專利名稱：自聚焦液晶盒及相應(yīng)的液晶顯示屏的制作方法
自聚焦液晶盒及相應(yīng)的液晶顯示屏
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示領(lǐng)域，特別是涉及一種可以實(shí)現(xiàn)全視角調(diào)焦的自聚焦液晶盒及相應(yīng)的液晶顯示屏。
背景技術(shù)：
裸眼3D技術(shù)需要將面板上左右眼信號(hào)折射到相應(yīng)左右眼的觀賞位置，常見(jiàn)的技術(shù)是使用透鏡鏡頭(lenticallens)對(duì)光路路徑進(jìn)行折射率匹配設(shè)計(jì)。透鏡鏡頭的設(shè)計(jì)方式相當(dāng)多樣，其中一種設(shè)計(jì)是使用如圖1所示的梯度折射率變化的自聚焦透鏡(grin lens)，其中χ為自聚焦透鏡的水平位置坐標(biāo)，η為自聚焦透鏡相應(yīng)位置上的折射率，從圖中可見(jiàn)自聚焦透鏡的折射率呈梯度變化，四周較小，中心較大；光通過(guò)自聚焦透鏡形成折射率疏密架構(gòu)，如同雙曲面鏡頭聚光路徑。但是上述的自聚焦透鏡不能根據(jù)觀看者的距離對(duì)透鏡的焦距進(jìn)行調(diào)整。故，本發(fā)明提供一種自聚焦液晶盒及相應(yīng)的液晶顯示屏，可實(shí)現(xiàn)全視角具有相同可調(diào)的焦距表現(xiàn)的3D效果以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種通過(guò)對(duì)受電壓控制的液晶透鏡的設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)全視角均有相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果的自聚焦液晶盒及相應(yīng)的液晶顯示屏，以解決現(xiàn)有技術(shù)的自聚焦透鏡不能根據(jù)觀看者的距離對(duì)透鏡的焦距進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的主要目的在于提供一種液晶顯示屏，包括入光偏光板、第一液晶盒、出光偏光板以及自聚焦液晶盒，所述自聚焦液晶盒包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，其中所述液晶顯示屏還包括設(shè)置在所述出光偏光板外側(cè)、用于將線偏振光轉(zhuǎn)化圓偏振光的λ/4波片；所述自聚焦液晶盒的入光側(cè)貼附于所述 λ /4波片的出光側(cè)，所述上透明電極為半球形，所述下透明電極為平面電極，上透明電極的中心與下透明電極的距離較小，上透明電極的四周與下透明電極的距離較大；所述液晶收容空間中填充有負(fù)向列液晶。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述上透明電極與所述液晶收容空間之間還設(shè)置有用于保持所述上透明電極的形狀的不導(dǎo)電聚合物層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下順時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下逆時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)所述出射的線偏振光為垂直線偏振光時(shí)，所述λ /4波片的光軸位于所述垂直線偏振光的順時(shí)針45度的方向。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，當(dāng)所述出射的線偏振光為水平線偏振光時(shí)，所述λ/4波片的光軸位于所述水平線偏振光的逆時(shí)針45度的方向。本發(fā)明還涉及一種自聚焦液晶盒，包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，其中所述上透明電極為半球形，所述下透明電極為平面電極，上透明電極的中心與下透明電極的距離較小，上透明電極的四周與下透明電極的距離較大；所述液晶收容空間中填充有負(fù)向列液晶。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述上透明電極與所述液晶收容空間之間還設(shè)置有用于保持所述上透明電極的形狀的不導(dǎo)電聚合物層。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下順時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下逆時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。