專利名稱：光學(xué)裝置及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)裝置及顯示裝置。
背景技術(shù)：
液晶顯示器分為透射式顯示器、反射式顯示器和半透半反式顯示器。透射式顯示器屏幕背面沒有反光鏡，靠背光提供光源，在弱光或無光下表現(xiàn)優(yōu)秀。但是在戶外陽光下或強(qiáng)光環(huán)境下背光亮度嚴(yán)重不足，且單純依靠提高背光亮度，會急速損失電量，而且效果也非常不理想。反射式顯示器屏幕背面有反光鏡，依賴外部光源達(dá)到顯示效果，因此在戶外及強(qiáng)光下反而會呈現(xiàn)更佳的效果及對比，但是反射式顯示器較難在高分辨率下達(dá)到高對比及高彩色品質(zhì)的影像，尤其是全彩化的要求。而且當(dāng)環(huán)境光源不足時，反射式顯示器的對比度與亮度會大打折扣。目前傳統(tǒng)的半透半反式的顯示屏同時采用了透射式和反射式的設(shè)計，同時具備背光源和反射層，因此在使用時既可以使用自身的背光源也可以利用外在的光源，從而無論在強(qiáng)光下或是昏暗處都能向使用者提供良好的觀看品質(zhì)。但是由于傳統(tǒng)的半透半反式的顯示屏在顯示區(qū)域利用一半的面積鍍上一層反光材料，這樣一半像素用于透射，一半用于反射，因此只能像素中有一半的利用率，光能利用率低。而且由于需要對像素鍍反光材料，改變了像素的結(jié)構(gòu)，制作過程比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)裝置及顯示裝置，以解決現(xiàn)有半透半反顯示器對光能利用率低、需要改變像素結(jié)構(gòu)的制作過程復(fù)雜的問題。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明實(shí)施例提供一種光學(xué)裝置，包括光學(xué)結(jié)構(gòu)、電極和控制單元；所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括相互咬合的第一三棱鏡組和第二三棱鏡組，兩個三棱鏡組的折射率相等；其中，第二三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料；所述電極設(shè)置于所述第二三棱鏡組的兩側(cè)，用于產(chǎn)生電場改變所述第二三棱鏡組沿電場方向上的折射率；所述控制單元與所述電極連接，用于使所述電極處于斷電或加電狀態(tài)，并在所述電極處于加電狀態(tài)時，控制所述電極間的電場的電場強(qiáng)度。優(yōu)選的，所述第一三棱鏡組和第二三棱鏡組所包含的三棱鏡大小相同，所述三棱鏡的截面為直角等腰三角形。優(yōu)選的，相互咬合的所述第一三棱鏡組和第二三棱鏡組的齒頂角為直角。優(yōu)選的，所述第一三棱鏡組中全部所述三棱鏡的斜面位于同一平面，所述第二三棱鏡組中全部所述三棱鏡的斜面位于同一平面。優(yōu)選的，所述第二三棱鏡組的兩側(cè)具有與所述第二三棱鏡組所在的平面和所述三棱鏡的截面垂直的端面，所述電極設(shè)置或貼附于所述端面上。優(yōu)選的，所述第二三棱鏡組的內(nèi)部設(shè)置所述電光效應(yīng)材料，所述電光效應(yīng)材料為液態(tài)的硝基苯或者液晶態(tài)的監(jiān)相液晶。優(yōu)選的，所述第二三棱鏡組由所述電光效應(yīng)材料組成，所述電光效應(yīng)材料為硝固態(tài)的磷酸二氫鉀晶體。
Ji優(yōu)選的，所述第二三棱鏡組加電狀態(tài)下的在電場方向上的折射率小于倍的所
2
述第一三棱鏡組的折射率。本發(fā)明實(shí)施例有益效果如下光學(xué)裝置具有兩個三棱鏡組，其中一個三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料，通過加電使包括電光效應(yīng)材料的該三棱鏡組在加電的電場方向上的折射率發(fā)生改變，使得光學(xué)裝置可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換，提聞了光能的利用率。本發(fā)明實(shí)施例提供一種顯示裝置，包括如上所述的光學(xué)裝置。優(yōu)選的，所述顯示裝置包括液晶面板，所述液晶面板至少包括上基板、下基板和夾設(shè)其間的液晶，所述光學(xué)裝置包含的光學(xué)結(jié)構(gòu)位于所述下基板的外側(cè)，且所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一棱鏡組與所述下基板貼合。