CN105116477A - 光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置 - Google Patents

光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置，包括一透光基体，透光基体包括第一面，在第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体；在多个条状棱柱体的排列方向上，每一条状棱柱体在靠近透光基体的中心的一侧具有一折射面，折射面自靠近透光基体的中心的一端至靠近透光基体的边缘的一端逐渐向远离第一面的方向倾斜，从距离透光基体的中心最近的条状棱柱体向距离透光基体的中心最远的条状棱柱体，折射面与第一面的法线之间的夹角逐渐增大。本发明所提供的光学元件，作为导光板应用于背光模组中时，可以提升显示器视角，解决现有技术中所存在的视角小，良率偏低的问题。

Description

光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置。
背景技术
随着科技的发展以及消费者对液晶显示器的新需求，高亮度、低功耗的显示器成为必然的主流发展趋势。现有高亮的显示器，多采用在显示面板上贴附偏光片或者在背光模组(BackLightUnit，BLU)中添加特殊的增量膜来实现，随着亮度的提升，成本也大幅提升了。也有少数采用prismLGP搭配逆棱镜的方法，将LGP上表面做成棱镜，通过LGP下表面网点的特殊设计，且配合Reverseprism，以达到提升亮度的目的。但是存在视角太小，良率偏低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学元件、导光板、棱镜、背光模组及显示装置，可以在提升亮度的同时，提高视角，解决现有技术中导光板所存在的视角小，良率偏低等技术问题。
本发明所提供的技术方案如下：
一种光学元件，包括一透光基体，所述透光基体包括第一面，在所述第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体；其中，在多个条状棱柱体的排列方向上，每一所述条状棱柱体在靠近所述透光基体的中心的一侧具有一折射面，所述折射面自靠近所述透光基体的中心的一端至靠近所述透光基体的边缘的一端逐渐向远离所述第一面的方向倾斜，并且，从距离所述透光基体的中心最近的条状棱柱体向距离所述透光基体的中心最远的条状棱柱体，所述折射面与所述第一面的法线之间的夹角逐渐增大。
进一步的，所述条状棱柱体的横截面为三角形，其中所述横截面平行于在多个条状棱柱体的排列方向，并垂直于所述第一面，所述条状棱柱体的横截面三角形包括：第一顶点；连接于所述第一顶点与所述第一面之间的第一边和第二边；其中所述第一边位于所述条状棱柱体的横截面三角形的靠近所述透光基体的中心的一侧，所述条状棱柱体的折射面由所述第一边形成。
进一步的，多个条状棱柱体的排列方向与所述条状棱柱体的延伸方向之间夹角为90°±1°。
进一步的，在多个条状棱柱体的排列方向上，多个条状棱柱体相对于所述透光基体的中心对称。
进一步的，多个条状棱柱体包括：
在多个条状棱柱体的排列方向上，位于所述透光基体的中心所在位置处的中心棱柱体，所述中心棱柱体包括相对所述透光基体的中心对称的两个折射面；以及，分别位于所述中心棱柱体的两侧的两个侧棱柱体组；
其中，所述中心棱柱体的折射面与所述第一面的法线之间的夹角小于侧棱柱体组中每一条状棱柱体的折射面与所述第一面的法线之间的夹角。
一种导光板，所述导光板采用如上所述的光学元件形成，其中所述第一面为导光板的出光面。
进一步的，所述透光板材还包括与所述第一面相对设置的第二面，其中所述第二面上设置有多个散射网点。
进一步的，每一散射网点结构为扇形结构。
一种棱镜，其采用如上所述的光学元件形成。
进一步的，所述棱镜的透光基体内设置有扩散粒子。
一种背光模组，包括如上所述的导光板。
进一步的，所述背光模组还包括：设置于所述导光板的出光面一侧的如上所述的棱镜，其中所述棱镜的第一面面向所述导光板的第一面设置，且所述棱镜的条状棱柱体与所述导光板的条状棱柱体的延伸方向之间呈预设夹角。
进一步的，所述棱镜的条状棱柱体与所述导光板的条状棱柱体的延伸方向之间的预设夹角为90°。
进一步的，所述棱镜的第一面与所述导光板的第一面之间通过光学胶连接。
一种显示装置，其包括如上所述的背光模组。
本发明的有益效果如下：
