CN104360560A - 液晶透镜的制作方法、液晶透镜及立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于立体显示技术领域，提供一种液晶透镜的制作方法，包括：加电驱动液晶层内的液晶分子偏转形成具有梯度折射率的液晶透镜单元；固化满足预设条件的所述液晶透镜单元以形成所述液晶透镜。本发明提供的液晶透镜制作方法，不需要制备树脂模具，简化液晶透镜的制作工艺，操作方便，提高产品良率，而且有效降低液晶透镜的制备成本，便于液晶透镜的批量生产。本发明还提供一种液晶透镜，采用上述的液晶透镜的制作方法制成。该液晶透镜无需借助树脂模具制成，提高产品的良率，而且降低液晶透镜的制备成本。本发明还提供一种立体显示装置，包括上述的液晶透镜，用于显示2D图像或者3D图像，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及立体显示技术领域，具体而言，尤其涉及一种液晶透镜的制作方法和一种液晶透镜及包含该液晶透镜的立体显示装置。
背景技术
3D显示已经成为显示行业的一大趋势。现在的3D显示的基本原理就是“视差产生立体”，也就是说使观看者的左眼只看到左视图，右眼只看到右视图，左视图和右视图是对于某一空间景象的两个角度拍摄而得，左视图和右视图成为立体图像对。人的大脑就会把这左视图、右视图融合起来，从而产生3D效果。裸眼3D显示可以分为视差挡板和柱透镜光栅两种主流技术。
其中柱透镜光栅技术是通过在显示面板上方设置柱透镜光栅。显示面板上一部分子像素显示左眼图像，一部分显示右眼图像，左右眼像素所发出的光经过柱透镜光栅，因为其折射作用，光线传播方向发生偏折，从而使左眼像素的光射入观看者的左眼，右眼像素的光射入观看者的右眼。
柱透镜光栅为透明薄膜，一般由倒模的方法制备而成。在制备过程中，需要制作精密的树脂棱镜模具，由于树脂棱镜模具制作工艺复杂，且液晶灌注在棱镜模具上，配向效果不佳，制成的产品良品率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液晶透镜的制作方法，旨在解决由现有技术的局限和缺点引起的上述一个或多个技术问题。
本发明提出了一种液晶透镜的制作方法，包括：
S1加电驱动液晶层内的液晶分子偏转形成具有梯度折射率的液晶透镜单元；
S2固化满足预设条件的所述液晶透镜单元以形成所述液晶透镜。
进一步地，还包括：
S3检测所述液晶透镜单元是否符合所述预设条件，若所述液晶透镜单元不满足所述预设条件，则进入步骤S1，若所述液晶透镜单元满足所述预设条件，则进入步骤S2。
具体地，步骤S3具体包括：
S31提供检测光束，所述检测光束的偏振方向平行于所述液晶层的配向方向；
S32根据所述检测光束检测所述液晶透镜单元是否符合所述预设条件。
具体地，步骤S31具体包括：
S311发出所述检测光束；
S312扩大所述检测光束的半径；
S313控制所述检测光束的能量和偏振态。
具体地，步骤S32具体包括：
S321所述检测光束入射到所述液晶透镜单元上，生成聚焦面；
S322获取所述聚焦面的能量分布图；
S323根据所述能量分布图检测所述液晶透镜单元是否满足所述预设条件。
进一步地，步骤S1包括：
S11对设置于所述液晶层两侧的第一电极层、第二电极层施加驱动电压形成驱动电场，所述驱动电场用于驱动所述液晶分子偏转形成所述液晶透镜单元。
进一步地，步骤S1还包括：
S12改变所述驱动电压，以形成满足所述预设条件的所述液晶透镜单元。
优选地，所述驱动电压的范围是18～26V。
优选地，步骤S1在温度为80～110℃的条件下进行。
优选地，步骤S2具体包括：
S21采用紫外光对所述液晶透镜单元进行固化。
进一步地，在步骤S1之前，还包括：
S4预处理步骤，在第一透明基板上形成所述第一电极层，在第二透明基板上形成所述第二电极层。
进一步地，步骤S2之后还包括：
S5分离步骤，分离所述第一透明基板以及所述第二透明基板，以获得所述液晶透镜。
