CN110286517A - 一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法。可实现常规显示和指向显示的切换，并能够满足多人观看需求。本发明实施例提供一种基板，包括：第一衬底，以及设置于所述第一衬底上的黑矩阵图案，黑矩阵图案限定出多个亚像素区；基板还包括设置于第一衬底与黑矩阵图案之间的多个透镜单元，且多个透镜单元在垂直于第一衬底厚度方向的平面上依次排列，每个透镜单元均具有朝向黑矩阵图案的凸面；沿第一衬底的厚度方向，每个透镜单元的正投影与至少两个亚像素区的正投影重叠，且多个透镜单元的正投影覆盖所有亚像素区，每个透镜单元的光心与黑矩阵图案的距离为透镜单元的一倍焦距。本发明实施例用于实现指向显示。

Description

一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法。

背景技术

随着制造工艺的提升，显示技术越来越朝着更高端、集成化和智能化的方向发展。指向显示作为新兴显示领域的一种，在智能化、节能化和防窥等方面具有独特的优势。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法。可实现常规显示和指向显示的切换，并能够满足多人观看需求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种基板，包括：第一衬底，以及设置于所述第一衬底上的黑矩阵图案，所述黑矩阵图案限定出多个亚像素区；所述基板还包括设置于所述第一衬底与所述黑矩阵图案之间的多个透镜单元，且多个所述透镜单元在垂直于所述第一衬底厚度方向的平面上依次排列，每个所述透镜单元均具有朝向所述黑矩阵图案的凸面；沿所述第一衬底的厚度方向，每个所述透镜单元的正投影与至少两个所述亚像素区的正投影重叠，且多个所述透镜单元的正投影覆盖所有亚像素区，每个所述透镜单元的光心与所述黑矩阵图案的距离为所述透镜单元的一倍焦距。

可选的，多个所述亚像素区分成多个亚像素区组，每个所述亚像素区组包括多个呈阵列形式排列的亚像素区；沿所述第一衬底的厚度方向，每个所述透镜单元的正投影与一个亚像素区组中的每个亚像素区的正投影重叠。

可选的，多个所述亚像素区组呈阵列形式排列。

可选的，所述第一衬底上还设置有彩色滤光层，所述彩色滤光层与所述黑矩阵图案同层设置；所述彩色滤光层包括多个滤光单元，所述滤光单元一一对应的位于所述亚像素区；多个所述滤光单元包括第一颜色滤光单元、第二颜色滤光单元和第三颜色滤光单元，且第一颜色、第二颜色和第三颜色为三基色；与同一个所述透镜单元对应的所述滤光单元的颜色相同。

可选的，所述基板上还设置有第一偏光片；所述第一偏光片设置于所述第一衬底远离多个所述透镜单元的一侧。

另一方面，本发明实施例提供一种显示面板，具有显示区，所述显示区包括多个亚像素；每个所述亚像素一一对应的位于一个亚像素区；所述显示面板包括如上所述的基板。

另一方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括如上所述的显示面板，摄像头以及控制器；所述摄像头用于采集人的眼球位置，所述控制器用于根据所述摄像头采集的人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素；其中，所述第一部分亚像素是多个所述亚像素中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素。

可选的，所述控制器还用于将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素的角度信息，并确定多个亚像素中，出光方向对应所述角度信息的亚像素为所述第一部分亚像素。

再一方面，本发明实施例提供一种如上所述的显示装置的显示控制方法，包括：通过摄像头采集人的眼球位置；根据人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素；其中，所述第一部分亚像素是多个所述亚像素中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素。

可选的，所述根据人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素之前，所述显示控制方法还包括：将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素的角度信息，并确定多个亚像素中，出光方向对应所述角度信息的亚像素为所述第一部分亚像素。

本发明实施例提供一种基板、显示面板、显示装置及其显示控制方法，通过在该第一衬底和黑矩阵图案之间设置多个透镜单元，并将每个该透镜单元设置在其光心距离该黑矩阵图案一倍焦距的位置处，在亚像素显示图像时，每个亚像素所发出的光一一对应经一个亚像素区出射，经每个亚像素区出射的光线经过位于其上方的透镜单元后沿某一特定方向以平行光出射。由于沿第一衬底的厚度方向，每个透镜单元的正投影与至少两个亚像素区的正投影重叠，且多个该透镜单元的正投影覆盖所有亚像素区，因此，针对任一透镜单元，不同的亚像素区对应不同的出光方向，通过选择对应亚像素区的亚像素发光，即对应某一角度方向出光，即可实现相应打开对应角度的亚像素，实现指向显示，与常规显示时所有亚像素均开启相比，能够节约能耗。

