CN104503129A - 一种光学模组和反射型显示装置 - Google Patents

一种光学模组和反射型显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供一种光学模组和反射型显示装置，涉及显示技术领域，可改善暗态环境下的显示效果，提高显示器的对比度。所述光学模组设置在显示面板的显示侧；所述光学模组包括导光板、设置在所述导光板侧面的发光单元、以及设置在所述导光板与显示面板之间的光学膜和散射膜；其中，所述光学膜设置在靠近所述导光板一侧，用于减小入射光的入射角度；所述散射膜设置在靠近所述显示面板一侧，用于使入射光发生散射。用于显示装置的制造。

Description

一种光学模组和反射型显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光学模组和反射型显示装置。
背景技术
反射型LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)是通过在液晶显示面板的下方(即液晶层背离出光侧的一方)设置反光层，在环境光充足的条件下，利用反射光线来实现显示功能的。但是，传统的反射型LCD对于环境光的依赖性较强，在光线较暗的条件下便无法进行显示。
为了解决上述问题，现有技术中，通过在液晶显示面板的上方(即液晶层靠近出光侧的一方)设置导光板、并在导光板的侧面设置发光单元，从而使得反射型LCD在环境光不足的条件下也能进行显示。
在此基础上，如图1所示，由于导光板101的两面均可出光，且均属于大角度出光(即，以垂直于液晶显示面板的方向为法线方向，光线偏离该法线方向的角度较大)，因此侧面光源发出的光进入导光板101之后，便会形成相对于液晶显示面板的大角度入射光线；这样一来，大角度入射的光线可能会被偏光片和彩色膜层吸收，从而导致该反射型LCD的对比度严重较低甚至无法正常显示。
发明内容
本发明的实施例提供一种光学模组和反射型显示装置，可改善暗态环境下的显示效果，提高显示器的对比度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种光学模组，所述光学模组设置在显示面板的显示侧；所述光学模组包括导光板、设置在所述导光板侧面的发光单元、以及设置在所述导光板与显示面板之间的光学膜和散射膜；其中，所述光学膜设置在靠近所述导光板一侧，用于减小入射光的入射角度；所述散射膜设置在靠近所述显示面板一侧，用于使入射光发生散射。
可选的，所述光学膜包括第一光学膜；所述第一光学膜包括第一基体和位于所述第一基体内部的多个第一层状结构，所述第一基体与所述第一层状结构具有不同的折射率。
进一步可选的，所述多个第一层状结构的倾斜角度相同，且与所述第一光学膜的垂直方向的夹角介于10～30°；所述第一光学膜的散射中心角度介于50～90°。
可选的，所述光学膜还包括第二光学膜；所述第二光学膜位于所述第一光学膜和所述散射膜之间；所述第二光学膜包括第二基体和位于所述第二基体内部的多个第二层状结构，所述第二基体与所述第二层状结构具有不同的折射率。
进一步可选的，所述多个第二层状结构的倾斜角度相同，且与所述第二光学膜的垂直方向的夹角介于30～45°；所述第二光学膜的散射中心角度介于20～50°。
可选的，所述散射膜包括第三基体和位于所述第三基体内部的多个纤维状结构，所述第三基体与所述纤维状结构具有不同的折射率。
进一步可选的，所述多个纤维状结构的倾斜角度相同，且与所述散射膜的垂直方向的夹角介于-5～10°；所述散射膜的散射中心角度介于-10～20°。
可选的，所述光学模组还包括设置在所述导光板靠近显示面板一侧的圆偏光片。
进一步可选的，所述圆偏光片位于所述导光板与所述光学膜之间。
进一步的，所述导光板、所述圆偏光片、所述光学膜和所述散射膜之间通过粘结胶固定；其中，所述导光板的折射率大于与所述导光板直接接触的粘结胶的折射率。
另一方面，提供一种反射型显示装置，包括显示面板和上述的光学模组；其中，所述显示面板中包括反射层。
