CN110361904A - 显示面板及显示方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示面板及显示方法、显示装置，属于显示技术领域，其可至少部分解决现有的显示面板因设置偏光片造成的透光率较低的问题。本发明的显示面板中，像素单元包括沿第一基底指向第二基底的方向依次叠置的取光结构、转换结构和限光结构；取光结构用于将从第一基底的第一侧面射入第一基底内部的光朝向转换结构取出；转换结构用于受控改变从取光结构取出的光的传播方向，其中光从转换结构射出后射向限光结构；限光结构用于限制射向限光结构的光射出限光结构，其中，限光结构的透光率与射向限光结构的光的方向具有依赖关系。

Description

显示面板及显示方法、显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板、一种显示装置、一种显示面板的显示方法。

背景技术

现有显示装置中，例如液晶显示模组中，其依赖于偏振光实现灰阶的调制。为此，在液晶显示模组中通常会设置偏光片。在诸如透明橱窗等透明显示技术领域，偏光片的引入会大大降低其透明度。需要一种不使用偏光片的显示技术。

发明内容

本发明至少部分解决现有的显示装置依赖偏光片的问题，提供一种显示面板、一种显示装置、一种显示面板的显示方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板，包括相对的第一基底和第二基底，所述显示面板划分有多个像素单元，所述像素单元包括沿所述第一基底指向所述第二基底的方向依次叠置的取光结构、转换结构和限光结构；所述取光结构用于将从所述第一基底的第一侧面射入所述第一基底内部的光朝向所述转换结构取出；所述转换结构用于受控改变从所述取光结构取出的光的传播方向，其中光从所述转换结构射出后射向所述限光结构；所述限光结构用于限制射向所述限光结构的光射出所述限光结构，其中，所述限光结构的透光率与射向所述限光结构的光的方向具有依赖关系。

可选地，所述依赖关系为：投影入射角越大则所述限光结构的透光率越小，所述投影入射角为入射光线在第一平面内的投影对所述第二基底的入射角，所述第一平面垂直于所述第一侧面且垂直于所述第一基底所处平面。

可选地，所述限光结构包括平行且等间距设置的吸光板，所述吸光板的板面垂直于所述第一平面且垂直于所述第一基底所处平面。

可选地，所述取光结构包括取光光栅和绝缘层，所述取光光栅设置在所述第一基底朝向所述第二基底一侧，所述绝缘层设置在所述取光光栅背向所述第一基底一侧，所述绝缘层的折射率小于所述第一基底的折射率。

可选地，所述转换结构包括：设置于所述取光结构背向所述第一基底一侧的第一电极结构、设置于所述第二基底朝向所述第一基底一侧的第二电极结构、设置于所述第一电极结构和所述第二电极结构之间的液晶层，所述第一电极结构和所述第二电极结构用于控制二者之间的液晶层的状态以改变从所述取光结构取出的光的传播方向。

可选地，所述第一电极结构和所述第二电极结构中一者为面电极，另一者为多条平行的条形电极，所述条形电极延伸方向垂直于所述第一平面。

可选地，所述限光结构位于所述第二基底与所述第二电极结构之间。

可选地，所述限光结构位于所述第二基底背向所述第一基底一侧。

可选地，所述像素单元还包括：设置于所述限光结构背向所述第一基底一侧的扩散膜，所述扩散膜用于改善视角特性以实现宽视角。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括上述的显示面板，还包括光源，所述光源用于向所述第一基底的第一侧面提供准直光以使所述准直光在所述第一基底进行全反射。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板的显示方法，采用上述的显示面板，所述显示方法包括：所述取光结构将从所述第一基底的第一侧面射入所述第一基底内部的光朝向所述转换结构取出；所述转换结构受控改变从所述取光结构取出的光的传播方向，其中光从所述转换结构射出后射向所述限光结构；所述限光结构用于限制射向所述限光结构的光射出所述限光结构，其中，所述限光结构的透光率与射向所述限光结构的光的方向具有依赖关系。

