增加前置光源辅助反射式显示装置进行显示。然而，现有的反射式显示装置的前置光源通常采用前置导光板配合反射式显示装置的散射膜实现。在这种结构的前置光源中，导光板双侧均有出光，导致暗态显示时(即在环境光较弱或暗室环境下)对比度急剧下降，从而导致色域降低，显示效果差。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个方面，本公开的实施例提出了一种前置光源和包括该前置光源的显示装置。

根据本公开实施例的一个方面，提供一种前置光源，包括：

透明基底；

设置在透明基底上的多个光源元件；和

多个吸光元件，所述多个吸光元件均设置在所述多个光源元件的前侧，

其中，所述多个吸光元件与所述多个光源元件分别一一对应设置，每一个光源元件在所述透明基底上的投影均位于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影内，并且每一个光源元件在所述透明基底上的投影的面积均小于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影的面积。

根据一些实施例，所述前置光源还包括：设置在所述透明基底中的多个量子点元件，

其中，所述多个量子点元件与所述多个光源元件分别一一对应设置，每一个光源元件在所述透明基底上的投影均位于与所述光源元件对应的所述量子点元件在所述透明基底上的投影内。

根据一些实施例，每一个所述光源元件包括发蓝光的光源元件，并且每一个所述量子点元件均包括按照预定比例混合的蓝光激发发红光的量子点和蓝光激发发绿光的量子点。

根据一些实施例，所述多个光源元件成阵列布置在所述透明基底上，并且每两个相邻的光源元件之间的间距被设计为使得前置光源发出的光分布均匀。

根据一些实施例，任意两个相邻的光源元件之间的间距均相同，并且所述间距位于1毫米～2.5毫米的范围内。

根据一些实施例，所述前置光源还包括：设置在每一个所述光源元件与对应的所述吸光元件之间的反射元件，以将每一个光源元件发出的光朝向远离所述吸光元件的方向反射。

根据一些实施例，每一个所述吸光元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸不大于70μm。

根据一些实施例，每一个所述量子点元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸均大于一一对应的所述光源元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸，并且每一个所述量子点元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸与一一对应的所述光源元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸的差值是基于所述量子点元件与一一对应的所述光源元件在垂直于所述透明基底的方向上的距离确定的。

根据一些实施例，每一个所述量子点元件在所述透明基底上的投影均位于与所述量子点元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影内，并且每一个所述量子点元件在所述透明基底上的投影的面积均小于与所述量子点元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影的面积。

根据一些实施例，所述前置光源还包括：用于电连接所述多个光源元件的连接线，其中，所述连接线设置在所述透明基底上。

根据一些实施例，所述连接线的材料包括ITO或者IZO，并且所述连接线的线宽为30微米以上；或者，

所述连接线的材料包括金属，所述连接线的线宽为3微米以下，并且所述连接线经过表面氧化处理。

根据一些实施例，所述透明基底包括第一层透明膜和第二层透明膜，所述量子点元件形成在第一层透明膜上，所述第二透明膜形成在所述量子点元件上以保护所述量子点元件。

根据本公开的另一方面，还提供一种显示装置，包括：

上述实施例中任一个所述的前置光源；和

设置在所述前置光源后侧的显示面板，所述显示面板在远离所述前置光源的一侧设置有反射部件。

根据一些实施例，所述多个光源元件成阵列布置在所述透明基底上，并且每一个光源元件与所述显示面板的反射部件在垂直于所述显示面板的方向上的距离与任意两个相邻的光源元件之间的间距的比值位于1∶1～1∶1.5的范围内。

根据一些实施例，所述显示装置的尺寸小于等于8英寸，并且所述连接线的材料包括ITO或者IZO；或者

所述显示装置的尺寸大于8英寸，并且所述连接线的材料包括金属。

在根据本公开实施例的前置光源和显示装置中，能够实现单侧出光，提高了前置光源的对比度，从而能够实现更好的显示效果。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本公开实施例的显示装置的结构示意图；

图2是根据本公开的一个实施例的前置光源的截面图；

图3是图2中的前置光源的俯视图；

图4是根据本公开的一个实施例的显示装置的截面图；和

图5是根据本公开的一个示例性实施例的显示装置中的光学分布仿真图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

