WO2016138716A1 - 菲涅尔液晶透镜和显示装置 - Google Patents

菲涅尔液晶透镜和显示装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2016138716A1
WO2016138716A1 PCT/CN2015/084214 CN2015084214W WO2016138716A1 WO 2016138716 A1 WO2016138716 A1 WO 2016138716A1 CN 2015084214 W CN2015084214 W CN 2015084214W WO 2016138716 A1 WO2016138716 A1 WO 2016138716A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
sub
liquid crystal
fresnel
phase delay
Prior art date
Application number
PCT/CN2015/084214
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
林家强
Original Assignee
京东方科技集团股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京东方科技集团股份有限公司 filed Critical 京东方科技集团股份有限公司
Priority to US14/912,442 priority Critical patent/US10379418B2/en
Publication of WO2016138716A1 publication Critical patent/WO2016138716A1/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1313—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells specially adapted for a particular application
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133345—Insulating layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134381—Hybrid switching mode, i.e. for applying an electric field with components parallel and orthogonal to the substrates
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/294—Variable focal length devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/28—Function characteristic focussing or defocussing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

一种菲涅尔液晶透镜和一种显示装置。该菲涅尔液晶透镜包括对盒设置的上基板（1）和下基板（2）以及设置在上基板（1）和下基板（2）之间的液晶层（3）。上基板（1）的对盒面上设置有一层的第一电极（4），下基板（2）的对盒面上设置有两层的第二电极（5）。第一电极（4）与第二电极（5）之间形成的电场能使菲涅尔液晶透镜仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。该菲涅尔液晶透镜能使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，具有更好的相位延迟性能。

