CN114361368A - 显示模组及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种显示模组及其制备方法、显示装置，用以解决显示装置的出光效率较小问题，该显示模组包括：显示面板和透镜层；显示面板包括多个子像素；透镜层设置于显示面板的出光侧，包括多个自聚焦透镜，多个自聚焦透镜的光轴平行于显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，自聚焦透镜的高度小于或等于自聚焦透镜的1/4节距。
Description
技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示模组及其制备方法、显示装置。
背景技术
显示装置(例如，手机、电脑等)具有图像显示功能，显示面板是其主要的组成部分。显示面板的出光侧还可以设置至少一个功能层，例如用于保护显示面板的盖板，用于感应触摸位置的触控层等。可见，显示面板出射的光需要穿透这些功能层，才能射入人眼。
一方面，在功能层与显示面板的接触界面，以及这些功能层之间的接触界面上，可能因材料差异而发生折射，甚至发生全反射，而无法穿过这些功能层；另一方面，这些功能层中的一个可以是黑矩阵，此时显示面板发出的一部分光会照射到黑矩阵上而被吸收。基于以上或其他原因，显示面板发出的仅有约20％的光线能够显示装置的正面出射，而80％的光线都在显示装置内部损耗掉。
发明内容
本公开的实施例提供一种显示模组及其制备方法、显示装置，用以解决显示装置的出光效率较小的问题。
为达到上述目的，本公开的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种显示模组，包括显示面板和透镜层。其中，显示面板包括多个子像素。透镜层设置于显示面板的出光侧，包括多个自聚焦透镜，多个自聚焦透镜的光轴平行于显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，自聚焦透镜的高度小于或等于自聚焦透镜的1/4节距。
在一些实施例中，自聚焦透镜的光轴上的折射率与自聚焦透镜的最小折射率的差值大于或等于0.06。
在一些实施例中，自聚焦透镜的光轴上的折射率的取值范围为1.60至1.69，和/或，自聚焦透镜的最小折射率的取值范围为1.54至1.59。
在一些实施例中，自聚焦透镜的折射率分布满足如下公式：
N(r)＝N0(1-A*r2/2)；
其中，r为自聚焦透镜中任意位置到光轴的距离，N(r)为自聚焦透镜在到光轴的距离为r的位置的折射率，N0为自聚焦透镜的光轴上的折射率，
为折射率分布常数，
的取值范围为0.25至0.35。
在一些实施例中，自聚焦透镜的高度的范围为0.3mm至1mm。
在一些实施例中，一自聚焦透镜在显示面板上的正投影与至少两个子像素均具有重叠区域。
在一些实施例中，至少两个自聚焦透镜在显示面板上的正投影与一子像素均具有重叠区域。
在一些实施例中，多个自聚焦透镜和多个子像素一一对应地设置。
在一些实施例中，多个自聚焦透镜中，相邻的自聚焦透镜之间具有间隙；透镜层还包括填充部，填充部填充在间隙中，填充部的高度与自聚焦透镜的高度相同；或者，显示模组还包括：介质层，介质层覆盖在多个自聚焦透镜上并填充间隙。
在一些实施例中，填充部或介质层的材料为胶。
在一些实施例中，显示模组还包括粘接层，粘接层被配置将所述透镜层粘接至所述显示面板的出光侧。
在一些实施例中，显示模组还包括触控层，设置于显示面板和透镜层之间，或者，设置于透镜层远离显示面板的一侧。
在一些实施例中，显示模组还包括盖板，设置于透镜层远离显示面板的一侧。
第二方面，提供一种显示装置，包括如上任一实施例的显示模组。
第三方面，提供一种显示模组的制备方法，包括：提供显示面板，显示面板包括多个子像素；在显示面板的出光侧设置透镜层，透镜层包括多个自聚焦透镜，多个自聚焦透镜的光轴平行于显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，自聚焦透镜的高度小于或等于自聚焦透镜的1/4节距。
在一些实施例中，在显示面板的出光侧设置透镜层包括：在显示面板的出光侧形成初始透镜层，初始透镜层包括多个初始透镜，一初始透镜中到轴线的距离不同的多个位置处的材料相同，轴线平行于显示面板的厚度方向；改变初始透镜中到轴线的距离不同的多个位置的材料，以形成自聚焦透镜；或者，在显示面板的出光侧粘贴透镜层。
上述第一方面提供的显示模组中，在显示面板的出光侧设置透镜层，通过设置透镜层中的自聚焦透镜的光轴延伸方向、与子像素的位置关系和高度，使得自聚焦透镜对于子像素发出的光线起到汇聚作用；这样一来，经过透镜层出射的光线相比于未经过透镜层出射的光线而言，与显示面板的厚度方向之间的夹角变小了；此时，若在透镜层远离面板的一侧设置功能层(例如，触控层、盖板等中的至少一者)，则由于照射到功能层的光线的入射角减小，因此，能够降低因光线发生全发射或被吸收的程度，从而能够提高光线穿过功能层的比例，因此，该显示模组有助于提升出光效率。此外，由于自聚焦透镜的高度较小，因此有助于显示模组的轻薄化，且在显示面板的一侧设置自聚焦透镜的过程中，自聚焦透镜的光轴不易倾斜，使得显示模组的结构稳定性较好。
