CN103149732A - 一种显示面板及3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显示面板及3D显示装置，涉及显示领域。所述显示面板包括：基板、设置在基板一侧的像素单元、设置在任意相邻两个所述像素单元之间的黑矩阵以及设置在所述基板另一侧的相位延迟膜，所述相位延迟膜包括多个相位延迟单元；所述基板设置相位延迟膜的一侧还设置有折射层，所述折射层用于使所述像素单元发出的光向显示面板的水平中线的方向折射。所述显示面板及3D显示装置，通过设置所述折射层使得像素单元发出的光向靠近所述显示面板水平中线的方向折射，从而缩短了无串扰区到所述显示面板的最短距离，改善了3D观看距离。同时，通过设置所述折射层，还增大了所述显示面板的可视角度。

Description

一种显示面板及3D显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示面板及3D（ThreeDimensions，3维）显示装置。

背景技术

目前市场上主流的3D显示技术为偏光式和主动快门式，其中偏光式3D显示技术的工作原理是通过贴附一层FPR膜或GPR结构，将奇数行像素单元和偶数行像素单元出射的光分别转化为左旋和右旋偏振光，再通过眼镜的光调制作用，使左眼和右眼分别接收到不同的画面，产生3D效果。由于其工作原理的限制，通常需要观看者在一定距离外才能观看到较好的3D效果。

如图1所示，假设观看者的眼睛在显示面板上的投影位于显示面板的中央，当观看者距离显示面板距离较近时，如图1中为L1时，以观看者左眼为例，此时左眼不仅看到左眼对应像素单元112（以下简称左眼像素）发出的光线，也会看到右眼对应像素单元112（以下简称右眼像素）发出的光线，因为，与左眼像素对应的FPR115也会有与该左眼像素相邻的右眼像素发出的光线通过，因此，与左眼像素对应的FRP115会同时出射左眼图像和有眼图像，其结果就是令观看者感到串扰。参见图1，只有当观看者到显示面板的距离为L时，才可以避免串扰。其中，图1中，111表示黑矩阵，113表示基板、114表示偏光片。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种显示面板及3D显示装置，以改善3D观看距离。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种显示面板，包括：基板、设置在基板一侧的像素单元、设置在任意相邻两个所述像素单元之间的黑矩阵以及设置在所述基板另一侧的相位延迟膜，所述相位延迟膜包括多个相位延迟单元；

所述基板设置相位延迟膜的一侧还设置有折射层，所述折射层用于使所述像素单元发出的光向显示面板的水平中线的方向折射。

其中，所述折射层采用凹透镜；所述凹透镜靠近所述基板一侧的表面为平面，远离所述基板一侧的表面为曲面，所述曲面的延伸方向与所述相位延迟单元的长度方向垂直。

其中，所述折射层靠近所述基板一侧的表面为平面；远离所述基板一侧的表面的中央区域为平面，沿所述显示面板水平中线两侧的周边区域为曲面，并且周边区域从所述显示面板的水平中线向两侧的厚度逐渐增大。

其中，所述折射层包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的至少两个棱镜单元；

所述至少两个棱镜单元靠近所述基板一侧的表面为平面，远离所述基板一侧的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。

其中，每个所述棱镜单元在所述相位延迟膜上的投影覆盖至少一个所述相位延迟单元。

其中，所述棱镜单元在与所述相位延迟单元的长度方向垂直的平面上的截面为梯形。

其中，所述折射层还包括设置在与所述显示面板中央区域对应的的平坦单元，所述平坦单元的两侧设置有所述至少两个棱镜单元；

所述平坦单元的厚度均一且上下表面均为平面，并且所述平坦单元的厚度等于或者小于所述棱镜单元的最小厚度。

其中，所述折射层的相关参数满足以下公式：

$\tan {\mathrm{\θ}}_1=\frac{W/2}{L}=\frac{b/2}{T};$

$\tan ({\mathrm{\θ}}_4+\mathrm{\α})=\frac{W/2}{L^{\′}};$

$n_{21}=\frac{{\sin \mathrm{\θ}}_4}{\sin {\mathrm{\θ}}_3};$

$n_{32}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\sin {\mathrm{\θ}}_1};$

