CN107132694A - 一种背光模组及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背光模组及显示装置，包括：导光板，以及设置在导光板出光面一侧的光偏转元件；光偏转元件包括棱镜模组；光偏转元件具有多个结构相同的光偏转单元，各光偏转单元具有相对垂直于导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使背光模组出光的视角相对于法线偏转。棱镜模组包括至少一层棱镜片；棱镜片背离导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱。通过设置非对称结构的光偏转单元，使得背光模组的出射光在原有的基础上相对于法线发生偏转，从而使得出视也发生偏转，形成非对称的视角，满足显示屏的特殊要求。

Description

一种背光模组及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤指一种背光模组及显示装置。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)在现阶段的显示装置中，具有体积小、功耗低、制造成本相对较低和无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。
液晶显示装置通常由背光模组和显示面板组成，显示面板本身不发光，由背光模组向显示面板提供光源。背光模组作为液晶显示装置中的一个重要组件，其光出质量决定了液晶显示屏的亮度、出射光均匀度、视角等重要参数，很大程度上决定了液晶显示屏的发光效果。
目前液晶显示屏的视角都是对称的，因而背光模组所出射的光线所能够形成的视角也是对称的。而在实际应用中，很多时候需要使液晶显示屏的视角发生扭转，例如，司机在观看车载液晶显示屏时，由于液晶显示屏的视角对称，且位于液晶显示屏中线附近的视角的亮度等显示效果较好，然而司机通常情况下并不是以液晶显示屏的最优视角来观看的，而是俯视液晶显示屏，即液晶显示屏的大视角下观看屏幕，因此现阶段的显示屏很难满足类似以上对非对称的特殊视角的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种背光模组及显示装置，用以满足背光模组以及显示装置的非对称视角的特殊要求。
第一方面，本发明实施例提供一种背光模组，包括：导光板，以及设置在所述导光板出光面一侧的光偏转元件；
所述光偏转元件包括棱镜模组；所述光偏转元件具有多个结构相同的光偏转单元，各所述光偏转单元具有相对垂直于所述导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使所述背光模组出光的视角相对于所述法线偏转。
所述棱镜模组包括至少一层棱镜片；所述棱镜片背离所述导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱。
第二方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括上述任一背光模组以及位于所述背光模组出光侧的显示面板。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的背光模组及显示装置，包括：导光板，以及设置在导光板出光面一侧的光偏转元件；光偏转元件包括棱镜模组；光偏转元件具有多个结构相同的光偏转单元，各光偏转单元具有相对垂直于导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使背光模组出光的视角相对于法线偏转。棱镜模组包括至少一层棱镜片；棱镜片背离导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱。通过设置非对称结构的光偏转单元，使得背光模组的出射光在原有的基础上相对于法线发生偏转，从而使得出视也发生偏转，形成非对称的视角，满足显示屏的特殊要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的光控膜的结构示意图；
图3a为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之二；
图3b为本发明实施例提供的光偏转单元的结构示意图之一；
图3c为本发明实施例提供的条形凸起棱的光路比较图；
图3d为本发明实施例提供的光控膜的视角比较图；
图4为本发明实施例提供的亮度分布图；
图5为本发明实施例提供的视角检测区域对应图之一；
图6为本发明实施例提供的视角检测区域对应图之二；
图7为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之三；
