CN107505772A - 棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种棱镜微结构，应用于液晶显示装置，包括多个棱镜，所述棱镜包括工作面，且每一所述棱镜可绕一轴线旋转以调整所述棱镜的所述工作面与所述液晶显示装置的出光面之间的夹角。本发明提供的棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置通过将可同步绕其轴线自转的棱镜来调整棱镜的工作面与液晶显示装置的出光面之间的夹角，来改变液晶显示装置的光线出射的方向，实现最佳视角的任意变化，以达到在任意方向的视觉最佳效果。

Description

棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置。
背景技术
液晶显示装置因其具有低辐射、轻薄和耗电低等特点，得到了广泛的应用，随着相关技术的日渐成熟和不断创新，其种类也日益增多。通常，液晶显示装置包括一个液晶显示面板和一个为该液晶显示面板提供平面光的背光模组。
相关技术中，为了液晶显示装置在某一方向为最佳视角，在背光模组的出光侧设置棱镜膜层来改变其出射光的方向，然而，液晶显示装置通常只有在某个方向上能呈现最佳的视角，无法满足在各个方向上都能呈现最佳视角的需求。
因此，有必要提供一种新的棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置，使应用该棱镜微结构的液晶显示装置在多个方向上均能呈现最佳视角。
本发明提供一种棱镜微结构，应用于液晶显示装置，其特征在于，包括多个棱镜，所述棱镜包括工作面，且每一所述棱镜可绕一轴线旋转以调整所述棱镜的所述工作面与所述液晶显示装置的出光面之间的夹角。
进一步地，多个所述棱镜同步转动且相互平行设置；或者，多个所述棱镜排成一列，且棱镜微结构包括多列相互平行的所述棱镜。
进一步地，所述棱镜微结构还包括基材，所述棱镜设于所述基材内，所述基材包括基体及开设于所述基体的多个安装槽，每一所述棱镜对应插设于所述安装槽内。
进一步地，所示棱镜微结构还包括固定连接于所述棱镜的传动装置和连接于所述传动装置的驱动装置，所述传动装置设于所述基体的一端，所述传动装置包括与所述棱镜固定连接的本体和凸设于所述本体周侧表面的多个啮合齿，与相邻所述棱镜固定连接的所述啮合齿相互啮合。
一种液晶显示装置，包括所述的棱镜微结构。
进一步地，所述液晶显示装置还包括液晶显示面板和背光模组，所述液晶显示面板和所述背光模组层叠设置，所述棱镜微结构设于所述背光模组的出光侧。
进一步地，所述棱镜微结构设于所述背光模组与所述液晶显示面板之间，或者设于所述液晶显示面板的出光面。
进一步地，所述液晶显示装置还包括设于所述液晶显示面板出光面的触控屏，所述棱镜微结构设于所述触控屏远离所述液晶显示面板的一侧。
进一步地，所述液晶显示面板包括相对设置的第一偏光片、第二偏光片、设于所述第一偏光片和所述第二偏光片之间的液晶层及位于所述液晶层的出光侧的遮光区域与透光区域，所述第二偏光片位于所述液晶层的出光侧，所述棱镜微结构贴设于所述第二偏光片的出光侧上，并与所述透光区域对应设置。
进一步地，相邻两个所述棱镜之间的间隔区域与所述遮光区域对应设置。
本发明提供的棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置通过将可同步绕其轴线自转的棱镜来调整棱镜的工作面与液晶显示装置的出光面之间的夹角，来改变液晶显示装置的光线出射的方向，实现最佳视角的任意变化，以达到在任意方向的视觉最佳效果。
附图说明
图1为本发明一实施例的棱镜微结构的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的棱镜微结构的结构示意图；
图3为本发明提供的一实施例的液晶显示装置的结构示意图；
图4为本发明液晶显示装置的第一种状态下视角与光路示意图；
图5为本发明液晶显示装置在第一种状态下的光谱图；
图6为本发明液晶显示装置的第二种状态下视角与光路示意图；
图7为本发明液晶显示装置在第二种状态下的光谱图；
