多功能视角可控的液晶显示器的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，尤其是涉及一种多功能视角可控的液晶显示器。

背景技术：

当今社会，人们越来越注重保护自己的隐私，尤其在公共场合，人们总希望自己在看手机或者浏览电脑时，手机或者电脑显示的内容是“保密”的。

对于普通消费者而言，在家里使用也不会涉及到太多隐私方面的问题，但是对于一些公共显示器或者手持便携式移动设备而言，大屏幕则会泄漏重要的个人信息，如银行的ATM机、手机以及平板电脑可能会显示含有隐私的重要内容，这时用户不希望将屏幕的重要内容“外泄”。

现有技术一般采用粘贴防偷窥膜的方式，即在显示屏的表面粘贴防偷窥膜。但是显示器在粘贴防偷窥膜后，视角便固定了，只能实现窄视角显示模式，无法实现宽视角显示模式，不能根据用户的需求进行视角的切换。

如今，液晶显示器也拓展具有越来越多的功能。比如随着显示技术的不断发展，人们愈加追求更加真实的显示画面，出现了利用不同技术实现的三维(3D)显示(又称为立体显示)，3D显示相较于二维(2D)显示，可以提供更逼真的立体显示效果，因此受到了人们的欢迎和青睐。

人之所以看到的物体是三维的，是因为人有两只眼睛，并且两只眼睛具有一定的间距，物体在两眼视网膜上产生两幅具有细微差别的图像，经大脑处理后合成为一幅三维图像。立体显示技术就是利用人眼的立体成像原理，通过分别向左右眼提供稍有不同的图像，从而实现立体显示。

目前，偏振镜法是最常用的实现3D显示的方法，其原理就是利用光的不同偏振角度，让两个镜片分别透过不同偏振状态的光，将两幅具有细微差别的图像分别投射到左右眼中，从而给人以三维立体感。但是，这种立体显示方法需要观察者配戴配套的立体偏振眼镜才能观看到三维图像，配戴立体眼镜常常会造成使用者的不适，也很不便。

因此，提供一种可以根据用户的需求进行宽视角和窄视角的切换，同时在不必配戴立体眼镜就能观看立体图像的液晶显示器，已是十分必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多功能视角可控的液晶显示器，其可在不必配戴立体眼镜的前提下实现3D立体显示，而且还可根据需要切换至2D窄视角显示，以实现防偷窥功能，满足用户对产品的多功能追求，增加用户体验。

本实用新型提供一种多功能视角可控的液晶显示器，包括液晶面板、液晶透镜和驱动芯片，该液晶透镜包括第一基板、第二基板以及位于该第一基板与该第二基板之间的第一液晶层，该液晶面板包括第三基板、第四基板以及位于该第三基板与该第四基板之间的第二液晶层，该第一基板于靠近该第一液晶层的一侧设有第一电极层，该第二基板于靠近该第一液晶层的一侧设有第二电极层，该第一电极层和该第二电极层的其中之一由多个电极单元组成且每个电极单元由相互绝缘的多个条状电极排布形成，该液晶显示器能实现2D宽视角、3D、2D窄视角三种显示模式；该液晶显示器在2D宽视角显示模式下，该驱动芯片向每个电极单元中的各个条状电极不施加偏置电压；该液晶显示器在3D显示模式下，该驱动芯片向每个电极单元中的各个条状电极施加不同的偏置电压；该液晶显示器在2D窄视角显示模式下，该驱动芯片向每个电极单元中的各个条状电极施加相同的偏置电压。

进一步地，该第一电极层由多个电极单元组成且每个电极单元由相互绝缘的多个条状电极排布形成，该第二电极层为整层设置。

进一步地，该第二电极层由多个电极单元组成且每个电极单元由相互绝缘的多个条状电极排布形成，该第一电极层为整层设置。

进一步地，该液晶面板内形成有呈多行与多列的矩阵式排布的子像素，每个电极单元与一列子像素相对应。

进一步地，该液晶显示器在3D显示模式下，在两个相邻电极单元的各个条状电极上施加的偏置电压从中间向两侧逐渐增大并且呈对称分布。

进一步地，该第一液晶层中的液晶分子为正性液晶分子，该第一液晶层中的正性液晶分子的初始预倾斜角为0°～5°；或者该第一液晶层中的液晶分子为负性液晶分子，该第一液晶层中的负性液晶分子的初始预倾斜角为85°～90°。

