一种电驱动液晶透镜、显示设备和3d液晶显示方法
【专利摘要】本发明公开了一种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法，涉及液晶显示技术，对应每个子像素都设置一个电极组，每个电极组中包括多个第二电极，在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到，左右眼图像交替显示，即可使得左右眼在不同时刻分别看到分辨率未降低的图像，进而提高了3D液晶显示的分辨率。
【专利说明】—种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D液晶显不技术，尤其涉及一种电驱动液晶透镜、显不设备和3D液晶显示方法。
【背景技术】
[0002]目前，在进行3D液晶显示时，通常使用电驱动液晶透镜实现，一般采用单个电驱动液晶透镜覆盖2个或多个子像素来显示立体图像。
[0003]通过该方式进行3D液晶显示时，如图1所示，不同的像素在同一时刻分别显示左眼图像和右眼图像，经电驱动液晶透镜分别折射到左眼和右眼，从而使得左眼和右眼看到的是不同的图像，进而实现3D液晶显示。但是，通过该方式进行3D液晶显示时，左眼和右眼分别看到的图像的分辨率均是显示设备的分辨率的1/2，降低了 3D液晶显示的分辨率。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供一种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法，以提高3D液晶显示的分辨率。
[0005]本发明实施例提供的一种电驱动液晶透镜，包括:
[0006]第一电极、对应每个子像素设置的多个电极组、以及设置在所述电极与电极组之间的液晶层，其中，
[0007]每个电极组中包括多个第二电极，且在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到。
[0008]由于通过该电驱动液晶透镜不同时刻左眼或右眼分别看到的都是通过所有像素显示的图像，所以在进行3D液晶显示时，没有降低显示设备的分辨率。
[0009]进一步，为减小工艺复杂度，每个电极组中的多个第二电极为条状电极，各条状电极相互平行且从左至右顺次排列。
[0010]为了使得相位延迟效果较均匀且工艺复杂度较小，所述每个电极组中包括2?30个条状电极。
[0011]进一步，为了使得相位延迟效果更加均匀，且更容易对各条状电极的电压进行设置，所述每个电极组中，各条状电极的宽度相等。
[0012]更进一步，为了使得相位延迟效果更加均匀，且更容易对各条状电极的电压进行设置，所述每个电极组中，各条状电极的间距相等。
[0013]较佳的，为了避免在电极组之间的间距较大时，造成立体显示串扰，相邻的电极组之间的间距小于或等于子像素之间的黑矩阵的宽度。
[0014]具体的，所述液晶层包括:上配向层、下配向层以及填充在上配向层和下配向层之间的液晶；
[0015]所述第一电极设置在所述上配向层中，所述电极组设置在所述下配向层中。
[0016]进一步，为减弱相邻电极之间的横向电场，减少立体显示串扰，相邻的电极组分别设置在不同的层中。
[0017]更进一步，该电驱动液晶透镜还包括:
[0018]设置在下配向层下面的透明绝缘层，相邻的电极组分别设置在所述下配向层和所述透明绝缘层中。
[0019]较佳的，为使得驱动电压不致过大，所述透明绝缘层的厚度为0.5?10um，优选的，所述透明绝缘层的厚度为l-3um。
[0020]进一步，为使相邻的两个条状电极之间的电场均匀变化，使得相位延迟曲线更加圆滑，每个电极组中除各条状电极外的空间填充高阻抗层材料，形成高阻抗层。
[0021]其中，所述高阻抗层的宽度大于或等于子像素的宽度。
[0022]本发明实施例还提供一种显示设备，包括本发明实施例提供的电驱动液晶透镜。
[0023]一种通过本发明实施例提供的电驱动液晶透镜进行的3D液晶显示方法，包括:
[0024]在切换到第一设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递增的电压，并在每个子像素中显示左眼图像；
[0025]在切换到第二设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递减的电压，并在每个子像素中显示右眼图像；所述第一设置和第二设置的切换频率大于或等于设定值。
