CN107490901B

CN107490901B - 双视显示面板和显示装置

Info

Publication number: CN107490901B
Application number: CN201710910890.3A
Authority: CN
Inventors: 谭纪风
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: US10620475B2; US20190101795A1; CN107490901A

Abstract

本发明涉及显示技术领域，提出一种双视显示面板和显示装置，该双视显示面板包括背光源、液晶光栅以及彩膜层等等；背光源用于提供准直光；液晶光栅设于背光源的出光方向；彩膜层设于液晶光栅的远离背光源的一侧，彩膜层包括多个第一像素区以及多个第二像素区，相邻的第一像素区以及第二像素区之间设有遮光区；液晶光栅用于将背光源发出的准直光衍射至第一像素区和/或第二像素区。由于透过第一像素区以及第二像素区的光线是通过液晶光栅的衍射产生的，因此中央区域不能够既看到第一像素区又看到第二像素区，能够避免中央串扰区的产生。

Description

双视显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种双视显示面板和安装有该双视显示面板的显示装置。

背景技术

双视角(也称为双视像)显示是指同一显示器在不同角度显示不同的影像，也就是说，使用者可以从显示屏的不同角度看到不同的影像。双视角显示可以应用在车用显示器上。举例来说，通过双视角显示器，可使车内不同座位的乘客通过同一部显示器分别看到不同的影像，这样不需要对每位乘客提供各自的显示器，如此设置不仅可节省显示器设置的成本，而且可以减少车内空间的占用。

但是，现有技术中的双视显示面板会产生中央的串扰区，中央串扰区的存在会大大降低双视技术的临场体验感。

因此有必要研究一种新的双视显示面板和安装有该双视显示面板的显示装置。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种有利于双视显示的双视显示面板和安装有该双视显示面板的显示装置。

本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种双视显示面板，包括：

背光源，用于提供准直光；

液晶光栅，设于所述背光源的出光方向；

彩膜层，设于所述液晶光栅的远离所述背光源的一侧，所述彩膜层包括多个第一像素区以及多个第二像素区，相邻的所述第一像素区以及所述第二像素区之间设有遮光区；

其中：所述液晶光栅用于将所述背光源发出的准直光衍射至所述第一像素区和/或第二像素区。

在本公开的一种示例性实施例中，所述背光源包括：

多个发光光源；

透镜层，设于所述发光光源之上，所述透镜层包括多个并排设置的透镜，所述发光光源位于所述透镜的焦平面上，所述透镜用于将所述发光光源发出的光折射形成准直光；

第一遮挡层，设于所述透镜层之上，所述第一遮挡层包括间隔设置的多个出光口和多个第一遮光区，所述准直光通过所述出光口射出形成所述背光源，所述出光口与所述遮光区同中心轴线设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述背光源还包括：

第二遮挡层，设于所述发光光源与透镜层之间，所述第二遮挡层包括间隔设置的多个透光口和多个第二遮光区，所述透光口与所述发光光源同中心轴线设置，所述第二遮光区用于遮挡所述透镜口径以外的光线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出光口位于所述透镜的中心位置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出光口包括：

第一子出光口，通过所述第一子出光口的光衍射后通过第一像素区射出；

第二子出光口，通过所述第二子出光口的光衍射后通过第二像素区射出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一子出光口与所述第二子出光口相对于所述遮光区的与遮光面垂直的中心轴线对称设置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述出光口的开口尺寸小于所述遮光区的遮光尺寸。

在本公开的一种示例性实施例中，所述双视显示面板还包括：

取光光栅，设于所述出光口，用于使准直光从所述出光口射出。

在本公开的一种示例性实施例中，所述彩膜层上设置有量子点彩膜。

根据本公开的一个方面，提供一种双视显示装置，包括：

上述任意一项所述的双视显示面板。

由上述技术方案可知，本发明具备以下优点和积极效果中的至少之一：

本发明的双视显示面板以及显示装置，通过液晶光栅将所述背光源发出的准直光衍射至所述第一像素区和/或第二像素区。一方面，背光源能够提供准直光，使双视显示面板中的液晶光栅的衍射效果较好；另一方面，由于透过第一像素区以及第二像素区的光线是通过液晶光栅的衍射产生的，因此中央区域不能够既看到第一像素区又看到第二像素区，能够避免中央串扰区的产生。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是现有技术双视显示技术实现原理示意图；

