專利名稱：液晶透鏡及立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體顯示技術(shù)，具體是一種液晶透鏡及立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
自由立體顯示技術(shù)相比眼鏡式3D顯示技術(shù)而言，由于在客觀上擺脫了眼鏡等設(shè)備的束縛，提高了觀看舒適度和應(yīng)用領(lǐng)域而受到廣泛關(guān)注。其中基于視差屏障的3D顯示技術(shù)由于在亮度上損失非常嚴(yán)重，需要超高亮度的背光源才能觀看到較為理想的3D效果，既增大了整個(gè)顯示裝置的功耗，同時(shí)也縮短了背光源的使用壽命，相比之下，基于液晶透鏡的自由立體顯示技術(shù)在亮度上幾乎沒(méi)有任何損失，在2D與3D之間切換時(shí)背光源的亮度也不需要任何的調(diào)整，是一種更理想的自由立體顯示技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)液晶透鏡良好的光學(xué)特性，需要做到在每一個(gè)液晶透鏡單元里液晶分子等效折射率在空間連續(xù)性變化，而且在整個(gè)有效顯示區(qū)域呈現(xiàn)周期性的變化。由于液晶分子由電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，需要在空間維持電場(chǎng)的周期性連續(xù)分布。如圖I所示，是現(xiàn)有液晶透鏡技術(shù)示意圖。1000’表示一個(gè)液晶透鏡單元，液晶透鏡單元包含第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’，第一電極1003’和第二電極1004’分別位于第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’之上，在第一電極1003’和第二電極1004’之上還有用于液晶分子取向的配向膜材料，分別為1005’和1006’，除此之外，液晶透鏡單元還包括液晶材料1007’和用于液晶灌封的封框膠(未畫(huà)出)。由圖I可以看出，第一電極1003’在液晶透鏡單元中央被挖空，當(dāng)液晶兩側(cè)電極即第一電極1003’和第二電極1004’形成電壓差時(shí)，位于液晶透鏡單元中央的電場(chǎng)最弱，而液晶透鏡單元邊緣的電場(chǎng)最強(qiáng)，以透鏡中央呈對(duì)稱分布。由于電場(chǎng)的強(qiáng)弱變化引起液晶分子不同程度的偏轉(zhuǎn)，形成等效折射率的連續(xù)變化，使整個(gè)液晶透鏡單元呈現(xiàn)良好的光學(xué)特性。圖I所示的這種技術(shù)能實(shí)現(xiàn)邊緣電場(chǎng)較強(qiáng)而中央電場(chǎng)較弱的整體分布，但電場(chǎng)分布連續(xù)性較差，影響液晶透鏡的聚光特性。因此，目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題如下電場(chǎng)的空間連續(xù)性分布實(shí)現(xiàn)每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，電場(chǎng)分布兩邊強(qiáng)中央弱，呈現(xiàn)連續(xù)的空間分布；通過(guò)改變電場(chǎng)的空間分布，實(shí)現(xiàn)液晶透鏡等效折射率在空間連續(xù)性的變化，改善整個(gè)液晶透鏡在3D顯示模式下的聚光特性。為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人在一件發(fā)明申請(qǐng)中提出了如圖2a所示的一種液晶透鏡結(jié)構(gòu)，其中1000表示一個(gè)液晶透鏡陣列，它含有多個(gè)液晶透鏡單元如IOOOa與IOOOb等(圖中只畫(huà)出了兩個(gè)透鏡單元)，每個(gè)透鏡單元如IOOOa與IOOOb等具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，液晶透鏡陣列1000包含第一基板1001與第二基板1002，第一基板1001與第二基板1002正對(duì)設(shè)置,一般為玻璃材料。在第一基板1001上設(shè)置有第一電極1003作為公用電極,1003 —般為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等，在第二基板1002上設(shè)置有第二電極1004，1004也為透明導(dǎo)電材料如ITO或者ΙΖ0。在每一個(gè)透鏡單元之內(nèi)，以IOOOa為例，第二電極1004包含al，a2, a3, a4, a5等多個(gè)彼此以一定間隔分開(kāi)并平行設(shè)置的條形電極(但條形電
