CN103048841A - 一种液晶透镜模组及3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶透镜模组及3D显示装置，在液晶透镜的上下表面分别设置第一偏光片和第二偏光片，且第一偏光片和第二偏光片的光透过轴方向一致。由于液晶透镜内部的液晶分子取向不一致和水平方向扭曲等问题，透过第一偏光片的偏振光在经过液晶透镜的作用后，会造成一部分偏振光的偏振方向发生变化，而第二偏光片能过滤这部分偏振方向发生变化的偏振光，减少由这部分偏振方向发生变化的偏振光引起的液晶透镜3D显示的串扰问题。

Description

一种液晶透镜模组及3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种液晶透镜模组及3D显示装置。
背景技术
在日常生活中人们是利用两只眼睛来观察周围具有空间立体感的外界景物的，三维（3D）显示技术就是利用双眼立体视觉原理使人获得三维空间感，其主要原理是使观看者的左眼与右眼分别接收到不同的影像，由观看者两眼之间的瞳距产生的位置差异，使存在“双眼视差”的两副图像构成一对“立体图象对”，而“立体图像对”在经由大脑分析融合后使观看者产生立体感。
目前，3D显示技术有裸眼式和眼镜式两大类。所谓裸眼式就是通过在显示器上进行特殊的处理，把经过编码处理的3D视频影像独立送入人的左右眼，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。
目前，实现裸眼3D显示的显示装置为在诸如液晶显示器（LCD）的光源阵列前方设置光屏障（Barrier）或透镜光栅等遮蔽物，如图1所示，通过透镜光栅可以将显示装置发出的光线汇聚在其焦点上的原理，使左眼像素发出的光射向观看者的左眼，右眼像素发出的光射向观看者的右眼，实现3D显示的效果。
为了实现三维显示，现有技术中的一种方案是在显示屏上增加一层液晶透镜，如图2所示，液晶透镜一般是由上基板、下基板、以及在两个基板之间的液晶层组成的，上基板和下基板分别具有条状电极和面电极；在3D显示模式时，通过对不同位置的条状电极通入不同的电压，产生不同的电场强度，使对应的液晶分子发生不同程度的偏转，从而使液晶层产生透镜的效果。
在图2所示的液晶光栅的结构中，当相邻的条状电极之间的具有较大的间隙，例如超过30μm，会造成位于相邻条状电极中间的液晶分子与其他区域的液晶分子取向不一致。并且，在相邻的条状电极之间在通入不同电压的信号时，会在两者之间产生水平电场，影响位于两者之间的液晶分子发生偏转，如图3所示，虚线所示为正常的液晶分子取向方向，由于V1和V2之间产生的水平电场，实线所示的液晶分子会发生微小的偏转。这些取向不一致的液晶分子会造成液晶透镜的串扰问题，即显示装置的右眼像素发出的光，会因液晶分子的不正常取向，射向观看者的左眼；显示装置的左眼像素发出的光，会因液晶分子的不正常取向，射向观看者的右眼，影响3D的显示效果。
因此，如何降低液晶透镜3D显示的串扰问题，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种液晶透镜模组及3D显示装置，用以解决现有的液晶光栅3D显示的串扰问题。
本发明实施例提供了一种液晶透镜模组，包括：液晶透镜、位于所述液晶透镜下表面的第一偏光片，以及位于所述液晶透镜上表面的第二偏光片；
所述第一偏光片和所述第二偏光片的光透过轴方向相互平行。
本发明实施例还提供了一种3D显示装置，包括：显示器，以及设置在所述显示器上的液晶透镜模组，所述液晶透镜模组为本发明实施例提供的上述液晶透镜模组。
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模组及3D显示装置，在液晶透镜的上下表面分别设置第一偏光片和第二偏光片，且第一偏光片和第二偏光片的光透过轴方向一致。由于液晶透镜内部的液晶分子取向不一致和水平方向扭曲等问题，透过第一偏光片的偏振光在经过液晶透镜的作用后，会造成一部分偏振光的偏振方向发生变化，而第二偏光片能过滤这部分偏振方向发生变化的偏振光，减少由这部分偏振方向发生变化的偏振光引起的液晶透镜3D显示的串扰问题。
附图说明
图1为现有的透镜式3D显示的原理图；
图2为现有技术中液晶透镜的结构示意图；
图3为现有技术中的液晶透镜的液晶分子在条状电极之间的取向示意图；