相較于現(xiàn)有的自聚焦透鏡貼附液晶顯示屏不能根據(jù)觀看者的距離對(duì)透鏡的焦距進(jìn)行調(diào)整的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的自聚焦液晶盒、相應(yīng)的液晶顯示屏通過(guò)對(duì)受電壓控制的液晶透鏡的設(shè)計(jì)及λ /4波片的運(yùn)用，動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)全視角均有相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的梯度折射率變化的自聚焦透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的自聚焦液晶盒的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的自聚焦液晶盒在水平面上的優(yōu)選實(shí)施例的工作狀態(tài)時(shí)的液晶分布狀態(tài)圖；圖4為圖3所示的AB截面的液晶受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖；圖5為沿圖3所示的AB截面的方向的受電場(chǎng)作用傾斜的液晶的等效折射率圖；圖6為圖3所示的CD截面的液晶受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖；圖7為沿圖3所示的CD截面的方向的受電場(chǎng)作用傾斜的液晶的等效折射率圖；圖8為本發(fā)明的液晶顯示屏的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的液晶顯示屏的優(yōu)選實(shí)施例的出射的線偏振光為垂直線偏振光時(shí)， 線偏振光通過(guò)λ/4波片的轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的工作原理圖；圖10為本發(fā)明的液晶顯示屏的優(yōu)選實(shí)施例的出射的線偏振光為水平線偏振光時(shí)，線偏振光通過(guò)λ/4波片的轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的工作原理圖；圖11為圓偏振光通過(guò)自聚焦液晶盒時(shí)，沿液晶透鏡各個(gè)截面的方向受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「?jìng)?cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。在圖中，結(jié)構(gòu)相似的單元是以相同標(biāo)號(hào)表示。如圖2所示，本發(fā)明涉及一種自聚焦液晶盒100，包括第一玻璃基板110、上透明電極120、液晶收容空間130、下透明電極140以及第二玻璃基板150。上透明電極120為半球形，下透明電極140為平面電極，上透明電極120的中心與下透明電極140的距離較小，上透明電極120的四周與下透明電極140的距離較大。液晶收容空間130中填充負(fù)向列液晶。采用上述結(jié)構(gòu)的自聚焦液晶盒100工作時(shí)，由于上透明電極120和下透明電極140 的四周距離較大，上透明電極120和下透明電極140的中心距離較小，因此由液晶收容空間 130中的負(fù)向列液晶形成的液晶透鏡四周的電場(chǎng)強(qiáng)度較弱，液晶透鏡中心的電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)。 并且液晶收容空間130中填充的為負(fù)向列液晶，上、下透明電極120、140不加電場(chǎng)時(shí)，液晶收容空間130中的液晶分子為直立狀態(tài)(即液晶分子垂直于下透明電極140所在平面)，不對(duì)射入的線偏振光進(jìn)行扭轉(zhuǎn)；只有在上下透明電極之間施加電場(chǎng)后，液晶分子才向水平方向(即平行于下透明電極140所在平面)產(chǎn)生扭曲，進(jìn)而對(duì)射入的線偏振光進(jìn)行扭轉(zhuǎn)。上透明電極120與液晶收容空間130之間還設(shè)置有不導(dǎo)電聚合物層160，不導(dǎo)電聚合物層160 用于保持上透明電極120的形狀，因此不導(dǎo)電聚合物層160可以很好的保持上透明電極120 與液晶收容空間130之間的距離，使得上透明電極120和下透明電極140的四周距離較大， 上透明電極120和下透明電極140的中心距離較小。圖3為圖2的一個(gè)單元結(jié)構(gòu)的俯視截面圖，表示自聚焦液晶盒100工作狀態(tài)時(shí)的液晶分布狀態(tài)。該單元結(jié)構(gòu)包括一個(gè)半球形的上透明電極120、下透明電極140、第一玻璃基板110、第二玻璃基板150以及相應(yīng)的液晶收容空間130。從圖中可以看出，負(fù)向列液晶在上透明電極120和下透明電極140之間的電場(chǎng)作用下順時(shí)針或逆時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。下面通過(guò)圖4-圖7具體分析入射光如何經(jīng)過(guò)由上透明電極120和下透明電極140 之間的電壓控制液晶透鏡實(shí)現(xiàn)自聚焦透鏡的梯度折射率變化。圖4為圖3的AB截面的液晶受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖；水平偏振方向與入射光方向垂直，在AB截面上受到了不同傾斜角度的液晶的影響，沿圖3所示的AB截面方向的受電場(chǎng)作用傾斜的液晶的等效折射率如圖5所示，該與入射光方向垂直的水平偏振入射光受到一連串受上透明電極120和下透明電極140之間的電壓驅(qū)動(dòng)傾斜的層疊液晶分子的作用，該層疊液晶分子在AB截面的水平偏振方向的等效折射率分別為n。、θ )、ne, ne( θ )、n。，這些折射率并滿足> ne( θ ) > n。的折射率關(guān)系(其中η。為尋常光折射率， ne為非尋常光折射率，η6(θ)介于尋常光折射率和非尋常光折射率之間)。