本發(fā)明涉及顯示技術領域，具體的，涉及顯示器件及含有其的顯示設備。

背景技術：

現(xiàn)有液晶顯示技術，通常使用兩層偏光片實現(xiàn)灰階顯示，然而雙層偏光片的透過率只有43％*80％＝35％左右，大大降低了顯示器件的透過率。另外，現(xiàn)有液晶顯示技術，使用彩色濾光片來實現(xiàn)顏色的變化，然而彩色濾光片存在有兩個問題，一是色域不夠高，二是透過率不高，只有33％左右。

因而，目前的液晶顯示器件仍有待改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種不使用偏光片、不使用彩色濾光片，透過率高或者工藝簡單的顯示器件。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種顯示器件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示器件包括：第一基板；藍相液晶層，所述藍相液晶層設置于所述第一基板的一側，波導層，所述波導層設置于所述藍相液晶層遠離所述第一基板的一側；光柵層，所述光柵層設置于所述波導層靠近所述藍相液晶層的一側；第一電極，所述第一電極設置于所述第一基板或所述波導層靠近所述藍相液晶層的一側；第二電極，所述第二電極設置于所述第一基板或所述波導層靠近所述藍相液晶層的一側；光源，所述光源設置于所述波導層的一端，遮光層，所述遮光層設置于所述波導層的另一端，其中，所述波導層的折射率大于所述藍相液晶層和所述光柵層的折射率，且所述藍相液晶層初始狀態(tài)的折射率與所述光柵層的折射率相同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過設置波導層和光柵層，可以利用波導光柵耦合作用控制出光，且通過光柵衍射原理可實現(xiàn)分光，不需要使用彩色濾光片，進一步通過藍相液晶調(diào)節(jié)波導光柵耦合的出光，可以實現(xiàn)灰階顯示，不需要使用偏光片，該顯示器件透過率高，適用于透明顯示和增強現(xiàn)實顯示，同時，采用藍相液晶，不需要取向，制備工藝簡單。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示器件進一步包括：第二基板，所述第二基板設置于所述波導層遠離所述藍相液晶層的一側。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極和所述第二電極均設置于所述第一基板靠近所述藍相液晶層的一側，且所述第一電極和第二電極之間設置有絕緣層。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極設置于所述第一基板靠近所述藍相液晶層的一側，所述第二電極設置于所述波導層和所述光柵層之間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極設置于所述第一基板靠近所述藍相液晶層的一側，所述第二電極設置于所述光柵層靠近所述藍相液晶層的一側。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極設置于所述光柵層靠近所述藍相液晶層的一側，所述第二電極設置于所述波導層和所述光柵層之間。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述第一電極和第二電極中的至少一個包括多個間隔設置的條形電極。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述光柵層包括多個子光柵結構，且所述多個子光柵結構的光柵周期不完全相同。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述波導層的材料包括氮化硅、鈮酸鋰、二氧化鈦和玻璃中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述光柵層的材料為透明有機材料。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種顯示設備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示設備包括前面所述的顯示器件。該顯示設備不需要使用偏光片和彩色濾光，光透過率高，適用于透明顯示和增強現(xiàn)實顯示，同時由于采用藍相液晶不需要取向，制備工藝簡單，操作方便。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的顯示器件的結構示意圖。

圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的藍相液晶分子排列示意圖。

圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的藍相液晶在電場下的驅動方式示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術或條件的，按照本領域內(nèi)的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種顯示器件。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1-圖4，該顯示器件包括：第一基板100；藍相液晶層10，所述藍相液晶層10設置于所述第一基板100的一側，波導層20，所述波導層20設置于所述藍相液晶層10遠離所述第一基板100的一側；光柵層30，所述光柵層30設置于所述波導層20靠近所述藍相液晶層10的一側；第一電極40，所述第一電極40設置于所述第一基板100或所述波導層20靠近所述藍相液晶層10的一側；第二電極50，所述第二電極50設置于所述第一基板100或所述波導層20靠近所述藍相液晶層10的一側；光源60，所述光源60設置于所述波導層20的一端，遮光層70，所述遮光層70設置于所述波導層20的另一端，其中，所述波導層20的折射率大于所述藍相液晶層10和所述光柵層30的折射率，且所述藍相液晶層10初始狀態(tài)的折射率與所述光柵層30的折射率相同。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過設置波導層和光柵層，可以利用波導光柵耦合作用控制出光，且通過光柵衍射原理可實現(xiàn)分光，不需要使用彩色濾光片，進一步通過藍相液晶調(diào)節(jié)波導光柵耦合的出光，可以實現(xiàn)灰階顯示，不需要使用偏光片，該顯示器件透過率高，色域滿足要求，適用于透明顯示和增強現(xiàn)實顯示，同時，采用藍相液晶，不需要取向，制備工藝簡單。

需要說明的是，藍相液晶是一種特殊的相態(tài)，它一般存在于膽甾相與各向同性態(tài)的狹窄溫度區(qū)域內(nèi)。藍相液晶的排列結構也不同于其它液晶相態(tài)，如圖8所示，向列相液晶沒有手性分子的空間誘導作用，因此分子在空間上只是沿一個方向取向排列，在X和Y軸都沒有扭曲現(xiàn)象；膽甾相液晶因為手性分子的空間誘導扭曲作用，致使分子沿著螺旋軸X呈周期性的旋轉排列。藍相液晶則表現(xiàn)出這兩種液晶分子完全不相同的分子排列情況，分子在短程空間上呈現(xiàn)的是雙扭曲排列結構，也就是說，藍相液晶分子在沿著螺旋軸X扭曲旋轉排列的同時，還參與沿著螺旋軸Y的扭曲旋轉排列。在分子螺旋位移和缺陷的競爭相互作用下，藍相的自由能降低。這勢必在三維長程空間上存在著許多位錯以及缺陷，然而藍相就是這樣一種與位錯共存的熱力學穩(wěn)定相。

藍相液晶的工作原理是基于Kerr效應。將藍相液晶置于兩平行電極板之間就構成一個Kerr盒，外加電場通過平行電極板作用在藍相液晶(BP-LC)上，在外電場作用下，BP-LC就變?yōu)楣鈱W上的單軸晶體，其光軸方向與電場方向平行。當線偏振光以垂直于電場的方向通過BP-LC時，將分解為兩束線偏振光，一束的光矢量沿著電場方向，另一束的光矢量與電場垂直，它們的折射率分別稱為正常折射率no與反常折射率ne，藍相液晶是正或負雙折射物質，取決于ne-no值的為正或負，n＝ne-no＝λKE2，式中，λ是入射光的波長，K是Kerr常數(shù)，E是外加電場。藍相液晶在電場下的驅動方式示意圖見圖9。

在本發(fā)明的實施例中，藍相液晶層的具體成分沒有特別限制，可以為本領域任何滿足要求的藍相液晶。在本發(fā)明的一些具體示例中，藍相液晶層包括藍相液晶和聚合物，具體的，藍相液晶可以包括母體液晶(如BPH006-01)和手性劑(如R5011)，聚合物可以包括可聚合液晶(RM，如RM257)，預聚物(如LA)和光引發(fā)劑(如184)。由此，可以有效的通過施加不同的電壓實現(xiàn)灰階顯示，且初始狀態(tài)不需要取向，制備工藝大大簡化。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示器件中設置的波導層和光柵層構成波導光柵耦合器，滿足以下公式：Neff·2π/λ＝2π/λ·sinθ+m·2π/P，m＝0,±1,±2…，其中，Neff為波導層的有效折射率，λ為光線的波長，θ為光線的入射角度，P為光柵周期，光線才可以從波導光柵耦合出光，不滿足上述條件時，波導光柵不會耦合出光。具體而言，在本發(fā)明的實施例中，通過設置光柵層的折射率與藍相液晶層的初始狀態(tài)(各向同性狀態(tài))的折射率相同，可以使得不加電時，即藍相液晶層呈各向同性時，光柵不起作用，波導光柵不會耦合出光，而在加電時，在電場E的作用下，藍相液晶層沿著電場方向產(chǎn)生各向異性，此時藍相液晶層的折射率變大，波導中的光線會從光柵處耦合出來，形成灰階，根據(jù)電壓的不同，產(chǎn)生的灰階也不一樣，所以本發(fā)明采用藍相液晶來調(diào)節(jié)光柵與周圍介質的折射率差，在不使用偏光片的情況下，實現(xiàn)了灰階顯示。