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为本发明实施例提供的一种显示面板的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种显示面板的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于图1的A-A’方向的剖视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种显示装置指向显示的原理示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种显示装置指向显示的原理示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种显示装置指向显示的原理示意图；

图7为本发明实施例提供的一种显示装置的显示控制方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种基板的制备方法的流程示意图；

图9为本发明实施例提供的一种在第一衬底上形成多个透镜的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种基于图9在第一衬底上形成黑矩阵图案的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明的实施例提供一种显示装置，参见图1，包括：显示面板1，该显示面板1具有显示区A，该显示区A包括多个亚像素P，每个亚像素P一一对应设置于一个亚像素区Q。

这里如图1所示，以多个该亚像素P呈矩阵形式排列为例进行说明。在此情况下，沿水平方向X排列成一排的亚像素P称为同一行亚像素，沿竖直方向Y排列成一排的亚像素P称为同一列亚像素。同一行亚像素P可以与一根栅线连接，同一列亚像素P可以与一根数据线连接。

如图1所示，该显示面板1还包括设置于该显示区A周边的周边区S。该周边区S用于布线，如该周边区S可以设置栅极驱动电路。

可选的，如图2所示，该显示面板1包括基板11，该基板11包括第一衬底111，以及设置于第一衬底111上的黑矩阵图案112，该黑矩阵图案112限定出多个该亚像素区Q。

如图2所示，该基板11还包括设置于该第一衬底111和该黑矩阵图案112之间的多个透镜单元113，多个该透镜单元113在垂直于第一衬底111厚度方向的平面上依次排列，每个透镜单元113均具有朝向该黑矩阵图案112的凸面；沿该第一衬底111的厚度方向，每个透镜单元113的正投影与至少两个亚像素区Q的正投影重叠，且多个透镜单元113的正投影覆盖所有亚像素区Q，每个该透镜单元113的光心O与该黑矩阵图案112的距离为该透镜单元113的一倍焦距f。

其中，由于每个该透镜单元113具有朝向该黑矩阵图案112的凸面，因此，每个该透镜单元113为凸透镜。如该透镜单元113可以为双凸透镜(即相对设置的两面均为凸面)、平凸透镜(即相对设置的两面一面为平面，一面为凸面)或者是凹凸透镜(即相对设置的两面一面为凹面，一面为凸面)。

如图2所示，仅示出了该透镜单元113为平凸透镜的情形。

这里，如图2所示，在实际应用中，根据透镜单元113和黑矩阵图案112的位置关系，每个透镜单元113的光心O与该黑矩阵图案112的距离，是指每个透镜单元113的光心O与该黑矩阵图案112的上表面之间的距离。

其中，需要说明的是，如图2所示，由于每个该透镜单元113的光心O与该黑矩阵图案112的距离为该透镜单元113的一倍焦距f，因此，该黑矩阵图案112所限定出的亚像素区Q位于焦平面处，焦平面上某点发出的光经透镜单元后沿某一特定方向以平行光出射。

基于此，在本发明实施例中，通过在该第一衬底111和黑矩阵图案112之间设置多个透镜单元113，并将每个该透镜单元113设置在其光心O距离该黑矩阵图案112一倍焦距f的位置处，在亚像素P显示图像时，每个亚像素P所发出的光一一对应经一个亚像素区Q出射，经每个亚像素区Q出射的光线经过位于其上方的透镜单元113后沿某一特定方向以平行光出射。由于沿第一衬底111的厚度方向，每个透镜单元113的正投影与至少两个亚像素区Q的正投影重叠，且多个该透镜单元113的正投影覆盖所有亚像素区Q，因此，针对任一透镜单元113，不同的亚像素区Q对应不同的出光方向，通过选择对应亚像素区Q的亚像素P发光，即对应某一角度方向出光，即可实现相应打开对应角度的亚像素P，实现指向显示，与常规显示时所有亚像素P均开启相比，能够节约能耗。

