本申請(qǐng)涉及液晶顯示領(lǐng)域，具體而言，涉及一種柱狀透鏡元件與顯示裝置。

背景技術(shù)：

聚合物分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，簡稱PDLC)是一種新興的光電薄膜材料，即將液晶(liquid crystal，簡稱LC)分散于聚合物中，在一定條件下經(jīng)聚合反應(yīng)，形成的液晶微滴均勻分散在連續(xù)的聚合物基體中。由于液晶分子的光學(xué)各向異性和介電各向異性，使PDLC成為一種具有電光響應(yīng)特性的復(fù)合材料。

一般地，當(dāng)無外加電場下，LC微滴均勻分散在聚合物中，且LC微滴中的向列型LC分子無規(guī)則排列。由于此時(shí)LC微滴的有效折射率與聚合物的折射率不匹配，PDLC透鏡層對(duì)光有散射作用，呈乳白色不透明態(tài)(OFF State)；當(dāng)施加電場后，液晶微滴的光軸會(huì)沿著電場方向取向，此時(shí)若液晶微滴的折射率與聚合物的折射率匹配，則PDLC透鏡層呈透明態(tài)(ONState)；當(dāng)電場消失，PDLC膜又恢復(fù)到OFF態(tài)。

與傳統(tǒng)顯示器相比，DFD-PDLC顯示器不需要偏振片、不需取向處理、制作工藝簡單、易于制成大面積柔性顯示器等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。但目前PDLC器件仍存在明顯的不足，如對(duì)比度較低、驅(qū)動(dòng)電壓較高與響應(yīng)時(shí)間慢等等，因此國內(nèi)外對(duì)PDLC的研究一直致力于改善PDLC的電光特性，尤其是在降低PDLC的驅(qū)動(dòng)電壓方面。

一般地，電場強(qiáng)度E受電壓U與厚度d影響，E＝U/d，相同電壓的條件下，電場強(qiáng)度與厚度呈反比，隨著厚度的增加，電場強(qiáng)度逐漸減小。DFD-PDLC柱狀透鏡元件由于PDLC透鏡層與聚合物透鏡層的總厚度較大，使得其的驅(qū)動(dòng)電壓較高，進(jìn)而使得液晶分子的電光效應(yīng)較弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種柱狀透鏡元件與顯示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中柱狀透鏡元件的驅(qū)動(dòng)電壓較大的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種柱狀透鏡元件，該柱狀透鏡元件包括：PDLC透鏡層，包括依次排列的多個(gè)PDLC透鏡，且上述PDLC透鏡層具有第一透鏡表面；聚合物透鏡層，設(shè)置在上述第一透鏡表面的表面上，包括依次排列的多個(gè)聚合物透鏡，上述聚合物透鏡與上述PDLC透鏡一一對(duì)應(yīng)，上述聚合物透鏡層與上述第一透鏡表面的接觸表面與上述第一透鏡表面相適配；導(dǎo)電粒子，分散在上述聚合物透鏡層和/或上述PDLC透鏡層中。

進(jìn)一步地，上述導(dǎo)電粒子的重量為上述PDLC透鏡層的重量的0.01～30％。

進(jìn)一步地，上述導(dǎo)電粒子的重量為上述聚合物透鏡層的重量的0.01～30％。

進(jìn)一步地，上述導(dǎo)電粒子為ITO納米粒子。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡元件還包括：第一電極層，設(shè)置在上述PDLC透鏡層遠(yuǎn)離上述聚合物透鏡層的表面上；第二電極層，設(shè)置在上述聚合物透鏡層遠(yuǎn)離上述PDLC透鏡層的表面上。

進(jìn)一步地，上述柱狀透鏡元件還包括：第一透明基材層，設(shè)置在上述第一電極層的遠(yuǎn)離上述PDLC透鏡層的表面上；第二透明基材層，設(shè)置在上述第二電極層的遠(yuǎn)離上述聚合物透鏡層的表面上。

進(jìn)一步地，上述PDLC透鏡層為平凹透鏡層，上述聚合物透鏡層為平凸透鏡層。

進(jìn)一步地，上述PDLC透鏡層為平凸透鏡層，上述聚合物透鏡層為平凹透鏡層。

根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括柱狀透鏡元件，該柱狀透鏡元件為上述的柱狀透鏡元件。

應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，將導(dǎo)電粒子分散在PDLC透鏡層與聚合物透鏡層中，增加聚合物透鏡層與PDLC透鏡層的導(dǎo)電性，降低柱狀透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓，從而可以以低的驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)現(xiàn)柱狀透鏡的2D與3D影像切換顯示的效果。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本申請(qǐng)的實(shí)施例1提供的柱狀透鏡元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本申請(qǐng)的實(shí)施例2提供的柱狀透鏡元件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了液晶分子的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4示出了的液晶分子介電質(zhì)頻率響應(yīng)的示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

