本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種顯示裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著各類顯示器件的快速發(fā)展，其出光能量的利用率得到了人們更多的關(guān)注?，F(xiàn)階段的顯示器無論是液晶顯示面板(LCD)還是有機電致發(fā)光顯示面板(OLED)，由于其在空間廣泛的發(fā)光視角原因，使得被人眼接收光能只有很少的一部分，大大的減少了光能的利用率。

而現(xiàn)有的防窺技術(shù)是在顯示裝置外安置一個防窺膜，防窺膜利用百葉窗的遮光原理，將大角度的光遮擋吸收，使小角度的光透過，起到防窺效果，即防窺效果是以損失光能的方式來實現(xiàn)的。

因此，如何控制顯示器件的出光方向，使得其能精準且高效的被人眼接收，提高光能利用率、降低能耗，并且達到防偷窺效果，是顯示技術(shù)領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種顯示裝置，用以提高光能利用率且達到防偷窺效果。

因此，本發(fā)明實施例還提供了一種顯示裝置，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置于所述準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)；其中，

所述光指向結(jié)構(gòu)包括：層疊設(shè)置的第一基板、第二基板和第三基板，位于所述第一基板和所述第二基板之間的第一液晶層，位于所述第二基板和所述第三基板之間的第二液晶層；

在所述準直光顯示結(jié)構(gòu)顯示準直光畫面時，所述第一液晶層的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成呈陣列排布的多個用于將所述準直光中的第一方向偏振光定向偏折后射向確定的左眼位置的等效直角棱鏡，所述第二液晶層的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成呈陣列排布的多個用于將所述準直光中的第二方向偏振光定向偏折后射向確定的右眼位置的等效直角棱鏡，所述第一方向偏振光和第二方向偏振光相互正交。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述第一液晶層和所述第二液晶層中的液晶分子的初始配向方向相互垂直，且所述第一液晶層和所述第二液晶層中的液晶分子的初始配向方向分別組成的面均平行于所述第一基板。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述第一液晶層的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成的各所述等效直角棱鏡和所述第二液晶層的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成的各所述等效直角棱鏡一一對應。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)中的一個像素或一個亞像素對應于一對在所述第一液晶層和所述第二液晶層中形成的所述等效直角棱鏡。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，各所述等效直角棱鏡的坡度角滿足以下公式：α＝θ₂-θ₁，nsinθ₁＝sinθ₂；

其中，θ₁為所述等效直角棱鏡的坡度角，α為所述等效直角棱鏡出射的偏振光定向偏折的角度，θ₂為所述等效直角棱鏡出射的偏振光與所述等效直角棱鏡的斜邊所在平面的法線所呈的夾角，n為所述等效直角棱鏡的折射率。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述光指向結(jié)構(gòu)，還包括：設(shè)置于所述第一基板面向所述第一液晶層一側(cè)的第一透明電極層，設(shè)置于所述第二基板面向所述第一液晶層一側(cè)的第二透明電極層，設(shè)置于所述第二基板面向所述第二液晶層一側(cè)的第三透明電極層，以及設(shè)置于所述第三基板面向所述第二液晶層一側(cè)的第四透明電極層；其中，

所述第一透明電極層和所述第二透明電極層分別包括與所述第一液晶層中形成的各所述等效直角棱鏡對應的面狀電極和條狀電極；

所述第三透明電極層和所述第四透明電極層分別包括與所述第二液晶層中形成的各所述等效直角棱鏡對應的面狀電極和條狀電極。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，各所述等效直角棱鏡根據(jù)對應的所述條狀電極的個數(shù)被等分為厚度不同的多份；每份對應的液晶盒光程差滿足以下公式：Δn_md＝nh_m-h_m，h₁＝ptanθ₁；

其中，m＝1，2，……M，Δn_md為第m份處對應的等效直角棱鏡的液晶盒光程與第M份處對應的等效直角棱鏡的液晶盒光程之差；n為所述等效直角棱鏡的折射率，h_m為第m份處對應的等效直角棱鏡的厚度，h₁為最厚處對應的等效直角棱鏡的厚度；d為液晶盒厚，θ₁為所述等效直角棱鏡的坡度角，p為所述等效直角棱鏡在等份方向的寬度。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)，包括：準直背光源，以及設(shè)置于所述準直背光源出光側(cè)的液晶顯示面板；所述準直背光源出射的準直光垂直于所述液晶顯示面板的所在平面入射。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，所述準直光顯示結(jié)構(gòu)，包括：平面顯示面板，以及設(shè)置于所述平面顯示面板出光側(cè)的準直結(jié)構(gòu)；所述準直結(jié)構(gòu)出射的準直光垂直于所述平面顯示面板的所在平面。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，還包括：人眼追蹤裝置，用于實時定位左眼和右眼的眼球位置，分別根據(jù)所述左眼和右眼的眼球位置確定所述第一方向偏振光和所述第二方向偏振光的偏折角度。

