CN105404067A - 一种立体显示装置及其透镜阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种所述液晶透镜阵列包括多个相邻排列的液晶透镜单元，所述液晶透镜单元的节距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小，且所述相邻的液晶透镜单元边缘处设置有遮光部，所述遮光部用于遮挡相邻液晶透镜单元边缘的光线。通过上述方式，本发明提供的立体显示装置及其液晶透镜阵列可有效地降低串扰，提高立体显示的视觉效果。

Description

一种立体显示装置及其透镜阵列
技术领域
本发明涉及立体显示领域，特别涉及一种立体显示装置及其液晶透镜阵列。
背景技术
随着立体显示技术的快速发展，立体显示装置也有了越来越大量的需求。目前裸眼立体显示装置由于不用佩戴专门的眼镜，越来越受到人们的关注。现有的裸眼立体显示装置主要基于双目视差而开发的，其主要工作原理是通过适当的液晶透镜元件将具有一定视差的两幅图像分别导引到观看者的左眼及右眼，以使观看者感受到立体效果。
液晶透镜是立体显示技术中的重要的液晶透镜元件。液晶光栅主要分为液晶透镜光栅和液晶狭缝光栅两种，其中液晶狭缝光栅是利用电压控制液晶分子的排列状态，进而对偏振光起到选择性透过和阻挡的作用，液晶透镜光栅是利用电压控制液晶分子的排列状态，进而实现折射率的变化，因此它具有参数可调整特性，在立体显示方面有更多的优势。
现在的立体显示装置主要面临串扰方面的问题。具体来说，在视差图像的传递过程中，由于光学器件本身的像差，以及视差图像调整处理中采取的插值等图像处理手法，会造成最终在观看者接收的视差图像时，左右眼将分别接收到对方的部分图像信息，此种现象即为串扰。目前的立体显示装置在串扰方面仍旧存在较大问题。
例如，如图1所示，图1是现有技术的液晶透镜光栅式立体显示装置的光路示意图。在图1中，液晶透镜光栅51的每个透镜(透镜光栅单元)511的节距是统一的。因此，显示面板50的同一位置发出的光线，在经过不同的透镜511时，其聚焦位置与显示面板50之间的距离并不相同。如图1所示，对于相对其通过的透镜511具有相同的入射高度的一组光线来说，如果透镜511距离显示面板50的发光位置越远，则经过该透镜511的光线的聚焦位置距离显示面板50也越远。由于聚焦的距离变远，那么其对应的观看区域会变窄，对于观看者的眼睛来说在接受到单一视差图像的信息的同时，会接收到的更多的其它视差图像的信息，因此串扰便会增强。对于液晶狭缝光栅以及用于立体显示装置的其他类型的光栅，由于其透镜光栅单元的节距是统一的，因此也面临显示面板边缘区域的串扰增强的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种立体显示装置及其液晶透镜，能够有效地降低串扰，并提高立体显示装置的视觉效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括多个相邻排列的液晶透镜单元，所述液晶透镜单元的节距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小，且所述相邻的液晶透镜单元边缘处设置有遮光部，所述遮光部用于遮挡相邻液晶透镜单元边缘的光线。
根据本法明的一优选实施例，所述液晶透镜阵列包括多个间隔设置
的条形电极。
根据本法明的一优选实施例，所述条形电极的宽度在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
根据本法明的一优选实施例，所述条形电极的间距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
根据本法明的一优选实施例，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述液晶透镜单元，不同组的所述条形电极的宽度或间距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
根据本法明的一优选实施例，所述遮光部设置在相邻的条形电极组临近的条形电极之间。
根据本法明的一优选实施例，所述遮光部与所述条形电极设置在同一层；
根据本法明的一优选实施例，所述遮光部与所述条形电极设置在相邻的层；
根据本法明的一优选实施例，所述遮光部与所述条形电极设置在相邻的层；
根据本法明的一优选实施例，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述液晶透镜单元，不同组的所述条形电极的数量在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。
根据权利要求2所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述液晶透镜进一步包括第一基板、第二基板、面电极以及液晶层，其中所述条形电极设置于所述第一基板上，所述面电极设置于所述第二基板上并与所述条形电极间隔设置，所述液晶层夹置于所述条形电极与所述面电极之间。
本发明还提供一种立体显示装置，所述立体显示装置包括显示面板以及设置在所述显示面板的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括多个相邻排列的液晶透镜单元，所述液晶透镜单元的节距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小，且所述相邻的液晶透镜单元边缘处设置有遮光部，所述遮光部用于遮挡相邻液晶透镜单元边缘的光线
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的液晶透镜的液晶透镜单元节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小，同时，在液晶透镜单元之间设置遮光部，遮挡液晶透镜边缘杂乱的光线，可有效地降低立体显示装置的串扰，提高立体显示的视觉效果。
附图说明
图1是现有技术的液晶透镜液晶透镜式立体显示装置的光路示意图。
图2是本发明的立体显示装置的第一实施例的截面图。
图3是本发明的立体显示装置的第二实施例的截面图。
具体实施方式
参见图2，图2是本发明的立体显示装置的第一实施例的截面图。在本实施例中，立体显示装置1包括显示面板10与液晶透镜阵列11。液晶透镜阵列11设置于显示面板10上，用于将显示面板10上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。
