專利名稱：液晶透鏡及立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及立體顯示技術，具體是一種液晶透鏡及立體顯示裝置。
背景技術：
自由立體顯示技術相比眼鏡式3D顯示技術而言，由于在客觀上擺脫了眼鏡等設備的束縛，提高了觀看舒適度和應用領域而受到廣泛關注。其中基于視差屏障的3D顯示技術由于在亮度上損失非常嚴重，需要超高亮度的背光源才能觀看到較為理想的3D效果，既增大了整個顯示裝置的功耗，同時也縮短了背光源的使用壽命，相比之下，基于液晶透鏡的自由立體顯示技術在亮度上幾乎沒有任何損失，在2D與3D之間切換時背光源的亮度也不需要任何的調整，是一種更理想的自由立體顯示技術。要實現液晶透鏡良好的光學特性，需要做到在每一個液晶透鏡單元里液晶分子等效折射率在空間連續性變化，而且在整個有效顯示區域呈現周期性的變化。由于液晶分子由電場驅動，需要在空間維持電場的周期性連續分布。如圖I所示，是現有液晶透鏡技術示意圖。1000’表示一個液晶透鏡單元，液晶透鏡單元包含第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’，第一電極1003’和第二電極1004’分別位于第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’之上，在第一電極1003’和第二電極1004’之上還有用于液晶分子取向的配向膜材料，分別為1005’和1006’，除此之外，液晶透鏡單元還包括液晶材料1007’和用于液晶灌封的封框膠(未畫出)。由圖I可以看出，第一電極1003’在液晶透鏡單元中央被挖空，當液晶兩側電極即第一電極1003’和第二電極1004’形成電壓差時，位于液晶透鏡單元中央的電場最弱，而液晶透鏡單元邊緣的電場最強，以透鏡中央呈對稱分布。由于電場的強弱變化引起液晶分子不同程度的偏轉，形成等效折射率的連續變化，使整個液晶透鏡單元呈現良好的光學特性。圖I所示的這種技術能實現邊緣電場較強而中央電場較弱的整體分布，但電場分布連續性較差，影響液晶透鏡的聚光特性。因此，目前需要解決的技術問題如下電場的空間連續性分布實現每一個透鏡單元內，電場分布兩邊強中央弱，呈現連續的空間分布；通過改變電場的空間分布，實現液晶透鏡等效折射率在空間連續性的變化，改善整個液晶透鏡在3D顯示模式下的聚光特性。為解決上述問題，本申請人在一件發明申請中提出了如圖2a所示的一種液晶透鏡結構，其中1000表示一個液晶透鏡陣列，它含有多個液晶透鏡單元如IOOOa與IOOOb等(圖中只畫出了兩個透鏡單元)，每個透鏡單元如IOOOa與IOOOb等具有相同的結構。具體的講，液晶透鏡陣列1000包含第一基板1001與第二基板1002，第一基板1001與第二基板1002正對設置,一般為玻璃材料。在第一基板1001上設置有第一電極1003作為公用電極,1003 —般為透明導電材料如ITO或者IZO等，在第二基板1002上設置有第二電極1004，1004也為透明導電材料如ITO或者ΙΖ0。在每一個透鏡單元之內，以IOOOa為例，第二電極1004包含al，a2, a3, a4, a5等多個彼此以一定間隔分開并平行設置的條形電極(但條形電
4極的數量不限于5個)，每個條形電極的寬度分別為wl，《2，《3，《4，《5等，各條形電極的寬度可以相等，或者W1=W5彡W2=W4彡W3。除此之外，液晶透鏡陣列1000還包括設置在第一基板1001上的配向膜1005與設置在第二基板1002上的配向膜1006用于控制液晶分子的取向，液晶材料1007被封裝在第一基板1001與第二基板1002之間。雖然圖2a中未畫出，但液晶透鏡陣列還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)。如圖2b所示，當需要進行3D顯示時，在第二電極1004的各個條形電極如al，a2, a3, a4, a5等上施加對稱的電壓，以正性液晶材料(即Λ ε = ε //-ζ丄> 0，式中ε //為液晶分子長軸方向的介電系數，ε丄為液晶分子短軸方向的介電系數。)為例,可以使V(al)=V(a5)>V (a2) =V (a4) >V (a3)，即在液晶透鏡單元的中心電極上施加的電壓較大，而在透鏡單元的邊緣電極上施加的電壓較小，從透鏡中心到透鏡邊緣各個條形電極上的電壓以一定的梯度進行分布。