CN104656337A - 一种液晶透镜及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液晶透镜及显示装置，属于三维立体显示技术领域，其可解决现有的液晶透镜结构无法满足横屏或竖屏都可以观看裸眼立体显示内容的问题。本发明的液晶透镜包括第一基板、第二基板，以及设置在所述第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板中至少之一上靠近液晶层一侧设置多个相互平行的条状电极，所述条状电极相对显示面板的子像素排列方向设置的方式，使得在显示面板的横向和竖向都实现裸眼3D显示。本发明的液晶透镜适用于所有显示装置，尤其适用于便携显示装置，如手机或平板电脑。

Description

一种液晶透镜及显示装置

技术领域

本发明属于三维立体显示技术领域，具体涉及一种液晶透镜及显示装置。

背景技术

随着三维立体显示技术的快速发展，立体显示装置也有了越来越大的需求量。在实现三维立体显示的众多技术当中，裸眼立体显示由于其无需观看者戴眼镜，因此它在三维立体显示领域中备受青睐。

目前，如图1所示，实现裸眼立体显示的装置是在显示面板4前设置光栅，显示面板4的像素在行方向上分割为奇数列像素和偶数列像素，或在列方向上分为奇数行像素和偶数行像素，从而为观看者的左右眼分别提供两幅不同的图像，即使左右眼分别看到奇数列和偶数列的像素，利用观看者左眼图像和右眼图像的视差效应形成景深，进而产生立体显示效果。光栅又包括遮挡式和分光式两种，遮挡式技术严重地降低了3D显示的亮度，如果要提升亮度，则需要增加背光亮度、增大功耗，因而存在缺陷。分光式是近来倍受市场关注的新技术，而分光式技术分为柱状物理透镜和液晶透镜1等，其中尤其液晶透镜1技术是现在关注的重点。液晶透镜1通常是由第一基板11、第二基板12，以及两基板之间的液晶层13组成，第一基板11上设置有条状电极111，第二基板12上设置有板状电极121，利用条状电极111与板状电极121之间形成的电场驱动中间的液晶层13，使液晶层13形成若干个透镜单元，从而使显示面板不同位置所显示的图像分别向左眼视区和右眼视区进行折射，形成立体图像。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前液晶透镜1中的条状电极111是平行于像素排列方向的，故其形成的“透镜”也是沿像素排列方向分布的，而这样的结构无法满足横屏或竖屏都可以观看裸眼立体显示内容。具体的，现有的液晶透镜1只能沿水平或竖直方向中的一种分割像素，例如，对于在行方向上将显示面板4的像素分割为奇数列和偶数列的现有显示装置，只有当左右眼沿与行方向平行的方向分布时，才能使奇数列和偶数列像素的图像分别进入人的左、右眼，形成视觉差，人脑将接收到的图像信息合成后产生3D效果；即该显示装置只有在将屏幕相对于眼睛竖直放置(即竖屏)时，人眼才能裸眼观看到3D图像，若将屏幕横过来，则人眼无法看到3D图像。而对于手机、平板电脑等便携显示装置，当人们裸眼观看不同显示内容，不同长宽比例的3D图像时，经常需要横竖翻转屏幕。所以需要提供一种可以使得屏幕横竖翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像的液晶透镜。

发明内容

本发明针对现有的液晶透镜无法满足屏幕横竖翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像的问题，提供一种液晶透镜。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

一种液晶透镜，包括第一基板、第二基板，以及设置在所述第一基板与第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板中至少之一上靠近液晶层一侧设置多个相互平行的条状电极，所述条状电极相对显示面板的子像素排列方向设置的方式，使得在显示面板的横向和竖向都实现裸眼3D显示。

优选的，所述条状电极相对显示面板的子像素排列方向倾斜设置。

优选的，所述条状电极的长度方向与显示面板的子像素的一个对角线的方向平行。

优选的，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；所述第一基板内侧的配向膜的摩擦方向与所述第二基板内侧的配向膜的摩擦方向平行且相反。

优选的，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；所述配向膜的摩擦方向与条状电极的长度方向间的夹角为0-30度。

优选的，所述配向膜的摩擦方向与条状电极的长度方向间的夹角为0度。

优选的，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；所述配向膜的摩擦方向与所述显示面板的偏振片的透振方向平行。

优选的，所述条状电极的宽度为5-20μm，相邻的所述条状电极的间距为5-50μm。

本发明还提供一种显示装置，包括显示面板和设置于所述显示面板出光侧的液晶透镜，所述液晶透镜为上述的可以使得屏幕横竖翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像的液晶透镜。

