專利名稱：用于三維顯示的液晶透鏡及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種液晶透鏡及其制作方法，特別有關(guān)于一種用于二維(2D)/三維(3D)切換式的液晶顯示器中的液晶透鏡及其制作方法。
背景技術(shù)：
顯示技術(shù)近年來得到飛速的發(fā)展，而裸視立體顯示則是一個重要的發(fā)展方向。裸視立體顯示器通常由液晶顯示面板，再加上微光學(xué)組件(比如說視差屏障或是透鏡陣列) 所構(gòu)成。液晶顯示面板會將對應(yīng)到某個視域的影像顯示在相對應(yīng)的像素上，或是在不同時間顯示對應(yīng)到某個視域的影像。而微光學(xué)組件的作用，就是將對應(yīng)到某個視域的影像，投射到空間中相對應(yīng)的視域。當(dāng)觀眾的左右眼，分別位于適當(dāng)?shù)囊曈蛑?，就會看到不同的影像?進(jìn)而在大腦中合成并感知到立體視覺。請參照圖1，圖I為公知的可切換2D/3D的裸視液晶顯示器。該可切換2D/3D的裸視液晶顯示器10包含液晶顯示面板12及2D/3D切換層14。該液晶顯示面板12包含此領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的陣列(array)基板、液晶及彩色濾光(color filter)基板(圖未式),在此不加以贅述。該2D/3D切換層14包含下基板142、液晶分子144、上基板146、下電極1422 及上電極1462。該上電極1462具有多條狀間距或稱狹縫(slit)。其原理為加電壓時，上下基板間的電場產(chǎn)生不均勻，而使液晶分子144如圖I所示隨著電場方向排列。此時對于該區(qū)域的影像來說，該2D/3D切換層14等效為一柱狀透鏡(lenticular lens)，藉此達(dá)到立體顯示效果。此外，若不加電壓時，液晶分子144皆為垂直排列，使得該區(qū)域的影像完全透過，形成原本液晶顯示面板12的二維顯示效果。然而，上述2D/3D切換層14的上下基板間需要有足夠的空間，以達(dá)到水平的電場分布，進(jìn)而形成如圖I的液晶分子144的排列。因此，公知的2D/3D切換層14的上下板間距(Cell gap) (20um左右)無法有效的縮減，造成現(xiàn)有可切換2D/3D裸視立體顯示器的厚度太厚，不符合目前對于顯示器追求的輕薄短小趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于三維顯示的液晶透鏡，以改善上述裸視立體顯示器厚度太厚的問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于三維顯示的液晶透鏡的制作方法，以改善上述裸視立體顯示器厚度太厚的問題。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明一較佳實(shí)施例提出的一種三維顯示的液晶透鏡包括一第一基板、一第二基板、一液晶層、一第一電極層、以及一第一配向?qū)印Ｆ渲性摰诙鍖?yīng)該第一基板設(shè)置。該液晶層設(shè)置于該第一基板及該第二基板之間。該第一電極層，設(shè)置于該第一基板上的面對該第二基板的一側(cè)。該第一配向?qū)釉O(shè)置于該第一電極層上，該第一配向?qū)泳哂袕?fù)數(shù)個第一區(qū)域，其中該些第一區(qū)域的配向方向從一側(cè)到相對的另一側(cè)是逐漸改變且對稱的。于一較佳實(shí)施例中，該些第一區(qū)域是復(fù)數(shù)個長條型，且該些長條型依次相鄰排列。 此外，該些第一區(qū)域的配向方向是以一直線為中心而對稱，該直線平行于該些長條型的一長邊并將該第一配向?qū)觿澐譃閷ΨQ的兩半。于一較佳實(shí)施例中，該第一配向?qū)訛楣馀湎驅(qū)?。于一較佳實(shí)施例中，該第一基板及該第二基板皆為可撓式基板。于一較佳實(shí)施例中，該用于三維顯示的液晶透鏡更包括一第二電極層及一第二配向?qū)印Ｔ摰诙姌O層設(shè)置于該第二基板上的面對該第一基板的一側(cè)。