CN104090423B - 透明显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，提供一种透明显示装置，包括显示面板，所述透明显示装置还包括位于所述显示面板的背光侧的准直光源和双面反射镜阵列；所述双面反射镜阵列包括多个相互平行的双面反射镜，所述双面反射镜相对于所述显示面板倾斜设置；所述准直光源在多个相互平行的双面反射镜的排列方向上位于所述双面反射镜阵列的一侧，能够向所述双面反射镜阵列提供沿预定方向传播的平行准直光束。本发明主要通过双面反射镜阵列的设置来同时实现背光照明和透过背侧环境光的功能，相当于包括了一个具有透明显示特性的背光模组，其结构简单紧凑、易于实现、实用性强。

Description

透明显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种透明显示装置。
背景技术
近年来，透明显示装置凭借其视觉效果独特、轻薄、易于携带、能支持3D显示技术、耗能低、环保节能等优点，成为研究和开发的热点。而作为液晶显示装置的关键组件之一，背光模组为显示面板供应充足的亮度与分布均匀的光源，使其能正常显示影像。因此，在透明液晶显示装置中，背光模组的透明化设计也是其重要问题之一。
现有技术中，常采用增加光学器件的方式来改进背光模组的透过率，但其受原有背光模组的设计限制，不仅透过率改善的效果有限，还会一定程度上影响原有显示面板的功能，带来一系列显示效果上的缺陷。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种透明显示装置，其主要通过双面反射镜阵列的设置来同时实现背光照明和透过背侧环境光的功能，相当于包括了一个具有透明显示特性的背光模组，该透明显示装置结构简单紧凑、易于实现、适于实用。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种透明显示装置，包括显示面板，其特征在于，所述透明显示装置还包括位于所述显示面板的背光侧的准直光源和双面反射镜阵列；
所述双面反射镜阵列包括多个相互平行的双面反射镜，所述双面反射镜相对于所述显示面板倾斜设置；
所述准直光源在多个相互平行的双面反射镜的排列方向上位于所述双面反射镜阵列的一侧，能够向所述双面反射镜阵列提供沿预定方向传播的平行准直光束；
每个所述双面反射镜用于使一部分所述平行准直光束在该双面反射镜面向所述显示面板的第一侧发生反射后从所述显示面板的背光侧向所述显示面板入射；
每个所述双面反射镜还用于使从所述显示面板的背光侧入射的光束依次在该双面反射镜背离所述显示面板的第二侧与相邻双面反射镜的第一侧反射后从所述显示面板的背光侧向所述显示面板入射。
优选地，所述准直光源包括至少两个发光单元，所述发光单元沿垂直于所述显示面板所在平面的方向排列；所述发光单元包括光源及设置于所述光源上的准直器，每个所述发光单元用于向所述双面反射镜阵列提供沿所述预定方向传播的一部分所述平行准直光束。
优选地，所述准直器包括内侧壁、内侧顶面和外侧壁，所述内侧顶面与所述内侧壁接合，所述内侧顶面与所述外侧壁均为自由曲面。
优选地，所述准直光源还包括位于所述发光单元与所述双面反射镜阵列之间的匀光板，用于使所述平行准直光束在与传播方向垂直的平面上的光强均匀分布。
优选地，所述准直光源还包括支撑结构，所述发光元件被固定在所述支撑结构上，使得每个所述发光元件的出光方向与所述显示面板所在平面的夹角相等。
优选地，所述支撑结构采用具有散热功能的材料制成。
优选地，所述发光单元包括发光二极管LED芯片、激光二极管LD芯片或金卤灯。
优选地，所述双面反射镜阵列中，每两个相邻的双面反射镜间的镜面间距相等。
优选地，所述双面反射镜的镜面与所述显示面板所在平面所成的倾斜角为45°。
优选地，所述双面反射镜包括依次层叠的第一透明支撑层、双反射层和第二透明支撑层；所述双反射层能够反射从所述双反射层两侧入射的可见光。
优选地，所述双反射层为镀银层。
优选地，所述显示面板与所述背光模组通过一透明附着结构贴合；所述背光模组的双面反射镜阵列通过所述透明附着结构固定，使得所述双面反射镜的镜面与所述显示面板所在平面所夹的倾斜角相等。
优选地，所述透明显示装置包括第一双面反射镜阵列和向所述第一双面反射镜阵列提供平行准直光束的第一准直光源，以及第二双面反射镜阵列和向所述第二双面反射镜阵列提供平行准直光束的第二准直光源；所述第一双面反射镜阵列与所述第二双面反射镜阵列关于平分所述显示面板的法向纵切面对称。
(三)有益效果
本发明至少具有如下的有益效果：