由于在透鏡邊緣施加的電壓較小，邊緣電極位置的液晶分子基本上呈現水平方向分布，而越靠近透鏡單元的中心電壓越大，因此液晶分子會逐漸傾向于與電場平行的方向排列。在每一個透鏡單元內，由于電壓對稱分布，液晶材料隨著電場強度的變化呈現折射率的漸變，因而液晶透鏡單元具備較好的光學成像特性。圖3表示了上述液晶透鏡的條形電極周邊電路的連接情況。將液晶透鏡陣列分為兩側焊盤區域與有效顯示區域(成像區)，根據條形電極的數目設置周邊電路引線的數目，一般而言，設每個透鏡單元內條形電極的數目為N，由于在每一個透鏡單元內電壓對稱分布，因此周邊電路引線的數目約為(N+l)/2根(N為奇數時)或者N/2根(N為偶數時)。如圖3，由于條形電極al與a5具有相同的電壓，因此al與a5共同連接在周邊電路引線Ul和Dl上；條形電極a2與a4具有相同的電壓，因此a2與a4共同連接在周邊電路引線U2和D2上。根據具體情況，也可以只設置焊盤區域在一側，即只有U1，U2，U3，···，或者Dlj D2，D3，…。繼續參照圖3，為了將不同的電壓施加到液晶透鏡單元的各個條形電極上實現液晶透鏡折射率的漸變，各條形電極不宜設置的太寬，一般5 15um;且各條形電極之間的間隔不宜設置的太大，一般與條形電極的寬度相當。以19英寸16:9的液晶透鏡陣列而言，各個條形電極的長度約為L=236mm，ITO電極的方塊電阻Rs=30 Ω / □，設各個條形電極的寬度為W=IOum,則條形電極的電阻值約為R=Rs. L/ff=708KQ,無論是設置單側焊盤區域或者兩個焊盤區域，液晶透鏡陣列內電壓分布的均一性都存在較大的問題，電壓分布的不均勻將導致各個透鏡單元折射率的差異；此外，由于條形電極寬度較小，容易出現斷路且不易修復，進一步影響生廣的整體良率。

發明內容
針對前面提到的問題，本發明提出了一種新的液晶透鏡結構，一方面可以降低液晶透鏡單元內條形電極的阻抗，同時也可以在一定程度上起到自動修復的功能；同時，為更好的解決液晶透鏡陣列內電壓分布的均一性問題，本發明還提出了液晶透鏡電路引線的設置，可以從根本上解決液晶透鏡陣列內電壓分布不均的問題。本發明同時提供了一種應用上述液晶透鏡結構的立體顯示裝置。本發明采用以下技術方案解決上述技術問題的一種液晶透鏡，包括多個液晶透鏡單元，每個透鏡單元包含第一基板和第二基板，第一電極設置在第一基板上，第二電極設置在第二基板上，每一個透鏡單元內，第二電極包含多個寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個條形電極，第一絕緣層設置在第二電極上并在對應于第二電極位置留有開口，第三電極設置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對應于第一絕緣層開口位置的條形電極；第二部分為設置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，所有第三電極具有相同的寬度和相等的間隙，第二絕緣層設置在第三電極之上，除此之外，液晶透鏡單元還包括設置在第一基板上的配向膜與設置在第二基板上的配向膜用于控制液晶分子取向，液晶材料被封裝在第一基板與第二基板之間，液晶透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)，所有電極在I方向延伸，并且多個液晶透鏡單元在X方向周期性重復從而構成液晶透鏡陣列。進一步的，第一絕緣層開口的大小為第二電極寬度的一半，因此形成的第三電極第一部分條形電極具有第二電極一半的寬度，且第一部分條形電極與第二電極的條形電極等電性導通，沿著y方向形成雙層結構，第三電極的第二部分條形電極處于懸浮狀態，僅做耦合電容使用，不直接外加任何電壓。上述結構的液晶透鏡的第一種電路引線設置方案為設每個透鏡單元中第二電極的條形電極的數目為N，則周邊電路引線的數目為(N+l)/2根(N為奇數時)或者N/2根(N為偶數時)，當N為奇數時，中間的一個條形電極的端部連接在對應的周邊電路引線上，以中間為對稱線，兩邊對稱的兩個條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上，當N為偶數時，以中心對稱的兩個條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上。