Description

菲涅尔液晶透镜和显示装置 技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种菲涅尔液晶透镜和显示装置。
背景技术
菲涅尔液晶透镜需要在极小的空间内使液晶产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更好地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟特性。
如图1所示，理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线12上相位延迟变化最大的位置P处比较陡峭，而菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线13上相位延迟变化最大的位置E处通常较为缓和。
目前，为了使菲涅尔液晶透镜仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线的仿真度更高，即为了使菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线更加接近理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，其中一种措施是在菲涅尔液晶透镜的液晶盒的一个基板上设置四层电极结构，通过四层电极结构形成的电场使菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线更加接近理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
四层电极结构使得菲涅尔液晶透镜在制作工艺上变得较为复杂，且四层电极结构在制作过程中的允许误差较小，这使得制作四层电极结构的菲涅尔液晶透镜存在一定的难度。
另外一种措施是在菲涅尔液晶透镜的液晶层上设置具有特殊形状的聚合物层，从而缩小液晶产生较大的相位差变化所需的空间范围。但由于聚合物层的折射率与液晶不同，容易产生局部折射，这使得菲涅尔液晶透镜在非透镜工作模式时，由于局部折射很容易导致菲涅尔液晶透镜的透光不清晰，影响菲涅尔液晶透镜正常发挥其作用。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种菲涅尔液晶透镜和一种显示装置。该菲涅尔液晶透镜能使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，进而使该菲涅尔液晶透镜具有更好的相位延迟性能。
本发明提供一种菲涅尔液晶透镜，包括对盒设置的上基板和下基板以及设置在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，所述上基板的对盒面上设置有一层的第一电极，所述下基板的对盒面上设置有两层的第二电极。
优选地，所述第二电极的两层之间设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层使所述第二电极的两层之间相互绝缘；
所述第二电极包括位于所述第一绝缘层远离所述下基板一侧的上层电极和位于所述第一绝缘层靠近所述下基板一侧的下层电极。
优选地，所述上层电极包括相互平行且间隔开的条状多个第一子电极，所述下层电极包括相互平行且间隔开的条状多个第二子电极，且所述第一子电极和所述第二子电极相互平行；
对所述第一电极与所述第二电极施加电信号之后，所述菲涅尔液晶透镜能够仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
优选地，所述第一绝缘层的两侧上与所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大的位置相对应的位置处分别设置有一条所述第一子电极和一条所述第二子电极；
对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极在所述下基板上的正投影沿其宽度方向相互对接，或者，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极沿其宽度方向部分重叠。
优选地，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极上施加的电压大于对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所 述第一子电极上施加的电压。
优选地，所述第一绝缘层的厚度范围为0.1-1μm。
优选地，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极作为整体在所述下基板上的正投影沿所述第一子电极和所述第二子电极的宽度方向的宽度小于15μm。
优选地，所述第一电极上与所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置相对应的位置处开设有条状通孔，所述通孔与所述第一子电极和所述第二子电极平行。
优选地，所述通孔的沿所述第一子电极和所述第二子电极宽度方向的宽度大于等于3μm且小于等于20μm。
优选地，与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极相邻的所述第一子电极与任意所述第二子电极不相重叠，且与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极相邻的所述第一子电极与任意所述第二子电极在所述下基板上的正投影也不相对接；
与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极相邻的所述第二子电极与任意所述第一子电极不相重叠，且与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极相邻的所述第二子电极与任意所述第一子电极在所述下基板上的正投影也不相对接。
优选地，在所述上层电极上还设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层能使所述多个第一子电极之间相互绝缘；所述第二绝缘层的厚度范围为1-3μm。
优选地，所述液晶层的厚度范围为10-30μm。
优选地，在所述上基板上的所述第一电极的靠近所述液晶层的一侧还设置有第一配向层和在所述下基板上的所述第二绝缘层的靠近所述液晶层的一侧还设置有第二配向层，用以使得所述 液晶层中的液晶在没有电场的情况下保持特定取向。
优选地，在所述上基板和所述第一电极之间还设置有第三绝缘层。
本发明还提供一种显示装置，该显示装置包括上述菲涅尔液晶透镜。
本发明的有益效果：本发明所提供的菲涅尔液晶透镜通过在下基板上设置两层第二电极，能使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，进而使该菲涅尔液晶透镜具有更好的相位延迟性能。与现有技术中的菲涅尔液晶透镜相比，该菲涅尔液晶透镜的结构更加简单，在实际生产中更容易制备。同时，相比于现有技术中的菲涅尔液晶透镜，本发明中的菲涅尔液晶透镜由于无需设置具有特殊形状的聚合物层，所以本发明中的菲涅尔液晶透镜能够正常发挥使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化的作用。另外，相比于现有技术中的菲涅尔液晶透镜，本发明中的菲涅尔液晶透镜的制备工艺大大简化，适合大量生产。
本发明所提供的显示装置，通过采用上述菲涅尔液晶透镜，提高了该显示装置的显示性能。
附图说明
图1为现有技术中菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线与理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线的对照示意图；
