CN108710222B - 一种防窥结构及其制备方法、显示面板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防窥结构及其制备方法、显示面板组件，属于防窥技术领域，其可解决现有的防窥视角固定，无法实现对防窥视角的控制的问题。本发明的防窥结构中，通过折射率调控部件控制第二材料的折射率与第一折射率的差值，从而改变第一基板与第二材料之间的光子晶体效应的强弱，实现对出光视角的控制。使用本实施例的防窥结构的显示面板，可以控制出光面的可视角在±5°～±90°范围内变化。

Description

一种防窥结构及其制备方法、显示面板组件
技术领域
本发明属于防窥技术领域，具体涉及一种防窥结构及其制备方法、显示面板组件。
背景技术
随着科技的进步，便携显示装置越来越普及，例如人们在坐车或等车的过程中，通常都在通过手机或平板电脑进行阅读、学***板电脑上显示的内容可能会被邻近者窥视到，信息可能会被泄露出去，导致自己的隐私得不到保护，给用户带来不便。目前市场上通常都是通过在显示装置上贴制防窥片保护自己的隐私。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前的防窥方案的防窥视角固定，无法针对不同应用环境对防窥视角的大小进行控制。
发明内容
本发明针对现有的防窥视角固定，无法实现对防窥视角的控制的问题，提供一种防窥结构及其制备方法、显示面板组件。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种防窥结构，包括：
透明的第一基板，所述第一基板的材料具有第一折射率，所述第一基板包括相对的两侧，其中一侧具有多个凹槽，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；
设于所述凹槽内的第二材料；
折射率调控部件，用于改变第二材料的折射率，并通过控制第二材料的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板与第二材料之间的光子晶体效应，以控制出光面的可视角进行变化。
可选的是，在平行于入光面所在面的方向上，所述凹槽内的尺寸范围为：30nm～210nm；相邻的凹槽间距为：20nm～200nm；在垂直于入光面所在面的方向上，所述凹槽的尺寸范围为：50μm～200μm。
可选的是，所述第一基板的材料包括亚克力材料、PET、玻璃中的任意一种。
可选的是，所述折射率调控部件包括透明电极。
可选的是，所述第二材料包括液晶，所述改变第二材料的折射率与第一折射率的差值是通过透明电极控制第二材料所在电场的电压以改变第二材料的折射率与第一折射率的差值。
可选的是，所述透明电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别设于所述第一基板的相对的两侧上，其中，设于第一基板具有凹槽一侧的透明电极与所述凹槽围成封闭结构，用于封存液晶。
可选的是，所述第一折射率的范围为1.2-3.5；所述第一折射率与第二材料的折射率的差值的范围为0-2。
本发明还提供一种显示面板组件，包括显示面板，所述显示面板的出光面上设有上述的防窥结构。
本发明的还提供一种防窥结构的制备方法，包括以下制备步骤：
采用透明的材料形成第一基板，其中，所述第一基板具有第一折射率，所述第一基板包括相对的两侧，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；
在所述第一基板的其中一侧形成多个凹槽；
在所述凹槽内填充第二材料；
形成折射率调控部件，所述折射率调控部件用于改变第二材料的折射率，并通过控制第二材料的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板与第二材料之间的光子晶体效应，以控制出光侧的可视角。
可选的是，所述形成多个凹槽是通过纳米压印工艺形成；
所述在所述凹槽内填充第二材料包括采用真空滴灌的方式向所述凹槽内填充第二材料。
附图说明
图1为本发明的实施例1的防窥结构的截面示意图；
图2为本发明的实施例2的防窥结构的立体示意图；
图3为本发明的实施例2的防窥结构的一种截面示意图；
图4为本发明的实施例2的防窥结构的另一种截面示意图；
图5为本发明的实施例2的防窥结构的可视视角的测试结果图；
