CN116047808A - 背光模组和显示装置 - Google Patents

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CN116047808A CN202211525175.5A CN202211525175A CN116047808A CN 116047808 A CN116047808 A CN 116047808A CN 202211525175 A CN202211525175 A CN 202211525175A CN 116047808 A CN116047808 A CN 116047808A
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王盼
沈柏平
凌安恺
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Xiamen Tianma Microelectronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种背光模组和显示装置，背光模组包括发光单元，光线经过光学膜后沿垂直于背光模组出光面方向传播，还包括位于光学膜靠近背光模组出光面一侧的调光层，调光层包括多个调光单元，调光单元包括第一表面和第二表面，第一表面位于靠近背光模组出光面的一侧且为平面，第二表面至少包括第一子表面和第二子表面，第二方向上第一子表面所在平面与第一表面所在平面相交，第三方向上第二子表面所在平面与第一表面所在平面相交，且第一子表面和第二子表面均向远离背光模组出光面的一侧倾斜；第一方向、第二方向与第三方向均相交。本发明减少背光模组大角度光通量，增加小视角内光通量，增加小视角内的对比度，提高显示性能。

Description

背光模组和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，更具体地，涉及一种背光模组和显示装置。
背景技术
背光模组(Back Light Module)为液晶显示面板(LCD Panel)的关键零组件之一，由于液晶本身不具发光特性，因此，必须在LCD显示面板的背面加上一个发光源，方能达到饱满的色彩显示效果，背光模组之功能即在于供应充足的亮度与分布均匀的平面光源，使LCD显示面板能正常显示影像。
背光模组可以分为侧入式背光模组和直下式背光模组。直下式背光模组是采用直下式背光源，直下式背光源需要发光体在整个面上大量均匀分布，直下式背光源在发光体的上方需要采用一张硬度较强的扩散板进行发光体的模糊化处理，同时支撑上方的光学膜片；侧入式背光模组通常在导光板侧边设置侧入式背光源，侧入式背光源发射的光线进入导光板，借由设置在导光板上的网点或者反射结构再扩散，破坏全反射造成的内部传播，使光线从导光板的出光面均匀射出，实现由点光源转化为面光源，为了提高背光模组的。无论是直下式还是侧入式，在背光源的上方都需要设计下扩散片、棱镜片、上扩散片的结构，下扩散片的作用将从导光板发出的光集中起来均匀投射到棱镜片上，棱镜片的作用是利用全反射和折射定律将分散的光集中在一定角度范围内射出，从而提高这个角度范围内的亮度，上扩散片的作用是将棱镜片射出的光雾化，并将光均匀透出，同时上扩散片能起到保护棱镜片的作用。现有技术中通过棱镜片对光线偏折的角度过大，导致大视角光线较多，而小视角的光线较少，使小视角区域的对比度无法满足要求。
因此，亟需提供一种能够提高小视角区域对比度的背光模组和显示装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种背光模组和显示装置，用以提高小视角区域对比度。
一方面，本发明提供了一种背光模组，包括：
发光单元；
光学膜，所述发光单元提供的光线经过所述光学膜后沿第一方向传播，所述第一方向为垂直于所述背光模组出光面的方向；
位于所述光学膜靠近所述背光模组出光面一侧的调光层，所述调光层包括多个调光单元，所述调光单元包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述第二表面靠近所述背光模组出光面的一侧，所述第二表面至少包括第一子表面和第二子表面，所述第一表面为平面，沿第二方向上，所述第一子表面所在平面与所述第一表面所在平面相交，且所述第一子表面向远离所述背光模组出光面的一侧倾斜，沿第三方向上，所述第二子表面所在平面与所述第一表面所在平面相交，且所述第二子表面向远离所述背光模组出光面的一侧倾斜；
所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向均相交，且所述第二方向与所述第三方向均平行于所述背光模组出光面。
另一方面，本发明提供了一种显示装置，包括上述背光模组，以及位于所述背光模组出光面一侧的显示面板。
与现有技术相比，本发明提供的背光模组和显示装置，至少实现了如下的有益效果：
本发明的背光模组中，发光单元发出的光线经过光学膜后沿垂直于背光模组出光面的方向传播，然后再通过调光层进行偏折，该调光层位于光学膜靠近背光模组出光面一侧，调光层将垂直于背光模组出光面方向的光向小角度的方向偏折。一方面通过调光层替代相关技术中的棱镜片，相关技术中的棱镜片需要设置为两层棱镜条，一层棱镜条沿第二方向延伸第三方向排布，另一层棱镜条沿第三方向延伸第二方向排布，制作工艺上比较复杂，本发明只用一层调光层即可替代相关技术中的棱镜片，制作工艺简便；另一方向，相关技术中的棱镜片对光线偏折的角度过大，导致大视角光线较多，而小视角的光线较少，使小视角区域的对比度无法满足要求，本发明中的调光层包括多个调光单元，调光单元包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，第一表面位于第二表面靠近背光模组出光面的一侧，第二表面至少包括第一子表面和第二子表面，第一表面为平面，沿第二方向上，第一子表面所在平面与第一表面所在平面相交，且第一子表面向远离背光模组出光面的一侧倾斜，沿第三方向上，第二子表面所在平面与第一表面所在平面相交，且第二子表面向远离背光模组出光面的一侧倾斜；第一方向、第二方向与第三方向均相交，且第二方向与第三方向均平行于背光模组出光面，这样在第二方向和第三方向上同时对光线进行偏折，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，小视角区域的对比度满足要求。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是相关技术提供的一种背光模组的结构示意图；
