CN104252083B - 一种液晶透镜及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种液晶透镜及液晶显示装置，液晶透镜包括：相对设置的第一基板、第二基板以及夹持在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板邻近所述第一基板的一侧层叠设置金属层、绝缘层以及电极层，所述电极层包括多个间隔设置的电极，其中，所述多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。上述方案，能够使得被施加最大电压的电极对应的液晶的被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，能够减少3D串扰，提高3D显示效果。

Description

一种液晶透镜及液晶显示装置
技术领域
本申请涉及显示设备技术领域，特别是涉及一种液晶透镜及液晶显示装置。
背景技术
立体显示装置通常采用裸视3D(tree dimensions,3D)显示，其主要通过加装在2D(two dimensions,2D)显示面板出光侧的液晶透镜等分光器件，将显示面板上显示的左、右视差图像分别送入用户的左、右眼，再经过大脑融合，从而使观看者获得立体感知。
其中，液晶透镜等分光器件主要采用透明材质来制作一定尺寸的柱透镜阵列，通过其折射作用使显示面板中不同像素的光以不同偏振方向出射，从而获得视差图像的分离。
请参阅图1，图1是现有技术中液晶透镜的透镜单元一实施方式结构示意图。如图1a所示，液晶透镜在未被施加电压时，相邻两个条状电极所对应的液晶分子的偏转方向相同。此时，条状电极对应的液晶层的中心和边缘均没有折射率差，用户通过液晶透镜观看到的是没有视差的2D图像。
如图1b所示，液晶透镜中每个条状电极被施加一定电压时，液晶分子因受到电场作用而发生偏转，条状电极对应的液晶层的中心和边缘出现折射率差，并在满足聚焦模式时会形成类似透镜的相位分布，用户通过透镜可以观看到的是具有左、右视差的3D图像。其中，不同的电极所施加的电压值不同，施加的电压值最大的电极所对应的液晶分子站得最直，液晶分子在被施加电压条件下形成的等效折射率neff最小，两个被施加最大电压的电极定义了一个透镜单元的开口宽度值。
如图2所示，L1是液晶透镜的透镜单元在理想情况下所对应的neff的曲线图，L2是透镜单元实际对应的neff的曲线图。其中，在理想情况下，当电极施加的电压值最大时，液晶分子的等效折射率neff为n0(n0＝1.55)。
然而，由于液晶分子受到配向膜的作用以及两个相邻的透镜单元边缘的液晶分子间的相互挤推，导致在给两个相邻的液晶透镜边缘的条状电极施加最大电压时，两个相邻的液晶透镜边缘的条状电极对应的液晶分子不能完全站直，用过增大电压也不能改善这种情况，从而导致实际的neff大于n0，进而引起3D串扰等，影响3D显示效果。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种液晶透镜及液晶显示装置，能够使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，减少3D串扰，提高3D显示效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种液晶透镜，其中，所述液晶透镜包括：相对设置的第一基板、第二基板以及夹持在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板邻近所述第一基板的一侧层叠设置金属层、绝缘层以及电极层，所述电极层包括多个间隔设置的电极，其中，所述多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层镂空，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元的首尾两个电极被施加的电压相同且最大，所述首尾两个电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度。
其中，所述首尾两个电极被施加的电压为12V。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶显示装置，包括液晶透镜和显示屏，所述液晶透镜设置于所述显示屏表面，其特征在于，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹持在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板邻近所述第一基板的一侧层叠设置金属层、绝缘层以及电极层，所述电极层包括多个间隔设置的电极，其中，所述多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层镂空，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
其中，所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元的首尾两个电极被施加的电压相同且最大，所述首尾两个电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度。
其中，所述首尾两个电极被施加的电压为12V。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度，利用侧向电场的作用降低被施加最大电压的电极与相邻电极对应的液晶分子间的相互挤推，能够使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，减少3D串扰，提高3D显示效果。
附图说明
图1是现有技术中液晶透镜的透镜单元一实施方式结构示意图；
图2是图1中透镜单元的等效折射率的曲线图；
图3是本申请液晶透镜的透镜单元一实施方式结构示意图；
图4是图3中透镜单元对应的等效折射率的曲线图；
图5是本申请液晶透镜的透镜单元另一实施方式结构示意图；
图6是本申请液晶显示装置一实施方式结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
参阅图3，图3是本申请液晶透镜的透镜单元一实施方式结构示意图。其中，一个液晶透镜可以包括多个透镜单元，每个透镜单元的结构相同。本实施方式中的液晶透镜包括：相对设置的第一基板110、第二基板120以及夹持在第一基板110和第二基板120之间的液晶层130。
第一基板110邻近第二基板120的一侧设置电极层111，电极层111为公共电极，公共电极111为一整片透明的ITO(氧化铟锡)。
第二基板120邻近第一基板110的一侧层叠设置金属层121、绝缘层122以及电极层123，电极层123包括多个间隔设置的电极，其中，多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。两个被施加电压最大的电极定义为一个透镜单元的开口宽度，即，将两个被施加电压最大的电极以及它们之间的电极定义为一个透镜单元，电极为条状电极。
当液晶透镜在未施加电压时，相邻两个电极所对应的液晶分子的偏转方向相同。此时，电极对应的液晶层的中心和边缘均没有折射率差。
当液晶透镜中的每个电极被施加电压时，电极对应的液晶分子因受到电场作用而发生偏转，相邻两个电极对应的液晶分子出现折射率差。
其中，每个透镜单元设置的电极的数量、组成结构相同，每个透镜单元对应的电极所施加的电压相同，并且一个透镜单元中，除首尾两个电极被施加相同的电压外，其他电极所施加的电压值各不相同，被施加最大电压的电极所对应的液晶分子站得最直，液晶分子在被施加电压条件下形成的等效折射率neff最小。
请一并参阅图4，图4是图3中透镜单元对应的等效折射率的曲线图。其中，L1为理想状态下透镜单元对应的等效折射率的曲线图，L2为透镜单元对应的实际的等效折射率的曲线图。
透镜单元在电场作用下的等效折射率曲线为开口朝下的抛物线，被施加最大电压的电极对应的液晶在电场作用下形成的等效折射率最小。
由于多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度，被施加电压最大的电极与邻近电极之间产生侧向电场，在侧向电场的作用下降低被施加电压最大的电极与相邻电极对应的液晶分子间的相互挤推，使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率neff接近理想状态下的等效折射率n0(n0＝1.55)。液晶透镜的实际等效折射率为大于1.56≤neff＜1.58。
在本实施方式中，每个透镜单元中首尾两个电极被施加的最大电压为12V，其他电极所施加的电压可根据实际需要设置。在其他实施方式中，最大电压也可以设置为其他值。
在本实施方式中，使得多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度的方法可以为：被施加电压最大的电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度，即，每个透镜单元的首尾两个电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度。此时，液晶透镜的实际等效折射率为大于1.56≤neff＜1.58。在其他实施方式中也可以通过其他方法使得多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
上述方案，通过使被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度，利用侧向电场的作用降低被施加最大电压的电极与相邻电极对应的液晶分子间的相互挤推，能够使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，减少3D串扰，提高3D显示效果。
请参阅图5，图5是本申请液晶透镜的透镜单元另一实施方式的结构示意图。与上一实施方式的不同之处在于，被施加电压最大的电极对应的绝缘层镂空，即，每个透镜单元的首尾两个电极直接设置于金属层上，从而使得多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。此时，液晶透镜的实际等效折射率等效为1.56。
上述方案，通过将被施加电压最大的电极对应的绝缘层设置为镂空状态，使得被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度，利用侧向电场的作用降低被施加最大电压的电极与相邻电极对应的液晶分子间的相互挤推，能够使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，减少3D串扰，提高3D显示效果。
请参阅图6，图6是本申请液晶显示装置一实施方式结构示意图。液晶显示装置包括液晶透镜100和显示屏200，液晶透镜100设置于显示屏200的表面(即出光侧)，液晶透镜100为上述任一实施方式中所述的液晶透镜，此处不赘述。
当液晶透镜100未被施加电压时，相邻两个电极所对应的液晶分子的偏转方向相同。此时，电极对应的液晶层的中心和边缘均没有折射率差。用户通过液晶透镜观看到的是没有视差的2D图像。
当液晶透镜被施加电压时，电极对应的液晶分子因受到电场作用而发生偏转，相邻两个电极对应的液晶分子出现折射率差，并在满足聚焦模式时会形成类似透镜的相位分布，用户通过透镜可以观看到的是具有左、右视差的3D图像。
上述方案，通过使得被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度，利用侧向电场的作用降低被施加最大电压的电极与相邻电极对应的液晶分子间的相互挤推，能够使得液晶透镜中被施加最大电压的电极对应的液晶分子的实际等效折射率接近理想状态下的等效折射率，减少3D串扰，提高3D显示效果。
以上描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

