CN106773180A - 视角切换结构和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种视角切换结构，用于显示装置中，所述视角切换结构包括能够在透射态和散射态之间切换的光学调节层，所述光学调节层用于在所述透射态时使入射至该光学调节层的光线沿原入射方向出射，并在所述散射态时对入射至所述光学调节层的光线进行散射。相应地，本发明还提供一种显示装置。本发明提供的视角切换结构应用在显示装置中时，能够在同一显示装置中实现窄视角和宽视角的切换，从而满足人们在不同场合下需求。

Description

视角切换结构和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种视角切换结构和显示装置。
背景技术
在显示技术领域，在不同场合下人们对液晶显示装置显示信息时视角的要求不同，例如，在一些需要信息保密的场合中，人们利用具有窄视角的显示装置来进行私密显示；在需要大视角显示时，人们利用具有宽视角的显示装置来满足多人多角度共同观看的需求。但是，现有技术中不能在同一个显示装置中实现宽视角与窄视角之间的切换，不能满足使用者对显示装置多样化显示的需求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种视角切换结构和显示装置，以在同一个显示装置中实现宽视角与窄视角的切换。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种视角切换结构，用于显示装置中，所述视角切换结构包括能够在透射态和散射态之间切换的光学调节层，所述光学调节层用于在所述透射态时使入射至该光学调节层的光线沿原入射方向出射，并在所述散射态时对入射至所述光学调节层的光线进行散射。
优选地，所述光学调节层为聚合物分散液晶层，所述光学调节层的两侧均设置有透明电极层。
优选地，所述聚合物分散液晶层包括高分子基体和混合在所述高分子基体中的近晶型液晶。
优选地，每层所述透明电极层背离所述光学调节层的一侧均设置有透明绝缘层。
优选地，制成所述透明绝缘层的材料包括聚对苯二甲酸丁二酯。
相应地，本发明还提供一种显示装置，包括显示模组，所述显示模组包括发光结构，该发光结构用于发射光线以进行显示，所述显示装置还包括本发明提供的上述视角切换结构，所述视角切换结构设置在所述发光结构的出光侧。
优选地，所述显示模组还包括液晶显示面板，所述发光结构为向所述液晶显示面板提供光线的背光源，所述视角切换结构设置在所述背光源与所述液晶显示面板之间。
优选地，所述显示装置还包括设置在所述液晶显示面板与所述背光源之间的防窥层，所述防窥层包括多个挡光墙，所述防窥层位于每相邻两个挡光墙的区域之间形成透光区；所述视角切换结构设置在所述防窥层与所述液晶显示面板之间。
优选地，当所述光学调节层为聚合物分散液晶层，所述光学调节层的两侧均设置有透明电极层时，
所述显示装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括分别与两个所述透明电极层相连的第一输出端和第二输出端，所述驱动结构用于在其第一输出端和第二输出端之间输出驱动电压，该驱动电压用于驱动所述聚合物分散液晶层处于所述透射态；所述驱动结构和所述透明电极层之间还设置有可控开关。
优选地，所述驱动结构包括电压输出电路、电源端、低电平信号端和选通模块，所述电压输出电路的第一输出端与两个所述透明电极层中的一者相连，所述电压输出电路的第二输出端与所述选通模块的控制端相连，所述选通模块的第一端与所述电源端、所述可控开关的第一端相连，所述可控开关的第二端与两个所述透明电极层中的另一者相连，所述选通模块的第二端与所述低电平信号端相连；
所述电压输出电路用于交替提供使所述选通模块的第一端与第二端导通的有效信号以及使所述选通模块的第一端与第二端断开的无效信号；所述电源端用于提供使所述聚合物分散液晶层处于所述透射态的高电平电压。
优选地，所述选通模块的控制端与所述电压输出电路之间还设置有第一电阻，所述选通模块的第一端与所述电源端之间还设置有第二电阻。
优选地，所述选通模块包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极为所述选通模块的控制端，所述薄膜晶体管的第一极为所述选通模块的第一端，所述薄膜晶体管的第二极为所述选通模块的第二端。
