CN105446028A - 一种液晶透镜板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶透镜板和显示装置，以使显示装置的出光方向可控，从而提高光利用率，并丰富显示装置的应用场合。液晶透镜板包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：所述第一基板和第二基板设置有形成电场的第一电极和第二电极，所述第二电极包括呈阵列排布的多个电极单元，所述电极单元与第一电极之间的电场驱动液晶层形成透镜等效单元。

Description

一种液晶透镜板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶透镜板和显示装置。

背景技术

目前，常见显示装置一般为薄膜晶体管液晶显示器(ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，TFT-LCD)或有机发光二极管显示器(OrganicLight-EmittingDiode，OLED)，这些显示装置发出的光线形成球形发射的光场，因此，显示装置在空间有着广泛的发光视角。

然而，正是由于显示装置在空间有着广泛的发光视角，这使得被人眼接收的光能只有很少一部分，显示装置的光能利用率较低。近年来，随着各类显示装置的快速发展，如何提高光能利用率得到了人们更多的关注，也是本发明亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种液晶透镜板和显示装置，以使显示装置的出光方向可控，从而提高光利用率，并丰富显示装置的应用场合。

本发明实施例提供了一种液晶透镜板，包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：

所述第一基板和第二基板设置有形成电场的第一电极和第二电极，所述第二电极包括呈阵列排布的多个电极单元，所述电极单元与第一电极之间的电场驱动液晶层形成透镜等效单元。

可选的，每个电极单元包括呈辐射状排列的至少两个环状电极。

采用该结构设计时，液晶透镜板上的透镜等效单元的位置不可调，可通过调整电极单元中环状电极的电压从而调整透镜等效单元的焦距。

具体的，所述环状电极为封闭的环状电极或具有断点的环状电极；所述环状电极包括圆形环状电极、方形环状电极或三角形环状电极。

当环状电极为圆形环状电极时，透镜等效单元可以认为是球面镜等效单元，当环状电极为方形环状电极或三角形环状电极时，透镜等效单元可以认为是棱锥镜等效单元。

可选的，每个电极单元包括多个点阵电极。

采用该结构设计，液晶透镜板上的透镜等效单元的位置可调，可通过调整点阵电极的电压从而调整透镜等效单元的位置和焦距。

具体的，所述点阵电极为圆形点阵电极、方形点阵电极或三角形点阵电极。

液晶透镜板上的多个透镜等效单元可以对准直光方向进行调整，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；此外，可将该液晶透镜板应用在防窥显示、全息显示或裸眼3D显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

本发明实施例提供了一种显示装置，包括显示模组和位于显示模组出光侧的如前述任一技术方案所述的液晶透镜板，其中：

所述液晶透镜板的透镜等效单元用于对所述显示模组的出射光进行方向调整。

在本发明实施例的技术方案中，显示模组发出准直光，液晶透镜板上的多个透镜等效单元对准直光进行方向调整，可根据显示装置的应用场合控制其出光方向，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；此外，可利用该方案将显示装置应用在防窥显示、全息显示或裸眼3D显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

可选的，所述显示模组包括背光模组、液晶面板和光准直校正器件，其中：所述液晶面板位于背光模组出光侧；所述光准直校正器件位于背光模组和液晶面板之间，或者，所述光准直校正器件位于液晶面板出光侧。