上述結構的液晶透鏡的第二種電路引線設置方案的第一例為設每個透鏡單元中第二電極的條形電極的數目為n，則周邊電路引線的數目為(n+l)/2根(η為奇數時)或者n/2根(η為偶數時)，定義LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計M X N個液晶透鏡單元構成液晶透鏡陣列，該液晶透鏡陣列包含沿著X方向設置的多根電路引線，對于沿X方向的一系列液晶透鏡單元，如LI I，LI2，…，L1N，液晶透鏡單元的所有條形電極bl，bn由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上；液晶透鏡單元L21, L22,…，L2N的所有條形電極b2，b(n_2)由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上，……，依此類推，在y方向每個液晶透鏡單元都設置有一個電路引線，并在I方向周期性重復。第二種電路引線設置方案的第一例可以優化的，對于每一列的液晶透鏡單元組成的液晶透鏡陣列，與I方向完全平行設置或者與I方向成一定角度傾斜設置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。第二種電路引線設置方案的第一例可以優化的，當電路引線為金屬或者合金材料時，第二基板上設置有電路引線，在電路弓丨線上設置有第三絕緣層，第三絕緣層在對應第二電極的條形電極與相應的電路引線電性導通的位置設置有開口，因此在形成第二電極時便可以實現條形電極與對應的電路引線電性導通。該方案還可以優化為，在電路引線與第二基板之間設置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線的寬度。第二種電路引線設置方案的第二例為定義液晶透鏡陣列包含有M行N列共計MX N個液晶透鏡單元，每個透鏡單元包含有P根沿y方向或與I軸傾斜成一定角度設置的條形電極，則在y方向每Q個透鏡單元公用一根信號線，則I.當P為奇數時，沿X方向共有St = M/Q根電路引線，各條形電極對應的電路引
6線根數 Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；2.當P為偶數時，沿X方向共有St=M/Q根電路引線，各條形電極對應的電路引線根數 Ss= 2St/P = 2M/PQ。 第二種電路引線設置方案的第一例和第二例均可以優化的，為減小電路引線本身阻抗造成的壓降，電路引線優選高導電性能的金屬材料，因此，電路引線選用低阻抗金屬或者合金材料比如招。第二種電路引線設置方案的第一例和第二例均可以優化的，其中所用到的電路引線為透明導電材料，在第二基板上設置有黑色遮光層，電路引線設置在黑色遮光層上，黑色遮光層的寬度大于電路引線的寬度。本發明還提供一種應用上述液晶透鏡的立體顯示裝置。本發明的優點在于I、本發明提出的液晶透鏡結構在每一個液晶透鏡單元內各個條形電極長度方向(y方向)都具備雙層結構，采用現有的電路引線設置時，可以有效的降低液晶透鏡單元內各個條形電極的阻抗，改善液晶透鏡陣列內的電壓分布均一性問題。同時，配合懸浮電極的設置，可以實現相鄰電極之間的電壓平緩過度。2、由于液晶透鏡單元條形電極形成了上下雙層結構，即使采用現有的電路引線設置，當其中的某一層出現了斷線時，整個條形電極仍然可以處于電性導通狀態，一定程度上達到自修復的目的，不會因為無法給條形電極施加電壓而導致液晶透鏡折射率在某個區域發生突變，提聞了生廣的良率和成像品質。3、為徹底解決液晶透鏡陣列內電壓分布的均一性問題，本發明提出了使用與X方向平行并周期性重復的電路引線設置，可以在平衡2D顯示模式亮度少許損失的情況下，把3D模式下液晶透鏡陣列內壓降減小到最低程度，減小各個液晶透鏡單元相應條形電極的電壓差異，從而減小液晶透鏡折射率分布的差異，便于提升整個液晶透鏡陣列的成像品質。同時，X方向設置的電路引線更可避免因為條形電極在I方向斷線而造成部分液晶透鏡單元條形電極無法施加電壓的情況，提高了整體制造良率。


