背光源、背光模组和显示装置
本公开至少一个实施例涉及一种背光源、背光模组和显示装置。
显示产品例如液晶显示面板需要背光模组提供用于显示的光线，并且液晶显示面板中需要设置两个偏光片以将光源的光线转换为偏振光以进行显示，如此，液晶显示面板的光透过率低，导致显示图像亮度低，难以满足用户对显示产品的视觉效果的需求。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种背光源，该背光源包括光源和偏光装置。该光源配置为向所述偏光装置发射光线，该偏光装置构造为将所述光源发射的光线转换为偏振光，其中所述偏光装置包括双折射材料。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述偏光装置包括折射件，该折射件包括相对的第一入光面和第一出光面以及位于所述第一入光面和第一出光面之间的第二出光面，所述第一出光面位于所述背光源的出光侧；其中，所述折射件包括所述双折射材料，由所述光源发射的光线在进入所述折射件后包括具有第一偏振方向的第一光线和具有第二偏振方向的第二光线，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向垂直，以及在所述第一出光面处，所述第一光线的一部分被反射为第一子光线，另一部分被折射为第二子光线，所述第二光线被全反射。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，在所述第一出光面处，所述第一光线的入射角小于所述第一光线的全反射临界角，所述第二光线的入射角不小于所述第二光线的全反射临界角，以及所述第一光线的入射角等于所述第二光线的入射角，所述第一光线的全反射临界角大于所述第二光线的全反射临界角。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述第一出光面相对于所述第一入光面倾斜。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述折射件包括第一截面，所述第一截面包括分别位于所述第一入光面的第一边、位于所述第一出光面的第二边以及位于所述第二出光面的第三边，以及所述第一截面的形状为包括第一边、第二边和第三边的三角形。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述折射件包括第一截面，所述第一截面包括分别位于所述第一入光面的第一边、位于所述第一出光面的第二边以及位于所述第二出光面的第三边，以及所述第一截面的形状为四边形或多边形。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光源出射的光线的方向与所述第一入光面垂直，所述第一光线和所述第二光线在所述第一出光面上的入射角为θ，所述第一边的长度为a，在垂直于所述第一入光面的方向上，所述第二边的与所述第一边重叠的部分的长度为b，a和b满足b＝a/sin(90°-θ)。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光源出射的光线的方向与所述第一入光面垂直，以及所述第二出光面位于在所述第一出光面上反射的所述第一子光线和所述第二光线的光路上，所述第一子光线和所述第二光线在所述第二出光面处发生折射。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述偏光装置还包括：光转换层，设置在从所述第二出光面出射的光的光路上；其中，所述光转换层配置为将所述第一子光线中从所述第二出光面出射的部分吸收，且将所述第二光线中从所述第二出光面出射的部分转换为具有第一偏振方向的光线。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光转换层包括第一偏光层和半波片，所述第一偏光层和所述半波片顺次设置在从所述折射件出射的光的光路上，所述第一偏光层的吸收轴与所述第一偏振方向平行且与所述第二偏振方向垂直；或者所述光转换层包括第二偏光层和半波片，所述半波片和所述第二偏光层顺次设置在从所述折射件出射的光的光路上，以及所述第二偏光层的吸收轴与所述第二偏振方向平行且与所述第一偏振方向垂直。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光转换层包括第二偏光层，所述第二偏光层位于从所述第二出光面出射的光的光路上， 以及所述第二偏光层的吸收轴与所述第二偏振方向平行且与所述第一偏振方向垂直。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述偏光装置还包括：反射镜，位于从所述第二出光面出射的光的光路上；其中，所述反射镜配置为调节从所述第二出光面出射的光从所述背光源的出光侧出射。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，沿从所述第二出光面出射的光线的光路，依次设置所述光转换层和所述反射镜，或者依次设置所述反射镜和所述光转换层。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述偏光装置还包括：反射镜，沿从所述第二出光面出射的光线的光路，位于所述第一偏光层和所述半波片之间或者位于所述第二偏光层和所述半波片之间，其中，所述反射镜配置为调节从所述第二出光面出射的光从所述背光源的出光侧出射。