液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及自由立體顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法。該液晶透鏡陣列包括多個透鏡單元；透鏡單元包括第一基板及第二基板，第一基板的側(cè)面上覆蓋有第一介電層，第一介電層的側(cè)面上設(shè)置有第一水平取向膜；第一基板及第一水平取向膜之間還設(shè)置有第一電極及第二電極；第二基板上覆蓋有第二水平取向膜，第二水平取向膜的摩擦方向與第一水平取向膜的摩擦方向相差180度；第二基板的側(cè)面上還設(shè)置有第三電極；第一基板與第二基板之間封裝有第一液晶層。本發(fā)明提供的液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法利用人眼視覺暫留效應(yīng)可以觀察到高分辨率的3D影像。
【專利說明】液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自由立體顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及液晶透鏡陣列、立體顯示裝置 及驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 3D立體顯示技術(shù)中，裸眼3D因無需其它輔助設(shè)備便能觀看到3D效果的便利性及 應(yīng)用上的優(yōu)勢，成為3D顯示技術(shù)研究的重心。在各種裸眼3D顯示技術(shù)中，采用液晶透鏡及 液晶狹縫光柵的自由立體顯示裝置因各自特有的優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。
[0003] 采用液晶透鏡實現(xiàn)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相應(yīng)的改變，從而對像素出射光的分布進(jìn)行 控制，實現(xiàn)自由立體顯示和2D/3D自由切換。
[0004] 如圖1示出了一種常見的液晶透鏡立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn) 有的液晶透鏡立體顯示裝置100包含兩個部分，其中第一部分120為常用的2D顯示裝置， 如IXD、0LED等；第二部分110為置于2D顯示裝置120之前的液晶透鏡陣列110,兩者一般 通過周邊粘貼或者整面貼合工藝組裝在一起形成自由立體顯示裝置。具體地，液晶透鏡陣 列110包含多個液晶透鏡單元（如L1與L2,圖中僅畫出了兩個透鏡單元作為示例），每個 透鏡單元（如L1與L2)具有相同的結(jié)構(gòu)。液晶透鏡陣列110包含第一基板101與第二基 板102,第一基板101與第二基板102正對設(shè)置。在第一基板101上設(shè)置有第一電極103,在 第二基板102上設(shè)置有第二電極107。在每一個透鏡單元之內(nèi)，以L1為例，第一電極103包 含S11、S12、S13、一518519等多個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），每個條形電極的寬度分別為W(S11)、W(S12)、 W(S13).....W(S18)、W(S19)等。一般而言，條形電極具備相同的寬度，即W(S11) = W(S12) =W(S13) = . . . = W(S18) = W(S19)。在兩個液晶透鏡單元相接處（如L1與L2之間）共 用同一個條形電極S19(S21)。進(jìn)一步地，液晶透鏡陣列110還包括設(shè)置在第一電極103上 的介電層104 ;設(shè)置在第二電極107上的第二配向膜108以及設(shè)置在介電層104上的第一 配向膜105用于控制液晶分子的取向，其中第一配向膜105與第二配向膜108的摩擦方向 平行，液晶材料106被封裝在第一基板101與第二基板102之間。
[0005] 如圖1所示，當(dāng)需要進(jìn)行2D顯示時，令液晶透鏡陣列110處于非工作狀態(tài)，或者令 第一電極103和第二電極107之間的電壓差小于液晶材料106的閾值電壓，此時液晶材料 106的分子取向仍為初始取向。以正性液晶材料（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)）為例，所有液晶分 子的長軸沿著平行于紙面的方向規(guī)則排列。從2D顯示面板出射的光線，垂直入射到液晶 層106后沒有光程差，也不發(fā)生折射，因此觀賞者看到的依然是2D畫面，由于液晶透鏡陣列 110的高透過率，整個液晶透鏡立體顯示裝置100仍具備高亮度、高對比等特點，原2D顯示 裝置120的光學(xué)特性基本不受影響。
