CN205485208U - 一种液晶透镜及立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液晶透镜及立体显示装置，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的液晶层；其中，第一基板覆盖于发射偏振光的显示面板上；进一步地，第一基板靠近液晶层的一侧设置有多个第一电极；第二基板靠近液晶层的一侧依次设置有第二电极；其中，所述液晶透镜还包括一选择性设置于第一基板表面或第二基板表面的配向层。本实用新型采用单面配向工艺，仅在第一基板或第二基板上设置配向层，以确定液晶透镜的出光方向，从而实现立体显示效果，而无需对两个基板均进行配向，减少了配向设置工序，可在一定程度上降低了制造成本，同时提高了生产效率。

Description

一种液晶透镜及立体显示装置

技术领域

本实用新型涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及立体显示装置。

背景技术

随着智能设备的普及，人们对智能设备的要求越来越高，立体显示装置越来越受到用户青睐。立体显示装置中的液晶透镜使立体显示成为可能，液晶透镜的基本工作原理为：液晶透镜第一电极为驱动电极，透镜结构可以为两电极或者多电极结构，当向驱动电极施加对称结构不同电压时，液晶透镜内部根据电压分布不同形成多个微透镜结构；当显示面板出光经过液晶透镜微透镜时就会发生折射，根据透镜结构的设计，显示像素出光折射后就会分别进入到观看者的左眼或者右眼，然后再经过大脑的合成，形成立体影像。

其中，液晶透镜由第一玻璃基板，第一电极，第一配向层，第二玻璃基板，第二电极，第二配向层以及夹持在两块玻璃基板之间的液晶层组成；其中第一电极形成在第一基板面向液晶层的一侧，第一配向层形成在第一基板和第一电极面向液晶层的一侧；第二电极形成在第二基板面向液晶层的一侧，第二配向层形成在第二基板和第二电极面向液晶层的一侧。液晶透镜的第一配向层和第二配向层在液晶透镜中的作用为引导液晶分子的排列方向，避免液晶分子散乱分布：如TN LCD利用在对应的玻璃基板配向层表面形成垂直角度的配向方向，引导液晶分子形成90度扭曲旋光梯度分布，从而在面板出光侧形成显示画面。目前在液晶透镜中都采用在第一基板的第一配向层和第二基板的第二配向层进行相同方向或者反方向的配向处理，使入光方向和出光方向同向，使出光量最大，入光经过微透镜折射后就进入观看者的左右眼，经过大脑的处理形成立体显示画面。

实用新型内容

本实用新型提供了一种液晶透镜及立体显示装置，可在一定程度上降低制造成本，提高生产效率。

依据本实用新型的一个方面，提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的液晶层；其中，第一基板覆盖于发射偏振光的显示面板上；进一步地，

第一基板靠近液晶层的一侧设置有多个第一电极；

第二基板靠近液晶层的一侧依次设置有第二电极；

其中，该液晶透镜还包括一配向层，该配向层设置于第一基板靠近液晶层的表面上，或者，该配向层设置于第二基板靠近液晶层的表面上。

可选地，配向层为摩擦配向层，配向层上包括多个相互平行的纹路。

可选地，第一电极的排列方向与摩擦配向层的配向方向呈第一角度。

可选地，第一角度为60～90度。

可选地，配向层为光配向层。

可选地，配向层为紫外配向层，第一电极的排列方向与紫外配向层的配向方向呈第二角度。

可选地，第二角度为60～90度。

可选地，第一电极为条形电极或S形电极。

可选地，第二电极为面电极、条形电极或S形电极。

依据本实用新型的另一个方面，还提供了一种立体显示装置，包括显示面板，以及如上所述的液晶透镜。

本实用新型的实施例的有益效果是：

通过采用单面配向工艺，仅在第一基板或第二基板上设置配向层，以确定液晶透镜的出光方向，从而实现立体显示效果，无需对两个基板均进行配向设置，减少了配向设置工序，可在一定程度上降低了制造成本，同时提高了生产效率。

