CN111965864B - 调光结构和显示装置 - Google Patents

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    • G02F1/133528—Polarisers

Abstract

本发明提供一种调光结构，包括调光面板、第一偏光片和第二偏光片；调光面板包括液晶层、遮光层和驱动电极，遮光层包括遮光条，驱动电极用于驱动液晶层在第一调光状态和第二调光状态之间切换；第一调光状态的液晶层用于将第一偏振光调整为第二偏振光；第二调光状态的液晶层用于将入射方向与液晶层的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光调整为第二偏振光，将入射方向与液晶层的厚度方向之间的夹角大于或等于预设角度的第一偏振光调整为第三偏振光；第一偏振光的偏振方向与第一偏光片的偏振方向相同，第二偏振光的主偏振方向与第二偏光片的偏振方向相同，第三偏振光的主偏振方向与第二偏光片的偏振方向不同。本发明还提供一种显示装置。

Description

调光结构和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种调光结构和显示装置。
背景技术
目前，为保证信息私密性和显示效果，亟需一种可以进行常规显示和防窥显示切换的显示装置。
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，提出了一种调光结构和显示装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种调光结构，其中，包括：调光面板、设置在所述调光面板入光侧的第一偏光片和设置在所述调光面板出光侧的第二偏光片；所述调光面板包括：液晶层、至少一个遮光层、设置在所述液晶层至少一侧的驱动电极，所述驱动电极用于驱动所述液晶层在第一调光状态和第二调光状态之间切换；
处于所述第一调光状态的所述液晶层用于将第一偏振光调整为第二偏振光；处于所述第二调光状态的所述液晶层用于，将入射方向与所述液晶层的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光调整为第二偏振光，将入射方向与所述液晶层的厚度方向之间的夹角大于或等于所述预设角度的第一偏振光调整为第三偏振光；所述第一偏振光的偏振方向与所述第一偏光片的偏振方向相同，所述第二偏振光的主偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向相同，所述第三偏振光的主偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向不同；
所述遮光层设置在所述第一偏光片与所述第二偏光片之间，所述遮光层包括间隔设置的多个遮光条。
可选地，所述遮光条设置在所述液晶层中，且所述遮光条的厚度与所述液晶层的厚度相同。
可选地，所述遮光条的侧壁上设置有突出部，所述突出部设置在所述遮光条靠近所述第二偏光片的一端。
可选地，所述突出部的宽度与所述遮光条的宽度之比小于1:2，相邻两个所述突出部之间的透光区域的宽度与所述遮光条的宽度之比在4:1至7:1之间。
可选地，所述调光面板包括两个所述遮光层，其中一个所述遮光层位于所述液晶层与所述第一偏光片之间，另一个所述遮光层位于所述液晶层与所述第二偏光片之间。
可选地，其中一个所述遮光层中的多个所述遮光条与另一个所述遮光层中的多个所述遮光条一一对正。
可选地，在每个所述遮光层中，相邻的两个所述遮光条之间的透光区域的宽度与所述遮光条的宽度之比在40:1至60:1之间。
可选地，所述液晶层为电控双折射液晶层。
可选地，所述第一偏光片的偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向相同。
可选地，所述驱动电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述液晶层与所述第一偏光片之间，所述第二电极设置在所述液晶层与所述第二偏光片之间。
可选地，所述第一电极和所述第二电极均为整层结构。
可选地，所述调光面板还包括第一取向层和第二取向层，所述第一取向层设置在所述液晶层与所述第一电极之间，所述第二取向层设置在所述液晶层与所述第二电极之间。
可选地，所述调光面板还包括阵列基板和对盒基板，所述阵列基板设置在所述第一电极与所述第一偏光片之间，所述对盒基板设置在所述第二电极与所述第二偏光片之间。
