CN104456412A - 一种光学膜片、背光源及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学膜片、背光源及显示设备，用以避免柱状棱镜在棱线处所形成的尖角与相邻的光学元件产生磨损或刮伤的情形。本发明提供的一种光学膜片，包括：第一棱镜膜和透光保护层；其中，第一棱镜膜包括第一透光基板和设置于该第一透光基板一个面上的第一棱镜结构，所述第一棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起沿着第一方向延伸，且这些条状凸起沿着第二方向排列，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述透光保护层覆盖所述第一棱镜结构。

Description

一种光学膜片、背光源及显示设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光学膜片、背光源及显示设备。
背景技术
液晶显示器广泛应用于日常生活的各个方面，使用液晶显示器的产品不胜枚举，在小尺寸应用方面，例如移动终端如手机、音乐播放器、掌上电脑(Personal Digital Assistant，PDA)等；在大尺寸应用方面，例如显示器、液晶电视等。液晶显示器是这些产品的重要组成部分。
由于液晶显示器的液晶没有直接发光的功能，因此必须在液晶屏的背面额外提供背光模组。液晶显示屏和背光模组是两个独立的元件。背光模组，一般是由光源与自光源处依序地排列的辅助装置，包括导光板和光学膜片，光学膜片包括扩散片(diffusion sheet)和增光膜(brightness enhancement film，BEF)，导光板的功能是将光源发出的不规则光线引导成向显示方向发散以形成面光源。扩散片的功能则是将透过导光板的光线做散射处理，以达到雾化效果使得光线分布更加均匀。而被扩散的光线则由增光膜聚集在垂直于屏幕的方向，以增加屏幕的前方亮度，因而能够产生明亮清晰的图像。
该增光膜例如可以是棱镜片(prism sheet)、透镜阵列(lens array)等。其中，作为增光膜来使用的棱镜片是利用几十或几百个柱状棱镜的出光棱面来对入射方向不同的光线作选择。一般而言，以60度左右的角度入射柱状棱镜底部的光线会受到柱状棱镜的折射作用而穿透棱镜，并以约略垂直于柱状棱镜底部的方向出射。此外，太过大于或太过小于60度的光线则会受到出光棱面的全反射作用而无法穿透棱镜，并被棱镜反射回棱镜片下方的光学元件而再次被利用。如此，棱镜片便能达到聚光效果，而使出射光线尽量为正向出射。
然而，现有技术中的柱状棱镜在棱线处所形成的尖角与相邻的光学元件很容易产生磨损或刮伤的情形。
发明内容
本发明实施例提供了一种光学膜片、背光源及显示设备，用以避免柱状棱镜在棱线处所形成的尖角与相邻的光学元件产生磨损或刮伤的情形。
本发明实施例提供的光学膜片，包括：第一棱镜膜和透光保护层；其中，第一棱镜膜包括第一透光基板和设置于该第一透光基板一个面上的第一棱镜结构，所述第一棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起沿着第一方向延伸，且这些条状凸起沿着第二方向排列，所述第一方向与所述第二方向垂直；
所述透光保护层覆盖所述第一棱镜结构，使得所述透光保护层能够保护所述第一棱镜结构，避免所述第一棱镜结构中的条状凸起的尖角与该光学膜片相邻的光学元件产生磨损。
较佳地，每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线。
较佳地，所述第一棱镜膜和透光保护层之间通过贴合胶相连。
较佳地，所述透光保护层为聚对苯二甲酸类塑料PET基材。
较佳地，所述透光保护层为第二棱镜膜；所述第二棱镜膜包括第二透光基板和设置于该第二透光基板上的第二棱镜结构，所述第二棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起沿着所述第二方向延伸，且这些条状凸起沿着所述第一方向排列，该第二棱镜结构与所述第一棱镜结构相对设置。由此，可以进一步提高亮度增益，进一步增加屏幕的前方亮度，能够产生明亮清晰的图像。
