TW201611570A - 立體顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明屬於立體顯示技術領域，提供了一種立體顯示裝置，包括一顯示面板、一液晶透鏡、一驅動電路和一電壓模組，該液晶透鏡位於前述顯示面板的顯示側，該電壓模組向前述驅動電路提供一初始電壓，當立體顯示裝置應用於3D顯示時，該初始電壓經驅動電路處理後輸出液晶透鏡工作所需的多組驅動電壓，當立體顯示裝置應用於2D顯示時，該驅動電路對各組驅動電壓處理後輸出一偏轉電壓，當該偏轉電壓大於液晶分子的閾值電壓，且小於或等於初始電壓時，在偏轉電壓的作用下，液晶層內的液晶分子發生偏轉，降低液晶分子與間隙子之間的折射率差，以消除間隙子對顯示面板出光的影響。

Description

立體顯示裝置
本發明屬於立體顯示技術領域，尤其涉及立體顯示裝置。
隨著立體顯示技術的發展，人們要求立體顯示裝置不僅可以顯示立體圖像，也可以根據觀看者的需求顯示2D圖像，如顯示文字或圖片。如圖1所示，習知的立體顯示裝置，包括顯示面板2’和設於顯示面板2’出光側的液晶透鏡1’。顯示面板2’提供具有圖像差異的左視圖與右視圖，透過液晶透鏡1’的分光作用，使得左視圖進入觀看者的左眼，右視圖進入觀看者的右眼，觀看者的大腦基於所感知的圖像差異形成立體圖像。
如圖1與圖2所示，液晶透鏡1’包括相對設置的第一基板11’和第二基板12’，第一基板11’與第二基板12’之間設有液晶層和用於支撐液晶層厚度的間隙子14’，第一基板11’上設有相互平行的複數個第一電極15’，相鄰兩個第一電極15’之間均間隔一定距離，第二基板12’上設有相互平行的複數個第二電極16’，相鄰兩個第二電極16’之間均間隔一定距離，對第一電極15’、第二電極16’分別提供第一電壓及第二電壓，繼而，第一電壓與第二 電壓之間的壓差在第一基板11’與第二基板12’之間產生驅動電場，驅動電場驅動液晶層內的液晶分子13’發生不同程度的偏轉，從而在第一基板11’與第二基板12’內形成陣列排布的液晶透鏡單元17’，顯示面板2’出射的偏振光藉由液晶透鏡單元17’的分光作用，左視圖被左眼識別，右視圖被右眼識別，從而進行三維顯示。
如圖3所示，當立體顯示裝置用於2D顯示時，將液晶透鏡1’進行斷電處理，此時，第一基板11’與第二基板12’之間無電場產生，顯示面板2’發出的偏振光經過間隙子14’，由於間隙子14’與液晶分子13’之間的折射率差較大，光線在間隙子14’處發生折射，導致人眼在觀看立體顯示裝置時，在間隙子14’處存在亮點，影響觀看者的觀看效果和觀看舒適度。
習知技術還公開了一種立體顯示裝置，包括顯示面板和液晶透鏡光柵，顯示面板包括複數個像素單元以及設置在複數個像素單元之間的黑矩陣，液晶透鏡光柵包括間隙子，間隙子的位置對應於顯示面板中黑矩陣的位置，在顯示面板中設置黑矩陣，不僅影響顯示面板的顯示效果，而且黑矩陣未能完全覆蓋間隙子，導致人眼觀看時，在間隙子處仍然存在亮點現象。
本發明實施方式的目的在於提供一種立體顯示裝置，旨在解決習知技術存在局限或缺陷引起的上述一個或複數個的問題。
本發明為解決技術問題而採用的技術方案是提供一種立體顯示裝置，包括一顯示面板、一液晶透鏡、一驅動電路和一電壓模組，所述液晶透 鏡位於所述顯示面板的顯示側，所述液晶透鏡包括相對設置的第一基板與第二基板，所述第一基板與所述第二基板之間設有一液晶層和一間隙子，所述第一基板上設有複數個第一電極，所述第二基板上設有一第二電極，各所述第一電極、所述第二電極分別與所述驅動電路的輸出端電性連接，所述電壓模組向所述驅動電路提供一初始電壓，當所述立體顯示裝置用於3D顯示時，所述初始電壓經所述驅動電路處理後輸出所述液晶透鏡工作所需的多組驅動電壓，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述驅動電路對各組所述驅動電壓處理後輸出一偏轉電壓，所述偏轉電壓大於所述液晶分子的閾值電壓，且小於或等於所述初始電壓，在所述偏轉電壓的作用下，所述液晶層內的液晶分子發生偏轉，降低所述液晶分子與所述間隙子之間的折射率差，以消除所述間隙子對所述顯示面板出光的影響。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述驅動電路包括一訊號發生模組和一電壓切換模組，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述訊號發生模組產生一控制訊號，所述控制訊號控制所述電壓切換模組將各組所述驅動電壓切換成所述偏轉電壓。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述電壓切換模組包括一切換單元，所述切換單元接收所述控制訊號，將各所述驅動電壓切換成所述偏轉電壓。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述電壓切換模組還包括調壓單元，所述調壓單元與所述電壓模組的輸出端串聯連接，透過調節所述調壓單元獲取各組所述驅動電壓，所述調壓單元與所述切換單元並聯連接。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述電壓切換模組還包括一穩壓單元，用於對所述偏轉電壓進行穩壓處理，所述穩壓單元與所述調壓單元串聯連接，所述穩壓單元的輸出端與各所述第一電極、所述第二電極電性連接。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述立體顯示裝置還包括一偵測模組，用於偵測觀看者是否在預設觀看範圍內，當所述觀看者不在所述預設觀看範圍內，所述偵測模組發出偵測訊號，所述驅動電路接收所述偵測訊號，控制所述立體顯示裝置用於2D顯示。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述第二電極設置有複數個。
