CN109031760B - 一种3d液晶显示面板、显示装置和驱动方法 - Google Patents

一种3d液晶显示面板、显示装置和驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种3D液晶显示面板、显示装置和驱动方法。3D液晶显示面板包括：对盒设置的第一基板和第二基板，第二基板的出光侧设置有用于实现3D显示的第一光栅层，该第一光栅层包括阵列排布的光栅开口，第一基板接近第二基板的一侧依次设置有电极层、液晶层和CF层；CF层包括阵列排布的滤光单元、设置于相邻滤光单元之间的黑矩阵、以及设置于每个滤光单元内部的至少一个遮光条；3D液晶显示面板用于对电极层施加电压在液晶层形成液晶光栅，使得入射到液晶层的准直光线穿过液晶光栅后改变方向通过滤光单元形成单色光后从光栅开口射出。本发明实施例能够在提高裸眼3D显示器件的观看范围的同时，兼顾较高的显示亮度。

Description

一种3D液晶显示面板、显示装置和驱动方法
技术领域
本申请涉及但不限于显示技术领域，尤指一种3D液晶显示面板、显示装置和驱动方法。
背景技术
随着显示技术的发展和更新换代，为了得到更好的显示效果，已开发的视差式三维(3Dimensions，简称为：3D)显示成为显示器件的发展趋势。
3D显示先后经历了眼镜视差式3D和裸眼视差式3D，其中，裸眼3D显示技术无须观看者佩戴辅助工具，更符合人们的观看需求，但是人眼移动时会出现串扰、摩尔纹或者死区等显示问题，原因在于裸眼3D显示技术的可视范围(eye box)过小，限制了人眼的移动范围。现有技术通过降低裸眼3D显示器中光栅开口率的方式得到更大的可视范围，但是上述降低光栅开口率的方式会造成3D显示器的透过率以及亮度的降低，如何兼容较大的可视范围和较高的显示亮度成为裸眼3D显示技术急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种3D液晶显示面板、显示装置和驱动方法，在提高裸眼3D显示器件的可视范围的同时，可以兼顾较高的显示亮度。
本发明实施例提供一种3D液晶显示面板，包括：对盒设置的第一基板和第二基板，所述第二基板的出光侧设置有用于实现三维3D显示的第一光栅层；
其中，所述第一光栅层包括阵列排布的光栅开口；
所述第一基板接近所述第二基板的一侧依次设置有电极层、液晶层和彩色滤光层；
所述彩色滤光层包括阵列排布的多个滤光单元、设置于相邻滤光单元之间的黑矩阵、以及设置于每个所述滤光单元内部且将每个所述滤光单元隔离成多个透光区域的至少一个遮光条，每个所述滤光单元对应一种单色光的子像素；
所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述3D液晶显示面板，用于分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，使得入射到所述液晶层的准直光线穿过所述液晶光栅后改变方向以不同角度通过所述滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从所述第一光栅层的光栅开口射出。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，
所述液晶层，用于在非工作状态下将入射到所述液晶层的准直光线沿原传播方向射出，使得出射光照射到所述滤光单元内部的所述遮光条上。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，每个所述滤光单元的中心，从本滤光单元出射的单色光所穿过的光栅开口的中心在一条直线上。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，所述第一电极层中包括与所述滤光单元一一对应的子像素电极，每个所述子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极，所述分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，包括：
对所述第一电极层中每个子像素电极内的第一电极施加相同的工作电压、对所述第二电极层施加公共电压，在每个所述第一电极与所述第二电极层之间形成弧形电场以驱动所述液晶层中的液晶改变偏转方向，形成所述液晶光栅。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，还包括：设置于所述第一基板远离所述第二基板一侧的准直光源。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，还包括：设置于所述第一基板和所述电极层之间的第二光栅层，所述第二光栅层中包括与所述滤光单元一一对应的光栅单元，每个光栅单元中设置有至少一个取光光栅，且每个所述光栅单元中的取光光栅设置于本光栅单元对应的滤光单元中的遮光条在所述第二光栅层所在平面的正投影区域；