[0006] 如圖2所示，當(dāng)需要進(jìn)行3D顯示時，在液晶透鏡陣列110的第一電極103的各個 條形電極如Sll、S12、S13、…、S18、S19(以透鏡單元L1為例）等上施加左右對稱的電 壓，第二電極107作為公用電極其電壓設(shè)置為零，以正性液晶材料為例，可以使V(S11)= V(S19)>V(S12) =V(S18)>V(S13) =V(S17)>V(S14) =￥616)>￥(515)，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，與邊緣電極S11及S19位置對應(yīng)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，因此液晶分子會逐漸傾向于水平方向排列。在 每一個透鏡單元內(nèi)，由于電壓對稱分布，液晶材料隨著電場強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)折射率的漸變， 因而整個液晶透鏡陣列110形成多個微透鏡，將來自2D顯示裝置120的光線進(jìn)行折射分 光，將左右眼的影像分別投影至觀賞者的左眼和右眼，從而產(chǎn)生立體影像。以圖2中兩視點 為例，當(dāng)觀賞者的左右眼分布位于1和2位置時即能看到立體影像。
[0007] 如圖3,對于常見的液晶透鏡立體顯示裝置而言，由于觀賞者的左右眼分別對應(yīng)于 空間分割的左右兩幅圖像，當(dāng)液晶透鏡陣列110的每個液晶透鏡單元與2D顯示裝置120的 列像素按照一定角度Θ設(shè)置時，為利用空間分割的左右兩幅圖像融合獲取3D影像，該立體 顯示裝置無論在X方向或者y方向都犧牲了一定的分辨率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的目的在于提供液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法，以解決上述的 問題。
[0009] 在本發(fā)明的實施例中提供了一種液晶透鏡陣列，包括：多個透鏡單元；所述透鏡 單元包括：第一基板及第二基板，所述第一基板及所述第二基板正對間隔設(shè)置；其中設(shè)定 所述透鏡單元的高度方向為z方向，與z方向垂直且與所述透鏡單元的寬度平行的方向為 X方向，與z方向垂直的另一方向為y方向；所述第一基板正對所述第二基板的側(cè)面上覆蓋 有第一介電層；所述第一介電層背向所述第一基板的側(cè)面上設(shè)置有第一水平取向膜，所述 第一水平取向膜的摩擦方向與2D顯示裝置出射光的偏振方向平行；所述第一基板及所述 第一水平取向膜之間還設(shè)置有第一電極及第二電極；所述第一電極包括兩個條形電極，該 兩個條形電極沿X方向并列等間隔排布且沿y方向延伸，且該兩個條形電極之間的間距與 所述透鏡單元的寬度相等；所述第二電極為條形電極，該條形電極沿y方向延伸且與所述 第一電極包括的兩個條形電極的間距相等；所述第二基板正對所述第一基板的側(cè)面上覆蓋 有第二水平取向膜，所述第二水平取向膜的摩擦方向與所述第一水平取向膜的摩擦方向相 差180度；所述第二基板正對所述第一基板的側(cè)面上還設(shè)置有第三電極；所述第三電極位 于所述第二基板與所述第二水平取向膜之間；所述第一基板與所述第二基板之間封裝有第 一液晶層，所述第一液晶層的液晶分子的長軸方向與X方向平行。
[0010] 優(yōu)選地，所述第一電極位于所述第一基板正對所述第二基板的側(cè)面上；所述第二 電極位于所述第一介電層背向所述第一基板的側(cè)面上。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一電極及所述第二電極均位于所述第一基板正對所述第二基板的 側(cè)面上。
[0012] 優(yōu)選地，所述第三電極為面電極。
[0013] 優(yōu)選地，所述第三電極包括多個條形電極且其數(shù)量為奇數(shù)；該多個條形電極沿X 方向并列等間隔排布且沿y方向延伸，且該多個條形電極位于兩側(cè)的兩個條形電極分別與 所述第一電極的兩個條形電極的位置相對，所述第三電極包括的多個條形電極位于中間位 置的條形電極與所述第二條形電極位置相對。
