CN107346075A - 一种准直膜结构以及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液晶显示技术领域，公开一种准直膜结构以及显示装置，准直膜结构包括反射层、吸收层以及多个梯度折射率微透镜，其中：吸收层设置在反射层上方，吸收层和反射层上通过多个通孔连通，每一个通孔对应设置在每一个梯度折射率微透镜的光轴上；多个梯度折射率微透镜沿吸收层的延伸方向阵列设置在吸收层上，每一个梯度折射率微透镜沿径向方向折射率递减，光线通过反射层、吸收层的通孔，形成点光源，经过梯度折射率微透镜的会聚作用后，形成准直光线射出；与背景技术中准直背光相比，上述准直膜结构的整体结构简单，无尖锐突出结构，不会对背光其他结构或自身形成机械损伤，可实现准直液晶模组的薄型化设计。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种准直膜结构以及显示装置。
背景技术
随着显示行业的发展，人们对液晶显示设备的薄形化及功能的差异化的需求越来越强烈。市场上对于具有特殊功能的液晶显示器的需求不断加大，如具有防窥功能的液晶显示器、需要背光源出射光线具有较小的发散角的液晶显示器；而利用衍射元件实现分色的液晶显示***也是一个发展趋势，这种液晶显示***需要背光源出射光线具有较高的准直度；在实现这些功能以及这些功能的叠加时，为保证显示产品在外形结构上的竞争力，整个***的厚度需要限定到足够薄。
目前，常规的显示器的背光模组由主要包括遮光胶带、上下棱镜、扩散、导光板、胶框以及反射片，光线发散角度(半波全宽，FWHM)在45°左右，虽然尺寸上能够满足需求，但是无法满足准直防窥的设计需求；而采用准直光源搭配楔形导光板网点的设计可以实现准直，但由于需要额外的准直光学***，体积较大，无法实现窄边框薄型化的设计；还有一些背光方案通过膜材的特殊设计实现准直和超薄结构，如逆棱镜膜，此种设计由于尖角形状与导光板出光面接触，容易对导光板表面造成损伤，还需要特殊设计的导光板以匹配逆棱镜设计；此外还有微透镜阵列的膜材设计，存在透镜表面易被磨损导致准直效果差的问题，因此设计一种实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能三位一体的准直膜结构显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种准直膜结构以及显示装置。该准直膜结构能够同时实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能的三位一体。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种准直膜结构，包括反射层、吸收层以及多个梯度折射率微透镜，其中：
所述吸收层设置在所述反射层上方，所述吸收层和反射层上通过多个通孔连通，每一个所述通孔对应设置在每一个所述梯度折射率微透镜的光轴上；
所述多个梯度折射率微透镜沿所述吸收层的延伸方向阵列设置在所述吸收层上，每一个所述梯度折射率微透镜沿径向方向折射率递减。
在上述准直膜结构中，由于通孔对应设置在每一个梯度折射率微透镜的光轴上，且每一个梯度折射率微透镜沿径向方向折射率递减，保证了从焦点处发出的光线可被整形为准直光线射出，故光线通过反射层、吸收层的通孔，形成点光源，经过梯度折射率微透镜的会聚作用后，形成准直光线射出；对于发散角度较大而无法进入通孔的光线和入射点不在通孔附近的光线，被反射层反射，返回背光源内部，提高了光线的利用率，从而得到能量的再利用；同时进入通孔的大角度杂光被通孔处的吸收层吸收，另一部分大角度杂光在透镜内部全反射后被用于吸收杂散光的吸收层吸收，从而滤除不需要的杂光。另外，与背景技术中准直背光相比，上述准直膜结构的整体结构简单，无尖锐突出结构，不会对背光其他结构或自身形成机械损伤，可实现准直液晶模组的薄型化设计，因此，上述准直膜结构能够同时实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能的三位一体。
优选地，所述梯度折射率微透镜由光学树脂材料制备。
优选地，所述梯度折射率微透镜的入光面和出光面均为平面，且所述梯度折射率微透镜的厚度等于所述梯度折射率微透镜的焦距。
优选地，每一个所述梯度折射率微透镜的横截面为圆形。
优选地，所述吸收层包含碳颗粒树脂。
