CN217386004U - 光学膜片、背光模组、显示器及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学膜片、背光模组、显示器及灯具。本实用新型提供一种能应用于背光模组、显示器或灯具的光学膜片，其界定有相对的入光侧及出光侧，并包含本体、多个设于入光侧的第一棱镜结构及多个设于出光侧的第二棱镜结构，每一该第一棱镜结构及每一该第二棱镜结构分别呈不对称三角形的结构，藉此，当朝该光学膜片的入光侧投光时，光线经过每一该第一棱镜结构及每一该第二棱镜结构而产生出光角偏移的效果，因此，本实用新型的光学膜片可以用于改变出光角，有效解决现有抬头显示器背光模组的主要出光角未能偏折的问题，且透过不对称三角形的棱镜结构，能够避免光损的问题，保持辉度均匀。

Description

光学膜片、背光模组、显示器及灯具

技术领域

本实用新型涉及一种光学元件，尤指一种用于改变视角的光学膜片、背光模组、显示器及灯具。

背景技术

现有抬头显示器是一种用于将行车资讯投射到汽车的挡风玻璃上，再透过该挡风玻璃上的另一膜片反射到汽车驾驶的视角范围内的资讯显示设备。

进一步，汽车本身的结构，以及汽车驾驶者乘坐在该汽车内，视角范围受到一定程度的局限，这些因素均会对现有抬头显示器经过挡风玻璃上的膜片反射到驾驶视野范围内的光学路径造成影响。一般来说，需要将现有抬头显示器的背光模组的主要出光角从0°，再朝向汽车驾驶者偏折一定角度，才能有效地将现有抬头显示器的资讯经过挡风玻璃上的膜片反射到驾驶视野范围内以满足特殊视野角度的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学膜片、背光模组、显示器及灯具，藉以解决现有背光模组的主要出光角未能偏折的问题。

本实用新型提供的光学膜片，其界定有相对的入光侧及出光侧，并包含：

本体，其形成有间隔的第一参考面及第二参考面，以及连接该第一参考面及该第二参考面的第一侧面及第二侧面，该第一参考面及该第二参考面分别垂直于该入光侧朝该出光侧的方向；

多个第一棱镜结构，该多个第一棱镜结构形成于该光学膜片的入光侧，每一该第一棱镜结构具有相连的第一作用面及第一连接面，该第一作用面与该第一参考面之间形成有第一夹角，该第一连接面与该第一参考面之间形成有第二夹角，该第一夹角与该第二夹角不相等；及

多个第二棱镜结构，该多个第二棱镜结构形成于该光学膜片的出光侧，每一该第二棱镜结构具有相连的第二作用面及第二连接面，该第二作用面与该第二参考面之间形成有第三夹角，该第二连接面与该第二参考面之间形成有第四夹角，该第三夹角与该第四夹角不相等；

其中，该第一作用面与该第二作用面皆邻近该第一侧面，该第一连接面与该第二连接面皆邻近该第二侧面。

上述光学膜片，其中所述第一夹角及所述第三夹角分别为内角，且所述第一夹角的角度大于所述第三夹角的角度。

进一步，上述光学膜片，其中所述第一夹角的角度为20°，所述第三夹角的角度为10°。

上述光学膜片，其中所述该第二夹角及所述该第四夹角分别为直角。

上述光学膜片，其中所述第二夹角及所述第四夹角分别为内角，所述第二夹角的角度及所述第四夹角的角度分别介于80°以上，且包含端点值，90°以下，不包含端点值。

进一步，上述光学膜片，其中该第一作用面及该第一连接面的连接处形成有第一棱线，该第二作用面及该第二连接面的连接处形成有第二棱线，该第二棱线平行于该第一棱线。

再进一步，上述光学膜片，其中所述第一作用面具有投影于该第一参考面的第一宽度，所述第二作用面具有投影于该第二参考面的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。

