WO2017156875A1 - 一种液晶透镜及显示装置 - Google Patents

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WO2017156875A1
WO2017156875A1 PCT/CN2016/083464 CN2016083464W WO2017156875A1 WO 2017156875 A1 WO2017156875 A1 WO 2017156875A1 CN 2016083464 W CN2016083464 W CN 2016083464W WO 2017156875 A1 WO2017156875 A1 WO 2017156875A1
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electrode
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microprism
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杨明
陈小川
赵文卿
王倩
牛小辰
高健
王磊
卢鹏程
许睿
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京东方科技集团股份有限公司
北京京东方光电科技有限公司
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
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    • H10K50/858—Arrangements for extracting light from the devices comprising refractive means, e.g. lenses
    • H—ELECTRICITY
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    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/86—Arrangements for improving contrast, e.g. preventing reflection of ambient light

Definitions

  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of a display device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the sub-electrode 50002 may be composed of at least one linear electrode.
  • the control unit in order to control the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 003 corresponding to the regions corresponding to the electrode groups 0051 to be deflected to form the lenticular lens structure 006 corresponding to the electrode group 0051, the control unit will use the electrode group 0051 as the electrode group a repeating group, applying a different first voltage to the N/n sub-electrodes 0.00052 included in each electrode group 0051, and correspondingly setting each electrode group 0051 by setting a first voltage value applied to each sub-electrode 0052
  • the liquid crystal molecules form a refractive index gradient, thereby finally forming a lenticular lens structure. For example, as shown in FIG.
  • the liquid crystal lens provided by the embodiment of the present disclosure may be adjusted by controlling a second voltage applied to the sub-electrode 0052 in the electrode group 0051.
  • the refractive index of the microprism structure 007 thereby controlling the equivalent optical path of the microprism structure 007.
  • the larger the equivalent optical path of the microprism structure 007 the smaller the voltage difference applied to the transparent electrodes on both sides of the liquid crystal layer corresponding to the microprism structure 007.
  • the equivalent optical path of the microprism structure 007 formed at point A is smaller than the equivalent optical path of the microprism structure 007 formed at point B.
  • the display panel 200 may be a liquid crystal display panel or an electroluminescent display panel with a polarizing plate added to the display surface.
  • the liquid crystal display panel specifically includes: a first substrate 201 and a second substrate 202 opposite to each other, and a first polarizer 203 disposed under the first substrate 201, And a second polarizer 204 disposed on the second substrate 202.
  • Embodiments of the present disclosure provide a liquid crystal lens and a display device.
  • the liquid crystal lens includes: a first substrate and a second substrate opposite to each other, and a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate, located between the first substrate and the second substrate and respectively located on two sides of the liquid crystal layer a first transparent electrode and a second transparent electrode, and a control unit for applying a voltage to the first transparent electrode and the second transparent electrode; wherein the first transparent electrode is a planar electrode; the second transparent electrode is divided into a plurality of electrode groups Each electrode group includes a plurality of sub-electrodes.
  • control unit is specifically configured to apply a first voltage to the sub-electrodes in each electrode group, and control liquid crystal molecules in the liquid crystal layer corresponding to the respective electrode groups to be deflected to form a lenticular lens corresponding to the electrode group. Structure to achieve naked-eye 3D display.

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Abstract

一种液晶透镜及显示装置。液晶透镜包括第一基板（001），第二基板（002），液晶层（003），第一透明电极（004），第二透明电极（005）以及控制单元。其中，第一透明电极（004）为面状电极；第二透明电极（005）分为多个电极组（0051），每个电极组（0051）包括多个子电极（0052）。在三维显示模式下，控制单元向各电极组（0051）中的子电极（0052）施加第一电压，控制液晶层中与各电极组（0051）对应区域的液晶分子发生偏转以形成与电极组（0051）一一对应的柱状透镜结构（006），从而实现三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元向各电极组（0051）中的子电极（0052）施加第二电压，控制液晶层（003）中与各电极组（0051）对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构（007），并且控制光线在各微棱镜结构（007）中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构（007）的光程差异，从而实现曲面显示。

