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CN113238314B - 一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组 - Google Patents

一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组 Download PDF

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CN113238314B CN202110488532.4A CN202110488532A CN113238314B CN 113238314 B CN113238314 B CN 113238314B CN 202110488532 A CN202110488532 A CN 202110488532A CN 113238314 B CN113238314 B CN 113238314B
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Abstract

本发明公开了一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组，楔形导光板由厚端的入光面、第一出光面、第二出光面和两个侧面围成，第一出光面和第二出光面之间成楔角，特点是入光面上设置有入光微棱镜结构，准直背光模组则由至少一块楔形导光板、设置在楔形导光板的入光面一侧的条形光源、设置在第一出光面一侧的逆棱镜膜和设置在第二出光面一侧的反射膜组成，条形光源从楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸，逆棱镜膜设置有微棱镜结构的一面面向第一出光面，优点是可以达到控制出光角度的目的，以适应不同应用场合的要求；准直背光模组的出光角度半宽分布可以达到±25°，优于目前市场上大部分的防窥膜防窥角度。

Description

一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组
技术领域
本发明涉及一种用于液晶显示器的准直背光模组，涉及一种用于准直背光模组的楔形导光板及其准直背光模组。
背景技术
近年来，随着人们对电子资料保密性的要求越来越高，人们对防窥屏幕的需求日益增大，终端市场需求旺盛。当前对于显示屏的防窥性的解决方案主要分为两类：①在原有的显示模组上增加防窥膜。②使用带有防窥特性的背光模组，以达到防窥的目的。
而属于第二种应用场景的准直背光模组，在垂直于光线传输方向维度的出光准直度尚有待于改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效改善楔形导光板在垂直于光线传输方向维度的出光准直度的用于背光模组的楔形导光板及其准直背光模组。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于准直背光模组的楔形导光板，由厚端的入光面、第一出光面、第二出光面和两个侧面围成，所述的第一出光面和所述的第二出光面之间成楔角，所述的入光面上设置有入光微棱镜结构。
所述的入光微棱镜结构由多个并列设置的入光微棱镜条组成，所述的入光微棱镜条从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸或从所述的第一出光面向所述的第二出光面延伸。
所述的入光微棱镜条的截面为三角形。
所述的入光微棱镜结构由多个并列设置的入光微棱镜凹槽组成，所述的入光微棱镜凹槽从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸或从所述的第一出光面向所述的第二出光面延伸。
所述的入光微棱镜凹槽三角形凹槽。
所述的第一出光面和所述的第二出光面中的至少一个出光面上设置有出光微棱镜结构。
所述的出光微棱镜结构由多个并列设置的出光微棱镜条组成，所述的出光微棱镜条从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸。
所述的出光微棱镜条的截面为顶角角度为40°-170°的三角形、圆弧形或梯形。
所述的出光微棱镜结构由多个并列设置的出光微棱镜凹槽组成，所述的出光微棱镜凹槽从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸。
所述的出光微棱镜凹槽是顶角为40°-170°的三角形凹槽、圆弧形凹槽或梯形凹槽。
