CN110888270B - 一种显示面板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种显示面板和显示装置，其中显示面板具有多个像素单元，包括相对设置的第一基板和第二基板；设置于第一基板的第一遮光层，其上设置多个第一开口作为各像素单元的透光区；位于第一基板和第二基板之间的液晶层；像素单元包括第一电极、第二电极，和设置于第一基板靠近第二基板一侧且向第二基板延伸的透镜，透镜的入光面与液晶层直接接触；第一电极和第二电极，能够在分别对二者施加电压的情况下形成电场，电场用于驱动液晶层的液晶分子发生偏转，以改变入射至显示面板的线偏振光在透镜的入光面发生透射及反射的比例，从而改变该线偏振光从透光区出射和被遮光层吸收的比例。本发明减少了偏振片的使用，提升了显示器件的可靠性。

Description

一种显示面板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示面板和显示装置。
背景技术
液晶显示器是目前大规模使用的显示器件，其具有色域高、轻薄化、响应时间快等优点，在理论研究以及实际工艺方面都有着成熟的技术。液晶显示器的图像显示，是利用液晶分子的光学各向异性和偏振特性实现的，即利用液晶对偏振光的偏振状态调制实现显示，一般一块液晶显示面板需要设置上下两张偏振片，通过液晶改变光线的偏振态，使得部分线偏振光可以通过偏振片出射，部分线偏振光无法出射。对液晶显示面板贴偏振片的过程中可能会导致出现气泡、贴合偏差等问题，影响图像显示质量，降低了显示器件的可靠性。
发明内容
针对上述现有技术中所存在的问题，本发明的实施例提供一种显示面板和显示装置，通过设置透镜对偏振光进行调制，以增加显示器件的可靠性。
为了实现上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供一种显示面板，具有多个像素单元，所述显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板远离所述第二基板的一侧为所述显示面板的出光侧，所述第二基板远离所述第一基板的一侧为所述显示面板的入光侧；设置于所述第一基板的第一遮光层，所述第一遮光层上设置有多个第一开口作为各像素单元的透光区；位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述像素单元包括第一电极、第二电极，和设置于所述第一基板靠近所述第二基板一侧且向所述第二基板延伸的透镜；所述透镜具有入光面和出光面，所述透镜的入光面与所述液晶层直接接触；所述第一电极和第二电极，能够在分别对二者施加电压的情况下形成电场，所述电场用于驱动所述液晶层的液晶分子发生偏转，以改变入射至所述显示面板的线偏振光在透镜的入光面发生透射及反射的比例，从而改变该线偏振光从所述透光区出射和被所述第一遮光层吸收的比例。
本发明所提供的显示面板中，在显示面板的第一基板和第二基板中，不设置偏振片，通过在显示面板的液晶层中设置透镜，并通过遮光层和开口区域控制光线的出射，利用透镜与液晶之间存在折射率差，通过调节液晶的偏转方向使透镜对偏振光进行透射、折射或全反射，实现对偏振光的调制，避免了设置偏振片时，对显示面板贴偏振片的过程中可能出现的气泡、贴合偏差等问题，提高显示面板的可靠性，同时减少偏振片的使用，也降低了器件的成本。
可选的，所述透镜均设置于所述像素单元的透光区，所述透镜的出光面在所述第一基板上的正投影覆盖所述第一开口在所述第一基板上的正投影。
可选的，所述透镜均设置于所述像素单元的不透光区，所述第二基板包括第二遮光层，所述第二遮光层上设置有多个第二开口作为各像素单元的入光口，各所述像素单元内，所述第二开口在所述第一基板上的正投影位于所述第一遮光层的不透光区在所述第一基板上的正投影的范围内。
可选的，所述像素单元还包括，设置于所述第一基板的不透光区，且由第一基板延伸向所述液晶层的挡墙，所述挡墙在所述第一基板上的正投影与所述透镜在所述第一基板上的正投影不交叠。
可选的，所述透镜为柱型、锥型或台型。
可选的，所述透镜为直角棱镜，所述直角棱镜的主截面为直角三角形，所述直角棱镜的主截面直角三角形的斜边所在的面为入光面，所述直角棱镜的主截面直角三角形的平行于所述第一基板的直角边所在的面为出光面。
可选的，所述透镜材质包括树脂或石英。
可选的，所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时，所述液晶层中液晶分子的长轴方向平行于所述第一基板，所述透镜的折射率n1＝no，其中no为液晶层中液晶分子的o光折射率。