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述折射件还包括第三表面，所述第三表面和所述第二出光面依次位于在被所述第一出光面反射的光的光路上，所述第一子光线和所述第二光线的至少部分在所述第三表面处被反射并在所述第二出光面发生折射，所述第二出光面位于所述背光源的出光侧。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述第二光线在所述第三表面的入射角不小于所述第二光线在所述第三表面的全反射临界角。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述第三表面与所述第一出光面平行，所述第二出光面与所述第一入光面平行。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述第一子光线在所述第三表面的入射角不小于所述第一子光线在所述第三表面的全反射临界角。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光源包括发光体和光方向控制装置，所述光方向控制装置位于所述发光体和所述偏光装置之间；其中，所述光方向控制装置配置为将所述发光体发出的光线调整为平行光束，以射入所述折射件。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，所述光方向控制装 置包括抛物面反射镜和菲涅尔透镜，所述发光体位于所述抛物面反射镜的焦点，所述菲涅尔透镜位于所述发光体和所述偏光装置之间，并且所述菲涅尔透镜的中心位于所述抛物面反射镜的轴线。
本公开至少一个实施例提供一种背光模组，包括上述任一实施例中的背光源。
例如，本公开至少一个实施例提供的背光模组还包括导光板，所述导光板包括入光面和出光面；其中，所述背光源射出的光线由所述入光面射入所述导光板并从所述出光面射出。
本公开至少一个实施例提供一种显示装置，包括权利要求上述任一实施例所述的背光模组。
例如，本公开至少一个实施例提供的显示装置还包括透射式的液晶显示面板，其中，所述液晶显示面板包括位于显示侧的第三偏光层，所背光模组位于所述液晶显示面板的非显示侧。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本公开一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图2A为图1中的E光在折射件的第一出光面上的入射角与透射率的关系图；
图2B为图1中的光线在折射件的第二出光面上的入射角与透射率的关系图；
图3为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图4为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图5A为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图5B为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图5C为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图5D为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图6为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图7为本公开另一些实施例提供的一种背光源的截面图；
图8A为本公开一些实施例提供的一种显示装置的截面图；以及
图8B为本公开另一些实施例提供的一种显示装置的截面图。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
一些电子显示产品例如液晶显示面板需要设置背光源来提供用于显示图像的光源。对于背光源出射的非偏振光，液晶显示面板需要上、下两个偏光片，下偏光片将背光源出射的光变成线偏振光，线偏振光通过液晶分子的调制与上偏光片实现光亮度的变化。两个偏光片会吸收背模组出射的光，使得背光模组出射光的利用率低，显示图像的亮度低，通常在50％以下，而且两个偏光片的设置使得显示面板结构复杂，增加了显示面板的制造工艺，不利于显示面板的轻薄化设计。
本公开至少一个实施例提供一种背光源，该背光源包括光源和偏光装置。该光源配置为向偏光装置发射光线，该偏光装置位于光源发射的光线的光路上且构造为将光源发射的光线转换为偏振光，其中偏光装置包括双折射材料。双折射材料具有各向异性，可以将入射的光线分解为线偏振光。如此，利用双折射材料，偏光装置可以将光源发射的光线分解为线偏振光，从而使得背光源提供线偏振光。例如，在该背光源用于液晶显示装置中后， 液晶显示面板可以只需要设置一个偏光片即可以实现显示，简化显示面板的结构，有利于显示面板和显示装置的轻薄化设计。
下面，结合附图对根据本公开至少一个实施例中的背光源、背光模组和显示装置进行说明。
本公开至少一个实施例提供一种背光源，如图1所示，背光源包括光源100和偏光装置200。光源100配置为发出光线，偏光装置200位于光源100发射的光线的光路上且构造为将光源100发射的光线转换为偏振光，偏光装置200包括双折射材料。例如，偏光装置200包括折射件210，折射件210由双折射材料构成。双折射材料构成的晶体可以将入射光线分解为O光和E光，O光和E光都是线偏振光，并且同一双折射材料构成的晶体对O光和E具有不同的折射率。如此，利用O光和E光之间的折射率差异，可以使得O光和E光从折射件的不同表面出射，从而使得偏光装置可以出射具有单一偏振方向的光线(O光或者E光)。