其中，该显示面板1可以为液晶显示面板，也可以为自发光型显示面板。如图2所示，本发明实施例示出了该显示面板为液晶显示面板的示例。

在该显示面板1为液晶显示面板时，相应地，该显示装置即为液晶显示装置，而当该显示面板1为自发光型显示面板时，该显示装置即为自发光型显示装置，如OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示装置。

其中，以该显示面板1为液晶显示面板为例，如图2所示，该显示面板1包括阵列基板12和对置基板，以及设置于阵列基板12和对置基板之间的液晶层13。该基板11作为对置基板设置于该液晶层13远离该阵列基板12的一侧。

其中，如图3所示，该阵列基板12在每个亚像素P均设置有位于第二衬底120上的薄膜晶体管(Thin-film transistor，TFT)10和像素电极20。薄膜晶体管10包括有源层、源极、漏极、栅极(Gate)及栅绝缘层(Gate Insulator，简称GI)，源极和漏极分别与有源层接触，像素电极20与薄膜晶体管10的漏极电连接。在一些实施例中，阵列基板12还包括设置在第二衬底120上的公共电极30。像素电极20和公共电极30可以设置在同一层，在此情况下，像素电极20和公共电极30均为包括多个条状子电极的梳齿结构。如图3所示，像素电极20和公共电极30也可以设置在不同层。

此处以TN(扭曲向列)型液晶驱动模式为例，如图2所示，该基板11还包括设置于黑矩阵图案112远离第一衬底111一侧的公共电极30。如图3所示，阵列基板12还包括栅线和数据线，薄膜晶体管10的栅极与栅线电连接，源极与数据线电连接。阵列基板12上的薄膜晶体管10用于控制向像素电极20施加信号与否，在栅线输入信号时，与该栅线连接的薄膜晶体管10导通，数据线上的信号通过导通的薄膜晶体管10施加到像素电极20上。

本发明的又一实施例中，如图2所示，该基板11上还设置有第一偏光片14，该第一偏光片14设置于第一衬底111远离多个该透镜单元113的一侧。

此时，该显示面板1的阵列基板12、液晶层13、公共电极30和第一偏光片14等结构共同实现出光灰阶的显示。

当然，该第一偏光片14也可以设置于第一衬底111和黑矩阵图案112之间。同样能够实现出光灰阶的显示。

在本发明实施例中，通过将第一偏光片14设置于第一衬底111远离多个透镜单元113的一侧，还能够起到防眩晕的作用。既适用于液晶显示面板，也适用于OLED显示面板。

其中，可选的，如图2所示，该显示面板1还包括设置于该阵列基板12远离该基板11一侧的第二偏光片15。

本发明的又一实施例中，如图2所示，该第一衬底111上还设置有彩色滤光层114，彩色滤光层114与黑矩阵图案112同层设置；该彩色滤光层114包括多个滤光单元，该滤光单元一一对应的位于亚像素区Q；多个该滤光单元包括第一颜色滤光单元、第二颜色滤光单元和第三颜色滤光单元，且第一颜色、第二颜色和第三颜色为三基色；与同一个该透镜单元113对应的该滤光单元的颜色相同。

在本发明实施例中，通过设置彩色滤光层114，能够实现彩色灰阶的显示。此时，该对置基板称为彩膜基板。

相对于将彩色滤光层114设置于多个透镜单元113靠近第一衬底111的一侧，能够避免彩色滤光层114将经过透镜单元113折射后的光线打散，对指向显示造成影响。

另外，由于该彩色滤光层114包括多个滤光单元，多个滤光单元包括第一颜色滤光单元、第二颜色滤光单元和第三颜色滤光单元，第一颜色、第二颜色和第三颜色为三基色，且与同一个该透镜单元113对应的滤光单元的颜色相同，因此，通过使每个透镜单元113开启对应角度的亚像素P，能够实现对应角度的指向显示和彩色图像显示。

相对于与同一个该透镜单元113对应的滤光单元的颜色不同，能够避免在每个透镜单元113开启两个或两个以上颜色不同的亚像素P时发生串色。

其中，在俯视方向上，每个该透镜单元113的形状可以为圆形，也可以为方形，在此不做具体限定。

如图4所示，本发明实施例仅示出了在俯视方向上，每个该透镜单元113的形状为圆形的情形。

其中，需要说明的是，在实际应用中，该亚像素区Q的排列方式与亚像素的排列方式相对应。如图1所示，以多个该亚像素P呈矩阵形式排列为例，多个该亚像素区Q也呈矩阵形式排列。