优选地，所述反射层包括银反射材料。
优选地，所述通孔的横截面为圆形。
优选地，所述通孔通过烧灼方法制备。
另外，本发明还提供了一种显示装置，包括背光模组、显示面板，还包括如上任一技术方案所述的准直膜结构，所述准直膜结构设置在所述背光模组和显示面板之间。
由于准直膜结构能够同时实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能的三位一体，因此，具有该准直膜结构的显示装置显示性能较好。
优选地，所述准直膜结构固定设置在所述背光模组上方。
附图说明
图1为本发明提供的一种准直膜结构的结构示意图；
图2为本发明提供的一种准直膜结构中梯度折射率微透镜的阵列结构示意图；
图3为本发明提供的一种准直膜结构中梯度折射率微透镜的另一阵列结构示意图；
图4为本发明提供的一种准直膜结构中梯度折射率微透镜的另一阵列结构示意图；
图5为本发明提供的一种显示装置中光线传播示意图；
图6为本发明提供的一种准直膜结构中通孔的加工示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图1所示，一种准直膜结构，包括反射层3、吸收层2以及多个梯度折射率微透镜1，其中：
吸收层2设置在反射层3上方，吸收层2和反射层3上通过多个通孔4连通，每一个通孔4对应设置在每一个梯度折射率微透镜1的光轴上；
多个梯度折射率微透镜1沿吸收层2的延伸方向阵列设置在吸收层2上，每一个梯度折射率微透镜1沿径向方向折射率递减。
在上述准直膜结构中，由于通孔4对应设置在每一个梯度折射率微透镜1的光轴上，且每一个梯度折射率微透镜1沿径向方向折射率递减，保证了从焦点处发出的光线可被整形为准直光线射出，故光线通过反射层3、吸收层2的通孔4，形成点光源，经过梯度折射率微透镜1的会聚作用后，形成准直光线射出；对于发散角度较大而无法进入通孔4的光线和入射点不在通孔4附近的光线，被反射层3反射，返回背光源内部，提高了光线的利用率，从而得到能量的再利用；同时进入通孔4的大角度杂光被通孔4处的吸收层2吸收，另一部分大角度杂光在透镜内部全反射后被用于吸收杂散光的吸收层2吸收，从而滤除不需要的杂光。另外，与背景技术中准直背光相比，上述准直膜结构的整体结构简单，无尖锐突出结构，不会对背光其他结构或自身形成机械损伤，可实现准直液晶模组的薄型化设计，因此，上述准直膜结构能够同时实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能的三位一体。
一种优选的实施方式，梯度折射率微透镜1可以由光学树脂材料制备。
在上述准直膜结构中，梯度折射率微透镜1材料可以由光学树脂材料制备，梯度折射率微透镜1材料也可以由玻璃材料制备，梯度折射率微透镜1材料还可以由无机材料制备，但不局限于上述能够实现透镜功能的材料，根据准直膜结构的具体实际情况，梯度折射率微透镜1可以由能够满足每一个梯度折射率微透镜1沿径向方向折射率递减这一功能的任意材料制备。
一种优选的实施方式，梯度折射率微透镜1的入光面和出光面均为平面，且梯度折射率微透镜1的厚度等于梯度折射率微透镜1的焦距。
在上述准直膜结构中，由于度折射率微透镜的入光面和出光面均为平面，且梯度折射率微透镜1的厚度等于梯度折射率微透镜1的焦距，能够使得光线通过反射层3、吸收层2的通孔4，形成点光源，经过梯度折射率微透镜1的会聚作用后，形成准直光线射出。
如图2所示，一种优选的实施方式，每一个梯度折射率微透镜1的横截面可以为圆形。
在上述准直膜结构中，如图2所示，每一个梯度折射率微透镜1的横截面可以为圆形，如图3所示，每一个梯度折射率微透镜1的横截面也可以为正六边形，如图4所示，每一个梯度折射率微透镜1的横截面还可以为正方形，梯度折射率微透镜1的横截面并不限于上述形状，根据准直膜结构的具体实际情况，梯度折射率微透镜1的横截面可以选择适当的形状。
为了满足吸收层2对光线的吸收功能，一种优选的实施方式，吸收层2可以包含碳颗粒树脂。
在上述准直膜结构中，吸收层2可以包含具有较好吸光性能的碳颗粒树脂，吸收层2还可以包含黑色油墨，而黑色油墨因其较好的遮光性能，常被用作吸光材料，当然吸收层2并不局限于上述两种吸光材料，还可选择能够实现吸光功能的其他材料。
为了满足反射层3对光线的反射功能，一种优选的实施方式，反射层3可以包括银反射材料。
