CN104089223A - 一种背光光学系统及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种背光光学系统，该背光光学系统包括设置于透明液晶显示屏幕上下方的第一背光光学系统和第二背光光学系统；第一背光光学系统包括第一散热结构、第一灯条和第一光学透镜；第一灯条设于第一散热结构的内表面；第一光学透镜嵌于第一散热结构的表面，且位于第一灯条的上方。本发明提供的背光光学系统将第一背光光学系统和第二背光光学系统放置于透明液晶显示屏幕的上下方，光照方向向后，最大程度上照亮透明屏幕后方，使透明屏幕前后形成明显的亮暗差，带来较好的透明显示体验。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种背光光学系统及显示装置。
背景技术
在透明液晶显示系统中，其光源来源于背光系统，现有技术中背光系统主要分为以下两种结构：
其中一种为箱式背光系统，即在透明显示屏幕后方使用一个大型箱体结构，内部涂有反射层，使光在其中混合形成均匀背光系统。这种光学系统非常简单，通过箱体内的巨大空间对光自然形成一个混光区域，几乎无需人为设计干涉。但其体积较大笨重，展示空间受限在箱体内。
另一种为透明导光板系统，其将不透明的背板与膜材去掉，形成一个透明显示系统。其体积相较箱体式的小很多，但是光学系统变得复杂，后方展示物照度较低不易提升，且由于导光板的存在，会对后方展示物清晰度造成影响。
发明内容
(一)所要解决的技术问题
本发明的目的在于提供一种背光光学系统及显示装置，以克服现有技术中的背光系统笨重体积大、结构复杂、影响照射度等缺陷。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一方面提供一种背光光学系统，包括设置于透明液晶显示屏幕上下方的第一背光光学系统和第二背光光学系统；
所述第一背光光学系统包括第一散热结构、第一灯条和第一光学透镜；
所述第一灯条设于所述第一散热结构的内表面；
所述第一光学透镜嵌于所述第一散热结构的表面，且位于所述第一灯条的上方；
所述第二背光光学系统包括第二散热结构、第二灯条和第二光学透镜；
所述第二灯条设于所述第二散热结构的内表面；
所述第二光学透镜嵌于所述第二散热结构的表面，且位于所述第二灯条的上方。
优选地，所述第一背光光学系统还包括第一反射单元，其设于所述第一散热结构的内表面位于所述第一灯条的底部。
优选地，所述第二背光光学系统还包括第二反射单元，其设于第二散热结构的内表面位于所述第二灯条的底部。
优选地，所述第一光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成；和/或，所述第二光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成。
优选地，所述第一光学透镜由第一柱面和第一棱镜相对组合而成。
优选地，所述第一光学透镜与水平面的夹角范围80-90°，第一柱面面曲率半径的范围为10-20mm。
优选地，所述第二光学透镜由第二柱面和第二棱镜相对组合而成。
优选地，所述第二光学透镜与水平面的夹角范围为90-100°，所述第二柱面面曲率半径的范围为50-200mm。
优选地，所述第一棱镜的截面为规律排列的等腰三角形；所述第二棱镜的截面为规律排列的等腰三角形。
优选地，所述等腰三角形的顶角范围为80-100°，底边长的范围为1-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1-3mm。
第一光学透镜由第三棱镜和第四棱镜相对组合而成。
优选地，所述第三棱镜方向与第四棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第一底角的范围为10-45°，第二底角的范围为50-90°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距的范围为1mm-3mm；
所述第四棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角范围为80-100°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1mm-3mm。
优选地，所述第二光学透镜由第五棱镜和第六棱镜相对组合而成。
优选地，所述第五棱镜方向与第六棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第三底角的范围为60-90°，第四底角的范围为20-45°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距的范围为1mm-3mm；
所述第六棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角范围为80-100°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1mm-3mm。
另一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的背光光学系统。
