CN113376898A - 显示装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种显示装置及终端设备，显示装置包括依次设置的背光模组、光控制层和透光盖板，背光模组发出的光线穿过光控制层后从透光盖板射出，显示装置还包括透镜层，透镜层设于光控制层和透光盖板之间，透光盖板具有背对背光模组的上表面，透镜层用于将穿过光控制层的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板的上表面。本申请提供的显示装置包括背光模组、光控制层、透光盖板和透镜层，透镜层设于光控制层和透光盖板之间，透镜层将穿过光控制层的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板的上表面，背光模组的显示画面在透光盖板的上表面附近，人眼观看显示画面时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然。

Description

显示装置及终端设备
技术领域
本申请属于显示技术领域，更具体地说，是涉及一种显示装置及终端设备。
背景技术
对于传统的纸类印刷制品，画面显示在纸面，人眼观看时会感觉更加舒适。对于现有的液晶显示面板，其最上层是盖板玻璃，盖板玻璃的下方是偏光片，人眼看到液晶显示面板显示的画面在偏光片表面，隔着一层盖板玻璃，明显感觉显示画面在盖板玻璃下方的液晶模组内部，长时间观看易导致疲劳或眩晕。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种显示装置及终端设备，以解决现有技术中存在的长时间观看液晶显示面板易导致疲劳或眩晕的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种显示装置，包括依次设置的背光模组、光控制层和透光盖板，所述背光模组发出的光线穿过所述光控制层后从所述透光盖板射出，所述显示装置还包括透镜层，所述透镜层设于所述光控制层和所述透光盖板之间，所述透光盖板具有背对所述背光模组的上表面，所述透镜层用于将穿过所述光控制层的光线聚焦，且焦点靠近所述透光盖板的上表面。
可选地，所述透镜层包括多个透镜单元，所述透镜单元的靠近所述透光盖板的一侧设有凸透面。
可选地，所述透镜单元的像方焦距为f，所述透镜单元的透镜折射率为n1，所述透镜单元的曲率半径为R，所述透光盖板的介质折射率为n2，且满足下列关系式：f＝(n1×R)/(n1-n2)。
可选地，所述光控制层包括沿着从所述背光模组到所述透光盖板的方向依次设置的下偏光片、电路层、液晶层、滤光层和上偏光片。
可选地，所述透镜单元为柱状透镜，多个所述柱状透镜并排设置。
可选地，所述滤光层设有多个沿着第一方向和第二方向阵列排布的像素单元，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，沿着所述第一方向或所述第二方向排布的所述像素单元的上方配置有至少一个所述柱状透镜。
可选地，所述像素单元包括沿着所述第一方向排布的红光色阻、绿光色阻和蓝光色阻，多个所述红光色阻、多个所述绿光色阻和多个所述蓝光色阻各自沿着所述第二方向排布，沿着所述第二方向排布的所述红光色阻、所述绿光色阻和所述蓝光色阻的上方分别配置有所述柱状透镜。
可选地，所述透镜层通过第一粘胶与上偏光片粘接，所述第一粘胶的折射率与所述透镜层的折射率一致或接近。
可选地，所述透镜层通过第二粘胶与透光盖板粘接，所述第二粘胶的折射率小于所述透镜层的折射率。
本申请还提供一种终端设备，所述终端设备包括壳体和上述任何一种的显示装置，所述显示装置安装于所述壳体。
本申请提供的显示装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的显示装置包括背光模组、光控制层、透光盖板和透镜层，背光模组发出的光线穿过光控制层后从透光盖板射出，透镜层设于光控制层和透光盖板之间，透镜层将穿过光控制层的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板的上表面，背光模组的显示画面在透光盖板的上表面附近，人眼观看显示画面时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为供参考的液晶显示面板的剖面结构示意图；
