虚拟曲面显示面板及显示装置的制作方法

本发明涉及显示产品制作
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：
：曲面显示的环抱效果可增强观看的视觉效果冲击，但其缺点是物理弯曲工程难度较大、器件厚重、弯曲程度有限。传统的平板显示，有节省物理空间的优点，但由于其光分布属性，一般显示器正对人眼的位置往两边，观看距离依次增加，光强依次变弱，即给人眼的视角体验不好。特别大型的显示器，此种效应更加明显。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供一种虚拟曲面显示面板及显示装置，解决曲面显示面板物理弯曲难度大、弯曲程度有限的问题。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种虚拟曲面显示面板，包括具有多个显示单元的平面显示面板，以及设置于所述平面显示面板出光侧的光学器件，所述光学器件用于使得多个所述显示单元的成像轨迹构成一曲面成像面，所述曲面成像面位于所述平面显示面板上与所述出光侧相背的一侧。进一步的，所述光学器件为阵列式排布的多个凸透镜，多个所述凸透镜以相对于所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴呈对称分布，且每个所述凸透镜与所述平面显示面板之间的距离小于相应的所述凸透镜的焦距。进一步的，所述凸透镜为平凸透镜，每个所述平凸透镜的平面一侧设置所述平面显示面板。进一步的，多个所述平凸透镜的平面位于同一平面上，且多个所述平凸透镜与所述平面显示面板之间的距离相同，多个所述平凸透镜的焦距随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大。进一步的，多个所述平凸透镜的口径随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。进一步的，多个所述平凸透镜的曲率半径随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大。进一步的，所述曲面成像面包括多个虚拟显示单元，一个所述虚拟显示单元与至少一个所述显示单元相对应；一个所述虚拟显示单元所对应的所述凸透镜的数量和、一个所述虚拟显示单元所对应的所述显示单元的数量相同；一个所述虚拟显示单元所对应的所述显示单元的数量和、一个所述凸透镜所对应的所述显示单元的数量相同；一个所述虚拟显示单元与至少两个所述显示单元相对应时，至少两个所述显示单元的显示内容相同，且一个所述凸透镜所对应的至少两个显示单元的显示内容各不相同。进一步的，一个所述虚拟显示单元与4个所述显示单元相对应。进一步的，多个所述显示单元的大小相同，多个所述虚拟显示单元的大小随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。进一步的，相邻两个所述显示单元之间的显示黑区的大小随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。进一步的，所述平面显示面板的像素密度与所述曲面成像面的像素密度之比随着与所述平面显示面板的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。进一步的，一个所述显示单元内包括至少一个像素。本发明还提供一种显示装置，包括上述的虚拟曲面显示面板。本发明的有益效果是：平面显示面板结合光学器件，使得平面的显示面板呈现曲面的显示效果，降低曲面显示的工艺难度。附图说明图1表示本发明实施例中虚拟显示面板结构示意图一；图2表示本发明实施例中虚拟显示面板结构示意图二；图3表示本发明实施例中虚拟显示面板中心区域结构示意图；图4表示图2的部分结构放大示意图；图5表示本发明实施例中虚拟显示面板边缘区域结构示意图；图6表示图5的部分结构放大示意图；图7表示本发明实施例中平面显示面板的显示单元分布示意图；图8表示本发明实施例中凸透镜阵列分布示意图；图9表示本发明实施例中曲面成像面的虚拟显示单元分布示意图；图10表示图7中b区域的放大示意图；图11表示图7中a区域的放大示意图；图12表示图7中c区域的放大示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本实施例提供一种虚拟曲面显示面板，包括具有多个显示单元的平面显示面板2，以及设置于所述平面显示面板2出光侧的光学器件1，所述光学器件1用于使得多个所述显示单元的成像轨迹构成一曲面成像面3，所述曲面成像面3位于所述平面显示面板2上与所述出光侧相背的一侧。