本实用新型专利技术公开了一种显示面板及显示装置，通过光栅耦合结构对波导层中特定模式的耦合，可以实现对出光方向和颜色的选择；通过将各光栅耦合结构的折射率设置为[no,ne]，之后通过电极结构调节施加在液晶层上的电压，即可实现液晶层折射率的调节，从而实现显示灰阶的控制。由于光栅耦合结构对出光方向的选择作用，因此可以有利于实现可单眼聚焦的近眼显示。由于光栅耦合结构仅需几个光栅周期即可将光线从波导层中有效耦合出来，且光栅周期一般都比较小，因此像素尺寸可以很小，有利于实现高分辨率显示。由于光栅耦合结构对于出光颜色的选择作用，因此可以省去彩膜且全部部件均采用透明材料构成，以实现高透明度的透明显示和虚拟/增强现实显示。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及显示
，尤其涉及一种显示面板及显示装置。
技术介绍
目前，现有的虚拟/增强现实显示和透明显示，均是使用传统结构的液晶显示面板（LCD）和有机电致发光显示面板（OLED）实现，均无法做到显示面板的高度透明，从而影响面板后方光线的透过率以及透射的光谱。并且，随着对于显示清晰度的要求越来越高，对于高分辨率（PPI）的显示器件的需求也越来越大。而高PPI的显示器件受限于制作工艺，难于发展。并且，传统结构的液晶显示面板（LCD）和有机电致发光显示面板（OLED）的出射光线一般为发散光线，难于实现可实现单眼聚焦的近眼显示。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种显示面板及显示装置，用以采用光波导实现显示。因此，本技术实施例提供的一种显示面板，包括：相对而置的上基板和下基板；设置于所述上基板与所述下基板之间的液晶层；设置于所述下基板面向所述上基板一侧表面的波导层，所述波导层的折射率至少大于与所述波导层相接触膜层的折射率；设置于所述波导层面向所述上基板一侧表面且呈阵列排布的多个光栅耦合结构，各所述光栅耦合结构的折射率为[no,ne]；其中，no为所述液晶层中液晶分子对于o偏振光的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子对于e偏振光的折射率；以及，设置于所述光栅耦合结构面向所述上基板一侧表面且与所述光栅耦合结构一一对应的电极结构。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述光栅耦合结构包括：多个间隔设置的光栅条，以及存在于相邻两个所述光栅条之间的光栅间隙；所述电极结构包括：设置于对应的所述光栅耦合结构中各所述光栅条上的多个电极条；且所述电极条的宽度不大于所述光栅条的宽度。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，各所述电极结构包含的电极条分为：交替设置的用于加载正性电信号的电极条和用于加载负性电信号的电极条。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述光栅耦合结构与所述电极结构的厚度之和不大于一个所述光栅条的宽度。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述光栅耦合结构的厚度为100nm-1μm；所述电极结构为透明导电材料，所述电极结构的厚度为50nm-1000nm；或，所述电极结构为金属材料，所述电极结构的厚度为30nm-200nm。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述光栅耦合结构从所述波导层耦合出光方向可控的光波长λ与所述光栅耦合结构的光栅周期Λ满足如下公式：2π/λ·Nm=2π/λ·ncsinθ+q2π/Λ(q=0,±1,±2,…)其中，θ为耦合出光方向与所述波导层表面法线的夹角，Nm为所述波导层传播导模的有效折射率，nc为空气折射率。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，还包括：设置于所述波导层与所述下基板之间的缓冲层。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述缓冲层的厚度为50nm-10μm。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示面板中，所述波导层的厚度为100nm-100μm。另一方面，本技术实施例还提供了一种显示装置，包括：本技术实施例提供的上述显示面板，以及至少设置于所述波导层的一个侧边的准直背光。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，所述准直背光为至少三种单色激光器芯片发出的单色光的混光；或，所述准直背光为至少三种单色LED芯片发出的单色光经过准直结构后的混光；所述准直背光为白色LED芯片发出的经过准直结构后的白光；或，所述准直背光为由条状的冷阴极荧光灯管发出的光经过准直结构后的准直光。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，所述准直背光垂直于所述波导层的侧边入射至所述波导层，或，以满足在所述波导层中全反射条件的倾斜角度入射至所述波导层。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，各所述光栅耦合结构的折射率为no；所述显示装置，还包括：设置于所述上基板面向所述液晶层一侧表面和/或设置于所述电极结构面向所述液晶层一侧表面的配向层；所述液晶层中液晶分子初始方向垂直于所述上基板和所述下基板。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，各所述光栅耦合结构的折射率为(no,ne]；所述显示装置，还包括：设置于所述上基板面向所述液晶层一侧表面和/或设置于所述电极结构面向所述液晶层一侧表面的配向层；设置于所述上基板背离所述液晶层一侧表面的偏光片，或，所述准直背光为准直偏振光；所述液晶层中液晶分子初始方向垂直于所述上基板和所述下基板。