可选的，所述透镜的入光面上任意一点的切面与所述透镜的出光面的夹角α满足
Figure GDA0002852871860000031
其中，n1为所述透镜的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子的e光折射率。
可选的，所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时，所述液晶分子的长轴平行于所述直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面。
可选的，所述直角棱镜的入光面与所述直角棱镜的出光面的夹角为θ，且
Figure GDA0002852871860000032
其中，n2为所述直角棱镜的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子的e光折射率。
可选的，所述第一电极为公共电极，所述第一电极连接基准电压；所述第二电极为像素电极；所述第一电极设置于所述第一基板，所述第二电极设置于所述第二基板；或者，所述第一电极和所述第二电极同时设置于所述第一基板；或者，所述第一电极和所述第二电极同时设置于所述第二基板。
可选的，所述显示面板还包括，设置于所述第一基板透光区的彩色滤光层。
可选的，所述液晶层中液晶分子的e光折射率与液晶分子的o光折射率的差值大于或等于0.3。
第二方面基于上述显示面板的技术方案，本发明的实施例还提供了一种显示装置，包括第一方面所述的显示面板，还包括背光源，用于提供偏振方向与所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时液晶分子长轴方向平行的线偏振光。
本发明实施例所提供的显示装置所能实现的有益效果，与第一方面所提供的显示面板所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。
图1为本发明实施例中显示面板的一种结构示意图；
图2为图1所示显示面板背光透射状态的结构示意图；
图3为本发明实施例中显示面板的第二种结构示意图；
图4为本发明实施例中显示面板的第三种结构示意图；
图5为本发明实施例中显示面板一种全白显示光线传播示意图；
图6为本发明实施例中显示面板一种全黑显示光线传播示意图；
图7为本发明实施例中显示面板一种灰阶显示光线传播示意图；
图8为本发明实施例中显示面板另一种全白显示光线传播示意图；
图9为本发明实施例中显示面板另一种全黑显示光线传播示意图；
图10为本发明实施例中显示面板另一种灰阶显示光线传播示意图。
附图标记：
1-第一基板， 2-第一遮光层，
3-绝缘层， 4-第一电极，
5-透镜， 6-液晶分子，
7-彩色滤光层， 8-第二基板，
9-第二遮光层， 10-第二电极，
11-液晶层， 12-透镜的入光面，
13-透镜的出光面， 14-挡墙，
A-第一开口， B-第二开口。
具体实施方式
下面将结合本发明申请实施例中的附图，对本发明申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明申请中的实施例，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，都属于本发明申请保护的范围。
如图1～图3所示，本发明实施例提供的显示面板，具有多个像素单元，该显示面板包括，相对设置的第一基板1和第二基板8，第一基板1远离第二基板8的一侧为显示面板的出光侧，所述第二基板8远离所述第一基板1的一侧为所述显示面板的入光侧。设置于第一基板1的第一遮光层2，第一遮光层2上设置有多个第一开口A作为各像素单元的透光区。该显示面板还包括位于第一基板1和第二基板8之间的液晶层11。像素单元包括第一电极4、第二电极10，和设置于第一基板靠近第二基板一侧且向第二基板延伸的透镜5；透镜5具有入光面12和出光面13，透镜的入光面12与液晶层11直接接触；第一电极4和第二电极10，能够在分别对二者施加电压的情况下形成电场，电场用于驱动液晶层11的液晶分子发生偏转，以改变入射至显示面板的线偏振光在透镜的入光面12发生透射及反射的比例，从而改变该线偏振光从透光区出射和被第一遮光层2吸收的比例。