[0026]本发明实施例提供一种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法，对应每个子像素都设置一个电极组，每个电极组中包括多个第二电极，在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到，左右眼图像交替显示，即可使得左右眼在不同时刻分别看到分辨率未降低的图像，进而提高了 3D液晶显示的分辨率。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为现有技术中的通过电驱动液晶透镜进行3D液晶显示的示意图；
[0028]图2a为本发明实施例提供的电驱动液晶透镜结构示意图之一；
[0029]图2b为本发明实施例提供的电驱动液晶透镜结构示意图之二 ；
[0030]图3为本发明实施例提供的较佳的电驱动液晶透镜结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例提供的各条状电极电压相等时电驱动液晶透镜状态示意图；
[0032]图5a为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递增时电驱动液晶透镜状态不意图；
[0033]图5b为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递增时电驱动液晶透镜相位延迟曲线图；
[0034]图5c为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递增时人眼观看的光路示意图；
[0035]图6a为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递减时电驱动液晶透镜状态不意图；
[0036]图6b为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递减时电驱动液晶透镜相位延迟曲线图；
[0037]图6c为本发明实施例提供的各条状电极电压从左至右递减时人眼观看的光路示意图；
[0038]图7为本发明实施例提供的3D液晶显示方法流程图；
[0039]101、子像素；102、黑矩阵；103、基板；201、上配向层；202、下配向层；203、液晶；204、第一电极；205、电极组；2051、第二电极；2052、高阻抗层；206、透明绝缘层。
【具体实施方式】
[0040]本发明实施例提供一种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法，对应每个子像素都设置一个电极组，每个电极组中包括多个第二电极，在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到，左右眼图像交替显示，即可使得左右眼在不同时刻分别看到分辨率未降低的图像，进而提高了 3D液晶显示的分辨率。
[0041]下面，结合附图通过具体的实施例对本发明实施例的电驱动液晶透镜进行详细说明:
[0042]实施例一、
[0043]如图2a所示，本发明实施例提供的电驱动液晶透镜，包括:
[0044]第一电极204、对应每个子像素101设置的多个电极组205、以及设置在电极204与电极组205之间的液晶层，其中，
[0045]每个电极组205中包括多个第二电极2051，且在一个电极组205中各第二电极2051的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到。
[0046]第一电极204和第二电极2051可以分别设置在对应的基板103上。
[0047]在每个电极组205中各第二电极2051的电压从左至右依次递增时，相应位置的液晶分子因驱动电压的不同而进行不同的偏转，形成不同相位延迟量，从显示面板中出射的光线经过电驱动液晶透镜后也会相应发生偏转，从而使人的左眼看到此时显示的左眼图像。
[0048]同样的，在每个电极组205中各第二电极2051的电压从左至右依次递减时，相应位置的液晶分子因驱动电压的不同而进行不同的偏转，形成不同相位延迟量，从显示面板中出射的光线经过电驱动液晶透镜后也会相应发生偏转，从而使人的右眼看到此时显示的右眼图像。
[0049]实施例二、
[0050]由于在实际应用中，第二电极2051的电压从左至右依次递增或递减即可，所以为减小制作电驱动液晶透镜的复杂度，该第二电极2051可以为从左至右顺次排列的条状电极。
[0051]同时，为了便于进行电压设置，从而获得较佳的相位延迟效果，各条状电极相互平行。
[0052]因此，该实施例在实施例一的基础上，进一步将第二电极2051设置为条状，同时，各条状电极相互平行且从左至右顺次排列，以便于工艺实现以及进行电压设置。
[0053]实施例三、
[0054]在实施例一的基础上，通常每个电极组205中的条状电极的数量小于或等于30即可，此时相位延迟效果较均匀，且工艺复杂度较低，若每个电极组205中的条状电极的数量更大，可能相位延迟效果更好，但会增加工艺复杂度，所以通常情况下，可以设置每个电极组205中,包括2?30个条状电极,通常每个电极组205中包括4?7个条状电极时,相位延迟效果能够达到要求且工艺复杂度较低，是优选的方案。
