一种防窥显示器及液晶显示装置的制作方法

本发明涉及防窥显示技术领域，特别是指一种防窥显示器及液晶显示装置。

背景技术：

液晶显示技术已经成为市场主流显示技术，在像素分辨率、响应时间、屏幕尺寸等等多个显示技术方面已经能够满足人们的需求，但是在一些特殊的显示环境下，人们需要特殊的显示模式以满足特定的需求。例如在办公环境中或者其它私密环境中，人们需要屏幕仅供自己可见，他人不可见，这就是防窥显示模式；在一些情况下又需要与多人共享这个显示系统，这就是共享显示模式。现有的防窥技术是通过增加特殊防窥膜材实现的，其只能实现防窥显示无法切换，在此基础上增加其它结构，可以实现切换显示，但是会带来器件厚度过厚，造价过高等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种防窥显示器及液晶显示装置，使用户可以根据需要切换防窥或共享显示模式，同时具有简单的结构。

基于上述目的，在本发明实施例的一个方面，提供一种防窥显示器，包括：

设置于液晶显示屏的液晶层与背光源之间的光栅层和黑矩阵层；所述光栅层包括交替设置的光栅层可控遮光区和光栅层透光区；所述黑矩阵层包括交替设置的黑矩阵层遮光区和黑矩阵层透光区；所述光栅层透光区和与其对应的所述黑矩阵层透光区在垂直于所述液晶层的方向上位置对齐。

可选的，所述黑矩阵层遮光区的宽度小于所述液晶层中亚像素的宽度。

可选的，所述光栅层包括相对设置的上电极层、下电极层和液晶单元；所述液晶单元设置于所述上电极层与下电极层之间，形成所述光栅层可控遮光区，相邻所述液晶单元之间形成所述光栅层透光区。

可选的，所述黑矩阵层包括以不透光材料制成的所述黑矩阵层遮光区，相邻所述黑矩阵层遮光区之间形成所述黑矩阵层透光区。

可选的，当所述液晶显示屏处于防窥模式时，所述光栅层与所述黑矩阵层之间的距离、相邻所述光栅层可控遮光区之间的距离及相邻所述黑矩阵层可控遮光区之间的距离被设置为，使大于所述防窥角度的光线被所述光栅层可控遮光区或所述黑矩阵层遮光区阻挡，或在进入所述液晶层前发生全反射。

可选的，所述光栅层为1层；所述黑矩阵层为2层，分别为第一黑矩阵层和第二黑矩阵层；所述第一黑矩阵层与所述液晶层之间的距离，小于所述第二黑矩阵层与所述液晶层之间的距离；单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度，小于单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层透光区的宽度；单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度，与单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度之和，小于所述液晶层中亚像素的宽度。

可选的，在所述液晶层至所述背光源间依次设置有所述第一黑矩阵层、所述第二黑矩阵层和所述光栅层。

可选的，在所述液晶层至所述背光源间依次设置有所述第一黑矩阵层、所述光栅层和所述第二黑矩阵层。

可选的，还包括用于调整层间距的填充层；所述填充层设置于所述光栅层与所述黑矩阵层之间，或2个相邻所述黑矩阵层之间。

基于相同目的，在本发明实施例的另一方面，提供一种液晶显示装置，包括上述任一实施例中的所述防窥显示器。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种防窥显示器及液晶显示装置通过在液晶显示屏的液晶层与背光源之间设置光栅层与黑矩阵层，并在光栅层与黑矩阵层上分别设置液晶光栅层可控遮光区和黑矩阵层遮光区，利用遮光区的配合实现防窥功能，并通过调整控制光栅层可控遮光区处于遮光状态或透光状态，控制液晶显示屏处于防窥模式或正常显示模式；结构简单，厚度薄，节省成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种防窥显示器的实施例在防窥模式的原理示意图；

图2为本发明提供的一种防窥显示器的实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例在防窥模式的原理示意图；