4極的數(shù)量不限于5個(gè))，每個(gè)條形電極的寬度分別為wl，《2，《3，《4，《5等，各條形電極的寬度可以相等，或者W1=W5彡W2=W4彡W3。除此之外，液晶透鏡陣列1000還包括設(shè)置在第一基板1001上的配向膜1005與設(shè)置在第二基板1002上的配向膜1006用于控制液晶分子的取向，液晶材料1007被封裝在第一基板1001與第二基板1002之間。雖然圖2a中未畫(huà)出，但液晶透鏡陣列還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)。如圖2b所示，當(dāng)需要進(jìn)行3D顯示時(shí)，在第二電極1004的各個(gè)條形電極如al，a2, a3, a4, a5等上施加對(duì)稱的電壓，以正性液晶材料(即Λ ε = ε //-ζ丄> 0，式中ε //為液晶分子長(zhǎng)軸方向的介電系數(shù)，ε丄為液晶分子短軸方向的介電系數(shù)。)為例,可以使V(al)=V(a5)>V (a2) =V (a4) >V (a3)，即在液晶透鏡單元的中心電極上施加的電壓較大，而在透鏡單元的邊緣電極上施加的電壓較小，從透鏡中心到透鏡邊緣各個(gè)條形電極上的電壓以一定的梯度進(jìn)行分布。由于在透鏡邊緣施加的電壓較小，邊緣電極位置的液晶分子基本上呈現(xiàn)水平方向分布，而越靠近透鏡單元的中心電壓越大，因此液晶分子會(huì)逐漸傾向于與電場(chǎng)平行的方向排列。在每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，由于電壓對(duì)稱分布，液晶材料隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)折射率的漸變，因而液晶透鏡單元具備較好的光學(xué)成像特性。圖3表示了上述液晶透鏡的條形電極周邊電路的連接情況。將液晶透鏡陣列分為兩側(cè)焊盤(pán)區(qū)域與有效顯示區(qū)域(成像區(qū))，根據(jù)條形電極的數(shù)目設(shè)置周邊電路引線的數(shù)目，一般而言，設(shè)每個(gè)透鏡單元內(nèi)條形電極的數(shù)目為N，由于在每一個(gè)透鏡單元內(nèi)電壓對(duì)稱分布，因此周邊電路引線的數(shù)目約為(N+l)/2根(N為奇數(shù)時(shí))或者N/2根(N為偶數(shù)時(shí))。如圖3，由于條形電極al與a5具有相同的電壓，因此al與a5共同連接在周邊電路引線Ul和Dl上；條形電極a2與a4具有相同的電壓，因此a2與a4共同連接在周邊電路引線U2和D2上。根據(jù)具體情況，也可以只設(shè)置焊盤(pán)區(qū)域在一側(cè)，即只有U1，U2，U3，···，或者Dlj D2，D3，…。繼續(xù)參照?qǐng)D3，為了將不同的電壓施加到液晶透鏡單元的各個(gè)條形電極上實(shí)現(xiàn)液晶透鏡折射率的漸變，各條形電極不宜設(shè)置的太寬，一般5 15um;且各條形電極之間的間隔不宜設(shè)置的太大，一般與條形電極的寬度相當(dāng)。以19英寸16:9的液晶透鏡陣列而言，各個(gè)條形電極的長(zhǎng)度約為L(zhǎng)=236mm，ITO電極的方塊電阻Rs=30 Ω / □，設(shè)各個(gè)條形電極的寬度為W=IOum,則條形電極的電阻值約為R=Rs. L/ff=708KQ,無(wú)論是設(shè)置單側(cè)焊盤(pán)區(qū)域或者兩個(gè)焊盤(pán)區(qū)域，液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布的均一性都存在較大的問(wèn)題，電壓分布的不均勻?qū)?dǎo)致各個(gè)透鏡單元折射率的差異；此外，由于條形電極寬度較小，容易出現(xiàn)斷路且不易修復(fù)，進(jìn)一步影響生廣的整體良率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)前面提到的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種新的液晶透鏡結(jié)構(gòu)，一方面可以降低液晶透鏡單元內(nèi)條形電極的阻抗，同時(shí)也可以在一定程度上起到自動(dòng)修復(fù)的功能；同時(shí)，為更好的解決液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布的均一性問(wèn)題，本發(fā)明還提出了液晶透鏡電路引線的設(shè)置，可以從根本上解決液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布不均的問(wèn)題。本發(fā)明同時(shí)提供了一種應(yīng)用上述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的立體顯示裝置。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種液晶透鏡，包括多個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)透鏡單元包含第一基板和第二基板，第一電極設(shè)置在第一基板上，第二電極設(shè)置在第二基板上，每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，第二電極包含多個(gè)寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個(gè)條形電極，第一絕緣層設(shè)置在第二電極上并在對(duì)應(yīng)于第二電極位置留有開(kāi)口，第三電極設(shè)置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