显示面板

摘要

本发明提供一种显示面板，属于显示技术领域，其可至少部分解决现有的显示面板亮度低的问题。本发明的一种显示面板，每个子像素具有第一区域和第二区域，第一区域和第二区域中设有灰度调控单元以及液晶；第一基板在第一区域处设有用于使自然光沿预定方向射入液晶的取光口，在液晶中无电场时，从取光口射入的自然光能在第一基板与第二基板间全反射传播；灰度调控单元用于分别控制第一区域和第二区域的液晶形成第一液晶透镜和第二液晶透镜；第一液晶透镜用于改变从取光口射入的自然光中的第一偏振光的传播方向，使其在第一基板与液晶的界面间不能全反射，并使自然光中的第二偏振光能在第一基板与第二基板间全反射至第二区域。

权利要求

1.一种显示面板，包括对盒设置的第一基板和第二基板，且分为多个子像素，其特征在于，每个所述子像素具有第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域中设有灰度调控单元以及位于所述第一基板和第二基板间的液晶；

所述第一基板在所述第一区域处设有用于使自然光沿预定方向射入液晶的取光口，在所述液晶中无电场时，从所述取光口射入的所述自然光能在所述第一基板与第二基板间全反射传播；

所述灰度调控单元用于分别控制所述第一区域和第二区域的液晶形成第一液晶透镜和第二液晶透镜；所述第一液晶透镜用于改变所述从所述取光口射入的自然光中的第一偏振光的传播方向，使其在所述第一基板与液晶的界面间不能全反射，并使所述自然光中的第二偏振光能在所述第一基板与第二基板间全反射至所述第二区域；所述第一液晶透镜和所述第二液晶透镜分别为棱镜结构或者光栅结构；

所述第二区域的第一基板靠近所述液晶的一侧设有转换结构，用于将来自所述第一区域的所述第二偏振光反射并转变为第一偏振光，所述第二液晶透镜用于改变所述第一偏振光的传播方向；

其中，每个所述子像素还具有第三区域，所述第三区域中设有用于吸收来自所述第二区域的、在所述第一基板和第二基板之间发生全反射的光的吸收结构。

2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述吸收结构设于所述第三区域的所述第一基板靠近所述液晶的一侧。

3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述灰度调控单元包括：公共电极；

第一电极，位于所述第一区域中，所述公共电极和所述第一电极用于调控所述第一区域的液晶偏转角度以形成所述第一液晶透镜；

第二电极，位于所述第二区域中，所述公共电极和所述第二电极用于调控所述第二区域的液晶偏转角度以形成所述第二液晶透镜。

4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述公共电极设于所述第二基板靠近液晶一侧，所述第一电极和所述第二电极设于所述第一基板靠近液晶一侧。

5.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极包括多个第一子电极，在平行于第一基板、且从所述第一区域指向所述第二区域的方向上，多个所述第一子电极依次排列；

所述第二电极包括多个第二子电极，在平行于第一基板、且从所述第一区域指向所述第二区域的方向上，多个所述第二子电极依次排列。

6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述取光口为光栅结构。

7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述转换结构为二分之一波片。

8.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第二基板为彩膜基板。

说明书

显示面板

技术领域

[0001] 本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板。

背景技术

[0002] 随着显示技术领域的发展，各种具有显示功能的产品出现在日常生活中，例如手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等，这些产品都无一例外的需
要装配显示装置。

[0003] 目前，薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT‑LCD)是市面上主流的显示装置，如图1所示，TFT‑LCD中的显示面板一般包括
分别位于第一基板10和第二基板20上的上偏光片91(POL)、下偏光片92(POL)，以及位于第
一基板10和第二基板20之间的液晶70，上偏光片91贴附在显示面板的出光侧，下偏光片92
贴附在显示面板的入光侧，且上偏光的透光轴与下偏光片92的透光轴垂直。通过上偏光片
91、下偏光片92以及液晶70的共同调节光线的出射率，使得不同显示单元显示的亮度不同，
以达到在显示面板显示图像的目的。

[0004] 但是，现有技术中的显示面板在显示图像时，入射的自然光理论上至少一半(显示最大亮度时)会被上偏光片91和下偏光片92吸收，导致光线的透过率较低。

发明内容

[0005] 本发明至少部分解决现有的显示面板亮度低的问题，提供一种亮度高的显示面板。

[0006] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示面板，包括对盒设置的第一基板和第二基板，且分为多个子像素，每个所述子像素具有第一区域和第二区域，所述第一区
域和第二区域中设有灰度调控单元以及位于所述第一基板和第二基板间的液晶；