图8为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之四；
图9为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之五；
图10为本发明实施例提供的棱镜模组的结构示意图；
图11a为本发明实施例提供的条形凸起棱的截面示意图之一；
图11b为本发明实施例提供的条形凸起棱顶角处的光路对比图；
图11c为本发明实施例提供的条形凸起棱顶角圆弧的示意图；
图12为本发明实施例提供的条形凸起棱的截面示意图之二；
图13为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之六；
图14a为本发明实施例提供的车载显示器的平面示意图；
图14b为本发明实施例提供的车载显示器的截面示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种背光模组及显示装置，用以满足背光模组以及显示装置的非对称视角的特殊要求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。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实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系，某些部位的层厚采用了夸示的绘图方式以便于理解，附图中的层厚并不代表实际层厚的比例关系。
需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的一个部件位于另一部件的“一侧”包含该部件和该另一部件相邻或者不相邻的情形。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的一个部件位于“背离”另一部件的“一侧”，包含该部件和该另一部件相邻或者不相邻的情形。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
下面结合附图，对本发明实施例提供的背光模组及显示装置进行详细说明。其中，附图中各部件的厚度和形状不反映背光模组及显示装置的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之一。如图1所示，本发明实施例提供的背光模组包括：导光板100，以及设置在导光板100出光面一侧的光偏转元件200；光偏转元件200包括棱镜模组21；光偏转元件200具有多个结构相同的光偏转单元22，各光偏转单元22具有相对垂直于导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使背光模组出光的视角相对于法线偏转。
在具体应用中，光偏转元件200可将其认为位于导光板100出光侧的光学系统，导光板100的出射光原本是向各个方向均有发射，在经过具有对称结构的光学系统后出射的光所覆盖的视角也为对称的。而本发明实施例中的光偏转元件200中的光偏转单元22具有的非对称结构，可以使得原本向各个方向均有发射的出射光在经过非对称的光偏转单元22之后整体光路均向着设定的方向发生偏转，从而使最终出射的光线所覆盖的视角不再是对称的，可以符合某些场合的特定需求。
具体来说，光偏转元件200包括的棱镜模组21，如图1所示，棱镜模组21通常包括至少一层棱镜片211，每层棱镜片211在背离导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱2111。在棱镜模组21包括两层以上的棱镜片211时，每层棱镜片的条形凸起棱的延伸方向均不相同。每个条形凸起棱2111都具有棱镜的作用，遵循光的反射定律和折射定律可以改变斜入射光线的传播方向，将导光板100出射的光线集中于一定角度内出射，以增强该角度范围内的亮度。
进一步地，本发明实施例提供的上述背光模组中，如图1所示，光偏转元件200还可以包括：位于棱镜模组21背离导光板100一侧的光控膜221，其结构参见图2，图2为本发明实施例提供的光控膜的结构示意图，如图2所示，光控膜221包括多个平行交替排列的条形透射区a和条形遮挡区b，在条形遮挡区b内设置有微挡板2211。由导光板100出射的光线在经过光控膜221时，会沿着条形的微挡板2211向外出射，因此通常调整微挡板2211的倾斜角度可以控制光的出射方向。
根据上述棱镜片211和光控膜221的作用可知，通过改变棱镜片211中的条形凸起棱2111的结构，或者改变光控膜221中的微挡板2211的倾斜角度都可以影响出射光的传播方向，从而改变出射光所覆盖的视角。由此，在本发明实施例提供的上述背光模组中，可以通过改变上述棱镜片211和/或光控膜221的结构来实现最终出射光线所覆盖视角的改变，以下将分几种可实施的情况分别详细说明。