进一步地，该第三基板于靠近该第二液晶层的一侧设有彩色滤光层，该第四基板于靠近该第二液晶层的一侧设有薄膜晶体管阵列层。

进一步地，该液晶面板为平面内切换型或边缘电场切换型的液晶面板。

进一步地，该第二基板和该第三基板粘贴在一起或者该第二基板和该第三基板整合为一个共用基板。

进一步地，该液晶显示器还设有用于切换不同显示模式的控制按键。

本实用新型提供的多功能视角可控的液晶显示器，通过控制加载于该液晶透镜上的第一电极层与第二电极层之间的电压，该液晶显示器可根据需要实现2D/3D显示的切换，在不必配戴立体眼镜的前提下实现3D立体显示，该液晶显示器还可根据需要实现在2D显示下的宽视角与窄视角之间的变换，以实现防偷窥的需求。该液晶显示器不仅实现了2D/3D的显示切换，而且还实现了在2D显示下的视角可控，可满足用户对产品的多功能追求，增加用户体验，而且实现成本较低。

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为第一实施例中多功能视角可控的液晶显示器的剖面结构示意图。

图2为第一实施例中多功能视角可控的液晶显示器的模块示意图。

图3为图1中的液晶显示器在2D宽视角显示模式下的结构示意图。

图4为图1中的液晶显示器在3D显示模式下的结构示意图。

图5为图1中的液晶显示器在2D窄视角显示模式下的结构示意图。

图6a至图6f为图1中的液晶显示器在2D显示下的不同视角模拟图。

图7为第二实施例中多功能视角可控的液晶显示器的剖面结构示意图。

图8为第三实施例中多功能视角可控的液晶显示器的剖面结构示意图。

图9为第四实施例中多功能视角可控的液晶显示器的平面结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效，详细说明如后。

需要说明的是，在本实用新型的各个实施例中，仅示出与本实用新型相关的部分，未示出部分为液晶显示领域内的一般技术人员所熟知，对其具体组成、分布位置及其作用等不再赘述。

[第一实施例]

图1为本实用新型第一实施例中提供的多功能视角可控的液晶显示器的剖面结构示意图。请参图1，该液晶显示器包括液晶透镜10和液晶面板20，该液晶透镜10设置在该液晶面板20上方，该液晶透镜10通过粘接层30和该液晶面板20连接。

该液晶透镜10包括第一基板101、第二基板102以及第一液晶层103，该第一液晶层103设置于该第一基板101和该第二基板102之间，该第一基板101通过框胶(图未示)与该第二基板102粘接固定。其中，该第一基板101于靠近该第一液晶层103的一侧设有第一电极层104，该第二基板102于靠近该第一液晶层103的一侧设有第二电极层105。该第一电极层104和该第二电极层105优选由透明导电材料如氧化铟锡(ITO)或者氧化铟锌(IZO)等形成。

在本实施例中，该第一液晶层103中的液晶分子为正性液晶分子，该第一液晶层103中的正性液晶分子的初始预倾斜角为0°～5°，即液晶分子在基板上基本呈平躺的姿态，液晶分子的长轴方向与基板的表面基本平行。在电场作用下，正性液晶分子的长轴会朝向与电场方向平行的趋势发生偏转。

在其他实施例中，该第一液晶层103中的液晶分子也可以为负性液晶分子，该第一液晶层103中的负性液晶分子的初始预倾斜角为85°～90°，即液晶分子在基板上基本呈直立的姿态，液晶分子的长轴方向与基板的表面基本垂直。在电场作用下，负性液晶分子的长轴会朝向与电场方向垂直的趋势发生偏转。

