一种液晶透镜和立体显示装置的制作方法

专利名称：一种液晶透镜和立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体显示技术领域，具体而言涉及一种液晶透镜和立体显示装置。
背景技术：
当前的立体显示装置一般采用自由立体显示，即裸视3D (Three Dimensions,三维)显示，其主要通过加装在2D (Two Dimensions, 二维)显示面板出光侧的液晶透镜等分光器件，将显示面板上显示的左、右视差图像分别送入观察者的左、右眼，再经过大脑融合从而使观看者获得立体感知。其中，液晶透镜等分光器件主要采用透明材质来制作一定尺寸的柱透镜阵列，通过其折射作用使显示面板中不同像素的光以不同偏振方向出射，从而获得视差图像的分离。图1是现有技术中液晶透镜的结构示意图，如图1所示，液晶透镜100在未施加电压时，相邻两个条状电极组110、120所对应的液晶分子110a、120a的偏转相同，即预倾角均为Θ °。此时，条状电极组110、120对应的液晶层的中心和边缘均没有折射率差，用户通过液晶透镜100观看的是没有视差的2D图像。图2是图1所示液晶透镜通电时的液晶偏转第一示意图，图3是图1所示液晶透镜通电时的液晶偏转第二示意图。结合图1、图2和图3所示，液晶透镜100在施加一定电压时，由于电场的分布，条状电极组110、120对应的液晶层的中心和边缘出现折射率差，并在满足聚焦模式时会形成类似透镜的相位分布，用户通过液晶透镜100观看的是具有左、右视差的2D图像，且在最佳观看距离处即可看到3D图像。然而，由于预倾角均相同，在施加电压时液晶层130中的所有液晶分子(包括液晶分子110a、120a)会沿着电场的分布方向进行偏转，然而由于电场分布的不均匀以及实现过程中的操作等其他原因，极易导致相对称的两个条状电极组110、120所对应的液晶分子的偏转不对称，从而使得当前Neffprofile (有效折射率曲线)L1、L2与理想NeffprofileL存在吻合度差异(如图4和图5所示)，进而降低显示装置的聚光性，影响3D显示时的观看效果O综上所述，有必要提供一种液晶透镜和立体显示装置，以解决上述问题。

发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种液晶透镜和立体显示装置，不仅可以进行2D/3D显示的切换,还可以提高当前Neff profile与理想Neffprofile的吻合度,增强显示的聚光性，改善3D显示时的观看效果。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板以及夹持于两者之间的液晶层，第二基板上设置有沿平行于第二基板的第一方向间隔排布的多个条状电极组，每一条状电极组包括沿垂直于第二基板的第二方向依次绝缘堆叠的至少两层电极条，且至少两层电极条的宽度沿朝向第一基板的方向依次减小，其中每一条状电极组中的至少一层电极条沿第一方向分割成间隔设置的至少两个子电极条，且至少两个子电极条的宽度彼此不同或者在工作时接收的电压彼此不同。其中，第一基板设置有与多个条状电极组相对的公共电极。其中，至少两层电极条中最邻近第一基板的电极条沿第一方向分割成间隔设置的至少两个子电极条。其中，至少两层电极条中位于最邻近第二基板的电极条和最邻近第一基板的电极条之间的电极条沿第一方向分割成间隔设置的至少两个子电极条。其中，每一条状电极组包括沿第二方向依次绝缘堆叠的第一电极条、第二电极条和第三电极条，其中第一电极条最邻近第二基板。其中，第三电极条分割成至少两个子电极条。其中，第二电极条分割成至少两个子电极条。其中，至少两层电极条中的每一电极条在第二基板上的投影区域均落在更靠近第二基板的其他电极条在第二基板上的投影区域。其中，同一条状电极组中的各电极条在工作时接收的电压彼此不同，且不同条状电极组中的同层电极条在工作时接收的电压彼此相同。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种立体显示装置，包括显示面板以及上述液晶透镜，液晶透镜设置于显示面板的出光侧。本发明的有益效果是:本发明通过将传统液晶透镜中每一条状电极组中的至少一层电极条分割成间隔设置的至少两个子电极条，并且各个子电极条的宽度不同或在工作时接收的电压不同，进而不仅可以进行2D/3D显示的切换,还可以提高当前Neffprofile与理想NefTprofile的吻合度,增强显示的聚光性,改善3D显示时的观看效果。