本发明提供的液晶透镜制作方法，通过加电方式驱动液晶层内的液晶分子偏转形成液晶透镜单元，固化满足预设条件的液晶透镜单元形成所需的液晶透镜，即完成液晶透镜的制备，不需要制备树脂模具，简化液晶透镜的制作工艺，操作方便，提高产品良率，而且有效降低液晶透镜的制备成本，便于液晶透镜的批量生产。
本发明还提供一种液晶透镜，采用上述的液晶透镜的制作方法制成。该液晶透镜无需借助树脂模具制成，提高产品的良率，而且降低液晶透镜的制备成本。
本发明还提供一种立体显示装置，包括显示面板，设于所述显示面板出光侧的光切换单元，所述光切换单元用于切换所述显示面板出光的偏振方向，还包括上述的液晶透镜，所述液晶透镜设于所述光切换单元的出光侧。
本发明提供的立体显示装置，当立体显示装置用于2D显示时，光切换单元改变透过上述液晶透镜的偏振光的偏振方向，偏振光的偏振方向垂直于液晶透镜的配向方向，液晶透镜不会对偏振光分光作用，立体显示装置显示2D图像。当立体显示装置用于3D显示时，光切换单元设置于显示面板的出光侧，光切换单元不改变透过上述液晶透镜的偏振光的偏振方向，偏振光的偏振方向平行于液晶透镜的配向方向，液晶透镜对偏振光起到分光作用，立体显示装置显示3D图像。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施方式的液晶透镜的制作方法的示意流程图；
图2示出了图1中S3的示意流程图；
图3示出了图2中S31的示意流程图；
图4示出了图2中S32的示意流程图；
图5示出了图1中S1的示意流程图；
图6示出了图1中S2的示意流程图；
图7示出了本发明实施方式提供的液晶透镜的检测装置结构示意图；
图8示出了根据本发明的一个实施方式的液晶透镜的检测装置的能量分布图；
图9示出了根据本发明的另一个实施方式的液晶透镜的检测装置的能量分布图；
图10示出了本发明实施方式提供的立体显示装置结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施方式的限制。
实施方式一
如图1所示，本发明实施方式提供的液晶透镜的制作方法，包括：
S1加电驱动液晶层内的液晶分子偏转形成具有梯度折射率的液晶透镜单元；
S2固化满足预设条件的液晶透镜单元以形成液晶透镜。
对液晶层进行加电处理，以使液晶层内的液晶分子发生偏转，形成具有梯度折射率的液晶透镜单元，本发明实施方案提供的液晶透镜制作方法，在现有液晶透镜制作工艺的基础上，增加对液晶层的加电处理，形成液晶透镜单元，对满足预设条件的液晶透镜单元进行固化处理，完成对液晶透镜的制备。整个制作过程不需要制备高精度的树脂模具，有效降低了液晶透镜的制作成本，便于实现液晶透镜的批量生产。
本实施方式中的预设条件是指，该液晶透镜单元具有透镜功能，将经过液晶透镜单元的平行光聚焦成焦点。
如图1与图5所示，具体地，步骤S1包括：S11对设置于液晶层两侧的第一电极层、第二电极层施加驱动电压形成驱动电场，驱动电场用于驱动液晶分子偏转形成液晶透镜单元。
在本实施方式中，通过对设置于液晶层两侧的第一电极层、第二电极层施加驱动电压形成驱动电场，在驱动电场的作用下，液晶分子发生偏转形成液晶透镜单元，操作方便。
如图1所示，在本实施方式中，在步骤S1之前，还包括：S4预处理步骤，在第一透明基板上形成第一电极层，在第二透明基板上形成第二电极层。
本实施方式提供的现有液晶透镜制作工艺包括在第一透明基板上设置第一导电层，在第二透明基板上设置第二导电层，通过曝光显影等蚀刻工艺在第一导电层制作第一电极，在第二导电层制作第二电极，在第一电极上涂设第一配向层，在第二电极上涂设第二配向层，对第一配向层和第二配向层进行摩擦处理，按照摩擦方向或反方向将第一透镜基板盖设于第二透明基板上，灌注液晶材料，在高温的状态下，完成液晶配向处理。
其中，第一电极的截面形状为长条形、弧形、锯齿形或不规则曲线形，且各第一电极彼此间隔排列于第一透明基板之上，第二电极为面电极或者条形电极，当第二电极为条形电极时，第二电极的宽度小于或者等于第一电极宽度，并位于两个第一电极之间。
