本實用新型涉及立體顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液晶透鏡光柵、使用液晶透鏡光柵的立體顯示裝置及立體顯示手機。

背景技術(shù)：

一般來說，人類的右眼和左眼相互分開約65mm，從而會通過所看到的物體的細微差異來感知物體的深度，從而識別出立體圖像的，這種差異被稱為視差。立體顯示技術(shù)就是通過人為的手段來制造人的左右眼的視差，給予左、右眼分別送去有視差的兩幅圖像，使大腦在獲取了左右眼看到的不同圖像之后，產(chǎn)生觀看真實三維物體的感覺。

現(xiàn)有的裸眼可視立體顯示技術(shù)中，主要包括柱透鏡光柵立體顯示、狹縫光柵立體顯示和全息立體顯示等。其中，基于柱透鏡光柵的三維立體顯示技術(shù)因柱透鏡光柵可加工性強的特點成為當前較為常見的立體顯示技術(shù)。

具體而言，柱透鏡光柵又分為固態(tài)柱透鏡光柵和液晶柱透鏡光柵，其中固態(tài)柱透鏡光柵是一固態(tài)元件，其與液晶顯示面板固定配合后，僅能顯示三維立體畫面，不能同時兼容顯示二維平面畫面。對目前觀看者而言，長期使用柱透鏡光柵觀看三維立體畫面，容易出現(xiàn)視覺疲勞，且對眼部健康不利。

下文，將參照圖1-3描述現(xiàn)有技術(shù)中液晶柱透鏡光柵。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用液晶透鏡光柵的立體顯示裝置的立體分解示意圖，圖2是圖1所示液晶透鏡光柵的截面示意圖，圖3是圖2所示液晶透鏡光柵的等效光路示意圖。

如圖1所示，現(xiàn)有立體顯示裝置包括背光模組11、液晶顯示面板12及液晶透鏡光柵13。其中，液晶透鏡光柵13、液晶顯示面板12及背 光模組11依次層疊設(shè)置，使得液晶顯示面板12夾設(shè)于背光模組11和液晶透鏡光柵13之間。

液晶顯示面板12與背光模組11疊合設(shè)置，背光模組11為液晶顯示面板12提供光線以顯示畫面。液晶顯示面板12接收編碼處理的三維視頻信號，經(jīng)液晶顯示面板12后顯示三維畫面，三維畫面光束經(jīng)由液晶透鏡光柵13導(dǎo)向后形成具有位相差的兩幅圖像。

再請參見圖2，圖2是圖1所示液晶透鏡光柵的截面示意圖。如圖2所示，液晶透鏡光柵13包括相對間隔設(shè)置的第一基板131和第二基板135、以及夾設(shè)于第一基板131和第二基板135之間的液晶層133。其中，第一基板131臨近液晶層133的表面設(shè)置有一第一電極層132。第二基板135臨近液晶層133的表面設(shè)置有多個第二電極134，多個第二電極134彼此間隔均勻設(shè)置。

第一電極層132和多個第二電極134由透明導(dǎo)電材料形成。液晶層133收容于第一電極層132和多個第二電極134形成的收容空間內(nèi)，液晶層133的液晶分子(圖未示)具有響應(yīng)于電場的強度和分布的特性。

當給第一電極層132和多個第二電極134施加不同的電壓時，沿液晶層133所在的水平方向，垂直電場在多個第二電極134的中心處最強，遠離多個第二電極134的中心處的方向，垂直電場的強度降低。由于液晶層133的液晶分子具有正電介常數(shù)各向異性時，液晶分子根據(jù)垂直電場同樣沿著遠離多個第二電極134的中心處的水平方向距離增加，使得液晶分子與水平方向的夾角逐漸減小，亦即：在多個第二電極134的中心處，液晶分子呈豎立狀，在遠離多個第二電極134的中心處的方向，液晶分子隨著距離的增加愈接近水平面傾斜。根據(jù)液晶分子的光折射特性，光路在距離多個第二電極134的中心處最近位置，光路最短，隨著距離多個第二電極134的中心處的距離增加而光路邊長，即如圖3所示。使用相位平面表示光路的長短變化，則由液晶材料形成的液晶透鏡光柵13具有與拋物面透鏡等效的投射效果。通過控制第一電極層132和多個第二電極134之間的電壓，以形成所需要的折射效果。當液晶顯示面板12所接收的是二維顯示信號時，則停止施加電壓至第一電極層132和多 個第二電極134，以實現(xiàn)二維顯示和三維顯示的自由切換。

采用所述電驅(qū)動液晶透鏡光柵13雖然可以實現(xiàn)二維顯示和三維顯示的自由切換，但是仍然具有以下缺陷：

1)電驅(qū)動液晶透鏡光柵13所形成的透鏡光柵區(qū)域的邊沿相對于具有物理實現(xiàn)的拋物面或凸面的透鏡的分布存在嚴重偏離的相位，從而導(dǎo)致在實現(xiàn)三維圖像時的折射率失真，進而導(dǎo)致透鏡光柵區(qū)域的邊沿處產(chǎn)生串擾，造成無法顯示正常的圖像。

