CN106292052B - 一种显示面板和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示面板和装置，属于显示技术领域。所述显示面板包括多个子像素区域，所述显示面板包括对盒设置的下基板和上基板，以及设置在所述下基板和所述上基板之间的出光控制层；所述下基板的一个或多个侧面用于入射准直光；所述出光控制层用于控制各个子像素区域的出光方向和出光颜色，使所述各个子像素区域的出光方向朝向所述显示面板的中部，所述出光控制层还用于控制各个子像素区域的显示灰度。本发明通过在上下基板之间设置出光控制层，实现了对显示面板的出射光线的方向控制，从而可以通过该显示面板实现近眼显示，并且提高了显示面板的透明度。

Description

一种显示面板和装置
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和装置。
背景技术
目前，现有的虚拟/增强现实显示和透明显示，均是使用传统结构的液晶显示面板(英文：Liquid Crystal Display，简称：LCD)或有机电致发光器件(英文：Organic LightEmitting Display，简称：OLED)显示面板实现。
其中，传统结构的LCD的出射光线一般为发散光线，不能对出射光线的方向进行控制，且传统结构的LCD的透明度较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种显示面板和装置。所述技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种显示面板，所述显示面板包括多个子像素区域，其特征在于，所述显示面板包括对盒设置的下基板和上基板，以及设置在所述下基板和所述上基板之间的出光控制层；所述下基板的一个或多个侧面用于入射准直光；
所述出光控制层包括设置在所述下基板和所述上基板之间的液晶、光栅层和电极层，
所述光栅层包括与各个子像素区域对应设置的多个光栅，每个子像素区域对应的光栅的光栅周期固定，
所述出光控制层用于控制各个子像素区域的出光颜色，且使所述各个子像素区域的出光方向朝向所述显示面板的中部，
所述光栅周期固定的光栅用于实现各个子像素区域出光角度和出光颜色的按需设置，
所述出光控制层还用于控制各个子像素区域的显示灰度，所述光栅层的折射率为n，no≤n≤ne，no为所述液晶的寻常光折射率，ne为所述液晶的非常光折射率。
优选地，光栅层的折射率为n＝no。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述电极层包括同层设置的多对条状电极，所述每个子像素区域对应至少一对条状电极。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述光栅层和电极层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上；或者，所述光栅层设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上，所述电极层设置在所述上基板朝向所述下基板的一面上。
在本发明实施例的另一种实现方式中，当所述光栅层和电极层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上时，所述条状电极叠加在所述光栅上。
进一步地，条状电极的宽度不大于光栅的宽度。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述下基板包括衬底基板和设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元，所述薄膜晶体管阵列单元与所述条状电极电连接；或者，所述上基板包括衬底基板和设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元，所述薄膜晶体管阵列单元与所述条状电极电连接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述电极层为面电极，所述电极层和所述光栅层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上；
