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CN110133910A - 聚光模块、背光模组及显示装置 - Google Patents

聚光模块、背光模组及显示装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种聚光模块、背光模组及显示装置，该聚光模块包括：底面；多个第一光学面和多个第二光学面，所述多个第一光学面和所述多个第二光学面均与所述底面相对；其中，所述第一光学面和所述第二光学面形成凸肋，所述第一光学面和/或所述第二光学面的至少部分区域设置有聚光微结构。所述聚光微结构的图形包括三角波、正弦波、梯形波中的至少一种，并沿所述凸肋的方向设置。该聚光模块能够使显示装置的边缘区域与中央区域亮度差距减小，增强边缘区域的亮度，使得对应的显示装置在显示区域内具有更好的一致性以及更优异的显示效果。

Description

聚光模块、背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种用于液晶显示装置的背光模组及聚光模块。
背景技术
现有的液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)不仅具有轻薄、体积小等特点，并且还具有无辐射、低功耗和制造成本相对较低的优点，因此已经逐渐取代传统的阴极射线管(CRT)显示器，目前液晶显示器广泛应用于高清晰数字电视、台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、移动电话、数码相机等电子设备中，且在便携式显示领域占据主导地位。
用过液晶显示器的人都会发现，在窄视角模式下，显示屏存在一定的可视视角，即从垂直于显示平面的方向(即法线方向)观测电脑或显示器，亮度较高；从侧面观测到的亮度较低。如图1所示，以14寸的液晶显示器为例，如观测点位于显示器的中央位置并距离显示器35厘米，则显示器的中央位置距离其边缘的距离为15厘米，通过计算可得，观测点观察显示器边缘与中央区域(显示器法线)的夹角约为23°，即显示器边缘的视角为23°。现有技术中液晶显示器所对应的背光模组，其光强分布如图2所示，由图2中所示的曲线C0可以看出，在窄视角模式下，视线与法线方向的夹角(视角)越小，则其对应的亮度就越大，夹角(视角)越大则对应的亮度就越小。图中可见随着夹角的增大亮度减弱的十分明显，在-15°至+15°的夹角范围外，其亮度相对于中央位置法线方向的亮度相比不足其亮度的50％，对于14寸的显示器而言，在窄视角模式下，观测点位于显示器中央，则观测到的显示器边缘区域的亮度明显低于中央区域的亮度，对显示效果的影响十分明显，严重影响用户的使用体验。
因此，有必要对现有技术的背光模组及液晶显示装置进行优化改善，以提升其在窄视角模式下边缘区域的亮度，增强显示效果，提升用户体验。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在窄视角模式下，能够使显示装置的边缘区域与中央区域亮度相差减小的聚光模块、背光模组以及显示装置，其中，该聚光模块通过设置在第一光学面和第二光学面上的聚光微结构，增强了聚光效果，也使得相应的背光模组具有更好的聚光能力，还使得对应的显示装置在窄视角模式下，具有更好的显示效果。
根据本发明的一方面，提供一种聚光模块，其特征在于，包括：
底面；
多个第一光学面和多个第二光学面，所述多个第一光学面和所述多个第二光学面均与所述底面相对，所述第一光学面和所述第二光学面形成凸肋；
其中，所述第一光学面和/或所述第二光学面的至少部分区域设置有聚光微结构。
优选地，所述聚光微结构的图形包括三角波、正弦波、梯形波中的至少一种，并沿所述凸肋的延伸方向设置。
优选地，所述第一光学面和所述第二光学面包括多组相互平行的所述聚光微结构。
优选地，所述三角波、正弦波、梯形波的振幅小于其周期长度的四分之一。
根据本发明的另一方面，还提供一种背光模组，其特征在于，包括：
光源；
如上所述的聚光模块。
优选地，所述背光模组为直下式或侧入式。
根据本发明的再一方面，本发明还提供一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括：
显示面板；
如上所述的背光模组，所述背光模组位于所述显示面板的下方，为所述显示面板提供一定角度范围的光照。
优选地，所述显示面板具有宽窄视角切换功能，当所述显示面板处于窄视角显示模式时，所述背光模组使得显示装置在与背光模组法线的夹角为负25度至正25度的视角范围内的亮度不小于中心亮度的30％，在负40度至正40度的视角范围外的亮度不大于中心亮度的10％。
优选地，还包括增亮偏光膜，所述增亮偏光膜位于所述背光模组与所述显示面板之间，以提升所述显示装置边缘区域的亮度。
优选地，所述背光模组的轴向根据出光分布进行旋转，以使其水平方向的出光角度最大化。
