CN105894970A - 一种虚拟曲面显示面板及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种虚拟曲面显示面板及显示装置，利用凹透镜的成像原理，将凹透镜阵列设置在平板显示面板的显示面即出光面上，将各凹透镜的焦距设计成相对于显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于中心对称轴同一侧的各凹透镜中与中心对称轴距离相等的各凹透镜的焦距相同，与中心对称轴距离不等的各凹透镜的焦距互不相等，通过调整各凹透镜的焦距从而使平面显示面板中各像素单元所成像的像距不同，调整为成像形成的图像在空间呈一曲面，实现了在平面显示上显示虚拟曲面的画面效果，增强了观看的视觉冲击效果。

Description

一种虚拟曲面显示面板及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种虚拟曲面显示面板及显示装置。
背景技术
曲面显示屏更能满足人们的视觉感受，使用曲面显示，可以让用户的视觉体验更加舒适，画面临场感更逼真，可带来较佳的沉浸式效果。
现有技术为了实现曲面显示，通常通过对平面显示面板进行物理机械弯曲而形成曲面显示面板，但这种实现曲面显示的方式由于边缘场的变形，会造成显示面板的漏光以及色彩显示异常等问题。
另外，现有技术为了实现曲面显示，显示面板内部的诸多模组都得有柔性的设计，这样产品的良率较低，相应的产品的成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种虚拟曲面显示面板及显示装置，用以在平面显示上显示出虚拟曲面的画面效果。
因此，本发明实施例提供了一种虚拟曲面显示面板，包括：具有呈矩阵排布的多个像素单元的平面显示面板，以及设置于所述平面显示面板显示面的用于使各所述像素单元的成像形成的图像在空间呈一曲面的凹透镜阵列；其中，
所述凹透镜阵列包括呈阵列排布的多个凹透镜；各所述凹透镜的焦距以相对于所述显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于所述中心对称轴同一侧的各所述凹透镜中与所述中心对称轴距离相等的各所述凹透镜的焦距相同，与所述中心对称轴距离不等的各所述凹透镜的焦距互不相等。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，所述曲面的开口背离所述平面显示面板的显示面。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各所述凹透镜的焦距随着所述凹透镜与所述中心对称轴距离的增大而依次递减。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，所述平面显示面板中的至少一个像素单元与所述凹透镜阵列中的一个凹透镜分别一一对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，所述平面显示面板中的一个子像素单元与所述凹透镜阵列中的至少一个凹透镜分别一一对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，所述平面显示面板中的一个子像素单元与所述凹透镜阵列中的多个焦距相同的凹透镜分别一一对应。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各所述凹透镜为双凹透镜、平凹透镜或液晶透镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各所述平凹透镜的凹面设置于远离所述平面显示面板显示面的一侧，或各所述平凹透镜的凹面设置于朝向所述平面显示面板显示面的一侧。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各所述平凹透镜为柱状凹透镜或球面凹透镜。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各所述球面凹透镜的孔径相同。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，所述平面显示面板为液晶显示面板、电致发光显示面板、等离子显示面板或电子纸中的任意一种。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板。
本发明实施例的有益效果包括：
本发明实施例提供的一种虚拟曲面显示面板及显示装置，利用凹透镜的成像原理，将凹透镜阵列设置在平板显示面板的显示面即出光面上，将各凹透镜的焦距设计成相对于显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于中心对称轴同一侧的各凹透镜中与中心对称轴距离相等的各凹透镜的焦距相同，与中心对称轴距离不等的各凹透镜的焦距互不相等，通过调整各凹透镜的焦距从而使平面显示面板中各像素单元所成像的像距不同，调整为成像形成的图像在空间呈一曲面，实现了在平面显示上显示虚拟曲面的画面效果，增强了观看的视觉冲击效果。
附图说明
图1a至图1c分别为本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板的结构示意图；
图2为凹透镜成像的显示原理示意图；
图3为本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板的具体实例的示意图；
