專利名稱：液晶透鏡和立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及液晶透鏡和立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
人的雙眼基本處于同一平面，但兩眼間有一定的間距，因此觀看物體時(shí)視線會(huì)形成一個(gè)交叉角度，角度越大，立體感和距離感就越 強(qiáng)。由于交叉角度的存在，雙眼看到的畫面并不相同，也就是產(chǎn)生了“視差”，兩幅具有視差的畫面經(jīng)過(guò)大腦處理后得到完整的立體影像，或者說(shuō)三維(three-dimensional，簡(jiǎn)稱3D)影像。裸眼就是說(shuō)不用戴3D眼鏡也可以看得出3D效果。立體顯示設(shè)備是利用人眼視差的特征來(lái)顯示3D效果。通常立體顯示設(shè)備將具有視差的圖片輸出到立體顯示器上，然后將這種立體視差圖片傳送給觀看者的左右眼，進(jìn)而合成立體圖像。目前的裸眼立體顯示技術(shù)中，通常是利用光柵將具有視差的圖片傳送給觀看者的左右眼，而透鏡光柵就是其中一種。現(xiàn)在隨著液晶技術(shù)的不斷發(fā)展，液晶材料廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，使用液晶材料來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡光柵也成為一種趨勢(shì)，比如使用液晶材料產(chǎn)生液晶透鏡(Liquid Crystal Lens,簡(jiǎn)稱 LC Lens)。液晶透鏡是一種利用液晶分子雙折射特性以及隨電場(chǎng)分布變化排列特性讓光束聚焦或是發(fā)散的光學(xué)組件。液晶透鏡可通過(guò)改變操作電壓來(lái)改變液晶分子的排列方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)調(diào)變焦距的效果，液晶透鏡的輕薄特性更是一大優(yōu)勢(shì)，其可以在小空間內(nèi)達(dá)到有效的光學(xué)變焦效果。請(qǐng)參閱圖1，其是現(xiàn)有技術(shù)一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。液晶透鏡依次包括第一基板I、第一電極結(jié)構(gòu)2、第一配向?qū)?、液晶層4、第二配向?qū)?、第二電極結(jié)構(gòu)6以及第二基板7。其中，第一電極結(jié)構(gòu)2設(shè)置于第一基板I上，包括多個(gè)第一條形電極21。多個(gè)第一條形電極21相互間隔設(shè)置。第二電極結(jié)構(gòu)6設(shè)置于第二基板7上。其中，第二電極結(jié)構(gòu)6為面電極結(jié)構(gòu)。液晶層4設(shè)置于第一電極結(jié)構(gòu)2和第二電極結(jié)構(gòu)6之間,第一配向?qū)?設(shè)置于液晶層4與第一電極結(jié)構(gòu)2之間,第二配向?qū)?設(shè)置于液晶層4與第二電極結(jié)構(gòu)6之間。液晶層4內(nèi)包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向?qū)?和第二配向?qū)?相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。在多個(gè)第一條形電極21上施加適當(dāng)?shù)奶荻入妷篤1、V2、V3以及V4，在第二電極結(jié)構(gòu)6上施加零電壓。這樣，在多個(gè)第一條形電極21與第二電極結(jié)構(gòu)6之間形成對(duì)應(yīng)的電壓差，該多個(gè)電壓差在液晶層4內(nèi)產(chǎn)生電場(chǎng)。液晶層4內(nèi)的液晶分子在電場(chǎng)的作用下排列方向發(fā)生改變，根據(jù)液晶分子在液晶層4內(nèi)的排布情況，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現(xiàn)拋物線形漸變變化，進(jìn)而形成以Vl或V4為中心的透鏡，達(dá)到使得液晶層4具有透鏡的效果。
然而，上述液晶透鏡4通過(guò)多組梯度電壓VI、V2、V3以及V4形成漸變的折射率分布，驅(qū)動(dòng)控制復(fù)雜。中心處X依靠第一配向?qū)?和第二配向?qū)?的定向作用使液晶分子處于平行排列狀態(tài)，在液晶層大盒厚的情況下中心處液晶分子平行度較差，造成液晶透鏡折射率分布不
王電相請(qǐng)參閱圖2,其是現(xiàn)有技術(shù)另一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)不意圖。與圖I所示的區(qū)別在于，第二種液晶透鏡的第一基板 上沒(méi)有電極結(jié)構(gòu)(或者有電極結(jié)構(gòu)，但是接地或者不加電壓)，第二基板上設(shè)置了電極結(jié)構(gòu)8，虛線為形成的電場(chǎng)，形成液晶透鏡的原理也類似，在此不再描述。其所存在的問(wèn)題也是中心處依靠配向?qū)拥亩ㄏ蜃饔檬挂壕Х肿犹幱谄叫信帕袪顟B(tài)，在液晶層大盒厚的情況下中心處液晶分子平行度較差，造成液晶透鏡折射率分布不理想。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述液晶透鏡通過(guò)多組梯度電壓形成漸變的折射率分布，驅(qū)動(dòng)控制復(fù)雜，以及在液晶層大盒厚的情況下中心處液晶分子平行度較差，造成液晶透鏡折射率分布不理想的問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明提供一種液晶透鏡，其包括
兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電極結(jié)構(gòu)分別包括兩個(gè)電極組，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間相互絕緣；
液晶層，設(shè)置于所述兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個(gè)液晶分
子;