图2是本发明双视显示面板一实施方式的结构示意图；

图3是图2中的背光源的结构示意图；

图4是本发明双视显示面板L0灰阶显示示意图；

图5是本发明双视显示面板L1至L255灰阶显示示意图；

图6是图5中的液晶层形成的液晶光栅形貌示意图；

图7是图3中彩膜层的相关参数标注示意图；

图8是图3中双视显示面板双视显示效果实现示意图；

图9是本发明双视显示面板另一实施方式的结构示意图；

图10是图9中双视显示面板参数设计示意图。

图中主要元件附图标记说明如下：

1、发光光源；2、透镜；3、第一遮挡层；31、取光光栅；311、第一子取光光栅；312、第二子取光光栅；32、第一遮光区；33、出光口；4、第二遮挡层；41、透光口；42、第二遮光区；5、背光源；6、第一基板；7、彩膜层；71、第一像素区；72、第二像素区；73、遮光区；8、液晶层；9、取向层；10、控制电级；101、公共电极层；102、绝缘层；103、像素电极层；11、第二基板；12、像素；13、遮挡物。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1所示，相关技术中的双视显示结构包括液晶显示屏(LCD，Liquid CrystalDisplay)和位于液晶显示屏上方的遮挡物13，在遮挡物13上设置有透光缝隙，透光缝隙横跨相邻的两个像素。参照图1所示的现有技术中双视显示技术实现原理示意图：在左边的用户，透过透光缝隙只能看到显示面板上的一部分像素12，在右边的用户，透过透光缝隙只能看到显示面板上的另外一部分像素12，因此在左边的用户能看到的像素12和右边的用户能看到的像素12里，输入不同的图像信号，就能实现双视显示。但是，基于现有技术，双视显示面板会产生中央的串扰区，中央串扰区的存在会大大降低双视技术的临场体验感。

基于此，本发明首先提供了一种双视显示面板。图2为本发明双视显示面板一实施方式的结构示意图。该双视显示面板可以包括彩膜层7、液晶光栅以及背光源5等等。背光源5能够提供准直光。液晶光栅设于背光源的出光方向。彩膜层7设于液晶光栅的远离所述背光源5的一侧，彩膜层7包括多个第一像素区71以及多个第二像素区72，相邻的第一像素区71以及第二像素区72之间设有遮光区73；液晶光栅可以用于将背光源5发出的准直光衍射至第一像素区71或第二像素区72中，也可以用于将背光源5发出的准直光衍射至第一像素区71和第二像素区72中。

参照图3所示的背光源的结构示意图；该背光源可以包括发光光源1、透镜层、第一遮挡层3以及第二遮挡层4等等。透镜层设于发光光源1之上，第一遮挡层3设于透镜层之上，发光光源1位于透镜2的焦平面上，透镜2可以将发光光源1发出的光折射形成准直光；第一遮挡层3包括间隔设置的多个出光口33和多个第一遮光区32，准直光通过出光口33射出形成背光源5。

发光光源1可以设置为多个。在本示例实施方式中，发光光源1可以为OLED光源，也可以为Micro-LED点阵光源等其他光源。OLED是有机发光二极管(Organic Light EmittingDiod)的简称。OLED光源具有主动发光、视角范围大、响应速度快、图像稳定、亮度高、色彩丰富、分辨率高等特性。Micro-LED点阵光源为将微缩的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)做成阵列，然后批量转移到电路基板上，最后加上保护层和电极，封装好之后用于制作成面光源。Micro-LED点阵光源具有超高像素数、超高解析度、能耗更低、寿命长等特性。发光光源1的颜色可以为白光，也可以为单色光，本示例性实施例中对此不做特殊限定。

透镜层设于发光光源1之上，透镜层可以包括多个并排设置的透镜2，所述发光光源1位于所述透镜2的焦平面上。在本示例实施方式中，透镜2采用凸透镜，发光光源1位于透镜2的焦点处。使得发光光源1射出的光经过凸透镜2后形成平行的准直光。透镜2与发光光源1为一一对应，即一个发光光源1对应设置有一个透镜2。多个发光光源1射出的光一一对应经过多个透镜2后均形成相互平行的准直光。当然，发光光源1可以不位于透镜2的焦点处，只要在透镜2的焦平面上即可，但是，需要每个发光光源1位于与其相对应的透镜2的焦平面的相同的位置，例如，将每个透镜2的焦平面以该透镜2的焦点为原点形成一个相同的直角坐标，每个发光光源1在与其相对应的直角坐标中的位置相同。这样同样能够使多个透镜2将多个发光光源1发出的光形成相同的出射角度，即将多个发光光源发出的光均形成相互平行的准直光。