图2为本发明实施例1中菲涅尔液晶透镜的局部剖视结构与理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线的局部的对照示意图；
图3为本发明实施例2中菲涅尔液晶透镜的局部结构剖视图。
其中的附图标记说明：
1.上基板；2.下基板；3.液晶层；4.第一电极；5.第二电极；51.上层电极；511.第一子电极；52.下层电极；521.第二子电极； 6.第一绝缘层；7.通孔；8.第二绝缘层；9.第三绝缘层；10.第一配向层；11.第二配向层；12.理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线；13.菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线；P.理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置；E.菲涅尔液晶透镜仿真的液晶相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种菲涅尔液晶透镜和一种显示装置作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种菲涅尔液晶透镜，如图2所示，包括对盒设置的上基板1和下基板2以及设置在上基板1和下基板2之间的液晶层3，上基板1的对盒面上设置有一层的第一电极4，下基板2的对盒面上设置有两层的第二电极5，第一电极4与第二电极5之间形成的电场能使该菲涅尔液晶透镜仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
该菲涅尔液晶透镜通过在下基板2上设置两层的第二电极5，能使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，进而使该菲涅尔液晶透镜具有更好的相位延迟性能。与现有技术中的菲涅尔液晶透镜相比，该菲涅尔液晶透镜的结构更加简单，在实际生产中更容易制备。同时，相比于现有技术中的菲涅尔液晶透镜，本实施例中的菲涅尔液晶透镜由于无需设置具有特殊形状的聚合物层，所以本实施例中的菲涅尔液晶透镜能够正常发挥使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化的作用。
本实施例中，第二电极5的两层之间设置有第一绝缘层6，第一绝缘层6能使第二电极5的两层之间相互绝缘；第二电极5包括位于第一绝缘层6远离下基板2一侧的上层电极51和位于 第一绝缘层6靠近下基板2一侧的下层电极52。第一绝缘层6的设置有利于上层电极51和下层电极52之间形成一定大小的电场，以便使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
本实施例中，上层电极51包括多个相互平行且间隔的条状第一子电极511，下层电极52包括多个相互平行且间隔的条状第二子电极521，且第一子电极511和第二子电极521相互平行；对第一电极4与第二电极5施加电信号之后，菲涅尔液晶透镜能够仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
第一绝缘层6的两侧(远离下基板2一侧和靠近下基板2一侧)上与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大的位置P相对应的位置处分别设置有一条第一子电极511和一条第二子电极521。对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P的第一子电极511和第二子电极521沿其宽度方向部分重叠。如此设置，能使对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P的位于上层的第一子电极511对位于下层的第二子电极521的电场形成局部屏蔽，从而使菲涅尔液晶透镜在与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P相对应的位置能够在极小的空间内使液晶产生大幅度的相位变化，进而提高菲涅尔液晶透镜的相位延迟曲线的仿真精确度。
本实施例中，对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521上施加的电压大于对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511上施加的电压。如此设置，能够使电压较低的第一子电极511对电压较高的第二子电极521的局部电场形成屏蔽，从而使菲涅尔液晶透镜在与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P相对应的位置能够在极小的空间内使液晶产生大幅度的相位变化。即由于第一子电极511对第二子电极521的局部电场的屏蔽，能使从第二子电极521一侧到第一子电极511一侧的电场由高电压电场过渡为低电压电场，这使得电压 较高的第二子电极521的高电压电场所分布的空间范围减小(如使第二子电极521的高电压电场在其所分布空间的剖切面的X轴(即，图2中的水平方向)上的范围缩小到10μm范围内)，从而使菲涅尔液晶透镜中的液晶在与第二子电极521的高电压电场相对应的较小的分布空间内能产生大幅度的相位变化，进而使菲涅尔液晶透镜的相位延迟曲线更加接近理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
本实施例中，第一绝缘层6的厚度范围为0.1-1μm。该厚度范围的第一绝缘层6能够确保对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511很好地屏蔽对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521，同时，还能确保对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521的未被相应的第一子电极511屏蔽的部分高电压电场能够很好地使对应该部分区域的液晶在极小的空间范围内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜的相位延迟曲线更加接近理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
本实施例中，对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511和第二子电极521作为整体在下基板上的正投影沿第一子电极511和第二子电极521的宽度方向的宽度小于15μm。该宽度为第一子电极511和第二子电极521部分重叠后形成的一个整体的实际总宽度，由于在该宽度范围内，第一子电极511对第二子电极521的部分高电压电场进行了屏蔽，所以使得第二子电极521的高电压电场的实际范围缩小了(即，使得第二子电极521的高电压电场在其所分布空间的剖切面的X轴上的范围缩小到小于15μm的范围内)，从而能够使该菲涅尔液晶透镜在极小的空间范围内(如使第二子电极521的高电压电场在其所分布空间的剖切面的X轴上的范围缩小到10μm范围内)使液晶产生大幅度的相位变化，进而使菲涅尔液晶透镜的相位延迟曲线更加接近理想菲涅尔透镜的相位延迟曲 线，即，能使菲涅尔液晶透镜更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