优选的，所述显示装置为移动式显示装置。

优选的，所述显示装置为手机或平板电脑。

其中，子像素的排列方向是指子像素列的方向或子像素行的方向。

本发明的液晶透镜的条状电极相对显示面板的子像素排列方向倾斜设置，使每个液晶透镜单元在行方向和列方向都能分光，使得屏幕横竖翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像。本发明的液晶透镜适用于所有显示装置，尤其适用于便携显示装置，如手机或平板电脑。

附图说明

图1为现有技术的裸眼立体显示装置的示意图；

图2为本发明的实施例2的显示装置的示意图；

图3为本发明的实施例2的液晶透镜的条状电极及配向膜摩擦方向的示意图；

图4为本发明的实施例2的液晶透镜的条状电极设置方向的示意图；

图5为本发明的实施例2的显示装置横屏观看立体显示图像的示意图；

图6为本发明的实施例2的显示装置竖屏观看立体显示图像的示意图；

其中，附图标记为：1、液晶透镜；11、第一基板；111、条状电极；112、第一基板配向膜；12、第二基板；121、板状电极；122、第二基板配向膜；13、液晶层；4、显示面板；41、子像素；42、偏振片；L、液晶透镜单元节距；a、第一基板配向膜摩擦方向；b、第二基板配向膜摩擦方向。

具体实施方式

为使本领域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作进一步详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种液晶透镜，包括第一基板、第二基板，以及设置在第一基板与第二基板之间的液晶层，第一基板和第二基板中至少之一上靠近液晶层一侧设置多个相互平行的条状电极，条状电极相对显示面板的子像素排列方向设置的方式，使得在显示面板的横向和竖向都实现裸眼3D显示。一般来说，液晶透镜设于显示面板的出光侧。

更具体地，液晶透镜的条状电极相对显示面板的子像素排列方向倾斜设置，使每个液晶透镜单元在行方向和列方向都能分光，使得屏幕横竖翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像。本发明的液晶透镜适用于所有显示装置，尤其适用于便携显示装置，如手机或平板电脑。

实施例2：

本实施例提供一种液晶透镜1，如图2-6所示，包括第一基板11、第二基板12，以及设置在第一基板11与第二基板12之间的液晶层13，第一基板11靠近液晶层一侧设置多个相互平行的条状电极111。

也就是说，与现有技术类似，本实施例的液晶透镜1也包括第一基板11、第二基板12和夹在基板间的液晶层13，且至少其中一个基板上有条状电极111，而另一基板上可有板状电极121(或者也可为条状电极)，从而这件形成电场，驱动液晶形成液晶透镜1。其中，具体的，可以是每个条状电极111形成一个透镜单元，或者，也可通过控制条状电极111电压，使多个条状电极111形成一个透镜单元，由于形成透镜的具体方式是已知的，故在此不再详细描述。

本实施例中，以条状电极111位于第一基板11上，板状电极121位于第二基板12上为例进行说明。但应当理解，若条状电极111位于第二基板12上，而板状电极121位于第一基板11上也是可行的。

当本实施例当液晶透镜1设于显示面板4出光侧时，条状电极111相对显示面板的子像素41排列方向倾斜设置。

也就是说，不同于现有技术，当本实施例的液晶透镜1设于显示面板4出光侧时，条状电极111不是平行于显示面板的子像素41的行或列的方向，而是与子像素41的行或列的方向有一定的角度，从而液晶透镜1的水平和竖直方向都能分割像素。

其中，显示面板中各子像素41是排成阵列的，即它们是沿行方向和列方向排布的，故该行或列的方向即为子像素41排列方向。

优选的，条状电极111的长度方向与显示面板的子像素41的一个对角线的方向平行。

也就是说，如图3、图4所示，先计算出显示面板的子像素41的对角线与子像素41的行的方向的夹角α，然后将条状电极111的长度方向与子像素41的行的方向的夹角β设置为与α相同。

以5.5寸的全分辨率手机显示屏为例，其子像素41的长为63μm，宽为21μm，计算可得子像素41的对角线与子像素41的行的方向的夹角是71.57度，然后将液晶透镜1的条状电极111的长度方向与子像素41的行的方向的夹角也设为71.57度。

这是因为按照以上设计，液晶透镜1的各透镜单元中，液晶分子会按照液晶透镜1的条状电极111长度的方向排布，而液晶分子会对平行于其长轴方向的偏振光有偏折作用，偏折后的光线可以通过正交分解的方式分为行方向的和列方向的，这样每个液晶分子在行方向和列方向都能分光，即每个透镜单元在行方向和列方向都能分光，从而实现横屏、竖屏翻转切换时均能呈现清晰地裸眼3D图像。

