液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置制造方法
【專利摘要】一種液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置，該液晶透鏡包含第一基板、第二基板以及液晶材料，該第一基板上設(shè)置有第一絕緣層，位于第一絕緣層之上的第三絕緣層，該第一絕緣層上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組，該第三絕緣層上設(shè)置有多個(gè)第二電極組，所述第一電極組及第二電極組分別由多個(gè)電極間隔排列形成，該第二基板上設(shè)置有第四絕緣層，該第四絕緣層上設(shè)有第三電極；所述第一電極組與該第二電極組在沿該第一基板的寬度方向上交替設(shè)置，還包括屏蔽層，該屏蔽層設(shè)置在該第一絕緣層與該第三絕緣層之間，該屏蔽層在所述第一電極組與所述第二電極組相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板，該屏蔽板由導(dǎo)電材料制成。該液晶透鏡具有立體顯示狀態(tài)穩(wěn)定性較高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種透鏡及使用該透鏡的顯示裝置，特別是一種液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采用液晶透鏡來實(shí)現(xiàn)自由立體顯示的立體顯示裝置，主要是利用在液晶層兩側(cè)的兩片基板上分別設(shè)置正負(fù)電極，并在不同電極上施加大小不同的驅(qū)動(dòng)電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強(qiáng)度的垂直電場(chǎng)，以驅(qū)動(dòng)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(yīng)電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會(huì)相應(yīng)的改變，從而對(duì)像素出射光的分布進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自由立體顯示和2D/3D自由切換。
[0003]圖1所示為一種常見的液晶透鏡100，圖中只畫出了一個(gè)液晶透鏡單元，在應(yīng)用到顯示器上時(shí)，會(huì)有多個(gè)液晶透鏡100相互配合成一個(gè)整體，并設(shè)置在顯示面板之前起到形成視差的作用。該液晶透鏡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(duì)設(shè)置，均由玻璃等透明材料制成。在第一基板101上設(shè)置有第一電極組103，第一電極組103分別由透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等制成。在第二基板102上設(shè)置有第二電極104，第二電極104也為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等制成。第二電極104為面電極。第一電極組103包含21個(gè)在X方向(即該第一基板101的寬度方向)以相等間隔分開、沿著y方向(即該第一基板101的長(zhǎng)度方向)延展并且平行設(shè)置的條形電極E01，E02，E03，…，E20，E21。這些條形電極的數(shù)量一般為奇數(shù)，一般而言各個(gè)條形電極具備相同的寬度。在第一電極組103之上設(shè)置有第一介電層105，在第一介電層105之上設(shè)置有第一配向?qū)?06。在第二電極104之上設(shè)置有第二配向?qū)?07，第一配向?qū)?06與第二配向?qū)?07 —般由聚酰亞胺制成，用于控制液晶分子的 初始取向。液晶材料108被封裝在第一基板101與第二基板102的第一配向?qū)?06與第二配向?qū)?07之間。雖然圖1中未畫出，但液晶透鏡100還包括用于液晶材料封裝的周邊封框膠以及用于控制z方向(即該第一基板101的厚度方向)液晶盒厚的間隙子(隔離物)等。
[0004]該液晶透鏡100可以在電壓的控制下形成菲涅耳透鏡，以便使顯示器發(fā)出的光形成光程差，從而形成立體圖像。與一般拋物型液晶透鏡相比，菲涅爾液晶透鏡可以降低液晶盒盒厚，使液晶透鏡制程變得相對(duì)簡(jiǎn)單，響應(yīng)時(shí)間變小。同時(shí)，由于液晶盒盒厚減小，液晶等材料使用量減少，可以降低成本。
