CN108139591A - 三维显示面板、包括其的三维显示设备、及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种三维显示面板，包括：第一显示基板，其具有多组M个像素，所述第一显示基板为反射型显示基板；第二显示基板，其朝向所述第一显示基板，所述第二显示基板为透明显示基板；以及透镜阵列层，其位于所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧，包括多个透镜，能够使由M个像素中的每一个反射的光导向位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的整数；N为大于等于2的整数。

Description

三维显示面板、包括其的三维显示设备、及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示技术，具体地，涉及三维显示面板、包括该三维显示面板的三维显示设备、以及该三维显示面板的制造方法。
背景技术
通常，基于观看者眼睛的立体视觉原理可以实现三维图像显示。具体地，在三维图像显示中，观看者的左眼和右眼分别观看两幅不同的二维图像。两幅不同的二维图像同时发送至大脑，给出了真实三维图像感。近来，三维显示设备已成为显示技术中的研究焦点。例如，已开发了用于在观看电影和电视时产生三维(3D)图像的三维观看眼镜。
发明内容
在一方面，本发明提供了一种三维显示面板，该三维显示面板包括：第一显示基板，其具有多组M个像素，所述第一显示基板为反射型显示基板；第二显示基板，其朝向所述第一显示基板，所述第二显示基板为透明显示基板；以及透镜阵列层，其位于所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧，包括多个透镜，能够使由M个像素中的每一个反射的光导向位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的整数；N为大于等于2的整数。
可选地，所述透镜阵列层被构造为使得来自光源的沿着入射光方向的入射光被所述透镜阵列层折射、透过所述透镜阵列层的光沿着折射光方向传输、并且随后被所述第一显示基板反射，以进行图像显示；并且所述折射光方向和所述第一显示基板的反射表面的法线之间的第一角度小于所述入射光方向和所述法线之间的第二角度。
可选地，M＝N，被M个像素中的每一个反射的光被导向相应的视区中。
可选地，M＝N＝2，所述第一显示基板包括多对相邻的第一像素和第二像素，并且所述透镜阵列层被构造为使被所述第一像素反射的光导向第一视区中并且使被所述第二像素反射的光导向第二视区中。
可选地，所述多个透镜中的每个透镜对应于L组M个像素，L为大于等于1的整数；所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被L组M个像素中的每一组中的第m个像素反射的光导向第n个视区中；1≤m≤M，并且1≤n≤N。
可选地，M＝N，所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被L组M个像素中的每一组的第m个像素反射的光导向相应的视区中；1≤m≤M。
可选地，M＝N＝2；所述多个透镜中的每个透镜对应于L组多对相邻的第一像素和第二像素，并且所述透镜阵列层被构造为使被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区中并且使被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区中。
可选地，M＝N＝2，所述多个透镜中的每个透镜对应于多对第一像素和第二像素，并且所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被多对第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区中，并且使被多对第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区中。
可选地，L＝3，M＝N＝2，所述多个透镜中的每个透镜对应于三对第一像素和第二像素，并且所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被三对第一像素和第二像素中的各第一像素反射的光导向第一视区中，并且使被三对第一像素和第二像素中的各第二像素反射的光导向第二视区中。
可选地，所述透镜阵列层为夹在与驱动电路连接的第一电极层和第二电极层之间并被第一电极层和第二电极层驱动的电驱动液晶透镜阵列层。
可选地，所述三维显示面板还包括用于向所述第一显示基板提供入射光的导光板。
可选地，所述导光板包括具有不同出光角度的多个区域；并且所述透镜阵列层包括与具有不同出光角度的所述多个区域相对应的具有不同曲率半径的多个透镜。
可选地，所述三维显示面板被构造为当环境光强度等于或高于阈值时用环境光来向所述第一显示基板提供入射光，并且当环境光强度低于所述阈值时用导光板来向所述第一显示基板提供入射光。
可选地，M个像素中的每一个包括单个子像素。
可选地，M个像素中的每一个包括多个不同颜色的子像素。
可选地，所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的曲率半径r：
其中t为M个像素中的每一个的像素宽度；l为N个视区与所述透镜阵列层之间的法线距离；e为两个相邻的视区之间的距离；n1为所述多个透镜中的每一个的折射率；并且n2为位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的介质的折射率。
可选地，所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的透镜间距p：