具有上述楔形导光板的准直背光模组，由至少一块楔形导光板、设置在所述的楔形导光板的入光面一侧的条形光源、设置在所述的第一出光面一侧的逆棱镜膜和设置在所述的第二出光面一侧的反射膜组成，所述的条形光源从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸，所述的逆棱镜膜设置有微棱镜结构的一面面向所述的第一出光面。
所述的楔形导光板为一块，所述的第一出光面上设置有第一出光微棱镜结构和，所述的第二出光面上设置有第二出光微棱镜结构。
所述的楔形导光板为多块，多块所述的楔形导光板上下叠合的，与所述的逆棱镜膜相邻的所述的楔形导光板的所述的第一出光面上设置有第一出光微棱镜结构，与所述的反射膜相邻的所述的楔形导光板的所述的第二出光面上设置有第二出光微棱镜结构。
所述的逆棱镜膜的微棱镜结构为对称或非对称的三角形结构。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在楔形导光板的入光面设置特定的入光微棱镜结构结合特定结构的逆棱镜膜，可以达到控制出光角度的目的，以适应不同应用场合的要求；使用本发明的楔形导光板及逆棱镜膜结构的准直背光模组，出光角度半宽分布可以达到±25°，优于目前市场上大部分的防窥膜防窥角度。
附图说明
图1为本发明实施例一准直背光模组的结构示意图；
图2为本发明实施例一楔形导光板的平面结构示意图；
图3为本发明实施例一楔形导光板的立体结构示意图；
图4为本发明实施例一楔形导光板的左视结构示意图；
图5为本发明实施例一楔形导光板在垂直维度的光路传输示意图；
图6为本发明实施例一入光面光路传输示意图；
图7为本发明实施例一准直背光模组光路传输示意图；
图8为本发明实施例二两块楔形导光板的结构示意图；
图9为本发明实施例二准直背光模组光路传输示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1所示，一种新型准直背光模组，包括一块楔形导光板01，条形光源02，逆棱镜膜03和反射膜04，楔形导光板01的结构如图2和图3所示，由厚端的入光面003、第一出光面001、第二出光面002和两个侧面围成，楔形导光板01第一出光面001和第二出光面002成楔角α，第一出光面001上设置有第一出光微棱镜结构，第二出光面002上设置有第二出光微棱镜结构，入光面003上设置有入光微棱镜结构，第一出光微棱镜结构和第二出光微棱镜结构均由从楔形导光板01的厚端向薄端延伸的多个并列设置的出光微棱镜条或出光微棱镜凹槽组成，入光微棱镜结构由从楔形导光板01的一个侧面向另一个侧面延伸的多个并列设置的入光微棱镜条或入光微棱镜凹槽组成，条形光源02设置在楔形导光板01的入光面003一侧，并从楔形导光板01的一个侧面向另一个侧面延伸，反射膜04设置在第二出光面002一侧，逆棱镜膜03设置在第一出光面001一侧，逆棱镜膜03有微棱镜结构的一面面向第一出光面001，本实施例中，逆棱镜膜03的微棱镜结构为对称的等腰三角形结构。
本实施例中，出光微棱镜条的截面可以是顶角角度为40°-170°的对称或非对称的三角形，也可以是圆弧形或梯形，入光微棱镜条的截面为三角形。
而出光微棱镜凹槽可以是顶角为40°-170°的对称或非对称的三角形凹槽，也可以是圆弧形凹槽或梯形凹槽。
图4是本实施例楔形导光板01的示意图，入光微棱镜结构为对称三角形结构，第一出光微棱镜结构为圆弧形结构，第二出光微棱镜结构为对称三角形结构。
图5描述了垂直方向光线在第一出光微棱镜结构、反射膜04和第二出光微棱镜结构之间的传输过程。光线11由楔形导光板01内部直接出射到第一出光微棱镜结构上，由第一出光微棱镜结构折射后出射到空气中。在此过程中，第一出光微棱镜结构对出射到空气中的光线有一定的汇聚作用。光线12由楔形导光板01内部出射到第二出光微棱镜结构，然后透射到反射膜04上，由反射膜04反射后回收，经由第二出光微棱镜结构后回到楔形导光板01内部，进行下一个循环。
图6描述了光线13和光线14从条形光源02出来后，经由入光微棱镜结构后，由原来传播方向折射到偏向第一出光面001和第二出光面002。入光微棱镜结构主要作用是调节导入到楔形导光板01内部光线的分布，以达到改变楔形导光板01出光的目的。
图7描述了楔形导光板01内部光线15、光线16、和光线17在准直背光模组内部的传输过程。
光线15从入光面003处发出后，从导光板内部传播到第一出光面001，由于不符合全反射条件，经由第一出光面001折射后，进入空气传播至逆棱镜膜03，光线由逆棱镜膜03微结构的一面折射进入微结构内部，直至碰到微结构的另外一面，此时光线满足全反射条件，全反射后光线方向近似平行于逆棱镜膜的法线方向出射。