具體的，參照圖5和圖6，根據(jù)本發(fā)明實施例的顯示器件的工作原理如下：通過調(diào)節(jié)藍相液晶層的驅動電壓，實現(xiàn)液晶層折射率從n(各向同性狀態(tài)的折射率)到no(正常折射率)或ne(反常折射率)的轉變。不加電時，藍相液晶呈各向同性，折射率為n，由于光柵層折射率為藍相液晶層的n，此時光柵結構相當于不存在，沒有光從波導耦合出去，為L0狀態(tài)(圖5)；當施加一定電壓使得藍相液晶層的折射率為no或ne時，光柵層和液晶層的折射率反差最大，此時光從波導耦合出去的效率最高，為L255狀態(tài)(圖6)；其余的灰階狀態(tài)，可以通過將液晶層的折射率在n和no或ne之間變化來實現(xiàn)，即加不同的電壓實現(xiàn)不同的灰階，此時為L1-L255狀態(tài)，實現(xiàn)了灰階顯示。另外，由于藍相液晶電致伸縮的性質，液晶初始狀態(tài)不需要取向，相比較于其他液晶顯示模式，工藝上也得到了簡化。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖1-圖4，該顯示器件可以進一步包括：第二基板200，所述第二基板200設置于所述波導層20遠離所述藍相液晶層30的一側。由此，可以更好的支撐顯示器件的結構，提高顯示器件的使用效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二基板200的折射率低于波導層20的折射率。由此，能夠保證光線在波導層中發(fā)生全反射，同時可以使用第二基板作為輔助波導，以保證光線到波導層的耦合效率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一基板和第二基板的具體材質不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)需要進行選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，第一基板和第二基板可以各自獨立的為玻璃基板、聚合物基板、金屬基板等。優(yōu)選情況下，第一基板和第二基板為玻璃基板，由此可以具有良好的透光性、力學性能，且易于加工，成本較低。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一電極40和第二電極50的具體設置方式?jīng)]有特別限制，只要能夠為藍相液晶層提供合適的電壓即可，本領域技術人員可以根據(jù)需要靈活選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，參照圖1，所述第一電極40和所述第二電極50均設置于所述第一基板100靠近所述藍相液晶層10的一側，且所述第一電極40和第二電極50之間設置有絕緣層80。由此，可以方便的對藍相液晶層施加電場，易于控制藍相液晶的偏轉，進而實現(xiàn)不同的灰階。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，參照圖2，所述第一電極40設置于所述第一基板100靠近所述藍相液晶層10的一側，所述第二電極50設置于所述波導層20和所述光柵層30之間。由此，可以方便的對藍相液晶層施加電場，易于控制藍相液晶的偏轉，進而實現(xiàn)不同的灰階。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，參照圖3，所述第一電極40設置于所述第一基板100靠近所述藍相液晶層10的一側，所述第二電極50設置于所述光柵層30靠近所述藍相液晶層10的一側。由此，可以方便的對藍相液晶層施加電場，易于控制藍相液晶的偏轉，進而實現(xiàn)不同的灰階。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，參照圖4，所述第一電極40設置于所述光柵層30靠近所述藍相液晶層10的一側，所述第二電極50設置于所述波導層20和所述光柵層30之間。由此，可以方便的對藍相液晶層施加電場，易于控制藍相液晶的偏轉，進而實現(xiàn)不同的灰階。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一電極和第二電極可以各自獨立的為面狀電極或由多個條形電極組成，本領域技術人員可以根據(jù)需要進行設置。在本發(fā)明的一些實施例中，參照圖1-圖4，所述第一電極40和第二電極50中的至少一個包括多個間隔設置的條形電極。