一种显示面板和显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种显示面板和显示装置。

背景技术：

随着谷歌眼镜、虚拟现实(英文：Virtual Reality，简称：VR)、增强现实(英文：Augmented Reality，简称：AR)头盔等产品的推出，近眼显示技术受到越来越多的关注和研究。

一种用于实现3D显示的近眼显示装置通常包括对应用户左眼的左显示区域和对应用户右眼的右显示区域，通过在左、右两个显示区域显示相同场景的不同视差画面，利用人的双眼的视差实现3D显示效果。但是这种近眼显示装置由于仅利用了双眼的视差，单眼的聚焦位置均处在显示屏上，而不是聚焦在所显示的3D场景上，出现了单眼的聚焦距离和双眼的汇聚距离不一致的问题，而真实世界中两者是一致的，所以佩戴者会出现眩晕等不适的情况。

技术实现要素：

为了解决现有近眼显示装置单眼的聚焦距离和双眼的汇聚距离不一致的问题，本实用新型实施例提供了一种显示面板和显示装置。所述技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种显示面板，显示面板包括第一显示区域，所述第一显示区域包括至少两个显示单元组，每个所述显示单元组包括至少一个显示单元；

所述第一显示区域内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛中的光线；同一个所述显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上同一视点的光线，不同的所述显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上不同视点中的光线；

所述显示面板还包括驱动电路，所述驱动电路用于：驱动所述至少两个显示单元组中的显示单元，使得所述显示面板上的至少两个显示单元组显示同一显示场景在对应视点所能观看到的画面。

在本实用新型实施例的一种实现方式中，每个所述显示单元组中的显示单元均匀分布在所述第一显示区域内。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述至少两个显示单元组对应的视点中，任意相邻的两个视点的间距小于2.5mm。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述驱动电路用于：获取驱动信号，所述驱动信号包括输入至各个所述显示单元组中显示单元的驱动信号；根据所述驱动信号驱动所述至少两个显示单元组中的显示单元。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述驱动电路用于：获取画面信息，所述画面信息包括待显示画面上各个像素点的颜色和亮度的信息，以及描述所述各个像素点的显示距离的信息；根据所述画面信息生成驱动信号，采用所述驱动信号驱动所述至少两个显示单元组中的显示单元。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述驱动电路，用于根据所述画面信息将所述待显示画面按照显示距离划分为若干组像素点；根据每组像素点的显示距离，分别确定各组像素点在两个或多个显示单元组中显示时，所采用的两个或多个显示单元中任意两个显示单元之间的距离；根据所述各组像素点显示时所采用的任意两个显示单元之间的距离，确定各个显示单元组的显示单元应当显示的画面；将所述应当显示的画面对应的驱动信号写入到各个显示单元中。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，当所述显示面板包括多个显示单元组时，所述多个显示单元组对应的多个视点采用轴对称分布方式、中心放射状分布方式或螺旋状放射分布方式排布。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，当所述显示面板包括四个显示单元组时，所述四个显示单元组对应的四个视点中两个视点的连线和另外两个视点的连线垂直相交，且所述四个视点均匀分布在两条连线的交点的周围。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述显示面板包括出光控制层，所述出光控制层用于控制所述显示面板上各个显示单元产生的光线的颜色和方向，或控制所述显示面板上各个显示单元产生的光线的方向。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述显示单元包括两个以上像素时，所述两个以上像素产生的光线的方向相同。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述显示面板还包括第二显示区域，所述第一显示区域和所述第二显示区域内的显示单元产生的光线分别照射到用户的两只眼睛中，且所述第一显示区域与所述第二显示区域分别显示同一显示场景的双眼视差画面。

在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述显示面板包括两个独立的子显示面板，所述第一显示区域和所述第二显示区域分别位于两个独立的子显示面板上；或者，所述第一显示区域和所述第二显示区域为所述显示面板上的两个显示区域。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括第一方面任一项所述的显示面板。

本实用新型通过在第一显示区域设计至少两个显示单元组，不同显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上不同视点中的光线，驱动电路驱动至少两个显示单元组中的显示单元，使得显示面板上的至少两个显示单元组显示同一显示场景在对应视点所能观看到的画面；不同显示单元组的图像可以透过不同视点分别在人眼视网膜上成像，通过晶状体将聚焦程度调节到合适程度，这些像可以形成一幅清晰的视网膜像，即实现了单眼聚焦3D显示效果。此时单眼聚焦不再处在显示屏幕上，而是聚焦在所显示的3D场景上，和视差3D技术结合后，可以使得单眼的聚焦位置和双眼视线的汇聚位置重合，这样就避免了单眼的聚焦距离和双眼的汇聚距离不一致的问题，解决了佩戴者出现眩晕等不适情况的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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1A是本实用新型实施例提供的一种显示面板的结构示意图；

