CN114167632A - 显示装置 - Google Patents

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何瑞
叶文龙
梅新东
程薇
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Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例公开了一种显示装置，包括显示面板、设置于所述显示面板的出光侧的液晶调光盒、设置于所述液晶调光盒背离所述显示面板的一侧的第一偏光片，以及设置于所述液晶调光盒和所述显示面板之间的反射式偏光层，其中，所述反射式偏光层的反射面面向所述液晶调光盒，且所述反射式偏光层的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同，不仅可实现显示装置的防窥功能，且对于大视角的环境光具有反射作用，能够进一步降低大视角下的显示画面的可视性，且不会影响正视角的显示。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
在快速发展的信息时代，人们开始越来越注重个人信息的保护。因此一类具有防窥功能的显示器应运而生，这类显示器可以仅让正视角的用户具有显示内容可读性，而对在侧面的旁观者则无法看见显示内容，有效保护了用户的信息隐私性。对于传统防窥显示需要安装一层防窥保护膜，防窥膜主要是基于百叶窗结构原理，这种防窥膜虽然可以实现防窥，但对显示装置的表面亮度有很大的衰减，存在较大的弊端。
发明内容
本发明实施例提供一种显示装置，以解决现有的显示装置所具有的防窥膜，会导致显示装置的表面亮度衰减的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种显示装置，包括：
显示面板；
液晶调光盒，设置于所述显示面板的出光侧；
第一偏光片，设置于所述液晶调光盒背离所述显示面板的一侧；以及
反射式偏光层，设置于所述液晶调光盒和所述显示面板之间；其中，
所述反射式偏光层的反射面面向所述液晶调光盒，且所述反射式偏光层的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同。
在本发明的一些实施例中，所述液晶调光盒包括液晶层，所述液晶层包括聚合物网络和分散于所述聚合物网络中的液晶，所述聚合物网络沿第一方向排列，且所述第一方向与所述第一偏光片的法线所呈夹角为锐角，所述显示装置包括第一显示模式，在所述第一显示模式下，所述液晶的长轴沿所述第一方向排列。
在本发明的一些实施例中，在所述第一显示模式下，所述液晶的长轴在所述第一偏光片上的正投影与所述第一偏光片的透光轴平行。
在本发明的一些实施例中，在所述第一模式下，所述液晶的长轴与所述第一偏光片的法线所呈夹角为55°～89°。
在本发明的一些实施例中，所述显示装置还包括第二显示模式，在所述第二显示模式下，所述液晶的长轴沿第二方向排列，所述第二方向和所述第一方向相异，所述显示装置在所述第二显示模式下的出光视角大于在所述第一模式下的出光视角。
在本发明的一些实施例中，所述液晶调光盒还包括分别设置于所述液晶层两相对侧的第一电极和第二电极，在所述第一显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间电势相同，在所述第二显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间具有压差。
在本发明的一些实施例中，在所述第二显示模式下，所述第二方向与所述第一偏光片的法线垂直或平行。
在本发明的一些实施例中，所述反射式偏光层包括衬底和设置于所述衬底靠近所述液晶调光盒一侧的金属线栅，所述金属线栅包括多个间隔且平行排列的金属条，多个所述金属条的排列方向与所述第一偏光片的透光轴方向平行。
在本发明的一些实施例中，所述反射式偏光层包括吸收式偏光片以及设置于所述吸收式偏光片靠近所述液晶调光盒一侧的偏振反射膜，所述吸收式偏光片的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同，所述偏振反射膜的反射轴方向与所述吸收式偏光片的吸收轴方向相同。