优选的，在所述光学模组的圆偏光片、光学膜、散射膜、以及所述显示面板的侧面还设置有用于进行密封的遮光结构。
可选的，所述显示面板包括阵列基板，所述阵列基板中设置有不透明电极层；其中，所述不透明电极层作为所述反射层。
本发明的实施例提供一种光学模组和反射型显示装置；基于此，采用本发明的实施例提供的所述光学模组，在光线充足和光线较暗的条件下均可实现反射型LCD的显示功能；在此基础上，当利用发光单元发出的光作为显示光源时，还可有效的降低光线在进入显示面板时的入射角度，从而减小光线被彩色膜层吸收的可能，以此改善反射型LCD在环境较暗条件下的显示效果，进而提高显示器的对比度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中光线在光学模组中的传播路径示意图；
图2为本发明的实施例提供的一种光学模组的结构示意图一；
图3为本发明的实施例提供的一种光学模组的结构示意图二；
图4为本发明的实施例提供的一种光线在光学模组中的传播路径示意图；
图5为本发明的实施例提供的一种光学膜的结构示意图；
图6为本发明的实施例提供的另一种光学膜的结构示意图；
图7为本发明的实施例提供的一种散射膜的结构示意图；
图8为本发明的实施例提供的一种光学模组的结构示意图三；
图9为本发明的实施例提供的一种光学模组的结构示意图四；
图10为本发明的实施例提供的一种反射型LCD的结构示意图。
附图标记：
10-光学模组；101-导光板；102-发光单元；103-光学膜；103A-第一光学膜；103B-第二光学膜；104-散射膜；105-圆偏光片；20-显示面板；201-阵列基板；202-彩膜基板；30-遮光结构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供一种光学模组10，如图2和图3所示，所述光学模组10设置在显示面板的显示侧；所述光学模组10包括导光板101、设置在所述导光板101侧面的发光单元102、以及设置在所述导光板101与显示面板之间的光学膜103和散射膜104；其中，所述光学膜103设置在靠近所述导光板101一侧，用于减小入射光的入射角度；所述散射膜104设置在靠近所述显示面板一侧，用于使入射光发生散射。
在本发明的实施例中，所述光学模组10主要用于为反射型LCD提供前置光源，尤其适用于在环境光较暗的情况，其是相对于普通透射型LCD的背光模组而言的。
需要说明的是，第一，所述导光板101的结构可与普通透射型LCD中的导光板的结构相同，其具体可以包括导光板本体和设置在导光板本体上的光学网点；这里仅需保证所述导光板101设置有光学网点的一侧远离显示面板、未设置光学网点的一侧靠近显示面板，从而保证进入所述导光板101的绝大多数光线都能射向所述显示面板一侧即可。
第二，由于所述光学模组10设置在显示面板的前方(即显示侧)，因此需要保证所述光学模组10中的各个部件不会影响所述显示面板的正常显示；基于此，所述发光单元102便需设置在所述导光板101的侧面，从而不会阻挡所述显示面板的出射光线的正常出射。
具体的，所述发光单元102可以仅设置在所述导光板101的一侧，或者也可以同时设置在所述导光板101的两侧。其中，所述发光单元102可以为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)或者CCFL(ColdCathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯管)，在本发明的实施例中，只要可以为所述光学膜组10提供照明光源即可，至于所述发光单元102的具体类型，这里不做限定。
第三，当所述光学模组10应用于反射型LCD时，需要保证进入显示面板的光为偏振光，且具体为圆偏振光；在此基础上，该偏振光的形成可以是进入所述光学模组10的环境光即为偏振光，或者是所述发光单元102发出的光即为偏振光，当然也可以是在光线进入显示面板之前通过偏振片将其转换为偏振光；本发明的实施例对于进入所述显示面板的偏振光的形成方式不做限定。
