CN105700269A

CN105700269A - 一种显示装置

Info

Publication number: CN105700269A
Application number: CN201610222092.7A
Authority: CN
Inventors: 王倩; 陈小川; 赵文卿; 许睿; 王磊; 杨明; 卢鹏程; 高健; 牛小辰
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-11
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2036-04-11
Also published as: US20180196329A1; US10606144B2; CN105700269B; WO2017177671A1

Abstract

本发明公开了一种显示装置，涉及显示技术领域，用以在不进行物理弯折的前提下，基本达到曲面显示效果。一种显示装置，包括：平面的显示面板；液晶透镜，所述液晶透镜位于所述显示面板的出光方向上，所述液晶透镜用于将所述显示面板发出的光线向中心面会聚，所述中心面为垂直于所述显示面板、且通过所述显示面板的竖中线。

Description

一种显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。

背景技术

现有技术中的显示器多为平面显示器。如图1所示，假设观看者在平面显示器的正前方观看节目，那么观看者与屏幕中心的距离(L1)、观看者与屏幕两侧的距离(L2)二者并不相等，这就使得观看者在观看时，屏幕两侧呈现的图像亮度沿着倾斜方向(即不垂直于显示器屏幕)射入人眼。通常在这种情况下，观看者可以接收到屏幕中心发出的峰值亮度，然而，无法接收到屏幕两侧发出的峰值亮度，仅接收到屏幕两侧发出相对较弱的亮度，从而造成观看者看屏幕中心和屏幕两侧会产生远近不一致的观看效果。往往对于大尺寸的平面显示器而言，这一问题会尤为明显。

为了解决上述问题，曲面显示器应运而生。具体的，如图2所示，曲面显示器具有通过物理弯折得到呈曲面的屏幕。如图3所示，当观看者在最佳观看位置时，观看者与屏幕中心的距离(L1)、观看着与屏幕两侧的距离(L1)相等，此时，无论屏幕中心还是屏幕两侧，其发出的峰值亮度都正对观看者，使得观看者能够享受到等距离感的环抱观看效果。

然而，曲面显示器需要对屏幕进行物理弯折，这就对材料可弯曲特性要求高、且在工艺实现上的难度较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种显示装置，用以在不进行物理弯折的前提下，基本达到曲面显示效果，从而可以克服曲面显示器对材料可弯曲特性要求高、且在工艺实现上难度较大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种显示装置，包括：

平面的显示面板；液晶透镜，所述液晶透镜位于所述显示面板的出光方向上，所述液晶透镜用于将所述显示面板发出的光线向中心面的方向会聚，所述中心面为垂直于所述显示面板、且通过所述显示面板的竖中线。

可选的，所述液晶透镜包括：相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极包括多个平行排列的条状第一子电极，所述第一子电极沿所述显示面板的竖中线方向延伸；液晶层，所述液晶层设置于所述第一电极与所述第二电极之间。

可选的，从位于中间的所述第一子电极到位于两侧的所述第一子电极，第一子电极宽度逐渐变小。

可选的，所述第一电极还包括：至少一个第二子电极，所述第二子电极沿所述显示面板的竖中线方向延伸；且每一所述第二子电极仅与所述第一子电极相邻；其中，所述第一子电极和所述第二电极可形成的电场方向与所述第二子电极和所述第二电极可形成的电场方向相反。

可选的，所述第二子电极的宽度小于与其相邻的所述第一子电极的宽度。

可选的，所述第二电极为面电极。

可选的，所述液晶透镜包括：相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极包括呈阵列排布的多个第一子电极；液晶层，所述液晶层设置于所述第一电极与所述第二电极之间。

可选的，所述显示面板包括：

相对且平行设置的第一衬底和第二衬底，其中，所述第二衬底相对于所述第一衬底靠近所述液晶透镜；

光线校正部，所述光线校正部由所述第一衬底或所述第二衬底承载，所述光线校正部用于将入射光校正为垂直于所述显示面板板面的出射光。

可选的，所述显示面板为被动式显示面板，所述显示装置还包括：背光模组；所述背光模组包括：光源，以及位于光源出光方向上的光线校正部，所述光线校正部用于将入射光校正为垂直于所述显示面板板面的出射光。

可选的，所述背光模组还包括：导光板，所述光源位于所述导光板的侧面，且所述光线校正部位于所述导光板的出光方向上，所述导光板在靠近所述光线校正部的表面上具有取光槽；所述光源发出的光线可在所述导光板内全反射，且进行全反射的光线中具有特定入射角的光线可从所述取光槽射出，并进入所述光线校正部中。

可选的，所述光线校正部包括：衍射光栅，所述衍射光栅具有光栅面和槽面，所述槽面包含多个子槽面，且各个所述子槽面倾斜设置，其中所述光栅面为光入射面，所述槽面为光出射面；第一介质层，所述第一介质层位于所述衍射光栅的槽面上，从所述衍射光栅出射的光线经所述第一介质层的光出射面折射，成为垂直于所述显示面板板面的出射光。

可选的，所述光线校正部还包括：第二介质层，所述第二介质层位于所述第一介质层的光出射面上，且所述第二介质层的光出射面平行于所述显示面板板面。

可选的，所述光线校正部包括：衍射光栅，所述衍射光栅具有光栅面和槽面，所述槽面包含多个子槽面，且所述子槽面平行于所述显示面板板面，其中所述光栅面为光入射面，所述槽面为光出射面。

可选的，所述衍射光栅包括周期性排列的刻槽部，每个周期内的刻槽部包括：依序排列的刻槽组，各个所述刻槽组包含的刻槽部的个数相同，且同一刻槽组内刻槽部的形状相同，不同刻槽组内刻槽部的形状不同。

