一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置，涉及立體顯示技術領域。該液晶透鏡陣列包括多個液晶微透鏡單元，每個液晶微透鏡單元包括第一玻璃基板和第二玻璃基板，第一玻璃基板上涂鍍有第一電極，第二玻璃基板上涂鍍有第二電極，在第一玻璃基板與第二玻璃基板之間填充有液晶，其中，第一電極包括位于中心位置的圓形電極與以圓形電極為中心的呈同心環狀設置的至少兩個環形電極。本實用新型的液晶透鏡陣列所形成的3D顯示效果不具有方向性，用戶可以從更廣泛的角度觀看到需要的3D效果，且觀看角度連續。進而也使得采用上述液晶透鏡陣列的立體顯示裝置的3D顯示效果更好，且不存在切變區，有效避免觀看者因處于切變區觀看導致頭暈的問題。
【專利說明】
一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及立體顯示技術領域，特別是涉及一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置。
【背景技術】
[0002]顯示行業歷經多個階段，隨著人們對顯示效果的不斷追求，顯示技術不斷進步，從靜態到動態，從黑白到彩色，從小尺寸到大尺寸，從笨重的CRT到平板顯示；而如今，平面顯示又面臨著立體(以下簡稱3D)顯示的強烈沖擊。裸眼3D顯示技術和穿戴式3D技術都得到很迅速地發展，而裸眼3D技術相較于穿戴式3D技術，有著無需佩戴各類輔助設備，觀看者更加自由的巨大優勢。
[0003]目前存在采用液晶透鏡來實現裸眼3D顯示的立體顯示裝置，其主要是利用在液晶層兩側的兩片基板上分別設置正負電極，并在電極上施加大小不同的驅動電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強度的垂直電場，以驅動液晶分子排列而形成可變焦液晶透鏡。因此只需要控制相應電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會相應的改變，從而對像素出射光的分布進行控制，實現裸眼3D顯示和2D/3D切換。
[0004]常見的液晶透鏡的結構如圖1所示，它包含多個液晶柱透鏡單元，每個液晶柱透鏡單元具有相同的結構，圖中只示出兩個完全相同的柱透鏡單元。具體來講，液晶柱透鏡包含正對設置第一基板和第二基板，在兩個基板上分別設置有由透明導電材料如ITO等材料制成的第一電極和第二電極。其中第一電極包含一系列間隔分開并平行排列的多個條形電極，在第一電極和第二電極之間填充以液晶材料。當施加電場時，液晶分子受到不同電場驅動而進行相應偏轉，從而形成折射率的梯度分布，像素出射光通過液晶柱透鏡后發生偏轉，形成3D顯示效果。然而，我們可以想見，這種具有條形結構的液晶柱透鏡得到的3D顯示是有方向性的，觀看者只能從某些特定的方向觀看到3D效果；另外，其觀看角度是不連續的，中間會有切變區，如果觀看者正好處于切變區，不但不能看到正切的3D影像，而且還容易引起頭暈等不適癥狀。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的一個目的是要提供一種液晶透鏡陣列，其進行3D畫面顯示時不具有方向性，觀看者可以從任何方向觀看到正確的3D效果，可觀看角度連續。
[0006]本實用新型一個進一步的目的是要提供一種立體顯示裝置，其3D顯示效果好，可觀看角度大且連續，有效的避免了引起觀看者頭暈等不適癥狀的問題。
[0007]特別地，本實用新型提供了一種液晶透鏡陣列，包括多個液晶微透鏡單元，所述多個液晶微透鏡單元中的每個液晶微透鏡單元的結構相同，所述每個液晶微透鏡單元包括第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有第一電極，所述第二玻璃基板上涂鍍有第二電極，在所述第一玻璃基板與所述第二玻璃基板之間填有液晶，其中，所述第一電極包括位于中心位置的圓形電極與以所述圓形電極為中心的呈同心環狀設置的至少兩個環形電極。
