CN107515439B - 导光组件、背光源和显示装置 - Google Patents

导光组件、背光源和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了导光组件、背光源和显示装置。导光组件包括：第一介质层，第一介质层包括相对设置的第一入光面和第一出光面；三棱镜，三棱镜设置于第一出光面上，三棱镜包括第二入光面、第二出光面和非出光面，第二入光面与第一出光面接触；第二介质层，第二介质层覆盖第二出光面；其中，三棱镜的折射率n2大于第一介质层的折射率n3和第二介质层的折射率n1；光依次经过第一介质层、三棱镜和第二介质层，光从三棱镜进入第二介质层时，出射光的折射角为85‑90度。由此，可以靠近第二出光面出射且散射角度较为集中的光束，不会有其他杂光从三棱镜中射出，影响对光路的控制效果。

Description

导光组件、背光源和显示装置
技术领域
本发明涉及技术显示领域，具体的，涉及导光组件、背光源与显示装置。
背景技术
目前，人们对自己的隐私越来越重视，但大多数的显示装置，比如人们最常使用的手机，都具有一定范围的可视角，只要在可视角的范围内，人们就可以看到手机上的内容，在公共场合手机上的信息就可能会被偷窥。
因此，关于防偷窥的显示装置仍有待研究。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种可以获得准直光源或可以使得采用该导光组件的显示装置达到防偷窥效果的导光组件。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种导光组件。根据本发明的实施例，所述导光组件包括：第一介质层，所述第一介质层包括相对设置的第一入光面和第一出光面；三棱镜，所述三棱镜设置于所述第一出光面上，所述三棱镜包括第二入光面、第二出光面和非出光面，所述第二入光面与所述第一出光面接触；第二介质层，所述第二介质层覆盖所述第二出光面；其中，所述三棱镜的折射率n2大于所述第一介质层的折射率n3和所述第二介质层的折射率n1；光依次经过所述第一介质层、所述三棱镜和所述第二介质层，光经过所述第二出光面从所述三棱镜进入所述第二介质层时，出射光的折射角为85-90度。由此，由于三棱镜的折射率n2大于所述第一介质层的折射率n3，所以光从第一介质层射入三棱镜的折射光的折射角集中在0°-β范围内，再通过调节第二介质层的折射率n1，使得光从三棱镜进入第二介质层时，出射光的折射角为85-90度，也就是靠近第二出光面射出，进而得到出射角度较为集中的光束，且非出光面不出光，所以除了上述较为集中的光束，不会有其他杂光从三棱镜中射出，影响对光路的控制效果，其中，β为光从所述三棱镜进入所述第一介质层的临界角。
根据本发明的实施例，所述第二入光面与所述非出光面的夹角为90°-β，其中，β为光从所述三棱镜进入所述第一介质层的临界角。
根据本发明的实施例，光从所述第一介质层进入所述三棱镜时的入射角为90度时，从所述三棱镜进入所述第二介质层的入射角在α-3°～α范围内，其中，α为光从所述三棱镜进入所述第二介质层的临界角。
根据本发明的实施例，所述非出光面涂有吸光材料。
根据本发明的实施例，所述非出光面镀有反射材料，所述非出光面为顶角为直角的锯齿状。
根据本发明的实施例，所述三棱镜的折射率大于等于1.5，形成所述三棱镜的材料为SiNx或玻璃；所述第一介质层的折射率n3小于1.5，形成所述第一介质层的材料为二氧化硅或二氧化硅气凝胶；所述第二介质层的折射率n1小于等于1.1，所述第二介质层为空气。
根据本发明的实施例，所述导光组件进一步包括光调节装置，所述光调节装置用于将从所述第二介质层射出的光线调节为准直光线。
根据本发明的实施例，所述光调节装置为折射镜或反射镜。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种背光源。根据本发明的实施例，所述背光源包括：前面所述的导光组件；导光板，所述导光板的第一表面上设置有所述导光组件，且第一入光面靠近所述第一表面设置；光源，所述光源为侧入式光源或直下式光源。由此，该背光源可以提供准直光源，当该背光源用于显示装置时，可有效实现防偷窥的功能。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，包括前面所述的导光组件或背光源。由此，可以实现显示装置防偷窥的功能。
附图说明
图1是本发明的一个实施例中的导光组件的结构示意图。
图2是本发明的另一个实施例中的导光组件的结构示意图。
图3是本发明的又一个实施例中的导光组件的结构示意图。
图4是本发明的又一个实施例中的背光源的结构示意图。
图5是本发明的又一个实施例中的显示装置的结构示意图。
附图标记：
100-第一介质层 110-第一入光面 120-第一出光面 200-三棱镜 210-第二入光面 220-第二出光面 230-非出光面 300-第二介质层 400-光调节装置 10-导光组件 20-导光板 21-第一表面 30-光源 40-散光图案 1-显示面板 2-背光源
