CN110114716B - 显示装置及用于控制显示装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及一种显示装置及用于控制显示装置的方法。一种显示装置包括背光模组和位于所述背光模组的出光侧的液晶盒，其中，所述液晶盒包括：第一电极；沿第一方向与所述第一电极相对设置的第二电极；位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层；以及位于所述液晶层中的衍射光学元件，其中，所述衍射光学元件的折射率等于所述液晶层中的液晶的短轴折射率，其中，所述液晶盒在垂直于所述第一方向的第二方向上被分为第一部分和第二部分，在所述第一部分中的液晶分子能够在第一平面内旋转，在所述第二部分中的液晶分子能够在与所述第一平面垂直的第二平面内旋转。

Description

显示装置及用于控制显示装置的方法
技术领域
本公开的实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置及用于控制显示装置的方法。
背景技术
液晶显示装置是一种主要的平板显示装置(Flat Panel Display，简称FPD)。因其具有体积小、功耗低、无辐射以及制作成本相对较低等特点，而越来越多地应用于高性能显示领域当中。
液晶显示装置包括第一基板(阵列基板)、第二基板(彩膜基板)和设置在第一基板和第二基板之间的液晶层。在第二基板上设置有上偏振器，在第一基板上设置有下偏振器。通过电压控制液晶的旋转来控制透过上偏振器的光量，从而实现灰阶显示。
发明内容
本公开的实施例提供了一种显示装置及用于控制该显示装置的方法。
根据本公开的一个方面，提供一种显示装置，包括背光模组和位于所述背光模组的出光侧的液晶盒。该液晶盒包括：第一电极；沿第一方向与所述第一电极相对设置的第二电极；位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层；以及位于所述液晶层中的衍射光学元件。所述衍射光学元件的折射率等于所述液晶层中的液晶的短轴折射率。所述液晶盒在垂直于所述第一方向的第二方向上被分为第一部分和第二部分，在所述第一部分中的液晶分子能够在第一平面内旋转，在所述第二部分中的液晶分子能够在与所述第一平面垂直的第二平面内旋转。
在本公开的示例的实施例中，所述第一部分的液晶分子具有第一初始取向，并且所述第二部分的液晶分子具有第二初始取向，所述第一初始取向和所述第二初始取向彼此垂直且平行于与所述第一平面和所述第二平面垂直的第三平面。
在本公开的示例的实施例中，所述液晶层包括正性液晶。
在本公开的示例的实施例中，所述液晶层中液晶的长轴折射率和短轴折射率之间的差位于1.522至1.822之间。
在本公开的示例的实施例中，所述衍射光学元件包括多台阶光栅。
在本公开的示例的实施例中，所述液晶盒还包括位于所述第一电极面向所述液晶层一侧的第一取向层和位于所述第二电极面向所述液晶层一侧的第二取向层，其中所述第一取向层的取向与所述第二取向层的取向垂直。
在本公开的示例的实施例中，所述背光模组包括具有出光面与所述出光面相对的底面的导光板；位于所述导光板的端部且位于所述导光板的所述底面的一侧的光源；位于所述导光板的所述底面和所述光源之间的准直光学部件；以及位于所述导光板的所述出光面且面向所述准直光学部件的耦合光栅。
在本公开的示例的实施例中，所述光源包括单色LED光源、单色OLED光源或单色激光光源。
在本公开的示例的实施例中，所述准直光学元件包括准直透镜或自由曲面反射镜。
在本公开的示例的实施例中，所述耦合光栅包括倾斜光栅、全息布拉格光栅、台阶光栅中的任一种。
在本公开的示例的实施例中，所述显示装置还包括位于所述第二电极的远离所述液晶层一侧的彩色滤光层。
在本公开的示例的实施例中，所述彩色滤光层包括量子点。
在本公开的示例的实施例中，所述显示装置还包括控制单元，其被配置为：通过控制在所述第一部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第一部分内的液晶分子在第一平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第一偏振分量衍射出所述导光板；以及通过控制在所述第二部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第二部分内的液晶分子在第二平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第二偏振分量衍射出所述导光板。在本公开的实施例中，所述第一偏振分量的偏振方向平行于所述第一平面，并且所述第二偏振分量的偏振方向平行于所述第二平面。