图4为本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板中采用液晶透镜实现凹透镜的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板在应用于液晶显示面板时的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板在应用于电致发光显示面板时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明实施例提供的虚拟曲面显示面板及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映虚拟曲面显示面板的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供了一种虚拟曲面显示面板，如图1a和图1b所示，包括：具有呈矩阵排布的多个像素单元的平面显示面板100，以及设置于平面显示面板100显示面的用于使各像素单元的成像形成的图像在空间呈一曲面的凹透镜阵列200；其中，
凹透镜阵列200包括呈阵列排布的多个凹透镜210；各凹透镜210的焦距以相对于显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于中心对称轴同一侧的各凹透镜210中与中心对称轴距离相等的各凹透镜210的焦距相同，与中心对称轴距离不等的各凹透镜210的焦距互不相等。其中，中心对称轴指的是在显示面上的竖直方向的轴线，该中心对称轴一般会将显示面分为左右对称的两个区域，例如在图1a和图1b中焦距为f0的凹透镜210所在位置为中心对称轴的位置。
本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板，利用凹透镜210的成像原理，通过调整各凹透镜210的焦距从而使平面显示面板100中各像素单元所成像的像距不同，调整为成像形成的图像在空间呈一曲面排布，实现了在平面显示上显示虚拟曲面的画面效果，增强了观看的视觉冲击效果。
具体地，凹透镜的成像原理如图2所示，物体AB为实物时，成像A’B’为正立的缩小的虚像，物体AB和成像A’B’在凹透镜的同侧，因此采用凹透镜的成像原理实现相对于平面显示面板100的前置虚拟曲面的显示效果。
根据下面给出的光学系统的基本公式：
1.物象关系：
2.平凹透镜焦距：
双凹透镜焦距：
3.平凹透镜拱高：
4.垂轴放大倍率：
以上光学系统基本公式中，a表示物距，b表示像距，f表示凹透镜的焦距，r表示凹透镜的曲率半径，n表示凹透镜的折射率，h表示凹透镜的拱高，d表示凹透镜最薄处的厚度，p表示凹透镜的孔径(为凹透镜的截面的直径)。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，如图1a和图1b所示，利用凹透镜阵列200形成的成像曲面一般为开口背离平板显示面板100的显示面。
由上述光学系统基本公式可知，当物距a一定时，具有不同的焦距f的凹透镜可对应不同的像距b，因此利用这一性质，设置如图1a和图1b所示的凹透镜阵列200中的各凹透镜210的焦距：各凹透镜210的焦距f随着凹透镜210与中心对称轴距离的增大而依次递减，即在图1a和图1b中以焦距为f0的凹透镜210作为中心对称轴，f0<f1<f2<f3。最后凹透镜阵列200呈前置的虚像，且成像轨迹成曲面排布，实现了相对于平面显示面板100的前置虚拟曲面的显示效果。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，在设置凹透镜阵列200中的各凹透镜210与平面显示面板100中的各像素的关系，可以采用如下两种方式：第一种，将平面显示面板100中的至少一个像素单元RGB与凹透镜阵列200中的一个凹透镜210分别一一对应，可以如图1a所示一个凹透镜210对应一个像素单元RGB，也可以一个凹透镜210对应多个像素单元RGB。第二种，将平面显示面板100中的一个子像素单元R、G或B与凹透镜阵列200中的至少一个凹透镜210分别一一对应，可以如图1b所示一个凹透镜210对应一个子像素单元R、G或B，也可以如图1c所示多个凹透镜210对应一个子像素单元R、G或B，且对应一个子像素单元的各凹透镜的焦距一致。在具体实施时，采用一个子像素单元R、G或B对应3个凹透镜210的方式可以获得最佳的虚拟显示效果。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，组成凹透镜阵列200的各凹透镜210可以选用焦距固定的双凹透镜(即如图1a和图1b所示的两个面均为凹面的透镜)或平凹透镜(即如图3所示的一个面为平面，另一个面为凹面的透镜)，也可以选用焦距可调的液晶透镜，如图4所示，液晶透镜一般包括：相对而置的上基板201和下基板202，以及设置在两者之间的液晶层203；在上基板201面向液晶层203的一侧设置有第一电极204，在在下基板202面向液晶层203的一侧设置有第二电极205，通过控制加载到第一电极204和第二电极205之间的电压从而控制液晶层203中对应的液晶反转形成所需焦距的凹透镜的光学效果。
在采用双凹透镜组成凹透镜阵列200时，在球差，像差和畸变要比采用平凹透镜要好，因此具有更好的显示图像效果，但是其实现曲面显示的实施工艺相对于平凹透镜要难。不管是双凹透镜还是平凹透镜，均可选择诸如PMMA和树脂等有机材料制作，其折射率一般控制在1.4-1.8，具体制作过程可以采用但不限于曝光显影、纳米压印、激光直写或电子束直写等方式。
进一步地，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，为了使凹透镜阵列200便于制作，如图3所示，各平凹透镜的凹面一般设置于远离平面显示面板100显示面的一侧。当然，各平凹透镜的凹面也可以设置于朝向平面显示面板100显示面的一侧，在此不做限定。
进一步地，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，各平凹透镜可以采用诸如柱状凹透镜的非球面凹透镜，也可以采用球面凹透镜，具体地，在采用球面凹透镜时其成像效果较好。