当光照射到各向异性晶体(单光轴的晶体，如方解石、石英、红宝石等)时，发生两个不同方向的折射。对于单光轴的晶体来说，当光的偏振方向垂直于光轴时，光所感受到的折射率为寻常光折射率，称为O光(ordinary ray，寻常光)，另一束光的偏振方向平行于光轴则称为E光(extraordinary ray，非寻常光)，这两束光都是线偏振光。例如，在晶体的材料为正单光轴材料的情况下，在该晶体中，寻常光(O光)的折射率大于非寻常光(E光)的折射率，在晶体的材料为负单光轴材料的情况下，寻常光(O光)的折射率小于非寻常光(E光)的折射率。
例如，折射件可以为双折射材料构成的单轴晶体，例如，该双折射材料包括方解石、铌酸锂、钽酸锂、石英等。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，偏光装置包括折射件，该折射件包括相对的第一入光面和第一出光面以及位于第一入光面和第一出光面之间的第二出光面；其中，折射件包括双折射材料，由光源发射的光线在进入折射件后包括具有第一偏振方向的第一光线和具有第二偏振方向的第二光线，第一偏振方向和第二偏振方向垂直，在第一出光面处，第一光线的一部分被反射为第一子光线，另一部分被折射为第二子光线，第二光线被全反射。如此，折射件的第一出光面只出射第二子光线，从而使得背光源的出光侧可以出射具有第一偏振方向的线偏振光。例如，折射 件的第一出光面面向的一侧为背光源的出光侧，在背光源用于显示装置的情况下，第一出光面出射的具有第一偏振方向的偏振光(例如第二子光线)用于显示图像。
因为折射件的折射率是大于外界介质(例如空气)的折射率的，因此O光和E光是由高折射率向低折射率传播，根据入射角会出现全反射、部分折射或者部分反射。在双折射材料构成的折射件中，E光和O光的折射率不同，因此E光和O光在折射件同一表面上的全反射临界角不同。因此，通过对折射件的材料的选择以及控制O光和E光的入射角，在折射件的同一表面上，可以使得E光和O光中的一方全反射，使得E光和O光中的另一方部分折射，从而使得折射件的该表面只出射E光或者O光。
例如，在本公开一些实施例中，折射件的材料为正单光轴材料。在该折射件中，O光的折射率大于非寻常光E光的折射率，在折射件的第一出光面处，E光的全反射临界角大于O光的全反射临界角。因此，在控制E光和O光在第一出光面上的入射角的情况下，可以使得E光部分反射且部分折射，O光全反射。
例如，在本公开另一些实施例中，折射件的材料为负单光轴材料。在该折射件中，O光的折射率小于非寻常光E光的折射率，在折射件的第一出光面处，E光的全反射临界角小于O光的全反射临界角。因此，在控制E光和O光在第一出光面上的入射角的情况下，可以使得O光部分反射且部分折射，E光全反射。
示例性的，如图1所示，折射件210的材料为正单光轴材料，折射件210包括第一入光面211、第一出光面212以及第二出光面213。光源出射的光线由第一入光面211射入折射件210,并在折射件210内被分解为O光和E光。在第一出光面212处，因为折射件210的折射率是大于外界介质(例如空气)的折射率的，因此O光和E光是由高折射率向低折射率传播，根据入射角会出现全反射、部分折射或者部分反射。在双折射材料构成的折射件210中，E光的全反射临界角大于O光的全反射临界角，因此，通过控制O光和E光的入射角，可以使得O光在第一出光面212处全反射的同时，使得E光可以部分折射，从而使得第一出光面212不出射O光且可以出射部分E光。例如，第一光线为E光，第二光线为O光，相应地，第一光线具有第一偏振方向(以符号“·”表示)，第二光线具有与第一偏振 方向垂直的第二偏振方向(以符号“|”表示)。例如，以图1中的X-Z直角坐标系为参考，趋向于X轴正方向的方向为背光源的出光方向。
需要说明的是，在如图1所示的折射件210的材料为负单光轴材料的情况下，E光在第一出光面212处全反射的同时，O光可以部分折射，即，符号“|”表示E光，符号“·”表示O光。
下面，以折射件的材料为正单光轴材料为例，对本公开下述至少一个实施例中的技术方案进行说明，其中第一光线为E光，第二光线为O光。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，在第一出光面处，第一光线的入射角小于第一光线的全反射临界角，第二光线的入射角不小于第二光线的全反射临界角。例如，在本公开一些实施例中，第一光线的入射角等于第二光线的入射角，第一光线的全反射临界角大于第二光线的全反射临界角。光线在由光密介质射向光疏介质时，在光密介质和光疏介质的界面上的入射角不小于其全反射临界角的情况下，光线在该界面上发生全反射，如果入射角不小于其全反射临界角，则光线在该界面上部分反射部分折射。例如，设O光在折射件的全反射临界角为θO，设E光在折射件的全反射临界角为θE，在折射件的材料为正单光轴材料的情况下，根据双折射材料的性质，θE＞θO。示例性的，如图1所示，第一光线的入射角和第二光线在第一出光面212的入射角相等，且表示为θ。在θO≤θ＜θE的情况下，在第一出光面212处，第一光线会部分反射且部分折射，第二光线全反射。
例如，光源可以配置为出射的光线为平行光束，且光线垂直入射折射件的第一入光面，如此，从第一入光面射入折射件的光线被分解为第一光线和第二光线后，第一光线和第二光线在折射件中的传播方向相同，从而第一光线和第二光线在第一出光面上具有相同的入射角。如此，有利于计算第一光线和第二光线在折射件中的光路，并且有利于设计折射件的形状。