本發(fā)明實施例的有益效果包括：

本發(fā)明實施例提供的一種顯示裝置，包括準直光顯示結(jié)構(gòu)和設(shè)置在準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)；其中，光指向結(jié)構(gòu)由夾在三個層疊設(shè)置的基板之間的兩層液晶層組成。在準直光顯示結(jié)構(gòu)顯示準直光畫面時，兩層液晶層的液晶分子分別發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成兩層呈陣列排布的多個等效直角棱鏡，這兩層等效直角棱鏡分別作用于準直光中正交分解的兩個方向的偏振光，使其定向偏折后直接射向確定的左眼或右眼位置，高效利用了準直光顯示結(jié)構(gòu)出射的光束，提高了光能的利用效率，且能達到防窺顯示的效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置在初始狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置在工作時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置中的第一液晶層在工作時的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置中的第二液晶層在工作時的示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置中的一個等效直角棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置的工作示意圖；

圖7a為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置中液晶分子形成一等效直角棱鏡的示意圖；

圖7b為本發(fā)明實施例提供的顯示裝置中形成的一等效直角棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實施例提供的顯示裝置的具體實施方式進行詳細地說明。

附圖中各層部件的形狀和大小不反映顯示裝置的真實比例，目的只是示意說明本發(fā)明內(nèi)容。

本發(fā)明實施例提供了一種顯示裝置，如圖1所示，包括：準直光顯示結(jié)構(gòu)100，以及設(shè)置于準直光顯示結(jié)構(gòu)100的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)200；其中，

光指向結(jié)構(gòu)200包括：層疊設(shè)置的第一基板210、第二基板220和第三基板230，位于第一基板210和第二基板220之間的第一液晶層240，位于第二基板220和第三基板230之間的第二液晶層250；

如圖2所示，在準直光顯示結(jié)構(gòu)100顯示準直光畫面時，第一液晶層240的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成呈陣列排布的多個用于將準直光中的第一方向偏振光定向偏折后射向確定的左眼位置的等效直角棱鏡，第二液晶層250的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成呈陣列排布的多個用于將準直光中的第二方向偏振光定向偏折后射向確定的右眼位置的等效直角棱鏡，第一方向偏振光和第二方向偏振光相互正交。

具體地，由于在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，在準直光顯示結(jié)構(gòu)100顯示準直光畫面時，光指向結(jié)構(gòu)200包含的兩層液晶層240和250的液晶分子可以分別發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成兩層呈陣列排布的多個等效直角棱鏡，這兩層等效直角棱鏡分別作用于準直光中正交分解的兩個方向的偏振光，使其定向偏折后直接射向確定的左眼或右眼位置，高效利用了準直光顯示結(jié)構(gòu)出射的光束，提高了光能的利用效率，且能達到防窺顯示的效果。

具體地，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，為了使第一液晶層240形成的各等效直角棱鏡可以控制準直光顯示結(jié)構(gòu)100發(fā)出的第一方向偏振光射向左眼位置，使第二液晶層250形成的各等效直角棱鏡可以控制準直光顯示結(jié)構(gòu)100發(fā)出的第二方向偏振光射向右眼位置，需要準直光顯示結(jié)構(gòu)發(fā)出光線為準直光束且具有可正交分解的兩個偏振態(tài)，例如圖1和圖2所示的平行紙面和垂直紙面兩個方向。

對應地，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，由于需要第一液晶層240和第二液晶層250形成的這兩層等效直角棱鏡分別作用于準直光中正交分解的兩個方向的偏振光，因此，如圖1所示，需要將第一液晶層240和第二液晶層250中的液晶分子的初始配向方向設(shè)置為相互垂直，且第一液晶層240和第二液晶層250中的液晶分子的初始配向方向分別組成的面均平行于第一基板210，例如如圖1所示的第一液晶層240中的液晶分子的初始配向方向為平行紙面方向，第二液晶層250中的液晶分子的初始配向方向為垂直紙面方向。

基于此，如圖3所示，可以控制第一液晶層240中的液晶分子形成只對平行紙面(第一方向)的偏振光起偏折作用的等效直角棱鏡，對垂直紙面(第二方向)的偏振光不起偏折作用。對應地，如圖4所示，可以控制第二液晶層250中的液晶分子形成只對垂直紙面(第二方向)的偏振光起偏折作用的等效直角棱鏡，對平行紙面(第一方向)的偏振光不起偏折作用。如圖2所示，當?shù)谝灰壕?40和第二液晶層250層疊放置時，可分別形成對平行紙面的偏振光和垂直紙面的偏振光其折射作用的等效直角棱鏡。并且，通過控制形成的兩層等效直角棱鏡的坡度角可以控制對應個偏振光射向人的左眼或右眼。例如使平行紙面的偏振光經(jīng)過第一液晶層240形成的等效直角棱鏡偏折后射向左眼位置，使垂直紙面的偏振光經(jīng)過第二液晶層250形成的等效直角棱鏡偏折后射向右眼位置。

