CN102650792A - 液晶透镜及其制造方法、制造设备和3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种液晶透镜及其制造方法、制造设备和3D显示装置，涉及显示领域，在不改变液晶透镜电极结构的情况下，有效地调节实际有效折射率曲线。该液晶透镜制造方法包括：利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角；根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域；改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。本发明实施例用于3D显示装置制造领域。

Description

液晶透镜及其制造方法、制造设备和3D显示装置
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种液晶透镜及其制造方法、制造设备和3D显示装置。
背景技术
裸眼3D技术，就是不戴眼镜也能看到3D画面的技术，其最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚。目前裸眼3D可分为光屏障式(Barrier)、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源(DirectionalBacklight)三种。其中，柱状透镜3D技术包括液晶透镜技术。
液晶透镜是由电场驱动液晶层来实现的，液晶透镜的液晶层实际有效折射率曲线越接近标准有效折射率曲线显示效果越理想，对液晶透镜的液晶层实际有效折射率的控制决定了液晶透镜的成像质量。目前主要是采用调整液晶透镜的电极结构的方法来调节有效折射率曲线，但效果较差。
发明内容
本发明的实施例提供一种液晶透镜及其制造方法、制造设备和3D显示装置，在不改变液晶透镜电极结构的情况下，能够有效调节液晶层的实际有效折射率曲线。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种液晶透镜制造方法，包括：
利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角；
根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域；
改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。
一方面，提供一种液晶透镜制造设备，包括：
处理单元，用于根据两个透明电极结构间的液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域，以及所述差异区域的标准预倾角；
电压加载单元，用于向所述液晶层加载使其偏转所述标准预倾角的起偏电压；
遮光板，包括透光区域和遮光区域，所述透光区域用于控制液晶透镜所述差异区域透光，所述遮光区域用于控制液晶透镜所述差异区域以外的区域不透光；
光照单元，用于对所述遮光板进行光照。
一方面，提供一种液晶透镜，包括：
分别位于液晶透镜上下基板内表面的两层透明电极结构；
位于所述透明电极结构内表面的取向层及夹在两层透明电极结构之间的液晶层；
所述两个间隔的透明电极结构断电时，所述液晶层包括具有标准预倾角的差异区域，以使所述两个间隔的透明电极结构通电时，所述液晶层的实际有效折射率曲线与所述液晶层的标准有效折射率曲线相同。
一方面，提供一种3D显示装置，所述3D显示装置包括上述的液晶透镜。
本发明提供的液晶透镜及其制造方法、制造设备和3D显示装置，利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角；根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域；改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。这样，当差异区域的液晶达到标准预倾角时，加载电压后，整个液晶层的实际有效折射率曲线与标准有效折射率曲线相符，因而能够在不改变液晶透镜电极结构的情况下，有效地调节实际有效折射率曲线，使其达到3D液晶面板柱状透镜所需的光线角度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种液晶透镜制造方法流程图；
图2(a)为图3中液晶层的标准有效折射率曲线，图2(b)为图3中液晶层的实际有效折射率曲线；
图3为本发明实施例提供的液晶透镜制造方法的示意图；
图4为本发明实施例提供的液晶透镜制造方法的另一示意图；
图5为本发明实施例提供的液晶透镜制造设备结构示意图；
图6为图5中处理单元的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的液晶透镜结构示意图；
图8为本发明实施例提供的3D显示装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供的液晶透镜制造方法，如图1所示，其步骤包括：
S101、利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角。所述初始预倾角为所述液晶透镜中液晶层在初始状态下具有的角度。
所述常规方法，包括现有技术中和将来可能产生的用于制造液晶透镜的所有方法。
S102、根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域。
需要说明的是，所述标准有效折射率曲线为液晶透镜将显示面板发出的左右眼光线完全分开，保证观看者观看时不会产生光线串扰时，液晶透镜中各个区域的液晶折射率连成的曲线。
其中，实际有效折射率的计算原理如下：
首先，已知透过率表达式：
Figure BDA0000136930410000041
即