本发明所提供的光学元件，作为导光板应用于背光模组中时，可以提高背光模组的光线传播角度，而提升显示器视角，解决现有技术中所存在的视角小，良率偏低的问题。
附图说明
图1表示本发明实施例中提供的光学元件的结构示意图；
图2表示本发明实施例中提供的导光板的结构示意图；
图3表示本发明实施例中提供的棱镜的结构示意图；
图4表示本发明实施例中提供的背光模组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例中提供了一种光学元件，包括一透光基体100，所述透光基体100包括第一面，在所述第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体200；其中，在多个条状棱柱体200的排列方向上，每一所述条状棱柱体200在靠近所述透光基体100的中心的一侧具有一折射面201，所述折射面201自靠近所述透光基体100的中心的一端至靠近所述透光基体100的边缘的一端逐渐向远离所述第一面的方向倾斜，并且，从距离所述透光基体100的中心最近的条状棱柱体200向距离所述透光基体100的中心最远的条状棱柱体200，所述折射面201与所述第一面的法线之间的夹角逐渐增大。
上述方案中，通过将光学元件的透光基体100的上表面设置由多个条状棱柱体200组成的棱镜结构，且多个条状棱柱体200设计为：以透光基体100的中心为中轴，左、右两边排列，越靠近该透光基体100的边缘，条状棱柱体200的倾角越大，可保证经透过透光基体100表面的棱镜结构所出射的光线不完全垂直于透光基体100的表面而向上出射，增大了光学元件的光传播角度，当该光学元件作为导光板应用于背光模组中时，则可以增大背光模组的视角，而解决了现有技术中导光板上表面设置棱镜结构时存在视角小的问题。
在本发明实施例中提供的光学元件中，优选的，如图1所示，所述条状棱柱体200的横截面为三角形，其中所述横截面平行于在多个条状棱柱体200的排列方向，并垂直于所述第一面，所述条状棱柱体200的横截面三角形包括：第一顶点；连接于所述第一顶点与所述第一面之间的第一边和第二边；其中所述第一边位于所述条状棱柱体200的横截面三角形的靠近所述透光基体100的中心的一侧，所述条状棱柱体200的折射面201由所述第一边形成。
采用上述方案，每一条状棱柱体200均为横截面呈三角形，应当理解的是，在实际应用中，所述条状棱柱体200的结构还可以是横截面呈梯形等各种形状的条状棱柱体200，仅需保证各条状棱柱体200上的折射面201自中心至边缘倾斜角逐渐增大。
此外，在本发明实施例中提供的光学元件中，优选的，多个条状棱柱体200的排列方向与所述条状棱柱体200的延伸方向之间夹角为90°±1°。也就是说，透光基体100上由各条状棱柱体200形成的棱镜结构的角度优选为90°±1°。应当理解的是，本发明中仅提供一种优选方案，并不对此作局限。
此外，如图1所示，优选的，在多个条状棱柱体200的排列方向上，多个条状棱柱体200相对于所述透光基体100的中心对称。将多条棱柱体对称分布在透光基体100上，更利于光线均匀地扩散。
以下说明本发明提供的光学元件上多个条状棱柱体200的优选结构。
如图1所示，多个条状棱柱体200包括：
在多个条状棱柱体200的排列方向上，位于所述透光基体100的中心所在位置处的中心棱柱体，所述中心棱柱体包括相对所述透光基体100的中心对称的两个折射面201；以及，分别位于所述中心棱柱体的两侧的两个侧棱柱体组；
其中，所述中心棱柱体的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角小于侧棱柱体组中每一条状棱柱体200的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角。
上述方案中，多个条状棱柱体200中，中心棱柱体关于透光基体100的中心对称，而位于中心棱柱体两侧的条状棱柱体200关于透光基体100的中心对称，而实现完全对称。应当理解的是，在实际应用中，对于多个条状棱柱体200的具体结构并不作局限，还可以是采用其他结构。
需要说明的是，本发明实施例中所提供的光学元件，其可以作为导光板，还可以作为棱镜，或者，还可以作为可进行光线传播的其他光学元件。
本发明实施例中还提供了一种导光板，所述导光板就是采用如上所述的光学元件形成。也就是说，所述导光板的结构与上述光学元件的结构相同。
具体地，图2所示为本发明实施例中提供的导光板的一种结构示意图。