进一步地，在本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中，根据前述公式(2)可知，不同的曲率半径r可对应不同的焦距f，为了使各球面凹透镜具有不同的焦距f，需要对各球面凹透镜的曲率半径进行设置，具体地，可以采用将各球面凹透镜的拱高设置为一定值，分别将各球面凹透镜的孔径设置为不同数值以达到调节曲率半径的效果；或者，也可以采用将各球面凹透镜的孔径设置为一定值，分别将各球面凹透镜的拱高设置为不同数值以达到调节曲率半径的效果。在具体实施时，为了便于制作，一般将各球面凹透镜将孔径设置为相同，这样通过调节各球面凹透镜的拱高来调整其曲率半径。
例如：像素单元的大小为70μm，选取球面凹透镜孔径为70μm，其折射率n＝1.5，则通过以上公式可以计算出不同弯曲形态所对应的凹透镜设计参数。这里选取1000个像素单元，表1和表2列出这1000个像素单元多对应的透镜设计参数，左右对称。
表1
表2
在具体实施时，本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板中并不限定平面显示面板100的类型，具体可以为液晶显示面板、电致发光显示面板、等离子显示面板或电子纸中的任意一种。在图5中是以平面显示面板100为液晶显示面板为例进行说明，其中，液晶显示面板包括：相对而置的上基板001和下基板002，在上基板001和下基板002之间的液晶层003，贴附在上基板001之上的上偏光片004，贴附在下基板002下方的下偏光片005，以及设置在下偏光片005下方的背光模组006。上偏光片004一侧作为液晶显示面板的显示面即出光面，凹透镜阵列200设置在上偏光片004之上，背光模组006发出的光线经过液晶层003的调制后从上偏光片004的一侧出射，经过凹透镜阵列200中具有不同焦距的凹透镜210的折射后成像。在图6中是以平面显示面板100为电致发光显示面板为例进行说明，其中，电致发光显示面板包括：设置在背板007上的阳极008、发光层009、阴极010和盖板011。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述虚拟曲面显示面板，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述虚拟曲面显示面板的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种虚拟曲面显示面板及显示装置，利用凹透镜的成像原理，将凹透镜阵列设置在平板显示面板的显示面即出光面上，将各凹透镜的焦距设计成相对于显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于中心对称轴同一侧的各凹透镜中与中心对称轴距离相等的各凹透镜的焦距相同，与中心对称轴距离不等的各凹透镜的焦距互不相等，通过调整各凹透镜的焦距从而使平面显示面板中各像素单元所成像的像距不同，调整为成像形成的图像在空间呈一曲面，实现了在平面显示上显示虚拟曲面的画面效果，增强了观看的视觉冲击效果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种虚拟曲面显示面板，其特征在于，包括：具有呈矩阵排布的多个像素单元的平面显示面板，以及设置于所述平面显示面板显示面的用于使各所述像素单元的成像形成的图像在空间呈一曲面的凹透镜阵列；其中，
所述凹透镜阵列包括呈阵列排布的多个凹透镜；各所述凹透镜的焦距以相对于所述显示面竖直的中心对称轴呈对称分布，且位于所述中心对称轴同一侧的各所述凹透镜中与所述中心对称轴距离相等的各所述凹透镜的焦距相同，与所述中心对称轴距离不等的各所述凹透镜的焦距互不相等。
2.如权利要求1所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，所述曲面的开口背离所述平面显示面板的显示面。
3.如权利要求2所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，各所述凹透镜的焦距随着所述凹透镜与所述中心对称轴距离的增大而依次递减。
4.如权利要求3所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，所述平面显示面板中的至少一个像素单元与所述凹透镜阵列中的一个凹透镜分别一一对应。
5.如权利要求3所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，所述平面显示面板中的一个子像素单元与所述凹透镜阵列中的至少一个凹透镜分别一一对应。
6.如权利要求5所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，所述平面显示面板中的一个子像素单元与所述凹透镜阵列中的多个焦距相同的凹透镜分别一一对应。
7.如权利要求1所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，各所述凹透镜为双凹透镜、平凹透镜或液晶透镜。
8.如权利要求7所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，各所述平凹透镜的凹面设置于远离所述平面显示面板显示面的一侧，或各所述平凹透镜的凹面设置于朝向所述平面显示面板显示面的一侧。
9.如权利要求8所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，各所述平凹透镜为柱状凹透镜或球面凹透镜。
10.如权利要求9所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，各所述球面凹透镜的孔径相同。
11.如权利要求1-10任一项所述的虚拟曲面显示面板，其特征在于，所述平面显示面板为液晶显示面板、电致发光显示面板、等离子显示面板或电子纸中的任意一种。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的虚拟曲面显示面板。
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