CN103399444B - 一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置，涉及显示领域。所述聚合物稳定液晶透镜包括：第一基板、第一电极、液晶层、第二电极和第二基板；所述第一电极设置在所述第一基板上；所述第二电极设置在所述第二基板上；所述液晶层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；所述第一电极包括多个电极单元，多个所述电极单元与所述第二电极形成电压值呈周期变化的周期电场；所述液晶层包括聚合物和液晶分子，所述液晶分子在所述聚合物稳定前在所述周期电场作用下偏转，并在所述聚合物稳定后保持所述偏转的角度。所述聚合物稳定液晶透镜中液晶分子无扭曲，光透过率高。

Description

一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置。
背景技术
随着裸眼3D（ThreeDimensions，三维）显示模式的逐渐发展，各种3D技术应运而生，其中液晶微透镜具有焦距可调可控的优点，因此被广泛应用在3D显示模式中。
现有技术公开了一种采用光取向技术给各个子单元提供不同预倾角的3D透镜，可以在不施加电压的时候显示3D画面，但液晶取向为混合取向，液晶分子呈扭曲结构，光透过率低。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种聚合物稳定液晶透镜及其制备方法、显示装置，以提高透镜的光透过率。
（二）技术方案
本发明提供一种聚合物稳定液晶透镜，其包括：第一基板、第一电极、液晶层、第二电极和第二基板；
所述第一电极设置在所述第一基板上；
所述第二电极设置在所述第二基板上；
所述液晶层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；所述第一电极包括多个电极单元，多个所述电极单元与所述第二电极形成电压值呈周期变化的周期电场；
所述液晶层包括聚合物和液晶分子，所述液晶分子在所述聚合物稳定前在所述周期电场作用下偏转，并在所述聚合物稳定后保持所述偏转的角度。
其中，所述液晶层沿所述多个电极单元的排列方向划分为与所述电极单元数量相同的多个液晶层分区；
每个所述电极单元沿所述排列方向的长度与该电极单元投影区域内的所述液晶层分区沿所述排列方向的长度相同；
每个所述液晶层分区内的液晶分子在所述周期电场作用下偏转相应角度，所述聚合物稳定后每个所述液晶层分区内的液晶分子保持各自偏转角度，且所述液晶层具有三维3D透镜效果。
其中，所述液晶层中所述聚合物的含量小于10%。
其中，所述第一基板和所述第二基板采用树脂、玻璃或者塑料材料。
本发明还提供一种显示装置，所述显示装置的显示屏上设置有所述聚合物稳定液晶透镜。
本发明还提供一种聚合物稳定液晶透镜的制备方法，其包括：
对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板进行取向处理，将取向处理后的第一基板和第二基板对盒，对盒后注入聚合物单体和液晶分子的混合液，所述第一电极包括多个电极单元；
令所述第一电极的多个电极单元和所述第二电极之间形成电压值呈周期变化的周期电场，每个所述电极单元的投影区域内的所述液晶分子在所述周期电场作用下分别偏转相应角度；
保持所述周期电场，对所述聚合物单体进行曝光形成稳定的聚合物。
其中，所述稳定的聚合物使所述液晶分子分别保持各自的偏转角度，且所述液晶层具有3D透镜效果。
其中，所述对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板进行取向处理，具体包括：对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板采用光照方式进行取向处理。
其中，所述对所述聚合物单体进行曝光，具体包括：对所述第一电极上的每个电极单元对应区域内的所述聚合物单体采用掩膜板依次进行曝光。
其中，所述混合液中所述聚合物单体的含量小于10%。
（三）有益效果
本发明实施例所述聚合物稳定液晶透镜，包括：第一基板、第一电极、液晶层、第二电极和第二基板；所述第一电极设置在所述第一基板上；所述第二电极设置在所述第二基板上；所述液晶层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；所述第一电极包括多个电极单元，多个所述电极单元与所述第二电极形成电压值呈周期变化的周期电场；所述液晶层包括聚合物和液晶分子，所述液晶分子在所述聚合物稳定前在所述周期电场作用下偏转，并在所述聚合物稳定后保持所述偏转的角度。所述聚合物稳定液晶透镜的液晶分子无扭曲，光透过率高。