图2是相关技术中的棱镜片的结构示意图；
图3是图1的背光模组发光的对比度等高线示意图；
图4是本发明提供的一种背光模组的平面结构示意图；
图5是图4中A-A’向的一种剖面图；
图6是本发明提供的一种调光层的结构示意图；
图7是图6中B-B’向的一种剖面图；
图8是图6中C-C’向的一种剖面图；
图9是图4中背光模组发光的对比度等高线示意图；
图10是本发明提供的一种调光单元的结构示意图；
图11是调光单元在第一截面上的正投影示意图；
图12是调光单元在第二截面上的正投影示意图；
图13是本发明提供的又一种调光层的结构示意图；
图14是调光单元在第一截面上的正投影示意图；
图15是调光单元在第二截面上的正投影示意图；
图16是采用图13中的调光层后背光模组的出光对比度等高线示意图；
图17是本发明提供的又一种调光层的结构示意图；
图18是采用图17的调光层后背光模组的出光对比度等高线示意图；
图19是本发明提供的又一种背光模组的平面结构示意图；
图20是图19中背光模组的出光的对比度等高线示意图；
图21是图19中D-D’向的一种剖面图；
图22是本发明提供的又一种调光层的结构示意图；
图23是图22中E-E’向的一种剖面图；
图24是图22中F-F’向的一种剖面图；
图25是采用图22的调光层后背光模组的出光的对比度等高线示意图；
图26本发明提供的一种显示装置的平面结构示意图；
图27是图26中G-G’向的一种剖面图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
鉴于相关技术的背光模组存在小视角区域对比度无法满足要求的情况，发明人对相关技术进行了如下研究，参照图1、图2和图3，图1是相关技术提供的一种背光模组的结构示意图，图2是相关技术中的棱镜片的结构示意图，图3是图1的背光模组发光的对比度等高线示意图，图1中的背光模组000以侧入式背光模组为例进行说明，背光模组000包括侧入式背光源001、与侧入式背光源001相对设置的导光板002、位于导光板002远离背光模组出光面K001的反射片003，侧入式背光源001发出的光进入到导光板002内，经过反射片003后反射至背光模组出光面K001的一侧，而后依次通过下扩散片004、棱镜片005和上扩散片006后射出，在经过棱镜片005时会对光线进行偏折，棱镜片005通常设两层，第一层棱镜片具有沿行方向延伸、列方向排布的三角形棱镜条0050，第二层棱镜片具有沿列方向延伸、行方向排布的三角形棱镜条0050，而且三角形棱镜条的顶角均是朝向背光模组出光面K001的，光线经过三角形棱角条0050的侧壁时光线向大角度的方向偏折，由此导致大角度的光线较多，参照图3，图3是经过棱镜片005调制后光线的对比度等高线图，对比度是指背光模组在发光时最亮的白和最暗的黑的亮度比值，对于背光模组，通常会要求在小视角区域A+区的对比度要大于等于1300，而相关技术的背光模组经过棱镜片005的调制后光线被偏折的角度偏大，而小视角区域中的光线却比较少，导致小视角区域的对比度部分小于1300，如图3小视角区域A+区左上角和右上角的位置不在等高线为1300的范围内(即图3中图案填充处)，此时不能满足对比度要求。
有鉴于此，本发明提供了一种背光模组和显示装置用以解决上述问题，对于背光模组和显示装置的具体实施例下文将详述。
参照图4、图5、图6、图7、图8和图9，图4是本发明提供的一种背光模组的平面结构示意图，图5是图4中A-A’向的一种剖面图，图6是本发明提供的一种调光层的结构示意图，图7是图6中B-B’向的一种剖面图，图8是图6中C-C’向的一种剖面图，图9是图4中背光模组发光的对比度等高线示意图，当然本实施例中调光层30结构可参照图6。
本实施例中的背光模组1000包括：发光单元10；光学膜20，发光单元10提供的光线经过光学膜20后沿第一方向F1传播，第一方向F1为垂直于背光模组出光面k1的方向；位于光学膜20靠近背光模组出光面k1一侧的调光层30，调光层30包括多个调光单元300，调光单元300包括沿第一方向F1相对设置的第一表面3001和第二表面3002，第一表面3001位于第二表面3002靠近背光模组出光面k1的一侧，第二表面3002至少包括第一子表面3002a和第二子表面3002b，第一表面3001为平面，沿第二方向F2上，第一子表面3002a所在平面与第一表面3001所在平面相交，且第一子表面3002a向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜，沿第三方向F3上，第二子表面3002b所在平面与第一表面3001所在平面相交，且第二子表面3002b向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜；第一方向F1、第二方向F2与第三方向F3均相交，且第二方向F2与第三方向F3均平行于背光模组出光面k1。
具体的，本发明的背光模组1000可以为侧入式背光模组，也可以为直下式背光模组，图4和图5中仅以背光模组1000为侧入式背光模组为例进行示意性说明，如图5中所示，侧入式背光模组1000的发光单元10的出光面k2与背光模组1000的出光面k1是相交的。背光模组1000具有壳体1，壳体1包括底板11和侧板12，侧板12与地板形成容置腔以容纳光学膜20和调光层30，侧板12包括第一侧板12、第二侧板12b、第三侧板12c和第四侧板12d，第一侧板12a和第二侧板12b位于底板11沿列方向Y相对的两侧，第三侧板12c和第四侧板12d位于底板11沿行方向X相对的两侧，且底板11、第一侧板12a、第二侧板12b、第三侧板12c和第四侧板12d之间形成容置腔，发光单元10位于光学膜20和第一侧板12a之间。