其中e为两个相邻的视区之间的距离；t为M个像素中的每一个的像素宽度；并且w为多组M个像素的宽度。
可选地，所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的透镜间距p：
其中e为两个相邻的视区之间的距离；并且t为M个像素中的每一个的像素宽度。
可选地，其中所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的厚度d：
其中r为所述多个透镜中的每一个的曲率半径；s为所述透镜阵列层与所述第一显示基板之间的法线距离；n1为所述多个透镜中的每一个的折射率；并且n2为位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的介质的折射率。
在另一方面，本发明提供了一种制造三维显示面板的方法，包括：
形成具有多组M个像素的第一显示基板，所述第一显示基板为反射型显示基板；形成朝向所述第一显示基板的第二显示基板，所述第二显示基板为透明显示基板；和在所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧形成透镜阵列层，所述透镜阵列层包括多个透镜，能够使被M个像素中的每一个反射的光导向位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的正整数；N为大于等于2的正整数。
可选地，形成透镜阵列层的步骤包括：形成第一电极层和第二电极层；和形成夹在所述第一电极层和所述第二电极层之间的电驱动液晶透镜阵列层。
可选地，所述方法还包括在所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧形成导光板。
可选地，形成所述导光板的步骤包括：在所述导光板中形成具有不同出光角度的多个区域；并且形成所述透镜阵列层的步骤包括：形成与所述多个区域对应的具有不同曲率半径的多个透镜。
在另一方面，本发明提供了一种三维显示设备，包括本文描述的或通过本文描述的方法制造的三维显示面板。
附图说明
下面的附图仅为根据各公开实施例的用于示意目的的示例，而非旨在限制本发明的范围。
图1示出了一些实施例中的前导光板的出光角度的分布。
图2示出了常规反射型显示面板中的光路。
图3是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。
图4是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。
图5示出了一些实施例中的透镜的焦距和读取距离之间的关系。
图6示出了一些实施例中的用于改善反射型显示面板的反射率的透镜的工作原理。
图7示出了一些实施例中的柱面透镜的分光效果的工作原理。
图8示出了一些实施例中的反射型显示面板中的光路。
图9示出了一些实施例中的反射型显示面板的各个参数。
图10示出了一些实施例中的柱面透镜中的光路。
图11示出了三维图像显示面板中的透镜板的分光效果。
图12是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。
图13是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。
图14是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。
具体实施方式
将参照下面的实施例更具体地描述本公开。需要注意的是，下面的一些实施例的描述为了示意和描述的目的而呈现于此。其不旨在是穷尽的或者限制为所公开的精确形式。
常规的反射型液晶显示面板通常包括薄膜晶体管基板、彩膜基板和位于彩膜基板的远离薄膜晶体管基板的一侧的前导光板。当环境光强度较高时，常规的反射型液晶显示面板将环境光用作光源以进行图像显示。当环境光强度较低时，将前导光板开启作为光源以进行图像显示。常规的反射型液晶显示面板具有若干缺点。首先，当将环境光用作光源时，在显示面板中仅可实现大约30％的反射率。其次，当将前导光板用作光源以进行图像显示时，反射率甚至更低，这是因为前导光板的出光角度相对较大。
图1示出了一些实施例中的前导光板的出光角度的分布。如图1所示，从前导光板出射的大部分光的出光角度大于60度，其中峰值在85度左右。图2示出了常规的反射型显示面板中的光路。如图2所示，从前导光板出射的出光角度较大的光进入彩膜基板CF，并且被薄膜晶体管基板TFT上的反射膜(例如，反射电极)反射。反射光在显示面板内部被吸收(例如，被彩色滤光片和偏光片吸收)，而没有从显示面板出射以用于图像显示。
因此，本公开提供了一种新型反射型显示面板及其制造方法，其实质上避免了由于现有技术的限制和缺点导致的问题中的一个或多个。在一方面，本公开提供了一种反射型显示面板。该显示面板可以为任何适当类型的显示面板，例如，液晶显示面板、电子墨水显示面板、有机发光显示面板。在一些实施例中，所述显示面板包括：第一显示基板，其具有多组M个像素，第一显示基板为反射型显示基板；第二显示基板，其朝向第一显示基板，第二显示基板为透明显示基板；以及透镜阵列层，其位于第二显示基板的远离第一显示基板的一侧。所述透镜阵列层包括多个透镜，用于使由M个像素中的每一个反射的光导向位于透镜阵列层的远离第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的正整数；N为大于等于2的正整数。可选地，所述显示面板还包括液晶层，其夹在第一显示基板和第二显示基板之间。
在一些实施例中，该显示面板为三维显示面板。因此，可将在N个视区中可观看到的多个视图用于呈现三维图像。例如，在一些实施例中，所述多个视图包括两个视图，例如，分别在左眼视区和右眼视区中可观看到的左眼视图和右眼视图。可选地，多个视图包括多于两个视图。