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提供了一种导光组件10。根据本发明的实施例，参照图1，导光组件包括：第一介质层100，第一介质层100包括相对设置的第一入光面110和第一出光面120；三棱镜200，三棱镜200设置于第一出光面120上，三棱镜200包括第二入光面210、第二出光面220和非出光面230，第二入光面210与第一出光面120接触；第二介质层300，第二介质层300覆盖第二出光面220；其中，三棱镜200的折射率n2大于第一介质层100的折射率n3和第二介质层300的折射率n1；光依次经过第一介质层100、三棱镜200和第二介质层300，光经第二出光面从三棱镜200进入第二介质层300时，出射光的折射角为85-90度，非出光面230不允许光出射。由此，由于三棱镜的折射率n2大于所述第一介质层的折射率n3，所以光从第一介质层射入三棱镜的折射光的折射角集中在0°-β范围内，再通过调节第二介质层的折射率n1，使得光从三棱镜进入第二介质层时，出射光的折射角为85-90度，也就是靠近第二出光面射出，进而得到出射角度较为集中的光束，且非出光面不出光，所以除了上述较为集中的光束，不会有其他杂光从三棱镜中射出，进而提供一种朝特定方向照射的光源，实现对光路的控制效果，其中，β为光从所述三棱镜进入所述第一介质层的临界角。
根据本发明的实施例，参照图1，第二入光面210与非出光面230的夹角为90°-β，其中，β为光从所述三棱镜进入所述第一介质层的临界角，即由此，当光从所述第一介质层进入三棱镜时的入射角为90度时，其折射角此时的折射光线与非出光面230平行，进而可以得到第二出光面220与第二入光面210构成的夹角为α’+β，通过调节α’+β的大小，使从三棱镜进入第二介质层的入射角α’在α-3°～α范围内，从而使光从三棱镜进入第二介质层时，出射光的折射角在85-90度范围内，得到出射角度较为集中的光束，进而提供一种朝特定方向照射的光源，实现对光路的控制效果，其中，α’为光线从三棱镜进入第二介质层的入射角，α为光从三棱镜进入第二介质层的临界角。
根据本发明的实施例，对于三棱镜折射率的具体大小没有限制要求，只要使其折射率大于第一介质层折射率和第二介质层折射率即可。在本发明的一些实施例中，三棱镜的折射率大于等于1.5，比如还可以为1.55、1.6、1.65、1.7、1.8、1.9、2.0等等。由此，可以保证三棱镜具有一个较大的折射率，使得光从第一介质层射入三棱镜的折射光的折射角集中在0°-β范围内。为了保证三棱镜的折射率大于等于1.5，在本发明的一些实施例中，形成所述三棱镜的材料为SiNx或折射率大于等于1.5的玻璃。由此，使用性能佳，材料来源广，成本低。
根据本发明的实施例，对于第一介质层折射率的具体大小也没有限制要求，只要使其折射率小于三棱镜的折射率即可。在本发明的一些实施例中，第一介质层的折射率n3小于1.5，比如可以为1.4、1.3、1.25、1.2等。由此，可以保证光从第一介质层射入三棱镜的折射光的折射角集中在0°-β范围内。在本发明的实施例中，形成第一介质层的材料为二氧化硅或二氧化硅气凝胶。由此可以满足第一介质层的折射率小于1.5。
根据本发明的实施例，对于第二介质层折射率的具体大小也没有限制要求，只要使其折射率小于三棱镜的折射率即可。在本发明的一些实施例中，第二介质层的折射率n1小于等于1.1，比如还可以为1.05。由此，可以保证光从三棱镜进入第二介质层时，出射光的折射角为85-90度，得到散射角度较为集中的光束。在本发明的一些实施例中，第二介质层优选为空气。由此，可以节约成本。在本发明的另一些实施例中，形成第二介质层的材料可以是折射率小于等于1.1的玻璃。由此，可以对三棱镜起到保护作用。
根据本发明的实施例，为了防止三棱镜中的光从非出光面射出，影响最终光从第二介质层射出的集中度，影响对光路的控制。在本发明的实施例中，非出光面涂有吸光材料。由此，当三棱镜的光照射到非出光面时，光就会被吸收材料吸收。
根据本发明的实施例，吸收材料的具体种类没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，吸收材料可以为黑色油墨。由此，对光的吸收效果好，成本低。
根据本发明的实施例，为了提高光的利用率，非出光面也可以镀有反射材料。由此，可以使得三棱镜照射到非出光面的光被反射回去再次被利用，进而提高光的利用率。
根据本发明的实施例，对于反射材料的具体种类没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，反射材料可以为铝、银等金属或合金。由此，对光的反射率高，成本低。
根据本发明的实施例，当非出光面镀有反射材料时，为了使照射到非出光面上的光全部被反射回去，参照图2(图中是以第二介质层为空气为例，所以未画出)，非出光面230设置为顶角为直角的锯齿状。由此，三棱镜中的光线照射到非出光面时，该光线可以全部被反射回去，比如当光线从第一介质层的点D处进入三棱镜后照射到非出光面的点E，经反射，该光线又照射到相邻锯齿的点F处，之后又经三棱镜的再一次反射，经过第二入光面上的点G处，反射回去，再次循环，进而提高光的利用率，而且被反射回的光线FG是平行于射向非出光面的光线DE，即射向非出光面的光线经过三棱镜的反射后又沿着原方向返回。
需要说明的是，图2中的B、C两点的连线与第二入光面210(AB面)的夹角仍为90°-β。由此，便不会影响光线从第二介质层射出的角度和方向。
根据本发明的实施例，图2中锯齿的数量只是示例说明，并非为本发明的限制。在本发明中，锯齿的密度没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。