可选的，光学膜20可以包括导光板3，导光板3与发光单元10在列方向Y上相对，另外光学膜20还包括位于导光板3靠近背光模组出光面k1一侧的下扩散片40，在导光板3远离背光模组出光面k1的一侧还包括反射片80，在导光板3上还设有网点31。当然在调光层30远离光学膜20的一侧还包括上扩散片60，在背光模组1000对应非显示区的位置还设有遮光膜70，遮光膜70位于发光单元10远离底板11的一侧，用于防止非显示区漏光。
图6中的调光层30中具有多个调光单元300，图6中仅以调光单元300之间为紧密排列进行示意性说明。当然调光单元300还可以具有一定间隔，这里未示出，结合图5，对于调光层30来说，对光学膜20的出光起到偏折作用的主要是调光单元300的第二表面3002。图6中对于调光单元300的数量仅为示意性说明，不作为实际产品中调光单元300数量的限制。图6至图8中未对调光单元300进行图案填充。
调光单元300包括沿第一方向F1相对设置的第一表面3001和第二表面3002，第一表面3001位于第二表面3002靠近背光模组出光面k1的一侧，第一表面3001为平面，即调光单元300靠近背光模组出光面k1的一侧为平面，第一表面3001对于光线偏折不起作用。
结合图5和图6，第二表面3002至少包括第一子表面3002a和第二子表面3002b，沿第二方向F2上，第一子表面3002a所在平面与第一表面3001所在平面相交，且第一子表面3002a向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜，第一方向F1和第二方向F2相交，第二方向F2平行于背光模组出光面k1，如图7中所示，光线L11进入到调光单元300，由于第一子表面3002a向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜，加之调光单元300的折射率大于空气的折射率，光线L11经过第一子表面3002a后出光为L12，光线L12向小角度的方向上偏折，与第一方向F1具有一定的夹角。沿第三方向F3上，第二子表面3002b所在平面与第一表面3001所在平面相交，且第二子表面3002b向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜，第一方向F1与第三方向F3相交，且第二方向F2与第三方向F3均平行于背光模组出光面k1，如图8中所示，光线L21进入到调光单元300，由于第二子表面3002b向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜，加之调光单元300的折射率大于空气的折射率，光线L21经过第一子表面3002a后出光为L22，光线L22向小角度的方向上偏折，与第一方向F1具有一定的夹角。对于第一子表面3002a和第二子表面3002b的倾斜角度分别为θ1和θ2，θ1和θ2可以相等也可以不相等，这里不做具体限定。当然θ1和θ2相等时，在第一方向F1上和第二方向F2上对光线偏折的角度是相同的。
需要说明的是，本发明中视为从光学膜20发出的光是没有方向性的，即经过光学膜20后的出光是沿垂直于背光模组出光面k1的方向传播，继而进入到调光层30中。另外这里的调光层30的折射率是大于空气的折射率的，从光学膜20射出的光线进入光学膜20与调光层30之间的空气，然后从空气进入到调光层30，相当于从光疏进入到光密。
在一些可选的实施例中，调光层30的材料包括聚甲基丙烯酸甲脂，其折射率n2通常为1.49，空气的折射率n1为1.00029，即调光层30的折射率大于空气的折射率。此外，本发明中所指的小视角区域A+区域是指与第一方向F1的夹角为10°以内的区域，根据折射率公式n1sinα1＝n2sinα2，光线从空气中进入到调光层30发生一次折射，从调光层30射出进入到上层(调光层30靠近背光模组出光面k1的一侧)空气又发生一次折射，要使得光线向10°左右偏折(即从调光层30射出进入到上层空气后光线与第一方向F1的夹角在10°左右)，可以计算得知第一子表面3002a和第二子表面3002b倾斜角度在3.5°左右，当然材料折射率的不同第一子表面3002a和第二子表面3002b的倾斜交叠也随之变化，这里不做具体限定。通过ANSYS软件对本实施例的背光模组进行分析可知背光模组的出光会偏向小视角区域。
结合图7和图8，第一子表面3002a和第二子表面3002b在第二方向F2和第三方向F3上相交的两个子表面，可以理解为，沿第二方向F2上，调光单元300具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，同时沿第三方向F3上，调光单元300也具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，这样，调光单元300能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光通量均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加。从图9的对比度等高线图可以看出，本发明的背光模组1000在设置调光层30后，对比度为1300的等高线在左右方向和上下方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
需要说明的是，本发明中的对比度是指背光模组1000在发光时最亮的白和最暗的黑的亮度比值，当光学膜20的出光被偏折到小视角区域A+区域后光通量增加后，最亮的白的亮度会提高，所以对比度也会增加。
对于调光单元300在第一方向上的高度、尺寸、间距、排布方式、材料、表面处理的方式等可根据产品差异进行调整，以达到其他不同视角对比度需求的。
与相关技术相比，本实施例的背光模组1000至少具有以下有益效果：
本发明中通过调光层30替代相关技术中的棱镜片，相关技术中的棱镜片需要设置为两层棱镜条(参照图2的结构)，一层棱镜条沿行方向X延伸列方向Y排布，另一层棱镜条沿列方向Y延伸行方向X排布，制作工艺上比较复杂，本发明只用一层调光层30即可替代相关技术中的棱镜片，制作工艺简便，无成本的增加。