图3是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。参考图3，实施例中的显示面板包括：光源LS；导光板LGP，其中从光源LS发射的光完全反射直到以出光角度从导光板LGP出射；第一显示基板S1(例如，薄膜晶体管基板)，其包括多对相邻的第一像素PL和第二像素PR；第二显示基板S2(例如，彩膜基板)，其朝向第一显示基板S1；和透镜阵列层LA，其用于使被第一显示基板反射的光导向至少第一视区和第二视区(例如，左眼视区LVZ和右眼视区RVZ)中。可选地，透镜阵列层LA被构造为使得每个透镜对应于至少一对像素PL和PR。在图3示出的示例中，每个透镜对应于一对像素PL和PR。可选地，每个透镜对应于多对像素PL和PR。可选地，实质上全部的被第一像素PL反射的光被导向第一视区中，例如，左眼视区LVZ。可选地，实质上全部的被第二像素PR反射的光被导向第二视区中，例如，右眼视区RVZ。可选地，大部分的被第一像素PL反射的光被导向第一视区中，例如，左眼视区LVZ。可选地，大部分的被第二像素PR反射的光被导向第二视区中，例如，右眼视区RVZ。导光板LGP具有光入射表面和光出射表面，光出射表面靠近第二显示基板，用于将入射光提供给第一显示基板(反射基板)。
在一些实施例中，所述显示面板包括：第一显示基板S1(例如，薄膜晶体管基板)；第二显示基板S2(例如，彩膜基板)，其朝向第一显示基板S1；导光板LGP，其位于第二显示基板S2的远离第一显示基板S1的一侧；和透镜阵列层LA，其位于第二显示基板S2的靠近导光板LGP的一侧。
在一些实施例中，所述显示面板为反射型液晶显示面板。在一些实施例中，所述显示面板包括：位于基底基板上的薄膜晶体管基板，其具有反射电极层；液晶层；对置基板，其位于液晶层的远离薄膜晶体管基板的一侧；导光板，其位于对置基板的远离薄膜晶体管基板的一侧；和透镜阵列层，其位于薄膜晶体管基板的远离基底基板的一侧。可选地，对置基板为彩膜基板。可选地，透镜阵列层位于对置基板的远离薄膜晶体管基板的一侧。可选地，所述显示面板还包括位于对置基板一侧的偏光片层。可选地，透镜阵列层位于偏光片层的靠近对置基板的一侧。可选地，透镜阵列层位于偏光片层的远离对置基板的一侧。可选地，所述显示面板还包括：保护玻璃，其位于偏光片层的远离对置基板的一侧。可选地，透镜阵列层位于保护玻璃的靠近偏光片层(或靠近对置基板)的一侧。可选地，透镜阵列层位于保护玻璃的远离偏光片层(或靠近对置基板)的一侧。
图4是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。参考图4，实施例中的显示面板包括：第一显示基板S1(例如，基底基板上的具有反射电极层的薄膜晶体管基板)；第二显示基板S2(例如，彩膜基板)，其朝向第一显示基板S1；透镜阵列层LA，其位于第二显示基板S2的远离第一显示基板S1的一侧；偏光片层PL，其位于透镜阵列层LA的远离第二显示基板S2的一侧；和导光板LGP，其位于偏光片层PL的远离透镜阵列层LA的一侧。可选地，所述显示面板还包括保护玻璃C，其位于偏光片层PL的远离透镜阵列层LA的一侧，并且位于导光板LGP的靠近偏光片层PL的一侧，即，位于偏光片层PL和导光板LGP之间。在第二显示基板S2为彩膜基板时无需保护玻璃C。
可以基于典型的读取距离和典型的像素尺寸来确定透镜阵列层的透镜的焦距。例如，该焦距可以基于公式(1)来确定：
其中IPD是第一视区(例如，左眼视区)和第二视区(例如，右眼视区)之间的距离；P为像素尺寸；并且L为读取距离，例如，透镜阵列层和视点(例如，第一视区和第二视区)之间的法线距离。
图5示出了一些实施例中的透镜的焦距和读取距离之间的关系。参考图5，第一视区为用户的左眼而第二视区为用户的右眼。透镜阵列层和第一及第二视区之间的法线距离定义为L。像素尺寸P定义为一对相邻的第一像素L和第二像素R的宽度之和。
在一个示例中，IPD约为50mm，即左眼和右眼之间的平均距离；像素尺寸约为100μm；并且读取距离约为200mm。实现200mm读取距离的焦距可确定为约1mm。
如上所述，常规的反射型显示面板的缺点之一在于从前导光板出射的光具有相对较大的出光角度，导致反射率较低。通过在本发明的反射型显示面板中设置透镜阵列层，可以改善显示面板的反射率。图6示出了在一些实施例中用于改善反射型显示面板的反射率的透镜的工作原理。参考图6，从导光板LGP出射的光具有相对较大的出光角度。该光随后被透镜阵列层的透镜L折射，并被导向反射膜RF(例如，显示面板的反射电极层)。如图6所示，折射光和反射膜RF的表面的法线NL之间的角度θ小于从导光板LGP出射的光的角度。该折射光变为反射膜RF的入射光，并且随后被反射膜RF反射以进行图像显示。因此，与不具有透镜阵列层的常规的反射型显示面板相比，反射膜RF反射的光和反射膜RF的表面的法线NL之间的角度也减小。因此，大部分的被反射膜RF反射的光被导向显示面板的显示区域，极大地增强了显示面板的光利用率。
表1示出了一些实施例中的显示面板的反射率与反射膜的入射光和反射膜的表面的法线之间的角度θ之间的相关性。如表1所示，显示面板的平均反射率由角度θ为30度时的76.81％改善为角度θ为10度时的171.27％。
表1：一些实施例中的显示面板的反射率与反射膜的入射光和反射膜的表面的法线之间的角度θ之间的相关性
反射率 θ＝10度 θ＝20度 θ＝30度
1 174.91％ 72.05％ 65.08％
2 181.68％ 110.14％ 78.82％
3 160.81％ 113.34％ 81.85％
4 167.69％ 114.11％ 81.48％
平均 171.27％ 102.41％ 76.81％
