CN108153010A - 液晶透镜及其制造方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶透镜及其制造方法、显示装置，属于显示技术领域。所述液晶透镜包括：第一基板和第二基板，第一基板和第二基板相对设置，第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转。本发明解决了相关技术中的液晶透镜光线利用率较低从而影响显示装置的显示效果的问题，提高了光线利用率，提高了显示装置的显示效果。本发明用于显示装置。

Description

液晶透镜及其制造方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种液晶透镜及其制造方法、显示装置。
背景技术
由于液晶透镜具有体积小，重量轻，功耗小等优势，经过近几年的发展，液晶透镜在多个显示领域具有极大的潜在应用价值。
相关技术中的液晶透镜包括第一基板和第二基板，第一基板和第二基板之间设置有多个透镜单元，每个透镜单元包括第一电极，第二电极，以及第一电极和第二电极之间的液晶层，第一电极为条状电极，第二电极为面电极，条状电极和面电极之间形成的电场可驱动液晶层，每个透镜单元在外加电压的作用下呈柱状结构，用于实现入射光线不同程度的偏转，进而完成显示功能。
图1示出了该液晶透镜的等效模型示意图，由于每个透镜单元在外加电压的作用下呈柱状结构，这些柱状结构仅能使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，光线利用率较低，从而影响显示装置的显示效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种液晶透镜及其制造方法、显示装置，可以解决相关技术中的液晶透镜光线利用率较低从而影响显示装置的显示效果的问题。所述技术方案如下：
第一方面，提供一种液晶透镜，包括：第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对设置，
所述第一基板和所述第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，每个所述透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于所述第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于所述第一基板的光线朝平行于所述第一基板的多个方向偏转。
可选的，每个所述透镜单元包括第一电极，第二电极，以及所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层，所述第一电极设置在所述第一基板上，所述第二电极设置在所述第二基板上，
所述第一电极的中心在所述第二基板上的投影与所述第二电极的中心在所述第二基板上的投影重叠，所述第一电极与所述第一基板的接触面积小于所述第二电极与所述第二基板的接触面积。
可选的，所述第一电极为点电极。
可选的，所述第二电极为圆形电极。
可选的，所述第二电极为方形电极。
可选的，所述第一电极和所述第二电极的厚度为0.07微米。
可选的，所述第一电极由氧化铟锡ITO制成。
可选的，所述第二电极由ITO制成。
第二方面，提供了一种液晶透镜的制造方法，所述方法包括：
采用溅射方式在第一基板上形成第一薄膜；
对形成有所述第一薄膜的第一基板进行构图工艺，形成第一电极层，所述第一电极层包括多个第一电极，所述多个第一电极矩阵状排列；
采用溅射方式在第二基板上形成第二薄膜；
对形成有所述第二薄膜的第二基板进行构图工艺，形成第二电极层，所述第二电极层包括与所述多个第一电极一一对应的多个第二电极，对于每对第一电极和第二电极，所述第一电极的中心在所述第二基板上的投影与所述第二电极的中心在所述第二基板上的投影重叠，所述第一电极与所述第一基板的接触面积小于所述第二电极与所述第二基板的接触面积；
对所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
向每对第一电极和第二电极之间滴注液晶，以形成透镜单元，所述透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于所述第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于所述第一基板的光线朝平行于所述第一基板的多个方向偏转。
第三方面，提供了一种显示装置，包括第一方面所述的液晶透镜。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的液晶透镜及其制造方法、显示装置，由于该液晶透镜中的第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，且每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的方向多个偏转，相较于相关技术，该液晶透镜不仅可以使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还可以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向比如z轴方向偏转，提高了光线利用率，从而提高了显示装置的显示效果。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中的液晶透镜的等效模型示意图；
图2是本发明实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种在外加电压作用下液晶透镜的结构示意图；