2)由于第一電極層132和多個第二電極134占據(jù)了液晶透鏡光柵13的大部分面積，因此在電極對應(yīng)的透鏡邊沿區(qū)域以及中心區(qū)域形成陡峭的側(cè)電場。為了形成等效于光滑拋物弧面的液晶透鏡，需要增加第一電極層132與多個第二電極134之間的間距，使得液晶透鏡光柵13的厚度增加，進而需要大量的液晶，提高生產(chǎn)成本。

3)為了實現(xiàn)全分辨率的立體顯示圖像，通過調(diào)節(jié)多個第二電極134之間的電壓差，使得液晶分子的排列方向發(fā)生變化，從而改變?nèi)肷涔獾姆较?，但是現(xiàn)有的液晶分子之間存在相互作用力，例如彈性常數(shù)、粘滯系數(shù)、介電各向異性等，同時由于增加液晶透鏡光柵13的厚度，使得液晶分子轉(zhuǎn)動速率太慢，進而使得液晶透鏡光柵13的切換速率少于人眼所能接受的頻率范圍，導(dǎo)致人眼能夠察覺到其場強躍遷。

因此，亟需提供一種液晶透鏡光柵，以解決所述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種立體顯示裝置及其液晶透鏡光柵，以提高液晶分子的響應(yīng)速度，改善透鏡光柵區(qū)域的邊沿的折射率失真的問題，更好地實現(xiàn)全分辨率立體顯示；同時，避免增加液晶透鏡光柵的厚度，進而避免需求大量的液晶，降低生產(chǎn)成本。

為解決所述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種液晶透鏡光柵，其特征在于，所述液晶透鏡光柵包括：依次層疊設(shè)置的第一基板、第二基板和第三基板；第一液晶層，設(shè)置于所述第一基板和第二基板之間；第二液晶層，設(shè)置于所述第二基板和第三基板之間； 第一電極和第二電極，且所述第一電極和所述第二電極分別設(shè)置于所述第一液晶層的兩側(cè)，用于為所述第一液晶層提供驅(qū)動電壓；第三電極和第四電極，且所述第三電極和所述第四電極分別設(shè)置于所述第二液晶層的兩側(cè)，用于為所述第二液晶層提供驅(qū)動電壓；所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包括多個平行且間隔設(shè)置的第一條狀電極，所述第三電極和所述第四電極中的至少一個包括多個平行且間隔設(shè)置的第二條狀電極；所述第一條狀電極和所述第二條狀電極的側(cè)邊緣設(shè)置有多個連續(xù)的尖狀部。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，所述尖狀部形狀為規(guī)則鋸齒狀、不規(guī)則鋸齒狀、三角形中的任意一種。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，所述尖狀部的曲率隨距離液晶透鏡中心的距離而改變。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，所述尖狀部距離液晶透鏡中心越近，所述尖狀部的曲率隨越大。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，所述多個第一條狀電極形成多個周期性排列的第一電極組，每一所述第一電極組包括奇數(shù)個所述第一條狀電極，所述多個第二條狀電極形成多個周期性排列的第二電極組，每一所述第二電極組包括奇數(shù)個所述第二條狀電極。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，在每一所述第一電極組中，居中的第一條狀電極上施加第一電壓，且所述第一電極組中的其他所述第一條狀電極上施加的電壓沿所述居中的第一條狀電極兩側(cè)的方向依次遞增且大小相互對稱；在每一所述第二電極組中，居中的第二條狀電極上施加第二電壓，且所述第二電極組中的其他所述的其他所述第二條狀電極上施加的電壓沿著所述居中的第二條狀電極兩側(cè)的方向依次遞增且大小相互對稱。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，通過控制施加于所述多個第一電極組以及所述多個第二電極組上的時序信號使得所述液晶透鏡光柵呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，其中，所述時序信號包括連續(xù)的第一時刻T1、第二時刻T2及第三時刻T3，其中：在所述第一時刻T1時，所述液晶透鏡 光柵顯示二維畫面；在所述第二時刻T2及所述第三時刻T3時，所述液晶透鏡光柵顯示三維畫面。

作為所述液晶透鏡光柵的進一步改進，每一所述第一電極組包括5個所述第一條狀電極，所述居中的第一條狀電極施加第一電壓V3，其他所述第一條狀電極依次施加第三電壓V2以及第四電壓V1；每一所述第二電極組包括5個所述第二條狀電極，所述居中的第二條狀電極施加所述第二電壓V6，其他的所述第二條狀電極依次施加第五電壓V5以及第六電壓V4。

還提供一種立體顯示裝置，所述立體顯示裝置包括：顯示面板，用于提供顯示圖像；液晶透鏡光柵，設(shè)置于所述顯示面板的出光方向上，且在未加驅(qū)動電壓時，所述液晶透鏡光柵直接透射所述顯示面板射出的光線，以使所述立體顯示裝置提供二維圖像；在向所述液晶透鏡光柵施加驅(qū)動電壓時，所述液晶透鏡光柵將所述顯示面板射出的光線折射為左眼圖像和右眼圖像，以使所述立體顯示裝置提供三維圖像；其中，所述液晶透鏡光柵為上述任意一種液晶透鏡光柵。

