CN206863433U - 一种液晶狭缝光栅及立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型适用于立体显示技术领域，提供了一种液晶狭缝光栅通过设置至少两个独立区域，相邻两个所述独立区域设置有间隔部，以使设置于相邻两个所述独立区域的所述第二条形电极不相连接，对每一独立区域内的所有第二条形电极进行独立控制，根据观看者的观看位置移动，动态移动分光单元，使之液晶狭缝光栅适应观看者的位置变动，同时，当该液晶狭缝光栅应用在立体显示装置和智能终端时，不仅可以在同一屏幕分区2D显示和3D显示，而且结构和驱动更加简单。
Description
技术领域
本实用新型属于立体显示技术领域，尤其涉及液晶狭缝光栅及具有该液晶狭缝光栅的立体显示装置。
背景技术
人类是通过右眼和左眼所看到的物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的，这种差异被称为视差。立体显示技术就是通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，使大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，产生观察真实三维物体的感觉。
随着人们对液晶材料认识的不断深入，采用液晶材料制成的液晶狭缝光栅具有广泛的应用，如应用于实现自由立体显示的立体显示装置。
如图1所示，现有的液晶狭缝光栅包括上基板，其上形成有公共电极21，下基板，与上基板相对设置，下基板设有以固定节距布置的条形电极22，以及电源23，其配置微通过引导液晶层的重新排列来控制上基板和下基板之间的液晶层的透明和不透明状态。电源单元23在公共电极21和条形电极22之间施加电压，或者中断施加到公共电极21和条形电极22之间的电压，这样液晶层的对应于条形电极22的多个部分变成透明或不透明状态。由此，显示三维图像或二维图像。
图2与图3是示出使用现有技术的液晶狭缝光栅的三维图像显示装置的问题的图。
如图2所示，三维图像显示装置不仅使得左条形图像被观看者的左眼看到，而且使得右条形图像被观看者的右眼看到。在这种情况下，左条形图像和右条形图像被结合，这样观看者具有合成图像的实体感。同时，如图3所示，如果观看者的双眼从位置“R和L”移动到其他位置“R和L”，则条形图像被部分地挡住。由此，不能实现三维图像。换句话说，当观看者的双眼从一个位置“R和L”移动到其他位置“R和L”时，为了连续实现三维图像，液晶狭缝光栅必须偏移距离“W”。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种液晶狭缝光栅、立体显示装置及智能终端，旨在解决现有技术中采用液晶狭缝光栅实现2D与3D同屏显示时，立体显示装置提供的分屏立体显示无法适应观看者的位置变动的问题。
本实用新型实施例是这样实现的，液晶狭缝光栅，包括依次设置的第一基板、液晶层和第二基板，所述液晶层设置于所述第一基板与所述第二基板之间，
所述第一基板朝向所述液晶层的一侧设有面状的第一电极层，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧设有第二电极层，所述第二电极层包括多个间隔设置的第二条形电极，相邻两个所述第二条形电极之间设有间隙部，所述第二电极层分区设置为至少两个独立区域，相邻两个所述独立区域之间设置有间隔部，所述间隔部用于将相邻两个所述独立区域内的所述第二条形电极断开，
所述独立区域与驱动信号输出端一一对应，所述独立区域内的所述第二条形电极电性连接至所述独立区域对应的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端向所述第二条形电极提供驱动电压，所述第一电极层连接第二电压信号端，第二电压信号端向所述第一电极层提供第二电压；
在所述第二电压信号端向所述第一电极层提供第二电压，所述独立区域对应的所述驱动信号输出端提供驱动电压时，使得：
t0时刻，所述独立区域形成周期性排布的分光单元，所述分光单元包括交替设置的遮光部和透光部；
t1时刻，所述分光单元平移一个步长，所述步长为所述分光单元宽度的非整数倍。
进一步地，所述第二基板上设有一层所述第二电极层。