该液晶面板20包括第三基板201、第四基板202以及第二液晶层203，该第二液晶层203设置于该第三基板201和该第四基板202之间，该第三基板201通过框胶(图未示)与该第四基板202粘接固定。其中，该第四基板202于靠近该第二液晶层203的一侧设有薄膜晶体管阵列层204，该第三基板201于靠近该第二液晶层203的一侧设有彩色滤光层205。该薄膜晶体管阵列层204例如包括TFT、像素电极、公共电极以及其他膜层结构，该彩色滤光层205例如包括红、绿、蓝三色的彩色滤光膜层并且通过黑矩阵(BM)隔开。优选地，该液晶面板20为平面内切换型(In-Plane Switching，IPS)或边缘电场切换型(Fringe Field Switching，FFS)等可实现宽视角显示的液晶面板，在施加显示用的电场时，液晶分子在与基板平行的平面内旋转。

如上述，该液晶透镜10通过粘接层30和该液晶面板20连接，也就是说，该第二基板102和该第三基板201是通过该粘接层30粘贴在一起。

在该液晶透镜10和该液晶面板20内，还分别设置有配向膜(图未示)。在配向膜的摩擦方向作用下，该第一液晶层103中的液晶分子和该第二液晶层203中的液晶分子均沿着摩擦方向排列(即取向)，该第一液晶层103中的液晶分子的取向与该第二液晶层203中的液晶分子的取向可以一致，也可以互相垂直。

该液晶显示器还包括第一偏光片106和第二偏光片206，该第一偏光片106可位于该第一基板101、该第二基板102或者该第三基板201的任意一侧，该第二偏光片206位于该第四基板202背离该第二液晶层203的一侧。本实施例中，该第一偏光片106位于该第一基板101背离该第一液晶层103的一侧，该第一偏光片106的透过轴沿该第一液晶层103中液晶分子的初始排列方向，该第二偏光片206的透过轴与该第一偏光片106的透过轴互相垂直。该第二偏光片206过滤背光源(图未示)的光线，使具有一定偏振方向的光线通过该第二液晶层203和该第一液晶层103，然后搭配该第一偏光片106对光线的过滤作用，从而实现该液晶显示器的不同灰阶显示。

请参图1至图5，本实施例中，该第一电极层104由多个电极单元104a组成，且每个电极单元104a由相互绝缘的多个条状电极104b排布形成。具体地，该第一电极层104中的各个条状电极104b沿着该第一基板101的第一方向(如横向)并排间隔排列，且各个条状电极104b的长度沿着该第一基板101的第二方向(如纵向)延伸。该液晶面板20内形成有呈多行与多列的矩阵式排布的子像素21，在本实施例中，该液晶透镜10中的每个电极单元104a与一列子像素相对应。该第二电极层105为整层设置，即该第二电极层105整面覆盖形成在该第二基板102上。

请参图2，该液晶显示器还包括驱动芯片50，用于驱动该液晶透镜10和该液晶面板20。可以理解地，驱动芯片50的数量可以为多个，其中至少一个驱动芯片50用于驱动该液晶透镜10。通过该驱动芯片50控制施加在该液晶透镜10上的电压，该液晶显示器至少能够实现三种显示模式，即2D宽视角显示、3D显示、以及2D窄视角显示。

请参图3，当该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b不施加偏置电压(即每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差为零或接近零)时，该液晶显示器实现2D宽视角显示模式。例如当该第二电极层105接地(零电位)时，该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b输出的电位也为零，使每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差为零。由于该第一电极层104与该第二电极层105之间的压差为零，该第一电极层104与该第二电极层105之间没有电场形成，液晶分子的长轴均沿着平行于上下基板的平面排列，线偏振光经过该第一液晶层103之后沿着原来的方向前进，此时为2D宽视角显示模式。