θ₃＝θ₂-α；

其中，θ₁表示由所述像素单元出射的光线进入所述折射层前与所述折射层靠近所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₂表示所述光线进入所述折射层后与所述折射层靠近所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₃表示所述光线射出所述折射层前与所述折射层远离所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₄表示所述光线射出所述折射层后与所述折射层远离所述基板一侧的表面的法线的夹角，W表示所述显示面板竖直方向的长度，L表示未设置所述折射层时无串扰区距离所述显示面板的最短距离，b表示所述黑矩阵的宽度，T表示所述像素单元和所述折射层之间的距离，α表示所述折射层远离所述基板一侧的表面或者所述折射层远离所述基板一侧的表面的最高点的切平面与水平面的夹角，L’表示设置所述折射层后无串扰区距离所述显示面板的最短距离，n₂₁表示所述折射层相对空气的折射率，n₃₂表示所述相位延迟膜相对所述折射层的折射率。

其中，所述折射层材料为玻璃或树脂。

本发明还提供一种3D显示装置，所述3D显示装置包括所述的显示面板。

（三）有益效果

本发明所述显示面板及3D显示装置，通过设置所述折射层使得像素单元发出的光向靠近所述显示面板的水平中线的方向折射，从而缩短了无串扰区到所述液晶面板的最短距离，改善了3D观看距离。同时，通过设置所述折射层，还增大了所述显示面板的可视角度。

附图说明

图1是现有液晶面板及3D电视的出现串扰现象的原理示意图；

图2是本发明所述显示面板改善3D观看距离的原理示意图；

图3a是本发明所述显示面板的局部光路图；

图3b是夹角α的计算原理示意图；

图4是本发明所述显示面板增大可视角度的原理示意图；

图5a～5c是本发明实施例2所述显示面板的结构示意图；

图6是本发明实施例3所述显示面板的结构示意图；

图7是本发明实施例4所述显示面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图2是本发明所述显示面板改善3D观看距离的原理示意图，如图2所示，本发明所述显示面板包括：基板213、设置在基板213一侧的像素单元212、设置在任意相邻两个所述像素单元212之间的黑矩阵211，以及设置在所述基板213另一侧的相位延迟膜，所述相位延迟膜包括多个相位延迟单元214。另外，当所述显示面板为液晶面板时，在所述基板213和所述相位延迟膜之间还设置有偏振片（图中未示出）。

上述结构与现有的显示面板基本相同，本发明所述显示面板的特别之处在于，所述基板213设置相位延迟膜的一侧还设置有折射层215，所述折射层215用于使所述像素单元212发出的光向显示面板的水平中线的方向折射。

其中，所述基板213可以采用玻璃基板，所述相位延迟单元214可以采用FPR（Film Patterned Retarder，图形化的相位延迟膜）或者GPR（Glass Patterned Retarder，图形化的相位延迟玻璃）。当所述相位延迟单元214采用GPR时，也可以直接将所述GPR加工设计成使所述像素单元发出的光向显示面板的水平中线的方向折射的折射层，即按照所述折射层的形状设计所述GPR，从而可以不必额外贴附所述折射层，降低成本。所述折射层215可以采用玻璃、树脂等材料。

从图2中可以看到，当观看者眼睛位于显示面板中央时，通过设置所述折射层，由于光的折射作用，可以将无干扰区到所述显示面板的最短距离从原有的L缩短为L’，也就是说只要观看者眼睛到显示面板的距离超过L’，就不会感觉到串扰，从而改善了3D观看距离。