[0005]請(qǐng)參照?qǐng)D2，當(dāng)需要立體顯示時(shí)，在第一電極組103的各個(gè)條形電極上施加不同的驅(qū)動(dòng)電壓，如:使電極EOl的驅(qū)動(dòng)電壓為Val，電極E02的電壓為Va2，電極E03的電壓為Va3，其中Val>Va2>Va3 ;在電極E04, E05, E06與E07上分別施加驅(qū)動(dòng)電壓Vbl, Vb2, Vb3和Vb4，且使得Vbl>Vb2>Vb3>Vb4。在每一個(gè)透鏡單元內(nèi)，使電壓對(duì)稱設(shè)置，即電極E15, E16, E17與E18的驅(qū)動(dòng)電壓也分別為Vb4, Vb3, Vb2與Vbl,電極E19，E20與E21的驅(qū)動(dòng)電壓也分別為Va3, Va2與Val。液晶透鏡中心位置的電極如E08, E09,…，E13，E14等，也設(shè)置為對(duì)稱分布的電壓，如:使電極E08與E14驅(qū)動(dòng)電壓都為V08，電極E09與E13驅(qū)動(dòng)電壓都為V09，......，透鏡中心電極Ell的驅(qū)動(dòng)電壓設(shè)為VII，且V08>V09>V10>V11。由于電壓越
大，液晶材料中的液晶分子相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度就會(huì)越大，所以，根據(jù)以上電壓設(shè)置，可以得到如圖3所示的菲涅爾透鏡光程差分布。
[0006]根據(jù)電壓設(shè)置情況可知，在圖3中虛線橢圓框內(nèi)，相鄰的兩個(gè)電極的驅(qū)動(dòng)電壓分別設(shè)置為區(qū)域極小和極大值，例如:參照?qǐng)D2，電極E03驅(qū)動(dòng)電壓為極小值，E04驅(qū)動(dòng)電壓為極大值；電極E07驅(qū)動(dòng)電壓為極小值，而電極E08為驅(qū)動(dòng)電壓極大值等等；這種驅(qū)動(dòng)電壓的差值將使位置相鄰的電極之間的液晶分子取向處于不穩(wěn)定狀態(tài)，立體顯示狀態(tài)下所形成的菲涅爾透鏡在此區(qū)域內(nèi)也會(huì)造成錯(cuò)誤的顯示信息，增大串?dāng)_。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種能提高立體顯示狀態(tài)的穩(wěn)定性的液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置。
[0008]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種液晶透鏡，用于立體顯示，包含第一基板、第二基板以及液晶材料，第一基板與第二基板相對(duì)設(shè)置，該第一基板上設(shè)置有第一絕緣層，位于第一絕緣層之上的第三絕緣層，該第一絕緣層上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組，該第三絕緣層上設(shè)置有多個(gè)第二電極組，所述第一電極組及第二電極組分別由多個(gè)電極間隔排列形成，該第二基板上設(shè)置有第四絕緣層，該第四絕緣層上設(shè)有第三電極，該液晶材料封裝在該第一基板與該第二基板之間；所述第一電極組與該第二電極組在沿該第一基板的寬度方向上交替設(shè)置，還包括屏蔽層，該屏蔽層設(shè)置在該第一絕緣層與該第三絕緣層之間，該屏蔽層在所述第一電極組與所述第二電極組相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板，該屏蔽板由導(dǎo)電材料制成。
[0010]一種立體顯示裝置，包括顯示面板及液晶透鏡，該液晶透鏡包含第一基板、第二基板以及液晶材料，第一基板與第二基板相對(duì)設(shè)置，該第一基板上設(shè)置有第一絕緣層，位于第一絕緣層之上的第三絕緣層，該第一絕緣層上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組，該第三絕緣層上設(shè)置有多個(gè)第二電極組，所述第一電極組及第二電極組分別由多個(gè)電極間隔排列形成，該第二基板上設(shè)置有第四絕緣層，該第四絕緣層上設(shè)有第三電極，該液晶材料封裝在該第一基板與該第二基板之間；所述第一電極組與該第二電極組在沿該第一基板的寬度方向上交替設(shè)置，還包括屏蔽層，該屏蔽層設(shè)置在該第一絕緣層與該第三絕緣層之間，該屏蔽層在所述第一電極組與所述第二電極組相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板，該屏蔽板由導(dǎo)電材料制成，該液晶透鏡位于該顯示面板之前。