附图说明
图1是本发明实施例1所述聚合物稳定液晶透镜的结构示意图；
图2是本发明实施例2所述聚合物稳定液晶透镜的制备方法流程图；
图3a至3e是本发明实施例2所述聚合物稳定液晶透镜的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
图1是本发明实施例1所述聚合物稳定液晶透镜的结构示意图，如图1所示，所述聚合物稳定液晶透镜包括：第一基板110、第一电极120、液晶层130、第二电极140和第二基板150。
其中，所述第一电极120设置在所述第一基板110上，即设置在所述第一基板110靠近所述液晶层130的一侧；所述第二电极140设置在所述第二基板150上，即设置在所述第二基板150靠近所述液晶层130的一侧；所述液晶层130设置在所述第一电极120和所述第二电极140之间。
具体地，所述第一基板110和所述第二基板150可以采用树脂、玻璃或者塑料材料。
所述第一电极120包括多个电极单元121，所述多个电极单元121用于与所述第二电极140形成电压值呈周期变化的周期电场。
所述第一电极120和所述第二电极140为透明电极，比如采用ITO（Indiumtinoxide，氧化铟锡）。
所述周期电场包括与所述电极单元121数量等同的电压值呈周期变化的电场。图1中所述第一电极120示出7个电极单元121，假设所述7个电极单元121从一侧至另一侧的电压值（单位伏）依次设置为0、+2、+4、+6、-4、-2、0，所述第二电极140上的电压值设置为0，则在所述第一电极120的7个电极单元121和所述第二电极140之间形成一个包括7个电压值依次为0、+2、+4、+6、-4、-2、0的电场，所述7个电场的电压值呈周期变化，构成一个周期电场。所述周期电场的电场电压可以根据实际需要进行调整，并不局限与上述假设的电压值。另外，所述第一电极120包括的电极单元121的数量并去固定为7个，其可以根据显示装置的显示屏的尺寸设置，比如还可以设置为9个或11个等。
所述液晶层130包括聚合物132和液晶分子131，所述液晶分子131在所述聚合物132稳定前在所述周期电场作用下偏转，并在所述聚合物132稳定后保持所述偏转的角度。
具体地，所述聚合物132稳定前为多个聚合物单体，所述液晶分子131和所述聚合物单体混合构成混合液。在所述周期电场作用下，所述液晶分子131发生偏转，并且所述液晶层130沿所述多个电极单元121的排列方向划分为与所述电极单元121数量相同的多个液晶层分区，每个所述电极单元121沿所述排列方向的长度与该电极单元121投影区域内的所述液晶层分区沿所述排列方向的长度相同，每个所述液晶层分区内的液晶分子在所述周期电场作用下偏转相应角度，所有所述液晶层分区内的所述液晶分子131的偏转角度呈周期性。当对所述聚合物单体进行聚合处理时，所述聚合物单体沿着所述液晶分子131的偏转方向聚合，最终形成稳定的聚合物132，所述聚合物132稳定后每个所述液晶层分区内的液晶分子131保持各自偏转角度，且所述液晶层130具有三维3D透镜效果。这时撤去周期电场，所述液晶分子131也会在稳定的聚合物132中保持各自的偏转角度，形成具有3D透镜效果的聚合物稳定液晶透镜。
优选地，所述液晶层130中所述聚合物132的含量小于10%。
本实施例所述聚合物稳定液晶透镜，液晶分子无扭曲，光透过率高，液晶分子受到聚合物的稳定作用，均匀稳定取向，显示效果佳，综合性能优异。另外，所述聚合物稳定液晶透镜可以在不施加电场作用时有3D显示效果，节省电能。
实施例2
图2是本发明实施例2所述聚合物稳定液晶透镜的制备方法流程图。图3a至3e是本发明实施例2所述聚合物稳定液晶透镜的制备工艺流程图。参见图2以及图3a至3e所示，所述方法包括：
210：对形成有第一电极320的第一基板310和形成有第二电极340的第二基板350进行取向处理，将取向处理后的第一基板310和第二基板350对盒，对盒后注入聚合物单体333和液晶分子332的混合液，所述第一电极320包括多个电极单元。
具体地，所述步骤210可以进一步包括：
211：在第一基板310上形成第一电极320，所述第一电极320包括多个电极单元321。
212：在第二基板350上形成第二电极340。
其中，所述第一基板310和所述第二基板350可以采用树脂、玻璃或者塑料材料。所述第一电极320和所述第二电极340为透明电极，比如采用ITO。