光线16从入光面003处出发，传播至第二出光面002，由于此时不符合全反射条件，经由第二出光面002折射后，传播至反射膜04表面，在反射膜04表面发生镜面反射，光线16经由第二出光面折射后重新进入导光板内部。光线16在导光板内部沿直线传播至第一出光面001处，由于不符合全反射条件，经由第一出光面001折射后，光线16传播至逆棱镜膜03上的棱镜结构的一面，经折射后进入微结构内部，当光线入射位置靠近微棱镜的一个底角时，折射后的光线并不能遇到微结构的另一面，因此光线16此时沿折射后的角度进行直线传播，直至从逆棱镜膜03的另一面出射。经过此过程的光线由于没有在微结构的另一面进行全反射，因此其传播方向与逆棱镜膜的法线方向偏差略大，与光线15出射的光线形成一定夹角。这也是本发明所描述的准直背光模组出射光线之半宽的由来。
光线17由从入光面003发出后，在导光板01内部传播到第二出光面002，由于此时符合全反射条件，因此光线在第二出光面002上发生全反射，光线改变方向后在导光板内部继续传播。光线直至不符合全反射条件，按照光线15或者光线16方式出射。
实施例二：如图8和图9所示，从上到下有两块叠合在一起的导光板011和导光板012，本实施例以两层导光板为例，描述光线在多层导光板中传播过程。
如图9所示，光线18从入光面003出发传播至楔形导光板011的第一出光面001，由于此时不符合全反射条件，因此经过第一出光面001折射后进入空气，传播至逆棱镜膜03的微棱镜结构的一条边上，光线18折射后进入微棱镜结构内部，由于此时光线18靠近微棱镜结构的一个底角，因此光线直线传播至逆棱镜膜03的顶层边界，折射后直接出射，由于光线18没有经过逆棱镜膜03微棱镜结构的另一边折射，出射方向与逆棱镜膜03的法线方向夹角略大。
光线19从入光面003处出发，在楔形导光板011内部直线传播到楔形导光板011的第一出光面001，此时光线满足全反射条件，在第一出光面001上发生全反射，改变方向后在楔形导光板011内部继续传播，在符合全反射的条件下，光线每次在第一出光面001和第二出光面002上发生全反射后，其与相应的出光面法线方向夹角都会减小一个楔角α，直至不符合全反射条件出射出来。如图9所示，若光线在楔形导光板011的第一出光面001处第一次不符合全反射条件，光线19将通过第一出光面001的折射后进入空气，传播至逆棱镜膜03的微棱镜结构的一个侧边上，经过折射后进入微棱镜结构内部，若光线靠近逆棱镜膜03微棱镜结构的顶角，则光线19经过折射后，将直线传播至微棱镜结构的另一条边，在这条边上发生全反射后，经过逆棱镜膜03的顶层边界折射后出射，此时光线19与逆棱镜膜03的法线方向夹角很小，准直出射。
光线20从入光面003处出发，在楔形导光板011内部直线传播至楔形导光板011的第二出光面002上，由于此时不符合全反射条件，光线经过第二出光面002折射后进入楔形导光板011和楔形导光板012之间的空气隙，直线传播至楔形导光板012的第一出光面001处，经过第一出光面001折射后进入楔形导光板012内部，在楔形导光板012内部沿直线传播至楔形导光板012的第二出光面002，此时光线20依然不符合全反射条件，由楔形导光板012的第二出光面002折射后进入空气，沿直线传播至反射膜04，发生镜面发射后，经由楔形导光板012的第二出光面002折射后回到楔形导光板012内部，沿直线传播到楔形导光板012的第一出光面001处，从前面的分析可以看出，光线在此处不符合全反射条件，经过楔形导光板012的第一出光面001折射后，再次回到楔形导光板011和楔形导光板012的空气隙，沿直线传播至楔形导光板011的第二出光面002，经由第二出光面002折射后进入楔形导光板011内部。光线20在楔形导光板011内部沿直线传播至其第一出光面001处，经折射后进入空气，传播至逆棱镜膜03微棱镜结构的一条边上，经微棱镜结构折射后进入逆棱镜膜内部，之后的传播过程与光线18类似，最终出射至空气中。
光线21从入光面003处出发，在楔形导光板012内部沿直线传播至楔形导光板012的第二出光面002处，此时符合全反射条件，经由全反射后继续在楔形导光板012内部传播至其第一出光面001，由于此时光线21经过一次全反射，其与楔形导光板012的第一出光面001法线方向夹角减小了一个楔角α，此时光线21在第一出光面001处已经不符合全反射条件，经由第一出光面001折射后，进入楔形导光板011和楔形导光板012之间的空气隙，光线21在空气隙内沿直线传播至楔形导光板011的第二出光面002处，经过折射后进入楔形导光板011内部，继续沿直线传播至楔形导光板011的第一出光面001处，此时依然不符合全反射条件，经由第一出光面001折射后进入空气。光线21在空气中沿直线传播至逆棱镜膜03微棱镜结构的一条边上，在此处折射后进入微棱镜结构内部，碰到微棱镜结构的另一边时，全反射后传播至逆棱镜膜03顶层的界面，经折射后出射。
本实施例详细描述了含有多层导光板的准直背光模组中典型光线的传输过程，其他未描述到的光线可以参照前面实施例及本实施例中的光线在模组中进行传播，直至最终出射到空气中。
本发明中，逆棱镜膜03的棱镜结构也可以是非对称的三角形结构。