基于此，本发明的一实施例中，如图4和图5所示，多个该亚像素区Q分成多个亚像素区组Q’，每个该亚像素区组Q’包括多个呈阵列形式排列的亚像素区Q；沿第一衬底111的厚度方向，每个透镜单元113的正投影与一个亚像素区组Q’中的每个亚像素区Q的正投影重叠。

其中，对该透镜单元113的排列方式也不做具体限定。

本发明的一实施例中，如图4和图5所示，多个该亚像素区组Q’呈阵列形式排列。即多个该透镜单元113也呈阵列形式排列。能够使每个透镜单元113开启对应角度的一个亚像素P，如图4和图5中箭头所示，实现指向显示。

其中，亚像素区Q的数量与显示装置的PPI(Pixels Per Inch，像素密度)有关，像素密度所表示的是显示面板1每英寸所拥有的像素数量。因此PPI数值越高，即代表显示面板1能够以越高的密度显示图像。如图4和图5所示，针对每个透镜单元113而言，其沿第一衬底111的厚度方向的正投影覆盖的亚像素区Q的数量越多，相应地控制出光角度的连续性也越强。

示例性的，以显示面板1的像素密度为400(像素尺寸为64微米)，每个透镜单元113的尺寸为300-600微米为例，每个透镜单元113沿第一衬底111的厚度方向的正投影覆盖4×4～9×9个亚像素区Q。

其中，如图4所示，4×4是指亚像素区Q以4行4列的矩阵形式排列，9×9是指亚像素区Q以9行9列的矩阵形式排列。

其中，需要说明的是，该透镜单元113的数目可以根据亚像素P的数目进行确定。根据显示装置的种类不同，该亚像素P的数目也不尽相同。在该显示装置为手机的情况下，该透镜单元113的数目为100×180～200×360个。

其中，100×180是指透镜单元113以100行180列的矩阵形式排列，200×360是指透镜单元113以200行360列的矩阵形式排列。

其中，该显示装置可以为电脑、笔记本、电视机、手机等具有显示功能的任何器件。

基于以上的结构，本发明的又一些实施例中，如图4和图5所示，该显示装置还包括摄像头和控制器；该摄像头用于采集人的眼球位置，该控制器用于根据该摄像头采集的人的眼球位置，开启多个亚像素P中的第一部分亚像素，关闭多个亚像素P中除第一部分亚像素以外的其余亚像素P；其中，该第一部分亚像素是多个亚像素P中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素P。

在这些实施例中，在摄像头检测到人的眼球位置时，开启对应人的眼球方向的所有亚像素P，而关闭其余亚像素P，能够起到眼球追踪，智能显示和节能显示的目的。

示例性的，以该显示装置为手机为例，该摄像头可以为前置摄像头。

其中，以该显示装置为电脑为例，当摄像头检测到大于一人观看时，如3人观看，则相应地，如图2和图6所示，每个透镜单元113可对应开启3个亚像素，分别对应不同方向的人显示，可实现多人观看。而同时也可以切换至常规显示，即将所有亚像素P均开启进行显示。

本发明的又一实施例中，如图5所示，该控制器还用于将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素P的角度信息θ，并确定多个亚像素P中，出光方向对应角度信息θ的亚像素P为该第一部分亚像素。

本发明的实施例提供一种如上所述的显示装置的显示控制方法，参见图7，包括：

S11、通过摄像头采集人的眼球位置。

S12、根据人的眼球位置，开启多个该亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素；其中，该第一部分亚像素是多个亚像素中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素。

本发明实施例提供的显示装置的显示控制方法具有与本发明实施例提供的显示装置相同的技术效果，在此不再赘述。

在本发明的又一些实施例中，根据人的眼球位置，开启多个亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素之前，该显示控制方法还包括：将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素的角度信息，并确定多个亚像素中，出光方向对应该角度信息的亚像素为第一部分亚像素。

