專利名稱：液晶透鏡及其控制方法以及3d顯示裝置的制作方法
液晶透鏡及其控制方法以及3D顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液晶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液晶透鏡及其控制方法，還涉及一種采 用液晶透鏡的3D顯示裝置。
背景技術(shù)：
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。例如，傳統(tǒng)的光學(xué)變焦鏡組至少需要兩片以上透鏡相互配合移動才能達(dá)到變焦的 效果。在實際應(yīng)用過程中，此種光學(xué)變焦鏡組往往較為厚重且體積大，給用戶的使用帶來極 大的不便。LC Lens (Liquid Crystal Lens，液晶透鏡)是一種利用液晶分子雙折射特性以及 隨電場分布變化排列特性讓光束聚焦或是發(fā)散的光學(xué)組件。LCLens可通過改變操作電壓來 改變液晶分子的排列方向，進(jìn)而實現(xiàn)調(diào)變焦距的效果，LC Lens的輕薄特性更是一大優(yōu)勢， 其可以在小空間內(nèi)達(dá)到有效的光學(xué)變焦效果?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了達(dá)到所欲得到之相位延遲(phase retardation)的效果，一般的 液晶透鏡通常需要較厚的液晶層，但是過厚的液晶層會造成液晶透鏡的響應(yīng)時間過長。以 厚度60 μ m的液晶層為例，響應(yīng)時間約為30秒，且操作電壓需要超過30伏特。雖然現(xiàn)有技 術(shù)中可通過改變液晶透鏡的操作電壓來改善液晶聚焦時間，但是僅僅限于改變液晶透鏡的 聚焦時間，沒有改善液晶透鏡內(nèi)液晶分子回復(fù)到初始排列方向的過程中花費時間過長的問 題，用戶在使用時，仍然存在較大的不便。如何降低液晶透鏡的響應(yīng)時間，尤其是縮短液晶分子回復(fù)到初始排列方向的時 間，提高液晶透鏡的效率，是液晶技術(shù)領(lǐng)域研究的方向之一。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種液晶透鏡及其控制方法，以降低液晶透鏡的 響應(yīng)時間，尤其是縮短液晶分子回復(fù)到非透鏡效果狀態(tài)的時間，提高液晶透鏡的效率。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括兩個間隔 設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液 晶分子；其中，電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，第一電場用于改變液晶分子的排列方向，以使液晶 層具有透鏡效果；電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步產(chǎn)生第二電場，第二電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排 列方向，液晶分子在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第二電場的方向與液晶分子的初始排列方向至少部分 平行。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在兩個電極結(jié)構(gòu)之間形成電壓差來產(chǎn)生第一電 場，電壓差包括使液晶層產(chǎn)生透鏡效果的過驅(qū)動電壓差以及使液晶層保持透鏡效果的穩(wěn)定 電壓差，其中過驅(qū)動電壓差大于穩(wěn)定電壓差。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，兩個電極結(jié)構(gòu)包括第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)，第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，第二電極結(jié)構(gòu) 包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中第一延伸方向與第二 延伸方向交叉。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在第一條形電極與第二條形電極之間形成電壓差 來產(chǎn)生第一電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在多個第二條形電極之間形成電壓差來產(chǎn)生第二 電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一面電極，面電極與第二條 形電極層疊且絕緣設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在第一條形電極與第二條形電極及面電極之間形 成電壓差來產(chǎn)生第一電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在面電極與第二條形電極之間形成電壓差來產(chǎn)生 第二電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，初始排列方向與第一延伸方向平行。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，兩個電極結(jié)構(gòu)包括第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極結(jié)構(gòu)，第 一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，第二電極結(jié)構(gòu) 包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中第一延伸方向與第二 延伸方向平行。