CN108227278A - 光学结构和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学结构和显示装置。光学结构包括导光板，具有相对设置的第一表面、第二表面以及连接第一表面和第二表面的侧面，其在第一表面至第二表面的方向透光；光源组件，设置在侧面，用于向导光板提供第一入射光，其为具有第一偏振方向的线偏振光；第一偏振片，设置在第一表面，其透光轴方向与第一偏振方向垂直。在将该结构的光学结构应用于反射型的显示装置时，可以使得显示装置在环境光较暗的环境中可以正常显示。另外，所设置的第一偏振片，由于其透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板的第一表面出射，这样，可以显著提高显示装置的对比度，提高显示装置的色域，改善显示装置的显示效果。

Description

光学结构和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种光学结构和一种包括该光学结构的显示装置。

背景技术

传统的，在反射型的显示装置中，为了可以使得显示装置在黑暗的环境中也可以实现正常显示。如图1所示，该显示装置200包括显示面板210和设置在显示面板210显示侧的光学结构100，该光学结构100包括前置光源(图中并未示出)、具有网点结构的导光板和散射膜。但是，这种结构的光学结构100，光源所发出的光从导光板的双侧均有出光，但直接射出的未经显示面板210的出射光，故亮度与显示内容无关，导致暗态显示(即环境光较暗或黑暗环境)时，显示画面的对比度急剧下降为2左右，从而导致显示面板的色域降低，显示效果差。

因此，如何设计一种既能避免显示面板的显示画面受到环境光的影响又能提高显示面板的色域的光学结构成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种光学结构和一种包括该光学结构的显示装置。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种光学结构，包括：

导光板，具有相对设置的第一表面、第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧面，所述导光板在所述第一表面至所述第二表面的方向透光；

光源组件，设置在所述导光板的侧面，用于向所述导光板提供第一入射光，所述第一入射光为具有第一偏振方向的线偏振光；

第一偏振片，所述第一偏振片设置在所述导光板的第一表面，且所述第一偏振片的透光轴方向与所述第一偏振方向垂直。

优选地，还包括设置在所述第二表面上的光学膜片，所述导光板发出的具有第一偏振方向的光能够穿过所述光学膜片，以将具有第一偏振方向的光转换为椭圆偏振光或圆偏振光。

优选地，所述光学膜片包括依次层叠设置的逆棱镜膜、二分之一波片和四分之一波片，所述逆棱镜膜位于所述二分之一波片和所述导光板之间。

优选地，所述逆棱镜膜包括基底和逆棱镜层；

所述逆棱镜层设置在所述基底的朝向所述导光板的一侧，所述逆棱镜层包括多个逆棱镜；

所述逆棱镜包括顶角和与顶角连接的两个底角，所述顶角的范围为64～68°。

优选地，还包括设置在所述第一表面上的散射膜，所述散射膜位于所述第一偏振片和所述导光板之间。

优选地，所述光源组件包括光源和第二偏振片；

所述第二偏振片位于所述光源和所述导光板之间；

所述光源发出的光经过所述第二偏振片后形成所述第一入射光。

优选地，所述光源包括多个间隔设置的发光二极管；

所述光源组件还包括与所述发光二极管一一对应的多个调节透镜，所述调节透镜位于所述第二偏振片和与其所对应的所述发光二极管之间；

所述调节透镜用于汇聚所述发光二极管所发出的光。

本发明的第二方面，提供了一种显示装置，包括显示面板和前文记载的所述的光学结构，所述显示面板包括反射电极，所述光学结构位于所述显示面板的显示侧，且所述第一偏振片背离所述显示面板。

优选地，所述光学结构包括前文记载的所述的光学结构，所述显示装置还包括依次层叠设置在所述显示侧的四分之一波片、二分之一波片和逆棱镜膜。

优选地，还包括光传感器和控制模块，所述控制模块与所述光强传感器和所述光源组件电连接；

所述光传感器用于检测环境光的强度，并将检测到的所述环境光的强度发送至所述控制模块；

所述控制模块用于将接收到的所述环境光的强度与预设环境光的强度进行比较，并且，

当所述环境光的强度大于或等于预设环境光的强度时，所述控制模块控制所述光源组件关闭；

当所述环境光的强度小于预设环境光的强度时，所述控制模块控制所述光源组件开启。

本发明的光学结构，在应用于反射型的显示装置时，可以根据显示装置所处的显示环境，改变光源组件的工作状态，从而可以使得显示装置在环境光较暗的环境中可以正常显示。另外，所设置的第一偏振片，由于其透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板的第一表面出射，这样，可以显著提高显示装置的对比度，提高显示装置的色域，改善显示装置的显示效果。