[0007] 所述第一基板在第一区域处设有用于使自然光沿预定方向射入液晶的取光口，在所述液晶中无电场时，从所述取光口射入的所述自然光能在所述第一基板与第二基板间全
反射传播；

[0008] 所述灰度调控单元用于分别控制所述第一区域和第二区域的液晶形成第一液晶透镜和第二液晶透镜；所述第一液晶透镜用于改变所述从所述取光口射入的自然光中的第
一偏振光的传播方向，使其在所述第一基板与液晶的界面间不能全反射，并使所述自然光
中的第二偏振光能在所述第一基板与第二基板间全反射至第二区域；

[0009] 所述第二区域的第一基板靠近所述液晶的一侧设有转换结构，用于将来自所述第一区域的所述第二偏振光反射并转变为第一偏振光，所述第二液晶透镜用于改变所述第一
偏振光的传播方向。

[0010] 进一步优选的是，所述每个所述子像素还具有第三区域，所述第三区域中设有用于吸收来自所述第二区域的、在所述第一基板和第二基板之间发生全反射的光的吸收结
构。

[0011] 进一步优选的是，所述吸收结构设于所述第三区域的所述第一基板靠近所述液晶的一侧。

[0012] 进一步优选的是，所述灰度调控单元包括：公共电极；第一电极，位于所述第一区域中，所述公共电极和所述第一电极用于调控所述第一区域的液晶偏转角度以形成所述第
一液晶透镜；第二电极，位于所述第二区域中，所述公共电极和所述第二电极用于调控所述
第二区域的液晶偏转角度以形成所述第二液晶透镜。

[0013] 进一步优选的是，所述公共电极设于所述第二基板靠近液晶一侧，所述第一电极和所述第二电极设于所述第一基板靠近液晶一侧。

[0014] 进一步优选的是，所述第一电极包括多个第一子电极，在平行于第一基板、且从所述第一区域指向所述第二区域的方向上，多个所述第一子电极依次排列；所述第二电极包
括多个第二子电极，在平行于第一基板、且从所述第一区域指向所述第二区域的方向上，多
个所述第二子电极依次排列。

[0015] 进一步优选的是，所述取光口为光栅结构。

[0016] 进一步优选的是，所述转换结构为二分之一波片。

[0017] 进一步优选的是，所述第一液晶透镜和所述第二液晶透镜分别为棱镜结构或者光栅结构。

[0018] 进一步优选的是，所述第二基板为彩膜基板。

附图说明

[0019] 图1为现有的显示面板的结构示意图；

[0020] 图2为本发明的实施例的一种显示面板的结构示意图；

[0021] 图3a为本发明的实施例的一种显示面板中光传播的一种情况的示意图；

[0022] 图3b为本发明的实施例的一种显示面板中光传播的另一种情况的示意图；

[0023] 图4为图3b中第一区域的局部放大示意图；

[0024] 其中，附图标记为：10第一基板；20第二基板；30第一区域；32取光口；40第二区域；41转换结构；50第三区域；51吸收结构；61公共电极；62第一电极；63第二电极；70液晶；80钝
化层；91上偏光片；92下偏光片。

具体实施方式

[0025] 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。

[0026] 以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示
出某些公知的部分。

[0027] 在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按
照这些特定的细节来实现本发明。

[0028] 实施例1：

[0029] 如图2至图4所示，本实施例提供一种显示面板，包括对盒设置的第一基板10和第二基板20，且分为多个子像素，每个子像素具有第一区域30和第二区域40，第一区域30和第
二区域40中设有灰度调控单元以及位于第一基板10和第二基板20间的液晶70；

[0030] 第一基板10在第一区域30处设有用于使自然光沿预定方向射入液晶70的取光口32，在液晶70中无电场时，从取光口32射入的自然光能在第一基板10与第二基板20间全反
射传播；

[0031] 灰度调控单元用于分别控制第一区域30和第二区域40的液晶70形成第一液晶透镜(Lens)和第二液晶透镜(Lens)；第一液晶透镜用于改变从取光口32射入的自然光中的第
一偏振光的传播方向，使其在第一基板10与液晶70的界面间不能全反射，并使自然光中的
第二偏振光能在第一基板10与第二基板20间全反射至第二区域40；

