CN110262128A - 基于折射率匹配的背光角度控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于折射率匹配的背光角度控制方法，其特征是在光学膜表面设计一微结构，使微结构的折射率与光学膜基材折射率匹配，同时在出光微结构间隙内填充一层满足所需折射率的介质层，调整介质层的形状，通过上述组合中参数的调整，使经过此光学膜出射的光线经过所述的介质层后再进入空气介质中，从而控制背光角度按照多位观察者需要的角度出射。本发明方法简单，易于实现，多角度观察效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示技术，尤其是一种背光角度控制技术，具体地说是一种基于折射率匹配的背光角度控制方法。
背景技术
背光模组是LCD显示器产品中一个提供背面光源的光学组件。传统的背光模组其主由要光源、导光板、扩散膜、棱镜增亮膜、反射板等组件组装而成，如图1所示。光学膜组中，一般是扩散膜、棱镜增亮膜的组合。
光自扩散膜射出后方向性较差，因此必须利用棱镜增亮膜来修正光的方向。棱镜增亮膜是在聚酯表面形成精密的丙稀基树脂棱镜结构，其原理是由光的折射与反射来达到汇聚光线、让大于70°射出的光向法线方向聚拢，通过增加光线在70°范围内的出射率而增加光线自扩散膜射出后的使用效率，使整体的背光模组的亮度提高100％甚至更高。通常一个背光模组会使用两片棱镜片，彼此方向垂直，将光集中到法线附近的角度范围内，从而增加显示器的正面亮度。
光线从光学膜组出射，亮度在中心视角最大，一定角度范围内渐渐减小，而应用于游戏、车载等特殊场合的液晶显示器，对观看视角提出了特殊要求，存在多个观察者在不同位置观察，传统显示器观察效果受限，背光视角未针对观察者进行设计，观察效果较差，并降低了光能量利用率。因此有必要对现有技术的背光膜组进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的背光模组结构仅仅针对中心视场观察，多视角观察视觉效果差，光能量利用率低的问题，发明一种能基于折射率匹配的背光角度控制方法。
本发明的技术方案是：
一种基于折射率匹配的背光角度控制方法，其特征是在光学膜表面设计一微结构，使微结构的折射率与光学膜基材折射率匹配，同时在出光微结构间隙内填充一层满足所需折射率的介质层，调整介质层的形状，通过上述组合中参数的调整，使经过此光学膜出射的光线经过所述的介质层后再进入空气介质中，从而控制背光角度按照多位观察者需要的角度出射。
所述光学膜表面微结构形状为非对称或者对称。
所述光学膜表面微结构形状为特殊曲面、矩形、梯形或者其他形状。
所述的介质层的厚度不低于微结构的垂直高度。
所述的控制角度光学膜基材折射率范围在1.62至1.75之间，微结构折射率范围在1.55至1.61之间，介质层的折射率介于1.2-1.4之间。
所述的微结构的尺寸：20μm至150μm。
所述的微结构为等节距或非等距结构。
所述的介质层的透光率大于98%。
所述的介质层表面形状可以为曲面或者其他形状。
背光方式可为侧背光或直下式背光。
本发明的有益效果：
本发明有效控制出光角度，满足多个观察者使用的效果，减少了背光模组的亮度畸变情况，提高光能量利用率。
本发明方法简单，易于实现，多角度观察效果显著。
附图说明
图1是现有的背光模组结构示意图。
图2为本发明基于折射率匹配的一种针对三处观察者微结构背光结构示意图。
图3为本发明的基于折射率匹配的另一种三处观察者背光结构示意图。
图4为改进前后显示器出光亮度角度分布。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图2、3、4所示。
一种基于折射率匹配的背光角度控制方法，它通过在光学膜表面设计一微结构，使微结构的折射率与光学膜基材折射率匹配，同时在出光微结构间隙内填充一层满足所需折射率的介质层，调整介质层的形状，通过上述组合中参数的调整，使经过此光学膜出射的光线经过所述的介质层后再进入空气介质中，从而控制背光角度按照多位观察者需要的角度出射。本发明的实质是改变背光模组中光学膜的常规设计和使用方法，设计光学膜微结构进行角度调整，并使光学膜基材、微结构折射率按照出射角度进行匹配，同时加入一种折射率匹配的介质，使光学膜和空气介质之间的折射率更匹配。通过光学膜的微结构、介质层表面形状设计，同时调整基材、微结构、介质层的折射率、厚度、透过率等参数，可以控制出光角度，满足三处以下位置的观察需求。本发明通过更改图1棱镜增亮膜6的微结构形状8或者10、微结构表面填充介质层表面形状11，同时调整光学膜基材、微结构、介质层的折射率，使经过此光学膜出射的光线经过所述的介质层11后再进入空气介质中从而控制背光出光的角度，满足多视角观察的目的，提高光能量利用率。