双面反射镜阵列一方面可以将准直光源提供的准直平行光束经反射后向显示面板的背光侧入射以提供背光照明，另一方面又可以将来自显示面板所在平面背光侧的环境光经两次反射后向显示面板的背光侧入射，相当于从背光模组透射过去，因而产生透明的显示效果，即同时实现了提供背光源照射和透过背侧环境光两方面的功能。
相比于现有技术而言，上述功能的实现不需要过多的光学元件，结构简单、易于实现，而且可以达到较高的透过率、同时不影响正常的背光照明功能，适用于透明液晶显示装置的设计。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例中透明显示装置在提供背光照明时的光路图；
图2是本发明一个实施例中透明显示装置在提供背光照明时双面反射镜处的光路图；
图3是本发明一个实施例中透明显示装置在实现透明显示时的光路图；
图4是本发明一个实施例中透明显示装置在实现透明显示时双面反射镜处的光路图；
图5是本发明一个实施例中优选的准直光源的结构图；
图6是本发明一个实施例中优选的准直光源中每个发光元件的结构图；
图7是本发明一个实施例中优选的双面反射镜的结构图，以及透明显示装置中双面反射镜安装位置附近的结构图和光路图；
图8是本发明一个实施例中具有两组双面反射镜阵列和准直光源的透明显示装置结构侧视图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供了一种透明显示装置，参见图1，包括显示面板101、位于所述显示面板101的背光侧的准直光源102和双面反射镜阵列103；
所述双面反射镜阵列103包括多个相互平行的双面反射镜，所述双面反射镜相对于所述显示面板倾斜设置；
所述准直光源102在多个相互平行的双面反射镜的排列方向(图1中为水平向右的方向)上位于所述双面反射镜阵列103的一侧，能够向所述双面反射镜阵列103提供沿预定方向传播的平行准直光束L1；
参见图1和2，每个所述双面反射镜用于使一部分所述平行准直光束L1在该双面反射镜面向所述显示面板的第一侧(在这里具体为左下侧，其第二侧为右上侧)发生反射后从所述显示面板101的背光侧向所述显示面板101入射(入射光束为L2)；
参见图3和图4，每个所述双面反射镜还用于使从所述显示面板101的背光侧入射的光束L3依次在该双面反射镜背离所述显示面板的第二侧与相邻双面反射镜的第一侧反射后从所述显示面板101的背光侧向所述显示面板101入射(入射光束为L4)。
基于上述特征均，可毫无疑问地推知：为实现如图1所示的光路，需要使准直光源102的光线出射位置高于双面反射镜阵列103的顶部；且若要使出射光束L2垂直于显示面板101所在平面，需要使所述平行准直光束L1传播的预定方向与所述双面反射镜的镜面与所述显示面板101所在平面所夹的倾斜角满足光的反射定律。
可见，所述双面反射镜的第一侧即为其提供平行准直光束L1的准直光源102所在的一侧，另一侧即为双面反射镜的第二侧。
本发明实施例主要利用二次双面反射镜之间的相互配合来实现透明显示，同时当准直光源发光时，利用所述平行准直光束L1可以提供背光源照射。
具体来说，背光源照射的光路如图1和图2所示，准直光源发出平行准直光束L1，当光束到达双面反射镜阵列103中某个双面反射镜的后面(背光侧)时，入射到上面的光将被相邻双面反射镜反射而从显示面板101的背光侧向所述显示面板101入射。总体上，显示面板101的背光侧会得到对应双面反射镜阵列103位置的平行向下的出射光束L2，从而该背光模组就实现了对显示面板101的背光照明。
该背光模组实现透明显示的光路如图3和图4所示，环境光L3经过双面反射镜时被反射到相邻的反射镜上，最终从显示面板101的背光侧向所述显示面板101入射，从而形成透明显示。当观察者站在显示面板101的出光侧时将会看到其背光侧的景物，景物的光线是可以通过两次全反射射入观察者人眼的。
所以，该背光模组的双面反射镜阵列一方面可以将准直光源提供的准直平行光束经反射后向显示面板101的背光侧入射以提供背光照明，另一方面又可以将来自显示面板101所在平面背光侧的环境光经两次反射后向显示面板101的背光侧入射，相当于从背光模组透射过去，因而产生透明的显示效果，即同时实现了提供背光源照射和透过背侧环境光的功能。
相比于现有技术而言，上述功能的实现不需要过多的光学元件，结构简单、易于实现，而且可以达到较高的透过率、同时不影响正常的背光照明功能，适用于透明液晶显示装置的设计。
可见，准直光源102的主要功能是提供平行准直光束L1，而双面反射镜阵列103的主要功能是反射来自第一侧和第二侧的光线，其均可以采用现有设计来实现，且均不脱离本发明的范围。但为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面展示一种优选的准直光源和一种优选的双面反射镜的具体结构。