本发明实施例提供的显示装置，包含显示面板，以及可将显示面板发出的光线向中心面的方向会聚的液晶透镜，从而可以在显示面板无需弯折的情况下，通过增设液晶透镜实现曲面显示的效果。由于显示面板是平面的，无需做物理弯折，因此可以克服现有技术中曲面显示器对材料可弯曲特性要求高、且在工艺实现上难度较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中观看平面显示器的示意图；

图2为现有技术中曲面显示器的结构示意图；

图3为现有技术中观看曲面显示器的示意图；

图4A为本发明实施例提供的显示装置的光路图；

图4B为本发明实施例提供的观看图4所示显示装置的示意图；

图5A为本发明实施例提供的液晶透镜的立体结构示意图之一；

图5B为本发明实施例提供的液晶透镜的侧视图之一；

图5C为本发明实施例提供的液晶透镜的侧视图之二；

图5D为本发明实施例提供的液晶透镜的侧视图之三；

图5E为图5D中的D部局部放大图；

图5F为本发明实施例提供的液晶透镜的侧视图之四；

图5G为图5F中的E部局部放大图；

图5H为本发明实施例提供的液晶透镜的立体结构示意图之二；

图6为本发明实施例提供的液晶透镜等效凸透镜的光路示意图；

图7为本发明实施例提供的显示装置中光线校正部的位置示意图；

图8为本发明实施例提供的一种液晶显示装置示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种液晶显示装置示意图；

图10为本发明实施例提供的衍射光栅示意图之一；

图11为本发明实施例提供的光线校正部的示意图之一；

图12为本发明实施例提供的光线校正部的示意图之二；

图13为本发明实施例提供的光线校正部的示意图之三；

图14为本发明实施例提供的光线校正部的示意图之四；

图15为本发明实施例提供的光线校正部的示意图之五；

图16为本发明实施例提供的衍射光栅的示意图之二；

图17为本发明实施例提供的衍射光栅的示意图之三；

图18为本发明实施例提供的主动式显示装置的示意图；

图19为本发明实施例提供的另一种显示装置示意图；

图20为图19所示的显示装置中背光模组的结构示意图。

附图标记：

1-显示装置；

11-显示面板，11a-显示面，11b-背面，11c-竖中线，11d-横中线，111-第一衬底，112-第二衬底，113-光线校正部，114-液晶层，115-金属线栅偏振片，116-上偏光片，117-彩膜；

40-衍射光栅，40a-光栅面，40b-槽面；41、51-第一介质层，41b-第一介质层的光出射面，41b_1-折射子面，41b_2-连接子面；42、52-第二介质层；

12-液晶透镜，121-第一电极、121a-第一子电极、121b-第二子电极、121c-第一子电极，122-第二电极，123-液晶层，124、125-衬底基板；

13-背光模组，131-导光板，132-光源；

20-中心面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例的实现原理在于：通过平面的显示面板(也可称为显示屏)与液晶透镜相配合，具体是由显示面板出射光线，液晶透镜可将该光线向观看者的观看方位偏折，从而基本实现曲面显示效果。

下面，将基于上述实现原理提供具体的实施例。

实施例一

如图4A和图4B所示，本发明实施例提供了一种显示装置1，包括：平面的显示面板11和液晶透镜12。

其中，之所以说显示面板11的形态为平面，是为了区别于曲面显示屏，表明本实施例中显示面板11的两个表面(即显示面11a、以及与显示面板相对的背面11b)均为平面，且通常情况下二者几乎平行。

优选的，在本实施例中，显示面板11的出光方向垂直于显示面板板面。也就是说，由显示面板11出射的光线中主要沿垂直于显示面板板面的方向(图中的A方向)，从显示面11a射出。之所以强调“主要”，是由于事实与理论之间往往存有误差，在本实施例中，优选的，从显示面板11出射的光线全部都垂直于显示面板板面，这里要求只要预定波段的光线(例如红光、绿光、蓝光)能够大部分垂直于显示面板板面出射就可以了。在本实施例中，将这种光线称为竖直光线。通常现有技术中的显示面板都有一定的视角，这里的竖直光线表示相对于现有技术中的显示面板而言，本实施例中的显示面板具有较小的视角，且一般而言视角越小越好，若所有光线垂直于显示面板板面出射，则视角为0度。

更形象些描述，假设观看者在该显示面板的前方，理想的显示面板所出射的光线可仅当人眼位于S区域(垂直于显示面板板面、且以显示面板的边为轮廓线的三维空间)内时，方能射入人眼，此时观看者可以看到显示面板呈现的画面；若在S区域以外的区域，则无法看到画面。相比于现有技术而言，现有技术中的显示面板通常期待具有较大的视角；然而，在实施例中希望显示面板的视角越小越好，若视角为0度则最优。

该显示面板11可以是主动式显示面板，这种显示面板可自发光；也可以是被动式显示面板，这种显示面板通常靠背光模组提供背光。在后面的实施例中会针对不同类型的显示面板，详细描述如何使显示面板发出竖直光线。

需要说明的是，本实施例中若显示面板11发出的光线不是竖直光线也可以；然而，若显示面板11可发出竖直光线，则竖直光线经会聚后的效果会更好些。

另外，如图4A、图4B所示，液晶透镜12位于显示面板11的出光方向上。示例的，液晶透镜12可以紧贴在显示面板11的显示面上，图示中为了表示清楚光线的传输才将两者分离绘制。液晶透镜12用于将由显示面板11出射的光线向中心面20的方向会聚，中心面20为垂直于显示面板11、且通过显示面板的竖中线11c。与竖中线11c垂直的是显示面板的横中线11d，以便将显示面板的两条中线区分开。在本实施例中，横中线11d是指显示面板在处于正常被观看的方式摆放时，与观看者双眼连线近似平行的中线；从而，竖中线11c便是清楚的。