01、導(dǎo)電粒子；1、第一透明基材層；2、第一電極層；3、PDLC透鏡層；4、聚合物透鏡層；5、第二電極層；6、第二透明基材層；30、液晶微滴。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中的柱狀透鏡元件的驅(qū)動(dòng)電壓較大，電光效應(yīng)較弱，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N柱狀透鏡元件與顯示裝置。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種柱狀透鏡元件，如圖1或圖2所示，該元件包括：PDLC透鏡層3、聚合物透鏡層4與導(dǎo)電粒子01。其中，PDLC透鏡層3包括依次排列的多個(gè)PDLC透鏡，且上述PDLC透鏡層3具有第一透鏡表面；聚合物透鏡層4設(shè)置在上述第一透鏡表面的表面上，包括依次排列的多個(gè)聚合物透鏡，上述聚合物透鏡與上述PDLC透鏡一一對(duì)應(yīng)，上述聚合物透鏡層4與上述第一透鏡表面的接觸表面與上述第一透鏡表面相適配；導(dǎo)電粒子01分散在上述聚合物透鏡層4和/或上述PDLC透鏡層3中。圖1中的導(dǎo)電粒子01僅分散在PDLC透鏡層3中。如圖2中的導(dǎo)電粒子01分散在PDLC透鏡層3與聚合物透鏡層4中。

上述的柱狀透鏡元件的PDLC透鏡層和/或聚合物透鏡層中分散有導(dǎo)電粒子，該導(dǎo)電粒子可以增加PDLC透鏡層和/或聚合物透鏡層的導(dǎo)電性，即增加電導(dǎo)率，使得這兩層中的至少一層的電阻減小，進(jìn)而使得該元件需要的驅(qū)動(dòng)電壓減小，提高了PDLC透鏡層中液晶材料的電光效應(yīng)。

本申請(qǐng)中的PDLC中的聚合物可以是任何滿足要求的聚合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的聚合物。

本申請(qǐng)中的聚合物透鏡層中的聚合物可以是任何滿足要求的聚合物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的聚合物。

并且，PDLC中的聚合物與聚合物透鏡層中的聚合物可也是相同的聚合物，也可以是不相同的聚合物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況將二者設(shè)置為相同或者不同。

本申請(qǐng)的一種實(shí)施例中，上述導(dǎo)電粒子的重量為上述PDLC透鏡層的重量的0.01～30％，由于導(dǎo)電粒子并不是PDLC透鏡層的一部分，只是分散在PDLC透鏡層中，這里的PDLC透鏡層的重量不包括導(dǎo)電粒子。這樣能夠進(jìn)一步保證以較低的驅(qū)動(dòng)電壓就可以驅(qū)動(dòng)柱狀透鏡元件，即改變PDLC透鏡層中液晶材料的折射率，提高了該液晶材料的電光效應(yīng)。

為了進(jìn)一步提高液晶材料的電光效應(yīng)且進(jìn)步一步保證PDLC材料不失效，本申請(qǐng)優(yōu)選上述導(dǎo)電粒子的重量為上述聚合物透鏡層的重量的0.01～30％，由于導(dǎo)電粒子并不是聚合物透鏡層的一部分，只是分散在聚合物透鏡層中，所以這里的聚合物透鏡層的重量不包括導(dǎo)電粒子的重量。

本申請(qǐng)的導(dǎo)電粒子可以是現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種導(dǎo)電粒子，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的導(dǎo)電粒子。

本申請(qǐng)的再一種實(shí)施例中，上述導(dǎo)電粒子01為ITO納米粒子。但是并不限于該種粒子，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇任何滿足要求的導(dǎo)電粒子。

本申請(qǐng)的另一種實(shí)施例中，如圖1或圖2所示，上述柱狀透鏡元件還包括第一電極層2與第二電極層5，其中，上述第一電極層2設(shè)置在上述PDLC透鏡層3遠(yuǎn)離上述聚合物透鏡層4的表面上；第二電極層5設(shè)置在上述聚合物透鏡層4遠(yuǎn)離上述PDLC透鏡層3的表面上。如圖1與圖2所示，第一電極層2與第二電極層5均與外部驅(qū)動(dòng)電壓V(f)連接，通過外部驅(qū)動(dòng)電壓V(f)產(chǎn)生電場，其中，f代表頻率。

第一電極層與第二電極層可以獨(dú)立地選自任何滿足需求的電極層，比如可以選擇ITO電極層，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料作為第一電極層與第二電極層。

另外，每個(gè)液晶微滴由多個(gè)液晶分子構(gòu)成。如圖3所示，每個(gè)液晶分子為桿狀的結(jié)構(gòu)，令其長軸沿Z軸分布、而短軸沿XY平面分布。該液晶分子所具有的光電效應(yīng)，由入射光的偏振方向、光學(xué)折射率n與介電常數(shù)ε所決定。