在具體實施時，為了保證左右眼觀看到圖像的精度盡量一致，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，第一液晶層240的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成的各等效直角棱鏡和第二液晶層250的液晶分子發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成的各等效直角棱鏡需要一一對應，即在第一液晶層240和第二液晶層250中形成的對應的兩個等效直角棱鏡構(gòu)成對一束準直光中正交分解的兩個方向的偏振光分別作用的一對等效直角棱鏡。

并且，為了保證準直光顯示結(jié)構(gòu)100中的每個像素發(fā)出的準直光中的正交分解的偏振光均能被等效直角棱鏡折射至左眼或右眼，在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，一般將準直光顯示結(jié)構(gòu)100中的一個像素或一個亞像素對應于一對在第一液晶層240和第二液晶層250中形成的等效直角棱鏡。值得注意的是，在圖2至圖4中僅是示出了液晶排列形成一個等效直角棱鏡的情況。

在具體實施時，本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，為了通過控制形成的兩層等效直角棱鏡的坡度角來控制對應個偏振光射向人的左眼或右眼，需要對等效直角棱鏡的坡度角進行計算，如圖5所示，根據(jù)折射定律原理，各等效直角棱鏡的坡度角滿足以下公式：α＝θ₂-θ₁，nsinθ₁＝sinθ₂；

其中，θ₁為等效直角棱鏡的坡度角，α為等效直角棱鏡出射的偏振光定向偏折的角度，θ₂為等效直角棱鏡出射的偏振光與等效直角棱鏡的斜邊所在平面的法線所呈的夾角，n為等效直角棱鏡的折射率。

在實際操作時，根據(jù)確定的人眼所在位置可以確定出不同像素出射光即對應的等效直角棱鏡到達人的左眼或右眼時具有的不同偏折角度α，之后根據(jù)已知的偏折角度α，可以計算出等效直角棱鏡的坡度角θ₁。這樣，如圖6所示，準直光顯示結(jié)構(gòu)100中的一個像素或一個亞像素對應的一對坡度角不同的等效直角棱鏡，可以使該像素或亞像素出射的光線中正交分解的兩個偏振方向的光分別射向左眼和右眼，使出射光束被高效的利用，且達到防窺顯示的效果。

具體地，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，可以根據(jù)準直光顯示結(jié)構(gòu)的尺寸確定建議觀看的距離，以及根據(jù)人眼平均瞳距的大小，確定出一般觀看顯示裝置時左眼和右眼通常所在位置作為確定的左眼位置和右眼位置，此時每個等效直角棱鏡的坡度角無需動態(tài)調(diào)整。

或者，進一步地，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，還可以包括：人眼追蹤裝置，用于實時定位左眼和右眼的眼球位置，分別根據(jù)左眼和右眼的眼球位置確定第一方向偏振光和第二方向偏振光的偏折角度。之后可以根據(jù)偏折角度的變化適時調(diào)整等效直角棱鏡的坡度角，以保證在觀看者移動的過程中光束始終可以進入左右眼所在位置，從而實現(xiàn)智能化的高光效防偷窺顯示裝置。

具體地，當偏振光經(jīng)過液晶層時，不同的液晶偏轉(zhuǎn)狀態(tài)對應不同的折射率，若液晶長軸方向與光束偏振方向平行，此時光束在液晶盒內(nèi)的折射率為n_e；若液晶長軸方向與光束偏振方向垂直，此時光束在液晶盒內(nèi)的折射率為n_o，其中n_e＞n_o。光束在液晶層內(nèi)還有介于n_e和n_o之間的多種折射率。利用這一特性，可使光束在液晶層中傳播時，相鄰光束間的光程差與該光束在直角棱鏡中傳播的光程差相等，從而使液晶層對光束幾何方向的調(diào)制等效于一個直角棱鏡對光束幾何方向的調(diào)制，利用這一性質(zhì)，可使得液晶層在性質(zhì)上等效于多個直角棱鏡，并且等效直角棱鏡的坡度角可通過液晶驅(qū)動電壓進行動態(tài)調(diào)控。

基于此，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)液晶驅(qū)動電壓來控制等效直角棱鏡的坡度角，如圖1和圖2所示，光指向結(jié)構(gòu)200還可以包括：設(shè)置于第一基板210面向第一液晶層240一側(cè)的第一透明電極層260，設(shè)置于第二基板220面向第一液晶層240一側(cè)的第二透明電極層270，設(shè)置于第二基板220面向第二液晶層250一側(cè)的第三透明電極層280，以及設(shè)置于第三基板230面向第二液晶層250一側(cè)的第四透明電極層290；其中，

