CN105892077B - 一种悬浮显示面板及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种悬浮显示面板及显示装置，该悬浮显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板；位于第一基板面向第二基板的一侧上的至少一个图块区域、以及用于分隔不同图块区域的非图块区域，图块区域用于显示一幅图像且图块区域的分布方式为不规则分布；位于第二基板背离第一基板的一侧上的至少一个透镜，透镜与图块区域一一对应设置且覆盖局部图块区域；位于第二基板面向第一基板的一侧上的黑矩阵，黑矩阵在第一基板垂直方向上的投影位于非图块区域中。本发明中黑矩阵在第一基板垂直方向上不会遮挡图块区域，相应的黑矩阵也不会遮挡图块区域的边缘像素，由此可避免悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

Description

一种悬浮显示面板及显示装置

技术领域

本发明实施例涉及悬浮显示技术，尤其涉及一种悬浮显示面板及显示装置。

背景技术

悬浮显示器具有360°环绕视角，每个视角都有一幅完整影像，因此可以在空间产生悬浮的显示效果。悬浮显示器包括多个完整的图块，每个图块对应一个透镜，悬浮显示器的背光源光线通过图块进入透镜，进而朝着不同方向发射，从而使得每个视角都形成一幅完整影像。由此可知悬浮显示器的观察效果好像有悬浮的影像，满足了人们对3D显示的需求。

如图1所示为现有的悬浮显示器的示意图，其中悬浮显示器包括多个图块10和与图块10一一对应的透镜20，每个透镜20下的图块10均显示一幅相同的完整图像，但各处透镜20与图块10位置关系不一样，所以每个透镜20的焦点对应不同图块10的不同部分，从而使得每个透镜20的焦点对应完整图像的不同部分。多个透镜20将各透镜20下图块10的不同部分分别投射到悬浮图像位置，则一片相连区域的透镜20能投射并形成某一个视角的完整图像。

悬浮显示器的透镜尺寸很小，且图块需显示一幅完整图像，因此悬浮显示器的图块对像素密度(ppi)的要求极高，通常需要非常高的像素密度以提供足够的显示信息，所以悬浮显示器的像素单元很小，除去走线和像素开关，像素单元的开口率非常低。悬浮显示器中还需要设置有黑矩阵和垫片，黑矩阵的宽度通常为5μm左右，垫片的尺寸也相对较大，液晶盒厚为1.5～4μm的悬浮显示器中垫片的直径通常在1～30μm。因此悬浮显示器的像素开口率非常低。

发明内容

本发明实施例提供一种悬浮显示面板及显示装置，以解决现有悬浮显示器的开口率低的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种悬浮显示面板，该悬浮显示面板包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

位于所述第一基板面向所述第二基板的一侧上的至少一个图块区域、以及用于分隔不同所述图块区域的非图块区域，所述图块区域用于显示一幅图像且所述图块区域的分布方式为不规则分布；

位于所述第二基板背离所述第一基板的一侧上的至少一个透镜，所述透镜与所述图块区域一一对应设置且覆盖局部所述图块区域；

位于所述第二基板面向所述第一基板的一侧上的黑矩阵，所述黑矩阵在所述第一基板垂直方向上的投影位于所述非图块区域中。

第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括如第一方面所述的悬浮显示面板。

本发明实施例提供的悬浮显示面板和显示装置，图块区域位于第一基板面向第二基板的一侧上且用于显示一幅图像，与图块区域一一对应设置有透镜，非图块区域用于分隔不同图块区域，黑矩阵位于第二基板面向第一基板的一侧上且黑矩阵在第一基板垂直方向上的投影位于非图块区域中。本发明实施例中，悬浮显示面板的黑矩阵在第一基板垂直方向上的投影位于非图块区域中，则黑矩阵在第一基板垂直方向上不会遮挡图块区域，相应的黑矩阵也不会遮挡图块区域的边缘像素，由此可避免悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为现有技术提供的悬浮显示面板的示意图；

图2A是本发明一个实施例提供的悬浮显示面板的示意图；

图2B是图2A沿A-A'的剖视图；

图3是本发明另一个实施例提供的悬浮显示面板的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的悬浮显示面板的第一基板的局部示意图；

图5是图4沿B-B'的剖视图。

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，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例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做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。