图2为本申请实施例提供的显示装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的显示装置的另一结构示意图；
图4为本申请实施例提供的柱状透镜的工作示意图；
图5为本申请实施例提供的像素单元的排布示意图。
其中，图中各附图标记：
100-显示装置；1-透光盖板；2-上偏光片；3-上玻璃；4-黑矩阵；5-彩色滤光层；6-液晶层；7-电路层；8-下玻璃；9-下偏光片；10-背光模组；11-柱状透镜；12-透镜层；121-透镜单元；13-像素单元；131-红光色阻；132-绿光色阻；133-蓝光色阻；14-光控制层；15-滤光层。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，现对本申请提供的供参考的液晶显示面板进行说明。液晶显示面板由背光模组10、FOG(Flexible On Glass，中文为柔性玻璃)、透光盖板1组成。背光模组10为液晶显示提供均匀的面光源。FOG主要由偏光片、电路层7、液晶层6、CF(Color Filter，中文为彩色滤光片)层等构成。FOG可以由柔性电路板绑定封装在玻璃电极上。电路层7可以设有阵列基板控制电路。为实现画面显示，背光模组10发出的非偏振光经过下偏光片9后变成偏振光，液晶层6中的液晶分子能够改变偏振光的偏振角度，并且偏振角度的大小通过电路层7来进行精确控制；上偏光片2的偏振方向与下偏光片9的夹角为90°，上偏光片2起到检偏的作用，液晶分子偏转角度越大，通过液晶分子偏振方向转动角度也就越大，透过上偏光片2的光也就越强；因此可以通过TFT(Thin Film Transistor，中文为薄膜晶体管)控制电路来控制液晶分子偏转，从而控制单个像素的亮度；光束通过上偏光片2会才会有灰度显示。在液晶层6和上偏光片2之间是CF层，CF层由黑矩阵4、彩色滤光层5以及上玻璃3构成，彩色滤光层5设有RGB彩色滤光片，分别仅允红、绿、蓝颜色的光透过，从而控制颜色显示；光束通过CF层后才能有颜色显示。人眼在观看液晶显示屏时，可显示完整画面的平面在上偏光片2上表面。彩色滤光片是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。液晶显示面板的最上层是透光盖板1，它的厚度为0.6毫米至0.7毫米，与上偏光片2通过粘胶粘连。人眼看到液晶显示面板显示的画面在上偏光片2表面，隔着一层透光盖板1，可明显感觉显示画面在液晶模组内部，长时间观看易导致疲劳或眩晕。
请参阅图2和图3，现对本申请实施例提供的显示装置100进行说明。显示装置100包括依次设置的背光模组10、光控制层14和透光盖板1。
背光模组10发出的光线穿过光控制层14后从透光盖板1射出，透镜层12 设于光控制层14和透光盖板1之间，透光盖板1具有背对背光模组10的上表面，显示装置100还包括透镜层12，透镜层12用于将穿过光控制层14的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板1的上表面。
本申请提供的显示装置100的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的显示装置100包括背光模组10、光控制层14、透光盖板1和透镜层12，背光模组10发出的光线穿过光控制层14后从透光盖板1射出，透镜层12设于光控制层14和透光盖板1之间，透镜层12将穿过光控制层14的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板1的上表面，背光模组10的显示画面在透光盖板1的上表面附近，人眼观看显示画面时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然。