由此，可以獨立控制各個區(qū)域的液晶偏轉，更好的實現(xiàn)顯示。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成第一電極和第二電極的材料也沒有特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)需要靈活選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，形成第一電極和第二電極的材料包括但不限于氧化銦錫、氟摻雜氧化錫、鋁摻雜氧化鋅等。由此，具有良好的透光性，有利于提高顯示器件的顯示效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，為了實現(xiàn)理想的顯示效果，波導層的折射率要明顯大于上下其他層的折射率，具體的，要求波導層的折射率可以使得光源入射的光線可以在波導層中發(fā)生全反射，同時可以使用第二基板作為輔助波導，以保證光線到波導層的耦合效率。另外，為了進一步提高光的利用率及顯示效果，要求波導層的光透過率越高越好，由此，可以減少光損，提高亮度，進而提高顯示效果。根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成所述波導層的具體材料不受特別限制，只要具有合適的折射率，可以為本領域任何可以作為波導層的材料。在本發(fā)明的一些實施例中，形成所述波導層的材料包括氮化硅、鈮酸鋰、二氧化鈦和玻璃中的至少一種。由此，具有良好的耦合效率，顯示效果較佳。根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成波導層的方法也沒有特別限制，包括但不限于化學氣相沉積法等，由此，工藝成熟、操作方便。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，光源的具體種類沒有特別限制，可以為本領域任何已知的、可用于顯示器件的光源。在本發(fā)明的顯示器件中，為了實現(xiàn)較好的顯示效果，側入式背光源要求準直，以增加耦合效率，減少雜散光線對顯示的干擾，進而提高顯示效果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，參照圖7，所述光柵層30可以包括多個子光柵結構32，且所述多個子光柵結構32的光柵周期不完全相同。例如，可以使得多個子光柵結構可以相當于現(xiàn)有顯示器件中的多個子像素，通過調(diào)整子光柵結構具有合適的光柵周期，使其從波導耦合出特定波長的光線。由此，可以通過衍射原理實現(xiàn)分光，不需要使用彩色片即可實現(xiàn)彩色顯示，且顯示器件的透光率大大提高。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成光柵層的材料也沒有特別限制，只要折射率滿足要求即可。在本發(fā)明的一些實施例中，形成所述光柵層的材料為透明有機材料，如透明聚合物材料等。由此，原料來源廣泛易得，成本較低，且性能理想。根據(jù)本發(fā)明的實施例，形成光柵層的方法沒有特別限制，例如，包括但不限于納米壓印等。由此，操作簡單，方便，易于控制。

在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種顯示設備。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示設備包括前面所述的顯示器件。該顯示設備不需要使用偏光片和彩色濾光片，光透過率高，適用于透明顯示和增強現(xiàn)實顯示，同時由于采用藍相液晶不需要取向，制備工藝簡單，操作方便。本領域技術人員可以理解，該顯示設備具有前面所述的顯示器件的所有特征和優(yōu)點，在此不再一一贅述。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，該顯示設備的具體種類沒有特別限制，可以為任何具有顯示功能的設備，例如包括但不限于手機、平板電腦、電視機、計算機、游戲機、家用電器及工業(yè)設備等。

另外，本領域技術人員可以理解，除了前面所述的顯示器件之外，此處描述的顯示設備還具有常規(guī)設備具有的其他必要部件和結構，例如手機還可以具有外殼、CPU、照相模組、觸摸屏、指紋識別模組、送聲系統(tǒng)等等常規(guī)手機具備的部件和結構。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。