图4是相关技术中的液晶透镜的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种透镜单元的结构示意图；
图6是图5所示的透镜单元的俯视图；
图7是图5所示的透镜单元在外加电压的作用下的示意图；
图8是图7所示的透镜单元的俯视图；
图9是本发明实施例提供的液晶透镜对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时xy平面上的光线偏转示意图；
图10是相关技术中的液晶透镜对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时xy平面上的光线偏转示意图；
图11是本发明实施例中的液晶透镜对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时yz平面上的光线偏转示意图；
图12是相关技术中的液晶透镜对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时yz平面上的光线偏转示意图；
图13是光线通过本发明实施例提供的液晶透镜和相关技术中的液晶透镜后z轴方向的光线的光线强度的对比示意图；
图14是本发明实施例提供的一种液晶透镜的制造方法的流程图；
图15是本发明实施例提供的形成第一电极层的结构示意图；
图16是本发明实施例提供的形成第二电极层的结构示意图；
图17是本发明实施例提供的对第一基板和第二基板进行对盒的结构示意图；
图18是本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种液晶透镜100，如图2所示，包括：第一基板110和第二基板120，第一基板110和第二基板120相对设置，其中，第一基板和第二基板为透明基板，比如可以为玻璃基板。
第一基板110和第二基板120之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元130，如图3所示，每个透镜单元130在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线(即垂直入射至液晶透镜的光线)的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转。该多个方向包括x轴方向和z轴方向，其中，x轴方向包括x轴正方向和x轴负方向，z轴方向包括z轴正方向和z轴负方向。该多个方向还包括平行于xz平面且除x轴方向和z轴方向之外的方向。
图3中的其他标号可以参考图2。
图4示出了相关技术中的液晶透镜200的结构示意图，液晶透镜200包括第一基板210和第二基板220，第一基板210和第二基板220之间设置有多个透镜单元01，每个透镜单元包括第一电极231，第二电极232，以及第一电极231和第二电极232之间的液晶层230，第一电极为条状电极，第二电极为面电极。参见图1，由于每个透镜单元在外加电压的作用下呈柱状结构，这些柱状结构仅能使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，光线利用率较低，从而影响显示装置的显示效果。
而本发明实施例提供的液晶透镜，第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，且每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，相较于相关技术，如图3所示，该液晶透镜不仅能够使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还能够使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向比如z轴方向偏转，提高了光线利用率，从而提高了显示装置的显示效果。
可选的，如图5所示，每个透镜单元130包括第一电极131，第二电极132，以及第一电极和第二电极之间的液晶层133，第一电极131设置在第一基板110上，第二电极132设置在第二基板120上。第一电极131的中心在第二基板120上的投影与第二电极132的中心在第二基板120上的投影重叠，第一电极131与第一基板110的接触面积小于第二电极132与第二基板120的接触面积。可选的，第一电极可以为点电极。图5中的其他标号可以参考图2。
图6示出了图5所示的透镜单元130的俯视图，每个透镜单元130包括第一电极131，第二电极132，以及第一电极131和第二电极132之间的液晶层133。
图7是图5所示的透镜单元在外加电压的作用下的示意图，如图7所示，由于第一电极131的中心在第二基板120上的投影与第二电极132的中心在第二基板120上的投影重叠，且第一电极131与第一基板110的接触面积小于第二电极132与第二基板120的接触面积，因而在外加电压的作用下，液晶层133中的液晶以第一电极131的中心为中心，向第一电极131中心靠拢，使得每个透镜单元呈半球状结构，包括该透镜单元的液晶透镜的等效模型如图3所示，所以，该液晶透镜不仅能够使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还能够使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向比如z轴方向偏转，因此提高了光线的利用率。
图8是图7所示的透镜单元130的俯视图，如图8所示，每个透镜单元130包括第一电极131，第二电极132，以及第一电极131和第二电极132之间的液晶层133。