對(duì)應(yīng)于第一絕緣層開(kāi)口位置的條形電極；第二部分為設(shè)置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，所有第三電極具有相同的寬度和相等的間隙，第二絕緣層設(shè)置在第三電極之上，除此之外，液晶透鏡單元還包括設(shè)置在第一基板上的配向膜與設(shè)置在第二基板上的配向膜用于控制液晶分子取向，液晶材料被封裝在第一基板與第二基板之間，液晶透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)，所有電極在I方向延伸，并且多個(gè)液晶透鏡單元在X方向周期性重復(fù)從而構(gòu)成液晶透鏡陣列。進(jìn)一步的，第一絕緣層開(kāi)口的大小為第二電極寬度的一半，因此形成的第三電極第一部分條形電極具有第二電極一半的寬度，且第一部分條形電極與第二電極的條形電極等電性導(dǎo)通，沿著y方向形成雙層結(jié)構(gòu)，第三電極的第二部分條形電極處于懸浮狀態(tài)，僅做耦合電容使用，不直接外加任何電壓。上述結(jié)構(gòu)的液晶透鏡的第一種電路引線設(shè)置方案為設(shè)每個(gè)透鏡單元中第二電極的條形電極的數(shù)目為N，則周邊電路引線的數(shù)目為(N+l)/2根(N為奇數(shù)時(shí))或者N/2根(N為偶數(shù)時(shí))，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，中間的一個(gè)條形電極的端部連接在對(duì)應(yīng)的周邊電路引線上，以中間為對(duì)稱線，兩邊對(duì)稱的兩個(gè)條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，以中心對(duì)稱的兩個(gè)條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上。上述結(jié)構(gòu)的液晶透鏡的第二種電路引線設(shè)置方案的第一例為設(shè)每個(gè)透鏡單元中第二電極的條形電極的數(shù)目為n，則周邊電路引線的數(shù)目為(n+l)/2根(η為奇數(shù)時(shí))或者n/2根(η為偶數(shù)時(shí))，定義LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計(jì)M X N個(gè)液晶透鏡單元構(gòu)成液晶透鏡陣列，該液晶透鏡陣列包含沿著X方向設(shè)置的多根電路引線，對(duì)于沿X方向的一系列液晶透鏡單元，如LI I，LI2，…，L1N，液晶透鏡單元的所有條形電極bl，bn由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上；液晶透鏡單元L21, L22,…，L2N的所有條形電極b2，b(n_2)由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上，……，依此類推，在y方向每個(gè)液晶透鏡單元都設(shè)置有一個(gè)電路引線，并在I方向周期性重復(fù)。第二種電路引線設(shè)置方案的第一例可以優(yōu)化的，對(duì)于每一列的液晶透鏡單元組成的液晶透鏡陣列，與I方向完全平行設(shè)置或者與I方向成一定角度傾斜設(shè)置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。第二種電路引線設(shè)置方案的第一例可以優(yōu)化的，當(dāng)電路引線為金屬或者合金材料時(shí)，第二基板上設(shè)置有電路引線，在電路弓丨線上設(shè)置有第三絕緣層，第三絕緣層在對(duì)應(yīng)第二電極的條形電極與相應(yīng)的電路引線電性導(dǎo)通的位置設(shè)置有開(kāi)口，因此在形成第二電極時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)條形電極與對(duì)應(yīng)的電路引線電性導(dǎo)通。該方案還可以優(yōu)化為，在電路引線與第二基板之間設(shè)置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線的寬度。第二種電路引線設(shè)置方案的第二例為定義液晶透鏡陣列包含有M行N列共計(jì)MX N個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)透鏡單元包含有P根沿y方向或與I軸傾斜成一定角度設(shè)置的條形電極，則在y方向每Q個(gè)透鏡單元公用一根信號(hào)線，則I.當(dāng)P為奇數(shù)時(shí)，沿X方向共有St = M/Q根電路引線，各條形電極對(duì)應(yīng)的電路引
