CN105700164A - 一种3d显示模组以及3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D显示模组以及3D显示装置，该3D显示模组包括：第一柱透镜组，包括平行设置的多个第一柱透镜；第二柱透镜组，包括平行设置的多个第二柱透镜，第一柱透镜和第二柱透镜的延伸方向互相呈一定的角度，且第一柱透镜的折射率不同于第二柱透镜的折射率；液晶层，位于第一柱透镜组和第二柱透镜组之间；第一电极层，位于液晶层的一侧；第二电极层，位于液晶层的另一侧。本发明通过互相呈一定角度排布的柱透镜结合液晶排布的控制技术，实现了横向与纵向的裸眼3D显示效果，相对于液晶复杂的电极排布技术，具有制备简单的优点，同时柱透镜的周期及焦距较小，具有薄型化的优势。

Description

一种3D显示模组以及3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术领域，特别是涉及一种3D显示模组及3D显示装置。
背景技术
立体显示技术在平面显示技术的基础上引入新的维度，形成与真实世界感知更为贴近的三维显示，近年来成为电子显示技术的热门。目前主流的裸眼立体显示技术包括指向性背光、视差屏障或柱状透镜、液晶透镜等技术，3D图像的呈现方向往往依赖于上述结构的排列方向，已知的裸眼3D的技术并不合适使用在常常需要改变显示角度的可携式电子装置上。如何能改变3D显示器的呈现角度，为显示器业者所积极发展的方向。
目前已知的可旋转裸眼3D显示装置主要基于液晶透镜技术，通过互相垂直排布的电极控制液晶透镜的排列方向实现横向与纵向的裸眼3D显示。液晶透镜的优点在于切换灵活，但是由于需要通过复杂的液晶排布实现透镜的汇聚效果，通常需要较多的电极数目，因而目前基于液晶透镜的3D显示技术中单个液晶透镜的周期通常比较大，相对于柱透镜的精细膜面结构和较小的透镜周期存在很大的局限性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种3D显示模组及3D显示装置，能够实现纵向与横向的裸眼3D显示效果，并且制备简单，易于薄型化。
为解决上述技术问题，本发明提供一种3D显示模组，包括：
第一柱透镜组，包括平行设置的多个第一柱透镜；
第二柱透镜组，包括平行设置的多个第二柱透镜，第一柱透镜和第二柱透镜的延伸方向互相呈一定的角度，且第一柱透镜的折射率不同于第二柱透镜的折射率；
液晶层，位于第一柱透镜组和第二柱透镜组之间或者位于所述第一柱透镜组和第二柱透镜组两边；
第一电极层，位于液晶层的一侧；
第二电极层，位于液晶层的另一侧；
其中，所述液晶层中的液晶分子在所述第一电极层和所述第二电极层之间的电场控制下进行偏转，在第一偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率匹配，且与所述第二柱透镜的折射率失配，在第二偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率失配，且与所述第二柱透镜的折射率匹配。
其中，液晶层中的液晶分子包括寻常光折射率和非寻常光折射率，其中第一柱透镜的折射率和第二柱透镜的折射率介于寻常光折射率和非寻常光折射率之间。
在第一偏转状态下，液晶层的等效折射率与第一柱透镜的折射率之间的折射率差小于预设阈值，且与第二柱透镜的折射率之间的折射率差大于预设阈值，在第二偏转状态下，液晶层的等效折射率与第一柱透镜的折射率之间的折射率差大于预设阈值，且与第二柱透镜的折射率之间的折射率差小于预设阈值。
其中，液晶层位于第一柱透镜组和第二柱透镜组之间，第一电极层位于第一柱透镜组远离液晶层一侧，第二电极层位于第二柱透镜组远离液晶层一侧。
其中，第一柱透镜和所述第二柱透镜的延伸方向互相垂直。
其中，第一柱透镜和所述第二柱透镜分别为凹透镜结构或凸透镜结构。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种3D显示装置，
该3D显示模组包括显示面板以及设置于显示面板上的上述任意一项所述的3D显示模组。
其中，显示面板包括与3D显示模组相邻设置的偏光片，偏光片具有一透光轴，液晶层的配向方向平行于偏光片的透光轴。
其中，第一柱透镜的延伸方向平行于显示面板的长边或短边中的一个，第二柱透镜的延伸方向平行于显示面板的长边或短边中的另一个，或者第一柱透镜和第二柱透镜的延伸方向与3D显示装置的长边或短边倾斜设置。
其中，第一柱透镜与显示面板相邻设置，其中第一柱透镜在第一偏转状态下的焦距大于第二柱透镜在第二偏转状态下的焦距。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明3D显示模组及3D显示装置，通过互相呈一定角度排布的柱透镜结合液晶排布的控制技术，实现了横向与纵向的裸眼3D显示效果，相对于液晶复杂的电极排布技术，具有制备简单的优点，同时柱透镜的周期及焦距较小，具有薄型化的优势。