Description

一种液晶透镜及显示装置 技术领域
本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及显示装置。
背景技术
近年来，曲面显示因其弧线造型、更广视角、环抱感以及符合人类视觉构造等优点，已发展成为显示领域的高端产品。然而，采用物理方法制造出的曲面显示产品存在不可避免的缺点，例如在墙壁上挂置不方便、弯曲时容易破损等。目前，已经存在采用液晶透镜来实现裸眼三维(3D)显示的显示产品。然而，目前尚无采用平面显示实现曲面和3D相结合的器件。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供了一种液晶透镜及显示装置，用以利用平面显示的液晶透镜实现三维显示和曲面显示的结合。
因此，本公开实施例提供了一种液晶透镜，包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板与所述第二基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极分为多个电极组，每个所述电极组包括多个子电极；在三维显示模式下，所述控制单元配置成向各所述电极组中的所述子电极施加第一电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成与所述电极组一一对应的柱状透镜结构；并且在曲面显示模式下，所述控制单元配置成向各所述电极组中的所述子电极施加第二电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构，且控制光线在各所述微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各所述微棱镜结构的光程差异。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，各所述电极组的所述多个子电极为平行设置的多个条状子电极。
根据一种可能的实现方式，本公开实施例提供的上述液晶透镜还包括：人眼追踪单元，配置成确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构距离所述观看者越近，所述微棱镜结构的等效光程越大。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，并且S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构的等效光程越大，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，所述微棱镜结构为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。
根据一种可能的实现方式，本公开实施例提供的上述液晶透镜还包括位于所述第一基板背离所述液晶层一侧的偏光片。
本公开实施例还提供了一种显示装置，包括本公开实施例提供的上述液晶透镜，以及设置在所述液晶透镜下方的显示偏振光的显示面板。
根据一种可能的实现方式，在本公开实施例提供的上述显示装置中，所述显示面板为液晶显示面板，或在显示面具有偏振片的电致发光显示面板。
本公开实施例提供了一种液晶透镜以及包括这样的液晶透镜的显示装置。所述液晶透镜包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的液晶层，位于第一基板与第二基板之间且分别位于液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，第一透明电 极为面状电极；第二透明电极分为多个电极组，每个电极组包括多个子电极。在三维显示模式下，控制单元配置成向各电极组中的子电极施加第一电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成与电极组一一对应的柱状透镜结构，从而实现裸眼三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元配置成向各电极组中的子电极施加第二电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构，并且控制光线在各微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构的光程差异，从而实现曲面显示。上述液晶透镜在平面显示的情况下实现了曲面和3D的结合，从而可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且有利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
附图说明
图1为本公开实施例提供的液晶透镜的结构示意图；
图2a-图2d分别为本公开实施例提供的液晶透镜中第二透明电极的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的液晶透镜在三维显示模式下的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的液晶透镜在曲面显示模式下的结构示意图；以及
图5为本公开实施例提供的显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本公开实施例提供的液晶透镜及显示装置的具体实施方式进行详细说明。
附图中各部件的形状和大小不反映液晶透镜的真实比例，其目的只是示意说明本公开内容。
如图1所示，本公开实施例提供的一种液晶透镜，包括：相对而置的第一基板001和第二基板002，位于第一基板001和第二基板002之间的液晶层003，位于第一基板001与第二基板002之间且分别位于液晶层003两侧的第一透明电极004和第二透明电极005，以及用于向第一透明电极004和第二透明电极005施加电压的控制单元(图中未 示出)；其中，第一透明电极004为面状电极；第二透明电极005分为多个电极组0051，每个电极组0051包括多个平行设置的子电极0052(如图2a所示)。
如图3所示，在三维显示模式下，控制单元具体配置成向各电极组0051中的子电极0052施加第一电压，控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转以形成与电极组0051一一对应的柱状透镜结构006。
如图4所示，在曲面显示模式下，控制单元具体配置成向各电极组0051中的子电极0052施加第二电压，控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构007，并且控制光线在各微棱镜结构007中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构007的光程差异。
根据本公开实施例提供的上述液晶透镜，在平面显示的情况下实现了曲面和3D的结合，从而可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且有利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
如图1所示，根据具体实施例，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，第一透明电极004可以设置于第一基板001面向液晶层003一侧；对应地，第二透明电极005设置于第二基板002面向液晶层003一侧。可替换地，第二透明电极005可以设置于第一基板001面向液晶层003一侧；对应地，第一透明电极004设置于第一基板001面向液晶层003一侧，在此不作限定。