作为一种可选的实施方式，参见图3a，图3a为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之二，如图3a所示，上述光偏转元件既包括位于导光板100出光面一侧的棱镜模组21，也包括位于棱镜模组21背离导光板100一侧的光控膜221。并且棱镜模组21包括至少一层棱镜片211，光控膜221中条形的微挡板2211的延伸方向与其中一层棱镜片211中的条形凸起棱2111的延伸方向相互平行。为方便说明，图3a中只示出的与微挡板2211的延伸方向相平行的一层棱镜片211，而省略了可能存在的其它层的棱镜片。
具体来说，在本发明实施例提供的上述光偏转元件中，用于改变光线的出光方向，以使背光模组出光的视角不对称的光偏转单元22由条形凸起棱2111和微挡板2211共同作用。其中，如图3a所示，各微挡板2211面向条形透射区的表面相互平行，微挡板2211的延伸方向与一层棱镜片具有的各条形凸起棱2111的延伸方向相互平行。在本发明实施例提供的上述背光模组中，用于改变视角的光偏转单元22包括：至少一个条形透射区及相邻的两个微挡板2211，以及对应的至少一个条形凸起棱2111。参见图3b，图3b为本发明实施例提供的光偏转单元的结构示意图之一，如图3b所示，虚线表示微挡板2211和条形凸起棱2111在未倾斜之前的位置，实线表示在本发明实施例中微挡板2211和条形凸起棱2111倾斜设置的结构；其中，微挡板2211的表面相对垂直于导光板出光面的法线OO’向第一设定方向n倾斜，如图3b所示，微挡板2211倾斜之后与法线OO’的夹角为β；棱镜片具有的各条形凸起棱的轴线PP’相对法线OO’向第二设定方向m倾斜，如图3b所示，条形凸起棱2111倾斜之后的轴线PP’法线OO’的夹角为α。条形凸起棱的轴线PP’为凸起棱顶点与底边中点的连线，且轴线PP’与凸起棱的延伸方向相互垂直。在本发明实施例中，第一设定方向n与第二设定方向m为分别指向背离法线OO’两侧的不同方向，具体地，如图3b所示，法线OO’分别垂直于第一设定方向n与第二设定方向m。将微挡板2211和条形凸起棱2111设置为背离法线两侧的不同方向，可以使得导光板出射光线整体向法线的同一侧倾斜，这与微挡板2211和条形凸起棱2111的结构有关，以下分别介绍微挡板2211和条形凸起棱2111改变光线传播方向的原理：
参见图3c，图3c为本发明实施例提供的条形凸起棱的光路比较图，如图3c所示，为方便说明采用2111’表示未倾斜的条形凸起棱，采用2111表示倾斜设置的条形凸起棱；此外，图3c中的光线(1)和(3)表示入射到未倾斜设置的条形凸起棱的光路图，光线(2)和(4)表示入射到倾斜设置的条形凸起棱的光路图。其中，光线(1)和(2)在入射进行条形凸起棱时的方向相同，且均向图3c中位于右侧的侧边入射；光线(3)和(4)在入射进行条形凸起棱时的方向相同，且均向图3c中位于左侧的侧边入射。在实际应用中，条形凸起棱的材料通常为折射率大于空气介质的透明材料，因此，在光线入射进入各条形凸起棱向外出射时会在条形凸起棱的两个侧边发生光折射，且折射角大于入射角。当条形凸起棱未倾斜，相对于法线OO’为对称结构时，两光线遵循光的折射定律，在经条形凸起棱的侧边入射到空气中时的光路如光线(1)和(3)所示。而在本发明实施例提供的上述背光模组中，条形凸起棱2111相对于法线OO’倾斜设置，如图3c所示，条形凸起棱2111的轴线PP’相对于法线OO’向第二设定方向m倾斜α角(在图3c中为向右倾斜)，从而使得原入射光线在经倾斜设置的条形凸起棱的侧边入射到空气中时的光路如光线(2)和(4)所示。如图3c所示，在条形凸起棱相对于法线OO’倾斜设置为非对称结构时，会使得原来以相同的入射方向入射进入条形凸起棱的光线在出射时的路径发生改变，且光线的出射方向均相对于原出射方向向着与条形凸起棱倾斜方向相反的一侧偏转。也就是说，如果条形凸起棱2111相对于法线向右倾斜时，那么其出射光线相对于原出射光线向左偏转；如果条形凸起棱2111相对于法线向左倾斜时，那么其出射光线相对于原出射光线向右偏转。在实际应用中可以利用这一特性，在视角需要进行偏转时，将条形凸起棱设置为向着与视角偏转方向相反的一侧倾斜设置。
如图3c所示，在条形凸起棱未倾斜时光线入射到右侧侧边的入射角为θ；在条形凸起棱倾斜设置时光线入射到右侧侧边的入射角为。若条形凸起棱的折射率为n，空气的折射率为1，以θ’表示θ的折射角，以表示折射角，则根据光的折射定律可以得到以下两个关系式：
nsinθ＝sinθ’；
在条形凸起棱的轴线PP’相对于法线OO’的倾斜角度为α时，可以推算出由此可以计算出在条形凸起棱倾斜设置之后出射光线的偏转角度为：