图6为本发明的实施例2的防窥结构的视角光斑测试图；
图7为本发明的实施例3的防窥结构的制备方法流程图；
图8为本发明的实施例4的显示面板组件的结构示意图；
其中，附图标记为：1、第一基板；10、凹槽；2、第二材料；3、折射率调控部件；31、第一电极；32、第二电极；4、显示面板；5、衬底；6、压印模板。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种防窥结构，如图1所示，包括：透明的第一基板1，第二材料2，以及折射率调控部件3；其中，所述第一基板1的材料具有第一折射率，所述第一基板1包括相对的两侧，其中一侧具有多个凹槽，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；所述第二材料2设于所述凹槽内；所述折射率调控部件3用于改变第二材料2的折射率，并通过控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应，以控制出光面的可视角进行变化。
本实施例的防窥结构中，通过折射率调控部件3控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，从而改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应的强弱，实现对出光视角的控制。使用本实施例的防窥结构的显示面板，可以控制出光面的可视角在±5°～±90°范围内变化。
实施例2：
本实施例提供一种防窥结构，如图2所示，包括：透明的第一基板1，第二材料2，以及折射率调控部件3；其中，所述第一基板1的材料具有第一折射率，所述第一基板1包括相对的两侧，其中一侧具有多个凹槽10，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；所述第二材料2设于所述凹槽10内；所述折射率调控部件3用于改变第二材料2的折射率，并通过控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应，以控制出光面的可视角进行变化；其中，所述折射率调控部件3包括透明电极。
本实施例中利用透明电极改变第二材料2的折射率，其中通过透明电极控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应的强弱，实现对出光视角的控制。
本实施例中不对第一基板1的具体材料进行限制，只要其是透明的不影响正常出光即可，在一个实施例中，所述第一基板1的材料包括亚克力材料、PET、玻璃中的任意一种。优选的是，所述第一折射率的范围为1.2-3.5。
也就是说，可以选择树脂类透明材料作为构成第一基板1的材料，这些树脂类透明材料不仅透光性好，还利于成型，可以选择相应工艺，以便比较容易的在表面形成相应的凹槽10形状。通常选择折射率的范围为1.2-3.5的透明树脂类材料，以便于与第二材料2的折射率形成一定差异，从而便于控制可视角。
本实施例中也不对第二材料2的具体材料进行限制，只要其折射率可在不同电场下进行改变即可。作为本实施例中的一种可选实施方案，所述第二材料2包括液晶，所述改变第二材料2的折射率与第一折射率的差值是通过透明电极控制第二材料2所在电场的电压以改变第二材料2的折射率与第一折射率的差值。
也就是说，在此可以选用聚合物液晶等材料作为第二材料2，其中，可以向透明电极施加不同电压，以便利用透明电极对液晶进行控制，从而使得液晶具有不同的折射率。
本实施例中不对透明电极的具体材料进行限制，可以选用ITO等透明导电材料。本实施例中也不对透明电极的具体形状进行限制，其可以是板状的电极，也可以是条状的电极，只要其能改变第二材料2所在环境的电场即可。
作为本实施例中的一种可选实施方案，如图3所示，所述透明电极包括第一电极31和第二电极32，所述第一电极31和第二电极32分别设于所述第一基板1的相对的两侧上，其中，设于第一基板1具有凹槽10一侧的透明电极与所述凹槽10围成封闭结构，用于封存液晶。
其中，向上下两个透明电极施加不同的电压，可以控制液晶进行不同程度的偏转，从而呈现不同的折射率，达到控制第二材料2折射率的目的。
