顯示裝置及顯示裝置的顯示方法與流程

本發明涉及顯示
技術領域：
，具體地，涉及顯示裝置及顯示裝置的顯示方法。
背景技術：
：現有技術中的反射式lcd結構包括光源，導光板，偏振片(pol)，彩膜基板(cf基板)，液晶層，反射面電極，tft基板，結構示意圖參照圖1。反射模式液晶顯示原理：在外界環境光強烈時，前置光源關閉，利用環境光顯示，在暗室時，打開前置光源，利用前置光源的光線進行顯示。但是，顯示過程中入射光需要兩次經過偏振片，光透過率僅為33％左右，光透過率低；且由于設置有反射面電極，背景光無法透過顯示器，無法實現透明顯示。因此，關于顯示裝置的研究仍有待深入。技術實現要素：本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種光透過率高、可以實現透明顯示或光利用率高的顯示裝置。在本發明的一個方面，本發明提供了一種顯示裝置。根據本發明的實施例，該顯示裝置包括：導光組件，所述導光組件具有相對設置的出光面和對光面，所述出光面限定出出光區域和非出光區域；偏光層，所述偏光層設置于所述出光面遠離所述對光面的一側，且包括多個間隔設置的偏光片，所述多個偏光片在所述出光面上的投影覆蓋所述出光區域；液晶光柵組件，所述液晶光柵組件設置于所述偏光層遠離所述導光組件的一側；反射電極，所述反射電極設置在所述液晶光柵組件中。由此，從出光區域出射的光線經偏光片、液晶光柵照射到反射電極，然后經反射電極反射并通過液晶光柵組件，從而實現反射式的顯示模式，其中，光線經過液晶光柵組件時可以在液晶光柵組件的作用下發生衍射，且通過控制液晶光柵組件實現不同的衍射效率可實現灰階顯示，更佳的是，衍射光可以通過偏光片之間的間隙射出，光線不需要經過兩次偏光片，光透過率和利用率大大提高。根據本發明的實施例，所述出光面上限定出多個所述出光區域和多個所述非出光區域，并且多個所述出光區域和多個所述非出光區域呈陣列分布并且間隔設置。根據本發明的實施例，該顯示裝置進一步包括：多個取光光柵，所述多個取光光柵設置在所述出光面或所述對光面上用于形成所述出光區域。根據本發明的實施例，所述取光光柵的光柵周期為0.05-5微米，光柵寬度為0.5-5微米，占空比為0.5～1。根據本發明的實施例，所述多個取光光柵出射的光為偏振光，且所述偏振光的偏振方向與所述偏光片的偏振方向相同。根據本發明的實施例，所述導光組件包括：導光板，所述導光板外表面設置有全反射層；側入式光源；以及耦合光柵，所述耦合光柵設置在所述側入式光源與所述導光板之間。根據本發明的實施例，所述反射電極包括多個間隔設置的子反射電極。根據本發明的實施例，每個所述偏光片在所述出光面上的投影覆蓋至少一個出光區域以及至少一個子反射電極在所述出光面上的投影。根據本發明的實施例，所述液晶光柵結構包括：取向層，設置于所述偏光層遠離所述導光板的一側；液晶層，設置于所述取向層遠離所述導光板的一側；第一平坦層，設置于所述液晶層遠離所述導光板的一側；第二平坦層，設置于所述第一平坦層遠離所述導光板的一側；第一電極，嵌設于所述第二平坦層遠離所述導光板的一側；絕緣層，設置于所述第一電極遠離所述導光板的一側；第二電極，設置于所述絕緣層遠離所述導光板的一側，其中，所述反射電極設置于所述液晶層和所述第一平坦層之間。在本發明的另一方面，本發明提供了一種顯示裝置的顯示方法。根據本發明的實施例，該方法包括：利用導光組件將來自于光源的光線轉換為間隔分布的準直光線；使所述準直光線依次通過間隔設置的偏光片和液晶光柵組件；使通過所述液晶光柵組件的光線被反射電極反射后通過所述液晶光柵組件和所述偏光層，以便顯示圖案。由此，通過控制液晶光柵組件的電壓，可以通過不同的衍射效率實現灰階顯示，同時光線不需要經過兩次偏光片，可以有效提高光透過率和利用率。