一般地，對(duì)于入射光與液晶分子的光學(xué)作用，為依存于入射光電場偏振方向與液晶分子所具有的雙折射特性。當(dāng)入射光的電場偏振方向，為平行于該液晶分子長軸方向時(shí)，該入射光的相位延遲由異常光折射率n_∥所決定；當(dāng)入射光的電場偏振方向，為垂直于該液晶分子長軸方向時(shí)，該入射光的相位延遲，由尋常光折射率為n_⊥所決定。另外，液晶分子為正單軸液晶時(shí)，具有n_∥>n_⊥的關(guān)系。

另外，對(duì)于液晶分子的電氣作用，則依存于驅(qū)動(dòng)電壓V(f)的驅(qū)動(dòng)頻率與液晶分子所具有的介電質(zhì)特性。如圖4所示，為液晶分子介電常數(shù)ε_∥、ε_⊥與驅(qū)動(dòng)電壓頻率f響應(yīng)的示意圖。對(duì)于具有適當(dāng)振幅的驅(qū)動(dòng)電壓，由改變驅(qū)動(dòng)電壓的頻率f，可改變液晶分子長軸介電常數(shù)ε_∥、但不會(huì)影響液晶分子短軸介電常數(shù)ε_⊥。因此對(duì)于電氣的作用，液晶分子具有以下的關(guān)系：

當(dāng)f＝f_L<f_c時(shí)，Δε>0；

當(dāng)f＝f_H>f_c時(shí)，Δε<0；

當(dāng)f＝f_c時(shí)，Δε＝0；

其中，Δε＝ε_∥-ε_⊥。

當(dāng)f＝f_L<f_c時(shí)，即Δε>0，該驅(qū)動(dòng)電壓所產(chǎn)生的電場，可旋轉(zhuǎn)該液晶分子空間排列的方向，使該液晶分子的長軸沿電場的方向排列，稱f_L為定向排列頻率(HomeotropicAlignmentFrequency)。

當(dāng)Δε<0時(shí)，該驅(qū)動(dòng)電壓的作用使該液晶分子的短軸沿電場的方向排列，稱f_H為均向排列頻率(HomogeneousAlignmentFrequency)。

當(dāng)Δε＝0時(shí)，該驅(qū)動(dòng)電壓，則失去對(duì)該液晶分子旋轉(zhuǎn)的作用，稱f_c為交叉頻率(Cross-OverFrequency)。

為了保護(hù)第一電極層、第二電極層以及柱狀透鏡中的其他結(jié)構(gòu)，如圖1與圖2所示，本申請(qǐng)的一種具體的實(shí)施例中，上述柱狀透鏡元件還包括第一透明基材層1與第二透明基材層6。其中，上述第一透明基材層設(shè)置在上述第一電極層2的遠(yuǎn)離上述PDLC透鏡層3的表面上；第二透明基材層6設(shè)置在上述第二電極層5的遠(yuǎn)離上述聚合物透鏡層4的表面上。

本申請(qǐng)的第一透明基材層與第二透明基材層可以獨(dú)立地選自透明玻璃與PET基材層，但是并不限于這兩種，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料層作為第一透明基材層與第二透明基材層。

本申請(qǐng)的又一種實(shí)施例中，如圖1所示，上述PDLC透鏡層3為平凹透鏡層，上述聚合物透鏡層4為平凸透鏡層。

本申請(qǐng)的另一種實(shí)施例中，如圖2所示，上述PDLC透鏡層3為平凸透鏡層，上述聚合物透鏡層4為平凹透鏡層。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括上述柱狀透鏡元件，該柱狀透鏡元件為上述的柱狀透鏡元件。

該顯示裝置由于具有上述的柱狀透鏡，使得其的驅(qū)動(dòng)電壓較小。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行說明。

實(shí)施例1

如圖1所示，該柱狀透鏡元件自下而上依次包括第一透明基材層1、第一電極層2、PDLC透鏡層3、聚合物透鏡層4、第二電極層5與第二透明基材層6。其中。第一透明基材層1與第二透明基材層6均為PET基材層；第一電極層2與第二電極層5均為ITO電極層，第一電極層2與第二電極層5與外部驅(qū)動(dòng)電壓相連接，其中f表示驅(qū)動(dòng)電壓的頻率；PDLC透鏡層3為平凹透鏡層，且多個(gè)液晶微滴30與多個(gè)導(dǎo)電粒子01分散在該平凹透鏡層的聚合物中，且導(dǎo)電粒子01為ITO納米粒子，其重量為平凹透鏡層重量的30％，聚合物透鏡層4為平凸透鏡層，且具有光學(xué)折射率n_p。