相关技术中的棱镜片对光线偏折的角度过大，导致大视角光线较多，而小视角的光线较少，使小视角区域的对比度无法满足要求。本发明中的调光层30包括多个调光单元300，调光单元300包括沿第一方向F1相对设置的第一表面3001和第二表面3002，第一表面3001位于第二表面3002靠近背光模组出光面k1的一侧，第二表面3002至少包括第一子表面3002a和第二子表面3002b，沿第二方向F2上，调光单元300具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，同时沿第三方向F3上，调光单元300也具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，这样，调光单元300能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，对比度为1300的等高线在左右方向和上下方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，参照图10、图11和图12，图10是本发明提供的一种调光单元的结构示意图，图11是调光单元在第一截面上的正投影示意图，图12是调光单元在第二截面上的正投影示意图。调光单元300包括贴合的基材部6001和微结构6002，基材部6001包括第一表面3001，微结构6002包括第二表面3002和位于第二表面3002靠近基材部6001的第三表面3003，第三表面3003为平面，沿第一方向F1上的第一垂直面5001经过第一子表面3002a和第三表面3003，如图11所示，微结构6002在第一截面4001上的正投影形状为直角三角形，第一截面4001经过第一子表面3002a、第三表面3003和第一垂直面5001，第三表面3003和第一垂直面5001构成的夹角为直角，沿第一方向F1上的第二垂直面5002经过第二子表面3002b和第三表面3003，如图12所示，微结构6002在第二截面4002上的正投影形状为直角三角形，第二截面4002经过第二子表面3002b、第三表面3003和第二垂直面5002，第三表面3003和第一垂直面5001构成的夹角为直角。
图10中示出了一个调光单元300，当然调光单元300的基材部6001和微结构6002可以为整体结构，通过刻蚀等方法形成微结构6002即可。可以理解的是，第一垂直面5001在微结构6002上的正投影为直线，同理，第二垂直面5002在微结构6002上的正投影为直线，微结构6002在第一截面4001上的正投影形状为直角三角形，微结构6002在第二截面4002上的正投影形状为直角三角形，微结构6002包括了第一子表面3002a和第二子表面3002b，沿第二方向F2上，微结构6002具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的第一子表面3002a，同时沿第三方向F3上，微结构6002也具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的第二子表面3002b，第一方向F1上的光线经过微结构6002的第一子表面3002a和第二子表面3002b后会发生偏折，而且微结构6002能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，如图9所示，对比度为1300的等高线在左右方向和上下方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，参照图13、图14和图15，图13是本发明提供的又一种调光层的结构示意图，图14是调光单元在第一截上的正投影示意图，图15是调光单元在第二截面上的正投影示意图。调光单元300包括贴合的基材部6001和微结构6002，基材部6001包括第一表面3001，微结构6002包括第二表面3002和位于第二表面3002靠近基材部6001的第三表面3003，第三表面3003为平面，图14中，沿第一方向F1上的第一垂直面5001经过第一子表面3002a和第三表面3003，微结构6002在第一截面4001上的正投影形状为直角三角形，第一截面4001为经过第一子表面3002a、第三表面3003和第一垂直面5001，第三表面3003和第一垂直面5001构成的夹角为直角，图15中，微结构6002在第二截面4002上的正投影形状为等腰三角形，第二截面4002经过第二子表面3002b和第三表面3003。
图13中未对调光层30进行图案填充，调光层30具有多个调光单元300，图13中以调光单元300之间无间隔、紧密排列为例进行示意性说明。
调光单元300的基材部6001和微结构6002可以为整体结构，通过刻蚀等方法形成微结构6002即可。可以理解的是，第一垂直面5001在微结构6002上的正投影为直线，微结构6002在第一截面4001上的正投影形状为直角三角形，微结构6002在第二截面4002上的正投影形状为等腰三角形，微结构6002包括了第一子表面3002a和第二子表面3002b，沿第二方向F2上，微结构6002具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的第一子表面3002a，同时沿第三方向F3上，微结构6002也具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的第二子表面3002b，而且图15中示出了第二子表面3002b起到调光作用的是等腰三角形的两个腰，第一方向F1上的光线经过微结构6002的第一子表面3002a和第二子表面3002b后会发生偏折，而且微结构6002能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，如图16所示，图16是采用图13中的调光层30后背光模组1000的出光对比度等高线示意图，对比度为1300的等高线在左右方向、尤其是上下方向上被拉大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，继续参照图7、图8、图11、图12、图14和图15，第一子表面3002a与背光模组出光面k1的夹角大于等于2°小于等于5°，第二子表面3002b与背光模组出光面k1的夹角大于等于2°小于等于5°。