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在第一條形電極與第二條形電極之間形成電壓差 來產(chǎn)生第一電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，通過在多個第一條形電極之間和/或多個第二條形電 極之間形成電壓差來產(chǎn)生第二電場。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第一電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于第一條形電極之間的 第一高阻材料層，和/或第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于第二條形電極之間的第二高阻材料層。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，初始排列方向與第一延伸方向交叉。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，液晶透鏡還包括第一基板和第二基板，兩個電極結(jié)構(gòu) 分別設(shè)置于第一基板和第二基板上。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，液晶透鏡還包括第一配向?qū)雍偷诙湎驅(qū)樱谝慌湎?層和第二配向?qū)酉嗷ヅ浜弦允挂壕Х肿友爻跏寂帕蟹较蚺帕?。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括第一電極 結(jié)構(gòu)；第二電極結(jié)構(gòu)，與第一電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置；液晶層，設(shè)置于第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極 結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔 設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第 二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中，第一延伸方向與第二延伸方向交叉，第二電極 結(jié)構(gòu)用于在液晶分子回復(fù)到初始排列方向的過程中產(chǎn)生與初始排列方向至少部分平行的 電場，其中，液晶分子在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，初始排列方向與第一延伸方向平行。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括第一電極結(jié)構(gòu)；第二電極結(jié)構(gòu)，與第一電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置；液晶層，設(shè)置于第一電極結(jié)構(gòu)和第二電極 結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔 設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第 二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中第一延伸方向與第二延伸方向平行，多個第一 條形電極之間和/或多個第二條形電極之間在液晶分子回復(fù)到初始排列方向的過程中產(chǎn) 生與初始排列方向至少部分平行的電場，其中，液晶分子在初始排列方向時，液晶層不具有 透鏡效果。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第一電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于第一條形電極之間的 第一高阻材料層，和/或第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于第二條形電極之間的第二高阻材料層。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括兩個間隔 設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液 晶分子；其中電極結(jié)構(gòu)在液晶分子回復(fù)到初始排列方向的過程中產(chǎn)生與初始排列方向至少 部分平行的電場，其中，液晶分子在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括相對設(shè)置 的兩個電極結(jié)構(gòu)；設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間的液晶層；其中，電極結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生第一電場， 第一電場使液晶層中的液晶分子處于第一光學(xué)狀態(tài)，從而使液晶層具有透鏡效果；電極結(jié) 構(gòu)還用于產(chǎn)生第二電場，第二電場使液晶層中的液晶分子處于第二光學(xué)狀態(tài)，從而使液晶 層不具有透鏡效果。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡，包括相對設(shè)置 的兩個電極結(jié)構(gòu)；設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間的液晶層；其中，電極結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生第一電場， 第一電場使液晶層中的液晶分子處于第一排列狀態(tài)，從而使液晶層具有透鏡效果；電極結(jié) 構(gòu)還用于產(chǎn)生第二電場，第二電場使液晶層中的液晶分子處于第二排列狀態(tài)，從而使液晶 層不具有透鏡效果。