附图说明
图1是本发明3D显示模组第一实施例的结构示意图；
图2是本发明3D显示模组第一实施例的结构示意图的A向视图；
图3是本发明3D显示模组第一实施例中柱透镜排布平面示意图；
图4是本发明3D显示模组第一实施例一个可选实施例中柱透镜排布平面示意图；
图5是本发明3D显示模组第二实施例的结构示意图；
图6是本发明3D显示模组第二实施例的结构示意图的B向视图；
图7是本发明3D显示模组第二实施例中柱透镜排布平面示意图；
图8是本发明3D显示模组第二实施例一个可选实施例中柱透镜排布平面示意图；
图9是本发明3D显示装置第一实施例的结构示意图；
图10是本发明3D显示装置第一实施例一个可选实施例中单个柱透镜相对于像素的排列方式示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的实施例及其附图进行详细描述。
参照图1、图2和图3，图1是本发明3D显示模组第一实施例的结构示意图，图2是3D显示模组第一实施例的结构示意图的A向视图，图3是本发明3D显示模组第一实施例中柱透镜排布平面示意图，本实施例中3D显示模组包括：
第一柱透镜组11，包括平行设置的多个第一柱透镜111；
第二柱透镜组12，包括平行设置的多个第二柱透镜121，参照图3，第一柱透镜111(图3中用虚线表示的区域)和第二柱透镜121(图3中用实线表示的区域)的延伸方向互相呈一定的角度，且第一柱透镜111的折射率不同于第二柱透镜121的折射率；
其中，第一柱透镜111和第二柱透镜121之间所呈的角度介于0度与180度之间，且不等于0度和180度。
液晶层13，位于第一柱透镜组11和第二柱透镜组12之间，液晶可以是正性或者负性液晶；
第一电极层14，位于液晶层的一侧；
第二电极层15，位于液晶层的另一侧；
图1中绘出了第一电极层14位于第一柱透镜组11远离液晶层13一侧，第二电极层15位于第二柱透镜组12远离液晶层13一侧的情况，可选的，第一电极层14还可以位于第一柱透镜组11接近液晶层13一侧，第二电极层15还可以位于第二柱透镜组12接近液晶层13一侧。
其中，液晶层13中的液晶分子在第一电极层14和第二电极层15之间的电场控制下进行偏转，参照图2，图2绘出了光线在经过3D显示模组的传播状态(图2中液晶本身的变化未绘出)，在第一偏转状态下，液晶层13的等效折射率与第一柱透镜111的折射率匹配，且与第二柱透镜121的折射率失配，此时，第一柱透镜111与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第二柱透镜121提供分光功能，从而垂直于第二柱透镜的方向提供3D图像输出；参照图1，图1绘出了光线在经过3D显示模组的传播状态(图1中液晶本身的变化未绘出)，在第二偏转状态下，液晶层13的等效折射率与第一柱透镜111的折射率失配，且与第二柱透镜121的折射率匹配，第二柱透镜121与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第一柱透镜111提供分光功能，从而垂直于第一柱透镜的方向提供3D图像输出。
在本发明3D显示模组第一实施例中，通过互相呈一定角度排布的柱透镜结合液晶排布的控制技术，第一电极层14和第二电极层15之间的电场控制液晶层13中的液晶分子进行偏转，实现了横向与纵向的裸眼3D显示效果，相对于液晶复杂的电极排布技术，具有制备简单的优点，同时柱透镜的周期及焦距较小，具有薄型化的优势。
其中，液晶层13中的液晶分子包括寻常光折射率和非寻常光折射率，第一柱透镜111的折射率和第二柱透镜121的折射率介于寻常光折射率和非寻常光折射率之间，第一柱透镜111和第二柱透镜121分别为凸透镜结构或凹透镜结构。液晶一般都具有双折射特性，寻常光折射率偏振方向与分子长轴垂直，非寻常光偏振方向则与分子长轴垂直。
其中，可选的，在第一偏转状态下，液晶层13的等效折射率与第一柱透镜111的折射率之间的折射率差小于预设阈值，且与第二柱透镜121的折射率之间的折射率差大于预设阈值，进一步可选的，液晶层13的等效折射率和第一柱透镜111的折射率相等；在第二偏转状态下，液晶层13的等效折射率与第一柱透镜111的折射率之间的折射率差大于预设阈值，且与第二柱透镜121的折射率之间的折射率差小于预设阈值，进一步可选的，液晶层13的等效折射率和第二柱透镜121的折射率相等。
参照图4，图4是本发明3D显示模组第一实施例一个可选实施例中柱透镜排布平面示意图，在该实施例中第一柱透镜111(图4中用虚线表示的区域)和第二柱透镜121(图4中用实线表示的区域)的延伸方向互相垂直。