Figure BDA0000136930410000042
同时可以得到该透过率下液晶层各区域中液晶在加载电压后的实际偏转角θ(v)。
又已知公式
Figure BDA0000136930410000043
所以
Figure BDA0000136930410000044
其中neff为液晶的有效折射率。
由此，得到有效折射率的表达式
Figure BDA0000136930410000045
上述公式中，为透过率、δ为延迟、Δn为折射率、d为盒厚、λ为波长、neff为有效折射率、no为常光折射率、其中，波长λ，盒厚d，常光折射率n0均已知。
根据液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域。示例的，可以比对液晶实际偏转角θ(v)对应的实际有效折射率曲线和理想偏转角θ理想对应的标准有效折射率曲线，找出差异区域。该理想偏转角θ理想为所述差异区域的液晶在具有标准预倾角时加载电压所达到的角度，该实际偏转角θ(v)为所述差异区域的液晶在具有初始预倾角时加载相同电压后达到的角度。
又因有单点有效折射率的计算式
Figure BDA0000136930410000051
ne为非常光折射率，当θ(v)增大时，液晶的有效折射率会减小。因此，当差异区域对应的加载电压后的液晶实际偏转角θ(v)小于理想偏转角θ理想时，加大差异区域的液晶偏转角，可以使差异区域的实际有效折射率变小从而趋向标准有效折射率，当差异区域的实际有效折射率约等于标准有效折射率时，差异区域液晶的当前角度即为理想偏转角θ理想。由此可得，标准预倾角＝理想偏转角θ理想-实际偏转角θ(v)。
在实际应用过程中，处理单元可以模拟液晶层在某偏转角度下的实际有效折射率曲线，因此，可以利用处理单元多次调整差异区域的液晶偏转角，得到最接近标准有效折射率曲线的上述理想偏转角θ理想。
S103、改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。
示例性的，可以先向液晶层加载使液晶层偏转该标准预倾角所需的起偏电压；然后，用遮光板遮住非差异区域的液晶，用光照单元对差异区域的液晶进行光照，以改变差异区域的取向层取向，使差异区域的液晶具有标准预倾角。本步骤中用遮光板对非差异区域的液晶进行遮光，光照单元对差异区域的液晶进行光照。
下面通过图2、图3、图4对本发明提供的制造方法过程进行说明。
图2(a)为图3中液晶层38的标准有效折射率曲线，图2(b)为图3中液晶层38的实际有效折射率曲线。根据标准有效折射率曲线和实际有效折射率曲线对液晶层38进行分区，在本实施例中，例如将液晶层38的液晶分为5个区，根据标准有效折射率曲线和实际有效折射率曲线的差异确定液晶层38中初始预倾角与标准预倾角存在差异的液晶区域为差异区域1和3，其他液晶区域为非差异区域2、4、5。
如图3所示，由于区域1、3为差异区域，需用光照单元对差异区域1、3的液晶进行光照。以差异区域1为例，得出差异区域1的液晶所需的标准预倾角后，用电压加载单元33对液晶层38的两个间隔的透明电极结构31和32加载使液晶层偏转该标准预倾角所需的起偏电压，然后先用遮光板30遮盖区域2、3、4、5，用光照单元36对遮光板30进行照射，以改变差异区域1的取向层取向，这样便使差异区域1的液晶具有标准预倾角。
接着，如图4所示，再用遮光板30遮盖区域1、2、4、5，用光照单元36对遮光板30进行照射，以改变差异区域3的取向层取向，这样便使差异区域3的液晶具有标准预倾角。
光照后的液晶层38的折射率曲线符合图2(a)所示的标准有效折射率曲线。
本发明实施例提供的液晶透镜制造方法，利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角；根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域；改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。这样，当差异区域的液晶达到该标准预倾角时，加载电压，整个液晶层的实际有效折射率曲线与标准有效折射率曲线相符，因而能够在不改变液晶透镜电极结构的情况下，有效地调节实际有效折射率曲线，使其达到3D液晶面板柱状透镜所需的光线角度。
需要说明的是，由于仪器与人为等因素限制，加压后，差异区域的液晶角度只能无限趋近理想液晶角度，实际有效折射率与标准有效折射率也不可能完全相符，本实施例只是说明了在理想状态该方法产生的效果。
实施例二
下面，针对本发明实施例提供的液晶透镜制造方法，对其相应的制造设备进行说明。
本发明实施例提供的液晶透镜制造设备，如图5所示，包括：
处理单元35，用于根据两个透明电极结构31和32间的液晶层38的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出液晶层38中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域，以及差异区域的标准预倾角，所述初始预倾角为两个透明电极结构间的液晶在未加载电压前具有的角度。
电压加载单元33，可以与液晶透镜的两个透明电极结构31和32相连，用于向液晶层38加载使其偏转标准预倾角的起偏电压，所述电压加载单元33与所述透明电极的连接方式为通过电压加载单元33的两个电压输出端与其相连。
遮光板30，包括遮光区域和透光区域。在进行液晶透镜制备时，遮光板可以位于液晶透镜上端的透明电极结构31上方，遮光板30的透光区域对应液晶层38的差异区域，遮光板30的遮光区域对应液晶层38的差异区域以外的区域。
光照单元36，用于对遮光板进行光照。光照单元36的光通过遮光板30的透光区域，透过透明电极结构31照射在差异区域的液晶上，改变取向层取向，使该差异区域的液晶具有标准预倾角。
进一步地，如图6所示，处理单元35还包括虚拟遮光子单元351、虚拟光照子单元352、数据处理子单元353。