再进一步，上述光学膜片，其中该多个第一棱镜结构呈相邻，该多个第二棱镜结构呈相邻。

较佳的是，上述光学膜片，其中所述第一作用面及所述第二作用面的位置于该入光侧朝该出光侧的方向上完全对应。

上述光学膜片，其中所述第一作用面及所述第二作用面的位置于该入光侧朝该出光侧的方向上呈交错设置。

本实用新型提供的背光模组包含：

如上述的光学膜片；及

至少一发光单元，所述发光单元对该光学膜片的入光侧投光。

本实用新型提供的显示器包含：

如上述的背光模组；及

显示面板，其邻设于该光学膜片的出光侧。

本实用新型提供的灯具包含：

如上述的光学膜片；及

光源，其邻设于该光学膜片的入光侧。

藉由上述的技术特征，当发光单元或光源朝该光学膜片的入光侧投光时，光线经过每一该第一棱镜结构的第一作用面以及每一该第二棱镜结构的第二作用面产生出光角偏移的效果，因此，本实用新型的光学膜片透过非等腰三角形的不对称三角形的棱镜结构，可以用于改变所述背光模组、所述显示器或所述灯具的出光角，有效解决现有背光模组的主要出光角未能偏折的问题。

附图说明

图1是本实用新型第一较佳实施例的光学膜片局部放大的侧视示意图。

图2是本实用新型第一较佳实施例的光学膜片在以非等腰三角形的不对称三角形且上下互相对称、高度相同的条件下的光场分布图。

图3是本实用新型第一较佳实施例的光学膜片在以非等腰三角形的不对称三角形、每一该第一棱镜结构的高度大于每一该第二棱镜结构的高度，且第一夹角大于第三夹角的条件下的光场分布图。

图4是本实用新型第一较佳实施例的光学膜片在第二夹角及第四夹角为直角的条件下的光场分布图。

图5揭示光学膜片在第二夹角及第四夹角为70°的条件下的光场分布图。

图6揭示习知光学膜片的光场分布图。

图7A是本实用新型光学膜片的其他实施例的光场分布图。

图7B是本实用新型的光学膜片的其他实施例的光路示意图。

图8A揭示仅入光侧具有棱镜结构的光学膜片的比较例的光场分布图。

图8B揭示仅入光侧具有棱镜结构的光学膜片的比较例的光路示意图。

图9是图7B所示的光学膜片应用于显示器的侧视示意图。

图10是本实用新型第二较佳实施例的光学膜片局部放大的侧视示意图。

图11是本实用新型第三较佳实施例的光学膜片局部放大的侧视示意图。

图12是本实用新型第三较佳实施例的光学膜片的光场分布图。

图13是本实用新型较佳实施例的光学膜片应用于灯具的侧视示意图。

具体实施方式

为能详细了解本实用新型的技术特征及实用功效，并且能依照说明书的内容来实现，兹进一步以附图所示的较佳实施例详细说明如后：

本实用新型提供一种光学膜片，其第一较佳实施例如图1所示，该光学膜片1界定有相对的入光侧及出光侧，以图1所示的方向为例，该光学膜片1沿着横向延伸，该光学膜片1的下侧为所述入光侧，该光学膜片1的上侧为所述出光侧。该光学膜片1包含本体10、多个第一棱镜结构20以及多个第二棱镜结构30。

如图1所示，该本体10设有第一参考面11、第二参考面12、第一侧面13以及第二侧面14，其中该第一参考面11形成于该本体10朝向该入光侧的一侧，该第二参考面12形成于该本体10朝向该出光侧的一侧，而与该第一参考面11相互平行，且该第一参考面11及该第二参考面12分别垂直于该入光侧朝该出光侧的方向D；该第一侧面13及该第二侧面14分别连接该第一参考面11及第二参考面12，而相互间隔，即该第一参考面11与该第二参考面12分别延伸而与该第一侧面13及该第二侧面14相交，以图1为例，该第一侧面13为该本体10的右侧面，该第二侧面14为该本体10的左侧面。