可以理解地，上述第二方面提供的显示装置包括上述显示模组，第三方面提供的制备方法可以制备得到上述显示模组，因此，其所能达到的有益效果可参考上文所提供的显示模组中的有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，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公开的一些实施例，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为根据一些实施例的一种显示装置的结构框图；
图2为根据一些实施例的一种显示模组的结构图；
图3为根据一些实施例的一种发光器件的结构框图；
图4A为根据一些实施例的一种自聚焦透镜的结构图；
图4B为根据一些实施例的一种自聚焦透镜的折射率分布图；
图5A为根据一些实施例的一种自聚焦透镜的光路图；
图5B为根据一些实施例的另一种自聚焦透镜的光路图；
图6为根据一些实施例的又一种自聚焦透镜的光路图；
图7为根据一些实施例的显示面板中多个重复单元的一种排列形式的示意图；
图8A为根据一些实施例的子像素与自聚焦透镜的一种位置关系图；
图8B为根据一些实施例的子像素与自聚焦透镜的另一种位置关系图；
图9A为根据一些实施例的子像素与自聚焦透镜的又一种位置关系图；
图9B为根据一些实施例的子像素与自聚焦透镜的又一种位置关系图；
图9C为根据一些实施例的子像素与自聚焦透镜的又一种位置关系图；
图10为图8B沿B-B’向的一种剖视图；
图11为图8B沿B-B’向的另一种剖视图；
图12为图8B沿B-B’向的又一种剖视图；
图13为图8B沿B-B’向的一种剖视图；
图14为图8B沿B-B’向的另一种剖视图；
图15为图8B沿B-B’向的又一种剖视图；
图16为图8B沿B-B’向的一种剖视图；
图17为根据一些实施例的一种显示模组的制备方法的流程图；
图18A～图18D为在显示面板出光侧形成透镜层的工艺步骤图；
图19A为根据一些实施例的采用离子交换法制备自聚焦透镜的过程中，扩散开始前离子分布状态的示意图；
图19B为根据一些实施例的采用离子交换法制备自聚焦透镜的过程中，离子交换后离子分布状态的示意图；
图20为根据一些实施例的采用离子交换法制备自聚焦透镜条的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，然而，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
“多个”是指至少两个。
如本文所使用的那样，“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。
应当理解的是，当层或元件被称为在另一层或基板上时，可以是该层或元件直接在另一层或基板上，或者也可以是该层或元件与另一层或基板之间存在中间层。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如，示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
本公开的一些实施例提供了一种显示装置。显示装置为具有图像(包括：静态图像或动态图像，其中，动态图像可以是视频)显示功能的产品。例如，显示装置可以是：显示器，电视机，广告牌，数码相框，具有显示功能的激光打印机，电话，手机，个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)，数码相机，便携式摄录机，取景器，导航仪，车辆，大面积墙壁，家电，信息查询设备(如电子政务、银行、医院、电力等部门的业务查询设备)，监视器等中的任一种产品。又如，显示装置还可以是微显示器，包含微显示器的VR设备或AR设备等中的任一种产品。
图1为本公开实施例提供的显示装置的框图。参见图1，在一些实施例中，显示装置1000可以包括显示模组100，还可以包括与显示模组100耦接的主板(Main Board)200，主板被配置为向显示模组100提供图像信号，显示模组100被配置为根据接收到的图像信号，显示相应的图像。
图2为本公开实施例提供的显示模组的结构图。参见图2，显示模组100包括显示面板110。显示面板110为具有图像显示功能的面板。显示面板110可以具有显示区AA和周边区SA，其中，周边区SA位于显示区AA外的至少一侧(例如，一侧；又如，四周)。其中，显示面板110的厚度方向用Z表示，显示区AA中相邻两边的延伸方向分别用X和Y表示。
显示面板110包括设置于显示区AA中的多个子像素P。一子像素P为亮度可控且面积最小的部分，即一个子像素P所占区域为显示面板110中面积最小且亮度可控的出光区域。作为一种示例，多个子像素P包括被配置为发出第一颜色光的第一子像素P1、被配置为发出第二颜色光的第二子像素P2和被配置为发出第三颜色光的第三子像素P3；其中，第一颜色、第二颜色和第三颜色可以为三基色。例如，第一颜色、第二颜色和第三颜色分别为红色、绿色和蓝色；相应地，多个子像素P包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素。作为另一种示例，多个子像素P还可以包括发出白光的第四子像素。
