一种虚拟曲面显示面板及显示装置的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种虚拟曲面显示面板及显示装置。

背景技术：

目前的曲面显示器，可以让人们的视觉体验更加舒适，画面临场感更逼真，可带来较佳的沉浸式效果，因而得到了广泛应用。

现有技术中，为了形成曲面的效果，需要对平面显示面板进行调节。

例如，为了实现曲面显示，通常是先做成平面显示面板，然后进行边缘曲化处理，最终形成物理机械的曲面形式，会造成边缘场的变形，容易导致漏光及色彩显示异常等问题。另外，由于平面显示面板内部的诸多模组都得有柔性的设计，这样产品的良率很低，相应的产品的成本会增加，并且曲面显示面板切割的话也比较麻烦，浪费的材料较多，也不易大规模生产，实现较为复杂。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种虚拟曲面显示面板及显示装置，用于解决现有的曲面显示的实现方案容易导致漏光及色彩显示异常且实现复杂的问题。

本实用新型实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种虚拟曲面显示面板，包括具有呈矩阵分布的多个像素单元的平面显示面板，该虚拟曲面显示面板还包括设置于所述平面显示面板出光侧用于使得多个像素单元所成像构成一个曲面的透镜组；其中，所述透镜组包括：

多组分别位于各所述像素单元上方的正交密接的列柱状透镜和行柱状透 镜；每组所述正交密接的列柱状透镜与行柱状透镜的正交的区域覆盖与其对应的所述像素单元所在的区域；

一列所述像素单元所对应的一列所述列柱状透镜中，各所述列柱状透镜的焦距均相等；

一行所述像素单元所对应的一行所述列柱状透镜中，各所述列柱状透镜的焦距以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于所述对称轴同一侧的各所述列柱状透镜的焦距互不相等；

每组所述正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜中，所述行柱状透镜的焦距与其所正交密接的所述列柱状透镜的焦距相等。

较佳地，一列所述像素单元所对应的一列所述列柱状透镜为一体结构。

较佳地，各所述列柱状透镜的焦距大于各所述像素单元成像对应的物距；并且，一行所述列柱状透镜中，从所述对称轴开始到一侧边缘，各所述列柱状透镜的焦距逐渐增大。

较佳地，各所述像素单元成像对应的物距大于各所述列柱状透镜的焦距，且小于各所述列柱状透镜的焦距的2倍，并且，一行所述列柱状透镜中，从所述对称轴开始到一侧边缘，各所述列柱状透镜的焦距逐渐增大。

较佳地，所述列柱状透镜的孔径不小于与所述列柱状透镜所对应的所述像素单元在列方向上的宽度，和/或，

所述行柱状透镜的孔径不小于与所述行柱状透镜所对应的所述像素单元在行方向上的宽度。

较佳地，各所述行柱状透镜的孔径与其所正交密接的所述列柱状透镜的折射率相等；

各所述行柱状透镜的曲率半径与其所正交密接的所述列柱状透镜的曲率半径相等；

各所述行柱状透镜的拱高与其所正交密接的所述列柱状透镜的拱高相等；

各所述行柱状透镜的孔径与其所正交密接的所述列柱状透镜的孔径相等。

较佳地，所述列柱状透镜的焦距为f＝ab/(a+b)；其中，a表示与所述列柱状透镜对应的所述像素单元成像时的物距，b表示与所述列柱状透镜对应的所述像素单元成像时的像距。

较佳地，所述列柱状透镜的曲率半径为r＝ab(n-1)/(a+b)；其中，f表示所述列柱状透镜的焦距，a表示与所述列柱状透镜对应的所述像素单元成像时的物距，b表示与所述列柱状透镜对应的所述像素单元成像时的像距，n表示所述列柱状透镜的折射率。

较佳地，所述列柱状透镜的拱高为其中，p表示所述列柱状透镜的孔径，r表示所述列柱状透镜的曲率半径。

一种显示装置，包括以上任一项所述的虚拟曲面显示面板。

本实用新型实施例的有益效果如下：

本实用新型实施例提供的虚拟曲面显示面板及显示装置中，由于在平面显示面板的像素单元上设置有正交密接且焦距相同的列柱状透镜和行柱状透镜，该正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜可以等效成一个球状透镜，又由于一行像素单元对应的一行列柱状透镜的焦距以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各列柱状透镜的焦距互不相等，那么，等效的各球状透镜的焦距也以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各球状透镜的焦距互不相等，这样，各等效的球状透镜可以使得各个像素单元所成的像构成一个曲面，从而实现了虚拟曲面显示。与现有技术的方案相比，无需对平面显示面板进行机械处理，平面显示面板就不会存在漏光及色彩显示异常等问题。另外，还可以减少对平面显示面板的柔性设计，实现简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种虚拟曲面显示面板的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例中柱状透镜的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中正交密接的两个柱状透镜等效一个球状透镜的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种虚拟曲面显示面板中各列柱状透镜的焦距的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种虚拟曲面显示面板的结构示意图之二；