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡的控制方法，包 括提供一第一電場，第一電場用于改變液晶分子的排列方向，以使液晶層產(chǎn)生透鏡效果； 提供一第二電場，第二電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排列方向，其中，液晶分子在初始排 列方向時，液晶層不具有透鏡效果。根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例，第二電場的方向與液晶分子的初始排列方向至少部分 平行。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種液晶透鏡的控制方法，包 括提供一第一電場，第一電場用于使液晶分子處于第一排列狀態(tài)，第一排列狀態(tài)為使得液 晶層具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態(tài)；提供一第二電場，第二電場用于使液晶分子處 于第二排列狀態(tài)，第二排列狀態(tài)為使得液晶層不具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態(tài)。本發(fā)明為解決技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種3D顯示裝置，該裝置包括 液晶透鏡，該液晶透鏡包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之 間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，第一電場 用于改變液晶分子的排列方向，以使液晶層具有透鏡效果；電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步產(chǎn)生第二電場， 第二電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排列方向，在初始排列方向下，液晶層不具有透鏡效
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通過上述方式，極大的降低了液晶透鏡的響應(yīng)時間，尤其是縮短了液晶層內(nèi)的液 晶分子回復(fù)到非透鏡效果狀態(tài)的時間，進(jìn)而極大的提高了液晶透鏡的效率，利于液晶透鏡 的推廣。

圖1是本發(fā)明提供的液晶透鏡第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明的第一較佳實施例中第一電場的示意圖；圖3是本發(fā)明的第一較佳實施例中第二電場的一示意圖；圖4是本發(fā)明的第一較佳實施例中第二電場的另一示意圖；圖5是本發(fā)明的提供的液晶透鏡第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖及第二電場的示意圖；圖6是本發(fā)明提供的液晶透鏡第三較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明的第三較佳實施例中第一電場的示意圖；圖8是本發(fā)明的第三較佳實施例中第二電場的示意圖；圖9是本發(fā)明的第三較佳實施例中部分結(jié)構(gòu)另一種示意圖；圖10是本發(fā)明提供的液晶透鏡的控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的液晶透鏡包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)以及液晶層。其中，液晶層 設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間，液晶層包括多個液晶分子。在具體實施過程中，該電極結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生一第一電場，第一電場使得液晶分子處 于第一排列狀態(tài)，以使液晶層具有透鏡效果。進(jìn)一步的，該電極結(jié)構(gòu)還用于產(chǎn)生一第二電 場，第二電場用于使液晶分子處于第二排列狀態(tài)。液晶分子在第二排列狀態(tài)時，液晶層不具 有透鏡效果。請參閱圖1，圖1示出了本發(fā)明提供的液晶透鏡的第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，液晶透鏡依次包括第一基板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，包括多個第一條形電極121。多個 第一條形電極121相互間隔設(shè)置，且沿第一延伸方向Dl延伸。第二電極結(jié)構(gòu)16設(shè)置于第二基板17上，包括多個第二條形電極161、介電層162 以及面電極163。其中，多個第二條形電極161相互間隔設(shè)置，且沿第二延伸方向D2延伸。 面電極163與第二條形電極161層疊且絕緣設(shè)置。介電層162設(shè)置于第二條形電極161和 面電極163之間，當(dāng)然，多個第二條形電極161與面電極163之間也可設(shè)置其它使得兩者絕 緣的物質(zhì)，此處不一一列舉。在本實施例中，面電極163與第二基板17相鄰設(shè)置。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，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。在具體實施過程中，第一延伸方向Dl與第二延伸方向D2相互交叉。優(yōu)選的，第一延伸方向Dl和第二延伸方向D2相互垂直。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 層15相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。在本實施例中，通過摩擦配向或輻射配 向等方式，使得第一配向?qū)?3的配向方向D3和第二配向?qū)?5的配向方向D4均與第一延 伸方向Dl平行，使得液晶分子的初始排列方向平行于第一延伸方向D1。優(yōu)選的，第一基板11和第二基板17均為玻璃基板，當(dāng)然也可以是其它材料的透明 基板，只要使得光線能夠透過即可，此處不一一列舉。優(yōu)選的，第一條形電極121、第二條形電極161和面電極163均為透明導(dǎo)電層，譬如 可為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, I TO)或銦鋅氧化物(IndiumZinc Oxide, IZO)，此處
