CN114114781A - 液晶透镜及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种液晶透镜及显示装置，其中液晶透镜设置于显示面板的出光侧，所述显示面板包括不同颜色的多种像素单元，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板，以及，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述液晶透镜包括对应不同颜色所述像素单元的透镜区，不同所述透镜区的盒厚不同以降低不同颜色通过所述液晶透镜的光程差。在本申请实施例提供的液晶透镜中，针对不同的颜色，对盒厚进行调整以改变不同颜色光的传播路程，从而起到调整光程的目的，以使得不同颜色光经过液晶透镜后，光程差变小，甚至为零，提高显示效果。
Description
技术领域
本申请实施例涉及显示装置技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及显示装置。
背景技术
在相关技术提供的3D显示装置中，包括进行特殊的像素排布的2D显示面板，以及设置于2D显示面板出光侧的液晶透镜(lens)。通过控制液晶透镜的形貌，使3D画面中的左眼视图进入左眼，右眼视图进入右眼，从而实现3D显示。
然而，由于液晶对应不同颜色的折射率n是不同的，因此导致不同颜色的光经过液晶透镜后，光程不同，会产生光程差，影响显示效果。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提出一种液晶透镜及显示装置。
第一方面，本申请实施例提供一种液晶透镜，该液晶透镜设置于显示面板的出光侧，所述显示面板包括不同颜色的多种像素单元，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板，以及，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述液晶透镜包括对应不同颜色所述像素单元的透镜区，不同所述透镜区的盒厚不同以降低不同颜色通过所述液晶透镜的光程差。
在本申请实施例提供的液晶透镜中，针对不同的颜色，对盒厚进行调整以改变不同颜色光的传播路程，从而起到调整光程的目的，以使得不同颜色光经过液晶透镜后，光程差变小，甚至为零，提高显示效果。
在一种可能的实施方式中，所述第一基板和/或所述第二基板上设置有调整盒厚的隔垫层，所述隔垫层为树脂材料图形化形成。
在一种可能的实施方式中，所述第一基板和/或所述第二基板设置有调整盒厚的调整凹槽。
在一种可能的实施方式中，所述调整凹槽为所述第一基板或所述第二基板中衬底基板刻蚀形成。
在一种可能的实施方式中，所述显示面板包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，所述液晶透镜包括与所述红色像素对应的第一透镜区，与所述绿色像素对应的第二透镜区，以及，与所述蓝色像素对应的第三透镜区；所述第一透镜区的盒厚为d1,所述第二透镜区的盒厚为d2,所述第三透镜区的盒厚为d3；
其中，d1>d2>d3。
在一种可能的实施方式中，其特征在于，
d1、d2与d3满足：
d1和d2的差值范围为0至10um；
d2和d3的差值范围为0至10um。
在一种可能的实施方式中，所述第一基板对应所述第三透镜区部分设置有隔垫层，所述第一基板对应所述第一透镜区的部分设置有调整凹槽，所述隔垫层为树脂材料图形化形成，所述调整凹槽为所述第一基板中衬底基板刻蚀形成。
在一种可能的实施方式中，所述第一基板对应所述第二透镜区和所述第三透镜区的部分设置有厚度不同的隔垫层，所述隔垫层为树脂材料图形化形成。
在一种可能的实施方式中，所述第一基板上设置有第一电极，所述第二基板上设置有第二电极；所述第一电极为透明金属层制成的公共电极，所述公共电极设置于所述隔垫层靠近所述第二基板的一侧；所述第二电极为透明金属层制成的多个狭缝电极。
第二方面，本申请实施例还提供了一种显示装置，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的第一方面实施例中任一项所述的液晶透镜。
在一种可能的实施方式中，所述显示面板包括沿行方向和列方向阵列排布的多个像素单元，所述像素单元包括沿所述行方向阵列排布的子像素。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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申请一个或多个实施例，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为本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种液晶显示面板中像素排布示意图；
