專利名稱：一種液晶透鏡及立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及立體顯示技術領域，尤其涉及一種液晶透鏡及立體顯示裝置。
背景技術：
基于柱狀透鏡/視差屏障(Lens/barrier)的裸眼立體裝置，其清晰度會很大程度的降低，因為要對像素進行分割，分別分配給左右圖像，進入到左右眼，解析度至少降低到原來的一半。當多視角(multi-views,n views)顯示時,解析度會降低到原來的I/η。當顯示大畫面時還可以接受，但顯示如文字的小畫面時，由于要對畫面進行分光，就會產(chǎn)生分裂的現(xiàn)象。采用電子快門(shutter glass)可實現(xiàn)全分辨率的3D顯示,此技術應用比較廣泛，但需要與顯示面板(panel)輸出的信號同步的電子快門眼鏡，通過眼鏡的開關，將左右眼圖像分開，此技術光線透過率很低，佩戴眼鏡也會引起眼睛及身體的不適。基于電驅(qū)動液晶透鏡的裸眼立體顯示技術可以實現(xiàn)全分辨率立體顯示，但現(xiàn)有電驅(qū)動液晶透鏡盒不宜產(chǎn)生平緩的理想電場分布，致使液晶層中的液晶產(chǎn)生向錯線，從而影響觀看效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種液晶透鏡及立體顯示裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)全分辨率的3D顯示，并且液晶取向的向錯較小。為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案如下—種液晶透鏡，包括第一基板、第二基板以及設置在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層，其中，還包括第一電極結構，所述第一電極結構包括多個間隔設置的第一電極；第二電極結構，所述第二電極結構包括多個間隔設置的第二電極；所述第一電極和所述第二電極交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極和所述第二電極構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。上述的液晶透鏡，其中，還包括形成在所述第二基板上的面電極；所述第二電極結構形成在所述第一基板上；所述第一電極結構形成在所述第二電極結構之上，且通過一介電層與所述第二電極結構隔離。上述的液晶透鏡，其中，還包括形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)?，以及，形成在所述面電極上的第二配向?qū)?。上述的液晶透鏡，其中，還包括[0018]形成在所述第一基板上的面電極；所述第一電極結構形成在所述面電極之上，且通過一介電層與所述面電極隔離；所述第二電極結構形成在所述第二基板上。上述的液晶透鏡，其中，還包括形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)?，以及，形成在所述第二電極結構上的
第二配向?qū)?。?yōu)選地，所述介電層包括采用高電阻材料或絕緣材料的透明層。上述的液晶透鏡，其中所述第一電極結構形成在所述第一基板上；所述第二電極結構形成在所述第二基板上。上述的液晶透鏡，其中，還包括，形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)樱约?，形成在所述第二電極結構上的
第二配向?qū)印Ｒ环N立體顯示裝置，包括上述的液晶透鏡；按照預定時序顯示左右圖像的顯示面板，所述液晶透鏡設置在所述顯示面板之上。上述的立體顯示裝置,其中，還包括根據(jù)所述預定時序施加電壓到所述電極組中的電極的控制單元，與所述液晶透鏡和所述顯示面板連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型的液晶透鏡采用特殊的電極結構設以及驅(qū)動設計，可形成理想的電場分布，液晶取向的向錯較小，可以實現(xiàn)比較理想自聚焦半透鏡和菲涅爾半透鏡，從而實現(xiàn)全分辨率的裸眼3D顯示以及2D/3D的任意切換，且基本不降低光線的透過率。

圖I為電驅(qū)動液晶透鏡與自聚焦透鏡和菲涅爾透鏡的等效圖；圖2為電驅(qū)動液晶半透鏡與自聚焦半透鏡和菲涅爾半透鏡的等效圖；圖3為根據(jù)本實用新型實施例一的液晶透鏡的結構示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型實施例二的液晶透鏡的結構示意圖；圖5為根據(jù)本實用新型實施例三的液晶透鏡的結構示意圖；圖6為本實用新型的立體顯示裝置的顯示原理圖；圖7為本實用新型中的一種驅(qū)動方式示意圖；圖8為本實用新型中的另一種驅(qū)動方式示意圖；圖9為本實用新型的液晶透鏡的仿真結果圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本實用新型進行詳細描述。[0046]液晶具有雙折射性和介電性，在理想的電場分布下，電驅(qū)動液晶盒能夠形成類似于自聚焦透鏡(GRIN lens)和菲涅爾透鏡(fresnel lens)的折射率分布，如圖I所示是電驅(qū)動液晶透鏡與自聚焦透鏡和菲涅爾透鏡的等效圖。電驅(qū)動液晶盒也能夠形成類似于自聚焦半透鏡和菲涅爾半透鏡的折射率分布，如圖2所示是電驅(qū)動液晶半透鏡與自聚焦半透鏡和菲涅爾半透鏡的等效圖?；谝陨显?，本實用新型提供如下幾種液晶透鏡。