本实施例中，第一电极4上与所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P相对应的位置处开设有条状通孔7，通孔7与第一子电极511和第二子电极521平行。也就是说，由于通孔7的存在，在上基板1的与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P相对应的位置处未设置第一电极4。如此设置，能够避免对应通孔7的第二子电极521不会在上基板1的通孔7位置处形成高电压电场，从而避免在上基板1上与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P相对应的位置处设置第一电极4对第二子电极521在该位置处的高电压电场造成影响或干扰。
本实施例中，通孔7的沿第一子电极511和第二子电极521宽度方向的宽度大于等于3μm且小于等于20μm。如此设置，能够确保上基板1在通孔7位置处不会对下基板2相对应位置处的第一子电极511和第二子电极521之间的电场造成影响或干扰，即能够确保对应通孔7处的第一子电极511和第二子电极521之间形成的电场能够在较小的范围内由高电压电场过渡为低电压电场，从而实现菲涅尔液晶透镜在极小的空间范围内使液晶产生大幅度的相位变化。
本实施例中，与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511相邻的第一子电极511与任意第二子电极521不相重叠，且与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511相邻的第一子电极511与任意第二子电极521在下基板2上的正投影也不相对接。与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521相邻的第二子电极521与任意第一子电极511不相重叠，且与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521相邻的第二子电极521与任意第一子电极511在下基板2上的正投影也不相对 接。因为与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第一子电极511相邻的第一子电极511和与对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的第二子电极521相邻的第二子电极521均分别对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位变化比较平缓的区域，所以在这些位置无需第一子电极511和第二子电极521相互重叠，即只要第一子电极511或第二子电极521与上基板1上的第一电极4之间形成比较缓和的电场则可以实现比较平缓的相位变化。
需要说明的是，与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第一子电极511相邻的其他第一子电极511上所施加的电压小于理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第二子电极521上所施加的电压，与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第二子电极521相邻的其他第二子电极521上所施加的电压小于理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第二子电极521上所施加的电压；且与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第一子电极511相邻的其他第一子电极511上所施加的电压大于理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第一子电极511上所施加的电压，与理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第二子电极521相邻的其他第二子电极521上所施加的电压大于理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处对应的第一子电极511上所施加的电压。
本实施例中，在上层电极51上还设置有第二绝缘层8，第二绝缘层8能使多个第一子电极511之间相互绝缘；第二绝缘层8的厚度范围为1-3μm。该厚度的第二绝缘层8能够减少相邻的第一子电极511之间形成的电场对菲涅尔液晶透镜中的液晶的偏转(即相位变化)造成的影响，从而使液晶尽量在上基板1上的第一电极4和下基板2上的第二电极5之间的电场作用下产 生相位变化。
本实施例中，液晶层3的厚度范围为10-30μm。上述菲涅尔液晶透镜的电极结构设计，使菲涅尔液晶透镜的制备工艺大大简化，适合大量生产。
本实施例中，在上基板1上的第一电极4的靠近液晶层3的一侧还设置有第一配向层10，在下基板2上的第二绝缘层8的靠近液晶层3的一侧还设置有第二配向层11。第一配向层10和第二配向层11的设置能使液晶层3中的液晶在没有电场的情况下保持特定取向，以使菲涅尔液晶透镜更好地通过液晶的偏转使通过其自身的光线的相位发生变化。另外，在上基板1和第一电极4之间还设置有第三绝缘层9。
实施例2：
本实施例提供一种菲涅尔液晶透镜，与实施例1不同的是，如图3所示，对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的第一子电极511和第二子电极521在下基板2上的正投影沿其宽度方向相互对接。
如此设置，同样能使对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的位于上层的第一子电极511对位于下层的第二子电极521的电场形成局部屏蔽，从而使菲涅尔液晶透镜在对应理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置P处的位置能够在极小的空间内使液晶产生大幅度的相位变化，进而提高菲涅尔液晶透镜的相位延迟曲线的仿真精确度。
本实施例中菲涅尔液晶透镜的其他结构与实施例1中相同，此处不再赘述。
实施例1和2的有益效果：实施例1和2中所提供的菲涅尔液晶透镜通过在下基板上设置两层的第二电极，能使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化，从而使菲涅尔液晶透镜能够更加精确地仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线，进而使该菲涅尔液晶透镜具有更好的相位延迟性能。与现有技术中的菲涅尔液晶 透镜相比，该菲涅尔液晶透镜的结构更加简单，在实际生产中更容易制备。同时，相比于现有技术中的菲涅尔液晶透镜，实施例1和2中的菲涅尔液晶透镜由于无需设置具有特殊形状的聚合物层，所以实施例1和2中的菲涅尔液晶透镜能够正常发挥使液晶在极小的空间内产生大幅度的相位变化的作用。另外，相比于现有技术中的菲涅尔液晶透镜，实施例1和2中的菲涅尔液晶透镜的制备工艺大大简化，适合大量生产。
实施例3：
本实施例提供一种显示装置，包括实施例1和2的任意一个中的菲涅尔液晶透镜。
如将菲涅尔液晶透镜应用于液晶显示装置中时，菲涅尔液晶透镜能够设置于背光源和液晶显示面板之间，菲涅尔液晶透镜能够改变液晶显示装置的背光方向，从而提高液晶显示装置的背光亮度，进而提升该液晶显示装置的显示品质。
如还可以将菲涅尔液晶透镜应用于3D裸眼显示装置，采用该菲涅尔液晶透镜的3D显示装置，在观看时无需佩戴3D眼镜即可观看3D画面，从而使3D显示装置观看起来更加方便。
通过采用实施例1和2的任意一个中的菲涅尔液晶透镜，能够提高该显示装置的显示性能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (15)

