CN115826302A - 一种液晶透镜、以及具有其的显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种液晶透镜、以及具有其的显示装置，该液晶透镜具体包括：平行设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设有液晶层，以形成多个透镜单元，所述第一基板和所述第二基板之间还间隔设置有多个支撑层，每个所述支撑层对应设置于相邻两个透镜单元的接缝处，每个所述支撑层的上方对应设置有第一遮挡层，所述第一遮挡层在所述第一基板的正投影覆盖所述支撑层在所述第一基板的正投影，综上所述，采用本申请的设计可以保证液晶透镜形貌完整，并且可以实现对该凹陷产生的杂散光进行遮挡，保证光强分布集中，另一方面，通过将多个第一遮挡层间隔设置，从而有效提升液晶透镜的透过率。

Description

一种液晶透镜、以及具有其的显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种液晶透镜、以及具有其的显示装置。

背景技术

3D显示技术可以为人眼提供立体显示画面，使人产生身临其境的感觉，随着阿凡达的上映，该技术已经被广泛应用在电影院中，3D显示技术可以分成裸眼式和眼镜式，目前电影院中所使用的是眼镜式3D显示技术，眼镜的佩戴给人不舒适的感觉。未来裸眼式的3D显示器件将会更符合人们的需求。

裸眼3D显示技术需要在屏幕前贴合液晶透镜，以实现2D与3D之间的切换，然而液晶透镜需要一定的液晶层厚度，现有技术中是通过采用设置多个支撑层的方式，来保证液晶层的厚度，但是在制备时，支撑层本身会占据一定的液晶位置，使得液晶透镜形貌存在凹陷，造成光强分布不集中。

发明内容

本申请的目的在于提供一种液晶透镜、以及具有其的显示装置，以解决现有技术中由于支撑层占用一定液晶位置，从而导致液晶透镜形貌出现凹陷，以及光强分布不集中的技术问题。

(一)技术方案

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种液晶透镜，包括：平行设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设有液晶层，以形成多个透镜单元，所述第一基板和所述第二基板之间还间隔设置有多个支撑层，每个所述支撑层对应设置于相邻两个透镜单元的接缝处，每个所述支撑层的上方对应设置有第一遮挡层，所述第一遮挡层在所述第一基板的正投影覆盖所述支撑层在所述第一基板的正投影。

作为本技术方案的可选方案之一，所述第一基板包括：第一衬底，以及位于所述第一衬底靠近所述第二基板一侧的第一控制电极；所述第二基板包括：第二衬底，以及位于所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的第二控制电极，所述液晶层设置于所述第一控制电极和第二控制电极之间，多个所述第一遮挡层间隔设置于所述第二衬底靠近所述第二控制电极的一侧。

作为本技术方案的可选方案之一，所述第一遮挡层在竖直方向上的宽度大于所述第一遮挡层在横向方向上的宽度，以对所述支撑层在竖直方向上产生的阴影进行遮挡，其中，竖直方向为液晶取向方向。

作为本技术方案的可选方案之一，每个所述支撑层由三个子支撑层构成，每个所述第一遮挡层由三个子遮挡层构成，三个所述子遮挡层设置于同一个像素岛内三个不同颜色子像素之间，三个所述子支撑层与三个所述子遮挡层一一对应设置。

作为本技术方案的可选方案之一，所述子支撑层包括：相交设置的第一子支撑条和第二子支撑条，所述第一子支撑条远离相交处的一端与所述第一基板相连接，所述第二子支撑条远离相交处的一端与所述第二基板相连接。

作为本技术方案的可选方案之一，所述第一子支撑条在横向方向上的宽度大于所述第二子支撑条在竖直方向上的宽度。

作为本技术方案的可选方案之一，所述第一子支撑条和所述第二子支撑条平行设置。

作为本技术方案的可选方案之一，至少一个所述子支撑层内的所述第一子支撑条与所述第二子支撑条之间的偏移量，与所述第一基板与所述第二基板对位偏移量相匹配。

作为本技术方案的可选方案之一，所述液晶层被分割为多个透镜组件，多个所述透镜组件与多个像素岛一一对应，每个所述透镜组件内间隔设置有至少两个所述支撑层。

作为本技术方案的可选方案之一，每相邻两个所述支撑层在竖直方向上的间距与在横向方向上的间距相等。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种显示装置，包括：显示组件以及如前述中任一项所述的液晶透镜，所述液晶透镜安装于所述显示组件的出光侧。