6線根數(shù) Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；2.當(dāng)P為偶數(shù)時(shí)，沿X方向共有St=M/Q根電路引線，各條形電極對(duì)應(yīng)的電路引線根數(shù) Ss= 2St/P = 2M/PQ。 第二種電路引線設(shè)置方案的第一例和第二例均可以優(yōu)化的，為減小電路引線本身阻抗造成的壓降，電路引線優(yōu)選高導(dǎo)電性能的金屬材料，因此，電路引線選用低阻抗金屬或者合金材料比如招。第二種電路引線設(shè)置方案的第一例和第二例均可以優(yōu)化的，其中所用到的電路引線為透明導(dǎo)電材料，在第二基板上設(shè)置有黑色遮光層，電路引線設(shè)置在黑色遮光層上，黑色遮光層的寬度大于電路引線的寬度。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述液晶透鏡的立體顯示裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于I、本發(fā)明提出的液晶透鏡結(jié)構(gòu)在每一個(gè)液晶透鏡單元內(nèi)各個(gè)條形電極長(zhǎng)度方向(y方向)都具備雙層結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)有的電路引線設(shè)置時(shí)，可以有效的降低液晶透鏡單元內(nèi)各個(gè)條形電極的阻抗，改善液晶透鏡陣列內(nèi)的電壓分布均一性問(wèn)題。同時(shí)，配合懸浮電極的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)相鄰電極之間的電壓平緩過(guò)度。2、由于液晶透鏡單元條形電極形成了上下雙層結(jié)構(gòu)，即使采用現(xiàn)有的電路引線設(shè)置，當(dāng)其中的某一層出現(xiàn)了斷線時(shí)，整個(gè)條形電極仍然可以處于電性導(dǎo)通狀態(tài)，一定程度上達(dá)到自修復(fù)的目的，不會(huì)因?yàn)闊o(wú)法給條形電極施加電壓而導(dǎo)致液晶透鏡折射率在某個(gè)區(qū)域發(fā)生突變，提聞了生廣的良率和成像品質(zhì)。3、為徹底解決液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布的均一性問(wèn)題，本發(fā)明提出了使用與X方向平行并周期性重復(fù)的電路引線設(shè)置，可以在平衡2D顯示模式亮度少許損失的情況下，把3D模式下液晶透鏡陣列內(nèi)壓降減小到最低程度，減小各個(gè)液晶透鏡單元相應(yīng)條形電極的電壓差異，從而減小液晶透鏡折射率分布的差異，便于提升整個(gè)液晶透鏡陣列的成像品質(zhì)。同時(shí)，X方向設(shè)置的電路引線更可避免因?yàn)闂l形電極在I方向斷線而造成部分液晶透鏡單元條形電極無(wú)法施加電壓的情況，提高了整體制造良率。


圖I是現(xiàn)有液晶透鏡技術(shù)示意圖。圖2a是本申請(qǐng)申請(qǐng)的一種液晶透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖2b是圖2a中所示液晶透鏡的3D顯示狀況下的液晶分子排布。圖3是是圖2a中所示液晶透鏡的條形電極的周邊電路連接圖。圖4是本發(fā)明提出的液晶透鏡結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明提出的液晶透鏡第二基板局部示意圖。圖6是本發(fā)明提出的液晶透鏡第二基板俯視圖。圖7是本發(fā)明提出的第一種液晶透鏡電路引線設(shè)置。圖8是第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第一例。圖9是第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置A-A’局部剖面圖。圖IO是第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置B-B ’局部剖面圖。圖11是第二種液晶透鏡周邊電路引線設(shè)置。
圖12是第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第二例。圖13是第三種液晶透鏡電路引線設(shè)置沿A-A’方向局部剖面圖。圖14是第三種液晶透鏡電路引線設(shè)置沿B-B’方向局部剖面圖。圖15是液晶透鏡相位延遲。圖16是應(yīng)用本發(fā)明液晶透鏡的立體顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖4所示為本發(fā)明提出的一種液晶透鏡結(jié)構(gòu)示意圖。液晶透鏡具有若干并排排列的結(jié)構(gòu)相同的透鏡單元2000，每個(gè)透鏡單元包含第一基板2001和第二基板2002，第一基板2001和第二基板2002 —般為玻璃。第一電極2003設(shè)置在第一基板2001上，一般為整面的透明導(dǎo)電材料，如ITO或者IZO等，第二電極2004設(shè)置在第二基板2002上，其材料一般也為ITO或者IZO等。在每一個(gè)透鏡單元2000內(nèi)，第二電極2004包含多個(gè)寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個(gè)條形電極，圖4中以bl，b2，b3,…，b8，b9等表示,但不限于9根條形電極,一般為奇數(shù)根。第一絕緣層2005設(shè)置在第二電極2004上并在對(duì)應(yīng)于第二電極2004位置留有開(kāi)口，圖4中以hi, h2，h3，…，h8，h9等表示，開(kāi)口的大小約為第二電極2004寬度的一半。