背光模组10发出的光线穿过光控制层14后从透光盖板1射出。背光模组 10可以为液晶显示提供均匀的面光源。在一些示例中，背光模组10可以包括红光LED、绿光LED和蓝光LED。背光模组10的出光面朝向透光盖板1。
透光盖板1设于显示装置100的最上层，可以保护其下方的器件。透光盖板1具有背对背光模组10的上表面和朝向背光模组10的下表面。透光盖板1 可以由玻璃制成。在一些示例中，透光盖板1由防眩玻璃制成，能够提高用户观看画面的舒适性。防眩玻璃(Anti-Glare Glass，缩写为AG)表面有微米量级的凹坑结构，该凹坑结构横向尺寸大小为0.5微米至30微米范围内，深度在 0.1微米至10微米范围内。由于防眩玻璃表面微结构的作用，环境光入射到面板表面时将往不同方向散射，有效改善光源倒影现象；通过背光改善与防眩玻璃相结合，改善液晶面板的角度亮度衰减与表面镜面反射，使得显示装置100 的显示效果与传统纸类印刷制品比较接近；人眼观看显示装置100显示的画面时，会感觉更加舒适。防眩玻璃可以为单面防眩或双面防眩，其表面的凹坑跨越度为微米级。在一些情况下，透光盖板1也可以称为盖板玻璃。
透镜层12设于光控制层14和透光盖板1之间，透镜层12用于将穿过光控制层14的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板1的上表面。透镜层12将穿过光控制层14的光线聚焦，且焦点靠近透光盖板1的上表面，背光模组10的显示画面在透光盖板1的上表面附近，人眼观看显示画面时，有观看类似纸类印刷制品的效果，会感觉更加舒适、自然。透镜层12产生的焦点靠近透光盖板1的上表面，焦点可以刚好在透光盖板1的上表面，也可以稍微高于透光盖板1的上表面，或者稍微低于透光盖板1上表面。在一些示例中，透镜层12产生的焦点到透光盖板1的上表面的距离可以在透光盖板1的厚度的30％之内。
在本申请另一个实施例中，透镜层12包括多个透镜单元121，透镜单元121 的靠近透光盖板1的一侧设有凸透面。透镜单元121可以将穿过光控制层14 的光线聚焦于透光盖板1的上表面附近。在一些示例中，透镜单元121为柱状透镜11，多个柱状透镜11并排设置。在另一些示例中，多个透镜单元121可以呈阵列分布，透镜单元121可以与其下方的一个或多个像素单元13对应，透镜单元121也可以与子像素一一对应。
请一并参阅图3和图4，在本申请另一个实施例中，透镜层12包括多个并排设置的柱状透镜11，柱状透镜11的靠近透光盖板1的一侧设有凸透面。柱状透镜11可以呈现为凸透镜，可以将成像光线聚焦于透光盖板1的上表面，从而能够提高用户观看画面的舒适性。
在本申请另一个实施例中，柱状透镜11的像方焦距为f，柱状透镜11的透镜折射率为n1，柱状透镜11的曲率半径为R，透光盖板1的介质折射率为n2，且满足下列关系式：f＝(n1×R)/(n1-n2)。在一些示例中，柱状透镜11的像方焦距f与柱状透镜11到透光盖板1的上表面的距离相当，根据上述关系式和透光盖板1的介质折射率n2，可以得到柱状透镜11的曲率半径R和折射率n1。在一些示例中，柱状透镜11的透镜折射率n1大于或等于1.6，柱状透镜11的曲率半径R约为0.04毫米至0.2毫米。在一些示例中，柱状透镜11的像方焦距f为0.9毫米，透光盖板1的介质折射率n2为1.5，柱状透镜11的曲率半径R 为0.11毫米，柱状透镜11的透镜折射率n1为1.7。柱状透镜11的像方焦距f 与柱状透镜11到透光盖板1的上表面的距离相当，可以使得透镜层12产生的焦点靠近透光盖板1的上表面。
在本申请另一个实施例中，光控制层14包括沿着从背光模组10到透光盖板1的方向依次设置的下偏光片9、电路层7、液晶层6、滤光层15和上偏光片2。电路层7可以设有阵列基板控制电路。在一些示例中，背光模组10发出的非偏振光经过下偏光片9后变成偏振光，液晶层6中的液晶分子能够改变偏振光的偏振角度，并且偏振角度的大小通过电路层7的阵列基板控制电路来进行精确控制；上偏光片2的偏振方向与下偏光片9的夹角为90°，上偏光片2 起到检偏的作用，液晶分子偏转角度越大，通过液晶分子偏振方向转动角度也就越大，透过上偏光片2的光也就越强；因此可以通过TFT(Thin Film Transistor，中文为薄膜晶体管)控制电路来控制液晶分子偏转，从而控制单个像素的亮度；光束通过上偏光片2会才会有灰度显示。进一步地，在液晶层 6和上偏光片2之间是滤光层15，滤光层15可以包括黑矩阵4、彩色滤光层5 以及上玻璃3，彩色滤光层5设有RGB彩色滤光片，分别仅允红、绿、蓝颜色的光透过，从而控制颜色显示；光束通过滤光层15后会有颜色显示。彩色滤光片是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。
