一种显示装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于显示【技术领域】，具体涉及一种显示装置。该显示装置，包括具有多个亚像素的显示基板，其中，所述显示基板的出光侧设置有分光单元，所述分光单元包括衬底，所述衬底开设有多个具有平面侧面的凹槽，所述凹槽与所述亚像素一一对应。该显示装置可以实现多视点的裸眼3D显示；同时，还具有结构简单，易于实现轻小化以及薄型化的优点。
【专利说明】
_种显不装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于显示【技术领域】，具体涉及一种显示装置。
【背景技术】
[0002]3D显示技术已成为目前显示领域的发展趋势。目前，3D显示技术一般是采用双目视差原理来实现，即将两幅视差图像(即左、右视差图像)显示在二维显示屏上，然后利用一定的技术使观看者的左、右眼分别只能看到显示屏上的左、右视差图像。
[0003]现有的3D显示技术主要包括偏振光3D显示技术、快门3D显示技术和分色3D显示技术。其中，偏振光3D显示技术一般采用分割空间的方法，因而会造成分辨率损失，降低了3D显示的效果，视角也受到影响，且易产生串扰(即重影现象)；快门3D显示技术一般采用分割时间的方法，容易引起画面闪烁和产生串扰；分色3D显示技术利用互补色原理并滤掉了大部分颜色，使得画面颜色严重失真、亮度也严重下降，因而大大降低了 3D显示的效果。
[0004]采用上述3D显示技术形成的显示装置，人眼在观看画面时均需配戴与之相适配的眼镜，给眼睛带来负担且降低了观看舒适感。因此，不需配戴眼镜的3D技术，即裸眼3D显示技术应运而生，并备受关注。其中一种实现裸眼3D显示的技术是利用光栅的光屏障式裸眼3D技术，这种利用光栅的光屏障式技术实现裸眼3D的缺陷在于:光栅对光线有衍射作用，并且光栅也不能将光线准确设定在一定的方向上，会导致画面光线存在发散现象，使左右眼发生干扰，导致人眼看到的3D图像模糊；同时，这种利用光栅的光屏障式技术实现的3D图像只有一个视点，只能满足一人观看，且是在某一个特定的位置观看，人眼稍微一动，就不能观看到3D画面；由于存在不能供多人同时观看的不便，因此未在商业上获得应用和推广。
[0005]因此，设计一种不需配戴眼镜即可观看的、具有多视点的、清晰的3D画面的显示装置成为目前亟待解决的技术问题。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种显示装置，该显示装置可以实现多视点的裸眼3D显示；同时，还具有结构简单，易于实现轻小化以及薄型化的优点。
[0007]解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该显示装置，包括具有多个亚像素的显示基板，其中，所述显示基板的出光侧设置有分光单元，所述分光单元包括衬底，所述衬底开设有多个具有平面侧面的凹槽，所述凹槽与所述亚像素--对应。
[0008]优选的是，所述衬底为透明材料，所述凹槽设于所述衬底远离所述显示基板的一侧表层，且所述凹槽的开口背离所述显示基板。
[0009]优选的是，所述凹槽为正N棱锥体形状，正N棱锥体形状的所述凹槽的开口形状与所述亚像素的截面形状相同，正N棱锥体形状的所述凹槽的顶点在所述显示基板上的投影与所述亚像素的中心重合，其中:3 < NS 8，且N为正整数。
[0010]优选的是，每一所述亚像素的形状为正N边形；
[0011]具有不同显示颜色的所述亚像素周期性循环排列，三个或四个不同显示颜色的所述亚像素构成像素，所述像素的形状为长方形。
[0012]优选的是，所述亚像素的截面形状为正方形形状，所述凹槽为正四棱锥体形状，且正四棱锥体形状的所述凹槽的顶点在垂直于开口所构成的平面的中心线上。
[0013]优选的是，所述衬底的厚度大于所述凹槽的高度，所述衬底的厚度为所述亚像素的边长的0.7-0.9倍，正四棱锥体形状的所述凹槽的高度为所述亚像素的边长的0.6-0.8倍。
[0014]优选的是，每一正N棱锥体形状的所述凹槽的侧面均设置有全息动态显示增透膜，所述全息动态显示增透膜为由非记忆性陶瓷形成。