附圖說明圖1是現有技術中反射式lcd的結構示意圖。圖2是本發明中一個實施例的顯示裝置的結構示意圖。圖3是本發明中又一個實施例中顯示裝置的結構示意圖。圖4是本發明中又一個實施例中顯示裝置的結構示意圖。圖5是本發明中又一個實施例中顯示裝置的結構示意圖。圖6是本發明中又一個實施例中階梯光柵的結構示意圖。圖7是本發明中又一個實施例中孔狀光柵的結構示意圖。圖8是本發明中又一個實施例中顯示裝置的結構示意圖。圖9是本發明中又一個實施例中取光光柵與偏光片的寬度關系示意圖。圖10是本發明中又一個實施例中顯示裝置暗態時的結構示意圖。圖11是本發明中又一個實施例中顯示裝置灰階顯示時的結構示意圖。圖12是本發明中又一個實施例中液晶光柵形貌的結構示意圖。圖13是本發明中又一個實施例中電極結構示意圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。實施例中未注明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。在本發明的一個方面，本發明提供了一種顯示裝置。根據本發明的實施例，參照圖2，該顯示裝置包括：導光組件1，導光組件1具有相對設置的出光面21和對光面22，出光面21限定出出光區域211和非出光區域212；偏光層70，偏光層70設置于所述出光面21遠離所述對光面22的一側，且包括多個間隔設置的偏光片71，所述多個偏光片71在所述出光面21上的投影覆蓋所述出光區域211；液晶光柵組件80，液晶光柵組件80設置于偏光層70遠離導光組件1的一側；反射電極83，反射電極83設置在液晶光柵組件80中。由此，從出光區域出射的光線經偏光片、液晶光柵照射到反射電極，然后經反射電極反射并通過液晶光柵組件，從而實現反射式的顯示模式，其中，光線經過液晶光柵組件時可以在液晶光柵組件的作用下發生衍射，且通過控制液晶光柵組件實現不同的衍射效率可實現灰階顯示，更佳的是，衍射光可以通過偏光片之間的間隙射出，光線不需要經過兩次偏光片，光透過率和利用率大大提高。具體而言，來自光源的光線經過導光組件，通過出光面上的出光區域射出，然后經過偏光片，獲得的偏振光依次經過液晶光柵組件、經反射電極反射，再次經過所述液晶光柵組件。其中，當需要黑態顯示時，控制施加給液晶光柵組件中的液晶層的電壓，使整個液晶層呈均一狀態(即不具備光柵的作用)，此時偏振光可以直接透過液晶層，僅偏振方向旋轉90度，再經過反射電極反射、再次通過液晶層后，偏振光偏振方向接連兩次旋轉90度，傳播到偏光片時，偏振方向與偏光片的偏振方向垂直，偏振光被吸收，實現黑態顯示；當需要非黑態顯示時，光線路徑與黑態顯示時相同，區別在于偏振光通過液晶光柵組件時，通過控制施加給液晶層的電壓使偏振光發生衍射，且通過施加不同的電壓可以使得液晶光柵組件對偏振光具有不同的衍射效率，從而實現灰階顯示，其中，衍射光通過偏光片的間隙射出，大大提高了光透過率和利用率，射向偏光片的衍射光因與偏光片偏振方向垂直而被吸收。根據本發明的實施例，參照圖2，所述出光面21上限定出多個所述出光區域211和多個所述非出光區域212，并且多個所述出光區域211和多個所述非出光區域212呈陣列分布并且間隔設置。由此，光線分布更均勻，顯示效果更佳。根據本發明的實施例，多個出光區域211和多個非出光區域212的具體形狀沒有特別限制，本領域技術人員可以根據需要靈活選擇。在本發明的一些實施例中，多個出光區域211和多個非出光區域212的形狀包括但不限于矩形、正方形等規則或不規則的幾何形狀。根據本發明的實施例，形成所述偏光片的材料沒有特別限制，本領域技術人員可以根據需要進行選擇。