[0032] 第二区域40的第一基板10靠近液晶70的一侧设有转换结构41，用于将来自第一区域30的第二偏振光反射并转变为第一偏振光，第二液晶透镜用于改变第一偏振光的传播方
向。

[0033] 其中，也就是说每个子像素具有第一区域30以及第二区域40。在第一区域30中设有取光口32，且第一区域30中的液晶70可形成第一液晶透镜。在第二区域40中设有转换结
构41，且第二区域40中的液晶70可形成第二液晶透镜。

[0034] 自然光在第一基板10和第二基板20之间传播的一种情况是：如图3a所示，在液晶70中无电压而液晶70不形成第一液晶透镜和第二液晶透镜时，取光口32将准直的自然光
(如图中的箭头所示)沿预定方向穿过液晶70在第一基板10和第二基板20不断发生全反射，
而不会射出第二基板20，从而实现显示面板的零灰阶(L0)。

[0035] 自然光在第一基板10和第二基板20之间传播的另一种情况是：如图3b所示(其中在液晶70中的两个三角形分别示意性的表示第一液晶透镜以及第二液晶透镜等价的物理
透镜的形状)，在灰度调控单元形成第一液晶透镜和第二液晶透镜时，首先，取光口32将准
直的自然光沿预定方向射向第一液晶透镜，而由于液晶透镜具有双折射性质，故第一液晶
透镜将该自然光分为第一偏振光(如图3b中的实线箭头线)和第二偏振光(如图3b中的虚线
箭头线)，即o光和e光。

[0036] 同时第一液晶透镜改变第一偏振光的传播方向，使至少部分第一偏振光在第二基板20处发生折射而射出，形成实际显示需要的一部分光。

[0037] 而且，第一液晶透镜使第二偏振光在第二基板20处仍可发生全反射，随后射向第二区域40的转换结构41。第二偏振光穿过转换结构41、在第一基板10上全反射后再次穿过
转换结构41后转变为第一偏振光，该第一偏振光射向第二液晶透镜，第二液晶透镜通过改
变第一偏振光的传播方向，使得至少部分第一偏振光在第二基板20处发生折射而射出，形
成实际显示需要的另一部分光。

[0038] 其中，当第一偏振光全部在第二基板20处发生折射而射出时作为实际显示需要的光为亮度最大，即灰阶L255状态。而根据第一偏振光具体方向的不同，可调节其在第二基板
20处发生折射和反射的比例，以实现不同灰阶的显示。

[0039] 当然，要实现以上显示，则本实施例的显示面板的各结构的折射率必须满足要求，例如显示面板中第一基板10、第二基板20等的折射率可为1.5，且为了将第一电极62、第二
电极63与取光口32、转换结构41分开，还可设有位于第一电极62和取光口32之间、第二电极
63和转换结构41之间的钝化层80，其折射率为1.8；而液晶70折射率根据其所在电场的不同
折射率不同，如在无电场(0灰阶)时其折射率为1.8，灰阶L255状态时，液晶透镜具有双折射
性质，其ne＝1.8、no＝1.5。

[0040] 另外，本实施例的显示面板中还可具有取向层(PI)等其它已知结构，它们的折射率也应满足实现以上显示的要求，在此不再详细描述。

[0041] 需要说明的是，由于本实施的显示面板中的各个子像素的结构相同且发光原理也相同，因此本实施例只对任意一个子像素的结构以及发光传播远离进行详细说明，且图2至
4也只表示任意一个子像素的示意图。此外，第二基板20的一侧可视为显示面板的出光侧。

[0042] 本实施例的显示面板中，灰度调控单元对液晶70的调控、取光口32以及转换结构41的设置可代替现有技术的显示面板中的两个偏光片以及液晶结构，可见，其理论上可使
所有的光都射出(L255灰阶时)，故与现有技术(当入射光为自然光时，由于偏光片至少损失
50％的自然光，且最终的光利用率Tr约为5％)相比，本实施例的显示面板的光利用率更高，
实际可为约40％，从而可提高该显示面板的显示亮度。

[0043] 具体的，取光口32可以出射各种角度的准直光线，具体角度值依据实际取光口32参数尺寸、及形成取光口32膜层折射率来匹配设计，且取光口32宽度优选为6μm‑20μm。优选
的，取光口32可为光栅结构。