[0014] 本發(fā)明實施例還提供了一種立體顯示裝置，包括2D顯示裝置及上述的液晶透鏡 陣列，所述2D顯示裝置與所述液晶透鏡陣列的所述第一基板周邊粘結(jié)或整面貼合。
[0015] 本發(fā)明實施例還提供了一種上述的立體顯示裝置的驅(qū)動方法，包括：在液晶透鏡 陣列的第三電極上施加第一電壓；在第一巾貞頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣列的第一電 極上施加驅(qū)動電壓，在所述第二電極上施加第二電壓，所述液晶透鏡陣列的第一液晶層在 所述驅(qū)動電壓的驅(qū)動下形成第一微透鏡陣列；在第二幀頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣 列的第一電極上施加第二電壓，在所述透鏡陣列的第二電極上施加驅(qū)動電壓，所述液晶透 鏡陣列的第一液晶層在所述驅(qū)動電壓的驅(qū)動下形成第二微透鏡陣列；在連續(xù)的幀頻工作時 間內(nèi)，按照上述方法交替對所述微透鏡陣列的第一電極及第二電極分別施加驅(qū)動電壓及第 二電壓。
[0016] 優(yōu)選地，在所述第一電極或所述第二電極上施加驅(qū)動電壓包括：在所述第一幀頻 工作時間及所述第二幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，分別在所述第一電極及所述第二電 極上施加過壓驅(qū)動電壓；在所述第一幀頻工作時間及所述第二幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時 間內(nèi)，分別在所述第一電極及所述第二電極上施加穩(wěn)壓驅(qū)動電壓。
[0017] 優(yōu)選地，所述在液晶透鏡陣列的第三電極上施加第一電壓，包括：當(dāng)所述第三電極 包括多個條形電極且其數(shù)量為奇數(shù)時，在所述第一幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，在所 述第三電極的正對所述第一電極的條形電極上施加所述過壓驅(qū)動電壓，所述第三電極的其 余條形電極上施加第二電壓；在所述第二幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，在所述第三電 極的正對所述第二電極的條形電極上施加所述過壓驅(qū)動電壓，所述第三電極的其余條形電 極上施加第二電壓；在每個工作幀頻的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)，所述第三電極的所有條形電極上 均施加第二電壓。
[0018] 優(yōu)選地，當(dāng)所述立體顯示裝置的2D顯示裝置的工作頻率大于所述液晶透鏡陣列 的工作頻率時，在每個幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，對所述2D顯示裝置進(jìn)行插黑或插 灰；在每個幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)顯示相應(yīng)的左右時差圖像。
[0019] 本發(fā)明實施例提供的液晶透鏡陣列、立體顯示裝置及驅(qū)動方法，在液晶透鏡陣列 的第一幀頻工作時間內(nèi)形成第一微透鏡陣列，此時2D顯示裝置顯示的第一幅左右視差圖 像，經(jīng)過第一微透鏡陣列分光后，將第一幅左右視差圖像分別折射到觀賞者的左右眼。在液 晶透鏡陣列的第二幀頻工作時間內(nèi)形成第二微透鏡陣列，第二微透鏡陣列相比第一微透鏡 陣列在X方向平移了半個微透鏡單元寬度，此時2D顯示裝置顯示的第二幅左右視差圖像 (R2, L2)經(jīng)過第二微透鏡陣列之后，將第二幅左右視差圖像分別折射到觀賞者的左右眼； 當(dāng)?shù)谝晃⑼哥R陣列與第二微透鏡陣列在高頻下切換時，搭配2D顯示裝置的左右眼視差圖 像排圖，利用人眼視覺暫留效應(yīng)可以觀察到高分辨率的3D影像。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡立體顯示裝置3D模式下的透鏡分光示意圖；
[0022] 圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡立體顯示裝置3D顯示示意圖；
[0023] 圖4示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列的一種剖面圖；
[0024] 圖5示出了圖4中的液晶透鏡陣列中第一基板及第二基板上電極分布示意圖；
