CN113156694A - 一种用于显示模组的调光层及显示模组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于显示模组的调光层及显示模组，该调光层一侧表面形成有阵列排布的纳米柱，以使调光层能透过垂直于调光层表面的入射光，并吸收非垂直于调光层表面的入射光，通过该调光层对光的传播方向进行调制，实现宽窄视角的调节。

Description

一种用于显示模组的调光层及显示模组
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种用于显示模组的调光层及显示模组。
背景技术
显示技术高速发展，显示设备的使用在日常生活中无处不在，随着消费者隐私意识增强，以往认为广视角是Mobile phone和PC等显示设备的优势，但在特殊场合中，比如地铁、高铁、飞机等，人们希望隐私得到保护，单一的广视角已不能满足人们的需求。
因此，有必要提供一种可以在宽视角模式与窄视角模式下进行切换的显示器，当人们不希望周围人观看到自己显示器上的内容时，将显示器切换到窄视角模式，当人们不介意周围人观看到自己显示器上的内容时，将显示器切换到宽视角模式。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于显示模组的调光层，所述调光层一侧表面形成有阵列排布的纳米柱，以使所述调光层能透过垂直于所述调光层表面的入射光，并吸收非垂直于所述调光层表面的入射光。
根据本发明实施例所提供的调光层，所述调光层包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱的尺寸不同于所述第二调光区的所述纳米柱的尺寸。
根据本发明实施例所提供的调光层，所述纳米柱的最大横截面尺寸为80-180nm，所述纳米柱的高度为80nm。
根据本发明实施例所提供的调光层，所述调光层包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱的密度不同于所述第二调光区的所述纳米柱的密度。
根据本发明实施例所提供的调光层，相邻所述纳米柱之间的间距为160-380nm。
根据本发明实施例所提供的调光层，所述调光层包括一衬底，所述纳米柱形成在所述衬底上。
根据本发明实施例所提供的调光层，所述纳米柱的材料为银或二氧化钛。
另一方面，本发明实施例还提供了一种显示模组，包括：
背光模组；
显示面板，位于所述背光模组的出光侧；
调光层，位于所述显示面板的出光侧；
其中，所述调光层为如前所述的调光层。
根据本发明实施例所提供的显示模组，所述显示模组还包括：
液晶层，位于所述背光模组内或位于所述背光模组与所述显示面板之间；
其中，所述液晶层包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶分子层，所述液晶分子层在所述第一电极和所述第二电极形成的电场作用下能在散射态和透明态之间切换。
根据本发明实施例所提供的显示模组，所述液晶分子层的材料为聚合物分散液晶或聚合物网络液晶。
本申请的有益效果在于，本发明提供了一种用于显示模组的调光层及显示模组，该调光层一侧表面形成有阵列排布的纳米柱，以使调光层能透过垂直于调光层表面的入射光，并吸收非垂直于调光层表面的入射光，通过该调光层对光的传播方向进行调制，并利用位于背光模组内或位于背光模组与显示面板之间的液晶层，实现对宽窄视角的实时调控。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅为本申请的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种用于显示模组的调光层的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种显示模组的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的当所述液晶分子层呈散射态时的光路原理图；
图4为本发明实施例提供的当所述液晶分子层呈透明态时的光路原理图。
具体实施方式
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[内]、[外]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