图3为本申请实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图；
图4为相关技术提供的一种液晶透镜的光程曲线图；
图5为不同波长的光在液晶材料的折射率曲线；
图6为本申请实施例提供的液晶透镜中第一基板和第二基板的结构示意图；
图7为采用本申请实施例中液晶透镜得到的光程曲线图。
附图标记说明：
1-阵列基板、2-第一液晶层、3-彩膜基板、4-液晶显示面板、5-第一基板、6-第二液晶层、7-第二基板、8-液晶透镜、9-第一透镜区、10-第二透镜区、11-第三透镜区、12-隔垫层、13-调整凹槽。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1为本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图，如图1所示，该显示装置包括显示面板和液晶透镜8(lens)，其中，显示面板可以为液晶显示面板4(Liquid CrystalDisplay，缩写LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示面板、次毫米发光二极管(Mini LED)显示面板和微米发光二极管(Micro LED)显示面板等，本申请实施例不限制显示面板的具体类型。
本实施例以显示面板选用液晶显示面板4为例进行说明，请参考图1，该液晶显示面板4包括阵列基板1(Array)、彩膜基板3(CF)和第一液晶层2(LC)，阵列基板1和彩膜基板3对盒设置，第一液晶层2设置于对盒的阵列基板1和彩膜基板3之间。
图2为本申请实施例提供的一种液晶显示面板中像素排布示意图，如图2所示，该液晶显示面板4包括多个像素单元，多个像素单元呈多行多列排布成像素阵列，像素阵列包括多个沿行方向延伸的像素行，多个像素行沿列方向并列排布，每个像素行包括沿行方向布置的多个像素单元；相邻像素行之间的像素单元对齐，形成沿列方向延伸的像素列，所有像素列沿行方向并列排布。
以图2所示方位为例，行方向为横向方向，列方向为纵向方向。像素阵列形成用于显示的显示区。
该液晶显示面板4中包括可以发出不同颜色的多种像素单元，例如，在本实施例中，包括三种像素单元，分别为红色(R)像素单元、绿色(G)像素单元和蓝色(B)像素单元。每个像素单元中包括沿行方向排列的8个子像素，8个子像素形成像素岛结构，且同一像素岛中的8个子像素发出的光线颜色相同。子像素用于在3D显示时显示视点信息，8个子像素则对应8个视点信息，在可能实施方式中，每个像素岛包括两个或两个以上的子像素即可实现3D显示。像素阵列中的子像素沿行方向和列方向排列成多行多列。
需要说明的是，图2仅仅示出了一种可能的像素排布，但是本申请实施例并不局限于，例如可以RGBW、RBGB等与RGB不同的颜色组合，在例如，行方向和列方向也可以相对于横向和纵向倾斜延伸，再例如，在同一像素行或者同一像素列中包含不同颜色像素单元等。
请继续参考图1，液晶透镜8设置于液晶显示面板4的出光侧，可控制开启和关断，在关断状态下，液晶显示面板4发出的光线可以正常通过液晶透镜8射出，此时液晶显示面板4实现2D显示；液晶透镜8开启后，通过控制液晶透镜8的形貌，使其能够像素岛中任一子像素发出的光射出，此时液晶显示面板4实现3D显示。通过上述描述可知，通过控制液晶透镜8实现2D、3D显示可切换的效果。
图3为本申请实施例提供的一种液晶透镜的结构示意图，如图3所示，该液晶透镜8包括第一基板5、第二基板7和第二液晶层6，第一基板5和第二基板7相对设置，第二液晶层6设置于对盒后的第一基板5和第二基板7之间。
第一基板5和第二基板7均为透明的板状结构，以图3所示方位为例，第一基板5相对于第二基板7位于上方，也就是说，第一基板5为上基板，第二基板7为下基板。
第一基板5包括第一衬底基板和第一电极，第一衬底基板为透明且具有一定刚性的板状结构，可以采用玻璃、石英或塑料等材料制作，例如在本实施例中第一衬底基板为玻璃板。第一衬底基板在朝向第二基板7的一侧设置有第一电极，第一电极为公共电极，用于在工作时提供公共电压Vcom；公共电极为透明金属制成的层状结构，透明金属可以采用氧化铟锡ITO等本领域技术人员了解的透明金属材料。