第一遮挡层3设于透镜层之上，第一遮挡层3可以包括间隔设置的多个出光口33和多个第一遮光区32，准直光透过多个出光口33即形成背光源5。在本示例实施方式中，第一遮挡层3与透镜层可以平行设置。每个透镜2可以对应一个出光口33，而且出光口33可以位于透镜2的中心位置，透镜2中心位置的光线的准直性、单色性较好，不容易形成畸变、像差、色差等对双视显示面板的不利因素。在出光口33设置有取光光栅，通过取光光栅可以使准直光从出光口均匀射出。当然，在发光光源1位于透镜2的焦平面但不位于焦点处时，而且需要准直光线垂直于第一遮挡层3射出时，第一遮挡层3与透镜层不平行设置，第一遮挡层3与透镜层会形成夹角，夹角的大小根据发光光源1的位置来确定，此处相关的计算为现有技术，在此不再赘述。另外，在本发明的其他示例实施方式中，每个透镜2可以对应两个出光口33或更多个出光口33，两个出光口33或更多个出光口33可以对称位于透镜2的中心位置，这些均属于本公开的保护范围。

第二遮挡层4设于发光光源1与透镜层之间，第二遮挡层4可以包括间隔设置的多个透光口41和多个第二遮光区42，透光口41与发光光源1同中心轴线设置，第二遮光区42用于遮挡所述透镜2口径以外的光线。在本示例实施方式中，第二遮挡层4与透镜层平行设置。一个发光光源1对应一个透光口41。因为第二遮光区42用于遮挡所述透镜2口径以外的光线，所以透光口41的开口大小与透镜2的口径、发光光源1与第二遮挡层4之间距离以及发光光源1与透镜2之间距离有关。本示例实施方式中，计算透光口41大小的公式可以为：

式中，X为透光口41的大小，D为透镜2的口径，H为发光光源1与透镜2之间的距离，L为发光光源1与第二遮挡层4之间的距离。

背光源5将发光光源1设置在透镜2的焦平面，发光光源1发出的光通过透镜2后形成准直光，在透镜层之上设置有第一遮挡层3，第一遮挡层3上设置有多个出光口33，准直光通过多个出光口33射出形成背光源5。一方面，通过出光口33能够形成多种形式的背光源5，满足不同双视显示面板的需求；另一方面，采用背光源5提供准直光，使双视显示面板中的光栅的衍射效果较好。

本示例实施方式中，液晶光栅设于背光源5的出光方向，液晶光栅可以用于将出光口33发出的准直光衍射至所述第一像素区71和/或第二像素区72。在本示例实施方式中，液晶光栅可以包括取向层9以及液晶层8；取向层9用于确定液晶层8的初始取向方向；同时，通过给液晶层8施加不同的电场可以形成不同的参数的液晶光栅。给液晶层8施加不同电场的控制电极10可以采用ADS(ADvanced Super Dimension Switch，高级超维场转换技术)模式电极、IPS(In-Plane Switching，平面转换)模式电极或VA(Vertical Alignment，垂直排列)模式电极等等。本示例实施方式中，电极的周期可以为小于5mm。其中，ADS模式电极是利用处于同一平面内的电极产生的横向电场使液晶产生偏转来实现图像显示的模式。IPS模式电极的施加电场方式是水平的，因此液晶分子是平行于基板进行扭转运动，未施加电场的液晶分子是平行基板配向，上下二片偏光板是90度交叉配置，从而保持垂直。当然，在本发明的其他示例实施方式中，给液晶层8施加不同电场的两个电极可以分别设置在液晶层8的两侧。