這樣與入射光方向垂直的水平偏振的入射光在AB截面的水平偏振方向上就可以滿足如圖1所示的自聚焦透鏡的梯度折射率變化的設(shè)計(jì)，并且該梯度折射率還可以根據(jù)施加在上透明電極120和下透明電極140之間的電壓進(jìn)行調(diào)整，以動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)自聚焦透鏡的梯度折射率變化的效果。如圖6所示為圖3的CD截面的液晶受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖；水平偏振方向與入射光方向平行，在CD截面上受到了在CD截面的方向上并沒(méi)有產(chǎn)生傾斜的液晶的影響，沿圖3所示的CD截面的方向的受電場(chǎng)作用傾斜的液晶的等效折射率如圖7所示，該水平偏振的入射光受到一連串受上透明電極120和下透明電極140之間的電壓驅(qū)動(dòng)傾斜的層疊液晶分子的作用，但是該層疊液晶分子在CD截面與入射光方向平行的水平偏振方向的等效折射率均為n。，因此與入射光方向平行的水平偏振的入射光在CD截面的水平偏振方向上無(wú)法起到自聚焦透鏡的作用。綜上所述，本發(fā)明的自聚焦液晶盒100可通過(guò)對(duì)受電壓控制的液晶透鏡的設(shè)計(jì)， 動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果。如圖8所示，本發(fā)明還涉及一種液晶顯示屏200，包括入光偏光板230、第一液晶盒 220、出光偏光板210以及自聚焦液晶盒250，自聚焦液晶盒250包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，液晶顯示屏200還包括設(shè)置在出光偏光板210外側(cè)、用于將入射的線偏振光轉(zhuǎn)化圓偏振光的λ/4波片MO ；自聚焦液晶盒250的入光側(cè)貼附于λ /4波片MO的出光側(cè)。上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示屏200結(jié)合自聚焦液晶盒250動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)全視角均有相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果。工作時(shí)，其中的自聚焦液晶盒250 的工作原理和有益效果與上述的自聚焦液晶盒100的工作原理和有益效果相同，具體參見(jiàn)上述的自聚焦液晶盒100的具體實(shí)施例。本發(fā)明的液晶顯示屏200為了實(shí)現(xiàn)全視角均有的相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化，在液晶顯示屏200的出光偏光板210的外側(cè)設(shè)置有用于將入射的線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光的λ/4波片Μ0。由于上述的偏振方向與入射光方向平行的水平線偏振的入射光在CD截面方向上無(wú)法起到自聚焦透鏡的作用，采用λ /4波片240后所有的入射線偏振光均轉(zhuǎn)換為圓偏振光后再通過(guò)自聚焦液晶盒250，因此均可以通過(guò)上述的自聚焦液晶盒250 實(shí)現(xiàn)全視角均有相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果，如圖11所示。使得任何線偏振光在通過(guò)液晶透鏡的任何視角都能觀察到相同的有效折射率變化，視角上能形成對(duì)稱聚焦的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到相同觀察距離的條件下，任一視角裸眼觀察均有3D的效果。圖9為本發(fā)明的液晶顯示屏的優(yōu)選實(shí)施例的出射的線偏振光為垂直線偏振光時(shí)， 線偏振光通過(guò)λ/4波片的轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的工作原理圖。當(dāng)所述入射的線偏振光為垂直線偏振光時(shí)，λ /4波片MO的光軸c與垂直線偏振光的夾角為45度，此時(shí)依出光面觀察 λ /4波片240的光軸c的方向?yàn)榇怪本€偏振光順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度的方向，使得出射的圓偏振光為左圓偏振光。圖10為本發(fā)明的液晶顯示屏的優(yōu)選實(shí)施例的出射的線偏振光為水平線偏振光時(shí)，線偏振光通過(guò)λ/4波片的轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光的工作原理圖。當(dāng)所述入射的線偏振光為水平線偏振光時(shí)，λ /4波片MO的光軸c與水平線偏振光的夾角為45度，此時(shí)依出光面觀察 λ /4波片240的光軸c的方向?yàn)樗骄€偏振光逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度的方向，使得出射的圓偏振光為右圓偏振光。圖11為圓偏振光通過(guò)自聚焦液晶盒時(shí)，沿液晶透鏡各個(gè)截面的方向受電場(chǎng)作用傾斜的液晶狀態(tài)示意圖。由圖11可知，圓偏振光在液晶透鏡的各個(gè)截面方向均受到不同傾斜角度的液晶的影響，沿液晶透鏡的各個(gè)截面方向的受電場(chǎng)作用傾斜的液晶的等效折射率如圖5所示，這樣圓偏振光可以在各個(gè)截面方向上滿足圖1所示的自聚焦透鏡的梯度折射率變化的設(shè)計(jì)，并且該梯度折射率還可以根據(jù)施加在上透明電極120和下透明電極140之間的電壓進(jìn)行調(diào)整，以動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)全視角自聚焦透鏡的梯度折射率變化的效果。