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該液晶透鏡通過在該第一基板上設(shè)置第一絕緣層及位于第一絕緣層之上的第三絕緣層，該第一絕緣層上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組，該第三絕緣層上設(shè)置有多個(gè)第二電極組，并且在該第一絕緣層與該第三絕緣層之間設(shè)置屏蔽層，該屏蔽層在所述第一電極組與所述第二電極組相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板，該屏蔽板可以消除相鄰電極組中相鄰電極的電壓差對(duì)液晶分子取向的干擾，從而提升顯示的穩(wěn)定性。所以，該液晶透鏡及使用該液晶透鏡的立體顯示裝置具有立體顯示狀態(tài)穩(wěn)定性較高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了一種常見的液晶透鏡；[0013]圖2是圖1所示液晶透鏡立體顯示狀況下的液晶分子排布示意圖；
[0014]圖3是圖1所示液晶透鏡立體顯示狀況下的每個(gè)透鏡單元內(nèi)光程差分布；
[0015]圖4示出了本發(fā)明液晶透鏡第一實(shí)施例的剖面示意圖；
[0016]圖5是圖1所示液晶透鏡中電極的立體圖；
[0017]圖6是圖1所示液晶透鏡的光程差分布；
[0018]圖7是本發(fā)明液晶透鏡第二實(shí)施例剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖4是本發(fā)明液晶透鏡第一實(shí)施例的剖面示意圖。該液晶透鏡含有多個(gè)液晶透鏡單元1000，圖中只畫出了一個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)液晶透鏡單元具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，該液晶透鏡單元1000包含第一基板1001、第二基板1002與封裝在該第一基板1001與第二基板1002之間的液晶材料。第一基板1001與第二基板1002相對(duì)設(shè)置，均由玻璃等透明材料制成。在第一基板1001上設(shè)置有第一絕緣層1004以及位于第一絕緣層1004之上的第三絕緣層1010，該第一絕緣層1004上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組1003，該第三絕緣層1010上設(shè)置有多個(gè)第二電極組1007，每個(gè)第一電極組1003及第三電極組1007分別由多個(gè)電極間隔排列形成。該第二基板1002上設(shè)置有第四絕緣層1012，該第四絕緣層1012上設(shè)有第二電極1009。第一絕緣層1004、第三絕緣層1010、第四絕緣層1012可以是氮化硅或者氧化硅等材料。
[0020]每個(gè)液晶透鏡單元1000包含兩個(gè)第一電極組1003，一個(gè)第一電極組1003包含的電極為E04，E05，E06與E07，這些電極均為在X方向(即該第一基板1001的寬度方向)以相等間距分開、沿著I方向(即該第一基板1001的長(zhǎng)度方向)延展并且平行設(shè)置的條形電極；另一個(gè)第一電極組1003包含的電極為E15，E16, E17和E18，這些電極也為在x方向(即該第一基板1001的寬度方向)以相等間距分開、沿著I方向(即該第一基板1001的長(zhǎng)度方向)延展并且平行設(shè)置的條形電極。這兩個(gè)第一電極組1003關(guān)于液晶透鏡單元1000中心對(duì)稱分布。這些電極由透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等制成。該第一絕緣層1004完全覆蓋這兩個(gè)第一電極組1003。
[0021]請(qǐng)參照?qǐng)D4，該第三絕緣層1010上設(shè)置有多個(gè)第二電極組1007，一般為透明導(dǎo)電材料如ITO或者IZO等。每個(gè)液晶透鏡單元1000包含三個(gè)第二電極組1007，一個(gè)第二電極組1007包括電極E01，E02與E03。這些電極E01，E02與E03均為在x方向以相等間距分開、沿著y方向延展并且平行設(shè)置的條形電極；另一個(gè)第二電極組1007包括電極E08, E09,...，E13和E14，這些電極也為在x方向以相等間距分開、沿著y方向延展并且平行設(shè)置的條形電極；第三個(gè)第二電極組1007包括電極E19，E20和E21，這些電極也為在x方向以相等間距分開、沿著y方向延展并且平行設(shè)置的條形電極。