一种液晶透镜、显示装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种液晶透镜、显示装置及控制方法，所述液晶透镜包括：多个结构相同的透镜单元，透镜单元包括：相对而置的上基板和下基板，位于上基板和下基板之间的液晶层，位于上基板与液晶层之间的第一电极和位于下基板与液晶层之间的第二电极；其中，第一电极为面状电极；第二电极包括面状子电极以及至少一个环状子电极。可提高液晶透镜的有效利用率。

Liquid crystal lens, display device and control method

The invention discloses a liquid crystal lens, display device and control method, comprising: a plurality of liquid crystal lens structure of the same lens unit, a lens unit including: upper and lower substrates opposite, a liquid crystal layer located between the upper and lower substrates, located between the first electrodes on the substrate and the liquid crystal layer and in the second electrode between the substrate and the liquid crystal layer; wherein the first electrode is a planar electrode; a second electrode including one electrode and at least one sub ring electrode. The effective utilization ratio of liquid crystal lens can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种液晶透镜、显示装置及控制方法
本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种液晶透镜、显示装置及控制方法。
技术介绍
液晶透镜以其尺寸小焦距可调等优势近年来在显示、照明等领域备受关注。常见的液晶透镜的结构如图1所示，在上下两基板之间夹设液晶层，且在液晶层的两侧设置控制液晶偏转的电极。位于上基板一侧的电极通常为整面的公共电极，位于下基板一侧的电极通常在面状电极中部形成一个对称结构的孔，参见图1。分别对两电极施加不同的电压形成电势来驱动液晶偏转，改变不同位置处的液晶的延迟曲线，如图2所示，从而利用液晶透镜来实现玻璃透镜的功能。评价液晶透镜的一个重要指标为透镜中部相对透镜边缘的延迟量，即如图2所示的迟延曲线中最大值与最小值的差值。液晶透镜的理想迟延曲线的中部最大折射率为ne，两侧最小折射率为no。而实际所应用的液晶透镜的延迟曲线与理想延迟曲线具有较大的差异。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种液晶透镜、显示装置及控制方法，用以提高液晶的有效利用率，使液晶透镜的延迟曲线更接近理想延迟曲线。第一方面，本专利技术实施例提供了一种液晶透镜，包括：多个结构相同的透镜单元；每个所述透镜单元包括：相对而置的上基板和下基板，位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层，位于所述上基板与所述液晶层之间的第一电极和位于所述下基板与所述液晶层之间的第二电极；其中，所述第一电极为面状电极；所述第二电极包括位面状子电极以及至少一个环绕所述面状子电极的环状子电极。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述面状子电极和所述环状子电极为规则电极且二者的中心重叠。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述环状子电极的内轮廓、外轮廓以及所述面状子电极的外轮廓形状一致。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述环状子电极和面状子电极构成的电极图形为中心对称图形。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述面状子电极的形状为圆形或正多边形。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述第二电极仅包括一个所述环状子电极，所述环状子电极为等宽度的电极，所述环状子电极的宽度与所述所述面状子电极的最大宽度之比小于0.5。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述第二电极包括多个内径不同的环状子电极，各所述环状子电极的中心重叠。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述液晶透镜中，所述第一电极为金属电极或透明电极；所述第二电极为金属电极或透明电极。第二方面，本专利技术实施例提供了一种显示装置，包括上述任一液晶透镜。在一种可能的实现方式中，在本专利技术实施例提供的上述显示装置中，还包括：显示面板，所述液晶透镜位于所述显示面板的出光一侧；所述液晶透镜包括多个呈矩阵分布的透镜单元；一个所述透镜单元对应于所述显示面板上的M×M个像素区域，M为任意正整数。第三方面，本专利技术实施还提供一种上述任一液晶透镜的控制方法，包括：在所述液晶透镜处于工作状态时，为所述第一电极和所述面状子电极加载相同的电压，为所述面状子电极和环状子电极加载不同的电压。