不一一列舉。優(yōu)選的，介電層162為透明絕緣材料，譬如可為氧化硅(SiOx)或是氮化硅(SiNx)， 此處不一一列舉。本發(fā)明第一較佳實施例的工作原理描述如下其中，第一電場的產(chǎn)生過程描述如下請參閱圖2，在多個第一條形電極121上施加適當(dāng)?shù)碾妷篤l、V2、V3以及V4，其中， 為保證形成良好的透鏡效果，V1、V2、V3分別相對V4對稱。在具體實施過程中，在第二條形 電極161上施加零電壓或參考電壓Vref，同時在面電極163上也同樣施加零電壓或參考電 壓Vref。這樣，在多個第一條形電極121與第二條形電極161及面電極163之間形成對應(yīng) 的電壓差，該多個電壓差在液晶層14內(nèi)產(chǎn)生第一電場。液晶層14內(nèi)的液晶分子在第一電 場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)而形成以Vl或V4為中 心的透鏡，達(dá)到使得液晶層14具有透鏡的效果，從而實現(xiàn)聚焦或發(fā)散的目的。圖2所示在7個第一條形電極121施加相應(yīng)的電壓僅為說明透鏡的形成過程，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。根據(jù)所需透鏡的參數(shù)，可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整施加電壓的第一條形電極121 的個數(shù)及電壓值。譬如在一般情況下，第一條形電極121的個數(shù)選擇為奇數(shù)個，施加電壓以 中間的一個第一條形電極121對稱，從形成以中間電極對稱的透鏡結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也可以選擇 第一條形電極121的個數(shù)為偶數(shù)個，施加電壓以中間的兩個第一條形電極121對稱，從形成 以中間兩個第一條形電極121對稱的透鏡結(jié)構(gòu)。在第一較佳實施例中，為了加快液晶透鏡產(chǎn)生透鏡效果的時間，在液晶層產(chǎn)生透 鏡效果的過程中，電壓V1、V2、V3以及V4采用過驅(qū)動電壓(overdrive voltage)，使得電壓 VI、V2、V3以及V4與零電壓或參考電壓Vref配合形成一過驅(qū)動電壓差。該過驅(qū)動電壓差 在液晶層14內(nèi)產(chǎn)生較大的第一電場，使得液晶分子在較大的第一電場的作用下的變化速 度加快。在適當(dāng)時間之后，電壓V1、V2、V3以及V4再切回至穩(wěn)定電壓，使得液晶層14內(nèi)保 持穩(wěn)定電壓差，該穩(wěn)定電壓差使液晶層14保持透鏡效果。由于過驅(qū)動電壓差大于穩(wěn)定電壓 差，極大的加速了液晶透鏡產(chǎn)生透鏡效果的時間。其中，第二電場的產(chǎn)生過程描述如下請參閱圖3，在第二條形電極161上均施加同樣一電壓VI，在面電極163上施加零 電壓或參考電壓Vref。這樣，在第二條形電極161與面電極163之間形成一電壓差，進(jìn)而產(chǎn) 生第二電場。該第二電場的方向同樣平行或者至少部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，快速回復(fù)到初始排列方向，根據(jù)液晶分子在液晶層14 內(nèi)的排布情況，在初始排列方向時，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層14 不再具有透鏡效果。請參閱圖4，圖4示出了第二電場的另一種產(chǎn)生方式。在相鄰的第二條形電極161 上交替的施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref。這樣，相鄰的第二條形電極161之間形成 一電壓差，進(jìn)而產(chǎn)生第二電場。其中，第二電場的方向平行或者至少部分平行于液晶分子的 初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，加速回復(fù)到初始排列方向，根據(jù)液晶分 子在液晶層14內(nèi)的排布情況，在初始排列方向時，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度基本一 致，液晶層14不再具有透鏡效果。請參閱圖5，圖5是本發(fā)明的提供的液晶透鏡第二較佳實施例的結(jié)構(gòu)圖及第二電 場的示意圖。圖5所示的液晶透鏡與圖1-圖4所示的第一實施方式的液晶透鏡結(jié)構(gòu)基本相似。第二實施方式的液晶透鏡與第一實施方式的液晶透鏡的主要區(qū)別點為第二實施 方式的液晶透鏡的第二電極結(jié)構(gòu)26包括設(shè)置于第二基板27上的多個第二條形電極沈1。 也就是，第二電極結(jié)構(gòu)26省略了第一實施方式中的第二條形電極161與第二基板17之間 的面電極163及其附屬介電層162的結(jié)構(gòu)。由于器件結(jié)構(gòu)的改變，第二實施方式液晶透鏡工作原理亦發(fā)生相應(yīng)的變化，具體 描述如下其中，第一電場的產(chǎn)生過程描述如下在多個第一條形電極221上施加適當(dāng)?shù)碾妷海缫灾虚g的第一條形電極221對 稱的驅(qū)動電壓，在第二條形電極261上施加零電壓或參考電壓Vref。這樣，在多個第一條 形電極221與第二條形電極261之間形成對應(yīng)的電壓差，該多個電壓差在液晶層M內(nèi)產(chǎn)生 第一電場。液晶層M內(nèi)的液晶分子在第一電場的作用下排列方向發(fā)生改變，根據(jù)液晶分子 在液晶層M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)而形成以中間電極為中心的透鏡，達(dá)到使得液晶層M具有透鏡的效 果，從而實現(xiàn)聚焦或發(fā)散的目的。