這三個(gè)第二電極組1007相互等間隔設(shè)置，并且，第一電極組1003與該第二電極組1007在沿該第一基板1001的寬度方向上交替設(shè)置，也就是說，在z方向上相互不會(huì)遮擋(如圖4所示)。在第三絕緣層1010之上設(shè)置有第一配向膜1011，用于控制液晶透鏡第一基板1001 —側(cè)液晶分子的初始取向。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D4，還包括屏蔽層1006，該屏蔽層1006設(shè)置在該第一絕緣層1004與該第三絕緣層1010之間，該屏蔽層1006在這些第一電極組1003與這些第二電極組1007相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板1005。該屏蔽層1006由絕緣材料制成。該屏蔽板1005位于所述第一電極組1003與所述第二電極組1007中兩個(gè)相鄰電極的中間位置處，且該屏蔽板1005的寬度小于或等于該兩個(gè)相鄰電極中心的距離。該屏蔽板由導(dǎo)電的金屬或合金材料制成，或者該屏蔽板由透明導(dǎo)電材料制成。該屏蔽板1005用于消除相鄰電極組中相鄰電極對(duì)液晶材料形成的電壓差。每個(gè)第一電極組1003兩側(cè)的兩個(gè)屏蔽板1005相對(duì)該第一絕緣層1004呈“八”字形設(shè)置。
[0023]在第二基板1002靠近第一基板1001的一側(cè)，設(shè)置有遮光板1008，遮光板1008遮光板分別在該第一基板1001的厚度方向上正對(duì)所述屏蔽板1005設(shè)置，其寬度應(yīng)略大于屏蔽板1005在X方向投影的寬度。在遮光板1008之上設(shè)置有第四絕緣層1009用于平坦化，第四絕緣層1009上設(shè)置有第三電極1012，第三電極1012為面電極，無需特殊的電極圖案，材料一般為ITO或者IZO等。在第三電極1012之上設(shè)置有第二配向膜1013，用于控制液晶透鏡第二基板1002 —側(cè)液晶分子的初始取向。液晶層1014被封裝在第一基板1001與第二基板1002之間，其他如周邊封框膠、間隙子等圖中未畫出。
[0024]參照?qǐng)D4和圖5，第一電極組1003的各個(gè)條形電極與第二電極組1007的各個(gè)條形電極都具有相同的寬度W，電極間距與寬度約1:1分布。相鄰電極E03中心與E04中心間距為2W，此時(shí)可以使屏蔽板1005在X方向投影的寬度WS小于或者等于21
[0025]根據(jù)以上描述，將具有區(qū)域電壓極小值的電極如E03(E07，E15，E19等)與具有區(qū)域電壓極大值的電極E04(E08，E14，E18)分別設(shè)置在不同層，通過其間的絕緣層和金屬屏蔽層的作用，減小兩者在水平方向的電場(chǎng)強(qiáng)度(如圖6所示)，改善不穩(wěn)定區(qū)域液晶分子的取向，同時(shí)，通過設(shè)置遮光層用于遮擋不穩(wěn)定區(qū)域引起的串?dāng)_，改善菲涅爾液晶透鏡聚焦特性。
[0026]如圖7所示為本專利液晶透鏡第二實(shí)施例示意圖。該液晶透鏡含有多個(gè)液晶透鏡單元2000，圖中只畫出了一個(gè)液晶透鏡單元，每個(gè)液晶透鏡單元具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，該液晶透鏡單元2000包含第一基板2001、第二基板2002與封裝在該第一基板2001與第二基板2002之間的液晶材料。第一基板2001與第二基板2002相對(duì)設(shè)置，均由玻璃等透明材料制成。在第一基板2001上設(shè)置有第一絕緣層2004以及位于第一絕緣層2004之上的第三絕緣層2010，該第一絕緣層2004上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組2003，該第三絕緣層2010上設(shè)置有多個(gè)第二電極組2007，每個(gè)第一電極組2003及第三電極組2007分別由多個(gè)電極間隔排列形成。該第二基板2002上設(shè)置有第四絕緣層2009，該第四絕緣層2009上設(shè)有第二電極2012。第一絕緣層2004、第三絕緣層2010、第四絕緣層2009可以是氮化硅或者氧化硅等材料。還包括屏蔽層2006，該屏蔽層2006設(shè)置在該第一絕緣層2004與該第三絕緣層2010之間。該屏蔽層2006上設(shè)置有屏蔽板2005。與第一實(shí)施例不同的是，第一電極組2003與第二電極組2007 分別還包括多個(gè)交錯(cuò)電極E04、E05、E06、E07、E15、E16、E17、E18 及 E01、E02、E03、E08、E09、E10、E11、E12、E13、E14、E19、E20、E21。