[实用新型]一种双层结构液晶透镜及三维显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及三维显示技术领域，尤其涉及一种双层结构液晶透镜及三维显示装置。

背景技术

在日常生活中人们是利用两只眼睛来观察周围具有空间立体感的外界景物的，三维（3D）显示技术就是利用双眼立体视觉原理使人获得三维空间感，其主要原理是使观看者的左眼与右眼分别接收到不同的影像，而左眼与右眼接收到的影像会经由大脑分析融合而使观看者产生立体感。

目前，三维显示技术有裸眼式和眼镜式两大类。所谓裸眼式就是通过在显示面板上进行特殊的处理，把经过编码处理的三维视频影像独立送入人的左右眼，从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉。

目前，实现裸眼三维显示的显示装置一般是在显示面板前方设置光栅屏障或液晶透镜等遮蔽物，利用光栅屏障或液晶透镜在显示面板的前面形成若干视场，使显示面板上不同亚像素单元发出的光射落在不同的视场内，观看者的双眼落在不同视场内产生三维感觉。其中，液晶透镜的原理是利用液晶分子双折射特性，以及随电场分布变化排列特性使光束聚焦或发散，通过改变电压来控制液晶分子的排列方向，进而可以实现在小空间内达到有效的光学变焦效果。

一般地，会在液晶透镜中使用正性液晶分子，从2D显示模式开启至3D显示模式时，这种液晶分子在电场作用下，如图1a所示，分子长轴会沿着电场线方向分布，利用此特性可以使正性液晶分子在不同电场的驱动下形成梯度折射率透镜，即形成柱状透镜结构，进而实现裸眼三维的显示效果。而从3D显示模式切换至2D显示模式时，一般会撤掉加载在液晶分子上的电场，使液晶分子凭借自身的弹性慢慢弛豫到初始状态，由于液晶分子之间的电容以及液晶分子的旋转粘度的制约，使得这个过程的响应时间过长，一般都在1秒以上。过慢的响应速度严重影响了从3D显示模式切换至2D显示模式时的显示效果和感官体验，也不利于实现全分辨率的裸眼显示。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种双层结构液晶透镜及三维显示装置，用以解决现有液晶透镜从3D显示模式切换至2D显示模式时响应速度慢的问题。

本实用新型实施例提供的一种双层结构液晶透镜，包括：第一基板、与所述第一基板相对而置的第二基板、位于所述第一基板和第二基板之间的第三基板，位于所述第一基板和第三基板之间的第一液晶层，以及位于所述第二基板和第三基板之间的第二液晶层；其中，

所述第一基板面向所述第一液晶层的一侧具有第一透明电极，所述第三基板面向所述第一液晶层的一侧具有第二透明电极；在3D显示模式时，对所述第一透明电极和第二透明电极施加电压产生电场，使所述第一液晶层中的液晶分子发生偏转形成多个第一柱状透镜结构；

在所述第二基板面向所述第二液晶层的一侧具有第三透明电极，在所述第三基板面向所述第二液晶层的一侧具有第四透明电极；在3D显示模式切换至2D显示模式时，对所述第三透明电极和第四透明电极施加电压产生电场，使所述第二液晶层中的液晶分子发生偏转形成多个与所述第一柱状透镜结构一一对应的第二柱状透镜结构，所述第二柱状透镜结构与对应的第一柱状透镜结构沿着第三基板镜面对称。

本实用新型实施例还提供了一种三维显示装置，包括显示面板，以及设置在所述显示面板出光侧的双层结构液晶透镜，所述双层结构液晶透镜为本实用新型实施例提供的上述双层结构液晶透镜。

本实用新型实施例的有益效果包括：

本实用新型实施例提供的一种双层结构液晶透镜及三维显示装置，在液晶透镜中分别设置两层液晶层，在3D显示模式时，在电场控制下使第一液晶层中的液晶分子发生偏转形成多个第一柱状透镜结构；在3D显示模式切换至2D显示模式时，在电场控制下使第二液晶层中的液晶分子发生偏转形成多个与第一柱状透镜结构一一对应的第二柱状透镜结构；该第二柱状透镜结构与对应的第一柱状透镜结构镜面对称，用于补偿第一柱状透镜结构对光线调制的相位延迟，这样光线穿过液晶透镜后无相位调制，不会发生偏转，实现了正常的2D状态显示。由于液晶分子在电场控制下的响应时间远远小于撤掉电场后恢复到初始状态的响应时间，因此，在3D显示模式切换至2D显示模式时，采用电场控制第二液晶层中的液晶分子发生偏转，形成抵消第一柱状透镜结构相位延迟作用的第二柱状透镜结构，相对于现有技术中采用撤掉加载在液晶分子上的电场，使液晶分子凭借自身的弹性慢慢弛豫到初始状态的方式，可以提高液晶透镜从3D显示模式切换至2D显示模式时的响应速度，从而提高显示效果。

附图说明

图1a为正性液晶分子在电场作用下的分布示意图；

图1b为负性液晶分子在电场作用下的分布示意图；