213：对形成有第一电极320的第一基板310和形成有第二电极340的第二基板350采用光照方式进行取向处理。
本步骤213中，还可以采用摩擦方式进行取向处理。当采用摩擦方式时，后续步骤中液晶分子332会有一定的预倾角，影响后续施加电场后的液晶分布，虽然也能实现本发明方案，但效果不及采用光照方式。因此，本实施例优选采用光照方式对所述液晶分子332进行取向处理。如图3a所示，当采用光照方式进行取向处理后，所述液晶分子的预倾角接近0，所述液晶分子呈水平取向。
214：将取向处理后的第一基板310和第二基板350对盒，所述第一电极320和所述第二电极340相对设置。
215：对盒后注入聚合物单体333和液晶分子332的混合液。
其中，所述混合液中所述聚合物单体333的含量小于10%。
220：令所述第一电极320的多个电极单元321和所述第二电极340之间形成电压值呈周期变化的周期电场，每个所述电极单元321的投影区域内的所述液晶分子332在所述周期电场作用下分别偏转相应角度。
所述周期电场包括与所述电极单元321数量等同的电压值呈周期变化的电场。参见图3b，每个电极单元321对应区域内的所述液晶分子131在该电极单元321与所述第二电极340所形成电场作用下偏转相应的角度，整个周期电场内的所述液晶分子131的偏转角度呈周期性。
230：保持所述周期电场，对所述聚合物单体333进行曝光形成稳定的聚合物。
其中，所述稳定的聚合物332使所述液晶分子131分别保持各自的偏转角度，包含着所述液晶分子131的所述稳定的聚合物332即所述液晶层具有3D透镜效果。
具体地，该步骤230中可以对所述聚合物单体333进行整体曝光，即同时对所述第一电极320和所述第二电极340之间的所有所述聚合物单体333进行曝光，以使所有所述聚合物单体333聚合形成稳定的聚合物。采用该种聚合方式，虽然可以实现本发明方案，但是，由于整体曝光时各相邻电极单元321对应区域内的聚合物单体333之间会有作用，即形成共价键，因此，各相邻电极单元321交界处的液晶分子332的稳定状态会受到影响。
本实施例中，优选地，对所述第一电极320上的每个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333采用掩膜板360依次进行曝光。
首先参见图3c，当采用掩膜板360对第一个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光时，该区域内的聚合物单体333聚合形成部分稳定的聚合物，此时，第二个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333未进行曝光，第一个电极单元321和第二个电极单元321交界处的聚合物单体333之间不易生成共价键。
参见图3d，当采用掩膜板360对第二个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光时，该区域内的聚合物单体333聚合形成部分稳定的聚合物，此时，第三个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333未进行曝光，第二个电极单元321和第三个电极单元321交界处的聚合物单体333之间不易生成共价键；同时，由于第一个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333已经形成部分稳定的聚合物，第二个电极单元321和第一个电极单元321交界处的聚合物单体333之间也不易生成共价键。依次类推，参见图3e，当采用掩膜板360对最后一个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光后，所有所述聚合物单体333形成稳定的聚合物332。这时，去除所述周期电场后，所述液晶分子332仍然保持在所述步骤230中的偏转角度，从而形成聚合物稳定液晶透镜。
另外，当所述第一电极320和所述第二电极340之间形成多个周期电场时，可以按照周期电场的周期对每个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333依次进行曝光，即首先对所有周期电场中第一个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光，再对所有周期电场中第二个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光，再对所有周期电场中第三个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光，依次类推，直至对所有周期电场中最后一个电极单元321对应区域内的所述聚合物单体333进行曝光。