[0025] 圖6示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列形成第一微透鏡單元時液晶分子指向 分布示意圖；
[0026] 圖7示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列形成第一微透鏡單元時光程差分布示 意圖；
[0027] 圖8示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列形成第二微透鏡單元時液晶分子指向 分布示意圖；
[0028] 圖9示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列形成第二微透鏡單元時光程差分布示 意圖；
[0029] 圖10示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列驅(qū)動電壓設(shè)置示意圖；
[0030] 圖11示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列中連續(xù)兩幀圖像的光程差分布示意 圖；
[0031] 圖12示出了本發(fā)明實施例中高頻2D顯示裝置中液晶透鏡陣列驅(qū)動電壓設(shè)置示意 圖；
[0032] 圖13示出了本發(fā)明實施例中液晶透鏡陣列的另一種剖面圖；
[0033] 圖14示出了本發(fā)明實施例中的立體顯示裝置實現(xiàn)2D顯示的示意圖；
[0034] 圖15示出了本發(fā)明實施例中的立體顯示裝置形成第一微透鏡陣列時3D分光示意 圖；
[0035] 圖16示出了本發(fā)明實施例中的立體顯示裝置形成第二微透鏡陣列時3D分光示意 圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0037] 本發(fā)明實施例提供了一種液晶透鏡陣列，如圖4所示，該液晶透鏡1000包括多個 液晶微透鏡單元（如LI、L2與L3等，圖中僅畫出了三個微透鏡單元作為示例），每個微透 鏡單元（如LI、L2與L3等）具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0038] 如圖4所示，液晶透鏡單元包含第一基板1001與第二基板1002。第一基板1001 與第二基板1002正對間隔設(shè)置，具體地，第一基板1001與第二基板1002可以是玻璃等透 明基材，各個基板具有相同或者相近的折射率。
[0039] 如圖4中，設(shè)定透鏡單元的高度方向為z方向，與z方向垂直且與透鏡單元的寬度 平行的方向為X方向，與Z方向垂直的另一方向為y方向；
[0040] 在第一基板1001正對第二基板的側(cè)面上設(shè)置有第一電極1003,第一電極1003包 括兩個條形電極，該兩個條形電極1003沿X方向并列等間隔排布且沿y方向延伸，且該兩 個條形電極之間的間距與透鏡單元的寬度相等，優(yōu)選地，第一電極1003 -般為透明導(dǎo)電材 料如ΙΤ0或者ΙΖ0等。參照圖5所示，以液晶微透鏡單元L1為例，第一電極1003包含10031 與10032,液晶微透鏡單元L2內(nèi)第一電極1003包括10032與10033,液晶微透鏡單元L3內(nèi) 第一電極1003包括10033與10034,在各個透鏡單元的交界處共用同一個電極如10032與 10033 等。
[0041] 在第一電極1003之上設(shè)置有第一介電層1004,第一介電層1004可以是氮化硅或 者氧化娃等。在第一介電層1004之上設(shè)置有第二電極1005,第二電極1005 -般為透明導(dǎo) 電材料如ΙΤ0或者ΙΖ0等，各個第二電極1005為在X方向以一定間隔隔開且沿著y方向延 展的條形電極。參照圖5所示，以液晶微透鏡單元L1為例，第二電極1005包含10051，電極 10051位于第一電極10031與10032中間；液晶微透鏡單元L2內(nèi)第二電極1005包括10052， 電極10052位于第一電極10032與10033中間；液晶微透鏡單元L3內(nèi)第二電極1005包括 10053,電極10053位于第一電極10033與10034中間。一般而言，第一電極1003與第二電 極1005的各個條形電極具有相同的寬度及間隔，各個第一電極1003之間的間隔為一個微 透鏡單元的寬度，各個第二電極1005之間的間隔也為一個微透鏡單元寬度。