需要说明的是，本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。

本文中采用的表述“前置光源”中的“前置”表示的意思是在显示装置的正常使用状态下所述光源比显示装置的显示元件更靠近用户，即，所述光源位于显示装置的显示元件靠近用户的一侧。相应地，本文中使用“前”、“后”、“前侧”、“后侧”等方向性术语表示各个部件或各个元件之间的相对位置关系，例如，“第一元件位于第二元件前侧”表示在显示装置的正常使用状态下所述第一元件比所述第二元件更靠近用户。

图1是根据本公开实施例的显示装置的结构示意图。如图所示，显示装置可以包括显示面板100、前置光源200以及光学胶层300。光学胶层300用于将显示面板100和前置光源200结合在一起，光学胶层300可以由透明的光学胶材料形成。

图2是根据本公开的一个实施例的前置光源的截面图，图3是图2中的前置光源的俯视图。参见图2和图3，前置光源200可以包括：透明基底202、设置在透明基底202上的多个光源元件204、和多个吸光元件206。如图2所示，多个吸光元件206与多个光源元件204分别一一对应设置，并且均设置在多个光源元件204的前侧，即设置在多个光源元件204靠近用户的一侧。每一个光源元件204在透明基底202上的投影均位于与所述光源元件204对应的吸光元件206在透明基底202上的投影内，并且每一个光源元件204在透明基底202上的投影的面积均小于与所述光源元件204对应的吸光元件206在透明基底202上的投影的面积。这样，当光源元件204发光时，由于吸光元件206设置得比光源元件204大，所以光源元件204发出的光不会从前置光源的前侧(即图2中的上侧)射出，以使得光源元件204发出的光仅能从前置光源的后侧(即图2中的下侧)射出，然后经显示面板的反射元件(参见图4)反射后，再从显示装置的前侧射出。通过采用上述结构，根据本公开实施例的前置光源实现了单侧出光，提高了前置光源的对比度，从而能够实现更好的显示效果。

可选地，前置光源200还可以包括透明盖板208，透明盖板208设置在多个吸光元件206上，以保护吸光元件206和光源元件204。

在一个示例中，吸光元件206可以为黑色吸光元件，例如，吸光元件206可以由与彩膜基板的黑矩阵相同的材料构成。在一个示例中，每一个吸光元件206在平行于透明基底202的方向上的尺寸(例如图2中的尺寸L_BA)不大于70微米(μm)，以使得在人眼观察前置光源200时所述吸光元件206是视觉不可见的。

在一个示例中，透明基底202可以由透明的聚酰亚胺(即PI)材料形成，例如，透明基底202可以包括透明的PI膜。透明基底202的厚度可以为30～50微米。

根据本公开的一个示例性实施例，前置光源200可以采用“单色光源+量子点”的发光方案。“量子点”(Quantum dots，QDs)一般指直径在1～10nm范围内的半导体纳米晶体常。量子点通常是由II-VI或III-V族元素组成的半导体纳米颗粒。由于存在量子限域效应，量子点通常表现出异于相应体相材料和其他分子材料的独特物理和化学性质。量子点在受到一定能量的光激发后可发出荧光，波长可通过改变量子点的尺寸来进行调节，并且具有宽且连续的吸收光谱、窄而对称的发射光谱、优良的光稳定性、高发光效率等优良的光学性质。

如图2所示，前置光源200还可以包括设置在透明基底202中的多个量子点元件210。多个量子点元件210与多个光源元件204分别一一对应设置，每一个光源元件204在透明基底202上的投影均位于与所述光源元件204对应的量子点元件210在透明基底202上的投影内。可选地，每一个光源元件204在透明基底202上的投影的面积均小于与所述光源元件204对应的量子点元件210在透明基底202上的投影的面积。

