CN110967869B - 一种前置光源、使用方法以及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种前置光源，包括：发光器件；设置于所述发光器件的出光侧的导光板；以及反射器件；其中，所述导光板包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述反射器件用于将射向其的所述发光器件出射的光反射至所述第一表面或所述第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射。本发明提出的前置光源能够提高光线的利用效率，提高了画面整体的对比度以及亮度。

Description

一种前置光源、使用方法以及显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置。更具体地，涉及一种前置光源、使用方法以及显示装置。

背景技术

随着显示技术的不断发展，对显示装置的功耗和画面质量的要求也越来越高，传统的显示装置均采用透射式LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，即在显示面板的下方设置背光源，背光源发出的光线经过逐层的损耗，最后透过显示面板的透过率只有5％左右，造成了大部分功耗的损失，反射式LCD的出现，可大幅度降低了液晶显示的功耗。

在传统的背光源结构中，光线从LED发出，经过导光板上的网点将光源变成面光源，经过反射片的反射提升光线的利用效率，经过扩散片以及棱镜片的匀光以及聚光，将光线的均匀性和准直性进一步提升，最终使进入显示面板的光线的数量和光强均匀性最大化。

对于反射式LCD来说，反射式LCD是采用反射式阵列基板，并在显示面板上方增加前置光源，在有环境光的情况下，直接利用环境光实现信息的读取，在没有环境光的情况下，由前置光源中的发光器件发出光线，光线再经导光板入射至显示面板内，由于反射式LCD结构不能有反射片、扩散片以及棱镜片等结构，光线在进入导光板之后，当部分光线射向导光板的入射角小于临界角时，光线不会经由导光板的表面进行反射，而是通过导光板的表面进行出射(也就是说光线发生了相应的折射现象)，从而降低了光线的利用效率，相应的降低了画面整体的对比度以及亮度。

发明内容

为了解决背景技术中所提出的问题，本发明第一方面提出了一种前置光源，其特征在于，包括：

发光器件；

设置于所述发光器件的出光侧的导光板；以及

反射器件；

其中，所述导光板包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述反射器件用于将射向其的所述发光器件出射的光反射至所述第一表面或所述第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射。

可选地，所述反射器件包括一体形成在所述第一表面一侧的第一斜面以及一体形成在第二表面一侧的第一斜面，其中，所述第一斜面相对于所述第一表面倾斜设置，所述第二斜面相对于所述第二表面倾斜设置。

可选地，

所述第一斜面用于将射向其的光反射至所述第二表面或所述第一表面；

所述第二斜面用于将射向其的光反射至所述第一表面或所述第二表面。

可选地，当所述第一斜面将射向其的光反射至第一表面或所述第二斜面将射向其的光反射至第二表面时，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₁为所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角，θ₁为锐角，A为射向所述第一斜面的光与水平面之间的夹角或射向所述第二斜面的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板的折射率。

可选地，当所述第一斜面将射向其的光反射至第二表面或所述第二斜面将射向其的光反射至第一表面时，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₂为所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角，θ₂为锐角，B为射向所述第一斜面的光与水平面之间的夹角或射向所述第二斜面的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板的折射率。

可选地，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角和所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角相同。

可选地，所述导光板的材料包括聚碳酸酯。

可选地，所述发光器件包括LED。

本发明第二方面提出了一种显示装置，包括：

本发明第一方面所述的前置光源；以及

显示面板。

还包括：

设置于所述显示面板与所述导光板之间的光学胶。

本发明第三方面提出一种利用本发明第一方面提出的所述的前置光源的使用方法，包括以下步骤：

发光器件出射光；

反射器件将射向其的所述发光器件出射的光反射至所述第一表面或所述第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案具有原理明确、设计简单的优点，反射器件用于将射向其的所述发光器件出射的光反射至第一表面或第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射，从而能够避免发光器件出射的部分光在进入导光板内后，由于所述部分光线射向导光板的入射角小于临界角，而导致光线不会经由导光板的表面进行全反射，而是通过导光板的表面进行出射，一方面，相应的提高了光线的利用效率，提高了画面整体的对比度以及亮度，另一方面，在保证了发光器件射向导光板的光能够在导光板内进行反射的同时，提高光线在导光板内的传播光程，提高了画面的均一性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出本发明的一个实施例提出了一种前置光源的结构框图；