优选地，所述电压输出电路提供所述有效信号和所述无效信号的交替频率在50Hz～70Hz之间。
在本发明中，当所述视角切换结构用于显示装置中时，光学调节层处于透射态时，并不改变光线的方向，此时，显示装置的视角与未设置视角切换结构时的视角相同或相近；光学调节层处于散射态时，对光线进行散射，此时，显示装置射出的光线能够被进一步扩散，以增大观看视角。因此，在同一个显示装置中能够实现宽视角和窄视角的切换，从而满足人们在不同场合下的需求。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明实施例中提供的设置有保护层的视角切换结构的示意图；
图2是本发明实施例中视角切换结构处于透射态时的示意图；
图3是本发明实施例中视角切换结构处于散射态时的示意图；
图4是本发明实施例中提供的显示装置的结构示意图；
图5是本发明实施例中驱动结构与透明电极层的连接示意图；
图6是驱动结构的输出电压与电压输出电路的输出电压波形图；
图7是本发明实施例中设置视角切换结构、未设置防窥层的显示装置的亮度与视角的关系曲线；
图8是图4中的显示装置的亮度与视角的关系曲线。
其中，附图标记包括：
10、视角切换结构；11、光学调节层；111、液晶微滴；12、透明电极层；13、透明绝缘层；14、保护层；20、液晶显示装置；30、背光源；31、背板；32、导光板；33、发光件；34、光学膜片；35、反射片；40、防窥层；41、挡光墙；42、透明膜层；50、驱动结构；o_1、驱动结构的第一输出端；o_2、驱动结构的第二输出端；51、电压输出电路；52、选通模块；VDD、电源端；VSS、低电平信号端；60、可控开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一方面，提供一种视角切换结构10，用于显示装置中，如图1至图3所示，视角切换结构10包括能够在透射态和散射态之间切换的光学调节层11，光学调节层11用于在所述透射态时使入射至该光学调节层的光线沿原入射方向出射，并在所述散射态时对入射至所述光学调节层11的光线进行散射。
视角切换结构10可以设置在液晶显示装置中背光源与显示面板之间，或者设置在显示面板的出光侧，也可以设置在OLED显示装置的出光侧。当光学调节层11处于透射态时，并不改变光线的方向，此时，显示装置的视角与未设置视角切换结构10时的视角相同或相近；当光学调节层11处于散射态时，能够对光线进行散射，此时，显示装置射出的光线能够被进一步扩散，以增大观看视角。因此，当视角切换结构10应用于显示装置中时，能够在同一个显示装置中实现宽视角和窄视角的切换，从而满足人们在不同场合下的需求。
具体地，光学调节层11为聚合物分散液晶层，如图1所示，光学调节层11的两侧均设置有透明电极层12。其中，所述聚合物分散液晶层包括高分子基体和混合在所述高分子基体中的近晶相液晶，与向列相液晶相比，近晶型液晶的稳定性更好。具体地，所述高分子基体的材料可以包括丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、己二醇二丙烯酸酯、乙基苯氧基丙烯酸酯、乙基苯氧基甲基丙烯酸酯、三甲基环己基丙烯酸酯、甲基丙烯酸苄基酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、聚乙二醇二丙烯酸酯，乙氧基化双酚A二甲基丙烯酸酯中的一种或多种组分。
在制作时，可以将近晶相液晶和上述制作高分子基体的材料混合均匀，然后挤压到两层透明电极层12之间，形成薄膜，然后在25℃的温度下进行紫外光照射，从而获得位于两层透明电极层之间的聚合物分散液晶层。在得到的所述聚合物分散液晶层中，液晶以微米尺度的微滴状态存在于高分子基体中，当两个透明电极层12上分别施加不同的电信号以使二者之间产生电场时，如图2所示，液晶微滴111中分子沿电场方向规则排列，从而使得光学调节层11呈透射态；当两个透明电极层12之间的电场消失时，由于液晶分子与基体界面之间的锚定作用，液晶分子杂乱分布，如图3所示，此时，光学调节层11呈散射态。近晶相液晶的稳定性较好，能够保持稳定的透射态和散射态。
视角切换结构10的各技术参数如表1所示。其中，通电时，向两层透明电极层12之间施加的电压为0/5V切换的方波，当然，也可以施加正弦波。