可选的，所述显示模组包括有机发光二极管显示面板和光准直校正器件，其中：所述光准直校正器件位于有机发光二极管显示面板出光侧。

可选的，所述光准直校正器件为棱镜膜。

优选的，所述显示模组中与透镜等效单元位置相对的若干个像素部分被选择关闭。这样，不但可以节约光能源，还有利于实现显示装置出光的精确控制，从而提高显示品质。

可选的，所述显示装置包括防窥显示装置、裸眼3D显示装置、全息显示装置或局部光能量增强的显示装置。如前所述，显示装置的应用场合比较丰富，适用范围较广。

附图说明

图1为本发明实施例一显示装置示意图；

图2为本发明实施例二显示装置示意图；

图3为本发明实施例三显示装置示意图；

图4为本发明实施例四显示装置示意图；

图5为本发明实施例五中液晶透镜板的第二基板示意图；

图6为本发明实施例六中液晶透镜板的第二基板上的电极单元示意图；

图7为本发明实施例七中液晶透镜板的第二基板示意图；

图8为实施例七中透镜等效单元对光线折射示意图。

具体实施方式

为使显示装置的出光方向可控，从而提高光利用率，并丰富显示装置的应用场合，本发明实施例提供了一种液晶透镜板和显示装置。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种液晶透镜板，包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：

第一基板和第二基板设置有形成电场的第一电极和第二电极，第二电极包括呈阵列排布的多个电极单元，电极单元与第一电极之间的电场驱动液晶层形成透镜等效单元。

可选的，每个电极单元包括呈辐射状排列的至少两个环状电极。

采用该结构设计时，液晶透镜板上的透镜等效单元的位置不可调，可通过调整电极单元中环状电极的电压从而调整透镜等效单元的焦距。

具体的，环状电极为封闭的环状电极或具有断点的环状电极；环状电极包括圆形环状电极、方形环状电极或三角形环状电极。

当环状电极为圆形环状电极时，透镜等效单元可以认为是球面镜等效单元，当环状电极为方形环状电极或三角形环状电极时，透镜等效单元可以认为是棱锥镜等效单元。

可选的，每个电极单元包括多个点阵电极。

采用该结构设计，液晶透镜板上的透镜等效单元的位置可调，可通过调整点阵电极的电压从而调整透镜等效单元的位置和焦距。

具体的，点阵电极为圆形点阵电极、方形点阵电极或三角形点阵电极。

液晶透镜板上的多个透镜等效单元可以对准直光方向进行调整，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；此外，可将该液晶透镜板应用在防窥显示、全息显示或裸眼3D显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

本发明实施例提供了一种显示装置，包括显示模组和位于显示模组出光侧的如前述任一技术方案的液晶透镜板，其中：

显示模组发出准直光；

液晶透镜板的透镜等效单元对准直光进行方向调整。

在本发明实施例的技术方案中，显示模组发出准直光，液晶透镜板上的多个透镜等效单元对准直光进行方向调整，可根据显示装置的应用场合控制其出光方向，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；此外，可利用该方案将显示装置应用在防窥显示、全息显示或裸眼3D显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

可选的，显示模组包括背光模组、液晶面板和光准直校正器件，其中：液晶面板位于背光模组出光侧；光准直校正器件位于背光模组和液晶面板之间，或者，光准直校正器件位于液晶面板出光侧。

可选的，显示模组包括有机发光二极管显示面板和光准直校正器件，其中：光准直校正器件位于有机发光二极管显示面板出光侧。

可选的，光准直校正器件为棱镜膜。

优选的，显示模组中与透镜等效单元位置相对的若干个像素部分被选择关闭。这样，不但可以节约光能源，还有利于实现显示装置出光的精确控制，从而提高显示品质。

可选的，显示装置包括防窥显示装置、裸眼3D显示装置、全息显示装置或局部光能量增强的显示装置。如前，显示装置的应用场合比较丰富，适用范围较广。

如图1所示，本发明一实施例提供的显示装置，包括显示模组1和位于显示模组1出光侧的液晶透镜板2，其中：显示模组1发出准直光；液晶透镜板2包括呈阵列排布的多个透镜等效单元20，透镜等效单元20对准直光进行方向调整，即将准直光调整为在三维坐标系下方向可控的光。

在本发明实施例中，某一部件的“出光侧”可以理解为：显示装置在通常使用时，该部件靠近观看着的一侧。

此外，值得一提的是，本发明实施例中所提及的准直光并不限定为光线与屏幕绝对垂直，可以允许一定的误差范围，例如，显示模组1发出的准直光与屏幕的夹角为90°±α，α为设定的误差角度。