[0015]优选的是，所述全息动态显示增透膜为由锆钛酸铅系压电陶瓷形成，并通过镀膜方式形成在正N棱锥体形状的所述凹槽的侧面。
[0016]优选的是，所述衬底为玻璃，所述衬底中的正N棱锥体形状的所述凹槽通过锻造工艺形成。
[0017]优选的是，所述分光单元通过贴合工艺与所述显示基板形成一体。
[0018]优选的是，所述显示基板为液晶显示面板或有机电致发光二极管显示面板。
[0019]本实用新型的有益效果是:该显示装置通过在显示基板的出光侧增加分光单元，利用分光单元中的微型正N棱锥体形状的凹槽的侧面，对从显示基板中亚像素出射的光线的透射和折射，可以实现多视点的裸眼3D显示；同时还具有结构简单，易于实现轻小化以及薄型化的优点，便于携带的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例1中显示装置的结构示意图；
[0021]图2为图1中分光单元的结构示意图；
[0022]图3为图1中显示基板与分光单元的局部结构示意图；
[0023]图4为本实用新型实施例1中显示装置的光路示意图；
[0024]附图标记中:
[0025]1 一显不基板；11 一亚像素；
[0026]2 —分光单兀；21 —衬底；22 —凹槽。
【具体实施方式】
[0027]为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型显示装置作进一步详细描述。
[0028]实施例1:
[0029]本实施例提供一种显示装置，该显示装置不需配戴眼镜即可观看到清晰的3D画面，且画面具有多视点。
[0030]如图1-图3所示，该显示装置包括具有多个亚像素11的显示基板1 (Panel)，显示基板1的出光侧设置有分光单元2，分光单元2包括衬底21，衬底21开设有多个具有平面侧面的凹槽22，凹槽22与亚像素11--对应。凹槽22能将入射至分光单元2上的、对应着每一亚像素11的光经透射分散到凹槽22的多个侧面，不同凹槽22的同一侧面上的光出射分光单元2折射后汇聚并形成分离图像，处于不同侧的侧面形成的分离图像在人眼中叠加形成3D画面。
[0031]其中，分光单元2包括透明的衬底21，凹槽22设于衬底21远离显示基板I的一侧表层，且凹槽22的开口背离显示基板I。具体的，凹槽22为正N棱锥体形状，每一正N棱锥体形状的凹槽22的开口与一亚像素11相对应、且与亚像素11的截面(平行于显示基板I表面的截面)形状相同，正N棱锥体形状的凹槽22的顶点在显示基板I上的投影与亚像素11的中心重合，其中:3彡N彡8，且N为正整数。
[0032]简单地讲，分光单元2即开设有与亚像素11排列相同的、分光用的正N棱锥体形状的凹槽22的透明的薄玻璃板或塑料板(相对玻璃板，塑料板能做得更薄)，每个亚像素11都对应一个微型正N棱锥体形状的凹槽22。这里，称其“微型”是由于其具有与亚像素11尺寸对应的微小结构，通常为ym级(通常，手机等小尺寸显示基板I的正N棱锥体形状的凹槽22是十几个微米，电视等大尺寸显示基板I的正N棱锥体形状的凹槽22则是几百个微米)。通过对每一亚像素11采用微型正N棱锥体形状的凹槽22，由于其保持了正N棱锥体的尖顶(即不将正N棱锥体形状的凹槽22的顶点削平而使其形成正N棱锥台体)，可以保证从每一个亚像素11出射的所有有效光线都能入射到正N棱锥体形状的凹槽22的各个侧面上，即保证了利用亚像素11的所有的有效光线，能在最大程度上减少光线的损失，保证显示装置的亮度。
[0033]这里应该理解的是，正N棱锥体形状的凹槽22中的N个侧面具有相同的形状和光学性质。理论上，本实施例中微型正N棱锥体形状的凹槽22的侧面数量可以取多个值，例如为:3 < N < 8，在该取值范围内，分离图像较为清晰，不容易产生重影。但考虑目前实际的显示生产工艺上，亚像素11在一个矩形的显示基板I上通常做成矩形形状，因此本实施例将亚像素11的截面形状(平行于显示基板I表面的截面方向)设置为正方形，其不仅工艺成熟和可靠，而且显示基板I利用率也高，因此N优选取4。当形成其他亚像素11的形状(比如三角形、五边形等)时，通常需连带考虑亚像素11对应区域的各层的布线排布，以达到较好的显示基板I利用率。由于形成3D画面至少需要两个方向的分离画面叠加，因此，从亮度角度考虑，N越小，画面越清晰，显示的3D画面也越亮；N越大，显示的3D画面的亮度就越低。