下面，以第一光线和第二光线在第一出光面的入射角相等为例，对本公开下述至少一个实施例的技术方案进行说明。
例如，在本公开至少一个实施例中，只要第一折射件的第一入光面使得光源发射的光线射入，第一出光面使得第一光线部分折射且第二光线全反射，在第二出光面，第一光线和第二光线可以出射即可，在上述条件下，折射件的形状可以根据实际需求决定。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，折射件包括第一截面，第一截面包括分别位于第一入光面的第一边、位于第一出光面的第二边以及位于第二出光面的第三边，以及第一截面的形状为四边形或多边形。示例性的，如图1所示，折射件210包括顺序相连的第一入光面211、第一出光面212、第二出光面213，第一入光面211、第一出光面212和第二出光面213彼此交叉，以使得第一光线在第一出光面212上的部分折射且第二光线在第一出光面212上全反射，第一光线在第一出光面212上反射的部分为第一子光线，第一光线在第一出光面212上折射以从折射件出射的部分为第二子光线，且第一子光线和第二光线透过第二出光面213以从折射件210出射。图1为背光源的截面图，示出折射件210沿X-Z的第一截面2101，该第一截面2101包括对应第一入光面211的第一边、对应第一出光面212的第二边和对应第二出光面213的第三边。例如，第一入光面211和第一出光面212之间设置第五表面215，第五表面215和第六表面216可以减小折射件210的设计尺寸，有利于背光源的小型化。
例如，如图1所示，在Z轴方向上，第一入光面211的第一边的宽度与光源100的出光区域的宽度相等，第五表面215与第一入光面211基本垂直，如此，折射件210在Z轴方向上的尺寸相对较小。在X轴方向上，第五表面215具有一定的宽度，使得第一光线(第一光线的第一子光线)和第二光线在第一出光面212上反射后会射向第二出光面213而不会射向第一入光面211，防止第一光线和第二光线在第一入光面211上反射或者折射而产生干扰光线。第五表面215在X轴方向上的宽度与折射件的材料、形状相关，可以根据实际情况进行设计，在此不做赘述。例如，第六表面216与第二光线在第一出光面212上反射后的传播方向平行，且在光源100出射的光线垂直于第一入光面211射入折射件210的情况下，第一入光面211在第一入光面211上的正投影与第一入光面211重合。如此，图1中的折射件210的任一区域都用于光线传播，在保证背光源的功能的同时最小化折射件210的体积。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，第一光线和第二光线在第一出光面上的入射角为θ，第一边的长度为a，在垂直于第一入光面的方向上，第二边的与第一边重叠的部分的长度为b，a和b满足b＝a/sin(90°-θ)。示例性的，如图1所示，第一入光面211在第一入光面 211上的正投影与第一入光面211重合，第一出光面212在X-Z平面内的边长为b。
根据菲涅尔公式，光线在光密介质入射光疏介质的过程中，光线在光密介质和光疏介质的界面上的反射率为R＝[sin(θ入-θ出)/sin(θ入+θ出)]^2，且n入sinθ入＝n出sinθ出，其中n入为光在光密介质中的折射率，n出为光在光疏介质中的折射率，R为反射率，θ入为入射角，θ出为出射角。在本公开至少一个实施例中，根据上述公式，在光线在第一出光面上的入射角小于第一光线的全反射临界角且不小于第二光线的全反射临界角的情况下，第一光线在第一出光面上的透过率与该入射角的大小相关，第一光线在第一出光面上的透过率越大，第一光线的从该第一出光面出射的部分(第二子光线)越多，可以增加第一光线的利用率；在第二出光面上，第一子光线和第二光线的反射率与光线的入射角相关，第一子光线和第二光线在第二出光面上的反射率越小，第一子光线和第二光线从折射件中出射的量越多，相应地，因第一子光线和第二光线在第二出光面上反射而产生的干扰光线越少。
图2A为图1中的E光在折射件的第一出光面上的入射角与透射率的关系图，图2B为图1中的光线在折射件的第二出光面上的入射角与透射率的关系图，其中，E光具有第一偏振方向，O光具有第二偏振方向。
如图1和图2A所示，随着第一光线(E光)在第一出光面212上的入射角增加，第一光线的透射率减小，反射率增加。如此，光线在第一出光面212上的入射角等于第二光线的全反射临界角，可以在保证第二光线在第一出光面212上全反射的同时，使得第一光线在第一出光面212的透射率最大。如图1和图2B，随着光线(第一子光线和第二光线)在第二出光面213上的入射角的减小，该光线在第二出光面上的透过率减小，反射率增加，如此，光线在第二出光面上的入射角为0°时，光线在第二出光面上的透过率最大。
例如，折射件210的材料为方解石，E光折射率ne＝1.4864，O光折射率no＝1.6584，E光的全反射临界角为42.3°，O光的全反射临界角为37.1°，E光在第一出光面上的折射角为63.7°。如图1、图2A和图2B所示，第一光线在第一出光面上的入射角为37.1°的情况下，第一光线在第一出光面上的透射率可以达到80％；第一子光线和第二光线在第二出光面上的入射角为0°的情况下，第一子光线和第二光线在第二出光面上的透射率可以达 到96％以上。
