CN106896575B - 双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组。双视显示的微结构包括：基底；形成在基底上的左峰和右峰，其中所述左峰和右峰呈现左右对称，所述左峰的左峰峰尖相对于左峰底部朝远离右峰峰尖的方向倾斜，所述右峰的右峰峰尖相对于右峰底部朝远离所述左峰峰尖的方向倾斜，所述左峰具有位于左峰峰尖的靠近所述右峰一侧的反射面和位于左峰峰尖的远离所述右峰一侧的出光面,所述右峰具有位于右峰峰尖的靠近所述左峰一侧的反射面和位于右峰峰尖的远离所述左峰一侧的出光面。将原来与基底成90度出射的光，通过微结构及反射后，使得出射光依据要求以两个主要角度范围射出，实现双视角下对应背光源亮度的提升。

Description

双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组
技术领域
本公开涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组。
背景技术
双视像显示器(dual view display)或者说双视显示的主要功能是显示不同角度的二维影像，亦即使用者可以从不同的角度看到不同的影像，其主要可应用在车用显示器上。举例来说，通过双视像显示器，可使车内不同座位的乘客通过同一部显示器分别看到不同的影像，这样不需要对每位乘客提供个别的显示器，可节省显示器设置的成本以及减少车内空间的占用。
双视像显示器的成像原理主要是利用一图案化遮蔽层的遮蔽作用使左右两边观看像素层上的同一像素时，某一边将由于图案化遮蔽层的阻挡而无法看到该像素，因此左右两边可各自看到不同的影像，以达到双视像的效果。
车载显示中通常使用液晶显示模组即LCD显示模组，而LCD显示模组在光学测试时，通常有如图1所示角度的定义，以垂直于LCD显示面的中心线为基准,主要包含两个维度的角度定义，其中以LCD显示面以XX’为界，以Φ来标识角度；分别用ΦH和ΦL来表示显示屏上部分及下部分所能可见的角度；此外，以yy’为界，以θ来标识角度，分别用θL和θR来表示显示屏上左部分及右部分所能可见的角度。
而目前应用于车载显示中的光栅双视显示，其原理如图2所示，是基于同一个液晶显示模组即LCD显示模组，以时分复用方式显示两种不同显示画面，分别共主驾驶与副驾室来观看，因此，此时，主要以左右角度来区分，也就是图1中所示的θ角度来标定左右视角参数。
现有LCD背光源中所使用的光学膜片微结构如图3所示，其微结构主要是山棱结构，这样光线将最大程度往中心区域汇聚，这样便于背光能最大程度将光垂直于基底射出，使得LCD显示面板在θ0和Φ0时最亮。以现有光学膜片应用于LCD模组中，其亮度随θ分布情况如图4A所示，当θ＝0degree(度)时，亮度值达到最大值600nit；
而使用现有膜片用于双视LCD显示模组时，如图4B所示，其对应的最高亮度角度为θL＝25°(对应图4A中横轴-25degree)及θR＝20°(对应图4A中横轴为20degree)时，左右最高亮度都低于180nit，即当采用现有的山棱微结构的光学膜片应用于光栅双视LCD显示模组中时，其双视亮度<1/3垂直亮度。此时，为提升双视亮度，通常增加DBEF即增亮膜来提高，但是有两个问题：一是DBEF的价格昂贵，随之带来的是成本上升；二是增加DBEF后，亮度随角度变化的曲势同图4A所示，最高亮度点仍是θ＝0degree(度)时的亮度，这个意味着该最高亮度值未被有效利用，相反，在双视显示中，对应θ＝0degree附件区域为中心的交叠干扰区域，即图像1和图像2的中间干扰(Crosstalk)区亮度却被放大，从而使得θ盲区亮度过高而影响左右两视图有效显示，导致双视效果差的不良结果。
因此，现有光学膜片微结构存在如下不足之处：
1、只能实现θ＝0degree时的亮度增益，无法满足光栅双视显示在不同角度下亮度提升的要求；
2、在现有光学膜片微结构下，要提升亮度，只能通过增加价格昂贵的DBEF来提升亮度，但是提升后的亮度，却使得无效干扰区的亮度高于左右两边的有效显示区亮度，不仅成本高，而且双视效果差。
因此，设计一种能够提亮度有效利用效率、有效抑制盲区亮度的双视显示的微结构是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本公开的目的在于提供一种双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得清晰，或者部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的第一方面，提供一种用于液晶显示背光源的微结构，包括；