参见图5，所述优选的准直光源包括至少两个发光单元(图中以U1、U2、U3、U4、…为例表示)，所述发光单元沿垂直于所述显示面板101所在平面的方向排列；所述发光单元包括光源601及设置于光源601上的准直器602，每个所述发光单元用于向所述双面反射镜阵列103提供沿所述预定方向传播的一部分所述平行准直光束L1。可见，光源601发出的光线经准直器准直后即为准直光束，每个发光单元在纵向排列后使其以同一角度出射准直光束，即为所述平行准直光束L1。
进一步地，参见图6，所述准直器602包括内侧顶面6021、内侧壁6022、和外侧壁6023，所述内侧顶面6021与所述内侧壁6022接合，所述内侧顶面6021与所述外侧壁6023均为自由曲面。此种设计可以很好地对光源601所发出的光进行准直处理。
进一步地，所述准直光源还包括位于所述发光单元与所述双面反射镜阵列103之间的匀光板603，用于使所述平行准直光束L1在与传播方向垂直的平面上的光强均匀分布。其采用表面散射或内部粒子散射结构，通过散射光源601阵列所发出的光线实现对双面反射镜阵列103区域的均匀照明。
进一步地，所述准直光源还包括支撑结构604，所述发光元件被固定在所述支撑结构604上，使得每个所述发光元件的出光方向与所述显示面板101所在平面的夹角相等。也就是说，通过支撑结构604来固定发光元件，实现上面提到过的使发光元件都以同一角度出射准直光束。更进一步地，所述支撑结构采用具有散热功能的材料制成。总体来说，支撑和散热结构可以有效地为发光元件提供支撑，同时为光源601提供散热处理。
进一步地，所述发光单元包括发光二极管LED芯片、激光二极管LD芯片或金卤灯，其均为接近于点光源的白光光源，可以与上述结构组合后产生较好的发光效果。
总体来说，该侧壁准直光源的主体结构为：在支撑和散热结构上贴附光源601芯片，在光源601芯片的上方安装准直器602。在整个光源601阵列的前部安装匀光板603从而实现对双面反射镜阵列103区域的均匀照明。
参见图7，所述优选的双面反射镜如图7所示，所述双面反射镜包括依次层叠的第一透明支撑层801、双反射层802和第二透明支撑层803；所述双反射层802能够反射从两侧入射的可见光(如L1和L3)，或者说该反射层对可见光具有较高的反射率。总的来说，双面反射镜结构是由两个透明的起到支撑作用的保护层(第一透明支撑层801和第二透明支撑层803)和其位于两次之间的一个双反射层802来实现的。对于双反射层802，其一般可以采用金属镀层或者其他材料形成，只要对于从两侧入射的可见光的反射率均较大就可以实现其双面反射的功能。优选地，所述双反射层802为镀银层，即采用银来作为反射镀层的材料，其对于可见光有很高的反射率，且拥有较优的光学特性与物理和化学上的稳定性。
进一步地，所述双面反射镜阵列103中，每两个相邻的双面反射镜间的镜面间距相等。这样的设计可以是L2及L4均匀出射，使人眼看起来有比较好的视觉效果。
进一步地，所述双面反射镜的镜面与所述显示面板101所在平面所成的倾斜角A1为45°，在此倾斜角下，环境光可以按照如图4所示的光路透过所述双面反射镜阵列103，其不改变环境光的传播方向，同时具有适当的透射视角大小和图像横移程度。
进一步地，所述显示面板101与所述背光模组通过一透明附着结构104贴合；所述背光模组的双面反射镜阵列103通过所述透明附着结构104固定，使得所述双面反射镜的镜面与所述显示面板101所在平面所夹的倾斜角A1相等(实现双面反射镜的相互平行)。也就是说，背光模组中的双面反射镜的底部通过透明附着结构104来进行固定，透明附着结构104直接和显示面板101相贴合。这样的透明附着结构104可以较为经济地同时起到连接和固定的作用，当然其可以是一层在所述显示面板101所在平面形成的透明固体，并在双面反射镜的位置上对应地设置凹槽，便于两者的稳固结合。
这样的结构下，当准直光源102所发出的平行准直光束L1从侧面射入时，光线将被双面反射镜的下表面反射而射向显示面板101，而形成透明显示。当环境光L3从显示面板101的背光侧射入时，光线被双面反射镜的上表面反射到邻近的双面反射镜，最终再次经过反射而射向显示面板101并透射进入人眼。
进一步地，如图8所示，所述透明显示装置包括第一双面反射镜阵列103(a)和向所述第一双面反射镜阵列103(a)提供平行准直光束的第一准直光源102(a)，以及第二双面反射镜阵列103(b)和向所述第二双面反射镜阵列103(b)提供平行准直光束的第二准直光源102(b)；
所述第一双面反射镜阵列103(a)与所述第二双面反射镜阵列103(b)关于所述显示面板101的一个过显示面板101中心点的法向纵切面P1对称，所述法向纵切面P1位于任一个双面反射镜的第二侧(这里具体为第一双面反射镜阵列103(a)的右上侧、第二双面反射镜阵列103(b)的左上侧)。该结构可以避免准直光源需要提供的平行准直光束过宽，使得光源高度过高影响整体装置的厚度。当然，其也可以根据同样的原理设置多组准直光源和双面反射镜阵列，以进一步缩小每组所需要提供背光照明的范围。
