CN205263429U - 一种阳光下可视防窥液晶显示模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阳光下可视防窥液晶显示模组，包括显示屏、液晶层和背光装置，所述液晶层位于所述显示屏与背光装置之间，所述显示模组还包括圆偏光片层和波片层，所述波片层设置在所述圆偏光片层和显示屏之间。本实用新型通过圆偏光片具有减反射特性，通过对入射液晶显示模组中的光进行反射屏蔽，从而可以实现减反射；采用圆偏光片时，由于马吕斯定律出射光会亮度衰减，增加波片层可提升出射光亮度，实现了显示模组具有极佳的阳光下可视效果；同时通过背光装置，并在液晶屏和背光装置之间插入聚合物液晶层，实现防窥。最终实现在户外阳光下清晰显示又具有防窥功能的液晶显示模组。

Description

一种阳光下可视防窥液晶显示模组

技术领域

本实用新型涉及一种液晶显示模组，特别是涉及一种阳光下可视防窥液晶显示模组。

背景技术

具备防窥功能的户外显示设备具有广泛需求。这些设备包括手持式移动终端类产品(手机、GPS、POS机、扫码机)和户外广告机、ATM机、工控机类产品，涉及面相当广泛。这些设备同时要求具有阳光下可视性。目前液晶显示技术经过多年的发展，技术不断进步，液晶显示的分辨率、亮度、视角等关键指标都获得了极大的提升。虽然这些指标对液晶显示非常重要，但是液晶显示技术存在透过率低，色饱和度不足，色彩还原度不强的问题。在阳光下由于强烈的反射光，其视觉效果变得更差。而且在某些应用场合(例如取款、密码输入、观看私人信息等)，液晶的广视角特性无法兼顾私密性，因此迫切需要一种能够在户外阳光下清晰显示又具有防窥功能的液晶显示模组。

实用新型内容

本实用新型提出一种新的方法，通过在现有显示模组结构中增加圆偏光片层，圆偏光片层具有减反特性，能减少阳光反射，从而使显示模组在阳光下可视，同时通过背光装置，并在液晶屏和背光装置之间插入液晶层，实现防窥。

为了实现上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：

一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，包括显示屏、液晶层和背光装置，所述液晶层位于所述显示屏与背光装置之间，所述液晶层包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之间设有液晶材料层，所述第一基板、第二基板与所述液晶材料层之间均设有电极层，所述显示模组还包括圆偏光片层和波片层，所述波片层设置在所述圆偏光片层和显示屏之间。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述液晶层为聚合物液晶层，所述聚合物液晶层为PDLC电控薄膜液晶层，所述PDLC电控薄膜为具有电极图形化的PDLC电控薄膜。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述显示模组还包括触控装置，所述触控装置设置在所述圆偏光片层外侧或设置在所述波片层和所述圆偏光片层之间或设置在所述波片层和显示屏之间。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述波片层为四分之一波片层或四分之三波片层。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述触控装置表面设有防反射增透处理层。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述圆偏光片层包括线偏振片和波片。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述波片为四分之一波片或四分之三波片。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述圆偏光片层中的线偏振片一侧表面镀有防反射膜。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层分别位于所述第一基板、第二基板与所述液晶材料层之间。

上述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其中，所述电极层为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯中的至少一种材料组成。

本实用新型提出一种在阳光下可视防窥液晶显示模组，通过圆偏光片具有减反射特性，通过对入射液晶显示模组中的光进行反射屏蔽，从而可以实现减反射；采用圆偏光片时，由于马吕斯定律出射光会亮度衰减，增加波片层可提升出射光亮度，实现了显示模组具有极佳的阳光下可视效果；同时通过背光装置，并在液晶屏和背光装置之间插入聚合物液晶层，实现防窥。最终实现在户外阳光下清晰显示又具有防窥功能的液晶显示模组。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型提供的一种阳光下可视防窥液晶显示模组的截面图；