根据具体实施例，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，第二透明电极005具体可以包括平行设置且沿竖直方向延伸的N个子电极0052，其被分为n个电极组，每个电极组包括N/n个子电极。具体地，n为显示面板在水平方向分辨率的1/P，P为三维显示时的视图数。需要指出的是，以上提及的“水平方向”、“竖直方向”均是相对于包括上述液晶透镜的显示装置竖直悬挂使用时的情况而言的。当然，本公开并不仅限于此。事实上，本领域技术人员能够根据具体应用适当地调整显示装置在使用时的方位、取向，例如平放在桌面上等。
进一步地，如图2a和图2b所示，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，子电极0052可以由至少一条直线状电极组成。
可替换地，如图2c和图2d所示，根据具体实施例，在本公开实 施例提供的上述液晶透镜中，子电极0052也可以由多个点状电极组成。根据具体实施例，点状可以是具有规则形状的点，例如圆点、方点等。当然，其也可以为不规则形状的点，在此不作限定。
具体地，在三维显示模式下，为了控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转以形成与电极组0051一一对应的柱状透镜结构006，控制单元将以电极组0051为一重复组，对每个电极组0051中包含的N/n个子电极0052施加不同的第一电压，并且通过设定向各子电极0052加载的第一电压值，使每个电极组0051对应的液晶分子形成折射率梯度，从而最终形成柱状透镜结构。例如，如图3所示，包括在一个电极组0051中的子电极0052分别为E(1)，E(2)，...，E(N/n)，其中向子电极E(1)与E(N/n)施加的第一电压相同，向子电极E(2)与E(N/n-1)施加的第一电压相同，并且子电极E(1)所加的第一电压大于子电极E(2)所加的第二电压，以此类推。
具体地，在曲面显示模式下，为了控制液晶层003中与各电极组0051对应区域的液晶分子发生偏转形成以微棱镜结构007，并且利用光线在各微棱镜结构007中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构007的光程差异，从而实现曲面显示，控制单元将对各电极组0051中的子电极施加与第一电压不同的第二电压，从而使与观看者距离不同的各微棱镜结构的等效光程不同。具体地，微棱镜结构007距离观看者越近，微棱镜结构007的等效光程越大。例如，如图4所示，在液晶透镜中，A点相较于B点距离观看者较远，则A点处的微棱镜结构的等效光程相较于B点处的微棱镜结构的等效光程较小，以补偿从A点处的液晶透镜表面到观看者的观看距离远于从B点处的液晶透镜表面到观看者的观看距离。
可选地，如图4所示，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，可以根据观看者的位置来调节任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
根据具体实施例，本公开实施例提供的上述液晶透镜中，可以通过控制向电极组0051中的子电极0052加载的第二电压来调节所形成 的微棱镜结构007的折射率，从而控制微棱镜结构007的等效光程。另外，微棱镜结构007的等效光程越大，施加在微棱镜结构007对应的液晶层两侧的透明电极上的电压差越小。例如，在图4中，形成在A点处的微棱镜结构007的等效光程小于形成在B点处的微棱镜结构007的等效光程。因此，需要形成在A点处的微棱镜结构007的折射率nA小于形成在B点处的微棱镜结构的折射率nB。基于此，形成在A点处的微棱镜结构007的电压差大于形成在B点处的微棱镜结构007的电压差。
根据具体实施例，本公开实施例提供的上述液晶透镜还可以包括：人眼追踪单元，其配置成确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。之后，通过确定出的观看者的位置来调整曲面显示模式下形成各微棱镜结构的电压值，从而调整光线在各微棱镜结构中的等效光程。当然，在上述液晶透镜中，也可以不设置人眼追踪单元。默认地，将观看者的位置设定为液晶透镜的中心线位置。
根据具体实施例，在本公开实施例提供的上述液晶透镜中，在曲面显示模式下形成的微棱镜结构可以为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。而且，该三角形棱镜结构可以具体为直角棱镜结构，在此不做限定。
可选地，如图1所示，本公开实施例提供的上述液晶显示器还可以包括位于第一基板001背离液晶层003一侧的偏光片008。这样，通过偏光片008对液晶透镜出射光进行线偏光作用，可以有效提高显示效果。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供了一种显示装置，包括本公开实施例提供的上述液晶透镜。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。该显示装置的实施可以参见上述液晶透镜的实施例，重复之处不再赘述。
具体地，本公开实施例提供的一种显示装置，如图5所示。该显示装置包括本公开实施例提供的上述液晶透镜100，以及设置在液晶透镜100下方的显示偏振光的显示面板200。
根据具体实施例，液晶透镜100和显示面板200可以通过光学透明胶300贴合固定。
具体地，如图5所示，在本公开实施例提供的上述显示装置中，显示面板200可以采用液晶显示面板，也可以采用在显示面增加偏振片的电致发光显示面板实现。例如，当采用液晶显示面板时，如图5所示，液晶显示面板具体包括：相对而置的第一基板201和第二基板202，设置在第一基板201之下的第一偏光片203，以及设置在第二基板202之上的第二偏光片204。
本公开实施例提供了一种液晶透镜及显示装置。所述液晶透镜包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于第一基板和第二基板之间的液晶层，位于第一基板与第二基板之间且分别位于液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，第一透明电极为面状电极；第二透明电极分为多个电极组，每个电极组包括多个子电极。在三维显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第一电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成与电极组一一对应的柱状透镜结构，从而实现裸眼三维显示功能。在曲面显示模式下，控制单元具体用于向各电极组中的子电极施加第二电压，控制液晶层中与各电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构，并且控制光线在各微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各微棱镜结构的光程差异，从而实现曲面显示。上述液晶透镜在平面显示的情况下实现了曲面和3D的结合，从而可以避免采用物理方式实现曲面显示时存在的缺点，并且有利于实现三维显示和曲面显示的产品超薄设计。
显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

