CN105589277B - 一种液晶透镜及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶透镜及显示装置，包括上基板，下基板，液晶层，第一透明电极，第二透明电极以及控制单元；其中，第一透明电极为面状电极；第二透明电极分为多个电极组，每个电极组包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极。在三维显示模式下，控制单元向各电极组中的子电极施加第一电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成与电极组一一对应的柱状透镜结构，实现三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元向各电极组中的子电极施加第二电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，且控制光线在各微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构的光程差异，实现曲面显示。

Description

一种液晶透镜及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及显示装置。
背景技术
近年来，曲面显示因其弧线造型、更广视角、环抱感以及符合人类视觉构造等优点，目前已成为显示领域的高端产品。然而，采用物理方法制造出的曲面显示产品也存在不可避免的缺点，例如，在墙壁上挂置不方便，弯曲时容易破损等。目前，已经存在采用液晶透镜来实现裸眼三维(3D)显示的显示产品，但目前尚无采用平面显示实现曲面和3D相结合的器件。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种液晶透镜及显示装置，用以利用平面显示的液晶透镜实现三维显示和曲面显示相结合。
因此，本发明实施例提供了一种液晶透镜，包括：相对而置的上基板和下基板，位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层，位于所述上基板与所述下基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，
所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极分为多个电极组，每个所述电极组包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极；
在三维显示模式下，所述控制单元具体用于向各所述电极组中的所述子电极施加第一电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成与所述电极组一一对应的柱状透镜结构；
在曲面显示模式下，所述控制单元具体用于向各所述电极组中的所述子电极施加第二电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，且控制光线在各所述微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各所述微棱镜结构的光程差异。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，还包括：人眼追踪单元，用于确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构距离所述观看者越近，所述微棱镜结构的等效光程越大。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；
其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构的等效光程越大，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，还包括位于所述上基板背离所述液晶层一侧的偏光片。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述液晶透镜，以及设置在所述液晶透镜下方的显示偏振光的显示面板。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为液晶显示面板，或在显示面具有偏振片的电致发光显示面板。
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及显示装置，包括：相对而置的上基板和下基板，位于上基板和下基板之间的液晶层，位于上基板与下基板之间且分别位于液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，第一透明电极为面状电极；第二透明电极分为多个电极组，每个电极组包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极。在三维显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第一电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成与电极组一一对应的柱状透镜结构，以实现裸眼三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第二电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，且控制光线在各微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构的光程差异，从而实现曲面显示。上述液晶透镜在平面显示的情况下实现曲面和3D相结合，可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
附图说明
图1为本发明实施例提供的液晶透镜的结构示意图；
图2a-图2d分别为本发明实施例提供的液晶透镜中第二透明电极的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的液晶透镜在三维显示模式下的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的液晶透镜在曲面显示模式下的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的显示装置的结构示意图。
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及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。
附图中各部件的形状和大小不反映液晶透镜的真实例，目的只是示意说明本发明内容。
本发明实施例提供的一种液晶透镜，如图1所示，包括：相对而置的上基板001和下基板002，位于上基板001和下基板002之间的液晶层003，位于上基板001与下基板002之间且分别位于液晶层003两侧的第一透明电极004和第二透明电极005，以及用于向第一透明电极004和第二透明电极005施加电压的控制单元(图中未示出)；其中，
第一透明电极004为面状电极；如图2a所示，第二透明电极005分为多个电极组0051，每个电极组0051包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极0052；
在三维显示模式下，如图3所示，控制单元具体用于向各电极组0051中的子电极0052施加第一电压，控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转形成与电极组0051一一对应的柱状透镜结构006；
在曲面显示模式下，如图4所示，控制单元具体用于向各电极组0051中的子电极0052施加第二电压，控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构007，且控制光线在各微棱镜结构007中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构007的光程差异。
本发明实施例提供的上述液晶透镜，在平面显示的情况下实现曲面和3D相结合，可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，如图l所示，第一透明电极004可以设置于上基板001面向液晶层003一侧，对应的，第二透明电极005设置于下基板002面向液晶层003一侧。或者反之，第二透明电极005可以设置于上基板001面向液晶层003一侧，对应的，第一透明电极004设置于上基板001面向液晶层003一侧，在此不作限定。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中的第二透明电极005具体可以包括平行设置且沿竖直方向延伸的N个子电极0052，分为n个电极组，每个电极组包括N/n个子电极，其中，n为显示面板在水平方向分辨率的1/P，P为三维显示时的视图数。
进一步地，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，如图2a和图2b所示，子电极0052可以由至少一条直线状电极组成。
或者，较佳地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，如图2c和图2d所示，子电极0052也可以由多个点状电极组成。在具体实施时点状可以是具有规则形状的点，例如圆点、方点等，当然也可以为不规则形状的点，在此不作限定。
具体地，为了在三维显示模式下控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转形成与电极组0051一一对应的柱状透镜结构006，控制单元会以电极组0051为一重复组，对每个电极组0051中包含的N/n个子电极0052施加不同的第一电压，通过设定各子电极0052加载的第一电压值，使每个电极组0051对应的液晶分子形成折射率梯度并最终形成柱状透镜结构。例如如图3所示，一个电极组0051中包括的子电极0052分别为E(1)，E(2)，…，E(N/n)，子电极E(1)与E(N/n)施加的第一电压相同，子电极E(2)与E(N/n-1)施加的第一电压相同，且子电极E(1)所加的第一电压大于子电极E(2)所加的第二电压，以此类推。
具体地，为了在曲面显示模式下控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构007，并利用光线在各微棱镜结构007中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构007的光程差异，从而实现曲面显示，控制单元会对各电极组0051中的子电极施加与第一电压不同的第二电压，以使与观看者距离不同的各微棱镜结构的等效光程不同。具体地，微棱镜结构007距离观看者越近，微棱镜结构007的等效光程越大，例如图4所示，液晶透镜中A点处相较于B点处距离观看者较远，则A点处的微棱镜结构的等效光程相较于B点处的微棱镜结构的等效光程较小，以补偿液晶透镜表面从A点处到观看者的观看距离远于从B点处到观看者的观看距离。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶透镜中，如图4所示，可以根据观看者的位置，调节任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；
其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶透镜中，可以通过控制电极组0051中的子电极0052加载的第二电压来调节形成的微棱镜结构007的折射率，从而控制微棱镜结构007的等效光程。并且，微棱镜结构007的等效光程越大，施加在微棱镜结构007对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。例如图4中，A点处形成的微棱镜结构007的等效光程小于B点处形成的微棱镜结构007的等效光程，需要A点处形成的微棱镜结构007的折射率nA小于B点处形成的微棱镜结构的折射率nB，因此，A点处形成的微棱镜结构007的电压差大于B点处形成的微棱镜结构007的电压差。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶透镜中，还可以包括：人眼追踪单元，用于确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。之后通过确定出的观看者所在位置来调整曲面显示模式下形成各微棱镜结构的电压值，从而调整光线在各微棱镜结构中的等效光程。当然，在上述液晶透镜中也可以不设置人眼追踪单元，默认将观看者的位置设定为液晶透镜的中心线位置。
在具体实施时，本发明实施例提供的上述液晶透镜中在曲面显示模式下形成的微棱镜结构可以为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。并且，该三角形棱镜结构可以具体为直角棱镜结构，在此不做限定。
较佳地，在本发明实施例提供的上述液晶显示器中，如图1所示，还可以包括位于上基板001背离液晶层003一侧的偏光片008，这样通过偏光片008对液晶透镜出射光进行线偏光作用，可以有效提高显示效果。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述液晶透镜，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述液晶透镜的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例提供的一种显示装置，如图5所示，包括本发明实施例提供的上述液晶透镜100，以及设置在液晶透镜100下方的显示偏振光的显示面板200。
在具体实施时，液晶透镜100和显示面板200可以通过光学透明胶300贴合固定。
具体地，在本发明实施例提供的上述显示装置中的显示面板200，如图5所示，可以采用液晶显示面板，也可以采用在显示面增加偏振片的电致发光显示面板实现。例如采用液晶显示面板时，如图5所示，液晶显示面板具体包括：相对而置的第一基板201和第二基板202，设置在第一基板201之下的第一偏光片203，以及设置在第二基板202之上的第二偏光片204。
本发明实施例提供的上述液晶透镜及显示装置，包括：相对而置的上基板和下基板，位于上基板和下基板之间的液晶层，位于上基板与下基板之间且分别位于液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，第一透明电极为面状电极；第二透明电极分为多个电极组，每个电极组包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极。在三维显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第一电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成与电极组一一对应的柱状透镜结构，以实现裸眼三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第二电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，且控制光线在各微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构的光程差异，从而实现曲面显示。上述液晶透镜在平面显示的情况下实现曲面和3D相结合，可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
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 (10)