请参图4，当该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b施加不同的偏置电压(即每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差各不相同)时，该液晶显示器实现3D显示模式。例如当该第二电极层105接地(零电位)时，该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b分别输出不同的电位，使每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差各不相同。由于该第一电极层104中的各个条状电极104b分别与该第二电极层105之间形成不同的电压差，该第一液晶层103中的液晶分子受到不同强度的电场力作用，液晶分子在空间中渐变排列，使其折射率也同样产生过渡渐变，达到实现透镜的目的，即相当于在该第一液晶层103中产生了多个透镜单元(如图4中的虚线框A所示)，线偏振光经过该第一液晶层103之后发生折射并改变原来的方向，使得该液晶面板20中相邻两个子像素的显示内容在折射后分别进入人的左右眼，而该两个子像素中分别显示的是具有一定视差的画面，两个具有视差的画面经过人脑的融合处理后呈现3D显示效果，此时为3D显示模式。

本实施例中，所形成的每个透镜单元为柱面透镜形貌(如图4中的弧线B所示)，每个透镜单元对应于该液晶面板20上两列子像素的宽度且沿着条状电极104b的长度方向延伸。由于每个电极单元104a对应于一列子像素，因此所形成的每个透镜单元对应于两个相邻的电极单元104a。该液晶显示器在3D显示时，在两个相邻电极单元104a的各个条状电极104b上施加的偏置电压从中间向两侧逐渐增大并且呈对称分布。举例来说，以每个电极单元104a中含有4个条状电极104b为例，可在两个相邻电极单元104a中的各个条状电极104b上从左至右排列依次加载电压为4v、3v、2v、1v、0v、1v、2v、3v、4v，使该两个相邻电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间形成的电场相对于该两个相邻电极单元104a的中心线呈对称分布，使该第一液晶层103中不同位置的液晶分子发生不同程度的偏转，从而在该第一液晶层103中形成多个透镜单元，每个透镜单元将相邻两列子像素中分别代表左眼图像和右眼图像的两幅具有水平视觉差的图像分别折射进入观看者的左眼和右眼，从而使观看者看到3D图像。

请参图5，当该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b施加相同的偏置电压(即每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差均相同)时，该液晶显示器实现2D窄视角显示模式。例如当该第二电极层105接地(零电位)时，该驱动芯片50向每个电极单元104a中的各个条状电极104b均输出相同的电位，使每个电极单元104a中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间的电压差均相同。由于该第一电极层104中的各个条状电极104b与该第二电极层105之间形成相同的电压差，该第一电极层104与该第二电极层105之间形成均匀的电场，该第一液晶层103中的液晶分子受到相同强度的电场力作用，所有液晶分子均基本发生相同程度的偏转，使所有液晶分子基本具有相同的倾斜角。由于液晶分子发生了偏转，使得在该液晶显示器的屏幕斜视方向上，穿过液晶分子的光线由于相位延迟与上下偏光片106、206不再匹配，出现了漏光现象，导致从该液晶显示器屏幕斜视方向上观看屏幕时，屏幕上的对比度降低，影响观看效果，使视角减小，此时为2D窄视角显示模式。

另外，在2D窄视角显示模式下，在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加的电压差不同时，液晶分子的倾斜角也会不同，液晶透镜10中的液晶分子的有效双折射也不同，从而可进一步实现在2D窄视角显示模式下的视角调整。

以下，利用TechWiz软件对该液晶显示器进行视角模拟。图6a至图6f分别为在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加不同的电压差时，该液晶显示器在2D显示时的视角模拟图。从图6a中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加的偏置电压为0V(即未施加偏置电压)时，该液晶显示器在上下左右方向上的有效视角均可达到85°，符合2D宽视角显示的需求。从图6b中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈33.5°的倾斜角时，该液晶显示器在上下方向上的有效视角可达到85°，但在左右方向上的有效视角则降低至21°左右，且此时左右方向上的视角对称性较好。从图6c中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈45°的倾斜角时，该液晶显示器在上下方向上的有效视角可达到85°，但在左右方向上的有效视角则降低至18°左右。从图6d中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈56.5°的倾斜角时，该液晶显示器在上下方向上的有效视角可达到85°，但在左右方向上的有效视角则降低至17°左右。从图6e中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈67.5°的倾斜角时，该液晶显示器在上下方向上的有效视角可达到85°，但在左右方向上的有效视角则降低至19°左右。从图6f中可见，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈90°的倾斜角时，该液晶显示器在上下左右方向上的有效视角均可达到85°。因此，当在该第一电极层104与该第二电极层105之间施加偏置电压使该第一液晶层103中的所有液晶分子偏转至与基板之间呈30°～45°的倾斜角时，该液晶显示器可以实现较好的2D窄视角显示效果，可有效实现防偷窥的目的。在该液晶显示器的中心显示区，在窄视角与宽视角显示模式下均可实现与现有液晶面板基本相同的穿透率与对比度。

