一种液晶透镜及3D显示装置的制作方法

文档序号:11152698阅读:320来源:国知局
一种液晶透镜及3D显示装置的制造方法

本发明涉及显示技术领域,尤指一种液晶透镜及3D显示装置。



背景技术:

在3D显示技术中,在用户对某个画面进行观察时,通常使呈现同一画面的不同光线分别进入用户的左眼和右眼,该不同光线在用户左眼和右眼分别形成具有微小差异的画面,以模拟人眼在观察三维物体时双眼所观察到的具有微小差异的画面,从而实现3D显示。

在现有技术中,为达到上述3D显示的目的,通常在液晶显示装置中设置液晶透镜。该液晶透镜包括多个透镜单元,每个透镜单元相当于一个柱状的透镜,在呈现同一画面的光线经过液晶透镜时,每个透镜单元使光线向不同的方向聚焦,从而可以使得进入用户左眼和右眼的光线不同。具体地,如图1所示,液晶透镜包括相对而置的上基板和下基板,以及填充在上基板和下基板之间的液晶层(图中未示出);在上基板上设有板状电极01,下基板设有多个互相平行的条状电极02。对各条状电极02充电时,即在板状电极01与各条状电极02之间构成电场时,如图2所示,在每个透镜单元中,利用液晶分子的偏转可以形成不同的折射率梯度曲线,靠近下基板的液晶层中的液晶分子的倾斜角度从中央区域到边缘区域逐渐减小,从而使得靠近下基板的液晶层的折射率从中央区域到边缘区域逐渐减小,该折射率的变化使得光线在透过该靠近下基板部分的液晶层时被聚焦至预定的方向,通过多个透镜单元的光学作用,即可实现3D显示。

但是,由于在板状电极01与各条状电极02之间构成的电场具有平滑的等势线,使得液晶分子的偏转不能突变,因此形不成较佳的折射率梯度曲线的尖角,使得现有的结构无法达到理想的折射率梯度曲线,从图2可以得出液晶透镜的有效利用率仅达到21μm/(21μm+16μm)=56.8%。

因此,如何达到较佳的折射率梯度曲线,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明实施例提供一种液晶透镜及3D显示装置,可以调节折射率梯度曲线的顶角形成尖角,促使达到较佳的折射率梯度曲线。

因此,本发明实施例提供了一种液晶透镜,包括:相对而置的上基板和下基板,所述液晶透镜具有多个沿设定方向延伸的透镜单元;所述上基板内侧设置有板状电极,所述板状电极上设置有多个沿所述设定方向延伸的狭缝,所述狭缝对应于相邻两个透镜单元之间的区域。

在其中一种实施方式中,所述狭缝的宽度不小于相邻两个透镜单元之间的间隙宽度,且不大于相邻两个透镜单元之间间隙宽度的两倍。

在其中一种实施方式中,所述狭缝的宽度不小于6.5微米。

在其中一种实施方式中,所述板状电极内侧设置有与所述板状电极相绝缘的第一辅助电极;

所述第一辅助电极在上基板上的正投影位于相邻两个所述透镜单元之间的间隙处的正投影所在区域内。

在其中一种实施方式中,所述第一辅助电极的宽度小于所述狭缝的1/2宽度。

在其中一种实施方式中,所述下基板上设置多个沿所述设定方向延伸的条状电极,所述条状电极内侧设置有与所述条状电极第二辅助电极;

所述第二辅助电极在上基板的正投影与相邻两个所述液晶透镜之间的间隙处的正投影具有交叠区域。

在其中一种实施方式中,所述第二辅助电极在上基板上的正投影与属于相邻两个液晶透镜的相邻两个条状电极在上基板的正投影具有交叠区域。

在其中一种实施方式中,所述第二辅助电极的宽度大于所述第一辅助电极的宽度,且小于所述狭缝的宽度。

在其中一种实施方式中,所述下基板上设置多个沿所述设定方向延伸的条状电极,每个液晶透镜对应一组条状电极,不同液晶透镜对应的多组条状电极重复周期中设置;一组条状电极中,靠近边缘的一个条状电极的宽度大于其他各条状电极的宽度且其他各条状电极的宽度均相同。

本发明实施例提供一种3D显示装置,包括上述液晶透镜。

本发明实施例的有益效果包括:

本发明实施例提供的一种液晶透镜及3D显示装置,包括:上述液晶透镜中设置的狭缝可以改变上基板附近且与狭缝对应的区域内的液晶分子的偏转,使得该区域会形成局部横向电场,进而形成垂直等势线,以调节折射率梯度曲线的顶角形成尖角,促使达到较佳的折射率梯度曲线。

附图说明

图1为现有技术中液晶透镜的结构示意图;

图2为现有技术中液晶透镜的折射率梯度曲线示意图;

图3为本发明实施例提供的液晶透镜的结构示意图之一;

图4a和图4b分别为本发明实施例提供的具有狭缝的板状电极的俯视图;

图5为本发明实施例提供的液晶透镜的结构示意图之二;

图6为本发明实施例提供的液晶透镜的结构示意图之三;