參照?qǐng)D5，圖5是本發(fā)明提出的液晶透鏡單元第二基板2002局部剖面圖。第三電極2006設(shè)置在第一絕緣層2005之上,第三電極2006包含兩部分第一部分為對(duì)應(yīng)于第一絕緣層2005開(kāi)口位置即hi, h2, h3,…，h8, h9等的條形電極tl，t2, t3,…，t8, t9等；第二部分為設(shè)置在tl，t2, t3,…，t8, t9等之間的懸浮條形電極cl，c2, c3,…，c8等，所有第三電極2006具有相同的寬度和相等的間隙。第二絕緣層2007設(shè)置在第三電極2006之上，除此之外，液晶透鏡單元還包括設(shè)置在第一基板2001上的配向膜2008與設(shè)置在第二基板2002上的配向膜2009用于控制液晶分子取向，液晶材料2010被封裝在第一基板2001與第二基板2002之間。雖然圖中未畫(huà)出，但液晶透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)。根據(jù)以上描述可知，所有電極在y方向延伸，并且多個(gè)液晶透鏡單元2000在X方向周期性重復(fù)從而構(gòu)成液晶透鏡陣列。圖6是本發(fā)明提出的液晶透鏡單元第二基板2002俯視圖(僅畫(huà)出了電極)。由于第一絕緣層2005開(kāi)口即hi, h2, h3, ...，h8, h9等的大小約為第二電極2004寬度的一半，因此形成的第三電極2006第一部分條形電極tl，t2，t3，…，t8，t9等具有約第二電極2004 —半的寬度，且第一部分條形電極tl，t2, t3,…，t8, t9等與第二電極2004的條形電極bl, b2, b3,…，b8, b9等電性導(dǎo)通,沿著y方向形成雙層結(jié)構(gòu)，而第三電極2006的第二部分條形電極cl, c2, c3,…，c8等處于懸浮狀態(tài),僅做稱合電容使用，不直接外加任何電壓。由于第二電極2004與第三電極2006第一部分實(shí)現(xiàn)了電性導(dǎo)通，在條形電極的長(zhǎng)度方向(y方向)形成了雙層結(jié)構(gòu)，條形電極的橫截面增大為原來(lái)的I. 5倍，當(dāng)采用如圖7所示的現(xiàn)有電路引線時(shí)，仍可以將各個(gè)條形電極的電阻減小約1/3左右。同時(shí)，雙層結(jié)構(gòu)的電極設(shè)置還可以起到自修復(fù)的功能，如果第二電極2004的條形電極bl，b2, b3,…，b8, b9等或者第三電極第一部分條形電極tl，t2, t3,…，t8，t9等出現(xiàn)斷線，仍可以利用另外一層電極實(shí)現(xiàn)電性導(dǎo)通。由于第三電極2006的第二部分條形電極cl, c2, c3,…，c8, c9等處于懸浮狀態(tài)，不需要外加電壓，因此在圖7及以后的電路引線圖示中不再畫(huà)出。因此，基于該結(jié)構(gòu)的液晶透鏡在減小條形電極電阻提升液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布均一性的同時(shí)提高了整
8體制作良率。采用圖7所示的電路引線設(shè)置時(shí)，雖然本發(fā)明提出的液晶透鏡結(jié)構(gòu)可以將條形電極電阻降低為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的1/3左右，但就絕對(duì)大小而言，條形電極阻抗依然很大，為徹底解決液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布均一性問(wèn)題，圖8提出了第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第一例。如圖八，定義Lll表不位于第一行第一列的液晶透鏡單兀,L21表不位于第二行第一列的液晶透鏡單元，……，依此類推；定義L12表示位于第一行第二列的液晶透鏡單元，L13表示位于第一行第三列的液晶透鏡單元，……，依此類推。LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計(jì)MxN個(gè)液晶透鏡單元構(gòu)成液晶透鏡陣列。對(duì)于每一列由液晶透鏡單元如L11，L21, L31,…，LMl等組成的液晶透鏡陣列，可以與y方向完全平行設(shè)置或者與y方向成一定角度傾斜設(shè)置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。繼續(xù)參考圖8，由M行N列共計(jì)MxN個(gè)液晶透鏡單元構(gòu)成液晶透鏡陣列包含沿著X方向設(shè)置的多根電路引線，圖中以S19，S28, S37, S46, S55等表示。對(duì)于沿x方向的一系列液晶透鏡單元，如Lll, L12,…，LlN等,液晶透鏡單元的所有條形電極bl, b9由于具有相同的電壓，因此都連接在S19上；液晶透鏡單元L21，L22,…，L2N等的所有條形電極b2，b8由于具有相同的電壓，因此都連接在S28上，……，依此類推。在y方向每個(gè)液晶透鏡單元都設(shè)置有一個(gè)電路引線如液晶透鏡單元Lll有電路引線S19，液晶透鏡單元L21有電路引線
S28,液晶透鏡單兀L31有電路引線S37,......等等，并在y方向周期性重復(fù)。為減小電路引