在一些实施例中，所述显示面板为反射型液晶显示面板。当环境光强度较高时，该反射型液晶显示面板利用环境光作为光源以进行图像显示。当环境光强度较低时，将前导光板开启作为光源以进行图像显示。参考图4，实施例中的显示面板包括位于保护玻璃C和透镜阵列层LA之间的偏光片层PL。入射光(例如，环境光或从导光板LGP出射的光)透过偏光片层PL，并照射到透镜阵列层LA上。如结合图6讨论的那样，透镜阵列层LA聚焦入射光，使入射光折射从而使得入射光的方向在其照射到反射膜RF(例如，位于第一显示基板S1上的反射电极层)上之前改变。由于透镜阵列层LA的存在，导致入射到反射膜RF的光与反射膜的表面的法线之间的角度θ现在变得较小。反射膜RF使得折射光反射，用于进行图像显示。大部分反射光被导向显示区域。如此，可以大大增强显示面板的光利用效率。
参考图4，第一显示基板S1包括多对相邻的第一像素PL和第二像素PR。可选地，实质上全部的被第一像素PL反射的光被导向第一视区中，例如，用户的左眼。可选的，实质上全部的被第二像素PR反射的光被导向第二视区中，例如，用户的右眼。可选地，大部分的被第一像素PL反射的光被导向第一视区中，例如，用户的左眼。可选的，大部分的被第二像素PR反射的光被导向第二视区中，例如，用户的右眼。通过这种设计，可分离左眼图像和右眼图像，实现三维图像显示。
图7示出了一些实施例中的柱面透镜的分光效果的工作原理。参考图7，一个或多个像素(例如，一对相邻的第一像素PL和第二像素PR)位于柱面透镜的后焦平面上。来自后焦平面上的点O的一束光束被柱面透镜折射。由于该点O位于柱面透镜的后焦平面上，这束光束被柱面透镜聚焦并作为第一束的平行光束从柱面透镜出射。如图7所示，该第一束的光束的方向(沿着O-O’线)实质上平行于该柱面透镜的光轴。来自点y(其在点O上方位于后焦平面上)的一束光束被柱面透镜折射并聚焦，并作为第二束的平行光束从柱面透镜出射。如图7所示，该第二束的平行光束被导向到与第一束的平行光束的视区不同的视区。与第一束的平行光束相比，第二束的平行光束被沿着从柱面透镜的光轴向下倾斜的方向导向。类似地，来自点O下方位于后焦平面上的点的一束光束将被柱面透镜折射和聚焦，并作为第三束的平行光束从柱面透镜出射。第三束的平行光束被沿着从柱面透镜的光轴向上倾斜的方向导向。基于柱面透镜的分光效果，可以实现三维视图的图像显示。
图8示出了在一些实施例中的反射型显示面板中的光路。图8示出了被位于第一显示基板上的反射电极层反射的两个光束。第一光束被第一像素PL反射，并以角度θ1(第一光束和反射电极层的表面的法线之间的角度)传输进入柱面透镜。随后，第一光束在柱面透镜和柱面透镜顶部的介质之间的界面处折射，折射的第一光束被导向第一视区(例如，右眼视区RVZ)。折射的第一光束和反射电极层的表面的法线之间的角度为θ11。第二光束被第二像素PR反射，并以角度θ2(第二光束和反射电极层的表面的法线之间的角度)传输进入柱面透镜。随后，第二光束在柱面透镜和柱面透镜顶部的介质之间的界面处折射，折射的第二光束被导向第二视区(例如，左眼视区LVZ)。折射的第二光束和反射电极层的表面的法线之间的角度为θ22。柱面透镜的折射率为n1，并且柱面透镜顶部的介质的折射率为n2。角度θ11可以通过sinθ1x n1＝sinθ11x n2来确定，角度θ22可以通过sinθ2x n1＝sinθ22x n2来确定。可使用任何适当光学透明材料来制作柱状透镜和柱状透镜顶部的介质。示例包括但不限于：树脂、玻璃、石英等。通过分别为柱状透镜和柱状透镜顶部的介质选择适当透明材料，可将图像分离到不同的视区。
图9示出了在一些实施例中的反射型显示面板的各个参数。参考图9，像素具有像素宽度t，透镜具有曲率半径r，第一视区和第二视区之间的距离被定义为e，第一视区和第二视区与柱面透镜之间的读取距离被定义为l。曲率半径r可以根据公式(2)来确定：
当通过用户的眼睛观察任何视差图像时，经由柱面透镜通过最佳视点观察到的点应当属于被柱面透镜遮盖的视差图像。当存在m个视差图像时，可以根据公式(3)来确定透镜间距p：
因此，p的最优值将是并且可在至的范围内变化。
透镜的厚度可以通过公式(4)来确定：
因此，可以基于这些算出的参数(包括曲率半径r、透镜间距p和透镜厚度d)来设计柱面透镜。
图10示出了一些实施例中的柱面透镜中的光路。参考图10，F为柱面透镜的物焦点而F’为柱面透镜的像焦点，H为柱面透镜的物主点而H’为柱面透镜的像主点，n1为柱面透镜的折射率而n2为与柱面透镜相邻的介质的折射率。柱面透镜的焦距可以根据公式(5)来确定：
柱面透镜的后平面与物主点H之间的法线距离XH可以根据公式(6)来确定：
其中d为透镜厚度，r为曲率半径。
光束的传输方向在其通过物主点H之前和之后保持不变，即，传输方向和柱面透镜的光轴之间的角度不变。因此，
图11示出了三维图像显示面板中的透镜板的分光效果。参考图11，三维图像显示面板包括：第一基板S1，其具有多对第一像素1和第二像素2；和透镜板LS。第一基板S1布置在透镜板LS的物焦平面上。图11示出了一种坐标系，其中柱面透镜0的顶点O被用作该坐标系的原点，柱面透镜0的光轴被用作X轴，并且Y轴是与第一基板S1平行的、将多个柱面透镜的顶点相连接的线。多个柱面透镜1、2、……、k、k+1、……沿着Y轴的正方向排列。多个柱面透镜-1、-2、……、-k、-(k+1)、……沿着Y轴的负方向排列。
通常，观看者将显示面板置于视野的中心附近，即，视差图像的视点围绕X轴对称分布。例如，如果三维图像显示面板具有m个视差图像，则对于第i个视差图像的最佳视点可确定为(l,[i-(m+1)/2]e)，其中i为1和m之间的整数，l为明晰视觉的距离，e为相邻视差点之间的距离。可选地，当m＝2时，e为人眼之间的瞳距。
在一些实施例中，m＝2。当观察到第一视差图像时(i＝1)，其相应的视点坐标为(l，-e/2)，并且当观察到第二视差图像时(i＝2)，其相应的视点坐标为(l，e/2)。经由第k个柱面透镜通过视点观察到的点和第k个柱面透镜的光轴之间的距离可以通过上述公式(7)来确定。例如，经由第k个柱面透镜通过视点观察到的第i个视差图像中的点和第k个柱面透镜的光轴之间的距离hk,i为：