作为本技术方案的可选方案之一，所述液晶透镜的支撑层在所述显示组件的正投影落在所述显示组件的第二遮挡层在所述显示组件内的正投影内。

作为本技术方案的可选方案之一，所述液晶透镜的第一遮挡层在所述显示组件的正投影覆盖第一子支撑条在所述显示组件的正投影；第二子支撑条在所述显示组件的正投影落在所述第二遮挡层在所述显示组件的正投影内。

(二)有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种液晶透镜、以及具有其的显示装置，该液晶透镜包括：平行设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设有液晶层，以形成多个透镜单元，所述第一基板和所述第二基板之间还间隔设置有多个支撑层，每个所述支撑层对应设置于相邻两个透镜单元的接缝处，每个所述支撑层的上方对应设置有第一遮挡层，所述第一遮挡层在所述第一基板的正投影覆盖所述支撑层在所述第一基板的正投影，综上所述，采用本申请的设计可以实现对支撑层进行遮挡，从而保证液晶透镜形貌完整，并且可以实现对该凹陷产生的杂散光进行遮挡，保证光强分布集中，另一方面，通过将多个第一遮挡层间隔设置，从而有效提升液晶透镜的透过率。

附图说明

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。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是现有技术中支撑层对液晶透镜形貌影响示意图；

图2是本发明中其中一个实施例示出第一遮挡层与支撑层之间的配合方式；

图3是本发明中另一个实施例示出第一遮挡层与支撑层之间的配合方式；

图4是图3实施例中示出显示装置的结构示意图；

图5是图4实施例中示出第一遮挡层和支撑层与三个像素点配合的示意图；

图6是又一实施例示出第一遮挡层、支撑层以及第二遮挡层配合的示意图；

图7是另一实施例示出第一遮挡层和支撑层与三个像素点配合的示意图；

图8是又一实施例示出第一遮挡层和支撑层与三个像素点配合的示意图；

图9是又一实施例示出第一遮挡层和支撑层与三个像素点配合的示意图；

图10是再一实施例示出第一遮挡层和支撑层与三个像素点配合的示意图；

图11是另一个实施例示出透镜单元与支撑层配合的示意图；

图12是又一个实施例示出透镜单元与支撑层配合的示意图。

图中：1、液晶层；2、透镜单元；3、支撑层；4、第一遮挡层；5、第一衬底；6、第一控制电极；7、第二衬底；8、第二控制电极；9、子支撑层；10、第一子支撑条；11、第二子支撑条；12、子像素；13、第二遮挡层；14、子遮挡层；15、显示组件；16、液晶透镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

为了解决现有技术中由于支撑层占用一定液晶位置，从而导致液晶透镜形貌出现凹陷，以及光强分布不集中的技术问题，如图4所示，本发明提出了一种显示装置，包括：显示组件15以及液晶透镜16，所述液晶透镜16安装于所述显示组件15的出光侧，其中，显示组件15可以选用现有技术的显示屏，或者其他显示组件15，本实施例中对此不做具体限制，另外，显示组件15的具体结构为现有技术，故在此不做过多赘述。