图4为本发明实施例提供的液晶透镜模组的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的3D显示装置的结构示意图；
图6a-图6b为本发明实施例提供的实例一的液晶透镜的结构示意图；
图7a-图7b为本发明实施例提供的实例二的液晶透镜的结构示意图；
图8a-图8b为本发明实施例提供的实例三的液晶透镜的结构示意图；
图9a-图9b为本发明实施例提供的实例四的液晶透镜的结构示意图；
图10a-图10b为本发明实施例提供的实例五的液晶透镜的结构示意图。
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模组及3D显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各层厚度和区域大小形状不反映液晶透镜模组的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的液晶透镜模组，如图4所示，具体包括：液晶透镜1、位于液晶透镜1下表面的第一偏光片2，以及位于液晶透镜1上表面的第二偏光片3；
第一偏光片2和第二偏光片3的光透过轴方向相互平行。
本发明实施例提供上述液晶透镜模组，在液晶透镜的上下表面分别设置第一偏光片和第二偏光片，且第一偏光片和第二偏光片的光透过轴方向一致。由于液晶透镜内部的液晶分子取向不一致和水平方向扭曲等问题，透过第一偏光片的偏振光在经过液晶透镜的作用后，会造成一部分偏振光的偏振方向发生变化，而第二偏光片能过滤这部分偏振方向发生变化的偏振光，减少由这部分偏振方向发生变化的偏振光引起的液晶透镜3D显示的串扰问题。
在具体实施时，如图4所示，液晶透镜1一般设置有多个透镜单元4，在3D显示模式时，每个透镜单元4会对透过第一偏光片1的偏振光起透镜作用，将左眼像素发出的光射向观看者的左眼，右眼像素发出的光射向观看者的右眼，实现3D显示的效果。
本发明实施例还提供了一种3D显示装置，如图5所示，具体包括：显示器5，以及设置在显示器5上的液晶透镜模组6，该液晶透镜模组6为本发明实施例提供的上述液晶透镜模组6。
一般地，在显示器5中一个像素单元由三个亚像素组成，例如红、绿、蓝三个亚像素单元，在3D显示模式下，可以在奇数的亚像素列上显示左眼看到的画面，偶数的亚像素列上显示右眼看到的画面；当然也可以以n个亚像素列为一个周期，间隔显示左眼和右眼看到的画面，在此不做具体限定。
这样，可以将液晶透镜1中的各透镜单元4与显示器5中相邻的两列亚像素单元对应，其中一列亚像素单元显示左眼图，另一列亚像素单元显示右眼图，例如第一液晶透镜1中的第Ni个透镜单元与显示器5的第i组亚像素单元相对应，就可以将左眼和右眼看到的画面分开，实现3D显示。
在具体实施时，上述显示器5可以液晶（LCD）显示面板、有机电致发光（OLED）显示面板、等离子体（PDP）显示面板、或阴极射线（CRT）显示器等，在此不做限定。
并且，当3D显示装置应用于LCD显示面板时，由于LCD显示面板中具有偏光片，因此，在液晶透镜模组中可以省去位于液晶透镜下方的第一偏光片，将第二偏光片的光透过轴方向与LCD显示面板中的偏光片的光透过轴方向设置为一致。或者，直接省去LCD显示面板中的偏光片，在此不做限定。
具体地，本发明实施例提供的上述液晶透镜模组和3D显示装置中的液晶透镜1可以有多种结构，下面通过具体几个实例对液晶透镜1的具体结构进行举例说明。
实例一：液晶透镜1在未加电压时实现2D显示，在加电压后实现3D显示，其具体结构如图6a所示，包括：
上基板01、与上基板01相对设置的下基板02、位于上基板01和下基板02之间的液晶层03、设置于上基板01面向液晶层03一面的第一透明电极04、设置于下基板02面向液晶层03一面的第二透明电极05、设置于第一透明电极04面向液晶层03一面的第一取向膜06、以及设置于第二透明电极05面向液晶层03一面的第二取向膜07。
在2D显示模式时，第一透明电极04和第二透明电极05未加电压，液晶层03中的液晶沿第一方向平行排列，例如如图6a所示沿平行纸面方向排列，对通过的偏振光无作用。
具体地，实例一中的第一透明电极04为条状电极，第二透明电极05为面状电极，如图6a所示；或相反，第二透明电极05为条状电极，第一透明电极04为面状电极；
