專利名稱：一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡及其立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體顯示裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)二維顯示與三維顯示之間自由轉(zhuǎn)換并且可以在二維觀測平面內(nèi)有效優(yōu)化觀測視角的立體顯示裝置，具體地說是一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡及其立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今立體顯示裝置越來越為大眾所熟悉，它主要是通過一定的處理使觀察者形成立體視覺。所謂立體視覺，即雙眼觀察事物可以分辨物體遠近形態(tài)的感覺，通過對左右眼分別接收不同的影像，在大腦重疊后感知到物體的層次感和景深，從而體驗到物體的立體感覺。因此，立體顯示裝置需要將左眼與右眼信號進行分離并分別被人的左眼和右眼獨立接收，從而可以讓觀察者形成物體的立體效果，完成立體顯示。目前，立體顯示裝置發(fā)展至今大致可以分為眼鏡式立體顯示裝置和裸眼式立體顯示裝置。顧名思義，眼鏡式立體顯示裝置的觀察者需要佩戴響應設(shè)計類型的眼鏡從而獲得立體視覺效果；而裸眼式立體顯示裝置的觀察者則無需佩戴任何附加配件，如正常觀看一般于立體顯示裝置前即可獲得立體視覺效果，由于裸眼式觀測的方便性，目前正在越來越多地被研究討論。裸眼式立體顯示裝置的技術(shù)方法有多種，包括透鏡陣列、視差屏障、深度融合、指向背光等方法對左右眼信息進行空間分離。透鏡陣列式立體顯示裝置是將透鏡陣列設(shè)置于顯示面板與觀察者之間，一般貼附于顯示器前，主要基于光學折射原理對透過顯示器的光線進行傳播方向的改變，從而實現(xiàn)左右眼信息的分離。傳統(tǒng)的透鏡陣列采用折射率大于空氣的透明材料，通過設(shè)計透鏡外形曲面，利用微透鏡技術(shù)形成固定的光學元件置于顯示器前，從而實現(xiàn)三維立體視覺效果。由于該透鏡陣列為固定光學面的元件，故無法實現(xiàn)2D/3D 轉(zhuǎn)換功能。因此，一種由電驅(qū)動液晶代替該固定關(guān)系元件的電驅(qū)動液晶透鏡正在越來越被重視，此液晶透鏡不僅可以實現(xiàn)等效的聚焦透鏡陣列，還可以實現(xiàn)2D/3D的轉(zhuǎn)換。電驅(qū)動液晶透鏡由上下玻璃基板、框膠以及填充于玻璃基板間的液晶構(gòu)成，液晶及上下玻璃基板間分別有電極驅(qū)動，附圖1、附圖2示例了電驅(qū)動液晶透鏡的工作原理。附圖1為電驅(qū)動液晶透鏡二維顯示時的工作原理示意圖，該電驅(qū)動液晶透鏡有相對設(shè)置的第一基板11和第二基板12組成，第一基板11和第二基板12的相對面上分別設(shè)有第一電極 13和第二電極14，第一電極13和第二電極14之間填充有液晶層17，當顯示平面內(nèi)不施加外部電壓或施加電壓相同時，液晶層17中的液晶均保持相同的狀態(tài)，經(jīng)過液晶透鏡疊加的位相差相同，光路傳播不發(fā)生改變，則可以實現(xiàn)二維顯示；附圖2為電驅(qū)動液晶透鏡二維顯示時的工作原理示意圖，其結(jié)構(gòu)與圖1相同，當顯示平面內(nèi)施加不同的電壓，改變了電場的分布，從而使得液晶層17中的液晶存在著不同的狀態(tài)而形成類似于聚焦透鏡的有效折射率變化，經(jīng)過液晶透鏡的光線將根據(jù)折射率的不同而被改變傳播方向，從而可以實現(xiàn)三維顯不。目前的立體顯示裝置中采用的電驅(qū)動液晶透鏡可實現(xiàn)多視場(multi-view)的三維觀測，即通過設(shè)計電極間距、折射率變化曲線等可以實現(xiàn)多人多點同時感受三維視覺效果。但由于現(xiàn)有電驅(qū)動液晶透鏡中的電極一般設(shè)計為直線條狀，因此這種多人多點僅在一維方向展開，在整個二維觀測平面內(nèi)并不能完全有效的實現(xiàn)視角優(yōu)化?，F(xiàn)有電驅(qū)動液晶透鏡中的電極設(shè)計如附圖3所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的電驅(qū)動液晶透鏡難以在整個二維觀測平面內(nèi)使所有人得到較好三維視覺效果的缺陷，提供了一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡及其立體顯示裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的