由液晶透镜12和显示面板11构成的显示装置，可以作为一种新型显示面板，即可用于呈现曲面显示效果的平面显示面板。

需要说明的是，本领域技术人员应该理解：由显示面板11出射的光线向中心面20的方向会聚，只是为了让中心面两侧出射的光线向中心面20的方向偏折，理想状况下，并不希望改变光线的高度。例如：从显示面板11出射的一条光线L1，平行于放置显示面板的水平面，那么这条光线L1经液晶透镜12得到光线L2，该光线L2同样仍平行于该水平面，且L1距离水平面的高度与L2距离水平面的高度相等。

需要说明的是，理论上来讲若将出射的所有光线都会聚到中心面20上为最佳，此时会聚的位置可以作为最佳观看位置。但事实上，本实施例并不要求全部出射光线会聚到中心面20上，只要求光线在经过液晶透镜12后，相较于经过液晶透镜12之前，其传输方向朝向中心面的方向偏折即可。

由上述分析可知，液晶透镜12的作用是改变竖直光线的传输方向，那么可以起到此作用的器件非常多。一般而言，液晶透镜12的尺寸与显示面板的尺寸大致相同。

从图2中可以看出因现有技术中曲面显示器具有曲面屏幕，导致其厚度D会相对平面显示器的厚度较大。而本申请采用了液晶透镜来实现光线偏折的作用，而液晶透镜12可以做成平面形态，且厚度比较薄，这样有利于降低本实施例中显示装置整体的厚度。另外，对于液晶透镜而言，还具有对光线的调节程度可变化的特点，具体的，液晶透镜中对电极施加的电压可根据需要进行调节，也即液晶透镜中的电场可以调节，于是液晶透镜所等效成的凸透镜是可变的。这样，在实际应用中就可以根据观看者所在位置，给液晶透镜施加相应的电压，以使得观看效果最佳。

参考图5A-图5C，液晶透镜12包括：相对设置的第一电极121和第二电极122，以及设置于在第一电极121和第二电极122之间的液晶层123。其中第一电极121包括平行排列的条状第一子电极121a，该第一子电极121a沿着显示面板竖中线11c的方向延伸。第一电极和第二电极的位置可以互换。

所谓第一电极121和第二电极122相对设置，是指两电极有正相对的部分，以便在两电极之间形成电场。可选的，第二电极122可以类似于第一电极121，由多个条状子电极组成，且这些子电极与第一子电极一一对应。为了降低对盒过程中，均由条状子电极组成的第一电极121和第二电极122因可能错位而减弱电场强度的问题，在本实施例中，优选的，第二电极122为面电极。

通常而言，第一电极121和第二电极122形成的电场，从中间到两边逐渐增强；以使得从中间的入射光线到边缘的入射光线，在经过液晶透镜后，如图4B所示，光线偏折的角度(从液晶透镜出射的光线相对于入射到液晶透镜的光线偏转的角度，其大小等同于下文中的倾斜角)逐渐增大。在图4B中，对于最边缘的光线而言，光线偏折的角度为β；在图6中，对于最边缘的光线而言，倾斜角为α，β＝α。

本领域技术人员应该理解，液晶透镜中因包含液晶层，因而需要一个封闭空间，如图5C所示，这一封闭空间可以有两个衬底基板124、125对盒得到。当然，也可以是由一个衬底基板与显示面板形成封闭空间(未在附图中示出)。

对于在设计及生产制造过程中，应该选择哪种液晶透镜是可以根据实际需求而定。

首先，参考图6，可以先确定液晶透镜等效成的凸透镜的相关参数。以55英寸显示面板为例，屏幕长边的宽度p＝1.2m，并假设观看者位于显示装置正前方的中央位置，且观看距离为d＝4m。