或者，进一步地，所述第二基板上设有两层或至少三层所述第二电极层，相邻两层所述第二电极层之间设有绝缘层。
进一步地，分别位于相邻两层所述第二电极层中的近邻的两个所述第二条形电极在所述第二基板上的投影存在重叠区域。
优选地，各所述重叠区域宽度相等。
进一步地，所述第二电极层设置为两层，所述第二条形电极的中心线与近邻的所述间隙部的中心线在一条直线上。
或者，进一步地，所述第二电极层设置为至少三层，所述第二条形电极的宽度小于所述间隙部的宽度。
优选地，所述间隔部的宽度为5～25微米。
具体地，所述第二条形电极的延伸方向平行于所述第二基板短边。
本实用新型提供的液晶狭缝光栅将第二电极层分区设置为至少两个独立区域，相邻两个所述独立区域设置有间隔部，以使设置于相邻两个所述独立区域的所述第二条形电极断开绝缘，对每一独立区域内的所有第二条形电极进行独立控制，根据观看者的观看位置移动，动态移动分光单元，使之液晶狭缝光栅适应观看者的位置变动，同时，当该液晶狭缝光栅应用在立体显示装置和智能终端时，不仅可以在同一屏幕分区2D显示和3D显示，而且结构和驱动更加简单。
本实用新型实施例还提供立体显示装置，包括显示面板，还包括前述的液晶狭缝光栅，所述液晶狭缝光栅与所述显示面板相对设置。
本实用新型实施例提供的立体显示装置不仅可以实现分区显示2D内容和3D内容，而且，可以根据观看者的观看位置移动，动态移动分光单元，使之立体显示装置适应观看者的位置变动，提供使用者较好的观看体验。
附图说明
图1是现有技术提供的液晶狭缝光栅实现三维图像显示装置的示意图；
图2是图1立体成像示意图；
图3是现有技术提供的液晶狭缝光栅的三维图像显示装置问题的图；
图4是实施例一提供的立体显示装置结构示意图；
图5是图4提及的独立分区示意图；
图6是实施例二提供的液晶狭缝光栅结构示意图；
图7是实施例二中液晶狭缝光栅的另一种实施方式。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一
图4中，本实施例提供立体显示装置10包括相对设置的显示面板1和液晶狭缝光栅2，液晶狭缝光栅2不仅可以设置于显示面板1的出光侧，而且也可以设置于显示面板1的入光侧，液晶狭缝光栅2使得显示面板1显示的左图像和右图像正确地被观看者的左眼和右眼接受到，由此实现三维图像显示。
如图4与图5所示，本实施例液晶狭缝光栅2包括依次设置的：第一偏振片(图中未示出)、第一基板21、液晶层25、第二基板22和第二偏振片(图中未示出)，第一基板21与第二基板22相对设置，液晶层25设置于第一基板21与第二基板22之间。第一基板21面向液晶层25的一侧设置有面状第一电极层23，第二基板22朝向液晶层25的一侧设有一层第二电极层(图中未示出)，第二电极层包括多个宽度相等的第二条形电极24，相邻两个第二条形电极24之间设有间隙部26，第二电极层分区设置为至少两个独立区域，相邻两个独立区域之间设置有间隔部27，间隔部27用于将相邻两个独立区域内的第二条形电极24断开，独立区域内驱动信号输出端一一对应，独立区域内的第二条形电极24电性连接至独立区域对应的驱动信号输出端，驱动信号输出端向第二条形电极24提供驱动电压，第一电极层23连接第二电压信号端，第二电压信号端向第一电极层23提供第二电压，其中，第二电压可以是接地电压或是公共电压；
在第二电压信号端向第一电极层23提供第二电压，独立区域对应的驱动信号输出端提供驱动电压时，使得：
t0时刻，独立区域形成周期性排布的分光单元，分光单元包括交替设置的遮光部和透光部；
t1时刻，分光单元平移一个步长，步长为分光单元宽度的非整数倍。
分光单元对应一个遮光部和一个透光部，驱动信号输出端通过控制施加于对应的独立区域内的第一条形电极24上的驱动电压，从而使得分光单元发生移动，移动的步长可以是至少一个第一条形电极24的宽度，因此，设定分光单元移动的步长为分光单元的非整数倍。