本发明的显示装置，可以根据显示装置所处的显示环境，改变光源组件的工作状态，从而可以使得显示装置在环境光较暗的环境中可以正常显示。另外，所设置的第一偏振片，由于其透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板的第一表面出射，这样，可以显著提高显示装置的对比度，提高显示装置的色域，改善显示装置的显示效果。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中显示装置的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中光学结构与显示面板的结构示意图；

图3为本发明第二实施例中光学结构的光路图；

图4为本发明第三实施例中模拟的偏振光的偏振状态的示意图；

图5为本发明第四实施例中模拟的出光角度的示意图；

图6为本发明第五实施例中模拟的出光均匀度的结构示意图。

附图标记说明

100：光学结构；

110：导光板；

111：第一表面；

112：第二表面；

113：侧面；

120：光源组件；

121：发光二极管；

122：第二偏振片；

123：调节透镜；

130：第一偏振片；

140：光学膜片；

141：逆棱镜膜；

141a：基底；

141b：逆棱镜层；

142：二分之一波片；

143：四分之一波片；

150：散射膜；

200：显示装置；

210：显示面板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参考图2和图3，本发明的第一方面，涉及一种光学结构100，该光学结构适用于反射型的显示装置200。该光学结构100包括导光板110，该导光板110具有相对设置的第一表面111、第二表面112以及连接第一表面111和第二表面112的侧面113，且该导光板110在第一表面111至第二表面112的方向透光，也就是说，从第一表面射入的光线可以从第二表面112射出，从第二表面112射入的光线亦可以从第一表面111射出。为了改善出光效果，该导光板110的第一表面111可以设置有网点(图中并未示出)，或者，该导光板110第一表面111还可以设置有多个间隔设置的V型结构，这样，可以通过V型结构的角度(一般为1～5°)或者V型结构的宽度来改善出光均匀性。

上述光学结构100还包括光源组件120，其设置在导光板110的侧面113，用于向导光板110提供第一入射光，第一入射光为具有第一偏振方向的线偏振光。

上述光学结构100还包括第一偏振片130，该第一偏振片130设置在导光板110的第一表面111。其中，该第一偏振片130的透光轴方向与第一偏振方向垂直。这样，第一入射光在第一偏振片130的阻挡下，可以使得第一入射光的朝向第一偏振片130的光分量被该第一偏振片130所吸收掉。

为了便于说明，以将该结构的光学结构100应用到下述反射型的显示装置200为例进行说明。

具体地，当显示装置200所处的环境光的强度大于预设环境光的强度时，例如，用户在户外或者光线较强的环境中观看该显示装置200所显示的画面。此时，外界的环境光可以穿过该光学结构100进入到显示装置200内的反射电极，反射电极将光线反射至显示装置的外部，以供用户观看显示装置200所显示的画面。

当显示装置200所处的环境光的强度小于预设环境光的强度时，例如，用户在室内或者黑暗的环境中观看该显示装置200所显示的画面。此时，打开光学结构100中的光源组件120处，这样，其所发出的第一入射光可以经由导光板110进入到显示装置200内的反射电极内，反射电极将该光线反射至显示装置的外部，以供用户观看显示装置200所显示的画面。另外，由于第一偏振片130的透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板110的第一表面111出射，这样，可以显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

因此，本实施例结构的光学结构100，在应用于反射型的显示装置200时，可以根据显示装置200所处的显示环境，改变光源组件120的工作状态，从而可以使得显示装置200在环境光较暗的环境中可以正常显示。另外，所设置的第一偏振片130，由于其透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板110的第一表面111出射，这样，可以显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

优选地，如图2所示，上述光学结构100还包括设置在导光板110的第二表面112上的光学膜片140。其中，上述导光板110发出的具有第一偏振方向的光能够穿过光学膜片140，以将具有第一偏振方向的光转换为椭圆偏振光或圆偏振光。

这样，在将该结构的光学结构100应用到下述反射型的显示装置200时，通过光学膜片140对第一偏振方向的光的调节作用，可以使得入射到显示装置200内的反射电极的光更加均匀，从而可以进一步显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

应当理解的是，上述的光学膜片140还可以设置在显示装置200上，这样，上述的光学结构100可以不用再另行设置光学膜片140。

优选地，如图2所示，上述光学膜片140包括依次层叠设置的逆棱镜膜141、二分之一波片142和四分之一波片143，逆棱镜膜141位于二分之一波片142和导光板110之间。

