CN112764136A - 光学膜和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学膜，包括基体膜和多个微光学单元；所述基体膜包括相对的第一主表面和第二主表面，多个所述微光学单元设置在所述基体膜的第一主表面上；所述微光学单元为设置在所述基体膜上的凸起，所述微光学单元与所述第一主表面接触的表面的面积大于所述微光学单元背离所述第一主表面的表面的面积。本发明还提供一种显示装置，所述显示装置显示画面时，亮度均匀，显示效果好。

Description

光学膜和显示装置
技术领域
本发明涉及显示设备领域，具体地，涉及一种光学膜和一种包括该光学膜的显示装置。
背景技术
反射式显示装置能够利用周围的环境光作为照明源以显示画面，与传统的透射式显示装置相比，反射式显示装置具有光线柔和、省电、在户外具有更好的显示效果等优点，越来越受到关注。
在反射式显示装置的实际应用过程中，在环境光较弱或者暗室内环境下，反射式显示装置的亮度较低，显示效果不佳。
为了解决上述问题，可以在反射式显示装置中增加前置光源，以辅助反射式显示装置进行显示。具体地，如图1所示，显示装置包括前置光源100和反射型显示面板200，前置光源100包括光源110和导光板120，该导光板120设置在反射型显示面板200的显示侧。
虽然设置前置光源可以提高显示亮度，但设置前置光源同时也带来了画面亮度不均匀的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学膜和一种包括该光学膜的显示装置。所述显示装置显示画面亮度均匀。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种光学膜，包括基体膜和多个微光学单元；
所述基体膜包括相对的第一主表面和第二主表面，多个所述微光学单元设置在所述基体膜的第一主表面上；
所述微光学单元为设置在所述基体膜上的凸起，所述微光学单元与所述第一主表面接触的表面的面积大于所述微光学单元背离所述第一主表面的表面的面积。
可选地，所述微光学单元的形状为梯形六面体。
可选地，所述微光学单元的侧面与所述微光学单元与所述第一主表面接触的表面之间的夹角在45°至65°之间。
可选地，所述微光学单元与所述基体膜接触的表面为边长在20微米至25微米之间的第一矩形，所述微光学单元背离所述基体膜的表面为边长在10微米至20微米之间的第二矩形。
可选地，所述微光学单元的高度在10微米至15微米之间。
可选地，所述微光学单元为沿平行于所述第一主表面的平面上的横截面为矩形的曲线棱。
可选地，在所述第一主表面上单位面积内设置的所述微光学单元的数量沿预定方向逐渐增加。
可选地，所述微光学单元与所述基体膜为一体结构。
可选地，任意N个微光学单元与所述第一主表面接触的表面的中心不在同一条直线上，其中，2＜N≤5。
作为本公开的第二个方面，提供一种显示装置，包括光源、导光板和显示面板，其中，所述显示装置还包括如本发明第一个方面所提供的上述光学膜，所述导光板包括朝向所述光源的入光面、与所述入光面连接的第一透光面、如所述入光面相连的第二透光面，所述第一透光面和所述第二透光面相对设置，所述光学膜设置在所述第一透光面和所述显示面板的显示面之间，所述微光学单元远离所述显示面。
可选地，所述第一透光面和/或所述第二透光面上形成有多个散射单元。
可选地，所述入光面与所述导光板的厚度方向的夹角在3°至7°之间。
可选地，所述微光学单元的折射率与导光板的折射率相同。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是相关技术中具有前置光源的显示装置的结构示意图；
图2是本发明所提供的光学膜的结构示意图；
图3是发明所提供的显示装置的一种实施方式的示意图；
图4是相关技术中，导光板内的光发生全反射的示意图；
图5是传播方向与图4中所示的光线相同的光在本公开所提供的光学膜中的传播示意图；
图6是微光学单元的一种实施方式的立体结构示意图；
图7是微光学单元的纵截面的示意图；
图8所示的是光学膜中微光学单元的分布密度示意图；
图9所示的是光学膜的另一种实施方式的示意图；
图10是显示装置中的前置光源的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中所提到的方位词“上”、“下”是以图2中的“上”、“下”方向。
作为本发明的一个方面，如图2所示，提供一种光学膜300，该辅助光学膜300包括基体膜310和多个微光学单元320。
基体膜310包括相对设置的第一主表面A和第二主表面B，多个微光学单元320设置在基体膜310的第一主表面A上。
微光学单元320为设置在基体膜310上的凸起，并且，微光学单元320与第一主表面A接触的表面(为了便于描述，可以称之为底面)的面积大于该微光学单元320背离第一主表面的表面(为了便于描述，可以称之为顶面)的面积。换言之，微光学单元320具有上窄下宽的结构。
本发明所提供的光学膜300应用于具有前置光源的显示装置中，具体地，如图3所示，所述显示装置包括前置光源100、显示面板200和光学膜300，该光学膜300设置在前置光源100的导光板120与显示面板200的显示面之间。
前置光源100的光源110朝向导光板120的入光面发光，外部环境光也会进入导光板120。光线进入导光板120后，在导光板120内传播。
需要指出的是，在未设置光学膜300的情况下，如图4所示，部分光会在导光板120的界面处发生全反射，再次返回导光板120内部，而不会进入显示面板200。