较佳地，所述第二棱镜结构的每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线。
较佳地，第二棱镜膜上的每一条状凸起的棱线处所对应的尖角为90°。
较佳地，每一条状凸起为一棱镜柱。
较佳地，所述第一棱镜膜上的条状凸起的棱线处所对应的尖角在60°～70°之间。
本发明实施例提供的一种背光源，包括本发明实施例所述的光学膜片。
较佳地，还包括位于反射片和所述光学膜片之间的楔形导光板。
较佳地，所述楔形导光板的出射光线角度在65°～70°之间。
本发明实施例提供的一种显示设备，包括本发明实施例所述的背光源。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种棱镜膜的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种棱镜膜的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种棱镜膜的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种光学膜片的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种光学膜片的剖面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种光学膜片中的光线传播原理示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种光学膜片中的光线传播原理示意图；
图8为本发明实施例提供的第三种光学膜片的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种任一条状凸起的横截面的形状示意图；
图10为本发明实施例提供的另一任一条状凸起的横截面的形状示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种光学膜片、背光源及显示设备，用以避免柱状棱镜在棱线处所形成的尖角与相邻的光学元件产生磨损或刮伤的情形。
本发明实施例中所述的棱镜膜(Brightness Enhancement Film，BEF)，也可以称为棱镜片或增光片，是一种将丙烯酸树脂制成的棱镜结构制作在PET基材(即透光基板)上制造而成的光学薄膜，其表面是高度为20～50微米左右的微棱镜结构。按照几何光学原理，背光源出射的光线经过棱镜膜及背光源系统的循环作用，最终汇聚在正视方向出射，从而达到增亮效果。
当前使用的贴合棱镜光学膜为折射型棱镜光学膜，即棱镜结构朝上的结构。这种膜片将热可塑性树脂膜片在高压下转印形成，其顶角一般为90°，可以上下两块相互正交使用，由背光源出射的光线射到折射型棱镜膜的两个斜面上，经过多次反射，在反射到导光板，再由相同的效果实现提高亮度的再利用。这种机制，由于是光线在多种材料中透过，存在菲涅尔(Fresnel)反射损失和光的吸收损失等，因此光的利用效率有所下降。
而除了折射型棱镜光学膜，还有一种光学膜也具有集光能力，即全反射型棱镜膜，是在聚酯膜片上利用紫外线硬化型树脂，转写为棱镜膜的形状而形成。这种棱镜膜的棱镜顶角为60°～70°，相比于折射型棱镜膜，这种膜片所使用的材料很少。这种膜片使用时需要一个带透镜的导光板，使其出射的光线为65°～70°，光线入射到棱镜结构上出现全反射效果，正是运用了光束的全反射，使得菲涅尔(Fresnel)反射损失和光的吸收损失较小，光的利用效率得到提升。因此，本发明实施例中所使用的棱镜膜为这种全反射型棱镜膜。