同樣地，為了加快形成液晶透鏡的形成過程，該驅(qū)動電壓亦可采用過驅(qū)動電壓的 方式，其方法與第一實施方式類似，在此不再贅述。其中，第二電場的產(chǎn)生過程描述如下在相鄰的第二條形電極261上交替的施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref。這 樣，相鄰的第二條形電極261之間形成一電壓差，進(jìn)而產(chǎn)生第二電場。其中，第二電場的 方向平行或者至少部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用 下，加速回復(fù)到初始排列方向，根據(jù)液晶分子在液晶層M內(nèi)的排布情況，在初始排列方向 時，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層24不再具有透鏡效果。通過上述方 式可省略面電極及介質(zhì)層，減少了制程工序。請參閱圖6，圖6示出了本發(fā)明提供的液晶透鏡的第三較佳實施例的結(jié)構(gòu)。在本實施例中，液晶透鏡依次包括第一基板31、第一電極結(jié)構(gòu)32、第一配向?qū)?3、 液晶層34、第二配向?qū)?5、第二電極結(jié)構(gòu)36以及第二基板37。其中，第一電極結(jié)構(gòu)32設(shè)置于第一基板31上，包括多個第一條形電極321。該第
10一條形電極321相互間隔設(shè)置且沿第一延伸方向Dl延伸。第二電極結(jié)構(gòu)36設(shè)置于第二基板37上，包括多個第二條形電極361。該第二條 形電極361相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向D2延伸。在第三較佳實施例中，第一延伸方向 Dl與第二延伸方向D2平行。液晶層34設(shè)置于第一電極結(jié)構(gòu)32和第二電極結(jié)構(gòu)36之間，第一配向?qū)?3設(shè)置 于液晶層34與第一電極結(jié)構(gòu)32之間，第二配向?qū)?5設(shè)置于液晶層34與第二電極結(jié)構(gòu)36 之間。液晶層34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 層35相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。第一配向?qū)?3的配向方向D3和第二 配向?qū)?5的配向方向D4與第一延伸方向Dl交叉，使得液晶分子的初始排列方向與第一延 伸方向Dl交叉。優(yōu)選的，液晶分子的初始排列方向與第一延伸方向Dl垂直。優(yōu)選的，第一基板31和第二基板37均為玻璃基板，當(dāng)然也可以是其它材料的透明 基板，只要使得光線能夠透過即可，此處不一一列舉。優(yōu)選的，第一條形電極321和第二條形電極361均為透明導(dǎo)電層，譬如可為銦錫氧 化物Gndium Tin Oxide，ΙΤ0)或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZ0)，此處不——列舉。第三較佳實施例的工作原理描述如下請參閱圖7，在第一條形電極321上施加電壓Vl和V2，其中，圖6中的兩個Vl相 對于V2對稱，以保證液晶層34形成一良好的透鏡效果。在具體實施過程中，在第二條形電 極361均施加零電壓或參考電壓Vref，由此在第一條形電極321和第二條形電極361之間 形成一電壓差，進(jìn)而產(chǎn)生第一電場。液晶層34內(nèi)的液晶分子在第一電場的作用下排列方 向發(fā)生改變，根據(jù)液晶分子在液晶層34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)而形成以Vl或V2為中心的透鏡，達(dá)到使 得液晶層34具有透鏡的效果，從而實現(xiàn)聚焦的目的。圖7所示在3個第一條形電極321施加相應(yīng)的電壓僅為說明透鏡的形成過程，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，根據(jù)所需透鏡的參數(shù)，可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整施加電壓的第一條形電極321 的個數(shù)及電壓值。譬如在一般情況下，第一條形電極321的個數(shù)選擇為奇數(shù)個，施加電壓以 中間的一個第一條形電極321對稱，從形成以中間電極對稱的透鏡結(jié)構(gòu)；當(dāng)然，也可以選擇 第一條形電極221的個數(shù)為偶數(shù)個，施加電壓以中間的兩個第一條形電極321對稱，從形成 以中間兩個第一條形電極321對稱的透鏡結(jié)構(gòu)。在第三較佳實施例中，為了加快液晶透鏡的聚焦時間，優(yōu)選采用與第一較佳實施 例相同的過驅(qū)動方案。也就是，第一條形電極321和第二條形電極361之間的電壓差包括 使液晶層34產(chǎn)生透鏡效果的過驅(qū)動電壓差以及使液晶層34保持透鏡效果的穩(wěn)定電壓差， 其中過驅(qū)動電壓差大于穩(wěn)定電壓差。請參閱圖8，在相鄰的第一條形電極321交替施加電壓Vl和零電壓或參考電壓 Vref,同時在相鄰的第二條形電極361也交替施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref，由此 在相鄰的第一條形電極321之間以及在相鄰的第二條形電極361之間分別形成電壓差。該 電壓差在液晶層34產(chǎn)生第二電場。該第二電場的方向平行或者部分平行于液晶分子的初 始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，加速回復(fù)至液晶分子的初始排列方向，根 據(jù)液晶分子在液晶層34內(nèi)的排布情況，不同區(qū)域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層34不再具有透鏡效果。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以想到僅在第一條形電極321之間或 者僅在第二條形電極361之間形成上述電壓差亦可實現(xiàn)上述目的。