图1B是本实用新型实施例提供的一种显示面板的3D画面生成示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种显示单元分布示意图；

图3是本实用新型实施例提供的显示面板的光路示意图；

图4是本实用新型实施例提供的显示面板的光路示意图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种显示面板的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的显示面板的光路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种显示面板，显示面板包括第一显示区域，第一显示区域包括至少两个显示单元组，每个显示单元组包括至少一个显示单元。各个显示单元组中显示单元的数量相同或不同。

第一显示区域内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛中的光线。同一个显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上同一视点的光线，不同显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上不同视点中的光线；也就是说第一显示区域内的显示单元产生的光线汇聚到人眼的至少两个视点中。

显示面板还包括驱动电路，驱动电路用于：驱动至少两个显示单元组中的显示单元，使得显示面板上的至少两个显示单元组显示同一显示场景在对应视点所能观看到的画面。其中，驱动电路驱动的至少两个显示单元可以是显示面板上的全部或部分显示单元组。上述显示场景对应一幅3D画面，在对应视点所能观看到的画面为2D画面。例如，显示场景可以包括景、物、人等内容，两个视点观测到的2D画面分别是从两个方向观看该显示场景得到的画面。

其中，同一显示场景是指一幅3D画面所对应的现实中的场景，在现实中用户同一只眼睛的各个视点、以及不同眼睛观看该场景会得到不同的画面。每一幅画面可以透过人眼瞳孔上每个视点分别在视网膜上成像，人眼将晶状体调整到合适聚焦状态，将各个视点的视网膜成像合成一幅清晰的像，从而可以实现单眼聚焦3D显示效果。

图1A是本实用新型实施例提供的一种显示面板的结构示意图(以双视点情况(即显示面板包括两个显示单元组)为例进行说明，多视点的情况可以以此类推)，参见图1A，显示面板10包括第一显示区域，第一显示区域包括2个显示单元组100，每个显示单元组100包括至少一个显示单元101。

第一显示区域内的所有显示单元101被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛(图1A中标号200)中的两个视点上的光线101A和101B，光线101A和101B分别对应眼睛中的瞳孔(图1A中标号201)上(或瞳孔附近)的视点A和B。第一显示区域内的显示单元101被两个显示单元组100均分，且分别属于两个显示单元组100的显示单元101交替分布(但不限于此)。两个视点A和B对应的显示单元组100分别产生对应同一显示场景的不同画面。值得说明的是，图1A中显示面板内的黑点表示省略的显示单元101。

图1B所示为两个视点下3D画面生成示意图，图中示出的3D画面包括标号1～5这五个点，显示面板上的两个显示单元组100中分别有五个显示单元101显示这五个点，人眼分别通过两个视点A和B看到这五个点，分别得到两个视点A和B观看该3D画面能够得到的画面(2D)，通过聚焦从而形成3D画面。图1B所示的3D画面中，1、2和5三个点的显示距离相等，两个显示单元组100中显示标号为1的点的两个显示单元的距离、显示标号为2的点的两个显示单元的距离和显示标号为5的点的两个显示单元的距离相等。同理，两个显示单元组100中显示标号为3的点的两个显示单元的距离和显示标号为4的点的两个显示单元的距离相等。两个显示单元组100中显示标号为1的点的两个显示单元的距离和显示标号为3的点的两个显示单元的距离不相等。

其中，从单个显示单元101看，视点是指光线101A或101B照射到人眼瞳孔(图1A中标号201)上或瞳孔附近的落点的位置；从显示面板整体看，视点是指从整个显示面板所发出的光线101A或101B在人眼瞳孔(图1A中标号201)上或瞳孔附近形成的各个汇聚点；上述一个视点可以是瞳孔上一个点或区域。