  1. 一种液晶透镜，包括：相对而置的第一基板和第二基板，位于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，位于所述第一基板与所述第二基板之间且分别位于所述液晶层两侧的第一透明电极和第二透明电极，以及用于向所述第一透明电极和第二透明电极施加电压的控制单元；其中，
    所述第一透明电极为面状电极；所述第二透明电极分为多个电极组，每个所述电极组包括多个子电极；
    在三维显示模式下，所述控制单元配置成向各所述电极组中的所述子电极施加第一电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成与所述电极组一一对应的柱状透镜结构；并且
    在曲面显示模式下，所述控制单元配置成向各所述电极组中的所述子电极施加第二电压，控制所述液晶层中与各所述电极组对应区域的液晶分子发生偏转以形成微棱镜结构，且控制光线在各所述微棱镜结构中的等效光程之差以补偿观看者的位置到各所述微棱镜结构的光程差异。
  2. 如权利要求1所述的液晶透镜，其中，各所述电极组的所述多个子电极为平行设置的多个条状子电极。
  3. 如权利要求1所述的液晶透镜，还包括：人眼追踪单元，配置成确定观看者在所述液晶透镜前方的位置。
  4. 如权利要求1所述液晶透镜，其中，所述微棱镜结构距离所述观看者越近，所述微棱镜结构的等效光程越大。
  5. 如权利要求4所述液晶透镜，其中，任意两个所述微棱镜结构之间的等效光程差为：S(Binner)-S(Ainner)＝S/cosβ-S；
    其中，S为观看者到B微棱镜结构的距离，S/cosβ为观看者到A微棱镜结构的距离，β为观看者观看A和B微棱镜结构之间的张角；S(Ainner)为在A微棱镜结构中的等效光程，并且S(Binner)为在B微棱镜结构中的等效光程。
  6. 如权利要求1所述液晶透镜，其中，所述微棱镜结构的等效光程越大，施加在所述微棱镜结构对应的液晶层两侧的透明电极上的电 压差越小。
  7. 如权利要求1所述液晶透镜，其中，所述微棱镜结构为三角形棱镜结构和/或四边形棱镜结构。
  8. 如权利要求1-7任一项所述液晶透镜，其中，所述子电极由至少一条直线状电极或多个点状电极组成。
  9. 如权利要求1-7任一项所述的液晶透镜，还包括位于所述第一基板背离所述液晶层一侧的偏光片。
  10. 一种显示装置，包括如权利要求1-9任一项所述的液晶透镜，以及设置在所述液晶透镜下方的显示偏振光的显示面板。
  11. 如权利要求10所述的显示装置，其中，所述显示面板为液晶显示面板，或在显示面具有偏振片的电致发光显示面板。
PCT/CN2016/083464 2016-03-18 2016-05-26 一种液晶透镜及显示装置 WO2017156875A1 (zh)

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