需要说明的是，本发明实施例提供的液晶透镜的透镜单元在外加电压的作用下呈现出的半球状结构可以如图3所示，为较规则的半球状结构。此外，透镜单元在外加电压的作用下呈现出的半球状结构也可以为不规则的半球状结构。相较于不规则的半球状结构，较规则的半球状结构对垂直于第一基板的光线的角度的控制效果更好。
示例的，当透镜单元在外加电压的作用下呈现出的半球状结构为较规则的半球状结构时，第一电极可以为点电极，第二电极可以为圆形电极。
示例的，当透镜单元在外加电压的作用下呈现出的半球状结构为不规则的半球状结构时，第一电极可以为点电极，第二电极可以为方形电极。
示例的，第一电极和第二电极可以由氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)制成，第一电极和第二电极的厚度可以为0.07um(微米)。示例的，第一电极和第二电极的驱动电压可以为10伏(V)。
可选的，液晶层包括的液晶可以为正性液晶，在本发明实施例中，液晶层包括的液晶也可以为负性液晶，本发明实施例对此不做限定。
在本发明实施例中，将本发明实施例提供的液晶透镜记作A1，将相关技术中如图4所示的液晶透镜记作A2，本发明实施例分别对液晶透镜A1和液晶透镜A2控制垂直于第一基板的光线的情况进行了测试，如图9至图12所示，图9至图12示出了液晶透镜A1和液晶透镜A2对垂直于第一基板的光线的角度进行控制的效果对比图。
图9为液晶透镜A1对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时xy平面上的光线偏转示意图，xy平面为垂直于第一基板的平面，如图3所示。
图10为液晶透镜A2对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时xy平面上的光线偏转示意图。
由图9和图10可以得到，本发明实施例提供的液晶透镜A1和相关技术中的液晶透镜A2对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时，xy平面上的光线均会朝x轴方向偏转。
图11为液晶透镜A1对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时yz平面上的光线偏转示意图，yz平面为垂直于第一基板的平面，如图3所示。
图12为液晶透镜A2对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时yz平面上的光线偏转示意图。
由图11和图12可以得到，本发明实施例提供的液晶透镜A1对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时，yz平面上的光线会朝z轴方向偏转；而相关技术中的液晶透镜A2对垂直于第一基板的光线的角度进行控制时，yz平面上的光线不会朝z轴方向偏转。
此外，在本发明实施例中，还对垂直于第一基板的光线通过液晶透镜A1和液晶透镜A2后，z轴(参见图1或图3)方向的光线的光线强度进行了测试，图13示出了垂直于第一基板的光线通过液晶透镜A1和液晶透镜A2后，z轴方向的光线的光线强度的对比示意图，图13中，横坐标为光线与z轴的夹角，纵坐标为光线强度。由图13可以得到，垂直于第一基板的光线通过液晶透镜A1后，z轴方向的光线的光线强度是变化的，而通过液晶透镜A2后，z轴方向的光线的光线强度是不变化的，所以本发明实施例提供的液晶透镜A1能够使垂直于第一基板的光线朝z轴方向偏转，而相关技术中的液晶透镜A2无法垂直于第一基板的光线朝z轴方向偏转。
此外，本发明实施例还采用了光强为10nit(尼特)的光源对本发明实施例提供的液晶透镜A1和相关技术中的液晶透镜A2的光线利用率进行了测试，测试结果为，本发明实施例提供的液晶透镜A1接收到的光线强度为8.6nit，相关技术中的液晶透镜A2接收到的光线强度为7.2nit，所以本发明实施例提供的液晶透镜A1的光线利用率提升了18％。
综上所述，本发明实施例提供的液晶透镜，由于第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，且每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转。相较于相关技术，该液晶透镜不仅能够使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还能够使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向比如z轴方向偏转，提高了光线利用率，从而提高了显示装置的显示效果。
本发明实施例提供了一种液晶透镜的制造方法，如图14所示，该方法包括：
步骤101、采用溅射方式在第一基板上形成第一薄膜。
示例的，在本步骤中，还可以采用沉积或涂覆等方式在第一基板上形成第一薄膜。
步骤102、对形成有第一薄膜的第一基板进行构图工艺，形成第一电极层。
如图15所示，对形成有第一薄膜的第一基板110进行构图工艺，形成第一电极层，该第一电极层包括多个第一电极131，多个第一电极矩阵状排列。其中，一次构图工艺包括光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离等工艺。
步骤103、采用溅射方式在第二基板上形成第二薄膜。
步骤104、对形成有第二薄膜的第二基板进行构图工艺，形成第二电极层。
如图16所示，对形成有第二薄膜的第二基板120进行构图工艺，形成第二电极层，该第二电极层包括与多个第一电极一一对应的多个第二电极132，参见图5，对于每对第一电极131和第二电极132，第一电极131的中心在第二基板120上的投影与第二电极132的中心在第二基板120上的投影重叠，第一电极与第一基板的接触面积小于第二电极与第二基板的接触面积。