在本发明实施例的技术方案中，显示模组1发出准直光，液晶透镜板2上的多个透镜等效单元20对准直光进行方向调整，可根据显示装置的应用场合控制其出光方向，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；此外，可利用该方案将显示装置应用在防窥显示、全息显示或裸眼3D显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

显示装置的具体类型不限，例如可以为2D显示装置、防窥显示装置、裸眼3D显示装置、全息显示装置、需要局部光能量增强的显示装置，等等。例如，显示装置为裸眼3D显示装置时，准直光经过各列透镜等效单元后被调制为分别射向观看者左眼视区和右眼视区的光，从而实现裸眼3D显示。再例如，显示装置为防窥显示装置时，准直光经过各透镜等效单元后被调制的可视角很小，仅屏幕正前方的观看者可以看到画面显示，其它位置的窥视者无法看到画面显示。

在本发明的上述实施例中，显示模组1的具体类型不限，例如可以为液晶显示模组。

如图2所示，液晶显示模组的结构可以为：包括背光模组10、液晶面板11和光准直校正器件12，其中，液晶面板11位于背光模组10出光侧；光准直校正器件12位于背光模组10和液晶面板11之间。背光模组10发出球形光场，光准直校正器件12将背光模组10发出的发散光调制为准直光，使光垂直于液晶面板11入射。

如图3所示，液晶显示模组的结构也可以为：包括背光模组10、液晶面板11和光准直校正器件12，其中，液晶面板11位于背光模组10出光侧；光准直校正器件12位于液晶面板11出光侧。背光模组10发出的发散光经过液晶面板11后仍为发散光，光准直校正器件12将从液晶面板11射出的光调制为准直光，使光垂直于液晶面板11射向前方。

如图4所示，显示模组1也可以为有机发光二极管显示模组，包括有机发光二极管显示面板13和光准直校正器件12，其中：光准直校正器件12位于有机发光二极管显示面板13出光侧。

上述各实施例中，光准直校正器件12的具体类型不限，例如，可以为棱镜膜，也可以为对光有准直校正作用的透镜结构，等等。

在本发明的一优选实施例中，液晶透镜板2包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：第一基板或第二基板上设置有面状电极，即前述的第一电极；如图5所示，第二基板112上设置有呈阵列排布的多个电极单元115，即前述的第二电极，每个电极单元115包括呈辐射状排列的至少两个环状电极116；透镜等效单元20由电极单元115与面状电极之间的电场驱动液晶层形成。

面状电极可以与电极单元115同设置于一个基板上，也可以与电极单元115分别设置于两个基板上，无论采用何种设计，都需要电极单元115与面状电极之间能够产生驱动液晶层的液晶分子偏转的电场。电极单元115与面状电极之间的电场驱动液晶层可以产生与聚光镜等效的效果，从而能够对准直光进行方向调整。

采用该结构设计时，液晶透镜板2上的透镜等效单元20的位置不可调，但可以通过调整电极单元115中环状电极116的电压从而调整透镜等效单元20的焦距。

如图5所示，环状电极116可以为封闭的环状电极；如图6所示，环状电极116也可以为具有断点的环状电极。图5和图6所示的环状电极116为圆形环状电极，此外，环状电极也可以采用方形环状电极或三角形环状电极。

当环状电极为圆形环状电极时，透镜等效单元可以认为是球面镜等效单元，当环状电极为方形环状电极或三角形环状电极时，透镜等效单元可以认为是相应棱数的棱锥镜等效单元。

在本发明的又一优选实施例中，液晶透镜板2包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：第一基板或第二基板上设置有面状电极；如图7所示，第二基板112上设置有呈阵列排布的多个点阵电极117；透镜等效单元20为位置可调节的透镜等效单元，由对应位置区域的若干个点阵电极117与面状电极之间的电场驱动液晶层形成。