当液晶狭缝光栅2用于分光时，可以选择其中之一独立区域施加电压，进而实现分区显示。在本实施例中，分区设置为A、B、C三个独立区域，其中，A、B、C三个独立区域可以为规则形状，也可以为不规则形状，A、B、C三个独立区域的所占面积可以相等，也可以不相等。独立区域A内设置有多个互相平行的第二条形电极24，独立区域B内设置有多个互相平行的第二条形电极24，同样地独立区域C内设置有多个互相平行的第二条形电极24，相邻的独立区域A与独立区域B之间设置有间隔部27，间隔部27由第二基板22的一端延伸至第二基板22的另一端以使设置于相邻独立区域A与独立区域B内的第二条形电极24断开，不相连接(彼此绝缘)。独立区域A连接至同一驱动信号输出端，且独立区域A内的各第二条形电极24分别通过电极引线独立连接于独立区域A对应的驱动信号输出端,该驱动信号端向独立区域A内的第二条形电极24提供驱动电压；同样地，独立区域B连接至同一驱动信号输出端，且独立区域B内的各第二条形电极24分别通过电极引线独立连接于独立区域B对应的驱动信号输出端，该驱动信号端向独立区域B内的第二条形电极24提供驱动电压；独立区域C连接至同一驱动信号输出端，且独立区域C内的各第二条形电极24分别通过电极引线独立连接于独立区域C对应的驱动信号输出端，该驱动信号端向独立区域C内的第二条形电极24提供驱动电压；第一电极层23连接至第二电压信号输出端。本实施例仅以第二基板22分区设置为A、B、C三个独立区域为例简要介绍液晶狭缝光栅2，当然，第二基板22还可以用户需求分区设置更多的独立区域，但独立区域的个数应不低于两个，即第二基板22分区设置为至少两个独立区域，以下为介绍方便，仅以A、B、C三个独立区域为例表述液晶狭缝光栅2的工作原理，本领域人员应当知道并不限定独立区域的数量。
如图5所示，如液晶狭缝光栅2应用于手机等小尺寸显示装置中，独立区域A、独立区域B与独立区域C沿第二基板22的长边依次设置会更加符合观看习惯，当然，也可以设置独立区域A、独立区域B与独立区域C沿所述第二基板22的短依次设置；如液晶狭缝光栅2应用于PAD等大尺寸显示装置中，独立区域A、独立区域B与独立区域C沿第二基板22的短边依次设置会更加符合观看习惯，当然，也可以设置独立区域A、独立区域B与独立区域C沿所述第二基板22的长依次设置，在此均不做限定。当独立区域A、独立区域B与独立区域C沿第二基板22的长边设置时，间隔部27由第二基板22的一长边延伸至第二基板22的另一长边；当独立区域A、独立区域B与独立区域C沿第二基板22的短边设置时，间隔部27由第二基板22的一短边延伸至第二基板22的另一短边，即独立区域A、独立区域B与独立区域C无论是沿第二基板22的长边设置还是沿第二基板22的短边设置，间隔部21将相邻的独立区域A与独立区域B，或相邻的独立区域B与独立区域C内对应的第二条形电极24断开，彼此绝缘，确保液晶狭缝光栅2独立分区，驱动信号输出端单独控制每一个独立区域内第二条形电极24施加驱动电压，不受相邻第二条形电极24的干扰。
液晶狭缝光栅2通过驱动信号端与外部驱动器(图中未示出)连接，驱动器提供驱动信号以驱动液晶狭缝光栅2，t0时刻，驱动器对被选择的独立区域施加驱动电压，施加有驱动电压的独立区域形成周期性排布的分光单元，分光单元包括交替设置的遮光部和透光部；在t1时刻，观看者的位置发生移动，相应的，分光单元平移一个步长，步长为分光单元宽度的非整数倍。液晶狭缝光栅2可被精细的偏移并且变得更适合用户的眼睛位置。由此，实现自然的三维图像。此外，由于可以平滑、连续地移动液晶狭缝光栅，进一步提升立体显示效果。
施加有驱动电压的独立区域形成周期性排布的分光单元，经分光单元的分光作用，显示3D内容，且该独立区域内的分光单元可以随着观看者的位置移动，发生动态偏移，更加适合观看者的眼睛的位置，未施加驱动电压的独立区域可以显示2D内容，本实施例提供的液晶狭缝光栅在不仅实现同屏显示2D内容和3D内容，而且，显示的3D内容可以匹配观看者的位置，提供给观看者更舒适的观看体验。
为保证液晶狭缝光栅2的使用效果，间隔部27的宽度为5～25微米。
如图5所示，第二条形电极24的延伸方向平行于第二基板22短边，即第二条形电极24的延伸方向与第二基板22的长边延伸方向形成的夹角为90°，第二条形电极24竖直排布于第二基板22上。本实施例中的长边和短边是根据第二基板22的对角线确定，长度较短的一边称之为短边，长度较长的一边为长边。