进一步地，参见图3d，图3d为本发明实施例提供的光控膜的视角对比图。如图3d示出了微挡板在倾斜前后的视角对比情况，其中，2211’表示未倾斜的微挡板，2211表示倾斜设置的微挡板；v’表示微挡板未倾斜时对应的视角，v表示微挡板倾斜设置时对应的视角。由于条形的微挡板可以使光线沿着微挡板的表面出射，因此在具体实施时，可以根据视角的偏转需要来设置微挡板的倾斜方向。在本发明实施例中，将微挡板2211向第一设定方向n倾斜，即如图3d中微挡板向左侧倾斜时，可以使出射光线所覆盖的视角v向左偏转。那么在实际应用中，可以将微挡板2211设置为与视角偏转方向相同的方向倾斜，例如，如果视角需要向左偏转，则设置微微挡板向左倾斜；如果视角需要向右偏转，则设置微微挡板向右倾斜。
在本发明实施例中，光偏转单元22由至少一个条形透射区及相邻的两个微挡板2211，以及对应的至少一个条形凸起棱2111构成，微挡板2211的延伸方向与条形凸起棱2111的延伸方向相互平行，如果设置微挡板2211和条形凸起棱2111相对于法线OO’倾斜，则经过该光偏转单元22的光线对应的视角也会相应的偏转，需要说明的是，在本发明实施例中经过光偏转单元22的光线对应的视角可以相对于微挡板2211和条形凸起棱2111延伸线的两侧进行偏转。例如，在微挡板2211和条形凸起棱2111为沿水平方向平行设置时，则可以设置视角可沿着竖直方向向上偏转或向下偏转；在微挡板2211和条形凸起棱2111为沿竖直方向平行设置时，则可以设置视角可沿着水平方向向左偏转或向右偏转。根据上述对于微挡板2211以及条形凸起棱2111对光线的偏折原理可知，当背光模组的视角需要向设定方向偏转时，设置微挡板向着该设定方向倾斜，同时设置条形凸起棱向着与该设定方向相反的方向倾斜。例如，在微挡板2211和条形凸起棱2111为沿竖直方向平行设置且需要出射光对应的视角沿着水平方向向左偏转时，则需要设置微挡板2211向左倾斜，而设置条形凸起棱2111向右倾斜。
本发明实施例提供的上述背光模组中，光偏转单元22由微挡板2211和条形凸起棱2111共同作用，棱镜片中的条形凸起棱2111通过侧边倾斜程度以改变入射至侧边的光线的入射角度，而棱镜片所能够倾斜的角度有限；微挡板2211对光线的偏转作用更为直接，通常情况下视角需要偏转的角度与微挡板设置的倾斜角度可以相等，但是微挡板在倾斜角度过大时，微挡板会影响光线的出射效率，因此在本发明实施例中同时设置微挡板2211与棱镜片2111相对于法线倾斜，即可以保证光线的出射效率，也可以灵活设置光线的偏转角度。
如上所述，作为一种优待的实施方式，微挡板2211与条形凸起棱2111的倾斜方向相反，如图3b所示，在微挡板2211相对于法线OO’向第一设定方向n倾斜，条形凸起棱2111(轴线PP’)相对于法线OO’向第二设定方向m倾斜时，若在平行于微挡板2211与条形凸起棱2111截面的平面内，如图3b所示，法线OO’沿竖直方向，则第一设定方向n和第二设定方向m为位于法线OO’两侧的两个相反的方向，例如，可为如图3b所示的沿水平线的两个相反的方向。
本发明是针对如车载显示器等需要视角偏转设定角度的应用场景，本发明实施例以车载显示器为例对特定视角偏转情况下的光偏转单元中的向部件倾角度的选取进行实验。车载显示器在视角向上偏转5-10度时，司机观看显示器的效果最好，在此前提下，本发明实施例采用如图3a所示的光偏转元件结构进行模拟实验，经验证发现条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为向下倾斜(0-15]度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为向上倾斜(0-15]度时，可使背光模组最终出光对应的视角偏转5-10度范围内。需要说明的是，以上条形凸起棱2111以及微挡板2211的倾斜角度的选取范围均不包括0度的端点值。
进一步地，请参见图4，图4为本发明实施例提供的亮度分布图。在一种应用场景下需要使车载显示器的视角向上偏转5度，并使视角偏转后的显示器的核心显示区域的亮度达到如图4所示的亮度分布。根据以上要求本发明实例首先设置对于视角偏转有作用的棱镜片中的条形凸起棱沿水平方向设置，光控膜中的微挡板沿水平方向设置。通过光偏转单元中的微挡板2211和条形凸起棱2111的倾斜角度以实现视角向上偏转5度，并进行了模拟测试，测试结果显示在条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为4-6度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为2-4度时，可以使得核心观看区域内的亮度能够达到如图4所示的需求。