本发明实施例所提供的显示面板中，在显示面板的第一基板1和第二基板8中，不设置偏振片，通过在显示面板的液晶层11中设置透镜5，并通过第一遮光层2和开口区域控制光线的出射，利用透镜5与液晶之间存在折射率差，通过调节液晶的偏转方向从而改变液晶层的折射率，使透镜5对线偏振光进行透射、折射或全反射，实现对线偏振光的调制，避免了设置偏振片时，对显示面板贴偏振片的过程中可能出现的气泡、贴合偏差等问题，提高显示面板的可靠性，同时减少偏振片的使用，也降低了器件的成本。
在一些实施例中，如图1、图2或图4所示，透镜5可以均设置于像素单元的透光区，这种情况下，透镜的出光面13在第一基板1上的正投影覆盖第一开口在第一基板1上的正投影，以防止显示面板全黑显示状态下从第一开口A边缘处漏光。
在一些实施例中，如图3所示，透镜5也可以均设置于像素单元的不透光区，这种情况下，第二基板8包括第二遮光层9，第二遮光层9上设置有多个第二开口B作为各像素单元的入光口，各像素单元内，第二开口B在第一基板1上的正投影位于第一遮光层2的不透光区在第一基板1上的正投影的范围内。
上述第一遮光层2、第二遮光层9可以为黑矩阵。实际应用中，透镜5均设置于第一遮光层2的透光区的情况，可以应用于常黑显示面板中，透镜5均设置于第一遮光层2的不透光区的情况，可以应用于常白显示面板中。需要说明的是，常黑(NB，Normally Black)显示面板，是指当对显示面板不施加电压时，显示面板无法透光，则显示面板看起来是黑色的画面；反之，常白(NW，Normally White)显示面板，是指当对显示面板不施加电压时，所看到的显示面板是透光的画面，也就是亮(白)的画面。另外，本发明实施例中的全黑显示状态，是指显示面板无法透光的显示状态；全白显示状态，是指显示面板完全透光的显示状态；灰阶显示，是指显示面板部分透光的显示状态。例如，对于从全黑到全白灰阶变化范围为0～255的显示面板，全黑显示状态是指各子像素为L0(即灰阶为0)的显示状态，全白显示状态是指各子像素为L255(即灰阶为255)的显示状态，灰阶显示状态是指各子像素为L1～L254(即灰阶为1～254)。另外，显示面板的亮态显示包括了全白显示状态和灰阶显示状态。
如图4所示，在一些实施例中，在透镜5均设置于第一遮光层2的透光区的情况下，像素单元还可以包括，设置于第一基板1的不透光区、且由第一基板1延伸向液晶层11的挡墙14，挡墙14在第一基板1上的正投影与透镜5在第一基板1上的正投影不交叠。挡墙14的设置，可以使被透镜5偏转的光线被第一遮光层2和挡墙14吸收，也就是说，挡墙14有利于偏转的光线被吸收，而不从其它相邻像素单元的第一开口A出射。如图4所示，挡墙14的高度小于或等于液晶层11的高度，其可以与第一基板1垂直设置，也可以倾斜设置，本发明实施例对挡墙14的形状和倾斜角度不做限定。
如图4所示，在一些实施例中，当透镜5均设置于第一遮光层2的透光区的情况下，第二基板8也可以设置第二遮光层9，第二遮光层9上设置多个第二开口B作为各像素单元的入光口，各像素单元内，第二开口B在第一基板1上的正投影位于第一开口A在第一基板1上的正投影的范围内。第二开口B可以限制光线的入射位置，实现对光线更好的调控，防止全黑显示状态的情况下漏光，同时，可以使穿过第二开口B的入射光全部落在透镜的入光面12上，使透镜5可以对所有入射光进行透射、反射或全反射，增加光线的利用率。
实际入射光线(背光)中会有少量斜杂散光、发散角光等，对于不设置第二遮光层9的显示面板，特别是没有设置挡墙14的显示面板，大部分光线从透镜的入光面12入射，入射光线中的杂散光，或者被透镜入光面12反射后的杂散光，可能会从与该透镜相邻的透镜的某一非入光面(例如图1中直角棱镜中垂直于第一基板1和第二基板8的侧面)穿过，进入相邻的像素单元中，影响显示效果。在第二基板8设置第二开口B，可以限制入射光的入射位置，使入射光可以完全经过透镜的入光面12，将杂散光调制掉，防止漏光。在该结构下，既可以如上所述，透镜的出光面13在第一基板1上的正投影覆盖第一开口在第一基板1上的正投影，也可以设置第一开口在第一基板1上的正投影覆盖透镜的出光面13在第一基板1上的正投影，使经过第二开口B的入射光透射时，都可以通过第二开口B出射，确保足够的出光量，提升显示效果。
本发明实施例可选用的透镜5种类多种多样，所述透镜5可以为柱型、锥型或台型。本发明对透镜5的具体形状和类型不做限定，本领域技术人员可根据实际情况选用合适的透镜类型。
示例性的，本发明实施例中的透镜5选用直角棱镜。棱镜中光线入射出射的平面叫侧面，与侧面垂直的平面叫主截面。根据主截面的形状可将棱镜分成三棱镜、直角棱镜、五角棱镜等。直角棱镜的主截面是直角三角形。如图1所示，直角棱镜的主截面直角三角形的斜边所在的面为入光面12，直角棱镜的主截面直角三角形的平行于第一基板1的直角边所在的面为出光面13。