图8为本发明液晶显示装置的第三种状态下视角与光路示意图；
图9为本发明液晶显示装置的第四种状态下视角与光路示意图；
图10为本发明另一实施例的液晶显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，为本发明一实施的棱镜微结构的结构示意图。本实施例提供的棱镜微结构100应用于液晶显示装置200，棱镜微结构100包括多个棱镜11，且每个棱镜11可绕一轴线旋转，以调整棱镜11的工作面110与液晶显示装置200的出光面的夹角，进而改变液晶显示装置200的视角。具体的，在本实施例中，为多个棱镜11同步绕轴线旋转。其中，轴线为棱镜绕着旋转所形成的一设想直线。
本实施例中，棱镜11的横截面呈三角形，工作面110为设于棱镜11的三个侧表面，即用于将光线反射出来的面，工作面110包括首尾相接的第一折射面111、第二折射面113和底面115，棱镜11还包括设于第一折射面111、第二折射面113和底面115两端的两个端面117。更具体地，棱镜11的横截面为等腰三角形。可以理解的，棱镜11的横截面还可以呈多边形。棱镜11转动时，第一折射面111、第二折射面113和底面115分别与液晶显示装置200的出光面之间形成不同的夹角，以实现液晶显示装置200在不同方向上呈现最佳视角来实现最佳视觉效果。
棱镜11呈长条形，多个长条形棱镜11相互平行设置。可以理解，棱镜11也可不为长条形，多个棱镜11排成一列，且棱镜微结构100包括多列相互平行的棱镜11。
请参阅图2，为本发明另一实施例的棱镜微结构的结构示意图。作为本发明的另一实施例，棱镜微结构100还包括基材10、设于基材10的端部的传动装置13及用于驱动传动装置13运动的驱动装置15。
基材10包括基体101及自基体101的一端贯穿其另一端的安装槽103，棱镜11安装于安装槽103内。
基体101具有一定的厚度，安装槽103开设于靠近基体101出光侧的部分，而棱镜11安装于靠近基体101的出光侧的位置，这样可最大限度的将光线反射至外界。
具体的，安装槽103为多个，多个安装槽103相互平行设置。
每一棱镜11对应安装于一个安装槽103内。可以理解，也可为多个设置成一列的棱镜11设置于一个安装槽103内。
棱镜11的一端固定连接于传动装置13。当然，棱镜11的两端也可分别固定连接一个传动装置13。
具体地，驱动装置15可为电机，可在棱镜11上安装一转动轴与电机相连来实现棱镜11的转动。具体的，可以是一个电机带动一个棱镜11运动，也可以是一个电机带动多个棱镜11同时运动。可以理解，驱动装置15也可为旋钮，通过手动方式驱动传动装置13转动。当然，驱动装置15也可为其他动力，比如液压马达等。
本实施例中，传动装置13为多个，每个传动装置13包括固定连接于棱镜11的本体131和凸设于本体131周侧表面的多个啮合齿133，固定于相邻两个棱镜11上的传动装置13的啮合齿133相互啮合，以实现两个传动装置13之间的相互传动，从而通过同一个驱动装置13驱动所有棱镜11一起转动。
驱动装置15连接于传动装置13，以控制传动装置13的启停，从而控制棱镜11的转动。当需要调整液晶显示装置200的视角时，驱动装置15发出驱动信号给传动装置13，驱动装置15开启，带动传动装置13转动，进而带动棱镜11转动，调整棱镜11的工作面与液晶显示装置200的出光面的夹角。
请参阅图3，为本发明提供的一实施例的液晶显示装置的结构示意图。一实施例的液晶显示装置200包括棱镜微结构100、液晶显示面板20和与液晶显示面板20层叠设置的背光模组30，背光模组30为液晶显示面板20提供平面光源。棱镜微结构100设于背光模组30的出光侧。
棱镜微结构100应用于液晶显示装置200以改变其视角，当人的视角与液晶显示装置200产生不同的相对角度时，棱镜微结构100可以与液晶显示装置200产生不同夹角。具体的，左视角状态下(视角位于液晶显示装置200的左侧)，底面115与液晶显示装置200的夹角为钝角，光线经底面115反射出来；在中间视角状态下(视角位于液晶显示装置200正前方)，底面115与液晶显示装置200的夹角为0°，光线同时通过第一折射面111和第二折射面113反射出来；广视角状态下，底面115与液晶显示装置的夹角为90°，光线经第一折射面111折射到第二折射面113，在从第二折射面113反射出来；右视角状态下，底面115与液晶显示装置200的夹角与左视角状态下相反。
