CN106019674A - 一种光波导显示模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光波导显示模组及电子设备，以提高显示的均一性。该光波导显示模组，具有一显示区域，所述光波导显示模组的显示区域中包括面积相同的两个区域，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力，所述光波导显示模组的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述光波导显示模组的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。本发明提高了光波导显示模组的显示均一性。

Description

一种光波导显示模组及电子设备

技术领域

本发明涉及显示技术，特别是一种能够提高显示均一性的光波导显示模组及电子设备。

背景技术

随着显示技术的不断进步，新的显示技术不断地被人们提出和实现，透明显示产品便是这样一种新型的显示产品。

在透明显示器件工作的过程中，用户可以透过该透明显示器件清楚地看到位于其背后的景物，透明显示器件正是因其所具有的透明外观而得到越来越多人们的青睐，逐渐成为显示技术发展的趋势，已经应用到商场橱柜、智能眼镜、智能头盔等产品中。

光波导透明显示是透明显示技术中的一种，相比于其它透明显示设备具备更高的透光率以及更优秀的显示效果。

现有的光波导显示模组包括：

第一基板；

第二基板；

形成于第一基板和第二基板之间的液晶层；

上述的第一基板、第二基板和液晶层构成光波导传输结构；

该液晶层受到电信号作用时会呈现散射状态，破坏光线的全反射条件，使得光线能够透出光波导传输结构，否则液晶层则呈现透射状态，光线会在光波导传输结构内部以全反射的方式传输，无法透出光波导。

如图1所示，由于光波导传输结构自身的衰减作用，随着像素到光源的距离越来越远，入射到像素中的原始光线的强度越来越低，这就导致对不同的像素施加相同的电信号时，像素的亮度不同，即显示模组的显示均一性较差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光波导显示模组及电子设备，提高显示的均一性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种光波导显示模组，具有一显示区域，其特征在于，所述光波导显示模组的显示区域中包括面积相同的两个区域，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力，所述光波导显示模组的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述光波导显示模组的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。

上述的光波导显示模组，其中，所述两个区域中，距离光源较近的区域中的控制电极的面积小于距离光源较远的区域中的控制电极的面积，所述控制电极为公共电极或像素电极。

上述的光波导显示模组，其中，所述显示区域为一矩形显示区域，所述矩形显示区域包括与光源相邻的第一侧边，所述矩形显示区域在垂直于所述第一侧边，且平行于所述显示区域的方向上被划分为连续分布的多个面积相同的子区域，任意相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中的公共电极的面积小于距离第一侧边较远的子区域中的公共电极的面积。

上述的光波导显示模组，其中，所述公共电极上设置有多个镂空孔，相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中的镂空孔的面积之和大于距离第一侧边较远的子区域中的镂空孔的面积之和。

上述的光波导显示模组，其中，所述多个镂空孔形状相同，且每一子区域中，镂空孔均匀分布。

上述的光波导显示模组，其中，所述多个镂空孔中任意一个镂空孔的面积小于单个像素的面积。

上述的光波导显示模组，其中，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，距离光源较近的区域中的像素的亮度和与距离光源较远的区域中的像素的亮度和的差值小于预定门限。

为更好地实现上述目的，本发明实施例还提供了一种包括上述任意一种光波导显示模组的电子设备。

本发明具体实施例中，根据到光源距离的远近来设计光波导显示模组的散射能力，距离光源越远的区域，光波导显示模组具有较强的散射能力(即改变入射光线的角度，破坏全反射条件的能力)，以此来弥补光线衰减带来的显示不均一问题，提高了显示模组的显示均一性能。