在一些实施例中，透镜5的材质可以选用树脂或石英等。
在一些实施例中，第一电极4和第二电极10之间的压差为零时，液晶层11中液晶分子6的长轴方向平行于第一基板1。透镜5的折射率n1＝no，其中no为液晶层中液晶分子6的o光折射率，上述透镜5的折射率n1也可以略大于或者略小于液晶分子的o光折射率，例如，所述透镜的折射率n1＝no±0.05。
所述透镜5的入光面12形状有多种，可以为平面、弧面或多边形斜面等，过透镜5的入光面12上任意一点的切面与透镜的出光面的夹角α满足
Figure GDA0002852871860000081
其中，n1为透镜5的折射率；ne为液晶层11中液晶分子6的e光折射率。
当光线入射到矿物介质中时，一般都发生双折射现象，分解成两种振动方向互相垂直且传播速度不等的偏光：常光(o光)，服从折射定律，沿各方向传播的o光速度、折射率相同；异常光(e光)，不服从折射定律，沿各方向传播的光速度、折射率不同。液晶由于折射率各向异性而显示出双折射性，这是由各向异性的液晶分子的有序排列决定的。当施加外电场发生变化时，液晶分子的取向排列也发生变化，从而导致其透光特性发生变化。
本发明实施例中所述的液晶层11的折射率为液晶层11的等效折射率或平均折射率。对于施加竖直电场、液晶层11中各液晶分子6的排列方向一致的实施例，液晶层11的等效折射率与液晶分子6当前表现的折射率一致。
由于显示面板的实际入射光并非单一角度，而是具有较小角度的发散角，因此液晶分子6的e光折射率与o光折射率的差值越大，越有利于容纳更大的入射光发散角，并且更容易使入射光形成全反射。在一些实施例中，液晶层11中液晶分子6的e光折射率与液晶分子6的o光折射率的差值大于或等于0.3。
在一些实施例中，第一电极4和第二电极10之间的压差为零时，液晶分子6的长轴平行于直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面。具体实施时，可通过设置配向层或者在液晶层11中掺杂配向剂，控制液晶分子6的配向方向(长轴方向)平行于直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面，使得在第一电极4和第二电极10之间的压差为零的情况下，液晶分子6的初始排列既可以满足长轴沿平行与第一基板1的方向，又不受直角棱镜斜面的影响。
如图5所示，直角棱镜的入光面与直角棱镜的出光面的夹角为
Figure GDA0002852871860000091
其中，n2为直角棱镜的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子的e光折射率。
上述夹角θ是指，从直角棱镜的出光面经过直角棱镜内指向直角棱镜的入光面的锐角。
直角棱镜折射率为n2，液晶层11的折射率为n3，其中no≤n3≤ne，如图5所示，当n3＝n2时，光线在直角棱镜中直接透射，实现全白显示；如图6所示，当n3>n2，并且入射光线满足全反射条件时，光线发生全反射，照射到第一遮光层2上被吸收，实现全黑显示。
在一些实施例中，第一电极4可以为公共电极，第一电极4连接基准电压；第二电极10可以为像素电极。第一电极4可以设置于第一基板1，第二电极10设置于第二基板8；或者，第一电极4和第二电极10可以同时设置于第一基板1；或者，第一电极4和第二电极10也可以同时设置于第二基板8。本发明对第一电极4和第二电极10的设置位置不做限定，只要可以产生使液晶分子6发生偏转的压差即可。
在一些实施例中，通过设定相邻透光区之间的第一遮光层2的宽度，使被透镜5偏转的光线被遮光层吸收，如设定第一遮光层2宽度大于盒厚(即第一基板和第二基板之间液晶层的厚度)，此时反射光线中与第一基板夹角小于45°的光线均被第一遮光层2吸收，而大于45°的光线由于通常大于第一基板(通常为玻璃材质)与外界空气的全反射角而不能出射。
具体的，如液晶o光折射率为1.5，e光折射率为1.8，直角棱镜顶角30°，棱镜高度等于盒厚为17微米，透光区开口宽度10微米，相邻透光区第一遮光层2宽度设定为18.9微米。
在一些实施例中，显示面板还包括，设置于第一基板的彩色滤光层7。
下面以透镜5均设置于第一遮光层2的透光区的常黑显示面板、透镜为直角棱镜为例，详细介绍本发明实施例的显示面板的结构和显示原理。