在本發明的一些實施例中，形成所述偏光片的材料包括二向色性染料。由此，可以進一步提高光的利用率和透過率。根據本發明的實施例，參照圖3，該顯示裝置進一步包括：多個取光光柵20，所述多個取光光柵20設置在所述出光面21(圖中未示出)或所述對光面22上，用于形成所述出光區域211。由此，可以將光線以準直角度取出，實現了高透過率的準直光源，從而使光線垂直射出導光組件，進而提高光的透過率和利用率。根據本發明的實施例，入射光線在沒有取光光柵的區域全反射傳播，當入射光線打到取光光柵處時，光線被取出，通過設計取光光柵的光柵周期p、臺階數、光柵寬度d、高度h及折射率等參數，可達到取出準直光線的技術效果，進而提高光利用率和透過率。根據本發明的實施例，取光光柵的光柵周期p、臺階數、高度h及折射率沒有限制要求，只要能通過設計上述參數，使當入射光線打到取光光柵處時，光線以準直線被取出即可。在本發明的一些實施例中，光柵周期p為0.05-5微米，光柵寬度d為0.5-5微米，占空比d/p為0.5-1。由此，可達到更佳的取出準直光線的技術效果。根據本發明的實施例，為了使入射到取光光柵的光線以準直角度取出，取光光柵可以為階梯光柵、簡單光柵或孔狀光柵，優選階梯光柵。由此，可達到更佳的取出準直光線的技術效果。根據本發明的一個具體實施例，參照圖6，取光光柵為八階的階梯光柵，占空比為1，即每階光柵的寬度為d/8，每個臺階的高度為h1-h8，該取光光柵的具體參數見下表1，八階光柵的具體高度見下表2。表1表2臺階光柵高度/微米h11.21h21.94h31.71h41.45h51.18h60.19h70.32h80.99根據本發明的另一個具體實施例，參照圖7，取光光柵為孔狀光柵，孔的形狀可以為圓孔也可以為方孔，光柵的高度h一樣，范圍可以是0-10微米，一個光柵周期有5個孔，根據節點的位置來定義光柵孔的結構，圖7中有8個節點，節點位置如下表3所示，孔狀光柵參數見下表4。表3節點節點大小/微米x10.21x20.25x30.27x40.39x50.68x60.7x70.77x80.9表4當然，需要說明的是，圖6和圖7僅是示例性說明本申請的取光光柵的結構，并不能理解為對本發明的限制，只要不脫離本發明的發明構思，在不付出創造性勞動的情況下，對本發明做出的合理替換和變化均在本發明的保護范圍之內。根據本發明的實施例，從取光光柵出射的光線可以為偏振光，也可為非偏振光，本領域技術人員可以根據實際情況靈活選擇。在本發明的一些實施例中，取光光柵的光柵周期p與入射光波長相近或小于入射光波長，此時從取光光柵出射的光為偏振光，且所述偏振光的偏振方向與所述偏光片的偏振方向相同。這樣從導光組件中出射的偏振光透過，其他干擾光線(如環境光)被吸收，有利于提高顯示效果。根據本發明的實施例，為了實現更好的顯示效果，可以對取光光柵的寬度和偏光片的寬度進行控制。具體的，取光光柵20和偏光片71的寬度關系可以參見圖9，圖中α為遮擋角，θ為準直角度(出光角度/出射角)，為透過角，a為出光光柵寬度，e為一個出光光柵單元，b為偏光層寬度，c為透過區寬度，d為工藝偏差，h為取光光柵和偏光層之間的距離。基于幾何關系：b＝a+(h*tanθ+d)*2根據光柵寬度a、出光角度θ、取光光柵和偏光層之間的距離h以及工藝偏差d的值即可求得遮光區域寬度b及遮光角α。根據上述公式可知，h越小，b也就越小，所以，當取光光柵位于導光板的出光面上時，b的值最小，即光的透過率最高，因而在本發明的實施例中優選將取光光柵設在出光面上。根據本發明的一個具體實施例，光柵寬度a為10微米，出光角度為±5°，高度為160微米，工藝偏差d為5微米，可求得b為48微米，若再已知e，變可計算出c，從而得到顯示區開口率c/e。