一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，該電驅(qū)動液晶透鏡包括第一基板和相互面對設(shè)置的第二基板，第一基板與第二基板的相對面上分別設(shè)有第一電極和第二電極，第一電極和第二電極之間設(shè)有液晶層，所述的第一電極和液晶層之間設(shè)有第一配向?qū)?，第二電極和液晶層之間設(shè)有第二配向?qū)樱凰龅牡谝浑姌O在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板上，第一基板上的第一電極呈折線在長度方向上延伸。所述的第一電極呈波狀折線在長度方向上延伸。所述的第一電極的波長小于或等于二分之一第一電極的長度。所述第一電極的折線夾角大小位于90-180°之間。所述的第一電極和第二電極采用氧化銦錫或氧化銦鋅制成。所述的第二電極整面設(shè)置在第二基板與第一基板的對應面上。所述的液晶層采用正性液晶材料或者負性液晶材料制成。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種立體顯示裝置包括上述的電驅(qū)動液晶透鏡、液晶顯示面板和背光模組，用于顯示圖像的液晶顯示面板位于該電驅(qū)動液晶透鏡的下側(cè)并位于向液晶顯示面板提供光源的背光模組的上側(cè)。所述的液晶顯示面板位于電驅(qū)動液晶透鏡中第一基板的下側(cè)。所述的第一電極呈波狀折線在長度方向上延伸并且第一電極的波長長度大于液晶顯示面板上的單個子像素的長度。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點
本發(fā)明通過折線式的電極設(shè)計，使得出射光線可以在不同的一維方向上分離，從而實現(xiàn)二維平面內(nèi)的光路分離，并進而在三維顯示時對圖像信息進行二維多區(qū)域光路分離，配合左右眼驅(qū)動從而實現(xiàn)多視場視角優(yōu)化的三維觀測。本發(fā)明通過改變電驅(qū)動液晶透鏡中的電極結(jié)構(gòu)，破壞了現(xiàn)有透鏡設(shè)計的規(guī)律性從而改善了莫爾條紋，使得觀察者獲得更好的立體視覺感受。


附圖1為電驅(qū)動液晶透鏡二維顯示時的工作原理示意圖； 附圖2為電驅(qū)動液晶透鏡三維顯示時的工作原理示意圖； 附圖3為電驅(qū)動液晶透鏡現(xiàn)有技術(shù)的電極設(shè)計示意附圖4為本發(fā)明電驅(qū)動液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為本發(fā)明電驅(qū)動液晶透鏡優(yōu)選方式的電極結(jié)構(gòu)示意附圖6為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡在二維顯示時的工作示意
附圖7為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡在三維顯示時的工作示意
附圖8為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡的立體顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 一電驅(qū)動液晶透鏡；2—液晶顯示面板；3—背光模組；10—液晶透鏡單元； 11 一第一基板；12—第二基板；13—第一電極；14一第二電極；15—第一配向?qū)樱?6—第二配向?qū)樱?—液晶層；101—位相疊加平面；102—折射率變化曲面。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、優(yōu)點等更加清楚明白，以下以優(yōu)選的實施例對本發(fā)明進行進一步闡述。應當理解，具體實施例僅用于說明本發(fā)明而非限定本發(fā)明?，F(xiàn)將描述本發(fā)明的實施例，相同或相似的參考標號用于識別相同或功能上類似的元件，附圖并未描繪實際實施例的每個特征，所描繪的圖元元件亦非按比例繪制，附圖將以高度簡化的方式對實施例和發(fā)明加以說明。如圖4-9所示一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，該電驅(qū)動液晶透鏡1包括第一基板11和相互面對設(shè)置的第二基板12，第一基板11與第二基板12的相對面上分別設(shè)有采用氧化銦錫或氧化銦鋅制成的第一電極13和第二電極14，第一電極13和第二電極14之間設(shè)有采用正性液晶材料或者負性液晶材料制成的液晶層17，該第一電極13和液晶層17之間設(shè)有第一配向?qū)?5，第二電極14和液晶層17之間設(shè)有第二配向?qū)?6。第一電極13在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板11上，第一基板11上的第一電極13呈波狀折線在長度方向上延伸，其波長小于或等于二分之一第一電極13的長度，并且第一電極13的折線夾角大小位于90-180°之間；第二電極14整面設(shè)置在第二基板12與第一基板11的對應面上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種立體顯示裝置包括上述的電驅(qū)動液晶透鏡1、液晶顯示面板2和背光模組3，用于顯示圖像的液晶顯示面板2位于該電驅(qū)動液晶透鏡1的下側(cè)并位于向液晶顯示面板2提供光源的背光模組3的上側(cè)；并且液晶顯示面板2位于電驅(qū)動液晶透鏡1中第一基板11的下側(cè)，第一電極13呈波狀折線在長度方向上延伸并且第一電極13的波長長度大于液晶顯示面板2上的單個子像素的長度。