本实施例提供的第二电极层设置为一层，独立区域内的各第二条形电极24独立连接相对应的驱动信号输出端，驱动器通过驱动信号输出端向独立区域内的第二条形电极24施加驱动电压，施加有驱动电压的第二条形电极24对应形成遮光部，相邻两个施加有驱动电压的第二条形电极24之间的间隙部26对应形成透光部。在本实施例中，第二条形电极24动态连接驱动信号输出端，以使分光单元平移一个步长，该步长是分光单元宽度的非整数倍，以匹配观看者的位置，向观看者提供较好的观看体验。
相邻两个第二条形电极24之间的间隙越小，液晶层25中的液晶分子的移位控制就变得更加容易。同时，相邻两个第二条形电极24之间的间隙部26必须保持足够距离以防止由处理误差导致相邻两个第二条形电极24之间的电接触。第二条形电极24独立驱动，第二条形电极24可由透明导电材料形成。如：第二条形电极24由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)中的一种形成。
本实施例提供的液晶狭缝光栅2不仅可以实现同屏显示2D内容和3D内容，而且，显示3D内容的独立区域可以动态移动分光单元，以匹配观看者的观看位置。
实施例二
如图6所示，本实施例提供的液晶狭缝光栅结构与实施例一提供的液晶狭缝光栅结构大体相同，液晶狭缝光栅2a包括依次设置的：第一基板21a、液晶层25a、第二基板22a，第一基板21a与第二基板22a相对设置，液晶层25a设置于第一基板21a与第二基板22a之间。第一基板21a面向液晶层25a一侧设置有面状第一电极层23a，第二基板22a朝向液晶层25a的一侧设有第二电极层(图中未示出)，第二电极层包括上设有多个宽度相等的第二条形电极24a，不同之处在于：在本实施例中，第二基板22a上设有两层第二电极层，相邻两层第二电极层之间设有绝缘层28a。绝缘层28a用来防止上下两层第二条形电极24a的电连接。绝缘层28a可包括诸如硅氮氧化物、硅氧化物等无机材料，或者诸如BCB(苯并环丁烯)等有机材料。同一层的相邻两个第二条形电极24a之间设有间隙部26a，不同层的间隙部26a宽度可以相等，同一层的第二条形电极24a与相邻层的间隙部26a相对设置。位于下层的第二条形电极24a沿平行于上层的第二条形电极24a排布方向形成，下层的第二条形电极24的延伸方向平行于上层的第二条形电极24a的延伸方向，并具有固定的间隙。上下两层的间隙部26a宽度可以相等。上下两层的第二条形电极24a宽度可以相等。当不同层的第二条形电极24a从上方投影时，各第二条形电极24a交替布置，即上层的第二条形电极24a与下层的第二条形电极24a的中心线相互交替。各第二条形电极24a的投影完全覆盖第二基板22a，可以减少液晶狭缝光栅2a中的光泄漏，提高画面质量。
驱动信号输出端提供一组驱动电压，施加有驱动电压的第二条形电极24a形成遮光部，对应的，与施加有驱动电压的第二条形电极24a临近的第二条形电极24a未施加驱动电压，形成透光部。
本实施例提供的多个第二条形电极24a分为两层，第二条形电极24a的中心线与相对设置的间隙部26a的中心线在一条直线上，即第二条形电极24a于相对应的间隙部26a中心对称。下层第二条形电极24a形成在上层两个第二条形电极24a之间的间隙部26a相对的区域中。第二条形电极24a的宽度大于间隙部26a的宽度。上层的第二条形电极24a与下层近邻的第二条形电极24a存在重叠区域，且重叠区域相等，不仅减少液晶狭缝光栅2a中的光泄漏，提高画面质量，而且实现平滑、连续的偏移液晶狭缝光栅2a。
如图7所示，作为本实施例的另一个变种实施方式，液晶狭缝光栅2a包括依次设置的：第一基板212a、液晶层252a、第二基板222a，第一基板212a与第二基板222a相对设置，液晶层252a设置于第一基板212a与第二基板222a之间。第一基板212a面向第二基板222a一侧设置有面状第一电极层232a，第二基板222a上设有多个宽度相等的第二条形电极242a，本实施方式中第二电极层设置为至少三层，不同层的第二条形电极242a依次错开排布。第二条形电极242a的宽度小于间隙部262a的宽度。分别位于相邻两层第二电极层中的近邻的两个第二条形电极242a在第二基板222a上的投影存在重叠区域。各重叠区域的宽度相等。设置多层第二条形电极242a，可以实现平滑、连续的偏移液晶狭缝光栅2a。
