液晶透鏡、立體顯示裝置和該液晶透鏡的形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種液晶透鏡，包括第一基板和第二基板，間隙子，封框膠，第一電極層，第一配向膜，第一液晶層；第三基板，第三配向膜，第三電極層，相鄰的第三電極層長度方向的軸線之間形成液晶單元，第四配向膜；第三配向膜與第一液晶層相對(duì)，第二電極層，第二配向膜，第二配向膜與第四配向膜之間分布有第二液晶層。本發(fā)明提供的液晶透鏡，縮短液晶透鏡在2D顯示模式和3D顯示模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)所需的時(shí)間，大大降低液晶透鏡的響應(yīng)時(shí)間，提高畫面的流暢程度。同時(shí)通過雙層結(jié)構(gòu)液晶透鏡下層結(jié)構(gòu)的液晶分子固化設(shè)置，減小各個(gè)液晶透鏡單元交界處電極邊緣場效應(yīng)，提高觀看舒適度。本發(fā)明還公開了立體顯示裝置和該液晶透鏡的形成方法。
【專利說明】液晶透鏡、立體顯示裝置和該液晶透鏡的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D顯示設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及液晶透鏡、立體顯示裝置和該液晶透鏡的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]采用液晶透鏡來實(shí)現(xiàn)自由立體顯示的立體顯示裝置，主要是利用在液晶層兩側(cè)的兩片基板上分別設(shè)置正負(fù)電極，并在不同電極上施加大小不同的驅(qū)動(dòng)電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強(qiáng)度的垂直電場，以驅(qū)動(dòng)液晶分子排列而形成可變焦液晶透鏡。因此，只需要控制相應(yīng)電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會(huì)相應(yīng)的改變，從而對(duì)像素出射光的分布進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自由立體顯示和2D/3D自由切換。
[0003]如圖1所示，圖1為一種常見的液晶透鏡陣列結(jié)構(gòu)100示意圖，它含有多個(gè)液晶透鏡單元如LI與L2等，每個(gè)透鏡單元如LI與L2等具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，液晶透鏡陣列100包含第一基板101與第二基板102，第一基板101與第二基板102正對(duì)設(shè)置，一般為玻璃等透明材料。在第一基板101上設(shè)置有第一電極103,第一電極103 —般為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等，在第二基板102上設(shè)置有第二電極107，第二電極107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LI為例，第一電極103包含Sll, S12, S13,…，S18, S19等多個(gè)以一定間隔分開并平行設(shè)置的條形電極，電極的數(shù)量一般為奇數(shù)(以下以九電極為例進(jìn)行說明)，每個(gè)條形電極的寬度分別為W(Sll)，W(S12)，W(S13),...,ff(S18),ff(S19)等，一般而言條形電極具備相同的寬度，即ff(Sll)=ff(S12)=ff(S13) =...=W(S18)=W(S19)。在兩個(gè)液晶透鏡單元如LI與L2之間，共用同一個(gè)條形電極S19(S21)。除此之外，液晶透鏡陣列100還包括設(shè)置在第一電極103上的介電材料104，設(shè)置在第二電極107上的配向膜108以及設(shè)置在介電材料104上的配向膜105用于控制液晶分子的取向，液晶材料106被封裝在第一基板101與第二基板102之間。雖然圖1中未畫出，但液晶透鏡陣列100還包括用于液晶材料封裝的周邊封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)等。
[0004]如圖2所示，當(dāng)需要進(jìn)行3D顯示時(shí)，在第一電極103的各個(gè)條形電極如Sll, S12, S13,..., S18, S19 (以透鏡單元LI為例)等上施加左右對(duì)稱的電壓，第二電極107作為公用電極其電壓設(shè)置為 零，以正性液晶材料(即Λ ε = ε Il-Z丄>0,式中ε //為液晶分子長軸方向的介電系數(shù)，ε丄為液晶分子短軸方向的介電系數(shù)。)為例，可以使V(S1