在本发明的一些实施例中，所述显示面板的背离所述出光侧的一侧还设置有第二偏光片，所述第二偏光片的透光轴方向与所述反射式偏光层的透光轴方向垂直。
本发明的有益效果为：本发明提供的显示装置包括显示面板、设置于显示面板的出光侧的液晶调光盒、设置于液晶调光盒背离显示面板的一侧的第一偏光片，以及设置于第一偏光片和显示面板之间的反射式偏光层，其中，反射式偏光层的反射面面向液晶调光盒，且反射式偏光层的透光轴方向与第一偏光片的透光轴方向相同，不仅可实现显示装置的防窥功能，且对于大视角的环境光具有反射作用，能够进一步降低大视角下的显示画面的可视性，且不会影响正视角的显示。
附图说明
图1为本发明实施例提供的显示装置在第一显示模式下的背光出射路径的示意图；
图2为本发明实施例提供的显示装置在第二显示模式下的背光出射路径的示意图；
图3为本发明实施例提供的显示装置在第一显示模式下的大视角环境光传播路径的示意图；
图4为本发明实施例提供的显示装置在第二显示模式下的大视角环境光传播路径的示意图；
图5为本发明实施例提供的反射式偏光层的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，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所述特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本发明实施例提供一种显示装置100，包括显示面板10、液晶调光盒20、第一偏光片30以及反射式偏光层40，其中，所述液晶调光盒20设置于所述显示面板10的出光侧，所述第一偏光片30设置于所述液晶调光盒20背离所述显示面板10的一侧，所述反射式偏光层40设置于所述液晶调光盒20和所述显示面板10之间，所述反射式偏光层40的透光轴方向与所述第一偏光片30的透光轴方向相同。
可选地，在本发明实施例中，为方便说明，所述显示装置100所在的厚度方向可定义为Z轴方向(即第一偏光片30的法线方向)，所述反射式偏光层40的透光轴方向和所述第一偏光片30的透光轴方向定义为Y轴方向，所述反射式偏光层40的吸光轴方向和所述第一偏光片30的吸光轴方向定义为X轴方向，其中，Z轴方向、Y轴方向以及X轴方向之间两两相互垂直。
所述液晶调光盒20包括液晶层21，所述液晶层21包括聚合物网络211和分散于所述聚合物网络211中的液晶212。本发明的显示装置包括第一显示模式，该第一显示模式可为防窥显示模式。在对液晶层21进行配向时，使得所述聚合物网络211和所述液晶212相对于所述第一偏光片30倾斜排列，且倾斜方向相同，所述聚合物网络211和所述液晶212在第一显示模式下均沿第一方向排列，所述第一方向相对于所述第一偏光片30的法线倾斜，即所述第一方向W与所述第一偏光片30的法线方向(Z轴方向)所呈夹角为锐角，即所述液晶层21的预倾角为锐角。
从所述显示面板10侧入射的线偏振光线经过所述液晶层21时，由于聚合物网络211和液晶212排列方向相同，聚合物网络211的折射率和液晶212的折射率相同，因此不发生光线散射，此状态为透明态。在该状态下，在大视角方向下的线偏振光的传播方向在XZ轴平面内且与Z轴成特定角，其振动方向在Y轴，大视角方向的线偏振光的振动平面与液晶分子的长轴之间存在夹角，在大视角方向沿Y轴方向振动的线偏振光在经过液晶层21时会同时经过液晶分子的长轴和短轴，因此会产生相位差，液晶层21对大视角的偏振光具有相位延迟效果，使入射的大视角的线偏振光发生偏振态转变，如图1所示。正视角方向(传播方向与Z轴方向相同)的线偏振光的振动方向在Y轴，其振动平面平行于液晶分子的长轴，液晶层21对垂直入射的线偏振光不具有相位延迟效果(此方向线偏振光只经过液晶分子的短轴，因此不产生相位差)，该方向线偏振光偏振态不变。