實施例一參照圖3，本實用新型的液晶透鏡，可以包括第一基板101 ;第二基板102; 設置在所述第一基板101與所述第二基板102之間的液晶層109 ；形成在所述第一基板101上的第二電極結構104，所述第二電極結構104包括多個間隔設置的第二電極1041 ；形成在所述第二電極結構104之上的第一電極結構103，所述第一電極結構103包括多個間隔設置的第一電極1031 ；形成在所述第二基板102上的面電極105。其中，所述第一電極1031和所述第二電極1041交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極1031和所述第二電極1041構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層109中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。即，按照遞增的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成右半透鏡，按照遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成左半透鏡。液晶透鏡的液晶盒間隙為5 300 μ m，第一基板101和第二基板102為玻璃或者高分子材料透明基板，各電極采用透明材料，例如可以為銦錫氧化物(ΙΤ0)。所述面電極105用作接地電極。所述第一電極1031和所述第二電極1041交替排列，為分隔電極，以不相覆蓋為佳，電極寬度2 30 μ m，線距2 3000 μ m,優(yōu)選2 1000 μ m,依據(jù)待形成的透鏡的柵距及電極的線距線寬決定多少個電極控制一個半透鏡，具體地，每個半透鏡對應的分隔電極數(shù)目為柵距/2/(線距+線寬)。本實施例中以五個電極構成一個電極組，來控制一個半透鏡，例如，電極I 5為構成第一個電極組，電極6 10為構成第二個電極組，依次類推……。如果要形成左半透鏡，則電極電壓V1>V2>V3>V4>V5 (電極I對應VI，電極2對應V2，電極3對應V3，電極4對應V4，電極5對應V5)，例如，分別為2V、1. 5V、1. 2V、1V、0. 8V ;如果要形成右半透鏡，電極電壓的大小則相反，即，V1<V2<V3<V4<V5。優(yōu)選地，所述第二電極結構104與所述第一電極結構103之間還可包括一介電層106，優(yōu)選地，所述介電層106為采用高電阻材料或絕緣材料的透明層，其作用是為了隔離所述第二電極結構104與所述第一電極結構103，以使電場的分布更加均勻。優(yōu)選地，所述液晶透鏡還可包括形成在所述第一電極結構103上的第一配向?qū)?07，以及，形成在所述面電極105上的第二配向?qū)?08，配向?qū)硬捎酶咦杩共牧蠟榧?。另外，液晶?09的液晶材料及配向需滿足以下條件負性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈垂直或接近垂直的角度。正性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈平行或接近平行的角度。藍相液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向取決于其UV聚合物的UV聚合條件。實施例二參照圖4，本實用新型的液晶透鏡，可以包括第一基板201;第二基板202 ；設置在所述第一基板201與所述第二基板202之間的液晶層209 ；形成在所述第一基板201上的面電極205 ； 形成在所述面電極205之上的第一電極結構203，所述第一電極結構203包括多個間隔設置的第一電極2031形成在所述第二基板202上的第二電極結構204，所述第二電極結構204包括多個間隔設置的第二電極2041。其中，所述第一電極2031和所述第二電極2041交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極2031和所述第二電極2041構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層209中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。即，按照遞增的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成右半透鏡，按照遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成左半透鏡。液晶透鏡的液晶盒間隙為5 300 μ m，第一基板201和第二基板202為玻璃或者高分子材料透明基板，各電極采用透明材料，例如可以為銦錫氧化物(ΙΤ0)。所述面電極205用作接地電極或者控制液晶的取向，電壓為O 2V，以OV為佳。所述第一電極2031和所述第二電極2041交替排列，為分隔電極，以不相覆蓋為佳，電極寬度2 30 μ m,優(yōu)選為2 15 μ m，線距2 3000 μ m,優(yōu)選2 1000 μ m,依據(jù)待形成的透鏡的柵距及電極的線距線寬決定多少個電極控制一個半透鏡，具體地，每個半透鏡對應的分隔電極數(shù)目為柵距/2/(線距+線寬)。本實施例中以五個電極構成一個電極組，來控制一個半透鏡，例如，電極I 5為構成第一個電極組，電極6 10為構成第二個電極組，依次類推……。如果要形成左半透鏡，則電極電壓V1>V2>V3>V4>V5 (電極I對應VI，電極2對應V2，電極3對應V3，電極4對應V4，電極5對應V5)，例如，分別為2V、1. 