具体来说，请参见图5，图5为本发明实施例提供的视角检测区域对应图之一。在本实施例中显示器的核心显示区域如图5所示的方框中的区域，如图5所示，H表示水平方向的视角，V表示竖直方向的视角(为球坐标)，在本发明实施例中需要使视角向上偏转5度，即图5中的方框区域不再是关于水平轴对称，而上向上平移5度的区域。图4中的不同灰度表示不同亮度，其中心区域对应于核心显示区域，因此在调整条形凸起棱2111和微挡板2211的倾斜角度并同时检测图5方框中的区域的亮度是否能够达到图4中预设亮度，在达到预设亮度时所对应的条形凸起棱2111和微挡板2211的倾斜角度为优选倾斜角度。举例来说，当条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为4度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为4度，或者，当条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为5度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为3度，或者，当条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为6度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为2度时，均可以使得如图5所示的方框区域内的亮度达到预设亮度。
进一步地，为例显示器视角偏转后的显示亮度更接近如图4所示的亮度分布，还可分多区域同时检测亮度是否能够达到预设亮度，以使条形凸起棱2111和微挡板2211调整倾斜角度之后的显示器的亮度分布更趋近于图4。再参见图6，图6为本发明实施例提供的视角检测区域对应图之二，如图6所示，为条形凸起棱2111的轴线PP’相对法线OO’的倾斜角度为4度，微挡板2211面向条形透射区的表面相对法线OO’的倾斜角度为4度时对应的检测区域图，其中，区域A+表示水平视角在(-10°，10°)，竖直视角在(-4°，8°)的区域，区域A表示水平视角在(-40°，40°)，竖直视角在(-10°，20°)的区域，区域B表示水平视角在(-50°，50°)，竖直视角在(-10°，20°)的区域。在以上三个区域内的最小亮度均能达到对应的设定亮度时，可认为调整后的显示器的视角符合实际要求。例如，在本发明实施例对应的上述场景中，当区域A+内的最小亮度可以达到600cd/m2；区域A内的最小亮度可以达到320cd/m2；区域B内的最小亮度可以达到220cd/m2时可认为符合实际要求。
本发明实施例仅以视角偏转为5-10度举例，在实际应用中，可能存在视角偏转其它角度的应用场景，针对这些应用场景条形凸起棱2111和微挡板2211的倾斜角度需要重新优化，倾斜角度的调整规律仍遵循本发明上述的对光线偏转的原理，因此在采用本发明思想而实现的其它视角偏转下条形凸起棱2111和微挡板2211的倾斜角度也属于本发明的保护范围。
在另一种可实施的方式中，请参见图7，图7为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之三。如图7所示，光偏转元件200包括位于导光板100出光面一侧的棱镜模组21，以及位于棱镜模组21背离导光板100一侧的光控膜221。其中，棱镜模组21包括至少一层棱镜片211，每层棱镜片211包括多个平行设置的条形凸起棱2111；光控膜221包括平行交替设置的条形透光区和条形遮挡区，条形遮挡区内设置有微挡板2211。用于改变光线的出光方向，以使背光模组出光的视角不对称的光偏转单元22仅由微挡板2211单独作用。在本实施例中，光偏转单元22包括至少一个条形透射区及相邻的两个微挡板2211。
具体来说，如图7所示，微挡板2211面向所述条形透射区的表面相对法线OO’倾斜；而棱镜片211具有的各条形凸起棱2111相对法线OO’对称。在本发明实施例中，由于棱镜片所具有的各条形凸起棱2111为对称结构，因此经过条形凸起棱2111的光线也对称分布，对于光线具有整体的偏转作用的元件为光控膜中的微挡板2211，通过改变微挡板的倾斜角度可以使光线沿着微挡板的倾斜方向向外出射，在实际应用中，为方便调整，微挡板的倾斜角度可与视角的整体偏转角度相等。采用微挡板作为调整视角的光偏转单元的实施方案相对于同时调整微挡板和条形凸起棱的方式更为简单直接。