如图2所示，所述导光板10包括一透光基体100，所述透光基体100包括第一面，在所述第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体200；其中，在多个条状棱柱体200的排列方向上，每一所述条状棱柱体200在靠近所述透光基体100的中心的一侧具有一折射面201，所述折射面201自靠近所述透光基体100的中心的一端至靠近所述透光基体100的边缘的一端逐渐向远离所述第一面的方向倾斜，并且，从距离所述透光基体100的中心最近的条状棱柱体200向距离所述透光基体100的中心最远的条状棱柱体200，所述折射面201与所述第一面的法线之间的夹角逐渐增大。
本发明实施例所提供的导光板10应用于背光模组中时，可保证经透光基体100表面的棱镜出射的光线不完全垂直于透光基体100的表面而向上出射，可以增大背光模组的视角，而解决了现有技术中导光板10上表面设置棱柱体时存在视角小的问题。
需要说明的是，在上述方案中，所述排列方向和延伸方向可以分别是导光板10的透光基体100的相邻两侧边缘的延伸方向，其是为了清楚地说明条状棱柱体200的结构，对于所述排列方向和延伸方向并不进行限定。
在本发明实施例中提供的光学元件中，优选的，如图2所示，所述条状棱柱体200的横截面为三角形，其中所述横截面平行于在多个条状棱柱体200的排列方向，并垂直于所述第一面，所述条状棱柱体200的横截面三角形包括：第一顶点；连接于所述第一顶点与所述第一面之间的第一边和第二边；其中所述第一边位于所述条状棱柱体200的横截面三角形的靠近所述透光基体100的中心的一侧，所述条状棱柱体200的折射面201由所述第一边形成。
采用上述方案，每一条状棱柱体200的横截面为三角形，应当理解的是，在实际应用中，所述条状棱柱体200的结构还可以是横截面为梯形等各种形状的条状棱柱体200，仅需保证各条状棱柱体200上的折射面201自中心至边缘倾斜角逐渐增大。
此外，在本发明实施例中提供的导光板10中，优选的，多个条状棱柱体200的排列方向与所述条状棱柱体200的延伸方向之间夹角为90°±1°。采用上述方案，导光板10的透光基体100上由各条状棱柱体200形成的棱镜结构的角度优选为90°±1°，也就是说，各条状棱柱体200的延伸方向与透光基体100的一侧边缘平行，而与另一侧边缘垂直。应当理解的是，本发明中仅提供一种优选方案，并不对此作局限。
此外，如图2所示，优选的，在多个条状棱柱体200的排列方向上，多个条状棱柱体200相对于所述透光基体100的中心对称。将多条棱柱体对称分布在透光基体100上，更利于光线均匀地扩散。
以下说明本发明提供的光学元件上多个条状棱柱体200的优选结构。
如图2所示，多个条状棱柱体200包括：
在多个条状棱柱体200的排列方向上，位于所述透光基体100的中心所在位置处的中心棱柱体，所述中心棱柱体包括相对所述透光基体100的中心对称的两个折射面201；以及，分别位于所述中心棱柱体的两侧的两个侧棱柱体组；
其中，所述中心棱柱体的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角小于侧棱柱体组中每一条状棱柱体200的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角。
上述方案中，多个条状棱柱体200中，中心棱柱体关于透光基体100的中心对称，而位于中心棱柱体两侧的条状棱柱体200关于透光基体100的中心对称，而实现完全对称。应当理解的是，在实际应用中，对于多个条状棱柱体200的具体结构并不作局限，还可以是采用其他结构。
此外，在本发明实施例中提供的导光板10，其还包括一与所述出光面相对的第二面，在所述第二面上设置有多个散射网点300。所述散射网点300可以设计成扇形或其他不规则形状，并与导光板10出光面上的棱镜的角度相匹配，以达到最佳出射效果。
此外，本发明实施例中还提供了一种棱镜，该棱镜采用本发明实施例中提供的光学元件形成。也就是说，该棱镜的结构与光学元件的结构相同。
图3所示为本发明实施例中提供的棱镜的结构示意图。
如图3所示，本发明实施例中提供的棱镜包括一透光基体100，所述透光基体100包括第一面，在所述第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体200；其中，在多个条状棱柱体200的排列方向上，每一所述条状棱柱体200在靠近所述透光基体100的中心的一侧具有一折射面201，所述折射面201自靠近所述透光基体100的中心的一端至靠近所述透光基体100的边缘的一端逐渐向远离所述第一面的方向倾斜，并且，从距离所述透光基体100的中心最近的条状棱柱体200向距离所述透光基体100的中心最远的条状棱柱体200，所述折射面201与所述第一面的法线之间的夹角逐渐增大。