根據本發明一較佳實施例，其中，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述電壓模組透過所述驅動電路向各所述第一電極提供第一電壓，向各所述第二電極提供第二電壓，所述第一電壓與所述第二電壓之間的差值即為所述偏轉電壓。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述液晶透鏡還包括一第三電極，所述第三電極設置於各所述第一電極與所述第一基板之間，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述電壓模組透過所述驅動電路向各所述第一電極提供一第三電壓，向各所述第二電極提供一第四電壓，向所述第三電極提供一第五電壓，所述第四電壓與所述第五電壓之間的差值即為所述偏轉電壓。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述偏轉電壓在所述第一基板與所述第二基板之間產生電場強度相等的均勻電場，在所述均勻電場的作用下，所述液晶分子發生相同程度的偏轉，偏轉後的所述液晶分子與所述間隙子之間的折射率差在預設範圍內。
根據本發明一較佳實施例，其中，各所述第二電極間隔設置，所述液晶層的配向方向為水平方向，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為銳角，所述偏轉電壓在所述第一基板與所述第二基板之間產生橫向電場，所述橫向電場驅動所述液晶層內的液晶分子發生不同程度的偏轉。
根據本發明一較佳實施例，其中，於所述第一電極與所述第二電極的交叉位置處的所述橫向電場為強電場區域，位於所述強電場區域內的所述液晶分子偏轉角度為n 1，遠離所述強電場區域的所述液晶分子的偏轉角度為n 2，且n 1>n 2。
根據本發明一較佳實施例，其中，位於所述強電場區域內的所述液晶分子沿第一方向偏轉，所述第一方向垂直於所述第二電極的延伸方向。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述第一電壓為接地電壓，所述第二電壓為交流電壓，且相鄰兩所述第二電極對應的兩所述第二電壓在同時刻大小相等，極性相反。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述第一電極的延伸方向與所述第二電極的延伸方向之間的夾角為α 1，所述α 1為銳角，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為β 1，且45° β 1<90°。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述第一電極的延伸方向與所述第二電極的延伸方向之間的夾角為α 2，所述α 2為鈍角，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為β 2，且0°<β 2<45°。
根據本發明一較佳實施例，其中，所述第二電極為間隔設置的條 形電極，或者所述第二電極為面電極。
本發明實施方式提供的立體顯示裝置，當立體顯示裝置用於2D顯示時，訊號發生模組產生控制訊號，切換單元接收控制訊號，將各組驅動電壓切換成偏轉電壓，在偏轉電壓的作用下，液晶分子發生偏轉，偏轉後的液晶分子對光的折射率也發生了改變，降低液晶分子與間隙子之間的折射率差。削弱間隙子對顯示面板出光的折射，消除人眼在觀看立體顯示裝置時，在間隙子處存在亮點現象。與習知技術相比，在本實施方式中，間隙子的位置不需要對應於顯示面板中黑矩陣的位置，降低液晶透鏡的製造難度。
1’、1、1a、1b‧‧‧液晶透鏡
2’、2、2a、2b‧‧‧顯示面板
11’、11、11a‧‧‧第一基板
12’、12、12a‧‧‧第二基板
13’、13、13a、13b‧‧‧液晶分子
14’、14、14a、14b‧‧‧間隙子
15’、15、15a、15b、15c‧‧‧第一電極
16’、16、16b、16c‧‧‧第二電極
17’、L1‧‧‧液晶透鏡單元
3‧‧‧驅動電路
31‧‧‧訊號發生模組
32‧‧‧電壓切換模組
321‧‧‧切換單元
322‧‧‧調壓單元
323‧‧‧穩壓單元
4‧‧‧電壓模組
5‧‧‧偵測模組
S11、S12、S13、S14、S15、S16‧‧‧條形電極
18a‧‧‧第三電極
10b‧‧‧液晶層
圖1是習知技術提供的2D/3D可切換立體顯示裝置的結構示意圖；圖2是圖1中的液晶透鏡的結構示意圖；圖3是圖1中的液晶透鏡的另一結構示意圖；圖4是本發明實施方式一提供的立體顯示裝置用於2D顯示時的結構示意圖；圖5是圖4提供的立體顯示裝置用於3D顯示時的結構示意圖；圖6是圖4提供的立體顯示裝置的又一結構示意圖；圖7是圖6提供的驅動電路的結構示意圖；圖8是圖7提供的電壓切換模組的結構示意圖；圖9是本發明實施方式二提供的立體顯示裝置結構示意圖；圖10是本發明實施方式三提供的立體顯示裝置結構示意圖； 圖11是圖10提供的液晶透鏡的結構示意圖；圖12是圖10提供的液晶層的分布示意圖；圖13是圖10提供的第二電極與液晶層配向方向相交的示意圖；圖14是本發明實施方式四提供的第二電極與液晶層配向方向相交的示意圖。
為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施方案，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施方式一