将平面显示面板2和光学器件1相结合，使得平面显示装置可以呈现曲面的显示效果，相对于现有技术中的曲面显示装置，降低了工艺难度，且相对于曲面的显示装置，曲面成像面3的弯曲度可大于曲面显示装置的物理弯曲度。需要说明的是，图1仅是示意图，实际使用中，所述光学器件1是具有一定厚度的，直接连接于所述平面显示面板2的显示面上，所述光学器件1与所述平面显示面板2之间是没有空隙的。所述光学器件1的具体结构形式可以有多种，只要可以与所述平面显示面板2相结合，使得多个所述显示单元的成像轨迹构成一曲面成像面3即可，本实施例中，如图2-图9所示，所述光学器件1为阵列式排布的多个凸透镜，多个所述凸透镜以相对于所述平面显示面板2的竖直方向(图7中所示的y方向)的中心对称轴呈对称分布，且每个所述凸透镜与所述平面显示面板2之间的距离小于相应的所述凸透镜的焦距。凸透镜成像原理：物距小于焦距，则在凸透镜的同一侧成正立的虚像，则即所述平面显示面板2和多个所述显示单元的成像位于所述平凸透镜的同一侧。本实施例中，位于所述中心对称轴同一侧的各所述凸透镜中与所述中心对称轴距离相等的各所述凸透镜的焦距相同。本实施例中，所述凸透镜为平凸透镜，每个所述平凸透镜的平面一侧设置所述平面显示面板2。本实施例中，多个所述平凸透镜的平面位于同一平面上，且多个所述平凸透镜与所述平面显示面板2之间的距离相同，多个所述平凸透镜的焦距随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大以使得所述平面显示面板2呈现曲面的显示效果。多个所述平凸透镜的平面连接形成与所述平面显示面板2的显示面相平行的平面结构，降低工艺难度；且基于凸透镜成像原理，在物距相同的前提下，不同的焦距对应不同的像距，利用此成像原理，通过多个所述平凸透镜的焦距的不同实现曲面显示效果的呈现。本实施例中，如图2-图9所示，所述平面显示面板2包括相对于竖直方向上的中心对称轴对称分布的多个显示区域(图7中表示出了第一显示区域201，对称设置于所述第一显示区域201两侧的第二显示区域202和第三显示区域203)，每个显示区域包括多个所述显示单元，所述曲面成像面3包括与多个所述显示区域对应的多个虚拟显示区域，且位于所述曲面成像面3的中心虚拟显示区域在竖直方向上的中心对称轴在所述平面显示面板2上的正投影与所述平面显示面板2在竖直方向上的中心对称轴重合，且与所述平面显示面板2相平行的观看区域的中心点、所述平面显示面板2在竖直方向上的中心对称轴、所述曲面成像面3的中心虚拟显示区域在竖直方向上的中心对称轴位于同一平面上。所述光学器件1包括对应于多个所述显示区域的多个凸透镜分布区域(图8中表示出了与所述第一显示区域201相对应的第一凸透镜分布区域101、与所述第二显示区域202相对应的第二凸透镜分布区域102、与所述第三显示区域203相对应的第三凸透镜分布区域103)，每个所述凸透镜分布区域内的多个凸透镜的参数相同，所述参数包括凸透镜的口径、焦距等。需要说明的是，所述凸透镜分布区域的数量可以根据实际需要设定，每个所述凸透镜分布区域(或者所述显示区域、或者所述虚拟显示区域)的宽度(该宽度为在与所述中心对称轴相垂直方向上的宽度)，可以根据实际需要设定，只要可以呈现曲面的显示效果即可。图5表示出了与所述平面显示面板2边缘的一个显示区域相对应的一个边缘虚拟显示区域的结构示意图，图6为图5的部分结构放大示意图，设图6中的凸透镜分布区域中的一个所述平凸透镜的直径为p，所述虚拟显示单元31的大小(图6中与所述中心对称轴相垂直的方向上的长度)为y′、在与所述平面显示面板2相平行的观看区域内的、与所述中心对称轴相平行或者与所述中心对称轴相垂直的方向上的最大观看区域直径为e(本实施例中，观看区域为圆形，所以圆形观看区域的直径为e)、观看距离为d(参考图2)，所述平凸透镜的放置高度为l(实际放置高度为nl，n为平凸透镜的折射率，平凸透镜的厚度与实际放置高度相等)，所述曲面成像面3的边缘虚拟显示区域与所述平凸透镜之间的距离为l′(即像距为l′)，所述平面显示面板2边缘的一个显示区域没有显示黑区的前提下，上述数值满足如下关系式：由公式(1)、(2)、(3)式可推出：本实施例中，成像面整体为曲面，l′不是定值，而所述曲面成像面3的边缘虚拟显示区域与相应的所述平凸透镜之间的距离是最小的，在此定义所述曲面成像面3与所述平凸透镜之间的距离为：边缘虚拟显示区域成像深度(边缘虚拟显示区域的像距)+曲面成像面3的弯曲深度，即l′+z，其中z是变量，随着与所述平面显示面板2的竖直中心对称轴的距离增大而逐渐减小。