这样，在将该结构的光学结构100应用到下述反射型的显示装置200时，通过逆棱镜膜141、二分之一波片142和四分之一波片143对第一偏振方向的光的调节作用，可以使得入射到显示装置200内的反射电极的光更加均匀，从而可以进一步显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

正如前文所述，上述的光学膜片140也可以位于下述反射型的显示装置200上，这样，四分之一波片143、二分之一波片142和逆棱镜膜141，四分之一波片143位于显示装置200和二分之一波片142之间。

优选地，如图2所示，上述逆棱镜膜141包括基底141a和逆棱镜层141b。该逆棱镜层141b设置在基底141a的朝向导光板110的一侧，逆棱镜层141b包括多个逆棱镜。其中，逆棱镜包括顶角和与顶角连接的两个底角，顶角的范围为64～68°。

上述逆棱镜膜141的材料可以选用双折射材料，其中的逆棱镜的角度与V型结构的导光板110相匹配。这样，在将该结构的光学结构100应用到下述反射型的显示装置200时，通过逆棱镜膜141和导光板110对第一入射光的调节作用，可以使得入射到显示装置200内的反射电极的光更加均匀，从而可以进一步显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

优选地，如图2所示，上述光学结构100还包括设置在导光板110的第一表面111上的散射膜150。其中，该散射膜150位于第一偏振片130和导光板110之间。该散射膜150可以为后方无散射的散射膜(IDF，各向同性haze值约为80％)。

这样，在将该结构的光学结构100应用到下述反射型的显示装置200时，所设置的散射膜150，可以进一步提高显示装置200的显示效果。

优选地，如图2所示，作为上述光源组件120的一种具体实施方式，上述光源组件120包括光源和第二偏振片122，第二偏振片122位于光源和导光板110之间。

这样，光源所发出的光，经过第二偏振片122后，可以变成具有第一偏振方向的的第一入射光，结构简单。

当然，光源组件120除了可以是上述结构以外，还可以是单独的光源结构，只不过该光源结构能够发出具有第一偏振方向的入射光，例如，该光源结构可以是激光等光源结构。

优选地，如图2和图3所示，上述光源包括多个间隔设置的发光二极管121。上述光源组件120包括与发光二极管121一一对应的多个调节透镜123，也就是说，每个发光二极管121对应一个调节透镜123，且调节透镜123位于第二偏振片122和与其所对应的发光二极管121a之间。

这样，通过所设置的调节透镜123对发光二极管121a所发出的光进行汇聚，可以使得最终射入至所述导光板110中的第一入射光的角度尽量小。这样，可以使得入射到显示装置200内的反射电极的光更加均匀，从而可以进一步显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

本发明的第二方面，如图2和图3所示，提供了一种显示装置200，包括显示面板210和前文记载的的光学结构100。该显示面板210包括反射电极(图中并未示出)，该光学结构100位于显示面板210的显示侧，其中，第一偏振片130背离显示面板210。

下面结合图3中的光路图，对显示装置在黑暗环境中进行正常显示作出说明：

显示装置200所处的环境光的强度小于预设环境光的强度，发光二极管121a所发出的光经过调节透镜123的调节作用以及第二偏振片122的偏振，形成所需要的第一入射光，其进入到导光板110内部，该第一入射光向上的光分量被第一偏振片130所吸收，无法从导光板110的第一表面111出射，该第一入射光向下的光分量依次经过逆棱镜膜141、二分之一波片142和四分之一波片143的共同作用，形成椭圆偏振光或圆偏振光。该部分光线最终射入到显示装置200内的反射电极内，反射电极对该部分光线进行反射，反射后的光线依次经过显示装置内的液晶分子层、四分之一波片143、二分之一波片142和逆棱镜膜141、导光板110、散射膜150，最终光线从第一偏振片130的上表面出射，从而可以使得用户在黑暗环境下，可以正常观看显示画面。

对上述显示装置200的显示性能进行模拟，可以参考如图4、图5和图6所示，其中，图4为模拟的偏振光的偏振状态的示意图，从该图4中可以看出，偏振率可以达到99.9％以上。图5为模拟的出光角度的示意图，图6为模拟的出光均匀度的结构示意图，从该图6中可以看出，其出光均匀度约为72％。

因此，本实施例结构的显示装置200，可以根据显示装置200所处的显示环境，改变光源组件120的工作状态，从而可以使得显示装置200在环境光较暗的环境中可以正常显示。另外，所设置的第一偏振片130，由于其透光轴方向与第一入射光的第一偏振方向垂直，因此，第一入射光不能够从导光板110的第一表面111出射，这样，可以显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