Claims (10)

1.一种液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜包括：相对设置的第一基板、第二基板以及夹持在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；
所述第二基板邻近所述第一基板的一侧层叠设置金属层、绝缘层以及电极层，所述电极层包括多个间隔设置的电极，其中，所述多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度；
其中，所述被施加电压最大的电极与所述第一基板的距离大于所述相邻电极与所述第一基板的距离，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度；
所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元的首尾两个电极被施加的电压相同且最大，在一个所述透镜单元中，除首尾两个电极被施加相同的电压外，其他电极所施加的电压值各不相同。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层镂空，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述首尾两个电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度。
5.根据权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于，所述首尾两个电极被施加的电压为12V。
6.一种液晶显示装置，包括液晶透镜和显示屏，所述液晶透镜设置于所述显示屏表面，其特征在于，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板、第二基板以及夹持在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；
所述第二基板邻近所述第一基板的一侧层叠设置金属层、绝缘层以及电极层，所述电极层包括多个间隔设置的电极，其中，所述多个间隔设置的电极中被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度；
其中，所述被施加电压最大的电极与所述第一基板的距离大于所述相邻电极与所述第一基板的距离，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度；
所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元的首尾两个电极被施加的电压相同且最大，在一个所述透镜单元中，除首尾两个电极被施加相同的电压外，其他电极所施加的电压值各不相同。
7.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置，其特征在于，所述被施加电压最大的电极对应的绝缘层镂空，以使得所述被施加电压最大的电极高度低于相邻电极的高度。
9.根据权利要求6所述的液晶显示装置，其特征在于，所述首尾两个电极对应的绝缘层的高度低于相邻电极对应的绝缘层的高度。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，所述首尾两个电极被施加的电压为12V。
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