从上可见，本实施例提供的多功能视角可控的液晶显示器，通过控制加载于该液晶透镜上的第一电极层与第二电极层之间的电压，该液晶显示器可根据需要实现2D/3D显示的切换，在不必配戴立体眼镜的前提下实现3D立体显示，该液晶显示器还可根据需要实现在2D显示下的宽视角与窄视角之间的变换，以实现防偷窥的需求。该液晶显示器不仅实现了2D/3D的显示切换，而且还实现了在2D显示下的视角可控，可满足用户对产品的多功能追求，增加用户体验，而且实现成本较低。

[第二实施例]

请参图7，为本实用新型的第二实施例提供的液晶显示器的剖面结构示意图，在本实施例中，该第二电极层105由多个电极单元105a组成，且每个电极单元105a由相互绝缘的多个条状电极105b排布形成。具体地，该第二电极层105中的各个条状电极105b沿着该第二基板102的第一方向(如横向)并排间隔排列，且各个条状电极105b的长度沿着该第二基板102的第二方向(如纵向)延伸。该第一电极层104为整层设置，即该第一电极层104整面覆盖形成在该第一基板101上。关于本实施例的其他结构，可以参见上述第一实施例，在此不再赘述。

[第三实施例]

请参图8，为本实用新型的第三实施例提供的液晶显示器的剖面结构示意图，在本实施例中，该液晶透镜10的第二基板102与该液晶面板20的第三基板201合并，该第二基板102和该第三基板201整合为一个共用基板12，即该液晶透镜10的下基板与该显示面板20的上基板共用同一基板，这样可以减少粘接层30的使用和粘接步骤，并省下一个基板，有利于降低该液晶显示器的整体厚度和成本。关于本实施例的其他结构，可以参见上述第一实施例，在此不再赘述。

[第四实施例]

请参图9，为本实用新型的第四实施例提供的液晶显示器的平面结构示意图，在本实施例中，该液晶显示器包括液晶透镜10、位于该液晶透镜10下方的液晶面板20、以及驱动该液晶透镜10工作的驱动芯片50。

具体地，该驱动芯片50用于根据预设条件控制施加在每个电极单元104a(105a)中的多个条状电极104b(105b)上的偏置电压，以调整该液晶显示器的不同显示模式。例如，可以在该液晶显示器上设置用于切换不同显示模式的控制按键60，在平时正常情况下，该液晶显示器工作在2D宽视角显示模式；当需要3D显示模式时，用户可通过该控制按键60发出3D显示指令，该驱动芯片50接收到用户发出的3D显示指令后，向每个电极单元中的各个条状电极施加不同的偏置电压，以使该液晶透镜10中的液晶分子产生不同的偏转并呈现透镜形貌排列，从而实现3D显示模式；当需要2D窄视角显示模式时，用户可通过该控制按键60发出2D窄视角显示指令，该驱动芯片50接收到用户发出的2D窄视角显示指令后，向每个电极单元中的各个条状电极施加相同的偏置电压，以使该液晶透镜10中的液晶分子产生相同的偏转并呈现相同的倾斜角，从而实现2D窄视角显示模式。如此使得用户在平时可采用2D宽视角显示模式，但在需要时，可以切换至3D显示模式或者2D窄视角显示模式，具有较强的操作灵活性和方便性。

以上所述，仅是实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。