本发明所提供的光学膜300中，微光学单元320的折射率与导光板的折射率相近似，当显示装置中设置了本发明所提供的光学膜300后，如图5所示，原本会发生全反射的光，会射入光学膜的微光学单元320，并从该微光学单元320的侧面出射(或者透射微光学单元320)，照射在相邻的微光学单元320的侧面上。照射在微光学单元320的侧面上的光可能会被该微光学单元320的侧面所反射，经过导光板120、周边微光学单元320等的几次反射后，原本会全反射回导光板的光最终射入显示面板200。
当然，照射在微光学单元320的侧面上的光还有可能会射入该微光学单元320内部，并该微光学单元的传递下进入基体膜310，并最终射入显示面板200。
由此可知，一部分原本会发生全反射的光射入了显示面板200，从而增加了进入显示面板200的总光量，进而提高了显示面板200的亮度。
此外，直接从导光板120上与相邻两个微光学单元320之间的间隔相对应的部分出射的光，也可能会照射在微光学单元320的侧面上。该部分光可能会直接进入微光学单元320，并最终射入显示面板200，也可能会在微光学单元320的侧面、导光板120的表面以及基体膜310的第一主表面之间发生多次反射，进行充分混光，从而可以使得入射至显示面板200的光的亮度更加均匀，进而使得显示面板200的显示亮度更加均匀，并提高显示面板200的显示效果。
在图2中所示的实施方式中，微光学单元320的侧面为斜平面，但是，在本发明中，微光学单元320的侧面形状并不限于此。例如，微光学单元的侧面可以为斜平面、内凹曲面、外凸曲面中的任意一者，或者微光学表面的侧面可以为上述几种表面形状的组合。
作为一种优选实施方式，如图6所示，微光学单元320可以为梯形六面体。此处所述的“梯形六面体”是指纵切面(即，垂直第一主表面的切面)为梯形的六面体。
对于反射型的显示面板200而言，入射光与垂直于显示面板200的显示面的方向(在图3中所示的具体情况中，垂直于显示面板200的显示面的方向为竖直方向)的角度在±30°之间时，可以获得较好的显示效果。
为了使得显示入射光的角度分布在尽量分布在±30°的范围内，可以对光学膜的组合结构上的微光学单元的结构进行调整。
经本发明的发明人反复测试发现，对于从微光学单元320透射的光而言，当微光学单元320的侧面与微光学单元的底面之间的夹角β(参见图7)为55°时，光强对称轴位于中心；当微光学单元320的侧面与微光学单元的底面之间的夹角β大于55°时，光强对称轴向光源侧偏移，当微光学单元320的侧面与微光学单元的底面之间的夹角β小于55°时，光强对称轴向远离光源侧偏移。
由此可知，为了确保微光学单元320中出射的光强轴尽量位于微光学单元的中间位置处，微光学单元320的各个侧面与底面之间的角度均可以在55°左右。当然，此处的55°左右，可以是指45°到65°。
为了确保微光学单元320的侧面与微光学单元320的底面之间的夹角β在55°左右，可选地，微光学单元320与基体膜310接触的表面为边长在20微米至25微米之间的第一矩形，微光学单元320背离基体膜310的表面为边长在10微米至20微米之间的第二矩形。
可选地，第一矩形和第二矩形均为正方形。
进一步地，微光学单元320的高度(即，微光学单元320的底面与微光学单元320的顶面之间的距离)在10微米至15微米之间。
可选地，第一矩形可以为边长为23μm的正方形，第二矩形可以为边长为17μm的正方形，微光学单元的高度可以为11.4μm。
在本公开中，微光学单元320可以随机地分布在基体膜310背离反射型显示面板200的表面上。此处“随机”的意思是，微光学单元320与所述第一主表面接触的表面的中心并未排列为规则的矩阵。也就是说，任意N个微光学单元与所述第一主表面接触的表面的中心不在同一条直线上，其中，2＜N≤5。
当然，本发明并不限于此，微光学单元还可以为曲线棱，如图9所示。为了便于制造，该曲线棱在沿垂直于所述第一主表面的平面上的横截面为矩形，该曲线棱与所述第一主表面接触的表面为曲线条。需要指出的是，图9仅仅是示例性地示出辅助光学膜300上的微光学单元320，并非是指辅助光学膜300仅设置有3条曲线棱。
为了使得从光学膜300的基体膜310出射的光亮度更加均匀，优选地，在所述第一主表面上单位面积内设置的所述微光学单元的数量沿预定方向逐渐增加。
当光学膜320应用于显示装置中、且与前置光源相配合时，所述预定方向为远离光源的方向，也就是图2和图8中，从左至右的方向。在图8中，光学膜300左下角设置的微光学单元320的密度小于光学膜300右下角设置的微光学单元320的密度。
在本发明中，对如何形成具有基体膜310和微光学单元320的光学膜300不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，可以利用一体成型的方法形成光学膜300，基体膜310和微光学单元320为一体结构。例如，可以通过对膜材进行热压的方式获得光学膜300，也可以利用光刻的方式获得光学膜300。
在本发明中，对光学膜300的具体材料也不做特殊限定，例如，可以利用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成光学膜300。
作为本发明的第二个方面，提供一种显示装置，如图3所示，所述显示装置包括光源110、导光板120和显示面板200。为了便于描述，还可以将包括光源110和导光板120的组合结构称为前置光源100。