本发明的实施例提供一种光学模组10，所述光学模组10设置在显示面板的显示侧；所述光学模组10包括导光板101、设置在所述导光板101侧面的发光单元102、以及设置在所述导光板101与显示面板之间的光学膜103和散射膜104；其中，所述光学膜103设置在靠近所述导光板101一侧，用于减小入射光的入射角度；所述散射膜104设置在靠近所述显示面板一侧，用于使入射光发生散射。
基于此，在环境光充足的条件下，无需使用所述发光单元102，直接利用环境光作为显示光源即可。在此情况下，环境光首先经过所述导光板101进行匀光，随后经过所述散射膜104的散光作用而进入显示面板；在入射光线到达所述显示面板之后便会被所述显示面板中的反射层反射，该反射光线依次经过所述散射膜104和所述导光板101，从而实现光线的出射。在此过程中，由于环境光在入射或者出射所述显示面板时的角度较小，因此所述光学膜103对上述的小角度光线不会产生影响。
而在环境光较暗的条件下，则需利用所述发光单元102发出的光作为显示光源。在此情况下，所述发光单元102发出的光进入所述导光板101，经过所述导光板101的匀光作用之后从所述导光板101的两侧(靠近所述显示面板一侧和远离所述显示面板一侧)射出；此时，如图4所示，由于从所述导光板101出射的光线相对于所述显示面板而言为大角度入射光线，因此靠近所述显示面板一侧的入射光线需要经过所述光学膜103以减小光线的入射角度，之后再经过所述散射膜104的散光作用进入显示面板；在入射光线到达所述显示面板之后便会被所述显示面板中的反射层反射，该反射光线依次经过所述散射膜104和所述导光板101，从而实现光线的出射。在反射光线从所述显示面板射出的过程中，由于出射光线相对于所述显示面板的角度较小，因此所述光学膜103对于该出射光线不再产生影响。
基于此可知，采用本发明的实施例提供的所述光学模组10，在光线充足和光线较暗的条件下均可实现反射型LCD的显示功能；在此基础上，当利用发光单元102发出的光作为显示光源时，还可有效的降低光线在进入显示面板时的入射角度，从而减小光线被彩色膜层吸收的可能，以此改善反射型LCD在环境较暗条件下的显示效果，进而提高显示器的对比度。
可选的，所述光学膜103可以包括第一光学膜103A；如图5所示，所述第一光学膜103A包括第一基体和位于所述第一基体内部的多个第一层状结构，所述第一基体与所述第一层状结构采用具有不同折射率的材料制得；其中，所述第一基体与所述第一层状结构之间的折射率差值介于0～1，且相差越大越好。
示例的，所述第一基体和所述第一层状结构可以分别采用两种具有不同分子量的丙烯酸酯材料。
所述第一基体的材料例如可以为具有高折射率的乙氧基苯基苯酚丙烯酸酯，其分子结构为：
所述第一层状结构的材料例如可以为具有低折射率的聚氨酯丙烯酸酯齐聚物，其分子结构为：
在此基础上，所述多个第一层状结构的倾斜角度相同，且与所述第一光学膜103A的垂直方向的夹角介于10～30°；所述第一光学膜103A的散射中心角度介于50～90°；
这样一来，从所述导光板101射向所述显示面板的光线经过所述第一光学膜103A之后，便可以有效的减小光线的入射角度，使得光线在入射所述显示面板时尽可能的接近法线方向入射。
进一步的，所述光学膜103还可以包括第二光学膜103B；所述第二光学膜103B位于所述第一光学膜103A和所述散射膜104之间；如图6所示，所述第二光学膜103B包括第二基体和位于所述第二基体内部的多个第二层状结构，所述第二基体与所述第二层状结构采用具有不同折射率的材料制得；其中，所述第二基体与所述第二层状结构之间的折射率差值介于0～1，且相差越大越好。
示例的，所述第二基体和所述第二层状结构可以分别采用两种具有不同分子量的丙烯酸酯材料，其具体的分子结构可以参考所述第一基体和所述第一层状结构，这里不再赘述。
在此基础上，所述多个第二层状结构的倾斜角度相同，且与所述第二光学膜103B的垂直方向的夹角介于30～45°；所述第二光学膜103B的散射中心角度介于20～50°。