本实施例中，多个所述平凸透镜的口径(所述平凸透镜的平面的直径)随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。图3表示了所述平面显示面板2的中心显示区域对应的曲面成像面3上的中心虚拟显示区域的结构示意图，图4为图3中的部分结构放大示意图，其中，一个所述平凸透镜的口径(直径)p(z)满足以下公式：整理，得：公式(6)为关于曲面成像面3的弯曲深度z的函数表达式，因为z随着与所述平面显示面板2的竖直中心对称轴的距离增大而逐渐减小，因此所述平凸透镜的口径p(z)随着与所述平面显示面板2的竖直中心对称轴的距离增大而逐渐减小。本实施例中，多个所述平凸透镜的焦距和曲率半径随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大。透镜的焦距f′(z)和曲率半径r(z)满足以下公式：其中，f′(z)为透镜的焦距，n为平凸透镜的折射率。根据公式(7)，(8)式可推出：因为z随着与所述平面显示面板2的竖直中心对称轴的距离增大而逐渐减小，根据公式(9)和(10)可知，所述平凸透镜的焦距f′(z)随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大，所述平凸透镜的曲率半径r(z)随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而增大。本实施例中，所述曲面成像面3包括多个虚拟显示单元31，一个所述虚拟显示单元31与至少一个所述显示单元相对应；一个所述虚拟显示单元31所对应的所述凸透镜的数量和、一个所述虚拟显示单元31所对应的所述显示单元的数量相同；一个所述虚拟显示单元31所对应的所述显示单元的数量和、一个所述凸透镜所对应的所述显示单元的数量相同；一个所述虚拟显示单元31与至少两个所述显示单元相对应时，至少两个所述显示单元的显示内容相同，且一个所述凸透镜所对应的至少两个显示单元的显示内容各不相同。本实施例中，一个所述虚拟显示单元31所对应的所述显示单元的数量的设置决定了与所述平面显示面板2相平行的观看区域的大小，但是一个所述虚拟显示单元31所对应的所述显示单元的数量可以根据实际需要设定。一个所述虚拟显示单元31与至少两个所述显示单元相对应时，一个所述凸透镜和与该凸透镜相对应的任一个所述显示单元的中心不重合，且一个所述凸透镜的中心和与该凸透镜相对应的任一个所述显示单元的中心之间的距离随着与所述平面显示面板在竖直方向的中心对称轴的距离增大而增大。本实施例中优选的，一个所述虚拟显示单元31与4个所述显示单元相对应，且一个所述虚拟显示单元31与4个所述凸透镜相对应，一个所述凸透镜对应4个所述显示单元，其中，一个所述虚拟显示单元31对应的4个所述显示单元中的显示内容相同，一个所述凸透镜对应的4个所述显示单元的显示内容各不相同，图3和图4中表示出了一维视图中的2个显示单元、对应的2个平凸透镜(第一平凸透镜11和第二平凸透镜12)、对应的一个虚拟显示单元31，以多个虚拟显示单元31中的第一虚拟显示单元301为例，在图4中的一维视图中，所述第一虚拟显示单元301与第一平凸透镜11和第二平凸透镜12相对应(所述第一平凸透镜11和所述第二平凸透镜12相对应所述平面显示面板在竖直方向上的中心对称轴对称设置)，且所述第一虚拟显示单元301与显示内容相同的第一显示单元21和第二显示单元22相对应，其中，所述第一显示单元21与所述第一平凸透镜11相对应，所述第二显示单元与所述第二平凸透镜12相对应，(同理，所述第一虚拟显示单元301还和与所述第一显示单元21、所述第二显示单元22的显示内容相同的第三显示单元和第四显示单元相对应，所述第一虚拟显示单元301还与第三平凸透镜、第四平凸透镜相对应，且所述第三平凸透镜与所述第三显示单元相对应，所述第四平凸透镜与所述第四显示单元相对应，且所述第三平凸透镜和所述第四平凸透镜相对应所述平面显示面板在竖直方向上的中心对称轴对称设置，图中未示)第一虚拟显示单元301的第一端、与对应的第一平凸透镜11的一端的连线的延长线经过与所述平面显示面板2平行的观察区域的第一位置600，第一虚拟显示单元301的第一端、与对应的第一平凸透镜11