基底；
形成在基底上的左峰和右峰，其中：
所述左峰和右峰呈现左右对称，所述左峰的左峰峰尖相对于左峰底部朝远离右峰峰尖的方向倾斜，所述右峰的右峰峰尖相对于右峰底部朝远离所述左峰峰尖的方向倾斜，所述左峰具有位于左峰峰尖的靠近所述右峰一侧的反射面和位于左峰峰尖的远离所述右峰一侧的出光面,所述右峰具有位于右峰峰尖的靠近所述左峰一侧的反射面和位于右峰峰尖的远离所述左峰一侧的出光面。
在本公开的一种示例性实施例中，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，经反射面反射后仍然为平行光。
在本公开的一种示例性实施例中，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，最终从出光面出射的光线仍然为平行光。
在本公开的一种示例性实施例中，最终从出光面出射的光线与入射光线之间的夹角范围为20-60度。
在本公开的一种示例性实施例中，所述基底由聚对苯二甲酸乙二酯构成。
在本公开的一种示例性实施例中，所述基底厚度为150-210um。
在本公开的一种示例性实施例中，所述左峰和右峰由聚对苯二甲酸乙二酯或亚克力构成。
在本公开的一种示例性实施例中，所述反射面通过涂覆反射层形成。
在本公开的一种示例性实施例中，所述左峰和右峰的高度为30～80um。
在本公开的一种示例性实施例中，所述左峰和右峰各自的横向长度为30～50um。
在本公开的一种示例性实施例中，所述左峰峰尖和右峰峰尖各自偏离所述基底的法线的角度为20-60度。
根据本公开的第二方面，提供一种包括前述的微结构的光学膜片，所述光学膜片通过沿横向并列排布多个所述微结构形成。
根据本公开的第三方面，提供一种光栅双视液晶显示模组，包括：
带有光源的导光板；
形成在所述导光板上的扩散片；
形成在所述扩散片上的前述的光学膜片；
形成在所述光学膜片上的带有光栅的液晶显示面板。
根据本公开的一些实施例的双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组，通过将原来与基底成90度出射的光，通过微结构及反射后，使得出射光依据要求以两个主要角度范围射出，实现双视角下对应背光源亮度的提升。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出液晶显示模组通用视角定义图。
图2示出光栅双视显示原理图。
图3示出现有技术中液晶显示模组的背光源所用的光学膜片微结构单元及光路示意图。
图4A示出现有技术中光学膜片在通常单图像显示中的亮度曲线图。
图4B示出现有技术中光学膜片在双视显示中的亮度曲线图。
图5示出根据本公开示例实施方式的一用于双视显示的微结构的示意图。
图6示出根据本公开示例实施方式的一用于双视显示的微结构的光路示意图。
图7示出具有如图5所示的用于双视显示的微结构的光学膜片的示意图。
图8示出具有如图7所示的光学膜片的光栅双视液晶显示模组的示意图。
图9示出如图8所示的光栅双视液晶显示模组的亮度模拟曲线图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能会夸大层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
本公开提供一种应用于LCD模组背光源中的光学膜片的左右对称的微结构；可以满足光栅双视LCD显示模组；可对应θ不同角度下亮度提升要求，依据目标值进行设计微结构；该左右对称的微结构，将光学增益突出体现在有效的θL和θR区域上，并且最大程度抑制了θ＝0对应的盲区亮度，从而达到双视高亮效果；本公开的光学膜片，由于通过微结构的设计，将有效提升的亮度区域设定在了θL和θR区域上，因此不存在无效的高亮盲区，从而提升了亮度有效利用效率，在不增加DBEF的前提下即可实现相对高亮的双视效果。
具体来说，本公开提供一种双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组。双视显示的微结构包括：基底；形成在基底上的左峰和右峰，其中所述左峰和右峰呈现左右对称，所述左峰的左峰峰尖相对于左峰底部朝远离右峰峰尖的方向倾斜，所述右峰的右峰峰尖相对于右峰底部朝远离所述左峰峰尖的方向倾斜，所述左峰具有位于左峰峰尖的靠近所述右峰一侧的反射面和位于左峰峰尖的远离所述右峰一侧的出光面,所述右峰具有位于右峰峰尖的靠近所述左峰一侧的反射面和位于右峰峰尖的远离所述左峰一侧的出光面。将原来与基底成90度出射的光，通过微结构及反射后，使得出射光依据要求以两个主要角度范围射出，实现双视角下对应背光源亮度的提升。