在本公开的示例的实施例中，所述衍射光学元件被配置为使得在所述第一偏振分量衍射出所述导光板的情况下，在所述导光板的对应于所述第二部分的部分仅传输所述第二偏振分量。
根据本公开的又一方面，提供一种用于控制本公开的一个或多个实施例的显示装置的方法，包括：通过控制在所述第一部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第一部分内的液晶分子在第一平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第一偏振光分量衍射出所述导光板，其中，所述第一偏振光分量的偏振方向平行于所述第一平面；以及通过控制在所述第二部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第二部分内的液晶分子在第二平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第二偏振光分量衍射出所述导光板，其中，所述第二偏振光分量的偏振方向平行于所述第二平面。
适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其他方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。
附图说明
本文中描述的附图用于仅对所选择的实施例的说明的目的，并不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本申请的范围，其中：
图1为在本公开的一些实施例中的显示装置的示意图；
图2为在本公开的一些实施例中的示例的液晶盒的示意图；
图3示出在本公开的一些实施例中第一部分的液晶分子和第二部分的液晶分子在彼此垂直的平面中的旋转的示意图；
图4为在本公开的一些实施例中第一部分的液晶层中的液晶分子和第二部分的液晶层中的液晶分子的示例的初始取向；
图5为本公开的一些实施例中的另一示例的液晶盒的示意图；
图6A和图6B分别示出在XOZ平面内旋转的第一部分的液晶分子和在YOZ平面内旋转的第二部分的液晶分子；
图7示出在本公开的一些实施例中的液晶盒在操作状态下对光的作用；以及
图8为在本公开的一些实施例中的用于控制显示装置的示例的方法的流程图。
贯穿这些附图的各个视图，相应的参考编号指示相应的部件或特征。
具体实施方式
现将参考附图详细描述各种实施例，其作为本公开的示例性示例而提供，以使得本领域技术人员能够实现本公开。值得注意的是，以下附图和示例并不意味着限制本公开的范围。在使用已知的组件(或方法或过程)可以部分或全部实现本公开的特定元件的情况下，将仅描述对理解本公开所需要的这种已知组件(或方法或过程)的那些部分，并且这种已知组件的其它部分的详细描述将被省略以便不会混淆本公开。进一步地，各种实施例通过说明的方式包含与在此涉及的组件等同的现在和未来已知的等同物。
如本文所使用的，术语“具有(have)”、“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及其语法变型以非排它的方式使用。因此，表述“A具有B”以及表达“A包括B”或“A包含B”可以指：除了B之外A包含一个或多个其它组件和/或构件的事实，以及除了B之外没有其他组件、构件或元素呈现在A中的情况。
此外，当介绍本申请的元素及其实施例时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或者多个要素；除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；用语“包含”、“包括”、“含有”和“具有”旨在包括性的并且表示可以存在除所列要素之外的另外的要素；术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性及形成顺序。
在相关的显示装置中，为了实现正常的灰阶显示，需要在显示装置的液晶盒两侧分别设置透光轴方向互相垂直的偏振器，通过电压控制液晶的旋转来控制透过上偏振器的光量。在这种配置下，只有偏振方向与下偏振器的透光轴平行的偏振分量的光能够透过下偏振器，因此，从背光模组出射的自然光中最多只有一半能够入射到液晶层中并被显示面板利用。因此这种显示装置普遍存在光利用率低的问题，一般不超过50％。