图4为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例在正常显示模式的原理示意图；

图5为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例的结构示意图；

图6为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例在防窥模式的原理示意图；

图7为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例在正常显示模式的原理示意图；

图8为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1为本发明提供的一种防窥显示器的实施例在防窥模式的原理示意图。

基于上述目的，如图所示，在本发明实施例的一个方面，提出一种防窥显示器，包括：

设置于液晶显示屏的液晶层3与背光源4之间的光栅层1和黑矩阵层2；所述光栅层1包括交替设置的光栅层可控遮光区101和光栅层透光区102；所述黑矩阵层2包括交替设置的黑矩阵层遮光区201和黑矩阵层透光区202；所述光栅层透光区102和与其对应的所述黑矩阵层透光区202在垂直于所述液晶层3的方向上位置对齐。

当所述光栅层可控遮光区101处于遮光状态时，由背光源4射向液晶层3方向的光线被光栅层可控遮光区101和黑矩阵层遮光区201阻挡。在光栅层1与黑矩阵层2之间的距离、相邻光栅层可控遮光区101之间的距离及相邻黑矩阵层遮光区201之间的距离均取适当取值时，能够投射至液晶层3上的光线与液晶层3法向的最大角度被限制在一定范围内；超出此范围的光线或被光栅层可控遮光区101及黑矩阵层遮光区201所阻挡，或因角度过大，在进入液晶层3前发生全反射，从而达到防窥效果。参考图1所示，其中实线表示的光线为处于防窥角度内的光线，虚线表示的光线为处于防窥角度外的光线(未示出被光栅层可控遮光区101及黑矩阵层遮光区201所阻挡的光线，仅示出发生全反射的光线)。

在一些可选的实施方式中，还包括控制模块，用于控制所述光栅层可控遮光区101处于遮光状态或透光状态，以使得所述液晶显示屏处于防窥模式或正常显示模式。

在一些可选的实施方式中，所述黑矩阵层2包括以不透光材料制成的所述黑矩阵层遮光区201，相邻所述黑矩阵层遮光区202之间形成所述黑矩阵层透光区。

当所述光栅层可控遮光区101处于透光状态时，仅黑矩阵层遮光区201对背光源4发出的光线起到遮挡作用，由于黑矩阵层遮光区201为交替设置，因此并不会完全阻挡某一方向上背光源4的光线，故此时液晶显示屏处于正常显示模式。

需要说明的是，光栅层1与黑矩阵层2的设置顺序，对于本实施例达到的技术效果没有决定性影响，不应视为对于本申请保护范围的限定。

通过合理地设置黑矩阵层遮光区201宽度、黑矩阵层透光区202宽度、光栅层可控遮光区101宽度、光栅层透光区102宽度，以及黑矩阵层2与光栅层1之间的距离，可以在满足防窥模式及正常显示模式标准的前提下，尽可能提高开口率，以降低能耗。在一些可选的实施方式中，当满足黑矩阵层遮光区201与光栅层可控遮光区101宽度相同时，本实施例中的所述防窥显示器可以实现防窥模式观看角度为约20°，正常显示模式观看角度为约90°，并同时具备20％以上的开口率。

本实施例通过在液晶显示屏的液晶层与背光源之间设置光栅层与黑矩阵层，并在光栅层与黑矩阵层上分别设置液晶光栅层可控遮光区和黑矩阵层遮光区，利用遮光区的配合实现防窥功能，并通过调整控制光栅层可控遮光区处于遮光状态或透光状态，控制液晶显示屏处于防窥模式或正常显示模式；结构简单，厚度薄，节省成本。

在一些可选的实施例中，所述黑矩阵层遮光区201的宽度小于所述液晶层3中亚像素31的宽度。

当所述液晶显示屏处于正常模式时，仅黑矩阵层遮光区201对背光源4光线有遮挡作用，此时设计黑矩阵层遮光区201的宽度小于液晶层3中亚像素31的宽度，使得黑矩阵层遮光区201不会将任意亚像素31完全遮挡，因此液晶显示屏不会发生任何像素的丢失，从而保证了液晶显示屏的画面信息完整性。