可选地，通过改变所述第一电极结构与所述第二电极结构所施加的电压以使所述液晶层等效为倾角可控的液晶棱镜或者拱高可控的液晶光栅。

附图说明

图1为本发明的实施例的显示面板及其参与构成的显示装置的截面图；

图2为本发明的实施例的另一种显示面板及其参与构成的显示装置的截面图；

图3为本发明的实施例的一种限光结构的光路图；

图4a-图4e为本发明的实施例的一种显示面板在不同状态下的光路图；

其中，附图标记为：1、第一基底；2、第二基底；31、取光结构；311、取光光栅；312、绝缘层；32、转换结构；321、第一电极结构；322、液晶层；323、第二电极结构；33、限光结构；34、扩散膜；4、光源；41、灯条；42、反光罩。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

参见图1和图2，本实施例提供一种显示面板，包括相对的第一基底1和第二基底2，显示面板划分有多个像素单元，像素单元包括沿第一基底1指向第二基底2的方向依次设置取光结构31、转换结构32和限光结构33；取光结构31用于将从第一基底1的第一侧面输入第一基底1内部的光朝向转换结构32取出；转换结构32用于受控改变从取光结构31取出的光的传播方向，其中光从转换结构32射出后射向限光结构33；限光结构33用于限制射向限光结构33，其中，限光结构33的透光率与射向限光结构33的光的方向具有依赖关系。

第一基底1和第二基底2例如是玻璃基底。对于黑白显示而言，每个像素单元构成一个像素，对于彩色显示而言，每个像素单元构成一个亚像素。对于彩色显示而言，每个像素单元中还应设置彩色滤光膜(附图中未示出)。彩色滤光膜可以制作在第二基底2上，位于第二基底2朝向第一基底1一侧或者背向第一基底1一侧。本领域技术人员可以按照现有工艺制作实现。图1和图2示出的是显示面板中的一个像素单元以及与该显示面板配合的光源4。

参照图4a-图4e，该显示面板在应用中光源4所提供的光线是从第一基底1射入的。像素单元中的取光结构31将第一基底1内反复反射的光取出。当然，为了避免光线在取光结构31之外的地方射出第一基底1，优选的方式下，光线在第一基底1内进行全反射。随后转换结构32控制取光结构31取出的光的传播方向。不同传播方向的光在限光结构33中的透过率是不一样的，如此实现不同灰阶的显示。

由于限光结构33的透光率与射向所述限光结构33的光的方向具有依赖关系，加之转换结构32能够控制光射向限光结构33的光的传播方向，两者配合，即可实现光在整个像素单元的透光率，进而实现独立的像素单元的不同灰阶的控制。即本实施例提供了一种通过控制光的传播方向而控制其在显示面板内的整体透过率的方案，这与通过对光的偏振态进行来控制其在显示面板内的整体透过率的原理不同。由于不需要使用偏光片，这降低了材料成本，简化了显示装置的结构，同时提高了整体的透光率。

可选地，设定依赖关系为：在射向限光结构33的光的光强不变的情况下，投影入射角越大射出显示面板的光的光强越小，投影入射角为入射光线在第一平面内的投影对第二基底2的入射角，第一平面为垂直于第一侧面的平面，第一平面还垂直于第一基底1所在平面。

参照图4a-图4e，按照当前视角，第一侧面即显示面板的左侧面，第一平面例如是纸面。这种实施方式下，限光结构33仅根据光线在第一平面内的投影的方向控制其在限光结构33内的透过率。图3展示的是一种能够实现这种控制方式的限光结构33的剖面图。限光结构33包括平行且等间距设置的吸光板331，吸光板331的板面垂直于第一平面且垂直于所述第一基底所处平面。容易理解，即使准直光线也是具有一定发散角度的。按照当前视角，当光线在第一平面的投影是基本竖直向上时，其透过率是比较大的；随着光线在第一平面的投影越来越倾斜，会有越来越多的光线被吸光板331所吸收，从而透过率在降低；当光线在第一平面内的投影倾斜到一定程度后，光线几乎完全被吸光板331吸收。

当然，为了实现仅根据光线在第一平面内的投影的方向控制其在限光结构33内的透过率，限光结构33的结构不限于此。例如将图3每个吸光板331的中间部分替换为整层的透光结构，将透光结构之上和之下的吸光板331的部分替换成黑矩阵材料，也能实现上述发明构思。

当然，透过率与光线的方向之间也可以是不限于在一个平面内。例如上述的吸光板331的形状换成吸光圆柱型壳体，则透过率与光线的入射角相关，而非仅与投影入射角相关。

可选地，取光结构31包括取光光栅311和绝缘层312，取光光栅311设置在第一基底1朝向第二基底2一侧，绝缘层312设置在取光光栅311背向第一基底1一侧，绝缘层312的折射率小于第一基底1的折射率。

