CN102902115B - 一种立体显示装置及液晶透镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立体显示装置，包括显示面板和液晶透镜，液晶透镜的第一电极层包括沿第一方向排列且沿第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条。本发明还提供一种液晶透镜。通过上述方式，本发明能够在3D显示模式下使液晶层产生沿第二方向上呈阶梯状分布的多个柱状透镜单元，在实现3D立体显示效果的同时，有效地降低3D显示模式下的双眼信号串扰。

Description

一种立体显示装置及液晶透镜
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别是涉及一种立体显示装置及液晶透镜。
背景技术
随着液晶显示技术的日益成熟，立体显示技术也得到了蓬勃发展。立体显示技术主要分为眼镜式和裸眼式两大类。眼镜式立体显示技术通常需要用户佩戴特制的眼镜才能观看到立体影像，这不仅使用户需要额外花费金钱购买眼镜，并且佩戴眼镜也会影响用户观看的舒适度，对于推动立体显示的普及而言，眼镜无疑是一大障碍。而裸眼式立体显示技术则摆脱了眼镜的束缚，不需要额外的设备即可使用户观看到立体影像，因此更受用户和商家的欢迎。
裸眼式立体显示器一般采用斜向柱状透镜阵列实现立体显示，由于柱状透镜不会遮挡背光，因此能提高亮度分布的均匀性，显示效果更佳。
采用柱状透镜阵列的立体显示器，其主要是通过柱状透镜阵列将左眼所需的图像和右眼所需的图像分别转向至观看者的左眼和右眼，以达到3D显示效果，但是，斜向柱状透镜阵列却容易造成双眼信号串扰。如图1所示，以2视图的立体显示器为例，显示屏101提供的图像包括左眼图像1和右眼图像2，左眼图像1和右眼图像2经过柱状透镜102时，对于柱状透镜的一特定角度103而言，会同时将左眼图像1和右眼图像2均投射至该特定角度103，导致左眼图像1和右眼图像2重叠，当用户在对应于特定角度103的视角观看时则会同时看到左眼图像1和右眼图像2而无法观看到清晰的立体图像。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种立体显示装置及液晶透镜，能够降低立体显示装置在3D显示模式下的双眼信号串扰。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种立体显示装置，立体显示装置包括：显示面板，显示面板包括沿第一方向和与第一方向垂直的第二方向以阵列方式排列的多个像素单元；液晶透镜，液晶透镜设置于多个像素单元上方，且包括相对设置的第一电极层和第二电极层以及设置于第一电极层和第二电极层之间的液晶层，第一电极层包括沿第一方向排列且沿第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，以使液晶层在第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元。
其中，第一方向为显示面板的行方向，第二方向为显示面板的列方向。
其中，每一电极条包括交替连接的多个第一电极分支和多个第二电极分支，多个第一电极分支沿第二方向顺次延伸且沿第一方向间隔排列，多个第二电极分支分别连接于相邻的两个第一电极分支的相邻端部之间。
其中，每一第一电极分支在第二方向上覆盖第一正整数个像素单元。
其中，相邻的两个第一电极分支在第一方向上彼此间隔第二正整数个像素单元。
其中，第一正整数和第二正整数分别为1。
其中，第二电极分支沿第一方向延伸或相对第一方向倾斜延伸。
其中，显示面板进一步包括位于像素单元之间的黑矩阵，第二电极分支的位置与黑矩阵的位置对应。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种液晶透镜，液晶透镜包括相对设置的第一电极层和第二电极层以及设置于第一电极层和第二电极层之间的液晶层，第一电极层包括沿预定的第一方向排列且沿与第一方向垂直的第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，以使液晶层在第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元。
其中，每一电极条包括交替连接的多个第一电极分支和多个第二电极分支，多个第一电极分支沿第二方向顺次延伸且沿第一方向间隔排列，多个第二电极分支分别连接于相邻的两个第一电极分支的相邻端部之间。
本发明的有益效果是：本发明立体显示装置中，液晶透镜的第一电极层包括沿第一方向排列且沿第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，在对电极条施加驱动电压时使得液晶层在第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元，通过阶梯状分布的多个柱状透镜单元的作用，在实现3D立体显示效果的同时，有效地降低3D显示模式下的双眼信号串扰。
附图说明
图1是现有技术中一种裸眼式立体显示器的结构示意图；
图2是本发明立体显示装置的一实施方式的俯视图；
图3是图2的立体显示装置沿AA’方向的截面示意图；
图4是图2的立体显示装置在3D显示模式下形成的柱状透镜单元的示意图；
图5是本发明立体显示装置的又一实施方式的俯视图；
图6是图5的立体显示装置在3D显示模式下形成柱状透镜单元的示意图；