以下结合附图，分实施例对本发明的显示面板进行详细说明。

实施例1

参见图2，本实施例所述折射层采用凹透镜215。所述凹透镜215靠近所述基板213一侧的表面为平面，远离所述基板213一侧的表面为曲面，所述曲面的延伸方向与所述相位延迟单元214的长度方向垂直。通过设置所述凹透镜215，从像素单元212射向观看者眼睛（设定观看者眼镜的投影位于显示面板的中央）的光线会向显示面板的水平中线方向折射，这样观看者可以在距离显示面板更近的位置处享受到无串扰的3D观看效果。

图3a是本发明所述显示面板的局部光路图，参见图3a，所述凹透镜215的相关参数满足以下公式：

$\tan {\mathrm{\θ}}_1=\frac{W/2}{L}=\frac{b/2}{T};---\left(1\right)$

$\tan ({\mathrm{\θ}}_4+\mathrm{\α})=\frac{W/2}{L^{\′}};---\left(2\right)$ $n_{21}=\frac{{\sin \mathrm{\θ}}_4}{\sin {\mathrm{\θ}}_3};---\left(3\right)$

$n_{32}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\sin {\mathrm{\θ}}_1};$

θ₃＝θ₂-α；（5）

其中，θ₁表示由所述像素单元212出射的光线进入所述折射层215前与所述折射层215靠近所述基板213一侧的表面的法线的夹角，θ₂表示所述光线进入所述折射层215后与所述折射层215靠近所述基板213一侧的表面的法线的夹角，θ₃表示所述光线射出所述折射层215前与所述折射层215远离所述基板213一侧的表面的法线的夹角，θ₄表示所述光线射出所述折射层215后与所述折射层215远离所述基板213一侧的表面的法线的夹角，W表示所述显示面板竖直方向的长度，L表示未设置所述折射层215时无串扰区距离所述显示面板的最短距离，b表示所述黑矩阵211的宽度，T表示所述像素单元212和所述折射层215之间的距离，α表示所述折射层215远离所述基板213一侧的表面的最高点的切平面与水平面的夹角，L’表示设置所述折射层215后无串扰区距离所述显示面板的最短距离，n₂₁表示所述折射层215相对空气的折射率，n₃₂表示所述相位延迟膜相对所述折射层215的折射率。

根据上述公式，当确定所述凹透镜215的材料（即确定所述凹透镜215的折射率），并且确定了所述凹透镜215远离所述基板213一侧的表面的最高点的切平面与水平面的夹角α后，可以推导得到设置所述凹透镜215后无串扰区距离所述显示面板的最短距离L’，从而可以得到缩短的观看距离ΔL＝L-L′，该参数可以反映3D观看距离的改善效果。

图3b是夹角α的计算原理示意图，如图3b所示，当所述凹透镜215远离所述基板213一侧的表面为圆弧时，α与圆弧半径R满足以下公式：

sinα＝W/2R；（6）

其中，W表示所述显示面板竖直方向的长度。

另外，当所述凹透镜215远离所述基板213一侧的表面为非圆弧曲面，只需将公式（6）中的R替换为所述凹透镜215远离所述基板213一侧的表面的最高点的曲率半径即可。同时，需要说明的是，所述凹透镜215以所述显示面板的水平中线为对称轴呈镜像对称，并且，所述凹透镜215远离所述基板213一侧的表面为光滑表面。

参见图4，可以看到，通过设置所述凹透镜215可以使外侧区域的像素单元212的发出的朝向所述显示面板水平中线方向的内侧光线向内偏转，同时使外侧区域的像素单元212的发出的背向所述显示面板水平中线方向的外侧光线远离显示面板水平中线的方向偏转，从而还增大了所述显示面板的可视角度。

实施例2

图5a～5c是本发明实施例2所述显示面板的结构示意图。本实施例所述显示面板与上一实施例所述显示面板基本相同，其不同之处在于本实施例所述显示面板中的折射层包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的至少两个棱镜单元515。所述至少两个棱镜单元515为一体结构，并且所述至少两个棱镜单元515的靠近基板513的一侧的表面水平接触相位延迟单元514，远离基板513的一侧的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。类似于上一实施例，所述基板513的另一侧还设置有像素单元512和黑矩阵511。