附图说明

图1表示本实用新型的液晶透镜的结构示意图；

图2表示本实用新型的液晶透镜的光路示意图。

其中图中：1、第一基板，2、第二基板，3、液晶层，4、显示面板，5、第一电极，6、第二电极，7、配向层。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板1和第二基板2，以及位于第一基板1与第二基板2之间的液晶层3；其中，第一基板1覆盖于发射偏振光的显示面板4上；进一步地，第一基板1靠近液晶层3的一侧设置有多个第一电极5；第二基板2靠近液晶层3的一侧依次设置有第二电极6。由于对入光方向的控制主要是为了匹配显示面板4的出光方向，由于显示面板4的出光为偏振光，传播方向确定，所以对入光方向的控制对显示面板4的出光方向的控制影响不大，因此，忽略对入光方向的配向控制，不会影响显示面板4的出光方向；因此，该液晶透镜还包括一配向层，该配向层可选择性地设置于第一基板1靠近液晶层3的表面上，或者，设置于第二基板2靠近液晶层3的表面上，其中图1为在第二基板2上设置配向层7的结构示意图。本实用新型的实施例的液晶透镜，通过采用单面配向工艺，即省去在两块基板中的一块基板上的配向层，仅在一个基板上设置配向层7，以对液晶透镜的出光方向进行配向控制，出光经过液晶透镜的折射后进入观看者的左右眼，再经过观看者的大脑处理形成立体画面，从而实现立体显示效果，由于省去了对第一基板的配向设置，可在一定程度上降低了制造成本，同时提高了生产效率。

进一步地，上述配向层7的配向方向与显示面板4发出的偏振光的偏振方向相同，一般地，假设显示面板4相互垂直的边所在方向为X向和Y向，那么显示面板4发出的偏振光的偏振方向一般为X向或Y向，即偏振光的振幅所在平面与显示面板4所在平面平行。当显示面板4发出的偏振光的偏振方向为X向时，配向层7的配向方向也为X向。

可选地，第一电极为液晶透镜的驱动电极，为了使液晶透镜能够呈现立体显示效果，需要对驱动电极施加不同的电压值，电压值时间呈对称结构的电压梯度，以使液晶透镜内部形成多个微透镜结构。因此，第一电极为多个，电极结构可以为条形电极或S形电极或其他形状的电极，相邻的第一电极之间存在间隙。

第二电极作为液晶透镜的公共电极，需要对其施加相同的电压值，因此第二电极可以为一个面电极，或多个条形电极或S形电极或其他形状电极。当第二电极为多个电极时，每个电极均施加相同的电压值，以保证第二电极之间无电压差。

可选地，上述配向层7为摩擦配向层，配向层7上有多个相互平行的纹路。即对第一基板1设置有第一电极5的表面进行摩擦配向，或者对第二基板2设置有第二电极6的表面进行摩擦配向，可利用尼龙、人造丝或棉绒等材料作为摩擦布，按一定方向对基板表面的取向膜进行处理并使之对液晶分子具有一定的锚定能力，从而使液晶分子能够按一定的预倾角进行稳定、均一的排列。基板经摩擦后，表面具有了沿摩擦方向的分子级别的沟槽，即上述纹路，由于液晶分子为棒状，沿沟槽方向排列时体系能量最低，再加上分子之间相互作用，使整个体系的液晶分子都沿摩擦方向形成特定排列的稳定结构，产生取向作用。但是，不同的聚合物对液晶分子的取向能力显著不同，某些经摩擦的聚合物可显示出对液晶分子很强的取向能力，然而在其表面却观察不到密纹或划痕。值得指出的是，液晶分子的具体预倾角由配向材料，材料固化温度等条件决定。

进一步地，第一电极5的排列方向与摩擦配向层的配向方向呈第一角度，第一角度的优选范围是60～90度。如图2所示，当对液晶透镜的第一基板1上的第一电极5施加梯度电压，对第二基板2上的第二电极6施加公共电压后，液晶层3的液晶分子在第一电极5和第二电极6之间的电势差的作用下形成多个微透镜单元，显示面板4发出的光线经过液晶透镜，在微透镜单元的折射作用和配向层7的配向控制下，从液晶透镜的出光方向透射出来，进入观看者的左右眼，再经过观看者大脑的处理形成立体显示画面，实现立体显示效果。

实施例二

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板1和第二基板2，以及位于第一基板1与第二基板2之间的液晶层3；其中，第一基板1覆盖于发射偏振光的显示面板4上；进一步地，第一基板1靠近液晶层3的一侧设置有多个第一电极5；第二基板2靠近液晶层3的一侧设置有第二电极6。由于对入光方向的控制主要是为了匹配显示面板4的出光方向，由于显示面板4的出光为偏振光，传播方向确定，所以对入光方向的控制对显示面板4的出光方向的控制影响不大，因此，忽略对入光方向的配向控制，不会影响显示面板4的出光方向；因此，该液晶透镜还包括一配向层，该配向层可选择性地设置于第一基板1靠近液晶层3的表面上，或者，设置于第二基板2靠近液晶层3的表面上。本实用新型的实施例的液晶透镜，通过采用单面配向工艺，即省去在两块基板中的一块基板上的配向层，仅在一块基板上设置配向层7，以对液晶透镜的出光方向进行配向控制，出光经过液晶透镜的折射后进入观看者的左右眼，再经过观看者的大脑处理形成立体画面，从而实现立体显示效果，由于省去了对第一基板的配向设置，可在一定程度上降低了制造成本，同时提高了生产效率。