還提供一種立體顯示手機，所述立體顯示手機包括：顯示面板，用于提供顯示圖像；液晶透鏡光柵，設(shè)置于所述顯示面板的出光方向上，且在未加驅(qū)動電壓時，所述液晶透鏡光柵直接透射所述顯示面板射出的光線，以使所述立體顯示手機提供二維圖像；在向所述液晶透鏡光柵施加驅(qū)動電壓時，所述液晶透鏡光柵將所述顯示面板射出的光線折射為左眼圖像和右眼圖像，以使所述立體顯示手機提供三維圖像；其中，所述液晶透鏡光柵為上述任意一種液晶透鏡光柵。

本實用新型的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的立體顯示裝置及其液晶透鏡光柵通過設(shè)置第二基板夾設(shè)于第一基板和第三基板之間，并且設(shè)置第二電極以及第三電極在第二基板的相對表面，以此實現(xiàn)分層驅(qū)動雙層液晶透鏡光柵中的兩個液晶層，因此，較現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡光柵具有更快的響應(yīng)速度；此外，選擇時序信號的頻率為120Hz或更高的頻率進行刷新，可更好地實現(xiàn)全分辨率立體顯示，同時沒有過多地增加液晶透鏡光柵的厚度，避免需求大量的液晶，降低生產(chǎn)成本。 本實用新型的液晶透鏡光柵進一步通過控制第二透明基板的厚度，可實現(xiàn)近距離觀察。

同時，在施加相同電壓下，連續(xù)尖狀部的設(shè)計可增加第一透明電極與第二透明電極(或第四透明電極與第三透明電極)之間所形成的電場強度，進而使液晶透鏡的第一液晶層(或第二液晶層)產(chǎn)生的液晶透鏡焦距縮短，能夠?qū)崿F(xiàn)近距離、薄型化的液晶透鏡的生產(chǎn)和應(yīng)用。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中采用液晶透鏡光柵的立體顯示裝置的立體分解示意圖；

圖2是圖1所示液晶透鏡光柵的截面示意圖；

圖3是圖2所示液晶透鏡光柵的等效光路示意圖；

圖4是本實用新型的立體顯示裝置一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4所示立體顯示裝置的液晶透鏡光柵的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5所示液晶透鏡光柵的局部側(cè)面示意圖；

圖7是圖6所示第一透明電極施加的驅(qū)動電壓分布示意圖；

圖8是圖6所示第四透明電極施加的驅(qū)動電壓分布示意圖；

圖9是圖6所示液晶透鏡光柵的一種工作狀態(tài)示意圖；

圖10是圖6所示液晶透鏡光柵的另一種工作狀態(tài)示意圖；

圖11是本實用新型的立體顯示裝置實現(xiàn)立體顯示畫面的成像原理示意圖；

圖12是圖5所示液晶透鏡光柵的局部平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本實用新型的液晶透鏡光柵的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是本實用新型的液晶透鏡光柵的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是本實用新型的液晶透鏡光柵的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16是本實用新型的液晶透鏡光柵的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以

及

圖17是本實用新型的液晶透鏡光柵的第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參見圖4，圖4是本實用新型的立體顯示裝置一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實用新型立體顯示裝置包括液晶透鏡光柵21和顯示面板22，其中液晶透鏡光柵21設(shè)置于顯示面板22的出光面方向上。

其中，液晶透鏡光柵21是根據(jù)施加的驅(qū)動電壓進行驅(qū)動的液晶透鏡光柵。顯示面板22用于顯示圖像信息，顯示面板22可為液晶顯示器(LCD)、有機發(fā)光顯示器(OLED)、等離子顯示面板(PDP)、場致發(fā)射顯示器(FED)等。

具體而言，液晶透鏡光柵21根據(jù)施加的驅(qū)動電壓選擇性地發(fā)射出二維或三維的圖像。即，在未加驅(qū)動電壓的狀態(tài)下，液晶透鏡光柵21等效于透光層，直接將從顯示面板22施加的二維圖像發(fā)射出去；在向液晶透鏡光柵21施加驅(qū)動電壓時，在不同位置的液晶(圖未示)之間具有光程差，液晶透鏡光柵21等效于拋物型透鏡光柵。其中，拋物型透鏡光柵在行方向上具有拋物型分布剖面，并且在列方向上等同地重復(fù)產(chǎn)生的拋物線型部分，進而使得拋物型透鏡光柵在列方向上可以實現(xiàn)具有拋物相位的圓柱形狀。