图1是现有技术中液晶透镜的结构示意图；图2是图1所示液晶透镜通电时的液晶偏转第一示意图；图3是图1所示液晶透镜通电时的液晶偏转第二示意图；图4是图2所示液晶透镜对应的当前Neff profile示意图；图5是图3所示液晶透镜对应的当前Neff profile示意图；图6是本发明液晶透镜一实施例的结构示意图；图7是图6所示液晶透镜对应的当前Neff profile示意图；图8是本发明液晶透镜另一实施例的结构示意图；图9是图8所示液晶透镜对应的当前Neff profile示意图；图10是本发明立体显示装置一实施例的结构示意图。
具体实施例方式本发明提供了一种液晶透镜和立体显示装置。具体而言，本发明的液晶透镜主要将传统液晶透镜中每一条状电极组中的至少一层电极条分割成间隔设置的至少两个子电极条，并且使得各个子电极条的宽度不同或在工作时接收的电压不同，以此提高当前Neffprofile与理想Neff profile的吻合度,增强显示的聚光性,改善3D显示时的观看效果的目的。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。图6是本发明液晶透镜一实施例的结构示意图。如图6所示，本实施的液晶透镜600包括相对设置的第一基板610和第二基板620以及夹持于两者之间的液晶层630。在本实施例中，第二基板620上设置有沿第一方向X间隔排布的多个条状电极组621，其中第一方向X平行于第二基板620所在的水平方向。每一条状电极组621包括沿第二方向Y依次绝缘堆叠的第一层电极条622、第二层电极条623和第三层电极条624。其中，第二方向Y垂直于第二基板620所在的水平方向，即与第一方向X互相垂直。第一层电极条622的宽度dl大于第二层电极条623的宽度d2,且第二层电极条623在第二基板620上的投影区域落在第一层电极条622在第二基板620上的投影区域中。第二层电极条623的宽度d2大于第三层电极条624的宽度d3，且第三层电极条624在第二基板620上的投影区域落在第二层电极条623在第二基板620上的投影区域中。并且，第三层电极条624包括沿第一方向X间隔设置的第一子电极条624a和第二子电极条624b,且两者的宽度不相同。在其他实施例中，也可以设置第一子电极条624a和第二子电极条624b的宽度相同，但工作时接收的电压不相同。在本实施例中，第一基板610上设置有与多个条状电极组621相对的公共电极611，优选公共电极611为一整片透明ITO (氧化铟锡)层。图7是图6所示液晶透镜对应的当前Neffprofile示意图。下面结合图6和图7详细介绍本实施例的液晶透镜实现2D/3D显示切换的工作原理及过程:液晶透镜600在未施加电压时，每一条状电极组621对应的液晶层的中心和边缘均没有折射率差，此时图像光线通过液晶透镜600时不会发生折射现象，即不会产生视差。当对液晶透镜600施加工作电压时，由于越靠近液晶层630需要使液晶层630中液晶分子偏转的能量越大，因此第一层电极条622接收的电压Vl小于第二层电极条623接收的电压v2，第二层电极条623接收的电压v2小于第三层电极条624接收的电压v3。与此同时，第一子电极条624a接收电压产生电场，使其对应的液晶分子产生如图2所示的偏转，第二子电极条624b接收电压产生电场，使如图2中相应处偏转异常的液晶分子朝向理想的偏转方向偏转，从而使其对应的Neffprofile L3相比较于图4所示的Neffprofile LI与理想Neffprofile L更加吻合(图中虚线选定区域),进而使得液晶透镜600的聚光性更强，观看者使用其进行3D观看时效果更佳。图8是本发明液晶透镜另一实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例的液晶透镜800与上述实施例的液晶透镜600的不同之处在于:本实施例的第三层电极条824为一整体，第二层电极条823包括间隔设置的第一子电极条823a和第二子电极条823b。在本实施例中，第一子电极条823a接收电压产生电场,使其对应的液晶分子产生如图3所示的偏转，第二子电极条823b接收电压产生电场，使如图3中相应处偏转异常的液晶分子朝向理想的偏转方向偏转，从而使其对应的Neffprofile L4 (如图9所示)相比较于图5所示的Neff profile L2与理想Neffprofile L更加吻合(图中虚线选定区域)，进而使得液晶透镜800的聚光性更强，观看者使用其进行3D观看时效果更佳。应理解，前述两个实施例的液晶透镜及其所包含的子电极条的设置仅供说明举例，本发明可根据具体的液晶分子偏转特性将条状电极组中的任意一层电极条划分为任意至少两个子电极条，不限于划分为前文所举例的三层电极条，且每层电极条包括的子电极条亦可根据实际应用进行调整，只需满足将实际液晶分子偏转尽可能与理想状态下液晶分子的偏转相吻合即可。另外，需要说明的是，由于电场分布的不均匀以及其它实际操作原因，理想Neffprofile L并不能绝对实现，只能根据实际情况对至少两子电极条的宽度和电压进行调整以实现对应的当前Neff profile尽可能与其吻合。