本发明中视为从光学膜20发出的光是没有方向性的，即经过光学膜20后的出光是沿垂直于背光模组出光面k1的方向传播，继而进入到调光层30中。另外这里的调光层30的折射率是大于空气的折射率的，从光学膜20射出的光线进入光学膜20与调光层30之间的空气，然后从空气进入到调光层30，相当于从光疏进入到光密。可选的，调光层30的材料可以为PMA(聚丙烯酸甲酯)，其折射率通常为1.49，空气的折射率为1.00029，即调光层30的折射率大于空气的折射率。此外，本发明中所指的小视角区域A+区域是指与第一方向F1的夹角为10°的区域，根据折射率公式n1sinα1＝n2sinα2，可以计算得知第一子表面3002a和第二子表面3002b倾斜角度在3.5°左右，能够使得光线向10°左右偏折，当然材料折射率的不同第一子表面3002a和第二子表面3002b的倾斜交叠也随之变化，考虑到制作第一子表面3002a和第二子表面3002b时存在工艺误差，防止由于工艺误差使得第一子表面3002a与背光模组出光面k1的夹角过大或过小、第二子表面3002b与背光模组出光面k1的夹角过大或过小，导致最终光线偏折后与第一方向F1的夹角超出10°，所以本发明第一子表面3002a与背光模组出光面k1的夹角大于等于2°小于等于5°，第二子表面3002b与背光模组出光面k1的夹角大于等于2°小于等于5°，这样即使制作第一子表面3002a和第二子表面3002b时存在工艺误差，也能够保证第一子表面3002a与背光模组出光面k1的夹角不会过大或过小、第二子表面3002b与背光模组出光面k1的夹角不会过大或过小，最终光线偏折后与第一方向F1的夹角不会超出10°，由此实现小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，继续参照图6和图13，调光单元300在背光模组出光面k1的正投影面积均相等，相邻调光单元300之间无间隔。
可以理解的是，对光学膜20的出光起到偏折作用(光学膜20的出光经过调光单元300后向小视角区域A+区偏折)的是调光单元300，所以调光单元300的排列越紧密，对光学膜20的出光偏折作用越均匀。若将调光单元300之间设间隔，那么必定会有光学膜20的出光从调光单元300之间的间隔直接射出，而这部分光则没有被偏折，而是继续沿第一方向F1射出，这样只有调光单元300对应位置处的光线才会偏折到小视角区域A+区中，造成背光模组1000的出光不均匀。本实施例中相邻调光单元300之间无间隔，这样所有光学膜20的出光均会通过调光单元300，调光单元300对光学膜20的全部出光进行偏折使其偏折到小视角区域A+区中，背光模组1000的出光更均匀。
当然，调光单元300在背光模组出光面k1的正投影面积均相等，一方面，各调光单元300的形状均相同，方便制作，具体的，因为调光单元300的第二表面3002具有倾斜面，将倾斜面做成倾斜角度和倾斜面积均相同的结构更容易实现。另一方面，调光单元300在背光模组出光面k1的正投影面积均相等，这样光学膜20不同位置的出光均经过同样结构的调光单元300的偏折后光线偏折角度均相同，使得背光模组1000的出光更均匀。
在一些可选的实施例中，继续参照图6和图13，多个调光单元300沿第二方向F2排布构成调光单元300行，多个调光单元300沿三方向排布构成调光单元300列，第二方向F2与行方向X平行，第三方向F3与列方向Y平行。
本实施例中的第二方向F2与行方向X平行，第三方向F3与列方向Y平行，也就是调光单元300沿行方向X排布形成调光单元300行，调光单元300沿列方向Y排布形成调光单元300列，在行方向X和列方向Y上，同时对光学膜20的出光进行偏折，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，对比度为1300的等高线在左右方向、上下方向上被拉大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，参照图17和图18，以及继续参照图7、图8、图14和图15，图17是本发明提供的又一种调光层的结构示意图，图17的视角为仰视角，图18是采用图17的调光层后背光模组的出光对比度等高线示意图，多个调光单元300沿第二方向F2排布构成调光单元300行，多个调光单元300沿三方向排布构成调光单元300列，第二方向F2与行方向X的夹角为40°，第二方向F2与列方向Y的夹角为50°。
本实施例中的调光单元300不是沿行方向X排布而是与行方向X呈40°的夹角，同时调光单元300也不是沿列方向Y排布而是与列方向Y呈50°夹角，对于调光单元300中第二表面3002的结构可以参照图7、图8或者图14和图15的结构，这里不再赘述。
结合图18，本实施例中由于沿第二方向F2上，调光单元300具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，同时沿第三方向F3上，调光单元300也具有向远离背光模组出光面k1的一侧倾斜的表面，这样，调光单元300能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加。同时由于多个调光单元300沿第二方向F2排布构成调光单元300行，第二方向F2与行方向X的夹角为40°，多个调光单元300沿三方向排布构成调光单元300列，第二方向F2与列方向Y的夹角为50°，相当于在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度增加的基础上，又将对比度等高线旋转一定角度，旋转后小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，参照图19和图20，图19是本发明提供的又一种背光模组的平面结构示意图，图19中并未示出光学膜20等结构，仅示出了调光层30的结构，图20是图19中背光模组的出光的对比度等高线示意图，本实施例中背光模组1000包括中心点10001和边界10002，由中心点10001指向边界10002的方向，多个调光单元300呈同心圆排列。
图19中未对背光模组1000进行图案填充。调光单元300以背光模组1000的中心点10001为圆心，由中心点10001指向边界10002的方向调光单元300呈同心圆排列，图19中的调光单元300的数量仅为示意性说明，不作为对实际产品中调光单元300数量的限制。对于背光模组1000的边界10002图形这里不做具体限定，图19中仅以背光模组1000的边界10002为矩形为例，还可以为圆形等形状。