在一些实施例中，一子像素(例如每个子像素)P可以包括发光器件。示例性地，发光器件可以是LED(发光二极管，Light Emitting Diode)，OLED(有机发光二极管，OrganicLight Emitting Diode)，QLED(量子点发光二极管，Quantum Dot Light EmittingDiodes)，微LED(包括：miniLED或microLED)等中的任一者。该发光器件中能被点亮的区域，可以作为子像素P所占区域。
图3为发光器件的结构图。参见图3，发光器件(例如，OLED或QLED)包括阴极和阳极，以及位于阴极和阳极之间的发光功能层。其中，发光功能层例如可以包括发光层(Emitting Layer，EL)、位于发光层和阳极之间的空穴传输层(Hole Transporting Layer，HTL)、位于发光层和阴极之间的电子传输层(Election Transporting Layer，ETL)。当然，根据需要在一些实施例中，还可以在空穴传输层和阳极之间设置空穴注入层(HoleInjection Layer，HIL)，可以在电子传输层和阴极之间设置电子注入层(ElectionInjection Layer，EIL)。
在另一些实施例中，图2中的一子像素(例如每个子像素)P可以包括液晶光阀。液晶光阀可以包括：像素电极，公共电极以及能够被该像素电极和公共电极驱动的液晶。该液晶光阀中能被打开而允许背光射出显示面板110的区域，可以作为子像素P所占区域。
继续参见图2，显示模组100还包括设置于显示面板110的出光侧的透镜层120，透镜层120包括多个自聚焦透镜121。
图4A示出了自聚焦透镜的结构。参见图4A，自聚焦透镜121为一种折射率分布沿径向渐变的柱状光学透镜，其折射率从光轴O到侧面S逐渐减小，例如可以呈抛物线趋势逐渐减小，能够使大致沿轴向传输的光产生连续的折射。示例性地，自聚焦透镜121可以是圆柱，光轴为该圆柱的轴线，按照远离光轴O的方向，多个位置处的折射率为N0、N1、N2、N3以及Nmin，其中，N0＞N1＞N2＞N3＞Nmin。图4A中的5个折射率仅作为示例，实际产品中，可以按照远离光轴O的方向可以具备更多依次渐变的折射率。又示例性地，自聚焦透镜121还可以是椭圆柱或棱柱等，棱柱可以是直棱柱，进一步地可以是正棱柱，例如可以是四棱柱，六棱柱等，在此不作限定。此外，在一自聚焦透镜121中，若多个位置到光轴O的距离相同，则这些位置处的折射率可以相等。
需要说明的是，由于同一种介质对于不同频率的光(即不同波长的光)具有不同的折射率。对于对可见光为透明的介质，通常，该介质的折射率随着波长的减小而增大。因此，在描述自聚焦透镜121在不同位置的折射率时，均是指这些位置相对于同一种波长的光而言的折射率，以便于在同一个衡量标准中比较不同位置的折射率之间的大小。例如，各种位置的折射率是相对于波长为550nm的绿光而言的。还应当理解，本公开实施例所提及的不同位置的折射率的具体数值，仅仅是相对于例如波长为550nm的绿光而言的。但不表明，本公开实施例提供的上述显示面板110中所发出的光仅为绿光。
在一些实施例中，参见图4B，自聚焦透镜121的折射率分布满足如下公式：N(r)＝N0(1-A*r2/2)。
其中，N0为自聚焦透镜121的光轴上的折射率，r为自聚焦透镜121中任意位置到光轴的距离，N(r)为自聚焦透镜在到所述光轴的距离为r的位置的折射率，
为自聚焦透镜121的折射率分布常数，
的取值范围为0.25至0.35；例如，可以是0.25，0.26，0.27，0.28，0.29，0.30，0.31，0.32，0.33，0.34，0.35等。
此外，若自聚焦透镜121为圆柱，且该圆柱的直径为D，半径为D/2；则，当r＝D/2时，N(r)＝Nmin。
从上述公式可以看出，在确定自聚焦透镜121中某一位置到光轴的距离r的情况下，自聚焦透镜121的折射率分布常数
越大，自聚焦透镜121的光轴上的折射率与最小折射率的差值越大，进而显示面板110的出光效率越高。
自聚焦透镜121的材料中的主要成分可以包括有机玻璃，锗、砷、硫和硒等任一种的化合物，氯化钠、氮化硅、氧化硅等任一种无机材料，或者甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和间苯二甲酸二烯酸丙酯等任一种有机单体的共聚物。自聚焦透镜121的材料还可以包含掺杂在主要成分中的元素(例如离子)，在自聚焦透镜121中从光轴O到侧面S，掺杂的元素在径向上的浓度不同，使得不同位置处的折射率不同。例如，自聚焦透镜121的主要成分为氧化硅，掺杂的元素为第一离子和第二离子，第一离子包括：锂离子(Li+)、铯离子(Cs+)、铊离子(Tl+)中的一种或多种的组合，第二离子包括：钠离子(Na+)、钾离子(K+)中的一种或多种的组合。自聚焦透镜121中从光轴O到侧面S，在径向上第一离子逐渐变小，且第二离子的浓度逐渐增大。在另一些示例中，自聚焦透镜121的主要成分为氧化硅，还具有第一原子团和第二原子团，第一原子团包括缺氧锗缺陷(GeODC)，第二原子团包括深能级缺陷(GeE’)。