[0034]本实施例的显示装置中，为了获得更好的亮度(保证显示的亮度)和给画面显示提供依附介质(类似于投影仪的投影布的作用)，在每一正N棱锥体形状的凹槽22的侧面均设置有全息动态显示增透膜，全息动态显示增透膜由非记忆性陶瓷形成。例如，全息动态显示增透膜由锆钛酸铅系压电陶瓷(简称PLZT)形成，通过镀膜方式形成在正N棱锥体形状的凹槽22的侧面。通过在每个微型正N棱锥体形状的凹槽22的侧面都镀上一层全息动态显示增透膜，一方面能保证显示亮度，另一方面作为图像显示介质，保证分离图像的有效形成。
[0035]这里应该理解的是，也可以采用其他性能较好的增透膜来代替这种非记忆性陶瓷的增透膜，例如可以由普通增透膜形成(只是增亮效果稍逊于全息动态显示增透膜)，只要能保证较大限度地利用亚像素11的有效光即可，这里不做限定。
[0036]其中，每一亚像素11的形状为正N边形；具有不同显示颜色的亚像素11周期性循环排列，三个或四个不同显示颜色的亚像素11构成像素，像素的形状为长方形。例如:相邻的三个亚像素11具有不同的颜色(通常为红R、绿G、蓝B三基色)，该不同颜色的亚像素11形成一个像素，实现全彩颜色显示。当然，一个像素也可以包括相邻的四个亚像素11，其具有不同的颜色(例如为红R、绿G、蓝B和白B等的组合)。
[0037]作为一种示例，如图2所示，优选亚像素11的截面形状为正方形形状(图2中正方形形状仅为示意)，凹槽22为正四棱锥体形状，且正四棱锥体形状的凹槽22的顶点在垂直于开口所构成的平面的中心线上，正四棱锥体形状的凹槽22的4个侧面起到分离图像的作用。即，该正四棱锥体形状的凹槽22的开口为正方形、各个侧面均为等腰三角形。现有技术的显示基板I中，亚像素11的截面形状为长方形，本实施例的显示装置中，可以在现有的显示基板I的亚像素排列的基础上，将亚像素11的截面形状由长方形变更成为正方形，然后在分光单元2中与每一亚像素11对应的区域开设微型正四棱锥体形状的凹槽22即可。
[0038]其中，正四棱锥体形状的凹槽22的顶点相对开口更靠近显示基板I (即正N棱锥体形状的凹槽22的开口是在远离显示基板I的一侧，而正N棱锥体形状的凹槽22的顶点则是在靠近显示基板I的一侧)，从显示基板I出射的光入射至衬底21未开设正四棱锥体形状的凹槽22的实体部分，并经正四棱锥体形状的凹槽22的侧面折射，当显示基板I中对应亚像素11出射的光线分别入射到正四棱锥体形状的凹槽22的不同的侧面上时，即被分离成与正四棱锥体形状的凹槽22的侧面的数量相同的分离画面(这里出现了四个分离画面)，光线最终从正四棱锥体形状的凹槽22的开口射出，汇聚形成分离图像并叠加，形成多个视点。
[0039]为了形成较佳的分离图像，保证微型正N棱锥体形状的凹槽22的形状，衬底21的厚度大于凹槽22的高度，优选衬底21的厚度为亚像素11的边长的0.7-0.9倍，正四棱锥体形状的凹槽22的高为亚像素11的边长的0.6-0.8倍。这种微型正四棱锥体形状的凹槽22的开口与亚像素11所占的区域同等大小，进一步优选衬底21的厚度为亚像素11的边长的0.8倍，微型正四棱锥体形状的凹槽22的高等于正方形亚像素11边长的0.7倍。
[0040]在本实施例的显示装置中，衬底21中的正N棱锥体形状的凹槽22通过锻造工艺形成。选用玻璃板作为衬底21，在玻璃板上采用精密加工仪器锻造出与相应亚像素11相匹配的微型正四棱锥体形状的凹槽22，玻璃板的厚度最薄不能低于正方形亚像素11的边长的0.7倍。
[0041]在分别形成显示基板I和分光单元2之后，分光单元2通过贴合工艺与显示基板I形成一体。例如，可以直接采用现有技术中用于触控屏(Touch)贴合的贴合工艺将分光单元2与显示基板I贴合在一起。