I)=V (S19) >V (S12) =V (S18) >V (S13) =V (S17) >V (S14) =V (S16) >V (S15)，即在液晶透鏡單元的中心電極S15上施加的電壓最小，而在透鏡單元的邊緣電極Sll，S19上施加的電壓最大，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。由于在透鏡單元邊緣電極上施加的電壓最大，邊緣電極Sll, S19位置的液晶分子基本上呈現(xiàn)垂直方向分布，而越靠近透鏡單元的中心電壓越小，因此液晶分子會(huì)逐漸傾向于水平方向排列。在每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，由于電壓對(duì)稱分布，液晶材料隨著電場強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)折射率的漸變，因而整個(gè)液晶透鏡整列具備較好的光學(xué)成像特性。[0005]一方面，折射率漸變透鏡即GRIN LENS光程差公式Λ nd=D2/ (8f)，其中Δ n=nmax-n (r) =ne-n (r), ne即液晶材料對(duì)非尋常光折射率,折射率η (r)作為位置r的函數(shù)在不同位置會(huì)有所不同。在如圖2中，每個(gè)透鏡單元的邊緣電極如Sll，S19(S21)以及S29位置由于液晶分子呈垂直狀態(tài)，n(r)=no，而在每個(gè)透鏡的中心電極如S15，S25位置液晶分子長軸呈現(xiàn)水平狀態(tài)，n(r)=ne。D即每個(gè)透鏡單元開口的大小，f為透鏡單元的焦距，d為液晶盒厚。由此可知到當(dāng)液晶材料(Δη)、焦距(f)確定之后，液晶盒厚d隨著透鏡開口 D的增加以平方關(guān)系增大，而液晶透鏡響應(yīng)時(shí)間t - d2，導(dǎo)致液晶透鏡響應(yīng)時(shí)間很慢。
[0006]另一方面，在每個(gè)液晶透鏡單元如LI內(nèi)的各個(gè)條形電極如Sll, S12, S13,…，S18，S19等上施加對(duì)稱的電壓后，通過電壓優(yōu)化設(shè)置，可以得到每個(gè)透鏡單元內(nèi)光程差分布。為減小液晶透鏡在3D顯示時(shí)引起的串?dāng)_，避免左(右)眼畫面信息分別被右(左)眼察覺到降低立體顯示的品質(zhì)，因此需要液晶透鏡與拋物型透鏡光程差分布相吻合。
[0007]圖3比較了優(yōu)化后的常見液晶透鏡光程差分布(模擬結(jié)果)與拋物型透鏡光程差分布的差異?？梢钥闯?，盡管液晶透鏡單元經(jīng)過電壓優(yōu)化后光程差分布曲線在透鏡中心基本與理想拋物線接近，但在兩個(gè)液晶透鏡單元交界處(圖中以方框標(biāo)識(shí))，液晶透鏡光程差分布仍然明顯偏離理想拋物線，從而造成使用液晶透鏡的立體顯示裝置產(chǎn)生較大串?dāng)_，降低了立體顯示效果和觀察舒適度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供了一種液晶透鏡，用以改善上述弊端。
[0009]基于所述問題，本發(fā)明提供了一種液晶透鏡，包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，位于第一基板與第二基板之間的間隙子，以及封裝在第一基板與第二基板周邊的封框膠，所述第一基板上覆蓋有第一電極層，所述第一電極層上覆蓋有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶層；還包括第三基板，所述第三基板的一側(cè)覆蓋有第三配向膜，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層，相鄰的所述第三電極層長度方向的軸線之間形成液晶單元，所述第三電極層上覆蓋有第四配向膜；所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，所述第二基板上覆蓋有第二電極層，所述第二電極層上覆蓋有第二配向膜，所述第二配向膜與所述第四配向膜之間分布有第二液晶層。
[0010]優(yōu)選地，還包括分布在所述第一液晶層內(nèi)的與所述第三電極層長度方向平行且等距離間隔設(shè)置的條狀第三液晶層。
[0011]優(yōu)選地，所述第三液晶層與所述第三電極層的位置相對(duì)且一一對(duì)應(yīng)。