面状电极可以与点阵电极同设置于一个基板上，也可以与点阵电极117分别设置于两个基板上，无论采用何种设计，都需要电极单元与点阵电极117之间能够产生驱动液晶层的液晶分子偏转的电场。若干个点阵电极117与面状电极之间的电场驱动液晶层可以产生与聚光镜等效的效果，从而能够对准直光进行方向调整。需要说明的是液晶透镜除了聚光效果，也可以产生其他效果，只要能实现对光线方向的改变即可。

采用该结构设计，液晶透镜板2上的透镜等效单元20的位置可调，可通过调整不同位置的点阵电极117的电压从而调整透镜等效单元20的位置和焦距。

点阵电极117的具体形状不限，例如可以为图7所示的方形点阵电极，也可以为圆形点阵电极，或三角形点阵电极，等等。

图5和图7所示的实施例中，透镜等效单元的焦距均可以进行调节，具体可通过对不同位置的电极设置不同的电压大小即可实现对各透镜等效单元的焦距进行调控，可以使显示装置展现出不同的深度信息，实现全息显示，即显示装置可以作为全息显示装置。

在本发明的优选实施例中，显示模组1中与透镜等效单元20位置相对的若干个像素部分被选择关闭。这样，不但可以节约光能源，还有利于实现对显示装置出光光路的精确控制，从而提高显示品质。例如，如图8所示，当显示装置为裸眼3D显示装置时，显示模组1中与透镜等效单元20位置相对的若干个像素只选择开启一个，这样，经透镜等效单元20作用的光线光路比较简单，可以精确的控制光的射出方向，使其准确的落入左眼视区或右眼视区，从而提升3D显示效果。并且当人眼位置改变时，也可以通过调整液晶透镜板实现对出光方向重新定位，使人眼仍然能看到较好的3D显示效果。

综上，采用本发明实施例技术方案，可以根据显示装置的应用场合控制其出光方向，从而减少不必要的光能浪费，提高了光利用率；还可利用该方案将显示装置应用在防窥显示、裸眼3D显示、全息显示等场合，大大丰富了显示装置的应用范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种液晶透镜板，其特征在于，包括第一基板、第二基板以及位于第一基板和第二基板之间的液晶层，其中：

所述第一基板和第二基板设置有形成电场的第一电极和第二电极，所述第二电极包括呈阵列排布的多个电极单元，所述电极单元与第一电极之间的电场驱动液晶层形成透镜等效单元。

2.如权利要求1所述的液晶透镜板，其特征在于，每个电极单元包括呈辐射状排列的至少两个环状电极。

3.如权利要求2所述的液晶透镜板，其特征在于，所述环状电极为封闭的环状电极或具有断点的环状电极；所述环状电极包括圆形环状电极、方形环状电极或三角形环状电极。

4.如权利要求1所述的液晶透镜板，其特征在于，每个电极单元包括多个点阵电极。

5.如权利要求4所述的液晶透镜板，其特征在于，所述点阵电极为圆形点阵电极、方形点阵电极或三角形点阵电极。

6.一种显示装置，其特征在于，包括显示模组和位于显示模组出光侧的如权利要求1～5任一项所述的液晶透镜板，其中：

所述液晶透镜板的透镜等效单元用于对所述显示模组的出射光进行方向调整。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示模组包括背光模组、液晶面板和光准直校正器件，其中：

所述液晶面板位于背光模组出光侧；

所述光准直校正器件位于背光模组和液晶面板之间，或者，所述光准直校正器件位于液晶面板出光侧。

8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示模组包括有机发光二极管显示面板和光准直校正器件，其中：

所述光准直校正器件位于有机发光二极管显示面板出光侧。

9.如权利要求7或8所述的显示装置，其特征在于，所述光准直校正器件为棱镜膜。

10.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示模组中与透镜等效单元位置相对的若干个像素部分被选择关闭。

11.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置包括防窥显示装置、裸眼3D显示装置、全息显示装置或局部光能量增强的显示装置。