所述第一基板，用于对侧入式入射光线在所述第一基板内进行光波导传输；
所述取光光栅，用于将所述第一基板内传输的光线准直照射到所述液晶层上。
可选地，如上所述的3D液晶显示面板中，
所述滤光单元内设置有一个遮光条时，所述第二光栅层中与所述滤光单元对应的光栅单元中设置有一个或多个取光光栅，所述一个或多个取光光栅位于所述滤光单元中的遮光条在第二光栅层所在平面的正投影区域；
或者，
所述滤光单元内设置有多个遮光条时，所述第二光栅层中与所述滤光单元对应的光栅单元中设置有与所述遮光条一一对应的取光光栅，且每个取光光栅位于本取光光栅对应的遮光条在第二光栅层所在平面的正投影区域。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括：如上述任一所述的3D液晶显示面板。
本发明实施例还提供一种采用如上述任一项所述的3D液晶显示面板执行的驱动方法，包括：
分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，使得入射到所述液晶层的准直光线穿过所述液晶光栅后改变方向以不同角度通过所述滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从所述第一光栅层的光栅开口射出。
可选地，如上所述的驱动方法中，所述第一电极层中包括与所述滤光单元一一对应的子像素电极，每个所述子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极，所述分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，包括：
对所述第一电极层中每个子像素电极内的第一电极施加相同的工作电压、对所述第二电极层施加公共电压，在每个所述第一电极与所述第二电极层之间形成弧形电场以驱动所述液晶层中的液晶改变偏转方向，形成所述液晶光栅。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板、显示装置和驱动方法，3D液晶显示面板包括对盒设置的第一基板和第二基板，第二基板的出光侧设置有用于实现3D显示的第一光栅层，其中，该第一光栅层包括阵列排布的光栅开口，第一基板接近第二基板的一侧依次设置有电极层、液晶层和CF层，电极层包括第一电极层和第二电极层，该3D液晶显示面板可以分别对第一电极层和第二电极层施加电压，在液晶层形成液晶光栅，使得入射到液晶层的准直光线穿过液晶光栅后改变方向以不同角度通过滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从第一光栅层的光栅开口射出。一方面，基于CF层的滤光单元内部设置的遮光条的结构特征，CF层中的黑矩阵和遮光条会增加同一亮度下可视范围的面积，即增加了3D液晶显示面板中子像素的eye box范围，使得本发明提供的3D液晶显示面板，无需以显示亮度作为代价提高eye box范围，即在提高裸眼3D显示器件的可视范围的同时，可以兼顾较高的显示亮度，并且为视觉跟踪技术预留更长的响应时间进行视图切换。
另一方面，本发明实施例提供的3D液晶显示面板，由于电极层对液晶层的调制作用，并非改变光线的偏振方向，而是改变光线的传输方向，可以使出射光尽可能照射到滤光单元的透光区域，即CF层中非黑矩阵和遮光条的区域，进一步地提高了3D液晶显示面板的光线穿过率和显示亮度。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一3D液晶种显示面板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的3D液晶显示面板中一种彩色滤光层的俯视图；
图3为裸眼3D显示器中光栅开口率与可视范围的关系示意图；
图4为采用现有显示面板实现裸眼3D显示的一种可视范围的示意图；
图5为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示的一种可视范围的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种3D液晶显示面板的结构示意图；
图7为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示的一种光栅开口率示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种3D液晶显示面板的结构示意图；
图9为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示中一种暗态显示的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称为：LCD)是目前大规模使用的显示器件，其具有色域高，响应时间快，技术成熟等一系列优点，满足人们二维(2Dimensions，简称为：2D)显示的需求。基于LCD显示器开发的3D显示器，成为目前裸眼3D显示器的主流产品，但是采用裸眼3D显示器观看视频时，人眼移动很容易出现串扰、摩尔纹或者死区等显示问题，原因在于裸眼3D显示技术的eye box过小，限制了人眼的移动范围。