图2为本实用新型提供的一种阳光下可视防窥液晶显示模组中PDLC电控薄膜液晶层的截面图；

图3a、3b、3c和3d为本实用新型一种阳光下可视防窥液晶显示模组中PDLC电控薄膜液晶层的驱动方式示意图；

图4a、4b和4c为本实用新型一种阳光下可视防窥液晶显示模组中圆偏光片层配合波片层减反射工作原理示意图；

图5为本实用新型一种阳光下可视防窥液晶显示模组的一种实施例的截面图；

图6a和6b为本实用新型一种阳光下可视防窥液晶显示模组的背光装置结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

依据现有技术中液晶显示模组的种种缺陷，在背景技术中已经说明，本实用新型提供了一种阳光下可视防窥液晶显示模组，参照图1-图6所示，包括显示屏100、液晶层600和背光装置200，液晶层600位于所述显示屏100与背光装置200之间，液晶层600包括第一基板601和第二基板605，第一基板601和第二基板605之间设有液晶材料层603，第一基板601、第二基板605与液晶材料层603之间均设有电极层，电极层包括第一电极层602和第二电极层604，显示模组还包括圆偏光片层400和波片层500，波片层500位于在圆偏光片层400和显示屏100之间，所述背光装置200包括光源201、导光部202和背光膜片组203，导光部201和背光膜片组203相连的两端分别设有所述光源201。本实用新型通过在现有显示模组结构中增加圆偏光片层400，圆偏光片层400具有减少反射光特性，可以进一步减少反射光，主要是通过对入射液晶显示模组中的光进行反射屏蔽，通过设有波片层500可进一步减反，从而使显示模组在阳光下获得更好的可视效果，可以进一步提高在阳光下的可视效果，主要是通过可以减小引入圆偏光片层400后带来的偏光亮度损耗。本实用新型可在进一步减小反射率到1％以下，保证ECR>5获得极佳的阳光下可视性，从而实现了显示模组在阳光下具有极佳的可视效果。在本实用新型中，显示模组中的显示屏100包括但不限于液晶及非液晶类显示屏，不限定于是哪种显示模式，目前常见的显示屏显示模式包括但不限于VA类型、IPS类型、TN类型等，显示模组中的背光源装置不限定于是哪种技术实现的背光源装置，包括但不限于侧发光式或直下式背光源装置等。发光体可以是CCFL也可以是LED，包括各种白光LED(包括但不限于黄色荧光粉LED、红绿荧光粉LED、RGB三芯片封装的LED，可以是顶发光LED也可以是边发光LED)。在本实用新型中，特别要说明的是，显示模组只要增加圆偏光片层400就可以达到在阳光下可视的效果，其中如果在显示模组中再增加一层波片层500，可以进一步提高在阳光下的可视效果。其中在本实用新型中液晶层600包括第一基板601、第二基板605，这两个基板通常是玻璃或塑料材质；第一电极层602，液晶材料层603，第二电极层604，该电极层为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯等材料。聚合物液晶层夹在第一电极层和第二电极层之间。通过加载在第一电极层和第二电极层之间的电场来控制聚合物液晶的折射率，从而实现在透明态和不透明态之间切换，实现开关功能，而且随加载电压的变化，透过率可以呈现渐变特性，即还具备灰度调节功能。其驱动方式如图4所示。在第一电极层加恒定公共电压(例如0V)。第二电极层加峰峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，V可根据需要从0-100V之间选取，不同的聚合物液晶材料所需要的驱动电压不同。其工作原理为在无外加电压时，即如图3a和图3b所示，第一电极和第二电极都为恒定公共电压(例如0V)，两电极间没有电压差。PDLC电控薄膜中不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈无序状态，其有效折射率no与聚合物的折射率np不匹配，因此入射光线被强烈散射，薄膜呈不透明或半透明状态，我们称之为PDLC关闭状态。而如图3c和图3d所示，在施加了外电压后，即第一电极加恒定公共电压(例如0V)，第二电极加峰峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，V可根据需要从0-100V之间选取，液晶微粒的光轴垂直于薄膜表面排列，即与电场方向一致。液晶微粒的折射率no与聚合物的折射率基本匹配，无明显界面，近似构成均匀介质，所以入射光不发生散射，薄膜呈透明状，我们称之为PDLC打开状态。这样就可以达到通过控制加在PDLC上下电极间的电压来调节透射光的散射程度、亮度，配合准直背光可以实现防窥功能。最终实现在户外阳光下清晰显示又具有防窥功能的液晶显示模组。