該第二配向?qū)釉O(shè)置于該第二電極層上，該第二配向?qū)泳哂袑?yīng)該些第一區(qū)域的復(fù)數(shù)個第二區(qū)域，其中該些第二區(qū)域的配向方向與該些第一區(qū)域分別相對應(yīng)。為達(dá)成另一目的，本發(fā)明提供一種上述用于三維顯示的液晶透鏡的制作方法，其包括下列步驟形成一電極層于一基板上；涂布一光配向?qū)佑谠撾姌O層上；將該光配向?qū)觿澐殖啥鄠€區(qū)域；采用紫外光配合一光罩分別對該些區(qū)域進(jìn)行照射；以及組裝該基板及填入液晶。于一較佳實(shí)施例中，該紫外光配合該光罩對該光配向?qū)拥牟煌瑓^(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各相鄰兩個區(qū)域照射的方向均相差一預(yù)定角度。更進(jìn)一步的說，該紫外光的偏極化狀態(tài)是固定的。于另一較佳實(shí)施例中，該紫外光配合該光罩對該光配向?qū)拥牟煌瑓^(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各區(qū)域照射的方向均相同。更進(jìn)一步的說，該紫外光的各相鄰兩次照射的偏極化狀態(tài)均相差一定值。本發(fā)明藉由光配向?qū)涌赏高^不同方向的紫外光可設(shè)計多個不同配向方向的區(qū)域， 使得該些區(qū)域上的液晶分子隨配向?qū)拥牟煌呐湎蚍较虻膬A斜，而達(dá)成液晶透鏡的效果。 因此，本發(fā)明的液晶透鏡不需額外加電壓，也具有立體顯示效果，且一并解決了公知裸視立體顯示器太厚的問題，進(jìn)而達(dá)成本發(fā)明的目的。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


〔0019〕 圖1為公知的可切換2D/3D的裸視液晶顯示器。
〔0020〕 圖2繪示本發(fā)明較佳實(shí)施例的用于三維顯示的液晶透鏡的剖面示意圖。
〔0021〕 圖3繪示圖2的液晶透鏡加電壓的剖面示意圖。
〔0022〕 圖4為此實(shí)施例的液晶透鏡的制作方法的流程圖。
〔0023〕 圖5為步驟S10的示意圖。
〔0024〕 圖6為步驟S20及S30的示意圖。
〔0025〕 圖7八為步驟S40的一較佳實(shí)施例的示意圖。
〔0026〕 圖78為步驟S40的另一較佳實(shí)施例的示意圖。
〔0027〕 圖8為步驟S50的示意圖。
具體實(shí)施例方式請參照圖2，圖2繪示本發(fā)明較佳實(shí)施例的用于三維顯示的液晶透鏡的剖面示意圖。圖中的液晶透鏡20為2D/3D切換層(圖未示)中的一局部剖面示意圖。該液晶透鏡 20包括一第一基板220、一第二基板240、一液晶層260、一第一電極層225、一第一配向?qū)?(alignment layer) 230、一第二電極層 245 以及一第二配向?qū)?250。如圖2所不,該第二基板240對應(yīng)該第一基板220設(shè)置,且該液晶層260設(shè)置于該第一基板220及該第二基板240之間。該第一基板220及第二基板240為玻璃基板或可撓式基板。該第一電極層225設(shè)置于該第一基板220上的面對該第二基板240的一側(cè)。該第一電極層225較佳為透明電極,其材料較佳為氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)或氧化銦鋒(Indium Zinc Oxide, IZ0)。該第一配向?qū)?30設(shè)置于該第一電極層225上。該第一配向?qū)?30是用于導(dǎo)引液晶分子262使其朝配向?qū)拥呐湎蚍较騼A斜。具體而言，該第一配向?qū)?30具有復(fù)數(shù)個第一區(qū)域I，其中該些第一區(qū)域I的配向方向從一側(cè)到相對的另一側(cè)是逐漸改變且對稱的，使得液晶分子262的排列如圖2所示。具體而言，該液晶透鏡20中最兩旁的第一區(qū)域I的配向方向?yàn)榇怪钡?，使得液晶?60兩旁的液晶分子262的傾斜方向?yàn)榇怪狈较?。接著，該些第一區(qū)域I的配向方向隨著往該液晶透鏡20中央逐漸水平，使得液晶分子262逐漸往水平方向傾斜，藉此達(dá)到液晶透鏡的效果。