在更優(yōu)選實施例中，第一電極結(jié)構(gòu)32進(jìn)一步包括設(shè)置于第一條形電極321之間的 第一高阻材料層322。第二電極結(jié)構(gòu)36進(jìn)一步包括設(shè)置于第二條形電極361之間的第二高 阻材料層362。使用第一高阻材料層322和第二高阻材料層362可以使得電場的分布更加 的均勻。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以想到高阻材料層可僅在第一條形電極321之間或者僅在 第二條形電極361之間。高阻材料層同樣適用于上述第一和第二較佳實施例。
請參閱圖9，在第三較佳實施例中，第二電極結(jié)構(gòu)36還可以包括面電極363以及介 電層364，面電極363設(shè)置于第二條形電極361和第二基板37之間，且與第二電極結(jié)構(gòu)36 絕緣設(shè)置，面電極363與第二條形電極361中間設(shè)置介電層364。在具體實施過程中，可通 過在第二條形電極361與面電極363形成電壓差來產(chǎn)生第二電場，以加速液晶分子的回復(fù)。 具體的形成第二電場的過程請結(jié)合圖4以及第一較佳實施例中關(guān)于圖4的描述，此處不再 一一贅述。本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以想到在第一電極結(jié)構(gòu)31內(nèi)設(shè)置面電極及介質(zhì)層。請參閱圖10，圖10示出了本發(fā)明實施例提供的液晶透鏡的控制方法的流程。在步驟S1001中，提供一第一電場，該第一電場用于改變液晶分子的排列方向，使 得液晶層處于第一狀態(tài)，在第一狀態(tài)下，液晶層具有透鏡效果；在步驟S1002中，提供一第二電場，該第二電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排列 方向；其中，在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。優(yōu)選的，該第二電場的方向與液晶分子的初始排列方向至少部分平行，其中，初始 排列方向為未提供第一電場時液晶分子的排列方向。在上述實施例中描述了利用第二電場 使得液晶分子回復(fù)到由配向方向決定的初始排列方向，但本發(fā)明并局限于此。在其他實施例中，通過產(chǎn)生第一電場使液晶分子處于第一排列狀態(tài)。此時，液晶分 子處于第一光學(xué)狀態(tài)，從而使液晶層具有透鏡效果。通過產(chǎn)生第二電場使液晶分子處于第 二排列狀態(tài)。此時，液晶分子處于第二光學(xué)狀態(tài)，從而使液晶層不具有透鏡效果。值得注意 的是，在其他實施例中，第二電場的作用不僅限于使液晶分子的排列方向回復(fù)到未施加電 場時的初始排列方向，也可以是使得液晶分子處于一種其他的排列狀態(tài)，只要能夠消除液 晶層的透鏡效果，并且能夠使光線按照原定方向傳播的作用，均包含在本發(fā)明的精神之中， 在此不再一一列舉。關(guān)于液晶透鏡的控制方法具體過程請參閱上文關(guān)于第一較佳實施例、第二較佳實 施例和第三較佳實施例的描述，此處不再贅述。本發(fā)明實施例還提供一種3D顯示裝置，該3D顯示裝置包括本發(fā)明實施例提供的 液晶透鏡，其中，液晶透鏡包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)，還包括設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間 的液晶層，液晶層包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子。在具體實施過程中，3D顯示裝置中液晶透鏡的電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，第一電場 用于改變液晶分子的排列方向，以使液晶層具有透鏡效果；電極結(jié)構(gòu)還產(chǎn)生第二電場，第二 電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排列方向，在初始排列方向下，液晶層不具有透鏡效果。鑒于3D顯示裝置中的液晶透鏡在上文已有詳細(xì)的描述，此處不再贅述。本發(fā)明實施例極大的降低了液晶透鏡的響應(yīng)時間，尤其是縮短了液晶層內(nèi)的液晶 分子回復(fù)到非透鏡效果狀態(tài)的時間，進(jìn)而極大的提高了液晶透鏡的效率，利于液晶透鏡的推廣。 在上述實施例中，僅對本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種液晶透鏡，其特征在于，包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于所述兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，所述第一電場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；所述電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步產(chǎn)生第二電場，所述第二電場用于使所述液晶分子回復(fù)到初始排 列方向，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第二電場的方向與所述液晶分子 的初始排列方向至少部分平行。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述兩個電極結(jié)構(gòu)之間形成電 壓差來產(chǎn)生所述第一電場，所述電壓差包括使所述液晶層產(chǎn)生透鏡效果的過驅(qū)動電壓差以 及使所述液晶層保持透鏡效果的穩(wěn)定電壓差，其中所述過驅(qū)動電壓差大于所述穩(wěn)定電壓 差。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，所述兩個電極結(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)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一 條形電極，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電 極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向交叉。