5V、1. 2V、1V、0. 8V ;如果要形成右半透鏡，電極電壓的大小則相反，即，V1<V2<V3<V4<V5。優(yōu)選地，所述面電極205與所述第一電極結構203之間還可包括一介電層206,優(yōu)選地，所述介電層206為采用高電阻材料或絕緣材料的透明層，其作用是為了隔離所述面電極205與所述第一電極結構203，以使電場的分布更加均勻。優(yōu)選地，所述液晶透鏡還可包括形成在所述第一電極結構203上的第一配向?qū)?07，以及，形成在所述第二電極結構204上的第二配向?qū)?08，配向?qū)硬捎酶咦杩共牧蠟榧选Ａ硗?，液晶?09的液晶材料及配向需滿足以下條件負性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈垂直或接近垂直的角度。正性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈平行或接近平行的角度。藍相液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向取決于其UV聚合物的UV聚合條件。實施例三 參照圖5，本實用新型的液晶透鏡，可以包括第一基板301;第二基板302 ；設置在所述第一基板301與所述第二基板302之間的液晶層309 ；形成在所述第一基板301上的第一電極結構303，所述第一電極結構303包括多個間隔設置的第一電極3031形成在所述第二基板302上的第二電極結構304，所述第二電極結構304包括多個間隔設置的第二電極3041。其中，所述第一電極3031和所述第二電極3041交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極3031和所述第二電極3041構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層309中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。即，按照遞增的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成右半透鏡，按照遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極來形成左半透鏡。液晶透鏡的液晶盒間隙為5 300 μ m,第一基板301和第二基板302為玻璃或者高分子材料透明基板，各電極采用透明材料，例如可以為銦錫氧化物(ΙΤ0)。所述第一電極3031和所述第二電極3041交替排列，為分隔電極，以不相覆蓋為佳，電極寬度2 30 μ m，優(yōu)選為2 15 μ m，線距2 3000 μ m，優(yōu)選2 1000 μ m，依據(jù)待形成的透鏡的柵距及電極的線距線寬決定多少個電極控制一個半透鏡，具體地，每個半透鏡對應的分隔電極數(shù)目為柵距/2/(線距+線寬)。本實施例中以五個電極構成一個電極組，來控制一個半透鏡，例如，電極I 5為構成第一個電極組，電極6 10為構成第二個電極組，依次類推……。如果要形成左半透鏡，則電極電壓V1>V2>V3>V4>V5 (電極I對應VI，電極2對應V2，電極3對應V3，電極4對應V4，電極5對應V5)，例如，分別為2VU. 5V、1. 2V、1V、0. 8V ;如果要形成右半透鏡，電極電壓的大小則相反，即，V1<V2<V3<V4<V5。優(yōu)選地，所述液晶透鏡還可包括形成在所述第一電極結構303上的第一配向?qū)?07，以及，形成在所述第二電極結構304上的第二配向?qū)?08，配向?qū)硬捎酶咦杩共牧蠟榧选Ａ硗?，液晶?09的液晶材料及配向需滿足以下條件負性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈垂直或接近垂直的角度。正性向列型液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向相對于基板表面呈平行或接近平行的角度。藍相液晶，斷開狀態(tài)的液晶分子的配向取決于其UV聚合物的UV聚合條件。本發(fā)明實施例還提供一種立體顯示裝置，包括上述任一實施例的液晶透鏡以及顯示面板，所述顯示面板用于按照預定時序顯示左右圖像，所述液晶透鏡設置在所述顯示面板之上。優(yōu)選地，所述立體顯示裝置中還可包括控制單元，所述控制單元與所述液晶透鏡和所述顯示面板連接，用于根據(jù)所述預定時序施加電壓到所述電極組中的電極的控制單元。其中，所述立體顯示裝置可以是液晶顯示裝置、OLED顯示裝置、等離子體顯示裝置等。電極的驅(qū)動要在在至少120Hz的驅(qū)動頻率下，顯示面板依一定時序分別全顯示左右圖像，液晶透鏡同步形成左右半透鏡，分別將左右圖像折射到左右眼，實現(xiàn)全分辨率的裸眼立體顯示。并且當驅(qū)動電壓在進行關/開切換時，實現(xiàn)2D/3D顯示 的轉換。具體地，請參照圖6，當顯示面板10顯示右眼圖像時，施加驅(qū)動電壓I (指一組從小到大的電壓)到液晶透鏡20，驅(qū)動液晶透鏡20中的液晶分子形成右半透鏡，將右眼圖像送入人的右眼；當顯示面板10顯示右眼圖像時，施加驅(qū)動電壓2 (指一組從大到小的電壓)到液晶透鏡20，驅(qū)動液晶透鏡20中的液晶分子形成左半透鏡，將左眼圖像送入人的左眼；左右眼圖在人的大腦中合成，形成3D效果。如果不施加驅(qū)動電壓到液晶透鏡20，則液晶透鏡20中的液晶分子不形成透鏡作用，形成2D效果，從而實現(xiàn)3D-2D的轉換。