CN109212836A - 一种显示面板、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示面板及显示装置。显示面板包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹设在所述第一基板和第二基板之间的液晶层，还包括设置在所述第一基板的朝向所述液晶层一侧上且用于使得通过所述第一基板进入所述液晶层内的光线照射到所述第二基板上的发散角减小的结构层。该显示面板通过在第一基板的朝向液晶层一侧上设置结构层，使得通过第一基板进入液晶层内的光线照射到第二基板上的发散角减小，实现了光线的汇聚，从而，减小了由第二基板射出到空气中的光线的发散角，实现了防窥。

Description

一种显示面板、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种显示面板、显示装置。

背景技术

液晶显示器是目前大规模使用的显示器件，其具有色域高、轻薄化、响应时间快等一系列优点，在理论及实际工艺方面都有着成熟的技术，不仅能够满足常规显示的需求，而且还具备多种不同的显示模式，例如透明显示、防窥显示、双视显示等。

现有的防窥显示技术多以增加器件的方式实现防窥显示，例如在显示面板上设置防窥膜，或者设计复杂的双层背光结构，或者降低显示器件的对比度性能，这些防窥技术在实现防窥的同时带来了其它弊端。因此，需要一种更加优化的防窥技术，不仅可以实现防窥，而且不会给显示面板带来新的不良。

发明内容

本发明实施例的目的是，提供一种显示面板，以在不影响显示面板性能的情况下实现防窥。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种显示面板，包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹设在所述第一基板和第二基板之间的液晶层，还包括设置在所述第一基板的朝向所述液晶层一侧上且用于使得通过所述第一基板进入所述液晶层内的光线照射到所述第二基板上的发散角减小的结构层。

可选地，所述结构层包括多个间隔设置的棱镜体，从相邻两个所述棱镜体之间的狭缝进入所述液晶层的折射光线经过所述棱镜体的侧面后产生全反射，并通过所述第二基板射出。

可选地，所述显示面板还包括反射层，所述反射层包括多个反射图案，所述反射图案设置在所述棱镜体和所述第一基板之间。

可选地，所述反射图案与所述棱镜体一一对应设置，所述棱镜体在所述第一基板上的正投影与所述反射图案在所述第一基板上的正投影重合。

可选地，所述棱镜体的横截面包括等腰三角形，所述棱镜体的底面设置在所述第一基板的朝向所述液晶层一侧上。

可选地，所述折射光线经过所述棱镜体的侧面产生全反射，满足以下关系式：

Φ＝θ-β，

其中，Φ为棱镜体的顶角，θ为所述折射光线与显示面板法线方向的最大夹角，β为反射光线与显示面板法线方向的夹角，所述反射光线为所述折射光线经过所述棱镜体的侧面后全反射的光线。

可选地，所述液晶层的折射率大于或等于1.5，所述棱镜体的材料折射率小于或等于1.4，所述棱镜体顶角Φ满足20°≤Φ≤40°。

可选地，所述液晶层的折射率大于或等于1.5，所述棱镜体的材料折射率小于或等于1.47，所述棱镜体顶角Φ为40°。

可选地，所述显示面板存在如下关系式：

其中，Φ为棱镜体的顶角，θ为所述折射光线与显示面板法线方向的最大夹角，h为棱镜体的高度，a为狭缝的宽度，b为反射图案的宽度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种显示装置，包括以上所述的防窥显示面板，还包括背光单元，所述背光单元发出的光线从所述第一基板射入所述显示面板，并自所述第二基板射出。

本实施例提出的显示面板，通过在第一基板的朝向液晶层一侧上设置结构层，使得通过第一基板进入液晶层内的光线照射到第二基板上的发散角减小，实现了光线的汇聚，从而，减小了由第二基板射出到空气中的光线的发散角，实现了防窥。本发明实施例的显示面板，使用单层液晶盒，不像现有的防窥显示面板那样采用双层液晶盒，降低了显示面板的厚度，而且该显示面板对背光源没有特殊要求，节约了成本，同时不会降低显示的对比度，保证了显示面板的性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明第一实施例显示面板的结构示意图；

图2为光线穿过图1所示显示面板的结构示意图；

图3为图1所示显示面板在L0状态下的示意图；

图4为本发明实施例显示面板的俯视结构示意图。

附图标记说明：

11—第一偏振片； 12—第一基板； 13—像素电极层；

14—反射层； 15—结构层； 16—液晶层；

17—公共电极层； 18—彩膜层； 19—第二基板；

20—第二偏振片； 141—反射图案； 142—狭缝；

151—棱镜体； 152—第一侧面； 153—第二侧面；

31—发射光线； 311—折射光线； 311’—反射光线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