并且经由第k个柱面透镜通过视点观看到的第(i+1)个视差图像中的点和第k个柱面透镜的光轴之间的距离hk,i+1为：
因此，像素宽度t可以定义如下：
t＝hk，i-hk，i+1 (10)。
基于公式(5)、(8)、(9)和(10)，曲率半径r可以根据如下公式来确定：
此外，经由第m个柱面透镜观看到的第i个视差图像的物点应当位于第i个视差图像的视野内，即，
通过将从公式(5)、(8)和(11)中推导出的值代入公式(12)中的各参数，透镜间距p可以根据如下公式来确定：
k和显示面板的宽度之间的关系满足以下公式：
结合公式(13)和(14)，透镜间距p可以表示如下：
因此，p的最优值应为：
并且可以在至的范围内。
图11中的视区数量为2，即，m＝2，透镜间距p的最优值为
柱面透镜的焦距f’可以确定如下：
f′＝s+xH (17)；
其中s为柱面透镜和第一基板S1之间的法线距离(参见图10)。
结合公式(5)、(6)和(17)，透镜厚度d可以根据以下公式来确定：
相应地，可以针对各种实施例来选择柱面透镜的曲率半径r、透镜间距p和透镜厚度d。
基于上述内容，本公开的一方面提供了一种三维显示面板，其具有：第一显示基板，其包括多组M个像素，第一显示基板为反射型显示基板；第二显示基板，其朝向所述第一显示基板，第二显示基板为透明显示基板；液晶层，其夹在第一显示基板和第二显示基板之间(例如，位于第二显示基板的靠近第一显示基板的一侧)；和透镜阵列层，其包括多个透镜，用于将被第一显示基板反射的光导向N个视区中，例如，将被M个像素中的每一个反射的光导向N个视区中。可选地，第一显示基板包括位于基底基板上的反射电极层。
可选地，M个像素中的每一个包括单个子像素。可选地，M个像素中的每一个包括同一颜色的单个子像素。可选地，M个像素中的每一个包括单个子像素，并且M个像素包括不同颜色的M个子像素。例如，第一显示基板可以包括多组三个像素，三个像素中的每一个包括单个子像素，并且三个像素包括不同颜色的三个子像素，例如，红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。
可选地，M个像素中的每一个包括多个子像素。可选地，M个像素中的每一个包括不同颜色的多个子像素，例如，红色子像素，绿色子像素和蓝色子像素。
可选地，透镜阵列层被构造为将被第一显示基板反射的光导向至少M个视区中。可选地，透镜阵列层被构造为将被第一显示基板反射的光导向至少第一视区和第二视区中。
可选地，M为大于等于2的正整数。可选的，N为大于等于2的正整数。可选地，M＝N，即，透镜阵列层被构造为将被M个像素中的每一个反射的光导向N个视区中的一个中，N＝M。可选地，被M个像素中的每一个反射的光例如按一一对应关系被导向相应的视区中。
可选地，M＝N＝2，即，第一显示基板包括多对相邻的第一像素和第二像素，并且透镜阵列层被构造为将被第一像素反射的光导向第一视区中并且将被第二像素反射的光导向第二视区中。
在一些实施例中，多个透镜中的每个透镜对应于L组M个像素，L≥1；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被L组M个像素中的每一组中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第n个视区中(1≤n≤N)。可选地，M＝N，多个透镜中的每个透镜对应于L组M个像素，L≥1；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被L组M个像素中的每一组中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第m个视区(1≤m≤M)中。可选地，M＝N＝2。
可选地，L＝1，多个透镜中的每个透镜对应于一组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被每组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第n个视区(1≤n≤N)中。可选地，M＝N，多个透镜中的每个透镜对应于一组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被每组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第m个视区(1≤m≤M)中。可选地，M＝N＝2。
可选地，L＝2，多个透镜中的每个透镜对应于第一组M个像素和第二组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被第一组M个像素和第二组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第n个视区(1≤n≤N)中。可选地，M＝N，多个透镜中的每个透镜对应于第一组M个像素和第二组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被第一组M个像素和第二组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光导向第m个视区(1≤m≤M)中。可选地，M＝N＝2。
可选地，L＝3，多个透镜中的每个透镜对应于第一组M个像素、第二组M个像素和第三组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被第一组M个像素、第二组M个像素和第三组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光分别导向第n个视区(1≤n≤N)中。可选地，M＝N，多个透镜中的每个透镜对应于第一组M个像素、第二组M个像素和第三组M个像素；例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被第一组M个像素、第二组M个像素和第三组M个像素中的第m个像素(1≤m≤M)反射的光分别导向第m个视区(1≤m≤M)中。可选地，M＝N＝2。
