显示装置及显示装置的显示方法与流程

本发明涉及显示
技术领域：
，具体地，涉及显示装置及显示装置的显示方法。
背景技术：
：现有技术中的反射式lcd结构包括光源，导光板，偏振片(pol)，彩膜基板(cf基板)，液晶层，反射面电极，tft基板，结构示意图参照图1。反射模式液晶显示原理：在外界环境光强烈时，前置光源关闭，利用环境光显示，在暗室时，打开前置光源，利用前置光源的光线进行显示。但是，显示过程中入射光需要两次经过偏振片，光透过率仅为33％左右，光透过率低；且由于设置有反射面电极，背景光无法透过显示器，无法实现透明显示。因此，关于显示装置的研究仍有待深入。技术实现要素：本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光透过率高、可以实现透明显示或光利用率高的显示装置。在本发明的一个方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，该显示装置包括：导光组件，所述导光组件具有相对设置的出光面和对光面，所述出光面限定出出光区域和非出光区域；偏光层，所述偏光层设置于所述出光面远离所述对光面的一侧，且包括多个间隔设置的偏光片，所述多个偏光片在所述出光面上的投影覆盖所述出光区域；液晶光栅组件，所述液晶光栅组件设置于所述偏光层远离所述导光组件的一侧；反射电极，所述反射电极设置在所述液晶光栅组件中。由此，从出光区域出射的光线经偏光片、液晶光栅照射到反射电极，然后经反射电极反射并通过液晶光栅组件，从而实现反射式的显示模式，其中，光线经过液晶光栅组件时可以在液晶光栅组件的作用下发生衍射，且通过控制液晶光栅组件实现不同的衍射效率可实现灰阶显示，更佳的是，衍射光可以通过偏光片之间的间隙射出，光线不需要经过两次偏光片，光透过率和利用率大大提高。根据本发明的实施例，所述出光面上限定出多个所述出光区域和多个所述非出光区域，并且多个所述出光区域和多个所述非出光区域呈阵列分布并且间隔设置。根据本发明的实施例，该显示装置进一步包括：多个取光光栅，所述多个取光光栅设置在所述出光面或所述对光面上用于形成所述出光区域。根据本发明的实施例，所述取光光栅的光栅周期为0.05-5微米，光栅宽度为0.5-5微米，占空比为0.5～1。根据本发明的实施例，所述多个取光光栅出射的光为偏振光，且所述偏振光的偏振方向与所述偏光片的偏振方向相同。根据本发明的实施例，所述导光组件包括：导光板，所述导光板外表面设置有全反射层；侧入式光源；以及耦合光栅，所述耦合光栅设置在所述侧入式光源与所述导光板之间。根据本发明的实施例，所述反射电极包括多个间隔设置的子反射电极。根据本发明的实施例，每个所述偏光片在所述出光面上的投影覆盖至少一个出光区域以及至少一个子反射电极在所述出光面上的投影。根据本发明的实施例，所述液晶光栅结构包括：取向层，设置于所述偏光层远离所述导光板的一侧；液晶层，设置于所述取向层远离所述导光板的一侧；第一平坦层，设置于所述液晶层远离所述导光板的一侧；第二平坦层，设置于所述第一平坦层远离所述导光板的一侧；第一电极，嵌设于所述第二平坦层远离所述导光板的一侧；绝缘层，设置于所述第一电极远离所述导光板的一侧；第二电极，设置于所述绝缘层远离所述导光板的一侧，其中，所述反射电极设置于所述液晶层和所述第一平坦层之间。在本发明的另一方面，本发明提供了一种显示装置的显示方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用导光组件将来自于光源的光线转换为间隔分布的准直光线；使所述准直光线依次通过间隔设置的偏光片和液晶光栅组件；使通过所述液晶光栅组件的光线被反射电极反射后通过所述液晶光栅组件和所述偏光层，以便显示图案。由此，通过控制液晶光栅组件的电压，可以通过不同的衍射效率实现灰阶显示，同时光线不需要经过两次偏光片，可以有效提高光透过率和利用率。附图说明图1是现有技术中反射式lcd的结构示意图。图2是本发明中一个实施例的显示装置的结构示意图。图3是本发明中又一个实施例中显示装置的结构示意图。图4是本发明中又一个实施例中显示装置的结构示意图。图5是本发明中又一个实施例中显示装置的结构示意图。图6是本发明中又一个实施例中阶梯光栅的结构示意图。图7是本发明中又一个实施例中孔状光栅的结构示意图。图8是本发明中又一个实施例中显示装置的结构示意图。图9是本发明中又一个实施例中取光光栅与偏光片的宽度关系示意图。图10是本发明中又一个实施例中显示装置暗态时的结构示意图。图11是本发明中又一个实施例中显示装置灰阶显示时的结构示意图。图12是本发明中又一个实施例中液晶光栅形貌的结构示意图。