本发明还提供一种显示装置，其中，包括：背光模组、显示面板和上述的调光结构，所述显示面板设置在所述背光模组的出光侧，所述调光结构设置在所述显示面板与所述背光模组之间。
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1a为本发明实施例提供的调光结构在液晶层处于第一调光状态时的示意图；
图1b为本发明实施例提供的调光结构在液晶层处于第二调光状态时的示意图；
图2为本发明实施例提供的液晶层处于第二调光状态时的调光原理图；
图3a为本发明实施例提供的调光结构的具体结构示意图之一；
图3b为本发明实施例提供的调光结构的具体结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的显示装置的示意图；
图5为本发明实施例提供的光线透过率随视角变化的曲线图。
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。
除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明实施例提供一种调光结构，图1a为本发明实施例提供的调光结构在液晶层处于第一调光状态时的示意图，图1b为本发明实施例提供的调光结构在液晶层处于第二调光状态时的示意图，图2为本发明实施例提供的液晶层处于第二调光状态时的调光原理图。结合图1a至图2所示，该调光结构包括：调光面板11、设置在调光面板11入光侧的第一偏光片21和设置在调光面板11出光侧的第二偏光片22。调光面板11包括液晶层111、至少一个遮光层、设置在液晶层111至少一侧的驱动电极，驱动电极用于驱动液晶层111在第一调光状态和第二调光状态之间切换。其中，处于第一调光状态的液晶层111用于将第一偏振光调整为第二偏振光。处于第二调光状态的液晶层111用于，将入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光调整为第二偏振光；将入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角大于或等于预设角度的第一偏振光调整为第三偏振光。第一偏振光的偏振方向与第一偏光片21的偏振方向相同，第二偏振光的主偏振方向与第二偏光片22的偏振方向相同，第三偏振光的主偏振方向与第二偏光片22的偏振方向不同。遮光层设置在第一偏光片21与第二偏光片22之间，遮光层包括间隔设置的多个遮光条1121，遮光层的多个遮光条1121使调光面板11形成类似光栅的结构。
可以理解的是，在本发明实施例中，第二偏振光(第三偏振光)的主偏振方向可以是指第二偏振光(第三偏振光)的主要偏振方向。例如，当第一偏振光的入射角度与液晶的长轴或短轴方向平行时，第一偏振光经过液晶层111调整后得到的第二偏振光可以是线偏振光，此时，第二偏振光的偏振方向即为主偏振方向；当第一偏振光的入射角度与液晶的长轴或短轴方向不平行时，第一偏振光经过液晶层111调整后得到的第二偏振光可以是椭圆偏振光，此时的第二偏振光的偏振方向可以分解为互相垂直的两个分量，其中，两个分量中较大的一个所处的方向即为第二偏振光的主偏振方向。
在本发明实施例中，当液晶层111处于第一调光状态时，各个入射方向的第一偏振光经液晶层111调整为第二偏振光后均可以通过第二偏光片22，此时的调光结构的出光角度B较大，从而有利于实现大视角的显示效果。而当液晶层111处于第二调光状态时，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光经液晶层111调整为第二偏振光，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角大于或等于预设角度的第一偏振光经液晶层111调整为第三偏振光，由于第三偏振光的主偏振方向与第二偏光片22的偏振方向不同，因此，第三偏振光无法通过第二偏光片22，此时的调光结构出光角度B'较小，从而有利于实现窄视角的显示效果，即防窥显示。
因此，采用本发明实施例的调光结构，其通过液晶层111可以调整出光角度，进而实现大视角显示或窄视角显示，并且，如图2所示，当液晶层111处于第二调光状态时，遮光层的多个遮光条1121可以阻止与液晶层111的厚度方向之间的夹角较大的第二偏振光通过，从而进一步收窄调光结构的出光角度，提高防窥效果。
下面结合图1a至图3b对本发明实施例提供的调光结构进行详细说明，在一些具体实施例中，液晶层111为电控双折射液晶层(Electronically ControlledBirefringence，ECB)。