在本申请的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为了方便对本发明技术方案的理解，下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种用于显示模组的调光层10，所述调光层10一侧表面形成有阵列排布的纳米柱12，以使所述调光层10能透过垂直于所述调光层10表面的入射光，并吸收非垂直于所述调光层10表面的入射光。具体地，由于纳米柱12结构本身设置的特性，可进行光线的相位，振幅调整，当光线入射方向与纳米柱12结构匹配时，可以利用其结构特性，改变光线的反射相位。通过改变所述纳米柱12的设计方式，改变入射光线的反射相位，进而达到在可见光谱范围内任意波长角度可调的效果。
其中，对于所述纳米柱12的材料不进行限定，所述纳米柱12的材料应选取具有较高反射率的材料，例如Ag(银)、Cu(铜)或聚碳酸酯树脂组合物等。
本实施例中，通过对所述调光层10一侧表面形成的所述纳米柱12进行特殊设计(如调整所述纳米柱12的形状、大小、方向或者位置排布)，可以实现控制光的传播(反射/折射)方向，对特定方向的光线进行透过或吸收。本实施例中，呈阵列排布的所述纳米柱12可以使所述调光层10能透过垂直于所述调光层10表面的入射光，并吸收非垂直于所述调光层10表面的入射光。通过所述调光层10对光的传播方向进行调制，实现宽窄视角的调节
其中，所述纳米柱12的截面形状包括圆形、矩形、三角形或梯形等图案，图案的排布参数，长、宽、高、间距、位置角度等与入射光线的角度相关，本发明对此不作限定。
进一步地，呈阵列排布的所述纳米柱12可以包括多个具有点阵设置的纳米柱阵列，所述纳米柱阵列排布的几何形状包括以下至少一个：正方形、六边形、八边形或五边形。
在一个实施例中，所述纳米柱阵列的纳米柱12之间的间隔可以选择，以实现控制光的传播(反射/折射)方向，对特定方向的光线进行选择性地透过或吸收。
在另一个实施例中，所述纳米柱阵列的纳米柱12的尺寸可以选择，以实现控制光的传播(反射/折射)方向，对特定方向的光线进行选择性地透过或吸收。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种用于显示模组的调光层10，所述调光层10包括一衬底14，所述纳米柱12形成在所述衬底14上。其中，所述衬底14可为单独成膜，也可是压印工艺脱膜残留膜，由于胶材具有一定的折射率，可依据实际需要选择相应折射率的胶材，避免影响光线的传播方向。
在一个实施例中，所述纳米柱12可以使用电子束蚀刻、或其他适当的纳米级写入技术和/或装置产生。在另一个实施例中，可以通过印刷、印制、浮雕、压花、模制或其他成型方式将所述纳米柱12成型到适当的所述衬底14上，以形成所述调光层10。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种用于显示模组的调光层10，所述调光层10包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱12的尺寸不同于所述第二调光区的所述纳米柱12的尺寸。具体地，如图1所示，所述纳米柱12的尺寸参数可以包括最大横截面尺寸(L)和高度(H)，本实施例中，可依据入光方向决定所述纳米柱12的最大横截面尺寸及高度，通过对所述调光层10中所述纳米柱12的尺寸进行分区设计，可以实现精准分区控制光线的传播方向。
可选地，所述纳米柱12的最大横截面尺寸(L)为80-180nm，所述纳米柱12的高度(H)为80nm。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种用于显示模组的调光层10，所述调光层10包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱12的密度不同于所述第二调光区的所述纳米柱12的密度，通过对所述调光层10中所述纳米柱12的密度进行分区设计，可以达到精准分区控制光线传播方向的效果，显著提高了光线利用率。
可选地，相邻所述纳米柱12之间的间距(D)为160-380nm。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种用于显示模组的调光层10，所述纳米柱12的材料为银或二氧化钛。二氧化钛在可见光范围内是一种高折射率的介电材料，可在0-360°的范围内对入射光线进行相位调制。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种显示模组，如图2所示，所述显示模组1包括：背光模组20、位于所述背光模组20的出光侧的显示面板40，以及位于所述显示面板40出光侧的调光层10，其中，所述调光层10为上述实施例中的调光层10。所述背光模组20设于所述显示面板40下方，用于向所述显示面板40方向提供光源；通过所述调光层10对所述显示面板40出光侧的光线传播方向进行调制，实现对所述显示模组宽窄视角的调节。