在另一种可实施的方式中，请参见图8，图8为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图四。如图8所示，光偏转元件200包括位于导光板100出光面一侧的棱镜模组21，以及位于棱镜模组21背离导光板100一侧的光控膜221。其中，棱镜模组21包括至少一层棱镜片211，每层棱镜片211包括多个平行设置的条形凸起棱2111；光控膜221包括平行交替设置的条形透光区和条形遮挡区，条形遮挡区内设置有微挡板2211。用于改变光线的出光方向，以使背光模组出光的视角不对称的光偏转单元22仅由条形凸起棱2111单独作用。在本实施例中，光偏转单元22包括至少一个条形凸起棱2111。
具体来说，如图8所示，棱镜片211具有的各条形凸起棱2111的轴线相对法线OO’倾斜；各微挡板2211面向条形透射区的表面相互平行，且微挡板的表面均平行于法线OO’。根据上述关于条形凸起棱2111对光线的偏折作用的介绍可知，在调整条形凸起棱相对于法线倾斜时，可以使出射光的视角向垂直于条形凸起棱的延伸方向的两侧方向上偏转。例如，当需要视角在竖直方向上向上偏转设定角度时，需要调整条形凸起棱的延伸方向为水平方向，并设置条形凸起棱向下倾斜。
对比上述采用微挡板2211作为光偏转单元的实施方案，本实施例采用条形凸起棱2111作用光偏转单元并不存在遮挡区，因此可以保证光线的出射效率，尤其是在视角大角度偏转的应用场景下，如果采用单微挡板作为光偏转单元的，则会导致微挡板的倾斜角度太大而使光线出射效率大幅度下降。因此在这样的应用场景中可以选择以条形凸起棱作为光偏转单元的实施方案以保证光线的出射效率不会下降。
在另一种可实施的方式中，请参见图9，图9为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之五。如图9所示，光偏转元件200包括位于导光板100出光面一侧的棱镜模组21。其中，棱镜模组21包括至少一层棱镜片211，每层棱镜片211包括多个平行设置的条形凸起棱2111。用于改变光线的出光方向，以使背光模组出光的视角不对称的光偏转单元22仅由条形凸起棱2111单独作用。在本实施例中，光偏转单元22包括至少一个条形凸起棱2111，且作为光偏转单元的那一层棱镜片具有各条形凸起棱的轴线相对法线OO’倾斜。调整棱镜片211中条形凸起棱2111的倾斜方向以改变出终出射光线对应的视角，而不再增设光控膜，由此来减小背光模组的整体厚度，减薄显示装置。
进一步地，请参见图10，图10为本发明实施例提供的棱镜模组的结构示意图。如图10所示，棱镜模组21可包括叠层设置的第一棱镜片2101和第二棱镜片2102，第一棱镜片2101位于导光板100与第二棱镜片2102之间。在实际应用中，为了调整多个方向的视角，可设置第一棱镜片2101的条形凸起棱与第二棱镜片2102的条形凸起棱的延伸方向不相同，且设置第一棱镜片2101以及第二棱镜片2102具有的各条形凸起棱的轴线均相对法线倾斜，从而可调节垂直于条形凸起棱延伸方向的视角偏转。作为一种常用的实施方式，如图10所示，第一棱镜片2101的条形凸起棱与第二棱镜片2102的条形凸起棱的延伸方向可相互垂直。
在实际应用中，棱镜模组21的材料可采用透明树脂、透明玻璃等材料，且一般情况下棱镜模组21所使用材料的折射率均大于空气折射率，在选用不同材质制作棱镜模组时，需要针对实际需要的视角偏转角度以及材料的折射率优化条形凸起棱的倾斜角度，本发明实施例不对条形凸起棱的倾斜角度取值进行具体限定。
在具体实施时，在本发明实施例上述的背光模组中，如图1、图3a-图3c、图7-图10所示，条形凸起棱2111的截面均可为三角形；在条形凸起棱相对法线倾斜设置时，条形凸起棱的截面三角形的两个侧边与底边的夹角不相等，三角形的底边平行于导光板的出光面。
作为一种优选的实施方式，请参见图11a，图11a为本发明实施例提供的条形凸起棱的截面示意图之一。如图11a所示，条形凸起棱的截面可为顶角为圆角的圆角三角形。将截面顶角设置为圆角相对于尖角可有助于提升大视角的出光亮度。其原理如图11b所示，图11b为本发明实施例提供的条形凸起棱顶角处的光路对比图。在顶角设置为圆角时，由导光板出射的光线入射到圆角区域内时，相比于入射到尖角的情况，如图11b所示，同样入射方向的光线在经过圆角和尖角的折射后，经过圆角折射的光线(6)相比于经过尖角折射的光线(5)来说其出射更偏向大视角的方向，由此在采用截面为圆角三角形的条形凸起棱更有利于增大大视角下的显示亮度。
进一步地，圆角三角形的圆角为一段圆弧，该圆弧对应的半径可设置为大于或等于0.003mm且小于或等于0.2mm。如图11c所示，图11c为本发明实施例提供的条形凸起棱顶角圆弧的示意图。圆弧l的半径为图中的r，圆弧l的圆心为图11c中两个实线段的中垂线(参见图11c中的两段虚线)的交点。