本实施例中多个调光单元300呈同心圆排列，相当于对光学膜20的出光在圆周方向上进行偏折，偏折后的对比度等高线接近圆形，再加之其具有第一子表面3002a和第二子表面3002b，所以在由中心点10001指向边界10002的方向上以及、与中心点10001指向边界10002的方向相交的方向上均对光学膜20的出光进行偏折，使得对比度为1300的等高线在左右方向以及上下方向均拉大，且偏折后的对比度等高线接近圆形，小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，参照图21，图21是图19中D-D’向的一种剖面图。本发明提供的调光单元300中，第一子表面3002a包括第一端701和第二端702，第一端701位于第二端702靠近中心点10001的一侧，第一端701与光学膜20的距离小于第二端702与光学膜20的距离。
图21中未对调光单元300和光学膜20进行图案填充。结合图19，可知沿第一方向F1上，调光单元300靠近中心点10001的一侧距离光学膜20的距离较近，而远离中心点10001的一侧距离光学膜20的距离较远，如图21中光线的路径可知，光学膜20的出光经过第一子表面3002a后整体向中心点10001的一侧偏转，当然，可通过设置第一子表面3002a与背光模组出光面k1的角度将偏折方向控制在10°左右，即小视角区域A+区中的出光量增加，减小大角度光通量，小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，继续参照图19，靠近中心点10001的调光单元300在背光模组出光面k1上的正投影面积小于远离中心点10001的调光单元300在背光模组出光面k1上的正投影面积。
图19中示意性的示出了同心圆M1、M2、M3、M4，当然同心圆的数量这里不做具体限定，由中心点10001指向边界10002的方向上，同心圆的半径逐渐增加，同心圆M1的半径小于同心圆M2的半径，同心圆M2的半径小于同心圆M3的半径，同心圆M3的半径小于同心圆M4的半径。当然调光单元300的排列越紧密，对光学膜20的出光偏折作用越均匀，为了使得调光单元300之间无间隔的紧密排列，所以靠近中心点10001的调光单元300在背光模组出光面k1上的正投影面积小于远离中心点10001的调光单元300在背光模组出光面k1上的正投影面积，相邻调光单元300之间无间隔，这样所有光学膜20的出光均会通过调光单元300，调光单元300对光学膜20的全部出光进行偏折使其偏折到小视角区域A+区中，背光模组1000的出光更均匀。若将调光单元300之间设间隔，那么必定会有光学膜20的出光从调光单元300之间的间隔直接射出，而这部分光则没有被偏折，而是继续沿第一方向F1射出，这样只有调光单元300对应位置处的光线才会偏折到小视角区域A+区中，造成背光模组的出光不均匀。
在一些可选的实施例中，参照图22、图23、图24和图25，图22是本发明提供的又一种调光层的结构示意图，图23是图22中E-E’向的一种剖面图，图24是图22中F-F’向的一种剖面图，图25是采用图22的调光层后背光模组的出光的对比度等高线示意图。本实施例中第一子表面3002a和第二子表面3002b均为弧面。
图22仅示意性的示出了相邻调光单元300之间紧密排列的情况。结合图22至图24，沿第二方向F2上，第一子表面3002a向远离背光模组出光面k1的一侧凸出且第一子表面3002a为弧面，第一子表面3002a所在平面与第一表面3001所在平面相交，第一方向F1和第二方向F2相交，第二方向F2平行于背光模组出光面k1，如图23中所示，光线L11进入到调光单元300，由于第一子表面3002a为弧面，加之调光单元300的折射率大于空气的折射率，光线L11经过第一子表面3002a后出光为L12，光线L12向小角度的方向上偏折，与第一方向F1具有一定的夹角。
沿第三方向F3上，第二子表面3002b向远离背光模组出光面k1的一侧凸出且第二子表面3002b为弧面，第二子表面3002b所在平面与第一表面3001所在平面相交，第一方向F1和第三方向F3相交，第三方向F3平行于背光模组出光面k1，如图24中所示，光线L21进入到调光单元300，由于第二子表面3002b为向远离背光模组出光面k1的一侧凸出的弧面，加之调光单元300的折射率大于空气的折射率，光线L21经过第一子表面3002a后出光为L22，光线L22向小角度的方向上偏折，与第一方向F1具有一定的夹角。
结合图23和图24，第一子表面3002a和第二子表面3002b在第二方向F2和第三方向F3上相交的两个子表面，可以理解为，沿第二方向F2上，调光单元300具有向远离背光模组出光面k1的一侧凸出的弧面，同时沿第三方向F3上，调光单元300也具有向远离背光模组出光面k1的一侧凸出的弧面，这样，第一子表面3002a和第二子表面3002b能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后背光模组的发光对比度会增加。从图25的对比度等高线图可以看出，本发明的背光模组1000在设置调光层30，调光层30的调光单元300中第一子表面3002a和第二子表面3002b均为弧面，对比度为1300的等高线在左右方向和上下方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，继续参照图22至图25，调光单元300的第二表面3002构成向远离背光模组出光面k1一侧凸出的微透镜800。
微透镜800作为一种重要的光学元件，具有体积小、重量轻、集成度高的特点，微透镜800可以具有汇聚作用或者发散作用，本发明中的调光单元300的第二表面3002构成向远离背光模组出光面k1一侧凸出的微透镜800，所以其具有发散作用，而且发散的方向是沿圆周向方向的，这样，微透镜800能够同时圆周向方向上对光线具有偏折作用，使得在圆周向方向上的光线均能够增加，在圆周向方向上的光通量增加后对比度会增加。从图25的对比度等高线图可以看出，本发明的背光模组1000在设置调光层30，调光单元300的第二表面3002构成向远离背光模组出光面k1一侧凸出的微透镜800，对比度为1300的等高线在圆周向方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