图2是一种平板显示器的背光模组，采用侧背光方式，直下式背光方式的原理相同，光源是LED 1，导光板3底面是反射板或者反射膜2，LED发出的光进入导光板3，经过导光板3和反射膜2的作用，在导光板3上表面均匀出射，导光板3上是光学膜组，一般选用扩散膜和棱镜增亮膜的组合。光线经过扩散膜均匀化之后，角度分布较大，进入微结构光学膜。微结构光学膜分为3层，粗糙底层4、基材7和微结构8，光学膜表面微结构采用梯形8，控制光线出射三个方向，基材7折射率1.62至1.75之间，微结构8折射率1.55至1.62，梯形微结构的尺寸为20μm至150μm，梯形的角度在70°至120°之间。梯形微结构可以是等节距，也可以是非等距的。图2中微结构的具体参数为：微结构是梯形，节距50μm，等间距，形的角度在110°，折射率1.6。光线出射微结构表面时，大角度的光线发生全反射，较大一部分能量集中在±30°范围内，在±40°左右降至最低，60°左右在全反射的临界附近，光线能量突增，如图4中的14所示。对比图1的背光膜组使用方法，更改微结构形状和介质层形状，并采用折射率匹配之后，出射角度和全反射条件改变，原大角度杂散光亮度增加，视角范围拓宽，达到如图4中的14所示。对比图1的背光膜组使用方法，如图4中的13所示，改进之后可以用于多视角观察，如图4中的14所示。
图4曲面微结构背光中，基材10折射率1.62至1.75之间，微结构11之间填充满介质层12，介质层12一般采用透光率大于98%的透明材料制造，曲面微结构11的棱折射率范围在1.55至1.65之间时，介质层12的折射率介于1.2-1.4之间，介质表面可以为平面也可以为曲面。微结构的尺寸为20μm至150μm曲面微结构可以是等节距，也可以是非等距的。图3中棱的具体参数为：微结构形状是二次曲面，节距50μm，等间距，折射率1.59。光线出射微结构表面时，大角度的光线发生全反射，大部分能量集中在±30°范围内，在±40°左右降至最低，60°左右在全反射的临界附近，光线能量突增，如图4中的15所示。对比图1的背光膜组使用方法，更改微结构形状和介质层形状，并采用折射率匹配处理之后，出射角度和全反射条件改变，原大角度杂散光亮度增加，视角范围拓宽，达到如图4中的15所示，可以用于多视角观察。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于折射率匹配的背光角度控制方法，其特征是在光学膜表面设计一微结构，使微结构的折射率与光学膜基材折射率匹配，同时在出光微结构间隙内填充一层满足所需折射率的介质层，调整介质层的形状，通过上述组合中参数的调整，使经过此光学膜出射的光线经过所述的介质层后再进入空气介质中，从而控制背光角度按照多位观察者需要的角度出射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是光学膜表面微结构形状为非对称或者对称。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是光学膜表面微结构形状为特殊曲面、矩形、梯形或者其他形状。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的介质层的厚度不低于微结构的垂直高度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的控制角度光学膜基材折射率范围在1.62至1.75之间，微结构折射率范围在1.55至1.62之间，介质层的折射率介于1.2-1.4之间。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的微结构的尺寸：20μm至150μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的微结构为等节距或非等距结构。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的介质层的透光率大于98%。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的介质层表面形状可以为曲面或者其他形状。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征是背光方式为侧背光或直下式背光。
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