[0055]实施例四、
[0056]在实施例一的基础上，为了便于对各条状电极2051的电压进行设置，从而获得较佳的相位延迟效果，每个电极组205中，各条状电极的宽度相等，当各条状电机的宽度相等时，每个条状电极设置电压时，其计算方式相同，便于进行电压设置，在电压值设置合理的情况下，其相位延迟效果较佳。
[0057]实施例五、
[0058]在实施例一的基础上，为了使得相位延迟效果更加均匀，且更容易对各条状电极2051的电压进行设置，每个电极组205中，各条状电极的间距相等。当各条状电机的宽度相等时，每个条状电极的影响范围相同，各条状电极间的电场更加规律，进而便于进行电压设置，在电压值设置合理的情况下，其相位延迟效果较佳
[0059]实施例六、
[0060]在实施例一的基础上，为了避免在电极组205之间的间距较大时，造成立体显示串扰，相邻的电极组205之间的间距小于或等于子像素101之间的黑矩阵102的宽度，此时，在显示左眼图像时，右眼无法通过电极组205之间的间距看到左眼图像，相应的，在显示右眼图像时，左眼无法通过电极组205之间的间距看到右眼图像，进而避免了立体显示串扰问题。
[0061]实施例七、
[0062]如图2b所示，本发明实施例提供的电驱动液晶透镜，包括:
[0063]位于上配向层201和下配向层202之间的液晶203、位于上配向层201中的第一电极204，以及位于下配向层202中且对应每个子像素设置的多个电极组205，每个电极组205中包括多个第二电极2051，其中，
[0064]第二电极2051互相平行且从左至右顺次排列，以使得在一个电极组205中各第二电极2051的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到。
[0065]该实施例在实施例一的基础上，确定液晶层包括:上配向层201、下配向层202以及填充在上配向层201和下配向层202之间的液晶203 ；
[0066]第一电极204设置在上配向层201中，电极组205设置在下配向层202中。
[0067]实施例八、
[0068]在实施例一的基础上，可以进一步将相邻的电极组205分别设置在不同的层中，从而减弱相邻电极之间的横向电场，减少立体显示串扰。
[0069]实施例九、
[0070]在实施例八的基础上，如图3所示，电驱动液晶透镜还可以包括设置在下配向层202下面的透明绝缘层206，相邻的电极组205分别设置在下配向层202和透明绝缘层206中，此时，可以进一步减弱相邻电极之间的横向电场，减少立体显示串扰。
[0071]透明绝缘层的厚度可以设置为0.5?10um，优选的，透明绝缘层的厚度为l_3um。由于随着透明绝缘层厚度的增加，所需要的驱动电压也要增加，通常，透明绝缘层厚度每增加0.5 μ m，驱动电压组合中的最大电压会增加0.3V，在透明绝缘层的厚度为I~3μπι的情况下，能很好地得到圆滑的相位延迟曲线，且不会过多地增加驱动电压。
[0072]实施例十、
[0073]在实施例一至九任一的基础上，如图3所示，每个电极组205中除各条状电极2051外的空间填充高阻抗层材料，形成高阻抗层2052，从而使相邻的两个条状电极2051之间的电场均匀变化，使得相位延迟曲线更加圆滑。
[0074]高阻抗层是一种半导体材料，如:IGZ0膜、多晶硅膜等，这层膜可以让相邻电极之间因电压差的不同产生微弱电流，进而使得相邻电极之间的间隔区域也有电压值，并且能均匀地递度变化，即电场均匀变化，如13.3英寸的显示设备，若每个电极组包括4个条状电极，且4个条状电极的电压依次为0.2V、1.9V、3.0V、5.4V，对于1.9V的电极和3.0V的电极，没有高阻抗层的情况下，间隔区域靠近高电压值位置下降程度更快，靠近低电压值位置下降程度较慢，对1.9V的电极和3.0V的电极之间的位置进行等间距测量的结果为:3.0V、
2.6V、2.3V、2.1V、2.0V、1.9V，而有高阻抗层的情况下，间隔区域变化是等间距变化的，对
1.9V的电极和3.0V的电极之间的位置进行等间距测量的结果为:3.0V,2.9V、2.8V、2.7V、
2.6V、2.5V、2.4V、2.3V、2.2V、2.1V,2.0V、1.9V。
[0075]进一步，高阻抗层2052的宽度大于或等于子像素的宽度，进而可以减小立体显示串扰。
[0076]实施例1^一、
[0077]下面通过一个具体 的实例来对本发明实施例提供的电驱动液晶透镜进行说明:
[0078]对于13.3英寸、293.76*165.24mm的液晶显示设备，其子像素规格为51um，此时，