所述上基板为阵列基板，所述阵列基板包括与所述各个子像素区域对应设置的块状电极。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述显示面板还包括驱动单元，所述驱动单元用于向所述各个子像素区域对应的条状电极或块状电极施加电压。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述光栅层的厚度为100nm-1500nm。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述电极层为透明导电材料电极层或金属导电材料电极层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述透明导电材料电极层的厚度为50-1000nm；所述金属导电材料电极层的厚度为30-200nm。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述液晶为蓝相液晶。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述上基板朝向所述下基板的一面设置有量子点像素层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述显示面板还包括设置在所述下基板和所述出光控制层之间，且依次设置在所述下基板上的耦合光栅层、填充层和波导层，所述下基板的厚度大于所述波导层的厚度，所述填充层的折射率小于所述下基板的折射率。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述显示面板还包括设置在所述上基板背离所述下基板的一面上的第一保护膜，和设置在所述下基板背离所述上基板的一面上的第二保护膜，所述第二保护膜的折射率小于所述下基板的折射率。
第二方面，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述装置包括第一方面任一项所述的显示面板。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述显示装置还包括侧入式准直光源，所述侧入式准直光源设置在所述下基板的一个或多个侧面。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过在上下基板之间设置出光控制层，出光控制层用于控制各个子像素区域的出光方向，使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，实现了对显示面板的出射光线的方向控制，从而可以通过该显示面板实现近眼显示，另外，由于该显示装置可以不需要偏光片，且出光控制层还用于控制各个子像素区域的出光颜色，使得显示面板可以省掉原本的彩膜层，可以大幅提高显示面板的透明度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种液晶区域划分示意图。
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，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种显示面板，显示面板包括多个子像素区域。图1是本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图，参见图1，显示面板包括对盒设置的下基板101和上基板102，以及设置在下基板101和上基板102之间的出光控制层100。下基板101的一个或多个侧面用于入射准直光。出光控制层100用于控制各个子像素区域的出光方向和出光颜色，使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，出光控制层100还用于控制各个子像素区域的显示灰度。
其中，出光控制层100用于控制各个子像素区域的出光方向和出光颜色是指，控制特定颜色的光线以特定方向从子像素区域出射。
在显示时，可以由三个子像素区域形成一像素区域，通过出光控制层100控制三个子像素区域的出光颜色分别为红、绿、蓝，再通过出光控制层100控制三个子像素区域的显示灰度，即可实现对该像素区域的显示控制。
本发明通过在上下基板之间设置出光控制层，出光控制层用于控制各个子像素区域的出光方向，使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，实现了对显示面板的出射光线的方向控制，从而可以通过该显示面板实现近眼显示，另外，由于该显示装置可以不需要偏光片，且出光控制层还用于控制各个子像素区域的出光颜色，使得显示面板可以省掉原本的彩膜层，可以大幅提高显示面板的透明度。
其中，下基板101的侧面是位于底面和顶面之间的表面，下基板101的底面为远离上基板的表面，下基板101的顶面为朝向上基板的表面。