如图2A～图2B所示，为本发明实施例提供的悬浮显示面板的示意图，其中，图2B是图2A沿A-A'的剖视图。本实施例的悬浮显示面板包括：相对设置的第一基板110和第二基板120；位于第一基板110面向第二基板120的一侧上的至少一个图块区域111、以及用于分隔不同图块区域111的非图块区域112，图块区域111用于显示一幅图像且图块区域111的分布方式为不规则分布；位于第二基板120背离第一基板110的一侧上的至少一个透镜130，透镜130与图块区域111一一对应设置且覆盖局部图块区域111；位于第二基板120面向第一基板110的一侧上的黑矩阵121，黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影位于非图块区域112中。

在本实施例中可选第一基板110为阵列基板，第二基板120为彩膜基板，阵列基板和彩膜基板相对设置。第一基板110上的多个图块区域111各自独立且每个图块区域111均显示相同的完整的图像。每个图块区域111对应设置有透镜130，在此可选透镜130为球状透镜，透镜130覆盖局部图块区域111，不同透镜130与图块区域111的相对位置不尽相同，因此每个透镜130的焦点不同，相应的每个透镜130焦点对应图块区域111的图像的不同部分。第一基板110上具有多个图块区域111，则不同图块区域111之间的部分为非图块区域112，非图块区域112用于分隔不同的图块区域111。本领域技术人员可以理解，悬浮显示面板的显示原理和显示过程，在此不再赘述。

在本实施例中悬浮显示面板的图块区域111的分布方式为不规则分布，即图块区域111不均匀分布在第一基板110的面向第二基板120的一侧上，相应的，至少一组相邻图块区域111之间的非图块区域112为不规则形状，不同相邻图块区域111之间的非图块区域112的形状可能不同。图块区域111不规则分布的悬浮显示面板的显示效果优于图块区域111规则分布的悬浮显示面板，因此本实施例提供的悬浮显示面板的显示效果优异。但在本发明中并不对图块区域的分布方式进行具体限制，如还可选相邻两行的图块区域在列方向上不交叠。

由于悬浮显示面板中透镜130的尺寸通常很小，图块区域111还用于显示一幅图像，所以透镜130下的图块区域111对像素密度(ppi)的要求极高，以2500ppi为例，像素尺寸仅为10μm。而显示面板中黑矩阵的宽度一般为5μm左右，显示面板的阵列基板和彩膜基板之间封装有液晶层，形成的液晶盒的对位偏差通常为5μm，因此如果黑矩阵设置在悬浮显示面板的显示区域，则工艺将无法保证像素单元的开口率。因此本实施例中悬浮显示面板的黑矩阵121设置在图块区域111之间的非图块区域112中，即悬浮显示面板的图块区域111中不设置任一黑矩阵121，即黑矩阵121与图块区域111不交叠。

在本实施例中黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影位于非图块区域112中，非图块区域112的功能在于分隔不同的图块区域111，因此投影位于非图块区域112中的黑矩阵121不会遮挡图块区域111，相应的黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影不会遮挡图块区域111的边缘像素。与现有技术相比，本实施例提供的悬浮显示面板中黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影不会遮挡图块区域111的边缘像素，因此避免了悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。由此可知，本实施例提供的悬浮显示面板不仅提高了显示效果，还避免了悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

示例性的，在上述技术方案的基础上，可选悬浮显示面板的黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影与非图块区域112重叠。已知不同图块区域111之间的区域为非图块区域112，其功能在于分隔不同的图块区域111，因此当黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影与非图块区域112重叠时，黑矩阵121在第一基板110垂直方向上不会遮挡图块区域111及其边缘像素。由此可知，黑矩阵121不会对悬浮显示面板的显示区域的开口率造成损失，避免了悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

本实施例提供的悬浮显示面板，图块区域位于第一基板面向第二基板的一侧上且用于显示一幅图像，与图块区域一一对应设置有透镜，非图块区域用于分隔不同图块区域，黑矩阵位于第二基板面向第一基板的一侧上且黑矩阵在第一基板垂直方向上的投影位于非图块区域中。本实施例中悬浮显示面板的黑矩阵在第一基板垂直方向上的投影位于非图块区域中，则黑矩阵在第一基板垂直方向上不会遮挡图块区域，相应的黑矩阵也不会遮挡图块区域的边缘像素，由此可避免悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