为了提出一种更加优化的防窥技术，本发明实施例提出了一种显示面板。该显示面板包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹设在第一基板和第二基板之间的液晶层，还包括设置在第一基板的朝向液晶层一侧上且用于使得通过第一基板进入液晶层内的光线照射到第二基板上的发散角减小的结构层。

本发明实施例的显示面板，通过在第一基板的朝向液晶层一侧上设置结构层，使得通过第一基板进入液晶层内的光线照射到第二基板上的发散角减小，实现了光线的汇聚，从而，减小了由第二基板射出到空气中的光线的发散角，实现了防窥。

下面将通过具体的实施例详细介绍本发明的技术内容。其中，实施例中所说的“构图工艺”包括涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，是现有成熟的制备工艺。“发散角”指光线与显示面板法线方向的夹角，“宽度”指沿纸面宽度方向的尺寸。

第一实施例：

图1为本发明第一实施例显示面板的结构示意图。图2为光线穿过图1所示显示面板的结构示意图。如图1和图2所示，该防窥显示面板包括相对设置的第一基板12和第二基板19，第一基板12和第二基板19之间设置有液晶层16。显示面板还包括结构层15，结构层15设置在第一基板12的朝向液晶层16的一侧上。结构层15包括多个依次间隔设置的棱镜体151，从相邻两个棱镜体151之间的狭缝142进入液晶层16的折射光线311经过棱镜体151的侧面后产生全反射，产生反射光线311’，反射光线311’通过第二基板16射出。

显示面板还包括反射层14。反射层14包括多个反射图案141，反射图案141设置在棱镜体151和第一基板12之间。

在本实施例中，背光源设置在第一基板12的背离液晶层16的一侧。背光源发出的大发散角的光线进入第一基板12时会发生折射，且折射角小于入射角。例如，当第一基板12折射率为1.5的玻璃时，背光源发出的光线从第一基板12的下表面射入第一基板12内，入射角为约75度，在第一基板12内的折射角约为40度。由第一基板12上表面射出的光线，一部分照射到反射图案141上，经反射图案141反射后再次进入背光源的导光板中，并经导光板下层的反射后再次进入第一基板12中，实现循环利用，从而提升背光利用率；一部分通过反射图案141之间的狭缝142进入到液晶层16中。进入液晶层16中的光线照射到棱镜体151的侧面后产生全反射，并透过第二基板19射出到空气中。进入液晶层16中的光线照射到棱镜体151的侧面后产生全反射，使得照射到第二基板19上的光线的发散角减小，实现了光线的汇聚，从而，减小了由第二基板射出到空气中的光线的发散角，实现了防窥。

如图1所示，本发明实施例的显示面板，使用单层液晶盒，不像现有的防窥显示面板那样采用双层液晶盒，降低了显示面板的厚度，而且该显示面板对背光源没有特殊要求，节约了成本，同时不会降低显示的对比度，保证了显示面板的性能。

在本实施例中，空气的折射率为n₀，液晶层16的折射率为n₁，棱镜体151的折射率为n₂。通常n₀<n₁。为了满足液晶层16中的光线照射到棱镜体151侧面后产生全反射，n₂<n₁。

图2只示出了通过其中一个狭缝的光线的传输示意图。如图2所示，由背光源发出的发射光线31经过第一基板12后进入液晶层16中，发射光线31进入液晶层16中的光线为折射光线311。容易理解的是，折射光线311的折射角小于发射光线31的入射角，在本实施例中，折射角为折射光线311与显示面板法线方向的夹角。当发射光线31的入射角接近90度时，可以获得折射光线311的最大折射角θ，因此，通过狭缝142进入液晶层16的光线的最大发散角为θ。在图1中，折射角为θ的折射光线311经过棱镜体151的第一侧面152后产生全反射，形成反射光线311’，反射光线311’的发散角β远远小于折射光线311的发散角θ，从而，反射光线311’经过第二基板19后射入空气中的光线的发散角α要远远小于折射光线311直接经过第二基板19后射入空气中的光线的发散角α’，从而，在棱镜体的作用下，由第一基板12进入显示面板的光线，在第二基板19射出时实现了光线的汇聚，实现了防窥。