图2是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图，与图1提供的显示面板相比，该显示面板中的出光控制层100包括液晶103、光栅层104和电极层105。参见图2，该显示面板包括对盒设置的下基板101和上基板102，以及设置在下基板101和上基板102之间的液晶103；下基板101的一个或多个(一般显示平面上正交的两个方向上，各有一个)侧面(如图2所示下基板的侧面为接收光线的面)用于入射准直光；显示面板还包括设置在下基板101朝向上基板102的一面上的光栅层104和电极层105；光栅层104的折射率为n，no≤n≤ne，no为液晶103的寻常光折射率，ne为液晶103的非常光折射率。其中，液晶103的寻常光是指偏振方向垂直于液晶103光轴的偏振光，液晶103的非常光是指偏振方向平行于液晶103光轴的偏振光。
图2提供的显示面板通过将下基板101和光栅层104设置在一起形成波导光栅耦合器，下基板101的一个或多个侧面用于入射准直光，当准直光与下基板101朝向上基板102的一面成一夹角，且该夹角大于光线从下基板101的上表面射入上基板102的临界角时，准直光射入下基板101后，在下基板101内发生全反射，产生m阶导模；通过波导光栅耦合器对波导层(即下基板)中特定模式的耦合，可以实现对出光方向和颜色的选择，即波导光栅耦合器将特定波长的光从显示面板的一面在特定方向上耦合出去。通过将各波导光栅耦合器的折射率设置为[no，ne]，然后通过电极层调节施加在液晶层上的电压，即可实现液晶层折射率的调节，从而实现显示灰阶的控制；具体地，将光栅层104设置在上下基板101之间，光栅层104的狭缝被液晶103填充，当某个像素的液晶103在电极层105电压控制下发生偏转，且液晶103与光栅层104的折射率相等时，此时液晶103与光栅可以看成相同材料，液晶103和光栅相当于一个整体，光栅的作用被掩盖，光无法从下基板101耦合出来，此时，显示的灰阶最低(灰阶为L0)；当液晶103与光栅层104的折射率相差最大时，此时光栅作用最明显，光的耦合作用最强，此时，显示的灰阶最高(灰阶为L255)，因而通过调节各个像素对应的电极的电压，可以实现各个像素的灰阶调节。由于波导光栅耦合器对出光方向的选择作用，可以将显示面板发出的光线汇聚到显示面板中部，当人眼瞳孔对准显示面板中部时，能够看清显示面板的画面，这种显示面板可以用于实现近眼显示；进一步地，由于显示面板各个区域显示出光方向与光栅周期有关，因此可以通过设置不同的光栅周期来改变各个区域出光方向，从而实现3D显示，甚至是应用在单眼的近眼3D显示。由于波导光栅耦合器仅需几个光栅周期即可将光线从波导层中有效耦合出来，且每个像素对应的光栅周期一般都比较小，每个像素对应的光栅的面积小，因此像素尺寸可以很小，有利于实现高分辨率显示。由于波导光栅耦合器对于出光颜色的选择作用，因此可以省去彩膜，且该显示面板通过波导光栅耦合器直接将入射准直光耦合进显示面板，省去了传统LCD中的偏光片，显示面板的全部部件采用高透过率材料构成，以实现高透明度的透明显示和虚拟/增强现实显示。由于该结构选用了下基板作为波导使用，下基板厚度通常较大，入光的面积大，因此具有较高的光效。
在本发明实施例中，光栅层104包括与各个子像素区域对应设置的多个光栅，每个子像素区域对应的光栅的光栅周期固定。为每个子像素区域设置光栅周期固定的光栅，实现各个子像素区域出光角度和出光颜色的按需设置，一方面可以满足虚拟现实(英文：Virtual Reality，简称：VR)、增强现实(英文：Augmented Reality，简称：AR)等近眼显示对出光方向的要求，而且通过光栅实现出光颜色的选择，可以无需设置彩膜层，可以实现高透明度的透明显示和虚拟/增强现实显示。
具体地，为了控制各个子像素区域的出光方向，使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，光栅的光栅周期按照从显示面板的中部向四周逐渐变化来设置。
进一步地，既可以任意相邻两个子像素区域对应的光栅的光栅周期不同；也可以若干个子像素区域对应的光栅的光栅周期相同，然后若干个子像素区域和相邻的若干个子像素区域对应的光栅的光栅周期不同。
其中，显示面板的显示区域包括多条数据线和多条扫描线(位于上基板或者下基板内)，多条数据线与多条扫描线交叉围成多个阵列排布的子像素区域；每个子像素区域由相邻的两根扫描线与相邻的两根数据线围成，每个子像素区域对应一个子像素。
具体地，下基板101内发生全反射，产生m阶导模，下基板101内m阶导模的有效折射率为Nm，λ为从下基板101射出的光的波长，此时存在如下关系：
2π/λ·Nm＝2π/λ·ncsinθ+q2π/Λ，q＝0，±1，±2，…
其中，θ为出光方向与显示面板平面法线的夹角，nc为空气折射率，Λ为光栅周期。在一般的AR或VR应用场景中，显示面板上某一位置上的像素的出光方向往往是固定的(由该像素相对于人眼的位置决定，如图2所示，各个位置的像素射出的眼睛的光线可以如图2所示)，即上式中θ是固定的，此时通过调节光栅周期Λ，即可实现给定颜色光线(与射出的光的波长λ对应)在给定方向(与夹角θ对应)上的出射。
