CN104279516A - 集光装置及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种集光装置及显示装置，所述集光装置包括：聚光部件和导光部件；所述聚光部件，用于汇聚投射于所述聚光部件表面的光线；所述导光部件，用于收集所述聚光部件汇聚后的光线并将其由所述导光部件的出光口导出，形成光源。本发明提供的集光装置及显示装置，能够提高显示屏的背光亮度，且不增加背光功耗。

Description

集光装置及显示装置
技术领域
本发明涉及显示设备技术领域，尤其涉及一种集光装置及显示装置。
背景技术
现有的手机、平板电脑PAD等电子设备中所用液晶显示屏（liquidcrystal display，LCD）在户外等高亮度的照射条件下时，由于环境亮度高，屏幕表面反射强烈（镜面反射、漫反射等）以及环境杂散光的影响，LCD上的显示内容可识别性差，显示效果差，主要表现为对比度下降，色彩表现下降，并且随着环境照度的增加情况变得更差。
目前便携式的电子设备中常用的对策是在设备上加装环境光感应器件，当读取到环境光较强时，通过增加背光电流或占空比来提高LCD背光亮度。然而，这种方案作用有限，当调节到LCD最大亮度后就不可以再调，而且，调高背光亮度会相应增加背光功耗，从而增加了整机功耗，缩短了续航时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种集光装置及显示装置，不增加背光功耗的同时，提高显示屏的背光亮度，改善显示效果。
为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种集光装置，所述集光装置包括：聚光部件和导光部件；
所述聚光部件，用于汇聚投射于所述聚光部件表面的光线；
所述导光部件，用于接收所述聚光部件汇聚后的光线并将其由所述导光部件的出光口导出，形成光源。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述导光部件的入光口位于所述聚光部件的焦点位置；
或者，所述导光部件的入光面位于所述聚光部件的焦平面位置。
结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述导光部件的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，所述导光部件的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，所述导光部件的外部包覆所述导光部件的内部。
结合第一方面或第一方面的第二种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述导光部件的内部为玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅材料。
结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实施方式中，所述导光部件的出光口与显示装置的导光板相接，所述导光部件导出形成的光源进入所述显示装置的导光板。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，在第一方面的第五种可能的实施方式中，所述集光装置还包括：连接部件，所述连接部件用于将所述导光部件的出光口固定连接至所述显示装置的导光板。
结合第一方面的第四种可能的实施方式或第五种可能的实施方式，在第一方面的第六种可能的实施方式中，所述聚光部件和导光部件置于所述显示装置中，与所述显示装置集成一体。
结合第一方面的第四种可能的实施方式或第五种可能的实施方式，在第一方面的第七种可能的实施方式中，所述集光装置与所述显示装置分离设置。
第二方面，本发明还提供了一种显示装置，所述显示装置包括：导光板，聚光部件和导光部件；
所述聚光部件，用于汇聚投射于所述聚光部件表面的光线；
所述导光部件，所述导光部件的出光口与所述导光板相接，用于收集所述聚光部件汇聚后的光线并将其由所述导光部件的出光口导出至所述导光板。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能实施方式中，所述导光部件的入光口位于所述聚光部件的焦点位置。
结合第二方面，在第二方面的第二种可能实施方式中，所述导光部件的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，所述导光部件的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，所述导光部件的外部包覆所述导光部件的内部。
结合第二方面或第二方面的第二种可能实施方式，在第二方面的第三种可能实施方式中，所述导光部件的内部为玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅材料。
结合第二方面，在第二方面的第四种可能实施方式中，所述显示装置还包括：连接部件，所述连接部件用于将所述导光部件的出光口固定连接至所述导光板。