其中，虚拟遮光子单元351，用于模拟为液晶非差异区域进行遮光。
虚拟光照子单元352，用于模拟为液晶层提供光照。
数据处理子单元353，用于计算得出液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域，以及差异区域的标准预倾角。
这样一来，通过各个虚拟子单元对液晶透镜制造过程的模拟，数据处理子单元353得到了相应的数据并计算，为实际制造过程提供了数据参考。
再进一步地，如图5所示，该制造设备还包括：
遮光板移动单元37，用于移动遮光板，使其透光区域位于差异区域之上。
控制单元34，与处理单元35、电压加载单元33、遮光板移动单元37、光照单元36连接，用于根据处理单元35得到的数据控制电压加载单元33、遮光板移动单元37和光照单元36。
这样，在控制单元34的控制下，本发明实施例提供的制造设备可以直接制造出具有接近标准有效折射率曲线的液晶透镜。
实施例三
如图7所示，本发明实施例提供的液晶透镜，包括分别位于液晶透镜上下基板(图7中未示出)内表面的两层透明电极结构，即包括两个间隔的位于上基板的透明电极结构71和位于下基板的透明电极结构73。
位于透明电极结构71内表面的取向层(图7未标注)及夹在两层透明电极结构71和73之间的液晶层72。
两个间隔的透明电极结构71和73断电时，液晶层72包括具有标准预倾角的差异区域721，以使两个间隔的透明电极结构71和73通电时，液晶层72的实际有效折射率曲线与液晶层72的标准有效折射率曲线相同。
这样，当差异区域的液晶角度达到标准预倾角时，加载电压，整个液晶层的实际有效折射率曲线与标准有效折射率曲线相符，因而能够在不改变液晶透镜的电极结构的情况下，有效地调节实际有效折射率曲线，使其达到液晶透镜所需的光线角度。
示例性的，该液晶透镜的取向层可以为光照取向的取向层，这样可以在光照条件下改变取向结构，便于调整液晶的实际有效折射率。
上述的透明电极可以为多块透明电极间隔排布，也可以为一块整合的透明电极，这里与现有技术相同，因此不再详述。
本发明实施例提供的3D显示装置，包括上述的液晶透镜，该显示装置可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)、等离子等显示方式。示例性的，如图8所示，该3D显示装置中，液晶透镜80位于3D显示装置中液晶显示屏90的上方，该液晶显示屏90可以包括对盒成型的彩膜基板901和TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)阵列基板902，以及位于彩膜基板901和TFT阵列基板902之间的液晶层903。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种液晶透镜制造方法，其特征在于，包括：
利用常规方法制造液晶透镜，所述液晶透镜包括取向层和液晶层，所述液晶层中的液晶具有初始预倾角；
根据所述液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域；
改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角，以便加载电压后所述液晶层的实际有效折射率曲线符合所述标准有效折射率曲线。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，所述改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角包括：
向所述液晶层加载使所述液晶层偏转所述标准预倾角所需的起偏电压；
用遮光板对非差异区域的液晶进行遮光，用光照单元对所述差异区域的液晶进行光照，以改变所述差异区域的取向层取向，使所述差异区域的液晶具有所述标准预倾角。
3.一种液晶透镜制造设备，其特征在于，包括：
处理单元，用于根据液晶透镜的液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域，以及所述差异区域的标准预倾角；
电压加载单元，用于向所述液晶层加载使其偏转所述标准预倾角的起偏电压；
遮光板，包括透光区域和遮光区域，所述透光区域用于控制液晶透镜所述差异区域透光，所述遮光区域用于控制液晶透镜所述差异区域以外的区域不透光；
光照单元，用于对所述遮光板进行光照。
4.根据权利要求3所述的液晶透镜制造设备，其特征在于，所述处理单元包括：
虚拟遮光子单元，用于模拟为液晶非差异区域进行遮光；
虚拟光照子单元，用于模拟为液晶层提供光照；
数据处理子单元，用于计算得出液晶层的标准有效折射率曲线及实际有效折射率曲线，确定出所述液晶层中液晶的所述初始预倾角与预定义的标准预倾角存在差异的差异区域，以及所述差异区域的标准预倾角。
5.根据权利要求3所述的液晶透镜制造设备，其特征在于，所述设备还包括：
遮光板移动单元，用于移动所述遮光板，使其透光区域位于所述差异区域之上；
控制单元，与所述处理单元、电压加载单元、遮光板移动单元、光照单元连接，用于根据所述处理单元得到的数据控制所述电压加载单元、遮光板移动单元和光照单元。
6.一种液晶透镜，其特征在于，包括：
分别位于液晶透镜上下基板内表面的两层透明电极结构；
位于所述透明电极结构内表面的取向层及夹在两层透明电极结构之间的液晶层；
所述两个间隔的透明电极结构断电时，所述液晶层包括具有标准预倾角的差异区域，以使所述两个间隔的透明电极结构通电时，所述液晶层的实际有效折射率曲线与所述液晶层的标准有效折射率曲线相同。
7.根据权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜的取向层为光照取向的取向层。
8.一种3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置包括权利要求6至8任意一项权利要求所述的液晶透镜。
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