在该技术方案中，第一配向层的配向方向和第二配向层的配向方向相互平行或者反平行，第一配向层的配向方向或者第二配向层的配向方向与第二电极的延伸方向之间的夹角为α，且0°<α≤90°，当第一配向层的上述配向方向与第一电极的延伸方向之间的夹角为α为90°时，液晶透镜成像效果最佳。
如图1所示，作为上述实施方式的进一步改进，本实施方案提供的液晶透镜制作方法，还包括S3检测液晶透镜单元是否符合预设条件，若液晶透镜单元不满足预设条件，则进入步骤S1，若液晶透镜单元满足预设条件，则进入步骤S2。
在本实施方案中，在对液晶透镜单元进行固化之前，检测液晶透镜单元是否符合预设条件，对满足预设条件的液晶透镜单元再进行固化处理，确保固化后的液晶透镜分光效果良好，当液晶透镜用于立体显示时，不会出现串扰等现象。对不满足预设条件的液晶透镜单元，改变驱动电压，再次形成液晶透镜单元，并对液晶透镜单元进行检测，直至形成的液晶透镜单元满足预设条件，再进行固化处理，操作方便。
如图1与图2所示，作为上述实施方式的进一步改进，步骤S3具体包括：
S31提供检测光束，检测光束的偏振方向与液晶层的配向方向相平行；
S32根据检测光束检测液晶透镜单元是否符合预设条件。
根据透镜成像的原理可知，平行光经过透镜将会聚在透镜的聚焦点，因此，可根据透镜成像原理，利用检测光束对液晶透镜单元进行检测，检测光束的偏振方向与液晶层的配向方向平行，即确保入射至液晶透镜单元的检测光束为平行光，若检测光束经过液晶透镜单元将会聚在液晶透镜单元的聚焦点，则该液晶透镜单元满足预设条件，若检测光束经过液晶透镜单元未会聚在液晶透镜单元的聚焦点，则该液晶透镜单元不满足预设条件，检测过程操作简单，且检测结果可靠性高。
如图3所示，具体地，步骤S31具体包括：
S311发出检测光束；
S312扩大检测光束的半径；
S313控制检测光束的能量和偏振态。
在本实施方式中，通过扩大检测光束的半径可以获取更多的液晶透镜单元的检测结果，形成液晶透镜单元的样本检测，确保检测结果的准确性，控制检测光束的能量和偏振态，确保满足检测液晶透镜单元的偏振方向以提高检测过程的准确性，另外，通过控制检测光束的能量，避免了检测光束的功耗的浪费。
如图4所示，具体地，步骤S32具体包括：
S321检测光束入射到液晶透镜单元上，生成聚焦面；
S322获取聚焦面的能量分布图；
S323根据能量分布图检测液晶透镜单元是否满足预设条件。
在该技术方案中，通过根据能量分布图检测液晶透镜单元是否满足预设条件，可以直观地、便捷地检测液晶透镜单元是否满足预设条件，具体地，液晶透镜单元的能量分布图中有多个能力波峰，根据能量分布图中各尖峰根部的宽度判断液晶透镜单元是否满足预设条件，若该尖峰根部宽度越细，说明相对应的液晶透镜单元的聚焦效果好，聚焦效果作为成像质量的一个重要指标通过上述简便的方法得以检测和判断。
如图1与图5所示，在本实施方式中，步骤S1还包括：S12改变驱动电压，以形成满足预设条件的液晶透镜单元。
在该技术方案中，若液晶透镜单元不满足预设条件，重新对第一电极层、第二电极层加电，驱动液晶层再次形成液晶透镜单元，并检测液晶透镜单元是否符合预设条件，若液晶透镜单元不符合预设条件，则改变驱动电压，直至液晶透镜单元满足预设条件，再进行固化，确保液晶透镜在立体显示时，将左视图分入观看者的左眼，右视图分入观看者的右眼，不会出现串扰现象。
优选地，驱动电压的范围是18～26V。由于液晶层的材料不同，所对应的液晶透镜单元的驱动电压也不同，根据液晶层的材料，设置相对应的驱动电压，形成满足预设条件的液晶透镜单元。
在上述技术方案中，优选地，步骤S1在温度为80～110℃的条件下进行。由于液晶的配向处理需要在高温条件下进行，设置配向温度为80～110℃满足液晶的配向处理要求。