近年来，视觉跟踪(eye tracking)技术被寄予厚望解决人眼移动过程裸眼3D的显示问题，但是视觉跟踪系统的响应时间比较慢，并不能实现有效地实现视图切换。因此，在裸眼3D显示器的问题上，不仅要提升系统的响应时间，还要增大裸眼3D显示器的eye box，给系统留出更多的时间进行视图切换。
图1为本发明实施例提供的一种3D液晶显示面板的结构示意图。本实施例提供的3D液晶显示面板100可以包括：对盒设置的第一基板110和第二基板120，第二基板120的出光侧设置有用于实现3D显示的第一光栅层130。
其中，第一光栅层130包括阵列排布的光栅开口130a；
第一基板110接近第二基板120的一侧依次设置有电极层140、液晶层150和彩色滤光(Color Filter，简称为：CF)层160。
CF层160包括阵列排布的多个滤光单元161、设置于相邻滤光单元161之间的黑矩阵162、以及设置于每个滤光单元161内部且将每个滤光单元161隔离成多个透光区域的至少一个遮光条163；本发明实施例中每个滤光单元161对应一个子像素，即通过一个滤光单元161的出射光穿过对应光栅开口后形成的视图为一个子像素对应的视图。
电极层140包括第一电极层141和第二电极层142，该第一电极层141与第二电极层142之间可以通过隔离层隔离开，该隔离层例如采用氮化硅(SiNx)材料；本发明实施例提供的3D液晶显示面板100，用于分别对第一电极层141和第二电极层142施加电压，在液晶层150形成液晶光栅，使得入射到液晶层150的准直光线穿过液晶光栅后改变方向以不同角度通过滤光单元161中的多个透光区域形成单色光后从第一光栅层130的光栅开口130a射出。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板100可以应用于裸眼3D显示器中，该3D液晶显示面板100的主体结构包括两部分，即3D器件和2D器件。其中，3D器件为第一光栅层130，即为遮挡光栅(Barrier光栅)，通过该遮挡光栅可以实现裸眼3D的显示效果，其它结构均为2D器件，该第一光栅层130可以通过胶材贴合在2D器件的出光侧，具体贴合在第二基板120的出光侧。本发明实施例以形成两视图的3D显示为例予以示出，若经过某个滤光单元161的出射光得到的eye box为左眼视图，图1中将该滤光单元标识为161(L)，则经过与其相邻的滤光单元161的出射光得到的eye box为右眼视图，图1中将该滤光单元标识为161(R)，从而通过视差实现裸眼3D的显示效果。基于常规显示面板的结构，本发明实施例的3D液晶显示面板100中，液晶层150与CF层160之间还设置有一层绝缘层，该绝缘层例如为有机聚合物(Organic polymer，简称为：OC)层，该OC层可以选用树脂(Resin)类、丙烯酸酯类材料，可以对液晶层150起到保护作用。
在实际应用中，第一光栅层130的光栅周期130c(即一个光栅开口130a与光栅条130b的宽度之和，如图1中所示)满足现有裸眼3D中遮光光栅的设计规则。举例来说，若3D液晶显示面板100为图1所示形成左眼视图和右眼视图的两视图3D显示面板，则第一光栅层130中的光栅周期130c约为滤光单元161周期的两倍，图1所示第一光栅层130的光栅周期130c以该应用场景为例予以示出；再举例来说，若3D液晶显示面板100为四视图3D显示面板，则第一光栅层130中的光栅周期约为滤光单元161周期的四倍；也就是说，若3D液晶显示面板100为n视图的3D显示面板，第一光栅层130的光栅周期约为滤光单元161周期的n倍，其中，n为大于或等于2的正整数。采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板100中，n的取值可以在10以内，另外，可以按照相似三角形的计算方法计算光栅周期，滤光单元161的周期、3D液晶显示面板100形成裸眼3D的视图数量，以及第一光栅层130到滤光单元161的距离均该光栅周期相关的。
需要说明的是，图1中仅示意出第一光栅层130的光栅周期130c与滤光单元161周期的比例关系，光栅开口130a的位置仅为示意性表示，并不以图1所示光栅开口130a的位置限制本发明实施例中第一光栅层130的具体设置形式。