[0012]優(yōu)選地，所述第一電極層為等距離間隔平行設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)，所述第一電極層與所述第三電極層位置相對(duì)且一一對(duì)應(yīng)。
[0013]優(yōu)選地，相鄰的所述第三電極層之間設(shè)有平行于所述第三電極層且等距離間隔的第四電極層。
[0014]本發(fā)明還提供了一種立體顯示裝置，包括上述實(shí)施方式中所述的液晶透鏡。
[0015]本發(fā)明還提供了一種液晶透鏡的形成方法，所述液晶透鏡包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，所述第一基板上覆蓋有第一電極層，所述第一電極層上覆蓋有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶層；還包括第二基板和第三基板，所述第三基板的一側(cè)覆蓋有第三配向膜，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層，相鄰的所述第三電極層長度方向的軸線之間形成液晶單元，所述第三電極層上覆蓋有第四配向膜；所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，所述第二基板上覆蓋有第二電極層，所述第二電極層上覆蓋有第二配向膜，所述第二配向膜與所述第四配向膜之間分布有第二液晶層，
[0016]首先在所述第一基板上形成第一電極層；
[0017]在所述第一電極層上形成所述第一配向膜；
[0018]在所述第一配向膜之上涂布光刻膠，所涂布的光刻膠厚度為所述第一液晶層的厚度；
[0019]所述第一基板從一側(cè)以光罩為模板進(jìn)行單數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0020]在所述單數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶；
[0021]將所述光罩沿所述液晶單元排布的方向平移一個(gè)液晶單元；
[0022]通過所述光罩進(jìn)行雙數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0023]在所述雙數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶，與所述單數(shù)液晶單元形成第一液晶層；
[0024]在所述第一液晶層上覆蓋帶第五配向膜的玻璃基板，所述第五配向膜的摩擦取向與所述第一配向膜的摩擦取向反向設(shè)置，且與所述第五配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，通過高溫下配向，使得所述第一液晶層中的液晶分子長軸沿著所述第一配向膜的摩擦方向排列，之后進(jìn)行第一液晶層固化；
[0025]將所述玻璃基板從所述第一液晶層上剝離，在所述第一液晶層上涂布一層光刻膠；
[0026]將光罩覆蓋在所述光刻膠上，并進(jìn)行曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0027]先干蝕刻去除所述單數(shù)液晶單元和所述雙數(shù)液晶單元之間的光刻膠，再去除所述單數(shù)液晶單元和雙數(shù)液晶單元表面的光刻膠；
[0028]在所述單數(shù)液晶單元與所述雙數(shù)液晶單元之間涂布第三液晶層；
[0029]將帶所述第三配向膜的所述第三基板貼合在所述第一液晶層上，所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)；
[0030]將所述第二基板上的所述第二配向膜一側(cè)與所述第四配向膜相對(duì)，并向所述第二配向膜與所述第四配向膜之間灌入第二液晶層。
[0031]優(yōu)選地，所述第一液晶層通過紫外光照射進(jìn)行固化。
[0032]本發(fā)明提供的液晶透鏡，在保證液晶透鏡相同聚焦能力的情況下，與傳統(tǒng)液晶透鏡相比，該雙層結(jié)構(gòu)液晶透鏡能將響應(yīng)時(shí)間降低為原來的1/4，縮短液晶透鏡在2D顯示模式和3D顯示模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)所需的時(shí)間，大大降低液晶透鏡的響應(yīng)時(shí)間，提高畫面的流暢程度。同時(shí)通過雙層結(jié)構(gòu)液晶透鏡下層結(jié)構(gòu)的液晶分子固化設(shè)置，減小各個(gè)液晶透鏡單元交界處電極邊緣場效應(yīng)，減小液晶單元與拋物型透鏡之間因光程差不吻合的問題帶來的串?dāng)_，提高觀看舒適度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡在未加電壓情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡在加電壓情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；[0035]圖3為優(yōu)化后的常見液晶透鏡光程差分布與拋物型透鏡光程差分布的差異的曲線圖；
