CN221101223U - 光学膜片、背光模组及显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学膜片、背光模组及显示装置，光学膜片包括基材及设置于基材的入光面上的多个入光微结构。定义基材具有第一延伸方向及垂直于第一延伸方向的第二延伸方向。入光微结构在第一延伸方向的剖面形状不同于在第二延伸方向的剖面形状。每一入光微结构具有多个光学面及连接多个光学面的交界线，交界线为直线且平行于基材的入光面。通过光学膜片的入光微结构的结构设计，能使光源的光场更为展开，以达成特定角度出光的目的。

Description

光学膜片、背光模组及显示装置

本申请要求享有于2023年10月16日提交的申请号为202322770777.3、实用新型名称为“光学膜片、背光模组及显示装置”的中国专利申请的优先权，在此通过引用将其全部内容结合于本申请中。

技术领域

本实用新型涉及光学装置，特别是涉及具有特定出光角度的光学膜片、背光模组及显示装置。

背景技术

随着车辆配置的升级，现有的车载显示器，例如中控台的显示器，其视野角需求在水平方向上极为宽广，但是某些车种也会安装供副驾驶或其他乘客观看的屏幕。基于安全考虑，非供驾驶观看的显示面板需要防窥功能，以避免干扰驾驶。另外，在某些状况下，例如数字虚拟后视镜(Virtual Exterior Mirror)，是将车门外后照镜的画面经过捕捉后投射于两侧车门边的屏幕上，其视野角会相当集中在其中一侧，但现有的背光模组架构无法符合车载显示器的特殊视野角需求。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种可以产生特定角度出光的光学膜片。

本实用新型的光学膜片包括基材及设置于基材上的多个入光微结构。基材具有入光面及相反于入光面的出光面。定义基材具有第一延伸方向及垂直于第一延伸方向的第二延伸方向。入光微结构设置于基材的入光面，且入光微结构在第一延伸方向的剖面形状不同于在第二延伸方向的剖面形状。每一入光微结构具有多个光学面及连接多个光学面的交界线，交界线为直线且平行于基材的入光面。

本实用新型的另一技术手段，在于界定第一投影面垂直于第一延伸方向，界定第二投影面垂直于第二延伸方向，每一入光微结构具有沿第二延伸方向设置且彼此相对的两个第一光学面及沿第一延伸方向设置且彼此相对的第二光学面及第三光学面，其中，每一第一光学面投影至第二投影面的形状呈不对称三角形，且每一第一光学面的两边分别与第二光学面及第三光学面连接，第二光学面及第三光学面投影至第一投影面的形状呈梯形，且第二光学面的斜率大于第三光学面的斜率，每一入光微结构的交界线为第二光学面及第三光学面的连接边。

本实用新型的另一技术手段，在于任一入光微结构的第一光学面与相邻入光微结构的第一光学面之间为空气间隙，以及任一入光微结构的第二光学面与相邻入光微结构的第三光学面之间亦为空气间隙。

本实用新型的另一技术手段，在于每一入光微结构的每一第一光学面投影至第二投影面的形状是直角三角形，其中一个底角为直角。

本实用新型的另一技术手段，在于每一入光微结构的第二光学面及第三光学面具有两个侧边，其中每一侧边不平行于交界线，且每一侧边连接至基材的入光面。

本实用新型的另一技术手段，在于每一入光微结构的第二光学面垂直于基材的入光面，每一入光微结构的第二光学面投影至第一投影面的面积等同于第二光学面本身的面积。

本实用新型的另一技术手段，在于每一入光微结构的第三光学面倾斜于基材的入光面，每一入光微结构的第三光学面投影至第一投影面的面积小于第三光学面本身的面积。

本实用新型的另一技术手段，在于光学膜片还包含多个棱镜结构，其设置于基材的出光面，其中，棱镜结构沿着第二延伸方向延伸。

本实用新型的另一技术手段，在于每一棱镜结构在第二延伸方向的剖面形状是顶角为直角的等腰三角形。

本实用新型的另一技术手段，在于每一棱镜结构在第二延伸方向的剖面形状是非等腰三角形。

本实用新型的另一技术手段，在于每一棱镜结构在第一延伸方向的剖面形状具有相连的第一作用面及第二作用面，第一作用面与出光面之间具有第一夹角，第二作用面与出光面之间具有第二夹角，第一夹角小于第二夹角，每一入光微结构的每一第一光学面投影至第二投影面的形状是直角三角形，其中一个底角为直角，第一夹角与直角位于同一侧。