这样一来，从所述第一光学膜103A射向所述显示面板的光线再经过所述第二光学膜103B之后，便可以进一步减小光线的入射角度，使得光线在入射所述显示面板时更进一步的接近法线方向入射。
可选的，如图7所示，所述散射膜104可以包括第三基体和位于所述第三基体内部的多个纤维状结构，所述第三基体与所述纤维状结构采用具有不同折射率的材料；其中，所述第三基体与所述纤维状结构之间的折射率差值介于0～1，且相差越大越好。
示例的，所述第三基体和所述纤维状结构可以分别采用两种具有不同分子量的丙烯酸酯材料，其具体的分子结构可以参考所述第一基体和所述第一层状结构，这里不再赘述。
在此基础上，所述多个纤维状结构的倾斜角度相同，且与所述散射膜104的垂直方向的夹角介于-5～10°；所述散射膜104的散射中心角度介于-10～20°。
这样一来，经过所述光学膜103射向所述显示面板的光线再经过所述散射膜104的散射作用，可以形成均匀的小角度入射光线。
这里需要说明的是，所述光学膜103和所述散射膜104的厚度越小越好，但受限于制备工艺，现有技术中所述光学膜103和所述散射膜104的厚度通常小于或等于200um。
基于上述描述，这里参考图4对入射光线的传播路径进行详细的说明。具体的，从所述导光板101射向所述显示面板的光线为大角度入射光线例如入射角为80°，当其经过所述第一光学膜103A时，上述入射角度初步减小至例如60°，当其经过所述第二光学膜103B时，上述入射角度进一步减小至例如30°，这样一来，大角度入射光线便会转化成小角度入射光线，该光线经过所述散射膜104的散射作用之后便可直接入射至所述显示面板。由此可知，通过设置所述光学膜103可以有效的减小光线的入射角度；在此基础上，所述光学膜103还不会对出射光线产生任何影响。
可选的，如图8和图9所示，所述光学模组10还可以包括设置在所述导光板101靠近显示面板一侧的圆偏光片105。
具体的，所述圆偏光片105可以设置在所述导光板101与所述显示面板之间的任意位置，即所述导光板101与所述光学膜103之间，或者所述光学膜103与所述散射膜104之间，或者所述散射膜103与所述显示面板之间。在此基础上，当所述光学膜103同时包括第一光学膜103A和第二光学膜103B时，所述圆偏光片105还可以设置在所述第一光学膜103A和所述第二光学膜103B之间。
考虑到所述发光单元102设置在所述导光板101的侧面，即光线是从所述导光板101的侧面进入到所述光学模组10中的，为了保证最终进入到所述显示面板中的光线尽可能的均为圆偏振光，因此所述圆偏光片105优选设置在所述导光板101与所述光学膜103之间。
基于上述，可选的，所述导光板101、所述圆偏光片105、所述光学膜103和所述散射膜104之间可以通过粘结胶进行固定。
其中，所述导光板101的折射率优选大于与所述导光板101直接接触的粘结胶的折射率。
具体的，如果所述导光板101的折射率高于与之接触的粘结胶的折射率，可使光线在所述导光板101的内部发生全反射，提高光线的全反射率；这样一来，经过多次反射的光线便会获得较高的光效以及良好的均匀性。
本发明的实施例还提供一种反射型显示装置，如图10所示，包括显示面板20和上述的光学模组10；其中，所述显示面板20中包括有反射层(图中未示出)。
其中，所述显示面20具体可以包括阵列基板201和彩膜基板202，以及二者之间的液晶层。
在此基础上，所述阵列基板201中设置有不透明电极层例如像素电极层；这里，所述不透明电极层即可作为上述的反射层。
具体的，从所述导光板101射向所述显示面板20的光经过所述圆偏光片105之后会变成圆偏振光例如左旋偏振光，该左旋偏振光依次经过所述液晶层、所述反射层、所述液晶层，其偏振状态便会发生相应的改变，使得最终的出射光线根据其实际的偏振状态而选择性的透过所述圆偏光片105。
由此可知，所述反射层必须设置在所述阵列基板201一侧，即所述液晶层背离所述导光板101的一侧；当然，所述反射层可以不是电极层，其只要具有光线反射作用并设置在所述阵列基板201一侧即可。
优选的，在所述圆偏光片105、所述光学膜103、所述散射膜104、以及所述显示面板20的侧面还设置有用于进行密封的遮光结构30。
