CN106094386A - 液晶透镜、显示装置和曲面显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液晶透镜、显示装置和曲面显示方法，涉及显示领域，可以实现曲面显示，并且易于制造，成本低，寿命长，同时占用物理空间也较小。所述液晶透镜用于附于平面显示器件外实现曲面显示效果，所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元包括：液晶层，取向层，以及驱动所述液晶层的第一电极和第二电极；所述透镜单元被单独驱动，使沿等效曲面排列的各所述透镜单元的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。

Description

液晶透镜、显示装置和曲面显示方法

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种液晶透镜、显示装置和曲面显示方法。

背景技术

目前的显示设备多为平面显示设备，由于眼球是球形的，观看纯平面显示画面其实是扭曲的，画面尺寸越大就越明显。若按照视网膜弯曲弧度设计显示屏幕，使显示屏幕完全与视网膜平行，可以让最真实的画面传递至大脑。如果屏幕设计为曲面，且曲面的弧度符合人体工程学要求，即符合眼球的球面特性，能够使屏幕上每一点到达眼睛的距离相等，如图1所示，可以在左右两边实现更优良的可视角度，消除了屏幕边缘的视觉扭曲，使画质更加均匀，从而创造出自然舒适的观感，更逼真的画面临场感，更自然、更舒适的观看体验，更出众的临场感。

然而，如果要实现曲面显示，对于液晶显示产品来说，玻璃基板的弯曲相对容易，但背光模组的弯曲非常困难；同时，将背光模组弯曲后很难以保证各个象素点的亮度一致。并且，对于市面上已有的曲面显示产品，观看者只有位于‘最佳观看点’才能享受到最佳视觉体验，并且曲面显示产品无法整体贴着墙壁悬挂，需要占用较大的物理空间，而且在使用时间较长之后，部分产品可能因应力集中而导致质量问题，使用寿命短。虽然OLED器件可实现柔性显示，容易实现曲面显示效果，但是目前的技术尚不成熟，使用寿命短，成本高，仍需进一步探索和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液晶透镜、显示装置和曲面显示方法，可以实现曲面显示，并且易于制造，成本低，寿命长，同时占用物理空间也较小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一方面提供一种液晶透镜，所述液晶透镜用于附于平面显示器件外实现曲面显示效果，所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元包括：液晶层，取向层，以及驱动所述液晶层的第一电极和第二电极；所述透镜单元被单独驱动，使沿等效曲面排列的各所述透镜单元的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。

可选地，所述液晶透镜附于平面显示器件外时，所述平面显示器件的一个像素对应一个所述透镜单元；或者，所述平面显示器件的一个像素对应多个所述透镜单元，且，对应同一个像素的所述透镜单元连续分布。

优选地，所述透镜单元成组分布，每组透镜单元对应一个等效曲面，每一等效曲面对应一个最佳观看点。

可选地，如果所述平面显示器件的一个像素对应一个所述透镜单元，则相邻像素对应的所述透镜单元分别位于不同组；如果所述平面显示器件的一个像素对应多个所述透镜单元，则对应同一个像素的所述透镜单元分别位于不同组。

另一方面，本发明还提供一种显示装置，包括：平面显示器件，和，上述任一项所述的液晶透镜；所述液晶透镜用于附于所述平面显示器件外实现曲面显示效果。

优选地，所述显示装置需要同时设置N个最佳观看点时，N为自然数，所述显示装置还包括：第一设置单元，用于将所述液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元；第二设置单元，用于针对每一最佳观看点，根据所述最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元的折射率；第三设置单元，用于针对每一透镜单元，根据所述透镜单元的折射率计算所述透镜单元的驱动电压。

优选地，所述显示装置，还包括：人眼检测装置，用于获取所述显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，从而确定需设置的最佳观看点数目以及位置，所述预设范围位于所述显示装置。

可选地，所述人眼检测装置，包括：摄像头，用于对所述显示装置可观看一侧的预设范围进行拍摄；图像处理单元，与所述摄像头相连，用于接收所述摄像头拍摄的图像，并从中识别出观看者数目以及每个观看者眼睛的位置。