線本身阻抗造成的壓降，電路引線優(yōu)選高導(dǎo)電性能的金屬材料，因此，第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第一例中，電路引線S19，S28, S37, S46, S55等可以是低阻抗金屬或者合金材料比如招。圖9給出了當(dāng)電路引線為金屬或者合金材料時(shí)，沿著圖8中A-A’的剖面圖。圖9中2012(S37)為設(shè)置在第二基板2002上的電路引線，在電路引線2012(S37)上設(shè)置有第三絕緣層2013，第三絕緣層2013在對(duì)應(yīng)第二電極2004的條形電極b3與b7位置設(shè)置有開(kāi)口 2014與2015，因此在形成第二電極2004時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)條形電極b3及b7與電路引線2012 (S37)電性導(dǎo)通，通過(guò)2012 (S37)給x方向所有透鏡單元的條形電極b3及b7輸入相應(yīng)的電壓；圖10給出了當(dāng)電路引線為金屬或者合金材料時(shí)，沿著圖8中B-B’的剖面圖。圖10中2012(S55)為設(shè)置在第二基板2002上的電路引線，在電路引線2012(S55)上設(shè)置有第三絕緣層2013，第三絕緣層2013在對(duì)應(yīng)第二電極2004的條形電極b5位置設(shè)置有開(kāi)口2016，因此在形成第二電極2004時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)條形電極b5與電路引線2012 (S55)電性導(dǎo)通，通過(guò)2012(S55)給X方向所有透鏡單元的條形電極b5輸入相應(yīng)的電壓；雖然圖9、圖10的示意圖中金屬或者合金材料電路引線2012直接設(shè)置在第二基板上，但根據(jù)實(shí)際情況，也可以在電路引線2012與第二基板2002之間設(shè)置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線2012的寬度。圖11表示了對(duì)應(yīng)于第二種液晶透鏡電路引線時(shí)周邊電路設(shè)置情況。由圖11可見(jiàn)，在焊盤(pán)區(qū)域所有輸入電壓相同的引線如S19，S28,…，S55等分別連接在一起，根據(jù)實(shí)際情況，焊盤(pán)區(qū)域可以只有一個(gè)(左側(cè)或者右側(cè))。在y方向，電路引線如S19，S28, S37, S46, S55等周期性重復(fù)排列。圖12提出了第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第二例。由于設(shè)置的電路引線S19, S28, S37, S46, S55等為金屬或者合金材料，當(dāng)在需要2D顯示時(shí)，在有效顯示區(qū)域(液晶透鏡成像區(qū))內(nèi)不透光的電路引線會(huì)損失一點(diǎn)2D亮度，為平衡2D模式下顯示裝置的亮度與3D模式下液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布均一性問(wèn)題，圖12提出的第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第二例中，使沿著y方向上多個(gè)液晶透鏡單元公用一根電路引線，如第一行的液晶透鏡單元(L11，L12，-,LlN)與第二行的液晶透鏡單元(L21，L22，…，L2N)公用電路引線S19，第三行的液晶透鏡單元(L31，L32,…，L3N)與第四行的液晶透鏡單元(L41，L42,…，L4N)公用電路引線S28等等……。如此設(shè)置既可以改善液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布的均一性問(wèn)題，又可以最大限度減小2D顯示模式下顯示裝置的亮度損失。一般而言，假設(shè)液晶透鏡陣列包含有M行N列共計(jì)M X N個(gè)液晶透鏡單元，假設(shè)每個(gè)透鏡單元包含有P根沿y方向(或與y軸傾斜成一定角度)設(shè)置的條形電極(不含懸浮電極)，假設(shè)在y方向每Q個(gè)透鏡單元公用一根信號(hào)線，則I.當(dāng)P為奇數(shù)時(shí)，沿X方向共有大約St = M/Q根電路引線，各條形電極如bl 對(duì)應(yīng)的電路引線根數(shù) Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q];設(shè) M=1000，P=9，當(dāng) Q=I 時(shí)，St=IOOO, Ss=200;當(dāng) Q=2 時(shí)，St=500, Ss=IOO ;以此類推。2.當(dāng)P為偶數(shù)時(shí)，沿X方向共有大約St=M/Q根電路引線，各條形電極如bl對(duì)應(yīng)的電路引線根數(shù) Ss= 2St/P = 2M/PQ ;設(shè) M=1000，P=10，當(dāng) Q=I 時(shí)，St=IOOO, Ss=200;當(dāng) Q=2時(shí)，St=500, Ss=IOO ;以此類推。