图5A和图5B示出了自聚焦透镜的一种光路图。在一些实施例中，参见图5A和图5B，自聚焦透镜121的高度H小于或等于自聚焦透镜121的1/4节距。H为自聚焦透镜121沿光轴O的延伸方向的长度。平行光束沿正弦轨迹传播完成一个正弦波周期的长度即称为一个节距。参见图5A，对于高度H为1/4节距的自聚焦透镜121，当从光输入端面a1入射一束平行光时，经过自聚焦透镜121后光线会在光输出端面a2上汇聚成一光点。参见图5B，对于高度H小于1/4节距的自聚焦透镜121，从光输入端面a1入射的平行光，经过自聚焦透镜121后光线会在光输出端面a2上汇聚成一光面射出。可见，这种自聚焦透镜121具有光汇聚作用；此外，由于自聚焦透镜121的高度较小，因此有助于图2中显示模组100的轻薄化，且在显示面板110的一侧设置自聚焦透镜121的过程中，自聚焦透镜121的光轴不易倾斜，使得显示模组100的结构稳定性较好。
图6示出了自聚焦透镜121的又一种光路图。参见图6，自聚焦透镜121的高度等于自聚焦透镜121的1/4节距，输入的光束具有半发散角度(即发散角的一半)θ1；根据自聚焦透镜121传光原理，经过自聚焦透镜121后，输出的光束的半发散角度为θ2，θ2<θ1。也就是说，对于发散光束而言，自聚焦透镜121同样起到汇聚作用。类似地，高度小于为1/4节距的自聚焦透镜121，对于发散光束也能够起到汇聚作用。
考虑到显示面板110更轻薄的需求，自聚焦透镜121的高度的取值范围为0.3mm至1mm；例如，可以是0.3mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm，0.7mm，0.8mm，0.9mm，1mm等。
结合图4和图6所示，在一些实施例中，自聚焦透镜121的光轴上的折射率N0与最小折射率Nmin的差值(下文记为：(N0-Nmin))大于或等于0.06。当(N0-Nmin)较小时，θ1与θ2的差值较小，聚光效果不明显；当(N0-Nmin)较大时，θ1与θ2的差值较大，从而有利于更多的光线从显示模组射出，提高显示模组的出光效率。
在一些实施例中，自聚焦透镜121的光轴上的折射率N0的取值范围为1.60至1.69；例如，可以是1.60，1.61，1.62，1.63，1.64，1.65，1.66，1.67，1.68，1.69等。
在一些实施例中，自聚焦透镜121的最小折射率Nmin的取值范围为1.54至1.59；例如，可以是1.54，1.55，1.56，1.57，1.58，1.59等。
对于第一子像素P1、第二子像素P2和第三子像素P3，其正上方自聚焦透的光轴上的折射率N0和最小折射率Nmin的取值范围满足上述取值范围。第一子像素P1、第二子像素P2和第三子像素P3正上方自聚焦透镜的折射率分布满足上述公式；第二子像素P2和第三子像素P3上方自聚焦透镜(N0-Nmin)的大小可以与第一子像素P1上方自聚焦透镜的(N0-Nmin)的大小相同，也可以不同；第二子像素P2和第三子像素P3上方自聚焦透镜
的大小可以与R像素上方自聚焦透镜的
的大小相同，也可以不同。
继续参见图2，透镜层120中多个自聚焦透镜121(例如，所有自聚焦透镜121)的光轴平行于显示面板110的厚度方向Z。这里的平行可理解为大致平行，其中大致平行的可接受偏差范围例如可以是5°以内。
一自聚焦透镜121(例如每个自聚焦透镜121)在显示面板110上的正投影与一子像素P具有重叠区域OA。例如，每个子像素P的正上方(方向Z的箭头指向的一侧)设置有一个自聚焦透镜121或多个自聚焦透镜121。其中，在显示面板110上的正投影是指，沿方向Z，在显示面板110上的投影。这样一来，该子像素P射出的光线能够被该自聚焦透镜121进行汇聚，在不增加功耗的前提下，有助于提高显示模组100的出光效率。此外，由于自聚焦透镜121具有梯度变化的折射率，光在自聚焦透镜121内部实现汇聚，相比于微凸透镜，自聚焦透镜121的表面形态对聚光效果影响不大，因此可以减少透镜表面缺陷带来显示模组显示效果下降的问题，提高产品良率。
图7～图9C示出了子像素的分布以及子像素与自聚焦透镜的位置关系。在一些实施例中，参见图7，显示面板110中，多个子像素可以构成多个重复单元RU，多个重复单元RU可以呈阵列排布。例如，多个重复单元RU排列成沿方向Y分布的多个重复单元排，每个重复单元排包括沿方向X分布的至少两个重复单元RU。参见图8A～图9C，一重复单元(例如每个重复单元)RU可以包括：发光颜色不同的第一子像素(例如红色子像素)P1，第二子像素(例如绿色子像素)P2，第三子像素(例如蓝色子像素)P3。在本实施例中对该重复单元中各子像素的排列形式不做限制。
在一种可能的实现方式中，结合图7和图8A可见，一重复单元(例如每个重复单元)RU包括四个子像素排，每个子像素排例如沿方向X延伸且包括两个子像素，相邻两个子像素排中的子像素错位分布；此时，重复单元RU中子像素的排列形式可以称为错位阵列。为了将每个子像素发出的光进行汇聚，在显示模组中，多个自聚焦透镜121和多个子像素P可以一一对应地设置。示例性地，每个自聚焦透镜121在显示面板110上的正投影仅与一个子像素P有重叠区域，与其他子像素不重叠。这样使得各个子像素P发出的光线在汇聚后的分布和各个子像素P的分布类似，有助于显示模组具有较好的显示效果。