本实施例所述聚合物稳定液晶透镜的制备方法，每个电极单元321对应区域内的聚合物单体333无需进行不同强度的曝光，对液晶分子331的预倾角的控制要求较低，制备工艺简单，易于实施。同时，制备得到的聚合物稳定液晶透镜中，液晶分子无扭曲，光透过率高，液晶分子受到聚合物的稳定作用，均匀稳定取向，显示效果佳，综合性能优异。另外，所述聚合物稳定液晶透镜可以在不施加电场作用时有3D显示效果，节省电能。
实施例3
本实施例3提供一种显示装置，所述显示装置包括实施例1所述聚合物稳定液晶透镜。由于所述聚合物稳定液晶透镜可以在不施加电场作用时有3D显示效果，因此不需要直接做入模组中，可以采用贴膜的形式贴覆于显示屏表面，从而易于在维修时进行更换。
其中，所述显示装置可以是电视、手机、平板电脑等。
本发明实施例所述聚合物稳定液晶透镜，液晶分子无扭曲，光透过率高，液晶分子受到聚合物的稳定作用，均匀稳定取向，显示效果佳，综合性能优异。另外，所述聚合物稳定液晶透镜可以在不施加电场作用时有3D显示效果，节省电能。所述制备方法中，每个电极单元对应区域内的聚合物单体无需进行不同强度的曝光，对液晶分子的预倾角的控制要求较低，制备工艺简单，易于实施。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种聚合物稳定液晶透镜，其特征在于，包括：第一基板、第一电极、液晶层、第二电极和第二基板；
所述第一电极设置在所述第一基板上；
所述第二电极设置在所述第二基板上；
所述液晶层设置在所述第一电极和所述第二电极之间；所述第一电极包括多个电极单元，多个所述电极单元与所述第二电极形成电压值呈周期变化的周期电场；
所述液晶层包括聚合物和液晶分子，所述液晶分子在所述聚合物稳定前在所述周期电场作用下偏转，并在所述聚合物稳定后保持所述偏转的角度；
所述液晶层中所述聚合物的含量小于10％。
2.如权利要求1所述的聚合物稳定液晶透镜，其特征在于，
所述液晶层沿所述多个电极单元的排列方向划分为与所述电极单元数量相同的多个液晶层分区；
每个所述电极单元沿所述排列方向的长度与该电极单元投影区域内的所述液晶层分区沿所述排列方向的长度相同；
每个所述液晶层分区内的液晶分子在所述周期电场作用下偏转相应角度，所述聚合物稳定后每个所述液晶层分区内的液晶分子保持各自偏转角度，且所述液晶层具有三维3D透镜效果。
3.如权利要求1所述的聚合物稳定液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板采用树脂、玻璃或者塑料材料。
4.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置的显示屏上设置有权利要求1至3任一项所述聚合物稳定液晶透镜。
5.一种聚合物稳定液晶透镜的制备方法，其特征在于，包括：
对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板进行取向处理，将取向处理后的第一基板和第二基板对盒，对盒后注入聚合物单体和液晶分子的混合液，所述第一电极包括多个电极单元；
令所述第一电极的多个电极单元和所述第二电极之间形成电压值呈周期变化的周期电场，每个所述电极单元的投影区域内的所述液晶分子在所述周期电场作用下分别偏转相应角度；
保持所述周期电场，对所述第一电极上的每个电极单元对应区域内的所述聚合物单体采用掩膜板依次进行曝光形成稳定的聚合物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述稳定的聚合物使所述液晶分子分别保持各自的偏转角度，且设置在所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层具有3D透镜效果。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板进行取向处理，具体包括：对形成有第一电极的第一基板和形成有第二电极的第二基板采用光照方式进行取向处理。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合液中所述聚合物单体的含量小于10％。
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