因此，在第一显示模式下，大视角方向入射的线偏振光在经过液晶层21后的偏振方向会发生改变，而又由于入射液晶层21前的大视角的线偏振光的偏振方向是平行于所述反射式偏光层40的透光轴方向(Y轴方向)，第一偏光片30的透光轴方向又与所述反射式偏光层40的透光轴方向平行，因此发生偏振态改变的大视角方向的线偏振光的振动方向不与所述第一偏光片30的透光轴平行，其光线会被第一偏光片30部分吸收或全部吸收；而正视角方向入射的线偏振光在经过液晶层21后的偏振方向不会发生改变，其偏振方向仍然平行于反射式偏光层40的透光轴方向，因此正视角方向入射的线偏振光可通过所述第一偏光片30到达人眼，从而使得观察者在正视角方向观看显示装置时，显示画面不受影响，在大视角方向观看显示装置时，显示画面的亮度降低甚至呈现暗态。
在所述显示装置100处于第一显示模式下，所述液晶212的长轴在所述第一偏光片30上的正投影与所述第一偏光片30的透光轴(Y轴)平行。
所述液晶调光盒20包括相对设置的第一基板22和第二基板23，所述液晶层21夹设于所述第一基板22和所述第二基板23之间。所述液晶调光盒20还包括设置于所述第一基板22面向所述液晶层21一侧的第一配向层，以及设置于所述第二基板23面向所述液晶层21一侧的第二配向层，所述第一配向层和所述第二配向层均包括多个沟槽，且所述第一配向层的沟槽的排列方向与所述第二配向层的沟槽的排列方向相同。
所述第一配向层和所述第二配向层用以对所述液晶层21的液晶分子进行配向，在其他实施例中，也可采用压印等其他方式对液晶进行配向，形成预倾角。
在本发明的实施例中，所述液晶层21的厚度d可满足以下公式：Δn×d＝λ/2+nλ，使得液晶层21成为二分之一波片。其中，Δn为液晶层21中的液晶的双折射率之差，λ为可见光在真空中的波长，n为大于或等于零的整数。
更进一步地，在所述第一模式下，所述液晶212的长轴与所述第一偏光片30的法线所呈夹角为55°～89°，对于大视角方向的线偏振光具有较好的阻挡作用。
更具体地，所述液晶212的长轴与所述第一偏光片30的法线所呈夹角可为65°，在此夹角下，45°方向入射的线偏振光的振动平面与液晶212的长轴之间所呈夹角为45°，使得45°方向入射的线偏振光经过液晶层21后，其振动方向偏转90°，与所述第一偏光片30的透光轴垂直，因此45°方向入射的线偏振光会被第一偏光片30完全吸收，视觉上呈现出极低亮度的暗态，其他斜视角度的效果介于正视和45°斜视效果之间，进而达到防窥视的效果。
请参阅图2，本发明实施例的显示装置还可包括第二显示模式，所述第二显示模式可为分享模式。在所述第二显示模式下，所述液晶212的长轴沿第二方向排列，所述第二方向和所述第一方向W相异，所述显示装置在所述第二显示模式下的出光视角大于在所述第一模式下的出光视角。
由于在第二显示模式下，所述聚合物网络211沿所述第一方向排列，所述液晶212的长轴沿第二方向排列，光线经过该状态下的液晶层21时，聚合物网络211与液晶212之间产生折射率差异，光线会发生散射，可扩大出射光的视角范围。
更进一步地，在所述第二显示模式下，所述第二方向与所述第一偏光片30的法线(Z轴方向)垂直或平行，即所述液晶212的长轴平行于所述第一偏光片30排列，或所述液晶212的长轴垂直于所述第一偏光片30，即液晶212平行取向或垂直取向。
所述液晶调光盒20还包括分别设置于所述液晶层21两相对侧的第一电极和第二电极。具体地，所述第一电极设置于所述第一基板22与所述第一配向层之间，所述第二电极设置于所述第二基板23与所述第二配向层之间。
在所述第一显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间电势相同，即所述液晶层21不受电场作用，在所述第二显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间具有压差，即所述液晶层21受电场作用。
请继续参阅图2，所述液晶212可为负性液晶，所述液晶层21在电场作用下发生偏转，使得液晶分子的长轴平行于第一偏光片30排列，具体地，可平行于Y轴排列。在第二显示模式下，由于液晶212的长轴排平行于第一偏光片30排列，聚合物网络211的排列方向不变，因此液晶层21会发生光散射，垂直入射和大视角入射的偏振光在进入液晶层21后均不发生相位延迟，光线的偏振态不会发生改变，从而直接从第一偏光片30出射出去，实现广视角的分享模式。且液晶层21具有一定的散射作用，可使得出射光的视角范围更均匀化，对于广视角出光具有增益效果。