如图1所示，显示面板包括第一基板1和第二基板8，第一基板1由外到内依次设置用于吸收光线的第一遮光层2、绝缘层3、以及对液晶层11施加电压的第一电极4；第二基板8由外到内依次设置绝缘层3和第二电极10。本实施例中的显示面板由多个像素结构组成，每个像素结构由红绿蓝三个像素单元构成。图1中红(R)绿(G)蓝(B)三色区域代表像素单元的开口区域，即第一遮光层2的第一开口A区域，在该第一开口A区域分别设置对应颜色的彩色滤光层7，用于形成不同颜色的出射光线。
在第一基板1与第二基板8之间设置液晶层11，在液晶层11中对应第一开口A区域设置直角棱镜，直角棱镜的折射率n2等于液晶层11中液晶分子6的o光折射率，直角棱镜的折射率n2小于液晶分子6的e光折射率。液晶分子6的e光折射率与o光折射率的折射率差大于或等于0.3，本实施例中的折射率差可以设置为0.3、0.35、0.4等。显示面板的入射光为偏振方向与第一电极4和第二电极10之间的压差为零时液晶分子长轴方向平行的线偏振光。偏振光入射后，通过液晶层11两侧的第一电极4和第二电极10控制液晶偏转，液晶层11表现出不同折射率，使入射光在棱镜表面发生全反射或折射，光线被第一遮光层2吸收或者通过开口区域透射，从而实现显示。
液晶分子6受到上下电极形成的电场的作用，当第一电极4和第二电极10不加电时，液晶为初始状态，如图1所示，液晶分子6长轴与第一基板1、第二基板8平行，且与直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面平行；入射光为传播方向垂直于第一基板1、第二基板8，且与液晶分子的长轴方向平行的线偏振光(即此时入射光的偏振方向与液晶分子的长轴垂直)。光线入射到直角棱镜的入光面12，此时液晶层11折射率等于液晶分子6的e光折射率，光线满足全反射条件，反射后的光被第一遮光层2吸收，此时为全黑显示，光线无出射。当第一电极4和第二电极10加电时，如图2所示，液晶分子6竖起，此时液晶层11折射率等于液晶分子6的o光折射率，光线满足透射条件，入射光穿过直角棱镜后从第一开口A处出射，实现全白显示。通过电压切换可以控制液晶分子6的偏转方向，进而实现显示面板的亮暗控制。
如图4所示，本实施例的显示面板还可以包括设置于第二基板8的第二遮光层9，第二遮光层9上设置多个第二开口B作为各像素单元的入光口，各像素单元内，第二开口B在第一基板1上的正投影位于第一开口A在第一基板1上的正投影的范围内，使光线透射时全部由第一开口A出射。第二开口B可以限制光线的入射位置，实现对光线更好的调控，防止全黑显示状态下发生漏光。
下面以透镜5均设置于第一遮光层2的不透光区的常白显示面板、透镜为直角棱镜为例，详细介绍本发明实施例的显示面板的结构和显示原理。
如图3所示，透镜5均设置于第一遮光层2的不透光区的常白显示面板，与常黑显示面板的结构相似，所不同的是，常白显示面板的透镜5均设置在显示面板的第一遮光层2区域。另外，常白显示面板的第二基板8设置了第二遮光层9及第二开口B，用于对入射光的位置进行限制，保证全黑显示时没有光线射出，防止漏光。
常白显示面板的液晶分子6受到上下电极的电场作用，当第一电极4和第二电极10不加电时，液晶为初始状态，液晶分子6长轴与第一基板1、第二基板8平行，且与直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面平行；入射光为传播方向垂直于第一基板1、第二基板8，且与液晶分子的长轴方向平行的线偏振光(即此时入射光的偏振方向与液晶分子的长轴垂直)。如图8所示，光线入射到直角棱镜的入光面12，此时液晶层11折射率等于液晶分子6的e光折射率，光线满足全反射条件，反射后的光从第一开口A出射，实现亮态显示。当两电极加电时，液晶分子6为竖起的状态，此时液晶层11折射率等于液晶分子6的o光折射率，光线满足透射条件，如图9所示，入射光穿过直角棱镜后被第一遮光层2吸收，实现全黑显示。
需要说明的是，如图3所示的显示面板，由于透镜的出光面对应第一遮光层2，且有第二遮光层9限制背光的入射位置，该显示面板的入射光可以为线偏振光，也可以为自然光，因为经过透镜透射的光可以被第一遮光层2吸收，即使入射光为自然光，全黑显示状态下也不会出现漏光的情况。
对于本发明的实施例中显示面板的驱动方法，可以包括显示面板的透镜5均设置于所述像素单元第一遮光层2的透光区(即常黑显示面板)，以及，透镜5均设置于所述像素单元第一遮光层2的不透光区(即常白显示面板)的情况的驱动方法。