又示例性地，每个自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影覆盖一个子像素P，即一个子像素P包含在一自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影以内，这样有助于将一子像素P发出的绝大部分光向同一个位置汇聚。例如，一自聚焦透镜121的形状为圆柱，其直径D1大于或等于该自聚焦透镜121对应的子像素P的尺寸D2；其中，子像素P的尺寸为该子像素的边界中相距最远的两点之间的距离。具体的，例如，将该自聚焦透镜121应用于手机中，自聚焦透镜121-1的直径小于或等于30μm，自聚焦透镜121-2的直径小于或等于20μm，自聚焦透镜121-3的直径小于或等于40μm；又例如，将该自聚焦透镜121应用于平板电脑或笔记本电脑中，自聚焦透镜121-1的直径小于或等于60μm，自聚焦透镜121-2的直径小于或等于40μm，自聚焦透镜121-3的直径小于或等于80μm。此外，自聚焦透镜121-1，121-2和121-3的直径可以为10μm～100μm，使得每个自聚焦透镜在显示面板100上的正投影仅覆盖一个子像素P，而与其他子像素P不重叠。示例性地，自聚焦透镜121-1，121-2和121-3的直径可以不同，例如，自聚焦透镜121-3的直径大于自聚焦透镜121-2的直径，自聚焦透镜121-2的直径大于自聚焦透镜121-1的直径。
在另一种可能的实现方式中，结合图7和图8B可见，子像素的排列形式与图8A相同，在此不再赘述。相比于图8A中，相邻自聚焦透镜121之间不接触的方案。在图8B中，相邻自聚焦透镜121可以接触。示例性地，自聚焦透镜121-1，121-2和121-3的直径可以相同，这样制备透镜层时更为简便。
此外，在上述图8A和图8B示出的子像素与自聚焦透镜的位置关系，还可以适用于其他类型的子像素的排列形式，在此不作限制。
在又一种可能的实现方式中，结合图7和图9A可见，一重复单元(例如每个重复单元)RU包括两个子像素排，每个子像素排例如沿方向X延伸且包括四个子像素，这两个子像素排中的子像素对齐，呈阵列分布。为了将每个子像素发出的光进行汇聚，在显示模组中，一自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影与至少两个子像素P均具有重叠区域，也可以说是，一自聚焦透镜121与至少两个子像素P相对应。示例性地，每个自聚焦透镜121对应的子像素P的个数相等，例如两个，这两个子像素P中可以包含一个第二子像素P2。这样使得各个子像素P发出的光线在汇聚后的分布和各个子像素P的分布类似，有助于显示模组具有较好的显示效果。此外，由于一个自聚焦透镜121对应至少两个子像素P，这样就可以允许自聚焦透镜121具有更长的直径，有利于降低制备自聚焦透镜的难度。示例性地，每个自聚焦透镜121的形状为圆柱，且相邻的自聚焦透镜可以接触，这样可以将自聚焦透镜121的直径尽可能的长些，有利于降低制备自聚焦透镜的难度。示例性地，一自聚焦透镜121对应至少两个子像素P中，每个子像素P可以有至少一部分与该自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影重叠。例如，自聚焦透镜121-a在显示面板100上的正投影覆盖第一子像素P1，并且与第二子像素P2的一部分重叠。又如，自聚焦透镜121-b在显示面板100上的正投影与第三子像素P3的一部分重叠，并且与第二子像素P2的一部分重叠。
在又一种可能的实现方式中，结合图7和图9B可见，子像素的排列形式与图9A相同，在此不再赘述。相比于图9A中，一子像素P仅与一自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影具有重叠区域。在图9B中，一子像素P可以与至少两个自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域。示例性地，在显示模组中，一子像素P1和一子像素P3各与三个自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域，一子像素P2与两个自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域。这样使得一子像素P发出的光向两个或三个位置汇聚，即一个子像素P可以分成多束光，有助于虚拟子像素的形成，从而提高显示模组的分辨率。一自聚焦透镜121的形状为圆柱，且在显示面板100上的正投影可以与一个或至少两个子像素P均具有重叠区域，这样自聚焦透镜的排布不必过多受到子像素排布的约束。
在又一种可能的实现方式中，结合图7和图9C可见，子像素的排列形式与图9B相同，在此不再赘述。相比于图9B中，一自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影与多个子像素P具有重叠区域。在图9C中，一自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影仅与一子像素P具有重叠区域，且一子像素P与至少两个自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域。示例性地，在显示模组中，一子像素P1和一子像素P3各与至少两个(例如六个)自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域，一子像素P2与至少两个(例如三个)自聚焦透镜121在显示面板100上的正投影均具有重叠区域。这样使得一子像素P发出的光向该子像素P的上方汇聚，各个子像素P发出的光线在汇聚后的分布和各个子像素P的分布类似，有助于显示模组具有较好的显示效果。例如，一自聚焦透镜121的形状为圆柱，其直径D1小于该自聚焦透镜121对应的子像素P的尺寸D2；其中，子像素P的尺寸为该子像素的边界中相距最远的两点之间的距离。示例性地，各个自聚焦透镜121的大小可以相同，以便于透镜层的制备。