在本公开的实施例中，提供一种能够提高光利用率的显示装置及用于显示装置的控制方法。
这里，为了便于说明本公开的实施例，定义以下术语。
“双折射现象”指示一束光入射到各向异性介质(例如液晶)时，在界面折射后分成传播方向不同的两束光的现象，这两束光中，一个是寻常光(o光)，另一个是非常光(e光)；液晶对寻常光和非常光具有不同的折射率。
“液晶的短轴折射率no”是指光在液晶中发生双折射现象的情况下，液晶对寻常光(o光)的折射率，其通常具有恒定值。
“液晶的长轴折射率ne”是指光在液晶中发生双折射现象的情况下，当非常光(e光)沿垂直于光轴方向传播时，液晶对e光的折射率，也称为对e光的主折射率。对于正性液晶而言，液晶的长轴折射率ne大于液晶的短轴折射率no。液晶对e光的折射率随着e光的传播方向与液晶的长轴的夹角变化而变化。
“光轴”是指传播介质(例如液晶)中o光和e光的传播方向和速度都相同的方向。也就是说，当光沿光轴方向传播时，不发生双折射。对于正性液晶而言，液晶分子的长轴方向为光轴方向。
“o光的主平面”是指包含光轴和o光的平面，o光的振动方向垂直于自己的主平面；“e光的主平面”是指包含光轴和e光的平面，e光的振动方向平行于自己的主平面。
在本公开的实施例中，从其他介质入射到液晶层的光可以发生双折射，但是在液晶层的厚度通常比较薄情况下，o光和e光难于分开。因此在本公开的一些实施例中，可以将液晶层中的o光和e光的传播方向看做近似相同。在这种情况下，可以认为在液晶层中o光和e光的主平面基本重合。
在本公开的一个方面，提供一种显示装置，该显示装置无需使用偏振器，因此可以大大提高光的利用率。
图1为在本公开的一些实施例中的显示装置的示意图。该显示装置可以包括背光模组71和位于该背光模组71的出光侧的液晶盒72。
在本公开的一些实施例中，如图1所示，背光模组71可以包括具有出光面7101和与出光面7101相对的底面7102的导光板710；位于导光板710的端部且位于导光板710的底面1072的一侧的光源711；位于导光板710的底面7102和光源711之间的准直光学部件712；以及位于导光板710的出光面7101且面向准直光学部件712的耦合光栅713。
在示例的实施例中，导光板710的折射率大于液晶的短轴折射率，以便导光板710内的光易于在导光板710内全反射传播。导光板710的出光面7101和底面7102平行，以不改变从导光板710入射到液晶层103的光的入射角。
在示例的实施例中，光源711可以为单色光源。作为示例，光源711可以为单色LED光源，诸如micro-LED；单色OLED光源，诸如micro-OLED光源；或者单色激光源。选择单色光源作为本公开的实施例中的光源，可以利于衍射光学元件104对特定波长的光的衍射。
在本公开的一些实施例中，准直光学元件712可以将光源711发出的光准直，以便光垂直入射到导光板710中。在示例的实施例中，准直光学元712可以包括准直透镜或自由曲面反射镜。
在本公开的一些实施例中，耦合光栅713被配置为调制由准直光学元件712准直后的准直光束的传播角度，以将准直光束耦合到导光板710内使其在导光板710内全反射传播。在示例的实施例中，耦合光栅713可以包括倾斜光栅、全息布拉格光栅、台阶光栅中的任一种。
为了便于解释本公开，可以构件这样的笛卡尔坐标系，在该坐标系中，Z轴垂直于液晶盒的表面，X轴和Y轴平行于液晶盒的表面并且二者相互垂直，原点O位于任一位置。
图2为在本公开的一些实施例中的示例的液晶盒的示意图。如图2所示，该液晶盒72包括第一电极101、沿第一方向(Z方向)与第一电极101相对设置的第二电极102、位于第一电极101和第二电极102之间的液晶层103、以及位于液晶层103中的衍射光学元件104。
在本公开的示例的实施例中，衍射光学元件104的折射率等于液晶层103中的液晶的短轴折射率。液晶盒在垂直于第一方向(Z方向)的第二方向(X方向)上被分为第一部分11和第二部分12。在第一部分11中，液晶分子能够在第一平面内旋转，在第二部分12中，液晶分子能够在与第一平面垂直的第二平面内旋转。
图3示出本公开的一些实施例中第一部分的液晶分子和第二部分的液晶分子在彼此垂直的平面中的旋转的示意图。如图3所示，XOZ平面可以表示第一平面，第一部分的液晶分子可以在XOZ平面内旋转；并且YOZ平面可以表示第二平面，第二部分的液晶分子可以在YOZ平面内旋转。
在本公开的示例的实施例中，可以通过对第一部分11中的第一电极101和第二电极102之间施加电压差，使得第一部分11的液晶分子能够在XOZ平面内旋转；并通过对第二部分12中的第一电极101和第二电极102之间施加电压差，使得第二部分12的液晶分子能够在YOZ平面内旋转。