该多个第一棱镜结构20形成于该本体10上且位于该第一参考面11处，而位于该光学膜片1的入光侧，每一该第一棱镜结构20具有相连的第一作用面21及第一连接面22，该第一作用面21相较于该第一连接面22靠近该本体10的第一侧面13，且该第一连接面22相较于该第一作用面21靠近该本体10的第二侧面14。进一步，该第一作用面21与该第一参考面11之间形成第一夹角θ1，该第一连接面22与该第一参考面11之间形成第二夹角θ2，且该第一夹角θ1与该第二夹角θ2不相等。

该多个第二棱镜结构30形成于该本体10上且位于该第二参考面12处，而位于该光学膜片1的出光侧，每一该第二棱镜结构30具有相连的第二作用面31及第二连接面32，该第二作用面31相较于该第二连接面32邻近该本体10的第一侧面13，且该第二连接面32相较于该第二作用面31邻近该本体10的第二侧面14。进一步，该第二作用面31与该第二参考面12之间形成第三夹角θ3，该第二连接面32与该第二参考面12之间形成第四夹角θ4，且该第三夹角θ3与该第四夹角θ4不相等。如图1所示，在本实用新型的第一较佳实施例中，该第一夹角θ1、该第二夹角θ2、该第三夹角θ3及该第四夹角θ4皆为内角。

具体而言，在本实用新型的第一较佳实施例中，如图1所示，每一该第一棱镜结构20的第一作用面21与第一连接面22以及该本体10的第一参考面11共同形成一三角形，使每一该第一棱镜结构20具有三角形的断面；每一该第二棱镜结构30的第二作用面31与第二连接面32以及该本体10的第二参考面12共同形成一三角形，使每一该第二棱镜结构30具有三角形的断面。由于该第一夹角θ1与该第二夹角θ2不相等，且该第三夹角θ3与该第四夹角θ4不相等，本实用新型的每一该第一棱镜结构20与每一该第二棱镜结构30皆呈非等腰三角形的断面，其中该第二夹角θ2大于该第一夹角θ1，该第四夹角θ4大于该第三夹角θ3。

进一步，该第一作用面21及该第一连接面22的连接处形成有第一棱线(即图1上每一该第一棱镜结构20的尖点处，于立体结构上形成一棱线)，该第二作用面31及该第二连接面32的连接处形成有第二棱线(即图1上每一该第二棱镜结构30的尖点处，于立体结构上形成一棱线)，在本实施例中，该第二棱线平行于该第一棱线，在其他实施例中，该第二棱线也可以设计为与该第一棱线呈不平行的态样。在本实用新型的第一较佳实施例中，该多个第一棱镜结构20呈相邻设置，且该多个第二棱镜结构30亦呈相邻设置；惟若该多个第一棱镜结构20或该多个第二棱镜结构30呈间隔设置，虽然效果不如相邻设置来的好，亦能达成类似本实用新型所述的效果。此外，在本实用新型第一较佳实施例中，该第一作用面21及该第二作用面31的位置于该入光侧朝该出光侧的方向D上完全对应，两者垂直投影至该本体10上所涵盖的面积相等。

再进一步，该第一作用面21与该第二作用面31用于控制光线出光角的偏移，以该第一夹角θ1与该第三夹角θ3皆为20°，该第二夹角θ2与该第四夹角θ4皆为80°，也就是每一该第一棱镜结构20及每一该第二棱镜结构30以非等腰三角形的不对称三角形且上下互相对称、高度相同为例。在此条件下，请参阅图2，其深色范围已偏离正中心，而位于图2的上方，代表已可以得到所需的偏光效果，但仍有一些浅色条纹区域发生在图2的下方，代表仍有一些能量散失。虽然能用于改变所述背光模组的出光角，有效解决出光角未能偏折的问题，但仍有进一步优化的空间。