本实施例中不对凹槽10的具体形状或者尺寸进行限定，通常该凹槽10可以是多个周期规则排布的结构，作为本实施例中的一种可选实施方案，在平行于入光面所在面的方向上，所述凹槽10内的尺寸d1的范围为：30nm～210nm；相邻的凹槽10间距d2为：20nm～200nm；在垂直于入光面所在面的方向上，所述凹槽10的尺寸d3范围为：50μm～200μm。
其中，二维光子晶体波导原理为介质材料尺寸与波长为同一量级时的波动光学现象之一，本质上属于干涉和衍射。本实施例中当凹槽10的宽度d1为30nm～210nm，间距d2为20nm～200nm，深度d3为50μm～200μm时可以充分利用光子晶体波导原理，实现对出光视角的改变和控制。
作为本实施例中的一种可选实施方案，所述第一折射率与第二材料2的折射率的差值的范围为0-2。
在一个具体实施例1中：d1为135nm，d2为150nm，d3为95μm，第一折射率与第二材料2的折射率的差值分别为：0、0.7、1.2，将该防窥结构分别用于显示面板上，测试可视视角的结果见图5。需要说明的是，当使用者正对显示面板时的可视角为0°，左右各偏10°，即±10°，相当于从左至右的可视角总的范围为20°，左右各偏90°，即±90°，相当于从左至右的可视角总的范围为180°，对实施例1的防窥结构进行视角光斑测试，侧视图见图6。
在一个具体实施例2中：d1为135nm，d2为150nm，d3为95μm，第一折射率与第二材料2的折射率的差值分别为：0、0.3、0.6、0.9、1.2，用时域有限差分软件(FDTD)进行模拟，测试可视视角的结果见图5。
从图5中可以看出，本实施例的防窥结构用于显示面板上后，可通过控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，实现对出光视角的控制。
从图6中可以看出，a：第一折射率与第二材料2的折射率的差值为1.2时，产品的视角为50°；b：第一折射率与第二材料2的折射率的差值为0.7时，产品的视角为100°；c：第一折射率与第二材料2的折射率的差值为0时，产品的视角为175°。更具体的，当第一折射率与第二材料2的折射率的差值为2时，产品的视角为10°。
在本实施例对应的附图中，显示了各结构层的大小、厚度等仅为示意。在工艺实现中，各结构层在衬底上的投影面积可以相同，也可以不同，可以通过刻蚀工艺实现所需的各结构层投影面积；同时，附图所示结构也不限定各结构层的几何形状，例如可以是附图所示的矩形，还可以是梯形，或其它刻蚀所形成的形状，同样可通过刻蚀实现。
实施例3：
本实施例提供了一种上述实施例防窥结构的制备方法，如图7所示，包括以下制备步骤：
S01、采用透明的材料形成第一基板1，其中，可以将第一基板1形成于衬底5之上，也可以直接将第一基板1形成于显示面板之上。所述第一基板1具有第一折射率，所述第一基板1包括相对的两侧，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面。具体的，可以选择树脂类透明材料作为构成第一基板1的材料，这些树脂类透明材料不仅透光性好，还利于成型，选择相应工艺，以便比较容易的在表面形成相应的凹槽10形状。通常选择折射率的范围为1.2-3.5的透明树脂类材料，以便于与第二材料2的折射率形成一定差异，从而便于控制可视角。
S02、在所述第一基板1的其中一侧形成多个凹槽10。具体的，可以采用纳米压印工艺形成；更具体的，可以将可紫外固化的透明树脂材料涂覆到衬底5上，光固化后利用压印模板6压印纳米凹槽10。
S03、在所述凹槽10内填充第二材料2；具体的，所述在所述凹槽10内填充第二材料2包括采用真空滴灌的方式向所述凹槽10内填充第二材料2。
S04、形成折射率调控部件3，所述折射率调控部件3用于改变第二材料2的折射率，并通过控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应，以控制出光侧的可视角。
需要说明的是，可以先在凹槽10上形成透明电极作为折射率调控部件3，这样透明电极与所述凹槽10围成封闭结构，然后在向该封闭结构中真空滴灌液晶。
本实施例的制备防窥结构的方法简单方便，易于工业化。
实施例4：
本实施例提供一种显示面板组件，如图8所示，包括显示面板4，所述显示面板4的出光面上设有上述实施例的防窥结构。
本实施例中防窥结构的第一基板1的凹槽的延伸方向水平放置，这样可以实现左右两侧的防窥。具体的，可以通过折射率调控部件控制第二材料2的折射率与第一折射率的差值，从而改变第一基板1与第二材料2之间的光子晶体效应的强弱，实现对出光视角的控制。使用本实施例的防窥结构的显示面板，可以控制出光面的可视角在±5°～±90°(即10°-180°)范围内变化。