上述的每個(gè)液晶微滴30，由復(fù)數(shù)個(gè)棒狀的液晶分子組成，液晶分子具有尋常光折射率n_⊥、異常光折射率n_∥、長軸介電常數(shù)ε_∥和短軸介電常數(shù)ε_⊥，其中，n_∥>n_⊥、n_∥＝n_p。

ε_∥與ε_⊥的關(guān)系如下：當(dāng)f<fc時(shí)，Δε>0，液晶分子的長軸沿電場的方向排列，液晶分子的折射率為n_⊥<n_p，該DFD-PDLC柱狀透鏡陣列，呈現(xiàn)透鏡的特性，因此可呈現(xiàn)顯示于該影像顯示器屏幕上的3D影像。

當(dāng)f＝fc時(shí)，Δε＝0；當(dāng)f>fc時(shí)，Δε<0，液晶分子的短軸沿電場的方向排列，液晶分子的折射率為n_∥＝n_p，該DFD-PDLC柱狀透鏡陣列，呈現(xiàn)光穿透特性，因此可呈現(xiàn)顯示于該影像顯示器屏幕上的2D影像；其中，f為外部驅(qū)動(dòng)電壓V(f)的驅(qū)動(dòng)頻率，fc為交叉頻率，Δε＝ε_∥-ε_⊥。

實(shí)施例2

如圖2所示，該柱狀透鏡元件自下而上依次包括第一透明基材層1、第一電極層2、PDLC透鏡層3、聚合物透鏡層4、第二電極層5與第二透明基材層6。其中。第一透明基材層1與第二透明基材層6均為PET基材層；第一電極層2與第二電極層5均為ITO電極層，第一電極層2與第二電極層與外部驅(qū)動(dòng)電壓相連接，其中f表示驅(qū)動(dòng)電壓的頻率；PDLC透鏡層3為平凸透鏡層，且該平凸透鏡層包括聚合物與均與分散在聚合物中的多個(gè)液晶微滴30與多個(gè)導(dǎo)電粒子01，且導(dǎo)電粒子01為ITO納米粒子，其重量為平凸透鏡層重量的0.01％，聚合物透鏡層4為平凹透鏡層，平凹透鏡層中分散有導(dǎo)電粒子01，該ITO納米粒子的總重量為平凹透鏡層的重量的30％，該導(dǎo)電粒子01與分散在PDLC透鏡層3中的導(dǎo)電粒子01相同。聚合物透鏡層4的聚合物的光學(xué)折射率n_p。

上述的每個(gè)液晶微滴30，由復(fù)數(shù)個(gè)棒狀的液晶分子組成，液晶分子具有尋常光折射率n_⊥、異常光折射率n_∥、長軸介電常數(shù)ε_∥和短軸介電常數(shù)ε_⊥，其中，n_∥>n_⊥、n_∥＝n_p。

ε_∥與ε_⊥的關(guān)系如下：當(dāng)f<fc時(shí)，Δε>0，液晶分子的長軸沿電場的方向排列，液晶分子的折射率為n_⊥<n_p，該DFD-PDLC柱狀透鏡陣列，呈現(xiàn)透鏡的特性，因此可呈現(xiàn)顯示于該影像顯示器屏幕上的3D影像。

當(dāng)f＝fc時(shí)，Δε＝0；當(dāng)f>fc時(shí)，Δε<0，液晶分子的短軸沿電場的方向排列，液晶分子的折射率為n_∥＝n_p，該DFD-PDLC柱狀透鏡陣列，呈現(xiàn)光穿透特性，因此可呈現(xiàn)顯示于該影像顯示器屏幕上的2D影像；其中，f為外部驅(qū)動(dòng)電壓V(f)的驅(qū)動(dòng)頻率，fc為交叉頻率，Δε＝ε_∥-ε_⊥。

上述的實(shí)施例中，將導(dǎo)電粒子分散在PDLC透鏡層中，或者分散在聚合物透鏡層和PDLC透鏡層中，使得第一電極層與第二電極層之間的電壓差減小，進(jìn)而減小柱狀透鏡元件的驅(qū)動(dòng)電壓。

從以上的描述中，可以看出，本申請(qǐng)上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

1)、本申請(qǐng)的柱狀透鏡元件的PDLC透鏡層和/或聚合物透鏡層中分散有導(dǎo)電粒子，該導(dǎo)電粒子可以增加PDLC透鏡層和/或聚合物透鏡層的導(dǎo)電性，即增加電導(dǎo)率，使得這兩層中的至少一層的電阻減小，進(jìn)而使得該元件需要的驅(qū)動(dòng)電壓減小，提高了PDLC透鏡層中液晶材料的電光效應(yīng)。

2)、本申請(qǐng)的顯示裝置由于具有上述的柱狀透鏡，使得其的驅(qū)動(dòng)電壓較小。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。