请参阅图5，在本申请另一个实施例中，滤光层15设有多个沿着第一方向 X和第二方向Y阵列排布的像素单元13，第一方向X和第二方向Y相互垂直，沿着第一方向X或第二方向Y排布的像素单元13的上方配置有至少一个柱状透镜11。在一些示例中，成排的像素单元13的上方配置有一个柱状透镜11，柱状透镜11的宽度与像素单元13的宽度一致，柱状透镜11将透过像素单元13 的光线聚焦于透光盖板1的上表面。柱状透镜11的长度方向可以沿第一方向X 设置，也可以沿第二方向Y设置，即柱状透镜11可以纵排，也可以横排。
在本申请另一个实施例中，像素单元13包括沿着第一方向X排布的红光色阻131、绿光色阻132和蓝光色阻133，多个红光色阻131、多个绿光色阻132 和多个蓝光色阻133各自沿着第二方向Y排布，沿着第二方向Y排布的红光色阻131、绿光色阻132和蓝光色阻133的上方分别配置有柱状透镜11。在一些示例中，成排的红光色阻131、绿光色阻132或蓝光色阻133的上方配置有一个柱状透镜11，柱状透镜11的宽度与色阻的宽度一致，一个像素单元13的上方可以配置有三个柱状透镜11，柱状透镜11将各个色阻的光线聚焦于透光盖板1的上表面。在图5中，字母R指示为红光色阻131，字母G指示为绿光色阻132，字母B指示为蓝光色阻133。在第一方向X上，像素单元13所包含的红光色阻131、绿光色阻132和蓝光色阻133的排列顺序没有严格要求，可以根据实际需要调整。
在一些示例中，红光色阻131、绿光色阻132和蓝光色阻133可以看成像素单元13的子像素，柱状透镜11的尺寸优选与子像素对应，使一个柱状透镜 11恰好位于一排同一颜色的色阻块的上方。然而，柱状透镜11的尺寸越小，则加工难度越大。考虑到加工精度的限制，柱状透镜11的尺寸也可选择与像素单元13对应，横排纵排均可。相邻的柱状透镜11之间可以具有间隙，也可以相互连接。在一些示例中，相邻的柱状透镜11之间具有间隙，一部分光线从该间隙穿过透镜层12，削弱了透镜层12的聚焦作用，影响显示装置100的显示效果。优选地，相邻的柱状透镜11之间相互连接，能够保障透镜层12的聚焦作用，从而能够提高用户观看画面的舒适性。
在本申请另一个实施例中，透镜层12通过第一粘胶与上偏光片2粘接，第一粘胶的折射率与透镜层12的折射率一致或接近。第一粘胶的折射率可以约等于透镜层12的折射率。在一些示例中，第一粘胶的折射率为透镜层12的折射率的95％至105％。第一粘胶的折射率与透镜层12的折射率尽量接近，可以减少界面反射，从而使背光模组10发出的光线尽量多地出射，减少损失。
在本申请另一个实施例中，透镜层12通过第二粘胶与透光盖板1粘接，第二粘胶的折射率小于透镜层12的折射率。在一些示例中，第二粘胶的折射率为 1.3至1.4，可以获得较好的光线汇聚效果。在一些示例中，第二粘胶的折射率明显小于柱状透镜11的折射率，两者的差异尽量大，以保证更好的光线汇聚效果。第二粘胶覆盖柱状透镜11，第二粘胶的折射率越小，则从柱状透镜11进入第二粘胶的折射角越大，聚焦更强。在一些情况下，为了提高柱状透镜11 的聚焦能力，需要提高柱状透镜11的折射率及其曲率性质，然而，高折射率的材料较昂贵，曲率性质较高的柱状透镜11的制造难度较大，成本较高。在柱状透镜11的合理的折射率及其曲率性质的条件下，可以降低第二粘胶的折射率，从而提高柱状透镜11的聚焦能力。柱状透镜11的上表面与透光盖板1的下表面可以选择采用第二粘胶全贴合或框贴。在一些示例中，柱状透镜11的上表面与透光盖板1的下表面通过框贴的方式连接，柱状透镜11与透光盖板1之间的夹层中是空气，空气的折射率明显小于柱状透镜11的折射率，聚焦效果会更好。