在本实施例中，棱镜体151在第一基板12上的正投影与反射图案141在第一基板12上的正投影重合。这样可以保证从狭缝142射入的光线可以完全进入相邻两个棱镜体所围成的范围，不会影响显示面板的性能。

棱镜体151的第一侧面152与显示面板法线方向夹角为λ，折射光线311在第一侧面152上产生全反射，那么折射光线311与第一侧面152的夹角与反射光线311’与第一侧面152的夹角相等，存在如下关系式：

θ-λ＝λ+β，即(θ-β)/2＝λ。 (1)

经发明人研究发现，现有的液晶显示面板，液晶层16的折射率n₁大于或等于1.5，空气的折射率n₀为1，那么，进入液晶层16的折射光线311的最大折射角约41.8°，即最大折射角θ约为41.8°。当防窥角度α为30°时，根据光线折射原理，可得出反射光线与显示面板法线方向的夹角β小于或等于20°，根据关系式(1)，可以得出λ大于或等于10°，且λ还应小于或等于θ/2，即10°≤λ≤20.9°。也就是说，棱镜体151的朝向狭缝142侧的侧面与显示面板法线方向的夹角为10°～20.9°。

为了保证通过狭缝142射出的光线的均匀，在棱镜体151的截面为等腰三角形，如图1所示，棱镜体151的第一侧面152与第二侧面153相等。那么，棱镜体151的顶角Φ＝2λ，即20°≤Φ≤41.8°。

在本实施例中，棱镜体151的顶角为40°，两个底角均为70°。折射光线311经过第一侧面152后产生全反射，根据光学原理，当液晶层16的折射率n₁大于或等于1.5时，根据光学原理，可以得出棱镜体151的材料折射率要小于或等于1.47。从而，通过狭缝142射入液晶层16的光线，折射角度大于20°的光线照射到棱镜体151的侧面后发生全反射，反射光线与显示面板法线方向夹角β小于或等于20°，而折射角度小于等于20°的光线无法照射到棱镜体151的侧面上而直接照射到第二基板19上并透过第二基板19射出，该部分折射光线与显示面板法线方向夹角也小于或等于20°，因此，本实施例的显示面板，通过狭缝142的折射光线经过液晶层和结构层后，其发散角变为小于或等于20°，然后经过第二基板19射入空气中的出射光线的发散角小于或等于30°，实现了防窥。

在其它实施例中，棱镜体151的顶角可以为20°，两个底角均为80°。折射光线311经过第一侧面152后产生全反射，根据光学原理，当液晶层16的折射率n₁大于或等于1.5时，可以得出棱镜体151的材料折射率要小于或等于1.4。

在具体实施中，可以将棱镜体151的顶角设置为20°～40°，则棱镜体151的底角为70°～80°，为了使得光线在棱镜体侧面上发生全反射，则棱镜体材料的折射率要小于1.4，这样便可以使得反射光线与显示面板法线方向的夹角小于或等于20°，反射光线经过第二基板19射出到空气中的光线的发散角小于或等于30°，满足了30°的防窥需求。

在其它实施例中，棱镜体的截面也可以为梯形，梯形的长底边设置在第一基板上。当棱镜体材料的折射率要小于1.4时，只要棱镜体的侧面与显示面板法线方向夹角λ满足λ＝(θ-β)/2，既可以使得照射到棱镜体侧面上的光线产生全反射，满足30°的防窥需求。

图3为图1所示显示面板在L0状态下的示意图。在显示面板实际工作中，当像素电极上加载不同的驱动电压时，液晶分子偏转的状态不同，以实现灰阶显示。图3示出了显示面板在L0状态下的液晶分子的偏转状态示意图，在具体实施中，要求液晶层的最小折射率大于1.5，因此，即使液晶层中的液晶分子为了满足灰阶显示而发生偏转，液晶层的折射率仍大于1.5，也就是说，显示面板的灰阶显示不会对防窥角度产生影响。图3所示的显示状态，显示面板的防窥角度仍旧为30°。

在本实施例中，防窥角度为30°，容易理解的是，在实际实施中，可以根据防窥角度α获得对应的夹角β，进而获得棱镜体的朝向狭缝侧的侧面与显示面板法线方向的夹角范围，并进一步获得棱镜体材料的折射率。

如图2所示，为了使得通过狭缝142射入液晶层的最大折射角光线即折射光线311可以完全照射到棱镜体侧面上产生全反射，就需要合理设置反射层14的周期以及占空比，在图2中，反射图案141的宽度为b，狭缝142宽度为a，棱镜体151的高度为h，则存在如下关系式：