另一方面，本发明还提供一种所述显示装置的曲面显示方法，包括:S1、根据最佳观看点的位置，计算所述液晶透镜中各透镜单元的折射率；S2、根据所述透镜单元的折射率计算所述透镜单元的驱动电压；S3、向所述透镜单元加载驱动电压，同时平面显示器件播放显示画面。

优选地，所述显示装置需要同时设置N个最佳观看点时，所述曲面显示方法在步骤S1之前还包括：将液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元；且，步骤S1中，针对每一最佳观看点，根据所述最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元的折射率。

可选地，所述将液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元之前，还包括：获取所述显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，以确定需设置的最佳观看点数目以及位置。

本发明提供的一种液晶透镜、显示装置和曲面显示方法，该液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元包括：液晶层，取向层，以及驱动液晶层的第一电极和第二电极；该透镜单元被单独驱动，使沿等效曲面排列的各所述透镜单元的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。如果对不同透镜单元施加不同大小的驱动电压，不同透镜单元的液晶偏转角度会不同，从而折射率n不同，导致由液晶透镜各点出射的光线偏折角度不同，通过调整驱动电压，可以使显示器件两边的光线偏折角度大，中间光线的偏折角度小，最终使得到达人眼的光线光程相同，形成等效的曲面显示效果，该液晶透镜附于平面显示器件外可产生曲面显示的效果，并且，该液晶透镜结构简单，生产工艺可以与液晶面板兼容，易于制造，成本低，同时该液晶透镜不需要设计成曲面状，占用物理空间较小，也不存在传统曲面产品因应力集中而导致的质量问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为曲面显示原理示意图；

图2为本发明实施例提供的液晶透镜的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液晶透镜的曲面显示原理示意图；

图4为本发明实施例提供的液晶透镜的等效曲面显示光路图；

图5为本发明实施例提供的液晶透镜的实现多人观看的原理示意图；

图6为本发明实施例提供的显示装置的结构框图。

附图标记：

10-平面显示器件，20-液晶透镜，200-透镜单元，21-第一电极，

22-取向层，23-液晶层，24-第二电极，30-等效曲面，

200A-透镜单元，200B-透镜单元，31-第一设置单元，

32-第二设置单元，33-第三设置单元。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的液晶透镜、显示装置和曲面显示方法进行详细描述。

本发明实施例提供一种液晶透镜20，如图2和图3所示，液晶透镜20用于附于平面显示器件10外实现曲面显示效果，液晶透镜20包括多个透镜单元200(每个透镜单元200可看成一个液晶微透镜)，每个透镜单元200包括：液晶层23，取向层22，以及驱动液晶层23的第一电极21和第二电极24；透镜单元200被单独驱动，使沿等效曲面排列的各透镜单元200的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。

本实施例提供的液晶透镜20，平面状，附于平面显示器件10外却可以使显示器件达到曲面显示的效果。液晶透镜20包括液晶层23、以及驱动液晶实现曲面显示效果的第一电极21和第二电极24。不同的液晶偏转状态对应不同的折射率，第一电极21和第二电极24其中之一为相互分离的独立电极，另一为板式电极，或者第一电极21和第二电极24均为相互分离的独立电极，第一电极21和第二电极24上施加合适的驱动电压，理论上可以获得符合曲面显示需要的折射率沿曲面各位置平滑变化的曲线，

液晶透镜20划分为多个透镜单元200，每个透镜单元200可被单独驱动，在透镜单元200的电极(第一电极21和第二电极24)上加载合适的驱动电压，使沿等效曲面排列的各透镜单元200的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。如图4所示，示出图3中液晶透镜20的等效曲面30，O为最佳观看点对应位置，自O标注的位置向两侧各透镜单元200的折射率逐次变大。