在本发明实施例中，电极层140的作用是对液晶层150中的液晶进行调制，例如通过对电极层140施加电压以改变液晶层150中液晶的偏转方向，使得入射到液晶层150中的准直光线的传输方向发生变化，即入射的准直光线被打散成多角度光线从液晶层150中出射，照射到CF层160上，并以全角度出光，以实现显示功能。在实际应用中，第一电极层141例如为像素电极层，第二电极层142例如为公共电极层，可以通过对不同电极层施加不同的电压，例如对第一电极层141施加一高电压，对第二电极层142施加一低电压，例如为0伏特(V)，在第一电极层141和第二电极层142之间产生的电压差驱动液晶层150中的液晶分子改变偏转方向，形成液晶光栅，该液晶光栅类似于取光光栅，可以将入射到液晶层150的准直光线在穿过液晶光栅后改变方向以不同角度通过滤光单元161中的多个透光区域形成单色光后从第一光栅层130的光栅开口130a射出。在光线传播的过程中，由于光线从液晶层150出射被改变了方向而非准直出射，即很少出射光照射到滤光单元161内部的遮光条163上；另外，由于电极层140对液晶层150的调制是可控性的，可以通过电压差的大小控制出射光的方向和照射范围，将出射光尽可能照射到滤光单元161的透光区域。
图2为本发明实施例提供的3D液晶显示面板中一种彩色滤光层的俯视图，如图2所示，本发明实施例以CF层160中包括红、绿、蓝(Red、Green、Blue，简称为：RGB)三色滤光单元161为例予以示出，分别表示为：红色滤光单元161R、绿色滤光单元161G和蓝色滤光单元161B。可以看出，相邻滤光单元161之间设置有黑矩阵162，该黑矩阵162用于遮挡相邻滤光单元161透射的光线以避免产生漏光现象，每个滤光单元161内部还设置有至少一个遮光条163，该结构为本发明实施例提供的3D液晶显示面板100用于实现裸眼3D显示时增大eyebox范围的一个重要结构特征，以下对遮光条163作用于增大eye box范围的实现方式进行详细说明。
需要说明的是，图2所示实施例以每个滤光单元161内部设置有一个遮光条163为例予以示出，本发明实施例中不限制每个滤光单元161内部设置的遮光条163的数量和阵列布局，可以根据滤光单元161的面积和3D液晶显示面板100的亮度需求确定每个滤光单元161中遮光条163的数量。此外，滤光单元161中设置有多个遮光条163时，这些遮光条163之间可以相互平行或垂直，以形成不同的阵列布局。
现有技术中，为了使裸眼3D显示器获得较大的eye box范围，光栅开口率一般设计的较小。如图3所示，为裸眼3D显示器中光栅开口率与可视范围的关系示意图，图3中以一个滤光单元形成的子像素为例予以示出，当遮光光栅210与显示面板的彩膜层220的距离不变时，光栅开口越小，θ角度越大，eye box范围越大，即光栅开口210a大于光栅开口220b，θ1小于θ2，eye box1的范围小于eye box2的范围。现有裸眼3D显示器中光栅开率通常设计为20％左右，这样，会降低裸眼3D显示器的透过率和显示亮度，影响了显示器的观看效果。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板100在相同的光栅开口率的情况下，可以获得较大的eye box范围，以下对比现有技术中裸眼3D显示的eye box和采用本发明实施例的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示的eye box的范围，图4为采用现有显示面板实现裸眼3D显示的一种可视范围的示意图，图5为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示的一种可视范围的示意图。首先说明判断eye box范围的基准为：相对于某个子像素，看不到其它子像素的光线且eye box范围内没有亮度变化，图4中的虚线区域为现有显示面板实现裸眼3D显示的eye box范围，图5中的实线区域为本发实施例中的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示的eye box范围，为了方便对比，在图4中以实线区域示意出本发实施例中的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示的eye box范围。可以看出，图4和图5均以光线穿过绿色滤光单元161G形成的子像素为例予以示出，图4中子像素的eye box范围为光线从滤光单元161G出射的范围，即虚线区域的范围，子像素在该虚线区域内显示的亮度是均匀的；由于本发明实施例中CF层160中每个滤光单元161的内部设置有至少一个遮光条163，基于上述判断eye box范围的基准，且图5以每个滤光单元161中心位置有一个遮光条163为例予以示出，可以看出，人眼与图5中的光栅开口130a为0度视角时，即人眼垂直观看光栅开口130a时，可以看到位于绿色滤光单元161G中心的遮光条163，且遮光条163区域没有出射光，但是该遮光条163的设置会影响子像素的亮度，因此，在人眼倾斜观看光栅开口130a时，例如人眼与光栅开口130a的视角为[-88°，0°)和(0°，88°]时，若eye box范围与图4中虚线区域的范围相同，则人眼0度视角观看时的显示亮度会低于其他视角观看时的显示亮度。