如图1所示，在本实用新型的第一较佳实施例中，则是每一该第一棱镜结构20及每一该第二棱镜结构30以非等腰三角形的不对称三角形且上下非互相对称、每一该第一棱镜结构20的高度大于每一该第二棱镜结构30的高度为例，所谓的上下非互相对称设计为该第一夹角θ1大于该第三夹角θ3。以此条件进行模拟结果，如图3所示，其深色范围已偏离正中心，已可以得到所需的偏光效果，而且浅色条纹区域发生在图3的下方已明显变少，代表可以有效的减少能量散失，可达最佳的出光偏移效果。以该第一夹角θ1为20°且该第三夹角θ3为10°为例，该光学膜片1可以达成将出光角偏移17.5°。

相对地，光线由每一该第一棱镜结构20的第一连接面22及每一该第二棱镜结构30的第二连接面32入射时，会因光线大角度偏移而造成光损。当每一该第一棱镜结构20的第一连接面22愈倾斜，即该第二夹角θ2愈大时，且每一该第二棱镜结构30的第二连接面32愈倾斜，即该第四夹角θ4愈大时，愈可以减少光线由该第一连接面22及该第二连接面32入光的情况，进而减少能量损失，因此，当该第一连接面22及该第二连接面32的表面与该入光侧朝该出光侧的方向D相平行时，也就是当该第二夹角θ2及该第四夹角θ2分别为直角时，请参阅图4，其深色范围已偏离正中心，已可以得到所需的偏光效果，而且浅色条纹区域发生在图4的下方已明显变少，代表可以有效的减少能量散失，可最大程度地避免光线由该第一连接面22及该第二连接面32入射所造成光损的问题。如果再进一步考虑夹角90°的加工难度较高，本实用新型还可以将该第二夹角θ2及该第四夹角θ4分别限定在80°以上，且包含端点值，90°以下，不包含端点值时，可以较佳地兼顾降低光损的效果以及实务上加工的可行性，其光场分布图的效果则类似图3所呈现。

相反的，如果将该第二夹角θ2及该第四夹角θ4分别限定在80°以下，例如70°时，请参阅图5，在上方区域并无明显的深色范围，甚至在图5的下方区域还发生了颜色更深、更大的漏光现象。

请参阅如图6及图7A所示，图6揭示习知光学膜片的光场分布图，以本案第一较佳实施例的界定方式而言，即习知光学膜片入光面的第一夹角与第二夹角相等皆为30°、习知光学膜片出光面的第三夹角为10°与第四夹角为50°。由于等腰三角形的结构，部分光线从侧面进光，造成不同方向及角度的偏移，其深色范围虽有产生偏离正中心的效果，但范围狭窄且不明显，其他浅色区域也会有不均匀的现象，导致光损问题。相反地，如图7A所示，透过本实用新型第一较佳实施例的光学膜片1进行出光角的偏移，光线会有效集中在所设定偏移的角度，相较于图6所示的情形，有效降低光损的问题，且保持辉度均匀。

进一步，请参阅如图7A及图7B所示，当本实用新型第一较佳实施例所示的光学膜片1应用于背光模组时，该背光模组系包含上述的光学膜片1以及至少一发光单元2，其中，所述发光单元2朝该光学膜片1的入光侧投光，即绝大部分的光线，如图7B中的光线A，会经由每一该第一棱镜结构20的第一作用面21进入该光学膜片1，并由每一该第二棱镜结构30的第二作用面31射出该光学膜片1，藉以提供具有出光角偏移效果的背光模组。至于少部分被每一该第一棱镜结构20的第一连接面22所折射的光线，如图7B中的光线B与光线C，光线C可以类似光线A，在进入该光学膜片1之后，由每一该第二棱镜结构30的第二作用面31射出该光学膜片1，而光线B则因为角度较为偏斜而在该光学膜片1内部以全反射方式行进时，因为遇到每一该第二棱镜结构30的第二作用面31与每一该第一棱镜结构20的第一作用面21的斜率相反而产生反射次数较少的情况，进而有助于减少光场分布图中的浅色区域。相较于未有所述第二棱镜结构30的光学膜片而言，请参阅如图8A及图8B所示，如图8B中的光线B’，则因为在该光学膜片1’内部以全反射方式行进时，因为遇到光学膜片1’的平滑上表面与每一该第一棱镜结构20’的第一作用面21’，并不具有斜率相反的情况而产生反射次数较多的情况，使得图8A的光场分布图中的下方区域还发生了颜色更深、更大的漏光现象，依旧会有光损的问题。