表1
为了保护电极层，如图1所示，每层透明电极层12背离光学调节层11的一侧均设置有透明绝缘层13，以保护透明电极层12。其中，制成透明绝缘层13的材料包括聚对苯二甲酸丁二酯(PET)。
在实际生产中，可以在每个透明绝缘层13背离透明电极层12的一侧均设置保护层14，以防止透明绝缘层13受到损伤；而将视角切换结构10设置于显示装置中时，再将保护层14剥离。制成保护层14的材料也可以包括聚对苯二甲酸丁二酯(PET)。
作为本发明的另一方面，提供一种显示装置，包括显示模组和上述视角切换结构10，所述显示模组包括发光结构，该发光结构用于发射光线以进行显示，视角切换结构10设置在所述发光结构的出光侧。
本发明中的显示装置具体可以为液晶显示装置，即，如图4所示，所述显示模组还包括液晶显示面板20，这时，所述发光结构为向液晶显示面板20提供光线的背光源30。如图4所示，背光源30具体包括背板31、设置在背板内的导光板32、设置在导光板32入光侧的发光件33、设置在导光板32出光侧的光学膜片34、设置在导光板32底面与背板31之间的反射片35。视角切换结构10设置在背光源30的出光侧，即，可以设置在背光源30与液晶显示面板20之间，或者设置在液晶显示面板20的出光侧。而为了防止光学调节层11处于散射态时出现一定的雾度影响到显示效果，本发明中将视角切换结构10设置在背光源30与液晶显示面板20之间。
当然，所述显示装置也可以为有机电致发光(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示装置，这时，所述发光结构为有机电致发光器件，视角切换结构10设置在所述有机发光器件的出光侧。
当所述显示装置为液晶显示装置时，优选地，如图3所示，所述显示装置还包括设置在液晶显示面板20与背光源30之间的防窥层40，防窥层40包括多个挡光墙41，防窥层40位于每相邻两个挡光墙41的区域之间形成透光区，挡光墙41朝向相应透光区的侧面为挡光面；视角切换结构10设置在防窥层40与液晶显示面板20之间。其中，防窥层40还可以包括透明膜层42，挡光墙41设置在透明膜层42内。挡光墙41朝向相应透光区的侧面可以为反光面，也可以为吸光面，只要可以防止光线穿过挡光墙41即可。
如图3所示，当背光源30的光线入射至防窥层40的入射角(即入射方向与防窥层40的厚度方向之间的夹角)大于一特定值时，在挡光墙41的挡光作用下，光线无法从防窥层40射出；当入射角小于该特定值时，光线能够射出防窥层40，从而将背光源30出光角(即光线出射方向与背光源30厚度方向之间的夹角)限定在一定范围内。因此，当视角切换结构10处于透射态时，经过视角切换结构10光线方向不发生变化，仍以较小的入射角射入液晶显示面板20，从而使得液晶显示面板20的出光角较小，实现窄视角显示，即防窥显示；当视角切换结构10处于散射态时，光线经过视角切换结构10后会发生散射，以使得射入液晶显示面板20的入射角增大，从而使得液晶显示面板20的出光角增大，实现宽视角的显示。在视角切换结构10和防窥层40的配合作用下，显示装置的宽视角和窄视角之间的切换更明显。
在防窥层中40，多个挡光墙41可以沿同一方向依次且平行排列，从而使显示装置能够实现沿挡光墙41排列方向上的防窥显示；也可以使多个挡光墙41分别沿显示装置的长度方向和宽度方向交错设置，从而使显示装置在长度方向和宽度方向均能够实现防窥效果，提高显示的私密性。
如上文所述，光学调节层11具体为聚合物分散液晶层，光学调节层11的两侧均设置有透明电极层12，这时，所述显示装置还包括驱动结构50，如图5所示，驱动结构50包括第一输出端o_1和第二输出端o_2，所述驱动结构的第一输出端o_1和第二输出端o_2分别与两个透明电极层12相连，驱动结构50用于在其第一输出端o_1和第二输出端o_2之间输出驱动电压Vout，该驱动电压Vout用于驱动聚合物分散液晶层处于透射态；驱动结构50和透明电极层12之间还设置有可控开关60。因此，当可控开关60导通时，驱动结构50的第一输出端o_1和第二输出端o_2分别与两个透明电极层12导通，从而使得两个透明电极层12的之间的电压达到驱动电压Vout，进而驱动聚合物分散液晶层沿电场方向排列，视角切换结构10达到透射态。