其中，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果。本發(fā)明還提供一種立體顯示裝置，其包括上述的液晶透鏡。本發(fā)明采用兩個(gè)間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電極結(jié)構(gòu)分別包括兩個(gè)電極組，只需要對(duì)電極組施加電壓以形成透鏡即可，驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單，且電極組中心處電場(chǎng)方向?yàn)闄M向，因此中心處液晶分子排布平行度高，折射率分布理想。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)另一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3所示第一電極結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖3所示第二電極結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明一種液晶透鏡的第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖7是圖3所示第一電極結(jié)構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
請(qǐng)參閱圖3，其是本發(fā)明一種液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明一種液晶透鏡，其包括第一基板11、第一電極結(jié)構(gòu)12、第一配向?qū)?3、液晶層14、第二配向?qū)?5、第二電極結(jié)構(gòu)16以及第二基板17。其中，第一電極結(jié)構(gòu)12設(shè)置于第一基板11上，包括多個(gè)第一條形電極121。多個(gè)第一條形電極121相互間隔設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一條形電極121不相互電性連接，第一條形電極121隔條相互電性連接，得到第一條形電極組121a和第一條形電極組121b，如圖4所示。第一條形電極組121a和第一條形電極組121b之間不相互電性連接。第二電極結(jié)構(gòu)16設(shè)置于第二基板17上，包括多個(gè) 第二條形電極161，第二條形電極161與第一條形電極121相互平行設(shè)置。第二電極結(jié)構(gòu)16與第一電極結(jié)構(gòu)12相對(duì)設(shè)置。多個(gè)第二條形電極161相互間隔設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第二條形電極161不相互電性連接，第二條形電極161隔條相互電性連接，得到第二條形電極組161a和第二條形電極組161b，如圖5所示。第二條形電極組161a和第二條形電極組161b之間不相互電性連接。第二條形電極組161a與第一條形電極組121a相對(duì)設(shè)置，或者正對(duì)設(shè)置；第二條形電極組161b與第一條形電極組121相對(duì)設(shè)置，或者正對(duì)設(shè)置。第一條形電極組121a、第一條形電極組121b、第二條形電極組161a和第二條形電極組161b均為透明導(dǎo)電層，譬如可為銦錫氧化物(IndiumTin Oxide,簡(jiǎn)稱IT0)或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide,簡(jiǎn)稱IZ0),此處不--列舉。液晶層14設(shè)置于第一電極結(jié)構(gòu)12和第二電極結(jié)構(gòu)16之間，其包括沿初始排列方向排列的多個(gè)液晶分子。第一配向?qū)?3設(shè)置于液晶層14與第一電極結(jié)構(gòu)12之間，第二配向?qū)?5設(shè)置于液晶層14與第二電極結(jié)構(gòu)16之間。液晶層14內(nèi)包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向?qū)?3和第二配向?qū)?5相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。液晶透鏡的產(chǎn)生過(guò)程，如下所述
在第一條形電極組121a上施加第一電壓VI，在第一條形電極組121b上施加零電壓或參考電壓Vref。這樣，在第一條形電極組121a和第一條形電極組121b形成一電壓差，進(jìn)而產(chǎn)生電場(chǎng)。液晶層14內(nèi)的液晶分子在電場(chǎng)的作用下排列方向發(fā)生改變，根據(jù)液晶分子在液晶層14內(nèi)的排布情況，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現(xiàn)拋物線形變化，進(jìn)而形成透鏡，達(dá)到使得液晶層14具有透鏡的效果，相鄰的兩個(gè)第一條形電極121之間的液晶分子的折射率呈現(xiàn)拋物線形變化，形成透鏡。在第二條形電極組161a上施加零電壓或參考電壓Vref (或者說(shuō)第二條形電極組161a與第一條形電極組121b相互電性連接)，在第二條形電極組161b上施加第一電壓Vl(或者說(shuō)第二條形電極組161b與第一條形電極組121a相互電性連接)。這樣，在第二條形電極組161a和第二條形電極組161b形成一電壓差，進(jìn)而產(chǎn)生電場(chǎng)。液晶層14內(nèi)的液晶分子在電場(chǎng)的作用下排列方向發(fā)生改變，根據(jù)液晶分子在液晶層14內(nèi)的排布情況，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現(xiàn)拋物線形變化，進(jìn)而形成透鏡，達(dá)到使得液晶層14具有透鏡的效果，相鄰的兩個(gè)第二條形電極161之間的液晶分子的折射率呈現(xiàn)拋物線形變化，形成透鏡。另外，在第一條形電極組121a、第一條形電極組121b、第二條形電極組161a和第二條形電極組161b上施加的電壓不局限于上述的一種方式，只要可以形成液晶透鏡即可。如果光線由垂直于第二基板17的方向入射，先經(jīng)過(guò)相鄰的兩個(gè)第二條形電極161之間的液晶分子形成的透鏡，再經(jīng)過(guò)相鄰的兩個(gè)第一條形電極121之間的液晶分子形成的透鏡，再由第一基板11射出。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例米用第一電極結(jié)構(gòu)12和第二電極結(jié)構(gòu)16各自分為2組電極(第一條形電極組121a和第一條形電極組121b，第二條形電極組161a和第二條形電極組161b)，驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單。第一電極結(jié)構(gòu)12和第二電極結(jié)構(gòu)16電極區(qū)域很窄，光線透過(guò)率高。第一條形電極組121a和第一條形電極組121b，第二條形電極組161a和第二條形電極組161b中心處電場(chǎng)方向?yàn)闄M向，因此中心處液晶分子排布平行度高，折射率分布理