的另一端的连线的延长线经过与所述平面显示面板2平行的观察区域的第二位置700；所述第一虚拟显示单元301的第二端、与对应的第二平凸透镜12的一端的连线的延长线经过与所述平面显示面板2平行的观察区域的第一位置600，第一虚拟显示单元301的第二端、与对应的第二平凸透镜12的另一端的连线的延长线经过与所述平面显示面板2平行的观察区域的第二位置700，所述第一位置600与所述第二位置700之间的距离为在图4中x方向上的最大观看区域，图3和图4中，第一位置600和第二位置700的连线与所述平面显示面板2的竖直方向上的中心对称轴相垂直，同理，在与所述中心对称轴相平行的方向上构成一个第三位置和第四位置，第一虚拟显示单元301的第一端和第二端之间的连线的中点、与第一平凸透镜11和第二平凸透镜12的连接处的连线的延长线经过所述第一位置600和所述第二位置700之间的连线的中点，一个虚拟显示单元31对应4个显示单元，从而可以形成包括第一位置600、第二位置700、第三位置、第四位置组成的一个圆形的观看区域，多个显示单元对应形成一个虚拟显示单元的设置相应的可以在一个较大的观看区域内观看到曲面的显示画面。本实施例中，多个所述显示单元的大小相同，多个所述虚拟显示单元31的大小随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。虚拟显示单元31y(z)′满足以下公式：整理，得：因为z随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小，因此虚拟显示单元31y(z)′随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。显示单元y(z)的表达式如下：根据式(12)可推出：因为显示单元y(z)的表达式与z值无关，所以显示单元的大小为一个定值，也就是说在随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大显示单元的大小不变。本实施例中，相邻两个所述显示单元之间的显示黑区的大小随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。所述显示黑区的形成可以是在虚拟显示面板的制作工艺过程中实现，也可以是利用普通的平面显示面板，但是通过控制相应的显示区域显示为暗态而形成所述显示黑区。为了提供所述平面显示面板2的利用率，本实施例中所述平面显示面板2的边缘区域无显示黑区，具体的所述平面显示面板2上无显示黑区的区域的大小可根据实际需要设定。所述显示黑区包括第一显示黑区和第二显示黑区，如图4所示，第一显示黑区b1(z)是参数相同的两个平凸透镜的交界处所对应的黑区大小；第二显示黑区b2(z)是在两个参数不同的平凸透镜交界处所对应的黑区大小。第一显示黑区b1(z)的表达式如下：根据公式(6)和(15)可推出：第二显示黑区b2(z)的表达式如下：其中，z1为前一组平凸透镜对应的曲面成像面3上的区域的弯曲深度，z为当前组平凸透镜对应的曲面成像面3上的区域的弯曲深度。根据公式(6)和(17)可推出：因为z随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小，因此第一显示黑区b1(z)和第二显示黑区b2(z)随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小，如图7所示。本实施例中，所述平面显示面板2的像素密度与所述曲面成像面3的像素密度之比随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小。所述平面显示面板2的ppi(每英寸像素数，即像素密度)与曲面成像面3的ppi之比表达式如下：根据式(4)、(12)、(14)、(19)可推出：因为z随着与所述平面显示面板2的竖直方向的中心对称轴之间距离增大而减小，因此平面显示面板2的中心部分的ppi要求相对较高，边缘部分的ppi要求相对较低。本实施例中，一个所述显示单元内包括至少一个像素，但并不以此为限。以下以13.3寸的notebook为例，进行详细的参数计算。首先通过表1选择一款13.3寸，曲面弯曲程度相对较大的设计。