[0042]其中，显示基板I为液晶显示面板(Liquid Crystal Display:简称IXD)或有机电致发光二极管显示面板(Organic Light-Emitting D1de，简称0LED)。在上述显示基板I的出光侧直接贴合分光单元2形成裸眼3D显示装置，不需要改变现有的显示基板I的生产工艺，而仅需将亚像素11的形状做适应性修改，故而能够直接进行生产；而且，除了增加制备分光单元2和将分光单元2与显示基板I贴合的成本，显示基板I本身的生产成本并不会额外增加，因此显示装置的整体成本不会有较大增长。
[0043]本实施例中正四棱锥体形状的凹槽22对光线的传播作用在于，多个正四棱锥体形状的凹槽22的相同侧的侧面上出射的光汇聚形成这个方向上的分离图像，然后该方向上的分离图像与其他三个侧面各自汇聚成的分离图像，在人眼中叠加成3D画面。即:假设有两个正四棱锥体形状的凹槽22，四个侧面分别为Al、B1、Cl、D1 ;A2、B2、C2、D2，则从A1和A2侧面上出射的光汇聚成一个分离画面，B1和B2侧面上的光汇聚成另一个分离画面，C1和C2、D1和D2也同理各形成一个分离画面，然后这四个分离画面从不同方向和角度入射到人眼，叠加成3D画面。
[0044]为了能更好地阐述该显示装置的光路图，可以将图4中一个微型正四棱锥体形状的凹槽22的四个侧面定义为A侧面、B侧面、C侧面和D侧面(图4中未具体示出，可任一定义)；相应的，对应一个像素中的R亚像素、G亚像素和B亚像素，可以将其对应的3个正四棱锥体形状的凹槽22的四个侧面分别理解为RA侧面、RB侧面、RC侧面、RD侧面……。其中的任一光线的光路包括三段直线，箭头为其传播方向，具体的:第一段直线是实线，其从显示基板1射出并入射至衬底21未开设正四棱锥体形状的凹槽22的透明玻璃部分；第二段直线是虚线，从正四棱锥体形状的凹槽22的侧面射出，在正四棱锥体形状的凹槽22内部传播；第三段直线是实线，从正四棱锥体形状的凹槽22的开口射出。
[0045]如图4所示，从正视角观察，该显示装置的光路图中:从显示基板1的亚像素11发出的光线，相对于A侧面的亚像素11的光:一小部分光经过A侧面反射出去，可以到达相邻的亚像素11对应的正四棱锥体形状的凹槽22的C侧面(这部分光可以经C侧面再次透射和反射，反射光同样回到A侧面，透射光会经过相邻亚像素11的正四棱锥体形状的凹槽22的C侧面折射，然后由其相应的开口出射，到达各个视点的人眼。这里应该理解的是，经A侧面反射的光不是进入人眼，而是进入相邻正四棱锥体形状的凹槽22的C侧面，因为这些正四棱锥体形状的凹槽22是一个个紧挨着的，可以说是密不透风)；一大部分光经过A侧面折射，最终由正四棱锥体形状的凹槽22开口出射，可以到各个视点的人眼，如此各个亚像素11进入相应正四棱锥体形状的凹槽22的A侧面的光线经过上述传播之后都可以到达各个视点，在各个视点形成A侧面传来的画面，可记为A’ ;而相对于B、C、D侧面的亚像素11的光也是经过同样的传播，在各个视点形成B、C、D侧面分别传来的画面B’、C’、D’ ；然后四个不同侧面的画面在各个视点进行空间叠加，即在人眼中形成3D图像。与此类推，可以到达多个点的人眼，因此可以在各个方向看到图像，具有多视角，当然也可以保证较大的视角。在一个像素内的R亚像素、G亚像素和B亚像素中，RA侧面、RB侧面、RC侧面、RD侧面……均遵循上述的成像规律，从而形成全彩的3D画面。
[0046]这里应该理解的是，图4中仅示出了两个画面的形成光路，为了便于示意，图4中①视点和②视点稍有错开，其实质处于同一位置点。同时，上述“透射”指的是在光线在同一介质中的传播，“折射”指的是光线在两种不同介质中分界面的传播。
[0047]本实施例中显示装置的显示过程为:显示装置画面点灯后(液晶显示面板的点灯或有机电致发光二极管的发光)，通过每个亚像素11的光都可以从与亚像素11对应匹配的微型正N棱锥体形状的凹槽22的各个侧面透射过来，并且可以被折射到各个方向；显示基板1上的所有亚像素11都会有被微型正N棱锥体形状的凹槽22透射和折射到各个方向的光，人眼在显示基板1前观看显示图像时，被同一侧面折射的每个亚像素区的各个方向的光中都有其中部分光能够进入人眼组成显示基板1所显示的画面，而同样其他N-1个侧面也都能够在人眼处形成显示画面，N个侧面在人眼处所形成的画面叠加起来就可以给人眼一种立体感，即可裸眼看到3D画面。由于每个侧面都可以将每个亚像素的光透射和折射到各个方向，所以该显示装置可以具有很多视角，可以供很多人同时裸眼观看到3D图像(包括动画视频)。