[0044] 优选的，转换结构41为二分之一波片，该二分之一波片宽度优选为3.5μm‑25μm，其厚度依据入射光波长、及偏折角度进行匹配设计。

[0045] 优选的，每个子像素还具有第三区域50，第三区域50中设有用于吸收来自第二区域40的、在第一基板10和第二基板20之间发生全反射的光的吸收结构51。

[0046] 其中，也就是说，自然光中始终不在第二基板20处发生折射而不作为显示光的光都被吸收结构51吸收，这部分光可被认为是该显示面板的噪声光。

[0047] 吸收结构51将显示面板的噪声光吸收，可避免噪声光对显示性能的影响，如出现漏光现象等，从而保证显示面板的显示性能。

[0048] 具体的，吸收结构51设于第三区域50的第一基板10靠近液晶的一侧。优选的，吸收结构51可为黑矩阵(BM)。

[0049] 其中，吸收结构51吸收的光可分为两类，第一类：当液晶70中无电压而液晶70不形成第一液晶透镜和第二液晶透镜时，来自取光口32的自然光在第一基板10和第二基板20之
间发生多次全反射后最终被吸收结构51吸收；第二类：当灰度调控单元形成第一液晶透镜
和第二液晶透镜时，在第二区域40中，由第二液晶透镜射出的未在第二基板20发生折射的
第一偏振光在第二基板20处发生反射后被吸收结构51吸收。

[0050] 优选的，灰度调控单元包括：公共电极61；第一电极62，位于第一区域30中，公共电极61和第一电极62用于调控第一区域30的液晶偏转角度以形成第一液晶透镜；第二电极
63，位于第二区域40中，公共电极61和第二电极63用于调控第二区域40的液晶偏转角度以
形成第二液晶透镜。

[0051] 其中，也就是说在第一区域30和第二区域40中，分别调整第一电极62和第二电极63的电压来形成位于第一区域30的第一液晶透镜和位于第二区域40的第二液晶透镜。

[0052] 具体的，公共电极61设于第二基板20靠近液晶70一侧，第一电极62和第二电极63设于第一基板10靠近液晶70一侧。

[0053] 也就是说，可将公共电极61与第一电极62、第二电极63分别设于液晶70两侧，以比较方便的形成电场。

[0054] 具体的，第一液晶透镜和第二液晶透镜为棱镜结构，或者将公共电极61设置在第一电极62和第二电极63远离液晶70的一侧使第一液晶透镜和第二液晶透镜形成光栅结构。
其中棱镜结构或者光栅结构的形成也是通过调整第一电极62和第二电极63的电压。

[0055] 进一步的，第一电极62包括多个第一子电极，在平行于第一基板10、且从第一区域30指向第二区域40的方向上，多个第一子电极依次排列；第二电极63包括多个第二子电极，
在平行于第一基板10、且从第一区域30指向第二区域40的方向上，多个第二子电极依次排
列。

[0056] 其中，也就是说通过分别调整多个第一子电极的电压(不同的第一子电极的电压可能不同)，以形成各种所需结构的第一液晶透镜，同理，通过调整多个第二子电极的电压
(不同的第二子电极的电压可能不同)，以形成第二液晶透镜。

[0057] 例如，如图4所示，第一子电极为四个，且其电压依此为电压0.2V、1.9V、3.5V、5.4V，而公共电极61的电压为0V。需要说明的是，公共电极61和第一电极62均为0V时，液晶
70处于自然状态，从而不会改变自然光的偏振方向或者传播方向。优选的，多个第一子电极
的宽度和为7.5μm‑40μm，即第一液晶透镜的宽度为7.5μm‑40μm，且多个第一子电极的宽度
和不小于取光口32的宽度；而每一个第一子电极的宽度优选为1.5μm‑6.0μm。对于第二子电
极同理，不再详细描述。

[0058] 其中，形成第一电极62和第二电极63的材料可以是氧化铟锡(ITO)。

[0059] 此外，第一基板10可为阵列基板，用于给灰度调控单元或者显示面板的其他结构提供电信号；第二基板20可为彩膜基板(CF)或者量子点基板(QD)，用于调整各个子像素单
元的颜色。

[0060] 具体的，该显示装置可为液晶显示面板、电子纸、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。

[0061] 应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在
包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0062] 依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明
书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利
要求书及其全部范围和等效物的限制。