[0042] 第二電極1005上設(shè)置有第一水平取向膜1006,第一水平取向膜1006可以是聚酰 亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第一水平取向膜1006的摩擦方向與2D顯示裝置 出射光的偏振方向平行，假設(shè)為±χ方向。
[0043] 第二基板1002正對第一基板1001的側(cè)面上設(shè)置有第三電極1007,第三電極1007 可以面電極也可以為包括多個條形電極的電極組。
[0044] 其中當(dāng)?shù)谌姌O1007為面電極時，其可以是整面的透明導(dǎo)電材料如ΙΤ0或者ΙΖ0 等。
[0045] 當(dāng)?shù)谌姌O為包括多個條形電極的電極組時，第三電極包括的多個條形電極數(shù)量 為奇數(shù)個，且該多個條形電極沿X方向并列等間隔排布，且沿y方向延伸。如圖5所示，以 液晶微透鏡單元L1為例，第三電極1007包括條形電極711、條形電極712、條形電極713、 條形電極714及條形電極715等多個電極，條形電極711位于第一電極10031正上方，電極 715位于第一電極10032正上方，電極713位于第二電極10051正上方，每個透鏡單兀內(nèi)第 三電極1007的電極數(shù)量一般> 5個。
[0046] 在第三電極1007之上設(shè)置有第二水平取向膜1008,第二水平取向膜1008可以 是聚酰亞胺等有機(jī)材料，用于控制液晶分子取向，第二水平取向膜1008的摩擦方向與第 一水平取向膜1006的摩擦方向反平行設(shè)置，即相差180度。第一液晶層1009被封裝在 第一基板1001與第二基板1002之間，且第一液晶層1009為正性液晶材料（即Λ ε = ε // -ε丄>〇,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)。），在第一水平取向膜1006與第二水平取向膜1008的作用下，第一液晶層1009 的液晶分子長軸沿著平行于X方向取向。
[0047] 除此之外，雖然圖4中未畫出，液晶透鏡1000還包括第一基板1001與第二基板 1002之間用于封裝第一液晶層1009的周邊封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子（隔離 物）等。
[0048] 本發(fā)明實施例中還提供了一種立體顯示裝置，該立體顯示裝置包括2D顯示裝置 及上述的液晶透鏡陣列，2D顯示裝置與上述的液晶透鏡陣列的第一基板周邊粘結(jié)或整面貼 合。
[0049] 對于上述的立體顯示裝置的驅(qū)動方法，如圖6所示，在第三電極1007上施加電壓 Vref，在第二電極1005的各個條形電極（10051，10052, 10053等）上也施加電壓Vref，在第 一電極1003的各個條形電極上施加一個能使第一液晶層1009兩側(cè)產(chǎn)生一定壓差的驅(qū)動電 壓時，靠近第一電極1003附近的液晶分子兩側(cè)由于有較大的壓差，液晶分子長軸取向基本 沿著z方向排列。越接近微透鏡單元如L1中心，液晶分子兩側(cè)壓差越小，液晶分子長軸取 向基本沿著X方向排列。從各個微透鏡單元邊緣到微透鏡中心，液晶分子取向逐漸過渡，形 成第一微透鏡陣列。
[0050] 如圖7所示，由于在每個微透鏡單元之內(nèi)，因第一液晶層1009的折射率漸變，第一 微透鏡陣列產(chǎn)生了對應(yīng)的光程差分布。
[0051] 如圖8所示，在第三電極1007上施加電壓Vref，第一電極1003的各個條形電極電 壓也設(shè)置為Vref，當(dāng)?shù)诙姌O1005的各個條形電極（10051，10052, 10053等）上施加一個 能使第一液晶層1009兩側(cè)產(chǎn)生一定壓差的驅(qū)動電壓時，靠近第二電極1005附近的液晶分 子兩側(cè)由于有較大的壓差，液晶分子長軸取向基本沿著z方向排列。越接近微透鏡單元如 L1'中心，液晶分子兩側(cè)壓差越小，液晶分子長軸取向基本沿著X方向排列。從各個微透鏡 單元邊緣到微透鏡中心，液晶分子取向逐漸過渡，形成第二微透鏡陣列。與第一微透鏡陣列 相比，第二微透鏡陣列在X方向上平移了半個微透鏡寬度。
[0052] 如圖9所示，由于在每個微透鏡單元之內(nèi)，因第一液晶層1009的折射率漸變，第二 微透鏡陣列產(chǎn)生了對應(yīng)的光程差分布。
[0053] 基于上述的立體顯示裝置的驅(qū)動原理，本發(fā)明實施例中還提供了一種立體顯示裝 置的驅(qū)動方法，具體處理步驟包括：
[0054] 在液晶透鏡陣列的第三電極上施加第一電壓；