需特别说明的是，虽然图7B以直下式光源作说明，然而侧入式的背光模组亦可使用本实用新型提供的光学膜片提供出光角偏移的作用，具体而言，侧入式的发光单元通过导光板而朝该光学膜片1投光，即光线由所述发光单元发出后先经过该导光板作用，再进一步由该光学膜片1的入光侧进入该光学膜片1。

进一步，请参阅如图9所示，前述的背光模组可应用于显示器，该显示器包含图3所示的背光模组以及显示面板3，该显示面板3邻设于该光学膜片1的一侧，因此该显示面板3可设于该光学膜片1的出光侧，或是设于该光学膜片1的入光侧，而位于该光学膜片1与该至少一发光单元2之间。在本实用新型的较佳实施例中，该显示面板3设于该光学膜片1的出光侧，藉以提供具有出光角偏移效果的显示器，如抬头显示器。

经由调整每一该第一棱镜结构20的第一角度θ1及每一该第二棱镜结构30的第三角度θ3，可以改变每一该第一棱镜结构20的第一作用面21以及每一该第二棱镜结构30的第二作用面31的倾斜程度，藉以改变出光角偏移的程度，提供本实用新型的光学膜片1广泛的应用范围。

请参阅如图10所示，本实用新型第二较佳实施例与第一较佳实施例的差异在于：每一该第一棱镜结构20的第一作用面21及每一该第二棱镜结构30的第二作用面31的位置于该入光侧朝该出光侧的方向D上呈交错设置，采取此交错设置的结构的偏光效果与第一较佳实施例所采取的对应设置的结构，皆具有良好的出光角偏移效果。

请参阅如图11所示，该光学膜片1的每一该第一棱镜结构20的第一作用面21具有投影于该第一参考面11的第一宽度L1，每一该第二棱镜结构30的第二作用面31具有投影于该第二参考面12的第二宽度L2，在本实用新型第三较佳实施例中，所述第一宽度L1小于所述第二宽度L2、第一棱镜结构20的高度小于第二棱镜结构30的高度。在图11所示的第三较佳实施例的设计条件下，请参阅图12，其深色范围已偏离正中心，已可以得到所需的偏光效果，而且浅色区域发生在图12的下方已明显变少，代表可以有效的减少能量散失，可达最佳的出光偏移效果。基本上，不论第一宽度L1大于、等于或小于该第二宽度L2，偏光效果均大致相同。

请参阅如图13所示，本实用新型的各较佳实施例的光学膜片1可应用于灯具4，该灯具4包含光源以及所述光学膜片1，其中该光学膜片1的入光侧朝向该光源，如此一来，光线通过该光学膜片1后，即产生出光角偏移的效果，因此，该灯具4可利用于需要产生特殊投光角度的场所，例如展览空间，经由该光学膜片1即可朝所欲照明的东西投光，例如墙上的展示画作等。

藉由上述技术特征，当发光单元2朝该光学膜片1的入光侧投光时，光线经过每一该第一棱镜结构20的第一作用面21以及每一该第二棱镜结构30的第二作用面31而产生出光角偏移的效果，因此，本实用新型的光学膜片1可以用于改变所述背光模组、所述显示器的出光角，有效解决现有抬头显示器的背光模组的主要出光角未能偏折而无法满足特殊视野角度的问题，且本实用新型透过非等腰三角形的不对称三角形的棱镜结构20、30，能够避免光损的问题，且保持辉度均匀。除此之外，本实用新型的光学膜片1如果应用于灯具领域时，该灯具可产生特殊投光角度，以适用于例如展览空间的场所。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型任何形式上的限制，任何本领域技术人员，若在不脱离本实用新型所提技术方案的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术方案内容，均仍属本实用新型的技术方案的范围内。