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施方式中液晶透鏡的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5為第一液晶層和第三液晶層的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0038]圖6為本發(fā)明實(shí)施方式中液晶透鏡加電壓后的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明實(shí)施方式中液晶透鏡的第一區(qū)域與第二區(qū)域光程差的曲線圖；
[0040]圖8為本發(fā)明實(shí)施方式中第二種液晶透鏡的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖9為本發(fā)明實(shí)施方式中第三種液晶透鏡的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖10為本發(fā)明實(shí)施方式的液晶透鏡在2D顯示模式下的示意圖；
[0043]圖11為本發(fā)明實(shí)施方式的液晶透鏡在3D顯示模式下的示意圖；
[0044]圖12?圖14為本發(fā)明實(shí)施方式的液晶透鏡的形成過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說明。
[0046]本發(fā)明提供了一種液晶透鏡1000，包括相對(duì)設(shè)置的第一基板1001和第二基板
1002,位于第一基板1001與第二基板1002之間的間隙子，以及封裝在第一基板1001與第二基板1002周邊的封框膠,第一基板1001上覆蓋有第一電極層1003,第一電極層1003上覆蓋有第一配向膜1004，第一配向膜1004上分布有液晶分子固化后的第一液晶層1005 ；還包括第三基板1008，第三基板1008的一側(cè)覆蓋有第三配向膜1007，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層1009，相鄰的第三電極層1009長度方向的軸線之間形成液晶單元，第三電極層1009上覆蓋有第四配向膜1010 ;第三配向膜1007與第一液晶層1005相對(duì)，第二基板1002上覆蓋有第二電極層1011，第二電極層1011上覆蓋有第二配向膜1012，第二配向膜1012與第四配向膜1010之間分布有第二液晶層1013。
[0047]進(jìn)一步，還包括分布在第一液晶層1005內(nèi)的與第三電極層1009長度方向平行且等距離間隔設(shè)置的條狀第三液晶層1006。
[0048]其中，第三液晶層1006與第三電極層1009的位置相對(duì)且一一對(duì)應(yīng)。
[0049]如圖4所示，液晶透鏡1000含有多個(gè)液晶透鏡單元如第一液晶單元1、第二液晶單元2與第三液晶單元3等(圖中只畫出了三個(gè)透鏡單元)，每個(gè)液晶單元具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，液晶透鏡1000包含第一基板1001、第二基板1002與第三基板1008。第一基板1001、第二基板1002與第三基板1008正對(duì)設(shè)置，其中第一基板1001為柔性透明基材，如耐高溫PET，第二基板1002與第三基板1008可以是玻璃等透明基材，各個(gè)基板具有相同或者相近的折射率。在第一基板1001上設(shè)置有第一電極層1003,第一電極層1003 —般為整面透明導(dǎo)電材料，如ITO或者IZO等，無需特殊圖形。在第一電極層1003之上設(shè)置有第一配向膜1004，第一配向膜1004可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第一配向膜1004的摩擦方向與液晶透鏡所使用的2D顯示模組出光方向平行，即2D顯示模組上偏光片透光軸方向。在第一配向膜1004之上設(shè)置有第一液晶層1005，第一液晶層中還包含第三液晶層1006(參照?qǐng)D5)，其中第一液晶層1005為正性紫外固化型液晶材料，具備常溫下呈現(xiàn)固態(tài)，高溫下熔化成為液晶態(tài)，經(jīng)涂布、高溫配向后可紫外固化等特性；而第三液晶層1006為具備較寬工作溫度范圍、常溫呈液晶態(tài)的正性液晶材料(即Λ ε = ε // - ε丄>0，式中ε //為液晶分子長軸方向的介電系數(shù)，ε丄為液晶分子短軸方向的介電系數(shù)。)。設(shè)第一液晶層1005中液晶對(duì)非尋常光折射率為ne (1005)，第三液晶層中液晶對(duì)尋常光折射率為 no (1006)，要求 ne (1005) >no (1006)。