在3D显示模式时，如图6b所示，对第一透明电极04和第二透明电极05施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层03中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果，实现对偏振光进行调制，使其在形成的凸透镜效果的焦点汇聚，在图6b中示出了一个透镜单元中液晶的翻转形状的示意图。
实例二：液晶透镜1在未加电压时实现3D显示，在加电压后实现2D显示，其具体结构如图7a所示，包括除如图6a和图6b所示的结构之外，还包括：
具有凹透镜结构的透镜层08，该透镜层08可以设置于上基板01和第一透明电极之间，或设置于第一透明电极和第一取向膜之间，图4a中未示出第一透明电极和第一取向膜。
在2D显示模式时，如图7b所示，对第一透明电极和第二透明电极05施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层03中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果，这样形成的凸透镜效果和透镜层08具有的凹透镜结构相互抵消对光的作用，即不会对通过的光线产生作用。
在3D显示模式时，如图7a所示，第一透明电极和第二透明电极05未加电压，液晶层03中的液晶沿第一方向平行排列，对通过的偏振光无作用，透镜层08对通过的偏振光进行调制，使其在透镜层08的凹透镜结构的焦点汇聚。
实例三：液晶透镜1在未加电压时实现3D显示，在加电压后实现2D显示，其具体结构如图8a所示，包括除如图6a和图6b所示的结构之外，还包括：
具有凸透镜结构的透镜层09，设置于下基板02和第二透明电极之间，或设置于第二透明电极和第二取向膜之间，图8a中未示出第二透明电极和第二取向膜。
在2D显示模式时，如图8b所示，对第一透明电极04和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层03中的液晶分子发生偏转，形成凹透镜效果，这样形成的凹透镜效果和透镜层09具有的凸透镜结构相互抵消对光的作用，即不会对通过的光线产生作用。
在3D显示模式时，如图8a所示，第一透明电极04和第二透明电极未加电压，液晶层03中的液晶沿第一方向平行排列，对通过的偏振光无作用，透镜层09对通过的偏振光进行调制，使其在透镜层09的凸透镜结构的焦点汇聚。
实施例四：液晶透镜1在未加电压时实现3D显示，在加电压后实现2D显示，其具体结构包括除如图9a和图9b所示的结构之外，还包括：
上基板01背向或朝向液晶层03的任意一面具有凹透镜结构，例如以上基板01背向液晶层03的一面具有凹透镜结构为例，如图9a所示。
在2D显示模式时，如图9a所示，对第一透明电极04和第二透明电极06施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层03中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果，这样形成的凸透镜效果和上基板01具有的凹透镜结构相互抵消对光的作用，即不会对通过的光线产生作用。
在3D显示模式时，如图9b所示，第一透明电极04和第二透明电极05未加电压，液晶层03中的液晶沿第一方向平行排列，对通过的偏振光无作用，上基板01具有的凹透镜结构对通过的偏振光进行调制，使其在凹透镜结构的焦点汇聚。
实施例五：液晶透镜1在未加电压时实现3D显示，在加电压后实现2D显示，其具体结构包括除如图6a和图6b所示的结构之外，还包括：
下基板02背向或朝向液晶层03的任意一面具有凸透镜结构；例如以下基板02背向液晶层03的一面具有凸透镜结构为例，如图10a所示。
在2D显示模式时，如图10a所示，对第一透明电极04和第二透明电极06施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层03中的液晶分子发生偏转，形成凹透镜效果，这样形成的凹透镜效果和下基板02具有的凸透镜结构相互抵消对光的作用，即不会对通过的光线产生作用。
在3D显示模式时，如图10b所示，第一透明电极04和第二透明电极05未加电压，液晶层03中的液晶沿第一方向平行排列，对通过的偏振光无作用，下基板02具有的凸透镜结构对通过的偏振光进行调制，使其在凸透镜结构的焦点汇聚。