需要说明的是，在本公开的一些实施例中，关于第一电极和第二电极的配置，可以采用在常规显示装置中使用的能够控制液晶分子旋转的任何常规配置。作为示例，第一电极可以为公共电极，其可以为面状电极；第二电极可以为像素电极，其可以包括多个沿X方向平行排列的多个条状电极，或者在XOY平面内阵列布置的块状电极。
在本公开的实施例中，液晶层可以包括正性液晶，该正性液晶具有短轴折射率no和长轴折射率ne。在可选的实施例中，液晶的长轴折射率ne和短轴折射率no之间的差位于1.522至1.822之间，即，1.522≤ne-no≤1.822。选择具有这种参数的液晶，利于提高显示效果。
在本公开的一些实施例中，衍射光学元件可以包括多台阶光栅，例如，二台阶、四台阶、八台阶…。液晶层中的液晶可以填充多台阶光栅中的空隙。
台阶光栅是一种刻线密度较低，但是刻线的形状是针对高入射角，即高衍射阶数的衍射光栅。台阶光栅可以分为大台阶光栅、中台阶光栅和小台阶光栅。一般而言，每毫米内刻10条线以下的光栅为大台阶光栅；每毫米内刻10至400条线的光栅为中台阶光栅；每毫米内刻400条线以上的光栅为中台阶光栅。
台阶光栅作为衍射光学元件可以有效提高衍射效率。另外，台阶光栅可以被设计为具有较小的厚度，例如，纳米量级，因此使用台阶光栅作为衍射光学元件可以大大降低液晶盒的厚度，从而可以减小显示装置的厚度。
图4为本公开的一些实施例中第一部分的液晶层中的液晶分子和第二部分的液晶层中的液晶分子的示例的初始取向。如图3所示，第一部分的液晶分子和第二部分的液晶分子都平行于XOY平面布置，其中，第一部分的液晶层中的液晶分子可以具有平行于X轴的初始取向，而第二部分的液晶层中的液晶分子具有平行于Y轴的初始取向。这种初始取向的配置可以便于控制第一部分和第二部分的液晶层中的液晶分子的偏转角度或偏转方向，以便于进一步控制分别从第一部分和第二部分的液晶层中出射的光的偏振状态，从而实现显示装置的灰阶调制。
图5为本公开的一些实施例中的另一示例的液晶盒的示意图。如图5所示，除了具有图2所示的部件之外，液晶盒还可以包括位于第一电极101的面向液晶层103的一侧的第一取向层105和位于第二电极102的面向液晶层103的一侧的第二取向层106，该第一取向层105的取向与第二取向层106的取向垂直。在本公开的一些实施例中，可以通过取向层对液晶分子进行初始取向，以使第一部分11中的液晶分子和第二部分12中的液晶分子分别具有如图4所示的初始取向。
在另外的实施例中，还可以通过其他技术对液晶层进行初始取向，例如光取向。
图6A和图6B分别示出在XOZ平面内旋转的第一部分的液晶分子和在YOZ平面内旋转的第二部分的液晶分子；图7示出在本公开的一些实施例中的显示装置的液晶盒在操作状态下对光的作用。在图6A、6B和图7中，用实心圆点表示振动方向垂直于XOZ平面的偏振光分量；用短线表示振动方向平行于XOZ平面的偏振光分量。
下面结合图6A、图6B和图7对液晶盒在操作状态下对光的作用以实现显示面板的灰阶显示的操作过程进行详细说明。
在本公开的一些实施例中，通过选择合适的导光板710的折射率以及耦合光栅713的配置参数，可以使得在液晶对入射到其内的光的表现为短轴折射率的情况下，来自于光源711的光经过耦合光栅713耦合后可以在导光板710内沿X方向全反射传播。
1)液晶盒的第一部分对光的作用的说明
如图6A所示，第一部分11的液晶分子在第一电极101和第二电极102之间的电场的作用下可以在XOZ平面内旋转，当导光板710内的光在液晶盒72的第一部分11朝向液晶层103入射时，第一部分的液晶分子的长轴与从导光板710入射到液晶层103中的光的传播方向之间在XOZ平面内的夹角不断变化。一方面，当第一部分11的液晶分子旋转为长轴平行于从导光板710朝向液晶层103的光的传播方向时，光在液晶层103中不发生双折射。在这种情况下，液晶层103对光的折射率等于液晶的短轴折射率，并等于衍射光学元件104的折射率。也就是说，对于从导光板710入射到液晶层103的光而言，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104共同组成折射率为no的均匀介质。当从导光板710朝向液晶层103入射的光的入射角等于或大于全反射临界角时，光不能从导光板710进入液晶层103并被衍射光学元件104衍射出去，而是被限制在导光板710内。在这种情况下，显示装置表现为暗态。