图13是本发明中又一个实施例中电极结构示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本发明的一个方面，本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例，参照图2，该显示装置包括：导光组件1，导光组件1具有相对设置的出光面21和对光面22，出光面21限定出出光区域211和非出光区域212；偏光层70，偏光层70设置于所述出光面21远离所述对光面22的一侧，且包括多个间隔设置的偏光片71，所述多个偏光片71在所述出光面21上的投影覆盖所述出光区域211；液晶光栅组件80，液晶光栅组件80设置于偏光层70远离导光组件1的一侧；反射电极83，反射电极83设置在液晶光栅组件80中。由此，从出光区域出射的光线经偏光片、液晶光栅照射到反射电极，然后经反射电极反射并通过液晶光栅组件，从而实现反射式的显示模式，其中，光线经过液晶光栅组件时可以在液晶光栅组件的作用下发生衍射，且通过控制液晶光栅组件实现不同的衍射效率可实现灰阶显示，更佳的是，衍射光可以通过偏光片之间的间隙射出，光线不需要经过两次偏光片，光透过率和利用率大大提高。具体而言，来自光源的光线经过导光组件，通过出光面上的出光区域射出，然后经过偏光片，获得的偏振光依次经过液晶光栅组件、经反射电极反射，再次经过所述液晶光栅组件。其中，当需要黑态显示时，控制施加给液晶光栅组件中的液晶层的电压，使整个液晶层呈均一状态(即不具备光栅的作用)，此时偏振光可以直接透过液晶层，仅偏振方向旋转90度，再经过反射电极反射、再次通过液晶层后，偏振光偏振方向接连两次旋转90度，传播到偏光片时，偏振方向与偏光片的偏振方向垂直，偏振光被吸收，实现黑态显示；当需要非黑态显示时，光线路径与黑态显示时相同，区别在于偏振光通过液晶光栅组件时，通过控制施加给液晶层的电压使偏振光发生衍射，且通过施加不同的电压可以使得液晶光栅组件对偏振光具有不同的衍射效率，从而实现灰阶显示，其中，衍射光通过偏光片的间隙射出，大大提高了光透过率和利用率，射向偏光片的衍射光因与偏光片偏振方向垂直而被吸收。根据本发明的实施例，参照图2，所述出光面21上限定出多个所述出光区域211和多个所述非出光区域212，并且多个所述出光区域211和多个所述非出光区域212呈阵列分布并且间隔设置。由此，光线分布更均匀，显示效果更佳。根据本发明的实施例，多个出光区域211和多个非出光区域212的具体形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，多个出光区域211和多个非出光区域212的形状包括但不限于矩形、正方形等规则或不规则的几何形状。根据本发明的实施例，形成所述偏光片的材料没有特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。在本发明的一些实施例中，形成所述偏光片的材料包括二向色性染料。由此，可以进一步提高光的利用率和透过率。根据本发明的实施例，参照图3，该显示装置进一步包括：多个取光光栅20，所述多个取光光栅20设置在所述出光面21(图中未示出)或所述对光面22上，用于形成所述出光区域211。由此，可以将光线以准直角度取出，实现了高透过率的准直光源，从而使光线垂直射出导光组件，进而提高光的透过率和利用率。根据本发明的实施例，入射光线在没有取光光栅的区域全反射传播，当入射光线打到取光光栅处时，光线被取出，通过设计取光光栅的光栅周期p、台阶数、光栅宽度d、高度h及折射率等参数，可达到取出准直光线的技术效果，进而提高光利用率和透过率。根据本发明的实施例，取光光栅的光栅周期p、台阶数、高度h及折射率没有限制要求，只要能通过设计上述参数，使当入射光线打到取光光栅处时，光线以准直线被取出即可。在本发明的一些实施例中，光栅周期p为0.05-5微米，光栅宽度d为0.5-5微米，占空比d/p为0.5-1。由此，可达到更佳的取出准直光线的技术效果。根据本发明的实施例，为了使入射到取光光栅的光线以准直角度取出，取光光栅可以为阶梯光栅、简单光栅或孔状光栅，优选阶梯光栅。由此，可达到更佳的取出准直光线的技术效果。根据本发明的一个具体实施例，参照图6，取光光栅为八阶的阶梯光栅，占空比为1，即每阶光栅的宽度为d/8，每个台阶的高度为h1-h8，该取光光栅的具体参数见下表1，八阶光栅的具体高度见下表2。表1表2台阶光栅高度/微米h11.21h21.94h31.71h41.45h51.18h60.19h70.32h80.99根据本发明的另一个具体实施例，参照图7，取光光栅为孔状光栅，孔的形状可以为圆孔也可以为方孔，光栅的高度h一样，范围可以是0-10微米，一个光栅周期有5个孔，根据节点的位置来定义光栅孔的结构，图7中有8个节点，节点位置如下表3所示，孔状光栅参数见下表4。