本发明实施例提供的一种液晶透镜模组及3D显示装置，在液晶透镜的上下表面分别设置第一偏光片和第二偏光片，且第一偏光片和第二偏光片的光透过轴方向一致。由于液晶透镜内部的液晶分子取向不一致和水平方向扭曲等问题，透过第一偏光片的偏振光在经过液晶透镜的作用后，会造成一部分偏振光的偏振方向发生变化，而第二偏光片能过滤这部分偏振方向发生变化的偏振光，减少由这部分偏振方向发生变化的偏振光引起的液晶透镜3D显示的串扰问题。
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。

Claims (11)

1.一种液晶透镜模组，其特征在于，包括：液晶透镜、位于所述液晶透镜下表面的第一偏光片，以及位于所述液晶透镜上表面的第二偏光片；
所述第一偏光片和所述第二偏光片的光透过轴方向相互平行。
2.如权利要求1所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述液晶透镜设置有多个透镜单元，在3D显示模式时，每个所述透镜单元对透过第一偏光片的偏振光起透镜作用。
3.如权利要求2所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述液晶透镜具体包括：
上基板、与所述上基板相对设置的下基板、位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层、设置于所述上基板面向所述液晶层一面的第一透明电极、设置于所述下基板面向所述液晶层一面的第二透明电极、设置于所述第一透明电极面向所述液晶层一面的第一取向膜、以及设置于所述第二透明电极面向所述液晶层一面的第二取向膜。
4.如权利要求3所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述第一透明电极为条状电极，所述第二透明电极为面状电极；或所述第二透明电极为条状电极，所述第一透明电极为面状电极；
在3D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果。
5.如权利要求3所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述液晶透镜还包括：具有凹透镜结构的透镜层，设置于所述上基板和所述第一透明电极之间，或设置于所述第一透明电极和所述第一取向膜之间；
在2D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果。
6.如权利要求3所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述液晶透镜还包括：具有凸透镜结构的透镜层，设置于所述下基板和所述第二透明电极之间，或设置于所述第二透明电极和所述第二取向膜之间；
在2D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层中的液晶分子发生偏转，形成凹透镜效果。
7.如权利要求3所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述上基板背向或朝向液晶层的任意一面具有凹透镜结构；
在2D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层中的液晶分子发生偏转，形成凸透镜效果。
8.如权利要求3所述的液晶透镜模组，其特征在于，所述下基板背向或朝向液晶层的任意一面具有凸透镜结构；
在2D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使与每个透镜单元对应的液晶层中的液晶分子发生偏转，形成凹透镜效果。
9.一种3D显示装置，其特征在于，包括：显示器，以及设置在所述显示器上的液晶透镜模组，所述液晶透镜模组为如权利要求1-8任一项所述的液晶透镜模组。
10.如权利要求9所述的3D显示装置，其特征在于，所述液晶透镜模组中的液晶透镜具有的各透镜单元与所述显示器中相邻的两列亚像素单元对应，其中一列亚像素单元显示左眼图，另一列亚像素单元显示右眼图。
11.如权利要求9或10所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示器为液晶LCD显示面板、有机电致发光OLED显示面板、等离子体PDP显示面板、或阴极射线CRT显示器。
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