本公開涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，并且具體涉及一種顯示裝置及其制作方法。

背景技術(shù)：

液晶顯示裝置具有重量輕、體積小、無輻射等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。由于液晶本身不發(fā)光，顯示裝置設(shè)有背光模組，該背光模組為顯示模組提供光以實(shí)現(xiàn)顯示功能。背光模組的光利用效率低是阻礙液晶顯示裝置低功耗的重要因素之一。

為了提高背光模組的光利用效率，在背光模組和顯示模組之間貼附諸如增亮膜(brightnessenhancementfilm,bef)或者偏光增亮膜(dualbrightnessenhancementfilm,dbef)的光學(xué)膜片。bef又稱棱鏡片(prismsheet)。bef的表面包含許多結(jié)構(gòu)相同的棱形結(jié)構(gòu)，將背光模組的光反射、折射集中到顯示裝置的觀看者的正面。dbef又稱反射式偏光片(reflectivepolarizer)。dbef采用多層膜系，將偏振方向與顯示模組的下偏光片的偏振方向垂直的光反射回背光模組。反射光在背光模組內(nèi)經(jīng)過多次折射和反射后，一部分的振動(dòng)方向變?yōu)槠叫杏谙缕馄钠穹较颉＿@部分光再次通過下偏光片進(jìn)入液晶層，由此提高顯示裝置的亮度。

然而，bef和dbef的加工工藝非常復(fù)雜，并且其專利權(quán)被少數(shù)業(yè)內(nèi)巨頭所壟斷，使得價(jià)格高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開實(shí)施例提供一種顯示裝置及其制作方法，其旨在解決前述光學(xué)膜片的加工工藝復(fù)雜且價(jià)格高昂的缺陷，提高顯示裝置中背光模組的光利用效率。

本公開的一實(shí)施例提供了一種顯示裝置。該顯示裝置包括背光模組、顯示模組、以及設(shè)置在所述背光模組和所述顯示模組之間的負(fù)折射率功能層。所述負(fù)折射率功能層對所述背光模組產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率。

在本公開的一實(shí)施例中，所述顯示裝置分為顯示區(qū)域和透光區(qū)域，所述背光模組包括背光源，并且所述背光源設(shè)置在所述背光模組的與所述顯示裝置的所述顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。

在本公開的一實(shí)施例中，該負(fù)折射率功能層包括負(fù)折射率部，并且所述負(fù)折射率部設(shè)置在所述負(fù)折射率功能層的與所述顯示裝置的所述顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率功能層還包括透明材料部，并且所述透明材料部至少設(shè)置在所述負(fù)折射率功能層的與所述顯示裝置的所述透光區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域。

在本公開的一實(shí)施例中，所述透明材料部還設(shè)置在所述負(fù)折射率功能層的與所述顯示裝置的所述顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域，并且覆蓋所述負(fù)折射率部。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率部對可見光表現(xiàn)出負(fù)折射率。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率部對紅、綠和藍(lán)光表現(xiàn)出負(fù)折射率。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率部為由金屬條和金屬開環(huán)諧振器組成的二維周期性結(jié)構(gòu)。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率部為金屬、電介質(zhì)和金屬疊層的納米網(wǎng)格。

在本公開的一實(shí)施例中，所述金屬為銀，并且所述電介質(zhì)為氟化鎂。

在本公開的一實(shí)施例中，所述負(fù)折射率部包括電介質(zhì)基體和放射狀分布于所述電介質(zhì)基體中的金屬條。

在本公開的一實(shí)施例中，所述顯示模組包括兩個(gè)堆疊的液晶棱鏡顯示部，每個(gè)液晶棱鏡顯示部的顯示區(qū)域和透光區(qū)域與所述顯示裝置的顯示區(qū)域和透光區(qū)域?qū)R，并且每個(gè)液晶棱鏡顯示部在工作時(shí)，液晶分子在電極控制下偏轉(zhuǎn)形成液晶棱鏡。

在本公開的一實(shí)施例中，所述背光模組為直下式類型，并且包括點(diǎn)光源。

在本公開的一實(shí)施例中，所述背光源包括有機(jī)電致發(fā)光二極管。

本公開的一實(shí)施例提供了一種顯示裝置的制作方法。該方法包括：準(zhǔn)備背光模組；在背光模組上形成負(fù)折射率功能層，其中所述負(fù)折射率功能層對所述背光模組產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率；以及在負(fù)折射率功能層上形成顯示模組。

在本公開的一實(shí)施例中，所述顯示裝置分為顯示區(qū)域和透光區(qū)域，并且準(zhǔn)備所述背光模組的步驟包括：在與所述顯示裝置的所述顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成所述背光源。