本发明实施例提供的显示模组，所述背光模组20包括导光板和光源。可选地，所述光源可为侧入式光源或直射式光源，相应的，所述导光板也可以为侧入式导光板或直射式导光板。进一步地，所述背光模组20还可以包括棱镜片、扩散片、反射片，以及框胶，并且棱镜片、扩散片、导光板、反射片沿远离所述显示面板40的出光方向依次层叠设置，框胶围绕导光板设置。其中，棱镜片用于改善整个背光系统发光效率；扩散片可用于来提升光学品味，还可用来改善膜片与显示面板40其他部分的吸附现象；导光板用于将所述光源发出的光导出，然后向所述显示面板40提供均匀背光；反射片用于控制光线的反射、折射，使光线路径可控，可使显示面板40的亮度更均一，设置以上膜层可以使显示面板40在更低功耗下达到更好的显示效果。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种显示模组，如图2所示，所述显示模组1还包括：位于所述背光模组20内或位于所述背光模组20与所述显示面板40之间的液晶层30，其中，所述液晶层30包括相对设置的第一电极31和第二电极32，以及位于所述第一电极31和所述第二电极32之间的液晶分子层33，所述液晶分子层33在所述第一电极31和所述第二电极32形成的电场作用下能在散射态和透明态之间切换。具体地，在所述第一电极31和所述第二电极32形成的电场作用下，所述液晶分子层33呈透明态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时不发生散射或折射，此时光线按照原来的路径射出；当所述第一电极31和所述第二电极32之间无电场的情况下，所述液晶分子层33呈散射态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时光线路径发生变化，散射为各个方向的光。
其中，所述第一电极31和所述第二电极32均为透明电极，可选地，所述第一电极31和所述第二电极32的材料为纳米银、石墨烯、ITO(氧化铟锡)、纳米材料复合薄膜或二维材料薄膜。
图2中示例性地，所述液晶层30位于所述背光模组20与所述显示面板40之间，在其他实施方式中，所述液晶层30还可以位于所述背光模组20内。如图2所示，当所述第一电极31和所述第二电极32之间形成电场时，所述液晶分子层33呈透明态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时不发生散射或折射，此时光线按照原来的路径射出，从所述显示面板40出射的光主要为垂直于其表面的光，有少量非垂直于其表面的光线射出，再通过所述调光层10对光的传播方向进行调制，垂直于所述调光层10表面的光直接透过，而少量非垂直于所述调光层10表面的光线则被所述调光层10吸收，最终只有垂直于所述调光层10表面的光从所述显示模组1中射出，表现在观察者的视野中，只有正视角方向可以看到画面，而其他视角无法观看到画面，从而实现窄视角显示；当所述第一电极31和所述第二电极32之间无电场的情况下，所述液晶分子层33呈散射态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时光线路径发生变化，散射为各个方向的光，通过所述显示面板40，从所述显示面板40出射的光也是散射光，最后通过所述调光层10，由于所述调光层10只能吸收少量非垂直于其表面入射的光，剩余的非垂直于其表面的光线则直接通过，表现在观察者的视野中，不仅在正视角下可以观察到画面，其他方向也可以观察到画面，从而实现宽视角显示。本实施例中，所述显示模组1可实现宽窄视角自由切换，弥补了现有显示器不能在宽视角模式与窄视角模式下进行切换的缺陷。
本发明实施例提供的所述显示模组1通过设置可在透明态和散射态之间转换的所述液晶分子层33，以及设置所述调光层10用于调整光线的传播线路，实现了宽窄视角的调制；当所述液晶分子层33为透明态时，垂直于所述调光层10表面的光直接透过，而少量非垂直于所述调光层10表面的光线则被所述调光层10吸收，实现所述显示模组1的窄视角显示；当所述液晶分子层33为散射态时，大量非垂直于其表面的光线直接通过所述调光层10一侧出光，实现所述显示模组1的宽视角显示，从而可实现所述显示模组1在宽视角模式和窄视角模式之间自由切换，弥补了现有显示器不能在宽视角模式与窄视角模式下进行切换的缺陷。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种显示模组，所述液晶层30包括驱动电路，所述驱动电路与所述第一电极31和所述第二电极32电连接，所述驱动电路用于控制所述液晶分子层33在所述透明态和所述散射态之间切换。具体地，当所述显示模组1用于宽视角显示时，通过所述驱动电路驱动所述第一电极31和所述第二电极32，使所述液晶分子层33转换成所述散射态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时光线路径发生变化，散射为各个方向的光；所述显示模组1用于窄视角显示时，通过所述驱动电路向所述第一电极31和所述第二电极32提供一驱动电压，使所述液晶分子层33转换成所述透明态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时不发生散射或折射，此时光线按照原来的路径射出。