其中，所述遮光结构30可以为黑色光阻。
这里，在不设置所述遮光结构30的情况下，侧面入射的光线可能不经过所述导光板101而直接从侧面入射至所述光学模组10甚至所述显示面板20中，这样便会导致所述反射型LCD对比度的降低。
基于此，通过在所述圆偏光片105、所述光学膜103、所述散射膜104、以及所述显示面板20的侧面设置所述遮光结构30，以使所述反射型LCD中除所述导光板101之外的层结构的侧面均被包覆起来，这样便可以完全避免光线从侧面入射的情况，从而提高所述反射型LCD的对比度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种光学模组，所述光学模组设置在显示面板的显示侧；其特征在于，
所述光学模组包括导光板、设置在所述导光板侧面的发光单元、以及设置在所述导光板与显示面板之间的光学膜和散射膜；
其中，所述光学膜设置在靠近所述导光板一侧，用于减小入射光的入射角度；所述散射膜设置在靠近所述显示面板一侧，用于使入射光发生散射。
2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学膜包括第一光学膜；
所述第一光学膜包括第一基体和位于所述第一基体内部的多个第一层状结构，所述第一基体与所述第一层状结构具有不同的折射率。
3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述多个第一层状结构的倾斜角度相同，且与所述第一光学膜的垂直方向的夹角介于10～30°；
所述第一光学膜的散射中心角度介于50～90°。
4.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，所述光学膜还包括第二光学膜；
所述第二光学膜位于所述第一光学膜和所述散射膜之间；
所述第二光学膜包括第二基体和位于所述第二基体内部的多个第二层状结构，所述第二基体与所述第二层状结构具有不同的折射率。
5.根据权利要求4所述的光学模组，其特征在于，所述多个第二层状结构的倾斜角度相同，且与所述第二光学膜的垂直方向的夹角介于30～45°；
所述第二光学膜的散射中心角度介于20～50°。
6.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述散射膜包括第三基体和位于所述第三基体内部的多个纤维状结构，所述第三基体与所述纤维状结构具有不同的折射率。
7.根据权利要求6所述的光学模组，其特征在于，所述多个纤维状结构的倾斜角度相同，且与所述散射膜的垂直方向的夹角介于-5～10°；
所述散射膜的散射中心角度介于-10～20°。
8.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学模组还包括设置在所述导光板靠近显示面板一侧的圆偏光片。
9.根据权利要求8所述的光学模组，其特征在于，所述圆偏光片位于所述导光板与所述光学膜之间。
10.根据权利要求8所述的光学模组，其特征在于，所述导光板、所述圆偏光片、所述光学膜和所述散射膜之间通过粘结胶固定；
其中，所述导光板的折射率大于与所述导光板直接接触的粘结胶的折射率。
11.一种反射型显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求1-10任一项所述的光学模组；
其中，所述显示面板中包括反射层。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，在所述光学模组的圆偏光片、光学膜、散射膜，以及所述显示面板的侧面还设置有用于进行密封的遮光结构。
13.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括阵列基板，所述阵列基板中设置有不透明电极层；
其中，所述不透明电极层作为所述反射层。
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