圖5是圖4所示立體顯示裝置的液晶透鏡光柵的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，液晶透鏡光柵21包括：第一封框膠2111、第二封框膠2112、第一透明基板2131、第二透明基板2132、第三透明基板2133、第一透明配向膜2121、第二透明配向膜2122、第三透明配向膜2123、第四透明配向膜2124、第一透明電極2141、第二透明電極2142、第三透明電極2143、第四透明電極2144、第一液晶層2151以及第二液晶層2152。其中，第二透明基板2132設(shè)置于第一透明基板2131的下方，第三透明基板2133設(shè)置于第二透明基板2132的下方。第一液晶層2151設(shè)置在第一透明基板2131和第二透明基板2132之間，并被密封在第一封框膠2111內(nèi)，第二液晶層2152設(shè)置在第二透明基板2132和第三透明基板2133之間，并被密封在第二封框膠2112內(nèi)，使得第一液晶層2151和第二液晶層2152分別夾設(shè)在各自的區(qū)間內(nèi)，在區(qū)間內(nèi)有間隙子(SPACER，圖未示)支撐和固定液晶層厚度。第一透明電極2141和第二透明電極2142分別設(shè)置于第一液晶層2151的兩側(cè)，為第一液晶層2151提供驅(qū)動 電壓；第三透明電極2143和第四透明電極2144分別設(shè)置于第二液晶層2152的兩側(cè)，為第二液晶層2152提供驅(qū)動電壓。

在本實施例中，第一透明電極2141設(shè)置在第一透明基板2131靠近第一液晶層2151的表面上，且在第一透明電極2141和第一液晶層2151之間設(shè)置第一透明配向膜2121；第二透明電極2142設(shè)置在第二透明基板2132靠近第一液晶層2151的表面上，且在第二透明電極2142和第一液晶層2151之間設(shè)置第二透明配向膜2122；第三透明電極2143設(shè)置在第二透明基板2132靠近第二液晶層2152的表面上，且在第三透明電極2143和第二液晶層2152之間設(shè)置第三透明配向膜2123；第四透明電極2144設(shè)置在第三透明基板2132靠近第二液晶層2152的表面上，且在第四透明電極2144和第二液晶層2152之間設(shè)置第四透明配向膜2124。其中，第一透明電極2141為多個平行且間隔設(shè)置的第一條狀電極，第四透明電極2144為多個平行且間隔設(shè)置的第二條狀電極，第一條狀電極和第二條狀電極為相互平行且正對的條狀電極。第二透明電極2142和第三透明電極2143為彼此平行的覆蓋第二透明基板2132相對兩表面的電極層。

第一透明基板2131和第三透明基板2133可以是玻璃基板，為減小液晶透鏡光柵的厚度，可以通過機械方式或化學(xué)方式進行打磨和減薄，也可以是石英或合成樹脂；第二透明基板2132可選用玻璃基板，較佳為選用透明的塑料材料。塑料材料具有高透光率、耐高溫、低熱膨脹系數(shù)、低熱收縮系數(shù)、低吸水率、低雙折射率、高阻抗性及耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點，例如第二透明基板2132可選用的塑料材料為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)以及JSR株式會社生產(chǎn)的商品名為ARTON的熱塑性樹脂中的任一種。第二透明基板2132采用塑料材料制成時，可使第二透明基板2132的厚度可以設(shè)置在0.1mm以下。

圖6是圖5所示液晶透鏡光柵的局部側(cè)面示意圖，如圖6所示，第一透明電極2141包括多個第一條狀電極2141A、2141B、2141C、2141D、2141E……；第四透明電極2144與第一透明電極2141數(shù)目相等并正對 平行設(shè)置，其包括多個第二條狀電極2144A、2144B、2144C、2144D、2144E……。為使第一液晶層2151和第二液晶層2152發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并且得到良好的透鏡效果，需要在多個第一條狀電極2141和多個第二條狀電極2144施加特定的驅(qū)動電壓，進而得到較平滑的電場。

具體而言，如圖7-8所示，圖7為第一透明電極2141施加的驅(qū)動電壓的分布示意圖，圖8為第四透明電極2144施加的驅(qū)動電壓的分布示意圖。第一透明電極2141以及第四透明電極2144上施加呈拋物線變化趨勢的驅(qū)動電壓。以第一透明電極2141的n個連續(xù)的第一條狀電極為例，第一個第一條狀電極2141A施加的驅(qū)動電壓最小，為Vmin，第n個第一條狀電極2141n施加的驅(qū)動電壓最大，為Vmax。沿第一個第一條狀電極2141A到兩側(cè)的第n個第一條狀電極2141n的方向，n條第一條狀電極2141施加的驅(qū)動電壓依次遞增，并且以第一個第一條狀電極2141A為對稱軸，沿第一個第一條狀電極2141A到兩側(cè)的第n個第一條狀電極2141n的方向，第一條形電極2141施加的驅(qū)動電壓相互對稱。沿第一個第一條狀電極2141A到兩側(cè)的第n個第一條狀電極2141n的方向，對應(yīng)于施加較小驅(qū)動電壓的第一個第一條狀電極2041A的液晶分子(未標號)偏轉(zhuǎn)角度較小，對應(yīng)于施加較大驅(qū)動電壓的第n個第一條狀電極2141n的液晶分子偏轉(zhuǎn)角度較大，不同偏轉(zhuǎn)程度的液晶分子具有不同的折射率，從而形成一透鏡結(jié)構(gòu)。與所述原理相同，第一透明電極2141可以產(chǎn)生多個相同的透鏡結(jié)構(gòu)，且所產(chǎn)生的多個透鏡結(jié)構(gòu)相鄰設(shè)置。第四透明電極2144產(chǎn)生透鏡結(jié)構(gòu)的原理與第一透明電極2141的一樣，于此不再贅述。