[0050]在第二基板1002正對(duì)第一基板1001的一側(cè)設(shè)置有第二電極層1011，第二電極層1011 一般為整面透明導(dǎo)電材料，如ITO或者IZO等，無需特殊圖形。在第二電極層1011之上設(shè)置有第二配向膜1012，第二配向膜1012可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第二配向膜1012的摩擦方向與第一配向膜1004的摩擦方向平行設(shè)置。
[0051]在第三基板1008正對(duì)第一基板1001的一側(cè)，設(shè)置有第三配向膜1007，第三配向膜1007可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第三配向膜1007的摩擦方向與第一配向膜1004的摩擦方向平行設(shè)置。在第三基板1008正對(duì)第二基板1002的一側(cè)，設(shè)置有第三電極層1009，第三電極層1009為透明導(dǎo)電材料如ITO或者ΙΖ0。第三電極層1009通過濺射、上光刻膠1020、曝光、顯影、蝕刻以及去除光刻膠1020等主要工序形成，第三電極層1009形成條形電極，每兩個(gè)透鏡單元如第一液晶單元I與第二液晶單元2以及第二液晶單元2與第三液晶單元3共用一個(gè)第三電極層1009。在第三電極層1009正對(duì)第二基板1002 一側(cè)，設(shè)置有第四配向膜1010，第四配向膜1010可以是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第四配向膜1010的摩擦方向與第一配向膜1004的摩擦方向平行設(shè)置。
[0052]在第二基板1002與第三基板1008之間設(shè)置有第二液晶層1013，第二液晶層1013可以選擇與第三液晶層1006相同的液晶材料。除此之外，液晶透鏡1000還包括第一基板1001與第三基板1008之間用于封裝第一液晶層1005與第三液晶層1006的周邊封框膠、第二基板1002與第三基板1008之間封裝第二液晶層1013的周邊封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)等。
[0053]圖6是液晶透鏡第一實(shí)施方式在3D顯示模式下液晶分子取向示意圖。以第一液晶單元I為例，可以將第一電極層1003與第二電極層1011作為公用電極，電壓設(shè)置為零。而第三電極層1009上施加一個(gè)相同的電壓,根據(jù)第三液晶層1006與第二液晶層1013的厚度以及液晶材料特性而定，該電壓應(yīng)足以在第一電極層1003與第三電極層1009之間以及在第二電極層1011與第三電極層1009之間產(chǎn)生較大的壓差，使得第三電極層1009之上的正性液晶材料的分子長軸沿著第三電極層1009的排布方向排列。
[0054]由于第一電極層1003與第三電極層1009之間存在較大的壓差,第三液晶層1006液晶分子長軸沿著第三電極層1009的長度方向排列，第一液晶層1005由于紫外固化后不受電場影響；由于第二電極層1011與第三電極層1009之間有較大的壓差，在第三電極層1009之上第二液晶層1013的液晶分子長軸沿著垂直第二液晶層1013的方向排列，在每個(gè)液晶單元之內(nèi)，由于第三電極層1009與第二電極層1011之間的側(cè)向電場隨著距離第三電極層1009越遠(yuǎn)則電場越弱，導(dǎo)致在每個(gè)液晶單元內(nèi)，邊緣的液晶分子壓差最大，中心的液晶分子壓差最小，從液晶單元的邊緣到中心，壓差以一定的梯度進(jìn)行分布，使得在第三電極層1009之上的液晶分子長軸沿著垂直第二液晶層1013的方向排列，而越靠近液晶單元中心，液晶分子會(huì)逐漸傾向于水平方向排列。3D顯示模式下，由第一液晶層1005與第二液晶層1013共同引起的光程差在每個(gè)液晶單元內(nèi)呈現(xiàn)由小到大，再由大到小的漸變趨勢，如圖7，圖中虛線部分表示液晶透鏡1000的第一區(qū)域1060引起的光程差，而實(shí)線部分表示由液晶透鏡1000的第二區(qū)域1070引起的光程差。[0055]在聚焦能力相同的情況下，該液晶透鏡1000的第二液晶層1013以及第一液晶層1005與第三液晶層1006的厚度分別為一般結(jié)構(gòu)的液晶透鏡液晶層厚度的1/2，由于液晶響應(yīng)時(shí)間t OC d2，因此采用該結(jié)構(gòu)的液晶透鏡可以將響應(yīng)時(shí)間縮短為一般結(jié)構(gòu)的液晶透鏡響應(yīng)時(shí)間的1/4，使得2D模式與3D模式之間的切換變得更為流暢。
