[發明專利]2D/3D切換的液晶透鏡組件

有效

• 申請號: 201210359413.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102854694A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 陳峙彣;蕭嘉強
• 申請（專利權）人: 深圳市華星光電技術有限公司
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;G02F1/1343;G02F1/1335;G02B27/22
• 代理公司: 深圳翼盛智成知識產權事務所(普通合伙) 44300
• 代理人: 歐陽啟明

技術領域

本發明涉及一種液晶透鏡組件，尤指一種具高透鏡光學能力(high?lens?power)的2D/3D切換的液晶透鏡組件。

背景技術

人類是透過雙眼所看到的展望而感知到真實世界的影像。而人類的大腦會進一步根據雙眼所看到兩個不同角度的展望之間的空間距離差異而形成所謂的3維(3-dimension,3D)影像，這種空間距離差異則被稱為視差(parallax)。所謂的3D顯示設備就是模擬人類雙眼不同角度的視野，讓左、右眼分別接收到有視差的兩個2維(2-dimension,2D)影像，使人腦獲取左、右眼看到的不同2D影像后，能感知為3D影像。

目前的3D顯示設備主要分為兩類，分別是自動立體顯示設備(Auto-stereoscopic?display)以及非自動立體顯示設備(Stereoscopic?display)。自動立體顯示設備的用戶不用戴上特殊結構的眼鏡就可以看出3D立體影像。而另一種非自動立體顯示設備則需要使用者戴上特制的眼鏡，才能看到3D立體影像。常見的自動立體顯示設備有兩種：主要分成視差光柵(Parallax?barrier)和柱狀透鏡(Lenticular?Lenses)兩種。視差光柵是利用光柵來控制光前進的方向，讓使用者的左右眼看到具有視差的影像，而此視差就會在大腦中形成立體感。至于柱狀透鏡則是利用折射率的不同來控制光的方向，可以有多種作法，其中一種作法是以液晶層來取代實體透鏡，藉由上下玻璃基板的氧化銦錫(ITO)特殊圖案設計，來造成液晶層空間中電位線分布不均，使液晶分子的排列改變。由于液晶分子的排列會影響到折射率的不同，經過適當的設計后，整體的折射率變化就像柱狀透鏡一樣，控制入射光的折射方向。

請參閱圖1a與圖1b，圖1a與圖1b是現有技術的GRIN透鏡被施加電壓前后的示意圖。所謂GRIN透鏡就是折射率隨著梯度分布的透鏡(Gradient?in?the?Index?of?Refraction?Lens)。當未被施加任何電壓時，液晶分子的排列如圖1a所示。由于前述氧化銦錫電極圖案(未顯示)的特殊設計，于施加電壓產生電場時，液晶分子的排列方向將如圖1b所示，造成中心的液晶分子折射率最大(ne)，愈往兩邊的液晶分子折射率愈小，直到最小液晶分子折射率(no)為止。而當光線行進時，兩邊的光線因為遇到的液晶分子折射率最小，行進速度最快，而中間的光線因為遇到的液晶分子折射率最大，所以行進速度最慢。以入射平面波而言，波前將會被彎曲，造成具有類似凸透鏡的性質，將光線聚焦于F點，并可推導出焦距的公式如下:

fGRIN=r22d[nmax-n(r)],]]>

其中，f_GRIN為GRIN透鏡10的焦距，d為液晶盒的厚度，r是透鏡的半徑，n_max等于液晶透鏡的液晶分子的非尋常光折射率ne，而n(r)則代表折射率是r的函數。當以4mm的適當焦距作為設計目標時，若液晶分子的Δn為0.21，則必需將液晶盒的厚度d保持在大約30μm。同時，若要得到小的焦距，如果無法縮小GRIN透鏡10的半徑及改變液晶分子的種類，則唯一的選擇就是加大液晶盒的厚度。然而，加大液晶盒的厚度不僅使液晶層間隙(cell?gap)增加，也無疑地會增加成本，因此若能制作一種應用于2D/3D影像切換的液晶透鏡組件，在不必增加液晶厚度的前提之下，就能夠提升聚焦能力，將可有效地降低成本。

發明內容

因此本發明的目的是提供一種2D/3D切換的液晶透鏡組件，該液晶透鏡組件是利用一組外加的固定透鏡，來增進透鏡的光學能力，以解決背景技術的問題。