本实用新型的另一技术手段，在于每一棱镜结构是凹入或凸出于出光面的条状结构。

本实用新型的另一目的，在于提供一种背光模组，包含如前所述的光学膜片及对光学膜片的入光面投光的发光单元。

本实用新型的另一目的，在于提供一种显示装置，包含如前所述的背光模组及设置于背光模组上的显示面板。

本实用新型的功效在于，利用每一入光微结构的交界线同时连接多个光学面且平行于基材的入光面的设计，造成一部分光线从基材的入光面射入后直接通过交界线而未被分光，另一部分光线则被分光至两侧，使得光线可以在同一轴线上扩张视野角。然后再搭配入光微结构在第一延伸方向的剖面形状不同于在第二延伸方向的剖面形状的设计，使得光线既可以在某一轴线上扩张视野角，同时又能朝向其中一侧予以偏折出光，以达成特定角度出光的目的。

附图说明

图1是本实用新型的光学膜片的较佳实施例的立体图，该光学膜片包括多个入光微结构；

图2是将图1以垂直方式翻转180度予以辅助说明图1的另一视角的立体图；

图3是由另一角度辅助说明图2的俯视图；

图4是说明光学膜片的入光微结构的第一光学面在第二投影面上的形状的侧视图；

图5是说明光学膜片的入光微结构的第二光学面在第一投影面上的形状的侧视；

图6是说明光学膜片的入光微结构的第三光学面在第一投影面上的形状的侧视图；

图7是本实用新型的背光模组的较佳实施例的侧视图；

图8是说明光线通过图2的光学膜片后的能量与视野角的偏折的模拟能量分布图；

图9是说明车用数字后视镜的视角规范的示意图；

图10是说明较佳实施例中光学膜片的多个棱镜结构的另一种形态的侧视图；

图11是说明图9中框示处的放大示意图；

图12是说明光线通过图10的光学膜片后的能量与视野角的偏折的模拟能量分布图；及

图13是本实用新型显示装置的较佳实施例的侧视图。

具体实施方式

有关本实用新型的相关申请专利特色与技术内容，在以下参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。在进行详细说明前应注意的是，类似的元件以相同的附图标记来表示。以下实施方式所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前、后、底、顶等，仅参考了附图的方向。因此，使用的方向用语用以说明，而非限制本实用新型。

参阅图1及图2，为本实用新型的光学膜片2的较佳实施例，光学膜片2包括基材21及设置于基材21上的多个入光微结构22与多个棱镜结构23。要说明的是，图2示出了图1上下颠倒后的角度，而图3为图2的俯视图，用以更清楚地显示入光微结构22的细部结构。基材21具有入光面211及相反于入光面211的出光面212，入光微结构22设置于入光面211，而棱镜结构23设置于出光面212。定义基材21具有第一延伸方向E1及垂直于第一延伸方向E1的第二延伸方向E2。入光微结构22在第一延伸方向E1的剖面形状不同于在第二延伸方向E2的剖面形状。每一入光微结构22具有多个光学面及连接多个光学面的交界线220，交界线220为直线且平行于基材21的入光面211。利用每一入光微结构22的交界线220同时连接多个光学面且平行于基材21的入光面211的设计，造成一部分光线(如图7的L1所示)从基材21的入光面211射入后直接通过交界线220而未被分光，另一部分光线(如图7的L2所示)则被分光至两侧，使得光线可以在同一轴线上扩张视野角。然后再搭配入光微结构22在第一延伸方向E1的剖面形状不同于在第二延伸方向E2的剖面形状的设计，使得光线既可以在某一轴线上扩张视野角，同时又能朝向其中一侧予以偏折出光，以达成特定角度出光的目的。