其中，需要关闭显示面板组件的防窥功能时，只需在第二材料2例如液晶的两侧提供一定的电压，具体的，可以是±(1-50)伏的电压，使液晶分子折射率与第一基板1的材料的折射率相等即可；需要开启防窥功能时，通过透明电极调整液晶分子驱动电压，改变其折射率，光子效应发生，视角相应的缩小，缩小程度可通过不同电压实现调控，实现不同程度的防窥功能。
实施例5：
本实施例提供了一种显示装置，其包括上述实施例的显示面板组件。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
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 (5)

1.一种防窥结构，其特征在于，包括：
透明的第一基板，所述第一基板的材料具有第一折射率，所述第一基板包括相对的两侧，其中一侧具有多个凹槽，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；
设于所述凹槽内的第二材料；
折射率调控部件，用于改变第二材料的折射率，并通过控制第二材料的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板与第二材料之间的光子晶体效应，以控制出光面的可视角进行变化；
第一基板的材料包括折射率的范围为1.2-3.5的透明树脂；
所述第二材料包括聚合物液晶；
所述折射率调控部件包括透明电极；所述改变第二材料的折射率与第一折射率的差值是通过透明电极控制第二材料所在电场的电压以改变第二材料的折射率与第一折射率的差值；
所述透明电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别设于所述第一基板的相对的两侧上，其中，设于第一基板具有所述凹槽一侧的透明电极与所述凹槽围成封闭结构，用于封存聚合物液晶；
在平行于入光面所在面的方向上，所述凹槽内的尺寸范围为：30nm～210nm；相邻的凹槽间距为：20nm～200nm；在垂直于入光面所在面的方向上，所述凹槽的尺寸范围为：50μm～200μm。
2.根据权利要求1所述的防窥结构，其特征在于，所述第一折射率的范围为1.2-3.5；所述第一折射率与第二材料的折射率的差值的范围为0-2。
3.一种显示面板组件，其特征在于，包括显示面板，所述显示面板的出光面上设有权利要求1-2任一项所述的防窥结构。
4.一种防窥结构的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
采用透明的材料形成第一基板，其中，所述第一基板具有第一折射率，所述第一基板包括相对的两侧，且两侧中的一侧为入光面，另一侧为出光面；其中，第一基板的材料包括折射率的范围为1.2-3.5的透明树脂；
在所述第一基板的其中一侧形成多个凹槽；其中，在平行于入光面所在面的方向上，所述凹槽内的尺寸范围为：30nm～210nm；相邻的凹槽间距为：20nm～200nm；在垂直于入光面所在面的方向上，所述凹槽的尺寸范围为：50μm～200μm；
在所述凹槽内填充第二材料；其中，所述第二材料包括聚合物液晶；
形成折射率调控部件，所述折射率调控部件用于改变第二材料的折射率，并通过控制第二材料的折射率与第一折射率的差值，改变第一基板与第二材料之间的光子晶体效应，以控制出光侧的可视角；其中，所述折射率调控部件包括透明电极；所述改变第二材料的折射率与第一折射率的差值是通过透明电极控制第二材料所在电场的电压以改变第二材料的折射率与第一折射率的差值；
所述透明电极包括第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别制作在所述第一基板的相对的两侧上，其中，制作在第一基板具有所述凹槽一侧的透明电极与所述凹槽围成封闭结构，用于封存聚合物液晶。
5.根据权利要求4所述的防窥结构的制备方法，其特征在于，所述形成多个凹槽是通过纳米压印工艺形成；
所述在所述凹槽内填充第二材料包括采用真空滴灌的方式向所述凹槽内填充第二材料。
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