图2示出本实施例中一种前置光源的结构示意图。

图3示出本实施例中光线X与光线Y在导光板中的光路图

图4示出本实施例中光线W与光线Z在导光板中的光路图；

图5示出本实施例中光线M在导光板中的光路图；

图6示出本实施例中光线经由第一斜面反射后照射在第一表面上的光路图；

图7示出本实施例中光线经由第一斜面反射后照射在第二表面上的光路图；

图8示出本发明的另一个实施例提出的一种显示装置的结构示意图；

图9示出本发明的再一个实施例提出的一种利用上述实施例中所述的前置光源的使用方法的流程图。

图中：100、发光器件；201、第一斜面；202、第二斜面；300、导光板；301、第一表面；302、第二表面；400、显示面板；500、光合胶。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提出了一种前置光源的结构框图，包括导光板300、发光器件100以及反射器件。

具体的，在本实施例中，发光器件100可以为至少三中单色激光器芯片发出的单色光的混光，例如：红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的半导体激光器芯片经过混光后制成的发光器件100，也可为至少三种单色发光二极管(Light Emitting Diode，LED)芯片发出的混光，再或者发光器件100还可以为白色LED芯片发出的白光，本领域技术人员应知的是，发光器件100的种类不限于此。

可以理解的是，在本实施例的具体实施中，如图2所示，导光板300设置在发光器件100的出光侧，导光板300包括相对设置的第一表面301以及第二表面302，当发光器件100在发光时，出射的部分光会进入到导光板300内进行相应的反射，从而透过显示面板400形成成像光线，但是，发光器件100所出射的部分光线进入导光板300内后，当所述部分光线射向导光板300的入射角小于临界角时，光线不会经由导光板300的表面进行全反射，而是通过导光板300的表面进行出射(也就是说光线发生了相应的折射现象)，从而降低了光线的利用效率，相应的降低了画面整体的对比度以及亮度。

为了解决上述问题，在本实施例中，引入了反射器件，在这里，反射器件用于将射向其的所述发光器件100出射的光反射至第一表面301或第二表面302，以使得所述第一表面301或所述第二表面302将射向其的光进行全反射，从而能够避免发光器件100出射的部分光在进入导光板300内后，由于所述部分光线射向导光板300的入射角小于临界角，而导致光线不会经由导光板300的表面进行全反射，而是通过导光板300的表面进行出射，相应的提高了光线的利用效率，提高了画面整体的对比度以及亮度。

需要说明的是，当发光器件100所出射的部分光线进入导光板300内后经由导光板300的表面进行反射时，可能会由于部分光线射向导光板300的入射角较小，导致部分光线在导光板300内传播时的光程较小，使得导光板300靠近发光器件100的一侧的亮度较高，而远离发光器件100的一侧的亮度较低，降低了画面的均一性，因此，在本实施例的一个具体实施方式中，所述反射器件包括一体形成在所述第一表面301一侧的第一斜面201以及一体形成在第二表面302一侧的第一斜面201，其中，所述第一斜面201相对于所述第一表面301倾斜设置，所述第二斜面202相对于所述第二表面302倾斜设置。

具体的，在图2的示例中，第一斜面201一体形成在第一表面301靠近发光器件100的一侧，第二斜面202相应的一体形成在在第二表面302靠近发光器件100的一侧，当发光器件100发光时，射入导光板300内的光线会首先照射在第一斜面201和/或第二斜面202上，由于第一斜面201与第二斜面202分别与第一表面301以及第二表面302之间具有相应的夹角，因此，光线照射在第一斜面201上的入射角会大于光线直接照射在第一表面301上的入射角，光线照射在第二斜面202上的入射角也会大于光线直接照射在第二表面302上的入射角，从而增大了发光器件100所出射的光线进入到导光板300内后照射在导光板300内表面上的入射角，在保证了发光器件100射向导光板300的光能够在导光板300内进行反射的同时，提高光线在导光板300内的传播光程，提高了画面的均一性。

需要说明的是，第一斜面201以及第二斜面202可分别一体形成在第一表面301以及第二表面302上。

在本实施例的一个可选地实现方式中，

所述第一斜面201用于将射向其的光反射至所述第二表面302或所述第一表面301；

所述第二斜面202用于将射向其的光反射至所述第一表面301或所述第二表面302。

具体的，发光器件100所出射的部分光在进入导光板300后，不同方向上的光线会分别照射在第一斜面201以及第二斜面202上，在图3的示例中，经过第一斜面201的反射后，光线会被反射至第二表面302或第一表面301(作为示例，在图3中，仅示出两条光线X以及Y，其中光线X被反射至第二表面302，光线Y被反射至第一表面301)，相同的是，在图4的示例中，经过第二斜面202的反射后，光线会被反射至第二表面302或第一表面301(作为示例，在图4中，仅示出两条光线W以及Z，其中光线W被反射至第一表面301，光线Y被反射至第二表面302)。