如圖4至圖6所示，本發明實施方式提供的立體顯示裝置(圖中未示出)，包括一液晶透鏡1、一顯示面板2、一驅動電路3和一電壓模組4，液晶透鏡1設置於顯示面板2的顯示側。液晶透鏡1包括相對設置的一第一基板11與一第二基板12，第二基板12設置於第一基板11的上方。第一基板11與第二基板12之間設有液晶層(圖中未示出)和間隙子14，間隙子14用於支撐液晶層的厚度。如圖4與圖6所示，第一基板11上設有複數個第一電極15，各第一電極15的延伸方向保持一致，即各第一電極15之間相互平行，相鄰兩個第一電極15之間均間隔一定距離。第二基板12上設有第二電極16，各第一電極15、第二電極16分別與驅動電路3輸出端電性連接。
在本實施例中，第一基板11上設有的複數個第一電極15可以是條 形電極，各第一電極15的延伸方向保持一致，即各第一電極15之間相互平行，相鄰兩個第一電極15之間均間隔一定距離。
在本實施例中，第二基板12上設有複數個第二電極16，各個第二電極16的延伸方向保持一致，即各個第二電極16之間相互平行，相鄰兩個第二電極16之間均間隔一定距離。在本實施例中第二電極16亦可以是條形電極，驅動電路3向第二電極16提供公共電壓或接地電壓。可以理解的是，在其他實施例中，第二電極16也不限於條形電極，可以為面電極。
當液晶透鏡1用於3D顯示時，驅動電路3向各個第一電極15提供驅動電壓，以及向第二電極16提供公共電壓或接地電壓，驅動電壓與公共電壓之間的壓差在第一基板11與第二基板12之間形成電場，液晶分子13在電場的作用下發生偏轉。
如圖5所示，當立體顯示裝置用於3D顯示時，電壓模組4向驅動電路3提供初始電壓，驅動電路3對初始電壓進行處理後輸出液晶透鏡1工作所需的多組驅動電壓，在多組驅動電壓的作用下，液晶層內的液晶分子13形成折射率漸變的液晶透鏡單元L1，液晶透鏡單元L1對顯示面板2發出的光線進行分光，形成立體圖像。為形成折射率呈梯度分布的液晶透鏡單元L1，要求多組驅動電壓相對於液晶透鏡單元L1中心對稱，各驅動電壓的電壓值由液晶透鏡單元L1的兩端至中心逐漸遞減。本實施例中，對於驅動電路3對初始電壓進行處理後輸出液晶透鏡1工作所需的多組驅動電壓，其中驅動電路3對初始電壓的處理方式至少包括切換或調整等電壓處理方式，但事實上，不管是“切換”還是“調整”，只是不同技術人員基於不同角度的理解，在本申請中並沒有嚴格的區分。因此儘管 下面主要以“切換”處理方式進行說明，但亦適用於或者包括“調整”處理方式，惟在此不一一贅述。
在本實施方式中，初始電壓可以是液晶透鏡1的最大驅動電壓，也可以大於液晶透鏡1的最大驅動電壓。當立體顯示裝置用於3D顯示時，初始電壓經過驅動電路3的處理，輸出液晶透鏡1工作所需的驅動電壓，驅動電壓驅動液晶分子13形成具有梯度折射率差的液晶透鏡單元L1。顯示面板2的出光經過液晶透鏡1的分光作用，形成具有圖像差異的左右視差圖，進入觀看者眼中，形成立體圖像。
如圖4所示，當立體顯示裝置用於2D顯示時，驅動電路3對各組驅動電壓處理後輸出偏轉電壓，偏轉電壓大於液晶分子13的閾值電壓，且小於或等於初始電壓，在偏轉電壓的作用下，液晶分子13發生偏轉，偏轉後的液晶分子13對顯示面板2出光的折射率發生改變，降低液晶分子13與間隙子14之間的折射率差，以消除間隙子14對顯示面板2出光的影響。在本實施方式中，偏轉後的液晶分子13與間隙子14之間的折射率差較小，使得液晶分子13與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，本實施方式中的預設範圍是指液晶分子13與間隙子14之間的折射率差小於0.1，當然並不限於這一數值，可以根據需要限定折射率差值，透過上述設置提升了立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度，改善顯示清晰度。本發明可解決如圖3所示的立體顯示裝置，當觀看者在觀看立體顯示裝置呈現的2D畫面時，對液晶透鏡1’進行的斷電處理，導致液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，顯示面板2’發出的光線在間隙子14’處發生折射現象的問題。
在本實施方式中，間隙子14的位置不需要對應於顯示面板2中黑矩陣的位置，降低液晶透鏡1的製造難度。而且，本實施方式提供的驅動電路3結構簡單，不會增加立體顯示裝置的額外成本。
如圖7所示，驅動電路3包括訊號發生模組31和電壓切換模組32，當立體顯示裝置用於2D顯示時，訊號發生模組31產生控制訊號，控制訊號控制電壓切換模組32將各組驅動電壓切換成偏轉電壓，訊號發生模組31與電壓切換模組32電性連接。電壓切換模組32將驅動電壓切換成偏轉電壓，由於偏轉電壓大於液晶分子13的閾值電壓，並且偏轉後的液晶分子13與間隙子14折射率差較小，降低間隙子13對顯示面板2出光的影響。使得液晶分子13與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，削弱顯示面板2出光在間隙子14處發生折射的影響。提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度，改善顯示清晰度。
在本實施方式中，根據訊號發生模組31產生的控制訊號，電壓切換模組32將液晶透鏡1的驅動電壓切換至偏轉電壓，液晶透鏡1響應速度快，顯示效果良好，且結構簡單，無需增加過多的器件，操作方便。