在其中一个实施例中，液晶透镜16包括：平行设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设有液晶层1，以形成多个透镜单元2，示例性的，每个透镜单元2在横向方向上的尺寸为155.82μm；具体的，所述第一基板包括：第一衬底5，以及位于所述第一衬底5靠近所述第二基板一侧的第一控制电极6；所述第二基板包括：第二衬底7，以及位于所述第二衬底7靠近所述第一衬底5一侧的第二控制电极8，所述液晶层1设置于所述第一控制电极6和第二控制电极8之间；所述第一基板和所述第二基板之间还间隔设置有多个支撑层3，其中，支撑层3的具体形状本实施例中不做具体的限定，可以采用圆柱形和条形，以下为了加工方便，优选的，支撑层3设置为圆形，以下将以圆柱形支撑层3进行具体说明；每个所述支撑层3对应设置于相邻两个透镜单元2的接缝处，如图2所示，在所述第二衬底靠近第二控制电极的一侧设有第一遮挡层4，其中，第一遮挡层4在竖直方向上的宽度为36μm，从而满足在3D可视角度范围内，第一遮挡层4可以实现对杂散光进行充分遮挡；优选的，第一遮挡层4可以设置为黑色矩阵，当然，第一遮挡层4还可以采用其他结构，只要可以实现对支撑层3进行遮挡的结构均适用于本实施例中，均属于本实施例的保护范围；具体的，该第一遮挡层4在所述第一基板的正投影覆盖多个所述支撑层3在所述第一基板的正投影，从而实现通过第一遮挡层4将支撑层3进行遮挡，进而实现将透镜单元2形貌上的凹陷进行遮挡，从而保证液晶透镜16形貌完整，并且可以实现对该凹陷产生的杂散光进行遮挡，保证光强分布集中。

通过多次试验发现，上述实施例提出的设计，虽然可以实现对支撑层3进行遮挡，进而实现将透镜单元2形貌上的凹陷进行遮挡，从而保证液晶透镜16形貌完整，并且可以实现对该凹陷产生的杂散光进行遮挡，保证光强分布集中，但是，会出现液晶透镜16透过率明显下降的问题，示例性的，以每个透镜单元2在横向方向上的尺寸为155.82μm，从而导致每个透镜单元2的透过率下降至76.9％，为了解决该技术问题，如图3和图4所示，本实施例提供了一个液晶透镜16新的设计思路，在所述第二控制电极8靠近所述第一电极的一侧图案化形成第一遮挡层4，以形成多个间隔设置的第一遮挡层4，从而使得第一遮挡层4与支撑层3一一对应，也就是说，保证所述第一遮挡层4在所述第一基板的正投影覆盖所述支撑层3在所述第一基板的正投影，综上所述，采用本实施例的设计可以有效提升液晶透镜16的透过率，提高显示装置的显示亮度。

在前述实施例中，由于支撑层3为凸起设置，从而在竖直方向上将会产生阴影，即在液晶取向方向上产生阴影，该阴影将会对液晶层1的取向造成影响，从而导致液晶出现不规则排列，因此，为了解决上述技术问题，本实施例中将第一遮挡层4在竖直方向和横向方向的宽度进行调整，具体的，将所述第一遮挡层4在竖直方向上的宽度大于所述第一遮挡层4在横向方向上的宽度，以对所述支撑层3在竖直方向上产生的阴影进行遮挡，其中，竖直方向为液晶取向方向。

根据本发明的一个实施例，当本实施例的液晶透镜16应用于显示装置中时，支撑层3设置的最优位置为，如图5和图6所示，所述液晶透镜16的支撑层3在所述显示组件15的正投影落在所述显示组件15的第二遮挡层13在所述显示组件15内的正投影内；本实施例仅为最优实施例，其中，支撑层3可以沿着竖直方向设置于第一遮挡层4的任意位置；按照前述实施例，给出一种典型设计参数，显示组件15的像素岛尺寸为156um，液晶透镜16在横向方向上的尺寸，也就是说液晶透镜16的周期为155.82um，并且，沿着竖直方向上每4个像素岛，横向方向上每4个透镜单元2放置一个支撑层3；其中支撑层3尺寸为17um，显示组件15的第二遮挡层13在竖直方向上的宽度为显示30um，第一遮挡层4在竖直方向上的宽度为54um，在横向方向上的宽度为36um。

如图5所示，由于第一遮挡层4在竖直方向上的宽度大于第二遮挡层13在竖直方向上的宽度，因此，第一遮挡层4将会遮挡部分显示区域，造成红绿蓝三色子像素12透过率不同，产生色偏，详细参见附图，从上至下依次为红色子像素12、绿色子像素12和蓝色子像素12，其中，红色子像素12和绿色子像素12均被第一遮挡层4所遮挡，蓝色子像素12则并没有被遮挡，从而导致红色子像素12和绿色子像素12的亮度明显低于蓝色子像素12，进而使得显示装置出现色偏现象。