在本公開的一實(shí)施例中，在所述背光模組上形成所述負(fù)折射率功能層的步驟包括：在與所述顯示裝置的所述顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成負(fù)折射率部。

在本公開的一實(shí)施例中，在所述背光模組上形成所述負(fù)折射率功能層的步驟包括：至少在與所述顯示裝置的所述透光區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成透明材料部。

根據(jù)本公開實(shí)施例的顯示裝置的制作方法的各實(shí)施例具有與如上所述的顯示裝置各實(shí)施例相同或相似的益處，此處不再贅述。

應(yīng)理解，以上的一般描述和下文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并非旨在以任何方式限制本公開。

附圖說明

為了更清楚地說明本公開實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實(shí)施例。

圖1示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2示意性示出光線傳播經(jīng)過正折射率材料和負(fù)折射率材料的疊層時(shí)的光路。

圖3示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖和光路圖。

圖4示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖和光路圖。

圖5示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的制作方法的流程圖。

通過上述附圖，已示出本公開明確的實(shí)施例，后文中將有更詳細(xì)的描述。這些附圖和文字描述并不是為了通過任何方式限制本公開構(gòu)思的范圍，而是通過參考特定實(shí)施例為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員說明本公開的概念。

具體實(shí)施方式

為使本公開實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本公開實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

附圖中示出的部件或元素標(biāo)注如下：100、300、400：顯示裝置；301、401：顯示區(qū)域；302、402：透光區(qū)域；110、310、410：背光模組；312：背光源；120、320、420：負(fù)折射率功能層；322：負(fù)折射率部；324：透明材料部；130、330、430：顯示模組；431、432：液晶棱鏡顯示部；433：液晶分子；434：液晶棱鏡。

相似或相同的附圖標(biāo)記用于表示相似或相同的部件或元素。在本公開的上下文中，相差100的整數(shù)倍的附圖標(biāo)記被視為相似的附圖標(biāo)記。

下面結(jié)合附圖具體說明本公開實(shí)施例提供的顯示裝置及其制作方法的具體實(shí)施方式。

本公開的一實(shí)施例提供了一種顯示裝置。如圖1所示，顯示裝置100包括背光模組110、顯示模組130、以及設(shè)置在背光模組110和顯示模組130之間的負(fù)折射率功能層120。負(fù)折射率功能層120對背光模組110產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率。

圖2為負(fù)折射率功能層對光線傳播的影響的示意圖。負(fù)折射率材料層(如圖2中n0所示)具有如下光學(xué)特性。光在負(fù)折射率材料層中的能量與相位的傳播方向相反。當(dāng)光從具有正折射率的材料層(如圖2中n1所示)傳播到具有負(fù)折射率材料層中時(shí)，入射光線與折射光線位于法線的同一側(cè)，從而改變了光的傳播方向。圖2中的虛線示出相鄰層之間界面的法線。如圖2所示，當(dāng)入射光線從n1入射至n1和n0之間界面上時(shí)，反射光線(未圖示)位于法線的另一側(cè)，而折射光線與入射光線位于法線的同一側(cè)。圖中還示出疊置在負(fù)折射率材料層n0上的正折射率材料層n2。類似地，光線入射到n0和n2之間界面時(shí)，折射光線還是與入射光線位于法線的同一側(cè)。應(yīng)指出，雖然負(fù)折射率材料層與正折射率材料層之間界面的光折射方向已經(jīng)不滿足斯涅耳(snell)定律，但是折射角仍滿足斯涅耳定律。

從圖2的光路圖中可以看出，通過在兩個(gè)正折射率材料層之間設(shè)置負(fù)折射率材料層，光束的發(fā)散度有效地減小。這意味著光束的指向性改善。

在圖1所示實(shí)施例的顯示裝置中，背光模組110和顯示模組130之間設(shè)置負(fù)折射率功能層120。負(fù)折射率功能層120對背光模組110產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率，使得光在經(jīng)過負(fù)折射率功能層120之后具有減小的發(fā)散度。這增加了背光的準(zhǔn)直程度，提高了背光模組110的光利用效率，提高了顯示裝置100的亮度并且降低功耗。同時(shí)，由于負(fù)折射率功能層120減小了背光模組110產(chǎn)生的光的發(fā)散度，因此光的指向性提高，這有利于提高顯示裝置100的防窺性能。再者，通過采用負(fù)折射率功能層120，不需要在背光模組110和顯示模組130之間貼附諸如bef或dbef的光學(xué)膜片，這有助于降低顯示裝置100的成本和厚度。