作為上述實施方式的進一步改進，如圖5與圖8所示，電壓切換模組32包括切換單元321，切換單元321接收控制訊號，將各驅動電壓切換成偏轉電壓，訊號發生模組31與切換單元321電性連接。切換單元321可以是二值觸發器，當控制訊號為1時，切換單元321閉合，當控制訊號為0時，切換單元321斷開。具體地，當立體顯示裝置用於3D顯示時，控制訊號為0，則切換單元321斷開，驅動電路3對初始電壓處理後輸出驅動電壓，驅動電壓驅動液晶分子13形成液晶透鏡單元L1。當立體顯示裝置用於2D顯示時，控制訊號為1，則切換單元321 閉合，將驅動電壓切換成偏轉電壓。在電壓切換過程採用訊號控制，提高切換單元321的可靠性。
如圖8所示，電壓切換模組32還包括調壓單元322，調壓單元322與電壓模組4的輸出端串聯連接，透過調節調壓單元322獲取各組驅動電壓。調壓單元322可以是可調節阻值大小的電阻。調壓單元322與切換單元321並聯連接，當切換單元321閉合時，將調壓單元322短接，將各驅動電壓切換成偏轉電壓。當切換單元321處於斷開狀態，透過設定電阻的阻值，獲得相應的驅動電壓。透過控制訊號控制切換單元321的通斷，不需要觀看者手動操作，簡化立體顯示裝置操作步驟，透過根據觀看者的需求，自由切換立體顯示裝置用於3D顯示或2D顯示，提升了觀看者的觀看體驗。
如圖4與圖8所示，電壓切換模組32還包括穩壓單元323，穩壓單元323用於對偏轉電壓進行穩壓處理，穩壓單元323與調壓單元322串聯連接，各第一電極15、第二電極16分別與穩壓單元323的輸出端電性連接。初始電壓經過調壓單元322的調節後輸出驅動電壓，或經切換單元321處理後輸出偏轉電壓，此時驅動電壓或偏轉電壓存在較大的波動，無法滿足液晶透鏡1工作的需要。採用穩壓單元323對驅動電壓或偏轉電壓進行穩壓處理，經處理後的驅動電壓或偏轉電壓驅動液晶分子13發生相應的偏轉，確保液晶透鏡1正常工作所需的驅動電壓或偏轉電壓。
如圖6所示，立體顯示裝置還包括偵測模組5，偵測模組5用於偵測觀看者是否在預設觀看範圍內，當觀看者不在預設觀看範圍內，偵測模組5發出偵測訊號，驅動電路3接收偵測訊號，控制立體顯示裝置用於2D顯示。在本實 施方式中，預設觀看範圍是指立體顯示設備在默認的(或者說初始設置的)顯示單元排列週期下，由複數個離散的分光單元寬度確定的複數個離散的適看距離，從而將適看距離稱為預設觀看範圍，在此範圍內，觀看者在觀看立體顯示裝置時，觀看效果好。偵測模組5可以包括人眼跟蹤單元，人眼跟蹤單元跟蹤觀看者的人眼，當人眼跟蹤單元未檢測到人眼時，則偵測模組5發出偵測訊號，驅動電路3接收偵測訊號，控制立體顯示裝置用於2D顯示。或者，偵測模組5包括圖像識別單元，當圖像識別單元識別圖像資料源包括2D圖像，則偵測模組5發出偵測訊號，驅動電路3接收偵測訊號，控制立體顯示裝置用於2D顯示，實現2D/3D共融。提升立體顯示裝置的觀看效果和觀看舒適度。
如圖5與圖6所示，當立體顯示裝置用於3D顯示時，本實施方式提供的電壓模組4透過驅動電路3向各第一電極15提供驅動電壓，向各第二電極16提供接地電壓，驅動電壓在第一基板11與第二基板12之間產生電場強度不等的驅動電場。在驅動電場的作用下，液晶分子13隨電場強度的變化發生偏轉，使得第一基板11和第二基板12之間液晶層的折射率呈梯度分布，形成陣列排布的液晶透鏡單元(圖中未示出)，確保立體顯示裝置將顯示面板2提供的具有圖像差異的左視圖、右視圖呈現給觀看者，不會影響3D顯示效果。
具體操作方法：立體顯示裝置用於3D顯示時，對各第一電極提供對稱的驅動電壓，對第二電極16提供接地電壓，以使液晶分子13發生偏轉，形成陣列排布且折射率漸變的液晶透鏡單元L1。以圖5為例，在液晶透鏡單元L1中，對各個條形電極如S11，S12，S13，S14，S15，S16提供對稱的電壓。具體地V(S11)=V(S16)>V(S12)=V(S15)>V(S13)=V(S14)，其中，V(S11)=V(S16)= Vseg 0，V(S12)=V(S15)=Vseg 1，V(S13)=V(S14)=Vseg 2，液晶透鏡單元L1的電壓由兩端到中心呈現遞減的趨勢且電壓呈現對稱分布。這樣在每個液晶透鏡單元L1內電場會呈現出一種更加平滑變換的狀態，顯示面板2發出的光線，經過液晶透鏡1分光作用，呈現立體圖像。
具體地，如圖4至圖7所示，立體顯示裝置在2D顯示時，切換單元321將Vseg 1、Vseg 2、...都切換成偏轉電壓U 0，偏轉電壓U 0在第一基板11與第二基板12之間產生偏轉電場，偏轉電場驅動液晶層內的全部液晶分子13發生偏轉，且偏轉後的液晶分子13與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，預設範圍是指根據間隙子14與液晶分子13之間的折射率差小於0.1的範圍，從而解決了習知技術中，如圖3所示，觀看者在觀看2D顯示時，對液晶透鏡1’進行斷電處理，導致液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，顯示面板2’的出光在間隙子14’出發生折射，當觀看者觀看立體顯示裝置時，在間隙子14’處出現亮點現象。由此可見，與習知技術相比，提高了立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度，且無漏光現象。