基于此，可以计算屏幕最边缘位置像素到达位于中央位置的观看者(人眼)的倾斜角α，α是液晶透镜需要将入射光线偏转的最大角度，从而求得tanα＝p/2d＝0.15。

以屏幕最边缘位置的入射光线做计算，入射角记为θ₁，折射角记为θ₂，可得以下计算式：

其中，n₁为液晶透镜等效成凸透镜的介质折射率，例如n₁＝1.5；n₂是空气的折射率，通常n₂＝1.0；r为液晶透镜等效成凸透镜的曲率半径。

从而可以计算得到r＝2.14m。

进一步，可以计算液晶透镜等效成凸透镜的焦距，当然也可以说是液晶透镜的焦距，记为f。采用焦距计算公式f＝(r*n₁)/(n₂-n₁)，得到f＝4280mm。

随后，可以根据体现焦距和液晶透镜延迟量的对应关系的计算公式：f＝(n₂*p²)/(8Δn*d)，计算得到Δn*d＝64.9mm。

进而，可以通过实际需要选择相应的液晶，能够确定出这种液晶的液晶参数Δn，还可以根据上述公式计算得到液晶透镜的盒厚d。

上述计算方法仅作为举例，实际应用中本领域技术人员还可以根据需要采用合适的算法，以得到液晶透镜的相关参数，进而设计、制造或选用符合这些参数要求的液晶透镜即可。

关于液晶透镜12中第一电极121，进一步优选的，参考图5D从位于中间的第一子电极121a到位于两侧的第一子电极121a，第一子电极121a宽度逐渐变小。可选的，可以是从中间到两侧第一子电极121a的电极宽度依次变小；即越靠近中间位置的第一子电极121a其宽度越大，越远离中间位置的第一子电极121a其宽度越小，从中间到一侧的各个第一子电极121a中的电极宽度均不相同。又可选的，参考图5D，第一子电极的电极宽度从中间到两侧呈梯度递减；对于这种实现方式而言，从中间到一侧的各个第一子电极121a中允许出现相邻的两个或两个以上的第一子电极121a其电极宽度相同。具体可参考图示，位于中间位置的第一子电极的电极宽度为m1，朝向左侧的方向，依次排布有1个宽度为m2的第一子电极、2个宽度为m3的第一子电极、2个宽度为m4的第一子电极、以及3个宽度为m5的第一子电极，其中，m1>m2>m3>m4>m5。

之所以采用上述电极排布，是由于某些情况下，液晶透镜所需等效成的凸透镜(图5D中的虚线)，其中间区域的弧度比较平缓，两侧区域的弧度较大。此时需要对两侧区域的液晶进行更加精细化的调节，因而需要第一子电极在两侧的分布密度(单位面积内的个数)要大于在中间区域的分布密度。

进一步优选的，本实施例中液晶透镜是对称的，参考图5B-5D，液晶透镜的左侧和右侧相同。

对于图5B-5D所示的液晶透镜而言，第一电极121和第二电极122之间的电压，通常是从中间到两侧逐渐增大的。示例的，图5D的第二电极122的电压值为0V，从图5D的左侧到中间9个第一子电极的电压值可以依次为9V、8V、7V、6V、5V、4V、3V、2V、1V，从图5D的右侧到中间可以是一样的。又示例的，图5D的第二电极122的电压值为0V，从图5D的左侧到中间9个第一子电极的电压值可以依次为8V、8V、7V、6V、6V、4V、3V、2V、1V，从图5D的右侧到中间可以是一样的。

图5E为图5D中D部的放大图，其表明了当相邻的两个第一子电极施加的电压值不同时所形成的电场方向，然而我们并希望水平电场的出现。因此，在本发明实施例中，优选为参考图5F，第一电极121还包括：至少一个第二子电极121b，第二子电极121b沿显示面板的竖中线方向延伸。每一所述第二子电极121b仅与第一子电极121a相邻，其含义是指不会出现两个第二子电极121b相邻的情况出现。

参考图5G，第一子电极121a和第二电极122可形成的电场方向与第二子电极121b和第二电极122可形成的电场方向相反。通过增设这种这种反向调节电场的第二子电极，可以降低横向电场所带来的干扰。

更进一步的，第二子电极121b的宽度小于与其相邻的第一子电极121a的宽度。这样是为了让这种反向电场不置于过大的影响到原本需要的正向电场。

参考图5H，本发明实施例还可提供了一种液晶透镜的结构，液晶透镜包括：相对设置的第一电极121和第二电极122，其中，第一电极121包括呈阵列排布的多个第一子电极121c。液晶透镜还包括：液晶层123，该液晶层123设置于第一电极121与第二电极122之间。

这样，沿显示面板竖中线方向排列的一列第一子电极121c共同所起的作用，可以相当于图5A中的一个第一子电极121a。因此，每一列第一子电极121c的电压大小可以参考一个第一子电极121a的电压大小，在这里不在赘述。

将第一子电极121c设置为点阵式排列，可以使得显示装置可以旋转90度时，即原来的竖中线变为横中线，原来的横中线变为竖中线时，也可以通过给第一电极和第二电极加电，使得竖直光线沿新的中心面会聚。

本发明实施例提供的显示装置，包含显示面板，以及可将显示面板发出的光线向中心面的方向会聚的液晶透镜，从而在显示面板11无需弯折的情况下，通过增设液晶透镜基本实现曲面显示的效果。进一步的，若显示面板发出的光线为竖直光线，则曲面显示的效果更佳。由于显示面板为平面，无需做物理弯折，因此可以克服现有技术中曲面显示器对材料可弯曲特性要求高、且在工艺实现上难度较大的问题。

实施例二

本发明实施例提供了一种显示装置，重点描述了显示面板的结构，该显示面板可以出射竖直光线；对于液晶透镜的结构，可以参考实施例一，在本实施例中不再赘述。

正如实施例一所述，显示面板11的类型有多种。但无论对于哪种显示面板都可参考图7，包括：相对且平行设置的第一衬底111和第二衬底112。两个衬底之间通常设置有可实现显示的像素结构(图示中是112和111之间的那部分)，在本实施例中因像素结构与本发明的发明点关联不大，因此并没有详细绘出。衬底的材质可以是透明玻璃等。为了清楚描述方案，在本实施例中限定第二衬底112相对于第一衬底111靠近液晶透镜12，也就是说，将靠近液晶透镜12的衬底称为第二衬底112，将远离液晶透镜12的衬底称为第一衬底111。

为了使显示面板能够出射竖直光线，上述显示面板11还包括：光线校正部113，该光线校正部113由第一衬底111或第二衬底112承载。需要说明的是，该光线校正部113由第一衬底111承载，表示光线校正部113制作在第一衬底111上，可以位于第一衬底111的内侧(图示中的第一位置)，也可以位于第一衬底111的外侧(图示中的第二位置)。同样的，若该光线校正部113由第二衬底112承载，则可以位于第二衬底112的内侧(图示中的第四位置)或第二衬底112的外侧(图示中的第三位置)。

