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CN107577093B - 一种显示模组及光波导显示装置 - Google Patents

一种显示模组及光波导显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示模组及光波导显示装置。该显示模组包括第一基板、第二基板、第一电极、第一绝缘层、液晶层、第二绝缘层、第二电极、多个光栅以及驱动电极；第一电极的折射率和第一基板的折射率均大于液晶层的折射率、且第一电极的折射率大于或小于第一基板的折射率；光栅的折射率与液晶层的折射率相同。该显示模组通过电极实现液晶分子的取向控制，以解决现有显示模组因取向层的均匀性较差而影响出光效果的问题。

Description

一种显示模组及光波导显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示模组及光波导显示装置。
背景技术
现有的光波导显示装置包括显示模组和背光模组，显示模组包括对盒连接的阵列基板和彩膜基板、以及设置在阵列基板和彩膜基板之间的液晶层。在现有光波导显示装置的制备过程中，需要通过摩擦取向技术或非摩擦取向技术对两个基板进行取向处理，以诱导液晶分子的排列方向。
现有显示模组的光波导结构设置在阵列基板上，因此，在采用PI(聚酰亚胺)进行取向处理时，需要将PI直接涂覆于阵列基板的上表面，导致现有取向层的均匀性较差、影响出光效果的问题。
发明内容
本发明提供了一种显示模组及光波导显示装置，该显示模组通过电极实现液晶分子的取向控制，以解决现有显示模组因取向层的均匀性较差而影响出光效果的问题。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种显示模组，包括对盒连接的第一基板和第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有第一电极、第一绝缘层、液晶层、第二绝缘层以及第二电极；
所述显示模组还包括阵列分布于所述第一绝缘层朝向所述液晶层一侧表面的多个光栅、以及设置于每个光栅顶部的驱动电极；
所述液晶层仅包括正性液晶分子；
所述第一电极的折射率和所述第一基板的折射率均大于所述液晶层的折射率、且所述第一电极的折射率大于或小于所述第一基板的折射率；
所述光栅的折射率介于所述液晶层的正常折射率no与反常折射率ne之间。
优选地，所述液晶层为蓝相液晶层。
优选地，所述第一绝缘层的折射率和所述第二绝缘层的折射率均大于所述液晶层的折射率。
优选地，沿所述多个光栅的行方向，每个光栅的长度与对应的驱动电极的长度相等、且每个所述光栅的长度与相邻光栅之间的横向间距相等；
沿所述多个光栅的列方向，每个所述光栅的宽度与对应的所述驱动电极的宽度相等、且每个所述光栅的宽度与相邻光栅之间的纵向间距相等。
优选地，从所述第一基板朝向所述第二基板的方向，所述光栅的高度为200nm～1000nm。
优选地，所述第一电极、所述第二电极和所述驱动电极均采用透明导电材料制成。
优选地，所述第一电极为板状电极且厚度为100nm～1000nm；所述第二电极为板状电极。
优选地，在所述第一基板背离所述第二基板的一侧表面设置有第一保护层，在所述第二基板背离所述第一基板的一侧表面设置有第二保护层。
优选地，所述第一基板为阵列基板、且所述第二基板为彩膜基板；或者，
所述第一基板为彩膜基板、且所述第二基板为阵列基板。
另外，本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述技术方案提供的任意一种显示模组。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的显示模组及光波导显示装置，由于显示模组包括阵列分布于液晶层的多个光栅以及设置于每个光栅顶部的驱动电极，并且液晶层仅包括正性液晶分子；当显示模组的第一电极和第二电极通电时，正性液晶分子均竖直取向排列，光栅与光栅之间的液晶分子共同组成光波导层，光线只能在液晶层内传输、且无法透过液晶层，使显示模组处于暗态；当第一电极、第二电极以及驱动电极同时通电时，正性液晶分子在驱动电极的作用下从竖直取向发生偏转，使光栅和液晶层组成的光波导层被破坏，光线能够透过液晶层，并从显示模组的出光侧射出，实现灰阶显示。由于上述显示模组通过增设的驱动电极形成电磁场来控制液晶分子的取向，因此，该显示模组对液晶分子的取向控制简单且一致，从而能够解决因PI涂覆不均匀导致取向层厚度不均匀而影响出光效果的问题。
附图说明
图1为本发明一种实施例提供的显示模组的结构示意图；
图2为图1中提供的显示模组在第一电极和第二电极通电时液晶分子的工作状态示意图；
图3为图1中提供的显示模组在第一电极、第二电极以及驱动电极通电时液晶分子的工作状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种显示模组及光波导显示装置，该显示模组通过电极实现液晶分子的取向控制，以解决现有显示模组因取向层的均匀性较差而影响出光效果的问题。该光波导显示装置可以为液晶显示装置(Liquid Crystal Display，LCD)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机电致发光二极管)显示装置。