前述第二種液晶透鏡電路引線設(shè)置第一、第二例中提到電路引線為金屬或者合金材料，圖13給出了第三種液晶透鏡電路引線設(shè)置沿圖8中A-A’方向的局部剖面圖，其中所用到的電路引線為ITO或者IZO等透明導(dǎo)電材料。如圖13，在第二基板2002上設(shè)置有黑色遮光層2020，電路引線2021設(shè)置在黑色遮光層2020上，黑色遮光層2020的寬度大于電路引線2021的寬度。與圖9所不同的是，由于采用了透明導(dǎo)電材料做電路引線，需要首先在基板上設(shè)置一層遮光層2020。相應(yīng)的，圖14給出了第三種液晶透鏡電路引線設(shè)置沿圖8中B-Β’方向的局部剖面圖。圖15是相位延遲圖。由圖15可見(jiàn)，液晶透鏡單元形成的相位延遲接近拋物線型。由于在透鏡邊緣施加的電壓較小，在透鏡邊緣具有較大的相位延遲；而在液晶透鏡單元的中心施加的電壓較大，相位延遲較?。粓D16為立體顯示裝置示意圖。其中2000為液晶透鏡陣列，3000為2D顯示面板，可以為IXD，PDP，0LED等提供左右眼影像L和R。4000為背光源，對(duì)于自發(fā)光裝置可以省去背光源4000。在3D顯示模式下，在每個(gè)液晶透鏡單元的各個(gè)條形電極上施加相應(yīng)的電壓，2D顯示面板的左右眼影像通過(guò)液晶透鏡陣列后，可以將左、右眼影像分開(kāi)并分別傳送至左、右眼，從而觀察到3D效果。當(dāng)液晶透鏡單元各個(gè)條形電極上施加的電壓去除后，液晶透鏡陣列不再對(duì)左右眼影像進(jìn)行分光，從而顯示2D畫(huà)面。以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液晶透鏡，包括多個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)透鏡單元包含第一基板和第二基板，第一電極設(shè)置在第一基板上，第二電極設(shè)置在第二基板上，還包括設(shè)置在第一基板上的配向膜與設(shè)置在第二基板上的配向膜，液晶材料被封裝在第一基板與第二基板之間，透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子，所有電極在y方向延伸，并且多個(gè)液晶透鏡單元在X方向周期性重復(fù)從而構(gòu)成液晶透鏡陣列，其特征在于每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，第二電極包含多個(gè)寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個(gè)條形電極，第一絕緣層設(shè)置在第二電極上并在對(duì)應(yīng)于第二電極位置留有開(kāi)口，第三電極設(shè)置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對(duì)應(yīng)于第一絕緣層開(kāi)口位置的條形電極；第二部分為設(shè)置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，所有第三電極具有相同的寬度和相等的間隙，第二絕緣層設(shè)置在第三電極之上。
2.如權(quán)利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于第一絕緣層開(kāi)口的大小為第二電極寬度的一半，因此形成的第三電極第一部分條形電極具有第二電極一半的寬度，且第一部分條形電極與第二電極的條形電極等電性導(dǎo)通，沿著y方向形成雙層結(jié)構(gòu)，第三電極的第二部分條形電極處于懸浮狀態(tài)，僅做耦合電容使用，不直接外加任何電壓。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種液晶透鏡，其特征在于上述結(jié)構(gòu)的液晶透鏡的電路引線設(shè)置方案為設(shè)每個(gè)透鏡單元中第二電極的條形電極的數(shù)目為N，N為奇數(shù)時(shí)，則周邊電路引線的數(shù)目為(N+l)/2根，N為偶數(shù)時(shí)，則周邊電路引線的數(shù)目為N/2根，當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，中間的一個(gè)條形電極的端部連接在對(duì)應(yīng)的周邊電路弓丨線上，以中間為對(duì)稱線,兩邊對(duì)稱的兩個(gè)條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，以中心對(duì)稱的兩個(gè)條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上。