示例性的，在上述技术方案的基础上，如图3所示，本发明实施例还提供一种悬浮显示面板，本实施例悬浮显示面板沿用上述技术方案的附图标记，相同结构部分不再赘述。与上述实施例的区别在于，本实施例的悬浮显示面板中，黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影局部覆盖非图块区域112。

在悬浮显示面板的制造过程中，可能会出现微米级的工艺误差，例如第二基板的黑矩阵的实际尺寸与理论尺寸可能存在几微米的微小差距。因此在本实施例中黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影局部覆盖非图块区域112，则即使出现工艺误差，黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影仍旧不会遮挡图块区域111的边缘像素。与上述实施例或现有技术相比，本实施例中黑矩阵121在第一基板110垂直方向上的投影局部覆盖非图块区域112，避免黑矩阵121因为工艺误差而出现在第一基板110的垂直方向上遮挡图块区域111的边缘像素的问题，进一步避免了悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

在上述技术方案的基础上，可选在第一基板110水平方向上，黑矩阵121的边缘距离相邻的图块区域111的边缘的尺寸W大于或等于1μm。随着制造技术的发展，悬浮显示面板的第二基板制造过程中，工艺误差通常控制在几微米以内，具体的工艺误差通常为大于或等于1μm且小于或等于5μm，则可选黑矩阵121在第一基板110水平方向上的边缘距离相邻的图块区域111的边缘的尺寸W大于或等于1μm。由此可避免黑矩阵121因为工艺误差而在第一基板110的垂直方向上遮挡图块区域111的边缘像素。

进一步地，还可选在第一基板110水平方向上，黑矩阵121的边缘距离相邻的图块区域111的边缘的尺寸W大于或等于5μm。已知第二基板的制造过程中工艺误差通常大于或等于1μm且小于或等于5μm，则当黑矩阵121的边缘距离相邻的图块区域111的边缘的尺寸W大于或等于5μm时，即使出现工艺误差，黑矩阵121也完全不会遮挡图块区域111的边缘像素。由此可完全避免黑矩阵121因为工艺误差而在第一基板110的垂直方向上遮挡图块区域111的边缘像素的问题，有效避免了悬浮显示面板的显示区域的开口率下降和损失。

示例性的，在上述任意实施例的基础上，本发明实施例提供的悬浮显示面板还包括：位于第一基板面向第二基板的一侧上的绝缘相交的多条数据线和多条栅极线，多条数据线和多条栅极线交叉限定出多个像素单元，多个像素单元位于至少一个图块区域内。如图4所示为上述任意实施例所述悬浮显示面板的第一基板的局部示意图，本实施例中第一基板沿用上述技术方案的附图标记，相同结构部分不再赘述。

第一基板110的每个图块区域111用于显示相同的完整的图像，即不同图块区域111内结构完全相同，而图块区域111的分布方式为不规则分布，则如图4所示相邻图块区域111之间的数据线113的延伸方向偏离图块区域111内部的数据线113的延伸方向，相邻图块区域111之间的栅极线114的延伸方向偏离图块区域111内部的栅极线114的延伸方向。

由于悬浮显示面板的数据线113和栅极线114交叉限定出多个像素单元，像素单元位于图块区域111内，因此图块区域111内的数据线113与栅极线114交叠以形成像素单元，非图块区域112中的数据线113与栅极线114不交叠。

示例性的，在上述技术方案的基础上，可选图块区域111内的栅极线114和/或数据线113不与黑矩阵交叠。

在本实施例中，黑矩阵位于第二基板面向第一基板110的一侧上且黑矩阵在第一基板110垂直方向上的投影位于非图块区域112中，因此黑矩阵与图块区域111内的栅极线114不交叠，同时黑矩阵还与图块区域111内的数据线113不交叠。由此可知黑矩阵不会对图块区域111内的像素单元的开口率产生影响，也不会降低图块区域111内像素单元的开口率，避免悬浮显示面板的显示区域的开口率损失和下降。

与现有技术相比，本实施例提供的悬浮显示面板中影响像素单元的开口率的因素仅为栅极线114和数据线113以及像素单元的像素晶体管，黑矩阵在第一基板110垂直方向上的投影位于非图块区域112中，因此黑矩阵不会影响像素单元的开口率，由此可避免悬浮显示面板的显示区域的开口率降低。