[0055] 在第一幀頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣列的第一電極上施加驅(qū)動電壓，在所 述第二電極上施加第二電壓，所述液晶透鏡陣列的第一液晶層在所述驅(qū)動電壓的驅(qū)動下形 成第一微透鏡陣列；
[0056] 在第二幀頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣列的第一電極上施加第二電壓，在所 述透鏡陣列的第二電極上施加驅(qū)動電壓，所述液晶透鏡陣列的第一液晶層在所述驅(qū)動電壓 的驅(qū)動下形成第二微透鏡陣列；
[0057] 在連續(xù)的幀頻工作時間內(nèi)，按照上述方法交替對所述微透鏡陣列的第一電極及第 二電極分別施加驅(qū)動電壓及第二電壓。
[0058] 如圖10所示，在第一幀頻工作時間內(nèi)，設(shè)第一幀頻工作時間為0?8. 3ms，其中第 一幀頻工作時間又劃分為過壓驅(qū)動時間tl及穩(wěn)壓驅(qū)動時間t2 ;tl時間段在第一電極1003 上施加過壓驅(qū)動電壓VI，通過過壓驅(qū)動以縮短液晶分子從z方向取向向X方向取向的轉(zhuǎn)換 時間，t2時間段在第一電極1003上施加穩(wěn)壓驅(qū)動電壓V2,使第一液晶層形成第一微透鏡陣 列；在第一幀頻工作時間（tl+t2)內(nèi)，第三電極1007與第二電極1005具有相同的電壓設(shè)置 作為基準(zhǔn)電壓；在第二幀頻時間內(nèi)，即8. 3?16. 6ms以內(nèi)，tl時間段內(nèi)在第二電極1005上 施加一個過壓驅(qū)動電壓VI，通過過壓驅(qū)動以縮短液晶分子從z方向取向向X方向取向的轉(zhuǎn) 換時間；然后在t2時間段內(nèi)，在第二電極1005上施加穩(wěn)壓驅(qū)動電壓V2,使第一液晶層形成 第二微透鏡陣列；在第二幀頻時間（tl+t2)內(nèi)，第三電極1007與第一電極1003具有相同的 電壓。
[0059] 在連續(xù)的幀頻工作時間內(nèi)，按照上述方法交替對所述微透鏡陣列的第一電極及第 二電極分別施加驅(qū)動電壓及第二電壓，例如，第三幀頻工作時間內(nèi)按照第一幀頻工作時間 內(nèi)的驅(qū)動方式對立體顯示裝置施加電壓，在第四幀頻工作時間內(nèi)按照第二幀頻工作時間內(nèi) 的驅(qū)動方式對立體顯示裝置施加電壓。
[0060] 對于以多個條形電極形成的第三電極1007而言，為加速液晶透鏡在第一微透鏡 陣列與第二微透鏡陣列之間的切換，可以在每個幀頻工作時間的過壓驅(qū)動的時間tl以 內(nèi)，同時在第三電極1007的對應(yīng)電極上給予一定驅(qū)動電壓，例如，在第一巾貞頻工作時間的 過壓驅(qū)動時間tl內(nèi)，在正對第一電極1003(10031，10032, 10033, 10034等）的第三電極 711，721，731等上施加相同的過壓驅(qū)動電壓VI，而第三電極的其它條形電極上的電壓及第 二電極1005的電壓均為基準(zhǔn)電壓Vref ;在第二幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間tl內(nèi)，在正 對第二電極1005(10051，10052, 10053等）的第三電極713, 723, 733等上施加相同的過壓 驅(qū)動電壓VI，而第三電極的其它條形電極上的電壓及第一電極1003上的電壓均為基準(zhǔn)電 壓 Vref。
[0061] 而每一幀頻的穩(wěn)壓工作時間t2內(nèi)，第三電極1007的所有條形電極的電壓必須恢 復(fù)到正常的基準(zhǔn)電壓Vref。
[0062] 如圖11所示，當(dāng)液晶透鏡按照上述驅(qū)動電壓設(shè)置時，在相鄰的連續(xù)兩幀以內(nèi)，形 成第一微透鏡陣列光程差分布①與第二微透鏡陣列光程差分布②，相鄰兩巾貞形成的光程差 分布在X方向相差半個微透鏡單元的寬度。
[0063] 如圖12所示，當(dāng)液晶透鏡立體顯示裝置采用的2D顯示面板以更高幀頻如240Hz 工作、而液晶透鏡以120Hz工作時，在液晶透鏡的每個幀頻工作時間內(nèi)的過壓驅(qū)動時間tl 內(nèi)，對2D顯示裝置進(jìn)行插黑或插灰，以減少串?dāng)_；在每個幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)， 在2D顯示裝置中顯示相應(yīng)的左右時差圖像，例如在第一幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)， 2D顯示裝置顯示第一幅左右視差圖像（L1與R1);在第二幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)， 2D顯示裝置顯示第二幅左右視差圖像（L2與R2)。