表1尺寸比例曲率半径zmaxlgflex26inch16:9700mm2.1mm13.3note13.316:91300mm8mm三星s27e510c27inch16:94000mm11mm13.3note13.316:92000mm5mm表1中，将lgflex2曲面屏同比列放大到13.3note，得到1300mm曲率半径的曲面屏，最大弯曲深度zmax＝8mm；将三星s27e510c曲面屏同比列缩小到13.3note，得到2000mm曲率半径的曲面屏，最大弯曲深度zmax＝5mm。我们致力于设计一款虚拟弯曲程度大于物理弯曲的曲面屏，因此我们选择表1中第二行的数据进行设计实例计算，即曲面半径1300mm，最大弯曲深度zmax＝8mm。根据式(20)，假设在此基础之上，对于zmax＝8mm的最大弯曲深度，相应的等效空气层(折射率与空气相同)的阵列式分布的凸透镜放置高度l＝4mm，若凸透镜的折射率为n＝1.5，则实际的凸透镜放置高度为6mm。设计圆形观看区域的直径大小e＝80mm，观看距离d＝700mm，凸透镜折射率n＝1.5，基于以上设计规格再根据式(4)、(6)、(9)、(10)、(12)、(14)、(16)、(17)、(20)，可得到表2中的一系列参数分布。表2单位：mm以上是针对zmax＝8mm的设计实例，如果我们做更大的弯曲深度，由公式(20)可知，相应的需要提升两个设计参数：提升平面显示面板2的ppi或增大凸透镜的放置高度l。因此，我们若设计更大弯曲的虚拟曲面显示，就可通过这两个参数的调整来实现。图7-图9均是具体实施例中的相应的结构的部分区域分布示意图，图7表示出了z＝8mm、z＝4mm和z＝0所对应的显示区域(第一显示区域201、第二显示区域202、第三显示区域203)的示意图；图8表示了z＝8mm、z＝4mm和z＝0对应的凸透镜分布区域(第一凸透镜分布区域101、第二凸透镜分布区域102、第三凸透镜分布区域103)的示意图；图9表示了z＝8mm、z＝4mm和z＝0所对应的虚拟显示区域(第一虚拟显示区域301、第二虚拟显示区域302、第三虚拟显示区域303)的示意图。图7中每4个完全相同的显示内容的显示单元(用相同的图案表示相同的显示内容)，经过图8中相应的4个平凸透镜，构成图9所示的对应的同一个虚像。这样的虚拟曲面显示面板可以满足一个直径为80mm的、与所述平面显示面板2相平行的圆形观看区域。本实施例中的平面显示面板2具有以下两种结构形式：第一种是普通的平面显示面板2，对应一个所述虚拟显示单元31的至少2个显示单元的显示内容相同，得到的曲面成像面3的像素密度随着与所述中心对称轴的距离增大而增大，所述显示黑区的设置为控制相应的区域显示暗态而形成。第二种是将平面显示面板2做成异形显示设计，即所述显示黑区为在所述平面显示面板的制作过程中制作形成，显示黑区无像素分布，可用于走线，有利于提高像素ppi。具体的所述平面显示面板2的ppi与所述曲面成像面3的ppi之比随着与所述平面显示面板2的竖直方向上的所述中心对称轴的增大而减小，图7-图12中所示为本实施例中的一个实施方式的虚拟显示面板的相应的结构的示意图，例如图7和图10中所示，z＝8mm对应的部分所述平面显示面板2的ppi是所述曲面成像面3的ppi的4倍，并且设置显示黑区，且显示黑区无像素分布，可用来进行电路的走线，有益于提高所述平面显示面板2的ppi，图10中显示黑区的宽度a＝0.8887mm。显示单元的宽度b＝0.4571mm；如图7和图11所示，z＝4mm对应的部分的所述平面显示面板2的ppi是所述曲面成像面3的ppi的3倍，并且设置的显示黑区也同样无像素分布，可用来进行电路的走线，有益于提高所述平面显示面板2的ppi，图11中显示黑区的宽度a′＝0.5578mm。显示单元的宽度b′＝0.4571mm，z＝4mm对应的部分的显示黑区比z＝8mm对应的部分的显示黑区小，即随着与所述中心对称轴的距离的增大，显示黑区逐渐减小；如图7和图12所示，z＝0mm对应的部分的所述平面显示面板2的ppi是所述曲面成像面3的ppi的2倍，并且无显示黑区的分布，图12中无显示黑区，显示单元的宽度b″＝0.4571mm。利用这样的异形设计的平面显示面板2，会得到相同的ppi的曲面成像面3。本发明还提供一种显示装置，包括上述的虚拟曲面显示面板。所述显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板，在今后ar(增强现实，augmentedreality)/vr(虚拟实境，virtualreality)等领域具有应用价值。以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。当前第1页12