由于银反射材料具有较大的消光系数，当光束由空气入射到银反射材料表面时，进入银反射材料内的光振幅迅速衰减，使得进入银反射材料内部的光能相应减少，而反射光能增加，因此，银反射材料能够较好地满足反射层3对光线的反射功能，当然反射层3还可以包括其他能够实现反射功能的材料，还可以为了加强反射效果，采用多种反射材料相互组合使用。
如图1以及图5所示，一种优选的实施方式，通孔4的横截面可以为圆形。
在上述准直膜结构中，通孔4的横截面形状可以为圆形等旋转对称的形状，通孔4的横截面形状也可以为椭圆形、矩形等非对称的形状。从准直膜结构射出的光线发散角度取决于通孔4的尺寸，通孔4尺寸越大，出射光线的发散角越大，因此，对于不同的准直膜结构，可通过控制不同的通孔4尺寸实现不同的发散角度设计；非对称形状的通孔4可实现两个方向不同光束发散角的设计。
如图6所示，一种优选的实施方式，通孔4通过烧灼方法制备。
在上述准直膜结构中，通孔4可通过烧灼方法实现。如图6所示，准直激光或紫外光线1b从膜材上表面入射，通过微透镜的聚焦作用，在焦点处形成能量较高的像点，由于光线能量集中，焦点处的吸收层2和反射层3被光线烧灼，形成通孔4，从而实现通孔4的精确定位。通孔4的尺寸和形状可通过调节曝光时间来控制。
另外，如图5所示，本发明还提供了一种显示装置，包括背光模组5、显示面板6，还包括如上任一技术方案的准直膜结构，准直膜结构设置在背光模组5和显示面板6之间。
由于准直膜结构能够同时实现高准直度光线出射、薄型化以及结构的低损伤性能的三位一体，因此，具有该准直膜结构的显示装置显示性能较好。
如图5所示，一种优选的实施方式，准直膜结构固定设置在背光模组5上方。
在上述显示装置中，如图5所示，准直膜结构可作为最上层膜材与背光组成一个模组，也与下偏光片贴附与显示面板6组装，背光模组5发出的一部分光线1a通过反射层3、吸收层2的通孔4，形成点光源，由于通孔4位于焦点附近，经过梯度折射率微透镜1的会聚作用后，形成准直光线射出；对于发散角度较大而无法进入通孔4的光线2a和入射点不在通孔4附近的光线3a，被反射层3反射，返回背光源内部，从而得到能量的再利用；进入通孔4的大角度杂光4a被通孔4处的吸收层2吸收，另一部分大角度杂光在透镜内部全反射后被吸收层2吸收，从而滤除不需要的杂光，进而使得显示装置的显示性能较好。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种准直膜结构，其特征在于，包括反射层、吸收层以及多个梯度折射率微透镜，其中：
所述吸收层设置在所述反射层上方，所述吸收层和反射层上通过多个通孔连通，每一个所述通孔对应设置在每一个所述梯度折射率微透镜的光轴上；
所述多个梯度折射率微透镜沿所述吸收层的延伸方向阵列设置在所述吸收层上，每一个所述梯度折射率微透镜沿径向方向折射率递减。
2.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述梯度折射率微透镜由光学树脂材料制备。
3.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述梯度折射率微透镜的入光面和出光面均为平面，且所述梯度折射率微透镜的厚度等于所述梯度折射率微透镜的焦距。
4.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，每一个所述梯度折射率微透镜的横截面为圆形。
5.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述吸收层包含碳颗粒树脂。
6.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述反射层包括银反射材料。
7.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述通孔的横截面为圆形。
8.根据权利要求1所述的准直膜结构，其特征在于，所述通孔通过烧灼方法制备。
9.一种显示装置，包括背光模组、显示面板，其特征在于，还包括如权利要求1-8所述的准直膜结构，所述准直膜结构设置在所述背光模组和显示面板之间。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述准直膜结构固定设置在所述背光模组上方。
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