如图2及图3所示，每一入光微结构22具有两个沿第二延伸方向E2设置且彼此相对的第一光学面221及沿第一延伸方向E1设置且彼此相对的第二光学面222及第三光学面223。如图3所示，每一第一光学面221的两边分别与第二光学面222及第三光学面223连接。

参阅图1，界定第一投影面P1垂直于第一延伸方向E1，界定第二投影面P2垂直于第二延伸方向E2。参阅图1及图4，每一入光微结构22的每一第一光学面221投影至第二投影面P2的形状是不对称三角形。参阅图1及图5，第二光学面222投影至第一投影面P1的形状呈梯形。参阅图1及图6，第三光学面223投影至第一投影面P1的形状同样呈梯形，且如图4所示，第二光学面222的斜率大于第三光学面223的斜率。由于梯形的设计，如图2的第二光学面222或如图3的第三光学面223所示，除了会产生平行于基材21的入光面211的梯形的顶边(交界线220)，也会产生倾斜于基材21的入光面211的梯形的侧边224，所以可以更为容易地造成一部分光线直接通过梯形的顶边而未被分光，另一部分的光线则被两边的梯形的侧边224分光至两侧，使得光线可以在同一轴线(例如第二延伸方向E2)上产生分光效果而能扩张视野角，在另一轴线(例如第一延伸方向E1)上则因为入光微结构22在第一延伸方向E1的剖面形状(如图2的第一光学面221呈不对称三角形)不同于在第二延伸方向E2的剖面形状(如图2的第二光学面222呈梯形)的设计，使得光线在另一轴线(例如第一延伸方向E1)上并未产生分光效果，反而是利用不对称三角形的设计而产生出光偏折的效果，使得光线既可以在某一轴线上扩张视野角，同时又能朝向其中一侧予以偏折出光。

再更进一步言，一些入光微结构22的每一第一光学面221投影至第二投影面P2的形状是直角三角形，其中一个底角为直角，如图4所示。

借由上述直角三角形的设计，可以使光线在直角面几乎不会产生偏折效果，而以最大比例在斜角面产生出光偏折效果，如此一来，可以让光线在未产生分光效果的轴向上(也就是第一延伸方向E1)，朝向其中一侧予以最大比例、更大优势的偏折出光。

参阅图1及图4，每一入光微结构22的第二光学面222垂直于基材21的入光面211，而第一投影面P1垂直于第一延伸方向E1，同时也垂直于基材21的入光面211。因此，每一入光微结构22的第二光学面222投影至第一投影面P1的面积等同于第二光学面222本身的面积。另外，每一入光微结构22的第三光学面223倾斜于基材21的入光面211，每一入光微结构22的第三光学面223投影至第一投影面P1的面积，小于第三光学面223本身的面积。

参阅图2及图3，每一入光微结构22的交界线220是指第二光学面222及第三光学面223的连接边。另外，每一入光微结构22的第二光学面222及第三光学面223具有两个侧边224，每个侧边224不平行于交界线220，且每个侧边224连接至基材21的入光面211。

参阅图2，任一入光微结构22的第一光学面221与相邻入光微结构22的第一光学面221之间为空气间隙24，以及任一入光微结构22的第二光学面222与相邻入光微结构22的第三光学面223之间亦为空气间隙24。由此设计，任一入光微结构22无论是在第一延伸方向E1或是在第二延伸方向E2，都是互相分离而未连接在一起的设计，有助于产生分光或偏折效果而不会被其他条状结构干涉影响光学效果。

参阅图1及图4，于本实施例中，每一棱镜结构23在第二延伸方向E2的剖面形状(等同于投影至第二投影面P2的形状)是顶角为直角的等腰三角形，以此设计来加强光线离开出光面212时的辉度提升效果。