具体实施，可由预设形成的等效曲面30及其最佳观看点，计算各透镜单元200的折射率，再由各透镜单元200的折射率确定各透镜单元200需要的驱动电压。

需要说明的是，上述液晶透镜20，一般沿平面显示器件的长边方向，各透镜单元200的折射率自中心向两侧逐次变大呈现曲面显示效果；更为优选地，还可以是：既在平面显示器件的长边方向呈现曲面显示效果，同时在沿平面显示器件的短边方向上，各透镜单元200的折射率也自中心向两侧逐次变大呈现曲面显示效果，后一种方案尤其适用于影院等大屏幕显示。本领域技术人员可以理解的是，上述各透镜单元200的折射率逐次变大并不局限于一个方向上。

本实施例提供的液晶透镜，附于平面显示器件上可产生曲面显示的效果，由于该液晶透镜结构简单，并且与液晶面板结构大致类似，可以利用液晶面板的生产设备，因此本实施例提供的液晶透镜易于制造，成本低；同时该液晶透镜不需要设计成曲面状，占用物理空间较小，也不存在传统曲面产品因应力集中而导致的质量问题。

在本实施例的第一种可选实施方案中，上述液晶透镜20附于平面显示器件外时，可以是平面显示器件10的一个像素对应一个透镜单元200；也可以是平面显示器件10的一个像素对应多个透镜单元200，且，对应同一个像素的透镜单元200连续分布(即分布在一个连续区域内)。平面显示器件10上的一个像素对应一个或多个透镜单元200，可以保证同一像素的出射光线经过一个或多个透镜单元200折射后进入观看者的眼睛，避免不同像素的出射光线经透镜单元200折射后混淆，影响显示效果。

在本实施例的第二种可选实施方案中，上述透镜单元200成组分布，每组透镜单元200对应一个等效曲面，每一等效曲面对应一个最佳观看点，适合多人观看，并且多人都处于最佳观看点，都能获得最佳观看效果。如图5所示，透镜单元200分成两组，透镜单元200A属第一组透镜单元，各透镜单元200A施加适当驱动电压，其等效曲面形成的最佳观看点A位于观看者1所在处；透镜单元200B属第二组透镜单元，各透镜单元200B施加适当驱动电压，其等效曲面形成的最佳观看点B位于观看者2所在处，观看者1和观看者2都能获得最佳观看体验。

进一步优选地，结合人眼自动检测技术，先获得观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，后续可自动为每一观看者设置一最佳观看点，使观看者都能获得最佳观看体验。

在本实施例的第三种可选实施方案中，在第二种实施方案基础上，如果上述平面显示器件10的一个像素对应一个透镜单元200，则相邻像素对应的透镜单元200分别位于不同组；如果平面显示器件10的一个像素对应多个透镜单元200，则对应同一个像素的透镜单元200分别位于不同组，这样保证观看者看到像素在整个屏幕上均匀分布，可以获得画面的整体印象，尽量避免因设置液晶透镜实现曲面显示而损失分辨率。最佳情况下，一个像素对应多个透镜单元200，同一像素对应的各透镜单元200按观看者数目分组，保证每一观看者都能接收到每一像素的显示信息，使每一观看者都能获得最佳观看体验，不会因设置液晶透镜实现曲面显示而损失分辨率。

本实施例提供的液晶透镜，附于平面显示器件上可产生曲面显示的效果，并且易于制造，成本低，占用物理空间也较小，不存在传统曲面产品因应力集中而导致的质量问题。

基于上述液晶透镜，本发明实施例还提供一种显示装置，包括：平面显示器件10和上述任一项所述的液晶透镜20；平面显示器件10可以是液晶面板、也可以是OLED显示器件或者其它平面显示器件，本实施例对此不做限定，本实施例的液晶透镜20用于附于平面显示器件10外实现曲面显示效果。

本发明实施例所述的曲面显示装置自下而上依次包括背光模组、显示面板(即平面显示器件，此处以液晶平面显示器件为例)和液晶透镜，液晶透镜可通过光学胶(OCA，Optically Clear Adhesive)粘附在显示面板上，显示面板自下而上依次包括下偏光片、阵列基板、液晶、彩膜基板和上偏光片。上述液晶透镜20还可与平面显示器件10的彩膜基板共用一个基板，即基板的一个表面上进行形成液晶透镜的工序，另一表面上进行形成彩膜基板的工序，可以节省原材料并减薄显示装置。