优选的，条状电极111的宽度为5-20μm，相邻的条状电极111的间距为5-50μm。

经过研究发现，以上的条状电极111的宽度及条状电极111的间距范围可满足大多数显示装置的需要。以5.5寸的全分辨率手机显示屏为例，其4个子像素41为一个透镜单元节距L，则一个透镜单元节距L是79.67微米，每个透镜单元对应7个条状电极111，条状电极111的宽度和间距为5.69微米。

下面对以上液晶透镜1的工作方式进行更详细的描述。

当需要横屏观看裸眼立体显示图像时，如图5所示，首先输入行排列的立体显示图像，其中以一个透镜单元对应4个子像素41(例如标着A1、A2、A3、A4的子像素41)为例，那么就需要4个视点的立体显示图像，经透镜单元分光后得到4个区间的单视点图像，再分别地进入人的左右眼，经大脑融合后产生立体显示图像。

当需要竖屏观看裸眼立体显示图像时，如图6所示，首先输入竖屏方向排列的立体显示图像，一个透镜单元对应4个子像素41，那么就需要4个视点的立体显示图像，经液晶透镜单元分光后得到4个区间的单视点图像，在依次分别地进入人的左右眼，经大脑融合后产生立体显示图像。

优选的，第一基板11和第二基板12的内侧均设有配向膜；第一基板内侧的配向膜112的摩擦方向a与第二基板内侧的配向膜122的摩擦方向b平行且相反。

也就是说，如图3所示，第一基板内侧的配向膜112的摩擦方向a与第二基板内侧的配向膜122的摩擦方向b是相反的。

优选的，配向膜的摩擦方向与条状电极111的长度方向间的夹角为0-30度。更优选的，配向膜的摩擦方向与条状电极111的长度方向间的夹角为0度。

也就是说，配向膜的摩擦方向与条状电极111的方向平行。

优选的，显示面板4出光侧设有偏振片42，配向膜的摩擦方向与显示面板的偏振片42的透振方向平行。

这是因为，在实际的3D方案设计中，当3D串扰值减少时，摩尔纹却相应增大，两个参数是反向影响的，若第一基板内侧的配向膜112的摩擦方向与第二基板内侧的配向膜122的摩擦方向相反，且配向膜的摩擦方向与条状电极111的方向平行，这样可以解决横屏观看和竖屏观看的3D串扰及摩尔纹的问题，实现二者的平衡，使得横竖屏均可呈现裸眼立体图像。

显然，上述实施例的参数设置还可进行许多变化；例如：配向膜的摩擦方向与条状电极111的长度方向间的夹角为15度或20度等，或条状电极的宽度分别为5、8、10、20μm等，相邻的条状电极的间距相应为5、9、30、50μm等，也完全可以实现横竖屏呈现裸眼立体图像。

实施例3：

本实施例提供了一种显示装置，其包括显示面板和设置于所述显示面板出光侧的液晶透镜，所述液晶透镜为上述任意一种液晶透镜。所述显示装置可以为移动式显示装置，如电子纸、手机、平板电脑、数码相机、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

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 (11)

1.一种液晶透镜，包括第一基板、第二基板，以及设置在所述第一基板与第二基板之间的液晶层，其特征在于，所述第一基板和第二基板中至少之一上靠近液晶层一侧设置多个相互平行的条状电极，所述条状电极相对显示面板的子像素排列方向设置的方式，使得在显示面板的横向和竖向都实现裸眼3D显示。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述条状电极相对显示面板的子像素排列方向倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述条状电极的长度方向与显示面板的子像素的一个对角线的方向平行。

4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；所述第一基板内侧的配向膜的摩擦方向与所述第二基板内侧的配向膜的摩擦方向平行且相反。

5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；所述配向膜的摩擦方向与条状电极的长度方向间的夹角为0-30度。

6.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述配向膜的摩擦方向与条状电极的长度方向间的夹角为0度。

7.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板和第二基板的内侧均设有配向膜；当所述液晶透镜设于显示面板出光侧时，所述配向膜的摩擦方向与所述显示面板的偏振片的透振方向平行。

8.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述条状电极的宽度为5-20μm，相邻的所述条状电极的间距为5-50μm。

9.一种显示装置，包括显示面板和设置于所述显示面板出光侧的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜为权利要求1至8任一项所述的液晶透镜。

10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为移动式显示装置。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为手机或平板电脑。