在本实用新型一可选的实施例中，液晶层600为聚合物液晶层，进一步，聚合物液晶层为PDLC电控薄膜液晶层，进一步优选为，PDLC电控薄膜为具有电极图形化的PDLC电控薄膜。PDLC电控薄膜是一种液晶/高分子复合电光材料，是一种具有明显的开关特性的光电材料，目前已广泛应用于电子窗帘、投影显示、透视显示、3D显示等各方面。PDLC电控薄膜是将向列相液晶微滴均匀分散在聚合物基体中而形成的光学薄膜，具有良好的电光特性，包括较低的阈值电压和饱和电压、较快的响应时间以及较高的对比度。方便制作成各种厚度的薄膜。不施加电场时，PDLC电控薄膜中液晶微滴的指向失随机排列，由于光通过液晶微滴的寻常光折射率(no)与通过聚合物基体的折射率(np)不匹配，光线在液晶和聚合物界面上发生多次反射和折射，PDLC电控薄膜呈不透明态；当沿着PDLC电控薄膜的法向方向施加电场时，液晶微滴的指向失沿电场取向，如果选用液晶的寻常光折射率(no)与聚合物的折射率(np)相匹配，光线在膜内不发生反射和折射而直接透射出来，PDLC电控薄膜呈透明态。当电场关闭后，PDLC电控薄膜中液晶微滴里的液晶分子的指向失在与高分子网络锚定能的作用下回复随机指向，PDLC电控薄膜又变成不透明态。

在本实用新型一可选的实施例中，显示模组还包括触控装置300，触控装置300设置在所述圆偏光片层400外侧或设置在波片层500和圆偏光片层400之间或设置在波片层500和显示屏100之间，本实用新型中的显示模组可以增加一层触控装置300，增加触控装置300之后，圆偏光片层400和波片层500相对于触控装置300具有多种安装位置，相对于触控装置300来说，分别为触控装置300设置在所述圆偏光片层400外侧或设置在波片层500和圆偏光片层400之间或设置在波片层500和显示屏100之间，以上不同的安装位置都可以实现本实用新型的效果，优选的安装方案为圆偏光片层400放置在触控装置300上方，波片层500的放置在触控装置300的下方，如图3b所示，优选的波片层500为四分之一波片层，更进一步更加减反，其中触控装置300不限定于是哪种技术实现的触控模块，包括但不限于电阻式和电容式等类型。贴合方式也不做限定可为GFF(CoverGlass+ITOFilm+ITOFilm,ITOFilm也可以为1层或双面)、GG(CoverGlass+GlassSensor，ITO可以为单面或双面)、OGS(Oneglasssolution，包括各种仅用单张玻璃实现触控功能的方法)等各种贴合方式。在本实用新型中，还要说明一点显示模组中触控装置300可根据需要增加或删减，并不直接影响本实用新型带来的在阳光下可视的有益效果。

在本实用新型一可选的实施例中，触控装置300表面设有防反射增透处理层301,增加防反射增透处理层301，可以有效减小阳光反射，增强透射，提升显示效果，包括但不限于防反射增透处理。

在本实用新型一可选的实施例中，圆偏光片层400包括线偏振片401和波片，外部反射光入射到线偏振片401后形成线偏光，再经过波片转换为右旋(或左旋，依据波片光轴方向)圆极化光，该圆极化光经过触控装置300、波片层500等各层结构表面反射后，反射光转换为左旋(或右旋)圆极化光，该圆极化光再次经过波片时转换为与线偏振片401吸收轴同向无法通过，因此可实现减反射效果。