本专利技术实施例的有益效果包括：本专利技术实施例提供的液晶透镜、显示装置，包括：多个结构相同的透镜单元，每个透镜单元包括：相对而置的上基板和下基板，位于上基板和下基板之间的液晶层，位于上基板与液晶层之间的第一电极和位于下基板与液晶层之间的第二电极；其中，第一电极为面状电极；第二电极包括面状子电极以及至少一个环绕面状子电极的环状子电极。工作状态时，第一电极和面状子电极所加载的电压相等，环状子电极所加载的电位大于第一电极，使得位于中心位置的液晶分子处于初始状态而不发生偏转，而使中心位置的折射率接近于ne，而位于边缘的液晶分子在环状子电极与第一电极所产生的电场的作用下最大程度偏转，使边缘位置的折射率接近于no，由此使液晶透镜中各位置的折射率分布更接近理想延迟曲线，提高了液晶透镜的有效利用率。附图说明图1为现有技术中的液晶透镜的结构示意图；图2液晶透镜的理想延迟曲线示意图；图3为本专利技术实施例提供的液晶透镜的侧视结构示意图之一；图4a为本专利技术实施例提供的液晶透镜中第二电极的俯视结构示意图之一；图4b为本专利技术实施例提供的液晶透镜中第二电极的俯视结构示意图之二；图4c为本专利技术实施例提供的液晶透镜中第二电极的俯视结构示意图之三；图5为现有技术中液晶透镜的延迟曲线与理想延迟曲线的对比图；图6为本专利技术实施例的液晶透镜工作状态时液晶分子的偏转状态示意图；图7为本专利技术实施例提供的液晶透镜的延迟曲线与理想延迟曲线的对比图；图8为本专利技术实施例提供的液晶透镜中第二电极的俯视结构示意图之四；图9为本专利技术实施例提供的液晶透镜的结构示意图之二；图10a为本专利技术实施例提供的液晶透镜中的液晶分子的初始状态示意图；图10b为本专利技术实施例提供的液晶透镜中的液晶分子的初始取向示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术实施例提供的液晶透镜及显示装置的具体实施方式进行详细地说明。附图中各部件的形状和大小不反映液晶透镜的真实例，目的只是示意说明本
技术实现思路
。本专利技术实施例提供的一种液晶透镜，如图3所示，包括：多个透镜单元；具体地，每个透镜单元包括：相对而置的上基板101和下基板102，位于上基板101和下基板102之间的液晶层103，位于上基板101与液晶层103之间(即位于上基板内侧)的第一电极104和位于下基板102与液晶层103之间(即位于下基板内侧)的第二电极105；其中，第一电极104为面状电极；第二电极105包括面状子电极51和至少一个环绕面状子电极51的环状子电极52。在具体实施时，各透镜单元的第一电极104可为一个位于上基板101内侧的面状电极，每个透镜单元都具有一第二电极105，各透镜单元的第二电极105同层设置于下基板102的内侧。液晶透镜处于工作状态时，对于一个透镜单元而言，第一电极104和面状子电极51所加载的电位相等，面状子电极51以及环状子电极52按照由内到外的顺序加载的电位逐渐升高，由此，透镜单元内部的液晶分子在电场的作用下偏转等效为半球形透镜，该半球形透镜的折射率沿中心呈中心对称分布，由中心位置向边缘位置逐渐减小，这是因为在透镜单元处于工作状态时位于中心的面状子电极与第一电极所加载的电压相等，使得位于中心位置的液晶分子处于初始状态而不发生偏转，液晶分子的长轴平行于电极所在的平面，而使中心位置的折射率接近于ne，而位于边缘的液晶分子在环状子电极与第一电极所产生的电场的作用下最大程度偏转，液晶分子的长轴垂直于电极所在的平面，使边缘位置的折射率接近于no，位于中心位置与边缘位置之间的液晶分子的偏振程度由完全不发生偏转到偏转为最大程度逐渐过渡，折射率处于no到ne之间，由此使液晶透镜中各位置的折射率分布更接近理想延迟曲线，提高了液晶透镜的有效利用率。本专利技术实施例提供的上述液晶透镜的第二电极104的俯视图如图4a-图4c所示，面状子电极51和环状子电极52均为规则的电极图形，如面状子电极的形状可为圆形、正多边形等。可选的，环状子电极52的外轮廓可为圆形或正多边形。面状子电极51位于环状子电极52的中心位置，面状子电极51和环状子电极52的中心重叠，且面状子电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶透镜，其特征在于，包括：多个透镜单元；每个所述透镜单元包括：相对而置的上基板和下基板，位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层，位于所述上基板与所述液晶层之间的第一电极和位于所述下基板与所述液晶层之间的第二电极；其中，所述第一电极为面状电极；所述第二电极包括面状子电极以及至少一个环绕所述面状子电极的环状子电极。

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：多个透镜单元；每个所述透镜单元包括：相对而置的上基板和下基板，位于所述上基板和所述下基板之间的液晶层，位于所述上基板与所述液晶层之间的第一电极和位于所述下基板与所述液晶层之间的第二电极；其中，所述第一电极为面状电极；所述第二电极包括面状子电极以及至少一个环绕所述面状子电极的环状子电极。2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述面状子电极和所述环状子电极为规则电极且二者的中心重叠。3.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述环状子电极的内轮廓、外轮廓以及所述面状子电极的外轮廓形状一致，所述环状子电极和面状子电极构成的电极图形为中心对称图形。4.如权利要求1-3任一项所述的液晶透镜，其特征在于，所述面状子电极的形状为圆形或正多边形。5.如权利要求1-3任一项所述的液晶透镜，其特征在于，所述第二电极仅包括一个所述环状子电极，所述环状子电极为等宽度的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛小辰，赵文卿，陈小川，王海燕，王倩，杨明，李忠孝，张大成，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11