其中，图7以光线校正部113设置在显示面板的第一位置为例，其他位置仅表示位于第一位置处的光线校正部113可以挪到的位置。另外，图示中光线校正部113紧贴在衬底表面，但事实上，光线校正部113与衬底之间还可以设置有其他层。例如：若光线校正部113设置在第三位置，则第二衬底112和光线校正部113之间还可以设置有上偏光片，当然，光线校正部113也可以设置在上偏光片与第二衬底112之间。

上述光线校正部113用于将入射光校正为垂直于所述显示面板板面的出射光。这里的入射光是指入射到光线校正部113的光线，出射光是指从光线校正部113出射的光线。若光线校正部113位于图7的第一位置，则光线校正部113出射的光线的传输方向可以参考图示。这样，使得显示面板11可以出射竖直光线。当然，由于像素结构对光线传输方向的影响比较小，故在本实施例中可以忽略。

下面将分别针对不同类型的显示面板分别介绍。

被动式显示面板

首先介绍被动式显示面板。正如大家所熟知的，这种显示面板自身无法发光，可以依靠背光模组发出的光来实现显示，故可称为被动式显示面板。

在本实施例中被动式显示面板，以液晶显示面板为例进行详述。

如图8、图9所示，显示面板11包括：第一衬底111和第二衬底112，以及第一衬底111和第二衬底112之间的液晶层114。因液晶显示面板无法自己发光，因而需要由背光模组提供背光。背光模组的结构可以参考现有技术，而现有的背光模组通常无法发出竖直光线，因而本实施例中的显示面板11需要将背光模组发出的背光校正为竖直光线。

更进一步的，显示面板11还包括：设置在第一衬底111上的金属线栅偏振片(WGP，wiregridpolarizer)115。这里的在第一衬底111上，表示由第一衬底111承载的含义，具体的，金属线栅偏振片115可以设置在第一衬底111的外侧、也可以设置在第一衬底111的内侧。金属线栅偏振片115可以采用纳米压印技术制成。

大部分液晶显示面板需要在第一衬底的外侧设置下偏光片，在第二衬底的外侧设置上偏光片，这样就会要求在衬底的两侧都要设置相应的层或元件结构，这在工艺制程中需要翻转衬底，导致工序复杂。在本实施例中，优选的，如图8、图9所示，显示面板11还包括：设置在第一衬底111内侧的金属线栅偏振片(WGP，wiregridpolarizer)115。该金属线栅偏振片115可以替代原来的下偏光片，此时，上偏光片116可以与现有技术相同，设置在第二衬底112外侧。

需要说明是，金属线栅偏振片可以在第一衬底111与液晶层114之间即可。优选的，可以设置在第一衬底111的内侧表面(也可称上表面)上，与第一衬底111内侧表面接触。

第一种可能实现的方式

该显示面板11为普通的液晶显示面板，即包含阵列基板和彩膜基板。第一衬底111可以作为阵列基板的衬底，第二衬底112作为彩膜基板的衬底；当然还可以是，第一衬底111作为彩膜基板的衬底，第二衬底112作为阵列基板的衬底。本实施例中以前一种情况为例，此时，第一衬底111上设置有阵列排布的像素电极、以及给像素电极施加电压的信号线、开关单元等，进一步的还可能包含公共电极等(这些元件或层结构在图示中未示出，可参考现有技术)；第二衬底112上设置有彩色膜层和黑矩阵等(这些层在图示中未示出，可参考现有技术)。

为了校正光线，本实施例中的显示面板11还包含光线校正部113。优选的，光线校正部113设置于第一衬底111和所述第二衬底112之间，即光线校正部113为盒内(incell)结构。

如图8所示，光线校正部113制作在第一衬底的内侧，具体的光线校正部113可以设置在第一衬底111内侧的TFT结构之上，即在第一衬底111上先制作TFT结构，再制作光线校正部113；还可以设置在第一衬底111与TFT结构之间，即在第一衬底111上先制作光线校正部113，再在光线校正部113上制作TFT结构。

如图9所示，光线校正部113也可以制作在第二衬底112的内侧。此时，光线校正部113可以制作在彩膜上，即在第二衬底112上先制作彩膜，再在彩膜上制作光线校正部(图中未示出)；还可以设置在第二衬底112与彩膜117之间，即在第二衬底112上先制作光线校正部113，再在光线校正部113上制作彩膜117。

在本发明实施例中，光线校正部113的尺寸可与显示面板的尺寸相同，至少对应于显示面板中显示区域(即有光线射出以供显示的区域)。

下面对光线校正部113的结构进行详述。在本实施例中光线校正部113可以包含衍射微结构。该衍射微结构可以是如图10所示的衍射光栅40。

衍射光栅40是透明材质制成且为透射式衍射光栅，具有光栅面40a和槽面40b，具体可以是一种闪耀光栅。其中槽面40b为锯齿形，锯齿形槽面40b与光栅面40a的夹角称为闪耀角，记为γ，一般而言闪耀角为锐角。由图示中看出，衍射光栅40包括多个刻槽部，每个刻槽部所对应的宽度称为刻槽周期，记为d；各个刻槽部的d和γ可以相同、也可以不同。为了方便描述，在槽面40b上，将构成一个刻槽部的两个面中闪耀角γ的邻面(借用了邻边的含义)称为子槽面。