因此，根据上述eye box范围的判断基准，本发明实施例中，为了保证人眼在不同视角下观看时子像素的亮度基本相同，子像素的eye box范围可以包括对应滤光单元161两侧的黑矩阵162，这样，人眼在[-88°，88°]范围内的任意视角下看到的遮光条163、或黑矩阵162、或遮光条163和黑矩阵162的面积基本相同，亮度也基本相同，也就是说，虽然黑矩阵162和遮光条163区域都没有出射光线，但是会增加同一亮度下的可视范围，这样使得本发明实施例中的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示时的eye box范围较现有显示面板更大一些，即在相同的光栅开口率的情况下，采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示时可以获得更大的eye box范围，因此，本发明实施例中的3D液晶显示面板100无需以降低显示亮度作为代价提高裸眼3D显示的eye box范围，为人眼提供了更大的移动范围，并且可以为视觉跟踪技术预留更长的响应时间进行视图切换。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板100，包括对盒设置的第一基板110和第二基板120，第二基板120的出光侧设置有用于实现3D显示的第一光栅层130，其中，该第一光栅层130包括阵列排布的光栅开口130a，第一基板110接近第二基板120的一侧依次设置有电极层140、液晶层150和CF层160，电极层140包括第一电极层141和第二电极层142，3D液晶显示面板100可以分别对第一电极层141和第二电极层142施加电压，在液晶层150形成液晶光栅，使得入射到液晶层150的准直光线穿过液晶光栅后改变方向以不同角度通过滤光单元161中的多个透光区域形成单色光后从第一光栅层130的光栅开口130a射出。一方面，基于CF层160的滤光单元161内部设置的遮光条163的结构特征，CF层160中的黑矩阵162和遮光条163会增加同一亮度下可视范围的面积，即增加了3D液晶显示面板100中子像素的eyebox范围，使得本发明提供的3D液晶显示面板100，无需以显示亮度作为代价提高eye box范围，即在提高裸眼3D显示器件的可视范围的同时，可以兼顾较高的显示亮度，并且为视觉跟踪技术预留更长的响应时间进行视图切换。
另一方面，现有显示面板中的液晶层的调制方式通常为改变光线的偏振方向，该现有结构的显示面板中还设置有偏振片，入射到显示面板的光线经过液晶层的调整后，与出光侧偏振片的穿过轴方向相同的偏振光才可以穿过该出光侧偏振片，其它方向的偏振光则被吸收而不能穿过该出光侧偏振片，使得出射光线的强度大打折扣，降低了显示面板的显示亮度。本发明实施例提供的3D液晶显示面板100，由于电极层140对液晶层150的调制作用，并非改变光线的偏振方向，而是改变光线的传输方向，可以使出射光尽可能照射到滤光单元161的透光区域，即CF层160中非黑矩阵162和遮光条163的区域，进一步地提高了3D液晶显示面板100的光线穿过率和显示亮度。
可选地，图6为本发明实施例提供的另一种3D液晶显示面板的结构示意图。在图1所示3D液晶显示面板100的结构基础上，图6仅示意出3D液晶显示面板100中的2D器件，且仅示意出一个滤光单元161对应的结构。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板100中，第一电极层141中包括与滤光单元161一一对应的子像素电极，每个子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极141a，上述实施例中分别对第一电极层141和第二电极层142施加电压，在液晶层150形成液晶光栅的实现方式，可以包括：
对第一电极层141中每个子像素电极内的第一电极141a施加相同的工作电压、对第二电极层142施加公共电压(该公共电压可以选择为0V电压)，在每个第一电极141a与第二电极层142之间形成弧形电场以驱动液晶层150中的液晶改变偏转方向，从而形成液晶光栅。
图6中示意出了一个子像素电极内多个第一电极141a与第二电极层142之间形成的弧形电场140a，从图6中可以看出，第一电极141a的周期(该周期包括第一电极141a的宽度以及两个相邻第一电极141a之间的间距之和)可以为弧形电场周期的两倍，通过电极层140的驱动形成的弧形电场140a，液晶层150在该弧形电场140a的驱动作用下，弧形电场140a附近的液晶的偏转方向发生改变，形成可以将入射的准直光线以不同角度出射的液晶光栅。需要说明的是，对第一电极层141中某一个子像素电极中所有第一电极141a施加的工作电压相同，为了实现3D液晶显示面板100不同灰阶的显示，对不同子像素电极间第一电极141a施加的工作电压通常为不同的。
可选地，上述实施例中已经说明第一光栅层130中的光栅周期130c(包括光栅开口130a宽度与光栅条130b宽度之和)与CF层160中滤光单元161的对应关系。在3D液晶显示面板100中，每个滤光单元161的中心，从本滤光单元161出射的单色光所穿过的光栅开口130a的中心在一条直线上；另外，对于观看3D液晶显示面板100的用户来说，人眼中心也在上述两点一线的直线上。这样，可以保证有效的实现裸眼3D的显示效果。