条状ITO电极的厚度可以选用1000Λ,由于ITO电极的长度大于165.24mm，所以增大增大
ITO电极的厚度可以降低ITO的电阻，进而减少因长度太长而产生的信号延迟。目前ITO电极的宽度极小是3.5 μ m，但小的宽度加上长的长度，会有ITO残留造成短路的风险，所以尽量选择较宽的宽度。针对该产品，可以使得一个电极组中包括4个第二电极，且各第二电极为互相平行、从左至右依次排列的条状电极，在各条状电极的宽度均为7.29μπκ间距相等，且选用诚志永华的KW2-306型号的液晶材料的情况下，为得到圆滑的相位延迟曲线，可以采用的较佳的条状电极电压值依次是:0.2V、1.9V、3.0V,5.4V。若一个电极组中包括5个第二电极，且同样各第二电极为互相平行、从左至右依次排列的条状电极，在各条状电极的宽度均为5.67 μ m、间距相等，且液晶材料选用诚志永华的KW2-306型号的情况下，使得相位延迟曲线较圆滑的条状电极的电压值依次为:0.2V、1.9V、2.4V、3.2V、5.4V ;若一个电极组中包括6个第二电极，且同样各第二电极为互相平行、从左至右依次排列的条状电极，在各条状电极的宽度均为4.64 μ m、间距相等，且液晶材料选用诚志永华的KW2-306型号的情况下，使得相位延迟曲线较圆滑的条状电极的电压值依次为:0.2V、1.2V、1.7V、2.3V、3.2V、
5.5V;若一个电极组中包括7个第二电极，且同样各第二电极为互相平行、从左至右依次排列的条状电极，在各条状电极的宽度均为3.92 μ m、间距相等，且液晶材料选用诚志永华的KW2-306型号的情况下，使得相位延迟曲线较圆滑的条状电极的电压值依次为:0.2V、
1.2VU.6VU.9V、2.6V、3.2V、5.5V。
[0079]若每个电极组中条状电极的数目为三个或两个，则相位延迟曲线不够圆滑，会造成一定的3D显示串扰。不够圆滑的原因是因ITO宽度增大，使得这个电极组单元内的电场没有均匀的递度分布，使得液晶分子没有依次由长轴水平方向变为长轴垂直方向。所以，针对13.3英寸的液晶显示设备，每个电极组中条状电极的数目为4、5、6、7个较佳，优选为4个。
[0080]本发明实施例提供的电驱动液晶透镜可以应用到任何尺寸的液晶显示设备上，对应的电极数和电极宽度可由工艺能力及模拟的相位延迟曲线来确定。如对于由55英寸的液晶显示设备，其子像素的尺寸是210 μ m，那么可选的电极数范围是:10?30个电极。当然，在大尺寸产品中，同时需要考虑电极数增多会使驱动电路变得更复杂，成本更高，需要多方平衡的基础上来选择合理的电极数。
[0081]下面具体说明如何通过对各条状电极的电压设置，实现3D显示:
[0082]如图4所示，若电极组205中设置的4个条状电极2051上的电压V1=V2=V3=V4，该电压值可以设置为0，也可以不为0，只要各电压值相等即可，则从显示面板出射的光线经液晶透镜后不会发生偏转，用户的双眼都能看到所显示的图像，从而呈现出2D画面。
[0083]如图5a所不,若电极组205中设置的4个条状电极2051上的电压为第一设置:V1<V2<V3<V4，则液晶分子因驱动电压的不同而转动不同角度，形成如图5b所示的相位延迟，从显示面板出射的光线经液晶透镜后会发生偏转，从而使人的左眼看到当前显示的图像，如图5c所示；
[0084]如图6a所示，若电极组205中设置的4个条状电极2051上的电压为第二设置:V1>V2>V3>V4，则液晶分子因驱动电压的不同而转动不同角度，形成如图6b所示的相位延迟，从显示面板出射的光线经液晶透镜后会发生偏转，从而使人的右眼看到当前显示的图像，如图6c所示；
[0085]具体的，在Tl时亥IJ，可使得V1=V2=V3=V4=0V ;在T2时亥lj，可使得Vl=0.2V,V2=l.9V,V3=3.0V, V4=5.4V ;在 T3 时刻，可使得 Vl=5.4V,V2=3.0V,V3=1.9V, V4=0.2V ;每个电极的电压值选择需要根据ITO电极的宽度和间距、液晶层的厚度、液晶材料的粘度和介电常数等来确定，如对应13.3英寸的液晶显示设备，条状电极宽度和间距均为7.29μπι，液晶层厚度是27 μ m,液晶材料的粘度是233mpa.s，介电常数是8.3。
[0086]当第一设置和第二设置的切换频率达到60Hz或120Hz或更高频率时，人眼分别在不同时刻看到的左眼图像和右眼图像因人眼的视觉暂留效应和视差效应，使人脑感觉到具有深度信息的立体显示画面。
[0087]本发明实施例还提供一种显示设备，包括本发明实施例提供的电驱动液晶透镜。
[0088]本发明实施例还提供一种3D液晶显示方法，该方法通过本发明实施例提供的电驱动液晶透镜实现，如图7所示,该方法包括:
[0089]步骤S701、在切换到第一设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递增的电压，并在每个子像素中显示左眼图像；