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，还包括：设置于所述上基板面向所述液晶层一侧表面和/或设置于所述电极结构面向所述液晶层一侧表面的配向层；以及，设置于所述上基板背离所述液晶层一侧表面的偏光片，或，所述准直背光为准直偏振光；所述液晶层中液晶分子初始方向平行于所述上基板和所述下基板。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，各所述光栅耦合结构的折射率为(no,ne)；所述液晶层中的液晶分子为蓝相液晶材料。在一种可能的实现方式中，在本技术实施例提供的上述显示装置中，各所述光栅耦合结构的折射率为no或ne；所述液晶层中的液晶分子为蓝相液晶材料；所述显示装置，还包括：设置于所述上基板背离所述液晶层一侧表面的偏光片，或，所述准直背光为准直偏振光。本技术实施例的有益效果包括：本技术实施例提供的一种显示面板及显示装置，通过光栅耦合结构对波导层中特定模式的耦合，可以实现对出光方向和颜色的选择；通过将各光栅耦合结构的折射率设置为[no,ne]，之后通过电极结构调节施加在液晶层上的电压，即可实现液晶层折射率的调节，从而实现显示灰阶的控制。具体地，当液晶层的折射率和光栅耦合结构的折射率相等时，光栅耦合结构的作用被掩盖，没有光从波导层耦合出来，此时为L0状态；当液晶层的折射率和光栅耦合结构的折射率相差最大时，光栅耦合结构的作用最明显，光线从波导层耦合出来的耦合效率最高，此时为L255状态；当液晶层的折射率处在以上两种情况之间时，为显示中间灰阶状态。由于光栅耦合结构对出光方向的选择作用，因此本技术实施例提供的上述显示装置可以选择性地将用于显示的光线汇聚到瞳孔附近，有利于实现可单眼聚焦的近眼显示。并且，由于光栅耦合结构仅需几个光栅周期即可将光线从波导层中有效耦合出来，且光栅周期一般都比较小，在几个微米或几百纳米，因此像素尺寸可以很小，有利于实现高分辨率（PPI）显示。此外，由于光栅耦合结构对于出光颜色的选择作用，因此，可以省去彩膜的设置，且显示装置内的全部部件均可采用透明材料构成，以实现高透明度的透明显示和虚拟/增强现实显示。附图说明图1为本技术实施例提供的显示装置的结构示意图；图2为现有技术中光波导耦合的原理示意图；图3为本技术实施例提供的显示装置的出光方向控制的示意图；图4a和图4b分别为实例一的结构示意图；图5a和图5b分别为实例二的结构示意图；图6a和图6b分别为实例三的结构示意图。具体本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种显示面板，其特征在于，包括：相对而置的上基板和下基板；设置于所述上基板与所述下基板之间的液晶层；设置于所述下基板面向所述上基板一侧表面的波导层，所述波导层的折射率至少大于与所述波导层相接触膜层的折射率；设置于所述波导层面向所述上基板一侧表面且呈阵列排布的多个光栅耦合结构，各所述光栅耦合结构的折射率为[no,ne]；其中，no为所述液晶层中液晶分子对于o偏振光的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子对于e偏振光的折射率；以及，设置于所述光栅耦合结构面向所述上基板一侧表面且与所述光栅耦合结构一一对应的电极结构。
【技术特征摘要】
1.一种显示面板，其特征在于，包括：相对而置的上基板和下基板；设置于所述上基板与所述下基板之间的液晶层；设置于所述下基板面向所述上基板一侧表面的波导层，所述波导层的折射率至少大于与所述波导层相接触膜层的折射率；设置于所述波导层面向所述上基板一侧表面且呈阵列排布的多个光栅耦合结构，各所述光栅耦合结构的折射率为[no,ne]；其中，no为所述液晶层中液晶分子对于o偏振光的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子对于e偏振光的折射率；以及，设置于所述光栅耦合结构面向所述上基板一侧表面且与所述光栅耦合结构一一对应的电极结构。2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光栅耦合结构包括：多个间隔设置的光栅条，以及存在于相邻两个所述光栅条之间的光栅间隙；所述电极结构包括：设置于对应的所述光栅耦合结构中各所述光栅条上的多个电极条；且所述电极条的宽度不大于所述光栅条的宽度。3.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，各所述电极结构包含的电极条分为：交替设置的用于加载正性电信号的电极条和用于加载负性电信号的电极条。4.如权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述光栅耦合结构与所述电极结构的厚度之和不大于一个所述光栅条的宽度。5.如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述光栅耦合结构的厚度为100nm-1μm；所述电极结构为透明导电材料，所述电极结构的厚度为50nm-1000nm；或，所述电极结构为金属材料，所述电极结构的厚度为30nm-200nm。6.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，还包括：设置于所述波导层与所述下基板之间的缓冲层。7.如权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述缓冲层的厚度为50nm-10μm。8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述波导层的厚度为100nm-100μm。9.一种显示装置，其特征在于，包括：如权利要求1-8任一项所述的显示面板，以及至少设置于所述波导层的一个侧边的准直背光结构，所述准直背光结构发出准直背光。10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述准...
【专利技术属性】
技术研发人员：王维，杨亚锋，陈小川，马新利，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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