在本实施例中，液晶透镜阵列11为液晶透镜面板，具体包括第一基板12、多个条形电极13、第二基板14、面电极15以及液晶层16。条形电极13彼此间隔地设置于第一基板12上。面电极15设置于第二基板14上，且与条形电极13间隔设置。液晶层16夹置于条形电极13与面电极15之间。当然，本领域技术人员完全可以想到利用与条形电极13交叉的多个条形电极来代替面电极15。其中，条形电极13分成多组，其中每组条形电极13对应一个液晶透镜单元(即，透镜光栅单元)17。在图2中，显示了每组包括7个条形电极13，但本领域技术人员完全可以想到在每组中设置其他数量的条形电极13。通过在每组条形电极13和面电极15上施加适当的电压来改变液晶层16中的液晶分子的排列状态，进而在液晶层16内形成与每组条形电极13对应的液晶透镜单元17。
在具体实施例中，可在面电极15上施加一参考电压，并每组条形电极13中以中心对称方式在每一条形电极13上施加对应的操作电压，由此在面电极15与条形电极13之间产生不同的电压差。该电压差在与每组条形电极13对应的液晶层16内产生呈中心对称的电场。液晶层16内的液晶分子在该电场的作用下排列状态发生改变，并沿电场的方向排列。在本实施例中，由于与每组条形电极13对应的液晶层16的不同区域内的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现中心对称的抛物线形变化，进而在液晶层16内形成分别与每组条形电极13对应的液晶透镜单元17。
在本实施例中，各条形电极13的宽度相同，但条形电极13的间距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，进而使得液晶透镜单元17的节距(即，透镜光栅单元的节距)在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板10的中心，条形电极13的间距越大，液晶透镜单元17的节距越大，越靠近显示面板10的边缘，条形电极13的间距越小，液晶透镜单元17的节距越小。在本实施例中，同一液晶透镜单元17所对应的该组条形电极13中的各条形电极13之间的间距相同，不同组的条形电极13之间的间距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶透镜单元17所对应的同组条形电极13中的各条形电极13之间的间距也可以设置成在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶透镜单元17所对应的每组条形电极13中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极13的间距变化的同时，可使得每一液晶透镜单元17对应的每组条形电极13中的电极数量也在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶透镜单元17的节距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极13中的电极数量来达到调整液晶透镜单元17的节距的目的。具体来说，每组条形电极13中的电极数量在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，使得液晶透镜单元17的节距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。
进一步的，液晶透镜阵列11进一步包括用于遮挡通过液晶透镜单元17边缘光线的遮光部88，遮光部88设置在第一基板12上的相邻两个液晶透镜单元17之间，具体的为设置在两个液晶透镜单元17近邻的条形电极13之间，如图2所示，遮光部88的厚度可以与条形电极13的厚度一致，也可以小于条形电极13的厚度。
一般的，遮光部88完全遮挡两个液晶透镜单元17近邻的条形电极13之间的空间。在变形实施例中，遮光部88还可以仅遮挡两个液晶透镜单元17近邻的条形电极13之间的部分空间，当然，根据需要，还可以使遮光部88遮挡液晶透镜单元17近邻的条形电极13的部分，使条形电极13与遮光部88无缝对接，从而更好的实现遮挡的效果。在此不做具体限定
本实施例中，遮光部88为不透光材料，例如黑胶，不透光PET薄膜等，也可以是通过溅镀、蒸镀等方式形成的不透光金属层，在此不做具体限定。
由于液晶透镜单元17边缘光线传输方向不统一，遮光部88遮挡住通过或将要通过液晶透镜阵列11边缘的光线，从而消除这部分光线对裸眼3D显示时造成的串扰，减少液晶透镜单元17边缘由于光程波动剧烈对显示效果的影响，从而改进画面质量。
参见图3，图3是本发明的立体显示装置的第二实施例的截面图。在本实施例中，立体显示装置2包括显示面板20与液晶透镜阵列21。液晶透镜阵列21设置于显示面板20上，用于将显示面板20上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。
在本实施例中，液晶透镜阵列21具体包括第一基板22、多个条形电极23、第二基板24、面电极25以及液晶层26。条形电极23彼此间隔地设置于第一基板22上。面电极25设置于第二基板24上，且与条形电极23间隔设置。液晶层26夹置于条形电极23与面电极25之间。其中，条形电极23分成多组，其中每组条形电极23对应一个液晶透镜单元27。在图3中，显示了每组包括7个条形电极23，但本领域技术人员完全可以想到在每组设置其他数量的条形电极23。通过在每组条形电极23和面电极25上施加适当的电压来改变液晶层26中的液晶分子的排列状态，进而在液晶层26内形成与每组条形电极23对应的液晶透镜单元27。