本發(fā)明實(shí)施例有益效果如下在面板的背光側(cè)設(shè)置光學(xué)裝置，光學(xué)裝置具有兩個三棱鏡組，其中一個三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料，通過加電使包括電光效應(yīng)材料的該三棱鏡組在加電的電場方向上的折射率發(fā)生改變，使得光學(xué)裝置可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換，提高了光能的利用率；進(jìn)而使液晶面板/液晶顯示器可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換，并且單位像素的整個區(qū)域都得到了利用，實(shí)現(xiàn)液晶面板/液晶顯示器的透射反射切換顯示，提高了光能的利用率。同時不需要改變像素的結(jié)構(gòu)，不需要復(fù)雜的制作過程。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一所述光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一所述光學(xué)裝置中第一光學(xué)層的立體結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例一所述光學(xué)裝置中第二光學(xué)層的立體結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例二所述液晶面板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例四所述透射模式的示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例四所述全反射模式的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明實(shí)施例一種光學(xué)裝置，如圖1所示，光學(xué)裝置包括光學(xué)結(jié)構(gòu)1、電極2和控制單元3 ;光學(xué)結(jié)構(gòu)I包括相互咬合的第一三棱鏡組11和第二三棱鏡組12，兩個三棱鏡組的折射率相等；其中，第二三棱鏡組12由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料；電極2設(shè)置于第二三棱鏡組12的兩側(cè)，用于產(chǎn)生電場改變第二三棱鏡12組沿電場方向上的折射率；
控制單元3與電極2連接，用于使電極2處于斷電或加電狀態(tài)，并在電極2處于加電狀態(tài)時，控制電極2間的電場的電場強(qiáng)度。優(yōu)選的，第一三棱鏡組11和第二三棱鏡組12所包含的三棱鏡13大小相同，三棱鏡13的截面為直角等腰三角形。如圖2所示第一三棱鏡組11的立體結(jié)構(gòu)圖，第一三棱鏡組11由多個三棱鏡13組成，三棱鏡13平行排列，呈鋸齒狀，齒頂角131為直角。如圖3所示第二三棱鏡組12的立體結(jié)構(gòu)圖，第二三棱鏡組12由多個三棱鏡13組成，三棱鏡13平行排列，呈鋸齒狀，齒頂角131為直角。第一三棱鏡組11與第二三棱鏡組12相互咬合。優(yōu)選的，第一三棱鏡組11中全部三棱鏡13的斜面位于同一平面，第二三棱鏡組12中全部三棱鏡13的斜面位于同一平面。優(yōu)選的，第二三棱鏡組12的兩側(cè)具有與第二三棱鏡組12所在的平面和三棱鏡的 截面垂直的端面，電極2設(shè)置或貼附于該端面上。
Ji優(yōu)選的，第二三棱鏡組12加電狀態(tài)下的在電場方向上的折射率小于^倍的第
2
一三棱鏡組Ii的折射率。需要說明的是，第二三棱鏡組12由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料，而電光效應(yīng)材料的特性是在不加電時各向同性；在加電以后變成各向異性，在加電電場的方向上，電光效應(yīng)材料的折射率發(fā)生變化。優(yōu)選的，第二三棱鏡組12的內(nèi)部設(shè)置電光效應(yīng)材料，電光效應(yīng)材料為液態(tài)的硝基苯或者液晶態(tài)的監(jiān)相液晶。優(yōu)選的，第二三棱鏡組12由電光效應(yīng)材料組成，電光效應(yīng)材料為硝固態(tài)的磷酸二氫鉀晶體。此外,在入射光垂直入射第一三棱鏡組11中三棱鏡13的斜面所在的平面時,全反射的必要條件為第二三棱鏡組12在電場方向上的折射率等于第一三棱鏡組11的折射率乘以入射角的正弦值。由于入射光垂直上述平面時，光線在第一三棱鏡組11與第二三棱鏡
R
組12咬合面上的入射角是45°，45°的正弦值為:為了讓全反射的條件能夠充分滿足，
I °
R
第二三棱鏡組12在電場方向上的折射率應(yīng)該小于 倍的第一三棱鏡組11的折射率。