(三)有益效果
本发明提供一种背光光学系统及显示装置，将第一背光光学系统和第二背光光学系统放置于透明液晶显示屏幕的上下方，光照方向向后，最大程度上照亮透明屏幕后方，使透明屏幕前后形成明显的亮暗差，带来较好的透明显示体验。
附图说明
图1为本发明实施例背光光学系统中第一背光光学系统组合结构示意图；
图2为本发明实施例背光光学系统中第二背光光学系统组合结构示意图；
图3为本发明实施例背光光学系统中第一背光光学系统剖面示意图；
图4为本发明实施例背光光学系统中第二背光光学系统剖面示意图；
图5为本发明实施例背光光学系统中第一柱面结构示意图；
图6为本发明实施例背光光学系统中第二柱面结构示意图；
图7为第一棱镜/第二棱镜结构示意图；
图8为图7剖面图；
图9为本发明实施例背光光学系统中第一背光光学系统另一结构剖面示意图；
图10为本发明实施例背光光学系统中第二背光光学系统另一结构剖面示意图；
图11为第四棱镜/第六棱镜结构示意图；
图12为图11剖面图；
图13为模拟设计效果图及对比数据。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。
本发明提供一种背光光学系统，包括设置于透明液晶显示屏幕上下方的第一背光光学系统和第二背光光学系统。
如图1和图3所示，位于透明液晶显示屏幕上方的第一背光光学系统包含第一光学透镜110、第一LED灯条120、第一散热结构130和第一反射片140。第一LED灯条120与第一反射片140贴附于第一散热结构130内表面上，第一光学透镜110嵌在第一散热结构130表面，位于第一LED灯条120上方。
如图2和图4所示，位于透明液晶显示屏幕下方的第二背光光学系统包括：第二光学透镜210、第二LED灯条220、第二散热结构230和第二反射片240。第二LED灯条220与第二反射片240贴附于第二散热结构230内表面上，第二光学透镜210嵌在第二散热结构230表面，位于第二LED灯条220上方。
其中，所述第一光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成；和/或，所述第二光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成，确证其具有良好的透光性。
如图5和图6所示，第一光学透镜110与水平面夹角α的范围为80°-90°，第一光学透镜110(柱面设计)由第一柱面112和第一棱镜111相对组合而成，第一柱面112面曲率半径r1的范围为10mm-20mm；第二光学透镜210与水平面夹角β的范围为90°-100°，第二光学透镜210由第二柱面212和第二棱镜211相对组合而成，其第二柱面212面曲率半径r2的范围为50mm-200mm。
如图7所示，第一棱镜111和第二棱镜211的截面三角形顶角θ的范围为80°-100°，底边长a的范围为1mm-3mm，间距b的范围为1mm-3mm。
如图8、图9、图10、图11和图12，该第一光学透镜(棱镜设计)还可以由第三棱镜114和第四棱镜113相对组合而成。
优选地，所述第三棱镜方向114与第四棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第一底角η1的范围为10-45°，第二底角η2的范围为50-90°，底边长m1的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距n1的范围为1mm-3mm。
所述第四棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角θ范围为80-100°，底边长a的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距b范围为1mm-3mm。
优选地，所述第二光学透镜由第五棱镜和第六棱镜相对组合而成。
优选地，所述第五棱镜方向与第六棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第三底角η3的范围为60-90°，第四底角η4的范围为20-45°，底边长m2的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距n2的范围为1mm-3mm。
所述第六棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角θ范围为80-100°，底边长a的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距b范围为1mm-3mm。
如图13所示，模拟结果的设计条件如下：第一背光光学系统中第一LED灯条垂直放置，第一散热结构反射面与第一LED灯条的夹角分别为100°和120°，第一散热结构槽深最深处7mm，第一光学透镜110与水平面垂直，第一柱面112面曲率半径为12.5mm，圆心位置向下4mm；第二背光光学系统中第二LED灯条与水平面夹角105°，第二散热结构槽深最深处13mm，第二光学透镜210与水平面垂直，第二柱面212面曲率半径为50mm，圆心位置向上1mm；第二棱镜截面三角形顶角为95°，底边长2mm，间距2mm。根据图可以得出，光路变得集中，屏幕后方对应区域照度提升，外围区域照度降低，照度分布达到较好的状态。