根据本发明的实施例，参照图3(图中是以非出光面涂有吸收材料为例)，导光组件进一步包括光调节装置400，光调节装置400用于将从第二介质层(图3中，以第二介质层为空气为例，即光直接从三棱镜中射出)射出的光线调节为准直光线。由此，通过该光调节装置，可以将沿第二出光面射出的光线调节为准直光源，实现对光路的控制，所以当该导光组件应用于显示装置时，就可以实现显示装置的防偷窥功能。
本领域技术人员可以理解的是，除了可以获得准直光源，还可以根据实际需求，通过光调节装置，使得光线照向其他特定的方向。
根据本发明的实施例，光调节装置的具体种类也没有限制要求，只要能实现对光路的调节即可。在本发明的一些实施例中，光调节装置为折射镜或反射镜。由此，调节方法简单有效，易操作，成本低。其中，折射镜和反射镜可以是平面镜，也可以是棱镜，比如三棱镜，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择，只要能实现对光路的调节即可。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种背光源。根据本发明的实施例，参照图4，背光源包括：前面所述的导光组件10；导光板20，导光板20的第一表面21上设置有导光组件，且第一入光面110靠近第一表面设置；光源30，光源30为侧入式光源或直下式光源(图中未示出)。由此，该背光源可以提供准直光源，当该背光源用于显示装置时，可有效实现防偷窥的功能。
根据本发明的实施例，参照图4，背光源还可以进一步包括散光图案40，散光图案设置于导光板的第一表面21上。由此，可以将导光板中出射的光线形成各个方向的散射光，即形成一个面光源。
在本发明的又一方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，包括前面所述的导光组件或背光源。由此，由于导光组件或背光源可以提供准直光源，进而可以实现显示装置防偷窥的功能，效果图可以参照图5，即背光源2提供的准直光源射向显示面板1，所以从显示面板1射出的光线垂直显示面板射出，人眼只有在垂直看向显示面板1时，才可以看到显示面板1上的图案；而在偏离垂直方向时，是无法看清楚显示面板1上的图案，进而达到防偷窥的效果。
根据本发明的实施例，该显示装置的具体种类没有特别限制，可以为本领域任何具有显示功能的装置、设备，例如包括但不限于手机、平板电脑、计算机显示器、游戏机、电视机、显示屏幕、可穿戴设备及其他具有显示功能的生活电器或家用电器等。
当然，本领域技术人员可以理解，除了前面所述的导光组件或背光源，本发明所述的显示装置还可以包括常规显示装置所具有的必要的结构和部件，以手机为例进行说明，除了具有本发明的导光组件或背光源外，其还可以具有触控屏、外壳、CPU、照相模组、指纹识别模组、声音处理***等等常规手机所具有的结构和部件，在此不再过多赘述。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种导光组件，其特征在于，包括：
第一介质层，所述第一介质层包括相对设置的第一入光面和第一出光面；
三棱镜，所述三棱镜设置于所述第一出光面上，所述三棱镜包括第二入光面、第二出光面和非出光面，所述第二入光面与所述第一出光面接触；
第二介质层，所述第二介质层覆盖所述第二出光面；
其中，所述三棱镜的折射率n2大于所述第一介质层的折射率n3和所述第二介质层的折射率n1；
光依次经过所述第一介质层、所述三棱镜和所述第二介质层，光经所述第二出光面从所述三棱镜进入所述第二介质层时，出射光的折射角为85-90度，
所述第二入光面与所述非出光面的夹角为90°-β，其中，β为光从所述三棱镜进入所述第一介质层的临界角，
光从所述第一介质层进入所述三棱镜时的入射角为90度时，从所述三棱镜进入所述第二介质层的入射角在α-3°～α范围内，其中，α为光从所述三棱镜进入所述第二介质层的临界角。
2.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，所述非出光面涂有吸光材料。
3.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，所述非出光面镀有反射材料，所述非出光面为顶角为直角的锯齿状。
4.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，所述三棱镜的折射率大于等于1.5，形成所述三棱镜的材料为SiNx或玻璃；所述第一介质层的折射率n3小于1.5，形成所述第一介质层的材料为二氧化硅或二氧化硅气凝胶；所述第二介质层的折射率n1小于等于1.1，所述第二介质层为空气。
5.根据权利要求1所述的导光组件，其特征在于，进一步包括光调节装置，所述光调节装置用于将从所述第二介质层射出的光线调节为准直光线。
6.根据权利要求5所述的导光组件，其特征在于，所述光调节装置为折射镜或反射镜。
7.一种背光源，其特征在于，包括：
权利要求1-6任一项所述的导光组件；
导光板，所述导光板的第一表面上设置有所述导光组件，且第一入光面靠近所述第一表面设置；
光源，所述光源为侧入式光源或直下式光源。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的导光组件或权利要求7所述的背光源。
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