此外，在上述图9A～图9C示出的子像素与自聚焦透镜的位置关系，还可以适用于其他类型的子像素的排列形式，在此不作限制。
示例性的，自聚焦透镜的底面的尺寸的取值范围为10μm至1mm，该自聚焦透镜的底面为自聚焦透镜靠近显示面板的表面；例如，可以是10μm，50μm，100μm，200μm，300μm，400μm，500μm，600μm，700μm，800μm，900μm，1mm等。自聚焦透镜的底面的尺寸是指：自聚焦透镜的底面的边界中相距最远的两点之间的距离，例如，自聚焦透镜为圆柱时，其底面的尺寸即直径的长度。
图10、图11和图12均为图8B沿B-B’向的剖视图。在一些实施例中，参见图10，多个自聚焦透镜121中，相邻的自聚焦透镜121之间具有间隙(间隙是指透镜层120中未被自聚焦透镜121覆盖的空间)G。在实际产品中，该间隙G可以被透镜层120上方的其他层(例如至少一个功能层)填充。
在另一些实施例中，参见图11，透镜层120还包括填充部122，填充部122填充在间隙G中，填充部122的高度与自聚焦透镜121的高度相同，这里的相同可理解为大致相同，大致相同是指：填充部122的高度与自聚焦透镜121的高度，二者之差与其中一者的比值在可接受偏差范围，例如小于或等于10％或5％等。填充部122填充在间隙G中，可以与该填充部122相邻的自聚焦透镜121接触并固定连接，例如二者可以形成一体结构，有利于固定多个自聚焦透镜121，避免多个自聚焦透镜121之间发生位移，影响显示模组的显示效果。另外，填充部122的高度与自聚焦透镜121的高度大致相同，这样使得透镜层120的上表面大致平坦，以为其上方的膜层(例如至少一个功能层)提供一平坦的表面。
在一些可能的实现方式中，填充部122的材料可以为胶；例如为光学胶(OpticalClear Adhesive，简称为OCA)。光学胶具有无色透明、光透过率在90％以上、胶结强度良好，可在室温或中温下固化，有固化收缩小且电气绝缘性能好等特点。配制光学胶使用的主料可以有机硅橡胶、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸型树脂及不饱和聚酯等中的任一种。在另一种可能实现的方式中，填充部122还可以是氧化硅、氮化硅、光敏胶等。
在又一些实施例中，参见图12，显示模组100还包括：介质层130，介质层130覆盖在多个自聚焦透镜121上并填充间隙G。
介质层130填充在间隙G中，可以与该介质层130相邻的自聚焦透镜121接触并固定连接，例如二者可以形成一体结构，有利于固定多个自聚焦透镜121，避免多个自聚焦透镜121之间发生位移，影响显示模组的显示效果。
在一些可能的实现方式中，介质层130的材料可以与上述填充部122的材料相同，此处不再赘述。
在一些实施例中，参见图10～图12，具体地，显示面板可以包括：驱动背板113，设置在驱动背板113上的多个发光器件E，以及覆盖多个发光器件的封装层112。其中，一发光器件E包含在上文中的一子像素P中，例如，发光器件E1包含在子像素P1中，发光器件E3包含在子像素P3中。驱动背板113与多个发光器件E耦接，被配置驱动每个发光器件E发光。
示例性地，封装层可以是薄膜封装层(Thin Film Encapsulation，简称为TFE)，包括：沿显示面板100的厚度方向，依次设置的无机封装层，有机封装层和无机封装层。
又示例性地，透镜层120可以位于封装层112远离驱动背板113的一侧，且与封装层112接触。
图13～图14均为图8B沿B-B’向的剖视图。在一些实施例中，显示模组还包括显示面板110出光侧的至少一个功能层(例如可以是触控层、盖板和黑矩阵中的至少一个)。例如，显示模组还具备触控功能，如图13和图14所示，显示模组100还包括：触控层140，触控层140被配置为感应触摸位置。在一种可能的实现方式中，触控层140可以与图1中的主板200耦接，主板200被配置为基于触摸位置，确定显示模组待显示的图像。示例性地，参见图13，触控层140设置于显示面板110和透镜层120之间。又示例性地，参见图14，触控层140设置于透镜层120远离显示面板110的一侧；此时由于照射到触控层的光线的入射角减小，因此，能够降低因光线发生全发射的程度，从而能够提高光线穿过触控层的比例，因此，有助于提升显示模组的出光效率。
在一些实施例中，如图15所示，显示模组100还包括：盖板150，设置于透镜层120远离显示面板110的一侧；与触控层类似地，有助于提升提升显示模组的出光效率。
在一些实施例中，显示模组还包括：黑矩阵，设置于透镜层远离显示面板的一侧；由于透镜层将显示面板出射的光线进行汇聚，从而降低光线被黑矩阵吸收的程度，有助于提升显示模组的出光效率。
示例性地，如图15所示，显示模组100还包括：胶层170，被配置将盖板150粘接至透镜层120的出光侧。该胶层170的材料可以是光学胶。
在一些实施例中，如图16所示，显示模组100还包括：粘接层160，设置于显示面板110和透镜层120之间。粘接层160可以与上述填充部122的材料相同，此处不再赘述。粘接层160的材料可以是光学胶。