第一透明電極層260和第二透明電極層270用于控制第一液晶層240形成對應的等效直角棱鏡，因此，第一透明電極層260和第二透明電極層270分別包括與第一液晶層240中形成的各等效直角棱鏡對應的面狀電極和條狀電極；即第一透明電極層260由面狀電極組成，對應的，第二透明電極層270由條狀電極組成；或者，第一透明電極層260由條狀電極組成，對應的，第二透明電極層270由面狀電極組成；

第三透明電極層280和第四透明電極層290用于控制第二液晶層250形成對應的等效直角棱鏡，因此，第三透明電極層280和第四透明電極層290分別包括與第二液晶層250中形成的各等效直角棱鏡對應的面狀電極和條狀電極；即第三透明電極層280由面狀電極組成，對應的，第四透明電極層290由條狀電極組成；或者，第三透明電極層280由條狀電極組成，對應的，第四透明電極層290由面狀電極組成。

在具體實施時，如圖7a所示，對應于一個等效直角棱鏡的各條狀電極會加載不同的電壓控制不同區(qū)域的液晶分子發(fā)生翻轉(zhuǎn)形成一如圖7b所示的等效直角棱鏡，具體地，可以將等效直角棱鏡根據(jù)對應的條狀電極的個數(shù)被等分為厚度不同的多份；在圖7b中分成了M份，每份對應的液晶盒光程差滿足以下公式：Δn_md＝nh_m-h_m，h₁＝p tanθ₁；其中，Δn_Md＝nh_M-h_M＝0，m＝1，2，……M，Δn_md為第m份處對應的等效直角棱鏡的液晶盒光程與第M份處對應的等效直角棱鏡的液晶盒光程之差；n為等效直角棱鏡的折射率，h_m為第m份處對應的等效直角棱鏡的厚度，h₁為最厚處對應的等效直角棱鏡的厚度；d為液晶盒厚，θ₁為等效直角棱鏡的坡度角，p為等效直角棱鏡在等份方向的寬度。

具體地，在根據(jù)已知的偏折角度α，計算出等效直角棱鏡的坡度角θ₁后，可以計算出該等效直角棱鏡的最大厚度h₁，以及與各條狀電極對應的每份等效直角棱鏡的厚度，之后，可以計算出各份等效直角棱鏡對應的液晶盒光程差，通過該光程差可以確定條狀電極的電壓值。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，用于提供準直光束的準直光顯示結(jié)構(gòu)100的實現(xiàn)方式有多種。例如，準直光顯示結(jié)構(gòu)100可以具體包括：準直背光源，以及設(shè)置于準直背光源出光側(cè)的液晶顯示面板；準直背光源出射的準直光垂直于液晶顯示面板的所在平面入射。液晶顯示面板可以調(diào)節(jié)出光亮度，具有顯示功能，但不改變光線的傳播方向，即從液晶顯示面板出射的光仍為準直光。值得注意的是，液晶顯示面板出光側(cè)的偏光片的光透過軸方向與第一液晶層和第二液晶層中的液晶分子的初始取向方向應不相同。

在具體實施時，在本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置中，用于提供準直光束的準直光顯示結(jié)構(gòu)100的另一種實現(xiàn)方式為準直光顯示結(jié)構(gòu)100可以具體包括：平面顯示面板，以及設(shè)置于平面顯示面板出光側(cè)的準直結(jié)構(gòu)，準直結(jié)構(gòu)出射的準直光垂直于平面顯示面板的所在平面。準直結(jié)構(gòu)可以將平面顯示面板發(fā)出的光線準直化。并且，平面顯示面板具體可以為電致發(fā)光顯示面板、等離子顯示面板或電子紙中的任意一種，在此不做限定。當然，平面顯示面板也可以采用液晶顯示面板和背光模組組合的方式，在此不做限定。

具體地，本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置可以為：手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件，在此不做限定

本發(fā)明實施例提供的上述顯示裝置，包括準直光顯示結(jié)構(gòu)和設(shè)置在準直光顯示結(jié)構(gòu)的出光面上的光指向結(jié)構(gòu)；其中，光指向結(jié)構(gòu)由加載三個層疊設(shè)置的基板之間的兩層液晶層組成。在準直光顯示結(jié)構(gòu)顯示準直光畫面時，兩層液晶層的液晶分子分別發(fā)生偏轉(zhuǎn)形成兩層呈陣列排布的多個等效直角棱鏡，這兩層等效直角棱鏡分別作用于準直光中正交分解的兩個方向的偏振光，使其定向偏折后直接射向確定的左眼或右眼位置，高效利用準直光顯示結(jié)構(gòu)出射的光束，提高了光能的利用效率，且能達到防窺顯示的效果。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進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)。