在本實施例中，多個第一條狀電極2141形成多個周期性排列的第一電極組2161，每一第一電極組2161包括奇數(shù)個第一條狀電極2141。多個第二條狀電極2144形成包括多個周期性排列的第二電極組2162，每一第二電極組2162包括奇數(shù)個第二條狀電極2144。

在本實施例中，以第一透明電極2141和第四透明電極2144分別為5個第一條狀電極2141和5個第二條狀電極2144為一個周期為例進行說明。即：第一透明電極2141的一個周期包括第一條狀電極2141A、 2141B、2141C、2141D以及2141E，這5個第一條狀電極形成一個第一電極組2161；第四透明電極2144的一個周期包括第二條狀電極2144A、2144B、2144C、2144D以及2144E，這5個第二條狀電極形成一個第二電極組2162。多個第一電極組2161和多個第二電極組2162與一時序信號電連接，此時序信號包括三個連續(xù)時刻，分別為第一時刻T1、第二時刻T2及第三時刻T3。

當時序信號在第一時刻T1時，液晶透鏡光柵21處于第一狀態(tài)，此時加載于第一條狀電極2141A、2141B、2141C、2141D、2141E、第二條狀電極2144A、2144B、2144C、2144D以及2144E上的驅(qū)動電壓為零，則液晶分子沒有發(fā)生旋轉(zhuǎn)，如圖6所述，由于在垂直方向上不同位置的光折射率完全一致，液晶透鏡光柵21不具有透鏡作用，顯示二維畫面。

當時序信號在第二時刻T2時，液晶透鏡光柵21處于第二狀態(tài)，加載于第二透明電極2142和第三透明電極2143的驅(qū)動電壓為零或者一參考電壓，加載于第一條狀電極2141A和2141E的驅(qū)動電壓為V1，加載于第一條狀電極2141B和2141D的驅(qū)動電壓為V2，加載于第一條狀電極2141C的驅(qū)動電壓為大于或等于零的驅(qū)動電壓V3，加載于第二條狀電極2144A和2144E的驅(qū)動電壓為V4，加載于第二條狀電極2144B和2144D的驅(qū)動電壓為V5，加載于第二條狀電極2144C的驅(qū)動電壓為大于或等于零的驅(qū)動電壓V6，且V4>V1>V3>V5>V6。由于液晶分子會在不同電場強度下會有不同角度的旋轉(zhuǎn)，不同角度旋轉(zhuǎn)的液晶分子對光的折射作用各不一樣，在逐漸遞增或遞減的電場下，液晶分子對光路的改變而形成一個較圓滑的曲線，從而實現(xiàn)液晶透鏡光柵21的效果。

請參見圖9-10，圖9是圖6所示液晶透鏡光柵的一種工作狀態(tài)示意圖，圖10是圖6所示液晶透鏡光柵的另一種工作狀態(tài)示意圖。如圖9所示，存在于第一透明電極2141及第二透明電極2142之間的電場作用于第一液晶層2151，存在于第三透明電極2143及第四透明電極2144之間的電場作用于第二液晶層2152，同時控制第一透明電極2141與第四透明電極2144之間的電壓差，以使得第一液晶層2151形成的液晶透鏡光柵的焦距等于第二液晶層2152形成的液晶透鏡光柵的焦距。此時， 可等同于一個液晶透鏡光柵21。

當時序信號在第三時刻T3時，液晶透鏡光柵處于第三狀態(tài)，加載于第二透明電極2142和第三透明電極2143上的驅(qū)動電壓為零，加載于第一透明電極2141和第四透明電極2144的驅(qū)動電壓依次性地、周期性地變化，使液晶透鏡光柵21依次性地、周期性地平移，如圖10所示，第一條狀電極2141A、2141B、2141C、2141D、2141E、第二條狀電極2144A、2144B、2144C、2144D以及2144E分別移至2141A′、2141B′、2141C′、2141D′、2141E′及2144A′、2144B′、2144C′、2144D′、2144E′。在連續(xù)移動的情況下，加載于第一透明電極2141和第四透明電極2144設(shè)定時序信號，在不同的時刻，液晶透鏡光柵21在時序信號作用下，導(dǎo)引光束朝設(shè)定方向傳輸，根據(jù)不同的時序信號，對應(yīng)呈現(xiàn)狀態(tài)變化的液晶透鏡光柵21。由于液晶透鏡光柵21所形成的透鏡光柵區(qū)域的邊沿與具有物理實現(xiàn)的拋物線或凸面的透鏡的分布相同，避免在實現(xiàn)三維圖像時的折射率失真，進而可實現(xiàn)高分辨率的立體圖像顯示效果，由此改善了現(xiàn)有技術(shù)在透鏡光柵區(qū)域的邊沿處產(chǎn)生串擾，造成無法顯示正常的圖像的問題。