例如，光源100发出的平行光束在第一入光面211上的入射角为0°，第一光线(E光)和第二光线(O光)在第一出光面212上的入射角等于第二光线的全反射临界角(θ＝37.1°)，在第二出光面213上，第一子光线和第二光线的入射角为0°。折射件210的在X-Z平面内具有第一截面2101，该第一截面2101包括位于第一入光面211的第一边a、位于第一出光面212的第二边b、位于第二出光面213的第三边c、位于第五表面215的第四边d、第六表面216的第五边e。例如，在本公开一些实施例中，a、b、c、d和e之间的关系可以如以下公式(1)、(2)、(3)和(4)所示。
b＝a/sin(90°-θ)＝a/sin52.9°(1)
c＝[a+b×cos(90°-θ)]×cos(90°-2×θ)＝[a+b×cos52.9°]×cos15.8°(2)
d＝a×tan(90°-2×θ)＝a×tan15.8°(3)
e＝[a+b×cos(90°-θ)]×sin(90°-2×θ)＝[a+b×cos15.8°]×sin15.8° (4)
在本公开至少一个实施例中，对折射件的结构不做限制，可以根据需要进行设计，例如，可以对图1所示的折射件进行变形。例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，折射件包括第一截面，第一截面包括分别位于第一入光面的第一边、位于第一出光面的第二边以及位于第二出光面的第三边，以及第一截面的形状为包括第一边、第二边和第三边的三角形。示例性的，如图3所示，折射件210a包括第一入光面211a、第一出光面212a和第二出光面213a。例如，可以将图1所示的折射件210的第一入光面211和第一出光面212延伸以变形为图3所示的相互连接的第一入光面211a和第一出光面212a，从而省略图1所示的折射件210的第五表面215；并且将图1所示的折射件210的第一出光面212和第二出光面213延伸以变形为图3所示相互连接的第一出光面212a和第二出光面213a，从而省略图1所示的折射件210的第六表面216。如此，如图3所示，折射件210a的在X-Z的平面内的第一截面2101a中，第一入光面211a的第一边、第一出光面212a的第二边以及第二出光面213a的第三边构成三角形。例如，如图3所示，可以参考图1的第六表面216截取折射件210a以形成第六表面216a，如此，折射件的在X-Z的平面内的第一截面的形状可以为四边形。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，第二出光面与第一 入光面相接且与第一出光面相接。例如，第二出光面与第一入光面垂直。示例性的，如图4所示，折射件210b包括第一入光面211b、第一出光面212b、第二出光面213b和第五表面215b。折射件210的包括第一入光面211b、第一出光面212b和第五表面215b可以参考图1所示的第一入光面211、第一出光面212和第五表面215。在第二出光面213b上，光线的入射角小于第一子光线和第二光线的全反射临界角，使得第一子光线和第二光线可以从第二出光面213b折射出折射件210b。参考图1所示的折射件210，可以沿着垂直于第一入光面211的方向切割折射件210以切除第六表面216，切割面可以形成图4中的第二出光面213b。如此，折射件的在X-Z的平面内的第一截面2101b中，第一入光面211b的第一边、第一出光面212b的第二边、第二出光面213b的第三边和第五表面215b的第四边构成四边形，例如，该四边形为直角梯形。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，偏光装置还包括光转换层，该光转换层可以设置在从第二出光面出射的光的光路上。示例性的，如图4所示，光转换层220位于第二出光面213b上，利用光转换层220可以将第二出光面射出的光线的偏振态进行转换，和/或消除特定方向的偏振光，消除干扰光线，并增加背光源的具有第一偏振方向的光的出射量。
例如，在本公开一些实施例中，光转换层配置为将第一子光线中从第二出光面出射的部分吸收且将第二光线中从第二出光面出射的部分转换为具有第一偏振方向的光线。如此，在第一出光面上反射的第二光线可以被转换为具有第一偏振方向，可以增加光源发出的光线的利用率。示例性的，对于图1、图2A和图2B所示的实施例中，在θ＝37.1°的情况下，第一光线在第一出光面212上的透过率大约为80％，即，第一子光线占第一光线的大约20％，只有第一光线的大约20％被光转换层吸收。如此，对于光源100发出的光线，在理想情况下(例如不考虑光线在折射件、半波片传输造成的损耗)，该光线的大约90％都被转换为可以利用的具有第一偏振方向的光。
例如，在本公开另一些实施例中，光转换层配置为将从第二出光面出射的光中的第二光线吸收且透过第一子光线中从第二出光面出射的部分。如此，可以将第一子光线从第二出光面出射的光中分离出来，可以提高第 一光线的利用率。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，偏光装置还可以包括反射镜，该反射镜可以位于从折射件的第二出光面出射的光的光路上，例如，反射镜配置为调节从第二出光面出射的光从背光源的出光侧出射。利用反射镜可以调整第二出光面出射的光的传播方向，从而对背光源的出射光的方向进行控制。示例性的，对于如图4所示的背光源，从第一出光面212b出射的第二子光线(例如E光)向背光源的出光侧出射，从第二出光面213b出射的光向背光源的与出光侧相背的一侧出射，利用反射镜230的反射，将从第二出光面213b出射的光导向背光源的出光侧。
例如，在本公开至少一个实施例中，如图4所示，利用反射镜230，可以将从第二出光面213b射出的光线的方向调整为与从第一出光面212b出射的光线的方向平行。
