本实用新型专利技术公开了一种显示装置，通过电极结构控制液晶层偏转，使之形成光栅状分布，可以实现对波导层中特定模式的耦合以实现对出光方向和颜色的选择，并通过对液晶层折射率的调节以实现显示灰阶的控制。由于电极结构复用的光线耦合出射器件对出光方向的选择作用，可以有利于实现可单眼聚焦的近眼显示。由于电极结构复用的光线耦合出射器件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。由于电极结构复用的光线耦合出射器件对于出光颜色的选择作用，因此，可以省去彩膜的设置且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。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及显示
，尤其涉及一种显示装置。
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装置，用以采用光波导实现显示。因此，本技术实施例提供了一种显示装置，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；设置于所述上基板面向所述下基板一侧表面且呈阵列排布的多个与亚像素一一对应的电极结构；各所述电极结构具有等间距排列的多个电极条；以及，至少设置于所述波导层的一个侧边的准直光源。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：设置于所述波导层面向所述上基板一侧表面且与所述电极结构一一对应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或者no和ne之间的任一值；其中，no为所述液晶层中液晶分子对于寻常光的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子对于非常光的折射率。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装置中，所述光栅耦合结构从所述波导层耦合的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装置中，所述光栅耦合结构的厚度不大于所述光栅耦合结构中一个光栅条的宽度。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装置中，所述光栅耦合结构的厚度为100nm-1.5μm。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，所述电极结构中的各所述电极条与所述光栅耦合结构中各光栅条一一对应；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装置中，各所述电极结构包含的电极条分为：间隔设置的用于加载正性电信号的相互连接的第一电极条和用于加载负性电信号的相互连接的第二电极条。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装置中，所述电极结构的厚度不大于一个所述电极条的宽度。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装置中，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装置中，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装置中，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装置中，所述波导层的厚度为100nm-100μm。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，所述准直光源为至少三种单色激光器芯片发出的单色光的混光；或，所述准直光源为至少三种单色LED芯片发出的单色光经过准直结构后的混光；所述准直光源为白色LED芯片发出的经过准直结构后的白光；或，所述准直光源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，所述准直光源的发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/或设置于所述下基板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所在平面。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ne或者no和ne之间的任一值；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，所述准直光源为准直偏振光源；所述液晶层中液晶分子初始方向垂直于所述上基板所在平面。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/或设置于所述下基板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，所述准直光源为准直偏振光源；所述液晶层中液晶分子初始方向平行于所述上基板所在平面。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和ne之间的任一值；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，所述准直光源为准直偏振光源。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装置，通过电极结构控制对应的液晶层中液晶分子偏转，使之形成光栅状分布，可以实现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，并通过对液晶层折射率的调节从而实现显示灰阶的控制。由于电极结构与波导层隔开了一定的距离，可以有效地减小电极结构对波导层波导模式的干扰，减少暗态出光，提高器件的对比度。由于电极结构复用的光线耦合出射器件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，由于电极结构复用的光线耦合出射器件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，由于电极结构复用的光线耦合出射器件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1a为本技术实施例提供的显示装置的结构示意图之一；图1b为本技术实施例提供的显示装置的结构示意图之二；图1c为本技术实施例提供的显示装置的结构示意图之三；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；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种显示装置，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；设置于所述上基板面向所述下基板一侧表面且呈阵列排布的多个与亚像素一一对应的电极结构；各所述电极结构具有等间距排列的多个电极条；以及，至少设置于所述波导层的一个侧边的准直光源。
【技术特征摘要】
1.一种显示装置，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；设置于所述上基板面向所述下基板一侧表面且呈阵列排布的多个与亚像素一一对应的电极结构；各所述电极结构具有等间距排列的多个电极条；以及，至少设置于所述波导层的一个侧边的准直光源。2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：设置于所述波导层面向所述上基板一侧表面且与所述电极结构一一对应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或者no和ne之间的任一值；其中，no为所述液晶层中液晶分子对于寻常光的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子对于非常光的折射率。3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光栅耦合结构从所述波导层耦合出的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。4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述光栅耦合结构的厚度不大于所述光栅耦合结构中一个光栅条的宽度。5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述光栅耦合结构的厚度为100nm-1.5μm。6.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述电极结构中的各所述电极条与所述光栅耦合结构中各光栅条一一对应；且所述电极条的宽度不大于所述光栅条的宽度。7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，各所述电极结构包含的电极条分为：间隔设置的用于加载正性电信号的相互连接的第一电极条和用于加载负性电信号的相互连接的第二电极条。8.如权利要求1所述的显示装置，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。9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述准直光源为至少三种单...
【专利技术属性】
技术研发人员：王维，杨亚锋，陈小川，孟宪芹，
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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