如图6所示，优选地，步骤S2具体包括：S21采用紫外光对液晶透镜单元进行固化。固化方式简单，且对操作者无特殊要求，降低操作者的劳动强度。
如图1所示，在上述技术方案中，优选地，步骤S2之后还包括：S5分离步骤，分离第一透镜基板以及第二透明基板，以获得液晶透镜。通过分离步骤，去除第一透明基板和第二透明基板，将该液晶透镜应用于立体显示中，降低液晶透镜的厚度。
实施方式二
本发明还提供一种液晶透镜，采用上述的液晶透镜的制作方法制成。该液晶透镜无需借助树脂模具制成，提高产品的良率，而且降低液晶透镜的制备成本。
实施方式三
本发明实施方式提供的液晶透镜的检测装置的结构示意图。如图7与图10所示，液晶透镜的检测装置2，包括：激光器21，用于发射聚焦后的激光射线；扩束器22，设置于激光器21的一侧，用于扩大激光射线的光束半径；第一偏振片23，与激光器21相对地设置于扩束器22的一侧，用于调整扩大后的激光射线的能量大小(使最终能被图像控制器28探测到的最大能量略小于图像控制器28能记录的最大值即可)；第二偏振片24，与扩束器22相对地设置于第一偏振片23的一侧，用于控制调整能量后的激光射线的偏振态，使激光射线的偏振态跟液晶透镜12的取向相一致(即激光射线的偏振方向要与液晶分子长轴的取向平行)；可变光阑25，与第一偏振片23相对地设置于第二偏振片24的一侧，用于调整经过偏振态控制的激光射线的光束界面接近于圆形；加热装置26，可变光阑25设置于加热装置26的第一侧，加热装置26的第二侧设置有至少一个通光孔；以及预定焦距值的光学镜头27及光学镜头27对应的图像控制器28，与至少一个通光孔相对地设置于图像控制器28的一侧，激光器21发出检测光束，通过通光孔入射在液晶透镜12上，图像控制器28(由于外形结构的原因)不方便直接在液晶透镜12的焦面上探测聚焦光线的能量，因此需要一个光学镜头27，如光学镜头27的焦距为35mm(或其他较大的焦距)将液晶透镜12的聚焦面成像到较远的地方，再利用图像控制器28探测该成像面的能量分布。
在该技术方案中，液晶透镜12安装在加热装置26上，通过依次设置激光器21、扩束器22、第一偏振片23、第二偏振片24、可变光阑25、加热装置26、通光孔、预定焦距值的光学镜头27和图像控制器28，实现了对液晶透镜12的检测，具体地，当加热装置26的温度上升至100摄氏度时，紧贴在加热装置26上的液晶透镜12中的液晶分子由固态变为液态，对液晶透镜12进行电学驱动可使液晶分子呈现透镜状态，此时通过液晶分子的射线通过预定焦距值的光学镜头27，在图像控制器28上生成该射线的能量分布图(如图8、图9所示)。
如图8所示的能量分布图，尖峰根部42较宽，反映出液晶透镜单元的聚焦效果差，相邻的能量峰43之间的过渡区41表现出锯齿状的粗糙波形，反映出液晶透镜12的串扰较大，重影情况严重。
如图9所示的能量分布图，尖峰根部52较细，反映出液晶透镜单元的聚焦效果优异，相邻的能量峰53之间的过渡区51表现出平滑波形，反映出液晶透镜12的串扰较小，重影情况轻微，由此可见，用户可以直观地从能量分布图中判断液晶透镜12的成像质量，提高了液晶透镜12的检测效率和检测精度，其中，CCD探测装置用作图像控制器28。
实施方式四
如图10所示，本发明还提供一种立体显示装置1，包括显示面板11，设于显示面板11出光侧的光切换单元13，光切换单元13用于切换显示面板11出光的偏振方向，还包括上述的液晶透镜12，液晶透镜12设于光切换单元13的出光侧。
本发明提供的立体显示装置1，当立体显示装置1用于2D显示时，光切换单元13改变显示面板11发出偏振光的偏振方向，偏振光的偏振方向垂直于液晶透镜12的配向方向，液晶透镜12不会对偏振光分光作用，立体显示装置1显示2D图像。当立体显示装置1用于3D显示时，光切换单元13设置于显示面板的出光侧，光切换单元13不改变显示面板11发出偏振光的偏振方向，偏振光的偏振方向平行于液晶透镜12的配向方向，液晶透镜12对偏振光起到分光作用，立体显示装置1显示3D图像。