参见图1，本发明实施例中所述的棱镜膜包括透光基板10和设置于该透光基板10一个面上的棱镜结构，所述棱镜结构包括多个条状凸起11，每一条状凸起11具有两个条状侧面12，这两个条状侧面12的交界处形成一棱线13，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线14，每一条状凸起沿着第一方向D1延伸，且这些条状凸起沿着第二方向D2排列，所述第一方向D1与所述第二方向D2垂直。
如图2所示，所述棱镜膜的棱镜结构的棱沿着第二方向D2剖面时的横截面为锯齿形，当然，也可以根据实际需要设置为波浪形或其他随机凸起的图形。
如图3所示，所述棱镜膜的棱镜结构的棱沿着第一方向D1剖面时的横截面为矩形。
较佳地，每一条状凸起为一棱镜柱。
较佳地，第二棱镜膜上的每一条状凸起的棱线处所对应的尖角为90°。
较佳地，第一棱镜膜上的条状凸起的棱线处所对应的尖角在60°～70°之间。
为了避免柱状棱镜在棱线处所形成的尖角与相邻的光学元件产生磨损或刮伤的情形，参见图4，本发明实施例提供的一种光学膜片，包括：第一棱镜膜和透光保护层24；其中，第一棱镜膜包括第一透光基板21和设置于该第一透光基板21一个面上的第一棱镜结构22，该第一棱镜结构22与上述描述的棱镜结构一致，所述第一棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线，每一条状凸起沿着第一方向延伸，且这些条状凸起沿着第二方向排列，所述第一方向与所述第二方向垂直；
所述透光保护层24覆盖所述第一棱镜结构，使得所述透光保护层能够保护所述第一棱镜结构，避免所述第一棱镜结构中的条状凸起的棱线处所形成的尖角与该光学膜片相邻的光学元件产生磨损。
较佳地，所述第一棱镜膜和透光保护层之间通过贴合胶23相连。
本发明实施例中，所述透光保护层24，可以是基材，也可以是另一棱镜膜，即第二棱镜膜，该第二棱镜膜的结构与上述的棱镜膜的结构相类似，区别在于棱线对应的尖角的角度不同，包括第二透光基板和设置于该第二透光基板上的第二棱镜结构，所述第二棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线。
当所述透光保护层为第二棱镜膜时，该第二棱镜结构与所述第一棱镜结构相对设置，但该第二棱镜膜与所述第一棱镜膜的放置方式不同，该第二棱镜膜上每一条状凸起沿着所述第二方向D2延伸，且这些条状凸起沿着所述第一方向D1排列，使得第二棱镜膜上的第二棱镜结构的棱线与第一棱镜膜上的第一棱镜结构的棱线垂直。沿着第二方向D2进行剖面时，可以看到该光学膜片的结构如图5所示，该光学膜片包括第一棱镜膜和第二棱镜膜，第一棱镜膜包括第一透光基板21和设置于该第一透光基板21一个面上的第一棱镜结构22，第二棱镜膜包括第二透光基板26和设置于该第二透光基板26一个面上的第二棱镜结构25。较佳地，在第一棱镜结构22和第二棱镜结构25之间通过贴合胶23相连。由此，可以进一步提高亮度增益，进一步增加屏幕的前方亮度，能够产生明亮清晰的图像。
本发明实施例提供的一种背光源，包括本发明实施例中任一所述的光学膜片。
较佳地，该背光源还包括位于反射片和所述光学膜片之间的楔形导光板。
较佳地，所述楔形导光板的出射光线角度在65°～70°之间。
以透光保护层为第二棱镜膜为例，为了便于说明本发明实施例提供的这种贴合式的光学膜片的工作原理，在图6和图7中所示的光学膜片的第一棱镜膜和第二棱镜膜是分开一段距离的，并且省略了贴合胶结构的示意，图中的带箭头的线，示意了光线，箭头方向示意了光线传播的方向。当沿着第二方向D2进行剖面时，参见图6，LED发射的光线耦合到一个楔形导光板27中，这个导光板27为带有纵向透镜的楔形导光板，可以使得从导光板中出射的光线角度(光传播方向的角度)在65°～70°之间。从导光板出射的光线首先入射到第二棱镜膜，第二棱镜膜只对垂直于其棱线结构的光线或者垂直于其棱镜结构的光线分量进行聚焦，当沿着第一方向D1进行剖面时，如图7所示，由于第二棱镜膜的棱镜方向朝上所以第二棱镜膜的聚焦方式为折射型聚焦。从第二棱镜膜出射的光线在光学传播方向的角度仍然为65°～70°之间，入射到第一棱镜膜就对其进行全反射聚焦。