如图10所示，该导光板120包括朝向光源110的入光面123、与入光面123相连的第一透光面121和与入光面123相连的第二透光面122，第一透光面121与第二透光面122相对设置。其中，光学膜300设置在第一透光面121与显示面板200的显示面之间，且光学膜300的微光学单元320远离显示面板的显示面。
导光板120的功能是将点光源转换为面光源，环境光、以及前置光源100发出的光均能够穿过辅助光学膜100进入显示面板。辅助光学膜100朝向导光板120的表面为微光学单元320，微光学单元320可以将入射光充分混合，提高进入显示面板的光的均匀性，进而提高显示亮度的均匀性。
为了提高显示亮度，优选地，第二透光面122上靠近入光面123处形成有多个散射单元122a。
通过在第二透光面122上设置散射单元122a，可以避免光在第二透光面122处形成全反射，也就是说，可以设置散射单元122a破坏全反射条件，使得更多的光能够从导光板120中出射，从而可以提高显示亮度。优选地，所述散射单元112a可以设置在靠近入光面123处。
作为一种可选实施方式，散射单元122a可以为从第二透光面122上内凹的凹槽。作为一种可选实施方式，该凹槽的深度可以为1mm左右。例如，凹槽的深度可以在0.5mm至1.5mm之间。
当然，本发明并不限于此，还可以在第一透光面121上也设置多个所述散射单元。
在本发明中，对如何将光学膜300与显示面板200固定连接并不做特殊限定，如图3中所示，可以利用光学透明胶400将光学膜300的基体膜310粘结在显示面板200的显示面上。
在本公开中，对入导光板120的结构也不做特殊的限定。例如，导光板120可以为入光面123垂直于第一透光面121和第二透光面122的矩形板。
为了进一步增加从导光板120出射的光的量，可选地，如图3所示，入光面123与导光板120的厚度方向之间的角度α在3°至7°之间。通过设置入光面123的角度，也可以使得光从导光板出射的放线尽可能地分布在±30°以内，从而可以提高光线的利用率。
导光板120的折射率可以与光学膜300的微光学单元320的折射率相同，从而可以更好地破坏全发射条件。
如上文中所述，光学膜300的材料可以为PET，那么，导光板120的材料也可以为PET。当然，本发明并不限于此，导光板120的材料还可以为玻璃。
在本发明中，对显示面板200的具体类型也不做特殊的限定。例如，显示面板200可以为反射型液晶显示面板。
当然，本发明并不限于此，显示面板200还可以是半反半透显示屏、透明显示屏、墨水显示屏等中的任意一者。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种光学膜，其特征在于，包括基体膜和多个微光学单元；
所述基体膜包括相对的第一主表面和第二主表面，多个所述微光学单元设置在所述基体膜的第一主表面上；
所述微光学单元为设置在所述基体膜上的凸起，所述微光学单元与所述第一主表面接触的表面的面积大于所述微光学单元背离所述第一主表面的表面的面积。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元的形状为梯形六面体。
3.根据权利要求2所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元的侧面与所述第一主表面的夹角在45°至65°之间。
4.根据权利要求3所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元与所述基体膜接触的表面为边长在20微米至25微米之间的第一矩形，所述微光学单元背离所述基体膜的表面为边长在10微米至20微米之间的第二矩形。
5.根据权利要求4所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元的高度在10微米至15微米之间。
6.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元为沿垂直于所述第一主表面的平面上的横截面为矩形或梯形的曲线棱。
7.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于，在所述第一主表面上单位面积内设置的所述微光学单元的数量沿预定方向逐渐增加。
8.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于，所述微光学单元与所述基体膜为一体结构。
9.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于，任意N个所述微光学单元与所述第一主表面接触的表面的中心不在同一条直线上，其中，2＜N≤5。
10.一种显示装置，包括光源、导光板和显示面板，其特征在于，所述显示装置还包括如权利要求1-9任一所述的光学膜；
所述导光板包括朝向所述光源的入光面、与所述入光面连接的第一透光面、如所述入光面相连的第二透光面，所述第一透光面和所述第二透光面相对设置；
所述光学膜设置在所述第一透光面和所述显示面板的显示面之间，所述微光学单元远离所述显示面。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述第一透光面和/或所述第二透光面上形成有多个散射单元。
12.根据权利要求10所述的前置光源，其特征在于，所述入光面与所述导光板的厚度方向的夹角在3°至7°之间。
13.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述微光学单元的折射率与导光板的折射率相同。
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