附图说明

图1表示光波导显示模组的结构示意图；

图2表示本发明实施例的光波导显示模组中不同部分的位置示意图；

图3表示本发明实施例的光波导显示模组中一种根据位置不同设计的电极的示意图；

图4表示本发明实施例的光波导显示模组中另一种根据位置不同设计的电极的示意图；

图5表示本发明实施例的光波导显示模组中不同区域的高分子聚合物的浓度关系示意图；

图6表示本发明实施例的光波导显示模组的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明具体实施例中，根据到光源距离的远近来设计光波导显示模组的散射能力，距离光源越远的区域，光波导显示模组具有较强的散射能力(即改变入射光线的角度，破坏全反射条件的能力)，以此来弥补光线衰减带来的显示不均一问题，提高了显示模组的显示均一性能。

本发明具体实施例的光波导显示模组，具有一显示区域，其中，所述光波导显示模组的显示区域中包括面积相同的两个区域，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力，如图2所示，所述光波导显示模组的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述光波导显示模组的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。

如图2所示，其中相对于第一部分而言，第二部分可以是位于显示区域的不同位置，只要其到光源的距离大于第一部分到光源的距离即可。

本发明的具体实施例中，与现有技术不同的是，将光波导显示模组的设计按照到光源的距离进行区分，即：根据到光源距离的远近来设计光波导显示模组的散射能力，相对于光波导显示模组的距离光源较近的区域而言，光波导显示模组的距离光源较远的区域具有较强的散射能力(即改变入射光线的角度，破坏全反射条件的能力)，以此来弥补光波导显示模组的距离光源较远的区域的入射光线较弱的问题，提高了显示模组的显示均一性能。

并且应当理解的是，在现有技术中，通常的保证显示均一性能的手段都是从信号设计的角度出发，通过对信号进行补偿来实现，从光波导传输结构出发来提高显示模组的均一性是发明人通过创造性劳动之后才实现的。

在本发明的具体实施例中，为了弥补光波导显示模组的与光源距离不同而导致的入射光线差异，需要保证在施加信号相同的情况下，光波导显示模组距离光源较远的区域具有较强的散射能力，而确保光波导显示模组不同区域的散射能力随着区域位置的变化而变化可以通过多种方式实现，分别说明如下。

<实现方式一>

对于如图1所示的光波导显示模组而言，其工作原理是，通过向公共电极和像素电极施加电信号，形成作用于液晶层的电场，通过电场来改变液晶层的状态，因此电场影响的区域越大，则被改变状态的液晶分子越多，则对光线的散射能力越强。

因此，在实施方式一中，可以针对两个区域与光源的距离来设置不同的电极面积，没有被电极覆盖的部分无法产生影响对应的液晶层的电场，使得该部分的液晶层不会参与光线的散射，降低了散射的能力。

在本发明的具体实施例中，可以改变的电极可以是像素电极，也可以是公共电极，但考虑到实现的方便性以及对像素显示的影响，一种较好的方式选择公共电极来实施。

其中，对于距离光源较近的区域而言，由于其入射光线较多，因此需要其散射能力相对弱一些，而对于距离光源较远的区域而言，由于其入射光线较少，因此需要其散射能力相对强一些。

而结合上述的描述可知，当施加相同的电信号时，公共电极的面积越大，则能够影响到越大面积的液晶层，则对应的液晶层的散射能力越强，而公共电极的面积越小，则能够影响到越小面积的液晶层，则对应的液晶层的散射能力越弱，因此，实施方式一中，距离光源较近的区域中的控制电极的面积小于距离光源较远的区域中的控制电极的面积，以保证在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力。

应当理解的是，在本发明具体实施例中，可以仅针对部分区域进行补偿，但也可以针对所有的区域进行上述的设置，以尽可能提高显示均一性。

如图3所示，本发明实施例的光波导显示模组中，所述显示区域为一矩形显示区域，所述矩形显示区域包括与光源相邻的第一侧边31，所述矩形显示区域在垂直于所述第一侧边31，且平行于所述显示区域的方向上被划分为连续分布的多个面积相同的子区域301(图中示意为3个)，任意相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中的公共电极的面积小于距离第一侧边较远的子区域中的公共电极的面积，所述显示区域中所有像素电极的面积相同。