在液晶分子的驅(qū)動過程中，由于第一透明電極2141和第四透明電極2144的雙層驅(qū)動電壓進行驅(qū)動，在第一透明電極2141和第四透明電極2144之間進一步設(shè)置有第二透明電極2142、第三透明電極2143以及第二透明基板2132將液晶分子隔開，可等同于兩個液晶層。

而液晶分子的響應(yīng)時間包括液晶分子改變排列狀體的上升時間(Ton)和下降時間(Toff)，其計算公式分別為：

Ton＝(γ₁d²/k₁₁π²)/[(V/Vth)²-1]；

Toff＝γ₁d²/k₁₁π²

其中，γ₁為液晶分子旋轉(zhuǎn)粘滯系數(shù)，K₁₁為展曲彈性常數(shù)，d為液晶柱狀透鏡光柵厚度，V為液晶柱狀透鏡的驅(qū)動電壓，Vth為液晶分子的起始電壓。由上式可以得出，Ton和Toff都隨著d值的增大而大幅度增大，液晶分子的響應(yīng)速度與液晶透鏡光柵21的厚度的平方成正比。若現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡光柵的厚度為D，而本實用新型的電驅(qū)動液晶透 鏡光柵21是兩層液晶透鏡光柵的組合，每個液晶透鏡的厚度d為1/2D，由此可計算得出本實用新型的液晶透鏡光柵21的響應(yīng)速度較現(xiàn)有技術(shù)中的液晶透鏡光柵的響應(yīng)速度提升了4倍。

圖11是圖4所示立體顯示裝置實現(xiàn)立體顯示畫面的成像原理示意圖。如圖11所示，若從顯示面板22射出的光線為帶有視差的左眼視圖L和右眼視圖R，所述左眼視圖L可以通過液晶透鏡光柵21而傳輸?shù)阶笱垡晠^(qū)(也稱為左眼觀看區(qū)域)，所述右眼視圖R可以通過液晶透鏡光柵21而傳輸?shù)接已垡晠^(qū)(也稱為右眼觀看區(qū)域)。當左眼視區(qū)和右眼視區(qū)之間的距離為觀看者左右眼之間的距離時，觀看者將看到三維圖像。

在T2時刻，液晶透鏡光柵21處于第二狀態(tài)，其中對應(yīng)形成多個液晶透鏡光柵；在T3時刻，液晶透鏡光柵21處于第三狀態(tài)，其中對應(yīng)形成另一形態(tài)的多個液晶透鏡光柵。設(shè)定時序信號，在不同的時刻，根據(jù)不同的時序信號，對應(yīng)使得呈現(xiàn)狀態(tài)變化的液晶透鏡光柵，電驅(qū)動液晶透鏡光柵在時序信號作用下，導(dǎo)引光束朝設(shè)定方向傳輸，如在第一狀態(tài)液晶透鏡光柵21傳輸光至第一方向區(qū)域形成顯示畫面，在第二狀態(tài)，液晶透鏡光柵21傳輸光至第二方向區(qū)域形成顯示畫面，在第三狀態(tài)，液晶透鏡光柵21傳輸光至第三方向區(qū)域形成顯示畫面。在T2、T3不斷交替的時序信號驅(qū)動下，所有液晶分子形成交替變化的液晶透鏡光柵21，其中T2時刻所顯示的畫面?zhèn)鬏斨劣^看者的左眼，接下來的T3時刻所顯示的畫面?zhèn)鬏斨劣^看者的右眼，當時序信號的頻率提高到一定程度，超出人眼所能識別的頻率范圍時，則液晶透鏡光柵21即等效為一透鏡交替變化的柱狀透鏡光柵。

具體而言，當顯示面板22顯示二維畫面時，施加一第一狀態(tài)時序信號至液晶透鏡光柵21，則由于液晶透鏡光柵21沒有分光效果，顯示面板22產(chǎn)生的光束直接穿過液晶透鏡光柵21，液晶透鏡光柵21并未改變光束傳輸方向，因此，映入觀看者眼睛的是二維畫面。

當顯示面板22顯示三維畫面時，施加一時序信號至電驅(qū)動液晶透鏡光柵21，控制液晶透鏡光柵21在第二狀態(tài)與第三狀態(tài)之間切換，由此，使得液晶透鏡光柵21等效于兩種動態(tài)不同形態(tài)的柱狀透鏡光柵， 具體如圖11所示，其是液晶透鏡光柵21實現(xiàn)分辨顯示的原理圖。圖11中，實線為T2時刻，液晶透鏡光柵21在第二狀態(tài)所對應(yīng)的光學(xué)路徑示意圖，虛線為T3時刻，液晶透鏡光柵21在第三狀態(tài)所對應(yīng)的光學(xué)路徑示意圖。取a、b、c、d四個區(qū)域分別代表四個像素點，則a、b區(qū)域?qū)?yīng)顯示一畫面，而c、d對應(yīng)顯示另一畫面。在T2時刻，左眼看到的是b和a的像素點，而右眼看到的是d和c的像素點，在T3與T2時刻看到的圖像剛好相反。這兩種狀態(tài)交替出現(xiàn)達到一定頻率的時候，利用人的視覺殘留使得觀看者左眼和右眼均看到兩幅完整的圖像，這樣就可以實現(xiàn)了全像素的三維立體顯示。