在本实用新型一可选的实施例中，波片为四分之一波片402或四分之三波片，优选四分之一波片402，外部反射光入射到线偏振片401后形成线偏光，再经过四分之一波片402转换为右旋(或左旋，依据四分之一波片光轴方向)圆极化光，该圆极化光经过触控装置300等各层结构表面反射后，反射光转换为左旋(或右旋)圆极化光，该圆极化光再次经过四分之一波片402时转换为与线偏振片401吸收轴同向无法通过，因此可实现减反射效果，其中显示模组中的圆偏光片层400可由线偏光片401和四分之一波片402组合而成，不限定其具体实现方法。

在本实用新型一可选的实施例中，圆偏光片层400中的线偏振片401一侧表面镀有防反射膜，在圆偏光片层400中的线偏振片401一侧表面镀有防反射膜，可以实现防反射的作用。

下面就本实用新型提供一具体实施例进行进一步的阐述。

实施例一

如图5所示，由下至上分别为，背光装置200，液晶层600、显示屏100，波片层500，触控装置300，圆偏光片层400。本实施例中，显示屏100上偏光片透光轴0°。本实施例中所采用的液晶层600结构如图2所示，其驱动方式如图4所示。液晶层600第一电极、第二电极均为整面电极。圆偏光片采用线偏振片+四分之一波片组合结构，圆偏光片线偏振片一侧表面镀防反射膜，线偏振片透光轴45°，与液晶屏100上偏光片透光轴夹角45°。波片层500采用四分之一波片，光轴与液晶屏100上偏光片透光轴夹角45°(参见图5)。图6是本实施例中所采用的背光装置200结构示意图。201为背光模组的光源，本例中选用LED光源，202为底面具有V-cut的导光板，该导光板的V-cut结构是周期性结构，每个周期具有第一表面2021和第二表面2022。对于本例中的单侧侧光式光源的情况，较佳的第一表面和第二表面均为平面，且第一表面与液晶面板平面夹角小于15°，第二平面与液晶面板平面夹角为90°。203为光阻层，其结构呈周期性三角形排列，作用为将导光板的出射光进一步控制方向进行准直。其材料可为树脂等光阻材料，可采用光刻工艺形成。204为背光模组保护膜片，例如可以是PET、PC等材料制成的不具有周期性微结构的透明膜片。

本实施例的工作原理，分两部分进行阐述，其一为背光防窥原理，其二为圆偏光减反射增强阳光可视原理。背光防窥功能原理：分为2种工作模式，正常模式和防窥模式。当本实施例的液晶模组工作于正常模式时，无论是正视角观看还是大视角观看，液晶显示模组的可视区可以清晰看到；当本实施例的液晶模组工作于防窥模式时，正视角观看时液晶显示模组的可视区仍然可以清晰看到，但是大视角观看时，可视区的显示内容不可见，实现防窥效果。并能够通过切换PDLC驱动电压(参见图4)使该防窥区域在防窥和正常显示之间切换。其工作原理及过成为：正常模式时，PDLC的第一电极和第二电极都为恒定公共电压(例如0V)，两电极间没有电压差，此时PDLC薄膜呈散射态，PDLC薄膜层处于“关闭状态”(参见图3a和图3b)，背光源出射的准直光经过PDLC薄膜时被散射成散射状态出射至液晶屏，准直性被破坏，大视角仍然能够看清屏幕显示内容。防窥模式时，如图3c和图3d所示，PDLC第一电极加恒定公共电压(例如0V)，第二电极加峰峰值为2V伏特的方波(最大值+V，最小值-V伏特)，V可根据需要从0-100V之间选取，此时薄膜呈透明状，PDLC处于打开状态。背光源出射的准直光仍保持准直状态出射至液晶屏，大视角由于几乎没有透射光线，仅在准直背光准直度范围内的视角范围能清晰看到屏幕显示内容，因此可实现防窥功能。需要注明的是准直背光也可以采用其他方式实现，并非一定要采用本实施例中提出的这一种。