在一个示例中，每一个量子点元件210在平行于透明基底202的方向上的尺寸均大于一一对应的光源元件204在平行于透明基底202的方向上的尺寸，并且每一个量子点元件210在平行于透明基底202的方向上的尺寸与一一对应的光源元件204在平行于透明基底202的方向上的尺寸的差值是基于量子点元件210与一一对应的光源元件204在垂直于透明基底202的方向上的距离确定的。如图2所示，一个平行于透明基底202的方向可以为X方向，一个垂直于透明基底202的方向可以为Z方向，一个量子点元件210在X方向上的尺寸L_QD大于与该量子点元件210对应的光源元件204在X方向上的尺寸L_S，并且L_QD与L_S的差值是基于量子点元件210与光源元件204在Z方向上的距离D1确定的。“L_QD与L_S的差值是基于量子点元件210与光源元件204在Z方向上的距离D1确定的”表示的意思是：当距离D1较小时，即量子点元件210距离光源元件204较近时，L_QD与L_S的差值可以设置得较小；当当距离D1较大时，即量子点元件210距离光源元件204较远时，L_QD与L_S的差值可以设置得较大。通过设置的设计，可以保证每一个光源元件发出的光可以全部照射到与所述光源元件对应的量子点元件上，从而提高光源元件发出的光的利用率。

在一个示例中，一个量子点元件210在X方向上的尺寸L_QD比与该量子点元件210对应的光源元件204在X方向上的尺寸L_S大2～5微米。

在一个示例中，每一个量子点元件210在透明基底202上的投影均位于与所述量子点元件210对应的吸光元件206在透明基底202上的投影内，并且每一个所述量子点元件210在透明基底202上的投影的面积均小于与所述量子点元件210对应的所述吸光元件206在透明基底202上的投影的面积。这样，吸光部件206可以完全遮住量子点元件210，从而避免外部环境光照射到量子点元件上而对量子点的正常发光造成干扰。

在一个示例中，每一个吸光元件206在X方向上的尺寸L_BA比与该吸光元件206对应的量子点元件210在X方向上的尺寸L_QD大2～5微米。

在一个示例中，透明基底202可以包括第一层透明膜2021和第二层透明膜2022，第一层透明膜和第二层透明膜均可以为透明PI膜。量子点元件210均形成在第一层透明膜2021上，第二透明膜2022形成在量子点元件210上。通过这样的双层结构设计，可以保护量子点元件免受外界环境的影响。在一个示例中，量子点元件210可以通过丝网印刷或打印的方式封装在透明基底202中。

具体地，每一个光源元件204可以为发蓝光的光源元件，例如发蓝光的发光二极管(LED)，并且每一个量子点元件210均包括按照预定比例混合的蓝光激发发绿光的量子点2101和蓝光激发发红光的量子点2102。

在上述示例性的实施例中，发蓝光的LED发出的蓝光分别激发量子点2101和量子点2102发出绿光和红光，这样，将量子点2101和量子点2102按照预定比例混合，就会使得受激发发出的绿光和红光按照一定的比例混合，从而使得激发后的混光为白光。通过实验发现，上述预定比例可以为从1∶2至2∶1的范围内选择的一个比例。也就是说，当蓝光激发发绿光的量子点2101和蓝光激发发红光的量子点2102按照从1∶2至2∶1的范围内选择的一个比例混合时，由蓝色LED以及绿光和红光QDs组成的发光元件可以产生标准白光。可选地，还可以按照一定的比例混合量子点2101和量子点2102，以使得蓝色LED以及绿光和红光QDs组成的发光元件发出的红、绿、蓝三种基色的光的强度的比例约为3∶6∶1，通过这样比例的混合，也可以产生标准白光。

在上述示例性的实施例中，通过采用“单色LED+量子点”，尤其是“蓝色LED+绿光和红光QDs”，不仅可以产生标准的白光，还可以提供色域。

根据本公开的另一个示例性实施例，前置光源200可以采用“单色LED+荧光粉”的发光方案。在一个示例中，每一个光源元件204可以包括发蓝光的LED和黄色荧光粉。在另一个示例中，每一个光源元件204可以包括发(近)紫外光的LED和RGB荧光粉。单色LED和荧光粉的原理和结构与现有的光源类似，在此不再赘述。

在一个示例中，参见图3，多个光源元件204成阵列布置在透明基底202上，并且每两个相邻的光源元件204之间的间距P被设计为使得前置光源发出的光分布均匀。在一个示例中，任意两个相邻的光源元件204之间的间距P均相同，并且通过实验发现，当所述间距P小于例如1毫米时，光源元件204的灯影明显可见；当所述间距P大于例如2.5毫米时，会明显增加前置光源200的生产成本，所以，在本发明的实施例中，所述间距P位于1毫米～2.5毫米的范围内。关于该间距P与光分布之间的关系，下文将进一步详细描述。