在本申请另一个实施例中，透镜层12由光学树脂制成。透镜层12的材料可选高透过率、高折射率的环氧型、聚酰亚胺型、聚氨酯型、环硫型、有机硅型、纳米复合型等光学树脂材料。透镜层12可以由光学树脂经模具注塑而成，也可以采用辊对辊压印然后紫外固化的方式制成。
本申请通过对柱状透镜11的尺寸、位置的设计，使其成像面可以呈现于透过盖板的上表面，以实现更加舒适、类纸的人眼观感。本申请提供的显示装置 100在上偏光片2和透光盖板1之间增加由多个柱状透镜11构成的透镜层12，通过对入射光的相位的改变，以实现使显示画面成像于透光盖板1的上表面。背光模组10发出的光线穿过滤光层15后经柱状透镜11聚焦，焦点在透光盖板1的上表面附近，大部分光线经柱状透镜11聚焦后汇聚于透光盖板1的上表面，再经透光盖板1的凹坑结构散射后射出，等效于显示画面上浮至透光盖板1的上表面附近，使人眼可以看到，能够提高用户观看画面的舒适性。
本申请还提供一种终端设备，终端设备包括壳体和上述任何一种的显示装置100，显示装置100安装于壳体。所述终端设备可以包括但不限于手机、平板电脑、显示屏、显示器和电视机。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括依次设置的背光模组、光控制层和透光盖板，所述背光模组发出的光线穿过所述光控制层后从所述透光盖板射出，其特征在于：
所述显示装置还包括透镜层，所述透镜层设于所述光控制层和所述透光盖板之间，所述透光盖板具有背对所述背光模组的上表面，所述透镜层用于将穿过所述光控制层的光线聚焦，且焦点靠近所述透光盖板的上表面。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：
所述透镜层包括多个透镜单元，所述透镜单元的靠近所述透光盖板的一侧设有凸透面。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述透镜单元的像方焦距为f，所述透镜单元的透镜折射率为n1，所述透镜单元的曲率半径为R，所述透光盖板的介质折射率为n2，且满足下列关系式：
f＝(n1×R)/(n1-n2)。
4.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：
所述光控制层包括沿着从所述背光模组到所述透光盖板的方向依次设置的下偏光片、电路层、液晶层、滤光层和上偏光片。
5.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于：
所述透镜单元为柱状透镜，多个所述柱状透镜并排设置。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于：
所述滤光层设有多个沿着第一方向和第二方向阵列排布的像素单元，所述第一方向和所述第二方向相互垂直，沿着所述第一方向或所述第二方向排布的所述像素单元的上方配置有至少一个所述柱状透镜。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于：
所述像素单元包括沿着所述第一方向排布的红光色阻、绿光色阻和蓝光色阻，多个所述红光色阻、多个所述绿光色阻和多个所述蓝光色阻各自沿着所述第二方向排布，沿着所述第二方向排布的所述红光色阻、所述绿光色阻和所述蓝光色阻的上方分别配置有所述柱状透镜。
8.如权利要求4所述的显示装置，其特征在于：
所述透镜层通过第一粘胶与上偏光片粘接，所述第一粘胶的折射率与所述透镜层的折射率一致或接近。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于：
所述透镜层通过第二粘胶与透光盖板粘接，所述第二粘胶的折射率小于所述透镜层的折射率。
10.一种终端设备，其特征在于：
所述终端设备包括壳体和如权利要求1至9任一项所述的显示装置，所述显示装置安装于所述壳体。
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