在形成第一電極組2003時(shí)，第一電極組2003中的交錯(cuò)電極E0102在該第一基板的厚度方向上正對(duì)設(shè)置在該第三絕緣層上的第二電極組2007中電極EOl與E02的間隙設(shè)置。第一電極組2003的交錯(cuò)電極E0203位于第二電極組2007的條形電極E02與E03之間等等；在形成第二電極組2007時(shí)，第二電極組2007的交錯(cuò)電極E0405位于第一電極組2003的條形電極E04與E05之間，第二電極組2007的交錯(cuò)電極E0506位于第一電極組2003的條形電極E05與E06之間等等；形成雙層交錯(cuò)的電極結(jié)構(gòu)后，可以在每個(gè)區(qū)域內(nèi)將電壓梯度分得更細(xì)。[0027]當(dāng)然，可以理解的，第二實(shí)施例中不必設(shè)置雙層交錯(cuò)電極，設(shè)置單層交錯(cuò)電極也能實(shí)現(xiàn)電壓梯度細(xì)分的功能。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種液晶透鏡，用于立體顯示，包含第一基板、第二基板以及液晶材料，第一基板與第二基板相對(duì)設(shè)置，該第一基板上設(shè)置有第一絕緣層，位于第一絕緣層之上的第三絕緣層，該第一絕緣層上間隔設(shè)置有多個(gè)第一電極組，該第三絕緣層上設(shè)置有多個(gè)第二電極組，所述第一電極組及第二電極組分別由多個(gè)電極間隔排列形成，該第二基板上設(shè)置有第四絕緣層，該第四絕緣層上設(shè)有第三電極，該液晶材料封裝在該第一基板與該第二基板之間； 其特征在于，所述第一電極組與該第二電極組在沿該第一基板的寬度方向上交替設(shè)置，還包括屏蔽層，該屏蔽層設(shè)置在該第一絕緣層與該第三絕緣層之間，該屏蔽層在所述第一電極組與所述第二電極組相鄰的位置處分別設(shè)有屏蔽板，該屏蔽板由導(dǎo)電材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，每個(gè)第一電極組兩側(cè)的兩個(gè)屏蔽板相對(duì)該第一絕緣層呈“八”字形設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，該屏蔽板位于所述第一電極組與所述第二電極組中兩個(gè)相鄰電極的中間位置處，且該屏蔽板的寬度小于或等于該兩個(gè)相鄰電極中心的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的液晶透鏡，其特征在于，該屏蔽層由絕緣材料制成，該屏蔽板由導(dǎo)電的金屬或合金材料制成，或者該屏蔽板由透明導(dǎo)電材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，該第一電極與第二電極為條形電極，該第二電極為平面電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，該第二基板上設(shè)置有遮光板，所述遮光板分別在該第一基板的厚度方向上正對(duì)所述屏蔽板設(shè)置，所述遮光板的寬度略大于該屏蔽板的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，該第三絕緣層之上設(shè)有第一配向?qū)?，在該第四絕緣層之下設(shè)置有第二配向?qū)?，該第一配向?qū)优c該第二配向?qū)臃謩e由聚酰亞胺制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，還包括多個(gè)交錯(cuò)電極，所述交錯(cuò)電極設(shè)置在該第一絕緣層上，所述交錯(cuò)電極在該第一基板的厚度方向上正對(duì)設(shè)置在該第三絕緣層上的第二電極組中電極的間隙設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液晶透鏡，其特征在于，所述交錯(cuò)電極還設(shè)置在該第三絕緣層上，所述交錯(cuò)電極在該第一基板的厚度方向上正對(duì)設(shè)置在該第一絕緣層上的第一電極組中電極的間隙設(shè)置。
10.一種立體顯示裝置，包括顯示面板及液晶透鏡，其特征在于，該液晶透鏡選自權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的液晶透鏡，該液晶透鏡位于該顯示面板之前。
【文檔編號(hào)】G02F1/1343GK103760712SQ201410043041
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】向賢明, 張春光, 張濤 申請(qǐng)人:重慶卓美華視光電有限公司