进一步地，上述配向层7的配向方向与显示面板4发出的偏振光的偏振方向相同，一般地，假设显示面板4相互垂直的边所在方向为X向和Y向，那么显示面板4发出的偏振光的偏振方向一般为X向或Y向，即偏振光的振幅所在平面与显示面板4所在平面平行。当显示面板4发出的偏振光的偏振方向为X向时，配向层7的配向方向也为X向。

可选地，第一电极为液晶透镜的驱动电极，为了使液晶透镜能够呈现立体显示效果，需要对驱动电极施加不同的电压值，电压值时间呈对称结构的电压梯度，以使液晶透镜内部形成多个微透镜结构。因此，第一电极为多个，电极结构可以为条形电极或S形电极或其他形状的电极，相邻的第一电极之间存在间隙。

第二电极作为液晶透镜的公共电极，需要对其施加相同的电压值，因此第二电极可以为一个面电极，或多个条形电极或S形电极或其他形状电极。当第二电极为多个电极时，每个电极均施加相同的电压值，以保证第二电极之间无电压差。

可选地，上述配向层7为光配向层，即利用光配向技术形成的配向层。为了避免接触式配向造成的静电和颗粒的污染，又可以比较容易控制液晶分子，可以采用非接触式的配向方式进行配向，例如：以线偏极紫外光去照射有感光剂的配向剂，即紫外光配向法，即上述配向层7可利用紫外光配向法形成紫外配向层。其中，将预先设计的带有配向区域的光罩覆盖在第一基板1或第二基板2的表面，调整偏振紫外光的偏振方向，对配向层进行紫外配向。紫外光配向法利用线性偏极的紫外光照射在具有感光剂的高分子聚合物配向膜上，使得高分子聚合物具有配向能力。其优点为可避免第一基板1或第二基板2表面的污染、可以进行小面积的配向、透过光罩可作图形的配向，利用入射光的角度与照射时间的长短，可以控制液晶单元的参数，如预倾角、表面定向强度等。值得指出的是，液晶分子的具体配向预倾角由配向材料的特性和光取向方向决定。

进一步地，第一电极5的排列方向与紫外配向层的配向方向呈第二角度，第二角度优选可设置为60～90度。如图2所示，当对液晶透镜的第一基板1上的第一电极5施加梯度电压，对第二基板2上的第二电极6施加公共电压后，液晶层3的液晶分子在第一电极5和第二电极6之间的电势差的作用下形成多个微透镜单元，显示面板4发出的光线经过液晶透镜，在微透镜单元的折射作用和配向层7的配向控制下，从液晶透镜的出光方向透射出来，进入观看者的左右眼，再经过观看者大脑的处理形成立体显示画面，实现立体显示效果。

依据本实施例的再一个方面还提供了一种立体显示装置，具体包括显示面板以及如上所述的液晶透镜，上述液晶透镜实施例中所述的实施方式均适于该立体显示装置的实施例中，并能取得相应的技术效果，故在此不再赘述。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液晶透镜，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与所述第二基板之间的液晶层；其中，所述第一基板覆盖于发射偏振光的显示面板上；其特征在于，

所述第一基板靠近所述液晶层的一侧设置有多个第一电极；

所述第二基板靠近所述液晶层的一侧依次设置有第二电极；

其中，所述液晶透镜还包括一配向层，所述配向层设置于所述第一基板靠近所述液晶层的表面上，或者，所述配向层设置于所述第二基板靠近所述液晶层的表面上。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述配向层为摩擦配向层，所述配向层上包括多个相互平行的纹路。

3.根据权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极的排列方向与所述摩擦配向层的配向方向呈第一角度。

4.根据权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一角度为60～90度。

5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述配向层为光配向层。

6.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述配向层为紫外配向层，所述第一电极的排列方向与所述紫外配向层的配向方向呈第二角度。

7.根据权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于，所述第二角度为60～90度。

8.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极为条形电极或S形电极。

9.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第二电极为面电极、条形电极或S形电极。

10.一种立体显示装置，包括显示面板，其特征在于，所述立体显示装置还包括如权利要求1～9任一项所述的液晶透镜。