为了解决上述色偏的技术问题，研发人员设计了一个全新的方案，具体如下：如图7所示，每个所述支撑层3由三个子支撑层3构成，每个所述第一遮挡层4由三个子遮挡层14构成，三个所述子遮挡层14设置于同一个像素岛内三个不同颜色子像素12之间，三个所述子支撑层3与三个所述子遮挡层14一一对应设置；也就是说，本实施例中，对支撑层3和第一遮挡层4的结构进行进一步优化，采用三个小尺寸的子支撑层3代替前述实施例提出的大尺寸支撑层3，从而保证支撑层3相对第一基板和第二基板的面积不变；同理的，用三个小尺寸的子遮挡层14代替前述实施例提出的大尺寸第一遮挡层4，从而保证第一遮挡层4相对第一基板和第二基板的面积不变；装配时，仅需将三个小尺寸子支撑层3设置于同一个像素岛内三个不同颜色子像素12之间即可，并在每个子支撑层3上方对应设置一个小尺寸的子遮挡层14，以遮挡杂散光；综上所述，采用本实施例的设计，可以保证三个子遮挡层14对应对红色子像素12、绿色子像素12以及蓝色子像素12的遮挡面积相等，以使得三个子像素12透过率始终保持一致，进而使得三个子像素12亮度相同，从而有效改善第一遮挡层4所带来的色偏问题；示例性的，显示组件15的设计参数与前述实施例相同，每个子支撑层3为9.8μm；每个子遮挡层14在横向方向上的宽度为29um，在竖直方向上的宽度为47um。

根据本发明的一个实施例，如图8-图10所示，将子支撑层3切割为两个条状结构，即设置为第一子支撑条10和第二子支撑条11，两者相交设置，优选的，所述第一子支撑条10在横向方向上的宽度大于所述第二子支撑条11在竖直方向上的宽度，从而保证即使存在横向对位偏差的情况下，也不会对支撑密度造成影响；所述第一子支撑条10远离相交处的一端与所述第一基板相连接，所述第二子支撑条11远离相交处的一端与所述第二基板相连接，优选的，所述液晶透镜16的第一遮挡层4在所述显示组件15的正投影覆盖第一子支撑条10在所述显示组件15的正投影；第二子支撑条11在所述显示组件15的正投影落在所述第二遮挡层13在所述显示组件15的正投影内；采用本实施例的设计可以将高度降低至前述支撑层3的高度的一半，即仅需10μm，对应的，取向层阴影区域亦降低至原来的一半，也就是说，此时，第一遮挡层4在竖直方向上的宽度仅需38μm即可，综上所述，采用本实施例的设计可以通过降低支撑层3的高度从而有效减小对取向层的影响距离。

进一步的，第一子支撑条10和第二子支撑条11之间可以具有任一夹角，例如，如图8所示，第一子支撑条10和第二子支撑条11之间夹角为90度；如图9所示，第一子支撑条10和第二子支撑条11之间夹角为45度；如图10所示，第一子支撑条10和第二子支撑条11之间夹角为0度，也就是说，此时，所述第一子支撑条10和所述第二子支撑条11为平行设置；进一步的，为了保证即使存在对位偏差也可以满足第一子支撑条10和第二子支撑条11相交以支撑盒厚，优选的，如图10所示，至少一个所述子支撑层3内的所述第一子支撑条10与所述第二子支撑条11之间的偏移量，与所述第一基板与所述第二基板对位偏移量相匹配，从而保证当第一基板与第二基板进行对位时，至少有一个子支撑层3内的所述第一子支撑条10与所述第二子支撑条11是相交的，以实现稳定支撑盒厚。

在前述实施例的设计思路仅对单一支撑层3进行设计，即仅通过改变单一支撑层3的形状或者尺寸、可以将一个大尺寸的支撑层3与三个小尺寸支撑层3等价，其排布密度、支撑能力相同；而本实施例提出了一个全新的设计思路，具体如下：