本发明实施例提供的3D液晶显示面板100，在其结构设计中要考虑到第一光栅层130中光栅开口130a的开口率与2D器件的参数相匹配，如图7所示，为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示的一种光栅开口率示意图，图7以3D液晶显示面板100为两视图显示面板，滤光单元161中包括一个遮光条163，且该遮光条163设置于滤光单元161在第一方向上的中心位置为例予以示出，图7中示出了3D液晶显示面板100在第一方向上的侧视效果，在该第一方向上，CF层160中由滤光单元161限定的子像素在第一方向上的宽度为：a+2b+c，人眼通过光栅开口130a可以看到的子像素的宽度为：b+c，即第一光栅层130中的光栅开口率为：
Figure BDA0001772797860000121
上述(1)式中，a为黑矩阵162在第一方向上的宽度，b为滤光单元161的透光区域在第一方向上宽度的一半，c为遮光条163在第一方向上的宽度，a+2b+c为由滤光单元161限定子像素在第一方向上的宽度，b+c为人眼通过光栅开口130a在第一方向上看到的子像素的宽度，由于该3D液晶显示面板100为两视图显示面板，用于计算光栅开口率的可视区域在第一方向上的宽度为：2*(a+2b+c)。
在实际应用中，黑矩阵162的宽度a和遮光条163的宽度c的大小关系可以为：c>a，或者，c＝a，或者c<a。通过图7所示裸眼3D显示中光栅开口率示意图可以看出，无论a和c的大小关系如何，3D液晶显示面板100的光栅开口率的计算公式不变。因此，本发明实施例提供的3D液晶显示面板100中2D器件的设计参数在不同情况下，3D液晶显示面板100的光栅开口率的计算公式不变，因此，本发明实施例中不同情况的2D器件参数可以满足不同光栅开口率的设计要求，从而得到不同情况下的实现裸眼3D显示的eye box范围。
可选地，在本发明实施例中，3D液晶显示面板100的3D器件(即第一光栅层130)和2D器件(除第一光栅层130之外的其它结构)的贴合方式为，将第一光栅层130通过胶层贴合在第二基板120上，也就是说，第一光栅层130与CF层160之间的距离为用于贴合第一光栅层130的胶层的厚度与第二基板120的厚度之和。本发明实施例提供的3D液晶显示面板100在设计中，可以通过调节胶层的厚度与第二基板120的厚度之和，来控制人眼到3D液晶显示面板100的观看距离。
上述实施例已经说明，入射到液晶层150的光线为准直光线，因此，可以对本发明实施例提供的3D液晶显示面板100提供准直光源。
在本发明实施例的一种实现方式中，入射的准直光线可以由设置于第一基板110远离第二基板120的一侧的准直光源层提供，在该实现方式中，3D液晶显示面板100的背光即为用于提供准直光线的准直光源层。
在本发明实施例的另一种实现方式中，如图8所示，为本发明实施例提供的又一种3D液晶显示面板的结构示意图，图8以在图6所示3D液晶显示面板100的结构基础上为例予以示出，图8与图6的区别在于，图8所示3D液晶显示面板100的光源并非准直光源，而采用侧入式光源，该侧入式光源可以发出侧入式入射光线，图8所示实施例提供的3D液晶显示面板100，还可以包括：设置于第一基板110和电极层140之间的第二光栅层170，该第二光栅层170中包括与滤光单元161一一对应的光栅单元，每个光栅单元中设置有至少一个取光光栅170a，且每个光栅单元中的取光光栅170a设置于本光栅单元对应滤光单元161中的遮光条163在第二光栅层170所在平面的正投影区域。由于图8中仅示意出一个滤光单元161，因此，也仅示意出第二光栅层170中与该滤光单元161对应的光栅单元内取光光栅170a的结构，并未示意出第二光栅层170的整体结构；另外，在第一基板110与电极层140(具体为第二电极层142)之间未设置取光光栅170a的空间，可以设置有绝缘层，例如选用树脂(Resin)类材料。
第一基板110，用于对侧入式入射光线在第一基板110内进行光波导传输。
取光光栅170a，用于将第一基板110内传输的光线准直照射到液晶层150上。
在本发明实施例中，2D器件可以采用侧入式光源发出侧入光线，该第一基板110可以为一光波导层，起到波导光栅的功能，入射到第一基板110内的光线在第一基板110内全反射传播，由于每个光栅单元的开口区域设置有取光光栅170a，可以将第一基板110内全反射传播的光线取出，并以准直入射到液晶层150中，当液晶层150工作时，即电极层140对液晶层150进行调制以改变入射到液晶层150内的准直光线的传播方向的情况下，出射光以全角度通过滤光单元161中的多个透光区域形成单色光后从对应的光栅开口130a射出，实现裸眼3D的亮态显示，图1、图6和图8为裸眼3D显示中的亮态显示的原理图。