[0008]進一步地，所述第一電極與第二電極分別與一獨立的驅動電壓相連。
[0009]進一步地，所述驅動電壓的電壓可調。
[0010]進一步地，所述第一電極中的所述圓形電極與至少兩個環形電極的驅動電壓，由中心的所述圓形電極向所述至少兩個環形電極逐漸遞減。
[0011 ]進一步地，所述液晶微透鏡單元為長方形，多個所述液晶微透鏡單元彼此緊貼拼接成所述液晶透鏡陣列。
[0012]進一步地，所述第二電極為平面電極。
[0013]進一步地，所述液晶微透鏡單元的第一電極中，最外側電極為中部具有圓形空腔的電極，所述圓形電極與所述至少兩個環形電極設置在所述圓形空腔中。
[0014]特別地，本實用新型還提供了一種立體顯示裝置，包括顯示屏和設置在顯示屏上的液晶透鏡，所述液晶透鏡采用如上所述的液晶透鏡陣列。
[0015]進一步地，所述液晶微透鏡單元在所述第一電極與所述第二電極通電后形成圓形水滴狀的透鏡鏡面。
[0016]在所述第一電極和所述第二電極未供電時，第一玻璃基板與第二玻璃基板之間所填充的液晶的排列保持原始狀態，不改變光線的傳播方向；當所述第二電極接驅動電壓負極，所述第一電極接所述各驅動電壓的正極時，所述液晶微透鏡單元中液晶分子的排列方式改變，不同的電壓使液晶分子旋轉角度不同，呈現出不同的折射率，改變光線經過液晶分子后的傳播方向。
[0017]本實用新型的液晶透鏡陣列由多個液晶微透鏡單元陣列拼接而成，液晶微透鏡單元通電后構成圓形的、水滴狀的透鏡鏡面，這種液晶微透鏡單元具有旋轉對稱性，所形成3D顯示效果也就不具有方向性，用戶可以從更廣泛的角度觀看到需要的3D效果，且觀看角度更佳連續。進而也使得采用上述液晶透鏡陣列的立體顯示裝置的3D顯示效果更好，且不存在切變區，也就有效避免了觀看者因處于切變區觀看導致頭暈的問題。
[0018]進一步地，本實用新型采用的是陣列式結構設計，區別于現有的整體式透鏡，能夠實現整體及局部的顯示可調，可調范圍大，能夠更好地滿足用戶需求。
[0019]根據下文結合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明了本實用新型的上述以及其他目的、優點和特征。
【附圖說明】
[0020]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0021 ]圖1是本實用新型一個實施例的液晶透鏡陣列的結構示意圖；
[0022]圖2是圖1所示液晶透鏡陣列中單個液晶微透鏡單元的結構示意圖；
[0023]圖3是本實用新型一個實施例中2X2個液晶微透鏡單元所構成的液晶透鏡陣列的結構示意圖；
[0024]圖4是根據本實用新型一個實施例的液晶微透鏡陣列中任意兩個相鄰液晶微透鏡單元在加電狀態下液晶分子排布情況示意圖；
[0025]圖5是根據本實用新型一個實施例的液晶微透鏡陣列中任意兩個相鄰液晶微透鏡單元在加電狀態下液晶折射率分布曲線示意圖；
[0026]圖6是根據本實用新型一個實施例的液晶微透鏡陣列中液晶微透鏡單元在未加電狀態下表現為2D狀態的示意圖；
[0027]圖7是根據本實用新型一個實施例的液晶微透鏡陣列中液晶微透鏡單元在加電狀態下表現為3D狀態的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]實施例一
[0029]圖1是本實施例的液晶透鏡陣列I的結構示意圖；圖2是圖1所示液晶透鏡陣列I中單個液晶微透鏡單元2的結構示意圖，以下將參考圖1、圖2對液晶透鏡陣列I的結構進行闡述。圖3是本實用新型一個實施例中2X2個液晶微透鏡單元所構成的液晶透鏡陣列的結構示意圖。圖4是根據本實用新型一個實施例的液晶微透鏡陣列中任意兩個相鄰液晶微透鏡單元在加電狀態下液晶分子排布情況示意圖。
[0030]如圖1所示，本實施例還可以參見圖2至圖4，本實施例所描述的一種液晶透鏡陣列I，包括多個液晶微透鏡單元2，所述多個液晶微透鏡單元2中的每個液晶微透鏡單元2的結構相同，如圖4所示，所述每個液晶微透鏡單元2包括第一玻璃基板24和第二玻璃基板25，所述第一玻璃基板24上涂鍍有第一電極，所述第二玻璃基板25上涂鍍有第二電極26，在所述第一玻璃基板24與所述第二玻璃基板25之間填充有液晶27，其中，如圖4所不，還可參見圖2或圖3，所述第一電極包括位于中心位置的圓形電極21與以所述圓形電極21為中心的呈同心環狀設置的至少兩個環形電極，即第一環形電極22和第二環形電極23，所述第二電極26為平面電極。