衍射光栅40的校正光线原理是：基于光的衍射来提取出入射光，若向衍射光栅40入射的光线，其入射方向以及波长满足一定的条件，则该波长的光束会被以特定的角度闪耀加强出射。示例的，若入射到槽面40b的光与槽面40b垂直，且满足2d*sinγ＝λ，则波长λ的光束会被以特定的角度(垂直于槽面40b的子槽面)闪耀加强出射。从而，通过设置每个刻槽部的γ和d，就可以将入射到衍射光栅40的光线转换为预定波长且以预定角度出射的平行光。其他入射光线非加强出射，也即能量较弱，在本实施例中不考虑这部分光线。

基于此，通过设计不同的d和γ，可以获取不同的出光角度和不同的出光波段。具体到本实施例中，衍射光栅40对入射光有选择作用，可以选择出与子槽面垂直的平行光束出射。

优选的，若各个刻槽部的γ相同，此时各个子槽面平行，那么衍射光栅40可以选择出多组平行光束，每一组平行光束均与子槽面垂直，也就是说，当各个子槽面平行，则从衍射光栅40的出射光为垂直于整个槽面40b的平行光。此时，对于可以设置不同刻槽部的d，使得出光波段不同。

借助上述原理，本实施例中提供了以下光线校正部113。

本实施例提供的光线校正部113，可以参考图11，包括：衍射光栅40和第一介质层41。

衍射光栅40具有光栅面40a和槽面40b，槽面40b包含多个子槽面，且各个子槽面倾斜设置(所谓倾斜设置即不平行于显示面板板面、也不垂直于显示面板板面)。其中光栅面40a为光入射面，槽面40b为光出射面。为了方便设置，本实施例中可选的，光栅面40a平行于显示面板板面，那么子槽面就必然是倾斜的；又结合上述衍射光栅的工作原理，从槽面40b出射的光线可垂直于各个子槽面，那么从槽面40b出射的光线不会垂直于显示面板板面，因而还需通过第一介质层41再进行一次校正。

需要说明的是，为了使得由槽面40b出射的光线为平行光线，因此，优选的，槽面40b的各个子槽面平行设置。

第一介质层41位于衍射光栅的槽面40b上，从衍射光栅40出射光线经第一介质层的光出射面41b折射，成为垂直于显示面板板面的出射光。按照上述优选方案，从衍射光栅40出射光线为垂直于槽面40b的平行光线，这样可以简化第一介质层的光出射面41b的设计。

需要说明的是，如图11所示，第一介质层的光出射面41b可以为一个斜面，通常该斜面为平坦的。然而这样第一介质层41的左端的厚度仍会相对较大。因此，本实施例中优选的，如图12所示，第一介质层的光出射面41b包括多个平行的折射子面41b_1，如图所示每个折射子面为一平坦斜面。光出射面41b还包括将这些折射子面41b_1相连接的连接子面41b_2。其中，折射子面41b_1用于将从衍射光栅40出射的光线折射为垂直显示面板板面的光线；连接子面41b_2除了起到连接作用外，为了避免对光线的干扰，优选的可以将连接子面41b_2垂直于衍射光栅40的子槽面。

光线在第一介质层41与其他透明介质(记为介质W)的界面上发生了折射。对于该界面而言，入射光l1的传输方向是已知的，折射光l2的传输方向要满足垂直显示面板板面的要求，因而也是已知的。其次，第一介质层41的透明材质选定后，第一介质层41的折射率n1是已知的。另外，若设计好光线校正部113的位置，则介质W的折射率n2也可得知；例如若光线校正部113仅包含衍射光栅40和第一介质层41两部分，且第一介质层41直接与液晶层接触，则n2就是液晶层的折射率；又例如若光线校正部113仅包含衍射光栅40和第一介质层41两部分，且光线校正部113位于显示面板上偏光片的外侧，则n2就是空气的折射率。基于上述已知的参数，结合公知的折射定律，就可以设计出满足要求的界面(即第一介质层的光出射面41b)，具体可以得到第一介质层的光出射面41b的倾斜方向及倾斜角度。

优选的，如图11所示，在本实施例中槽面40b的子槽面与第一介质层的光出射面41b的倾斜方向相反。具体而言，子槽面是左低右高的倾斜方向，而第一介质层的光出射面41b是左高右低的倾斜方向，这样有利于光线校正部113的轻薄化。根据光路图以及折射定律n1*sini＝n2*sinr，这种情况下由于i大于r，故需要n1<n2，也就是说，介质W的折射率要大于第一介质层41的折射率。

更进一步优选的，如图11和图12所示，光线校正部113还包括：第二介质层42，第二介质层42位于第一介质层41的光出射面上，且第二介质层42的光出射面平行于显示面板板面。由于从第一介质层41的光出射面折射出的光线已经垂直于显示面板板面，因而，在经过第二介质层42的出射面时光线不发生折射，从而使得光线校正113的出射光垂直于显示面板板面。

参考图13所示，本实施例还提供了另一种光线校正部113，其包括：衍射光栅40，衍射光栅40具有光栅面40a和槽面40b，槽面40b包含多个子槽面，且子槽面40b平行于显示面板板面，其中光栅面40a为光入射面，槽面40b为光出射面。基于衍射光栅的原理，从衍射光栅40的出射光可以为特定波长、且垂直于显示面板板面。

若光线校正部113仅包含该衍射光栅40，由于此时衍射光栅40的光栅面40a呈倾斜态，此时的衍射光栅40不易稳固的设置在显示面板中。因此，优选的，光线校正部113还包括：第一介质层51，衍射光栅40位于第一介质层51上，且所述衍射光栅的光栅面40a与第一介质层51贴合。这样，第一介质层51起到支撑衍射光栅的作用。