在另一种实施方式中，请参见图12，图12为本发明实施例的条形凸起棱的截面示意图之二。如图12所示，条形凸起棱的截面为包括至少四条边的多边形；其中，多边形的底边平行于导光板的出光面，多边形中远离导光板的各顶角大于与底边相连的两个侧边所呈夹角。以图12所示的四边形为例，通常情况下条形凸起棱的截面为三角形，其顶角为如图12中虚线所示的尖角，而在本发明实施例中，条形凸起棱的截面为四边形，四边形的底边l1平行于导光板100的出光面，远离导光板100的各顶角(δ1和δ2)均大于与底边l1相连的两个侧边l2和l3所呈夹角δ0，该夹角δ0也为截面为三角形时的顶角。采用本发明实施例提供的多边形的截面图形，与上述的圆角三角形同样具有增大大视角亮度的作用。
在实际应用中，本发明实施例提供的上述背光模组的结构参见图13，图13为本发明实施例提供的背光模组的结构示意图之六。如图13所示，背光模组还包括：位于导光板100背离光偏转元件200一侧的反射片300。进一步地，还可包括：位于导光板100与光偏转元件200之间的第一扩散片401和/或位于光偏转元件200背离导光板100一侧的第二扩散片402，以及位于反射片300背离导光板100一侧的背框500。其中，反射片300可将导光板100向背框500一侧出射的光线反射回导光板100中，以增加光的利用率。第一扩散片401以及第二扩散片402可以使光均匀化，拓宽视角，并将光斑瑕疵模糊化，提升辉度。在实际应用中背框可采用金属铁框等，本发明实施例不对其进行限定。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括上述任一背光模组以及位于背光模组出光侧的显示面板。该显示装置可为液晶面板、液晶显示器、电子纸等显示装置，也可为手机、智能手机等移动设备。显示面板为液晶显示面板时包括液晶层。
以上述的显示装置为车载显示器为例，请参见图14a，图14a为本发明实施例提供的车载显示器的平面示意图。如图14a所示，车载显示器包括一显示屏，沿显示屏的AA’方向的截面图如图14b所示，包括上述任一背光模组1以及位于背光模组出光侧的液晶显示面板2。在将背光模组1中的光偏转单元设置为相对于法线的倾斜的非对称结构时，可以使得背光模组的出射光线的整体出射方向向设定方向偏转，从而在经过液晶显示面板之后可使显示面板的视角向上述的设定方向偏转，达到非对称视角的特殊需求。
本发明实施例提供的背光模组及显示装置，包括：导光板，以及设置在导光板出光面一侧的光偏转元件；光偏转元件包括棱镜模组；光偏转元件具有多个结构相同的光偏转单元，各光偏转单元具有相对垂直于导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使背光模组出光的视角相对于法线偏转。棱镜模组包括至少一层棱镜片；棱镜片背离导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱。通过设置非对称结构的光偏转单元，使得背光模组的出射光在原有的基础上相对于法线发生偏转，从而使得出视也发生偏转，形成非对称的视角，满足显示屏的特殊要求。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
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 (22)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：导光板，以及设置在所述导光板出光面一侧的光偏转元件；
所述光偏转元件包括棱镜模组；所述光偏转元件具有多个结构相同的光偏转单元，各所述光偏转单元具有相对垂直于所述导光板出光面的法线倾斜的非对称结构，以使所述背光模组出光的视角相对于所述法线偏转；
所述棱镜模组包括至少一层棱镜片；所述棱镜片背离所述导光板一侧的表面具有多个平行设置的条形凸起棱。
2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光偏转元件还包括光控膜：所述光控膜位于所述棱镜模组背离所述导光板一侧；
所述光控膜包括：多个平行交替排列的条形透射区和条形遮挡区，在所述条形遮挡区设置有微挡板。
3.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述微挡板面向所述条形透射区的表面相互平行，且所述表面相对所述法线向第一设定方向倾斜；
所述微挡板的延伸方向与一层所述棱镜片具有的各所述条形凸起棱的延伸方向相互平行，该层所述棱镜片具有的各所述条形凸起棱的轴线相对所述法线向第二设定方向倾斜，所述条形凸起棱的轴线为所述凸起棱顶点与底边中点的连线，且所述连线与所述凸起棱的延伸方向相互垂直；
所述第一设定方向与所述第二设定方向不相同；
所述光偏转单元包括至少一个所述条形透射区及相邻的两个所述微挡板，以及对应的至少一个所述条形凸起棱。
4.如权利要求3所述的背光模组，其特征在于，所述第一设定方向与所述第二设定方向为平行于所述条形凸起棱截面的平面内位于所述法线两侧的两个相反的方向。