参照图5、图6和图7，图5是本发明3D显示模组第二实施例的结构示意图，图6是本发明3D显示模组第二实施例的结构示意图的B向视图，图7是本发明3D显示模组第一实施例中柱透镜排布平面示意图，本实施例中3D显示模组包括：
第一电极层21；
第二电极层22；
柱透镜组23，包括平行设置的多个第一柱透镜231和平行设置的多个第二柱透镜232，第一柱透镜231和第二柱透镜232分别位于柱透镜组23的两侧，参照图7，第一柱透镜231(图7中用虚线表示的区域)和第二柱透镜232(图7中用实线表示的区域)的延伸方向互相呈一定的角度，且第一柱透镜231的折射率不同于第二柱透镜232的折射率；
液晶层24，位于所述第一电极层21和柱透镜组23以及第二电极层22和柱透镜组23之间，液晶可以是正性或者负性液晶。
其中，第一柱透镜231和第二柱透镜232之间所呈的角度介于0度与180度之间，且不等于0度和180度。
其中，液晶层24中的液晶分子在第一电极层21和第二电极层22之间的电场控制下进行偏转，参照图6，图6绘出了光线在经过3D显示模组的传播状态(图6中液晶本身的变化未绘出)，在第一偏转状态下，液晶层24的等效折射率与第一柱透镜231的折射率匹配，且与第二柱透镜232的折射率失配，此时，第一柱透镜231与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第二柱透镜232提供分光功能，从而垂直于第二柱透镜的方向提供3D图像输出；参照图5，图5绘出了光线在经过3D显示模组的传播状态(图5中液晶本身的变化未绘出)，在第二偏转状态下，液晶层24的等效折射率与第一柱透镜231的折射率失配，且与第二柱透镜232的折射率匹配，第二柱透镜232与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第一柱透镜231提供分光功能，从而垂直于第一柱透镜的方向提供3D图像输出。
在本发明3D显示模组第二实施例中，通过互相呈一定角度排布的柱透镜结合液晶排布的控制技术，第一电极层21和第二电极层22之间的电场控制液晶层24中的液晶分子进行偏转，实现了横向与纵向的裸眼3D显示效果，相对于液晶复杂的电极排布技术，具有制备简单的优点，同时柱透镜的周期及焦距较小，具有薄型化的优势。
其中，液晶层24中的液晶分子包括寻常光折射率和非寻常光折射率，第一柱透镜231的折射率和第二柱透镜232的折射率介于寻常光折射率和非寻常光折射率之间，第一柱透镜231和第二柱透镜232分别为凸透镜结构或凹透镜结构。
其中，可选的，在第一偏转状态下，液晶层24的等效折射率与第一柱透镜231的折射率之间的折射率差小于预设阈值，且与第二柱透镜232的折射率之间的折射率差大于预设阈值，进一步可选的，液晶层24的等效折射率和第一柱透镜231的折射率相等；在第二偏转状态下，液晶层24的等效折射率与第一柱透镜231的折射率之间的折射率差大于预设阈值，且与第二柱透镜232的折射率之间的折射率差小于预设阈值，进一步可选的，液晶层24的等效折射率和第二柱透镜232的折射率相等。
参照图8，图8是本发明3D显示模组第二实施例一个可选实施例中柱透镜排布平面示意图，在该实施例中第一柱透镜231(图8中用虚线表示的区域)和第二柱透镜232(图8中用实线表示的区域)的延伸方向互相垂直。
参照图9，图9是本发明3D显示装置第一实施例的结构示意图，在本实施例中，3D显示装置包括显示面板31以及设置于显示面板31上的3D显示模组第一实施例或第二实施例中所述的3D显示模组32。
其中，显示面板31包括与3D显示模组32相邻设置的偏光片311，偏光片具有一透光轴，液晶层(图9中未示出，具体可以参照图1或图5中的液晶层)的配向方向平行于偏光片311的透光轴。
其中，显示面板可以是LCD液晶显示面板或者OLED显示面板以及其他显示面板，在此不做限定。
第一柱透镜(图9中未示出，具体可以参照图2或图6中的柱透镜)的延伸方向平行于显示面板31的长边或短边中的一个，第二柱透镜的延伸方向平行于显示面板的长边或短边中的另一个，或者第一柱透镜和第二柱透镜的延伸方向与所述3D显示装置的长边或短边倾斜设置，以克服莫尔纹及降低偏贴的精度。
第一柱透镜与显示面板31相邻设置，其中第一柱透镜在第一偏转状态下的焦距大于第二柱透镜在第二偏转状态下的焦距。