参见图5a，该图所述显示面板包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的6个棱镜单元515；并且，每个所述棱镜单元515在相位延迟膜上的投影覆盖一个相位延迟单元514。其中，该图中棱镜单元515在与所述相位延迟单元514的长度方向垂直的平面上的截面呈直角梯形，该棱镜单元515的靠近所述基板513一侧的表面水平接触相位延迟膜，远离所述基板513一侧的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。

参见图5b，该图所述显示面板包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的4个棱镜单元515；并且，每个所述棱镜单元515在相位延迟膜上的投影覆盖两个相位延迟单元514。其中，该图中棱镜单元515在与所述相位延迟单元514的长度方向垂直的平面上的截面呈直角梯形，该棱镜单元515的靠近所述基板513的表面水平接触相位延迟单元515，远离所述基板513的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。

参见图5c，该图所述显示面板包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的4个棱镜单元515；并且，每个所述棱镜单元515在相位延迟膜上的投影覆盖三个相位延迟单元514。其中，该图中棱镜单元515在与所述相位延迟单元514的长度方向垂直的平面上的截面呈直角梯形，该棱镜单元515的靠近所述基板513的表面水平接触相位延迟单元515，远离所述基板513的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。

另外，所述棱镜单元515与所述延迟单元514的对应关系还可以是除上述3种情况外的其他情况，比如每个所述棱镜单元515在相位延迟膜上的投影覆盖多于三个相位延迟单元514。

本实施例所述显示面板的局部光路图与图3相类似，其相关参数也分别满足上述公式（1）至（6），只是对于该实施例，公式（1）至（6）中的参数α表示所述棱镜单元515的远离所述基板513一侧的表面与水平面的夹角。

实施例3

图6是本发明实施例3所述显示面板的结构示意图。本实施例所述显示面板与实施例1所述显示面板基本相同，其不同之处在于本实施例所述折射层的靠近基板613一侧的表面为平面接触相位延迟单元614；远离基板613一侧的表面的中央区域为平面，沿所述显示面板水平中线两侧的周边区域为曲面，中央区域低于周边区域，并且周边区域从所述显示面板的水平中线向两侧的厚度逐渐增大。也就是说，本实施例所述折射层包括位于显示面板中央的平台体615b，以及对称设置在所述平台体615b两侧的曲面单元615a。其中，所述平台体615b的厚度均一，所述曲面单元615a的厚度从显示面板的水平中线向两侧逐渐增大。所述平台体615b和曲面单元615a可以为一体结构或者分体结构。

另外，所述基板613的另一侧还设置有像素单元612和黑矩阵611，不再赘述。

本实施例所述显示面板的局部光路图与图3相类似，其相关参数的计算原理与实施例1相类似，不再赘述。

实施例4

图7是本发明实施例4所述显示面板的结构示意图。本实施例所述显示面板与实施例2所述显示面板基本相同，其不同之处在于本实施例所述折射层除了包括棱镜单元715a，还包括平坦单元715b。所述棱镜单元715a的形状与实施例2的棱镜单元的形状可以相同。所述平坦单元715b设置在所述显示面板的中央，以所述显示面板的水平中线为对称轴，在所述平坦单元715b的两侧分别设置有一个所述棱镜单元715a；所述平坦单元715b的厚度均一且靠近基板713一侧的表面及远离所述基板713一侧的表面均为平面，并且所述平坦单元715b的厚度等于或者小于所述棱镜单元715a的最低厚度。所述棱镜单元715a的低侧靠近所述显示面板的中央，高侧靠近所述显示面板的边缘。其中，所述平坦单元715b两侧的棱镜单元715a还可以是分别设置两个或者更多，并且所述平坦单元715b及其两侧的棱镜单元715a可以为一体结构或者分体结构。

另外，所述折射层与所述基板713之间还设置有相位延迟膜，所述相位延迟膜包括多个相位延迟单元714。所述基板713的另一侧还设置有像素单元712和黑矩阵711，不再赘述。