本发明的一实施例具有以下优点或有益效果：本发明提供的聚光模块，采用了在第一光学面和/或第二光学面的至少部分区域设置聚光微结构的方式，增强了聚光效果，也使得相应的背光模组具有更好的聚光能力，进一步地，具有该背光模组的显示装置，其在窄视角模式下，显示装置边缘区域在中央观察点的亮度与中央区域的亮度更加接近，提升显示效果，同时还使得该显示装置在一定视角范围外的亮度更低，实现了聚光与扩散功能的组合，解决了广视角面板与补偿膜相配合无法解决低灰阶翻转的问题，该聚光模块结构简单且加工难度不大，适合量产。本发明所提供的显示装置，其采用了上述的背光模组，使得该显示装置在窄视角模式下，在视角为负25度至正25度的范围内的亮度衰减不大于中心亮度的70％，在负40度至正40度的视角范围外的亮度衰减大于中心亮度的90％。可使对应的显示装置的大视角呈黑态显示，更好的保护用户的隐私。当然地，该背光模组可采用直下式光源或侧入式光源，采用侧入式光源时，该背光模组还可设置导光板进一步对入射光进行调整，从而调整背光模组的出光角度。
本发明的另一优选实施例具有以下优点或有益效果：本发明所提供的液晶显示装置，其通过使用上述的背光模组，使得显示装置在窄视角模式下的边缘区域的亮度得到一定程度的增强，还进一步提升了显示装置的对比度和显示效果，针对大于一定尺寸的显示装置，其在窄视角模式下边缘亮度的提升效果尤其明显，使得显示装置在整个显示区域的亮度一致性更好，同时还保证了显示装置在大视角时呈黑态，保护用户的隐私。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了使用显示装置的视角的示意图；
图2示出了现有技术中显示装置在不同视角的光强分布示意图；
图3示出了本发明实施例的聚光模块的纵向截面示意图；
图4示出了本发明实施例的显示装置在不同视角的光强分布示意图；
图5a示出了现有技术中聚光模块的俯视图。
图5b示出了现有技术中聚光模块的立体图。
图6a示出了本发明第一实施例的聚光模块的俯视图。
图6b示出了本发明第一实施例的聚光模块的立体图。
图7a示出了本发明第二实施例的聚光模块的俯视图。
图7b示出了本发明第二实施例的聚光模块的立体图。
图8a示出了本发明第三实施例的聚光模块的俯视图。
图8b示出了本发明第三实施例的聚光模块的立体图。
图9示出了本发明实施例的显示装置与现有技术相比的光强分布示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图3示出了本发明实施例的聚光模块的纵向截面示意图；该聚光模块包括：第一光学面101、第二光学面102和底面103；其中，第一光学面101与第二光学面102均与底面103相对设置，第一光学面101与第二光学面102之间具有夹角，从而形成凸肋112，第一光学面101例如位于凸肋112的左侧，第二光学面102例如位于凸肋112的右侧，在第一光学面101和第二光学面102的至少部分区域设置聚光微结构(图中未示出)，以使该聚光模块具有更好的聚光效果，以及一定条件下的扩散效果。该聚光微结构的图形包括三角波、正弦波或梯形波，沿凸肋112的方向分别设置在第一光学面101和第二光学面102上，其中，各波的振幅均小于其周期长度的四分之一。当然地，第一光学面101和第二光学面102上包括多组相互平行设置的聚光微结构。
图4示出了本发明实施例的显示装置在窄视角模式下，不同视角的光强分布示意图；本发明实施例的背光模组包括光源与聚光模块，图中C1所代表的显示装置，例如为采用了正弦波图形的聚光微结构的聚光模块，由图中可见，该显示装置在窄视角模式下，在视角为负25度至正25度的范围内的亮度衰减均不大于中心亮度的70％，且在负15度至正15度的视角范围内亮度衰减较小，可以有效保证显示效果在整个显示范围内的一致性。进一步地，图中C2所代表的显示装置，例如为采用了三角波图形的聚光微结构的聚光模块，由图中可见，该显示装置在窄视角模式下，在视角为负25度至正25度的视角范围内的亮度衰减同样均不大于中心亮度的70％，且在约负10度至正10度的视角范围内亮度衰减极小，该类型的聚光模块尤其适用于边缘视角为负10度至正10度范围的较小尺寸的显示装置中，其在窄视角模式下的显示效果更佳。
图5a和图5b示出了现有技术中聚光模块的示意图，现有技术中的聚光模块同样具有第一光学面101和第二光学面102，两者形成相应的凸肋112，现有技术中的聚光模块包括多条相互平行分布的凸肋112，使得来自聚光模块下方的光照通过聚光模块后产生汇聚效果。
图6a和图6b示出了本发明第一实施例的聚光模块的示意图，图中采用的聚光微结构的图形为正弦波，当然地，该聚光模块同样包括第一光学面101和第二光学面102，两者形成相应的凸肋112，多条凸肋112相互平行设置。具体地，以第一光学面101上的聚光微结构为例，呈正弦波的聚光微结构，使得第一光学面101相对于凸肋112的内侧呈现凹入或突出的正弦波式的连续周期性变化，且正弦波的振幅小于其周期长度的四分之一。
图7a和图7b示出了本发明第二实施例的聚光模块的示意图，图中采用的聚光微结构的图形为三角波，其具体结构与第一实施例相类似，仅聚光微结构的图形不同，其余相同结构在此不再赘述。进一步地，图8a和图8b示出了聚光微结构的图形为梯形波的本发明第三实施例的聚光模块的示意图。
当然地，可根据具体要求，调整聚光微结构的图形以及设置的区域位置，来满足不同尺寸或不同使用场景下的要求。也可将不同图形的聚光微结构应用于同一聚光模块中。