另一方面，当第一部分11的液晶分子旋转为其长轴与从导光板710朝向液晶层103的光的传播方向具有夹角时，从导光板710入射到液晶层103的光将发生双折射现象，产生振动方向平行于XOZ平面的第一偏振光分量(在第一部分11的液晶层中表现为e光)和振动方向垂直于XOZ平面的第二偏振光分量(在第一部分11的液晶层中表现为o光)。在这种情况下，液晶对于第二偏振光分量具有短轴折射率no，对于第一偏振光分量具有随着液晶分子的旋转角度而变化的折射率。当液晶偏转为使得从从导光板710朝向液晶层103的光的传播方向垂直于液晶的长轴时，液晶对第一偏振光分量的折射率最大，其等于液晶的长轴折射率ne。由于液晶的短轴折射率no等于衍射光学元件的折射率，因此对于第二偏振光分量(在第一部分11的液晶层中为o光)而言，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104共同形成折射率为no的均匀介质，因此第二偏振光分量不能被液晶层103中的衍射光学元件104衍射出去，而是继续在导光板710中全反射传播。然而，对于第一偏振光分量(在第一部分11的液晶层中为e光)而言，液晶层103中的液晶对第一偏振光分量的折射率大于衍射光学元件104的折射率，衍射光学元件104和液晶形成对于第一偏振光分量而言的非均匀介质，衍射光学元件104能够将第一偏振光分量衍射出导光板710，进而从液晶层103出射(如图7所示)。由于液晶对于第一偏振光分量的折射率随着液晶分子的长轴与从导光板710朝向液晶层103的光的传播方向之间的夹角的变化而变化，因此衍射光学元件104对第一偏振光分量的衍射效率也随着液晶分子的旋转角度的变化而变化。当液晶分子的长轴平行于光的传播方向时，对第一偏振光分量的衍射效率最低，几乎为0；当液晶分子的长轴垂直于从导光板710朝向液晶层103的光的传播方向时，对第一偏振光分量的衍射效率最高。
由此可见，在第一部分11的液晶分子在XOZ平面内旋转的过程中，当液晶分子旋转到其光轴平行于光的传播方向时，没有任何光被衍射光学元件104衍射出去；当液晶分子的光轴与光的传播方向之间具有不断变化的夹角(不等于0)时，垂直于XOZ平面偏振的第二偏振光分量不能被衍射出液晶层103，而平行于XOZ平面偏振的第一偏振光分量能够被衍射光学元件104衍射出液晶层103(如图6所示)，并且衍射效率随着液晶分子的光轴与光的传播方向之间的夹角的变化而变化。由此，在液晶分子在电场作用下在XOZ平面内旋转的过程中，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104共同组成灰阶调制结构。通过控制液晶分子的旋转角度，该灰阶调制结构可以控制从第一部分的液晶层103出射的光量，因此可以实现显示装置的灰阶显示。
另外，如上所述，对于液晶盒的第一部分11而言，垂直于XOZ平面振动的第二偏振光分量不能被衍射，因此不能从液晶层103出射；而平行于XOZ平面振动的第一偏振光分量可以被衍射，因此可以从液晶层103出射。随着光在导光板的对应于第一部分11的区域中的传播，越来越多的第一偏振光分量被衍射出去。如果设置合适的第一部分11的长度以及衍射光学元件的结构，在一些实施例中，可以实现在第一部分11将平行于XOZ平面振动的第一偏振光分量全部衍射出去，而在导光板的对应于第二部分12的区域中仅传输垂直于XOZ平面振动的第二偏振光分量，如图7所示。
2)液晶盒的第二部分对光的作用的说明
如图6B所示，第二部分12的液晶分子在YOZ平面内旋转，当液晶分子旋转为其长轴平行于Z轴时，由于第二偏振光分量的振动方向垂直于该第二偏振光分量的主平面(光的传播方向与液晶的长轴形成的平面，即，XOZ平面)，因此对于第二偏振光而言，液晶具有短轴折射率no，其等于衍射光学元件的折射率。在这种情况下，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104共同组成折射率为no的均匀介质，因此该第二偏振光不能被衍射光学元件104衍射出去。由于在第二部分12中没有第一偏振光分量，因此在这种状态下，没有任何光被衍射出去。在这种情况下，显示装置表现为暗态。
当液晶分子在YOZ平面内被旋转为其长轴方向与Z轴具有夹角时，第二偏振光分量的振动方向不再垂直于其主平面，因此液晶对第二偏振光分量的折射率不等于液晶的短轴折射率和衍射光学元件104的折射率，而是随着液晶的长轴的旋转角度而变化。在这种情况下，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104对于第二偏振光分量而言形成非均匀介质，因此该第二偏振光分量能够被衍射光学元件104衍射出去，并且衍射光学元件104对第二偏振光分量的衍射效率随着液晶分子的旋转角度的变化而变化。由此，在液晶分子在电场作用下在YOZ平面内旋转的过程中，液晶层103中的液晶和衍射光学元件104共同组成灰阶调制结构。通过控制液晶分子的旋转角度，该灰阶调制结构可以控制从第二部分12的液晶层103出射的光量，因此可以在第二部分12中实现对显示装置的显示灰阶的调制。