在一个示例中，蓝色LED在X方向上的尺寸L_S可以为6微米～30微米。在一个示例中，可以通过转印等工艺将蓝色LED转印至形成有量子点元件的透明基板上。

在一个示例中，吸光元件206与LED 204分别一一对应，并且每一个吸光元件206与一一对应的LED 204形成一个单一的组件，该单一的组件可以向LED生产厂商定制并直接由LED生产厂商提供。在另一个示例中，每一个吸光元件206与一一对应的LED 204可以分别独立地形成。例如，在形成有LED 204的透明基板202上，通过构图工艺或喷墨打印工艺形成多个吸光元件206。

进一步参见图3，前置光源200还可以包括用于电连接所述多个光源元件204的连接线212。连接线212设置在透明基底202上，连接线212电连接成阵列布置的多个光源元件204。在一个示例中，连接线212的材料可以包括ITO或者IZO等透明材料。在该示例中，由于连接线是透明的，所以连接线212的线宽可以设置得较大，例如30微米以上。在另一个示例中，连接线212的材料可以包括金属。在该示例中，由于连接线是不透明的，所以连接线212的线宽一般设置得较小，例如3微米以下，并且连接线212可以经过表面氧化处理，以减小反射率。这样，光源204发出的光不会被连接线212朝向前侧反射，从而保证了单侧出光，能够进一步提高对比度。

返回参见图2，前置光源200还可以包括多个反射元件214。多个反射元件214与多个光源元件204分别一一对应，每一个反射元件214均设置在与该反射元件214对应的光源元件204与吸光元件206之间，以将每一个光源元件204发出的光朝向远离所述吸光元件206的方向反射，从而进一步增强单侧出光的效果。在一个示例中，反射元件214在X方向上的尺寸可以近似等于与其对应的吸光元件206在X方向上的尺寸。

根据本公开另一方面的实施例，还提供一种显示装置。如图4所示，该显示装置400可以包括：如上所述的前置光源200；和设置在所述前置光源200后侧的显示面板410，所述显示面板410在远离所述前置光源200的一侧设置有反射部件4102。

在一个示例中，反射部件4102可以包括反射表面或反射片。该反射部件可以与显示面板410一体形成，或者，该反射部件可以独立于显示面板410形成，然后通过粘合等方式结合至显示面板410上。

结合图3和图4，多个光源元件204成阵列布置在透明基底202上，并且每两个相邻的光源元件204之间的间距P被设计为使得前置光源发出的光分布均匀。在一个示例中，任意两个相邻的光源元件204之间的间距P均相同，并且所述间距P位于1毫米～2.5毫米的范围内。

在一个示例中，每一个光源元件204与显示面板410的反射表面或反射片4102在垂直于所述显示面板的方向(即图4中的Z方向)上的距离D2与任意两个相邻的光源元件之间的间距P的比值位于1∶1～1∶1.5的范围内。在可替换的示例中，每一个量子点元件210与显示面板410的反射表面或反射片4102在垂直于所述显示面板的方向(即图4中的Z方向)上的距离D3与任意两个相邻的光源元件之间的间距P的比值位于1∶1～1∶1.5的范围内。在本文中，距离D2或距离D3可以被称为“混光距离”。

在一个示例中，可以将量子点元件210在X方向上的尺寸L_QD设置为约70微米，混光距离D3设置为约1.5毫米，间距P约为2.0毫米。图5示出了在这样的设计数值下的显示装置的仿真光学分布图。在图5中，X、Y坐标分别代表在仿真模型中不同数据点的坐标。在该仿真实验中，光学分布均匀性可以达到97.7％。

在上述示例中，通过对间距P以及混光距离与间距P的比例关系的设计，可以实现均匀的混光效果，从而提高前置光源的发光均匀性，提高显示装置的显示效果。

在本发明的实施例中，上述显示装置可以包括但不限于：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

在一个示例中，所述显示装置为尺寸小于等于8英寸的显示装置。在该示例中，所述连接线212的材料可以选择为ITO或者IZO等透明材料，这样，连接线212的线宽可以设置得较大，例如30微米以上。

