[发明专利]2D/3D可切换的液晶棱镜及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种2D/3D可切换的液晶棱镜及其显示装置。

背景技术

目前，主要的裸眼3D显示技术都是在以下这两种技术的基础上改良而成的：一是视差障壁技术，另一个为柱状透镜技术。视差障壁(Parallax Barrier)技术，也被称为视差屏障或视差障栅技术，它使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90度的垂直条纹。 这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。但由于背光遭到视差障壁的阻挡，所以亮度也会随之降低，要看到高亮度的画面比较困难。除此之外，分辨率也会随着显示器在同一时间播出影像的增加成反比降低，导致清晰度的降低。

柱状透镜(Lenticular Lens)的技术，也被称为双凸透镜或微柱透镜。它相比视差障壁技术最大的优点是其亮度不会受到影响，但观测视角宽度会稍小。它的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。但像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。如果使柱透镜与像素列成一定的角度，就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像，实现图像显示。由于柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。

对于柱状棱镜模式3D显示器，有棱镜薄膜和液晶棱镜两种方式，薄膜棱镜存在工艺难度高、制作成本高等问题，而传统的液晶棱镜方式因为需要额外的驱动，通过在直接接触液晶棱镜的上下两个表面设置电极以产生的驱动电场。但是此种方式产生的电场或得到的折射率曲线只能达到接近真正棱镜的程度，其电学特性与真正棱镜之间仍有偏差。

此外，现有技术还存在另一问题：电场中的电场线在不同位置分布疏密不均，使得电场强度函数是一个复杂函数，电场强度是非线性的。这对精确控制不同位置处的场强、电势等参数变化带来极大困难，也不利于控制液晶透镜的焦点。因此，场强不均将造成无法精确控制液晶透镜的等效折射率，进而影响到3D图像的显示效果以及显示装置的品质。

发明内容

本发明的主要目的是通过结构化的凹面或凸面结构，形成固定的液晶棱镜结构，特别是液晶柱状棱镜结构，而不用制作特定的电极图案，同时提供了一个匀强电场，使电场中的任意位置都有相同的电学特性，实现精确控制液晶棱镜的等效折射率，进而提高3D图像的显示效果。

为解决上述问题，本发明提供一种2D/3D可切换的液晶棱镜，包括：第一基板、与所述第一基板相对设置的第二基板、设置于所述第一基板面向所述第二基板的表面上的第一透明导电层、设置于所述第二基板面向所述第一基板的表面上的第二透明导电层、设置于所述第一透明导电层与所述第二透明导电层之间的一层叠结构，所述层叠结构包括一透明绝缘介质层、一液晶取向层以及一设置于所述明绝缘介质层和液晶取向层之间的液晶层，其中，所述透明绝缘介质层面向所述液晶层的表面形成多个凹面结构，所述液晶层包括多个液晶凸透镜，所述液晶凸透镜的凸面与所述透明绝缘介质层的凹面对应设置；所述第一透明导电层和所述第二透明导电层用于控制所述液晶凸透镜的等效折射率，并使所述等效折射率与所述透明绝缘介质的折射率相等或者不等。

优选地，射入所述层叠结构的光线依次通过所述液晶取向层、所述液晶层、所述透明绝缘介质层。

优选地，所述多个凹面结构为互相平行的长条形，所述液晶凸透镜为柱状液晶棱镜。

优选地，所述第一透明导电层和所述第二透明导电层是整层的电极。

优选地，所述液晶取向层的摩擦方向与所述柱状液晶棱镜的延伸方向平行。