其中，所述驱动电路可以形成于柔性电路板上。
能够理解地，上述通过在所述第一电极31和所述第二电极32上施加电压来使所述液晶分子层33处于透明态，使所述第一电极31和所述第二电极32之间无电场来控制所述液晶分子层33处于散射态的控制方式仅为举例，也可以通过其他控制方式，例如，所述第一电极31和所述第二电极32在一种电压差作用下使所述液晶分子层33处于透明态，所述第一电极31和所述第二电极32在另一种电压差作用下使所述液晶分子层33处于散射态，只要通过所述第一电极31和所述第二电极32之间的电场作用控制所述液晶分子层33在透明态和散射态之间转换即可。
一种具体的实施方式中，本发明实施例提供一种显示模组，所述液晶分子层33的材料为聚合物分散液晶或聚合物网络液晶。利用聚合物分散液晶或聚合物网络液晶可在透明态和散射态之间转换的特点，结合所述调光层10具有调制光传播方向的作用，实现所述显示模组1对于宽窄视角的实时调控。
聚合物分散液晶(PDLC,Polymer Dispersed Liquid Crystal)/聚合物网络液晶(PNLC,Polymer Network Liquid Crystal)均属于聚合物/液晶复合膜，其中，PDLC是将低分子液晶与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微粒35均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的材料，PDLC具有通过高分子使液晶分散、即液晶在高分子内相分离的构造；PNLC具有在高分子网络中分散有液晶的构造，高分子网络中的液晶具有连续相。作为高分子层(聚合物层)可以使用光硬化树脂。例如，PNLC对在光聚合型的高分子前体(单体)中混合了液晶的溶液照射紫外线，使单体聚合而形成聚合物，使液晶分散到该聚合物的网络中。
对于PNLC而言，在关态，即零电场时，由于液晶在网络中是以一种多畴态形式存在，各个液晶畴的指向矢分布是随机的，入射光在畴与畴的界面处由于折射率的不连续变化而引起散射，表现为散射态；当给PNLC加上电压以后，电场使所有液晶畴中的指向矢沿电场方向排列成一个单畴态，对入射光来说就是一个折射率均匀的介质，PNLC在施加足够电压下光透过的情况，如果电场充分大时，垂直透过率将达到最大，为透明态。
如图3和图4所示，以所述液晶分子层33的材料为聚合物分散液晶为例，在本实施例中，所述聚合物液晶包括均匀分布在其中的液晶微粒35，具体地，当所述第一电极31和所述第二电极32之间没有形成电场时，PDLC中液晶微粒35的光轴取向随机，此时PDLC呈散射态；所述第一电极31和所述第二电极32之间形成电场时，PDLC中的液晶随着电场方向垂直于显示面板40取向，液晶微粒35的有效折射率与聚合物的折射率基本匹配，此时PDLC呈透明态，通过所述第一电极31和所述第二电极32之间的电场，可以控制所述导光层311在透明态和散射态之间转换。
如图3所示，在施加了外电压后，所述液晶微粒35的光轴垂直于PDLC表面排列，即与电场方向一致，液晶微粒35的有效折射率与聚合物的折射率基本匹配，无明显介面，构成了一基本均匀的介质，所以入射光不会发生散射，此时所述液晶分子层33呈透明态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时不发生散射或折射，此时光线按照原来的路径射出，从所述显示面板40出射的光主要为垂直于其表面的光，有少量非垂直于其表面的光线射出，再通过所述调光层10对光的传播方向进行调制，垂直于所述调光层10表面的光直接透过，而少量非垂直于所述调光层10表面的光线则被所述调光层10吸收，最终只有垂直于所述调光层10表面的光从所述显示模组1中射出，表现在观察者的视野中，只有正视角方向可以看到画面，而其他视角无法观看到画面，从而实现窄视角显示。
在无外加电压的情形下，如图4所示，所述液晶微粒35的光轴取向随机，呈现无序状态，液晶微粒35的有效折射率不与聚合物的折射率匹配导致入射光线被强烈散射，此时所述液晶分子层33呈散射态，所述背光模组20出光侧的光线在穿过所述液晶层30时光线路径发生变化，散射为各个方向的光，通过所述显示面板40，从所述显示面板40出射的光也是散射光，最后通过所述调光层10，由于所述调光层10只能吸收少量非垂直于其表面入射的光，剩余的非垂直于其表面的光线则直接通过，表现在观察者的视野中，不仅在正视角下可以观察到画面，其他方向也可以观察到画面，从而实现宽视角显示。本实施例中，利用聚合物分散液晶或聚合物网络液晶可在透明态和散射态之间转换的特点，结合所述调光层10具有调制光传播方向的作用，实现了所述显示模组1对于宽窄视角的自由切换，弥补了现有显示器不能在宽视角模式与窄视角模式下进行切换的缺陷。