具体地，如图5所示，驱动结构50包括电压输出电路51、电源端VDD、低电平信号端VSS和选通模块52。电压输出电路51的第一输出端与两个透明电极层12中的一者相连，电压输出电路51的第二输出端与选通模块52的控制端相连，选通模块52的第一端与电源端VDD、可控开关60的第一端相连，可控开关60的第二端与两个透明电极层12中的另一者相连，选通模块52的第二端与低电平信号端VSS相连。电压输出电路51用于交替提供使选通模块52的第一端与第二端导通的有效信号以及使选通模块52的第一端与第二端断开的无效信号；电源端VDD用于提供使所述聚合物分散液晶层处于所述透射态的高电平电压Vdd。选通模块52的控制端与电压输出电路51之间还设置有第一电阻R1，选通模块52的第一端与电源端VDD之间还设置有第二电阻R2。
其中，电压输出电路51提供所述有效信号和所述无效信号的交替频率在50Hz～70Hz之间。选通模块52包括薄膜晶体管M1，薄膜晶体管M1的栅极为选通模块52的控制端，薄膜晶体管M1的第一极为选通模块52的第一端，薄膜晶体管M1的第二极为选通模块52的第二端。即，薄膜晶体管M1的栅极与电压输出电路51的第二输出端相连，薄膜晶体管M1的第一极与电源端VDD、可控开关60的第一端相连，薄膜晶体管M1的第二极与低电平信号端VSS相连。薄膜晶体管M1具体可以为N型薄膜晶体管，相应地，所述有效信号为高电平电压信号，所述无效信号为低电平电压信号。低电平信号端VSS具体可以为接地端。
当需要进行宽视角显示时，将可控开关60断开，以使得两个透明电极层12与驱动结构50断开连接，从而使得聚合物分散液晶层中的液晶任意取向，进而对射入该聚合物分散液晶层的光线进行散射，呈现出散射态。当需要进行窄视角显示时，将可控开关60导通，电压输出电路51的第一输出端和第二输出端之间的电压V1交替在低电平电压和高电平电压之间切换，其中，当V1为低电平电压时，薄膜晶体管关断，两个透明电极层12之间的电压(即，驱动结构50输出的驱动电压Vout)达到电源端VDD的电压Vdd；当V1为高电平电压时，薄膜晶体管M1导通，两个透明电极层12之间的电压Vout为零。如图6所示，两个透明电极层12之间的电压为频率与V1相同，幅值在0和Vdd之间切换的方波。可选地，在驱动结构50与视角切换结构10的透明电极层12之间还可以设置逆变电路，从而使得两个透明电极层12之间的电压形成±Vdd的方波。
应当理解的是，虽然电压输出电路51输出的电压V1是在高低电平之间切换的，但是由于切换频率较大，对于人眼而言，聚合物分散液晶层仍会保持散射态。而电压输出电路51输出的电压V1的切换，能够防止使得聚合物分散液晶层的液晶极化。
当所述显示装置为液晶显示装置，且液晶显示面板20与背光源30之间设置视角切换结构10时，视角切换结构10的两个透明电极层12之间达到不同电压时，显示装置的亮度与视角的关系曲线如图7所示。可以看出，光学调节层11处于透射态(即两层透明电极层12之间电压为零)时，显示装置的视角范围较小；光学调节层11处于散射态(即两层透明电极层10之间的电压不为零)时，显示装置的视角范围较大。显示装置中心亮度值随着视角切换结构10的两层透明电极层12之间电压的增大而增大；电压增大至2V～6V之间时，随着电压的增大，显示装置中心亮度增大得较慢，因此，为了在提高显示装置亮度的同时防止显示装置的功耗过高，将上述电源端的电压Vdd设置为5V。
表2为显示装置在设置视角切换结构10和防窥层40后的各参数与原始状态下的各参数对比表。其中，视角切换结构10设置在液晶显示面板20与背光源30之间；防窥层40设置在视角切换结构10和背光源之间。表2中的10％中心亮度角度是指，观看亮度能够达到中心亮度10％的视角范围；原始状态是指，显示装置在未设置视角切换结构10和防窥层40时的状态。
表2
通过表2可以看出，当同时设置视角切换结构10和防窥层40后，视角切换结构10处于透射态时，显示装置的视角比原始状态下明显减小；视角切换结构10处于散射态时，显示装置的视角比原始状态下明显增大；从而使得显示装置的视角切换效果更明显。
图8为图4的显示装置在散射态和透射态时的亮度与视角的关系曲线。由图8同样可以看出，视角切换结构10的光学调节层11处于透射态时，显示装置的视角在-40°～40°之间；视角切换结构10的光学调节层11处于散射态时，显示装置的视角在-80°～80°之间，视角切换效果较明显。