图6为本实用新型实施例提供的一种平面显示面板的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的屏幕后方成像的示意图；

图8为本实用新型实施例提供的屏幕前方成像的示意图；

图9为本实用新型实施例提供的柱状透镜和球状透镜的参数的示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种虚拟曲面显示面板的结构示意图之三。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提供的一种虚拟曲面显示面板及显示装置进行更详细地说明。

本实用新型实施例提出了一种新的实现曲面显示的方案，即一种虚拟曲面显示面板，包括具有呈矩阵分布的多个像素单元的平面显示面板，该虚拟曲面显示面板还包括设置于平面显示面板出光侧用于使得多个像素单元所成像构成一个曲面的透镜组；其中，透镜组包括：

多组分别位于各像素单元上方的正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜；每组正交密接的行柱状透镜与列柱状透镜的正交的区域覆盖与其对应的像素单元所在的区域；

一列像素单元所对应的一列列柱状透镜中，各列柱状透镜的焦距均相等；

一行像素单元所对应的一行列柱状透镜中，各列柱状透镜的焦距以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各列柱状透镜的焦距 互不相等；

每组正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜中，行柱状透镜的焦距与其所正交密接的列柱状透镜的焦距相等。

下面结合附图对上述方案进行举例说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种虚拟曲面显示面板，包括具有呈矩阵分布的多个像素单元111的平面显示面板11，该虚拟曲面显示面板还包括设置于平面显示面板11出光侧用于使得多个像素单元111所成像构成一个曲面的透镜组；其中，该透镜组包括：

多组分别位于各像素单元111上方的正交密接的列柱状透镜12和行柱状透镜13；每组正交密接的列柱状透镜12与行柱状透镜13的正交的区域覆盖与其对应的像素单元111所在的区域；

一列像素单元111所对应的一列列柱状透镜12中，各列柱状透镜12的焦距均相等；

一行像素单元111所对应的一行列柱状透镜12中，各列柱状透镜12的焦距以中央的像素单元111为对称轴(图中虚线A所示)呈对称分布，且位于对称轴同一侧的各列柱状透镜12的焦距互不相等；

每组正交密接的列柱状透镜12和行柱状透镜13中，行柱状透镜13的焦距与其所正交密接的列柱状透镜12的焦距相等。

图1中所示的行柱状透镜13在列柱状透镜12上方。

本实用新型实施例中，如图2所示，柱状透镜是由圆柱体的一部分截制而成的透镜。如图3所示，两个焦距相等的柱状透镜轴向(图中虚线B和C所示为轴向)垂直并紧密贴合，即正交密接，可以等效成一个焦距分别与两个柱状透镜相等的球状透镜。该球状透镜是指由球体的一部分截制而成的透镜。

其中，列柱状透镜是指轴向沿一列像素单元所在方向排布的柱状透镜，行柱状透镜是指轴向沿一行像素单元所在方向排布的柱状透镜。

本实用新型实施例中，由于在平面显示面板的像素单元上设置有正交密接 且焦距相同的列柱状透镜和行柱状透镜，该正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜可以等效成一个球状透镜，又由于一行像素单元对应的一行列柱状透镜的焦距以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各列柱状透镜的焦距互不相等，那么，等效的各球状透镜的焦距也以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各球状透镜的焦距互不相等，这样，各等效的球状透镜可以使得各个像素单元所成的像构成一个曲面，从而实现了虚拟曲面显示。与现有技术的方案相比，无需对平面显示面板进行机械处理，平面显示面板就不会存在漏光及色彩显示异常等问题。另外，还可以减少对平面显示面板的柔性设计，实现简单。

另外，柱状透镜的制作工艺对精度要求较低，容易制作。

需要说明的是，图1中的像素单元的数量仅是举例，并非代表真实的像素单元的数量。如果一行像素单元的数量是奇数，上述中央的像素单元是指中央的一个像素单元，如果一行像素单元的数量是偶数，上述中央的像素单元是指中央的两个像素单元。图1中是以一行像素单元的数量是奇数为例进行说明的。

假设在一行像素单元111所对应的一行列柱状透镜12中，中央的像素单元对应的列柱状透镜12的焦距为f1，以如图4所示的各列柱状透镜的焦距的示意图中，以该中央的像素单元为对称轴，右侧的列柱状透镜的焦距从左向右依次为f2、……、fn，左侧的列柱状透镜的焦距从右向左依次为f2、……、fn。