圖I是現有液晶透鏡技術示意圖。圖2a是本申請申請的一種液晶透鏡結構圖。圖2b是圖2a中所示液晶透鏡的3D顯示狀況下的液晶分子排布。圖3是是圖2a中所示液晶透鏡的條形電極的周邊電路連接圖。圖4是本發明提出的液晶透鏡結構圖。圖5是本發明提出的液晶透鏡第二基板局部示意圖。圖6是本發明提出的液晶透鏡第二基板俯視圖。圖7是本發明提出的第一種液晶透鏡電路引線設置。圖8是第二種液晶透鏡電路引線設置第一例。圖9是第二種液晶透鏡電路引線設置A-A’局部剖面圖。圖IO是第二種液晶透鏡電路引線設置B-B ’局部剖面圖。圖11是第二種液晶透鏡周邊電路引線設置。
圖12是第二種液晶透鏡電路引線設置第二例。圖13是第三種液晶透鏡電路引線設置沿A-A’方向局部剖面圖。圖14是第三種液晶透鏡電路引線設置沿B-B’方向局部剖面圖。圖15是液晶透鏡相位延遲。圖16是應用本發明液晶透鏡的立體顯示裝置結構示意圖。
具體實施例方式如圖4所示為本發明提出的一種液晶透鏡結構示意圖。液晶透鏡具有若干并排排列的結構相同的透鏡單元2000，每個透鏡單元包含第一基板2001和第二基板2002，第一基板2001和第二基板2002 —般為玻璃。第一電極2003設置在第一基板2001上，一般為整面的透明導電材料，如ITO或者IZO等，第二電極2004設置在第二基板2002上，其材料一般也為ITO或者IZO等。在每一個透鏡單元2000內，第二電極2004包含多個寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個條形電極，圖4中以bl，b2，b3,…，b8，b9等表示,但不限于9根條形電極,一般為奇數根。第一絕緣層2005設置在第二電極2004上并在對應于第二電極2004位置留有開口，圖4中以hi, h2，h3，…，h8，h9等表示，開口的大小約為第二電極2004寬度的一半。參照圖5，圖5是本發明提出的液晶透鏡單元第二基板2002局部剖面圖。第三電極2006設置在第一絕緣層2005之上,第三電極2006包含兩部分第一部分為對應于第一絕緣層2005開口位置即hi, h2, h3,…，h8, h9等的條形電極tl，t2, t3,…，t8, t9等；第二部分為設置在tl，t2, t3,…，t8, t9等之間的懸浮條形電極cl，c2, c3,…，c8等，所有第三電極2006具有相同的寬度和相等的間隙。第二絕緣層2007設置在第三電極2006之上，除此之外，液晶透鏡單元還包括設置在第一基板2001上的配向膜2008與設置在第二基板2002上的配向膜2009用于控制液晶分子取向，液晶材料2010被封裝在第一基板2001與第二基板2002之間。雖然圖中未畫出，但液晶透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)。根據以上描述可知，所有電極在y方向延伸，并且多個液晶透鏡單元2000在X方向周期性重復從而構成液晶透鏡陣列。圖6是本發明提出的液晶透鏡單元第二基板2002俯視圖(僅畫出了電極)。由于第一絕緣層2005開口即hi, h2, h3, ...，h8, h9等的大小約為第二電極2004寬度的一半，因此形成的第三電極2006第一部分條形電極tl，t2，t3，…，t8，t9等具有約第二電極2004 —半的寬度，且第一部分條形電極tl，t2, t3,…，t8, t9等與第二電極2004的條形電極bl, b2, b3,…，b8, b9等電性導通,沿著y方向形成雙層結構，而第三電極2006的第二部分條形電極cl, c2, c3,…，c8等處于懸浮狀態,僅做稱合電容使用，不直接外加任何電壓。由于第二電極2004與第三電極2006第一部分實現了電性導通，在條形電極的長度方向(y方向)形成了雙層結構，條形電極的橫截面增大為原來的I. 5倍，當采用如圖7所示的現有電路引線時，仍可以將各個條形電極的電阻減小約1/3左右。同時，雙層結構的電極設置還可以起到自修復的功能，如果第二電極2004的條形電極bl，b2, b3,…，b8, b9等或者第三電極第一部分條形電極tl，t2, t3,…，t8，t9等出現斷線，仍可以利用另外一層電極實現電性導通。由于第三電極2006的第二部分條形電極cl, c2, c3,…，c8, c9等處于懸浮狀態，不需要外加電壓，因此在圖7及以后的電路引線圖示中不再畫出。因此，基于該結構的液晶透鏡在減小條形電極電阻提升液晶透鏡陣列內電壓分布均一性的同時提高了整