在一些可选的实施例中，继续参照图22、图23和图24，微透镜800在第二方向F2所在平面上的投影面积和在第三方向F3所在平面上的投影面积相等。
可以理解的是，图23可以理解为微透镜800在第二方向F2所在平面上的正投影，图24为微透镜800在第三方向F3所在平面上的正投影，可选的，微透镜800为向远离背光模组出光面k1一侧凸出的半球形，微透镜800在第二方向F2所在平面上的投影面积和在第三方向F3所在平面上的投影面积相等，一方面便于制作微透镜800，另一方面微透镜800在第二方向F2所在平面上的投影面积和在第三方向F3所在平面上的投影面积相等，这样光线经过微透镜800后第二方向F2、第三方向F3上调至后的偏折角度是大致相同的，使得背光模组1000的出光更均匀。
需要说明的是，若将微透镜800设置为向背光模组出光面k1的一侧凸出，那么从调光层30出射的光会在没有达到显示装置的盖板之前就会造成聚焦，导致小视角区域A+区内出现规律性亮斑，类似萤火虫点状。本发明的微透镜800是向远离背光模组出光面k1的一侧凸出，从调光层30出射的光线到达面板前未聚焦，不会造成小视角区域A+区内出现规律性亮斑。
在一些可选的实施例中，参照图22、图23和图24，微透镜800在第二方向F2所在平面的投影和在第三方向F3所在平面的投影均为弓形，弓形的半径为r，弓形的宽度为w，其中，w/2r＝cos71°。
可以理解的是，图23示出了为微透镜800在第二方向F2所在平面的投影，投影为弓形，本实施例在设计微透镜800时可通过仿真实验设计，设定参数，空气折射率为n1＝1，微透镜800折射率为n2＝1.49，微透镜800在第二方向F2和第三方向F3上的半径均相等，设置微透镜800宽度w和半径r，并仿真当前设置下背光模组1000的光线出光角度；调整上述参数，更新仿真结果确认背光模组1000的光线出光角度；如此多轮反复迭代，最终当w/2r＝cos71°时，仿真出光角度达到小视角区域A区10°左右。沿垂直于背光模组出光面k1所在平面的方向上，微透镜800的厚度d＝r(1-sin71°)。
在一些可选的实施例中，继续参照图6至图8，调光层30的折射率在1.49-1.51。
具体的，本发明中所指的小视角区域A+区域是指与第一方向F1的夹角为10°的区域，即光学膜20的出光经过调光层30后与第一方向F1的夹角在10°左右，根据折射率公式n1sinα1＝n2sinα2，光线从空气中进入到调光层30发生一次折射，从调光层30射出进入到上层(调光层30靠近背光模组出光面k1的一侧)空气又发生一次折射，要使得光线向10°左右偏折(即从调光层30射出进入到上层空气后光线与第一方向F1的夹角在10°左右)，调光层30的折射率大于空气的折射率，空气的折射率n1为1.00029，调光层30的材料包括聚甲基丙烯酸甲脂，经过仿真实验，折射率n2可以为1.49-1.51，能够确保光学膜20的出光经过调光层30后与第一方向F1的夹角在10°左右。
在一些可选的实施例中，继续参照图4和图5，光学膜20包括导光板3以及位于导光板3靠近调光层30一侧的下扩散片40，发光单元10位于导光板3的至少一侧。
具体的，本实施例的背光模组1000可以为侧入式背光模组1000，光学膜20可以包括导光板3，导光板3与发光单元10在列方向Y上相对，另外光学膜20还包括位于导光板3靠近背光模组出光面k1一侧的下扩散片40，下扩散片40的作用是将下方射出来的逛下进行均匀化处理。发光单元10位于导光板3的至少一侧，图4中仅示出了发光单元10位于导光板3的一侧，当然，沿列方向Y上，也可以在导光板3的两侧均设置发光单元10，这里未示出。
本发明中的背光模组1000，通过在下扩散片40远离导光板3的一侧设置调光单元300，调光单元300能够同时在第二方向F2和第三方向F3两个方向上对光线具有偏折作用，使得在第二方向F2和第三方向F3上的光线均能够增加，在第二方向F2和第三方向F3上的光通量增加后对比度会增加，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，对比度为1300的等高线在左右方向和上下方向上均有扩大，这样小视角区域A+区的对比度则完全涵盖在对比度为1300的等高线之内，使得小视角区域A+区的对比度能够满足要求。
基于同一方面思想，本发明还提供了一种显示装置，参照图26和图27，图26本发明提供的一种显示装置的平面结构示意图，图27是图26中G-G’向的一种剖面图，本发明的显示装置可以包括上述任一实施例的背光模组1000，以及位于背光模组出光面一侧的显示面板3000，当然还包括位于显示面板2000和背光模组1000之间液晶分子，图中未对显示面板2000和背光模组1000进行图案填充。图26实施例仅以车载显示装置为例，对显示装置2000进行说明，可以理解的是，本发明实施例提供的显示装置2000，可以是电脑、电视、手机等其他具有显示功能的显示装置2000，本发明对此不作具体限制。本发明实施例提供的显示装置2000，具有本发明实施例提供的背光模组1000的有益效果，具体可以参考上述各实施例对于背光模组1000的具体说明，本实施例在此不再赘述。
通过上述实施例可知，本发明提供的背光模组和显示装置，至少实现了如下的有益效果：
本发明的背光模组中，发光单元发出的光线经过光学膜后沿垂直于背光模组出光面的方向传播，然后再通过调光层进行偏折，该调光层位于光学膜靠近背光模组出光面一侧，调光层将垂直于背光模组出光面方向的光向小角度的方向偏折。一方面通过调光层替代相关技术中的棱镜片，相关技术中的棱镜片需要设置为两层棱镜条，一层棱镜条沿第二方向延伸第三方向排布，另一层棱镜条沿第三方向延伸第二方向排布，制作工艺上比较复杂，本发明只用一层调光层即可替代相关技术中的棱镜片，制作工艺简便；另一方向，相关技术中的棱镜片对光线偏折的角度过大，导致大视角光线较多，而小视角的光线较少，使小视角区域的对比度无法满足要求，本发明中的调光层包括多个调光单元，调光单元包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，第一表面位于第二表面靠近背光模组出光面的一侧，第二表面至少包括第一子表面和第二子表面，第一表面为平面，沿第二方向上，第一子表面所在平面与第一表面所在平面相交，且第一子表面向远离背光模组出光面的一侧倾斜，沿第三方向上，第二子表面所在平面与第一表面所在平面相交，且第二子表面向远离背光模组出光面的一侧倾斜；第一方向、第二方向与第三方向均相交，且第二方向与第三方向均平行于背光模组出光面，这样在第二方向和第三方向上同时对光线进行偏折，使得偏折后在小视角区域中的光通量增加，小视角区域的对比度满足要求。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种背光模组，其特征在于，包括：