如圖4為本發(fā)明電驅(qū)動液晶透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，電驅(qū)動液晶透鏡1包括第一基板 11、第二基板12、第一電極13、第二電極14、第一配向?qū)?5、第二配向?qū)?6、液晶層17 ；其中第一配向?qū)?5以整面形式鋪設(shè)在第一電極13和第一基板11上，第二電極14以整面形式鋪設(shè)在第二電極12上，第二配向?qū)?6以整面形式鋪設(shè)在第二電極14上，第一基板11和第二基板12上的第一配向?qū)?5和第二配向?qū)?6相對放置，液晶層17填充在第一配向?qū)?5 和第二配向?qū)?6之間，液晶層17既可采用正性液晶也可采用負性液晶。附圖5為本發(fā)明優(yōu)選方式的電驅(qū)動液晶透鏡的電極結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一電極13 在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板11上，第一基板11上的第一電極13呈三角波狀折線在長度方向上延伸，第一電極13的折線夾角大小位于90-180°之間；并且第一電極13的波長小于或等于二分之一第一電極13的長度并大于第一基板11后側(cè)的液晶顯示面板2上的單個子像素的長度。圖5中僅示例了若干個第一電極13，實際應用中第一電極13的個數(shù)與透鏡設(shè)計有關(guān)，可理解為整個電驅(qū)動液晶透鏡1中定義了若干個液晶透鏡單元10，每個液晶透鏡單元10包含了若干個第一電極13，液晶透鏡單元10的個數(shù)與顯示器橫向分辨率和所要求的視場數(shù)有關(guān)，需要多少個視場則液晶透鏡單元10包含多少個顯示像素且液晶透鏡覆蓋所有顯示區(qū)域，每個液晶透鏡單元10所包含第一電極13的數(shù)量與所設(shè)計電驅(qū)動液晶透鏡1的孔徑和焦距有關(guān)。附圖6為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡在二維顯示時的工作示意圖，當液晶透鏡單元10中的所有第一電極13均不施加電壓或施加相同電壓時，液晶透鏡的作用類似為一個整體的位相疊加平面101，光線將不改變傳播方向的透過整個電驅(qū)動液晶透鏡1，從而實現(xiàn)二維顯示。附圖7為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡在三維顯示時的工作示意圖，當每個液晶透鏡單元10內(nèi)，從單元中心至邊緣每個第一電極13施加逐漸變化的電壓值時，則液晶透鏡單元10將形成類似聚焦透鏡式的有效折射率變化曲面102，液晶透鏡單元10在顯示器橫向方向重復展開，從而將不同入射點的光線變換傳遞到不同的視場區(qū)域；從整個面板來看，光線的變化將在整個二維平面展開，其將有效改善現(xiàn)有設(shè)計在一個方向上展開所帶來的視角有限問題，從而提供更優(yōu)化的視角效果。附圖8為本發(fā)明采用優(yōu)選方式電極結(jié)構(gòu)的電驅(qū)動液晶透鏡的立體顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該立體顯示裝置包括上述的電驅(qū)動液晶透鏡1、液晶顯示面板2和背光模組3，液晶顯示面板2位于該電驅(qū)動液晶透鏡1的下側(cè)并位于背光模組3的上側(cè)；用于顯示圖像的液晶顯示面板2可以選用任何透射式顯示面板，背光模組3用來為液晶顯示面板2提供光源， 液晶顯示面板2和其下側(cè)的背光模組3組成正常的二維顯示模組?？梢钥刂贫S與三維顯示轉(zhuǎn)換的電驅(qū)動液晶透鏡1位于上述的二維顯示模組前將顯示信息傳遞給觀測者。當需要三維顯示時，電驅(qū)動液晶透鏡1對顯示模組的出射光線進行光路變換，從而實現(xiàn)左右眼信號的分離。由于電驅(qū)動液晶透鏡1中的電極結(jié)構(gòu)得到了改進，因此可以有效的優(yōu)化觀測視角，使觀測者在整個二維平面都能獲得較好的觀測視角；另外由于電極結(jié)構(gòu)的更改突破了現(xiàn)有電驅(qū)動液晶透鏡1的設(shè)計規(guī)律性，因此該立體顯示裝置可有效地改善莫爾條紋，使得觀察者充分獲得三維顯示帶來的立體視覺感受。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對本發(fā)明可進行各種修改和變化，這對于所述領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明意在覆蓋落入所附權(quán)利要求書范圍及其等效范圍內(nèi)的對本發(fā)明的所有修改和變化。