8體制作良率。采用圖7所示的電路引線設置時，雖然本發明提出的液晶透鏡結構可以將條形電極電阻降低為現有結構的1/3左右，但就絕對大小而言，條形電極阻抗依然很大，為徹底解決液晶透鏡陣列內電壓分布均一性問題，圖8提出了第二種液晶透鏡電路引線設置第一例。如圖八，定義Lll表不位于第一行第一列的液晶透鏡單兀,L21表不位于第二行第一列的液晶透鏡單元，……，依此類推；定義L12表示位于第一行第二列的液晶透鏡單元，L13表示位于第一行第三列的液晶透鏡單元，……，依此類推。LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計MxN個液晶透鏡單元構成液晶透鏡陣列。對于每一列由液晶透鏡單元如L11，L21, L31,…，LMl等組成的液晶透鏡陣列，可以與y方向完全平行設置或者與y方向成一定角度傾斜設置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。繼續參考圖8，由M行N列共計MxN個液晶透鏡單元構成液晶透鏡陣列包含沿著X方向設置的多根電路引線，圖中以S19，S28, S37, S46, S55等表示。對于沿x方向的一系列液晶透鏡單元，如Lll, L12,…，LlN等,液晶透鏡單元的所有條形電極bl, b9由于具有相同的電壓，因此都連接在S19上；液晶透鏡單元L21，L22,…，L2N等的所有條形電極b2，b8由于具有相同的電壓，因此都連接在S28上，……，依此類推。在y方向每個液晶透鏡單元都設置有一個電路引線如液晶透鏡單元Lll有電路引線S19，液晶透鏡單元L21有電路引線
S28,液晶透鏡單兀L31有電路引線S37,......等等，并在y方向周期性重復。為減小電路引
線本身阻抗造成的壓降，電路引線優選高導電性能的金屬材料，因此，第二種液晶透鏡電路引線設置第一例中，電路引線S19，S28, S37, S46, S55等可以是低阻抗金屬或者合金材料比如招。圖9給出了當電路引線為金屬或者合金材料時，沿著圖8中A-A’的剖面圖。圖9中2012(S37)為設置在第二基板2002上的電路引線，在電路引線2012(S37)上設置有第三絕緣層2013，第三絕緣層2013在對應第二電極2004的條形電極b3與b7位置設置有開口 2014與2015，因此在形成第二電極2004時便可以實現條形電極b3及b7與電路引線2012 (S37)電性導通，通過2012 (S37)給x方向所有透鏡單元的條形電極b3及b7輸入相應的電壓；圖10給出了當電路引線為金屬或者合金材料時，沿著圖8中B-B’的剖面圖。圖10中2012(S55)為設置在第二基板2002上的電路引線，在電路引線2012(S55)上設置有第三絕緣層2013，第三絕緣層2013在對應第二電極2004的條形電極b5位置設置有開口2016，因此在形成第二電極2004時便可以實現條形電極b5與電路引線2012 (S55)電性導通，通過2012(S55)給X方向所有透鏡單元的條形電極b5輸入相應的電壓；雖然圖9、圖10的示意圖中金屬或者合金材料電路引線2012直接設置在第二基板上，但根據實際情況，也可以在電路引線2012與第二基板2002之間設置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線2012的寬度。圖11表示了對應于第二種液晶透鏡電路引線時周邊電路設置情況。由圖11可見，在焊盤區域所有輸入電壓相同的引線如S19，S28,…，S55等分別連接在一起，根據實際情況，焊盤區域可以只有一個(左側或者右側)。在y方向，電路引線如S19，S28, S37, S46, S55等周期性重復排列。圖12提出了第二種液晶透鏡電路引線設置第二例。由于設置的電路引線S19, S28, S37, S46, S55等為金屬或者合金材料，當在需要2D顯示時，在有效顯示區域(液晶透鏡成像區)內不透光的電路引線會損失一點2D亮度，為平衡2D模式下顯示裝置的亮度與3D模式下液晶透鏡陣列內電壓分布均一性問題，圖12提出的第二種液晶透鏡電路引線設置第二例中，使沿著y方向上多個液晶透鏡單元公用一根電路引線，如第一行的液晶透鏡單元(L11，L12，-,LlN)與第二行的液晶透鏡單元(L21，L22，…，L2N)公用電路引線S19，第三行的液晶透鏡單元(L31，L32,…，L3N)與第四行的液晶透鏡單元(L41，L42,…，L4N)公用電路引線S28等等……。