[實用新型]液晶透鏡及應用該透鏡的立體顯示裝置

有效

• 申請號: 201320793872.9
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN203643727U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 向賢明;李建軍;董戴;許召輝
• 申請（專利權）人: 中航華東光電有限公司
• 主分類號: G02F1/29
• 分類號: G02F1/29;G02F1/1343;G02F1/1337;G02F1/133;G02B27/22
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 胡敏

技術領域

本實用新型涉及一種液晶透鏡，尤其涉及的是一種液晶透鏡及應用該透鏡的立體顯示裝置。

背景技術

采用液晶透鏡來實現自由立體顯示的立體顯示裝置，主要是利用在液晶層兩側的兩片基板上分別設置正負電極，并在不同電極上施加大小不同的驅動電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強度的垂直電場，以驅動液晶分子排列而形成可變焦液晶透鏡。因此，只需要控制相應電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會相應的改變，從而對像素出射光的分布進行控制，實現自由立體顯示和2D/3D自由切換。

如圖1所示，100為一種常見的液晶透鏡陣列結構示意圖，它含有多個液晶透鏡單元如L1與L2等（圖中只畫出了兩個透鏡單元），每個透鏡單元如L1與L2等具有相同的結構。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正對設置，一般為玻璃等透明材料。在第一基板101上設置有第一電極103，第一電極103一般為透明導電材料如ITO或者IZO等，在第二基板102上設置有第二電極107，第二電極107也為透明導電材料如ITO或者IZO。在每一個透鏡單元之內，以L1為例，第一電極103包含S11，S12，S13，…，S18，S19等多個以一定間隔分開并平行設置的條形電極，電極的數量一般為奇數（以下以九電極為例進行說明），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如L1與L2之間，共用同一個條形電極S19（S21）。除此之外，液晶透鏡陣列100還包括設置在第一電極103上的介電材料104，設置在介電材料104上的第一配向膜105以及設置在第二電極107上的第二配向膜108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。

如圖2所示，當需要進行3D顯示時，在第一電極103的各個條形電極如S11，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置為零，以正性液晶材料（即△ε=ε∥-ε⊥>0，式中ε∥為液晶分子長軸方向的介電系數，ε⊥為液晶分子短軸方向的介電系數。）為例，可以使V（S11）=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S11，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S11，S19位置的液晶分子基本上呈現垂直方向分布，即液晶分子長軸與電場方向平行；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，即液晶分子長軸與電場方向垂直。在每一個透鏡單元內，由于電壓對稱分布，液晶材料隨著電場強度的變化呈現折射率的漸變，因而整個液晶透鏡整列具備較好的光學成像特性。2D顯示時，在第一電極103如S11，S12，S13，…，S18，S19（以透鏡單元L1為例）等以及第二電極107上施加電壓均設置為零或者兩者之間無壓差，則液晶分子106不受電場的影響，仍保持液晶分子的初始取向（如圖1所示），此時液晶透鏡單元不對入射光方向進行調制。

在3D顯示時，需要在各個條形電極上施加對稱的電壓，如V（S11）=V（S19）>V（S12）=V（S18）>V（S13）=V（S17）>V（S14）=V（S16）>V（S15），隨著每個液晶透鏡單元設計時電極數量的增多，需要提供的不同驅動電壓數量也隨之增加，導致驅動電路及液晶透鏡陣列周邊電路設計變得復雜。以每個透鏡單元為例，假設在每個透鏡單元內有N個條形電極，當提供左右對稱的驅動電壓時，至少需要提供（N+1）/2個不同的驅動電壓。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種液晶透鏡及應用該透鏡的立體顯示裝置，可以簡化液晶透鏡周邊電路及驅動電路的設計。