上述方案中，通过将棱镜设置有多个条状棱柱体200组成的棱镜，且多个条状棱柱体200设计为：以透光基体100的中心为中轴，左、右两边排列，越靠近该透光基体100的边缘，条状棱柱体200的倾角越大，可保证经透光基体100表面的棱镜出射的光线不完全垂直于透光基体100的表面而向上出射，增大了光学元件的光传播角度。
在本发明实施例中提供的光学元件中，优选的，如图3所示，所述条状棱柱体200的横截面为三角形，其中所述横截面平行于在多个条状棱柱体200的排列方向，并垂直于所述第一面，所述条状棱柱体200的横截面三角形包括：第一顶点；连接于所述第一顶点与所述第一面之间的第一边和第二边；其中所述第一边位于所述条状棱柱体200的横截面三角形的靠近所述透光基体100的中心的一侧，所述条状棱柱体200的折射面201由所述第一边形成。
采用上述方案，每一条状棱柱体200均为横截面呈三角形，应当理解的是，在实际应用中，所述条状棱柱体200的结构还可以是横截面呈梯形等各种形状的棱柱体，仅需保证各条状棱柱体200的折射面201自中心至边缘倾斜角逐渐增大。
此外，在本发明实施例中提供的光学元件中，优选的，多个条状棱柱体200的排列方向与所述条状棱柱体200的延伸方向之间夹角为90°±1°。也就是说，所述透光基体100上由各条状棱柱体200形成的棱镜结构的角度优选为90°±1°。应当理解的是，本发明中仅提供一种优选方案，并不对此作局限。
此外，如图3所示，优选的，在多个条状棱柱体200的排列方向上，多个条状棱柱体200相对于所述透光基体100的中心对称。将多条棱柱体对称分布在透光基体100上，更利于光线均匀地扩散。以下说明本发明提供的棱镜的优选结构：
如图3所示，多个条状棱柱体200包括：
在多个条状棱柱体200的排列方向上，位于所述透光基体100的中心所在位置处的中心棱柱体，所述中心棱柱体包括相对所述透光基体100的中心对称的两个折射面201；以及，分别位于所述中心棱柱体的两侧的两个侧棱柱体组；
其中，所述中心棱柱体的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角小于侧棱柱体组中每一条状棱柱体200的折射面201与所述第一面的法线之间的夹角。
上述方案中，多个条状棱柱体200中，中心棱柱体关于透光基体100的中心对称，而位于中心棱柱体两侧的条状棱柱体200关于透光基体100的中心对称，而实现完全对称。应当理解的是，在实际应用中，对于多个条状棱柱体200的具体结构并不作局限，还可以是采用其他结构。
在本发明实施例所提供的棱镜中，优选的，如图3所示，所述棱镜的透光基体100内还设置有扩散粒子400。通过设置扩散粒子400来进一步提高扩散均匀性。
如图4所示，本发明的实施例中还提供了一种背光模组，其包括本发明实施例中所提供的导光板10。
上述方案中，背光模组采用具有棱镜结构的导光板10，且导光板10出光面上的多条条状棱柱体200以导光板10的中心为中轴，左、右两边排列，越靠近边缘，条状棱柱体200的倾角越大，从而，可保证经导光板10出光面的棱镜出射的光线的传播角度增大，而解决了现有技术中导光板10上表面设置棱镜时所存在的视角小的问题。
在本发明实施例所提供的背光模组中，优选的，如图4所示，所述背光模组还包括：设置于所述导光板10的出光面一侧的棱镜20，其中所述棱镜20采用本发明实施例中所提供的棱镜20，且所述棱镜20的出光面面向所述导光板10的出光面设置。
上述方案中，背光模组采用具有棱镜20的导光板10搭配逆棱镜的设计，且棱镜20上的多条条状棱柱体200以棱镜20的中心为中轴，左、右两边排列，越靠近边缘，条状棱柱体200的倾角越大，从而，增大背光模组的视角，降低不良率产生。
在本发明实施例中所提供的背光模组中，优选的，如图4所示，所述棱镜20的条状棱柱体200与所述导光板10的条状棱柱体200的延伸方向之间呈预设夹角，且进一步优选的，所述棱镜20的条状棱柱体200与所述导光板10的条状棱柱体200的延伸方向之间的预设夹角为90°。