图2为本发明提供的一种防窥显示器的实施例的结构示意图。

在一些可选的实施例中，如图所示，所述光栅层1包括相对设置的上电极层12、下电极层13和液晶单元11；所述液晶单元11设置于所述上电极层12与下电极层13之间，形成所述光栅层可控遮光区101，相邻所述液晶单元11之间形成所述光栅层透光区102；

可选的，当采用控制模块对光栅层1进行控制时，所述控制模块用于通过控制所述上电极层12与下电极层13的电压，进而控制所述液晶单元11处于遮光状态或透光状态，以使得所述液晶显示屏处于防窥模式或正常显示模式。

可选的，光栅层1与黑矩阵层2的设置顺序，对于本实施例达到的技术效果没有决定性影响。本实施例中虽然光栅层1更加靠近液晶层3，在其他实施方式中，也可以设置为黑矩阵层2更加靠近液晶层3。

可选的，在所述光栅层1与所述黑矩阵层2外部，分别以靠近液晶层3的上基板5，及靠近背光源4方向的下基板6进行封装。需要说明的是，前述实施例中，背光源4光线发生全反射的面即为所述上基板5的上表面。

可选的，所述上电极层12与下电极层13的电极可以被配置为，上电极层12或下电极层13中之一为条状电极，另一电极层为面状电极，且条状电极与液晶单元11对应；或者，上电极层12与下电极层13均为条状电极，分别对应，且与液晶单元对应。

可选的，所述电极为ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)电极。

在一些可选的实施方式中，所述防窥显示器还包括用于调整层间距的填充层7；所述填充层7设置于所述光栅层1与所述黑矩阵层2之间，或2个相邻所述黑矩阵层2之间。所述填充层7的作用主要有两个，其一是用于平坦黑矩阵层2上黑矩阵遮光区201凸起引起的段差，防止段差积累到光栅层1；另一作用是调整黑矩阵层2与光栅层1之间、或相邻黑矩阵层2之间的距离，使其达到防窥要求。

本实施例进一步对所述防窥显示器的具体设计进行了说明。在本实施例中，由控制模块通过控制上电极层与下电极层之间的电压，进而控制液晶单元中液晶分子的状态，从而控制液晶单元处于遮光状态或透光状态。由于液晶单元只需要黑(遮光)、白(透光)两种状态，因此控制模块施加在上电极层与下电极层之间的电压只需要两种；由于全部液晶单元的状态均一致，无需时序控制，因此只用一条外围走线即可完成对于光栅层的控制。与现有技术相比，控制电路简单、稳定。

在前述示例性的描述中，并没有对黑矩阵层的层数进行限定，事实上黑矩阵层的层数可以为1层或1层以上。当黑矩阵层为1层时，为了保证在防窥模式下，对背光屏光线能够充分遮挡，黑矩阵层遮光区的宽度要较宽，从而限制了黑矩阵层开口率的大小。为了降低黑矩阵层遮光区的宽度，提升黑矩阵层开口率，可以设置2层或者2层以上黑矩阵层相互配合，由于增加了遮挡层数，在防窥模式下，有更多的遮挡层次，因此在保持原有防窥角度的前提下，单层上的遮光区域宽度可以适当缩小，以达到提高开口率的效果。

在一些可选的实施例中，所述光栅层为1层；所述黑矩阵层为2层，分别为第一黑矩阵层和第二黑矩阵层；所述第一黑矩阵层与所述液晶层之间的距离，小于所述第二黑矩阵层与所述液晶层之间的距离；单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度，小于单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层透光区的宽度；单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度，与单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度之和，小于所述液晶层中亚像素的宽度。

在本实施例中，单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度被配置为，小于单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层透光区的宽度，以保证在第一黑矩阵层的黑矩阵层遮光区不会遮挡第二黑矩阵层的黑矩阵层透光区，以保证背光源光线以任意角度顺利透过；单个所述第一黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度，与单个所述第二黑矩阵层的所述黑矩阵层遮光区的宽度之和被配置为，小于所述液晶层中亚像素的宽度，使得两黑矩阵层的黑矩阵层遮光区即使叠加，也不会将任一亚像素完全遮挡，因此液晶显示屏不会发生任何像素的丢失，从而保证了液晶显示屏的画面信息完整性。