在另一个示例中，所述显示装置为尺寸大于8英寸的显示装置。在该示例中，连接线212的材料可以选择为金属材料，以避免较长的连接线走线产生的过大压降对光学均匀性的影响。在该示例中，由于连接线是不透明的，所以连接线212的线宽一般设置得较小，例如3微米以下，并且连接线212可以经过表面氧化处理，以减小反射率。这样，光源204发出的光不会被连接线212朝向前侧反射，从而保证了单侧出光，能够进一步提高对比度。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被图示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (15)

1.一种前置光源，包括：

透明基底；

设置在透明基底上的多个光源元件；和

多个吸光元件，所述多个吸光元件均设置在所述多个光源元件的前侧，

其中，所述多个吸光元件与所述多个光源元件分别一一对应设置，每一个光源元件在所述透明基底上的投影均位于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影内，并且每一个光源元件在所述透明基底上的投影的面积均小于与所述光源元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影的面积。

2.根据权利要求1所述的前置光源，还包括：设置在所述透明基底中的多个量子点元件，

其中，所述多个量子点元件与所述多个光源元件分别一一对应设置，每一个光源元件在所述透明基底上的投影均位于与所述光源元件对应的所述量子点元件在所述透明基底上的投影内。

3.根据权利要求2所述的前置光源，其中，每一个所述光源元件包括发蓝光的光源元件，并且每一个所述量子点元件均包括按照预定比例混合的蓝光激发发红光的量子点和蓝光激发发绿光的量子点。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的前置光源，其中，所述多个光源元件成阵列布置在所述透明基底上，并且每两个相邻的光源元件之间的间距被设计为使得前置光源发出的光分布均匀。

5.根据权利要求4所述的前置光源，其中，任意两个相邻的光源元件之间的间距均相同，并且所述间距位于1毫米～2.5毫米的范围内。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的前置光源，还包括：设置在每一个所述光源元件与对应的所述吸光元件之间的反射元件，以将每一个光源元件发出的光朝向远离所述吸光元件的方向反射。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的前置光源，其中，每一个所述吸光元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸不大于70μm。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的前置光源，其中，每一个所述量子点元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸均大于一一对应的所述光源元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸，并且每一个所述量子点元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸与一一对应的所述光源元件在平行于所述透明基底的方向上的尺寸的差值是基于所述量子点元件与一一对应的所述光源元件在垂直于所述透明基底的方向上的距离确定的。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的前置光源，其中，每一个所述量子点元件在所述透明基底上的投影均位于与所述量子点元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影内，并且每一个所述量子点元件在所述透明基底上的投影的面积均小于与所述量子点元件对应的所述吸光元件在所述透明基底上的投影的面积。

10.根据权利要求1-7任一项所述的前置光源，还包括：用于电连接所述多个光源元件的连接线，其中，所述连接线设置在所述透明基底上。

11.根据权利要求10所述的前置光源，其中，所述连接线的材料包括ITO或者IZO，并且所述连接线的线宽为30微米以上；或者，

所述连接线的材料包括金属，所述连接线的线宽为3微米以下，并且所述连接线经过表面氧化处理。

12.根据权利要求2-11中任一项所述的前置光源，其中，所述透明基底包括第一层透明膜和第二层透明膜，所述量子点元件形成在第一层透明膜上，所述第二透明膜形成在所述量子点元件上以保护所述量子点元件。

13.一种显示装置，包括：

上述权利要求中任一项所述的前置光源；和

设置在所述前置光源后侧的显示面板，所述显示面板在远离所述前置光源的一侧设置有反射部件。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述多个光源元件成阵列布置在所述透明基底上，并且每一个光源元件与所述显示面板的反射部件在垂直于所述显示面板的方向上的距离与任意两个相邻的光源元件之间的间距的比值位于1∶1～1∶1.5的范围内。

15.根据权利要求13或14所述的显示装置，其中，所述显示装置的尺寸小于等于8英寸，并且所述连接线的材料包括ITO或者IZO；或者

所述显示装置的尺寸大于8英寸，并且所述连接线的材料包括金属。