[0056]對(duì)第一液晶層1005而言,第一液晶層1005屬于紫外固化型液晶,在完成配向并紫外固化后液晶分子取向不再受到電場影響，第三液晶層1006由于是正性液晶材料，3D模式下可以通過形成較大的壓差保證其分子長軸沿著垂直第三配向膜1007的方向排列，與一般結(jié)構(gòu)液晶透鏡相比，在相鄰兩個(gè)液晶單元之間形成較小的串?dāng)_，光程差分布更接近理想的拋物型曲線，提高3D模式下的觀看舒適度。
[0057]進(jìn)一步，如圖8所示，本發(fā)明的一個(gè)事實(shí)方式中列舉出:第一電極層1003為等距離間隔平行設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)，第一電極層1003與第三電極層1009位置相對(duì)且一一對(duì)應(yīng)。在本實(shí)施方式中，為進(jìn)一步減小第一電極層1003與第三電極層1009之間的側(cè)向電場,將第一電極層1003設(shè)置為多個(gè)，之間間隔開并沿著長度方向延展的條形電極，各個(gè)第一電極層1003中心到中心的間距為一個(gè)透鏡的寬度。各個(gè)第一電極層1003位于第三電極層1009的正下方，第一電極層1003在排布方向的寬度小于或者等于第三電極層1009在排布方向的寬度，第一電極層1003仍作為公用電極電壓設(shè)置為零。
[0058]更進(jìn)一步，如圖9所示，相鄰的第三電極層1009之間設(shè)有平行于第三電極層1009且等距離間隔的第四電極層1014。在本實(shí)施方式中，第三電極層1009在每個(gè)液晶單元(如第一液晶單元I)內(nèi)只有左右兩個(gè)電極，在本實(shí)施方式中，將第三電極層1009設(shè)置為每個(gè)液晶單元內(nèi)含有多個(gè)在排布方向以一定間隔隔開并沿著長度方向延展的條形電極，透鏡中心的第四電極層1014在排布方向的寬度小于每個(gè)第三電極層1009的寬度，通過在第四電極層1014上施加梯度變化的電壓，進(jìn)一步平緩每個(gè)液晶單元內(nèi)電場梯度的變化。
[0059]圖10是液晶透鏡在2D顯示模式下的示意圖。當(dāng)?shù)谝浑姌O層1003、第二電極層1011以及第三電極層1009上都不施加電壓時(shí)，無論哪個(gè)液晶層中的液晶，分子長軸均沿著各個(gè)配向膜摩擦方向取向，對(duì)于從2D顯示模組垂直射入的光線不產(chǎn)生光程差。2D顯示模式下，液晶透鏡1000不對(duì)原有影像進(jìn)行調(diào)制，整個(gè)液晶透鏡立體顯示裝置的亮度、分辨率等主要特性參數(shù)基本不受影響。
[0060]圖11是液晶透鏡在3D顯示模式下的示意圖。當(dāng)?shù)谝浑姌O層1003、第二電極層1011以及第三電極層1009上施加對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，除第一液晶層1005紫外固化型液晶分子取向不變外，第三液晶層1006的分子長軸取向垂直于第三配向膜1007表面，第二液晶層1013中液晶在梯度電場的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生不同的分子取向，使得每個(gè)液晶透鏡單元內(nèi)產(chǎn)生拋物型光程差。在3D顯示模式下，每個(gè)液晶單元都起到類似一個(gè)凸透鏡的功能，實(shí)現(xiàn)左右眼影像分離，從而觀看到立體效果。
[0061]本發(fā)明還提供了一種立體顯示裝置，包括上述實(shí)施方式中的液晶透鏡1000。
[0062]如圖12?圖14所示，本發(fā)明還提供了一種液晶透鏡1000的形成方法，液晶透鏡包括相對(duì)設(shè)置的第一基板1001和第二基板1002，第一基板1001上覆蓋有第一電極層