【附图标记说明】

1、1’：光学膜片

2：发光单元

3：显示面板

4：灯具

10：本体

11：第一参考面

12：第二参考面

13：第一侧面

14：第二侧面

20、20’：第一棱镜结构

21、21’：第一作用面

22：第一连接面

30：第二棱镜结构

31：第二作用面

32：第二连接面

41：灯罩

42：光源

A、B、C、A’、B’、C’：光线

D：入光侧朝出光侧的方向

L1：第一宽度

L2：第二宽度

θ1：第一夹角

θ2：第二夹角

θ3：第三夹角

θ4：第四夹角。

Claims (13)

1.一种光学膜片，其特征在于，其界定有相对的入光侧及出光侧，并包含：

本体，其形成有间隔的第一参考面及第二参考面，以及连接该第一参考面及该第二参考面的第一侧面及第二侧面，该第一参考面及该第二参考面分别垂直于该入光侧朝该出光侧的方向；

多个第一棱镜结构，该多个第一棱镜结构形成于该光学膜片的入光侧，每一该第一棱镜结构具有相连的第一作用面及第一连接面，该第一作用面与该第一参考面之间形成有第一夹角，该第一连接面与该第一参考面之间形成有第二夹角，该第一夹角与该第二夹角不相等；及

多个第二棱镜结构，该多个第二棱镜结构形成于该光学膜片的出光侧，每一该第二棱镜结构具有相连的第二作用面及第二连接面，该第二作用面与该第二参考面之间形成有第三夹角，该第二连接面与该第二参考面之间形成有第四夹角，该第三夹角与该第四夹角不相等；

其中，该第一作用面与该第二作用面皆邻近该第一侧面，该第一连接面与该第二连接面皆邻近该第二侧面。

2.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，所述第一夹角及所述第三夹角分别为内角，且所述第一夹角的角度大于所述第三夹角的角度。

3.如权利要求2所述的光学膜片，其特征在于，所述第一夹角的角度为20°，所述第三夹角的角度为10°。

4.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，所述该第二夹角及所述该第四夹角分别为直角。

5.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，所述第二夹角及所述第四夹角分别为内角，所述第二夹角的角度及所述第四夹角的角度分别介于80以上，且包含端点值，90°以下，不包含端点值。

6.如权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，该第一作用面及该第一连接面的连接处形成有第一棱线，该第二作用面及该第二连接面的连接处形成有第二棱线，该第二棱线平行于该第一棱线。

7.如权利要求1至6中任一项所述的光学膜片，其特征在于，所述第一作用面具有投影于该第一参考面的第一宽度，所述第二作用面具有投影于该第二参考面的第二宽度，所述第一宽度小于所述第二宽度。

8.如权利要求1至6中任一项所述的光学膜片，其特征在于，该多个第一棱镜结构呈相邻，该多个第二棱镜结构呈相邻。

9.如权利要求1至6中任一项所述的光学膜片，其特征在于，所述第一作用面及所述第二作用面的位置于该入光侧朝该出光侧的方向上完全对应。

10.如权利要求1至6中任一项所述的光学膜片，其特征在于，所述第一作用面及所述第二作用面的位置于该入光侧朝该出光侧的方向上呈交错设置。

11.一种背光模组，其特征在于，其包含：

如权利要求1至10中任一项所述的光学膜片；及

至少一发光单元，所述发光单元对该光学膜片的入光侧投光。

12.一种显示器，其特征在于，其包含：

如权利要求11所述的背光模组；及

显示面板，其邻设于该光学膜片的出光侧。

13.一种灯具，其特征在于，其包含：

如权利要求1至10中任一项所述的光学膜片；及

光源，其邻设于该光学膜片的入光侧。

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