图10是本发明的立体显示装置一实施例的结构示意图。如图10所示，本实施例的立体显示装置900包括:显示面板910和上述实施例的液晶透镜920。其中，液晶透镜920设置于显不面板910的出光侧。液晶透镜920未通电时，观看者观看的是没有视差的2D图像；液晶透镜920通电时,其通过上述实施例所述的折射作用使显示面板910中不同像素P1、P2的光以不同偏振方向出射，从而将显示面板910上显示的左、右视差图像分别送入处于最佳观看距离处的观察者的左眼L、右眼R，再经过观察者大脑的融合从而获得立体感知，观看3D图像。综上所述，本发明通过将传统液晶透镜中每一条状电极组中的至少一层电极条分割成间隔设置的至少两个子电极条，并且使得各个子电极条的宽度不同或在工作时接收的电压不同，进而不仅可以进行2D/3D显示的切换,还可以提高当前Neffprofile与理想Neffprofile的吻合度,增强显示的聚光性,改善3D显示时的观看效果。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板以及夹持于两者之间的液晶层，所述第二基板上设置有沿平行于所述第二基板的第一方向间隔排布的多个条状电极组，每一所述条状电极组包括沿垂直于所述第二基板的第二方向依次绝缘堆叠的至少两层电极条，且所述至少两层电极条的宽度沿朝向所述第一基板的方向依次减小，其中每一所述条状电极组中的至少一层所述电极条沿所述第一方向分割成间隔设置的至少两个子电极条，且所述至少两个子电极条的宽度彼此不同或者在工作时接收的电压彼此不同。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一基板设置有与所述多个条状电极组相对的公共电极。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述至少两层电极条中最邻近所述第一基板的电极条沿所述第一方向分割成间隔设置的所述至少两个子电极条。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述至少两层电极条中位于最邻近所述第二基板的电极条和最邻近所述第一基板的电极条之间的电极条沿所述第一方向分割成间隔设置的所述至少两个子电极条。
5.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，每一所述条状电极组包括沿所述第二方向依次绝缘堆叠的第一电极条、第二电极条和第三电极条，其中第一电极条最邻近所述第二基板。
6.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第三电极条分割成所述至少两个子电极条。
7.根据权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于，所述第二电极条分割成所述至少两个子电极条。
8.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述至少两层电极条中的每一电极条在所述第二基板上的投影区域均落在更靠近所述第二基板的其他电极条在所述第二基板上的投影区域。
9.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，同一所述条状电极组中的各电极条在工作时接收的电压彼此不同，且不同所述条状电极组中的同层电极条在工作时接收的电压彼此相同。
10.一种立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置包括: 显示面板以及权利要求1-9的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。
全文摘要
本发明提供了一种液晶透镜和立体显示装置。该液晶透镜包括第一基板、第二基板以及液晶层，第二基板上设置有多个条状电极组，每一条状电极组包括依次绝缘堆叠的至少两层电极条，且宽度沿朝向第一基板的方向依次减小，其中每一条状电极组中的至少一层电极条分割成间隔设置的至少两个子电极条，且宽度或在工作时接收的电压彼此不同。本发明不仅可以进行2D/3D显示的切换，还可以提高当前Neffprofile与理想Neffprofile的吻合度，增强显示的聚光性，改善3D显示时的观看效果。
文档编号G02F1/1343GK103091931SQ201310036150
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者廖巧生, 陈峙彣 申请人:深圳市华星光电技术有限公司