驱动信号输出端提供一组驱动电压，施加有驱动电压的第二条形电极242形成遮光部，对应的，与施加有驱动电压的第二条形电极242临近的第二条形电极242未施加驱动电压，形成透光部。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.液晶狭缝光栅，包括依次设置的第一基板、液晶层和第二基板，所述液晶层设置于所述第一基板与所述第二基板之间，其特征在于：
所述第一基板朝向所述液晶层的一侧设有面状的第一电极层，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧设有第二电极层，所述第二电极层包括多个间隔设置的第二条形电极，相邻两个所述第二条形电极之间设有间隙部，所述第二电极层分区设置为至少两个独立区域，相邻两个所述独立区域之间设置有间隔部，所述间隔部用于将相邻两个所述独立区域内的所述第二条形电极断开，
所述独立区域与驱动信号输出端一一对应，所述独立区域内的所述第二条形电极电性连接至所述独立区域对应的驱动信号输出端，所述驱动信号输出端向所述第二条形电极提供驱动电压，所述第一电极层连接第二电压信号端，第二电压信号端向所述第一电极层提供第二电压；
在所述第二电压信号端向所述第一电极层提供第二电压，所述独立区域对应的所述驱动信号输出端提供驱动电压时，使得：
t0时刻，所述独立区域形成周期性排布的分光单元，所述分光单元包括交替设置的遮光部和透光部；
t1时刻，所述分光单元平移一个步长，所述步长为所述分光单元宽度的非整数倍。
2.如权利要求1所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第二基板上设有一层所述第二电极层。
3.如权利要求1所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第二基板上设有两层或至少三层所述第二电极层，相邻两层所述第二电极层之间设有绝缘层。
4.如权利要求3所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，分别位于相邻两层所述第二电极层中的近邻的两个所述第二条形电极在所述第二基板上的投影存在重叠区域。
5.如权利要求4所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，各所述重叠区域宽度相等。
6.如权利要求3至5任一项所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第二电极层设置为两层，所述第二条形电极的中心线与近邻的所述间隙部的中心线在一条直线上。
7.如权利要求3至5任一项所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第二电极层设置为至少三层，所述第二条形电极的宽度小于所述间隙部的宽度。
8.如权利要求1至5中任一项所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述间隔部的宽度为5～25微米。
9.如权利要求1至5中任一项所述的液晶狭缝光栅，其特征在于，所述第二条形电极的延伸方向平行于所述第二基板短边。
10.立体显示装置，包括显示面板，还包括如权利要求1至9中任一项所述的液晶狭缝光栅，所述液晶狭缝光栅与所述显示面板相对设置。
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| WO2023206091A1 (zh) * | 2022-04-26 | 2023-11-02 | 京东方科技集团股份有限公司 | 液晶光栅、其驱动方法及3d显示装置 |
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2017
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| CN110675782A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 悬浮显示***以及利用悬浮显示***进行显示的方法 |
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