表3节点节点大小/微米x10.21x20.25x30.27x40.39x50.68x60.7x70.77x80.9表4当然，需要说明的是，图6和图7仅是示例性说明本申请的取光光栅的结构，并不能理解为对本发明的限制，只要不脱离本发明的发明构思，在不付出创造性劳动的情况下，对本发明做出的合理替换和变化均在本发明的保护范围之内。根据本发明的实施例，从取光光栅出射的光线可以为偏振光，也可为非偏振光，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，取光光栅的光栅周期p与入射光波长相近或小于入射光波长，此时从取光光栅出射的光为偏振光，且所述偏振光的偏振方向与所述偏光片的偏振方向相同。这样从导光组件中出射的偏振光透过，其他干扰光线(如环境光)被吸收，有利于提高显示效果。根据本发明的实施例，为了实现更好的显示效果，可以对取光光栅的宽度和偏光片的宽度进行控制。具体的，取光光栅20和偏光片71的宽度关系可以参见图9，图中α为遮挡角，θ为准直角度(出光角度/出射角)，为透过角，a为出光光栅宽度，e为一个出光光栅单元，b为偏光层宽度，c为透过区宽度，d为工艺偏差，h为取光光栅和偏光层之间的距离。基于几何关系：b＝a+(h*tanθ+d)*2根据光栅宽度a、出光角度θ、取光光栅和偏光层之间的距离h以及工艺偏差d的值即可求得遮光区域宽度b及遮光角α。根据上述公式可知，h越小，b也就越小，所以，当取光光栅位于导光板的出光面上时，b的值最小，即光的透过率最高，因而在本发明的实施例中优选将取光光栅设在出光面上。根据本发明的一个具体实施例，光栅宽度a为10微米，出光角度为±5°，高度为160微米，工艺偏差d为5微米，可求得b为48微米，若再已知e，变可计算出c，从而得到显示区开口率c/e。根据本发明的实施例，参照图3，所述导光组件1包括：导光板10，导光板10的两个相对设置的面为出光面21和对光面22；全反射层60，全反射层60设置在出光面21和对光面22上；侧入式光源30，耦合光栅40，耦合光栅40设置于光源30与导光板10之间。由此，光源发出的光线经耦合光栅的衍射后，以一定较大范围角度的光线出射，使出射光的入射角大于光线在导光板中发生全反射的临界角θi，即要求出射光线至少能在导光板中全反射传播，可以提高光的利用率。根据本发明的实施例，对侧入式光源的选择没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，以灯条为光源，较佳情况下，灯条为单色光源，具体的侧入式光源可以为led或microled光源的朗伯体光线。由此，光线的辐射亮度不会随着方向的变化而变化，提高光的利用率和透过率。此外，根据本发明的实施例，灯条的折射率可以小于导光板折射率，由此，可将侧入式光源发出的大发散角的光线收拢为较小发散角度的光线入射到导光板，进一步提高的利用率和透过率。根据本发明的实施例，形成全反射层的材料没有限制要求，只要能够在导光板中形成全反射即可，例如根据本发明的一些实施例，全反射层的折射率小于导光板的折射率。由此，光不会从导光板中射出，进而提高光的利用率和透过率。根据本发明的实施例，参见图5，导光组件中的耦合光栅可以为抛物面反射镜100，其中侧入式光源位置在抛物面反射镜100的焦点a处。由此，抛物面反射镜可以将各个方向的光线反射至导光板中，提高光的利用率，进而提高光的透过率。根据本发明的实施例，为了充分的提高光利用率，可以在抛物面反射镜远离导光板的一侧镀一层金属层(图中未示出)。由此，金属层又可以将一部分光线反射至导光板，提高光的利用率。根据本发明的实施例，金属层的具体种类也没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，金属层的具体种类为铝、银或金属合金等。根据本发明的实施例，参照图4，导光组件还可以进一步包括反射片50，反射片50设置于侧入式光源的两侧。由此，反射片可以将射向其他方向的光线再次反射到导光板中，进一步提高光的利用率。根据本发明的实施例，形成反射片50和抛物面反射镜100的材料没有限制要求，只要其具有较好的反射性能即可。在本发明的一些实施例中，形成反射片50和抛物面反射镜100可以为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。根据本发明的实施例，参照图3，所述反射电极包括多个间隔设置的子反射电极831。由此，显示装置背面的光可以通过多个子反射电极831之间的间隙透过显示装置，进而实现透明显示。根据本发明的实施例，反射电极的具体材质没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，反射电极的材质可以为铝、银或金属合金等。