如圖4所示，作為上述實施方式的進一步改進，本實施方式提供的立體顯示裝置在2D顯示時，偏轉電壓在第一基板11與第二基板12之間產生電場強度相等的均勻電場(圖中未示出)。在均勻電場的作用下，液晶分子13的偏轉角度相同，且偏轉後的液晶分子13與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，滿足預設範圍的條件是液晶分子13與間隙子14之間的折射率差小於0.1。因此，顯示面板2發出的光線經過液晶分子13和間隙子14時，不會產生光的折射。這樣解決了習知的立體顯示裝置處於2D顯示時，如圖3所示，因液晶分子13’與 間隙子14’之間的折射率差較大，光線在經過間隙子14’時發生折射，造成人眼觀看立體顯示裝置時，在間隙子14’處出現亮點的問題。本發明實施方式提供的電壓切換模組32，將液晶透鏡1的驅動電壓切換成偏轉電壓，偏轉電壓在第一基板11與第二基板12之間產生偏轉電場，在偏轉電場的作用下，液晶分子13的與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，降低液晶分子13與間隙子14之間的折射率差。消除顯示面板2的出光在間隙子14處發生折射的現象，並且不會影響立體顯示裝置的顯示效果，不會出現漏光的現象。
在本實施方式中，預設範圍，是指根據間隙子14與液晶分子13之間的折射率差小於0.1的範圍，透過偏轉電場驅動液晶分子13發生偏轉，改變液晶分子13對顯示面板2出光的折射率，降低液晶分子13與間隙子14之間的折射率差。從而解決了習知技術提供的立體顯示裝置在2D顯示時，如圖3所示，由於對液晶透鏡1’進行斷電處理，導致液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，繼而顯示面板2’發出的光線在間隙子14’發生折射，導致間隙子14’處出現亮點或彩點現象，影響立體顯示裝置觀看效果的問題。
具體地，如圖4與圖6所示，立體顯示裝置在2D顯示時，電壓模組4透過驅動電路3對複數個第一電極15提供相等或相近的第一電壓，對第二電極16提供第二電壓，第一電壓與第二電壓之間的差值即為偏轉電壓，偏轉電壓產生電場強度相等的偏轉電場。在偏轉電場的作用下，液晶分子13的與間隙子14之間的折射率差在預設範圍內，降低液晶分子13與間隙子14之間的折射率差，消除間隙子14亮點現象，並且不會影響立體顯示裝置的顯示效果，不會出現漏光的現象。
較佳地，如圖4所示，第一電壓與初始電壓大小相等，第二電壓為接地電壓，這樣形成的偏轉電壓驅動液晶層內的所有液晶分子13都發生相同程度的偏轉，確保立體顯示裝置在2D顯示時正常顯示。
在本實施方式中，較佳地，第一電極15、第二電極16可以是條形電極，當然能夠實現本技術方案的其他形狀電極也應在本申請的保護範圍內。
實施方式二
如圖9所示，本實施方式提供的立體顯示裝置和實施方式一提供立體顯示裝置的結構基本相同，不同之處在於，液晶透鏡1a還包括第三電極18a，第三電極18a設置於各第一電極15a與第一基板11a之間，第三電極18a與第一電極15a之間設有絕緣層(圖中未示出)，各第一電極15a設於絕緣層上。立體顯示裝置用於2D顯示時，如圖6所示，電壓模組4透過驅動電路3向各第一電極15a提供第三電壓，向各第二電極16a提供第四電壓，向第三電極18a提供第五電壓，第四電壓與第五電壓之間的差值即為偏轉電壓。偏轉電壓在第一基板11a與第二基板12a之間產生電場強度相等的均勻電場(圖中未示出)，均勻電場驅動液晶分子13a發生相同程度的偏轉。即液晶分子13a的偏轉角度相同，液晶分子13a對顯示面板2a出光的折射率相同，偏轉後的液晶分子13a與間隙子14a之間的折射率差在預設範圍內，滿足預設範圍的條件是間隙子14a與液晶分子13a之間的折射率差小於0.1。
如圖9所示，當顯示面板2a發出的光線經過液晶分子13a和間隙子14a時，在間隙子14a處不會產生光的折射。解決了習知的立體顯示裝置處於2D顯示時，如圖3所示，由於對液晶透鏡1’的斷電處理，導致液晶分子13’與間 隙子14’之間的折射率差較大，顯示面板2’發出的光線在經過間隙子14’時發生折射，造成人眼觀看立體顯示裝置時，在間隙子14a處出現亮點的問題。在本實施方式中，當立體顯示裝置用於2D顯示時，需要對第一電極15a提供較小的第三電壓，第三電壓、第四電壓以及第五電壓相互配合，實現立體顯示裝置的正常顯示。
如圖9所示，第四電壓為接地電壓，第五電壓與初始電壓大小相等，形成的偏轉電壓驅動液晶層內的所有液晶分子13a都發生相同程度的偏轉，確保立體顯示裝置在2D顯示時正常顯示。
在本實施方式中，第三電極18a可以是面電極或排布緊密的條形電極。
實施方式三
如圖10至圖12所示，本實施方式提供的立體顯示裝置與實施方式一提供的立體顯示裝置結構大體相同，液晶層10b的配向方向為水平方向，此處提及的水平方向為垂直於地球重力方向的向量方向。不同之處在於，各第二電極16b間隔設置，第二電極16b的延伸方向與液晶層10b的配向方向之間的夾角為銳角。
如圖10與圖11所示，當立體顯示裝置用於2D顯示時，偏轉電壓在第一基板11b與第二基板12b之間產生橫向電場，橫向電場驅動液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉。具體地，第一基板11b上設有複數個第一電極15b，第二基板12b上設有複數個第二電極16b，對相鄰兩個第二電極16b在相同時刻施加極性相反，大小相等的交流電壓，對各第一電極15b施加公共電壓， 相鄰兩個第二電極16b之間產生橫向電場。由於位於第一基板11b、第二基板12b附近的液晶分子13b感應到的橫向電場的電場強度較弱，而且此處的液晶分子13b受到液晶透鏡1b的配向層(圖中未示出)提供配向力的作用，因此，此處的液晶分子13b的偏轉角度較小，而位於橫向電場的電場強度較強處的液晶分子13b偏轉角度較大。由此可知，在橫向電場的作用下，液晶分子13b發生不同程度的偏轉。