本实施方式提供的光切换单元13为扭曲向列型液晶盒，扭曲向列型液晶盒设置于显示面板11与液晶透镜12之间，扭曲向列型液晶盒可以改变显示面板11出光的偏振方向，从而实现2D-3D显示模式切换。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种液晶透镜的制作方法，其特征在于：包括：
S1加电驱动液晶层内的液晶分子偏转形成具有梯度折射率的液晶透镜单元；
S2固化满足预设条件的所述液晶透镜单元以形成所述液晶透镜。
2.如权利要求1所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：还包括：
S3检测所述液晶透镜单元是否符合所述预设条件，若所述液晶透镜单元不满足所述预设条件，则进入步骤S1，若所述液晶透镜单元满足所述预设条件，则进入步骤S2。
3.如权利要求2所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S3具体包括：
S31提供检测光束，所述检测光束的偏振方向平行于所述液晶层的配向方向；
S32根据所述检测光束检测所述液晶透镜单元是否符合所述预设条件。
4.如权利要求3所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S31具体包括：
S311发出所述检测光束；
S312扩大所述检测光束的半径；
S313控制所述检测光束的能量和偏振态。
5.如权利要求3所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S32具体包括：
S321所述检测光束入射到所述液晶透镜单元上，生成聚焦面；
S322获取所述聚焦面的能量分布图；
S323根据所述能量分布图检测所述液晶透镜单元是否满足所述预设条件。
6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S1包括：
S11对设置于所述液晶层两侧的第一电极层、第二电极层施加驱动电压形成驱动电场，所述驱动电场用于驱动所述液晶分子偏转形成所述液晶透镜单元。
7.如权利要求6所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S1还包括：
S12改变所述驱动电压，以形成满足所述预设条件的所述液晶透镜单元。
8.如权利要求7所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：所述驱动电压的范围是18～26V。
9.如权利要求6所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S1在温度为80～110℃的条件下进行。
10.如权利要求9所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S2具体包括：
S21采用紫外光对所述液晶透镜单元进行固化。
11.如权利要求10所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：在步骤S1之前，还包括：
S4预处理步骤，在第一透明基板上形成所述第一电极层，在第二透明基板上形成所述第二电极层。
12.如权利要求11所述的液晶透镜的制作方法，其特征在于：步骤S2之后还包括：
S5分离所述第一透明基板以及所述第二透明基板，以获得所述液晶透镜。
13.一种液晶透镜，其特征在于：采用如权利要求1至12中任一项所述的液晶透镜的制作方法制成。
14.一种立体显示装置，包括显示面板，设于所述显示面板出光侧的光切换单元，所述光切换单元用于切换所述显示面板出光的偏振方向，其特征在于：还包括如权利要求13所述的液晶透镜，所述液晶透镜设于所述光切换单元的出光侧。
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