在本发明实施例中，显示面板的显示模式可以为横向电场模式或者竖向电场模式，横向电场模式包括平面转换(英文：In-Plane Switching，简称：IPS)型、垂直取向(英文：Vertical Alignment，简称：VA)型，竖向电场模式包括电控双折射(英文：ElectricallyControlled Birefringence，简称：ECB)型。
图2-图4为横向电场模式的显示面板的结构示意图，对于横向电场模式而言，电极层105包括同层设置的多对条状电极1051(每对条状电极1051包括2个条状电极1051)，每个子像素区域对应至少一对条状电极1051，下基板101包括衬底基板和设置在衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元(图2-图4未示出)，薄膜晶体管阵列单元与条状电极1051连接，实现各个子像素的液晶控制，从而实现灰阶的精确控制。具体地，条状电极1051正负交替设置(每对条状电极1051包括一正电极和一负电极)，将条状电极1051按照正负分为两组，其中一组与薄膜晶体管阵列单元电连接，从而获得像素电压，另一组连接公共电压。
如图2-图4所示，条状电极1051叠加在光栅上，从而避免电极对波导光栅出光效果的影响。此时条状电极1051和光栅一一对应，为了保证光栅效果，每个子像素区域对应至少三对条状电极。
在该实现方式中，上基板102可以为透明基板，例如玻璃基板、树脂基板等。上基板102的厚度为0.1-2mm；上基板102的折射率为1.5-1.6，优选为1.52。另外，上基板102具有较好的平整度及平行度，以实现其他膜层的设置。
在该实现方式中，下基板101中衬底基板可以为透明基板，例如玻璃基板、树脂基板等。下基板101的厚度为0.1-2mm；下基板101的折射率为1.6-2.0，优选为1.7-1.8。另外，下基板101具有较好的平整度及平行度，以实现其他膜层的设置。下基板的折射率，需大于相邻膜层(包括液晶、光栅层)的折射率。
另外，对于图2-图4而言，电极层105均设置在下基板101上，而在另外的实现方式中，还可以将电极层105设置在上基板102上。具体可以如图5所示，电极层105设置在上基板102朝向下基板101的一面上。
在这种实现方式中，上基板102可以包括衬底基板和设置在衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元，薄膜晶体管阵列单元与电极层105的条状电极电连接。
图6-图7为竖向电场模式的显示面板的结构示意图，对于竖向电场模式而言，电极层为面电极，光栅设置在电极层上方；上基板102为阵列基板，阵列基板包括与各个子像素区域对应设置的块状电极1021。上基板102为阵列基板，通过阵列基板的块状电极1021与电极层之间产生电场，控制液晶偏转，实现灰阶的精确控制。另外，由于电极层为面电极，将光栅设置在电极层上方，保证光栅狭缝能被液晶填充。
在该实现方式中，阵列基板除了包括块状电极1021外，还包括衬底基板和TFT电路，其中衬底基板可以与横向电场模式中的上基板102结构、属性相同，这里不再赘述。
在该实现方式中，下基板101的结构、属性可以与横向电场模式中的下基板101中衬底基板结构、属性相同，这里不再赘述。
图3和图4可以为IPS型显示面板的两种状态示意图，参见图3和图4，IPS型显示面板中液晶初始方向如图3所示，液晶初始方向与下基板平行且平行于条状电极的长度方向，当电极加电时，液晶发生偏转方向转换成如图4所示(与下基板平行且垂直于条状电极的长度方向)。以光栅层折射率等于no为例，当液晶折射率和光栅层折射率相等，均为no时，光栅层的作用被掩盖，没有光从下基板耦合出来，此时灰阶最小，为L0状态；当液晶折射率(ne)和光栅折射率(no)相差最大时，光栅层的作用最明显，光线从下基板耦合出来的耦合效率最高，此时灰阶最大，为L255状态；当液晶折射率处在以上两种情况之间时，为其他灰阶状态。由于偏振方向在第一方向和第二方向内能感受到上述折射率的变化，第一方向为偏振方向在平行于下基板且垂直于条状电极的长度方向，第二方向为偏振方向在平行于下基板且平行于条状电极的长度方向，所以需要在上基板表面或者在侧入式光源上添加一层偏光片来选择一种偏振光(第一方向或第二方向)。另外，对于向列相液晶而言，一般需要在液晶层的上表面增加一层配向膜或上下两面(图未示出)，以控制液晶的初始方向(某些液晶材料不需要)，确保液晶可以在施加电压下按照上述方式进行旋转，另外通过控制液晶的初始方向和偏光片检偏方向的相对关系确定显示面板为常白模式(液晶的初始方向和偏光片检偏方向一致)或常黑模式(液晶的初始方向和偏光片检偏方向垂直)。该显示模式下液晶为正性液晶和负性液晶均可。