2本發(fā)明實(shí)施例有益效果如下光學(xué)裝置具有兩個三棱鏡組，其中一個三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料，通過加電使包括電光效應(yīng)材料的該三棱鏡組在加電的電場方向上的折射率發(fā)生改變，使得光學(xué)裝置可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換，提聞了光能的利用率。此外，本發(fā)明的實(shí)施例提供的顯示裝置可以為包括本發(fā)明實(shí)施例所述的光學(xué)裝置的液晶面板、液晶電視、數(shù)碼相框、液晶顯示器、手機(jī)、平板電腦、電子紙、OLED面板等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件，且不限于以上產(chǎn)品或部件。本發(fā)明實(shí)施例二提供一種顯示裝置，包括如上所述的光學(xué)裝置，優(yōu)選的，顯示裝置包括液晶面板，如圖4所示,液晶面板至少包括上基板5、下基板6和液晶7 ;光學(xué)裝置包括光學(xué)結(jié)構(gòu)1、一組電極2和控制單兀3 ；光學(xué)結(jié)構(gòu)I包括相互咬合的第一三棱鏡組11和第二三棱鏡組12，兩個三棱鏡組的折射率相等；其中，第二三棱鏡組12由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料；電極2設(shè)置于第二三棱鏡組12的兩側(cè)，用于產(chǎn)生電場改變第二三棱鏡12組沿電場方向上的折射率；當(dāng)然，基于第二三棱鏡12組中的電光效應(yīng)材料的特性，在需要折射率變化的方向產(chǎn)生電場，因此我們可以將電極2與第二三棱鏡組12分開設(shè)置；也可以電極2設(shè)置或貼附于第二三棱鏡組12的兩側(cè)端面，當(dāng)電極2設(shè)置或貼附于第二三棱鏡組12的兩側(cè)端面上時，所述第二三棱鏡組的兩側(cè)需要具有與所述第二三棱鏡組所在的平面和所述三棱鏡的截面垂直的端面，同時電極2之間的電場要滿足與第二三棱鏡組12所在平面平行。
控制單元3與電極2連接，用于使電極2處于斷電或加電狀態(tài)，并在電極2處于加電狀態(tài)時，控制電極2間的電場的電場強(qiáng)度；其中，光學(xué)裝置包含的光學(xué)結(jié)構(gòu)I位于下基板6的外側(cè)，且光學(xué)結(jié)構(gòu)I的第一三棱鏡組11與下基板6貼合。優(yōu)選的，第一三棱鏡組11和第二三棱鏡組12所包含的三棱鏡13大小相同，三棱鏡13的截面為直角等腰三角形。本發(fā)明實(shí)施例有益效果如下在面板的背光側(cè)設(shè)置光學(xué)裝置，光學(xué)裝置具有兩個三棱鏡組，其中一個三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料，通過加電使包括電光效應(yīng)材料的該三棱鏡組在加電的電場方向上的折射率發(fā)生改變，使得光學(xué)裝置可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換；進(jìn)而使顯示器可以在透射和全反射之間進(jìn)行切換，并且單位像素的整個區(qū)域都得到了利用，實(shí)現(xiàn)顯示裝置的透射反射切換顯示，提高了光能的利用率。同時不需要改變像素的結(jié)構(gòu)，不需要復(fù)雜的制作過程。本發(fā)明實(shí)施例四，結(jié)合圖5和圖6對透射和全反射模式進(jìn)行說明。如圖5所示透射模式示意圖，光源為背光源8，未通過電場改變第二三棱鏡組12折射率的情況下，第二三棱鏡組12包括的電光效應(yīng)材料為各向同性，第一三棱鏡組11與第二三棱鏡組12的折射率相等，背光源8直接透過第二三棱鏡組12和第一三棱鏡組11。如圖6所示，通過電場改變第二三棱鏡組12折射率的情況下，其中電場方向100。此時，第二三棱鏡組12在電場方向100上的折射率發(fā)生改變，當(dāng)入射光9入射時(背光源為關(guān)閉狀態(tài))，由于第一三棱鏡組11與第二三棱鏡組12在電場方向100上的折射率不同，因此，在第一三棱鏡組11和第二三棱鏡組12的咬合處發(fā)生兩次反射，如圖6所示，出射光10的方向與入射光9方向相反。為了完成上述全反射，需要具備以下條件三棱柱13的截面為直角等腰三角形；第二三棱鏡組12在電場方向100上的折射率與第一三棱鏡組11的折射率滿足如下公式
廠Itu < -1— η