[0031 ] 本實施例中，所述液晶透鏡陣列I包括M行X N列液晶微透鏡單元2，行列之間相垂直。可見，本實施例中，液晶透鏡陣列I是由很多個液晶微透鏡單元2排列而成。使用時顯示屏固定在眼睛的遠端，液晶透鏡陣列I置于顯示屏和人眼之前。在進行2D顯示時，如圖6所示，圖6是根據本實施例的液晶微透鏡陣列中液晶微透鏡單元2在未加電狀態下表現為2D狀態的示意圖，不對液晶透鏡陣列I中微透鏡單元施加電壓，使整個透鏡陣列具有相同的折射率，液晶透鏡陣列I可以看作一塊平面玻璃，顯示屏2顯示正常的2D圖像，人眼看到不損失分辨率的清晰2D圖像。在需要進行3D顯示時，如圖7所示，圖7是根據本實施例的液晶微透鏡陣列中液晶微透鏡單元2在加電狀態下表現為3D狀態的示意圖，給液晶微透鏡單元2加電壓，液晶微透鏡單元2中的液晶折射率發生變化，于是液晶透鏡陣列I就“出現”很多呈現圓形水滴狀鏡面的微小透鏡，此時在顯示屏上播放與此透鏡陣列參數匹配的3D內容，就可以實現3D顯示。如此，就實現了 2D到3D的切換。
[0032]本實施例采用液晶透鏡陣列I取代傳統光學透鏡，并且陣列中的每個液晶微透鏡單元2均是可調的，這樣能夠實現顯示設備的區域及整體的顯示可調，實現了顯示設備的顯示效果在2D和3D之間的自由切換，并可以分區域地進行2D或3D的顯示，并且清晰度可調，可根據不同顯示內容進行場景的動態縮放、且能實現人眼主動選擇對焦。
[0033]在本實施例中，所述液晶微透鏡單元2的第一電極中，最外側電極為中部具有圓形空腔的第二環形電極23，所述圓形電極21與第一環形電極22設置在所述圓形空腔中。
[0034]進一步地，所述第一電極與所述第二電極26分別與一獨立的驅動電壓相連，并且所述驅動電壓的電壓可調。各個電極是分別供電的，因此可隨時調整焦距，且可調范圍更大，能夠提供更為清晰的顯示圖像。
[0035]進一步地，所述第一電極中的所述圓形電極21與至少兩個環形電極即第一環形電極22和第二環形電極23的驅動電壓，由中心的所述圓形電極21向所述第一環形電極22和所述第二環形電極23逐漸遞減。
[0036]必須說明的是，“所述第一電極中的所述圓形電極21與至少兩個環形電極即第一環形電極22和第二環形電極23的驅動電壓，由中心的所述圓形電極21向所述至少兩個環形電極即第一環形電極22和第二環形電極23逐漸遞減”的規則是針對其絕對值而言的。通常我們都是第二電極26接負極，如上述，但也可以接正極，此時，第一電極是與驅動電壓的負極相連的，此時，所述圓形電極21的驅動電壓為負值，按照數值表象應該是為第一電極中電極驅動電壓最小的，但是是其絕對電壓值最大。
[0037]如圖2、圖3所示的電極分布圖，圖3為2X 2個液晶微透鏡單元2所構成的液晶透鏡陣列I的結構示意圖，且記載了電極驅動電壓連接圖，此時，圓形電極21驅動電壓為VI，由所述圓形電極21向液晶微透鏡單元2邊界的兩個環形電極即第一環形電極22和第二環形電極23的驅動電壓依次為V2、V3，此時，第二電極26接驅動電壓的負極，V1>V2>V3。
[0038]進一步地，所述液晶微透鏡單元2為長方形，多個所述液晶微透鏡單元2彼此緊貼拼接成所述液晶透鏡陣列I。
[0039]實施例二
[0040]本實施例還提供了一種立體顯示裝置，包括顯示屏和設置在顯示屏上的液晶透鏡，所述液晶透鏡采用如實施例一所述的液晶透鏡陣列1液晶透鏡陣列I的主體結構與實施例一基本相同，在此不再贅述。
[0041]所述液晶微透鏡單元2在所述第一電極與所述第二電極26通電后形成圓形水滴狀的透鏡鏡面。
[0042]圖4是根據本實施例的液晶微透鏡陣列中任意兩個相鄰液晶微透鏡單元2在加電狀態下液晶分子排布情況示意圖；圖5是根據本實施例的液晶微透鏡陣列中任意兩個相鄰液晶微透鏡單元2在加電狀態下液晶折射率分布曲線示意圖。