在本公开至少一个实施例中，光转换层的结构的设置方式多种，而反射镜的设置位置与光转换层的结构相关。下面，在本公开至少一个实施例中，以背光源具有如图4所示的折射件为例，对光转换层的、反射镜的几种设置方式进行说明。
例如，在本公开一些实施例提供的背光源中，光转换层包括第一偏光层和半波片。示例性的，如图4所示，光转换层220的第一偏光层221和半波片222顺次设置在从折射件210b出射的光的光路上，第一偏光层221的吸收轴与第一偏振方向平行且与第二偏振方向垂直。如此，对于从折射件210b的第二出光面213b出射的具有第一偏振方向的光(例如第一子光线)和具有第二偏振方向的光(例如第二光线)，第一子光线被第一偏光层221吸收，第二光线透过第一偏光层221并射入半波片222中，并且该第二光线被半波片222转换为具有第一偏振方向的光。
一定厚度的双折射晶体，当法向入射的光透过时，寻常光(O光)和非寻常光(E光)之间的位相差等于π或π的奇数倍，这样的晶体可以称为二分之一波片(简称半波片)。半波片可以使得入射光的振动平面偏转(偏振方向偏转)，例如，半波片的厚度设计为使得出射光的振动平面相对入射光的振动平面旋转了2A的角度，此A角为入射光振动平面跟半波片的光轴的夹角。例如，在该A角为45度的情况下，线偏振光经过该半波片之后仍为线偏振光，光的振动平面的方位旋转90度，即，出射光的偏振方向 与入射光的偏振方向垂直。
例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，光转换层包括第二偏光层和半波片。示例性的，如图5A所示，光转换层220的半波片222和第二偏光层223顺次设置在从折射件210b出射的光的光路上，以及第二偏光层223的吸收轴与第二偏振方向平行且与第一偏振方向垂直。如此，对于从折射件210b的第二出光面213b出射的具有第一偏振方向的光(例如第一子光线)和具有第二偏振方向的光(例如第二光线)，第一子光线被半波片222转换为具有第二偏振方向的光，第二光线被半波片222转换为具有第一偏振方向的光，然后第二偏光层223吸收透过半波片222的具有第二偏振方向的光并使得具有第一偏振方向的光透过。
例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，光转换层和反射镜顺次设置在从折射件出射的光的光路上。示例性的，如图4和图5A所示，光转换层220位于折射件210b的第二出光面213b上，从第二出光面213b出射的光先透过光转换层220再被反射镜230反射。例如，在光转换层包括第一偏光层和半波片的情况下，第一偏光层和半波片可以如图4所示依次叠置在折射件210b的第二出光面213b上；或者，在光转换层包括第二偏光层和半波片的情况下，半波片和第二偏光层可以如图5A所示依次叠置在折射件210b的第二出光面213b上。
例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，反射镜和光转换层顺次设置在从折射件出射的光的光路上。示例性的，如图5B所示，从第二出光面213b出射的光被反射镜230反射后射入光转换层220a。例如，在光转换层包括第一偏光层和半波片的情况下，如图5B所示，光转换层220a的第一偏光层221a和半波片222a可以顺序设置在被反射镜230反射的光的光路上；或者，在光转换层包括第二偏光层和半波片的情况下，半波片和第二偏光层可以顺序设置在被反射镜反射的光的光路上。
例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，在光转换层包括第一偏光层和半波片的情况下，在从折射件的第二出光面出射的光的光路上，第一偏光层、反射镜和半波片顺序设置。例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，在光转换层包括第二偏光层和半波片的情况下，在从折射件的第二出光面出射的光的光路上，半波片、反射镜和第二偏光层顺序设置。示例性的，如图5C所示，光转换层220b包括第一偏光层221b和半 波片222b，第一偏光层221b位于折射件210b的第二出光面213b上，从第二出光面213b出射的光先射入第一偏光层221b，透过的第二光线被反射镜230反射后射入半波片222b，在半波片222b中，该第二光线被转换为具有第一偏振方向的光。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，光转换层包括第二偏光层，第二偏光层位于从第二出光面出射的光的光路上，以及第二偏光层的吸收轴与第二偏振方向平行且与第一偏振方向垂直。如此，对于从折射件的第二出光面出射的光(例如具有第一偏振方向的第一子光线和具有第二偏振方向的第二光线)，第一子光线会透过第二偏光层，第二光线被第二偏光层吸收。示例性的，如图5D所示，光转换层包括第二偏光层223b，对于从折射件210b的第二出光面213b出射的子光线和第二光线，第二光线被第二偏光层223b吸收，第一子光线透过第二偏光层223b后被反射镜230反射。