1003,第一電極層1003上覆蓋有第一配向膜1004,第一配向膜1004上分布有液晶分子固化后的第一液晶層1005 ;還包括第三基板1008，第三基板1008的一側(cè)覆蓋有第三配向膜1007，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層1009，相鄰的第三電極層1009長度方向的軸線之間形成液晶單元，第三電極層1009上覆蓋有第四配向膜1010 ;第三配向膜1007與第一液晶層1005相對(duì)，第二基板1002上覆蓋有第二電極層1011，第二電極層1011上覆蓋有第二配向膜1012，第二配向膜1012與第四配向膜1010之間分布有第二液晶層 1013，
[0063]首先在第一基板1001上形成第一電極層1003 ；
[0064]在第一電極層1003上形成第一配向膜1004 ；
[0065]在第一配向膜1004之上涂布光刻膠，所涂布的光刻膠厚度為第一液晶層1005的
厚度；
[0066]第一基板1001從一側(cè)以光罩1021為模板進(jìn)行單數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0067]在單數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶；
[0068]將光罩1021沿液晶單元排布的方向平移一個(gè)液晶單元；
[0069]通過光罩1021進(jìn)行雙數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0070]在雙數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶，與單數(shù)液晶單元形成第一液晶層1005 ；
[0071]在第一液晶層1005上覆蓋帶第五配向膜的玻璃基板，第五配向膜的摩擦取向與第一配向膜1004的摩擦取向反向設(shè)置，且與第五配向膜與第一液晶層1005相對(duì)，通過高溫下配向，使得第一液晶層1005中的液晶分子長軸沿著第一配向膜的摩擦方向排列，之后進(jìn)行第一液晶層1005固化；
[0072]將玻璃基板從第一液晶層1005上剝離，在第一液晶層1005上涂布一層光刻膠1020 ；
[0073]將光罩1021覆蓋在光刻膠1020上，并進(jìn)行曝光，曝光后進(jìn)行顯影；
[0074]首先干蝕刻去除單數(shù)液晶單元和雙數(shù)液晶單元之間的光刻膠1020，再去除單數(shù)液晶單元和雙數(shù)液晶單元表面的光刻膠1020 ；
[0075]在單數(shù)液晶單元與雙數(shù)液晶單元之間涂布第三液晶層1006 ；
[0076]將帶第三配向膜1007的第三基板1008貼合在第一液晶層1005上，第三配向膜1007與第一液晶層1005相對(duì)；
[0077]將第二基板1002上的第二配向膜1012 —側(cè)與第四配向膜相對(duì)，并向第二配向膜1012與第四配向膜1010之間灌入第二液晶層1013。
[0078]優(yōu)選地，第一液晶層1005可以通過紫外光照射進(jìn)行固化。
[0079]本發(fā)明提供的液晶透鏡，在保證液晶透鏡相同聚焦能力的情況下，與傳統(tǒng)液晶透鏡相比，該雙層結(jié)構(gòu)液晶透鏡能將響應(yīng)時(shí)間降低為原來的1/4，縮短液晶透鏡在2D顯示模式和3D顯示模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)所需的時(shí)間，大大降低液晶透鏡的響應(yīng)時(shí)間，提高畫面的流暢程度。同時(shí)通過雙層結(jié)構(gòu)液晶透鏡下層結(jié)構(gòu)的液晶分子固化設(shè)置，減小各個(gè)液晶透鏡單元交界處電極邊緣場效應(yīng)，減小液晶單元與拋物型透鏡之間因光程差不吻合的問題帶來的串?dāng)_，提高觀看舒適度。
[0080]以上所述實(shí)施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種液晶透鏡，包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，位于第一基板與第二基板之間的間隙子，以及封裝在第一基板與第二基板周邊的封框膠，其特征在于，所述第一基板上覆蓋有第一電極層，所述第一電極層上覆蓋有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶層；還包括第三基板，所述第三基板的一側(cè)覆蓋有第三配向膜，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層，相鄰的所述第三電極層長度方向的軸線之間形成液晶單元，所述第三電極層上覆蓋有第四配向膜；所