因此本發(fā)明的液晶顯示屏200通過(guò)液晶透鏡的梯度折射率設(shè)計(jì)，使得全視角均能欣賞到3D立體的效果，同時(shí)可以進(jìn)行2D以及3D功能切換，并可動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距大小。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，但上述優(yōu)選實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示屏，包括入光偏光板、第一液晶盒、出光偏光板以及自聚焦液晶盒，所述自聚焦液晶盒包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，其特征在于，所述液晶顯示屏還包括設(shè)置在所述出光偏光板外側(cè)、用于將線偏振光轉(zhuǎn)化圓偏振光的λ/4波片；所述自聚焦液晶盒的入光側(cè)貼附于所述λ/4波片的出光側(cè)，所述上透明電極為半球形，所述下透明電極為平面電極，上透明電極的中心與下透明電極的距離較小，上透明電極的四周與下透明電極的距離較大；所述液晶收容空間中填充有負(fù)向列液晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示屏，其特征在于，所述上透明電極與所述液晶收容空間之間還設(shè)置有用于保持所述上透明電極的形狀的不導(dǎo)電聚合物層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示屏，其特征在于，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下順時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示屏，其特征在于，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下逆時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示屏，其特征在于，當(dāng)所述出射的線偏振光為垂直線偏振光時(shí)，所述λ /4波片的光軸位于所述垂直線偏振光的順時(shí)針45度的方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示屏，其特征在于，當(dāng)所述出射的線偏振光為水平線偏振光時(shí)，所述λ /4波片的光軸位于所述水平線偏振光的逆時(shí)針45度的方向。
7.一種自聚焦液晶盒，包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，其特征在于，所述上透明電極為半球形，所述下透明電極為平面電極，上透明電極的中心與下透明電極的距離較小，上透明電極的四周與下透明電極的距離較大； 所述液晶收容空間中填充有負(fù)向列液晶。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自聚焦液晶盒，其特征在于，所述上透明電極與所述液晶收容空間之間還設(shè)置有用于保持所述上透明電極的形狀的不導(dǎo)電聚合物層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自聚焦液晶盒，其特征在于，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下順時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自聚焦液晶盒，其特征在于，所述負(fù)向列液晶在所述上透明電極和所述下透明電極之間的電場(chǎng)作用下逆時(shí)針沿圓形環(huán)繞排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自聚焦液晶盒，包括第一玻璃基板、上透明電極、液晶收容空間、下透明電極以及第二玻璃基板，上透明電極為半球形，下透明電極為平面電極，上透明電極的中心與下透明電極的距離較小，上透明電極的四周與下透明電極的距離較大；液晶收容空間中填充有負(fù)向列液晶。本發(fā)明還涉及一種液晶顯示屏。本發(fā)明的自聚焦液晶盒以及相應(yīng)的液晶顯示屏通過(guò)對(duì)受電壓控制的液晶透鏡的設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶透鏡的焦距以實(shí)現(xiàn)全視角均有相同的自聚焦透鏡的梯度折射率變化效果。
文檔編號(hào)G02F1/29GK102426409SQ20111033140
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者康志聰 申請(qǐng)人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司