下面结合图5-9分别对本公开的双视显示的微结构及使用其的光学膜片和液晶显示模组进行详细说明，其中，图5示出根据本公开示例实施方式的一用于双视显示的微结构的示意图，图6示出根据本公开示例实施方式的一用于双视显示的微结构的光路示意图，图7示出具有如图5所示的用于双视显示的微结构的光学膜片的示意图，图8示出具有如图7所示的光学膜片的光栅双视液晶显示模组的示意图，图9示出如图8所示的光栅双视液晶显示模组的亮度模拟曲线图。
图5示出根据本公开示例实施方式的一用于双视显示的微结构的示意图。如图5所示，该微结构主要包含3部分：100为基底，通常材料为PET即聚对苯二甲酸乙二酯但不限于此，200为微结构的左峰，300为微结构的右峰，该左峰200与右峰300呈现左右对称结构，材质可以是PET即聚对苯二甲酸乙二酯、Acrylic即亚克力等但不限于此；左峰200与右峰300的表面，因涂覆层不相同，又分为两种不同表面，其中，202和302对应表面涂覆反射层，起到光线反射作用；201和301对应表面为出光面。具体来说，所述左峰200的左峰峰尖相对于左峰底部朝远离右峰峰尖的方向倾斜，所述右峰300的右峰峰尖相对于右峰底部朝远离所述左峰峰尖的方向倾斜，所述左峰200具有位于左峰峰尖的靠近所述右峰300一侧的反射面202和位于左峰峰尖的远离所述右峰300一侧的出光面201,所述右峰300具有位于右峰峰尖的靠近所述左峰200一侧的反射面302和位于右峰峰尖的远离所述左峰200一侧的出光面301。
其中，所述基底的厚度α、所述左峰峰尖和右峰峰尖各自偏离所述基底的法线的角度和所述左右峰的高度H及其各自沿基底横向的长度L可根据实际应用的需要设计为不同的取值，并无特别限定，现以L＝0.03mm，H＝0.03mm，α＝40°为例进行说明。
该微结构对应的光路示意图，如图6所示，来自背光源的光穿过光学膜片基底(即图5中的100)，经反射面(即图5中的202和302)后反射到出光面(即图5中的201和301)，最后以一定角度折射，确保了光线集中在出光面上射出，从而实现了光在左右～40°的有效视角上的利用率。优选地，最终从出光面出射的光线与入射光线之间的夹角范围较佳为20-60度，但本公开不以此为限，夹角范围可根据实际应用的需要进行扩展，但也不能过小以免中间干扰(Crosstalk)区的亮度被放大。
据本公开的一实施方式，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，经反射面反射后仍然为平行光。
据本公开的一实施方式，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，最终从出光面出射的光线仍然为平行光。
据本公开的一实施方式，所述基底厚度为150-210um。
根据本公开的一实施方式，所述左峰和右峰的高度为30～80um。
根据本公开的一实施方式，所述左峰和右峰各自的横向长度为30～50um。
根据本公开的一实施方式，所述左峰峰尖和右峰峰尖各自偏离所述基底的法线的角度为20-60度。
本公开通过该微结构单元的设计，将原来与基底100成90度出射的光，通过微结构及反射后，使得出射光依据要求以两个主要角度范围射出，将有效提升的亮度区域设定在了θL和θR区域上，并且最大程度抑制了θ＝0对应的盲区亮度，因此不存在无效的高亮盲区，从而提升了亮度有效利用效率，可适用于目前车载应用方向的双视显示的背光源，实现双视角下对应背光源亮度的提升。
图7示出具有如图5所示的用于双视显示的微结构的光学膜片的示意图。
如图7所示，所述光学膜片通过沿横向并列排布多个所述微结构形成。对应其基底厚度可以是150um-210um，而其微结构的高度H可以是30～80um；其微结构的左峰和右峰各自沿基底横向的长度L可以是30～50um，即任意两个相邻微结构的间距为60～100um。但所述基底的厚度α、所述微结构的高度H和所述微结构的左峰和右峰各自沿基底横向的长度L可根据实际应用的需要设计为不同的取值，并无特别限定。
图8示出具有如图7所示的光学膜片的光栅双视液晶显示模组的示意图。如图8所示，所述光栅双视液晶显示模组，包括：带有光源的导光板(LGP)；形成在所述导光板上的扩散片，所述扩散片可为1-2张；形成在所述扩散片上的如图7所示的光学膜片；形成在所述光学膜片上的带有光栅的LCD Pnnel即液晶显示面板。
图9示出如图8所示的光栅双视液晶显示模组的亮度模拟曲线图。