本实施例中，棱镜微结构100设于液晶显示面板20的出光面，光线依次经过背光模组30、液晶显示面板20和棱镜微结构100。可以理解，棱镜微结构100也可设于背光模组30与液晶显示面板20之间，光线依次经过背光模组30、棱镜微结构100和液晶显示面板20。当棱镜微结构100设于液晶显示面板20的出光面时，液晶显示装置200具有最佳视觉效果。
液晶显示面板20包括第一偏光片21、第二偏光片23、设于第一偏光片21和第二偏光片23之间的液晶层25及位于液晶层25的出光侧的遮光区域(未标号)与透光区域(未标号)，第二偏光片23位于液晶层25的出光侧，棱镜微结构100设于第二偏光片23的出光面上。
液晶层25包括依次层叠于第一偏光片21上的阵列基板251、液晶253及彩色滤光片255，第二偏光片23叠于彩色滤光片255之上。因此，可以理解的，棱镜微结构100还可以叠设于阵列基板251或者彩色滤光片255之上，但是这两种方式均使棱镜微结构100设于液晶显示面板20的内部，制作工艺难度大，且效果比设置在第二偏光片23上的稍差。
彩色滤光片255包括等距离排列并周期性重复的多个红色、绿色和蓝色滤光片256以及间隔设于多个红色、绿色和蓝色滤光片256之间的黑色矩阵257。
发光区域指由红色、绿色和蓝色滤光片256的光线反射区域，遮光区域为黑色矩阵257光线阻挡区域，当棱镜11为多个时，两个棱镜11之间的间隔区域与彩色滤光片255的黑色矩阵257相对应，从而使得棱镜11之间的间隔区域不会影响彩色滤光片255发出的光线。
请结合参阅图4和图5，其中，图4为本发明液晶显示装置的第一种状态下视角与光路示意图，图5为本发明液晶显示装置在第一种状态下的光谱图。如图4所示左视角状态下，底面115与液晶显示装置200的夹角为钝角α，即棱镜11的底面115与中心线的夹角，称为入射角，光线到达棱镜11的底面115时为从光密介质进入光疏介质形成反射角β。当人的视角位于液晶显示装置200的左侧时，棱镜11转动至图示位置使光路的出射方向发生变化，此时，α＞β，光线发生全发射，光路从左侧出射，结合参阅图5，光谱曲线的峰值处于-20°至-10°之间，因此，呈现出左视角的视觉效果最佳。
具体的，根据折射率的计算公式n＝1/sinβ可以计算得出，当棱镜11由玻璃(n＝1.52)制成时，全反射角β等于41°，当棱镜11的材料为折射率更大的透明材料时，全反射角更小，光线更易发生全反射以实现左视角的视角效果最佳的状态。
根据采用棱镜11来改变光路的出射方向的原理，棱镜11不仅可以使光线方向发生偏移，还可以用来调整图像的方向。
请结合参阅图6和图7，其中，图6为本发明液晶显示装置的第二种状态下视角与光路示意图；图7为本发明液晶显示装置在第二种状态下的光谱图。当人的视角位于液晶显示装置200的正前方时，使棱镜11转动至图示位置，棱镜11的底面115与液晶显示装置200的夹角α为0°，即棱镜11的底面115与液晶显示装置200的中心线重合，此时，α＝0°，出射光向中心反射方向，结合参阅图7，光谱曲线的峰值在0°左右，即大约为0°时亮度最大，因此，达到窄视角效果的中间视角最佳。
请参阅图8，为本发明液晶显示装置的第三种状态下视角与光路示意图。当人的视角为广视角状态时，使棱镜11转动至图示位置，棱镜11的底面115与液晶显示装置200的夹角α为90°，即棱镜11的底面115与液晶显示装置200的中心线垂直，此时，α＝90°，一部分光线直接出射，不做方向改变，另外一部分光线经过棱镜11的两次折射后，基本沿原光路出射，从而使广视角的视觉效果最佳。
请参阅图9，为本发明液晶显示装置的第四种状态下视角与光路示意图。为与第一种状态相反的视角，同理，从而形成了右视角的视觉效果最佳。
同时，通过棱镜微结构100对液晶显示装置200视角的控制，使液晶显示装置200还能实现防窥的目的，有效的保护了使用者的隐私。