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，所述第二基板上覆蓋有第二電極層，所述第二電極層上覆蓋有第二配向膜，所述第二配向膜與所述第四配向膜之間分布有第二液晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括分布在所述第一液晶層內(nèi)的與所述第三電極層長度方向平行且等距離間隔設(shè)置的條狀第三液晶層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第三液晶層與所述第三電極層的位置相對(duì)且——對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán) 利要求3所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第一電極層為等距離間隔平行設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)，所述第一電極層與所述第三電極層位置相對(duì)且一一對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，相鄰的所述第三電極層之間設(shè)有平行于所述第三電極層且等距離間隔的第四電極層。
6.一種立體顯示裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1~5中任意一項(xiàng)所述的液晶透鏡。
7.一種液晶透鏡的形成方法，所述液晶透鏡包括相對(duì)設(shè)置的第一基板和第二基板，所述第一基板上覆蓋有第一電極層，所述第一電極層上覆蓋有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶層；還包括第二基板和第三基板，所述第三基板的一側(cè)覆蓋有第三配向膜，另一側(cè)覆蓋有等距離間隔平行設(shè)置的條狀第三電極層，相鄰的所述第三電極層長度方向的軸線之間形成液晶單元，所述第三電極層上覆蓋有第四配向膜；所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，所述第二基板上覆蓋有第二電極層，所述第二電極層上覆蓋有第二配向膜，所述第二配向膜與所述第四配向膜之間分布有第二液晶層，其特征在于， 在所述第一基板上形成第一電極層； 在所述第一電極層上形成所述第一配向膜； 在所述第一配向膜之上涂布光刻膠，所涂布的光刻膠厚度為所述第一液晶層的厚度； 所述第一基板從一側(cè)以光罩為模板進(jìn)行單數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影； 在所述單數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶； 將所述光罩沿所述液晶單元排布的方向平移一個(gè)液晶單元； 通過所述光罩進(jìn)行雙數(shù)液晶單元曝光，曝光后進(jìn)行顯影； 在所述雙數(shù)液晶單元內(nèi)涂布固化后的液晶，與所述單數(shù)液晶單元形成第一液晶層； 在所述第一液晶層上覆蓋帶第五配向膜的玻璃基板，所述第五配向膜的摩擦取向與所述第一配向膜的摩擦取向反向設(shè)置，且與所述第五配向膜與所述第一液晶層相對(duì)，通過高溫下配向，使得所述第一液晶層中的液晶分子長軸沿著所述第一配向膜的摩擦方向排列，之后進(jìn)行第一液晶層固化； 將所述玻璃基板從所述第一液晶層上剝離，在所述第一液晶層上涂布一層光刻膠； 將光罩覆蓋在所述光刻膠上，并進(jìn)行曝光，曝光后進(jìn)行顯影；先干蝕刻去除所述單數(shù)液晶單元和所述雙數(shù)液晶單元之間的光刻膠，再去除所述單數(shù)液晶單元和雙數(shù)液晶單元表面的光刻膠； 在所述單數(shù)液晶單元與所述雙數(shù)液晶單元之間涂布第三液晶層； 將帶所述第三配向膜的所述第三基板貼合在所述第一液晶層上，所述第三配向膜與所述第一液晶層相對(duì)； 將所述第二基板上的所述第二配向膜一側(cè)與所述第四配向膜相對(duì)，并向所述第二配向膜與所述第四配向膜之間灌入第二液晶層。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶透鏡的形成方法，其特征在于，所述第一液晶層通過紫外光照射進(jìn)行固化 。
【文檔編號(hào)】G02F1/1333GK103913879SQ201410147974
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】向賢明, 張春光, 張晶, 張濤, 李春 申請(qǐng)人:重慶卓美華視光電有限公司