根據本發明的實施例，參照圖3，所述導光組件1包括：導光板10，導光板10的兩個相對設置的面為出光面21和對光面22；全反射層60，全反射層60設置在出光面21和對光面22上；側入式光源30，耦合光柵40，耦合光柵40設置于光源30與導光板10之間。由此，光源發出的光線經耦合光柵的衍射后，以一定較大范圍角度的光線出射，使出射光的入射角大于光線在導光板中發生全反射的臨界角θi，即要求出射光線至少能在導光板中全反射傳播，可以提高光的利用率。根據本發明的實施例，對側入式光源的選擇沒有限制要求，本領域技術人員可以根據實際情況靈活選擇。在本發明的一些實施例中，以燈條為光源，較佳情況下，燈條為單色光源，具體的側入式光源可以為led或microled光源的朗伯體光線。由此，光線的輻射亮度不會隨著方向的變化而變化，提高光的利用率和透過率。此外，根據本發明的實施例，燈條的折射率可以小于導光板折射率，由此，可將側入式光源發出的大發散角的光線收攏為較小發散角度的光線入射到導光板，進一步提高的利用率和透過率。根據本發明的實施例，形成全反射層的材料沒有限制要求，只要能夠在導光板中形成全反射即可，例如根據本發明的一些實施例，全反射層的折射率小于導光板的折射率。由此，光不會從導光板中射出，進而提高光的利用率和透過率。根據本發明的實施例，參見圖5，導光組件中的耦合光柵可以為拋物面反射鏡100，其中側入式光源位置在拋物面反射鏡100的焦點a處。由此，拋物面反射鏡可以將各個方向的光線反射至導光板中，提高光的利用率，進而提高光的透過率。根據本發明的實施例，為了充分的提高光利用率，可以在拋物面反射鏡遠離導光板的一側鍍一層金屬層(圖中未示出)。由此，金屬層又可以將一部分光線反射至導光板，提高光的利用率。根據本發明的實施例，金屬層的具體種類也沒有限制要求，本領域技術人員可以根據實際情況靈活選擇。在本發明的一些實施例中，金屬層的具體種類為鋁、銀或金屬合金等。根據本發明的實施例，參照圖4，導光組件還可以進一步包括反射片50，反射片50設置于側入式光源的兩側。由此，反射片可以將射向其他方向的光線再次反射到導光板中，進一步提高光的利用率。根據本發明的實施例，形成反射片50和拋物面反射鏡100的材料沒有限制要求，只要其具有較好的反射性能即可。在本發明的一些實施例中，形成反射片50和拋物面反射鏡100可以為聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。根據本發明的實施例，參照圖3，所述反射電極包括多個間隔設置的子反射電極831。由此，顯示裝置背面的光可以通過多個子反射電極831之間的間隙透過顯示裝置，進而實現透明顯示。根據本發明的實施例，反射電極的具體材質沒有限制要求，本領域技術人員可以根據實際情況靈活選擇。在本發明的一些實施例中，反射電極的材質可以為鋁、銀或金屬合金等。由此，電學性能佳，對光的反射率高，提高反射顯示質量。根據本發明的實施例，為了實現更好的顯示效果，每個所述偏光片在所述出光面上的投影覆蓋至少一個出光區域以及至少一個子反射電極在所述出光面上的投影。較佳的，每個偏光片在出光面上的投影覆蓋一個出光區域以及一個子反射電極在所述出光面上的投影，且偏光片、出光區域和子反射電極的數量相同。由此，能夠很好的保證黑態顯示時光線均被吸收，顯示裝置的對比度較高，顯示效果較佳。根據本發明的實施例，參照圖8，液晶光柵組件80包括：取向層81，設置于偏光層70遠離導光板10的一側；液晶層82，設置于取向層81遠離導光板10的一側；第一平坦層84，設置于液晶層82遠離導光板10的一側；第二平坦層86，設置于第一平坦層84遠離導光板10的一側；第一電極85，嵌設于第二平坦層86遠離導光板10的一側；絕緣層87，設置于第一電極85遠離導光板10的一側；第二電極88，設置于絕緣層87遠離導光板10的一側，其中，反射電極83設置于液晶層82和第一平坦層84之間。