1.一种液晶透镜，包括：相对而置的上基板和下基板，位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层，位于所述上基板与所述下基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极分为多个电极组，每个所述电极组包括多个平行设置且沿竖直方向延伸的子电极；在三维显示模式下，所述控制单元具体用于向各所述电极组中的所述子电极施加第一电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成与所述电极组一一对应的柱状透镜结构；其特征在于，还包括：
在曲面显示模式下，所述控制单元具体用于向各所述电极组中的所述子电极施加第二电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转形成微棱镜结构，且控制光线在各所述微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各所述微棱镜结构的光程差异。
2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，还包括：人眼追踪单元，用于确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。
3.如权利要求1所述液晶透镜，其特征在于，所述微棱镜结构距离所述观看者越近，所述微棱镜结构的等效光程越大。
4.如权利要求3所述液晶透镜，其特征在于，任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；
其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
5.如权利要求1所述液晶透镜，其特征在于，所述微棱镜结构的等效光程越大，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。
6.如权利要求1所述液晶透镜，其特征在于，所述微棱镜结构为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。
7.如权利要求1-6任一项所述液晶透镜，其特征在于，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。
8.如权利要求1-6任一项所述的液晶透镜，其特征在于，还包括位于所述上基板背离所述液晶层一侧的偏光片。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的液晶透镜，以及设置在所述液晶透镜下方的显示偏振光的显示面板。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，或在显示面具有偏振片的电致发光显示面板。
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