圖3示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，在本公開的一實(shí)施例中，顯示裝置300分為顯示區(qū)域301和透光區(qū)域302。背光模組310包括背光源312，并且背光源312設(shè)置在背光模組310的與顯示裝置300的顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域。

圖3中的箭頭還示出了顯示裝置中的示意性光路。背光模組310中的背光源312設(shè)置在與顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域，為顯示裝置300的顯示區(qū)域301提供光線，實(shí)現(xiàn)顯示裝置300的信息顯示功能，如顯示區(qū)域301中的箭頭所示。自然光穿過透光區(qū)域302而實(shí)現(xiàn)顯示裝置的透視功能，如透光區(qū)域302中的箭頭所示。也就是說，此實(shí)施例的顯示裝置300為一種透明顯示裝置。

在本公開的一實(shí)施例中，負(fù)折射率功能層320包括負(fù)折射率部322，并且負(fù)折射率部322設(shè)置在負(fù)折射率功能層320的與顯示裝置300的顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域。在此實(shí)施例中，負(fù)折射率功能層320的負(fù)折射率部322僅僅設(shè)置在與顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域。藉此，負(fù)折射率功能層320只對背光模組310中的背光源312產(chǎn)生的光有準(zhǔn)直效果，而不影響透光區(qū)域302中的自然光。這有利于在透光區(qū)域302實(shí)現(xiàn)更真實(shí)和自然的透明顯示功能。

在本公開的一實(shí)施例中，負(fù)折射率功能層320還包括透明材料部324，并且透明材料部324至少設(shè)置在負(fù)折射率功能層320的與顯示裝置300的透光區(qū)域302對應(yīng)的區(qū)域。透明材料部324設(shè)置在在與透光區(qū)域302對應(yīng)的區(qū)域，這確保自然光在透光區(qū)域302的穿透性能，而不影響顯示裝置300的透視功能。透明材料部324由例如無機(jī)或有機(jī)透明材料形成。無機(jī)材料包括但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。有機(jī)材料包括但不限于樹脂。

在一示例中，負(fù)折射率功能層320具有圖案化結(jié)構(gòu)，在與顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域僅包括負(fù)折射率部322，并且在與透光區(qū)域302對應(yīng)的區(qū)域僅包括透明材料部324。

在另一示例中，透明材料部324設(shè)置與顯示區(qū)域301和透光區(qū)域302對應(yīng)的區(qū)域，并且在與顯示區(qū)域301對應(yīng)的區(qū)域覆蓋負(fù)折射率部322。

在本公開的一實(shí)施例中，背光源312包括有機(jī)電致發(fā)光二極管(oled)。oled被視為點(diǎn)光源，光線的指向性不佳。通常，背光源312包括以二維陣列方式排布的多個(gè)oled。如圖3所示，背光模組310為直下式類型。即，背光源312位于顯示模組330的正下方，而不是設(shè)置在背光模組的端面。直下式類型的背光模組310有利于實(shí)現(xiàn)大面積的顯示裝置330。

在本公開的一實(shí)施例中，負(fù)折射率部322對可見光表現(xiàn)出負(fù)折射率。例如，負(fù)折射率部322對波長為380-800nm的光表現(xiàn)出負(fù)折射率。

在一示例中，背光源312的oled發(fā)射白光，或者該oled發(fā)射的光經(jīng)磷光體轉(zhuǎn)換為白光，則負(fù)折射率部322對可見光表現(xiàn)出負(fù)折射率。

在另一示例中，oled發(fā)射紅、綠和藍(lán)三基色光，這些光隨后被混合以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示。這種情況下，負(fù)折射率部322對紅、綠和藍(lán)光表現(xiàn)出負(fù)折射率。應(yīng)指出，全彩色顯示不限于紅、綠和藍(lán)rgb三基色的方案。例如，青色、品紅色、黃色和黑色cmyk四基色方案也是可行的。

以下描述本公開實(shí)施例中負(fù)折射率部的材料示例。應(yīng)指出，自然界中并不存在具有負(fù)折射率的材料。pendry從電磁場麥克斯韋方程和物質(zhì)本構(gòu)方程出發(fā)，通過理論計(jì)算指出理論上可以制作出具有負(fù)折射率的材料，見phys.rev.lett.,76,4773-4776(1996)。smith等人按照pendry的理論構(gòu)想，利用金屬銅的開環(huán)諧振器(splitringresonator,srr)和導(dǎo)線組成的二維周期性，首次制作出具有負(fù)折射率的材料，見phys.rev.lett.,84,4184-4187(2000)。enkrich等人利用由金屬條和金屬開環(huán)諧振器組成的二維周期性結(jié)構(gòu)，制作出對800nm的光表現(xiàn)出負(fù)折射率的材料，見phys.rev.lett.,95,203901(2005)。隨著電路加工和印刷技術(shù)條件的發(fā)展和提高，金屬導(dǎo)線陣列的等離子體截止頻率預(yù)計(jì)將逐漸降低，這表明對更短波長的光表現(xiàn)出負(fù)折射率的材料將是可獲得的。