由此，實現該顯示裝置的反射式顯示模式，且光透過率和利用率較高。根據本發明的實施例，顯示裝置進一步包括襯底90，設置于液晶光柵組件80遠離導光板10的一側。由此，可以對該顯示裝置起到支撐保護作用。在本發明的另一方面，本發明提供了一種顯示裝置的顯示方法。根據本發明的實施例，該方法包括：利用導光組件將來自于光源的光線轉換為間隔分布的準直光線；使所述準直光線依次通過間隔設置的偏光片和液晶光柵；使通過所述液晶光柵的光線被反射電極反射后通過所述液晶光柵和所述偏光層，以便顯示圖案。由此，通過控制液晶光柵組件的電壓，可以通過不同的衍射效率實現灰階顯示，同時光線不需要經過兩次偏光片，可以有效提高光透過率和利用率。需要說明的是，實施該顯示方法的顯示裝置可以為前面所描述的顯示裝置，具體結構和參數均與前面描述的顯示裝置一致，在此不再過多贅述。下面以取光光柵出射的光線為偏振光為例進行詳細說明黑態顯示、非黑態顯示及透明顯示的過程。根據本發明的實施例，參照圖10，當采用黑態顯示時，從導光板10上的多個取光光柵20處出射的光線為準直偏振光，在導光板10遠離取光光柵20的一側間隔設置多個偏光片71，多個偏光片71的透過軸與出射光偏振方向一致，這樣從導光板10中出射的偏振光透過，其他干擾光線(如環境光)被吸收，透過多個偏光片71的偏振光入射到液晶層82，其中液晶滿足“nd＝λ/4”的條件，例如入射的偏振光的振動方向平行于紙面，經過液晶層82后變為右旋偏振光，經過多個子反射電極831反射后變為左旋偏振光，再經過液晶層82的調制變為振動方向垂直于紙面的偏振光，達到偏光片后，偏振光被吸收，即沒有顯示的光線出射，此時為黑態。根據本發明的實施例，參照圖11，當采用非黑態顯示時，給液晶層82加一定電壓信號，此時液晶層呈現周期性排列的液晶光柵，利用液晶光柵的衍射實現圖案顯示。具體的，從導光板10中出射的準直偏振光，經過多個子反射電極831的反射后，再經過液晶光柵的衍射，從多個偏光片71之間的開口區域射出，通過控制給液晶層82加電信號，即可實現液晶層82對入射光線衍射效率的不同，從而實現l0-l255之間的非黑態顯示；此外，由于多個偏光片、多個反射電極與多個取光光柵一一對應設置，可以使得背景光線自由的通過偏光片間的開口區和子反射電極間的開口區，在達到增加顯示裝置透過率的基礎上，實現透明顯示。根據本發明的實施例，在實現灰階顯示的過程中，形成一個液晶光柵的第一電極的數量沒有限制要求，本領域技術人員根據所要實現的灰階狀態靈活選擇即可。在本發明的一些實施例中，參見圖12，在平面電場的電極(ads電極)結構中，一個電極周期內形成兩個液晶光柵元胞89，由此液晶光柵元胞會比較小，衍射效率明顯。在本發明的另一些實施例中，也可以為多個電極形成一個液晶光柵元胞，由此，光柵周期(即電極周期)越小，衍射能力越強，光透過率更高。需要說明的是，電極周期是指一個電極寬度加上一間隙的寬度，參見圖12。本領域技術人員可以理解，圖12中的液晶光柵元胞89指的并不是液晶光柵元胞真正的形貌，只是液晶光柵等效成光柵形狀的示意圖。根據本發明的實施例，電極結構的形貌沒有限制要求，本領域技術人員可以根據實際情況靈活選擇。在本發明的一些實施例中，如圖12所示，電極結構的形貌可以均為塊狀結構，或者如圖13所示，電極結構的形貌為上下電場的形式，即第二電極(公共電極)和第一電極(像素電極)相對設置在液晶層的兩側，形成垂直電場。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。當前第1頁12