在本发明3D显示装置第一实施例中，液晶层中的液晶分子在第一电极层和第二电极层之间的电场控制下进行偏转，在第一偏转状态下，液晶层的等效折射率与第一柱透镜的折射率匹配，且与第二柱透镜的折射率失配，此时，第一柱透镜与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第二柱透镜提供分光功能，从而垂直于第二柱透镜的方向提供3D图像输出；在第二偏转状态下，液晶层的等效折射率与第一柱透镜的折射率失配，且与第二柱透镜的折射率匹配，第二柱透镜与液晶分子的界面不再具有光折射的功能，此时第一柱透镜提供分光功能，从而垂直于第一柱透镜的方向提供3D图像输出，通过互相呈一定角度排布的柱透镜结合液晶排布的控制技术，实现了横向与纵向的裸眼3D显示效果，相对于液晶复杂的电极排布技术，具有制备简单的优点，同时柱透镜的周期及焦距较小，具有薄型化的优势。
其中，参照图10，图10是本发明3D显示装置第一实施例一个可选实施例中单个柱透镜相对于像素的排列方式示意图，其中第一柱透镜41平行于显示器短边，第一柱透镜42平行于显示器长边，第一柱透镜41和第一柱透镜42各包含了若干个像素。
上述实施例中的3D显示装置可以应用于可携式电子设备，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑以及智能手表等，在此不做特殊限制。
以上所述仅为本发明的实施方式，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3D显示模组，其特征在于，所述3D显示模组包括：
第一柱透镜组，包括平行设置的多个第一柱透镜；
第二柱透镜组，包括平行设置的多个第二柱透镜，所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的延伸方向互相呈一定的角度，且所述第一柱透镜的折射率不同于所述第二柱透镜的折射率；
液晶层，位于所述第一柱透镜组和第二柱透镜组之间或者位于所述第一柱透镜组和第二柱透镜组两边；
第一电极层，位于所述液晶层的一侧；
第二电极层，位于所述液晶层的另一侧；
其中，所述液晶层中的液晶分子在所述第一电极层和所述第二电极层之间的电场控制下进行偏转，在第一偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率匹配，且与所述第二柱透镜的折射率失配，在第二偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率失配，且与所述第二柱透镜的折射率匹配。
2.根据权利要求1所述的3D显示模组，其特征在于，
所述液晶层中的所述液晶分子包括寻常光折射率和非寻常光折射率，其中所述第一柱透镜的折射率和所述第二柱透镜的折射率介于所述寻常光折射率和所述非寻常光折射率之间。
3.根据权利要求1所述的3D显示模组，其特征在于，
在所述第一偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率之间的折射率差小于预设阈值，且与所述第二柱透镜的折射率之间的折射率差大于所述预设阈值，在所述第二偏转状态下，所述液晶层的等效折射率与所述第一柱透镜的折射率之间的折射率差大于所述预设阈值，且与所述第二柱透镜的折射率之间的折射率差小于所述预设阈值。
4.根据权利要求1所述的3D显示模组，其特征在于，
所述液晶层位于所述第一柱透镜组和第二柱透镜组之间，所述第一电极层位于所述第一柱透镜组远离所述液晶层一侧，所述第二电极层位于所述第二柱透镜组远离所述液晶层一侧。
5.根据权利要求1所述的3D显示模组，其特征在于，
所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的延伸方向互相垂直。
6.根据权利要求1所述的3D显示模组，其特征在于，
所述第一柱透镜和所述第二柱透镜分别为凸透镜结构或凹透镜结构。
7.一种3D显示装置，其特征在于，
所述3D显示模组包括显示面板以及设置于所述显示面板上的如权利要求1-6任意一项所述的3D显示模组。
8.根据权利要求7所述的3D显示装置，其特征在于，
所述显示面板包括与所述3D显示模组相邻设置的偏光片，所述偏光片具有一透光轴，所述液晶层的配向方向平行于所述偏光片的透光轴。
9.根据权利要求7所述的3D显示装置，其特征在于，
所述第一柱透镜的延伸方向平行于所述显示面板的长边或短边中的一个，所述第二柱透镜的延伸方向平行于所述显示面板的长边或短边中的另一个，或者所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的延伸方向与所述3D显示装置的长边或短边倾斜设置。
10.根据权利要求7所述的3D显示装置，其特征在于，
所述第一柱透镜与所述显示面板相邻设置，其中所述第一柱透镜在所述第一偏转状态下的焦距大于所述第二柱透镜在所述第二偏转状态下的焦距。
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