图7是本发明立体显示装置的又一实施方式的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细描述。
参阅图2和图3，本发明立体显示装置一实施方式中，立体显示装置为2视图立体显示装置，其包括显示面板11和液晶透镜12。其中，显示面板11包括沿第一方向x和与第一方向x垂直的第二方向y以阵列方式排列的多个像素单元111。本实施方式中，第一方向x为显示面板11的行方向，第二方向y为显示面板11的列方向。液晶透镜12设置在显示面板11显示面的一侧，位于多个像素单元111的上方，以使得显示面板11的图像光线经过液晶透镜12射出。液晶透镜12包括相对设置的第一基板121和第二基板122，以及相对设置的第一电极层123和第二电极层124，第一电极层123位于第一基板121面对第二基板122一侧，第二电极层124位于第二基板122面对第一基板121一侧。液晶透镜12还包括设置在第一电极层123和第二电极层124之间的液晶层125。
其中，第二电极层124包括公共电极1241。第一电极层123包括沿第一方向x排列且沿第二方向y呈阶梯状分布的多个电极条1231（图2中只示出了部分电极条1231）。具体为，每个电极条1231包括交替连接的多个第一电极分支12311和多个第二电极分支12312，多个第一电极分支12311沿第二方向y顺次延伸且沿第一方向x间隔排列，多个第二电极分支12312分别连接于相邻的两个第一电极分支12311的相邻端部之间，并且第二电极分支12312沿第一方向x延伸。在一个电极条1231中，每个第一电极分支12311在第二方向y上覆盖第一正整数个像素单元111，而相邻的两个第一电极分支12311在第一方向x上彼此间隔第二正整数个像素单元111。
本实施方式中，第一正整数和第二正整数均为1，即每个第一电极分支12311在第二方向y上覆盖了1个像素单元111，相邻的两个第一电极分支12311在第一方向x上彼此间隔1个像素单元111。显示面板11进一步还包括位于像素单元111之间的黑矩阵（图未示），第一电极分支12311的位置与列像素单元111之间的黑矩阵的位置对应，第二电极分支12312的位置与行像素单元111之间的黑矩阵的位置对应，由此可在一定程度上提高立体显示装置的穿透率。
通过电极条1231的阶梯状结构，在3D显示模式下对多个电极条1231施加驱动电压，以使得液晶层125在第二方向y上形成如图4所示的阶梯状分布的多个柱状透镜单元13，多个柱状透镜单元13能够实现3D立体显示效果，同时减少3D显示模式下的双眼信号串扰现象，使观看者能看到更清晰的3D立体影像。
具体地，请一并参阅图4，在3D显示模式下，电压供给装置126在第一电极层124上的公共电极1241施加公共电压Vc，并在相邻两个电极条1231施加3D显示所需的驱动电压。并且，优选地，相邻两个电极条1231的驱动电压值互不相同，以使得相邻两个电极条1231与公共电极之间形成不同的电压差。例如，如图3和图4所示，对于依序排列的三个电极条1231，使中间的电极条1231的驱动电压的电压值V0小于与其相邻的左右两侧的电极条1231的驱动电压的电压值V1，由此使得公共电极1241与中间的电极条1231之间的电压差小于公共电极1241与左右两侧的电极条1231之间的电压差。该电压差在液晶层125内产生以中间的电极条1231为中心且左右两侧的电极条1231为边缘的呈中心对称的电场。液晶层125内的液晶分子在该电场的作用下沿电场排列，使得在液晶层125内形成如图4所示的多个柱状透镜单元13。而由于电极条1231沿第二方向y呈阶梯状延伸，因此所形成的多个柱状透镜单元13也在第二方向y上呈阶梯状分布。
显示面板11的多个像素单元111在第一方向x上交替显示图像1和图像2，并且相邻的同一图像在第二方向y上间隔一个像素单元111。图像1和图像2在经过柱状透镜单元13时，柱状透镜单元13将左眼所需的图像送至左眼，将右眼所需的图像送至右眼，以使观看者无需佩戴眼镜即可观看到3D立体图像，由此实现了3D立体显示。而多个柱状透镜单元13在第二方向y上呈阶梯状分布，每个柱状透镜单元13在第一方向x上覆盖两个分别对应图像1和图像2的像素单元111，相邻的两个柱状透镜单元13在第二方向y上错开一个像素单元111，由此使得对应不同位置像素单元111的同一图像始终对应柱状透镜单元13的同一个位置，例如在第二方向y上的图像1均对应柱状透镜单元13的同一个位置a1，该位置a1始终只投射图像1而不会投射图像2。可以理解为，对于多个柱状透镜单元13的同一出射角度而言，只会投射同一图像，而不会同时将不同的两个图像投射出去，有效地降低3D显示模式下左右图像间的串扰，进而能获得更好的立体显示效果。
值得注意的是，本实施方式中，电极条1231的第二电极分支12312沿第一方向x延伸，其方向与第一方向x平行。在另一实施方式中，如图5所示，液晶透镜22设置于显示面板21的多个像素单元211上方，液晶透镜22中的电极条2231的第二电极分支22312相对于第一方向x倾斜延伸，而第一电极分支22311沿第二方向y延伸。优选地，第二电极分支22312相对于第一方向x的倾斜角度小于10度，并且第二电极分支22312的位置与像素单元211的黑矩阵位置相对应。而由于第二电极分支22312的位置与黑矩阵的位置对应，其相对第一方向x的倾斜对显示效果并不会造成较大的影响，通过对多个电极条2231施加驱动电压以形成如图6所示的在第二方向y上呈阶梯状分布的多个柱状透镜单元23，由此能够有效地降低3D显示模式下左右图像间的串扰。具体的驱动方式可参考上述实施方式进行，此处不进行一一赘述。