4.如權(quán)利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于上述結(jié)構(gòu)的液晶透鏡的電路引線設(shè)置方案為設(shè)每個(gè)透鏡單元中第二電極的條形電極的數(shù)目為η，η為奇數(shù)時(shí)，則周邊電路引線的數(shù)目為(η+1)/2根，η為偶數(shù)時(shí)，則周邊電路引線的數(shù)目為n/2根，定義LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計(jì)MxN個(gè)液晶透鏡單元構(gòu)成液晶透鏡陣列，該液晶透鏡陣列包含沿著X方向設(shè)置的多根電路引線，對(duì)于沿X方向的一系列液晶透鏡單元,如Lll, L12,…，LlN,液晶透鏡單元的所有條形電極bl, bn由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上；液晶透鏡單元L21，L22，…，L2N的所有條形電極b2，b (n_2)由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上，……，依此類推，在y方向每個(gè)液晶透鏡單元都設(shè)置有一個(gè)電路引線，并在y方向周期性重復(fù)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種液晶透鏡，其特征在于對(duì)于每一列的液晶透鏡單元組成的液晶透鏡陣列，與I方向完全平行設(shè)置或者與I方向成一定角度傾斜設(shè)置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。
6.如權(quán)利要求4所述的一種液晶透鏡，其特征在于當(dāng)電路引線為金屬或者合金材料時(shí)，第二基板上設(shè)置有電路引線，在電路引線上設(shè)置有第三絕緣層，第三絕緣層在對(duì)應(yīng)第二電極的條形電極與相應(yīng)的電路引線電性導(dǎo)通的位置設(shè)置有開(kāi)口，因此在形成第二電極時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)條形電極與對(duì)應(yīng)的電路引線電性導(dǎo)通。
7.如權(quán)利要求6所述的一種液晶透鏡，其特征在于在所述電路引線與第二基板之間設(shè)置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線的寬度。
8.如權(quán)利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于定義液晶透鏡陣列包含有M行N列共計(jì)M X N個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)透鏡單元包含有P根沿y方向或與y軸傾斜成一定角度設(shè)置的條形電極，則在y方向每Q個(gè)透鏡單元公用一根信號(hào)線，則當(dāng)P為奇數(shù)時(shí)，沿X方向共有St = Μ/Q根電路引線，各條形電極對(duì)應(yīng)的電路引線根數(shù)Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；當(dāng)P為偶數(shù)時(shí)，沿X方向共有St=M/Q根電路引線，各條形電極對(duì)應(yīng)的電路引線根數(shù)Ss=2St/P = 2M/PQ。
9.如權(quán)利要求4或8所述的一種液晶透鏡，其特征在于所述電路引線選用低阻抗金屬或者合金材料。
10.如權(quán)利要求4或8所述的一種液晶透鏡，其特征在于其中所用到的電路引線為透明導(dǎo)電材料，在第二基板上設(shè)置有黑色遮光層，電路引線設(shè)置在黑色遮光層上，黑色遮光層的寬度大于電路引線的寬度。
11.一種應(yīng)用權(quán)利要求I至10任一項(xiàng)所述液晶透鏡的立體顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液晶透鏡，其改進(jìn)在于，每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，第二電極包含多個(gè)寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個(gè)條形電極，第一絕緣層設(shè)置在第二電極上并在對(duì)應(yīng)于第二電極位置留有開(kāi)口，第三電極設(shè)置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對(duì)應(yīng)于第一絕緣層開(kāi)口位置的條形電極；第二部分為設(shè)置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，第二絕緣層設(shè)置在第三電極之上。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用上述液晶透鏡結(jié)構(gòu)的立體顯示裝置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該新的液晶透鏡結(jié)構(gòu)，一方面可以降低液晶透鏡單元內(nèi)條形電極的阻抗，同時(shí)也可以在一定程度上起到自動(dòng)修復(fù)的功能；并且從根本上解決液晶透鏡陣列內(nèi)電壓分布不均的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02F1/29GK102929068SQ201210457079
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者向賢明, 李建軍 申請(qǐng)人:中航華東光電有限公司