第二基板7包括第二衬底基板、绝缘层和第二电极，第二衬底基板为透明且具有一定刚性的板状结构，可以采用玻璃、石英或塑料等材料制作，例如在本实施例中第二衬底基板为玻璃板。绝缘层设置于第二衬底基板靠近第一基板5一侧的绝缘层，第二电极设置于绝缘层靠近第一基板5的一侧。第二电极设置有多个，用于输入驱动电压以控制不同位置的液晶偏转。在本实施例中，第二电极为透明金属层制成的狭缝电极，透明金属可以采用氧化铟锡ITO等本领域技术人员了解的透明金属材料。第二基板7上还设置有控制第二电极通断的薄膜晶体管。
第一基板5和第二基板7之间之间填充有第二液晶层6，第二液晶层6可以为电控双折射液晶层。第一基板5在第一电极朝向第二基板7的一侧还设置有第一取向层，第二基板7在第二电极朝向第一基板5的一侧还设置有第二取向层。
该液晶透镜8的工作原理为：在使用过程中，向第一电极提供恒定的公共电压Vcom，向第二电极输出驱动电压，以控制第一电极与第二电极之间产生压差ΔV，第一电极与第二电极之间的压差ΔV能够产生垂直电场；垂直电场驱动第二液晶层6中的液晶偏转。为了实现对液晶透镜8的形貌控制，对应不同的第二电极输出不同的驱动电压，从而产生不同大小的垂直电场，不同大小的垂直电场驱动第二液晶层6中的液晶发生不同程度的偏转。
第二液晶层6中与较大垂直电场对应的部分液晶更倾向于垂直分布，有效折射率小光程小，对应图4中光程曲线的较低部分；第二液晶层6中与较小垂直电场对应的部分液晶更倾向于水平排布，有效折射率大光程大，对应图4中光程曲线的较高部分。
通过上述描述可知，通过控制第二电极与第一电极可以控制第二液晶层6产生不同的形貌，从而实现不同的透镜效果。该液晶透镜8贴合到2D显示面板后，配合特殊的像素设计/图像算法能够实现3D显示效果。
在相关技术中的液晶显示面板4中，液晶透镜8中第一基板5和第二基板7之间的盒厚相等，也即光在第二液晶层6中的传播路程是相等的。由于液晶对应不同颜色的折射率n在是不同的，因此导致不同颜色光经过液晶透镜8后，会产生光程也不同，从而产生光程差，影响显示效果。
图4为相关技术中提供的一种液晶透镜的光程曲线图，请参考图4，图4中横坐标表示液晶透镜8不同的位置，纵坐标表示光程，光程在数值上，等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程。A指向的是设计的理想光程曲线，RGB指向的为实际光程曲线。另外，定义光程曲线中最高点的纵坐标值为拱高。
图5为不同波长的光在液晶材料的折射率曲线，参考图4和5，在RGB像素组成的应用场景中，由于蓝光、绿光和红光在液晶材料中的折射率依次变小，经过相同驱动电压控制的液晶透镜后，与蓝光对应的实际光程曲线的拱高相对于理想光程曲线的拱高偏大，与红光对应的实际光程曲线的拱高相对于理想光程曲线的拱高偏小，与绿光对应的实际光程曲线的拱高接近理想光程曲线的拱高，也就是位于蓝光和红光之间。
鉴于此，本申请实施例提供了一种液晶透镜8及显示装置，在液晶透镜8中，针对不同的颜色，对盒厚进行调整以改变不同颜色光的传播路程，从而起到调整光程的目的，以使得不同颜色光经过相同驱动电压控制的液晶透镜8后，光程差变小，甚至为零，提高显示效果。
本申请实施例提供了一种液晶透镜，图6为本申请实施例提供的液晶透镜中第一基板和第二基板的结构示意图，需要说明的是，图1、图3与图6均为沿图2中纵向方向的截面示意图。
如图6所示，在该液晶透镜8中根据不同颜色的像素单元划分为不同的透镜区，分别为与红色像素单元对应的第一透镜区9，与绿色像素单元对应的第二透镜区10，以及，与蓝色像素单元对应的第三透镜区11。
第一基板5对应第三透镜区11的位置设置有具有一定厚度的隔垫层12，隔垫层12可以为树脂材料图形化形成。通过设置隔垫层12，以缩小该区域的盒厚，也缩小蓝光在第二液晶层6中的传播路程，定义该液晶透镜8对应第三透镜区11的盒厚为d3。在第三透镜区11，第一基板5上的第一电极和第一取向层设置于隔垫层12朝向第二基板7的一侧。
第一基板5对应第一透镜区9的位置设置有具有一定深度的调整凹槽13，该调整凹槽13可以为第一衬底基板刻蚀形成。通过设置调整凹槽13，能够增大该区域的盒厚，也即增大红光在第二液晶层6中的传播路程；定义该液晶透镜8对应第一透镜区9的盒厚为d1。在第一透镜区9，第一基板5上的第一电极和第一取向层设置于调整凹槽13朝向第二基板7的一侧
第一基板5对应第二透镜区10的位置未作特殊处理，定义该液晶透镜8对应第二透镜区10的盒厚为d2。
通过上述描述可知，d1>d2>d3，如此设计，使得蓝光的通过路程小于绿光的传播路程，绿光的传播路程小于红光的传播路程，从而使得红光、绿光和蓝光经过相同驱动电压控制的液晶透镜，光程趋向一致，实际光程曲线与设计的理想光程曲线重合，提高显示效果。
同时，通过采用本申请实施例提供的液晶透镜，显示面板中不同颜色像素单元的出光量比例在经过液晶透镜后保持不变，保证了显示效果。