需要说明的是，在本实施例的一些可选地实现方式中，如图5所示，发光器件100所出射的部分光在进入导光板300后，不同方向上的光线会分别照射在第一斜面201以及第二斜面202上，而若第一斜面201以及第二斜面202的长度足够大时，经过第一斜面201反射后的光可能会照射在第二斜面202上来进行再次反射，相同的是，经过第二斜面202反射后的光可能会照射在第一斜面201上来进行再次反射，而本领域技术人员可根据需要来对第一斜面201以及第二斜面202的规格进行相应的设置，来达到相应的光线传播路径(作为示例，在图5中，仅示出一条光线M，其中光线M首先经由第一斜面201被反射至第二斜面202，然后经由第二斜面202被反射至第一表面301)。

在本实施例的一个可选地实现方式中，当所述第一斜面201将射向其的光反射至第一表面301或所述第二斜面202将射向其的光反射至第二表面302时，所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角或所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₁为所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角或所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角，θ₁为锐角，A为射向所述第一斜面201的光与水平面之间的夹角或射向所述第二斜面202的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板300的折射率。

具体的，如图6所示，示例性的，当发光器件100所发出的部分光进入导光板300后照射在第一斜面201上时，光线与水平面之间的夹角为A，而当在导光板300上设置发光器件100后，发光器件100所发出的光进入导光板300后会首先通过第一斜面201来进行相应的反射，反射至第一表面301上的入射角为α,光线与第一斜面201之间的入射角为C，根据图6可知，入射角C与入射角A之间的差值为第一斜面201与第一表面301之间的夹角θ₁，也就是说，当在导光板300上设置发光器件100后，光线照射在第一斜面201上的入射角C比光线直接照射在第一表面301上的入射角A增大了θ₁，而为了能够实现发光器件100射向导光板300的光线全部能够在导光板300内实现全反射，需要满足光线在经由反射器件反射后照射在导光板300内表面上的入射角α大于临界角，因此，当所述第一斜面201将射向其的光反射至第一表面301时，所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₁为所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角，θ₁为锐角，A为射向所述第一斜面201的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板300的折射率；

相同的是，当发光器件100所发出的光经由第二斜面202反射至第二表面302上时，也可通过上述公式得到第二表面302与第二斜面202之间的夹角。

在本实施例的一个可选地实现方式中，当所述第一斜面201将射向其的光反射至第二表面302或所述第二斜面202将射向其的光反射至第一表面301时，所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角或所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₂为所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角或所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角，θ₂为锐角，B为射向所述第一斜面201的光与水平面之间的夹角或射向所述第二斜面202的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板300的折射率。

具体的，如图7所示，示例性的，当发光器件100所发出的部分光进入导光板300后照射在第一斜面201上时，光线与水平面之间的夹角为B，而当在导光板300上设置发光器件100后，发光器件100所发出的光进入导光板300后会首先通过第一斜面201来进行相应的反射，反射至第一表面301上的入射角为β，光线与第一斜面201之间的入射角为D，根据图7可知，入射角D与入射角B之间的差值为第一斜面201与第一表面301之间的夹角θ₂，也就是说，当在导光板300上设置发光器件100后，光线照射在第一斜面201上的入射角D比光线照射在第一表面301上的入射角B增大了θ₂的大小，而为了能够实现发光器件100射向导光板300的光线全部能够在导光板300内实现全反射，需要满足光线在经由反射器件反射后照射在导光板300内表面上的入射角β大于临界角，因此，当所述第一斜面201将射向其的光反射至第二表面302时，所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₂为所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角或所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角，θ₂为锐角，B为射向所述第一斜面201的光与水平面之间的夹角或射向所述第二斜面202的光与水平面之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板300的折射率；