图7为图6中的液晶透镜的折射率曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明实施例提供的液晶透镜及3D显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

其中,附图中各膜层的厚度和形状不反映液晶透镜的真实比例,目的只是示意说明本发明内容。

本发明实施例提供了一种液晶透镜,如图3至图6所示,包括:相对而置的上基板和下基板,上基板面向下基板一侧(即内侧)设置有板状电极1;液晶透镜具有多个重复设置的透镜单元2,各透镜单元沿着设定方向延伸(如沿着基板的横向或纵向方向延伸);

板状电极1上设置有狭缝A;该狭缝A的正投影覆盖相邻两个透镜单元2之间的间隙处的正投影。

本发明涉及到的“正投影”均指代在上基板或下基板上的正投影。

需要说明的是,狭缝A的正投影覆盖相邻两个透镜单元2之间的间隙处的正投影,可以理解为狭缝A与相邻两个透镜单元2之间的间隙处位置相对应,且在垂直于狭缝的延伸方向上,狭缝A的宽度大于相邻两个透镜单元2之间的间隙宽度。从俯视的角度来看,狭缝的设置可以有多种方式,如图4a所示,板状电极内部可以挖空一部分结构,挖空的这部分结构作为狭缝,即该狭缝可以不贯穿整个板状电极;如图4b所示,板状电极可以直接被隔成多个子板状电极,相邻两个子板状电极之间的间隙处作为狭缝,即该狭缝可以贯穿整个板状电极,将其分成多个子板状电极。对于狭缝的设置,可以根据实际情况而定,并不仅限于本发明附图中涉及到的结构。

在本发明实施例提供的上述液晶透镜,在液晶透镜中的板状电极上设置有狭缝;且该狭缝的正投影覆盖相邻两个透镜单元之间的间隙处的正投影。上述狭缝可以改变上基板附近且与狭缝对应的区域内的液晶分子的偏转,使得该区域会形成局部横向电场,进而形成垂直等势线,以调节折射率梯度曲线的顶角形成尖角,促使达到较佳的折射率梯度曲线。

在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,为了进一步有效调节折射率梯度曲线的顶角形成尖角,如图3、图5和图6所示,在每个透镜单元中,下基板面向上基板一侧(内侧)具有多个沿所述设定方法延伸的多个条状电极,各条状电极加载的电压值按设定的方向依次递增(图3、图5和图6均示出了5个条状电极);在相邻两个透镜单元中,狭缝的宽度可以不小于加载的电压值分别为最大值和最小值的相邻两个条状电极之间的间隙宽度,且小于2倍的间隙宽度。

具体地,以图3为例,在每个透镜单元中,下基板面向上基板一侧具有五个并行设置且加载的电压值按设定的方向(如从左侧至右侧)依次递增的条状电极,即条状电极31、32、33、34、35,其中条状电极31加载的电压值最小,条状电极35加载的电压值最大,条状电极31、32、33、34、35加载的电压值可以依次为2.5V、2.6V、2.9V、5V、9.5V。此时加载的电压值分别为最大值和最小值的相邻两个条状电极之间的间隙宽度,即相邻的条状电极35与条状电极31之间的间隙宽度a,狭缝的宽度b可以大于间隙宽度a,且小于2倍的间隙宽度a。

需要说明的是,相邻两个透镜单元之间的间隙宽度,相当于加载的电压值分别为最大值和最小值的相邻两个条状电极之间的间隙宽度,因此,也可以理解为狭缝的宽度可以大于相邻两个透镜单元之间的间隙宽度,且小于2倍的相邻两个透镜单元之间的间隙宽度。

进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,狭缝的宽度可以设置为大于6.5μm,具体地,狭缝的宽度可以设置为8μm,此时相邻两个狭缝之间的距离可以设置为30μm,即如图3所示,板状电极的宽度c可以设置为30μm。对于狭缝的具体宽度可以根据实际情况而定,在此不做限定。

在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,如图5和图6所示,板状电极1面向下基板一侧可以设置有第一辅助电极4,即板状电极所在膜层的内侧设置有与所述板状电极通过绝缘层相互绝缘的第一辅助电极4。第一辅助电极4的正投影可以位于相邻两个透镜单元2之间的间隙处的正投影所在区域内。由于板状电极1上设置有狭缝A;该狭缝A的正投影覆盖相邻两个透镜单元2之间的间隙处的正投影,因此第一辅助电极4与狭缝A的位置相对应,本发明实施例引入的第一辅助电极4,可以调节优化上基板附近且与狭缝A对应的区域内的液晶分子,以使液晶分子形成突变偏转,调控该区域的电场分布,形成垂直等势线,使该区域的液晶分子处于垂直状态,进而可以改善折射率梯度曲线的尖角部分,进一步促使达到较佳的折射率梯度曲线。

需要说明的是,第一辅助电极4和板状电极1之间设置有绝缘层,该绝缘层的厚度可以设置在1μm至4μm之间。

进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,如图5和图6所示,第一辅助电极4的宽度d可以设置为小于狭缝A的1/2宽度b。具体地,第一辅助电极4的宽度d可以设置为2.5μm,此时板状电极1一端与第一辅助电极4的宽度e可以设置为33μm。对于第一辅助电极4的具体宽度可以根据实际情况而定,在此不做限定。