由此可见，无论是第一部分11还是第二部分12，在液晶分子的旋转过程中，都可以实现没有光被衍射出去的暗态和衍射效率随着液晶分子的旋转而变化的灰阶显示状态。因此，本公开的实施例提供的显示装置在不使用偏振器的情况下也可以实现正常的灰阶显示。另外，由于在第一部分11可以将平行于XOZ平面偏振的第一偏振光分量完全衍射出去，而在第二部分12可以将没有在第一部分被衍射的垂直于XOZ平面偏振的第二偏振光分量衍射出去，因此，可以将两种偏振光分量都衍射出液晶层，以便位于液晶层上方的其他部件利用。由此可见，来自于光源的两种偏振光分量都可以用于显示，从而可以提高显示装置对光的利用率。
在本公开的一些实施例中，显示装置还可以包括控制单元74，其被配置为：通过控制在第一部分11中的第一电极101和第二电极102之间的电场来使第一部分11内的液晶分子在第一平面内旋转，以便衍射光学元件104将在背光模组71的导光板710中传播的光的第一偏振分量衍射出导光板710，其中，第一偏振分量的偏振方向平行于第一平面；以及通过控制在第二部分12中的第一电极101和第二电极102之间的电场来使第二部分12内的液晶分子在第二平面内旋转，以便衍射光学元件104将在背光模组71的导光板710中传播的光的第二偏振分量衍射出导光板710，其中，第二偏振分量的偏振方向平行于第二平面。
在示例的实施例中，该显示装置还可以包括位于液晶盒72的第二电极102的远离液晶层103的一侧的彩色滤光层73。彩色滤光层73可以包括量子点。作为示例，通过这种配置，从液晶层103中耦合出的光可以激发量子点发出不同颜色的光，从而可以实现彩色显示。
本文中描述的单元或模块(例如控制单元74)可以实现为处理器和存储器的组合，其中处理器执行存储器中存储的程序以实现相应单元或模块的功能。本文中描述的单元或模块也可以完全的硬件实施方式实现，包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本公开的又一方面，还提供一种用于控制显示装置的方法。可选地，该方法可以用于根据上面详细公开的一个或多个实施例的显示装置。因此，对于该方法的可选实施例，可以参考显示装置的实施例。该方法包括以下步骤，其可以以给定的顺序或以不同的顺序执行。此外，可以提供未列出的附加方法步骤。此外，可以至少部分地同时执行两个或更多个或甚至所有的方法步骤。此外，方法步骤可以重复执行两次或甚至多于两次。
图8为在本公开的一些实施例中的用于控制显示装置的示例的方法的流程图。如图8所示，该方法包括步骤S901和S902。
在步骤S901，通过控制在第一部分中的第一电极和第二电极之间的电压来使第一部分内的液晶分子在第一平面内旋转，以便衍射光学元件将在背光模组的导光板中传播的光的第一偏振分量衍射出导光板。在本公开的一些实施例中，第一偏振分量的偏振方向平行于第一平面。
在步骤S902，通过控制在第二部分中的第一电极和第二电极之间的电压来使第二部分内的液晶分子在第二平面内旋转，以便衍射光学元件将在背光模组的导光板中传播的光的第二偏振光分量衍射出导光板。在本公开的一些实施例中，第二偏振光分量的偏振方向平行于第二平面。
以上为了说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并不旨在是穷举的或者限制本申请。特定实施例的各个元件或特征通常不限于特定的实施例，但是，在合适的情况下，这些元件和特征是可互换的并且可用在所选择的实施例中，即使没有具体示出或描述。同样也可以以许多方式来改变。这种改变不能被认为脱离了本申请，并且所有这些修改都包含在本申请的范围内。

Claims (15)

1.一种显示装置，包括：背光模组和位于所述背光模组的出光侧的液晶盒，其中
所述液晶盒包括：
第一电极；
沿第一方向与所述第一电极相对设置的第二电极；
位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层；以及
位于所述液晶层中的衍射光学元件，其中，所述衍射光学元件的折射率等于所述液晶层中的液晶的短轴折射率，