通过对如图8所示的光栅双视液晶显示模组进行光学模拟，该光栅双视液晶显示模组对应的光学亮度曲线，如图9所示。
首先来看中间交叠干扰(Crosstalk)区域的亮度，由图9可以看到，具有本公开微结构的光学膜片的光栅双视液晶显示模组在中间交叠干扰(Crosstalk)区域的亮度基本为0nit(尼特)，左右视角以40°为中心，视角范围20°～60°，不仅满足双视显示的角度亮度需求，而且中间干扰(Crosstalk)区区域得到亮度最大限度抑制，而相比之下，对比图4B示出的现有技术中光学膜片在双视显示中的亮度曲线图，可以看到在现有技术的双视显示中，对应θ＝0degree附近区域为中心的交叠干扰区域，即图像1和图像2的中间干扰(Crosstalk)区亮度却被放大，从而使得θ盲区亮度过高而影响左右两视图有效显示，导致双视效果差的不良结果。
下面再来看左右视场区域的亮度，由图9可以看到具有本公开微结构的光学膜片的光栅双视液晶显示模组在左、右视场区域的亮度峰值为460nit左右，远高于如图4B所示的现有技术中光学膜片在双视显示中160nit左右的峰值亮度。
综上所述，根据本发明的一些实施方式，通过该微结构单元的设计，将原来与基底成90度出射的光，通过微结构及反射后，使得出射光依据要求以两个主要角度范围射出，将有效提升的亮度区域设定在了θL和θR区域上，并且最大程度抑制了θ＝0对应的盲区亮度，因此不存在无效的高亮盲区，从而提升了亮度有效利用效率，可适用于目前车载应用方向的双视显示的背光源，实现双视角下对应背光源亮度的提升。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种用于液晶显示背光源的微结构，包括；
基底；
形成在基底上的左峰和右峰，其中：
所述左峰和右峰呈现左右对称，所述左峰的左峰峰尖相对于左峰底部朝远离右峰峰尖的方向倾斜，所述右峰的右峰峰尖相对于右峰底部朝远离所述左峰峰尖的方向倾斜，所述左峰具有位于左峰峰尖的靠近所述右峰一侧的反射面和位于左峰峰尖的远离所述右峰一侧的出光面,所述右峰具有位于右峰峰尖的靠近所述左峰一侧的反射面和位于右峰峰尖的远离所述左峰一侧的出光面；以及
入射光线穿过基底，经反射面后反射到出光面，折射后集中在出光面上射出。
2.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，经反射面反射后仍然为平行光。
3.根据权利要求2所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，垂直于基底的平行光入射至所述左峰和右峰，最终从出光面出射的光线仍然为平行光。
4.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，最终从出光面出射的光线与入射光线之间的夹角范围为20-60度。
5.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述基底由聚对苯二甲酸乙二酯构成。
6.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述基底厚度为150-210um。
7.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述左峰和右峰由聚对苯二甲酸乙二酯或亚克力构成。
8.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述反射面通过涂覆反射层形成。
9.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述左峰和右峰的高度为30～80um。
10.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述左峰和右峰各自的横向长度为30～50um。
11.根据权利要求1所述的用于液晶显示背光源的微结构，其特征在于，所述左峰峰尖和右峰峰尖各自偏离所述基底的法线的角度为20-60度。
12.一种包括根据权利要求1-11中任一项所述的微结构的光学膜片，所述光学膜片通过沿横向并列排布多个所述微结构形成。
13.一种光栅双视液晶显示模组，包括：
带有光源的导光板；
形成在所述导光板上的扩散片；
形成在所述扩散片上的根据权利要求12所述的光学膜片；
形成在所述光学膜片上的带有光栅的液晶显示面板。
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