另外本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，該電驅(qū)動液晶透鏡(1)包括第一基板(11)和相互面對設(shè)置的第二基板(12)，第一基板(11)與第二基板(12)的相對面上分別設(shè)有第一電極 (13)和第二電極(14)，第一電極(13)和第二電極(14)之間設(shè)有液晶層(17)，其特征在于所述的第一電極(13)和液晶層(17)之間設(shè)有第一配向?qū)?15)，第二電極(14)和液晶層(17) 之間設(shè)有第二配向?qū)?16)；所述的第一電極(13)在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板(11) 上，第一基板(11)上的第一電極(13 )呈折線在長度方向上延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述的第一電極 (13)呈波狀折線在長度方向上延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述的第一電極 (13)的波長小于或等于二分之一第一電極(13)的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述第一電極(13) 的折線夾角大小位于90-180°之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述的第一電極(13)和第二電極(14)采用氧化銦錫或氧化銦鋅制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述的第二電極(14)整面設(shè)置在第二基板(12)與第一基板(11)的對應面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡，其特征在于所述的液晶層(17) 采用正性液晶材料或者負性液晶材料制成。
8.一種立體顯示裝置，包括電驅(qū)動液晶透鏡(1)、液晶顯示面板(2)和背光模組(3)，用于顯示圖像的液晶顯示面板(2)位于向液晶顯示面板(2)提供光源的背光模組(3)的上側(cè)， 電驅(qū)動液晶透鏡(1)位于液晶顯示面板(2)的上側(cè)，其特征在于所述的電驅(qū)動液晶透鏡(1) 包括第一基板(11)和相互面對設(shè)置的第二基板(12)，第一基板(11)與第二基板(12)的相對面上分別設(shè)有第一電極(13)和第二電極(14)，第一電極(13)和第二電極(14)之間設(shè)有液晶層(17)，第一電極(13)和液晶層(17)之間設(shè)有第一配向?qū)?15)，第二電極(14)和液晶層(17)之間設(shè)有第二配向?qū)?16);所述的第一電極(13)在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板(11)上，第一基板(11)上的第一電極(13 )呈折線在長度方向上延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立體顯示裝置，其特征在于所述的液晶顯示面板(2)位于電驅(qū)動液晶透鏡(1)中第一基板(11)的下側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的立體顯示裝置，其特征在于所述的第一電極(13)呈波狀折線在長度方向上延伸并且第一電極(13)的波長長度大于液晶顯示面板(2)上的單個子像素的長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種視角優(yōu)化的電驅(qū)動液晶透鏡及其立體顯示裝置，該電驅(qū)動液晶透鏡(1)包括第一基板(11)和相互面對設(shè)置的第二基板(12)，第一基板(11)與第二基板(12)的相對面上分別設(shè)有第一電極(13)和第二電極(14)，第一電極(13)和第二電極(14)之間設(shè)有液晶層(17)，其特征在于所述的第一電極(13)和液晶層(17)之間設(shè)有第一配向?qū)?15)，第二電極(14)和液晶層(17)之間設(shè)有第二配向?qū)?16)；所述的第一電極(13)在寬度方向上等距設(shè)置在第一基板(11)上，第一基板(11)上的第一電極(13)呈折線在長度方向上延伸。本發(fā)明可有效改善莫爾條紋并在整個二維平面上優(yōu)化了觀測視角。
文檔編號G02F1/1337GK102253563SQ201110232860
公開日2011年11月23日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者林佳玲 申請人:南京中電熊貓液晶顯示科技有限公司