如图3所示，从左到右的方向上，距离光源越来越远，则对应的公共电极的面积越来越大。因此，虽然在从左到右的方向上每一个子区域的入射光线越来越弱，虽然像素面积相同时，但由于对应的公共电极越来越大，在相同电信号的作用下液晶层的散射能力越来越强，因此能适应于光线越来越弱的情况，保证相对稳定的射出光线。

图3所示的方式中，通过对每个子区域设置各自的公共电极，但本发明具体实施例中也可以是针对一块整体的公共电极进行设计。

如图4所示，所述公共电极上设置有多个镂空孔，相邻的子区域301中，距离第一侧边较近的子区域中的镂空孔的面积之和大于距离第一侧边较远的子区域中的镂空孔的面积之和。

在本发明具体实施例中，上述的镂空孔可以是形状不同，但为了制作方便，同时为了镂空孔过度集中，影响正常显示，在本发明的具体实施例中，所述多个镂空孔形状相同，且每一子区域中，镂空孔均匀分布。

为了进一步减小对显示的影响，本发明具体实施例中，所述多个镂空孔中任意一个镂空孔的面积小于单个像素的面积，而且每一个区域中的镂空孔的数量可以设置为不超过子区域内像素数量的10％。

也就是说，通过上述设计能够保证每一个像素至少对应于有公共电极。

<实现方式二>

对于如图1所示的光波导显示模组而言，其工作原理是，通过向公共电极和像素电极施加电信号，形成作用于液晶层的电场，通过电场来改变液晶层的状态，被改变状态的液晶分子越多，则对光线的散射能力越强。

之前已经提到，现有的光波导显示模组包括：

第一基板；

第二基板；

形成于第一基板和第二基板之间的液晶层；

上述的第一基板、第二基板和液晶层构成光波导传输结构；

可以发现，光波导显示模组中对光产生的作用是的液晶层，而对于液晶层而言，其包括如下两部分：高分子聚合物和分布于高分子聚合物中的液晶颗粒，其具有如下特性：在电场作用下，液晶颗粒的折射率和高分子聚合物的折射率不同，而在不施加电场时，液晶颗粒的折射率和高分子聚合物的折射率相同。

一种常见的构成液晶层的材料如高分子聚合物稳定液晶PSLC。

又如一种构成液晶层的材料包括：

向列相液晶；以及

分散在所述向列相液晶中的用于使所述液晶形成散射态的长链化合物，所述长链化合物的长链垂直于上述的显示区域。

所述长链化合物包括多个单体，所述单体包括下述中的任意一种或组合:

所述长链化合物包括下述中的任意一种或组合：

所述向列相液晶包括下述液晶分子中的任意一种或组合：

本发明具体实施例并不限定上述的液晶层的构成形式。

在制作上述的液晶层时，将单体和液晶混合后放在紫外灯下照射，使个单体连结成高分子聚合物。在高分子聚合物形成的同时，液晶与高分子聚合物分开而形成许多液晶小颗粒，而这些小颗粒被高分子聚合物固定住。

当施加电场时，受到高分子聚合物的影响，液晶取向混乱，形成与高分子聚合物之间的折射率差，因此光线在液晶颗粒表面处产生折射及反射，部分光线的全反射条件被破坏，经过多次反射与折射，部分光线会透射到液晶盒之外，形成亮态，而当不施加电场时，液晶和高分子聚合物具有相同的折射率，对光线而言是透明的，因此光线的全反射条件被维持，光线被约束在光波导传输结构中，无法透出液晶盒。

根据以上描述可以发现，当电极采用一致性设计(即不区分区域采用完全相同的设计)，且施加电信号相同时，光波导传输结构的对应区域的散射能力取决于如下因素：

区域内的高分子聚合物的浓度越高，高分子聚合物影响液晶取向的能力越强，则影响液晶颗粒的数量越多，导致光线在区域内反射和折射的次数越多，最终透出光波导传输结构的光线越多。

本发明具体实施例的实现方式二中，所述光波导显示模组的第一部分中高分子聚合物的浓度低于所述光波导显示模组的第二部分中高分子聚合物的浓度。

由于第一部分中高分子聚合物的浓度较低，其能够影响的液晶颗粒的数量较少，使得在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力。