本实施例所述显示面板的局部光路图与图3相类似，其相关参数的计算原理与实施例2相类似，不再赘述。

本发明所述3D显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、OLED显示器、OLED电视、等离子体显示器、等离子体电视、平板电脑、手机或电子纸等。

本发明实施例所述显示面板及3D显示装置，通过设置所述折射层使得像素单元发出的光向显示面板的水平中线的方向折射，从而缩短了无串扰区到所述显示面板的最短距离，改善了3D观看距离。同时，通过设置所述折射层，还增大了所述显示面板的可视角度。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种显示面板，包括：基板、设置在基板一侧的像素单元、设置在任意相邻两个所述像素单元之间的黑矩阵以及设置在所述基板另一侧的相位延迟膜，所述相位延迟膜包括多个相位延迟单元；

其特征在于，所述基板设置相位延迟膜的一侧还设置有折射层，所述折射层用于使所述像素单元发出的光向显示面板的水平中线的方向折射。

2.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射层采用凹透镜；所述凹透镜靠近所述基板一侧的表面为平面，远离所述基板一侧的表面为曲面，所述曲面的延伸方向与所述相位延迟单元的长度方向垂直。

3.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射层靠近所述基板一侧的表面为平面；远离所述基板一侧的表面的中央区域为平面，沿所述显示面板水平中线两侧的周边区域为曲面，并且周边区域从所述显示面板的水平中线向两侧的厚度逐渐增大。

4.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射层包括以所述显示面板水平中线为对称轴对称设置的至少两个棱镜单元；

所述至少两个棱镜单元靠近所述基板一侧的表面为平面，远离所述基板一侧的表面为斜面，所述斜面的低侧靠近所述显示面板的中央，所述斜面的高侧靠近所述显示面板的边缘。

5.如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，每个所述棱镜单元在所述相位延迟膜上的投影覆盖至少一个所述相位延迟单元。

6.如权利要求4或者5所述的显示面板，其特征在于，所述棱镜单元在与所述相位延迟单元的长度方向垂直的平面上的截面为梯形。

7.如权利要求4所述的显示面板，其特征在于，所述折射层还包括设置在与所述显示面板中央区域对应的的平坦单元，所述平坦单元的两侧设置有所述至少两个棱镜单元；

所述平坦单元的厚度均一且上下表面均为平面，并且所述平坦单元的厚度等于或者小于所述棱镜单元的最小厚度。

8.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射层的相关参数满足以下公式：

$\tan {\mathrm{\θ}}_1=\frac{W/2}{L}=\frac{b/2}{T};$

$\tan ({\mathrm{\θ}}_4+\mathrm{\α})=\frac{W/2}{L^{\′}};$

$n_{21}=\frac{{\sin \mathrm{\θ}}_4}{\sin {\mathrm{\θ}}_3};$

$n_{32}=\frac{\sin {\mathrm{\θ}}_2}{\sin {\mathrm{\θ}}_1};$

θ₃＝θ₂-α；

其中，θ₁表示由所述像素单元出射的光线进入所述折射层前与所述折射层靠近所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₂表示所述光线进入所述折射层后与所述折射层靠近所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₃表示所述光线射出所述折射层前与所述折射层远离所述基板一侧的表面的法线的夹角，θ₄表示所述光线射出所述折射层后与所述折射层远离所述基板一侧的表面的法线的夹角，W表示所述显示面板竖直方向的长度，L表示未设置所述折射层时无串扰区距离所述显示面板的最短距离，b表示所述黑矩阵的宽度，T表示所述像素单元和所述折射层之间的距离，α表示所述折射层远离所述基板一侧的表面或者所述折射层远离所述基板一侧的表面的最高点的切平面与水平面的夹角，L’表示设置所述折射层后无串扰区距离所述显示面板的最短距离，n₂₁表示所述折射层相对空气的折射率，n₃₂表示所述相位延迟膜相对所述折射层的折射率。

9.如权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述折射层材料为玻璃或树脂。

10.一种3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置包括权利要求1至9任一项所述的显示面板。

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