优选地，当上述光学结构100未包括光学膜片140时，此时，该显示装置200还包括依次层叠设置在显示侧的四分之一波片143、二分之一波片142和逆棱镜膜141。

也就是说，上述的光学膜片140可以根据实际需要，既可以设置在光学结构100上，还可以设置在显示装置200上。但是，该光学膜片140应当位于导光板110和显示面板210之间，确切地说，当光学膜片包括依次层叠设置的逆棱镜膜141、二分之一波片142和四分之一波片143，逆棱镜膜141应当靠近导光板110，四分之一波片143应当靠近显示面板210。

优选地，上述显示装置200还包括光传感器(图中并未示出)和控制模块(图中并未示出)。其中，该控制模块与光强传感器和上述的光源组件120电连接。

具体地，光传感器用于检测环境光的强度，并将检测到的环境光的强度发送至控制模块。该控制模块用于将接收到的环境光的强度与预设环境光的强度进行比较，并且，

当环境光的强度大于或等于预设环境光的强度时，控制模块控制光源组件120关闭。

当环境光的强度小于预设环境光的强度时，控制模块控制光源组件120开启。

本实施例结构的显示装置200，可以通过所设置的光传感器和控制模块，根据光传感器接收到的光强信号，控制模块控制光源组件120的工作状态，因此，可以使得该显示装置200根据环境光的强度自动切换，使得显示装置200所显示的画面不受环境光的影响，可以进一步显著提高显示装置200的对比度，提高显示装置200的色域，改善显示装置200的显示效果。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学结构，其特征在于，包括：

导光板，具有相对设置的第一表面、第二表面以及连接所述第一表面和所述第二表面的侧面，所述导光板在所述第一表面至所述第二表面的方向透光；

光源组件，设置在所述导光板的侧面，用于向所述导光板提供第一入射光，所述第一入射光为具有第一偏振方向的线偏振光；

第一偏振片，所述第一偏振片设置在所述导光板的第一表面，且所述第一偏振片的透光轴方向与所述第一偏振方向垂直。

2.根据权利要求1所述的光学结构，其特征在于，还包括设置在所述第二表面上的光学膜片，所述导光板发出的具有第一偏振方向的光能够穿过所述光学膜片，以将具有第一偏振方向的光转换为椭圆偏振光或圆偏振光。

3.根据权利要求2所述的光学结构，其特征在于，所述光学膜片包括依次层叠设置的逆棱镜膜、二分之一波片和四分之一波片，所述逆棱镜膜位于所述二分之一波片和所述导光板之间。

4.根据权利要求3所述的光学结构，其特征在于，所述逆棱镜膜包括基底和逆棱镜层；

所述逆棱镜层设置在所述基底的朝向所述导光板的一侧，所述逆棱镜层包括多个逆棱镜；

所述逆棱镜包括顶角和与顶角连接的两个底角，所述顶角的范围为64～68°。

5.根据权利要求1所述的光学结构，其特征在于，还包括设置在所述第一表面上的散射膜，所述散射膜位于所述第一偏振片和所述导光板之间。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的光学结构，其特征在于，所述光源组件包括光源和第二偏振片；

所述第二偏振片位于所述光源和所述导光板之间；

所述光源发出的光经过所述第二偏振片后形成所述第一入射光。

7.根据权利要求6所述的光学结构，其特征在于，所述光源包括多个间隔设置的发光二极管；

所述光源组件还包括与所述发光二极管一一对应的多个调节透镜，所述调节透镜位于所述第二偏振片和与其所对应的所述发光二极管之间；

所述调节透镜用于汇聚所述发光二极管所发出的光。

8.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板和权利要求1至7中任意一项所述的光学结构，所述显示面板包括反射电极，所述光学结构位于所述显示面板的显示侧，且所述第一偏振片背离所述显示面板。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述光学结构包括权利要求1所述的光学结构，所述显示装置还包括依次层叠设置在所述显示侧的四分之一波片、二分之一波片和逆棱镜膜。

10.根据权利要求8或9所述的显示装置，其特征在于，还包括光传感器和控制模块，所述控制模块与所述光强传感器和所述光源组件电连接；

所述光传感器用于检测环境光的强度，并将检测到的所述环境光的强度发送至所述控制模块；

所述控制模块用于将接收到的所述环境光的强度与预设环境光的强度进行比较，并且，

当所述环境光的强度大于或等于预设环境光的强度时，所述控制模块控制所述光源组件关闭；

当所述环境光的强度小于预设环境光的强度时，所述控制模块控制所述光源组件开启。