图9示出了本发明实施例的显示装置与现有技术相比的光强分布示意图，图中曲线C0代表现有技术的显示装置在窄视角模式下的光强分布，曲线C1、C2分别代表本发明显示装置的两个实施例在窄视角模式下的光强分布。C1所代表的显示装置，例如为采用了正弦波图形的聚光微结构的聚光模块，C2所代表的显示装置，例如为采用了三角波图形的聚光微结构的聚光模块。
图9中可见，本发明所提供的显示装置，在窄视角模式下，其视角为负25度至正25度范围内的亮度衰减均不大于中心亮度的70％，同时，在负40度至正40度的视角范围外的亮度衰减明显，且亮度衰减大于中心亮度的90％，即在视角为负25度至正25度的范围内的亮度不小于中心亮度的30％。在负40度至正40度的视角范围外的亮度不大于中心亮度的10％。本发明所提供的背光模组实现了聚光与扩散功能的复合，使得相应的显示装置的显示一致性与显示效果得到明显提升，还可实现大视角黑态显示，有利于保护用户隐私。进一步地，该显示装置中的聚光模块还可与增亮偏光膜(APCF)搭配使用，增亮偏光膜位于背光模组与显示面板之间，以提升窄视角模式下显示装置边缘区域的亮度，使得显示装置在整个显示区域的亮度一致性更好，同时还可保证显示装置在大视角时呈黑态，保护用户的隐私。
本发明的一实施例具有以下优点或有益效果：本发明提供的聚光模块，采用了在第一光学面和第二光学面的至少部分区域设置聚光微结构的方式，实现了聚光与扩散功能的组合，增强了聚光效果，也使得相应的背光模组具有更好的聚光能力，解决了广视角面板与补偿膜相配合无法解决低灰阶翻转的问题，该聚光模块结构简单且加工上不存在技术难度，适合量产。
本发明所提供的显示装置，其采用了上述的背光模组，使得该显示装置在窄视角模式下，在视角为负25度至正25度的范围内的亮度衰减不大于中心亮度的70％，在负40度至正40度的视角范围外的亮度衰减大于中心亮度的90％。可使对应的显示装置的大视角呈黑态显示，更好的保护用户的隐私。当然地，该背光模组可采用直下式光源或侧入式光源，采用侧入式光源时，该背光模组还可设置导光板进一步对入射光进行调整，从而调整背光模组的出光角度。
本发明的另一优选实施例具有以下优点或有益效果：本发明所提供的液晶显示装置，其通过使用上述的背光模组，使得显示装置在窄视角模式下的边缘区域的亮度得到一定程度的增强，还进一步提升了显示装置的对比度和显示效果，针对大于一定尺寸的显示装置，其在窄视角模式下边缘亮度的提升效果尤其明显，使得显示装置在窄视角模式时整个显示区域的亮度一致性更好，同时还保证了大视角时呈黑态，保护用户的隐私。
依照本发明的实施例如上文所述，图示中为突出本发明技术方案的细节，各部件比例并非按照真实比例绘制，其附图中所示的比例及尺寸并不应限制本发明的实质技术方案，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种聚光模块，其特征在于，包括：
底面；
多个第一光学面和多个第二光学面，所述多个第一光学面和所述多个第二光学面均与所述底面相对，所述第一光学面和所述第二光学面形成凸肋；
其中，所述第一光学面和/或所述第二光学面的至少部分区域设置有聚光微结构。
2.根据权利要求1所述的聚光模块，其特征在于，所述聚光微结构的图形包括三角波、正弦波、梯形波中的至少一种，并沿所述凸肋的延伸方向设置。
3.根据权利要求2所述的聚光模块，其特征在于，所述第一光学面和所述第二光学面包括多组相互平行的所述聚光微结构。
4.根据权利要求2所述的聚光模块，其特征在于，所述三角波、正弦波、梯形波的振幅小于其周期长度的四分之一。
5.一种背光模组，其特征在于，包括：
光源；
如权利要求1-4任一项所述的聚光模块。
6.根据权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组为直下式或侧入式。
7.一种液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置包括：
显示面板；
如权利要求5-6任一项所述的背光模组，所述背光模组位于所述显示面板的下方，为所述显示面板提供一定角度范围的光照。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述显示面板具有宽窄视角切换功能，当所述显示面板处于窄视角显示模式时，所述背光模组使得显示装置在与背光模组法线的夹角为负25度至正25度的视角范围内的亮度不小于中心亮度的30％，在负40度至正40度的视角范围外的亮度不大于中心亮度的10％。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，还包括增亮偏光膜，所述增亮偏光膜位于所述背光模组与所述显示面板之间，以提升所述显示装置边缘区域的亮度。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，所述背光模组的轴向根据出光分布进行旋转，以使其水平方向的出光角度最大化。
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