在其他实施例中，所述液晶可为正性液晶，所述液晶层21在电场作用下垂直于第一偏光片30取向，液晶212与聚合物211之间也会有折射率差异，因此该状态下的液晶层21同样会发生光散射，不会改变偏振光的偏振态，实现广视角显示模式。
因此，本发明实施例提供的显示装置的防窥显示模式，相对于百叶窗结构的防窥膜，不会对显示装置的表面亮度产生影响，且本发明实施例提供的显示装置还能应用于广视角的分享模式，在防窥和广视角模式之间来回切换，满足不同的应用场景。
在本发明的实施例中，所述显示面板10可为有机电致发光二极管显示面板，还可为液晶显示面板。本发明实施例以液晶显示面板为例进行说明，对应地，所述显示装置100还包括第二偏光片50和背光模组60，所述第二偏光片50设置于所述显示面板10的背离其出光侧的一侧，所述第二偏光片50的透光轴方向与所述反射式偏光层40的透光轴方向垂直，以实现液晶显示面板的显示。所述背光模组60可为直下式背光模组，所述背光模组60设置于所述第二偏光片50背离所述显示面板10的一侧。所述背光模组60靠近所述显示面板10的一侧还可设置准直层，用于缩小背光模组60的出光角度，使得出射的光线更汇聚。在其他实施例中，所述背光模组60还可为侧入式背光模组。
请参阅图3，为进一步实现第一显示模式下的防窥效果，所述反射式偏光层40在具有偏振功能的同时还具有反射功能，使得大视角的环境光反射进入人眼，降低大视角方向的显示画面的可视性。
具体地，所述反射式偏光层40包括一反射面，所述反射面面向所述液晶调光20，所述反射式偏光层40能够使得平行于所述反射式偏光层40的透光轴的光线穿过，垂直于透光轴的光线被反射回去。
如图3所示，在第一显示模式下，对于大视角的环境光线经过第一偏光片30后变为线偏振光，经过液晶层21后，由于液晶层21对大视角光线的相位调节作用，其偏振方向会偏转90度，偏振态发生改变的大视角光线会与反射式偏光层21的透光轴垂直，与其反射轴平行，因此该偏振光到达反射面后会被反射，反射光在经过液晶层21后，其偏振方向会再一次被偏转90度，并且与第一偏光片30的透光轴平行，因此该反射光线会从显示第一偏光片30射出而进入人眼，使大视角下的可视性进一步降低，最终增强防窥效果。而对于正视角的环境光线经过液晶层21后其偏振态不会发生改变，因而会直接透过反射式偏光层21进入显示面板10内部而不会被反射，不会影响正视角的显示效果。
如图4所示，在第二显示模式下，液晶层21为散射态，对偏振光不具有相位调控作用，因此对于大视角和正视角的环境光不具有相位调控作用，该环境光不会被反射式偏光层40反射，会直接透过反射式偏光层40，因此在分享模式下的显示画面的可视性不会受到影响。
在一些实施例中，所述反射式偏光层40可为APCF(Advanced PolarizationConversion Film，高度偏光转换薄膜)偏光片。具体地，所述反射式偏光层40包括吸收式偏光片以及设置于所述吸收式偏光片靠近所述液晶调光盒20一侧的偏振反射膜，所述吸收式偏光片的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同，所述偏振反射膜的反射轴方向与所述吸收式偏光片的吸收轴方向相同。所述反射式偏光层40允许偏振方向与吸收式偏光片的透光轴方向平行的光线透过，偏振方向与所述偏振反射膜的反射轴方向平行的光线发生反射。
在其他一些实施例中，如图5所示，所述反射式偏光层40包括衬底41和设置于所述衬底41靠近所述液晶调光盒20一侧的金属线栅42，所述金属线栅42包括多个间隔且平行排列的金属条421。多个所述金属条421的排列方向与所述偏光片30的透光轴平行，所述金属条421的延伸方向(长度方向)与所述第一偏光片30的透光轴(Y轴方向)垂直，即金属线栅方向垂直于第一偏光片30的透光轴，换言之，多个所述金属条421沿Y轴方向排列，沿X轴方向平行。偏振方向与金属线栅方向平行的光线在所述反射式滤光层40处发生反射，偏振方向垂直于该线栅方向的光线可透射。其中，所述金属条421的宽度可为50～100纳米，高度可为100～300纳米。