例如，在本公开至少一个实施例中，可以设计折射件的形状，以使得从第二出光面出射的光线直接从背光源的出光侧射出，如此，可以不需要反射镜等对光的方向进行调节，简化背光源的结构，减小背光源的体积。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，折射件还包括第三表面，第三表面和第二出光面依次位于在被第一出光面反射的光的光路上，在第一出光面反射的第一子光线和第二光线的至少部分在第三表面处被反射并在第二出光面发生折射，第二出光面位于背光源的出光侧。示例性的，如图6所示，折射件210c包括依次相连的第一入光面211c、第五表面215c、第一出光面212c、第二出光面213c、第六表面216c和第三表面214c，第三表面214c和第一入光面211c相连，第一入光面211c、第五表面215c、第一出光面212c、第二出光面213c、第六表面216c和第三表面214c在X-Z平面内的边长构成的图形为六边形。光线(第一光线和第二光线)被第一出光面212c反射后，射向第三表面214c并在第三表面214c上至少部分反射，在第三表面214c上反射的光从第二出光面213c折射出折射件210c。如此，从第二出光面213c出射的光线可以从背光源的出光侧射出，可以不需要设置反射镜等对光的方向进行调节。例如，图6中的第一入光面211c、第五表面215c、第一出光面212c可以参考图1所示的第一入光面211、第五表面215和第一出光面212，第六表面216c可以设置为与第 五表面215c平行。
例如，在本公开一些实施例提供的背光源中，第二光线在第三表面的入射角小于第二光线在第三表面的全反射临界角。如此，第一子光线和第二光线在第三表面上部分反射且部分折射，第一子光线和第二光线中被第三表面反射的部分射向第二出光面。例如，第一子光线(E光)和第二光线(O光)在第一出光面上的入射角为θ，第一入光面和第三表面的夹角小于(180°-θ)。
例如，在本公开另一些实施例提供的背光源中，第二光线在第三表面的入射角不小于第二光线在第三表面的全反射临界角且小于第一子光线在第三表面的全反射临界角。示例性的，如图6所示，第二光线在第三表面214c上全反射，第一子光线在第三表面214c上部分反射且部分折射。第一子光线和第二光线中在第三表面214c上反射的部分从第二出光面213c出射。例如，第一子光线(E光)和第二光线(O光)在第一出光面上的入射角为θ，该入射角为θ等于第二光线的全反射临界角，第一入光面和第三表面的夹角大于等于(180°-θ)。例如，第一出光面212c与第三表面214c平行，第一入光面211c与第二出光面213c平行，如此，从第二出光面213c出射的光线的方向垂直于第二出光面213c。
例如，可以在第二出光面上设置光转换层，且该光转换层可以设置为吸收占比较少的具有第一偏振方向的光(第一子光线)并将占比较多的具有第二偏振方向的光(第二光线)转换为具有第一偏振方向的光。例如，如图6所示，光转换层220c包括第一偏光层221c和半波片222c，第一偏光层221c和半波片222c顺次设置在从折射件210c的第二出光面213c出射的光的光路上。例如，光转换层可以设置为包括第二偏光层和半波片，半波片和第二偏光层顺次设置在从折射件的第二出光面出射的光的光路上。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，第二光线在第三表面的入射角不小于第二光线在第三表面的全反射临界角。如此，第二光线可以在第三表面上全反射，使得在第一出光面上反射的第二光线可以全部射向第二出光面。例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，第一子光线在第三表面的入射角不小于第一光线在第三表面的全反射临界角。如此，第一子光线可以在第三表面上全反射，使得在第一出光面上反射的 第一子光线可以全部射向第二出光面。例如，在背光源出射的光线为平行光束且该平行光束垂直第一入光面射入折射件中的情况下，在第三表面上，光的入射角不小于第一子光线的全反射临界角，则第一子光线和第二光线在第三表面上全反射。
示例性的，如图7所示，折射件210d包括依次相连的第一入光面211d、第五表面215d、第一出光面212d、第二出光面213d、第六表面216d和第三表面214d，第三表面214d和第一入光面211d相连，第一入光面211d、第五表面215d、第一出光面212d、第二出光面213d、第六表面216d和第三表面214d在X-Z平面内的边长构成的图形为六边形。图7中的第一入光面211d、第五表面215d、第一出光面212d可以参考图1所示的第一入光面211、第五表面215和第一出光面212。如图7所示，光线在第三表面上的入射角大于等于第一子光线的全反射临界角，如此，第一子光线和第二光线在第三表面上全反射，并全部射向第二出光面213d。例如，第一光线(E光)和第二光线(O光)在第一出光面上的入射角为θ，该入射角θ大于或等于第二光线在第一出光面上的全反射临界角且小于第一光线在第一出光面上的全反射临界角，第一入光面211c和第三表面214c的夹角大于或等于(180°-θ)。
例如，可以在第二出光面上设置光转换层，且该光转换层可以设置为吸收占比较少的具有第一偏振方向的光(第一子光线)并将占比较多的具有第二偏振方向的光(第二光线)转换为具有第一偏振方向的光。例如，如图7所示，光转换层220d包括第一偏光层221d和半波片222d，第一偏光层221d和半波片222d顺次设置在从折射件210d的第二出光面213d出射的光的光路上。例如，光转换层可以设置为包括第二偏光层和半波片，半波片和第二偏光层顺次设置在从折射件的第二出光面出射的光的光路上。
例如，在本公开至少一个实施例提供的背光源中，光源包括发光体和光方向控制装置，光方向控制装置位于发光体和偏光装置之间；其中，光方向控制装置配置为将发光体发出的光线调整为平行光束，以射入折射件。示例性的，如图7所示，光源100的发光体110发出的光线射入光方向控制装置120，光方向控制装置120将光线调整为平行光束以射入折射件210d。