综上所述，本发明实施例的实现方式二中的光波导显示模组，具有一显示区域，所述光波导显示模组的显示区域中包括面积相同的两个区域，所述光波导显示模组的第一部分中高分子聚合物的浓度低于所述光波导显示模组的第二部分中高分子聚合物的浓度，所述光波导显示模组的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述光波导显示模组的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。

在此应该澄清的是，本发明具体实施例中，物质的浓度表征的是单位体积内物质的数量，具体到高分子聚合物，其浓度表示为：单位体积内高分子链的数量。

应当理解的是，在本发明具体实施例中，可以仅针对部分区域进行补偿，但也可以针对所有的区域进行上述的设置，以尽可能提高显示均一性。

本发明实施例的光波导显示模组中，所述显示区域为一矩形显示区域，所述矩形显示区域包括与光源相邻的第一侧边，所述矩形显示区域在垂直于所述第一侧边，且平行于所述显示区域的方向上被划分为连续分布的多个面积相同的子区域，任意相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中高分子聚合物的浓度小于距离第一侧边较远的子区域中高分子聚合物的浓度。

如图5所示，从左到右的方向上，距离光源越来越远，则对应的高分子聚合物的数量越来越多(即浓度越来越大)。因此，虽然在从左到右的方向上每一个子区域的入射光线越来越弱，但由于对应的高分子聚合物的浓度越来越大，在相同电信号的作用下影响液晶颗粒的能力越来越强，从而使得在从左到右的方向上，被影响的液晶颗粒越来越多，则散射能力越来越强，因此能适应于光线越来越弱的情况，保证相对稳定的射出光线。

在本发明具体实施例中，为提高光利用效率及显示亮度，上述的光波导显示模组还包括：

反射结构，设置于显示区域的设置光源一侧的对侧。

利用该反射结构将光重新反射到光波导传输结构中，能够提高光的利用率，提高显示亮度。

本发明具体实施例中，通过实现方式一和实现方式二所实现的光波导显示模组，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分对应的像素的亮度和与所述光波导显示模组的第二部分对应的像素的亮度和的差值小于预定门限，以提高显示模组的显示均一性。

之前已经提到，在本发明具体实施例的实现方式二中，可以通过改变高分子聚合物的浓度来提高显示模组的显示均一性。

本发明具体实施例中，还针对实现方式二提供了一种光波导显示模组的制作方法，所述光波导显示模组具有一显示区域，所述制作方法如图6包括：

步骤601，形成第一基板和第二基板；

步骤602，在第一基板和第二基板上分别形成像素电极和公共电极；

步骤603，在第一基板和第二基板对盒形成的液晶盒中形成一液晶层；

所述显示区域中包括面积相同的两个区域，所述液晶层的第一部分中高分子聚合物的浓度低于所述液晶层的第二部分中高分子聚合物的浓度，所述液晶层的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述液晶层的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。

在本发明具体实施例中，如果需要控制高分子聚合物的浓度，可以针对不同的区域采用不同的液晶与单体的混合物，如通过在光波导传输结构设置不同的腔体，在每个腔体内依次注入液晶与单体的混合物，而距离光源越远的腔体中，混合物中单体的浓度越高。

上述的方式可能会增加生产成本，因此，在本发明具体实施例的另一种方式中，根据不同区域到光源的距离来控制该区域中最后形成的聚合物的浓度，由于聚合物的浓度可以通过聚合反应过程中的反应参数来控制，而无需针对每一个区域准备独特的液晶与单体的混合物，因此大大降低了生产难度。