“ 2其中，112為通過電場改變第二三棱鏡組12折射率的情況下，第二三棱鏡組12在電場方向上的折射率，η0為第一光學(xué)層11的折射率。在本發(fā)明實(shí)施例中，在需要實(shí)現(xiàn)透射顯示的時候，不通過電場改變第二三棱鏡組12的折射率；在需要實(shí)現(xiàn)反射功能的時候，通過電場改變第二三棱鏡組12在電場方向上的折射率，使第二三棱鏡組12的折射率滿足預(yù)定的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)全反射。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，其特征在于，包括光學(xué)結(jié)構(gòu)、一組電極和控制單兀；所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括相互咬合的第一三棱鏡組和第二三棱鏡組，兩個三棱鏡組的折射率相等；其中，第二三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料；所述電極設(shè)置于所述第二三棱鏡組的兩側(cè)，用于產(chǎn)生電場改變所述第二三棱鏡組沿電場方向上的折射率；所述控制單元與所述電極連接，用于使所述電極處于斷電或加電狀態(tài)，并在所述電極處于加電狀態(tài)時，控制所述電極間的電場的電場強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第一三棱鏡組和第二三棱鏡組所包含的三棱鏡大小相同，所述三棱鏡的截面為直角等腰三角形。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)裝置，其特征在于，相互咬合的所述第一三棱鏡組和第二三棱鏡組的齒頂角為直角。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第一三棱鏡組中全部所述三棱鏡的斜面位于同一平面，所述第二三棱鏡組中全部所述三棱鏡的斜面位于同一平面。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二三棱鏡組的兩側(cè)具有與所述第二三棱鏡組所在的平面和所述三棱鏡的截面垂直的端面，所述電極設(shè)置或貼附于所述端面上。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二三棱鏡組的內(nèi)部設(shè)置所述電光效應(yīng)材料，所述電光效應(yīng)材料為液態(tài)的硝基苯或者液晶態(tài)的藍(lán)相液晶。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二三棱鏡組由所述電光效應(yīng)材料組成，所述電光效應(yīng)材料為硝固態(tài)的磷酸二氫鉀晶體。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，所述第二三棱鏡組加電狀態(tài)下的在電場方向上的折射率小 I二倍的所述第一三棱鏡組的折射率。
9.一種顯示裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的光學(xué)裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示裝置包括液晶面板，所述液晶面板至少包括上基板、下基板和夾設(shè)其間的液晶，所述光學(xué)裝置包含的光學(xué)結(jié)構(gòu)位于所述下基板的外側(cè)，且所述光學(xué)結(jié)構(gòu)的第一棱鏡組與所述下基板貼合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)裝置及顯示裝置，光學(xué)裝置包括光學(xué)結(jié)構(gòu)、一組電極和控制單元；所述光學(xué)結(jié)構(gòu)包括相互咬合的第一三棱鏡組和第二三棱鏡組，兩個三棱鏡組的折射率相同；其中，第二三棱鏡組由電光效應(yīng)材料組成或設(shè)置有電光效應(yīng)材料；所述電極設(shè)置于所述第二三棱鏡組的兩側(cè)，用于產(chǎn)生電場改變所述第二三棱鏡組沿兩個端面方向上的折射率；所述控制單元與所述電極連接，用于使所述電極處于斷電或加電狀態(tài)，并在所述電極處于加電狀態(tài)時，控制所述電極間的電場的電場強(qiáng)度。通過設(shè)置包括電光效應(yīng)材料的光學(xué)結(jié)構(gòu)，在不改變像素結(jié)構(gòu)的情況下，實(shí)現(xiàn)顯示裝置的透射反射模式的切換，提高像素利用率，降低制作復(fù)雜度。
文檔編號G02F1/07GK103018931SQ20121054137
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者馮遠(yuǎn)明, 李凡, 張俊瑞 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 成都京東方光電科技有限公司