可选地，多个透镜中的每个透镜对应于至少一对第一像素和第二像素，例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被至少一对第一像素和第二像素反射的光分别导向至少第一视区和第二视区中。可选地，多个透镜中的每个透镜对应于一对第一像素和第二像素，例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被第一像素反射的光导向第一视区中，并且将被第二像素反射的光导向第二视区中。可选地，多个透镜中的每个透镜对应于多对第一像素和第二像素，例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被多对像素中的各第一像素反射的光导向第一视区中，并且将被多对像素中的各第二像素反射的光导向第二视区中。
在一些实施例中，所述三维显示面板还包括：导光板，其用于向第一显示基板提供入射光。可选地，所述三维显示面板还包括光源。可选地，从所述光源发射的光在所述导光板中完全反射，直到其以一定出光角度从导光板出射为止。
图12是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。参考图12，实施例的三维显示面板包括：第一显示基板，其包括多对相邻的第一像素PL和第二像素PR，第一显示基板为反射型显示基板；第二显示基板，其朝向第一显示基板，第二显示基板为透明显示基板；和透镜阵列层LA，其包括多个透镜，用于将被第一显示基板反射的光导向第一视区LVZ和第二视区RVZ。多个透镜中的每个透镜对应于一对第一像素PL和第二像素PR，例如，多个透镜中的每个透镜被构造为将被一对第一像素PL和第二像素PR反射的光导向第一视区LVZ和第二视区RVZ。
可使用各种适当材料和制造方法来形成透镜阵列层。例如，透镜阵列层可由透明的有机或无机材料来制作，比如玻璃、石英或树脂。透镜阵列层可通过例如对光刻胶材料进行曝光和显影、激光写、等离子体写、三维打印等来形成。透镜的示例包括但不限于：柱面透镜、半柱面透镜、双凸面透镜、双凹面透镜、平凹透镜、平凸透镜、弯月形透镜、凹凸透镜等。
图13是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。参考图13，实施例的透镜阵列层为电驱动液晶透镜阵列层LC。电驱动液晶透镜阵列层LC夹在连接至电路的第一电极层E1和第二电极层E2之间并被其驱动。对电驱动液晶透镜阵列层进行驱动从而使得其将被第一像素PL反射的光导向第一视区LVZ中，并且将被第二像素PR反射的光导向第二视区RVZ中。电驱动液晶透镜阵列层可包括多个液晶透镜，如图13所示。每个液晶透镜对应于若干组第一像素PL和第二像素PR，例如，三组第一像素PL和第二像素PR。每个液晶透镜被构造为将被相应若干组(例如，相应三组)中的每个第一像素PL反射的光导向第一视区LVZ，并且将被相应若干组(例如，相应三组)中的每个第二像素PR反射的光导向第二视区RVZ。可选地，每个透镜对应于单组第一像素PL和第二像素PR。可选地，实施例的三维显示面板还包括：第一显示基板S1，其具有多对相邻的第一像素PL和第二像素PR，第一显示基板S1为反射型显示基板；第二显示基板S2，其朝向第一显示基板S1，第二显示基板S2为透明显示基板；和液晶层，其夹在第一显示基板S1和第二显示基板S2之间。
图14是示出一些实施例中的显示面板的结构的示图。参考图14，实施例的导光板包括多个出光区域，例如，区域A、B、C和D。所述多个出光区域具有不同的出光角度。此外，透镜阵列层可以包括具有不同曲率半径的多个透镜。通过这种设计，每个出光区域可以对应于一个或多个具有适于折射来自出光区域的光的曲率半径的透镜。例如，出光角度相对较大的出光区域可以匹配一个或多个具有相对较大曲率半径的透镜，使得折射光与反射膜的表面的法线之间的角度相对较小。通过这种设计可以进一步增强显示面板的整体反射率。
在另一方面，本公开提供了一种显示设备，其具有本文描述的显示面板。适当显示设备的示例包括但不限于：电子纸、移动电话、平板电脑、电视机、显示器、笔记本计算机、数字相框、游戏系统等。
在一些实施例中，所述显示设备包括：光传感器，其被构造为测量环境光强度；和控制器，其被构造为控制用于导光板的光源(例如，LED光源)。当环境光强度不小于阈值时，光传感器向控制器发送第一控制信号。一旦接收到第一控制信号，控制器就关闭光源。当环境光强度小于阈值时，光传感器就向控制器发送第二控制信号。一旦接收到第二控制信号，控制器就开启光源，以向导光板提供光。
在一些实施例中，可以通过其他机制来控制或者人工地控制用于导光板的光源(例如，LED光源)。例如，可由用户开启和关闭光源，即，可由用户来确定开启和关闭光源的阈值。当用户确定环境光强度高时，用户可人工地关闭光源。当用户确定环境光强度低时，用户可人工的开启光源。
在另一方面，本公开提供了一种制造本文描述的显示面板的方法。在一些实施例中，所述方法包括：形成具有多组M个像素的第一显示基板，第一显示基板为反射型显示基板；形成朝向第一显示基板的第二显示基板，第二显示基板为透明显示基板；和在第二显示基板的远离第一显示基板的一侧形成透镜阵列层。所述透镜阵列层包括多个透镜，用于将被M个像素中的每一个反射的光导向位于透镜阵列层的远离第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的正整数；N为大于等于2的正整数。可选地，所述方法还包括在第一显示基板和第二显示基板之间形成液晶层。