如图11和图12所示，由于液晶透镜16没有像素单元的概念，只有条状的透镜周期，因此可以人为的对条状延伸方向进行分割，每一份的长度为2D显示组件15像素岛的长度，也就是说，所述液晶层1被分割为多个透镜组件，多个所述透镜组件与多个像素岛一一对应，每个所述透镜组件内间隔设置有至少两个所述支撑层3；优选的，每相邻两个所述支撑层3在竖直方向上的间距与在横向方向上的间距相等，具体的，每个透镜组件包括多个重复单元，如图11所示，其中一个重复单元在横向方向的尺寸为155.82um，在竖直方向的尺寸为156um，图中所示出为每64个上述重复单元放置2个支撑层3，即支撑层3可以采用1/32的排列密度进行排列，之后再按照图中所示结构进行阵列排布即可；如图12所示，给出已经实物验证过的1/54和1/42排布密度的支撑排布方式，需要注意的是，图11和图12仅以圆柱形支撑层3进行举例说明，以便于理解，本实施例的排布方式还适用于上述实施例中所示出的条形支撑层3。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，若干个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

而且，术语“包括”、“包含”和“具有”以及他们的任何变形或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改和变化对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：平行设置的第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间设有液晶层，以形成多个透镜单元，所述第一基板和所述第二基板之间还间隔设置有多个支撑层，每个所述支撑层对应设置于相邻两个透镜单元的接缝处，每个所述支撑层的上方对应设置有第一遮挡层，所述第一遮挡层在所述第一基板的正投影覆盖所述支撑层在所述第一基板的正投影。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板包括：第一衬底，以及位于所述第一衬底靠近所述第二基板一侧的第一控制电极；所述第二基板包括：第二衬底，以及位于所述第二衬底靠近所述第一衬底一侧的第二控制电极，所述液晶层设置于所述第一控制电极和第二控制电极之间，多个所述第一遮挡层间隔设置于所述第二衬底靠近所述第二控制电极的一侧。

3.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一遮挡层在竖直方向上的宽度大于所述第一遮挡层在横向方向上的宽度，以对所述支撑层在竖直方向上产生的阴影进行遮挡，其中，竖直方向为液晶取向方向。

4.根据权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于，每个所述支撑层由三个子支撑层构成，每个所述第一遮挡层由三个子遮挡层构成，三个所述子遮挡层设置于同一个像素岛内三个不同颜色子像素之间，三个所述子支撑层与三个所述子遮挡层一一对应设置。

5.根据权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于，所述子支撑层包括：相交设置的第一子支撑条和第二子支撑条，所述第一子支撑条远离相交处的一端与所述第一基板相连接，所述第二子支撑条远离相交处的一端与所述第二基板相连接。

6.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一子支撑条在横向方向上的宽度大于所述第二子支撑条在竖直方向上的宽度。

7.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一子支撑条和所述第二子支撑条平行设置。

8.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，至少一个所述子支撑层内的所述第一子支撑条与所述第二子支撑条之间的偏移量，与所述第一基板与所述第二基板对位偏移量相匹配。

9.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶层被分割为多个透镜组件，多个所述透镜组件与多个像素岛一一对应，每个所述透镜组件内间隔设置有至少两个所述支撑层。

10.根据权利要求9所述的液晶透镜，其特征在于，每相邻两个所述支撑层在竖直方向上的间距与在横向方向上的间距相等。

11.一种显示装置，其特征在于，包括：显示组件以及如权利要求1-10中任一项所述的液晶透镜，所述液晶透镜安装于所述显示组件的出光侧。

12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述液晶透镜的支撑层在所述显示组件的正投影落在所述显示组件的第二遮挡层在所述显示组件内的正投影内。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述液晶透镜的第一遮挡层在所述显示组件的正投影覆盖第一子支撑条在所述显示组件的正投影；第二子支撑条在所述显示组件的正投影落在所述第二遮挡层在所述显示组件的正投影内。

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