所述显示装置为平面状器件却可以实现曲面显示的效果，易于制造，成本低，寿命长，占用物理空间小。所述显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

参照图6所示，所述显示装置需要同时设置N个最佳观看点时，N为自然数，所述显示装置还包括：第一设置单元31，用于将液晶透镜20的透镜单元200分成N组，并为每一最佳观看点分配一组透镜单元200；第二设置单元32，用于针对每一最佳观看点，根据最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元200的折射率；第三设置单元33，用于针对每一透镜单元200，根据透镜单元200的折射率计算透镜单元200的驱动电压。

本实施例提供的显示装置可以根据显示需要自动形成多个最佳观看点，适合多人观看。例如，N个观看者同时观看，需要同时设置N个最佳观看点，第一设置单元31则将液晶透镜20的透镜单元200分成N组，每一组透镜单元200对应一最佳观看点(一个最佳观看点对应一个观看者)。为兼顾N个观看者的观看效果，分组时，同一像素对应的各透镜单元200尽量均匀分配到各组，如果一个像素对应一个透镜单元，则同一预设小区域内像素对应的透镜单元尽量均匀分配到各组。针对每一最佳观看点，第二设置单元32根据最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元200的折射率，针对每一透镜单元200，第三设置单元33再根据透镜单元200的折射率计算透镜单元200的驱动电压，第二设置单元32和第三设置单元33的具体实现方式为本领域技术人员的公知常识，对此不再详述。

进一步地，如图6所示，所述显示装置还可包括：人眼检测装置34，用于获取显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，从而确定需设置的最佳观看点数目以及位置。最佳观看点数目即为观看者数目，最佳观看点位置即为观看者眼睛的位置。其中人眼检测装置34具体对多大范围内进行检测，可以预先设置。

人眼检测装置34存在多种实现方式，一种可选的示例性方案如下：人眼检测装置34，包括：摄像头，用于对显示装置可观看一侧的预设范围进行拍摄；图像处理单元，与摄像头相连，用于接收摄像头拍摄的图像，并从中识别出观看者数目以及每个观看者眼睛的位置。具体如何图像处理识别观看者的眼睛以及确定其位置可参考本领域的现有技术。

下面以两人观看为例进行简单说明，如图5所示：相邻的每两个透镜单元分别对应观看者1和观看者2，在这里，液晶透镜包括N组透镜单元，每组透镜单元为一个独立得液晶透镜，相当于一个曲面显示屏幕，其中N的值与观看者的数目有关，可结合人眼检测自动进行调整。每个透镜单元等效的弯曲角度由深色或浅色曲线标出，深色代表观看者1对应的透镜单元，浅色代表观看者2对应的透镜单元。由于每个透镜单元的电极是独立驱动的，因此每组透镜单元的电极也是独立驱动的。因此可以通过控制电极驱动电压来控制每组透镜单元中液晶的偏转角度，从而实现图5所示的光线偏折效果。对于单个观看者来说，其观看到的效果和图4所示光路是等效的。这样，不同位置的观看者都能体验到最佳的曲面显示效果，而不受物理距离的限制。

本实施例提供的显示装置，整个器件的物理结构是平坦而没有弧度的，不存在应力集中的问题，使用寿命长，可悬挂，并且可根据观看者的观看位置自适应调整光线弯曲角度，即便多人观看也不影响曲面显示效果。

本发明实施例还提供一种曲面显示方法，适用于上述的显示装置，该曲面显示方法包括：

S1、根据最佳观看点的位置，计算所述液晶透镜中各透镜单元的折射率；

S2、根据所述透镜单元的折射率计算所述透镜单元的驱动电压；

S3、向所述透镜单元加载驱动电压，同时平面显示器件播放显示画面。

本发明提供的曲面显示方法，利用平面器件实现曲面显示效果，解决了现有曲面显示不好贴壁悬挂，因应力集中而导致寿命短的问题。

在本实施例的第一种优选实施方案中，显示装置可以需要同时设置N个最佳观看点，上述曲面显示方法在步骤S1之前还包括：将液晶透镜20的透镜单元200分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元200；且，步骤S1中，针对每一最佳观看点，根据所述最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元200的折射率。