其中，请参考图1、图2以及图3，本发明一种实施例提供的显示模组，该显示模组包括对盒连接的第一基板11和第二基板12，在第一基板11和第二基板12之间依次设置有第一电极13、第一绝缘层14、液晶层15、第二绝缘层16以及第二电极17；如图1结构所示的显示模组包括通过封框胶20对盒连接的第一基板11和第二基板12，第一基板11可以为阵列基板或彩膜基板，相对应地，第二基板12可以为彩膜基板或阵列基板；在第一基板11朝向第二基板12的一侧表面依次层叠设置有第一电极13、第一绝缘层14、液晶层15、第二绝缘层16以及第二电极17，其中：
第一电极13可以为正极或负极，相对应地，第二电极17可以为负极或正极；第一电极13和第二电极17可以为板状电极或条形电极；第一电极13和第二电极17可以采用银、钼等透明金属材料或氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等透明金属材料氧化物制成；第一电极13的厚度可以为100nm～10000nm；第二电极17的厚度可以为100nm～1000nm；实际生产过程中，可以根据实际需要设置第一电极13和第二电极17的厚度；
显示模组还包括阵列分布于第一绝缘层14朝向液晶层15一侧表面的多个光栅18、以及设置于每个光栅18顶部的驱动电极19；多个光栅18阵列分布于液晶层15内的第一绝缘层14上，每个光栅18与一个像素对应设置，并在每个光栅18的顶部设置有一个与其对应的驱动电极19，用于控制液晶层15中液晶分子151的取向；
液晶层15仅包括正性液晶分子151；
第一电极13的折射率和第一基板11的折射率均大于液晶层15的折射率、且第一电极13的折射率大于或小于第一基板11的折射率；第一电极13的折射率可以大于第一基板11的折射率，也可以小于第一基板11的折射率；
光栅18的折射率介于液晶层15的正常折射率no与反常折射率ne之间。
由于上述显示模组包括阵列分布于液晶层15的多个光栅18以及设置于每个光栅18顶部的驱动电极19，并且液晶层15仅包括正性液晶分子151；如图2结构所示，当显示模组的第一电极13和第二电极17通电时，正性液晶分子151均竖直取向排列，光栅18与光栅18之间的液晶分子151共同组成光波导层，光线只能在液晶层15内传输、且无法透过液晶层15，使显示模组处于暗态；如图3结构所示，当第一电极13、第二电极17以及驱动电极19同时通电时，正性液晶分子151在驱动电极19的作用下从竖直取向发生偏转，使光栅18和液晶层15组成的光波导层被破坏，光线能够透过液晶层15，并从显示模组的出光侧射出，实现灰阶显示。由于上述显示模组通过增设的驱动电极19形成电磁场来控制液晶分子151的取向，因此，该显示模组对液晶分子151的取向控制简单且一致，从而能够解决因PI涂覆不均匀导致取向层厚度不均匀而影响出光效果的问题。
一种具体的实施方式中，液晶层15可以为蓝相液晶层15，液晶层15还可以选择TN(Twisted Nematic)显示模式产品、IPS(In-Plane Switching)显示模式产品、FFS(FringeField Switching)显示模式产品或VA(Vertical Alignment)显示模式产品适用的液晶材料。
具体地，第一绝缘层14的折射率和第二绝缘层16的折射率均大于液晶层15的折射率。第一绝缘层14和第二绝缘层16可以采用透明有机物介质制成；第一绝缘层14的厚度可以为50nm～1000nm；第二绝缘层16的厚度也可以为50nm～1000nm；第一绝缘层14的厚度和第二绝缘层16的厚度具体可以为：50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm；第一绝缘层14的折射率和第二绝缘层16的折射率均可以大于或小于第一电极11的折射率，也可以大于或小于第一基板11的折射率，但是，第一绝缘层14的折射率和第二绝缘层16的折射率均大于液晶层15的折射率。
更进一步地，如图1结构所示，沿多个光栅18的行方向，每个光栅18的长度与对应的驱动电极19的长度相等、且每个光栅18的长度与相邻光栅18之间的横向间距相等；
沿多个光栅18的列方向，每个光栅18的宽度与对应的驱动电极19的宽度相等、且每个光栅18的宽度与相邻光栅18之间的纵向间距相等。
上述光栅18可以采用透明材料制成；沿光栅18的行方向，光栅18的周期为光栅18的长度和相邻光栅18之间的间距之和，光栅18的占空比为光栅18的长度与光栅18的周期之间的比值，光栅18的占空比可以为0.5，也可以根据出光方向及颜色选择其它的值。
同理，光栅18的高度也可以根据实际情况进行设置，如图1结构所示，从第一基板11朝向第二基板12的方向，光栅18的高度可以为200nm～1000nm，例如，光栅18的高度可以为200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm。