本实用新型通过在第一显示区域设计至少两个显示单元组100，至少两个显示单元组100对应人眼上的至少两个视点，属于每个视点的显示单元组100分别产生对应同一显示场景的在每个视点所能观看到的不同画面，并且将这些画面分别汇聚到对应的视点上。通过按照上述方式显示这些画面，使得人眼的晶状体处在某一汇聚状态时(该汇聚状态恰好为人眼在现实环境中观察对应于显示场景的真实场景时所具有的汇聚状态)，这些画面通过人眼光学系统成像后恰好在视网膜上形成一幅共同的像(该像恰好为人眼在现实环境中观察对应于显示场景的真实场景时所形成的视网膜上的像)，即实现了单眼的聚焦3D显示效果。人眼可以通过改变晶状体的聚焦状态可以实现对显示场景的选择性聚焦，达到了可以选择不同距离、不同方位、不同景深的选择性观看；其中选择性聚焦可以是选择聚焦两幅画面的不同位置进行聚焦，也可以是选择多幅画面中的两幅进行聚焦。另外，此时单眼聚焦不再处在显示屏幕上，而是聚焦在所显示的3D场景上，当该技术和现有的双眼视差3D技术结合时，就可以解决现有双眼视差3D技术中单眼的聚焦距离和双眼的汇聚距离不一致的问题，大大降低佩戴者出现眩晕等不适问题的可能。

其中，本实用新型实施例中的显示单元101均为指向型显示单元，指向型显示单元是指显示单元被构造成能够产生与显示面板具有设定大小的夹角的光线。

其中，每个显示单元组100中的显示单元101均匀分布在第一显示区域内，每个显示单元组100对应一个视点。其中，均匀分布是指将第一显示区域内分为多个子区域，一个显示单元组100在各个子区域内均布置有属于该显示单元组100的显示单元101。在具体布置时，相邻的两个显示单元101可以分别属于对应不同视点的显示单元组100，或者属于对应相同视点的显示单元组100。通常可以采用交替排列的方式对各个显示单元组100的显示单元101进行排布。具体可以参照图2(以四视点情况为例)，标号1～4的显示单元101分别属于对应四个不同视点的显示单元组100。每个显示单元组100中的显示单元101均匀分布在第一显示区域内，这样每个显示单元组都能够形成相同大小的画面。

在本实用新型实施例中，驱动电路用于驱动显示面板上的各个显示单元101进行画面显示，使得各个显示单元组100显示同一显示场景在对应视点所能观看到的画面。

具体地，上述驱动电路驱动方式包括下述两种：

第一种驱动方式，驱动电路用于：获取驱动信号，驱动信号包括输入至各个显示单元组100中显示单元101的驱动信号；根据驱动信号驱动至少两个显示单元组100中的显示单元101。其中，输入至各个显示单元101的驱动信号具体为驱动显示单元101中各个像素的驱动电压。

在这种驱动方式中，既可以同时显示画面中不同显示距离的像素点，也可以采用分时方式每次显示一种显示距离的像素点。

第二种驱动方式，驱动电路用于：获取画面信息，画面信息包括待显示画面上各个像素点的颜色和亮度的信息，以及描述各个像素点的显示距离的信息；根据画面信息生成驱动信号，采用驱动信号驱动至少两个显示单元组100中的显示单元101。

其中，显示距离是指3D画面中，人眼观看到的点到人眼的距离。

具体地，驱动电路根据画面信息将待显示画面按照显示距离划分为若干组像素点；根据每组像素点的显示距离，分别确定各组像素点在两个或多个显示单元组100中显示时，所采用的两个或多个显示单元101中任意两个显示单元101之间的距离(后文简称对应的显示单元101的距离，每组像素点中所有像素点的对应的显示单元101的距离相等)；根据各组像素点显示时所采用的任意两个显示单元101之间的距离，确定各个显示单元组100的显示单元101应当显示的画面；将应当显示的画面对应的驱动信号写入到各个显示单元101中。

在这种实现方式中，驱动电路根据画面信息中描述的像素点的显示距离的信息，确定各个显示单元组100的显示单元101应当显示的画面。以两个显示单元组100显示为例，根据待显示画面可以确定第一显示单元组中各个显示单元101应当显示的画面，然后根据显示距离，确定第一显示单元组中每个显示单元101在第二显示单元组中对应的显示单元101，第一显示单元组中每个显示单元101在第二显示单元组中对应的显示单元101与第一显示单元组中每个显示单元101显示相同画面即可。

和第一种驱动方式相同，第二种驱动方式也包括两种显示模式：第一种模式是分时显示模式，即不同时刻显示具有不同显示距离的像素点，通过不同显示距离的像素点叠加得到一定景深范围内的3D图像；第二种模式是同时显示模式，即在同一时刻显示一定景深范围内的3D图像。