可选的，若要进一步保护衍射光栅40的槽面40b，则可以参考图14所示，光线校正部113还可以包括：第二介质层52，第二介质层位于衍射光栅的槽面40b上，且第二介质层52的光出射面平行于显示面板板面。这样，增设的第二介质层52不会改变原本竖直光线的传输方向。

进一步的，考虑到光线校正部113整体的厚度，可以参考图15，衍射光栅40和第一介质层51均可以包含多个，每个介质层51以及位于其上的衍射光栅40沿着显示面板板面的方向上，呈周期性排布。从而，可以降低光线校正部113的厚度。

上述主要描述了光线的传输方向，下面考虑到衍射光栅对于特定波长光束会产生闪耀加强出射的作用，本实施例中考虑彩色显示面板的色彩特征，可以设计与色彩特征相适应的衍射光栅。

优选的，参考图16、图17，衍射光栅40包括周期性排列的刻槽部，每个周期U内的刻槽部包括：依序排列的刻槽组，各个刻槽组包含的刻槽部的个数相同，且同一刻槽组内刻槽部的形状相同，不同刻槽组内刻槽部的形状不同。

示例的，如图16所示，每个周期U内的刻槽部包括依序排列的3个刻槽组Q1、Q2、Q3，每个刻槽组包括1个刻槽部，且不同刻槽组内的刻槽部的形状不同。刻槽部的形状由刻槽部的d和γ决定，在本实施例优选的，所有刻槽部的γ相同，即所有子槽面平行。具体到该示例中，刻槽组Q1中的刻槽部的刻槽宽度为d1、刻槽组Q2中的刻槽部的刻槽宽度为d2、刻槽组Q3中的刻槽部的刻槽宽度为d3，d1、d2、d3三者均不相同。由衍射光栅的工作原理得知，这3个子槽面可闪耀加强出射的波长不同。示例的，可以通过调整刻槽宽度，使得这3个子槽面分别可闪耀出射三原色光的波段(例如红、绿、蓝的波段)。包含这种衍射光栅40的光线校正部113，可以设置在彩膜的出光方向上，例如可以参考图9设置在彩膜117与第二衬底112之间。

又示例的，如图17所示，每个周期U内的刻槽部包括依序排列的2个刻槽组Q1、Q2，刻槽组Q1包括2个形状相同刻槽部，刻槽组Q2包括2个形状相同刻槽部，其中，刻槽组Q1中的刻槽部与刻槽组Q2中的刻槽部形状不同。具体到该示例中，刻槽组Q1中的刻槽部的刻槽宽度为d1、刻槽组Q2中的刻槽部的刻槽宽度为d2，且d1和d2不同。由衍射光栅的工作原理得知，这2个子槽面可闪耀加强出射的波长不同。示例的，可以通过调整刻槽宽度，使得这2个子槽面分别可闪耀出射两种颜色光的波段(例如蓝光和黄光的波段)。包含这种衍射光栅40的光线校正部113，可以设置光线在经过彩膜之前的位置上，可以参考图8设置在第一衬底111上。常见的背光模组所发出的白光是蓝光和黄光的混光，利用这种衍射光栅40可以对蓝光和黄光分别进行闪耀出射，从而不会过多影响显示面板的显示特性。

第二种可能实现的方式

另外，第一衬底111还可以作为COA(Color-filteronArray，彩膜设置在阵列基板上)基板的衬底，第二衬底112作为封装基板的衬底；当然还可以是，第一衬底111作为封装基板的衬底，第二衬底112作为COA基板的衬底。

在这种液晶显示面板中，同样可以增设光线校正部113，且该光线校正部113的结构和形状，可以参考第一种实现方式中对于普通液晶显示面板的描述，在此不再赘述。

自发光显示面板

在本实施例中自发光显示面板，以OLED(OrganicLight-EmittingDiode，有机发光二极管)显示面板为例进行详述。

如图18所示，显示面板11(OLED显示面板)包括：第一衬底111和第二衬底112，以及第一衬底111和第二衬底112之间的多个OLED器件，每个OLED器件作为显示面板中最小的显示单元(可以称为像素或亚像素)。

对于这种OLED显示面板而言，若要其发出竖直光线，则需要在OLED显示面板中增设光线校正部113。由于OLED显示面板中的OLED器件为发光组件，因而，光线校正部113应设置在OLED器件的出光一侧，以便OLED器件发出的光线可以经过光线校正部113校正为竖直光线。优选的，光线校正部113设置于OLED器件与第二衬底112之间，即采用incell方式，这样可以保护光线校正部。进一步优选的，光线校正部113位于第二衬底112的内侧表面(图中的下表面)上，与第二衬底112的内侧表面接触。

其中，关于光线校正部113的结构和形状仍可参考第一种实现方式中对于普通液晶显示面板的描述，在此不再赘述。

实施例三

正如实施例二中提到的，被动式显示面板自身无法发光，需要依靠背光模组发出的光来实现显示。在实施例二中，在现有的被动式显示面板中增设光线校正部，以便将射入到被动式显示面板的光线校正为竖直光线，由被动式显示面板出射。

在本实施例中，针对如何使得被动式显示面板出射竖直光线提供了一种新的思路。具体是，不改变原有的被动式显示面板的结构，而在原有背光模组中增设光线校正部，以使得背光模组可以发出竖直光线，此时忽略被动式显示面板对光线传输方向的影响，从而使得竖直光线从被动式显示面板出射。

可以参考图19，本实施例提供了一显示装置，包括：显示面板11、液晶透镜12以及背光模组13。

其中，显示面板11为被动式显示面板，示例的，可以是液晶显示面板。该显示面板可以是现有技术中的显示面板，当然也可以是本实施例二中提到的显示面板，以便该显示面板可以起到二次校正的作用。