顯示面板2b發出的光線經過液晶透鏡1b，受到不同偏轉角度的液晶分子13b的影響，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，即液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差在預設範圍內，本實施方式提供的預設範圍是指液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差小於0.1。削弱顯示面板2b出光在間隙子14b處發生折射的影響。提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度，改善顯示清晰度。本發明可解決如圖3所示的立體顯示裝置，當觀看者在觀看立體顯示裝置呈現的2D畫面時，對液晶透鏡1’進行的斷電處理，導致液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，顯示面板2’發出的光線在間隙子14’處發生折射現象的問題。
如圖10所示，為保證立體顯示裝置在2D顯示時的成像效果，第一電極15b的延伸方向與第二電極16b的延伸方向之間存在夾角。偏轉電壓在第一基板11b與第二基板12b之間產生橫向電場，透過這種驅動方式，第一電極15b與第二電極16b的交叉位置處產生較強的橫向電場，交叉位置附近的液晶分子13b在電場力的作用下，會趨於橫向電場的電場線方向分布，在本實施方式中，電場線方向垂直於第二電極16b的延伸方向。而遠離交叉位置處的橫向電場電場強度較弱，此處的液晶分子13b受到較弱的電場力作用，偏轉角度較小。因此， 顯示面板2b發出的光線經過液晶透鏡1b時，光線受到不同偏轉程度的液晶分子13b的影響，減小間隙子14b對顯示面板2b出光折射對顯示的影響，提升立體顯示裝置的顯示品質。
在本實施方式中，間隙子14b的位置不需要對應於顯示面板2b中黑矩陣的位置，降低液晶透鏡1b的製造難度。
如圖11與圖12所示，偏轉電壓於第一電極15b與第二電極16b的交叉位置處形成強電場區域，位於強電場區域內的液晶分子13b偏轉角度為n 1，遠離強電場區域的液晶分子13b的偏轉角度為n 2，且n 1>n 2。為保證立體顯示裝置在3D顯示時，液晶透鏡1b的分光作用，第一電極15b的延伸方向與第二電極16b的延伸方向相交，形成交叉區域。因此，偏轉電壓在交叉位置處產生電場強度較大的強電場區域。在強電場區域附近的液晶分子13b，在電場力的作用下會趨向電場線的方向分布，即液晶分子13b的偏轉程度較大。而遠離強電場區域的液晶分子13b由於感應到的電場力較弱，偏轉角度較小，同時靠近第一基板11b、第二基板12b配向層附近的液晶分子13b受到配向力的作用，進一步限制液晶分子13b的偏轉角度。因此，在橫向電場力的作用下，液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b的折射率差。顯示面板2b發出的光線進入液晶透鏡1b，受到不同偏轉角度的液晶分子13b的影響，削弱了間隙子14b對顯示面板2b出光的影響，提升立體顯示裝置在2D顯示時的顯示效果。
如圖11所示，位於強電場區域內的液晶分子13b沿第一方向偏轉，第一方向垂直於第二電極16b的延伸方向。在橫向電場的作用下，液晶層10b 內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，使得液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差在預設範圍內，顯示面板2b的出光進入液晶透鏡1b中，削弱間隙子14b對顯示面板2b出光折射的影響，而且不同偏轉程度的液晶分子13b也可以折射光進一步擴散，進一步削弱間隙子14b對顯示效果的影響。提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度，改善顯示清晰度。如圖3所示，習知技術提供的立體顯示裝置，用於2D顯示時，通常對液晶透鏡1’進行斷電處理，此時液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，導致顯示面板2’的出光在間隙子14’處發生折射，人眼觀看立體顯示裝置，在間隙子14’處出現亮點現象。本實施方式提供的立體顯示裝置與習知技術相比，提高了立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度。
如圖12與圖13所示，第一電極15b的延伸方向與第二電極16b的延伸方向之間的夾角為α 1，在本實施方式中α 1為銳角，第二電極16b的延伸方向與液晶層10b的配向方向之間的夾角為β 1，且45° β 1<90°。當β 1=45°，即第二電極16b的延伸方向與液晶層10b的配向方向之間的夾角角度為45°。在橫向電場的作用下，液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，削弱間隙子14b對顯示面板2b出光的折射，改善間隙子14b對顯示效果的影響，提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度。或者，當β 1=60°，即第二電極16b的延伸方向與液晶層10b的配向方向之間的夾角角度為60°。在橫向電場的作用下，液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，削弱間隙子14b對顯示面板2b出光的折射，改善間隙子14b對顯示效果的影響，提升立體 顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度。第一電極15b的延伸方向和第二電極16b的延伸方向之間的夾角α 1，應考慮消除其相互疊加時所產生的摩爾紋效應的影響，提高顯示效果。