具体而言，需要同时设置N个最佳观看点时，本方案提供的曲面显示方法包括：步骤一、将液晶透镜20的透镜单元200分成N组，并为每一最佳观看点分配一组透镜单元200；步骤二、针对每一最佳观看点，根据最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元200的折射率；步骤三、根据透镜单元的折射率计算各透镜单元的驱动电压；步骤四、向透镜单元加载驱动电压，同时平面显示器件播放显示画面。

进一步地，步骤一之前，还包括：获取显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，以确定需设置的最佳观看点数目以及位置。本方案自动检测观看者数目及位置并通过后续显示装置的自动化设置，为每一观看者分配一最佳观看点，即可使每一观看者都获得最佳曲面观看体验。

本发明提供的曲面显示方法，在不改变器件物理平坦化的前提下，可以实现曲面显示效果，结合人眼检测功能，用于多人观看时，通过显示装置自适应设置，观看者在不同位置均能感受到良好的曲面效果。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜用于附于平面显示器件外实现曲面显示效果，所述液晶透镜包括多个透镜单元，每个透镜单元包括：液晶层，取向层，以及驱动所述液晶层的第一电极和第二电极；所述透镜单元被单独驱动，使沿等效曲面排列的各所述透镜单元的折射率自最佳观看点对应位置向两侧逐次变大。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜附于平面显示器件外时，所述平面显示器件的一个像素对应一个所述透镜单元；或者，

所述平面显示器件的一个像素对应多个所述透镜单元，且，对应同一个像素的所述透镜单元连续分布。

3.根据权利要求1或2所述的液晶透镜，其特征在于，所述透镜单元成组分布，每组透镜单元对应一个等效曲面，每一等效曲面对应一个最佳观看点。

4.根据权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于，如果所述平面显示器件的一个像素对应一个所述透镜单元，则相邻像素对应的所述透镜单元分别位于不同组；

如果所述平面显示器件的一个像素对应多个所述透镜单元，则对应同一个像素的所述透镜单元分别位于不同组。

5.一种显示装置，其特征在于，包括：平面显示器件，和，权利要求1-4任一项所述的液晶透镜；所述液晶透镜用于附于所述平面显示器件外实现曲面显示效果。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置需要同时设置N个最佳观看点时，N为自然数，所述显示装置还包括：

第一设置单元，用于将所述液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元；

第二设置单元，用于针对每一最佳观看点，根据所述最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元的折射率；

第三设置单元，用于针对每一透镜单元，根据所述透镜单元的折射率计算所述透镜单元的驱动电压。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，还包括：

人眼检测装置，用于获取所述显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，从而确定需设置的最佳观看点数目以及位置，所述预设范围位于所述显示装置。

8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述人眼检测装置，包括：

摄像头，用于对所述显示装置可观看一侧的预设范围进行拍摄；

图像处理单元，与所述摄像头相连，用于接收所述摄像头拍摄的图像，并从中识别出观看者数目以及每个观看者眼睛的位置。

9.一种权利要求5所述显示装置的曲面显示方法，其特征在于，包括:

S1、根据最佳观看点的位置，计算所述液晶透镜中各透镜单元的折射率；

S2、根据所述透镜单元的折射率计算所述透镜单元的驱动电压；

S3、向所述透镜单元加载驱动电压，同时平面显示器件播放显示画面。

10.根据权利要求9所述的曲面显示方法，其特征在于，所述显示装置需要同时设置N个最佳观看点时，所述曲面显示方法在步骤S1之前还包括：

将液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元；且，

步骤S1中，针对每一最佳观看点，根据所述最佳观看点的位置计算对应组中各透镜单元的折射率。

11.根据权利要求10所述的曲面显示方法，其特征在于，所述将液晶透镜的透镜单元分成N组，并为每一所述最佳观看点分配一组透镜单元之前，还包括：

获取所述显示装置可观看一侧预设范围内的观看者数目以及每个观看者眼睛的位置，以确定需设置的最佳观看点数目以及位置。