需要说明的是，图8以滤光单元161中仅设置一个遮光条163，且该滤光单元161对应的光栅单元中仅包括一个取光光栅170a为例予以示出。在实际应用中，第二光栅层170的每个光栅单元内取光光栅170a的设置方式可以包括以下几种情况：
第一种，当某一滤光单元161内设置有一个遮光条163时，第二光栅层170中与该滤光单元161对应的光栅单元中设置有一个取光光栅170a，这一个取光光栅170a位于该滤光单元161的遮光条163在第二光栅层170所在平面的正投影区域，这种情况可以参照图8所示结构。
第二种，当某一滤光单元161内设置有一个遮光条163时，第二光栅层170中与该滤光单元161对应的光栅单元中设置有多个取光光栅170a，这些取光光栅170a位于该滤光单元161的遮光条163在第二光栅层170所在平面的正投影区域。
第三种，当某一滤光单元161内设置有多个遮光条163时，第二光栅层170中与该滤光单元161对应的光栅单元中设置有与这些遮光条163一一对应的取光光栅170a，且每个取光光栅170a位于本取光光栅170a对应遮光条163在第二光栅层170所在平面的正投影区域。
可选地，图9为采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板实现裸眼3D显示中一种暗态显示的原理图。液晶层150，用于在非工作状态下将入射到液晶层150的准直光线沿原传播方向射出，使得出射光照射到滤光单元161内部的遮光条163上。图9以在图6所示3D液晶显示面板100的基础上为例予以示出。
对比图6和图8所示的亮态显示，当液晶层150不工作时，即电极层140未对液晶层150进行液晶调制的情况下，也就是未对第一电极层141和第二电极层142施加电压的情况下，入射的准直光线的传播方向不会发生变化，沿直线传播，照射到对应滤光单元161内部的遮光条163上，没有光线从2D器件中射出，此时背光工作，3D液晶显示面板100不透光，显示为黑画面，实现了裸眼3D显示中暗态显示。
基于本发明上述各实施例提供的3D液晶显示面板100，本发明实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括本发明上述任一实施例提供的3D液晶显示面板100。
本发明实施例提供的显示装置例如为可以进行裸眼3D显示的液晶显示器、平板电脑、电视机、手机、笔记本电脑、数码相框等产品或部件。该显示装置的实施方式和有益效果可以参见本发明上述实施例提供的3D液晶显示面板100，故在此不再赘述。
基于本发明上述各实施例提供的3D液晶显示面板100，本发明实施例还提供一种驱动方法，该驱动方法为采用本发明上述任一实施例提供的3D液晶显示面板100执行的驱动方法。本发明实施例提供的驱动方法，可以包括如下步骤：
分别对第一电极层和第二电极层施加电压，在液晶层形成液晶光栅，使得入射到液晶层的准直光线穿过液晶光栅后改变方向以不同角度通过滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从第一光栅层的光栅开口射出。
在本发明实施例中，3D液晶显示面板的结构可以参照上述任一实施例提供的3D液晶显示面板，即，3D液晶显示面板包括：对盒设置的第一基板和第二基板，第二基板的出光侧设置有用于实现3D显示的第一光栅层，该第一光栅层包括阵列排布的光栅开口，第一基板接近所述第二基板的一侧依次设置有电极层、液晶层和CF层，CF层包括阵列排布的多个滤光单元、设置于相邻滤光单元之间的黑矩阵、以及设置于每个滤光单元内部且将每个滤光单元隔离成多个透光区域的至少一个遮光条，电极层包括第一电极层和第二电极层，每个滤光单元对应一种单色光的子像素；另外，光栅开口与滤光单元的对应关系，在上述实施例中已经详细说明，故在此不再赘述。
基于本发明实施例中3D液晶显示面板的硬件结构，在通过对电极层施加电压而对液晶层进行调制的过程中，可以改变入射到液晶层的准直光线的传播方向，且以全角度的出射，结合第一光栅层的实现裸眼3D显示功能。在相同的光栅开口率的情况下，采用本发明实施例提供的3D液晶显示面板100实现裸眼3D显示时可以获得更大的eye box范围，因此，本发明实施例中的3D液晶显示面板100无需以降低显示亮度作为代价提高裸眼3D显示的eye box范围，为人眼提供了更大的移动范围，并且可以为视觉跟踪技术预留更长的响应时间进行视图切换。
需要说明的是，本发明实施例提供的驱动方法对入射的准直光线的作用效果在上述实施例中已经详细说明，并且与上述实施例提供的3D液晶显示面板具有相同的技术效果，故在此不再赘述。
可选地，在本发明实施例中，第一电极层中包括与滤光单元一一对应的子像素电极，每个子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极，上述步骤中分别对第一电极层和第二电极层施加电压，在液晶层形成液晶光栅的实现方式，可以包括：