本发明提供的集光装置及显示装置，通过聚光部件和导光部件，将环境光聚集后导到显示装置的导光板的入射光入口处，在高亮度的光照条件下，可以不增加背光功耗的同时，提高显示装置的背光亮度，从而提高显示屏幕的亮度。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的集光装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的集光装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种在显示装置中安装集光装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明提供的集光装置及显示装置，适用于各种电子产品的液晶显示器或显示屏，尤其是透射型的LCD显示器，以利用收集的环境光作为背光，以提高显示器的背光亮度，从而提高显示器的亮度。
实施例一
图1是本实施例提供的集光装置的结构示意图，如图1所示，本发明的集光装置包括：聚光部件1和导光部件2。
聚光部件1用于汇聚投射于聚光部件1表面的光线，可以但不限于采用凸透镜、菲尼尔透镜等聚光透镜，也可以采用多个透镜层叠组合或者几种透镜的组合的方式，具体数量及透镜外形本发明不加以限制。
导光部件2用于接收聚光部件1汇聚后的光线并将其由导光部件2的出光口22导出形成光源。导光部件2的入光口21位于聚光部件1的焦点位置，或者与焦点位置相近。
导光部件2的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，可以但不限于包括玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅等材料。
导光部件2的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，例如，折射率较低的空气、反光率高的银等等。
导光部件2的外部包覆导光部件2的内部，构成满足全反射、镜面反射、或漫反射原理的导光器件，将光线从入光口21传送到出光口22。如果导光部件2的内部的折射率n1，导光部件2的外部采用折射率n2<n1的材料，则是利用全反射原理导光。如果导光部件2的外部为反光材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，则是利用镜面反射或者漫反射原理导光。
可选的，导光部件2的内部为高折射率的材料，外部为低折射率的材料，导光部件2的外部低折射率材料层包覆导光部件2的内部，在导光部件2的内部满足全反射条件。在导光部件2的出光处通过制作不规则形状等结构破坏全反射条件，形成出光口22，使光线可入射到导光板3中。导光部件2可以但不限于采用光纤等，采用全反射原理将光线从入光口21传送到出光口22。当然也可以采用其他器件，利用镜面反射、漫反射等原理进行导光。
导光部件2的出光口22可与显示装置相接，使导光部件2中导出形成的光源可进入显示装置的导光板，增强显示装置的背光源。
可选的，集光装置还可以包括连接部件（图未示），连接部件用于将导光部件2的出光口22固定连接至显示装置的导光板（图未示）。
环境光通过聚光部件1后汇聚，从导光部件2的入光口21进入导光部件2，由于导光部件2内部折射率大，外部折射率小，大部分光会以全反射的形式在导光部件2内传播，在导光部件2的出光口22，由于导光部件2的全反射条件被破坏，光线从出光口22导出。如果导光部件2与显示装置的导光板连接在一起，光线可以从导光部件2直接进入显示装置的导光板。
本发明实施例的聚光装置可以置于显示装置中，与显示装置集成一体。聚光部件1位于显示装置或者电子产品的外壳表面，导光部件2连接聚光部件1和导光板。
聚光装置也可以与显示装置分离设置，单独组装成便携式设备，作为一个附属的外部配件使用。下面通过实施例二进行详细说明。
实施例二
图2是本实施例提供的集光装置的结构示意图，如图2所示，本发明的集光装置包括：聚光部件1和导光部件2。
在本实施例中，聚光部件1位于该外部配件的表面，聚光部件1采用多个聚光透镜，该些聚光透镜的焦点近似位于同一平面上，称为焦平面，将聚光部件1表面的环境光汇聚起来。聚光部件1可以但不限于采用凸透镜、菲尼尔透镜等聚光透镜，也可以采用多个透镜层叠组合或者几种透镜的组合的方式，具体数量及透镜外形本发明不加以限制。
导光部件2的入光口21为大面积的平面，称为入光面。该导光部件2的入光面位于聚光部件1的焦平面位置，或者，与聚光部件1的焦平面位置相近。在导光部件2中传播的光线由导光部件2的出光口22导出。
本实施例的集光装置的光路原理与实施例一中的类似，于此不再赘述。
实施例三
现有的LCD显示装置通常包括液晶面板、导光板、背光源、反射片和偏光片等部件，一般来说，液晶面板、偏光片、导光板、反射片为依次层叠放置的结构，背光源位于导光板的一侧或两侧或多侧。
图3是本实施例提供的在显示装置中安装集光装置的结构示意图，如图3所示，本发明的显示装置还包括：聚光部件1和导光部件2。
聚光部件1位于显示装置的表面，用于汇聚投射于聚光部件1表面的光线。同样，聚光部件1可以但不限于采用凸透镜、菲尼尔透镜等聚光透镜，也可以采用多个透镜层叠组合或者几种透镜的组合的方式，具体数量及透镜外形本发明不加以限制。
导光部件2用于接收聚光部件1汇聚后的光线并将其由导光部件2的出光口22导出形成光源。导光部件2的入光口21位于聚光部件1的焦点位置，或者与焦点位置相近。
导光部件2的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，可以但不限于包括玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅等材料。