在本實施方式中，液晶層10b的配向方向為水平方向，電壓模組4控制各第一電極15b提供第一電壓，向第二電極16b提供第二電壓，第一電壓與第二電壓之間的差值即為偏轉電壓，偏轉電壓在第一基板11b與第二基板12b之間形成橫向電場。由於第二電極16b的延伸方向與液晶層10b的配向方向夾角呈β 1，因此，在橫向電場的作用下，液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，削弱間隙子14b對顯示面板2b出光的折射，改善間隙子14b對顯示效果的影響，提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度。
如圖12所示，相鄰兩個第二電極16b之間的間距大於第二電極16b的寬度，便於形成橫向電場，液晶分子13b在橫向電場的作用下，不同的偏轉角度更加明顯。因此，更加有利於降低液晶分子13b與間隙子14b的折射率差，改善間隙子14b對顯示面板2b出光的影響，提高顯示效果。
較佳地，如圖12所示，相鄰兩個第二電極16b之間的間距為L，第二電極16b的寬度為B，且L 10 B 。由於要維持足夠的橫向電場的電場強度，因此，相鄰兩個第二電極16b之間的間距不應超多第二電極16b寬度的10倍。保證在橫向電場的作用下，位於強電場區域內的液晶分子13b發生大角度偏轉，有益於降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，改善立體顯示裝置在2D顯示時的顯示效果。
如圖11所示，當立體顯示裝置處於2D顯示時，第一電壓為公共電壓，第二電壓為交流電壓，且相鄰兩個第二電極16b對應的兩個第二電壓在同時刻大小相等，極性相反。即電壓模組4對第一電極15b施加公共電壓，對第二電極16b施加交流電壓，第一電壓與第二電壓之間的差值即為偏轉電壓，偏轉電壓在第一電極15b與第二電極16b的交叉位置處產生強電場區域，位於強電場區域內的液晶分子13b偏轉角度較大，遠離強電場區域，如位於第一基板11b、第二基板12b附近的液晶分子13b偏轉角度較小。因此，液晶層10b具有不同折射率，打亂間隙子14b的折射光，消除在間隙子14b處出現亮點現象，提升立體顯示裝置在2D顯示時的顯示效果。
如圖10與圖11所示，本發明實施例提供的立體顯示裝置，偏轉電壓大於液晶分子13b的閾值電壓v th 。偏轉電壓產生橫向電場，液晶分子13b在橫向電場的作用下發生偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，因此，顯示面板2b發出的光線在經過間隙子14b發生折射，液晶分子13b對折射光進一步擴散，消除了習知技術提供的立體顯示裝置用於2D顯示狀態時，對液晶透鏡1’採用斷電處理，導致液晶分子13’與間隙子14’之間的折射率差較大，顯示面板2’發出的光線在間隙子14’處發生折射，導致人眼觀看立體顯示裝置時，在間隙子14’處出現亮點的問題。
實施方式四
如圖10與圖14所示，本實施方式提供的立體顯示裝置和實施方式一提供立體顯示裝置的結構基本相同，不同之處在於，第一電極15c的延伸方向與第二電極16c的延伸方向之間的夾角為α 2，在本實施方式中α 2為鈍角，第二 電極16c的延伸方向與液晶層10b的配向方向之間的夾角為β 2，且0°<β 2<45°。
如圖10、圖12與圖14所示，液晶層10b的配向方向為水平方向，電壓切換模組32將各驅動電壓切換成偏轉電壓，偏轉電壓在第一基板11b與第二基板12b之間形成橫向電場。由於第二電極16c的延伸方向與液晶層10b的配向方向夾角呈β 2，因此，在橫向電場的作用下，液晶層10b內的液晶分子13b發生不同程度的偏轉，降低液晶分子13b與間隙子14b之間的折射率差，削弱間隙子14b對顯示面板2b出光的折射，改善間隙子14b對顯示效果的影響，提升立體顯示裝置在2D顯示狀態下的觀看效果和觀看舒適度。
在上述實施例中，僅對本發明進行了示範性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請後可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明進行各種修改。
1‧‧‧液晶透鏡
2‧‧‧顯示面板
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧第二基板
13‧‧‧液晶分子
14‧‧‧間隙子
15‧‧‧第一電極
16‧‧‧第二電極

Claims (17)

  1. 一種立體顯示裝置，包括一顯示面板、一液晶透鏡、一驅動電路和一電壓模組，所述液晶透鏡位於所述顯示面板的顯示側，所述液晶透鏡包括相對設置的一第一基板與一第二基板，所述第一基板與所述第二基板之間設有一液晶層和一間隙子，所述第一基板上設有複數個第一電極，所述第二基板上設有一第二電極，各所述第一電極、所述第二電極分別與所述驅動電路的輸出端電性連接，所述電壓模組向所述驅動電路提供初始電壓，當所述立體顯示裝置用於3D顯示時，所述初始電壓經所述驅動電路處理後輸出所述液晶透鏡工作所需的多組驅動電壓；其特徵在於：當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述驅動電路對各組所述驅動電壓處理後輸出偏轉電壓，所述偏轉電壓大於所述液晶分子的閾值電壓，且小於或等於所述初始電壓，在所述偏轉電壓的作用下，所述液晶層內的液晶分子發生偏轉，降低所述液晶分子與所述間隙子之間的折射率差，以消除所述間隙子對所述顯示面板出光的影響。