若显示面板的透镜5均设置于所述第一遮光层2的透光区，调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶层中液晶分子6的长轴方向与显示面板的入射光的偏振方向不垂直，全部或部分光线从透镜5的出光面出射，实现亮态显示；调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶分子6的长轴与入射光的出射方向相垂直，液晶分子6的长轴方向与入射光的偏振方向平行，光线在透镜5的入光面发生全反射，实现全黑显示。
上述实现常黑显示面板亮态显示的方法还包括全白显示和灰阶显示的方法。
如图2和图5所示，调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶分子6的长轴与入射光的出射方向一致，入射光沿原出射方向穿过透镜5，可以实现全白显示。
图7示意性给出灰阶显示的光线传播示意图。由于来自背光的准直光线(如图7中的a、b、c光线)并非单一角度，而是具有较小角度的发散角(发散光如图7中的b光线和c光线所示)，通过控制第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶层11的折射率介于液晶分子6的o光折射率和e光折射率之间，则会有部分光线(如b光线所示)满足全反射，部分光线(如c光线所示)发生折射，从而实现显示面板的灰阶显示。
若显示面板的透镜5均设置于第一遮光层2的不透光区，如图9所示，调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶分子6的长轴与入射光的出射方向一致，光线从透镜的出光面出射，被第一遮光层2吸收，实现全黑显示；调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶分子6的长轴方向与入射光的偏振方向不垂直，全部或部分光线在透镜的入光面发生全反射，光线从开口区域出射，实现亮态显示。
上述实现常白显示面板亮态显示的方法也包括全白显示和灰阶显示的方法。
如图8所示，调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶分子6的长轴与入射光的出射方向相垂直，液晶分子6的长轴方向与入射光的偏振方向平行，光线在透镜的入光面12发生全反射，从第一开口A出射，可以实现全白显示。
如图10所示，调节第一电极4和第二电极10之间的电压差，使液晶层11的折射率介于液晶分子6的o光折射率和e光折射率之间，则会有部分光线(如d、e光线所示)满足全反射从第一开口A出射，部分光线发生折射(如f光线所示)由直角棱镜的出光面出射被第一遮光层2吸收，从而实现显示面板的灰阶显示。通过电压控制液晶分子6的偏转方向和角度，可以实现不同灰阶的显示。
本发明的实施例还提供了一种显示装置，包括如上所述的显示面板，所述显示装置还包括背光源，用于提供偏振方向与第一电极4和第二电极10之间的压差为零时液晶分子长轴方向平行的线偏振光。本发明中对该线偏振光的形成方式不做限定，本领域技术人员可根据实际情况选用多种方式产生所需的线偏振光，本发明在此不做赘述。
本发明实施例所提供的液晶显示装置所能实现的有益效果，与上述实施例所提供的显示面板所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。
需要说明的是，本实施例所述的液晶显示装置可以为TN(Twisted Nematic，扭曲向列)型、MVA(Multi-domain Vertical Alignment，多畴垂直定向)型、PVA(PatternedVertical Alignment，图像垂直定向)型、IPS(In-Plane Switching，平面转换)型、FFS(Fringe Field Switching，边界电场切换)型或ADS(Advanced Super Dimension Switch，高级超维场转换)型等类型的液晶显示装置。
另外，本实施例中的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。
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 (12)

1.一种显示面板，具有多个像素单元，所述显示面板包括：
相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板远离所述第二基板的一侧为所述显示面板的出光侧，所述第二基板远离所述第一基板的一侧为所述显示面板的入光侧；设置于所述第一基板的第一遮光层，所述第一遮光层上设置有多个第一开口作为各像素单元的透光区；位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；