顯示面板22射出的光束經(jīng)過液晶透鏡光柵21后，將光束折射至設(shè)定方向，進而形成對應(yīng)于人的左眼和右眼的具有位相差的圖像。也就是說，當時序信號的頻率提高到一定程度，超出人眼所能識別的頻率范圍時，液晶透鏡光柵21在T2、T3不斷交替作用下，引導(dǎo)光束交替?zhèn)鬟_時輸至觀看者的左眼和右眼，如時序信號的頻率與顯示面板22切換左眼視差圖像和右眼視差圖像的頻率同步，并優(yōu)選以120Hz或更高的頻率進行刷新時，對觀看者而言，因為其不能識別時序信號作用下的畫面差別，導(dǎo)致觀看者認為所接收的顯示畫面為全像素畫面。當觀看者位于立體顯示區(qū)交替接收所述圖像信息后，利用人眼的視覺殘留，就可獲得全像素的三維立體視覺效果。

進一步的，本實用新型的液晶透鏡光柵21可調(diào)整焦距，以實現(xiàn)近距觀察立體顯示裝置之目的。具體而言，液晶透鏡光柵21包括第一液晶層2151和第二液晶層2152，第一液晶層2151所形成的透鏡焦距為f1，第二液晶層2152所形成的透鏡焦距為f2，第二透明基板2132的厚度為d，根據(jù)組合透鏡公式可知，液晶透鏡光柵21的焦距f為：

f＝(f1*f2)/(f1+f2-d)

由此可見，通過控制第二透明基板2132的厚度為d，就可以實現(xiàn)液晶透鏡光柵21的焦距f的控制：減少第二透明基板2132的厚度d，可使液晶透鏡光柵21的焦距f均小于透鏡焦距f1和透鏡焦距f2，由此減少液晶透鏡光柵21的焦距f，實現(xiàn)近距觀察。

請參見圖12，圖12為圖5所示液晶透鏡光柵的部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖12中顯示了第一透明基板2131、第三透明基板2133、第一透明電極2141、第四透明電極2144的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，第一透明基板2131、第三透明基板2133結(jié)構(gòu)類似，第一透明電極2141、第四透明電極2144結(jié)構(gòu)類似。

多條第一透明電極2141(或第四透明電極2144)呈基本平行排列，且在第一透明電極2141(或第四透明電極2144)側(cè)邊緣上形成有連續(xù)尖狀部2099。連續(xù)尖狀部2099的形狀可為規(guī)則鋸齒狀或不規(guī)則鋸齒狀。規(guī)則鋸齒狀可為多個個等邊三角形、等腰三角形或任意三角形所組成。

所述等邊三角形、等腰三角形或任意三角形的底邊長為a。若底邊長a越小，則連續(xù)尖狀部2099越尖，亦即曲率越大。曲率越大，則連續(xù)尖狀部2099的尖端處所累積的電荷量越多。所累積的電荷量越多，則第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間所形成的電場則越大。電場強度越大，則液晶透鏡的焦距則越短。反之，若底邊長a越大，則連續(xù)尖狀部208越鈍，亦即曲率越小。曲率越小，則連續(xù)尖狀部2000的尖端處所累積的電荷量越少。所累積的電荷量越少，則第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間所形成的電場則越小。第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間形成的電場強度越小，則液晶透鏡的焦距則越長。于一實施例中，底邊長a可為2微米-100微米，較佳為5微米。

另外，第一透明電極2141(或第四透明電極2144)側(cè)邊緣上形成有連續(xù)尖狀部2099的連續(xù)尖狀部2000的曲率可隨距離液晶透鏡中心的距離而改變。于一實施例中，每一第一透明電極2141(或第四透明電極2144)側(cè)邊緣上形成有連續(xù)尖狀部2099邊緣上的連續(xù)尖狀部2099的曲率與該第一透明電極2141(或第四透明電極2144)距離液晶透鏡中心的距離呈正相關(guān)。當?shù)谝煌该麟姌O2141(或第四透明電極2144)越靠近液晶透鏡的中心時，第一透明電極2141(或第四透明電極2144)的邊緣上所形成的連續(xù)尖狀部2099的曲率越小。例如，若連續(xù)尖狀部2099 的形狀為等邊三角形、等腰三角形或任意三角形所組成的規(guī)則鋸齒狀，則第一透明電極2141(或第四透明電極2144)越靠近液晶透鏡的中心時等邊三角形、等腰三角形或任意三角形的底邊長越大，連續(xù)尖狀部2099越鈍。當?shù)谝煌该麟姌O2141(或第四透明電極2144)越遠離液晶透鏡的中心時，第一透明電極2141(或第四透明電極2144)的邊緣上所形成的連續(xù)尖狀部2099的曲率越大。例如，若連續(xù)尖狀部2099的形狀為等邊三角形、等腰三角形或任意三角形所組成的規(guī)則鋸齒狀，則第一透明電極2141(或第四透明電極2144)越遠離液晶透鏡的中心時等邊三角形、等腰三角形或任意三角形的底邊長越小，連續(xù)尖狀部2099越尖。