  1. 一种菲涅尔液晶透镜，包括对盒设置的上基板和下基板以及设置在所述上基板和所述下基板之间的液晶层，其中，所述上基板的对盒面上设置有一层的第一电极，所述下基板的对盒面上设置有两层的第二电极。
  2. 根据权利要求1所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述第二电极的两层之间设置有第一绝缘层，所述第一绝缘层使所述第二电极的两层之间相互绝缘；
    所述第二电极包括位于所述第一绝缘层远离所述下基板一侧的上层电极和位于所述第一绝缘层靠近所述下基板一侧的下层电极。
  3. 根据权利要求2所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述上层电极包括相互平行且间隔开的条状多个第一子电极，所述下层电极包括相互平行且间隔开的条状多个第二子电极，且所述第一子电极和所述第二子电极相互平行；
    对所述第一电极与所述第二电极施加电信号之后，所述菲涅尔液晶透镜能够仿真理想菲涅尔透镜的相位延迟曲线。
  4. 根据权利要求3所述的菲涅尔液晶透镜，其中，
    所述第一绝缘层的两侧上与所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大的位置相对应的位置处分别设置有一条所述第一子电极和一条所述第二子电极；
    对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极在所述下基板上的正投影沿其宽度方向相互对接，或者，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极沿其宽度方向部分重叠。
  5. 根据权利要求4所述的菲涅尔液晶透镜，其中，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极上施加的电压大于对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极上施加的电压。
  6. 根据权利要求2-5中任意一项所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述第一绝缘层的厚度范围为0.1-1μm。
  7. 根据权利要求4所述的菲涅尔液晶透镜，其中，对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极和所述第二子电极作为整体在所述下基板上的正投影沿所述第一子电极和所述第二子电极的宽度方向的宽度小于15μm。
  8. 根据权利要求7所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述第一电极上与所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置相对应的位置处开设有条状通孔，所述通孔与所述第一子电极和所述第二子电极平行。
  9. 根据权利要求8所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述通孔的沿所述第一子电极和所述第二子电极宽度方向的宽度大于等于3μm且小于等于20μm。
  10. 根据权利要求4所述的菲涅尔液晶透镜，其中，与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极相邻的所述第一子电极与任意所述第二子电极不相重叠，且与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第一子电极相邻的所述第一子电 极与任意所述第二子电极在所述下基板上的正投影也不相对接；
    与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极相邻的所述第二子电极与任意所述第一子电极不相重叠，且与对应所述理想菲涅尔透镜相位延迟曲线上相位延迟变化最大位置处的所述第二子电极相邻的所述第二子电极与任意所述第一子电极在所述下基板上的正投影也不相对接。
  11. 根据权利要求4所述的菲涅尔液晶透镜，其中，在所述上层电极上还设置有第二绝缘层，所述第二绝缘层能使所述多个第一子电极之间相互绝缘；所述第二绝缘层的厚度范围为1-3μm。
  12. 根据权利要求1所述的菲涅尔液晶透镜，其中，所述液晶层的厚度范围为10-30μm。
  13. 根据权利要求11所述的菲涅尔液晶透镜，其中，在所述上基板上的所述第一电极的靠近所述液晶层的一侧还设置有第一配向层和在所述下基板上的所述第二绝缘层的靠近所述液晶层的一侧还设置有第二配向层，用以使得所述液晶层中的液晶在没有电场的情况下保持特定取向。
  14. 根据权利要求1所述的菲涅尔液晶透镜，其中，在所述上基板和所述第一电极之间还设置有第三绝缘层。
  15. 一种显示装置，包括权利要求1-14中任意一项所述的菲涅尔液晶透镜。
PCT/CN2015/084214 2015-03-05 2015-07-16 菲涅尔液晶透镜和显示装置 WO2016138716A1 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/912,442 US10379418B2 (en) 2015-03-05 2015-07-16 Fresnel liquid crystal lens and display device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510098144.XA CN104614905B (zh) 2015-03-05 2015-03-05 一种菲涅尔液晶透镜和显示装置
CN201510098144.X 2015-03-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016138716A1 true WO2016138716A1 (zh) 2016-09-09