图2和图4可以为VA型显示面板的两种状态示意图，参见图2和图4，VA型显示面板中液晶初始方向如图2所示，液晶初始方向与下基板垂直，当电极加电时，液晶发生偏转方向转换成如图4所示(与下基板平行且垂直于条状电极的长度方向)。以光栅层折射率等于no为例，当液晶折射率和光栅层折射率相等，均为no时，光栅层的作用被掩盖，没有光从下基板耦合出来，此时灰阶最小，为L0状态；当液晶折射率(ne)和光栅折射率(no)相差最大时，光栅层的作用最明显，光线从下基板耦合出来的耦合效率最高，此时灰阶最大，为L255状态；当液晶折射率处在以上两种情况之间时，为其他灰阶状态。在该实现方式中，光栅耦合出来的光的偏振方向为第一方向时，才能感受到上述折射率的变化，其他振动方向的光即使经过液晶实现相应折射率变化，因而无需设置偏光片。另外，对于向列相液晶而言，一般需要在液晶层的上表面增加一层配向膜或上下两面(图未示出)，以控制液晶的初始方向(某些液晶材料不需要)，确保液晶可以在施加电压下按照上述方式进行旋转，另外VA型显示面板为常白模式。以上所描述的为光栅层折射率等于或接近于no的情况，此时显示器件不需要在出光侧添加偏光片或要求侧入式准直光源为偏振光，即可实现正常显示；当光栅层折射率等于ne或介于no和ne之间时，此时显示器件需要在出光侧添加偏光片或要求侧入式准直光源为偏振光，以消除出光情况不受液晶取向偏转所控制的偏振光的干扰。该显示模式一般要求液晶为正性液晶。
图6和图7可以为ECB型显示面板的两种状态示意图，参见图6和图7，ECB型显示面板中液晶初始方向如图7所示，液晶初始方向与下基板平行，当电极加电时，液晶发生偏转方向转换成如图6所示(与下基板垂直)。以光栅层折射率等于no为例，当液晶折射率和光栅层折射率相等，均为no时，光栅层的作用被掩盖，没有光从下基板耦合出来，此时灰阶最小，为L0状态；当液晶折射率(ne)和光栅折射率(no)相差最大时，光栅层的作用最明显，光线从下基板耦合出来的耦合效率最高，此时灰阶最大，为L255状态；当液晶折射率处在以上两种情况之间时，为其他灰阶状态。在该实现方式中，光栅耦合出来的光的偏振方向为平行于下基板且垂直于光栅的长度方向时，才能感受到上述折射率的变化，其他偏振方向的光不会感受到上述折射率的变化，因而无需设置偏光片。另外，对于向列相液晶而言，一般需要在液晶层的上表面增加一层配向膜或上下两面(图未示出)，以控制液晶的初始方向(某些液晶材料不需要)，确保液晶可以在施加电压下按照上述方式进行旋转，另外通过控制液晶的初始方向确定显示面板为常白模式或常黑模式。以上所描述的为光栅层折射率等于或接近于no的情况，此时显示器件不需要在出光侧添加偏光片或要求侧入式准直光源为偏振光，即可实现正常显示；当光栅层折射率等于ne或介于no和ne之间时，此时显示器件需要在出光侧添加偏光片或要求侧入式准直光源为偏振光，以消除出光情况不受液晶取向偏转所控制的偏振光的干扰的问题。该显示模式一般要求液晶为正性液晶。
前述对各种显示模式的说明均是基于向列相液晶进行的，而在另一种实现方式中，上述方案中液晶103还可以为蓝相液晶。采用蓝相液晶不需要配向膜。非加电状态下，蓝相液晶为各向同性的，在各个方向上折射率相同，两种偏振光通过液晶的折射率均为n；加电状态下，蓝相液晶为各向异性的，寻常光折射率为no，非常光折射率为ne，no<n<ne。可以选择各向同性状态为L0状态(光栅折射率为n)，各向异性状态为L255状态，此时两种偏振光均可以耦合出来，具有较高的出光效率；也可以选择各向异性状态为L0状态(光栅折射率为no或ne)，各向同性状态为L255状态，此时需要入射光为偏振光，或在出光侧添加偏光片。
在本发明实施例中，显示面板还包括驱动单元，驱动单元用于向各个子像素区域对应的条状电极1051或块状电极1021施加电压。通过驱动单元向各个子像素区域对应的条状电极1051或块状电极1021施加电压，以使各个子像素区域对应的液晶偏转相应的角度，从而得到不同的显示灰阶，灰阶最大时为L255状态，灰阶最小时为L0状态，通过逐渐调节施加电压实现256个灰阶等级。
在本发明实施例中，光栅层可以为透明介质材料。光栅周期由设计的出光方向以及颜色决定，占空比一般为0.5，但在实际产品设计中占空比也可以根据需要设置(比如出于调节出光强度的目的，或平衡显示面板不同位置亮度的差异等目的)。光栅层104的厚度可以为100nm-1000nm，优选为500nm。按上述厚度设置，满足对光栅耦合作用的需求(暗态下不漏光为宜)。对于R、G、B子像素可以选择相同厚度的光栅，也可以分别针对R、G、B子像素设计不同厚度的光栅，本发明实施例对此不做限制。
在本发明实施例中，电极层105可以为透明导电材料电极层，不会对从下基板101射出的造成遮挡。具体地，电极层105可以为氧化铟锡等薄膜层，也可以为金属钼(Mo)等薄层。
在本发明实施例中，电极层105的厚度，透明导电材料，如ITO 50-1000nm；金属导电材料30-200nm，满足上述要求以及施加电压的需求。
在本发明实施例中，上基板102和下基板101之间的液晶厚度为1-5μm，从而可以覆盖光栅层，并且便于驱动电压等参数的设计。