也就是说，与导光板10搭配的逆棱镜20(Reverseprism)中棱镜20的角度与导光板10上表面的棱镜结构(prism)的角度差值为90°，可以更好的提升光效，其中，优选的，逆棱镜20(reverseprism)的透光基材中添加扩散粒子400，可以将出射光分布更为均匀，提升视角，此外，采用上述导光板与逆棱镜的搭配结构，可以无需设置上扩散片，而与现有技术中设置上扩散片拥有同样的画面品质。
此外，现在技术中，背光模组中采用导光板与逆棱镜搭配设计时，存在导光板10与逆棱镜20组装困难，良率低的问题。针对上述文本，本发明实施例中提供的背光模组，优选的，所述棱镜20的出光面与所述导光板10的出光面之间通过光学胶连接。采用OCR光学胶将导光板10与逆棱镜20黏贴在一起，减少组装摩擦损失，进一步提升良率，降低成本。
本发明实施例中还提供了一种显示装置，其包括本发明实施例中提供的背光模组。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种光学元件，其特征在于，包括一透光基体，所述透光基体包括第一面，在所述第一面上沿一预定方向排列有相互平行且沿另一预定方向延伸的多个条状棱柱体；其中，
在多个条状棱柱体的排列方向上，每一所述条状棱柱体在靠近所述透光基体的中心的一侧具有一折射面，所述折射面自靠近所述透光基体的中心的一端至靠近所述透光基体的边缘的一端逐渐向远离所述第一面的方向倾斜，并且，从距离所述透光基体的中心最近的条状棱柱体向距离所述透光基体的中心最远的条状棱柱体，所述折射面与所述第一面的法线之间的夹角逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，
所述条状棱柱体的横截面为三角形，其中所述横截面平行于在多个条状棱柱体的排列方向，并垂直于所述第一面，所述条状棱柱体的横截面三角形包括：第一顶点；连接于所述第一顶点与所述第一面之间的第一边和第二边；其中所述第一边位于所述条状棱柱体的横截面三角形的靠近所述透光基体的中心的一侧，所述条状棱柱体的折射面由所述第一边形成。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，
多个条状棱柱体的排列方向与所述条状棱柱体的延伸方向之间夹角为90°±1°。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，
在多个条状棱柱体的排列方向上，多个条状棱柱体相对于所述透光基体的中心对称。
5.根据权利要求4所述的光学元件，其特征在于，
多个条状棱柱体包括：
在多个条状棱柱体的排列方向上，位于所述透光基体的中心所在位置处的中心棱柱体，所述中心棱柱体包括相对所述透光基体的中心对称的两个折射面；以及，分别位于所述中心棱柱体的两侧的两个侧棱柱体组；
其中，所述中心棱柱体的折射面与所述第一面的法线之间的夹角小于侧棱柱体组中每一条状棱柱体的折射面与所述第一面的法线之间的夹角。
6.一种导光板，其特征在于，所述导光板采用如权利要求1至5任一项所述的光学元件形成，其中所述第一面为导光板的出光面。
7.根据权利要求6所述的导光板，其特征在于，
所述透光板材还包括与所述第一面相对设置的第二面，其中所述第二面上设置有多个散射网点。
8.根据权利要求6所述的光学元件，其特征在于，
每一散射网点结构为扇形结构。
9.一种棱镜，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的光学元件形成。
10.根据权利要求9所述的棱镜，其特征在于，所述棱镜的透光基体内设置有扩散粒子。
11.一种背光模组，其特征在于，包括：如权利要求6至8任一项所述的导光板。
12.根据权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组还包括：设置于所述导光板的出光面一侧的如权利要求9或10任一项所述的棱镜，其中所述棱镜的第一面面向所述导光板的第一面设置，且所述棱镜的条状棱柱体与所述导光板的条状棱柱体的延伸方向之间呈预设夹角。
13.根据权利要求12所述的背光模组，其特征在于，
所述棱镜的条状棱柱体与所述导光板的条状棱柱体的延伸方向之间的预设夹角为90°。
14.根据权利要求12所述的背光模组，其特征在于，
所述棱镜的第一面与所述导光板的第一面之间通过光学胶连接。
15.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求11至14所述的背光模组。
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