由于第一种显示模式下，同一时刻显示面板只显示相同显示距离的像素点，通过多次显示可以将所有像素点均显示出来，显示分辨率较高，但响应速度较慢；第二种显示模式下，在同一时刻显示面板显示待显示画面的所有像素点，因此响应速度更快，但分辨率有所下降(可能需要舍弃部分像素点才能实现)。

由于第一种显示模式下，同一时刻显示面板只显示相同显示距离的像素点，所以在确定出对应的显示单元101的距离后，按照此距离以及需要显示的像素点的位置分布，在显示面板上确定出对应的显示单元；以两个显示单元组为例，如图3所示，光线1、4为两个对应的显示单元发出的光线(用于显示待显示画面上的同一像素点)，光线2、5为两个对应的显示单元发出的光线，光线3、6为两个对应的显示单元发出的光线，三组光线经过人眼20后交汇在眼内同一距离像面30上，人感觉到这些点对应的物点也在同一物面40上，图3中还示出了物方焦点M和像方焦点N，这里不做赘述。第二种显示模式下，在同一时刻显示面板显示多种显示距离的像素点，因此需要将对应的显示单元101设置成几种不同的距离，如图4所示，光线1、6为两个对应的显示单元发出的光线，光线2、5为两个对应的显示单元发出的光线，光线3、4为两个对应的显示单元发出的光线；图4所示，仅为对显示面板上一个位置显示不同显示距离的像素点进行举例，该显示面板在各个位置均能显示不同显示距离的像素点，从而得到完整画面。

值得说明的是，当固定显示待显示画面中同一像素点的两个显示单元之间的间距时，所显示的虚拟物点距离人眼的远近也被固定(假定人眼晶状体为理想透镜，实际情况可依据人眼实际模型进行相应调整；另外，不同方位上，因对应同一物距上的不同虚拟物点的光线对人眼晶状体张角的差异，因此为了优化显示效果，上述显示单元之间的间距可以根据实际情况稍作调整)，此时形成待显示画面中相同显示距离处的像素点。在选取对应的显示单元101时，对应的显示单元101发出的光线之间的夹角，一般小于1度。

由于待显示画面中像素点的显示距离与对应的显示单元101的距离是对应的，因此在本实用新型实施例中，对应的显示单元101的间距处于设定范围内。

进一步地，设定范围为0.1-2.5mm，即对应的显示单元101间距为0.1-2.5mm，通过在该间距内选择不同大小的数值，从而实现对显示距离的调控。

对于具有多个显示单元组100的显示面板而言，这多个显示单元组100既可以用于同时显示待显示画面中同一显示距离的像素点，也可以用于分别在不同时刻显示不同显示距离的像素点。

进一步地，当显示面板10包括多个显示单元组100时，多个显示单元组100对应的多个视点可以采用轴对称分布方式、中心放射状分布方式、螺旋状放射分布方式等方式排布，从而使得用户观看时多个视点能够处于人眼瞳孔中心的附近。其中，轴对称分布方式可以是左右对称或者上下对称；中心放射状分布方式是指多个视点分布在同心设置的多个圆形上，且每个圆形上均匀分布若干视点；螺旋状放射分布方式是指多个视点从内向外按照螺旋状排布。

其中，当显示面板10包括四个显示单元组100时，四个显示单元组100对应的四个视点中两个视点的连线和另外两个视点的连线垂直相交，且四个视点均匀分布在两条连线的交点的周围。四个显示单元组100设计方便，也能够满足人眼观看需求，且这样设计四个显示单元组100的视点分布，使得四个视点均匀分布在人眼瞳孔中心的附近，避免视点距离太密集造成的干扰。

本实用新型实施例中，由于一般照明状态下，人眼瞳孔最大直径约为2.5mm，因此，为保证同一时刻至少有两个视点的画面进入瞳孔，任意相邻的两个视点间距需要小于2.5mm。

在设计各个显示单元101的出光方向时，可以依次进行设计，具体地：

以两个视点的情况为例，参见图1A，人眼瞳孔距离显示面板的距离为d，该显示面板将光线汇聚到瞳孔附近的两个点A和B，A和B距离瞳孔中心的距离分别为S_A和S_B，显示面板上两个对应的显示单元发出的分别汇聚到视点A和B的光线分别为a和b，这两个显示单元与瞳孔-显示面板垂线L的距离分别为h_a和h_b，此时这两个显示单元所发出的光线相对于瞳孔-显示面板垂线L的倾角分别为arctan((h_a-S_A)/d)以及arctan((h_b+S_B)/d)。