液晶透镜12可以参考实施例一中的描述，在此不加赘述。

背光模组13包括：光源，以及位于光源出光方向上的光线校正部，光线校正部用于将入射光校正为垂直于所述显示面板板面的出射光。该光线校正部可以参考实施例二中的描述，在此不加赘述。

背光模组13可以是直下式的，直下式背光模组包括光源、扩散板、以及位于扩散板出光方向上的光学膜片组。在本实施例中，光线校正部可以设置在扩散板与光学膜片组之间，也可以设置在光学膜片组的出光方向上。

优选的，如图20所示，背光模组13还可以是侧入式的，侧入式背光模组还包括：导光板131，光源132位于导光板131的侧面，且光线校正部113位于导光板131的出光方向上。

示例的，光源132可以是单色光源，例如可以是蓝色芯片，此时蓝光可以进入导光板131。这种情况下，光线校正部113中衍射光栅的所有刻槽部形状相同，用于出射蓝光波段，当然优选的让蓝光垂直于衍射光栅的槽面出射。

进一步的，导光板131在靠近光线校正部113的表面上具有取光槽。当光源132发出的光线满足全反射条件时，光源132发出的光线可在导光板131内全反射。并且，进行全反射的光线中具有特定入射角α的光线可从取光槽射出，并进入光线校正部113中。所谓特定入射角α是根据实际需要而设定的，例如该角度可以根据光学理论，保证光线可垂直入射到衍射光栅子槽面所计算得到的。这样可以在光线在进入光线校正部113之前进行一次选择，可以更进一步保证光线从光线校正部113出射时的竖直度。

当然，侧入式背光模组还可以包括：位于导光板131出光方向上的光学膜片组(图中未示出)等。在本实施例中，光线校正部113可以设置在导光板与光学膜片组之间，也可以设置在光学膜片组的出光方向上，优选为前者。

另外，这种导光板131和光线校正部113结合的结构也可以设置与显示面板内部，此时需要将光源设置在导光板131的侧面。

本发明实施例提供的显示装置，通过在背光模组中增设光线校正部，以使得背光模组可发出竖直光线，竖直光线经过显示面板仍为竖直光线，进而通过液晶透镜来实现曲面显示的效果。

需要说明的是，本发明各个实施例中提供的显示装置可以是电视机、笔记本电脑、数码相框、手机、平板电脑、导航仪等任何具有显示功能的产品，也可以是具有显示功能的部件，例如显示器等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

平面的显示面板；

液晶透镜，所述液晶透镜位于所述显示面板的出光方向上，所述液晶透镜用于将所述显示面板发出的光线向中心面的方向会聚，所述中心面为垂直于所述显示面板、且通过所述显示面板的竖中线。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括：

相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极包括多个平行排列的条状第一子电极，所述第一子电极沿所述显示面板的竖中线方向延伸；

液晶层，所述液晶层设置于所述第一电极与所述第二电极之间。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，从位于中间的所述第一子电极到位于两侧的所述第一子电极，第一子电极宽度逐渐变小。

4.根据权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述第一电极还包括：至少一个第二子电极，所述第二子电极沿所述显示面板的竖中线方向延伸；且每一所述第二子电极仅与所述第一子电极相邻；

其中，所述第一子电极和所述第二电极可形成的电场方向与所述第二子电极和所述第二电极可形成的电场方向相反。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，所述第二子电极的宽度小于与其相邻的所述第一子电极的宽度。

6.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第二电极为面电极。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括：相对设置的第一电极和第二电极，其中，所述第一电极包括呈阵列排布的多个第一子电极；

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括：

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为被动式显示面板，所述显示装置还包括：背光模组；

所述背光模组包括：光源，以及位于光源出光方向上的光线校正部，所述光线校正部用于将入射光校正为垂直于所述显示面板板面的出射光。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述背光模组还包括：导光板，所述光源位于所述导光板的侧面，且所述光线校正部位于所述导光板的出光方向上，所述导光板在靠近所述光线校正部的表面上具有取光槽；

所述光源发出的光线可在所述导光板内全反射，且进行全反射的光线中具有特定入射角的光线可从所述取光槽射出，并进入所述光线校正部中。

11.根据权利要求8-10任一项所述的显示装置，其特征在于，所述光线校正部包括：

衍射光栅，所述衍射光栅具有光栅面和槽面，所述槽面包含多个子槽面，且各个所述子槽面倾斜设置，其中所述光栅面为光入射面，所述槽面为光出射面；

第一介质层，所述第一介质层位于所述衍射光栅的槽面上，从所述衍射光栅出射的光线经所述第一介质层的光出射面折射，成为垂直于所述显示面板板面的出射光。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述光线校正部还包括：第二介质层，所述第二介质层位于所述第一介质层的光出射面上，且所述第二介质层的光出射面平行于所述显示面板板面。

13.根据权利要求8-10任一项所述的显示装置，其特征在于，所述光线校正部包括：

衍射光栅，所述衍射光栅具有光栅面和槽面，所述槽面包含多个子槽面，且所述子槽面平行于所述显示面板板面，其中所述光栅面为光入射面，所述槽面为光出射面。

14.根据权利要求10或13所述的显示装置，其特征在于，所述衍射光栅包括周期性排列的刻槽部，每个周期内的刻槽部包括：依序排列的刻槽组，各个所述刻槽组包含的刻槽部的个数相同，且同一刻槽组内刻槽部的形状相同，不同刻槽组内刻槽部的形状不同。