參照圖7，在驅(qū)動頻率為120Hz時，1/120時間內(nèi)，顯示面板全顯示右眼圖像，液晶透鏡驅(qū)動電壓I打開，形成一組右半透鏡，其中每一半透鏡至少對應一個亞像素，在另一1/120時間內(nèi)，顯示面板全顯示左眼圖像，液晶透鏡驅(qū)動電壓2打開，形成一組左半透鏡，其中每一半透鏡至少對應一個亞像素。參照圖8，在驅(qū)動頻率為240Hz時，采用插黑的方法降低顯示面板畫面線掃描帶來的左右眼圖像串擾，第一 1/240時間內(nèi)，顯示面板開始從上到下掃描右眼圖像，背光此時關掉；第二 1/240時間內(nèi)，顯示面板全顯示右眼圖像，液晶透鏡驅(qū)動電壓I打開，形成一組右半透鏡，其中每一半透鏡至少對應一個亞像素，第三1/240時間內(nèi)，顯示面板開始從上到下掃描左眼圖像，背光此時關掉；第四1/240時間內(nèi)，顯示面板全顯示左眼圖像，液晶透鏡驅(qū)動電壓2打開，形成一組左半透鏡，其中每一半透鏡至少對應一個亞像素。綜上所述，本實用新型的液晶透鏡采用特殊的電極結構設以及驅(qū)動設計，可形成理想的電場分布，液晶取向的向錯較小，可以實現(xiàn)比較理想自聚焦半透鏡和菲涅爾半透鏡(可參見圖9所示的仿真結果)，從而實現(xiàn)全分辨率的裸眼3D顯示以及2D/3D的任意切換，且基本不降低光線的透過率。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種液晶透鏡，包括第一基板、第二基板以及設置在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層，其特征在于，還包括 第一電極結構，所述第一電極結構包括多個間隔設置的第一電極； 第二電極結構，所述第二電極結構包括多個間隔設置的第二電極； 所述第一電極和所述第二電極交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極和所述第二電極構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。
2.如權利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括 形成在所述第二基板上的面電極； 所述第二電極結構形成在所述第一基板上； 所述第一電極結構形成在所述第二電極結構之上，且通過一介電層與所述第二電極結構隔離。
3.如權利要求2所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括 形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)?，以及，形成在所述面電極上的第二配向?qū)印?br> 4.如權利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括 形成在所述第一基板上的面電極； 所述第一電極結構形成在所述面電極之上，且通過一介電層與所述面電極隔離； 所述第二電極結構形成在所述第二基板上。
5.如權利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括 形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)樱约?，形成在所述第二電極結構上的第二配向?qū)印?br> 6.如權利要求2或4所述的液晶透鏡，其特征在于，所述介電層包括采用高電阻材料或絕緣材料的透明層。
7.如權利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于 所述第一電極結構形成在所述第一基板上； 所述第二電極結構形成在所述第二基板上。
8.如權利要求7所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括， 形成在所述第一電極結構上的第一配向?qū)樱约?，形成在所述第二電極結構上的第二配向?qū)印?br> 9.一種立體顯示裝置，其特征在于，包括 如權利要求I至8中任一項所述的液晶透鏡； 按照預定時序顯示左右圖像的顯示面板，所述液晶透鏡設置在所述顯示面板之上。
10.如權利要求9所述的立體顯示裝置，其特征在于，還包括 根據(jù)所述預定時序施加電壓到所述電極組中的電極的控制單元，與所述液晶透鏡和所述顯示面板連接。
專利摘要本實用新型提供一種液晶透鏡及立體顯示裝置。所述液晶透鏡包括第一基板、第二基板以及設置在所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層，還包括第一電極結構，所述第一電極結構包括多個間隔設置的第一電極；第二電極結構，所述第二電極結構包括多個間隔設置的第二電極；所述第一電極和所述第二電極交替排列，預定數(shù)目個交替排列的所述第一電極和所述第二電極構成一電極組，通過按照遞增或遞減的順序施加電壓到所述電極組中的電極，能夠控制液晶層中相應位置的液晶分子形成右半透鏡或左半透鏡。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)全分辨率的3D顯示，并且液晶取向的向錯較小。
文檔編號G02F1/1337GK202533687SQ20122020571
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月9日
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