如此，光线在第一基底内没有设置取光光栅311的地方进行全反射，而在取光光栅311所在位置被取出。当然，可对取光光栅311的光栅周期和单个取光条的宽度进行设计，从而控制取出的光的方向。在一个具体例子中，为使光线基本垂直与第一基底1射出，取光光栅311的光栅周期可设置在300nm左右，单个取光条的宽度设置在10um左右。当然，绝缘层312还起到平坦化的作用。

可选地，转换结构32包括：设置于取光结构31背向第一基底1一侧的第一电极结构321、设置于第二基底2朝向第一基底1一侧的第二电极结构323、设置于第一电极结构321和第二电极结构323之间的液晶层322，第一电极结构321和第二电极结构323用于控制二者之间的液晶层322的状态以改变从取光结构31取出的光的传播方向。

即由第一电极结构321和第二电极结构323配合，控制二者之间液晶层322的呈现不同的形状，从而是透过转换结构32的光具有不同的传播方向。

可选地，第一电极结构321和第二电极结构323中一者为面电极，另一者为多条平行的条形电极，条形电极延伸方向垂直于第一平面。这种类型的电极便于是二者之间的液晶层322形成液晶棱镜。当然，第一电极结构321和第二电极结构323的形状不限于此，例如其中一者为多个同心圆环电极。

可选地，限光结构33位于第二基底2与第二电极结构323之间。即如图2所示，限光结构33制造在第二基底2朝向第一基底1一侧。

可选地，参见图1，限光结构33位于第二基底2背向第一基底1一侧。

可选地，像素单元还包括：设置于限光结构33背向第一基底1一侧的扩散膜34，扩散膜34用于改善视角特性以实现宽视角。

在图1所示的实施方式中，第二基底之上依次设置限光结构33和扩散膜34。在图2所示的实施方式中，第二基底之下依次设置扩散膜34和限光结构33。当然，扩散膜34也可设置在第二基底之上，而限光结构33设置在第二基底之下。

结合体图4a、图4d、图4e，扩散膜34将射出显示面板的光打散，即具有更大的出射角角度范围，从而使得该显示面板在较大视角范围内具有良好的显示效果。

进一步，像素单元还包括：设置于第一电极结构321背向第一基底1一侧的第一取向层(未示出)，设置于第二电极结构323背向第二基底2一侧的第二取向层(未示出)，第一取向层和第二取向层的取向方向相同。第一取向层和第二取向层控制二者之间的液晶层322中液晶分子的取向。这种实施方式下，在液晶分子未受电场影响时，所有液晶分子都是平行排列的，即对光的传播方向不做影响。液晶层322的厚度例如是5-10um。

实施例2：

参见图1和图2，本实施例提供一种显示装置，包括实施例1的显示面板，还包括光源4，光源4用于向第一基底的第一侧面提供准直光以使所述准直光在所述第一基底进行全反射。

具体的，该显示装置可为透明液晶显示模组、透明显示橱窗等任何具有显示功能的产品或部件。

为实现提供准直光以及控制准直光的方向，可以采用灯条41配合反光罩42的方式实现。本实施例对如何设计反光罩42的形状以实现准直光不做限定。

实施例3：

本实施例提供一种显示面板的显示方法，采用实施例1的显示面板，显示方法包括：

取光结构31将从第一基底1的第一侧面射入第一基底1内部的光朝向转换结构32取出；

转换结构32受控改变从取光结构31取出的光的传播方向，其中光从转换结构32射出后射向限光结构33；

限光结构33用于限制射向限光结构33的光射出限光结构33，其中，限光结构33的透光率与射向限光结构33的光的方向具有依赖关系。

如此，即控制射向限光结构33的光的方向，从而控制透过向光结构的光的透过率。

该显示面板可以是工作在常白模式，光源4提供线偏振光，取光光栅311取出投影入射角为90°的光线。参见图4a，在第一电极结构321和第二电极结构323之间不施加电压的情况下，射入限光结构33的光是基本垂直于限光结构33的，此时，显示面板整体的透过率最大。在第一电极结构321与第二电极结构323各自被施加适当的电压，使得液晶层322形成液晶棱镜，从而是射向限光结构33的光线的方向偏移，显示面板整体的透过率下降。直至射向限光结构33的光线完全被限光结构33吸收，参照图4b，此时呈现最暗的灰阶。