相同的是，当发光器件100所发出的光经由第二斜面202反射至第一表面301上时，也可通过上述公式得到第二表面302与第二斜面202之间的夹角。

在本实施例的一个可选地实现方式中，所述第一斜面201与所述第一表面301之间的夹角和所述第二斜面202与所述第二表面302之间的夹角相同。

具体的，在本实施例中，将第一斜面201与第一表面301之间的夹角设置为相同于第一斜面201与第二表面302之间的夹角，能够使发光器件100所发出的光进入导光板300后，射向第一斜面201的光的入射角与相对的射向第二斜面202的光的入射角相同，而优选地，通过将第一斜面201与第二斜面202的长度设置为相同的，能够使得发光器件100所发出的部分光经过第一斜面201以及第二斜面202反射后的传播路径呈相互对称，从而能够进一步的提高画面的均一性。

在本实施例的一个可选地实现方式中，所述导光板300的材料包括聚碳酸酯。

具体的，本领域技术人员应知的是，导光板300的材料不仅限于聚碳酸酯，本实施例对此不做具体限定，示例性的，当选用聚碳酸酯材料所制成的导光板300时，光线照射在导光板300的第一表面301或第二表面302的入射角需要大于39.9°，才可实现光线的全反射。

需要说明的是，在发光器件与导光板之间增加反射器件将发光器件所发出的光反射至第一表面或第二表面，能够在增大光线入射至导光板上的入射角的同时提高光线在导光板内的传播光程，示例性的，当选用聚碳酸酯材料所制成的导光板时且第一斜面与第一表面的夹角设置为10°、第二斜面与第二表面的夹角设置为10°时，当光线以与水平面方向上的夹角为50.7°的方向经由第一斜面反射至第一表面或光线经由第二斜面反射至第二表面上时，光程能够相应的增加一倍。

图8示出本发明的另一个实施例提出的一种显示装置的结构示意图，如图8所示，包括：

上述实施例中提出的所述的前置光源；以及

显示面板400。

在本实施例的一个可选地实现方式中，还包括：

设置于所述显示面板400与所述导光板300之间的光学胶。

图9示出本发明的再一个实施例提出的一种利用上述实施例中所述的前置光源的使用方法的流程图，包括以下步骤：

发光器件100出射光；

反射器件将射向其的所述发光器件100出射的光反射至所述第一表面301或所述第二表面302。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种前置光源，其特征在于，包括：

发光器件；

设置于所述发光器件的出光侧的导光板；以及

反射器件；

其中，所述导光板包括相对设置的第一表面以及第二表面，所述反射器件用于将射向其的所述发光器件出射的光反射至所述第一表面或所述第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射；所述反射器件包括一体形成在所述第一表面一侧的第一斜面以及一体形成在第二表面一侧的第二斜面 ，其中，所述第一斜面相对于所述第一表面倾斜设置，所述第二斜面相对于所述第二表面倾斜设置；

所述第一斜面用于将射向其的光反射至所述第二表面或所述第一表面；

所述第二斜面用于将射向其的光反射至所述第一表面或所述第二表面；

当所述第一斜面将射向其的光反射至第一表面或所述第二斜面将射向其的光反射至第二表面时，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₁为所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角，θ₁为锐角，A 为射向所述第一斜面的光与水平面的法线之间的夹角或射向所述第二斜面的光与水平面的法线之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板的折射率；

且当所述第一斜面将射向其的光反射至第二表面或所述第二斜面将射向其的光反射至第一表面时，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角通过下式得到：

其中，θ₂为所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角或所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角，θ₂为锐角，B为射向所述第一斜面的光与水平面的法线之间的夹角或射向所述第二斜面的光与水平面的法线之间的夹角，n₁为空气的折射率，n₂为导光板的折射率。

2.根据权利要求1所述的前置光源，其特征在于，所述第一斜面与所述第一表面之间的夹角和所述第二斜面与所述第二表面之间的夹角相同。

3.根据权利要求1所述的前置光源，其特征在于，所述导光板的材料包括聚碳酸酯。

4.根据权利要求1所述的前置光源，其特征在于，所述发光器件包括LED。

5.一种显示装置，其特征在于，包括：

如权利要求1-4中任一项所述的前置光源；以及

显示面板。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，还包括：

设置于所述显示面板与所述导光板之间的光学胶。

7.一种利用如权利要求1-4中任一项所述的前置光源的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

发光器件出射光；

反射器件将射向其的所述发光器件出射的光反射至所述第一表面或所述第二表面，以使得所述第一表面或所述第二表面将射向其的光进行全反射。

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