若所述透光保护层为基材，沿着第二方向D2进行剖面时，参见图8，包括第一棱镜膜和基材28，第一棱镜膜包括第一透光基板21和设置于该第一透光基板21一个面上的第一棱镜结构22，第一棱镜结构22和基材28之间通过贴合胶23相连。
由于在使用全反射棱镜膜时其棱镜结构与导光板直接接触(不用扩散片)，会导致棱镜结构与导光板之间摩擦而产生刮伤，因此，全反射棱镜膜下方贴合一个基材，保护所述第一棱镜结构，避免所述第一棱镜结构中的条状凸起的棱线处所形成的尖角与该光学膜片相邻的光学元件产生磨损，这个基材可以是PET，其目的是起到保护作用。
本发明实施例中任一所述的棱镜膜上的棱镜结构中的每一条状凸起，沿着与棱线垂直的方向进行剖面，其横截面的形状可以是三角形，也可以是其他形状，例如，如图9所示，入射光线以65°～70°出射(通过带棱镜结构的楔形导光板实现)，入射光入射到一个棱镜面后发生全反射，从而产生聚光效应。
除了普通的三角形棱镜结构，沿着与棱线垂直的方向进行剖面，其横截面的形状还可以如图10所示，这种棱镜膜也可以称为Y型棱镜膜，相比于普通的三角形棱镜膜，Y型棱镜膜集光效率可以提升30％。
较佳地，本发明实施例中任一所述的棱镜膜上的棱镜结构的材质采用可以自行恢复的材料，例如UV材料。采用本发明实施例中的光学膜片，第一棱镜膜的棱镜结构将不再可能与偏光片等其他光学元件接触，抗刮伤能力也会上升。
本发明实施例提供的一种显示设备，包括本发明实施例任一所述的背光源。
显然，本领域的技术人员可以对本发明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 (13)

1.一种光学膜片，其特征在于，包括：第一棱镜膜和透光保护层；其中，第一棱镜膜包括第一透光基板和设置于该第一透光基板一个面上的第一棱镜结构，所述第一棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起沿着第一方向延伸，且这些条状凸起沿着第二方向排列，所述第一方向与所述第二方向垂直；
所述透光保护层覆盖所述第一棱镜结构，使得所述透光保护层能够保护所述第一棱镜结构，避免所述第一棱镜结构中的条状凸起的尖角与该光学膜片相邻的光学元件产生磨损。
2.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线。
3.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，所述第一棱镜膜和透光保护层之间通过贴合胶相连。
4.根据权利要求1、2或3所述的光学膜片，其特征在于，所述透光保护层为聚对苯二甲酸类塑料基材。
5.根据权利要求1、2或3所述的光学膜片，其特征在于，所述透光保护层为第二棱镜膜；所述第二棱镜膜包括第二透光基板和设置于该第二透光基板上的第二棱镜结构，所述第二棱镜结构包括多个条状凸起，每一条状凸起沿着所述第二方向延伸，且这些条状凸起沿着所述第一方向排列，该第二棱镜结构与所述第一棱镜结构相对设置。
6.根据权利要求5所述的光学膜片，其特征在于，所述第二棱镜结构的每一条状凸起具有两个条状侧面，这两个条状侧面的交界处形成一棱线，且每两个相邻的条状凸起之间形成一谷线。
7.根据权利要求6所述的光学膜片，其特征在于，所述第二棱镜膜上的每一条状凸起的棱线处所对应的尖角为90°。
8.根据权利要求1-7任一权项所述的光学膜片，其特征在于，每一条状凸起为一棱镜柱。
9.根据权利要求1-7任一权项所述的光学膜片，其特征在于，所述第一棱镜膜上的条状凸起的棱线处所对应的尖角在60°～70°之间。
10.一种背光源，其特征在于，包括权利要求1-9任一权项所述的光学膜片。
11.根据权利要求10所述的背光源，其特征在于，还包括位于反射片和所述光学膜片之间的楔形导光板。
12.根据权利要求11所述的背光源，其特征在于，所述楔形导光板的出射光线角度在65°～70°之间。
13.一种显示设备，其特征在于，包括权利要求10-12任一权项所述的背光源。
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