图7为采用本申请实施例中液晶透镜得到的光程曲线图，从图7中可以看出，与R、G与B对应的实际光程曲线与理想光程曲线具有较高的重合度，说明采用本申请实施例提供的技术方案的技术效果明显。
为了进一步提高显示效果，d1、d2与d3满足：
d1和d2的差值范围为0至10um；
d2和d3的差值范围为0至10um。
上述实施例中以第一基板5在第一透镜区9设置调整凹槽13，在第三透镜区11设置隔垫层12为例进行描述，但是本申请实施例并不局限于此，例如，可以省去调整凹槽13，在不同透镜区设置不同厚度的隔垫层12以实现d1>d2>d3的设计目的，如此设计，可以通过在一次构图工艺中完成制作，提高制作效率。再例如，可以省去隔垫层12，在不同透镜区设置不同深度的调整凹槽13以实现d1>d2>d3的设计目的，如此设计，可以通过在一次刻蚀工艺中完成制作，提高制作效率。
在上述实施例，以RGB为例进行描述，显然在其他像素组合的应用场景中，根据不同颜色在液晶材料中的折射率，调整盒厚以实现缩小甚至避免光程差的目的，提高显示效果。此处方案与原理可参考上文描述，此处不再赘述。
另外，设置于第一基板的隔垫层和调整凹槽也可以设置在第二基板，还可以在第一基板和第二基板上同时设置。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
此外，上文所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种液晶透镜，设置于显示面板的出光侧，所述显示面板包括不同颜色的多种像素单元，其特征在于，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板，以及，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述液晶透镜包括对应不同颜色所述像素单元的透镜区，不同所述透镜区的盒厚不同以降低不同颜色通过所述液晶透镜的光程差。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和/或所述第二基板上设置有调整盒厚的隔垫层，所述隔垫层为树脂材料图形化形成。
3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和/或所述第二基板设置有调整盒厚的调整凹槽。
4.根据权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于，所述调整凹槽为所述第一基板或所述第二基板中衬底基板刻蚀形成。
5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述显示面板包括红色像素、绿色像素和蓝色像素，所述液晶透镜包括与所述红色像素对应的第一透镜区，与所述绿色像素对应的第二透镜区，以及，与所述蓝色像素对应的第三透镜区；所述第一透镜区的盒厚为d1,所述第二透镜区的盒厚为d2,所述第三透镜区的盒厚为d3；
其中，d1>d2>d3。
6.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，
d1、d2与d3满足：
d1和d2的差值范围为0至10um；
d2和d3的差值范围为0至10um。
7.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板对应所述第三透镜区部分设置有隔垫层，所述第一基板对应所述第一透镜区的部分设置有调整凹槽，所述隔垫层为树脂材料图形化形成，所述调整凹槽为所述第一基板中衬底基板刻蚀形成。
8.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板对应所述第二透镜区和所述第三透镜区的部分设置有厚度不同的隔垫层，所述隔垫层为树脂材料图形化形成。
9.根据权利要求7或8所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板上设置有第一电极，所述第二基板上设置有第二电极；所述第一电极为透明金属层制成的公共电极，所述公共电极设置于所述隔垫层靠近所述第二基板的一侧；所述第二电极为透明金属层制成的多个狭缝电极。
10.一种显示装置，其特征在于，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的权利要求1-9中任一项所述的液晶透镜。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示面板包括沿行方向和列方向阵列排布的多个像素单元，所述像素单元包括沿所述行方向阵列排布的子像素。
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