由于一列像素单元所对应的一列列柱状透镜中，各列柱状透镜的焦距均相等，为了实现简单，较佳地，一列列柱状透镜中，各列柱状透镜为一体结构，如图5所示。这样，在一列像素单元上设置一个贯穿该列的柱状透镜即可，降低了工艺精度，实现更加简单。

本实用新型实施例中，既可以实现在屏幕前方成像，也可以实现在屏幕后方成像，可以根据实际需要灵活设置成像位置，主要是对各列柱状透镜和行柱状透镜的焦距进行调整，下面举例说明具体实现方式。

具体实施时，较佳地，如图6所示，平面显示面板包括相对而置的上基板 113和下基板112；各像素单元111位于下基板112上；上述透镜组位于上基板113的出光侧；各像素单元111成像对应的物距(图中a所示)为上基板的厚度。

基于上述实施例的平面显示面板，如图7所示的截面图，为了实现在屏幕后方成像，中央的像素单元成像时的像距(图中所示b1)最大，最边缘的像素单元成像时的像距最小，较佳地，各列柱状透镜的焦距大于上基板的厚度；并且，一行列柱状透镜中，从上述对称轴开始到一侧边缘，各列柱状透镜的焦距逐渐增大。即，从f1至fn，逐渐增大。

基于图7所示的虚拟曲面显示面板，需要形成的曲面(图中虚线所示)的拱高H就是最大的像距b1，如果一行像素单元中，从中央的像素单元开始到一侧最边缘共有M个像素单元，那么，第n个像素单元成像时的像距bn＝b1-(n-1)*b1/M。

基于上述实施例的平面显示面板，如图8所示的截面图，为了实现在屏幕面前方成像，中央的像素单元成像时的像距(图中所示b1)最小，最边缘的像素单元成像时的像距最大，较佳地，各所述像素单元成像对应的物距大于各所述列柱状透镜的焦距，且小于各所述列柱状透镜的焦距的2倍；并且，一行列柱状透镜中，从上述对称轴开始到一侧边缘，各列柱状透镜的焦距逐渐增大。即，从f1至fn，逐渐增大。

基于图8所示的虚拟曲面显示面板，需要形成的曲面(图中虚曲线所示)的拱高为H，如果一行像素单元中，从中央的像素单元开始到一侧最边缘共有M个像素单元，那么，第n个像素单元成像时的像距bn＝b1+(n-1)*H/M。

如图9所示，通常，一个柱状透镜的主要参数除焦距f外，还包括折射率n、曲率半径r、孔径p和拱高p，其中，O1为柱状透镜所对应的圆柱体的底面圆心。两个焦距相等的正交密接的柱状透镜所等效的球状透镜的主要参数也是包括焦距f、折射率n、曲率半径r、孔径p和拱高p，其中，O2为球状透镜所对应的球体的球心。

具体实施时，根据高斯公式1/f＝1/a+1/b，结合各个像素单元成像时的物距、像距就可以确定各个像素单元在上述等效的球状透镜成像时的焦距f，又由于正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜与该等效的球状透镜的焦距相等，因而也就可以确定列柱状透镜和行柱状透镜的焦距。因而，较佳地，列柱状透镜的焦距为f＝ab/(a+b)；其中，a表示与列柱状透镜对应的像素单元成像时的物距，b表示与列柱状透镜对应的像素单元成像时的像距。结合该列柱透镜的焦距等去确定折射率n、曲率半径r、孔径p和拱高p等参数。

具体实施时，结合透镜的焦距公式f＝r/(n-1)，较佳地，列柱状透镜的曲率半径为r＝ab(n-1)/(a+b)；其中，f表示列柱状透镜的焦距，a表示与列柱状透镜对应的像素单元成像时的物距，b表示与列柱状透镜对应的像素单元成像时的像距，n表示列柱状透镜的折射率。

一般，透镜的折射率与其材料相关。

相应的，与列柱状透镜正交密接的行柱状透镜的曲率半径也适用上述公式。这时，n就表示行柱状透镜的折射率。

具体实施时，结合图9所示的几何关系，较佳地，列柱状透镜的拱高为其中，p表示列柱状透镜的孔径；列柱状透镜的孔径不小于与列柱状透镜所对应的像素单元在列方向上的宽度。

较佳地，列柱状透镜的孔径大于列柱状透镜所对应的像素单元在列方向上的宽度。其中，像素单元在列方向上的宽度，就是该像素单元所在列的宽度，这样，可以保证像素单元被覆盖。