在一些具体实施例中，第一偏光片21的偏振方向和第二偏光片22的偏振方向可以相同也可以不同(例如第一偏光片21的偏振方向和第二偏光片22的偏振方向互相垂直)，具体根据实际需要确定，例如，如图2所示，当第一偏光片21的偏振方向和第二偏光片22的偏振方向相同，偏振方向均垂直于图2的纸面方向时，调光结构可以在沿图2的水平方向上控制出光角度；当第一偏光片21的偏振方向和第二偏光片22的偏振方向互相垂直时，例如，第一偏光片21的偏振方向沿垂直于图2的纸面方向，第二偏光片22的偏振方向平行于图2的水平方向，此时的调光结构可以在沿垂直于图2的纸面方向上控制出光角度。可选地，在本发明实施例中，第一偏光片21的偏振方向与第二偏光片22的偏振方向相同。
下面以液晶层111为电控双折射液晶层，第一偏光片21的偏振方向与第二偏光片22的偏振方向均为垂直于图2的纸面方向为例，对本发明实施例的调光结构的工作过程进行说明。
在本发明实施例中，自然光(例如背光模组提供的背光)入射至调光结构时，被第一偏光片21调整为第一偏振光，其为线偏振光，且偏振方向垂直于图2的纸面方向。当驱动电极不向液晶层111施加电场时，液晶层111处于第一调光状态，液晶层111中的液晶均沿初始配置方向排列，例如，初始配置方向可以是液晶层111的水平方向(如图1a所示)。此时，液晶层111中的液晶的长轴均与水平方向平行或近似平行，沿各个方向入射至液晶层111的第一偏振光均可以经液晶层111调整为第二偏振光，且第二偏振光的主偏振方向与第一偏振光的偏振方向相同，均垂直于图2的纸面方向，由于第二偏光片22的偏振方向垂直于图2的纸面方向，因此，第二偏振光可以从第二偏光片22出射。也就是说，当液晶层111处于第一调光状态时，各个入射方向的第一偏振光均可以被调整为第二偏振光后出射，并且，由于液晶的长轴均与水平方向平行或近似平行，因此，液晶层111具有一定散射效果，调光结构的出光角度B较大。
当驱动电极向液晶层111施加电场时，液晶层111中的液晶在电场的驱动下偏转，当液晶层111中的液晶的长轴与液晶层111的厚度方向平行时(如图1b所示)，液晶层111处于第二调光状态。此时，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光经液晶层111调整为第二偏振光，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角大于或等于预设角度的第一偏振光经液晶层111调整为第三偏振光，且第二偏振光的主偏振方向与第一偏振光的偏振方向相同，均垂直于图2的纸面方向，第三偏振光的主偏振方向与第一偏振光的偏振方向不同，例如平行于图2纸面方向。由于第二偏光片22的偏振方向垂直于图2的纸面方向，因此，第二偏振光可以从第二偏光片22出射，而第三偏振光则被第二偏光片22滤除。也就是说，当液晶层111处于第二调光状态时，在入射至调光结构中的第一偏振光中，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角角度较小的可以被调整为第二偏振光后出射，入射方向与液晶层111的厚度方向之间的夹角较大的则被调整为第三偏振光而无法出射，从而使调光结构的出光角度B'被收窄。在本发明实施例中，预设角度可以根据实际需要确定，例如，预设角度可以设置在0°至30°之间，例如15°。
图3a为本发明实施例提供的调光结构的具体结构示意图之一，如图3a所示，在一些具体实施例中，调光面板11还包括阵列基板1141和对盒基板1142，液晶层111设置在阵列基板1141和对盒基板1142之间。阵列基板1141位于液晶层111与第一偏光片21之间，对盒基板1142位于液晶层111与第二偏光片22之间。其中，阵列基板1141可以包括衬底和设置在衬底上的薄膜晶体管阵列，衬底可以采用玻璃衬底。
在一些具体实施例中，驱动电极包括第一电极1151和第二电极1152，第一电极1151和第二电极1152可以均设置在液晶层111的同一侧，也可以分别设置在液晶层111的两侧，当第一电极1151和第二电极1152分别设置在液晶层111的两侧时，可以使第一电极1151设置在液晶层111与阵列基板1141之间，第二电极1152设置在液晶层111与对盒基板1142之间。
在一些具体实施例中，第一电极1151和第二电极1152均为整层结构，从而有利于液晶层111中电场分布的均匀性。可选地，第一电极1151和第二电极1152的材料均可以采用氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。