图4a示意的是显示模组外部反射光入射本实用新型结构时的光路变化原理。其中400是前述的圆偏光片，其主要由401线偏振片和402四分之一波片两部分组成，线偏振片401的透光轴和四分之一波片402的光轴成45°。说明工作原理时采用图3a所示的结构为例，即触控装置300夹在圆偏光片层400和波片层500之间。外部反射光入射到线偏振片401后形成线偏光，再经过四分之一波片转换为右旋(或左旋，依据四分之一波片光轴方向)圆极化光，该圆极化光经过触控装置300、波片层500等各层结构表面反射后，反射光转换为左旋(或右旋)圆极化光，该圆极化光再次经过四分之一波片402时转换为与线偏振片401吸收轴同向无法通过，因此可实现减反射效果。图4b最右侧是显示面板透射的线极化光，该线极化光经过波片300后转换为圆极化光(或椭圆极化光，依据波片层500的厚度及光轴方向，即光轴与显示面板透射的线极化光振动方向夹角a)。较佳的波片层500为四分之一波片，夹角a＝45°，此时显示面板透射的线极化光经过波片层500后转换为圆极化光。继续经过触控装置300后，偏振特性不改变，仍保持为圆极化光(或椭圆极化光)，经过圆偏光片层400中的四分之一波片402时，该圆极化光(或椭圆极化光)转换为线极化光(或长短轴比率更大的椭圆极化光)，透射光亮度得以较大程度保持。为说明亮度增强效果，作为对照，若不加本实用新型中的波片层500结构，如图4c所示，显示面板透射的线极化光继续经过触控装置300后，偏振特性不改变，仍保持为线极化光，经过四分之一波片402后，四分之一波片402光轴方向和该线极化光振动方向相同则仍保持为线偏光，此种假设情况下最终透射亮度最大(其他情况下该线极化光经过四分之一波片402会变为椭圆偏光或圆偏光，亮度损失更大)，不考虑吸收损耗，仅计算偏光损耗，最终出射亮度约可保持原入射亮度的70％。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出一种在阳光下可视防窥液晶显示模组，通过圆偏光片具有减反射特性，通过对入射液晶显示模组中的光进行反射屏蔽，从而可以实现减反射；采用圆偏光片时，由于马吕斯定律出射光会亮度衰减，增加波片层可提升出射光亮度，实现了显示模组具有极佳的阳光下可视效果；同时通过背光装置，并在液晶屏和背光装置之间插入聚合物液晶层，实现防窥。最终实现在户外阳光下清晰显示又具有防窥功能的液晶显示模组。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，包括显示屏、液晶层和背光装置，所述液晶层位于所述显示屏与背光装置之间，所述液晶层包括第一基板和第二基板，所述第一基板和第二基板之间设有液晶材料层，所述第一基板、第二基板与所述液晶材料层之间均设有电极层，所述显示模组还包括圆偏光片层和波片层，所述波片层位于在所述圆偏光片层和显示屏之间。

2.如权利要求1所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述液晶层为聚合物液晶层，所述聚合物液晶层为PDLC电控薄膜液晶层，所述PDLC电控薄膜为具有电极图形化的PDLC电控薄膜。

3.如权利要求1所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述显示模组还包括触控装置，所述触控装置设置在所述圆偏光片层外侧或设置在所述波片层和所述圆偏光片层之间或设置在所述波片层和显示屏之间。

4.如权利要求1所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述波片层为四分之一波片层或四分之三波片层。

5.如权利要求3所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述触控装置表面设有防反射增透处理层。

6.如权利要求1-5任一所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述圆偏光片层包括线偏振片和波片。

7.如权利要求6所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述波片为四分之一波片或四分之三波片。

8.如权利要求6所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述圆偏光片层中的线偏振片一侧表面镀有防反射膜。

9.如权利要求1所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和第二电极层分别位于所述第一基板、第二基板与所述液晶材料层之间。

10.如权利要求1所述的一种阳光下可视防窥液晶显示模组，其特征在于，所述电极层为氧化铟锡、纳米银线、金属网格、纳米碳管或石墨烯中的至少一种材料组成。