参阅图7，为本实用新型的背光模组，包含光源3、设置于光源3的出光侧的扩散板4、多个膜片5、及前述的光学膜片2。光源3的光线先经由扩散板4形成较为均匀的面光源3后再通过光学膜片2。参阅图5，当光线经光学膜片2作用后，一部分光线(例如光线L1)会通过入光微结构22的交界线220而沿着正视方向出光，一部分光线(例如光线L2)则可经由入光微结构22的作用而沿着侧视方向出光。其中，在此所指的正视方向是指光线平行于光学膜片2的法线方向，而侧视方向与正视方向之间具有夹角θ。如此一来可以把部分直向光转为其他视角方向，以扩大某一方向(例如垂直方向)上视野角的大小。另外，参阅图4，在第一延伸方向E1上，每一入光微结构22为不对称形态，第二光学面222是垂直型的梯形面，第三光学面223则是倾斜状的梯形面，所以一部分光线通过入光微结构22时，会被入光微结构22的第三光学面223有效地偏向导引到特定的侧向出光。同时，由于第二光学面222垂直于入光面211及下方的光源3，因此几乎不会对光线产生折射作用，而能有效压抑第二光学面222的出光效率，而以最大比例在第三光学面223产生偏折效果，如此一来，可以让光线在未产生分光效果的轴向上(也就是第一延伸方向E1)朝向其中一侧予以最大比例、更大优势的集中出光。通过上述设计，参阅图8的模拟能量分布图，本较佳实施例的光学膜片2可以在垂直方向的正负20度之间的深色区域产生较强能量，同时又在水平-10度附近的深色区域产生较强的光线能量，除了能调整垂直方向的视野角大小之外，更进一步将光线导引偏折至特定角度。

参阅图9，是绘示车用数字后视镜的视角规范示意图。依据不同的观看位置，数字后视镜可以区分为区域A+、区域A及区域B，在不同区域有不同光线出光量的规定。因此当本实用新型的光学膜片的较佳实施例应用于车用数字后视镜时，图8的模拟能量分布图可以符合车用数字后视镜的视角规范中对于区域A+、区域A的规定，在区域A+的-10度附近的深色区域产生较强的光线能量，浅色区域则延伸到区域A的接近-40度附近，以符合光线出光量的规定。

参阅图10及图11，在某些实施例中，每一棱镜结构23在第二延伸方向E2的剖面形状是非等腰三角形。每一棱镜结构23在第一延伸方向E1的剖面形状具有相连的第一作用面231及第二作用面232，第一作用面231与出光面212之间具有第一夹角θ1，第二作用面232与出光面212之间具有第二夹角θ2，第一夹角θ1小于第二夹角θ2。其中，如前所述，于图11的视角中，每一入光微结构22的每一第一光学面221的其中一个底角为直角，第一夹角θ1与呈直角的底角位于同一侧。也就是说，在第一延伸方向E1上，每一棱镜结构23的尖端与每一入光微结构22的尖端朝向不同的方向。借此设计，可以让光线通过光学膜片2后，调整偏折方向与出光范围。以图12的模拟能量分布来看，会调整为在区域A+的接近0度附近的深色区域产生较强的光线能量，降低光线在区域A+朝向水平负值的左侧方向的偏折效果，但是同时将水平方向大于20度的右侧能量都偏移到水平负值的左侧方向，使得浅色区域更远地延伸到区域B的接近-50度附近，更为接近符合车用数字后视镜的视角规范中对于区域A+、区域A、区域B的规定。

另外要说明的是，于本实施例中，每一棱镜结构23是凸出于出光面212的条状结构。在某些实施例中，每一棱镜结构23也可以是凹入出光面212的条状结构。

参阅图13，于背光模组上设置显示面板6，即为本实用新型的显示装置。

综上，本实用新型主要通过光学膜片2上的入光微结构22的设计，将部分直向光转为其他视角方向，借以提升整体视野范围。另一方面，还可以将光线往特定角度偏折，以符合不同车载显示装置的视角需求，确实能达成本实用新型的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，应当不能以此限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型的权利要求范围及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的专利涵盖范围内。

【附图标记列表】

2 光学膜片

21 基材

211 入光面

212 出光面

22 入光微结构

220 交界线

221 第一光学面

222 第二光学面

223 第三光学面

224 侧边

23 棱镜结构

24 空气间隙

3 光源

4 扩散板

5 膜片

6 显示面板

A+ 区域

A 区域

B 区域

E1 第一延伸方向

E2 第二延伸方向

L1 光线

L2 光线

P1 第一投影面

P2 第二投影面

θ 夹角

θ1 第一夹角

θ2 第二夹角。

Claims (14)