图3为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例在防窥模式的原理示意图；图4为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例在正常显示模式的原理示意图。同前例，图中虚线部分为收到阻挡无法射入液晶层的光线，实线部分为可射入液晶层的光线。

在一些可选的实施例中，如图所示，在所述液晶层3至所述背光源4间依次设置有所述第一黑矩阵层21、所述第二黑矩阵层22和所述光栅层1。

在满足本实施例中各层次设置次序的条件下，通过合理地设置第一黑矩阵层21、第二黑矩阵层22的黑矩阵层遮光区201宽度、黑矩阵层透光区202宽度，及光栅层可控遮光区101宽度、光栅层透光区102宽度，以及黑矩阵层2与光栅层1之间的距离，可以在满足防窥模式及正常显示模式标准的前提下，尽可能提高开口率，以降低能耗。

图5为本发明提供的一种防窥显示器的另一实施例的结构示意图。如图所示，在一些可选的实施方式中，所述第一黑矩阵层21、第二黑矩阵层22依次设置于所述上基板5与所述上电极层12之间，并在相邻黑矩阵层2、黑矩阵层2与上电极层12之间以填充层7进行平坦填充。

在本实施例中，当满足第一黑矩阵层的黑矩阵层遮光区宽度与光栅层的光栅层可控遮光区宽度相同，且大于第二黑矩阵层的黑矩阵层遮光区宽度，且第一黑矩阵层、第二黑矩阵层和光栅层依次等距设置，此时本实施例中的防窥显示器可以实现防窥模式观看角度约为20°，正常显示模式观看角度约为90°，且背光源光线经过三层遮挡后的开口率大于40％。

图6为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例在防窥模式的原理示意图；图7为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例在正常显示模式的原理示意图。同前例，图中虚线部分为收到阻挡无法射入液晶层的光线，实线部分为可射入液晶层的光线。

在一些可选的实施例中，在所述液晶层3至所述背光源4间依次设置有所述第一黑矩阵层21、所述光栅层1和所述第二黑矩阵层22。在满足本实施例中各层次设置次序的条件下，通过合理地设置第一黑矩阵层21、第二黑矩阵层22的黑矩阵层遮光区201宽度、黑矩阵层透光区202宽度，及光栅层可控遮光区101宽度、光栅层透光区102宽度，以及黑矩阵层2与光栅层1之间的距离，可以在满足防窥模式及正常显示模式标准的前提下，尽可能提高开口率，以降低能耗。

图8为本发明提供的一种防窥显示器的又一实施例的结构示意图。如图所示，在一些可选的实施方式中，所述第一黑矩阵层21设置于所述上基板5与所述上电极层12之前，并在第一黑矩阵层21与上电极层12之间以填充层7进行平坦填充；所述第二黑矩阵层22设置于所述下基板6与所述下电极层13之间，并在第二黑矩阵层22与下电极层13之间以填充层7进行填充。

与前一实施例相比，本实施例的各层在设置顺序上略有不同，但同样可以达到良好的防窥效果。当满足第一黑矩阵层的黑矩阵层遮光区宽度与第二黑矩阵层的黑矩阵层遮光区宽度相同，且大于光栅层的光栅层可控遮光区宽度，且第一黑矩阵层、第二黑矩阵层和光栅层依次等距设置，此时本实施例中的防窥显示器可以实现防窥模式观看角度约为30°，正常显示模式观看角度约为90°，且背光源光线经过三层遮挡后的开口率大于40％。

在一些可选的实施方式中，在所述液晶层至所述背光源间依次设置有所述光栅层、所述第一黑矩阵层和所述第二黑矩阵层，同理，通过适当配置，可以在保证防窥角度的前提下，达到优于单一黑矩阵层加单一光栅层的开口率。

基于相同目的，在本发明实施例的另一方面，还提供一种液晶显示装置，包括上述任意实施例中的防窥显示器。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。