可选地，形成透镜阵列层的步骤包括：形成第一电极层和第二电极层；和形成夹在第一电极层和第二电极层之间的电驱动液晶透镜阵列层。
可选的，所述方法还包括在第二显示基板的远离第一显示基板的一侧形成导光板。
可选地，形成导光板的步骤包括：在导光板中形成具有不同出光角度的多个区域；并且形成透镜阵列层的步骤包括：形成与所述多个区域对应的具有不同曲率半径的多个透镜。
在一些实施例中，透镜阵列层形成为使得沿着入射光方向的来自光源的入射光被透镜阵列层折射、透过透镜阵列层的光沿着折射光方向传输、并且随后被第一显示基板反射，以进行图像显示；并且折射光方向和第一显示基板的反射表面的法线之间的第一角度小于入射光方向和所述法线之间的第二角度。
可选的，M＝N，透镜阵列层形成为使得被M个像素中的每一个反射的光被导向相应的视区中。
可选地，M＝N＝2，第一显示基板形成为具有多对相邻的第一像素和第二像素，并且透镜阵列层形成为将被第一像素反射的光导向第一视区中并且将被第二像素反射的光导向第二视区中。
可选地，透镜阵列层形成为使得多个透镜中的每个透镜对应于L组M个像素，L为大于等于1的整数；并且使得多个透镜中的每个透镜形成为将被L组M个像素中的每一组中的第m个像素反射的光导向第n个视区中；1≤m≤M，并且1≤n≤N。
可选的，M＝N，透镜阵列层形成为使得多个透镜中的每个透镜被构造为将被L组M个像素中的每一组中的第m个像素反射的光导向相应的视区中；1≤m≤M。
可选地，M＝N＝2；透镜阵列层形成为使得多个透镜中的每个透镜对应于L组多对相邻的第一像素和第二像素，并且透镜阵列层形成为将被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区并且将被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区。
可选的，M＝N＝2，透镜阵列层形成为使得多个透镜中的每个透镜对应于多对第一像素和第二像素，并且多个透镜中的每个透镜形成为将被多对第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区，并且将被多对第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区。
可选地，L＝3，M＝N＝2，透镜阵列层形成为使得多个透镜中的每个透镜对应于三对第一像素和第二像素，并且多个透镜中的每个透镜形成为将被三对第一像素和第二像素中的各第一像素反射的光导向第一视区，并且将被三对第一像素和第二像素中的各第二像素反射的光导向第二视区。
可选地，透镜阵列层为夹在与驱动电路连接的第一电极层和第二电极层之间并被其驱动的电驱动液晶透镜阵列层。
出于示意和描述目的已示出对本发明实施例的上述描述。其并非旨在穷举或将本发明限制为所公开的确切形式或示例性实施例。因此，上述描述应当被认为是示意性的而非限制性的。显然，许多修改和变形对于本领域技术人员而言将是显而易见的。选择和描述这些实施例是为了解释本发明的原理和其最佳方式的实际应用，从而使得本领域技术人员能够理解本发明适用于特定用途或所构思的实施方式的各种实施例及各种变型。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式限定，其中除非另有说明，所有术语以其最宽的合理意义解释。因此，术语“发明”、“本发明”等不一定将权利范围限制为具体实施例，并且对本发明示例性实施例的参考不隐含对本发明的限制，并且不应推断出这种限制。本发明仅由随附权利要求的精神和范围限定。此外，这些权利要求可涉及使用跟随有名字或元素的“第一”、“第二”等术语。这种术语应当理解为一种命名方式而非意在对由这种命名方式修饰的元素的数量进行限制，除非给出具体数量。所描述的任何优点和益处不一定适用于本发明的全部实施例。应当认识到的是，本领域技术人员在不脱离随附权利要求所限定的本发明的范围的情况下可以对所描述的实施例进行变化。此外，本公开中没有元件和组件是意在贡献给公众的，无论该元件或组件是否明确地记载在随附权利要求中。

Claims (24)

1.一种三维显示面板，包括：
第一显示基板，其具有多组M个像素，所述第一显示基板为反射型显示基板；
第二显示基板，其朝向所述第一显示基板，所述第二显示基板为透明显示基板；以及
透镜阵列层，其位于所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧，包括多个透镜，能够使由M个像素中的每一个反射的光导向位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的整数；N为大于等于2的整数。
2.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述透镜阵列层被构造为使得来自光源的沿着入射光方向的入射光被所述透镜阵列层折射、透过所述透镜阵列层的光沿着折射光方向传输、并且随后被所述第一显示基板反射，以进行图像显示；并且
所述折射光方向和所述第一显示基板的反射表面的法线之间的第一角度小于所述入射光方向和所述法线之间的第二角度。
3.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中M＝N，被M个像素中的每个像素反射的光被导向相应的视区中。
4.根据权利要求3所述的三维显示面板，其中M＝N＝2，所述第一显示基板包括多对相邻的第一像素和第二像素，并且所述透镜阵列层被构造为使被所述第一像素反射的光导向第一视区中并且使被所述第二像素反射的光导向第二视区中。