如图5所示，金属线栅42高效地选择性透过TM偏振(偏振方向垂直于线栅方向X，即P光)的光分量，而反射掉TE偏振(偏振方向平行于线栅方向Y，即S光)的光分量，因此可以用作反射式偏光层40。
综上，本发明实施例提供一种显示装置100，包括显示面板10、设置于所述显示面板10的出光侧的液晶调光盒20、设置于所述液晶调光盒20背离所述显示面板10的一侧的第一偏光片30，以及设置于所述第一偏光片30和所述显示面板10之间的反射式偏光层40，其中，所述反射式偏光层40的反射面面向所述液晶调光盒20，且所述反射式偏光层40的透光轴方向与所述第一偏光片30的透光轴方向相同，不仅可实现显示装置100的防窥功能，且对于大视角的环境光具有反射作用，能够进一步降低大视角下的显示画面的可视性，且不会影响正视角的显示。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板；
液晶调光盒，设置于所述显示面板的出光侧；
第一偏光片，设置于所述液晶调光盒背离所述显示面板的一侧；以及
反射式偏光层，设置于所述液晶调光盒和所述显示面板之间；其中，
所述反射式偏光层的反射面面向所述液晶调光盒，且所述反射式偏光层的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述液晶调光盒包括液晶层，所述液晶层包括聚合物网络和分散于所述聚合物网络中的液晶，所述聚合物网络沿第一方向排列，所述第一方向相对于所述第一偏光片的法线倾斜，所述显示装置包括第一显示模式，在所述第一显示模式下，所述液晶的长轴沿所述第一方向排列。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，在所述第一显示模式下，所述液晶的长轴在所述第一偏光片上的正投影与所述第一偏光片的透光轴平行。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，在所述第一模式下，所述液晶的长轴与所述第一偏光片的法线所呈夹角为55°～89°。
5.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括第二显示模式，在所述第二显示模式下，所述液晶的长轴沿第二方向排列，所述第二方向和所述第一方向相异，所述显示装置在所述第二显示模式下的出光视角大于在所述第一模式下的出光视角。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述液晶调光盒还包括分别设置于所述液晶层两相对侧的第一电极和第二电极，在所述第一显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间电势相同，在所述第二显示模式下，所述第一电极和所述第二电极之间具有压差。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，在所述第二显示模式下，所述第二方向与所述第一偏光片的法线垂直或平行。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述反射式偏光层包括衬底和设置于所述衬底靠近所述液晶调光盒一侧的金属线栅，所述金属线栅包括多个间隔且平行排列的金属条，多个所述金属条的排列方向与所述第一偏光片的透光轴方向平行。
9.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述反射式偏光层包括吸收式偏光片以及设置于所述吸收式偏光片靠近所述液晶调光盒一侧的偏振反射膜，所述吸收式偏光片的透光轴方向与所述第一偏光片的透光轴方向相同，所述偏振反射膜的反射轴方向与所述吸收式偏光片的吸收轴方向相同。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板的背离所述出光侧的一侧还设置有第二偏光片，所述第二偏光片的透光轴方向与所述反射式偏光层的透光轴方向垂直。
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