[0064] 圖13是本發(fā)明實施例中另一種液晶透鏡2000的剖面圖，該實施例中，第一電極及 第二電極均位于第一基板2001正對第二基板2002的側(cè)面上，即圖中的2003,各個條形電 極2003在X方向間隔等于半個微透鏡單元寬度且沿著y方向延伸。在第一電極及第二電 極上設(shè)置有介電層2004,在介電層2004上設(shè)置有第一水平取向膜2006,第一水平取向膜 2006的摩擦方向與2D顯示裝置出射光的偏振方向平行；在第二基板2002的正對第一基板 2001的側(cè)面上設(shè)置有第二水平取向膜2008,第二水平取向膜2008的摩擦方向與第一水平 取向膜2006的摩擦方向相差180度；第二基板2002正對第一基板2001的側(cè)面上還設(shè)置有 第三電極2007 ;第三電極2007位于第二基板2002與第二水平取向膜2008之間；第一基板 2001與第二基板2002之間封裝有第一液晶層2009,第一液晶層2009的液晶分子的長軸方 向與X方向平行。
[0065] 如圖13,當(dāng)形成第一微透鏡單元時，可以在電極2003的奇數(shù)個條形電極上施加相 應(yīng)的驅(qū)動電壓；形成第二微透鏡單元時，可以在電極2003的偶數(shù)個條形電極上施加相應(yīng)的 驅(qū)動電壓，驅(qū)動電壓設(shè)置方式可以參考圖10及圖12。
[0066] 對于本發(fā)明實施例的立體顯示裝置，如圖14,當(dāng)需要進(jìn)行2D顯示時，使第一電極 1003,第二電極1005與第三電極1007之間無電壓差存在，第一液晶層1009的液晶分子維 持其初始取向。對于第一液晶層1009而言，從2D顯示裝置1200出射的線偏振光進(jìn)入第一 液晶層1009后偏振方向不變，從2D顯示裝置1200出射的光經(jīng)過液晶透鏡后也不發(fā)生折 射，原2D顯示裝置1200的光學(xué)特性基本不受影響，仍有較高亮度與對比等特性。
[0067] 如圖15所示，當(dāng)需要進(jìn)行3D顯示時，在液晶透鏡陣列的第一幀頻工作時間內(nèi)形成 第一微透鏡陣列，此時2D顯示裝置顯示的第一幅左右視差圖像（L1，R1)經(jīng)過第一微透鏡陣 列分光后，將第一幅左右視差圖像分別折射到觀賞者的左右眼。
[0068] 如圖16所示，在液晶透鏡陣列的第二幀頻工作時間內(nèi)形成第二微透鏡陣列，第二 微透鏡陣列相比第一微透鏡陣列在X方向平移了半個微透鏡單元寬度，此時2D顯示裝置顯 示的第二幅左右視差圖像（R2，L2)經(jīng)過第二微透鏡陣列之后，將第二幅左右視差圖像分別 折射到觀賞者的左右眼；當(dāng)?shù)谝晃⑼哥R陣列與第二微透鏡陣列在高頻下切換時，搭配2D顯 示裝置的左右眼視差圖像排圖，利用人眼視覺暫留效應(yīng)可以觀察到高分辨率的3D影像。 [〇〇69] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種液晶透鏡陣列，其特征在于，包括：多個透鏡單元； 所述透鏡單元包括：第一基板及第二基板，所述第一基板及所述第二基板正對間隔設(shè) 置；其中設(shè)定所述透鏡單元的高度方向為Z方向，與Z方向垂直且與所述透鏡單元的寬度平 行的方向為X方向，與Z方向垂直的另一方向為y方向； 所述第一基板正對所述第二基板的側(cè)面上覆蓋有第一介電層；所述第一介電層背向所 述第一基板的側(cè)面上設(shè)置有第一水平取向膜，所述第一水平取向膜的摩擦方向與2D顯示 裝置出射光的偏振方向平行； 所述第一基板及所述第一水平取向膜之間還設(shè)置有第一電極及第二電極；所述第一電 極包括兩個條形電極，該兩個條形電極沿X方向并列等間隔排布且沿y方向延伸，且該兩個 條形電極之間的間距與所述透鏡單元的寬度相等；所述第二電極為條形電極，該條形電極 沿y方向延伸且與所述第一電極包括的兩個條形電極的間距相等； 所述第二基板正對所述第一基板的側(cè)面上覆蓋有第二水平取向膜，所述第二水平取向 膜的摩擦方向與所述第一水平取向膜的摩擦方向相差180度； 所述第二基板正對所述第一基板的側(cè)面上還設(shè)置有第三電極；所述第三電極位于所述 第二基板與所述第二水平取向膜之間； 所述第一基板與所述第二基板之間封裝有第一液晶層，所述第一液晶層的液晶分子的 