该显示面板也可以是工作在常黑模式，光源4提供自然光或者液晶层322能够调制的偏振光，取光光栅311取出投影入射角大于设定阈值的光线。参见图4c，在第一电极结构321和第二电极结构323之间不施加电压的情况下，射入限光结构33的光是足够倾斜的，射向限光结构33的光线完全被限光结构33吸收，此时呈现最暗的灰阶。当液晶层322被竖直电场驱动而等效为液晶棱镜时，光线的方向发声偏转，开始有光透过限光结构33。参见图4d，直至光线以基本垂直于限光结构33的方向射向限光结构33时，透过率最大。当然，在常黑模式下，也可以控制液晶层322等效呈液晶光栅等结构对光线进行打散(即增大光的发散程度)，通过控制第一电极结构321和第二电极结构323上施加的电压从而控制液晶光栅的拱高，由此实现不同程度的打散，进而实现不同灰阶的显示。

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 (12)

1.一种显示面板，包括相对的第一基底和第二基底，所述显示面板划分有多个像素单元，其特征在于，

所述像素单元包括沿所述第一基底指向所述第二基底的方向依次设置的取光结构、转换结构和限光结构；

所述取光结构用于将从所述第一基底的第一侧面射入所述第一基底内部的光朝向所述转换结构取出；

所述转换结构用于受控改变从所述取光结构取出的光的传播方向，其中光从所述转换结构射出后射向所述限光结构；

所述限光结构用于限制射向所述限光结构的光射出所述限光结构，其中，所述限光结构的透光率与射向所述限光结构的光的方向具有依赖关系。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述依赖关系为：投影入射角越大则所述限光结构的透光率越小，所述投影入射角为入射光线在第一平面内的投影对所述第二基底的入射角，所述第一平面垂直于所述第一侧面且垂直于所述第一基底所处平面。

3.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述限光结构包括平行且等间距设置的吸光板，所述吸光板的板面垂直于所述第一平面且垂直于所述第一基底所处平面。

4.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述取光结构包括取光光栅和绝缘层，所述取光光栅设置在所述第一基底朝向所述第二基底一侧，所述绝缘层设置在所述取光光栅背向所述第一基底一侧，所述绝缘层的折射率小于所述第一基底的折射率。

5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述转换结构包括：设置于所述取光结构背向所述第一基底一侧的第一电极结构、设置于所述第二基底朝向所述第一基底一侧的第二电极结构、设置于所述第一电极结构和所述第二电极结构之间的液晶层，所述第一电极结构和所述第二电极结构用于控制二者之间的液晶层的状态以改变从所述取光结构取出的光的传播方向。

6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极结构和所述第二电极结构中一者为面电极，另一者为多条平行的条形电极，所述条形电极延伸方向垂直于所述第一平面。

7.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述限光结构位于所述第二基底与所述第二电极结构之间。

8.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述限光结构位于所述第二基底背向所述第一基底一侧。

9.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述像素单元还包括：设置于所述限光结构背向所述第一基底一侧的扩散膜，所述扩散膜用于改善视角特性以实现宽视角。

10.一种显示装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9任意一项所述的显示面板，还包括光源，所述光源用于向所述第一基底的第一侧面提供准直光以使所述准直光在所述第一基底进行全反射。

11.一种显示面板的显示方法，其特征在于，采用根据权利要求1-9任意一项所述的显示面板，所述显示方法包括：

所述取光结构将从所述第一基底的第一侧面射入所述第一基底内部的光朝向所述转换结构取出；

所述转换结构受控改变从所述取光结构取出的光的传播方向，其中光从所述转换结构射出后射向所述限光结构；

所述限光结构用于限制射向所述限光结构的光射出所述限光结构，其中，所述限光结构的透光率与射向所述限光结构的光的方向具有依赖关系。

12.根据权利要求11所述的显示方法，其特征在于，采用根据权利要求5所述的显示面板，通过改变所述第一电极结构与所述第二电极结构所施加的电压以使所述液晶层等效为倾角可控的液晶棱镜或者拱高可控的液晶光栅。