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中，所述驅動電路包括一訊號發生模組和一電壓切換模組，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述訊號發生模組產生一控制訊號，所述控制訊號控制所述電壓切換模組將各組所述驅動電壓切換成所述偏轉電壓。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之立體顯示裝置，其中，所述電壓切換模組包括一切換單元，所述切換單元接收所述控制訊號，將各所述驅動電壓切換成所述偏轉電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之立體顯示裝置，其中，所述電壓切換模組 還包括一調壓單元，所述調壓單元與所述電壓模組的輸出端串聯連接，透過調節所述調壓單元獲取各組所述驅動電壓，所述調壓單元與所述切換單元並聯連接。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之立體顯示裝置，其中，所述電壓切換模組還包括一穩壓單元，用於對所述偏轉電壓進行穩壓處理，所述穩壓單元與所述調壓單元串聯連接，所述穩壓單元的輸出端與各所述第一電極、所述第二電極電性連接。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項任一項所述之立體顯示裝置，其中，所述立體顯示裝置還包括一偵測模組，用於偵測觀看者是否在預設觀看範圍內，當所述觀看者不在所述預設觀看範圍內，所述偵測模組發出一偵測訊號，所述驅動電路接收所述偵測訊號，控制所述立體顯示裝置用於2D顯示。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中，所述第二電極設置有複數個。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之立體顯示裝置，其中，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述電壓模組透過所述驅動電路向各所述第一電極提供一第一電壓，向各所述第二電極提供一第二電壓，所述第一電壓與所述第二電壓之間的差值即為所述偏轉電壓。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之立體顯示裝置，其中，所述液晶透鏡還包括一第三電極，所述第三電極設置於各所述第一電極與所述第一基板之間，當所述立體顯示裝置用於2D顯示時，所述電壓模組透過所述驅動電路向各所述第一電極提供第三電壓，向各所述第二電極提供一第四電壓，向所述第三電極提 供一第五電壓，所述第四電壓與所述第五電壓之間的差值即為所述偏轉電壓。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之立體顯示裝置，其中，所述偏轉電壓在所述第一基板與所述第二基板之間產生電場強度相等的均勻電場，在所述均勻電場的作用下，所述液晶分子發生相同程度的偏轉，偏轉後的所述液晶分子與所述間隙子之間的折射率差在預設範圍內。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之立體顯示裝置，其中，各所述第二電極間隔設置，所述液晶層的配向方向為水平方向，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為銳角，所述偏轉電壓在所述第一基板與所述第二基板之間產生橫向電場，所述橫向電場驅動所述液晶層內的液晶分子發生不同程度的偏轉。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之立體顯示裝置，其中，於所述第一電極與所述第二電極的交叉位置處的所述橫向電場為強電場區域，位於所述強電場區域內的所述液晶分子偏轉角度為n 1，遠離所述強電場區域的所述液晶分子的偏轉角度為n 2，且n 1>n 2。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示裝置，其中，位於所述強電場區域內的所述液晶分子沿第一方向偏轉，所述第一方向垂直於所述第二電極的延伸方向。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項任一項所述之立體顯示裝置，其中，所述第一電壓為接地電壓，所述第二電壓為交流電壓，且相鄰兩所述第二電極對應的兩所述第二電壓在同時刻大小相等，極性相反。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之立體顯示裝置，其中，所述第一電極的 延伸方向與所述第二電極的延伸方向之間的夾角為α 1，所述α 1為銳角，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為β 1，且45° β 1<90°。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之立體顯示裝置，其中，所述第一電極的延伸方向與所述第二電極的延伸方向之間的夾角為α 2，所述α 2為鈍角，所述第二電極的延伸方向與所述液晶層的配向方向之間的夾角為β 2，且0°<β 2<45°。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中，所述第二電極為間隔設置的條形電極，或者所述第二電極為面電極。
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