由于第一透明電極2141(或第四透明電極2144)的邊緣設(shè)置連續(xù)尖狀部2099，可使電荷更容易累積于連續(xù)尖狀部2099的尖端處，而增加第一透明電極2141(或第四透明電極2144)上所累積的電荷量。若三角形底邊長a越短，若小于兩邊，則其相對應(yīng)于底邊的夾角越尖，則累積在第一透明電極2141(或第四透明電極2144)的連續(xù)尖狀部2099的尖端處的電荷越多。當累積在連續(xù)尖狀部2099的尖端處的電荷量越多，則第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間所形成的電場則將越大。第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間形成的電場強度越大，則液晶透鏡的焦距則越短。故在施加相同電壓下，連續(xù)尖狀部2099的設(shè)計可增加第一透明電極2141與第二透明電極2142(或第四透明電極2144與第三透明電極2143)之間所形成的電場強度，進而使液晶透鏡的第一液晶層2151(或第二液晶層2052)產(chǎn)生的液晶透鏡焦距縮短。

請參見圖13，圖13是本實用新型的液晶透鏡光柵的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖13所示，第二實施例的液晶透鏡光柵50與第一實施例的液晶透鏡光柵21不同之處在于：第一透明電極5041為電極層，第二透明電極5042為第一條狀電極，而立體顯示的實現(xiàn)方式類似于第一實施方式為了獲得三維圖像顯示效果相關(guān)描述，在此也不再贅述。

請參見圖14，圖14是本實用新型的液晶透鏡光柵的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖14所示，第三實施例的液晶透鏡光柵60與第一實施例的液晶透鏡光柵21不同之處在于：第一透明電極6041和第四透明電極6044為電極層，第二透明電極6042為第一條狀電極，第三透明電極6043為第二條狀電極，而立體顯示的實現(xiàn)方式類似于第一實施方式為了獲得三維圖像顯示效果相關(guān)描述，在此也不再贅述。

請參見圖15，圖15是本實用新型的液晶透鏡光柵的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖15所示，第四實施例的液晶透鏡光柵70與第一實施例的液晶透鏡光柵21不同之處在于：第三透明電極7043為第二條狀電極，第四透明電極7044為電極層，而立體顯示的實現(xiàn)方式類似于第一實施方式為了獲得三維圖像顯示效果相關(guān)描述，在此也不再贅述。

請參見圖16，圖16是本實用新型的液晶透鏡光柵的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖16所示，第四實施例的液晶透鏡光柵80與第一實施例的液晶透鏡光柵21不同之處在于：第一透明電極8041為第一條狀電極，第二透明電極8042為第二條狀電極，第三透明電極8043為第三條狀電極，第四透明電極8044為第四條狀電極，而立體顯示的實施方式類似于第一實施方式為了獲得三維圖像顯示效果相關(guān)描述，在此也不再贅述。

請參見圖17，圖17是本實用新型的液晶透鏡光柵的第六實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖17所示，第六實施例的液晶透鏡光柵與前述第五實施例液晶透鏡光柵80的不同在于：前述實施方式中，各條狀電極是正對且平行設(shè)置，而本實施方式中，各條狀電極相互偏差一定角度設(shè)置。具體而言，在本實施方式中，第一透明電極8041和第二透明電極8042偏差一定的角度設(shè)置，第二透明電極8042和第三透明電極8043偏差一定的角度設(shè)置，第三透明電極8043和第四透明電極8044偏差一定的角度設(shè)置。

通過以上方式，區(qū)別現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡光柵，本實用新型的液晶透鏡光柵21通過第一透明電極2141驅(qū)動夾設(shè)在第一透明基板2131與第二透明基板2132內(nèi)的第一液晶層2151，第四透明電極2144驅(qū)動夾設(shè) 在第二透明基板2132與第三透明基板2133內(nèi)的第二液晶層2152，實現(xiàn)分層驅(qū)動雙層液晶透鏡光柵21中的兩個液晶層，因此，較現(xiàn)有技術(shù)中液晶透鏡光柵具有更快的響應(yīng)速度；此外，選擇時序信號的頻率為120Hz或更高的頻率進行刷新，可更好地實現(xiàn)全分辨率立體顯示，同時沒有過多地增加液晶透鏡光柵21的厚度，避免需求大量的液晶，降低生產(chǎn)成本。本實用新型的液晶透鏡光柵21進一步通過控制第二透明基板2132的厚度，可實現(xiàn)近距離觀察。

值得注意的是，圖13-圖17所示的液晶透鏡光柵的條狀電極電極均可設(shè)置為如圖12所示的帶有側(cè)邊連續(xù)尖狀部2099的結(jié)構(gòu)，從而進一步通過低電壓驅(qū)動形成短焦距的液晶透鏡。其形成原理與前述內(nèi)容類似，在此不做贅述。

本實用新型所示的液晶透鏡光柵和立體顯示裝置能夠應(yīng)用于各種帶有顯示功能的設(shè)備，例如手機、平板電腦、個人通訊裝置、穿戴設(shè)備、智能家居設(shè)備等，不在此一一列舉。

以上僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。