请参阅图10，为本发明另一实施例的液晶显示装置的结构示意图。作为本发明的另一个实施例，液晶显示装置200还包括设于液晶显示面板20出光侧的触控屏28，棱镜微结构100贴设于触控屏28上。
触控屏28包括触控组件281及设于触控组件281最外层的玻璃盖板283，棱镜微结构100的入光面贴设于玻璃盖板283的出光面，来调整光线的出射方向，使液晶显示装置200具有最佳视觉效果。
上述实施例提供的棱镜微结构及应用该棱镜微结构的液晶显示装置通过将可同步绕其轴线自转的棱镜来调整棱镜的工作面与液晶显示装置的出光面之间的夹角，来改变液晶显示装置的光线出射的方向，实现最佳视角的任意变化，以达到在任意方向的视觉最佳效果。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种棱镜微结构，应用于液晶显示装置(200)，其特征在于，包括多个棱镜(11)，所述棱镜(11)包括工作面(110)，且每一所述棱镜(11)可绕一轴线旋转以调整所述棱镜(11)的所述工作面(110)与所述液晶显示装置(200)的出光面之间的夹角。
2.如权利要求1所述的棱镜微结构，其特征在于，多个所述棱镜(11)同步转动且相互平行设置；或者，多个所述棱镜(11)排成一列，且棱镜微结构(100)包括多列相互平行的所述棱镜(11)。
3.如权利要求1所述的棱镜微结构，其特征在于，所述棱镜微结构(100)还包括基材(10)，所述基材(10)包括基体(101)及开设于所述基体(101)的多个安装槽(103)，每一所述棱镜(11)对应插设于所述安装槽(103)内。
4.如权利要求3所述的棱镜微结构，其特征在于，所示棱镜微结构(100)还包括固定连接于所述棱镜(11)的传动装置(13)和连接于所述传动装置(13)的驱动装置(15)，所述传动装置(13)设于所述基体(101)的一端，其中，所述传动装置(13)包括与所述棱镜(11)固定连接的本体(131)和凸设于所述本体(131)周侧表面的多个啮合齿(133)，与相邻所述棱镜(11)固定连接的所述啮合齿(133)相互啮合。
5.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-4任意一项中所述的棱镜微结构(100)。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置(200)还包括液晶显示面板(20)和背光模组(30)，所述液晶显示面板(20)和所述背光模组(30)层叠设置，所述棱镜微结构(100)设于所述背光模组(30)的出光侧。
7.如权利要6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述棱镜微结构(100)设于所述背光模组(30)与所述液晶显示面板(20)之间，或者设于所述液晶显示面板(20)的出光面。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示装置(200)还包括设于所述液晶显示面板(20)出光面的触控屏(28)，所述棱镜微结构(100)设于所述触控屏(28)远离所述液晶显示面板(20)的一侧。
9.如权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示面板(20)包括相对设置的第一偏光片(21)、第二偏光片(23)、设于所述第一偏光片(21)和所述第二偏光片(23)之间的液晶层(25)及位于所述液晶层(25)的出光侧的遮光区域与透光区域，所述第二偏光片(23)位于所述液晶层(25)的出光侧，所述棱镜微结构(100)贴设于所述第二偏光片(23)的出光侧上，并与所述透光区域对应设置。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，相邻两个所述棱镜(11)之间的间隔区域与所述遮光区域对应设置。
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