在上述各种实施例的基础上，第一电极13、第二电极17和驱动电极19均采用透明导电材料制成。第一电极13、第二电极17和驱动电极19采用的透明导电材料可以为银、钼等透明金属材料或氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等透明金属材料氧化物。
同时，第一电极13可以为板状电极或条形电极，当第一电极13为板状电极时，第一电极13的厚度可以为100nm～1000nm，例如，具体的厚度可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm；同理，第二电极17也可以为与第一电极13相对应的板状电极或条形电极，第二电极17的厚度也可以为100nm～1000nm，例如，具体的厚度可以为100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm；驱动电极19的厚度可以为70nm～300nm，例如，具体的厚度可以为70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm。
为了提高显示模组的安全性，防止显示模组被损坏，如图1结构所示，在第一基板11背离第二基板12的一侧表面设置有第一保护层21，在第二基板12背离第一基板11的一侧表面设置有第二保护层22。第一保护层21和第二保护层22需要采用玻璃等透明材料来制备，例如，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycol terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)等。
上述第一基板11和第二基板12可以采用玻璃、树脂等材料制成，但是，对第一基板11和第二基板12的平整度和平行度要求较高；第一基板11的厚度和第二基板12的厚度均可以为0.1mm～2mm，具体的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm。
另外，本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述实施例提供的任意一种显示模组。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示模组，包括对盒连接的第一基板和第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有第一电极、第一绝缘层、液晶层、第二绝缘层以及第二电极；
其特征在于，
所述显示模组还包括阵列分布于所述第一绝缘层朝向所述液晶层一侧表面的多个光栅、以及设置于每个光栅顶部的驱动电极；
所述液晶层仅包括正性液晶分子；
所述第一电极的折射率和所述第一基板的折射率均大于所述液晶层的折射率、且所述第一电极的折射率大于或小于所述第一基板的折射率；
所述光栅的折射率介于所述液晶层的正常折射率no与反常折射率ne之间。
2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述液晶层为蓝相液晶层。
3.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述第一绝缘层的折射率和所述第二绝缘层的折射率均大于所述液晶层的折射率。
4.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，沿所述多个光栅的行方向，每个光栅的长度与对应的驱动电极的长度相等、且每个所述光栅的长度与相邻光栅之间的横向间距相等；
沿所述多个光栅的列方向，每个所述光栅的宽度与对应的所述驱动电极的宽度相等、且每个所述光栅的宽度与相邻光栅之间的纵向间距相等。
5.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，从所述第一基板朝向所述第二基板的方向，所述光栅的高度为200nm～1000nm。
6.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述第一电极、所述第二电极和所述驱动电极均采用透明导电材料制成。
7.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述第一电极为板状电极且厚度为100nm～1000nm；所述第二电极为板状电极。
8.根据权利要求1-7任一项所述的显示模组，其特征在于，在所述第一基板背离所述第二基板的一侧表面设置有第一保护层，在所述第二基板背离所述第一基板的一侧表面设置有第二保护层。
9.根据权利要求1-7任一项所述显示模组，其特征在于，所述第一基板为阵列基板、且所述第二基板为彩膜基板；或者，
所述第一基板为彩膜基板、且所述第二基板为阵列基板。
10.一种光波导显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的显示模组。
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