彩膜层7设于液晶光栅的远离背光源5的一侧，彩膜层7可以包括多个第一像素区71以及多个第二像素区72，相邻的第一像素区71以及第二像素区72之间设有遮光区73，遮光区73与出光口33同中心轴线设置。在本示例实施方式中，在彩膜层7上设置周期阵列的遮光区73，遮光区73一侧为第一像素区71，另一侧为第二像素区72，具体为，遮光区73右侧为第一像素区71，左侧为第二像素区72，在本示例实施方式中，可以将第一像素区71称为右像素区，第二像素区72称为左像素区。彩膜层7上还设置有量子点彩膜，量子点彩膜可以为RGB三色量子点彩膜，通过RGB三色量子点彩膜使单色短波长的激发实现高色域彩色显示的同时，还能利用量子点彩膜的散射特性，大大提高显示面板的视角。当然，本领域技术人员可以理解的是，第一像素区71还可以是上像素区，第二像素区72也还可以是下像素区等等。

参照图4所示的本发明双视显示面板L0灰阶显示示意图；在本示例实施方式中，出光口33的尺寸可以小于所述遮光区73的尺寸，即出光口33的的开口大小可以小于遮光区73的遮光大小。从液晶光栅处出射的准直光线，入射到彩膜层7的遮光区73时被吸收，没有光线出射，此时为暗态，此时液晶层8不需要施加电场。当然在本发明的其他示例实施方式中，出光口33的尺寸也可以不小于所述遮光区73的尺寸，而是通过调节给液晶层8施加的电场使准直光不能通过液晶层8。

参照图5所示的本发明双视显示面板L0至L255灰阶显示示意图；在L0至L255灰阶显示时，需要给液晶层8加设定的电场信号，此时液晶呈现周期性排列形成液晶光栅，出光口33射出的准直光经过第二基板11后射入液晶光栅，液晶光栅对该准直光进行衍射/折射，使衍射光对应射入第一像素区71以及第二像素区72，再经过第一基板6射出。出光口与遮光区同中心轴线设置，保证射入第一像素区71以及第二像素区72的衍射光是对称的。给液晶层8施加的电场不同，液晶层8形成的液晶光栅的参数不同，使液晶光栅的衍射效率的不同，从而实现L0-L255之间的任意灰阶显示。

参照图6所示的液晶层8形成的液晶光栅形貌示意图，在本示例实施方式中，控制电级10采用ADS电极，ADS电极可以包括绝缘层102、位于绝缘层102之上的像素电极层103，以及位于绝缘层102之下的公共电极层101，像素电极可以为块状电极，公共电极可以为条形电极。如图6所示，在一个电极周期内可以形成两个液晶光栅。当然，也可以使多个电极形成一个液晶光栅，此处不做特殊限定。

参照图7所示的彩膜层的相关参数标注示意图；根据图示几何关系有：

b＝a+(h*tanθ+d)*2 (1)

式中，α为遮挡角，θ为准直角度，φ为可视区角度，a为出光口33的宽度，e为一个出光口单元的宽度，b为遮光区73的宽度，c为一像素区的宽度，d为工艺偏差，h为出光口33与彩膜层之间的距离，f为防串色黑矩阵的宽度(黑白显示时可不需要此参数)。

已知出光口33的宽度a，准直角度θ，出光口33与彩膜层之间的距离h以及工艺偏差d，则可求得：遮光区73的宽度b及遮挡角α。

举例计算，出光口33的宽度a＝10um，准直角度θ＝±5°，出光口33与彩膜层之间的距离h＝160um，工艺偏差d＝5um；则可求得b＝48um。

再已知一像素区的宽度c，即可求得可视区角度φ。即右侧视区视角为α-φ，左侧视区视角为(-α)-(-φ)。

参照图8所示的双视显示面板双视显示效果实现示意图；从出光口33出射的准直光线，准直角度为θ，经过液晶光栅的衍射作用后，以衍射角θ₀出射，控制液晶显示面板上不同位置处像素以合适的角度出射，即可在左右视区的固定位置观看到不同的显示内容。衍射角的控制可以参考光栅方程：

sinθ₀-sinθ＝mλ/P(m＝0,±1,±2,…) (4)