模拟取α＝90°，β＝90°，η1＝20°，η2＝60°，m1＝n1＝2mm，η3＝70°，η4＝30°，m2＝n2＝3mm，可以看到光线收敛效果与柱面设计一样，呈现出理想的照度分布。
本发明提供的背光光学系统及显示装置，将第一背光光学系统和第二背光光学系统放置于透明液晶显示屏幕的上下方，光照方向向后，最大程度上照亮透明屏幕后方，使透明屏幕前后形成明显的亮暗差，带来较好的透明显示体验。
另一方面，本发明还提供一种显示装置，包括上述的背光光学系统。
该显示装置例如可以包括手机、笔记本电脑、平板电脑或其他电子显示产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种背光光学系统，其特征在于，包括设置于透明液晶显示屏幕上下方的第一背光光学系统和第二背光光学系统；
所述第一背光光学系统包括第一散热结构、第一灯条和第一光学透镜；
所述第一灯条设于所述第一散热结构的内表面；
所述第一光学透镜嵌于所述第一散热结构的表面，且位于所述第一灯条的上方；
所述第二背光光学系统包括第二散热结构、第二灯条和第二光学透镜；
所述第二灯条设于所述第二散热结构的内表面；
所述第二光学透镜嵌于所述第二散热结构的表面，且位于所述第二灯条的上方。
2.根据权利要求1所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一背光光学系统还包括第一反射单元，其设于所述第一散热结构的内表面位于所述第一灯条的底部。
3.根据权利要求2所述的背光光学系统，其特征在于，所述第二背光光学系统还包括第二反射单元，其设于所述第二散热结构的内表面位于所述第二灯条的底部。
4.根据权利要求3所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成；和/或，所述第二光学透镜采用聚甲基丙烯酸甲酯PMMA材料制成。
5.根据权利要求1所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜由第一柱面和第一棱镜相对组合而成。
6.根据权利要求5所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜与水平面的夹角范围80-90°，第一柱面面曲率半径的范围为10mm-20mm。
7.根据权利要求5所述的背光光学系统，其特征在于，所述第二光学透镜由第二柱面和第二棱镜相对组合而成。
8.根据权利要求7所述的背光光学系统，其特征在于，所述第二光学透镜与水平面的夹角范围为90-100°，所述第二柱面面曲率半径的范围为50mm-200mm。
9.根据权利要求7所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一棱镜的截面为规律排列的等腰三角形；所述第二棱镜的截面为排列规律的等腰三角形。
10.根据权利要求9所述的背光光学系统，其特征在于，所述等腰三角形的顶角范围为80-100°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1mm-3mm。
11.根据权利要求1所述的背光光学系统，其特征在于，所述第一光学透镜由第三棱镜和第四棱镜相对组合而成。
12.根据权利要求11所述的背光光学系统，其特征在于，所述第三棱镜方向与第四棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第一底角的范围为10-45°，第二底角的范围为50-90°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距的范围为1mm-3mm；
所述第四棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角范围为80-100°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1mm-3mm。
13.根据权利要求1所述的背光光学系统，其特征在于，所述第二光学透镜由第五棱镜和第六棱镜相对组合而成。
14.根据权利要求13所述的背光光学系统，其特征在于，所述第五棱镜方向与第六棱镜长度方向平行，其截面为排列规律的三角形，三角形中第三底角的范围为60-90°，第四底角的范围为20-45°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻两个三角形的间距的范围为1mm-3mm；
所述第六棱镜的截面为排列规律的等腰三角形，其顶角范围为80-100°，底边长的范围为1mm-3mm，相邻等腰三角形的间距范围为1mm-3mm。
15.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的背光光学系统。
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