長軸方向與X方向平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第一電極位于所述第一基 板正對所述第二基板的側(cè)面上；所述第二電極位于所述第一介電層背向所述第一基板的側(cè) 面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第一電極及所述第二電極 均位于所述第一基板正對所述第二基板的側(cè)面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第三電極為面電極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡陣列，其特征在于，所述第三電極包括多個條形電 極且其數(shù)量為奇數(shù)；該多個條形電極沿X方向并列等間隔排布且沿y方向延伸，且該多個條 形電極位于兩側(cè)的兩個條形電極分別與所述第一電極的兩個條形電極的位置相對，所述第 三電極包括的多個條形電極位于中間位置的條形電極與所述第二條形電極位置相對。
6. 立體顯示裝置，其特征在于，包括2D顯示裝置及如權(quán)利要求1至5任一項所述的液 晶透鏡陣列，所述2D顯示裝置與所述液晶透鏡陣列的所述第一基板周邊粘結(jié)或整面貼合。
7. 如權(quán)利要求6所述的立體顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于，包括： 在液晶透鏡陣列的第三電極上施加第一電壓； 在第一幀頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣列的第一電極上施加驅(qū)動電壓，在所述第 二電極上施加第二電壓，所述液晶透鏡陣列的第一液晶層在所述驅(qū)動電壓的驅(qū)動下形成第 一微透鏡陣列； 在第二幀頻工作時間內(nèi)，在所述液晶透鏡陣列的第一電極上施加第二電壓，在所述透 鏡陣列的第二電極上施加驅(qū)動電壓，所述液晶透鏡陣列的第一液晶層在所述驅(qū)動電壓的驅(qū) 動下形成第二微透鏡陣列； 在連續(xù)的幀頻工作時間內(nèi)，按照上述方法交替對所述微透鏡陣列的第一電極及第二電 極分別施加驅(qū)動電壓及第二電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第一電極或所述第二電極上施加 驅(qū)動電壓包括： 在所述第一幀頻工作時間及所述第二幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，分別在所述第 一電極及所述第二電極上施加過壓驅(qū)動電壓； 在所述第一幀頻工作時間及所述第二幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)，分別在所述第 一電極及所述第二電極上施加穩(wěn)壓驅(qū)動電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述在液晶透鏡陣列的第三電極上施加 第一電壓，包括： 當(dāng)所述第三電極包括多個條形電極且其數(shù)量為奇數(shù)時，在所述第一幀頻工作時間的 過壓驅(qū)動時間內(nèi)，在所述第三電極的正對所述第一電極的條形電極上施加所述過壓驅(qū)動電 壓，所述第三電極的其余條形電極上施加第二電壓； 在所述第二幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，在所述第三電極的正對所述第二電極的 條形電極上施加所述過壓驅(qū)動電壓，所述第三電極的其余條形電極上施加第二電壓； 在每個工作幀頻的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)，所述第三電極的所有條形電極上均施加第二電 壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述立體顯示裝置的2D顯示裝置的工 作頻率大于所述液晶透鏡陣列的工作頻率時，在每個幀頻工作時間的過壓驅(qū)動時間內(nèi)，對 所述2D顯示裝置進(jìn)行插黑或插灰；在每個幀頻工作時間的穩(wěn)壓驅(qū)動時間內(nèi)顯示相應(yīng)的左 右時差圖像。
【文檔編號】G02B27/22GK104049433SQ201410289540
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】向賢明, 張春光, 張晶, 張濤, 李春 申請人:重慶卓美華視光電有限公司