如图17所示，本公开一些实施例提供一种显示模组的制备方法，被配置为制备上述各实施例中的显示模组，下文中的特征可以参考上文的解释，不再赘述。该制备方法包括：
S100、提供显示面板，显示面板包括多个子像素。
S200、在显示面板的出光侧设置透镜层。其中，透镜层包括多个自聚焦透镜，多个自聚焦透镜的轴线平行于显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，自聚焦透镜的高度小于或等于自聚焦透镜的1/4节距。
其中，制备自聚焦透镜的方法可以包括：离子交换法、激光照射法、化学气相沉淀法、离子(分子)填空法、溶胶-凝胶法、中子辐射法、晶体增长法、光刻-离子交换法、高分子盐离子交换技术、共混高分子溶出法、单体会发法、薄膜层合法、扩散法、扩散化学反应法、扩散共聚法、离心力的作用、光共聚法、悬浮共聚法、沉淀共聚法、界面凝胶共聚法等中的一种或多种组合。
在一些实施例中，S200包括：
S210、参见图18B，在显示面板110的出光侧形成初始透镜层120b，初始透镜层120b包括多个初始透镜121b。
一初始透镜121b的形状和位置，分别可以参考待形成的自聚焦透镜的形状与位置。一初始透镜121b中到轴线的距离不同的多个位置处的材料相同。轴线平行于初始透镜121b的高度方向，且过初始透镜121b的横截面的中心点，横截面为垂直于初始透镜121b的高度方向的平面。
在一种可实现的方式中，S210可以包括：
首先，参见图18A，在显示面板110的出光侧(例如，在显示面板110的出光侧的表面上；又如，在触控层远离显示面板110的表面上)形成一透明薄膜120a。例如，采用化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition，缩写为CVD)工艺，将含锗(Ge)的氧化硅材料沉积到显示面板110上，得到透明薄膜120a。
其次，参见图18B，将透明薄膜120a图案化形成多个初始透镜121b，得到初始透镜层120b。例如，图案化的工艺可以是光刻工艺等。
S220、改变初始透镜中到轴线的距离不同的多个位置的材料，以形成自聚焦透镜。
示例性地，对初始透镜层120b进行载氢和敏化处理，敏化处理的过程中发生的化学反应式如下：
其中，k1、k2表示反应速度(k1＞＞k2，即k1远远大于k2)，hv表示紫外光照射，H2为氢气。A为初始透镜121b中的初始物质，B为中间的生成物质，C为导致折射率改变的最终物质，A、B和C分别被认为是原子团GeODC(Ⅱ)、GeH和GeE’。
具体地，通过激光器将经过聚焦处理的激光光束(紫外光)对载氢的初始透镜121b进行照射，其中，聚焦后的曝光能量浓度可以达到200mJ/cm2以上。氢气在紫外光的激励下同初始透镜121b中存在得到原子团GeODC(Ⅱ)(也称为缺氧锗缺陷或锗氧缺陷)发生化学反应，生成较为稳定的氢化物(GeH)和原子团GeE’(也称为深能级缺陷)。原子团GeE’的浓度决定了材料的折射率。
因此，为了制备自聚焦透镜，参见图18C，控制初始透镜121b中到轴线的距离不同的多个位置处的曝光时间，例如，轴线位置处曝光时间为t0，沿径向远离轴线的方向，不同位置处曝光的时间为t0、t1、t2等，t1、t2两两不相同，从而得到图18D因曝光时间的差异而折射率梯度变化的自聚焦透镜121。
在另一种可实现的方式中，S210可以包括：
首先，与上述可实现的方式类似，参见图18A，在显示面板110的出光侧形成一透明薄膜120a。例如，采用化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition，缩写为CVD)工艺，将含第一离子(记为R1 +，例如，Li+、Cs+、Tl+中的至少一种)的氧化硅材料沉积到显示面板110上，得到透明薄膜120a。
其次，参见图18B，将透明薄膜120a图案化形成多个初始透镜121b，得到初始透镜层120b。例如，图案化的工艺可以是光刻工艺等。
S220中可以通过离子交换法制备自聚焦透镜，包括：将带有初始透镜层120b的显示面板置于含第二离子(记为R2 +，例如Na+和K+中的至少一种)的熔盐中，进行离子交换，以得到图18D中包含多个自聚焦透镜121的透镜层120。
具体地，图19A表示扩散开始前，熔盐中的第二离子R2 +与初始透镜121b中的第一离子R1 +分布状态，此时第一离子R1 +在初始透镜121b中均匀分布，初始透镜121b的轴线O上的折射率到侧面(轴线O到侧面的距离为r)的折射率均为N0；图19B表示离子交换后，得到的自聚焦透镜121，此时自聚焦透镜121的轴线O上的折射率为N0，侧面的折射率为N(r)。自聚焦透镜121既存在第一离子R1 +，又存在第二离子R2 +。例如，自聚焦透镜121的轴线O上的第一离子R1 +未被交换，侧面(即边缘)上的第一离子R1 +全部被交换成第二离子R2 +，第二离子R2 +的浓度从轴线到边缘在径向呈渐变分布，对应的折射率也是变化的。
在另一些实施例中，S200、在显示面板的出光侧设置透镜层包括：在显示面板的出光侧(例如，在显示面板的出光侧的表面上；又如，在触控层远离显示面板的表面上)粘贴透镜层。
示例性地，可以先提供透镜层，再将透镜层粘贴到显示面板的出光侧。例如，透镜层可以如图11所示，包括：多个自聚焦透镜121和填充部122；也可以如图12所示，包括：多个自聚焦透镜121和介质层130。其中，填充部122或介质层130的材料可以为胶。此时可以通过填充部122或介质层130，将透镜层粘贴到显示面板的出光侧。