需注意的是，本發(fā)明并不限制該些第一區(qū)域I的寬度，惟該些第一區(qū)域I較佳可使該液晶透鏡分為5等分以上，以得較佳的透鏡效果。該些第一區(qū)域I是復(fù)數(shù)個長條型(其長邊垂直紙面)，且該些長條型依次相鄰排列如圖所示。此外，該些第一區(qū)域I的配向方向是以一直線(位于該液晶透鏡20中央)為中心而對稱，且該直線平行于該些長條型的一長邊并將該第一配向?qū)?30劃分為對稱的兩半。在此較佳實(shí)施例中，該第一配向?qū)?30為光配向?qū)?photo-alignment layer),其為光致裂解機(jī)制混合聚亞酰胺(polyimide，PI)所形成的光配向材料。該光配向膜可利用偏極化的紫外光(UV)以特定方向照射配向膜引發(fā)光學(xué)異方性，而達(dá)到配向的效果。相似地,該第二電極層245設(shè)置于該第二基板240上的面對該第一基板220的一側(cè)。該第二配向?qū)?50設(shè)置于該第二電極層245上。該第二電極層245較佳為透明電極，其材料較佳為氧化銦錫(Indium Tin Oxide, ITO)或氧化銦鋒(Indium Zinc Oxide, IZ0)。 該第二配向?qū)?50具有對應(yīng)該些第一區(qū)域I的復(fù)數(shù)個第二區(qū)域II，其中該些第二區(qū)域II的配向方向與該些第一區(qū)域I分別相對應(yīng)，使得液晶分子260的排列如圖2所示。具體而言， 該液晶透鏡20中最兩旁的第二區(qū)域II的配向方向?yàn)榇怪钡?，使得液晶?60兩旁的液晶分子262的傾斜方向?yàn)榇怪狈较?。接著，該些第二區(qū)域II的配向方向隨著往該液晶透鏡20 中央逐漸水平，使得液晶分子262逐漸往水平方向傾斜，藉此達(dá)到液晶透鏡的效果。相同地，本發(fā)明并不限制該些第二區(qū)域II的寬度，惟該些第二區(qū)域II較佳可使該液晶透鏡分為5等分以上，以得較佳的透鏡效果。該些第二區(qū)域II是復(fù)數(shù)個長條型(其長邊垂直紙面)，且該些長條型依次相鄰排列如圖所示。此外，該些第二區(qū)域II的配向方向是以一直線(位于該液晶透鏡20中央)為中心而對稱，且該直線平行于該些長條型的一長邊并將該第二配向?qū)?50劃分為對稱的兩半。此外，該第二配向?qū)?50亦為光配向?qū)?(photo-alignment layer)0
值得一提的是，本實(shí)施例的液晶透鏡20無須在第一電極層225及/或第二電極層 245施加電壓，即可達(dá)到如圖中的液晶透鏡效果，使得根據(jù)該液晶透鏡20實(shí)施的該2D/3D切換層呈3D的顯示狀態(tài)。由此可知，本發(fā)明的液晶透鏡無須依靠施加電壓所形成的電場引導(dǎo)液晶分子262，因此第一基板220及第二基板240間的間距無須太厚，克服了公知上下板間距無法有效縮減的問題。另一方面，由于本發(fā)明的液晶透鏡無須依靠施加電壓所形成的電場引導(dǎo)液晶分子262，因此可用于可撓式液晶顯示器上，在撓曲時不會受到電場的影響還能正常顯示3D效果。請參照圖3，圖3繪示圖2的液晶透鏡加電壓的剖面示意圖。根據(jù)該液晶透鏡20 實(shí)施的該2D/3D切換層如欲切換到2D顯示狀態(tài)，僅需在第一電極層225及/或第二電極層245施加電壓，使得液晶層260內(nèi)所有液晶分子262呈垂直方向，而無產(chǎn)生透鏡效果。因此，根據(jù)本實(shí)施例實(shí)施的2D/3D切換層的2D/3D切換速度亦快于公知2D/3D切換層的切換速度。以下將結(jié)合圖4至圖8來詳細(xì)說明此實(shí)施例的液晶透鏡20的制作方法，其中圖4 為此實(shí)施例的液晶透鏡的制作方法的流程圖、圖5為步驟SlO的示意圖、圖6為步驟S20及 S30的示意圖、圖7A為步驟S40的一較佳實(shí)施例的示意圖、圖7B為步驟S40的另一較佳實(shí)施例的示意圖、及圖8為步驟S50的示意圖。該制作方法開始于步驟S10。請參照圖5，于步驟SlO中，形成一電極層于一基板上。具體而言，首先在玻璃基板或是塑膠基板(撓性基板)全面涂布一層ΙΤ0，使其成為一透明導(dǎo)電層。