如图2-7所示，显示面板还包括封框胶106，上基板102和下基板101通过封框胶106连接，封框胶106还可以避免光直接从下基板102的侧面射入液晶中。
如图8所示，显示面板还可以包括设置在上基板102背离下基板101的一面上的第一保护膜1071，和设置在下基板101背离上基板102的一面上的第二保护膜1072，第二保护膜1072的折射率小于下基板101的折射率。设置保护膜实现显示面板的保护；第二保护膜1072的折射率小于下基板，保证光线不会从第二保护膜1072一面露出。另外，第一保护膜1071的折射率小于上基板的折射率。
其中，第一保护膜1071和第二保护膜1072可以为贴附在上基板和下基板上的膜层，膜层厚度小于0.5mm。第一保护膜1071和第二保护膜1072可以为涂覆在上基板和下基板上的涂层，涂层厚度小于10μm。第一保护膜1071和第二保护膜1072的折射率小于1.5。
如图9所示，上基板102朝向下基板101的一面设置有量子点像素层108。量子点像素层108，打散波导光栅耦合器射出的光的方向，使显示面板实现平面显示。其中，量子点像素层108类似彩膜层(蓝色部分也可以直接使用散射膜)，量子点像素层108带有一定的雾度，可以打散出光方向，使之成为平面显示，从而实现厚度较小的显示器件。经过下基板和光栅照射到量子点像素层108的光可以均为蓝光，需要显示的红色和绿色通过蓝光激发量子点像素层108的量子点实现。
如图10所示，显示面板还包括设置在下基板101和光栅层104之间，且依次设置在下基板101上的耦合光栅层109、填充层110和波导层111，下基板101的厚度大于波导层111的厚度，填充层110的折射率小于下基板101的折射率。该方案首先将侧入式准直背光的光耦合入下基板中，然后通过填充层中的耦合光栅，将其中的光波导模式不断地耦合入波导层中，由于此处下基板较厚(0.1～2mm)，具有较高的入光效率，作为主波导(波导层111)的辅助波导，可以达到提升光效的目的。
填充层的折射率可以为1.4，波导层厚度可以为100nm～10um。耦合光栅周期Λ满足：
2π/λ·NDownm＝2π/λ·NUpm+q2π/Λ，q＝0，±1，±2，…
其中，NUpm和NDownm分别为波导层和下基板中m阶导模的有效折射率。
图11是本发明实施例提供的另一种显示面板的结构示意图，与图2-图10提供的显示面板相比，该显示面板中的出光控制层100只包括液晶103和电极层105，电极层105设置在上基板102朝向下基板101的一面上，电极层105包括多个条状电极，多个条状电极用于将显示面板划分为多个条状间隔区域，分别为各个区域内的液晶103施加设定大小的电压，每个区域内的液晶103施加的电压大小相同，相邻区域内的液晶103施加的电压大小不同。参见图12，显示面板中的液晶被划分在多个条状间隔区域A中，按照上述方式向液晶103施加电压，从而使得液晶103在加电状态的偏转状态也是按照条状间隔区域分布的，同一区域内液晶103偏转相同，相邻区域内的液晶103偏转不同，液晶103的这种偏转方式能够实现光栅的效果，通过波导光栅耦合器对波导层(即下基板)中特定模式的耦合，可以实现对出光方向和颜色的选择，即波导光栅耦合器将特定波长的光从显示面板的一面在特定方向上耦合出去。该实现方式中，显示面板不需要光栅层，器件结构更简单，简化了制作工艺。
具体地，为了使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，电极层105施加给液晶的电压从显示面板中部向两侧逐渐变化。
在该实现方式中，既可以采用横向电场实现，此时电极层105包括条状电极；也可以采用竖向电场实现，此时电极层105包括块状电极，下基板上设置有面电极。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该装置包括图1至图12任一幅所示的显示面板。
在具体实施时，本发明实施例提供的显示装置可以为VR头盔、VR眼镜、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。
本发明通过在上下基板之间设置出光控制层，出光控制层用于控制各个子像素区域的出光方向，使各个子像素区域的出光方向朝向显示面板的中部，实现了对显示面板的出射光线的方向控制，从而可以通过该显示面板实现近眼显示，另外，由于该显示装置可以不需要偏光片，且出光控制层还用于控制各个子像素区域的出光颜色，使得显示面板可以省掉原本的彩膜层，可以大幅提高显示面板的透明度。
在本发明实施例的一种实现方式中，显示装置还包括侧入式准直光源，侧入式准直光源设置在下基板的一侧。侧入式准直光源与下基板一起实现显示装置的背光源。