在本实用新型实施例中为了实现对显示面板中各个显示单元的发出的光进行控制，该显示面板中包括出光控制层，出光控制层用于控制显示面板上各个显示单元100产生的光线的颜色和方向，使得各显示单元100发出的光线中设定颜色部分以设定方向照射到人眼对应视点上；或者控制显示面板上各个显示单元产生的光线的方向。其中，出光控制层可以为光栅结构、光栅波导耦合结构或微透镜阵列。其中，光线的颜色的控制一般依赖于显示面板的彩膜或发光单元，但在本实用新型实施例中也可以通过出光控制层来实现。

其中，显示面板可以为液晶显示面板，此时光栅结构可以设置在液晶显示面板背光部分，用于控制显示面板的各个显示单元将设定颜色的光从设定位置上以设定方向射出；或者，控制显示面板的各个显示单元将光从设定位置上以设定方向射出。显示面板10可以为液晶显示面板或有机发光二极管显示面板，此时光栅结构可以设置在液晶显示面板或有机发光二极管显示面板之上。为了减小显示面板的厚度，在上述液晶显示面板中，可以采用侧入式背光源作为背光装置。

在本实用新型实施例中，显示单元101包括至少一个像素。显示单元101可以包括多个像素，也可以包括较少的像素，当显示单元包括较少像素时，通过设置较多的显示单元组成一个显示单元组，满足显示需要。

进一步地，在显示单元101包括两个以上像素时，两个以上像素产生的光线的方向相同。

其中，各个像素均包括三个子像素，该显示面板的中子像素排布方式可以包括：常规的条状电极排布方式(每个像素中的三个子像素设置在同一行，每个子像素的形状可以为长条形，长条形的长度方向与行方向相同，或者与行方向垂直)、三角点阵排布方式(三个子像素设置在三角形的三个顶点处)、BV3排布方式(三角点阵列排布方式的一种，调整子像素的形状间距等，使得相邻的相同颜色的子像素形成正三角形)等。

图5是本实用新型实施例提供的另一种显示面板的结构示意图，显示面板10还包括第二显示区域，第一显示区域10A和第二显示区域10B内的显示单元101产生的光线分别照射到用户的两只眼睛200(参见图6的光路图)中，第一显示区域10A上的各显示单元101与第二显示区域10B上的各显示单元101一一对应，且第一显示区域10A与第二显示区域10B分别显示同一显示场景的双眼视差画面(即同一显示场景通过双眼所能观看到的不同的画面)。通过显示画面的调整，可以使得单眼的聚焦位置和双眼视线的汇聚位置重合，从而避免现有显示中视差3D技术中由于单眼的聚焦位置和双眼视线的汇聚位置差别较大造成用户眩晕的问题。

由于人的双眼处在不同的位置，观看同一显示场景时，观看的方位不同，因此通过双眼所能观看到的不同的画面。而对于显示面板而言，两个显示区域分别对应显示双眼观看到的画面，两个显示区域显示的画面可以是通过对应布置的相机拍摄得到的。

具体地，显示面板包括两个独立的子显示面板，第一显示区域10A和第二显示区域10B分别位于两个独立的子显示面板上；或者，第一显示区域10A和第二显示区域10B为显示面板上的两个显示区域。

本实用新型实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述任一种显示面板。

该显示装置可以为虚拟/增强现实头戴显示器设备等任何具有近眼3D显示功能的产品或部件。

由于本实用新型实施例提供的显示装置与上述任一种显示面板具有相同的技术特征，所以也能解决同样的技术问题，产生相同的技术效果。

本实用新型通过在第一显示区域设计至少两个显示单元组，不同显示单元组内的所有显示单元被构造成能够产生汇聚到用户的同一只眼睛上不同视点中的光线，驱动电路驱动至少两个显示单元组中的显示单元，使得显示面板上的至少两个显示单元组显示同一显示场景在对应视点所能观看到的画面；不同显示单元组的图像可以透过不同视点分别在人眼视网膜上成像，通过晶状体将聚焦程度调节到合适程度，这些像可以形成一幅清晰的视网膜像，即实现了单眼聚焦3D显示效果。此时单眼聚焦不再处在显示屏幕上，而是聚焦在所显示的3D场景上，和视差3D技术结合后，可以使得单眼的聚焦位置和双眼视线的汇聚位置重合，这样就避免了单眼的聚焦距离和双眼的汇聚距离不一致的问题，解决了佩戴者出现眩晕等不适情况的问题。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。