值得一提的是，該基板可為上述的第一基板220或第二基板240，該電極層可為上述的第一電極層225及第二電極層245。請參照圖6，于步驟S20中，涂布一光配向?qū)佑谠撾姌O層上。具體而言，在ITO涂布完成時，于其上全面涂布一光配向?qū)?00。同樣地,該光配向?qū)?00可為上述的第一配向?qū)?230或第二配向?qū)?50未經(jīng)過配向制程的狀態(tài)。請?jiān)賲⒄請D6，于步驟S30中，將該光配向?qū)?00劃分成多個區(qū)域，如上述的該些第一區(qū)域I或第二區(qū)域II。請參照圖7A，于步驟S40中，采用紫外光400 (如箭頭所示)配合一光罩500分別對該些區(qū)域進(jìn)行照射。在一較佳實(shí)施例中，該紫外光400配合該光罩500對該光配向?qū)?00 的不同區(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各相鄰兩個區(qū)域照射的方向均相差一預(yù)定角度。此外，該紫外光400的偏極化狀態(tài)是固定的。舉例來說，照射第一個區(qū)域是垂直該光罩500方向照射，如最左邊箭頭。需注意的是，此時光罩500的透光區(qū)域可設(shè)計為對應(yīng)在該光配向?qū)?00 的最左邊區(qū)域，使得該區(qū)域的配向方向?yàn)榇怪狈较颉６丈涞诙€區(qū)域與照射第一個區(qū)域的角度相差該預(yù)定角度(例如20度)，此時光罩500的透光區(qū)域可設(shè)計為對應(yīng)在該光配向?qū)?300的最左邊區(qū)域相鄰的區(qū)域，使得該區(qū)域的配向方向?yàn)榕c垂直方向夾20度。依此類推，可得多區(qū)域配向方向漸進(jìn)改變的配向膜，如圖2所示。值得一提的是，多次照射的光罩500亦可為同一光罩，僅需每次照射時平移一固定距離即可，藉此節(jié)省光罩成本。請參照圖7B，在另一較佳實(shí)施例中，于步驟S40中，該紫外光400配合光罩500對該光配向?qū)?00的不同區(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各區(qū)域照射的方向均相同。更進(jìn)一步的說，該紫外光400的各相鄰兩個照射區(qū)域的偏極化狀態(tài)均相差一定值。舉例而言，照射第一個區(qū)域時，可控制該紫外光400的偏極化狀態(tài)，使得照射到的光配向膜300的配向方向?yàn)榇怪钡摹Ｐ枳⒁獾氖?，此時光罩500的透光區(qū)域可設(shè)計為對應(yīng)在該光配向?qū)?00的最左邊區(qū)域，使得該區(qū)域的配向方向?yàn)榇怪狈较?。而照射第二個區(qū)域與照射第一個區(qū)域的偏極化狀態(tài)差一定值，該定值可為偏極化角度、或線偏極轉(zhuǎn)換到圓偏極的程度等。此時光罩500的透光區(qū)域可設(shè)計為對應(yīng)在該光配向?qū)?00的最左邊區(qū)域相鄰的區(qū)域，使得該區(qū)域的配向方向?yàn)榕c垂直方向夾一角度。依此類推，可得多區(qū)域配向方向漸進(jìn)改變的配向膜，如圖2所示。 同樣地，多次照射的光罩500亦可為同一光罩,僅需每次照射時平移一固定距離即可，藉此節(jié)省光罩成本。請參照圖8，于步驟S50中，組裝該基板及填入液晶。例如將具有電極層及該光配向?qū)?00的第一基板220及第二基板240進(jìn)行組裝(Cell)制程，即本領(lǐng)欲技術(shù)人員所熟知的灌入液晶分子等步驟，在此則不加已贅述。綜上所述，本發(fā)明藉由光配向?qū)?00可透過不同方向的紫外光400可設(shè)計多個不同配向方向的區(qū)域，使得該些區(qū)域上的液晶分子262隨該光配向?qū)?00的不同的配向方向的傾斜，而達(dá)成液晶透鏡的效果。因此，本發(fā)明的液晶透鏡不需額外加電壓，也具有立體顯示效果，且一并解決了公知裸視立體顯示器太厚的問題，進(jìn)而達(dá)成本發(fā)明的目的。雖然本發(fā)明已用較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視前述的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于三維顯示的液晶透鏡，其特征在于，包括一第一基板；一第二基板，該第二基板對應(yīng)該第一基板設(shè)置；一液晶層，設(shè)置于該第一基板及該第二基板之間；一第一電極層，設(shè)置于該第一基板上的面對該第二基板的一側(cè)；以及一第一配向?qū)?，設(shè)置于該第一電極層上，該第一配向?qū)泳哂袕?fù)數(shù)個第一區(qū)域，其中該些第一區(qū)域的配向方向從一側(cè)到相對的另一側(cè)是逐漸改變且對稱的。