在本实施例中，条形电极23之间的间距相同，而条形电极23的宽度在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，进而使得液晶透镜单元27的节距(即，液晶透镜单元的节距)在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板20的中心，条形电极23的宽度越大，液晶透镜单元27的节距越大，越靠近显示面板20(等同于液晶透镜阵列21)的边缘，条形电极23的宽度越小，液晶透镜单元27的节距越小。在本实施例中，同一液晶透镜单元27所对应的该组条形电极23中的各条形电极23的宽度相同，不同组的条形电极23的宽度在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶透镜单元27所对应的同组条形电极23中的各条形电极23的宽度也可以设置成在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶透镜单元27所对应的每组条形电极23中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极23的宽度变化的同时，可使得每一液晶透镜单元27对应的每组条形电极23中的电极数量也在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶透镜单元27的节距在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极23中的电极数量来达到调整液晶透镜单元27的节距的目的。具体来说，每组条形电极23中的电极数量在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，使得液晶透镜单元27的节距在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。
液晶透镜阵列21进一步包括用于挡住通过液晶透镜单元边缘光线的遮光部99，遮光部99设置在第一基板22上，相邻两个液晶透镜单元近邻的条形电极23之间，并且，如图2所示，遮光部88的厚度可以与条形电极23的厚度一致，也可以小于条形电极23的厚度。
一般的，遮光部99完全遮挡两个液晶透镜单元近邻的条形电极23之间的空间。在变形实施例中，遮光部99还可以仅遮挡两个液晶透镜单元近邻的条形电极23之间的空间部分空间，当然，根据需要，还可以使遮光部99遮挡液晶透镜单元近邻的条形电极23的部分，从而更好的实现遮挡的效果。在此不做具体限定
本实施例中，遮光部99为不透光材料，例如黑胶，不透光PET薄膜等，也可以是通过溅镀、蒸镀等方式形成的不透光金属层，在此不做具体限定。
当然，本领域技术人员在阅读上述内容后，完全可以想到将第一实施例和第二实施例进行组合，也就是，通过使条形电极的间距和宽度同时在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小来实现使液晶透镜的节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小的目的。
可以理解的是，可以通过改变遮光部的位置和大小，实现液晶透镜单元之间的遮光作用，例如在实际需要时，还可以将遮光部88(99)设置在与条形电极13(23)不同的层面上，但保证遮光部88(99)能够遮挡相邻的液晶透镜之间条形电极间隙，从而实现遮挡效果。
另外，遮光部遮光部88(99)还可以设置第二基板14(24)对应两个液晶透镜单元17(27)近邻的条形电极12(23)之间的位置，从而起到遮挡作用。
本发明同样适用于立体显示装置中的其他类型的光栅，其中通过适当的方式将光栅中的透镜光栅单元的节距设置成在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小来有效地降低立体显示装置的串扰，提高立体显示的视觉效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种液晶透镜阵列，其特征在于，所述液晶透镜阵列包括多个相邻排列的液晶透镜单元，所述液晶透镜单元的节距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小，且所述相邻的液晶透镜单元边缘处设置有遮光部，所述遮光部用于遮挡相邻液晶透镜单元边缘的光线。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述液晶透镜阵列包括多个间隔设置的条形电极。
3.根据权利要求2所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述条形电极的宽度在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
4.根据权利要求2所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述条形电极的间距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
5.根据权利要求3所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述液晶透镜单元，不同组的所述条形电极的宽度或间距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小。
6.根据权利要求4或5所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述遮光部设置在相邻的条形电极组临近的条形电极之间。
7.根据权利要求4或5所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述遮光部与所述条形电极设置在同一层。
8.根据权利要求2所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述液晶透镜单元，不同组的所述条形电极的数量在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。
9.根据权利要求2所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述液晶透镜进一步包括第一基板、第二基板、面电极以及液晶层，其中所述条形电极设置于所述第一基板上，所述面电极设置于所述第二基板上并与所述条形电极间隔设置，所述液晶层夹置于所述条形电极与所述面电极之间。
10.一种立体显示装置，所述立体显示装置包括显示面板以及设置在所述显示面板的液晶透镜阵列，所述液晶透镜阵列包括多个相邻排列的液晶透镜单元，所述液晶透镜单元的节距在从所述液晶透镜阵列的中心到所述液晶透镜阵列的边缘的方向上减小，且所述相邻的液晶透镜单元边缘处设置有遮光部，所述遮光部用于遮挡相邻液晶透镜单元边缘的光线。
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