在一些具体实施例中，调光面板11还包括第一取向层1131和第二取向层1132，第一取向层1131设置在液晶层111与第一电极1151之间，第二取向层1132设置在液晶层111与第二电极1152之间。第一取向层1131和第二取向层1132用于在驱动电极未向液晶层111施加电场时，使液晶层111中的液晶沿初始配置方向排列。
下面对本发明实施例提供的调光结构中遮光层的具体结构进行说明，如图3a所示，在一些具体实施例中，遮光条1121设置在液晶层111中，且遮光条1121的厚度与液晶层111的厚度相同。
在图3a所示的实施例中，遮光条1121的材料可以采用有机材料，例如树酯，从而防止遮光条1121对第一电极1151与第二电极1152之间的电场造成影响。遮光条1121的颜色可以为黑色。
在一些具体实施例中，遮光条1121的侧壁上设置有突出部1122，突出部1122设置在遮光条1121靠近第二偏光片22的一端。
在本发明实施例中，突出部1122可以压覆在第二取向层1132上，从而防止第二取向层1132附着在遮光条1121的侧壁上，进而影响液晶排列。
在一些具体实施例中，突出部1122的宽度W1与遮光条1121的宽度W2之比小于1:2，相邻两个突出部1122之间的透光区域的宽度W3与遮光条1121的宽度W2之比在4:1至7:1之间。例如，突出部1122的宽度W1可以设置在2μm至5μm之间，例如3.5μm，遮光条1121的宽度W2可以设置在6μm至10μm之间，例如8μm，相邻两个突出部1122之间的透光区域的宽度W3可以设置在30μm至50μm之间，例如42μm。采用上述尺寸的突出部1122和遮光条1121可以在防止第二取向层1132附着在遮光条1121的侧壁上的同时，保证透光区域的宽度W3足够大，从而保证出光效果。并且，上述尺寸的透光区域可以在液晶层111处于第一调光状态时，使调光结构具有足够的出光角度，以满足大视角显示需要，在液晶层111处于第二调光状态时，使调光结构能有效地收窄出光角度，以满足窄视角显示需要，提高防窥效果。
在本发明实施例中，相邻两个突出部1122是指两个突出部1122之间没有遮光条1121的突出部，透光区域即是指相邻两个突出部1122之间的间隙。
图3b为本发明实施例提供的调光结构的具体结构示意图之二，如图3b所示，在另一些具体实施例中，调光面板11包括两个遮光层，其中一个遮光层位于液晶层111与第一偏光片21之间，另一个遮光层位于液晶层111与第二偏光片22之间。
在图3b所示的实施例中，每个遮光层的遮光条1121的材料均可以包括金属，遮光条1121的颜色可以为黑色。当然，图3b所示的实施例中的遮光条1121也可以采用有机材料制成。
在一些示例中，第一电极1151和第二电极1152上均设置有凹槽，位于液晶层111与第一偏光片21之间的遮光层可以设置在第一电极1151的凹槽中，位于液晶层111与第二偏光片22之间的遮光层可以设置在第二电极1152的凹槽中。
在图3b所示的实施例中，其中一个遮光层中的多个遮光条1121与另一个遮光层中的多个遮光条1121一一对正。在本发明实施例中，一一对正是指，其中一个遮光层中的遮光条1121在液晶层111上的正投影与另一个遮光层中的遮光条1121在液晶层111上的正投影重叠。
在图3b所示的实施例中，在每个遮光层中，相邻的两个遮光条1121之间的透光区域的宽度W1'与遮光条1121的宽度W2'之比在40:1至60:1之间。例如，遮光条1121的宽度W2'可以设置在2μm至6μm之间，例如4μm，相邻两个遮光条1121之间的透光区域的宽度W1'为可以设置在150μm至250μm之间，例如200μm。采用上述尺寸的遮光条1121和透光区域，可以在液晶层111处于第一调光状态时，使调光结构具有足够的出光角度，以满足大视角显示需要，在液晶层111处于第二调光状态时，使调光结构能有效地收窄出光角度，以满足窄视角显示需要，提高防窥效果。
本发明实施例还提供一种显示装置，图4为本发明实施例提供的显示装置的示意图，如图4所示，该显示装置包括：背光模组3、显示面板4和上述的调光结构1，显示面板4设置在背光模组3的出光侧，调光结构1设置在显示面板4与背光模组3之间。
该显示装置可以为：电子纸、显示面板、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。
图5为本发明实施例提供的光线透过率随视角变化的曲线图，其中，实线为未设置有遮光层的显示装置的光线透过率随视角变化的曲线，虚线为设置有遮光层的显示装置的光线透过率随视角变化的曲线图。从图5中可以明显看出，当视角为45°时，设置有遮光层的显示装置的光线透过率低于未设置有遮光层的显示装置的光线透过率，因此，通过设置遮光层可以收窄显示装置的可视视角，从而提高防窥效果。