导光部件2的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，例如，折射率较低的空气、反光率高的银等等。
导光部件2的外部包覆导光部件2的内部，构成满足全反射、镜面反射、或漫反射原理的导光器件，将光线从入光口21传送到出光口22。如果导光部件2的内部的折射率n1，导光部件2的外部采用折射率n2<n1的材料，则是利用全反射原理导光。如果导光部件2的外部为反光材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，则是利用镜面反射或者漫反射原理导光。
可选的，导光部件2的内部为高折射率的材料，外部为低折射率的材料，导光部件2的外部低折射率材料层包覆导光部件2的内部，在导光部件2的内部满足全反射条件。在导光部件2的出光处通过制作不规则形状等结构破坏全反射条件，形成出光口22，使光线可入射到导光板3中。导光部件2可以但不限于采用光纤等，采用全反射原理将光线从入光口21传送到出光口22。当然也可以采用其他器件，利用镜面反射、漫反射等原理进行导光。
导光部件2的出光口22可与显示装置的导光板3相接，可以但不限于采用各种粘接材料粘接或采用超声波焊接，使出光口22与导光板3连接在一起。从而导光部件2中导出形成的光源可进入显示装置的导光板3，增强显示装置的背光源。
可选的，导光部件2的出光口22处还设有连接部件（图未示），连接部件用于将导光部件2的出光口22固定连接至显示装置的导光板3。
环境光通过聚光部件1后汇聚，从导光部件2的入光口21进入导光部件2，由于导光部件2内部折射率大，外部折射率小，大部分光会以全反射的形式在导光部件2内传播，在导光部件2的出光口22，由于导光部件2的全反射条件被破坏，光线从出光口22导出至导光板3中。如果导光部件2与显示装置的导光板3连接在一起，光线可以从导光部件2进入导光板3。
本发明实施例提供的集光装置及显示装置，具有汇聚，汇聚环境光的功能，通过收集、汇聚环境光，并把环境光导入到LCD显示装置的导光板中，增强背光源亮度；在高照度，不增加LCD背光功耗的前提下，可以提高显示效果（亮度、对比度、色彩）。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种集光装置，其特征在于，所述集光装置包括：聚光部件和导光部件；
所述聚光部件，用于汇聚投射于所述聚光部件表面的光线；
所述导光部件，用于接收所述聚光部件汇聚后的光线并将其由所述导光部件的出光口导出，形成光源。
2.根据权利要求1所述的集光装置，其特征在于，所述导光部件的入光口位于所述聚光部件的焦点位置；
或者，所述导光部件的入光面位于所述聚光部件的焦平面位置。
3.根据权利要求1所述的集光装置，其特征在于，所述导光部件的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，所述导光部件的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，所述导光部件的外部包覆所述导光部件的内部。
4.根据权利要求1或3所述的集光装置，其特征在于，所述导光部件的内部为玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅材料。
5.根据权利要求1所述的集光装置，其特征在于，所述导光部件的出光口与显示装置的导光板相接，所述导光部件导出形成的光源进入所述显示装置的导光板。
6.根据权利要求5所述的集光装置，其特征在于，所述集光装置还包括：连接部件，所述连接部件用于将所述导光部件的出光口固定连接至所述显示装置的导光板。
7.根据权利要求5或6所述的集光装置，其特征在于，所述聚光部件和导光部件置于所述显示装置中，与所述显示装置集成一体。
8.根据权利要求5或6所述的集光装置，其特征在于，所述集光装置与所述显示装置分离设置。
9.一种显示装置，所述显示装置包括导光板，其特征在于，还包括：聚光部件和导光部件；
所述聚光部件，用于汇聚投射于所述聚光部件表面的光线；
所述导光部件，所述导光部件的出光口与所述导光板相接，用于收集所述聚光部件汇聚后的光线并将其由所述导光部件的出光口导出至所述导光板。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述导光部件的入光口位于所述聚光部件的焦点位置。
11.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述导光部件的内部为吸光系数小于1cm-1的材料，所述导光部件的外部为反光材料或者折射率低于所述导光部件的内部折射率的材料或者多层折射率高低相间的光学薄膜，所述导光部件的外部包覆所述导光部件的内部。
12.根据权利要求9或11所述的显示装置，其特征在于，所述导光部件的内部为玻璃、聚碳酸酯PC、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或二氧化硅材料。
13.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：连接部件，所述连接部件用于将所述导光部件的出光口固定连接至所述导光板。
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