本发明实施例提供一种显示模组的驱动方法，用于驱动如前所述的显示模组，其中，所述驱动电路与所述第一电极31和所述第二电极32电连接，所述驱动电路用于控制所述液晶分子层33在所述透明态和所述散射态之间切换。所述显示模组1具有宽视角模式和窄视角模式，在宽视角模式下，所述液晶分子层33转换成所述散射态，光线入射至所述调光层10，所述调光层10吸收少量非垂直于其表面入射的光，剩余的大量非垂直于其表面的光线则直接通过，从而实现宽视角显示；在窄视角模式下，所述液晶分子层33转换成所述透明态，垂直于所述调光层10表面的光直接透过，而少量非垂直于所述调光层10表面的光线则被所述调光层10吸收，从而实现窄视角显示。
该显示装置的驱动方法包括以下步骤：在宽视角模式下，通过所述驱动电路驱动所述液晶分子层33转换成所述散射态，使大量非垂直于其表面的光线直接通过所述调光层10一侧出光，实现所述显示模组1的宽视角显示；在窄视角模式下，提供一驱动电压，通过所述驱动电路驱动所述液晶分子层33转换成所述透明态，使垂直于所述调光层10表面的光直接透过，而少量非垂直于所述调光层10表面的光线则被所述调光层10吸收，实现所述显示模组1的窄视角显示。
该驱动方法能够实现所述显示模组1在宽视角模式和窄视角模式之间自由切换，从而能够针对显示画面提供选择性隐私内容保护，使周边的观看者观看到控制者想让其观看的内容，实现智能控制。
综上，本发明提供一种用于显示模组的调光层及显示模组，该调光层一侧表面形成有阵列排布的纳米柱，以使调光层能透过垂直于调光层表面的入射光，并吸收非垂直于调光层表面的入射光，该显示模组包括：背光模组、位于背光模组的出光侧的显示面板、位于显示面板出光侧的调光层，以及位于背光模组内或位于背光模组与显示面板之间的液晶层，利用该液晶层可在透明态和散射态之间转换的特点，结合该调光层具有调制光传播方向的作用，实现显示模组对于宽窄视角的实时调控：当液晶分子层为透明态时，垂直于调光层表面的光直接透过，而少量非垂直于调光层表面的光线则被调光层吸收，实现显示模组的窄视角显示；当液晶分子层为散射态时，大量非垂直于其表面的光线直接通过调光层一侧出光，实现显示模组的宽视角显示，同时通过设置驱动电路，能够实现显示模组在宽视角模式和窄视角模式之间自由切换，进而满足了人们对隐私保密显示功能的需求。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种用于显示模组的调光层，其特征在于，所述调光层一侧表面形成有阵列排布的纳米柱，以使所述调光层能透过垂直于所述调光层表面的入射光，并吸收非垂直于所述调光层表面的入射光。
2.如权利要求1所述的调光层，其特征在于，所述调光层包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱的尺寸不同于所述第二调光区的所述纳米柱的尺寸。
3.如权利要求2所述的调光层，其特征在于，所述纳米柱的最大横截面尺寸为80-180nm，所述纳米柱的高度为80nm。
4.如权利要求1所述的调光层，其特征在于，所述调光层包括第一调光区和第二调光区，所述第一调光区的所述纳米柱的密度不同于所述第二调光区的所述纳米柱的密度。
5.如权利要求4所述的调光层，其特征在于，相邻所述纳米柱之间的间距为160-380nm。
6.如权利要求1所述的调光层，其特征在于，所述调光层包括一衬底，所述纳米柱形成在所述衬底上。
7.如权利要求1所述的调光层，其特征在于，所述纳米柱的材料为银或二氧化钛。
8.一种显示模组，其特征在于，包括：
背光模组；
显示面板，位于所述背光模组的出光侧；
调光层，位于所述显示面板的出光侧；
其中，所述调光层为权利要求1-7任一项所述的调光层。
9.如权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述显示模组还包括：
液晶层，位于所述背光模组内或位于所述背光模组与所述显示面板之间；
其中，所述液晶层包括相对设置的第一电极和第二电极，以及位于所述第一电极和所述第二电极之间的液晶分子层，所述液晶分子层在所述第一电极和所述第二电极形成的电场作用下能在散射态和透明态之间切换。
10.如权利要求9所述的显示模组，其特征在于，所述液晶分子层的材料为聚合物分散液晶或聚合物网络液晶。
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