2.如權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，該些第一區(qū)域是復(fù)數(shù)個長條型，且該些長條型依次相鄰排列。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶透鏡，其特征在于，該些第一區(qū)域的配向方向是以一直線為中心而對稱，該直線平行于該些長條型的一長邊并將該第一配向?qū)觿澐譃閷ΨQ的兩半。
4.如權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，該第一配向?qū)訛楣馀湎驅(qū)印?br> 5.如權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，該第一基板及該第二基板皆為可撓式基板。
6.如權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括一第二電極層，設(shè)置于該第二基板上的面對該第一基板的一側(cè)；以及一第二配向?qū)?，設(shè)置于該第二電極層上，該第二配向?qū)泳哂袑?yīng)該些第一區(qū)域的復(fù)數(shù)個第二區(qū)域，其中該些第二區(qū)域的配向方向與該些第一區(qū)域分別相對應(yīng)。
7.一種用于三維顯示的液晶透鏡的制作方法，其特征在于，包括下列步驟形成一電極層于一基板上；涂布一光配向?qū)佑谠撾姌O層上；將該光配向?qū)觿澐殖啥鄠€區(qū)域；采用紫外光配合一光罩分別對該些區(qū)域進(jìn)行照射；以及組裝該基板及填入液晶。
8.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，該紫外光配合該光罩對該光配向?qū)拥牟煌瑓^(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各相鄰兩個區(qū)域照射的方向均相差一預(yù)定角度。
9.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，該紫外光的偏極化狀態(tài)是固定的。
10.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，該紫外光配合該光罩對該光配向?qū)拥牟煌瑓^(qū)域分別進(jìn)行照射，且對于各區(qū)域照射的方向均相同。
11.如權(quán)利要求10所述的制作方法，其特征在于，該紫外光的各相鄰兩次照射的偏極化狀態(tài)均相差一定值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于三維顯示的液晶透鏡，其包括一第一基板、一第二基板、一液晶層、一第一電極層、以及一第一配向?qū)?。其中該第二基板對?yīng)該第一基板設(shè)置。該液晶層設(shè)置于該第一基板及該第二基板之間。該第一電極層設(shè)置于該第一基板上的面對該第二基板的一側(cè)。該第一配向?qū)釉O(shè)置于該第一電極層上，該第一配向?qū)泳哂袕?fù)數(shù)個第一區(qū)域，其中該些第一區(qū)域的配向方向從一側(cè)到相對的另一側(cè)是逐漸改變且對稱的。本發(fā)明還公開該液晶透鏡的制作方法。
文檔編號G02F1/1337GK102591088SQ201210049658
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者吳宏昱, 蘇峻緯, 連詹田 申請人:中華映管股份有限公司, 華映視訊(吳江)有限公司