示例性的，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的悬浮显示面板还包括：如图4所示位于非图块区域112内且不与栅极线114接触的至少一个垫片115，至少一个垫片115在第一基板110垂直方向上与第二基板之间的距离相等。

为了保证像素单元的开口率，本实施例的悬浮显示面板的黑矩阵设置在悬浮显示面板的非图块区域111中。悬浮显示面板的第一基板110和第二基板之间设置有液晶层，则为了支撑液晶层，第一基板110和第二基板之间会设置垫片115，每个垫片115的面向第二基板的表面平齐且与第二基板接触以支撑第一基板110和第二基板。工艺所限，悬浮显示面板中的垫片115的尺寸比较大，例如形成的液晶盒的盒厚为1.5～4μm，则垫片115的直径约为1～30μm。由于垫片115附近的液晶分子无法正常配向，因此垫片115需要用黑矩阵遮挡，本实施例的悬浮显示面板的黑矩阵在第一基板110的垂直方向上的投影位于非图块区域112中，因此本实施例的垫片115设置在图块区域111外，即设置在非图块区域112内。

悬浮显示面板的栅极线114与数据线113绝缘交叉，在第一基板110的垂直方向上，栅极线114所在的膜层位于数据线113所在的膜层的下方，因此垫片115设置在非图块区域112内且不与栅极线114接触。在本实施例的悬浮显示面板中，垫片115可以直接设置在非图块区域112内且不与栅极线114和数据线113接触，也可以直接设置在非图块区域112的数据线113上。垫片115的功能在于支撑液晶盒，因此在第一基板110的垂直方向上，每个垫片115的面对第二基板的表面平齐且与第二基板接触。

示例性的，可选本实施例的悬浮显示面板，按照如下垫片密度(PS密度)的计算公式在非图块区域112内设置至少一个垫片115：PS密度≥(m/n)*100％，其中，平面显示面板的显示区域的PS密度为m％，悬浮显示面板的非图块区域112的占空比为n％，m>0，n>0。垫片115的密度设置需要考虑悬浮显示面板的非图块区域112的占空比，根据非图块区域112的占空比，对平面显示面板的PS密度进行折算补偿，得出的悬浮显示面板的垫片115的密度即为较优的悬浮显示面板的PS密度。需要说明的是采用上述计算公式计算的PS密度为较优的悬浮显示面板的PS密度，本领域技术人员还可以根据悬浮显示面板的结构和设计人员所需，在不影响悬浮显示面板的前提下自行设置PS密度。

本实施例中悬浮显示面板的垫片115的设置方式与图块区域111中的像素单元匹配，设置在非图块区域112中，避免垫片115进一步损失像素单元的开口率。垫片115设置在非图块区域112中，而垫片115附近的无法正常配向的液晶分子在垂直于第一基板110的方向上由黑矩阵遮挡，因此不会影响悬浮显示面板的显示效果。

示例性的，可选至少一个垫片115包括：位于非图块区域112内且不与数据线113接触的至少一个第一垫片115a，至少一个第一垫片115a在第一基板110垂直方向上的高度相等；和/或，位于非图块区域112内且与数据线113接触的至少一个第二垫片115b，至少一个第二垫片115b在第一基板110垂直方向上的高度相等。

已知垫片115位于非图块区域112内且不与栅极线114接触，而非图块区域112内还有数据线113，因此垫片115包括仅位于非图块区域112的第一垫片115a和位于非图块区域112的数据线113上的第二垫片115b。垫片115的功能在于支撑液晶盒，因此在第一基板110的垂直方向上，每个垫片115的面对第二基板的表面平齐且与第二基板接触。第二垫片115b位于非图块区域112的数据线113上，因此在垂直于第一基板110的方向上，第二垫片115b的高度小于第一垫片115a的高度。如图5所示为图4沿B-B'的局部剖视图，其中位于非图块区域112的第一垫片115a的高度大于位于非图块区域112的数据线113上的第二垫片115b。