当然，上述技术方案仅是一种实例，本领域技术人员可以采用其他具有相同功能的准直光源或双面反射镜，或者对其中的某些部分进行同等替换，只要其包括等同于准直光源、等同于双面反射镜阵列的部分，并具有上述位置关系，就显然不不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
综上所述，本发明提供一种透明显示装置，其主要通过双面反射镜阵列的设置来同时实现背光照明和透过背侧环境光的功能，相当于包括了一个具有透明显示特性的背光模组，该透明显示装置结构简单紧凑、易于实现、适于实用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种透明显示装置，包括显示面板，其特征在于，所述透明显示装置还包括位于所述显示面板的背光侧的准直光源和双面反射镜阵列；
所述双面反射镜阵列包括多个相互平行的双面反射镜，所述双面反射镜相对于所述显示面板倾斜设置；
所述准直光源在多个相互平行的双面反射镜的排列方向上位于所述双面反射镜阵列的一侧，能够向所述双面反射镜阵列提供沿预定方向传播的平行准直光束；
每个所述双面反射镜用于使一部分所述平行准直光束在该双面反射镜面向所述显示面板的第一侧发生反射后从所述显示面板的背光侧向所述显示面板入射；
每个所述双面反射镜还用于使从所述显示面板的背光侧入射的光束依次在该双面反射镜背离所述显示面板的第二侧与相邻双面反射镜的第一侧反射后从所述显示面板的背光侧向所述显示面板入射。
2.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述准直光源包括至少两个发光单元，所述发光单元沿垂直于所述显示面板所在平面的方向排列；
所述发光单元包括光源及设置于所述光源上的准直器，每个所述发光单元用于向所述双面反射镜阵列提供沿所述预定方向传播的一部分所述平行准直光束。
3.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述准直器包括内侧壁、内侧顶面和外侧壁，所述内侧顶面与所述内侧壁接合，所述内侧顶面与所述外侧壁均为自由曲面。
4.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述准直光源还包括位于所述发光单元与所述双面反射镜阵列之间的匀光板，用于使所述平行准直光束在与传播方向垂直的平面上的光强均匀分布。
5.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述准直光源还包括支撑结构，所述发光元件被固定在所述支撑结构上，使得每个所述发光元件的出光方向与所述显示面板所在平面的夹角相等。
6.根据权利要求5所述的透明显示装置，其特征在于，所述支撑结构采用具有散热功能的材料制成。
7.根据权利要求2所述的透明显示装置，其特征在于，所述发光单元包括发光二极管LED芯片、激光二极管LD芯片或金卤灯。
8.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述双面反射镜阵列中，每两个相邻的双面反射镜间的镜面间距相等。
9.根据权利要求1所述的透明显示装置，其特征在于，所述双面反射镜的镜面与所述显示面板所在平面所成的倾斜角为45°。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的透明显示装置，其特征在于，所述双面反射镜包括依次层叠的第一透明支撑层、双反射层和第二透明支撑层；
所述双反射层能够反射从所述双反射层两侧入射的可见光。
11.根据权利要求10所述的透明显示装置，其特征在于，所述双反射层为镀银层。
12.根据权利要求1至9中任意一项所述的透明显示装置，其特征在于，所述显示面板与所述背光模组通过一透明附着结构贴合；所述背光模组的双面反射镜阵列通过所述透明附着结构固定，使得所述双面反射镜的镜面与所述显示面板所在平面所夹的倾斜角相等。
13.根据权利要求1至9中任意一项所述的透明显示装置，其特征在于，所述透明显示装置包括第一双面反射镜阵列和向所述第一双面反射镜阵列提供平行准直光束的第一准直光源，以及第二双面反射镜阵列和向所述第二双面反射镜阵列提供平行准直光束的第二准直光源；
所述第一双面反射镜阵列与所述第二双面反射镜阵列关于平分所述显示面板的法向纵切面对称。
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