5.如權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述第一條形電極與所述第二 條形電極之間形成電壓差來產(chǎn)生所述第一電場。
6.如權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述多個第二條形電極之間形 成電壓差來產(chǎn)生所述第二電場。
7.如權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括一面電 極，所述面電極與所述第二條形電極層疊且絕緣設(shè)置。
8.如權(quán)利要求7所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述第一條形電極與所述第二 條形電極及所述面電極之間形成電壓差來產(chǎn)生所述第一電場。
9.如權(quán)利要求7所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述面電極與所述第二條形電 極之間形成電壓差來產(chǎn)生所述第二電場。
10.如權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其特征在于，所述初始排列方向與所述第一延伸方 向平行。
11.如權(quán)利要求1所述的液晶透鏡，其特征在于，所述兩個電極結(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)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一 條形電極，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電 極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向平行。
12.如權(quán)利要求11所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述第一條形電極與所述第 二條形電極之間形成電壓差來產(chǎn)生所述第一電場。
13.如權(quán)利要求11所述的液晶透鏡，其特征在于，通過在所述多個第一條形電極之間 和/或所述多個第二條形電極之間形成電壓差來產(chǎn)生所述第二電場。
14.如權(quán)利要求11所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第一電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于所述第一條形電極之間的第一高阻材料層，和/或所述第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于 所述第二條形電極之間的第二高阻材料層。
15.如權(quán)利要求11所述的液晶透鏡，其特征在于，所述初始排列方向與所述第一延伸 方向交叉。
16.如權(quán)利要求1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。
17.如權(quán)利要求1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?二配向?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?方向排列。
18.一種液晶透鏡，其特征在于，包括第一電極結(jié)構(gòu)；第二電極結(jié)構(gòu)，與所述第一電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置；液晶層，設(shè)置于所述第一電極結(jié)構(gòu)和所述第二電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向 排列的多個液晶分子；其中，所述第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電 極，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其 中，所述第一延伸方向與所述第二延伸方向交叉，所述第二電極結(jié)構(gòu)用于在所述液晶分子 回復(fù)到初始排列方向的過程中產(chǎn)生與所述初始排列方向至少部分平行的電場，其中，液晶 分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果。
19.如權(quán)利要求18所述的液晶透鏡，其特征在于，所述初始排列方向與所述第一延伸 方向平行。
20.一種液晶透鏡，其特征在于，包括第一電極結(jié)構(gòu)；第二電極結(jié)構(gòu)，與所述第一電極結(jié)構(gòu)間隔設(shè)置；液晶層，設(shè)置于所述第一電極結(jié)構(gòu)和所述第二電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向 排列的多個液晶分子；其中，所述第一電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電 極，所述第二電極結(jié)構(gòu)包括相互間隔設(shè)置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其 中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向平行，所述多個第一條形電極之間和/或所述多 個第二條形電極之間在所述液晶分子回復(fù)到所述初始排列方向的過程中產(chǎn)生與所述初始 排列方向至少部分平行的電場，其中，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有 透鏡效果。