步骤105、对第一基板和第二基板进行对盒。
如图17所示，对第一基板110和第二基板120进行对盒。
步骤106、向每对第一电极和第二电极之间滴注液晶。
向每对第一电极和第二电极之间滴注液晶，以形成透镜单元，该透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转。示例的，液晶可以为正性液晶，也可以为负性液晶，本发明实施例对此不做限定。
需要说明的是，本公开实施例提供的一种液晶透镜的制造方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本公开的保护范围之内，因此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种液晶透镜的制造方法，由于第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，且每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转，相较于相关技术，通过该制造方法制造的液晶透镜不仅能够使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还能够使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向比如z轴方向偏转，提高了光线利用率，从而提高了显示装置的显示效果。
本发明实施例提供了一种显示装置300，如图18所示，包括图2所示的液晶透镜100。
综上所述，本发明实施例提供了一种显示装置，该显示面板包括液晶透镜，由于该液晶透镜中的第一基板和第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，且每个透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的多个方向偏转。相较于相关技术，通过该液晶透镜不仅能够使垂直于第一基板的光线朝x轴方向偏转，还能够使垂直于第一基板的光线朝平行于第一基板的其他方向如z轴方向偏转，提高了光线利用率，从而提高了显示装置的显示效果。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板相对设置，
所述第一基板和所述第二基板之间设置有矩阵状排列的多个透镜单元，每个所述透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于所述第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于所述第一基板的光线朝平行于所述第一基板的多个方向偏转。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，
每个所述透镜单元包括第一电极，第二电极，以及所述第一电极和所述第二电极之间的液晶层，所述第一电极设置在所述第一基板上，所述第二电极设置在所述第二基板上，
所述第一电极的中心在所述第二基板上的投影与所述第二电极的中心在所述第二基板上的投影重叠，所述第一电极与所述第一基板的接触面积小于所述第二电极与所述第二基板的接触面积。
3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第一电极为点电极。
4.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第二电极为圆形电极。
5.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第二电极为方形电极。
6.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第一电极和所述第二电极的厚度为0.07微米。
7.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第一电极由氧化铟锡ITO制成。
8.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，
所述第二电极由ITO制成。
9.一种液晶透镜的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
采用溅射方式在第一基板上形成第一薄膜；
对形成有所述第一薄膜的第一基板进行构图工艺，形成第一电极层，所述第一电极层包括多个第一电极，所述多个第一电极矩阵状排列；
采用溅射方式在第二基板上形成第二薄膜；
对形成有所述第二薄膜的第二基板进行构图工艺，形成第二电极层，所述第二电极层包括与所述多个第一电极一一对应的多个第二电极，对于每对第一电极和第二电极，所述第一电极的中心在所述第二基板上的投影与所述第二电极的中心在所述第二基板上的投影重叠，所述第一电极与所述第一基板的接触面积小于所述第二电极与所述第二基板的接触面积；
对所述第一基板和所述第二基板进行对盒；
向每对第一电极和第二电极之间滴注液晶，以形成透镜单元，所述透镜单元在外加电压的作用下呈半球状结构，用于对垂直于所述第一基板的光线的角度进行控制，以使垂直于所述第一基板的光线朝平行于所述第一基板的多个方向偏转。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的液晶透镜。
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