[0048]本实施例中的显示装置，通过在显示基板的出光侧增加分光单元，利用分光单元中的微型正N棱锥体形状的凹槽的侧面，对从显示基板中亚像素出射的光线的透射和折射，可以实现多视点的裸眼3D显示，符合人们的正常观看习惯；同时，通过增加增透膜，保证了显示的亮度。另外，其还具有结构简单，易于实现轻小化以及薄型化的优点，便于携带，尤其是能应用于手机、电脑、车载显示器等移动显示设备上。
[0049]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种显示装置，包括具有多个亚像素的显示基板，其特征在于，所述显示基板的出光侧设置有分光单元，所述分光单元包括衬底，所述衬底开设有多个具有平面侧面的凹槽，所述凹槽与所述亚像素一一对应。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述衬底为透明材料，所述凹槽设于所述衬底远离所述显示基板的一侧表层，且所述凹槽的开口背离所述显示基板。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述凹槽为正N棱锥体形状，正N棱锥体形状的所述凹槽的开口形状与所述亚像素的截面形状相同，正N棱锥体形状的所述凹槽的顶点在所述显示基板上的投影与所述亚像素的中心重合，其中:3<N<8，且N为正整数。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，每一所述亚像素的形状为正N边形； 具有不同显示颜色的所述亚像素周期性循环排列，三个或四个不同显示颜色的所述亚像素构成像素，所述像素的形状为长方形。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述亚像素的截面形状为正方形形状，所述凹槽为正四棱锥体形状，且正四棱锥体形状的所述凹槽的顶点在垂直于开口所构成的平面的中心线上。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述衬底的厚度大于所述凹槽的高度，所述衬底的厚度为所述亚像素的边长的0.7-0.9倍，正四棱锥体形状的所述凹槽的高度为所述亚像素的边长的0.6-0.8倍。
7.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，每一正N棱锥体形状的所述凹槽的侧面均设置有全息动态显示增透膜，所述全息动态显示增透膜为由非记忆性陶瓷形成。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述全息动态显示增透膜为由锆钛酸铅系压电陶瓷形成，并通过镀膜方式形成在正N棱锥体形状的所述凹槽的侧面。
9.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述衬底为玻璃，所述衬底中的正N棱锥体形状的所述凹槽通过锻造工艺形成。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述分光单元通过贴合工艺与所述显示基板形成一体。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示基板为液晶显示面板或有机电致发光二极管显示面板。
【文档编号】G02B27/22GK204241772SQ201420797287
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】李方杰, 王振伟, 张莹, 朱红, 于洪俊 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司