5.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述多个透镜中的每个透镜对应于L组M个像素，L为大于等于1的整数；所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被L组M个像素中的每一组中的第m个像素反射的光导向第n个视区中；1≤m≤M，并且1≤n≤N。
6.根据权利要求5所述的三维显示面板，其中M＝N，所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被L组M个像素中的每一组的第m个像素反射的光导向相应的视区中；1≤m≤M。
7.根据权利要求6所述的三维显示面板，其中M＝N＝2；所述多个透镜中的每个透镜对应于L组多对相邻的第一像素和第二像素，并且所述透镜阵列层被构造为使被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区中并且使被L组中的每一组中的每对相邻的第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区中。
8.根据权利要求5所述的三维显示面板，其中M＝N＝2，所述多个透镜中的每个透镜对应于多对第一像素和第二像素，并且所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被多对第一像素和第二像素中的第一像素反射的光导向第一视区中，并且使被多对第一像素和第二像素中的第二像素反射的光导向第二视区中。
9.根据权利要求5所述的三维显示面板，其中L＝3，M＝N＝2，所述多个透镜中的每个透镜对应于三对第一像素和第二像素，并且所述多个透镜中的每个透镜被构造为使被三对第一像素和第二像素中的各第一像素反射的光导向第一视区中，并且使被三对第一像素和第二像素中的各第二像素反射的光导向第二视区中。
10.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述透镜阵列层为夹在与驱动电路连接的第一电极层和第二电极层之间并被所述第一电极层和所述第二电极层驱动的电驱动液晶透镜阵列层。
11.根据权利要求2所述的三维显示面板，还包括用于向所述第一显示基板提供入射光的导光板。
12.根据权利要求11所述的三维显示面板，其中所述导光板包括具有不同出光角度的多个区域；并且
所述透镜阵列层包括与具有不同出光角度的所述多个区域相对应的具有不同曲率半径的多个透镜。
13.根据权利要求11所述的三维显示面板，其中所述三维显示面板被构造为当环境光强度等于或高于阈值时用环境光来向所述第一显示基板提供入射光，并且当环境光强度低于所述阈值时用导光板来向所述第一显示基板提供入射光。
14.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中M个像素中的每一个包括单个子像素。
15.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中M个像素中的每一个包括多个不同颜色的子像素。
16.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的曲率半径r：
其中t为M个像素中的每一个的像素宽度；l为N个视区与所述透镜阵列层之间的法线距离；e为两个相邻的视区之间的距离；n1为所述多个透镜中的每一个的折射率；并且n2为位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的介质的折射率。
17.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的透镜间距p：
其中e为两个相邻的视区之间的距离；t为M个像素中的每一个的像素宽度；并且w为多组M个像素的宽度。
18.根据权利要求17所述的三维显示面板，其中所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的透镜间距p：
其中e为两个相邻的视区之间的距离；并且t为M个像素中的每一个的像素宽度。
19.根据权利要求1所述的三维显示面板，其中所述多个透镜中的每一个具有根据以下公式的厚度d：
其中r为所述多个透镜中的每一个的曲率半径；s为所述透镜阵列层与所述第一显示基板之间的法线距离；n1为所述多个透镜中的每一个的折射率；并且n2为位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的介质的折射率。
20.一种三维显示设备，包括根据权利要求1-19中任一项所述的三维显示面板。
21.一种制造三维显示面板的方法，包括：
形成具有多组M个像素的第一显示基板，所述第一显示基板为反射型显示基板；
形成朝向所述第一显示基板的第二显示基板，所述第二显示基板为透明显示基板；和
在所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧形成透镜阵列层，所述透镜阵列层包括多个透镜，能够使被M个像素中的每一个反射的光导向位于所述透镜阵列层的远离所述第二显示基板的一侧的N个视区中的一个中；M为大于等于2的正整数；N为大于等于2的正整数。
22.根据权利要求21所述的方法，其中形成透镜阵列层的步骤包括：
形成第一电极层和第二电极层；和
形成夹在所述第一电极层和所述第二电极层之间的电驱动液晶透镜阵列层。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括在所述第二显示基板的远离所述第一显示基板的一侧形成导光板。
24.根据权利要求23所述的方法，其中形成所述导光板的步骤包括：在所述导光板中形成具有不同出光角度的多个区域；并且形成所述透镜阵列层的步骤包括：形成与所述多个区域对应的具有不同曲率半径的多个透镜。
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