式中，m为光栅级数，m＝0，±1，±2……；λ为光的波长，P为光栅周期。

从式中可以得到光栅的m级衍射波的衍射角θ₀仅由光栅周期P，入射波的波长λ以及入射角θ决定。

一般情况下透射光栅的0级和一级衍射的衍射强度比较大，高阶衍射级次的衍射强度相比前两者要小得多；0级衍射波是沿入射光方向的，一级衍射波的衍射方向可以由光栅的周期进行调控，所以此处对光线角度的调节一般使用的是一级衍射波；当然，当出光方向等于或很接近入射波时，也可以使用零级衍射波。当出光方向给定后，不同色光对应的光栅周期则由公式(4)决定。液晶光栅的占空比一般大约为0.5，但在实际产品设计中也可以偏离此值，例如，出于调节出光的强度，平衡显示面板不同位置亮度的差异、工艺条件等原因。即保证彩膜层7与出光口33的位置不变，改变每个出光口33上方液晶光栅的周期，即可实现不同位置的像素的出光分别到达左右视区，实现双视显示，且没有串扰区。

参照图9所示的本发明双视显示面板另一实施方式的结构示意图；出光口33可以包括第一子出光口以及第二子出光口，在第一子出光口设置有第一子取光光栅311，在第二子出光口设置有第二子取光光栅312，通过第一子取光光栅311和第二子取光光栅312可以使光线均匀射出。通过第一子出光口的准直光衍射后可以通过第二像素区72射出，相应的，通过第二子出光口的准直光衍射后通过第一像素区71射出；当然，也可以是通过第一子出光口的准直光衍射后通过第一像素区71射出，相应的，通过第二子出光口的准直光衍射后通过第二像素区72射出；即一个子出光口对应一个像素区。在本示例实施方式中，第一子出光口与第二子出光口相对于遮光区73的与遮光面垂直的中心轴线对称设置。而且第一子出光口可以对应多个电极，第二子出光口也可以对应多个电极，多个电极可以形成多个周期的液晶光栅。

图10是图9中双视显示面板参数设计示意图。为了达到左视区和右视区显示内容的不同，彩膜层7上遮光区73的设置方法与上述实施例的有所不同。相对于图7，本图中增加了θ₂，θ₂定义为第一子出光口相对于右视区的衍射角，设计要求角度为θ2的光线不能通过右像素区出射。根据几何关系有：

设计要求：b≥2h*tanθ₂ (6)

综上，已知彩膜层与出光口33距离h的情况下，要求彩膜层满足公式(6)，其他设计要求同上一实施例相同。

当然，本领域技术人员可以理解的是，还可以通过分时驱动的方式，实现左右视区观看内容不同。

进一步的，本发明还提供了一种双视显示装置，该双视显示装置可以包括上述双视显示面板。双视显示面板的具体结构和原理上述已经进行了详细说明，此处不再赘述。

本发明的双视显示面板以及显示装置，通过液晶光栅能够将背光源5发出的准直光衍射至所述第一像素区71和/或第二像素区72。一方面，背光源5能够提供准直光，使双视显示面板中的液晶光栅的衍射效果较好；另一方面，由于透过第一像素区71以及第二像素区72的光线是通过液晶光栅的衍射产生的，因此中央区域不能够既看到第一像素区71又看到第二像素区72，能够避免中央串扰区的产生。

上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。

Claims

1.一种双视显示面板，包括：背光源，用于提供准直光；彩膜层包括多个第一像素区以及多个第二像素区，相邻的所述第一像素区以及所述第二像素区之间设有遮光区；其特征在于，所述双视显示面板还包括：

液晶光栅，设于所述背光源的出光方向；

所述彩膜层设于所述液晶光栅的远离所述背光源的一侧，

其中：所述液晶光栅用于将所述背光源发出的准直光衍射至所述第一像素区和/或所述第二像素区。

2.根据权利要求1所述的双视显示面板，其特征在于，所述背光源包括：

多个发光光源；

3.根据权利要求2所述的双视显示面板，其特征在于，所述背光源还包括：

4.根据权利要求2所述的双视显示面板，其特征在于，所述出光口位于所述透镜的中心位置。

5.根据权利要求2所述的双视显示面板，其特征在于，所述出光口包括：

6.根据权利要求5所述的双视显示面板，其特征在于，所述第一子出光口与所述第二子出光口相对于所述遮光区的与遮光面垂直的中心轴线对称设置。

7.根据权利要求2所述的双视显示面板，其特征在于，所述出光口的开口尺寸小于所述遮光区的遮光尺寸。

8.根据权利要求2所述的双视显示面板，其特征在于，所述双视显示面板还包括：

9.根据权利要求1所述的双视显示面板，其特征在于，所述彩膜层上设置有量子点彩膜。

10.一种双视显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1～9任意一项所述的双视显示面板。