上述方式下，上述的在液晶盒中形成一液晶层具体为：

形成包括液晶与单体的混合物；

采用紫外线照射混合物，分布在其中的单体进行聚合反应形成聚合物；

其中，通过控制所述聚合反应的反应参数使得所述液晶层的第一部分中高分子聚合物的浓度低于所述液晶层的第二部分中高分子聚合物的浓度。

所述反应参数为聚合温度、曝光时间和曝光强度中的至少一个，如：

第一部分的聚合温度低于第二部分的聚合温度；或

第一部分的曝光时间短于第二部分的曝光时间；或

第一部分的曝光强度弱于第二部分的曝光强度。

一种较好的方式中，所述聚合步骤中，对整个液晶层采用相同强度的紫外线进行曝光照射，所述液晶层的第一部分的曝光时间短于所述液晶层的第二部分的曝光时间；

或

所述聚合步骤中，对整个液晶层利用紫外线进行相同时间的曝光，所述液晶层的第一部分的紫外线强度弱于所述液晶层的第二部分的紫外线强度。

上述的方式中，仅需要生成一种混合物，进而利用曝光时间或曝光强度来控制不同区域的高分子聚合物的浓度。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括上述任意的光波导显示模组。

本发明具体实施例中，光波导传输结构由折射率不相同的液晶层和透明基板(例如，玻璃基板、塑料基板)组成，其中，液晶层的折射率大于透明基板的折射率。

本发明具体实施例中，基于光波导传输结构来提高光线的透过率同时使部分液晶分子在加电状态下呈散射态排布，由此改变了光波导中传播的光线的入射角的大小来破坏液晶和基板之间的全反射条件，使得光从相应位置处出射，从而实现显示功能，该显示功能不再需要偏光片，由此提高光的透射率和光的利用效率。

同时，本发明具体实施例中，根据到光源距离的远近来设计光波导显示模组的散射能力，相对于光波导显示模组的距离光源较近的区域而言，光波导显示模组的距离光源较远的区域具有较强的散射能力(即改变入射光线的角度，破坏全反射条件的能力)，以此来弥补光波导显示模组的距离光源较远的区域的入射光线较弱的问题，提高了显示模组的显示均一性能。

除非另外定义，本公开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。本公开中使用的“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。“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。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种光波导显示模组，具有一显示区域，其特征在于，所述光波导显示模组的显示区域中包括面积相同的两个区域，在像素电极施加的电信号的电压相同时，所述光波导显示模组的第一部分的散射能力弱于所述光波导显示模组的第二部分的散射能力，所述光波导显示模组的第一部分为对应于所述两个区域中的距离光源较近的区域的部分，所述光波导显示模组的第二部分为对应于所述两个区域中的距离光源较远的区域的部分。

2.根据权利要求1所述的光波导显示模组，其特征在于，所述两个区域中，距离光源较近的区域中的控制电极的面积小于距离光源较远的区域中的控制电极的面积，所述控制电极为公共电极或像素电极。

3.根据权利要求2所述的光波导显示模组，其特征在于，所述显示区域为一矩形显示区域，所述矩形显示区域包括与光源相邻的第一侧边，所述矩形显示区域在垂直于所述第一侧边，且平行于所述显示区域的方向上被划分为连续分布的多个面积相同的子区域，任意相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中的公共电极的面积小于距离第一侧边较远的子区域中的公共电极的面积，所述显示区域中所有像素电极的面积相同。

4.根据权利要求3所述的光波导显示模组，其特征在于，所述公共电极上设置有多个镂空孔，相邻的子区域中，距离第一侧边较近的子区域中的镂空孔的面积之和大于距离第一侧边较远的子区域中的镂空孔的面积之和。

5.根据权利要求4所述的光波导显示模组，其特征在于，所述多个镂空孔形状相同，且每一子区域中，镂空孔均匀分布。

6.根据权利要求4所述的光波导显示模组，其特征在于，所述多个镂空孔中任意一个镂空孔的面积小于单个像素的面积。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的光波导显示模组，其特征在于，在所述像素电极施加的电信号的电压相同时，距离光源较近的区域中的像素的亮度和与距离光源较远的区域中的像素的亮度和的差值小于预定门限。

8.一种电子设备，包括权利要求1-7中任意一项所述的光波导显示模组。