由此，电学性能佳，对光的反射率高，提高反射显示质量。根据本发明的实施例，为了实现更好的显示效果，每个所述偏光片在所述出光面上的投影覆盖至少一个出光区域以及至少一个子反射电极在所述出光面上的投影。较佳的，每个偏光片在出光面上的投影覆盖一个出光区域以及一个子反射电极在所述出光面上的投影，且偏光片、出光区域和子反射电极的数量相同。由此，能够很好的保证黑态显示时光线均被吸收，显示装置的对比度较高，显示效果较佳。根据本发明的实施例，参照图8，液晶光栅组件80包括：取向层81，设置于偏光层70远离导光板10的一侧；液晶层82，设置于取向层81远离导光板10的一侧；第一平坦层84，设置于液晶层82远离导光板10的一侧；第二平坦层86，设置于第一平坦层84远离导光板10的一侧；第一电极85，嵌设于第二平坦层86远离导光板10的一侧；绝缘层87，设置于第一电极85远离导光板10的一侧；第二电极88，设置于绝缘层87远离导光板10的一侧，其中，反射电极83设置于液晶层82和第一平坦层84之间。由此，实现该显示装置的反射式显示模式，且光透过率和利用率较高。根据本发明的实施例，显示装置进一步包括衬底90，设置于液晶光栅组件80远离导光板10的一侧。由此，可以对该显示装置起到支撑保护作用。在本发明的另一方面，本发明提供了一种显示装置的显示方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用导光组件将来自于光源的光线转换为间隔分布的准直光线；使所述准直光线依次通过间隔设置的偏光片和液晶光栅；使通过所述液晶光栅的光线被反射电极反射后通过所述液晶光栅和所述偏光层，以便显示图案。由此，通过控制液晶光栅组件的电压，可以通过不同的衍射效率实现灰阶显示，同时光线不需要经过两次偏光片，可以有效提高光透过率和利用率。需要说明的是，实施该显示方法的显示装置可以为前面所描述的显示装置，具体结构和参数均与前面描述的显示装置一致，在此不再过多赘述。下面以取光光栅出射的光线为偏振光为例进行详细说明黑态显示、非黑态显示及透明显示的过程。根据本发明的实施例，参照图10，当采用黑态显示时，从导光板10上的多个取光光栅20处出射的光线为准直偏振光，在导光板10远离取光光栅20的一侧间隔设置多个偏光片71，多个偏光片71的透过轴与出射光偏振方向一致，这样从导光板10中出射的偏振光透过，其他干扰光线(如环境光)被吸收，透过多个偏光片71的偏振光入射到液晶层82，其中液晶满足“nd＝λ/4”的条件，例如入射的偏振光的振动方向平行于纸面，经过液晶层82后变为右旋偏振光，经过多个子反射电极831反射后变为左旋偏振光，再经过液晶层82的调制变为振动方向垂直于纸面的偏振光，达到偏光片后，偏振光被吸收，即没有显示的光线出射，此时为黑态。根据本发明的实施例，参照图11，当采用非黑态显示时，给液晶层82加一定电压信号，此时液晶层呈现周期性排列的液晶光栅，利用液晶光栅的衍射实现图案显示。具体的，从导光板10中出射的准直偏振光，经过多个子反射电极831的反射后，再经过液晶光栅的衍射，从多个偏光片71之间的开口区域射出，通过控制给液晶层82加电信号，即可实现液晶层82对入射光线衍射效率的不同，从而实现l0-l255之间的非黑态显示；此外，由于多个偏光片、多个反射电极与多个取光光栅一一对应设置，可以使得背景光线自由的通过偏光片间的开口区和子反射电极间的开口区，在达到增加显示装置透过率的基础上，实现透明显示。根据本发明的实施例，在实现灰阶显示的过程中，形成一个液晶光栅的第一电极的数量没有限制要求，本领域技术人员根据所要实现的灰阶状态灵活选择即可。在本发明的一些实施例中，参见图12，在平面电场的电极(ads电极)结构中，一个电极周期内形成两个液晶光栅元胞89，由此液晶光栅元胞会比较小，衍射效率明显。在本发明的另一些实施例中，也可以为多个电极形成一个液晶光栅元胞，由此，光栅周期(即电极周期)越小，衍射能力越强，光透过率更高。需要说明的是，电极周期是指一个电极宽度加上一间隙的宽度，参见图12。本领域技术人员可以理解，图12中的液晶光栅元胞89指的并不是液晶光栅元胞真正的形貌，只是液晶光栅等效成光栅形状的示意图。根据本发明的实施例，电极结构的形貌没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，如图12所示，电极结构的形貌可以均为块状结构，或者如图13所示，电极结构的形貌为上下电场的形式，即第二电极(公共电极)和第一电极(像素电极)相对设置在液晶层的两侧，形成垂直电场。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12