为了更好地理解本发明的技术方案，本发明还提供立体显示装置的另一实施方式，参阅图7，本实施方式的立体显示装置为8视图立体显示装置，包括显示面板31和液晶透镜32，与上述实施方式的主要区别在于，本实施方式的立体显示装中，每个电极条3231的第一电极分支32311在第二方向y上覆盖显示面板31的两个像素单元311，相邻的两个第一电极分支32311在第一方向x上仍是彼此间隔一个像素单元311。相邻的两个电极条3231在第一方向x上间隔两个（相对于第一电极分支32311而言）像素单元311。
在3D显示模式下，采用如上述实施方式的驱动方式驱动液晶透镜工作，使相邻的两个电极条3231的驱动电压的电压值互不相同，使得相邻两个电极条3231与公共电极之间形成不同的电压差，以在液晶层形成如图7所示的多个柱状透镜单元33。多个柱状透镜单元33在第二方向y上呈阶梯状分布，并且每个柱状透镜单元33在第一方向x上覆盖四个像素单元311，在第二方向y上覆盖两个像素单元311。相邻两行像素单元311在第一方向x上分别交替显示四幅图像，分别为图像1-4和图像5-8，在第二方向y上同一图像错开一个像素单元311。由于多个柱状透镜单元33在第二方向y上呈阶梯状分布，相邻的两个柱状透镜单元33在第二方向y上错开一个像素单元，使得对应不同位置像素单元311的同一图像始终对应柱状透镜单元33的同一个位置，例如在第二方向y上的图像1均对应柱状透镜单元33的同一个位置a2，该位置a2始终只投射图像1而不会投射其他图像，即每个柱状透镜单元33的位置a2只投射同一图像，由此能够有效地降低左右图像间的串扰。
本发明还提供液晶透镜的一实施方式，在该实施方式中，液晶透镜包括相对设置的第一电极层和第二电极层以及设置于第一电极层和第二电极层之间的液晶层。其中，第一电极层包括沿预定的第一方向排列且沿与第一方向垂直的第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，以使液晶层在第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置包括：
显示面板，所述显示面板包括沿第一方向和与所述第一方向垂直的第二方向以阵列方式排列的多个像素单元，所述第一方向为所述显示面板的行方向，所述第二方向为所述显示面板的列方向；
液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述多个像素单元上方，且包括相对设置的第一电极层和第二电极层以及设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第一电极层包括沿所述第一方向排列且沿所述第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，以使所述液晶层在所述第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元，每条所述电极条在第二方向上覆盖的像素单元的数量与一列像素单元的数量相同。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每一所述电极条包括交替连接的多个第一电极分支和多个第二电极分支，所述多个第一电极分支沿所述第二方向顺次延伸且沿所述第一方向间隔排列，所述多个第二电极分支分别连接于相邻的两个所述第一电极分支的相邻端部之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每一所述第一电极分支在所述第二方向上覆盖第一正整数个所述像素单元。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，相邻的两个所述第一电极分支在所述第一方向上彼此间隔第二正整数个所述像素单元。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一正整数和所述第二正整数分别为1。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二电极分支沿所述第一方向延伸或相对所述第一方向倾斜延伸。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述显示面板进一步包括位于所述像素单元之间的黑矩阵，所述第二电极分支的位置与所述黑矩阵的位置对应。
8.一种液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜包括相对设置的第一电极层和第二电极层以及设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第一电极层包括沿预定的第一方向排列且沿与所述第一方向垂直的第二方向呈阶梯状延伸的多个电极条，以使所述液晶层在所述第二方向上形成阶梯状分布的多个柱状透镜单元，所述第一方向为显示面板的行方向，所述第二方向为所述显示面板的列方向，每条所述电极条在第二方向上覆盖的像素单元的数量与一列像素单元的数量相同。
9.根据权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于，每一所述电极条包括交替连接的多个第一电极分支和多个第二电极分支，所述多个第一电极分支沿所述第二方向顺次延伸且沿所述第一方向间隔排列，所述多个第二电极分支分别连接于相邻的两个所述第一电极分支的相邻端部之间。
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