5.如权利要求4所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的轴线相对所述法线的倾斜角度为0-15度，所述微挡板面向所述条形透射区的表面相对所述法线的倾斜角度为0-15度。
6.如权利要求5所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的轴线相对所述法线的倾斜角度为4-6度，所述微挡板面向所述条形透射区的表面相对所述法线的倾斜角度为2-4度。
7.如权利要求6所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的轴线相对所述法线的倾斜角度为6度，所述微挡板面向所述条形透射区的表面相对所述法线的倾斜角度为4度。
8.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，所述微挡板面向所述条形透射区的表面相对所述法线倾斜；
所述光偏转单元包括至少一个所述条形透射区及相邻的两个微挡板；
所述棱镜片具有的各所述条形凸起棱相对所述法线对称。
9.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于，至少一层所述棱镜片具有的各所述条形凸起棱的轴线相对所述法线倾斜，所述条形凸起棱的轴线为所述凸起棱顶点与底边中点的连线，且所述连线与所述凸起棱的延伸方向相互垂直；
所述光偏转单元包括轴线相对所述法线倾斜的至少一个所述条形凸起棱；
各所述微挡板面向所述条形透射区的表面相互平行，且所述表面平行于所述法线。
10.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，至少一层所述棱镜片具有的各所述条形凸起棱的轴线相对所述法线倾斜，所述条形凸起棱的轴线为所述凸起棱顶点与底边中点的连线，且所述连线与所述凸起棱的延伸方向相互垂直；
所述光偏转单元包括轴线相对所述法线倾斜的至少一个所述条形凸起棱。
11.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述棱镜模组包括叠层设置的第一棱镜片和第二棱镜片，所述第一棱镜片位于所述导光板与所述第二棱镜片之间；
所述第一棱镜片以及所述第二棱镜片具有的各所述条形凸起棱的轴线均相对所述法线倾斜，所述第一棱镜片的条形凸起棱与所述第二棱镜片的条形凸起棱的延伸方向不相同。
12.如权利要求10所述的背光模组，其特征在于，所述第一棱镜片的条形凸起棱与所述第二棱镜片的条形凸起棱的延伸方向相互垂直。
13.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述棱镜模组的材料为透明树脂。
14.如权利要求1-13任一项所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的截面为三角形；
所述三角形的两个侧边与底边的夹角不相等，所述三角形的底边平行于所述导光板的出光面。
15.如权利要求1-13任一项所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的截面为顶角为圆角的圆角三角形。
16.如权利要求15所述的背光模组，其特征在于，所述圆角对应的半径大于或等于0.003mm且小于或等于0.2mm。
17.如权利要求1-13任一项所述的背光模组，其特征在于，所述条形凸起棱的截面为包括至少四条边的多边形；
所述多边形中远离所述导光板的各顶角大于与底边相连的两个侧边所呈夹角，所述多边形的底边平行于所述导光板的出光面。
18.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括：位于所述导光板背离所述光偏转元件一侧的反射片。
19.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于，还包括：位于所述导光板与所述光偏转元件之间的第一扩散片和/或位于所述光偏转元件背离所述导光板一侧的第二扩散片。
20.如权利要求18所述的背光模组，其特征在于，还包括：位于所述反射片背离所述导光板一侧的背框。
21.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-20任一项所述的背光模组以及位于所述背光模组出光侧的显示面板。
22.如权利要求21所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括液晶层。
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