Claims (2)

1.一种准直背光模组，由一块楔形导光板、条形光源、逆棱镜膜和反射膜组成，所述的楔形导光板，由厚端的入光面、第一出光面、第二出光面和两个侧面围成，所述的第一出光面和所述的第二出光面之间成楔角，所述的条形光源设置在所述的楔形导光板的入光面一侧，从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸，所述的逆棱镜膜设置在所述的第一出光面一侧，所述的逆棱镜膜设置有微棱镜条的一面面向所述的第一出光面，所述的反射膜设置在所述的第二出光面一侧，其特征在于所述的入光面上设置有入光微棱镜条，所述的第一出光面上设置有第一出光微棱镜条，所述的第二出光面上设置有第二出光微棱镜条，所述的入光微棱镜条是从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸的对称三角形结构，所述的第一出光微棱镜条为从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸的圆弧形结构，所述的第二出光微棱镜条为从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸的对称三角形结构，所述的逆棱镜膜的微棱镜结构条为对称的等腰三角形结构。
2.一种准直背光模组，由上下叠合的两块楔形导光板、条形光源、逆棱镜膜和反射膜组成，所述的楔形导光板，由厚端的入光面、第一出光面、第二出光面和两个侧面围成，所述的第一出光面和所述的第二出光面之间成楔角，所述的条形光源设置在所述的两块楔形导光板的入光面一侧，从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸，所述的逆棱镜膜设置在上方的楔形导光板的所述的第一出光面一侧，所述的逆棱镜膜设置有微棱镜条的一面面向所述的第一出光面，所述的反射膜设置在下方的楔形导光板的所述的第二出光面一侧，其特征在于所述的入光面上设置有入光微棱镜条，与所述的逆棱镜膜相邻的所述的楔形导光板的所述的第一出光面上设置有第一出光微棱镜条，与所述的反射膜相邻的所述的楔形导光板的所述的第二出光面上设置有第二出光微棱镜条，所述的入光微棱镜条是从所述的楔形导光板的一个侧面向另一个侧面延伸的对称三角形结构，所述的第一出光微棱镜条为从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸的圆弧形结构，所述的第二出光微棱镜条为从所述的楔形导光板的厚端向薄端延伸的对称三角形结构，所述的逆棱镜膜的微棱镜结构条为对称的等腰三角形结构。
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