其特征在于，
所述像素单元包括第一电极、第二电极，和设置于所述第一基板靠近所述第二基板一侧且向所述第二基板延伸的透镜；所述透镜具有入光面和出光面，所述透镜的入光面与所述液晶层直接接触；所述第一电极和第二电极，能够在分别对二者施加电压的情况下形成电场，所述电场用于驱动所述液晶层的液晶分子发生偏转，以改变入射至所述显示面板的线偏振光在透镜的入光面发生透射及反射的比例，从而改变该线偏振光从所述透光区出射和被所述第一遮光层吸收的比例；
所述透镜为柱型、锥型或台型；其中，所述透镜为直角棱镜，所述直角棱镜的主截面为直角三角形，所述直角棱镜的主截面直角三角形的斜边所在的面为入光面，所述直角棱镜的主截面直角三角形的平行于所述第一基板的直角边所在的面为出光面；
所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时，所述液晶分子的长轴平行于所述直角棱镜的主截面直角三角形斜边所在的面。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述透镜均设置于所述像素单元的透光区，所述透镜的出光面在所述第一基板上的正投影覆盖所述第一开口在所述第一基板上的正投影。
3.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述透镜均设置于所述像素单元的不透光区，所述第二基板包括第二遮光层，所述第二遮光层上设置有多个第二开口作为各像素单元的入光口，各所述像素单元内，所述第二开口在所述第一基板上的正投影位于所述第一遮光层的不透光区在所述第一基板上的正投影的范围内。
4.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述像素单元还包括，设置于所述第一基板的不透光区，且由第一基板延伸向所述液晶层的挡墙，所述挡墙在所述第一基板上的正投影与所述透镜在所述第一基板上的正投影不交叠。
5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述透镜材质包括树脂或石英。
6.根据权利要求1所述的显示面板，所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时，所述液晶层中液晶分子的长轴方向平行于所述第一基板，所述透镜的折射率n1＝no，其中no为液晶层中液晶分子的o光折射率。
7.根据权利要求6所述的显示面板，其特征在于，所述透镜的入光面上任意一点的切面与所述透镜的出光面的夹角α满足
Figure FDA0002852871850000021
其中，n1为所述透镜的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子的e光折射率。
8.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述直角棱镜的入光面与所述直角棱镜的出光面的夹角为θ，且
Figure FDA0002852871850000022
其中，n2为所述直角棱镜的折射率，ne为所述液晶层中液晶分子的e光折射率。
9.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述第一电极为公共电极，所述第一电极连接基准电压；所述第二电极为像素电极；
所述第一电极设置于所述第一基板，所述第二电极设置于所述第二基板；或者，
所述第一电极和所述第二电极同时设置于所述第一基板；或者，
所述第一电极和所述第二电极同时设置于所述第二基板。
10.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括，设置于所述第一基板透光区的彩色滤光层。
11.根据权利要求1～10任一项所述的显示面板，其特征在于，所述液晶层中液晶分子的e光折射率与液晶分子的o光折射率的差值大于或等于0.3。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的显示面板，所述显示装置还包括背光源，用于提供偏振方向与所述第一电极和所述第二电极之间的压差为零时液晶分子长轴方向平行的线偏振光。
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