其中，所述液晶盒在垂直于所述第一方向的第二方向上被分为第一部分和第二部分，在所述第一部分中的液晶分子能够在第一平面内旋转，在所述第二部分中的液晶分子能够在与所述第一平面垂直的第二平面内旋转。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一部分的液晶分子具有第一初始取向，并且所述第二部分的液晶分子具有第二初始取向，所述第一初始取向和所述第二初始取向彼此垂直且平行于与所述第一平面和所述第二平面垂直的第三平面。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述液晶层包括正性液晶。
4.根据权利要求3中任一项所述的显示装置，其中，所述液晶层中液晶的长轴折射率和短轴折射率之间的差位于1.522至1.822之间。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述衍射光学元件包括多台阶光栅。
6.根据权利要求2所述的显示装置，还包括位于所述第一电极面向所述液晶层一侧的第一取向层和位于所述第二电极面向所述液晶层一侧的第二取向层，其中所述第一取向层的取向与所述第二取向层的取向垂直。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述背光模组包括：
导光板，其具有出光面与所述出光面相对的底面；
光源，其位于所述导光板的端部且位于所述导光板的所述底面的一侧；
准直光学部件，位于所述导光板的所述底面和所述光源之间；以及
耦合光栅，位于所述导光板的所述出光面且面向所述准直光学部件。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述光源包括单色LED光源、单色OLED光源或单色激光光源。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述准直光学部 件包括准直透镜或自由曲面反射镜。
10.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述耦合光栅包括倾斜光栅、全息布拉格光栅、台阶光栅中的任一种。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示装置，还包括位于所述第二电极的远离所述液晶层一侧的彩色滤光层。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述彩色滤光层包括量子点。
13.根据权利要求1所述的显示装置，还包括控制单元，其被配置为：
通过控制在所述第一部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第一部分内的液晶分子在第一平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第一偏振分量衍射出所述导光板，其中，所述第一偏振分量的偏振方向平行于所述第一平面；以及
通过控制在所述第二部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第二部分内的液晶分子在第二平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第二偏振分量衍射出所述导光板，其中，所述第二偏振分量的偏振方向平行于所述第二平面。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述衍射光学元件被配置为使得在所述第一偏振分量衍射出所述导光板的情况下，在所述导光板的对应于所述第二部分的部分仅传输所述第二偏振分量。
15.一种用于控制如权利要求1至14中任一项所述的显示装置的方法，包括：
通过控制在所述第一部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第一部分内的液晶分子在第一平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第一偏振光分量衍射出所述导光板，其中，所述第一偏振光分量的偏振方向平行于所述第一平面；以及
通过控制在所述第二部分中的所述第一电极和所述第二电极之间的电场来使所述第二部分内的液晶分子在第二平面内旋转，以便所述衍射光学元件将在所述背光模组的导光板中传播的光的第二偏振光分量衍射出所述导光板，其中，所述第二偏振光分量的偏振方向平行于所述第二平面。
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