[0043]進一步地，在所述第一電極和所述第二電極未供電時，第一玻璃基板24與第二玻璃基板25之間所填充的液晶的排列保持原始狀態，不改變光線的傳播方向；當所述第二電極26接驅動電壓負極，所述第一電極接所述各驅動電壓的正極時，液晶透鏡中液晶分子的排列方式改變，如圖4所示。不同的電壓使液晶分子旋轉角度不同，呈現出不同的折射率，如圖5所示，改變光線經過液晶分子后的傳播方向。
[0044]本實用新型的液晶透鏡陣列I由多個液晶微透鏡單元2陣列拼接而成，液晶微透鏡單元2通電后構成圓形的、水滴狀的透鏡鏡面，這種液晶微透鏡單元2具有旋轉對稱性，所形成3D顯示效果也就不具有方向性，用戶可以從更廣泛的角度觀看到需要的3D效果，且觀看角度更佳連續。進而也使得采用上述液晶透鏡陣列I的立體顯示裝置的3D顯示效果更好，且不存在切變區，也就有效避免了觀看者因處于切變區觀看導致頭暈的問題。
[0045]本實用新型采用的是陣列式結構設計，區別于現有的整體式透鏡，能夠實現整體及局部的顯示可調，可調范圍大，能夠更好地滿足用戶需求。
[0046]至此，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實用新型的多個示例性實施例，但是，在不脫離本實用新型精神和范圍的情況下，仍可根據本實用新型公開的內容直接確定或推導出符合本實用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實用新型的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權項】
1.一種液晶透鏡陣列，其特征在于，包括多個液晶微透鏡單元，所述多個液晶微透鏡單元中的每個液晶微透鏡單元的結構相同，所述每個液晶微透鏡單元包括第一玻璃基板和第二玻璃基板，所述第一玻璃基板上涂鍍有第一電極，所述第二玻璃基板上涂鍍有第二電極，在所述第一玻璃基板與所述第二玻璃基板之間填充有液晶，所述第一電極包括位于中心位置的圓形電極與以所述圓形電極為中心的呈同心環狀設置的至少兩個環形電極。2.根據權利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第一電極與第二電極分別與一獨立的驅動電壓相連。3.根據權利要求2所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述驅動電壓的電壓可調。4.根據權利要求3所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第一電極中的所述圓形電極與至少兩個環形電極的驅動電壓，由中心的所述圓形電極向所述至少兩個環形電極逐漸遞減。5.根據權利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述液晶微透鏡單元為長方形，多個所述液晶微透鏡單元彼此緊貼拼接成所述液晶透鏡陣列。6.根據權利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第二電極為平面電極。7.根據權利要求1-6任一項中所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述液晶微透鏡單元的第一電極中，最外側電極為中部具有圓形空腔的電極，所述圓形電極與所述至少兩個環形電極設置在所述圓形空腔中。8.—種立體顯示裝置，其特征在于，包括顯示屏和設置在顯示屏上的液晶透鏡，所述液晶透鏡采用如權利要求1至7任一項中所述的液晶透鏡陣列。9.根據權利要求8所述的立體顯示裝置，其特征在于，所述液晶微透鏡單元在所述第一電極與所述第二電極通電后形成圓形水滴狀的透鏡鏡面。
【文檔編號】H04N13/04GK205485087SQ201620025531
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月12日
【發明人】洪煦, 虞晶怡
【申請人】洪煦, 虞晶怡