相应的，与列柱状透镜正交密接的行柱状透镜的拱高也适用上述公式。这时，p就表示行柱状透镜的孔径，行柱状透镜的孔径不小于与该行柱状透镜所对应的像素单元在行方向上的宽度。其中，像素单元在行方向上的宽度，就是该像素单元所在行的宽度。

具体实施时，较佳地，各行柱状透镜的折射率与其所正交密接的列柱状透镜的折射率相等；

各行柱状透镜的曲率半径与其所正交密接的列柱状透镜的曲率半径相等；

各行柱状透镜的拱高与其所正交密接的列柱状透镜的拱高相等；

各行柱状透镜的孔径与其所正交密接的列柱状透镜的孔径相等。

本实施例中，列柱状透镜和行柱状透镜的折射率、曲率半径、拱高和孔径这些参数相等，等效的球状透镜的参数也与行柱状透镜或列柱状透镜的这些参数相等，使得设计更加简单。

下面以一个具体结构为例对本实用新型实施例提供的一种虚拟曲面显示面板进行更加详细地说明。

本实施例中，平面显示面板为液晶显示面板，如图10所示，该平面显示面板包相对而置的上基板113和下基板112，以及位于上基板112和下基板113之间的液晶层114。其中，下基板112包括下偏光片1121和阵列基板1122，上基板113包括彩膜基板1131和上偏光片1132。该平面显示面板还包括呈矩阵分布的多个像素单元111。

在上偏光片1132上设置有透镜组，该透镜组通过黏胶贴附在液晶显示面板上。该透镜组用于使得各个像素单元所成像构成一个曲面。本实施例中，在上述结构基础上，各个像素单元成像时的物距为彩膜基板1131的厚度、上偏光片1132的厚度以及黏胶的厚度之和。如果在屏幕后方成像，各个像素单元成像时的像距可以参照图7相关的实施例，如果在屏幕前方成像，各个像素单元成像时的像距可以参照图8相关实施例。

其中的透镜组具体采用图5所示的结构，其中：

多组分别位于各像素单元111上方的正交密接的列柱状透镜12和行柱状透镜13；每组正交密接的列柱状透镜12与行柱状透镜13的正交的区域覆盖与其对应的像素单元111所在的区域；

一列像素单元111所对应的一列列柱状透镜12中，各列柱状透镜12的焦距均相等；

一行像素单元111所对应的一行列柱状透镜12中，各列柱状透镜12的焦 距以中央的像素单元111为对称轴(图中虚线A所示)呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各列柱状透镜12的焦距互不相等；

其中，一列列柱状透镜中，各列柱状透镜为一体结构。

每组正交密接的列柱状透镜12和行柱状透镜13中，行柱状透镜13的焦距与其所正交密接的列柱状透镜12的焦距相等。各行柱状透镜的折射率与其所正交密接的列柱状透镜的折射率相等；各行柱状透镜的曲率半径与其所正交密接的列柱状透镜的曲率半径相等；各行柱状透镜的拱高与其所正交密接的列柱状透镜的拱高相等；各行柱状透镜的孔径与其所正交密接的列柱状透镜的孔径相等。其中，列柱状透镜的孔径大于列柱状透镜所对应的像素单元长边的宽度，以保证整个像素单元被列柱状透镜和行柱状透镜正交的区域所覆盖。

本实施例中，行柱状透镜和列柱状透镜的折射率为1.5。列柱状透镜和行柱状透镜的焦距、拱高、孔径这些参数的大小可以参照上述相关实施例中的公式，此处不再赘述。

基于同样的构思，本实用新型实施例还提供一种显示装置，包括以上任意实施例的虚拟曲面显示面板。

本实用新型实施例提供的虚拟曲面显示面板及显示装置中，由于在平面显示面板的像素单元上设置有正交密接且焦距相同的列柱状透镜和行柱状透镜，该正交密接的列柱状透镜和行柱状透镜可以等效成一个球状透镜，又由于一行像素单元对应的一行列柱状透镜的焦距以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各列柱状透镜的焦距互不相等，那么，等效的各球状透镜的焦距也以中央的像素单元为对称轴呈对称分布，且位于该对称轴同一侧的各球状透镜的焦距互不相等，这样，各等效的球状透镜可以使得各个像素单元所成的像构成一个曲面，从而实现了虚拟曲面显示。与现有技术的方案相比，无需对平面显示面板进行机械处理，平面显示面板就不会存在漏光及色彩显示异常等问题。另外，还可以减少对平面显示面板的柔性设计，实现简单。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知 了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。