例如，在本公开一些实施例提供的背光源中，如图7所示，光方向控制装置120包括抛物面反射镜121和菲涅尔透镜122，发光体110位于抛物面反射镜121的焦点，菲涅尔透镜122位于发光体110和偏光装置(未示出，例如其中的折射件210d)之间，并且菲涅尔透镜122的中心位于抛物面反射镜的轴线。如此，对于发光体110发射的光线，对于光线中射向抛物面反射镜121的部分，在抛物面反射镜121的作用下，该部分光线的传播方向会变为平行于抛物面反射镜121的对称轴线(抛物面反射镜121的焦点位于该轴线上)；对于光线中射向菲涅尔透镜122的部分，在菲涅尔透镜122的作用下，该部分光线的传播方向会变为平行于菲涅尔透镜122的对称轴线(抛物面反射镜121的对称轴线)。例如，发光体可以为朗伯发光体，例如该发光体可以为OLED发光器件。
需要说明的是，对于发光体发出的光线，可以通过设置反射片、光栅等结构，对光线的传播方向进行调节，从而获得平行光束。在本公开至少一个实施例中，对光源的结构不做限制，可以根据需要进行选择。
本公开至少一个实施例提供一种背光模组，包括上述任一实施例中的背光源。
例如，本公开至少一个实施例提供的背光模组还包括导光板，导光板包括入光面和出光面；其中，背光源射出的光线由入光面射入导光板并从出光面射出。导光板可以将背光源出射的点光源转换为面光源，例如可以为显示面板提供显示用光。
例如，在本公开一些实施例中，背光模组可以设置为直下式背光模组。示例性的，如图8A所示，背光模组1000a包括导光板1200a和多个背光源1100a，导光板1200a的两个相对的主表面分别作为入光面1201a和出光面1202a，背光源1100a位于导光板1200a的入光面1201a所在的一侧。如此，背光源1100a发出的光线由入光面1201a射入导光板1200a并从导光板1200a的出光面1202a出射。例如，导光板1200a的入光面1201a和/或出光面1202a上可以设置网点，导光板1200a的入光面1201a和/或出光面1202a一侧可以设置扩散片等光学膜片。网点、光学膜片可以将背光源1100a出射的光线打散，从而使得背光模组出射亮度分布均匀的光线。
例如，在本公开一些实施例中，背光模组也可以设置为侧入式背光模组。示例性的，如图8B所示，背光模组1000b包括导光板1200b和背光 源1100b，导光板1200b的一个侧表面和一个主表面分别作为入光面1201b和出光面1202b，背光源1100b位于导光板1200b的入光面1201b所在的一侧。如此，背光源1100b发出的光线由入光面1201b射入导光板1200b并从导光板1200b的出光面1202b出射。例如，在平行于入光面1201b的方向上，背光源1100b可以设置为多个。例如，导光板1200b的入光面1201b和/或出光面1202b上可以设置网点，导光板1200b的入光面1201b和/或出光面1202b一侧可以设置扩散片等光学膜片。网点、光学膜片可以将背光源1100b出射的光线打散，从而使得背光模组出射亮度分布均匀的光线。侧入式背光模组的厚度小，有利于产品(例如显示装置)的轻薄化设计。
本公开至少一个实施例提供一种显示装置，包括权利要求上述任一实施例的背光模组。例如，该显示装置为液晶显示装置。
例如，本公开至少一个实施例提供的显示装置还包括透射式的液晶显示面板，其中，液晶显示面板包括位于显示侧的第三偏光层，所背光模组位于液晶显示面板的非显示侧。示例性的，如图8A和图8B所示，显示装置包括液晶显示面板2000，液晶显示面板2000包括盒体结构2100和第三偏光层2200。例如，盒体结构2100可以包括对盒的第一基板和第二基板，还包括位于夹置在第一基板和第二基板之间的液晶层。例如，第一基板为阵列基板，第二基板为彩膜基板。通常，液晶显示装置需要在显示面板的液晶层两侧(背光侧和显示侧)设置两个偏光片以实现显示。在本公开的实施例中，背光源(背光模组)出射的光线为线偏振光(具有第一偏振方向的光)，如此，显示面板的背光侧可以不再设置偏光片，简化显示面板的结构；此外，在显示面板的背光侧，背光模组出射的光线不会被偏光片吸收，背光模组出射的光的利用率高。
例如，在本公开一些实施例中，第三偏光层可以设置在盒体结构的内部，例如在制造盒体结构时，在第二基板(例如彩膜基板)上制造第三偏光层，然后对盒第一基板和第二基板以形成液晶显示面板。例如，在本公开另一些实施例中，第三偏光层可以如图8A和图8B所示的位于盒体结构2100的显示侧，在对盒第一基板和第二基板以形成盒体结构之后，在盒体结构的显示侧设置(例如粘合)第三偏光层。
例如，如图8A和图8B所示，第三偏光层2200的偏光方向可以设置为与第一偏振方向垂直，即第三偏光层2200的吸收轴与第一偏振方向平 行。
例如，在本公开至少一个实施例中，显示装置可以为电视、数码相机、手机、手表、平板电脑、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品或者部件。
需要说明的是，为表示清楚，本公开并没有呈现至少一个实施例中的背光源、背光模组以及显示装置的全部结构，为实现上述背光源、背光模组以及显示装置的必要功能，本领域技术人员可以根据具体应用场景设置其他结构，本公开的实施例对此不作限制。例如显示装置的显示面板上可以设置具有触控功能的结构等。
对于本公开，还有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