对第一电极层中每个子像素电极内的第一电极施加相同的工作电压、对第二电极层施加公共电压，在每个第一电极与第二电极层之间形成弧形电场以驱动液晶层中的液晶改变偏转方向，形成液晶光栅。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种3D液晶显示面板，其特征在于，包括：对盒设置的第一基板和第二基板，所述第二基板的出光侧设置有用于实现三维3D显示的第一光栅层；
其中，所述第一光栅层包括阵列排布的光栅开口；
所述第一基板接近所述第二基板的一侧依次设置有电极层、液晶层和彩色滤光层；
所述彩色滤光层包括阵列排布的多个滤光单元、设置于相邻滤光单元之间的黑矩阵、以及设置于每个所述滤光单元内部且将每个所述滤光单元隔离成多个透光区域的至少一个遮光条，每个所述滤光单元对应一种单色光的子像素；所述黑矩阵和遮光条用于增加同一亮度下可视范围的面积，使得第一光栅层的光栅开口率为：0.5*人眼通过所述光栅开口能够看到的子像素的宽度/所述滤光单元限定的子像素在第一方向上的宽度；
所述电极层包括第一电极层和第二电极层，所述3D液晶显示面板，用于分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，使得入射到所述液晶层的准直光线穿过所述液晶光栅后改变方向以不同角度通过所述滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从所述第一光栅层的光栅开口射出。
2.根据权利要求1所述的3D液晶显示面板，其特征在于，
所述液晶层，用于在非工作状态下将入射到所述液晶层的准直光线沿原传播方向射出，使得出射光照射到所述滤光单元内部的所述遮光条上。
3.根据权利要求1所述的3D液晶显示面板，其特征在于，每个所述滤光单元的中心，从本滤光单元出射的单色光所穿过的光栅开口的中心在一条直线上。
4.根据权利要求1所述的3D液晶显示面板，其特征在于，所述第一电极层中包括与所述滤光单元一一对应的子像素电极，每个所述子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极，所述分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，包括：
对所述第一电极层中每个子像素电极内的第一电极施加相同的工作电压、对所述第二电极层施加公共电压，在每个所述第一电极与所述第二电极层之间形成弧形电场以驱动所述液晶层中的液晶改变偏转方向，形成所述液晶光栅。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的3D液晶显示面板，其特征在于，还包括：设置于所述第一基板远离所述第二基板一侧的准直光源。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的3D液晶显示面板，其特征在于，还包括：设置于所述第一基板和所述电极层之间的第二光栅层，所述第二光栅层中包括与所述滤光单元一一对应的光栅单元，每个光栅单元中设置有至少一个取光光栅，且每个所述光栅单元中的取光光栅设置于本光栅单元对应的滤光单元中的遮光条在所述第二光栅层所在平面的正投影区域；
所述第一基板，用于对侧入式入射光线在所述第一基板内进行光波导传输；
所述取光光栅，用于将所述第一基板内传输的光线准直照射到所述液晶层上。
7.根据权利要求6所述的3D液晶显示面板，其特征在于，
所述滤光单元内设置有一个遮光条时，所述第二光栅层中与所述滤光单元对应的光栅单元中设置有一个或多个取光光栅，所述一个或多个取光光栅位于所述滤光单元中的遮光条在第二光栅层所在平面的正投影区域；
或者，
所述滤光单元内设置有多个遮光条时，所述第二光栅层中与所述滤光单元对应的光栅单元中设置有与所述遮光条一一对应的取光光栅，且每个取光光栅位于本取光光栅对应的遮光条在第二光栅层所在平面的正投影区域。
8.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1～7中任一所述的3D液晶显示面板。
9.采用权利要求1～7中任一项所述的3D液晶显示面板执行的驱动方法，其特征在于，包括：
分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，使得入射到所述液晶层的准直光线穿过所述液晶光栅后改变方向以不同角度通过所述滤光单元中的多个透光区域形成单色光后从所述第一光栅层的光栅开口射出。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述第一电极层中包括与所述滤光单元一一对应的子像素电极，每个所述子像素电极中包括间隔设置的多个第一电极，所述分别对所述第一电极层和所述第二电极层施加电压，在所述液晶层形成液晶光栅，包括：
对所述第一电极层中每个子像素电极内的第一电极施加相同的工作电压、对所述第二电极层施加公共电压，在每个所述第一电极与所述第二电极层之间形成弧形电场以驱动所述液晶层中的液晶改变偏转方向，形成所述液晶光栅。
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