采用本发明实施例的显示装置，其通过调光结构可以实现大视角显示和窄视角显示，并且具有较好的防窥效果。
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 (14)

1.一种调光结构，其特征在于，包括：调光面板、设置在所述调光面板入光侧的第一偏光片和设置在所述调光面板出光侧的第二偏光片；所述调光面板包括：液晶层、至少一个遮光层、设置在所述液晶层至少一侧的驱动电极，所述驱动电极用于驱动所述液晶层在第一调光状态和第二调光状态之间切换；
当所述驱动电极不向所述液晶层施加电场时，所述液晶层处于所述第一调光状态，所述液晶层中的液晶均沿初始配置方向排列；处于所述第一调光状态的所述液晶层用于将第一偏振光调整为第二偏振光；当所述驱动电极向所述液晶层施加电场时，所述液晶层中的液晶在电场的驱动下偏转；处于所述第二调光状态的所述液晶层用于，将入射方向与所述液晶层的厚度方向之间的夹角小于预设角度的第一偏振光调整为第二偏振光，将入射方向与所述液晶层的厚度方向之间的夹角大于或等于所述预设角度的第一偏振光调整为第三偏振光；所述第一偏振光的偏振方向与所述第一偏光片的偏振方向相同，所述第二偏振光的主偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向相同，所述第三偏振光的主偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向不同；所述预设角度在0°至30°之间；
所述遮光层设置在所述第一偏光片与所述第二偏光片之间，所述遮光层包括间隔设置的多个遮光条。
2.根据权利要求1所述的调光结构，其特征在于，所述遮光条设置在所述液晶层中，且所述遮光条的厚度与所述液晶层的厚度相同。
3.根据权利要求2所述的调光结构，其特征在于，所述遮光条的侧壁上设置有突出部，所述突出部设置在所述遮光条靠近所述第二偏光片的一端。
4.根据权利要求3所述的调光结构，其特征在于，所述突出部的宽度与所述遮光条的宽度之比小于1:2，相邻两个所述突出部之间的透光区域的宽度与所述遮光条的宽度之比在4:1至7:1之间。
5.根据权利要求1所述的调光结构，其特征在于，所述调光面板包括两个所述遮光层，其中一个所述遮光层位于所述液晶层与所述第一偏光片之间，另一个所述遮光层位于所述液晶层与所述第二偏光片之间。
6.根据权利要求5所述的调光结构，其特征在于，其中一个所述遮光层中的多个所述遮光条与另一个所述遮光层中的多个所述遮光条一一对正。
7.根据权利要求5所述的调光结构，其特征在于，在每个所述遮光层中，相邻的两个所述遮光条之间的透光区域的宽度与所述遮光条的宽度之比在40:1至60:1之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的调光结构，其特征在于，所述液晶层为电控双折射液晶层。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的调光结构，其特征在于，所述第一偏光片的偏振方向与所述第二偏光片的偏振方向相同。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的调光结构，其特征在于，所述驱动电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极设置在所述液晶层与所述第一偏光片之间，所述第二电极设置在所述液晶层与所述第二偏光片之间。
11.根据权利要求10所述的调光结构，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极均为整层结构。
12.根据权利要求10所述的调光结构，其特征在于，所述调光面板还包括第一取向层和第二取向层，所述第一取向层设置在所述液晶层与所述第一电极之间，所述第二取向层设置在所述液晶层与所述第二电极之间。
13.根据权利要求10所述的调光结构，其特征在于，所述调光面板还包括阵列基板和对盒基板，所述阵列基板设置在所述第一电极与所述第一偏光片之间，所述对盒基板设置在所述第二电极与所述第二偏光片之间。
14.一种显示装置，其特征在于，包括：背光模组、显示面板和如权利要求1至13中任一项所述的调光结构，所述显示面板设置在所述背光模组的出光侧，所述调光结构设置在所述显示面板与所述背光模组之间。
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