在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,如图6所示,条状电极3面向上基板的一侧可以设置有第二辅助电极5,即条状电极所在膜层的内侧设置有与所述条状电极通过绝缘层相互绝缘的第二辅助电极。第二辅助电极5的正投影可以与相邻两个透镜单元2之间的间隙处的正投影具有交叠区域。本发明实施例引入的第二辅助电极5,可以调节优化下基板附近且与相邻两个透镜单元2之间的间隙处对应的区域的液晶分子,以使液晶分子形成突变偏转,调控该区域的电场分布,形成垂直等势线,使该区域的液晶分子处于垂直状态,进而改善折射率梯度曲线的底角的尖角部分,进一步促使达到较佳的折射率梯度曲线。从图7可以得出液晶透镜的有效利用率可以达到32μm/(32μm+7μm)=82.1%,因此本发明实施例提供的上述液晶透镜相对于现有技术,可以提高有效利用率。

需要说明的是,第二辅助电极5和条状电极3之间设置有绝缘层,该绝缘层的厚度可以设置在1μm至4μm之间。

进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,当第二辅助电极的正投影与相邻两个透镜单元之间的间隙处的正投影具有交叠区域时,如图6所示,可以选择第二辅助电极5的正投影与加载最大电压值的条状电极35的正投影具有交叠区域,这样可以进一步有效改善折射率梯度曲线的底角的尖角部分。较佳地,该交叠区域的面积不超过加载最大电压值的条状电极35的正投影的1/2面积。

在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,如图6所示,第二辅助电极5的宽度f可以设置为大于第一辅助电极4的宽度d,且小于狭缝A的宽度b,这样可以有效调节电场的分布,以优化出最优的结构,达到最优形貌。具体地,第二辅助电极5的宽度f可以设置为4μm,,此时板状电极1一端与第二辅助电极5的宽度g可以设置为32μm。对于第二辅助电极5的具体宽度可以根据实际情况而定,在此不做限定。

进一步地,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,由于板状电极1的电压为0,第二辅助电极加载的电压值不能太大,主要控制液晶分子的偏转还是条状电极3的正电压作用,第二辅助电极只是起到微调液晶分子的偏转作用,因此第二辅助电极加载的电压值小于条状电极加载的最小电压值。具体地,第二辅助电极加载的电压值可以设置为0.2V。

同理,在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,第一辅助电极的电压也不能太大,控制液晶分子的偏转还是条状电极3的正电压作用,第一辅助电极只是起到微调液晶分子的偏转作用,此时第一辅助电极加载的电压值可以大于第二辅助电极加载的电压值,且小于条状电极加载的最小电压值。具体地,当第二辅助电极加载的电压值设置为0.2V时,第一辅助电极加载的电压值可以设置为1.8V。

在具体实施时,在本发明实施例提供的上述液晶透镜中,如图6所示,加载最大电压值的条状电极35的宽度h可以大于除加载最大电压值的条状电极35之外的其他条状电极31、32、33、34的宽度;除加载最大电压值的条状电极35之外的其他条状电极31、32、33、34的宽度均相同。根据不同的分辨率PPI,会有不同的条状电极的宽度,但是大体范围可以只需加载最大电压值的条状电极35的宽度适当地增加。在适当地增加条状电极35的宽度时,同时可以减小条状电极34与条状电极35之间的间隔宽度或减小相邻的条状电极33与条状电极31之间的间隔宽度。具体地,条状电极35的宽度h可以设置为3μm,相邻的条状电极33与条状电极31之间的间隔宽度a可以设置为4μm,条状电极31、32、33、34的宽度均可以设置为2.5μm,条状电极31、32、33、34彼此之间的间隙宽度均可以设置为5μm。对于各条状电极的宽度可以根据实际情况而定,在此不做限定。

在具体实施时,本发明实施例提供的液晶透镜中一般还会具有诸如液晶层、彩膜层、平坦层等其他膜层结构,以及在衬底基板上还一般形成有薄膜晶体管、栅线、数据线等结构,这些具体结构可以有多种实现方式,在此不做限定。

基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种3D显示装置,包括本发明实施例提供的上述液晶透镜,该显示装置可以为:手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的,在此不做赘述,也不应作为对本发明的限制。该显示装置的实施可以参见上述液晶透镜的实施例,重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种液晶透镜及3D显示装置,包括:相对而置的上基板和下基板,上基板面向下基板一侧设置有板状电极;液晶透镜具有多个透镜单元;板状电极上设置有狭缝;狭缝的正投影覆盖相邻两个透镜单元之间的间隙处的正投影。本发明实施例提供的上述液晶透镜中设置的狭缝可以改变上基板附近且与狭缝对应的区域内的液晶分子的偏转,使得该区域会形成局部横向电场,进而调节折射率梯度曲线的顶角形成尖角,促使达到较佳的折射率梯度曲线。

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

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