由关系式(1)和关系式(2)，得到

为了保证折射光线311始终可以通过棱镜体的侧面产生全反射，实际实施中，狭缝142的宽度a需要满足：

图4为本发明实施例显示面板的俯视结构示意图。在本实施例中，反射图案141和棱镜体均沿显示面板的第一方向X(在图3中为竖直方向)延伸设置，因此，该显示面板的防窥方向为与第一方向X垂直的方向即第二方向Y，在图3中，防窥方向为水平方向。在具体实施中，可以根据防窥方向的要求，具体设置反射图案和棱镜体的设置方向。

从图1中还可以看出，该显示面板还包括第一偏振片11、像素电极层13、公共电极层17、彩膜层18和第二偏振片20。第一偏振片11设置在第一基板12的下侧，像素电极层13设置在第一基板12和反射层14之间。公共电极层17设置在第二基板19和液晶层16之间，彩膜层18设置在第二基板19和公共电极层17之间，第二偏振片20设置在第二基板19的上侧。在本实施例中，显示面板还可以包括第一取向层和第二取向层，图1中未示出。第一取向层位于像素电极层13和反射层14之间，第二取向层位于公共电极层17的朝向液晶层的一侧上。第一取向层和第二取向层的取向方向相互垂直，从而在自然状态下，液晶层16的两侧液晶取向相互垂直。在本实施例中，第一偏振片11的透过轴方向与第一取向层的取向方向平行，第二偏振片20的透过轴方向与第二取向层32的取向方向平行，因此，第一偏振片和第二偏振片的透过轴方向相互垂直。公共电极层17和像素电极层13之间形成竖直电场来驱动液晶分子偏转，以实现灰阶显示。

本发明实施例的显示面板，可以采用现有的工艺在第一基板12上制作像素电极层13；然后，采用构图工艺在像素电极层13上制作反射层14，反射层14包括多个依次间隔设置的反射图案141，反射层14的材料可以包括金属；再然后，采用纳米压印工艺在反射层14上制作结构层15，棱镜体151一一对应地设置在反射图案141上。

第二实施例：

基于前述实施例的发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括前述实施例的显示面板以及背光单元。背光单元设置在第一基板的背离第二基板的一侧。背光单元发出的光线从第一基板射入显示面板，并自第二基板射出。显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种显示面板，包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹设在所述第一基板和第二基板之间的液晶层，其特征在于，还包括设置在所述第一基板的朝向所述液晶层一侧上且用于使得通过所述第一基板进入所述液晶层内的光线照射到所述第二基板上的发散角减小的结构层。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述结构层包括多个间隔设置的棱镜体，从相邻两个所述棱镜体之间的狭缝进入所述液晶层的折射光线经过所述棱镜体的侧面后产生全反射，并通过所述第二基板射出。

3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，还包括反射层，所述反射层包括多个反射图案，所述反射图案设置在所述棱镜体和所述第一基板之间。

4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述反射图案与所述棱镜体一一对应设置，所述棱镜体在所述第一基板上的正投影与所述反射图案在所述第一基板上的正投影重合。

5.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述棱镜体的横截面包括等腰三角形，所述棱镜体的底面设置在所述第一基板的朝向所述液晶层一侧上。

6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述折射光线经过所述棱镜体的侧面产生全反射，满足以下关系式：

Φ＝θ-β，

其中，Φ为棱镜体的顶角，θ为所述折射光线与显示面板法线方向的最大夹角，β为反射光线与显示面板法线方向的夹角，所述反射光线为所述折射光线经过所述棱镜体的侧面后全反射的光线。

7.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述液晶层的折射率大于或等于1.5，所述棱镜体的材料折射率小于或等于1.4，所述棱镜体顶角Φ满足20°≤Φ≤40°。

8.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述液晶层的折射率大于或等于1.5，所述棱镜体的材料折射率小于或等于1.47，所述棱镜体顶角Φ为40°。

9.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板存在如下关系式：

其中，Φ为棱镜体的顶角，θ为所述折射光线与显示面板法线方向的最大夹角，h为棱镜体的高度，a为狭缝的宽度，b为反射图案的宽度。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1～9中任意一项所述的显示面板，还包括背光单元，所述背光单元发出的光线从所述第一基板射入所述显示面板，并自所述第二基板射出。