本巨
o 請(qǐng)參閱圖6，其是本發(fā)明一種液晶透鏡的第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。第二條形電極組161a與第一條形電極組121a相對(duì)設(shè)置；第二條形電極組161b與第一條形電極組121b相對(duì)設(shè)置。第一條形電極組121a與第一條形電極組121b的寬度不同，且第一條形電極組121a的寬度比第一條形電極組121b的寬度大；第二條形電極組161a與第二條形電極組161b的寬度不同，且第二條形電極組161a的寬度比第二條形電極組161b的寬度小。較佳地，第一條形電極組121a的寬度與第二條形電極組161b的寬度相等，第一條形電極組121b的寬度與第二條形電極組161a的寬度相等。此外，第一條形電極組121a和第二條形電極組161b邊沿可以有小的搭接來(lái)改進(jìn)電場(chǎng)分布，比如設(shè)計(jì)5um的搭接。請(qǐng)參閱圖7，其是本發(fā)明一種液晶透鏡的第一電極結(jié)構(gòu)另一種結(jié)構(gòu)示意圖。第一條形電極組221A和第一條形電極組221B有交接的地方，采用透明絕緣材料進(jìn)行隔開，絕緣材料可為氧化硅(SiOx)或是氮化硅(SiNx)，此處不一一列舉。同理，第二電極結(jié)構(gòu)也可以采用上述結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種立體顯示裝置，其包括上述的液晶透鏡。這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說(shuō)明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
權(quán)利要求
1.一種液晶透鏡，其特征在于，包括 兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電極結(jié)構(gòu)分別包括兩個(gè)電極組，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間相互絕緣； 液晶層，設(shè)置于所述兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個(gè)液晶分子; 其中，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，所述兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)包括第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)，所述第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置的多個(gè)第一條形電極，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置的多個(gè)第二條形電極，其中所述第一條形電極與所述第二條形電極相互平行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶透鏡，其特征在于，相鄰的兩個(gè)第一條形電極相互絕緣，第一條形電極隔條相互電性連接，得到屬于第一電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組；相鄰的兩個(gè)第二條形電極相互絕緣，第二條形電極隔條相互電性連接，得到屬于第二電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液晶透鏡，其特征在于，相鄰的兩個(gè)第一條形電極的寬度不相等，相鄰的兩個(gè)第二條形電極寬度不相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，相鄰的兩個(gè)第一條形電極中的最大寬度與相鄰的兩個(gè)第二條形電極中的最大寬度相等，相鄰的兩個(gè)第一條形電極中的最小寬度與相鄰的兩個(gè)第二條形電極中的最小寬度相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液晶透鏡，其特征在于，最大寬度相等的第一條形電極和第二條形電極相互電性連接，最小寬度的第一條形電極和第二條形電極相互電性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間采用透明絕緣材料進(jìn)行隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，所述液晶透鏡還包括第一基板和第二基板，所述兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述第一基板和所述第二基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，所述液晶透鏡還包括第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)樱龅谝慌湎驅(qū)雍退龅诙湎驅(qū)酉嗷ヅ浜弦允顾鲆壕Х肿友厮龀跏寂帕蟹较蚺帕小?br> 10.一種立體顯示裝置，其特征在于，所述裝置包括如權(quán)利要求I至9任一項(xiàng)所述的液晶透鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶透鏡，其包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)，每一個(gè)電極結(jié)構(gòu)分別包括兩個(gè)電極組，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間不電性連接；液晶層，設(shè)置于所述兩個(gè)電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個(gè)液晶分子；其中，屬于同一個(gè)電極結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極組之間產(chǎn)生電場(chǎng)，所述電場(chǎng)用于改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果。本發(fā)明還公開了一種立體顯示裝置。本發(fā)明電極驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，且液晶透鏡折射率分布理想。
文檔編號(hào)G02B27/22GK102768448SQ20121024479
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者劉曉林, 張永棟, 謝佳 申請(qǐng)人:天馬微電子股份有限公司