其中，侧入式准直光源可以由R(红)、G(绿)、B(蓝)三色的半导体激光器芯片经过混光后制成，也可由R、G、B三色的发光二极管(英文：Light-Emitting Diode，简称：LED)芯片经过准直、混光后制成，也可由白光LED芯片经过准直后制成，也可由条状的冷阴极荧光灯管(英文：Cold Cathode Fluorescent Lamp，简称：CCFL)灯管加光线准直结构制成，以上光源结构仅为举例，本发明实施例中光源不限于上述结构。为了和显示面板的下基板宽度匹配，侧入式准直光源还可以是和下基板宽度一致的激光器芯片或LED芯片条，还可以在激光器芯片或LED芯片条前设置扩束结构。侧入式准直光源的出光方向需要和下基板法线成一定夹角，以使得入射光效可以在下基板内形成全反射的同时，保证波导光栅耦合器具有一定的出光效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种显示面板，所述显示面板包括多个子像素区域，所述显示面板包括对盒设置的下基板和上基板，其特征在于，所述显示面板还包括设置在所述下基板和所述上基板之间的出光控制层；所述下基板的一个或多个侧面用于入射准直光；
所述出光控制层包括设置在所述下基板和所述上基板之间的液晶、光栅层和电极层，
所述光栅层包括与各个子像素区域对应设置的多个光栅，每个子像素区域对应的光栅的光栅周期固定，
所述出光控制层用于控制各个子像素区域的出光颜色，且使所述各个子像素区域的出光方向朝向所述显示面板的中部，
所述光栅周期固定的光栅用于实现各个子像素区域出光角度和出光颜色的按需设置，
所述出光控制层还用于控制各个子像素区域的显示灰度，所述光栅层的折射率为n，no≤n≤ne，no为所述液晶的寻常光折射率，ne为所述液晶的非常光折射率。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述电极层包括同层设置的多对条状电极，所述每个子像素区域对应至少一对条状电极。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述光栅层和电极层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上；或者，所述光栅层设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上，所述电极层设置在所述上基板朝向所述下基板的一面上。
4.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，当所述光栅层和电极层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上时，所述条状电极叠加在所述光栅上。
5.根据权利要求3所述的显示面板，其特征在于，所述下基板包括衬底基板和设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元，所述薄膜晶体管阵列单元与所述条状电极电连接；或者，所述上基板包括衬底基板和设置在所述衬底基板上的薄膜晶体管阵列单元，所述薄膜晶体管阵列单元与所述条状电极电连接。
6.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述电极层为面电极，所述电极层和所述光栅层依次设置在所述下基板朝向所述上基板的一面上；
所述上基板为阵列基板，所述阵列基板包括与所述各个子像素区域对应设置的块状电极。
7.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述光栅层的厚度为100nm-1500nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的显示面板，其特征在于，所述上基板朝向所述下基板的一面设置有量子点像素层。
9.根据权利要求1-7任一项所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括设置在所述下基板和所述出光控制层之间，且依次设置在所述下基板上的耦合光栅层、填充层和波导层，所述下基板的厚度大于所述波导层的厚度，所述填充层的折射率小于所述下基板的折射率。
10.根据权利要求1-7任一项所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括设置在所述上基板背离所述下基板的一面上的第一保护膜，和设置在所述下基板背离所述上基板的一面上的第二保护膜，所述第二保护膜的折射率小于所述下基板的折射率。
11.一种显示装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-10任一项所述的显示面板。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括侧入式准直光源，所述侧入式准直光源设置在所述下基板的一侧或多侧。
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