[0090]步骤S702、在切换到第二设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递减的电压，并在每个子像素中显示右眼图像；第一设置和第二设置的切换频率大于或等于设定值。
[0091]通常，为获得较好的3D显示效果，该设定值设置为大于60Hz的值较佳。
[0092]本发明实施例提供一种电驱动液晶透镜、显示设备和3D液晶显示方法，对应每个子像素都设置一个电极组，每个电极组中包括多个第二电极，在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到，左右眼图像交替显示，即可使得左右眼在不同时刻分别看到分辨率未降低的图像，进而提高了 3D液晶显示的分辨率。
[0093] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种电驱动液晶透镜，其特征在于，包括: 第一电极、对应每个子像素设置的多个电极组、以及设置在所述电极与电极组之间的液晶层，其中， 每个电极组中包括多个第二电极，且在一个电极组中各第二电极的电压从左至右依次递增或递减时，对应的子像素分别被用户的左眼或右眼看到。
2.如权利要求1所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述每个电极组中的多个第二电极为条状电极，各条状电极相互平行且从左至右顺次排列。
3.如权利要求2所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述每个电极组中包括2?30个条状电极。
4.如权利要求2所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述每个电极组中，各条状电极的宽度相等。
5.如权利要求2所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述每个电极组中，各条状电极的间距相等。
6.如权利要求1所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，相邻的电极组之间的间距小于或等于子像素之间的黑矩阵的宽度。
7.如权利要求1所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述液晶层包括: 上配向层、下配向层以及填充在上配向层和下配向层之间的液晶； 所述第一电极设置在所述上配向层中，所述电极组设置在所述下配向层中。
8.如权利要求1所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，相邻的电极组分别设置在不同的层中。
9.如权利要求8所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，还包括: 设置在下配向层下面的透明绝缘层，相邻的电极组分别设置在所述下配向层和所述透明绝缘层中。
10.如权利要求9所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述透明绝缘层的厚度为0.5 ?10um。
11.如权利要求10所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述透明绝缘层的厚度为l-3um。
12.如权利要求1所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，每个电极组中除各条状电极外的空间填充高阻抗层材料，形成高阻抗层。
13.如权利要求12所述的电驱动液晶透镜，其特征在于，所述高阻抗层的宽度大于或等于子像素的宽度。
14.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-13任一所述的电驱动液晶透镜。
15.一种通过如权利要求1所述的电驱动液晶透镜进行的3D液晶显示方法，其特征在于，包括: 在切换到第一设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递增的电压，并在每个子像素中显示左眼图像； 在切换到第二设置时，将每个电极组中各第二电极的电压设置为从左至右依次递减的电压，并在每个子像素中显示右眼图像；所述第一设置和第二设置的切换频率大于或等于设定值。
【文档编号】G02F1/1343GK103472651SQ201310419146
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】吴坤 申请人:京东方科技集团股份有限公司