为了便于制造，如图5所示可选悬浮显示面板的第一垫片115a包括：位于非图块区域112内且不与数据线113接触的至少一个衬垫115a1、以及位于衬垫115a1上的至少一个支撑柱115a2。在制造悬浮显示面板的第一基板110时，可先形成衬垫115a1，在衬垫115a1所在膜层的基础上再形成同层设置的支撑柱115a2和第二衬垫115b，则制造工艺和过程相对简单，第一垫片115a和第二垫片115b的高度也易于控制。

示例性的，可选衬垫115a1与数据线113同层设置且在第一基板110垂直方向上的高度相等，则第二垫片115b和支撑柱115a2同层设置且高度可控，与现有技术相比，没有增加工艺难度和工序。衬垫115a1与数据线113同层设置，支撑柱115a2与第二垫片115b同层设置，则衬垫115a1与数据线113高度相同，支撑柱115a2设置在与数据线113同高度的统一的衬垫115a1上，相应的与第二垫片115b同层设置的支撑柱115a2与第二垫片115b高度统一，因此第一垫片115a和第二垫片115b的面向第二基板的表面平齐。

为了便于在衬垫115a1上形成支撑柱115a2，可选衬垫115a1在第一基板水平方向上的尺寸大于或等于支撑柱115a2的尺寸。由此可使第一垫片115a的结构相对稳固。

在上述任意实施例的基础上，本发明实施例提供一种显示装置，该显示装置包括上述任意实施例所述的悬浮显示面板。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种悬浮显示面板，其特征在于，包括：

相对设置的第一基板和第二基板；

位于所述第一基板面向所述第二基板的一侧上的至少一个图块区域、以及用于分隔不同所述图块区域的非图块区域，所述图块区域用于显示一幅图像且所述图块区域的分布方式为不规则分布；

位于所述第二基板背离所述第一基板的一侧上的至少一个透镜，所述透镜与所述图块区域一一对应设置且覆盖局部所述图块区域；

位于所述第二基板面向所述第一基板的一侧上的黑矩阵，所述黑矩阵在所述第一基板垂直方向上的投影位于所述非图块区域中；

还包括：位于所述第一基板面向所述第二基板的一侧上的绝缘相交的多条数据线和多条栅极线，以及位于所述非图块区域内且不与所述栅极线接触的至少一个垫片，所述至少一个垫片在所述第一基板垂直方向上与所述第二基板之间的距离相等。

2.根据权利要求1所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述黑矩阵在所述第一基板垂直方向上的投影与所述非图块区域重叠。

3.根据权利要求1所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述黑矩阵在所述第一基板垂直方向上的投影局部覆盖所述非图块区域。

4.根据权利要求3所述的悬浮显示面板，其特征在于，在所述第一基板水平方向上，所述黑矩阵的边缘距离相邻的所述图块区域的边缘的尺寸大于或等于1μm。

5.根据权利要求1所述的悬浮显示面板，其特征在于，还包括：

位于所述第一基板面向所述第二基板的一侧上的绝缘相交的多条数据线和多条栅极线，所述多条数据线和所述多条栅极线交叉限定出多个像素单元，所述多个像素单元位于所述至少一个图块区域内。

6.根据权利要求5所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述图块区域内的栅极线和/或数据线不与所述黑矩阵交叠。

7.根据权利要求1所述的悬浮显示面板，其特征在于，按照如下垫片密度(PS密度)的计算公式在所述非图块区域内设置所述至少一个垫片：

PS密度≥(m/n)*100％

其中，平面显示面板的显示区域的PS密度为m％，所述悬浮显示面板的非图块区域的占空比为n％，m>0，n>0。

8.根据权利要求1所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述至少一个垫片包括：

位于所述非图块区域内且不与所述数据线接触的至少一个第一垫片，所述至少一个第一垫片在所述第一基板垂直方向上的高度相等；和/或，

位于所述非图块区域内且与所述数据线接触的至少一个第二垫片，所述至少一个第二垫片在所述第一基板垂直方向上的高度相等。

9.根据权利要求8所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述第一垫片包括：

位于所述非图块区域内且不与所述数据线接触的至少一个衬垫、以及位于所述衬垫上的至少一个支撑柱。

10.根据权利要求9所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述衬垫在所述第一基板水平方向上的尺寸大于或等于所述支撑柱的尺寸。

11.根据权利要求9所述的悬浮显示面板，其特征在于，所述衬垫与所述数据线同层设置且在所述第一基板垂直方向上的高度相等。

12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的悬浮显示面板。