dolling等人利用在玻璃板上沉積一層金屬銀，隨后在上面覆蓋一層薄薄的不傳導(dǎo)的氟化鎂，最后再覆上一層金屬銀，由此形成一塊100納米厚“三明治”。隨后對該三明治結(jié)構(gòu)蝕刻形成方孔陣列，形成類似于金屬絲網(wǎng)的柵格或網(wǎng)格，見opticsletters,vol.32,53-55(2007)。這種金屬、電介質(zhì)和金屬疊層的納米網(wǎng)格對780nm的光表現(xiàn)出負(fù)折射率。

此外，wenshancai等人利用包括電介質(zhì)基體和放射狀分布于電介質(zhì)基體中的金屬條，制作出對632.8nm的光表現(xiàn)出負(fù)折射率的材料，見naturephotonics,vol.1224-228(2007)。

圖4示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)圖和光路圖。如圖4所示，顯示裝置400包括背光模組410、顯示模組430、以及設(shè)置在背光模組410和顯示模組430之間的負(fù)折射率功能層420。顯示裝置400分為顯示區(qū)域401和透光區(qū)域402。以下側(cè)重描述圖4所示實(shí)施例與圖1和3所示實(shí)施例不同之處。

在圖4所示實(shí)施例中，顯示模組430為d-view類型的顯示模組。如所示，顯示模組430包括兩個(gè)堆疊的液晶棱鏡顯示部431、432。每個(gè)液晶棱鏡顯示部431、432的顯示區(qū)域和透光區(qū)域與顯示裝置400的顯示區(qū)域401和透光區(qū)域402對齊。每個(gè)液晶棱鏡顯示部431、432在工作時(shí)，液晶棱鏡顯示部中的液晶分子433在電極(未示出)控制下偏轉(zhuǎn)形成液晶棱鏡434。例如，液晶棱鏡顯示部431、432通過有源薄膜晶體管開關(guān)方式驅(qū)動(dòng)，通過對不同的條狀電極輸入不同的灰階電壓，從而控制相應(yīng)區(qū)域中液晶的形貌，由此形成液晶棱鏡434。

在圖4中，顯示區(qū)域401中的箭頭示出了背光模組410產(chǎn)生的光傳播經(jīng)過顯示模組430的光路示意圖。如所示，液晶棱鏡434有利于進(jìn)一步提高從顯示模組430出射的光的指向性。這對于改善顯示裝置400的防窺性是有利的。

圖5示意性示出本公開的一實(shí)施例的顯示裝置的制作方法的流程圖。如所示，在本公開的一實(shí)施例中，提供了一種顯示裝置的制作方法，包括：步驟s510：準(zhǔn)備背光模組；步驟s520：在背光模組上形成負(fù)折射率功能層，其中負(fù)折射率功能層對背光模組產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率；以及步驟s530：在負(fù)折射率功能層上形成顯示模組。

在本公開的一實(shí)施例中，顯示裝置分為顯示區(qū)域和透光區(qū)域，并且準(zhǔn)備背光模組的步驟s510包括：在與顯示裝置的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成背光源。

在本公開的一實(shí)施例中，在背光模組上形成負(fù)折射率功能層的步驟s520包括：在與顯示裝置的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成負(fù)折射率部。

在本公開的一實(shí)施例中，在背光模組上形成負(fù)折射率功能層的步驟s520包括：至少在與顯示裝置的透光區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域形成透明材料部。

在各個(gè)實(shí)施例中，公開了一種顯示裝置及其制作方法。該顯示裝置包括背光模組、顯示模組、以及設(shè)置在所述背光模組和所述顯示模組之間的負(fù)折射率功能層。所述負(fù)折射率功能層對所述背光模組產(chǎn)生的光具有負(fù)折射率。背光模組產(chǎn)生的光經(jīng)過負(fù)折射率功能層之后具有減小的發(fā)散度，準(zhǔn)直程度提高，使得背光模組的光利用效率提高。這提高了顯示裝置的亮度，進(jìn)而降低了顯示裝置在相同亮度下的功耗。由于背光的指向性提高，顯示裝置的防窺性能改善。利用負(fù)折射率功能層替代諸如bef或dbef的光學(xué)膜片，這有助于降低顯示裝置的成本和厚度。

以上所述，僅為本公開的具體實(shí)施方式，但本公開的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本公開揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本公開的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。