21.如權(quán)利要求20所述的液晶透鏡，其特征在于，所述第一電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置 于所述第一條形電極之間的第一高阻材料層，和/或所述第二電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括設(shè)置于 所述第二條形電極之間的第二高阻材料層。
22.一種液晶透鏡，其特征在于，包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于所述兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中所述電極結(jié)構(gòu)在所述液晶分子回復(fù)到初始排列方向的過程中產(chǎn)生與所述初始排 列方向至少部分平行的電場，其中，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透 鏡效果。
23.一種液晶透鏡，其特征在于，包括 相對設(shè)置的兩個電極結(jié)構(gòu)；設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間的液晶層；其中，所述電極結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生第一電場，所述第一電場使所述液晶層中的液晶分子處 于第一光學(xué)狀態(tài)，從而使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結(jié)構(gòu)還用于產(chǎn)生第二電場，所述第二電場使所述液晶層中的液晶分子處于第 二光學(xué)狀態(tài)，從而使所述液晶層不具有透鏡效果。
24.一種液晶透鏡，其特征在于，包括 相對設(shè)置的兩個電極結(jié)構(gòu)；設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間的液晶層；其中，所述電極結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生第一電場，所述第一電場使所述液晶層中的液晶分子處 于第一排列狀態(tài)，從而使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結(jié)構(gòu)還用于產(chǎn)生第二電場，所述第二電場使所述液晶層中的液晶分子處于第 二排列狀態(tài)，從而使所述液晶層不具有透鏡效果。
25.一種液晶透鏡的控制方法，其特征在于，包括提供一第一電場，所述第一電場用于改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層 產(chǎn)生透鏡效果；提供一第二電場，所述第二電場用于使所述液晶分子回復(fù)到初始排列方向，其中，所述 液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果。
26.如權(quán)利要求25所述的液晶透鏡的控制方法，其特征在于，所述第二電場的方向與 所述液晶分子的初始排列方向至少部分平行。
27.一種液晶透鏡的控制方法，其特征在于，包括提供一第一電場，所述第一電場用于使液晶分子處于第一排列狀態(tài)，所述第一排列狀 態(tài)為使得所述液晶層具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態(tài)；提供一第二電場，所述第二電場用于使液晶分子處于第二排列狀態(tài)，所述第二排列狀 態(tài)為使得所述液晶層不具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態(tài)。
28.—種3D顯示裝置，其特征在于，所述裝置包括液晶透鏡，所述液晶透鏡包括 兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于所述兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，所述第一電場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；所述電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步產(chǎn)生第二電場，所述第二電場用于使所述液晶分子回復(fù)到初始排 列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶層不具有透鏡效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶透鏡及其控制方法。該液晶透鏡包括兩個間隔設(shè)置的電極結(jié)構(gòu)；液晶層，設(shè)置于兩個電極結(jié)構(gòu)之間，并包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子。該電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第一電場，第一電場用于改變液晶分子的排列方向，以使液晶層具有透鏡效果。該電極結(jié)構(gòu)進(jìn)一步產(chǎn)生第二電場，第二電場用于使液晶分子回復(fù)到初始排列方向，液晶分子在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。本發(fā)明降低了液晶透鏡的響應(yīng)時間，尤其是縮短了液晶層內(nèi)的液晶分子回復(fù)到非透鏡效果狀態(tài)的時間，提高了液晶透鏡的使用效率，利于液晶透鏡的推廣。
文檔編號G02B27/22GK102062985SQ20101054643
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者李建軍, 陳博詮, 陳致維, 黃乙白 申請人:深圳超多維光電子有限公司