发光单元；
光学膜，所述发光单元提供的光线经过所述光学膜后沿第一方向传播，所述第一方向为垂直于所述背光模组出光面的方向；
位于所述光学膜靠近所述背光模组出光面一侧的调光层，所述调光层包括多个调光单元，所述调光单元包括沿第一方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述第二表面靠近所述背光模组出光面的一侧，所述第二表面至少包括第一子表面和第二子表面，所述第一表面为平面，沿第二方向上，所述第一子表面所在平面与所述第一表面所在平面相交，且所述第一子表面向远离所述背光模组出光面的一侧倾斜，沿第三方向上，所述第二子表面所在平面与所述第一表面所在平面相交，且所述第二子表面向远离所述背光模组出光面的一侧倾斜；
所述第一方向、所述第二方向与所述第三方向均相交，且所述第二方向与所述第三方向均平行于所述背光模组出光面。
2.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，调光单元包括贴合的基材部和微结构，所述基材部包括所述第一表面，所述微结构包括所述第二表面和位于所述第二表面靠近所述基材部的第三表面，所述第三表面为平面，沿所述第一方向上的第一垂直面经过所述第一子表面和所述第三表面，所述微结构在第一截面上的正投影形状为直角三角形，所述第一截面经过所述第一子表面、所述第三表面和所述第一垂直面，所述第三表面和所述第一垂直面构成的夹角为直角，沿所述第一方向上的第二垂直面经过所述第二子表面和所述第三表面，且所述微结构在第二截面上的正投影形状为直角三角形，所述第二截面经过所述第二子表面、所述第三表面和所述第二垂直面，所述第三表面和所述第一垂直面构成的夹角为直角。
3.根据权利要求2所述的背光模组，其特征在于，调光单元包括贴合的基材部和微结构，所述基材部包括所述第一表面，所述微结构包括所述第二表面和位于所述第二表面靠近所述基材部的第三表面，所述第三表面为平面，沿所述第一方向上的第一垂直面经过所述第一子表面和所述第三表面，所述微结构在所述第一截面上的正投影形状为直角三角形，所述第一截面为经过所述第一子表面、第三表面和所述第一垂直面，所述第三表面和所述第一垂直面构成的夹角为直角，且所述微结构在所述第二截面上的正投影形状为等腰三角形，所述第二截面经过所述第二子表面和所述第三表面。
4.根据权利要求2或3所述的背光模组，其特征在于，所述第一子表面与所述背光模组出光面的夹角大于等于2°小于等于5°，所述第二子表面与所述背光模组出光面的夹角大于等于2°小于等于5°。
5.根据权利要求2或3所述的背光模组，其特征在于，所述调光单元在所述背光模组出光面的正投影面积均相等，相邻所述调光单元之间无间隔。
6.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，多个所述调光单元沿第二方向排布构成调光单元行，多个所述调光单元沿三方向排布构成调光单元列，所述第二方向与行方向平行，所述第三方向与列方向平行。
7.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，多个所述调光单元沿第二方向排布构成调光单元行，多个所述调光单元沿三方向排布构成调光单元列，所述第二方向与行方向的夹角为40°，所述第二方向与列方向的夹角为50°。
8.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述背光模组包括中心点和边界，由所述中心的指向所述边界的方向，多个所述调光单元呈同心圆排列。
9.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，所述第一子表面包括第一端和第二端，所述第一端位于所述第二端靠近所述中心点的一侧，所述第一端与所述光学膜的距离小于所述第二端与所述光学膜的距离。
10.根据权利要求8所述的背光模组，其特征在于，靠近所述中心点的所述调光单元在所述背光模组出光面上的正投影面积小于远离所述中心点的所述调光单元在所述背光模组出光面上的正投影面积。
11.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述第一子表面和所述第二子表面均为弧面。
12.根据权利要求11所述的背光模组，其特征在于，所述调光单元的第二表面构成向远离所述背光模组出光面一侧凸出的微透镜。
13.根据权利要求12所述的背光模组，其特征在于，所述微透镜在第二方向所在平面上的投影面积和在所述第三方向所在平面上的投影面积相等。
14.根据权利要求12所述的背光模组，其特征在于，所述微透镜在第二方向所在平面的投影和在所述第三方向所在平面的投影均为弓形，所述弓形的半径为r，所述弓形的宽度为w，其中，w/2r＝cos71°。
15.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述调光层的材料包括聚甲基丙烯酸甲脂。
16.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述调光层的折射率在1.49-1.51。
17.根据权利要求1所述的背光模组，其特征在于，所述光学膜包括导光板以及位于所述导光板靠近所述调光层一侧的下扩散片，所述发光单元位于所述导光板的至少一侧。
18.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至17任一所述的背光模组，以及位于所述背光模组出光面一侧的显示面板。
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