基于以上的结构，本发明的实施例提供一种基板的制备方法，参见图8，包括：

S21、如图9所示，通过压印的方式在第一衬底111上形成多个透镜单元113，使多个透镜单元113在垂直于第一衬底111的平面上依次排列，每个透镜单元113均具有远离该第一衬底111的凸面。

S22、如图10所示，在多个透镜单元113远离第一衬底111的一侧形成黑矩阵图案112，该黑矩阵图案112限定出多个亚像素区Q，沿第一衬底111的厚度方向，每个透镜单元113的正投影与至少两个亚像素区Q的正投影重叠，多个透镜单元113的正投影覆盖所有亚像素区Q，每个该透镜单元113的光心O与该黑矩阵图案112的距离为该透镜单元113的一倍焦距f。

本发明的实施例提供的基板的制备方法具有与本发明的实施例提供的基板相同的技术效果，在此不再赘述。

其中，在多个透镜单元113远离第一衬底111的一侧形成黑矩阵图案112之前，该制备方法还包括：如图10所示，在多个透镜单元113远离第一衬底111的一侧形成透明胶层115。

其中，该透明胶层115的厚度可以根据每个透镜单元113的光心与该黑矩阵图案112的距离进行合理设置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基板，其特征在于，包括：

第一衬底，以及设置于所述第一衬底上的黑矩阵图案，所述黑矩阵图案限定出多个亚像素区；

所述基板还包括设置于所述第一衬底与所述黑矩阵图案之间的多个透镜单元，且多个所述透镜单元在垂直于所述第一衬底厚度方向的平面上依次排列，每个所述透镜单元均具有朝向所述黑矩阵图案的凸面；

沿所述第一衬底的厚度方向，每个所述透镜单元的正投影与至少两个所述亚像素区的正投影重叠，且多个所述透镜单元的正投影覆盖所有亚像素区，每个所述透镜单元的光心与所述黑矩阵图案的距离为所述透镜单元的一倍焦距。

2.根据权利要求1所述的基板，其特征在于，

多个所述亚像素区分成多个亚像素区组，每个所述亚像素区组包括多个呈阵列形式排列的亚像素区；

沿所述第一衬底的厚度方向，每个所述透镜单元的正投影与一个亚像素区组中的每个亚像素区的正投影重叠。

3.根据权利要求2所述的基板，其特征在于，

多个所述亚像素区组呈阵列形式排列。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基板，其特征在于，

所述第一衬底上还设置有彩色滤光层，所述彩色滤光层与所述黑矩阵图案同层设置；

所述彩色滤光层包括多个滤光单元，所述滤光单元一一对应的位于所述亚像素区；多个所述滤光单元包括第一颜色滤光单元、第二颜色滤光单元和第三颜色滤光单元，且第一颜色、第二颜色和第三颜色为三基色；

与同一个所述透镜单元对应的所述滤光单元的颜色相同。

5.根据权利要求4所述的基板，其特征在于，

所述基板上还设置有第一偏光片，所述第一偏光片设置于所述第一衬底远离多个所述透镜单元的一侧。

6.一种显示面板，其特征在于，具有显示区，所述显示区包括多个亚像素；每个所述亚像素一一对应的位于一个亚像素区；

所述显示面板包括如权利要求1-5任一项所述的基板。

7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的显示面板，摄像头以及控制器；

所述摄像头用于采集人的眼球位置，所述控制器用于根据所述摄像头采集的人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素；

其中，所述第一部分亚像素是多个所述亚像素中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，

所述控制器还用于将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素的角度信息，并确定多个亚像素中，出光方向对应所述角度信息的亚像素为所述第一部分亚像素。

9.一种如权利要求7-8任一项所述的显示装置的显示控制方法，其特征在于，包括：

通过摄像头采集人的眼球位置；

根据人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素；

其中，所述第一部分亚像素是多个所述亚像素中出光方向指向人的眼球方向的所有亚像素。

10.根据权利要求9所述的显示装置的显示控制方法，其特征在于，

所述根据人的眼球位置，开启多个所述亚像素中的第一部分亚像素，关闭多个所述亚像素中除第一部分亚像素以外的其余亚像素之前，所述显示控制方法还包括：

将人的眼球位置转化成人的眼球相对于每个亚像素的角度信息，并确定多个亚像素中，出光方向对应所述角度信息的亚像素为所述第一部分亚像素。