Family

ID=53149421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2015/084214 WO2016138716A1 (zh) 2015-03-05 2015-07-16 菲涅尔液晶透镜和显示装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10379418B2 (zh)
CN (1) CN104614905B (zh)
WO (1) WO2016138716A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104614905B (zh) 2015-03-05 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 一种菲涅尔液晶透镜和显示装置
US10495921B2 (en) * 2016-10-19 2019-12-03 Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation Flexible liquid crystal lens
US11340492B1 (en) * 2021-03-30 2022-05-24 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal gradient-index lens structure with improved transition region

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009069486A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Citizen Holdings Co Ltd 液晶光学素子
CN102109729A (zh) * 2009-12-24 2011-06-29 乐金显示有限公司 电场驱动液晶透镜单元及使用该透镜单元的立体图像显示装置
CN102809868A (zh) * 2012-08-14 2012-12-05 深圳超多维光电子有限公司 一种液晶透镜
US20140138022A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal lens panel and method of manufacturing display device using the same
CN103901680A (zh) * 2014-02-05 2014-07-02 友达光电股份有限公司 菲涅耳液晶透镜及可切换式平面/立体显示面板
CN104614905A (zh) * 2015-03-05 2015-05-13 京东方科技集团股份有限公司 一种菲涅尔液晶透镜和显示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101603237B1 (ko) * 2009-10-27 2016-03-15 엘지디스플레이 주식회사 액정 전계 렌즈 및 이를 이용한 입체 영상 표시 장치
KR101928939B1 (ko) * 2011-11-30 2019-03-13 삼성디스플레이 주식회사 2차원/3차원 전환 가능한 디스플레이 장치
KR101937865B1 (ko) * 2012-02-09 2019-01-15 삼성디스플레이 주식회사 액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치
JP5599420B2 (ja) * 2012-03-22 2014-10-01 株式会社東芝 液晶フレネルレンズ素子及び画像表示装置
JP2015038535A (ja) * 2012-04-27 2015-02-26 株式会社東芝 液晶光学素子及び画像表示装置
JP2014081534A (ja) * 2012-10-17 2014-05-08 Toshiba Corp 液晶光学装置及び表示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009069486A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Citizen Holdings Co Ltd 液晶光学素子
CN102109729A (zh) * 2009-12-24 2011-06-29 乐金显示有限公司 电场驱动液晶透镜单元及使用该透镜单元的立体图像显示装置
CN102809868A (zh) * 2012-08-14 2012-12-05 深圳超多维光电子有限公司 一种液晶透镜
US20140138022A1 (en) * 2012-11-21 2014-05-22 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal lens panel and method of manufacturing display device using the same
CN103901680A (zh) * 2014-02-05 2014-07-02 友达光电股份有限公司 菲涅耳液晶透镜及可切换式平面/立体显示面板
CN104614905A (zh) * 2015-03-05 2015-05-13 京东方科技集团股份有限公司 一种菲涅尔液晶透镜和显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104614905B (zh) 2017-12-08
US10379418B2 (en) 2019-08-13
US20170010517A1 (en) 2017-01-12
CN104614905A (zh) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8564755B2 (en) Liquid crystal lens, controlling method thereof and 3D display using the same
KR101935187B1 (ko) 표시 장치 기판, 표시 장치 기판의 제조 방법, 및 이것을 사용한 표시 장치
JP5924452B2 (ja) 液晶表示装置
CN103235462B (zh) 液晶透镜及其在进行3d显示时的驱动方法、立体显示装置
CN102662283B (zh) 液晶狭缝光栅、立体显示装置及其校正方法
TWI484221B (zh) 可切換式平面／立體（２ｄ／３ｄ）顯示裝置及其製造方法
US20150002765A1 (en) Liquid crystal lens and process for manufacturing the same, stereoscopic display device and process for manufacturing the same
WO2017117907A1 (zh) 一种3d显示装置
KR20180052356A (ko) 액정 광 편향기 및 디스플레이 장치
CN109239997A (zh) 显示面板和显示装置
CN103034012B (zh) 3d显示模组、液晶透镜及其制备方法
WO2017031939A1 (zh) 基板及其制作方法、显示面板、显示装置
WO2016138716A1 (zh) 菲涅尔液晶透镜和显示装置
CN104020624A (zh) 裸眼3d立体显示装置
CN203705781U (zh) 一种液晶透镜及液晶微透镜阵列
CN110346941A (zh) 一种显示组件和显示装置
JP2015114661A (ja) 液晶レンズモジュール
CN204009309U (zh) 裸眼3d立体显示装置
TWI624696B (zh) 變焦液晶透鏡組件及其液晶透鏡結構
JP2012185499A (ja) マイクロリターダフィルムを形成するための方法
CN106154657B (zh) 一种3d显示装置及其制备方法
US20160025988A1 (en) Liquid crystal lens, fabrication method thereof and display device
TWI467245B (zh) 顯示裝置及液晶透鏡
CN106502023A (zh) 一种液晶透镜、显示装置及其控制方法
KR20150070784A (ko) 액정 프레넬 렌즈 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14912442

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15883771

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 02/02/2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15883771

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1