以上为对本发明提供的视角切换结构和显示装置的描述，可以看出，本发明提供的视角切换结构用于显示装置时，能够使得显示装置在窄视角和宽视角之间进行切换，并且，当显示装置设置有防窥层时，切换效果更加明显，从而可以满足人们在不同场合下的显示需求。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种视角切换结构，用于显示装置中，其特征在于，所述视角切换结构包括能够在透射态和散射态之间切换的光学调节层，所述光学调节层用于在所述透射态时使入射至该光学调节层的光线沿原入射方向出射，并在所述散射态时对入射至所述光学调节层的光线进行散射。
2.根据权利要求1所述的视角切换结构，其特征在于，所述光学调节层为聚合物分散液晶层，所述光学调节层的两侧均设置有透明电极层。
3.根据权利要求2所述的视角切换结构，其特征在于，所述聚合物分散液晶层包括高分子基体和混合在所述高分子基体中的近晶型液晶。
4.根据权利要求2所述的视角切换结构，其特征在于，每层所述透明电极层背离所述光学调节层的一侧均设置有透明绝缘层。
5.根据权利要求4所述的视角切换结构，其特征在于，制成所述透明绝缘层的材料包括聚对苯二甲酸丁二酯。
6.一种显示装置，包括显示模组，所述显示模组包括发光结构，该发光结构用于发射光线以进行显示，其特征在于，所述显示装置还包括如权利要求1至5中任意一项所述的视角切换结构，所述视角切换结构设置在所述发光结构的出光侧。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示模组还包括液晶显示面板，所述发光结构为向所述液晶显示面板提供光线的背光源，所述视角切换结构设置在所述背光源与所述液晶显示面板之间。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括设置在所述液晶显示面板与所述背光源之间的防窥层，所述防窥层包括多个挡光墙，所述防窥层位于每相邻两个挡光墙的区域之间形成透光区；所述视角切换结构设置在所述防窥层与所述液晶显示面板之间。
9.根据权利要求6至8中任意一项所述的显示装置，其特征在于，当所述光学调节层为聚合物分散液晶层，所述光学调节层的两侧均设置有透明电极层时，
所述显示装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括分别与两个所述透明电极层相连的第一输出端和第二输出端，所述驱动结构用于在其第一输出端和第二输出端之间输出驱动电压，该驱动电压用于驱动所述聚合物分散液晶层处于所述透射态；所述驱动结构和所述透明电极层之间还设置有可控开关。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述驱动结构包括电压输出电路、电源端、低电平信号端和选通模块，所述电压输出电路的第一输出端与两个所述透明电极层中的一者相连，所述电压输出电路的第二输出端与所述选通模块的控制端相连，所述选通模块的第一端与所述电源端、所述可控开关的第一端相连，所述可控开关的第二端与两个所述透明电极层中的另一者相连，所述选通模块的第二端与所述低电平信号端相连；
所述电压输出电路用于交替提供使所述选通模块的第一端与第二端导通的有效信号以及使所述选通模块的第一端与第二端断开的无效信号；所述电源端用于提供使所述聚合物分散液晶层处于所述透射态的高电平电压。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述选通模块的控制端与所述电压输出电路之间还设置有第一电阻，所述选通模块的第一端与所述电源端之间还设置有第二电阻。
12.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述选通模块包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的栅极为所述选通模块的控制端，所述薄膜晶体管的第一极为所述选通模块的第一端，所述薄膜晶体管的第二极为所述选通模块的第二端。
13.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述电压输出电路提供所述有效信号和所述无效信号的交替频率在50Hz～70Hz之间。
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