1.一种光学膜片，其特征在于，包含：

基材，其具有入光面及相反于所述入光面的出光面，其中，定义所述基材具有第一延伸方向及垂直于所述第一延伸方向的第二延伸方向；及

多个入光微结构，其设置于所述基材的所述入光面，其中，每一所述入光微结构在所述第一延伸方向的剖面形状不同于在所述第二延伸方向的剖面形状，其中，每一所述入光微结构具有多个光学面及连接所述多个光学面的交界线，所述交界线为直线且平行于所述基材的所述入光面。

2.根据权利要求1所述的光学膜片，其特征在于，界定第一投影面垂直于所述第一延伸方向，界定第二投影面垂直于所述第二延伸方向，每一所述入光微结构具有沿所述第二延伸方向设置且彼此相对的两个第一光学面及沿所述第一延伸方向设置且彼此相对的第二光学面及第三光学面，其中，每一所述第一光学面投影至所述第二投影面的形状呈不对称三角形，且每一所述第一光学面的两边分别与所述第二光学面及所述第三光学面连接，所述第二光学面及所述第三光学面投影至所述第一投影面的形状呈梯形，且所述第二光学面的斜率大于所述第三光学面的斜率，每一所述入光微结构的所述交界线为所述第二光学面及所述第三光学面的连接边。

3.根据权利要求2所述的光学膜片，其特征在于，任一所述入光微结构的所述第一光学面与相邻所述入光微结构的所述第一光学面之间为空气间隙，以及任一所述入光微结构的所述第二光学面与相邻所述入光微结构的所述第三光学面之间亦为空气间隙。

4.根据权利要求2所述的光学膜片，其特征在于，每一所述入光微结构的每一所述第一光学面投影至所述第二投影面的形状是直角三角形，其中一个底角为直角。

5.根据权利要求2所述的光学膜片，其特征在于，每一所述入光微结构的所述第二光学面及所述第三光学面具有两个侧边，其中每一所述侧边不平行于所述交界线，且每一所述侧边连接至所述基材的所述入光面。

6.根据权利要求2所述的光学膜片，其特征在于，每一所述入光微结构的所述第二光学面垂直于所述基材的所述入光面，每一所述入光微结构的所述第二光学面投影至所述第一投影面的面积等同于所述第二光学面本身的面积。

7.根据权利要求6所述的光学膜片，其特征在于，每一所述入光微结构的所述第三光学面倾斜于所述基材的所述入光面，每一所述入光微结构的所述第三光学面投影至所述第一投影面的面积小于所述第三光学面本身的面积。

8.根据权利要求1至7项中任一项所述的光学膜片，其特征在于，还包含多个棱镜结构，其设置于所述基材的所述出光面，其中，所述棱镜结构沿着所述第二延伸方向延伸。

9.根据权利要求8所述的光学膜片，其特征在于，每一所述棱镜结构在所述第二延伸方向的剖面形状是顶角为直角的等腰三角形。

10.根据权利要求8所述的光学膜片，其特征在于，每一所述棱镜结构在所述第二延伸方向的剖面形状是非等腰三角形。

11.根据权利要求10所述的光学膜片，其特征在于，每一所述棱镜结构在所述第一延伸方向的剖面形状具有相连的第一作用面及第二作用面，所述第一作用面与所述出光面之间具有第一夹角，所述第二作用面与所述出光面之间具有第二夹角，所述第一夹角小于所述第二夹角，每一所述入光微结构的每一所述第一光学面投影至所述第二投影面的形状是直角三角形，其中一个底角为直角，所述第一夹角与所述直角位于同一侧。

12.根据权利要求8所述的光学膜片，其特征在于，每一所述棱镜结构是凹入或凸出于所述出光面的条状结构。

13.一种背光模组，其特征在于，包含根据权利要求1至12中任一项所述的光学膜片及发光单元，所述发光单元对所述光学膜片的入光面投光。

14.一种显示装置，其特征在于，包含根据权利要求13所述的背光模组及设置于所述背光模组上的显示面板。