又示例性地，透镜层120可以通过图16中额外的粘接层160，粘贴到显示面板的出光侧。
其中，透镜层120中的多个自聚焦透镜121的制备工艺可以包括：
首先，对初始透明条采用上述任一种制备方法(例如，离子交换法，激光照射法等)进行加工得到自聚焦透镜条。其中，初始透明条的材料可以与上文中初始透镜的材料相同。例如，如图20所示，将由含第一离子的氧化硅材料制成的初始透明条121c置于含第二离子的熔盐中，进行离子交换，得到折射率从轴线到边缘在径向呈渐变分布的自聚焦透镜条。
其次，对自聚焦透镜条进行切片处理，以得到多个自聚焦透镜。
之后，根据需要(例如根据图8A～图9C中自聚焦透镜的分布)，将切片得到的多个自聚焦透镜进行排布，形成透镜层。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种显示模组，其特征在于，包括：
显示面板，包括多个子像素；
透镜层，设置于所述显示面板的出光侧，包括：多个自聚焦透镜，所述多个自聚焦透镜的光轴平行于所述显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在所述显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，所述自聚焦透镜的高度小于或等于所述自聚焦透镜的1/4节距。
2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述自聚焦透镜的高度的取值范围为0.3mm至1mm。
3.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，自聚焦透镜的底面的尺寸的取值范围为10μm至1mm，所述自聚焦透镜的底面为所述自聚焦透镜靠近所述显示面板的表面。
4.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述自聚焦透镜的光轴上的折射率与所述自聚焦透镜的最小折射率的差值大于或等于0.06。
5.根据权利要求1或4所述的显示模组，其特征在于，所述自聚焦透镜的光轴上的折射率的取值范围为1.60至1.69，和/或，所述自聚焦透镜的最小折射率的取值范围为1.54至1.59。
6.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述自聚焦透镜的折射率分布满足如下公式：
N(r)＝N0(1-A*r2/2)；
其中，N0为所述自聚焦透镜的光轴上的折射率，r为所述自聚焦透镜中任意位置到光轴的距离，N(r)为所述自聚焦透镜在到所述光轴的距离为r的位置的折射率，
为折射率分布常数，
的取值范围为0.25至0.35。
7.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，一自聚焦透镜在所述显示面板上的正投影与至少两个子像素均具有重叠区域；或者，
至少两个自聚焦透镜在所述显示面板上的正投影与一子像素均具有重叠区域；或者，
所述多个自聚焦透镜和所述多个子像素一一对应地设置。
8.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述多个自聚焦透镜中，相邻的自聚焦透镜之间具有间隙；
所述透镜层还包括填充部，所述填充部填充在所述间隙中，所述填充部的高度与所述自聚焦透镜的高度相同；或者，所述显示模组还包括：介质层，所述介质层覆盖在所述多个自聚焦透镜上并填充所述间隙。
9.根据权利要求8所述的显示模组，其特征在于，所述填充部或介质层的材料为胶。
10.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，还包括：
粘接层，被配置将所述透镜层粘接至所述显示面板的出光侧。
11.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，还包括：
触控层，设置于所述显示面板和所述透镜层之间，或者，设置于所述透镜层远离所述显示面板的一侧；
和/或，
盖板，设置于所述透镜层远离所述显示面板的一侧。
12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的显示模组。
13.一种显示模组的制备方法，其特征在于，包括：
提供显示面板，所述显示面板包括多个子像素；
在显示面板的出光侧设置透镜层，所述透镜层包括多个自聚焦透镜，所述多个自聚焦透镜的光轴平行于所述显示面板的厚度方向；一自聚焦透镜在所述显示面板上的正投影与一子像素具有重叠区域，所述自聚焦透镜的高度小于或等于所述自聚焦透镜的1/4节距。
14.根据权利要求13所述的显示模组的制备方法，其特征在于，
在显示面板的出光侧设置透镜层包括：在显示面板的出光侧形成初始透镜层，所述初始透镜层包括多个初始透镜，一初始透镜中到轴线的距离不同的多个位置处的材料相同，所述轴线平行于所述显示面板的厚度方向；改变所述初始透镜中到轴线的距离不同的多个位置的材料，以形成自聚焦透镜；
或者，
在显示面板的出光侧粘贴透镜层。
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