如此設置既可以改善液晶透鏡陣列內電壓分布的均一性問題，又可以最大限度減小2D顯示模式下顯示裝置的亮度損失。一般而言，假設液晶透鏡陣列包含有M行N列共計M X N個液晶透鏡單元，假設每個透鏡單元包含有P根沿y方向(或與y軸傾斜成一定角度)設置的條形電極(不含懸浮電極)，假設在y方向每Q個透鏡單元公用一根信號線，則I.當P為奇數時，沿X方向共有大約St = M/Q根電路引線，各條形電極如bl 對應的電路引線根數 Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q];設 M=1000，P=9，當 Q=I 時，St=IOOO, Ss=200;當 Q=2 時，St=500, Ss=IOO ;以此類推。2.當P為偶數時，沿X方向共有大約St=M/Q根電路引線，各條形電極如bl對應的電路引線根數 Ss= 2St/P = 2M/PQ ;設 M=1000，P=10，當 Q=I 時，St=IOOO, Ss=200;當 Q=2時，St=500, Ss=IOO ;以此類推。前述第二種液晶透鏡電路引線設置第一、第二例中提到電路引線為金屬或者合金材料，圖13給出了第三種液晶透鏡電路引線設置沿圖8中A-A’方向的局部剖面圖，其中所用到的電路引線為ITO或者IZO等透明導電材料。如圖13，在第二基板2002上設置有黑色遮光層2020，電路引線2021設置在黑色遮光層2020上，黑色遮光層2020的寬度大于電路引線2021的寬度。與圖9所不同的是，由于采用了透明導電材料做電路引線，需要首先在基板上設置一層遮光層2020。相應的，圖14給出了第三種液晶透鏡電路引線設置沿圖8中B-Β’方向的局部剖面圖。圖15是相位延遲圖。由圖15可見，液晶透鏡單元形成的相位延遲接近拋物線型。由于在透鏡邊緣施加的電壓較小，在透鏡邊緣具有較大的相位延遲；而在液晶透鏡單元的中心施加的電壓較大，相位延遲較小；圖16為立體顯示裝置示意圖。其中2000為液晶透鏡陣列，3000為2D顯示面板，可以為IXD，PDP，0LED等提供左右眼影像L和R。4000為背光源，對于自發光裝置可以省去背光源4000。在3D顯示模式下，在每個液晶透鏡單元的各個條形電極上施加相應的電壓，2D顯示面板的左右眼影像通過液晶透鏡陣列后，可以將左、右眼影像分開并分別傳送至左、右眼，從而觀察到3D效果。當液晶透鏡單元各個條形電極上施加的電壓去除后，液晶透鏡陣列不再對左右眼影像進行分光，從而顯示2D畫面。以上所述僅為本發明創造的較佳實施例而已，并不用以限制本發明創造，凡在本發明創造的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明創造的保護范圍之內。
權利要求
1.一種液晶透鏡，包括多個液晶透鏡單元，每個透鏡單元包含第一基板和第二基板，第一電極設置在第一基板上，第二電極設置在第二基板上，還包括設置在第一基板上的配向膜與設置在第二基板上的配向膜，液晶材料被封裝在第一基板與第二基板之間，透鏡單元還包括用于液晶材料封裝的封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子，所有電極在y方向延伸，并且多個液晶透鏡單元在X方向周期性重復從而構成液晶透鏡陣列，其特征在于每一個透鏡單元內，第二電極包含多個寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個條形電極，第一絕緣層設置在第二電極上并在對應于第二電極位置留有開口，第三電極設置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對應于第一絕緣層開口位置的條形電極；第二部分為設置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，所有第三電極具有相同的寬度和相等的間隙，第二絕緣層設置在第三電極之上。
2.如權利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于第一絕緣層開口的大小為第二電極寬度的一半，因此形成的第三電極第一部分條形電極具有第二電極一半的寬度，且第一部分條形電極與第二電極的條形電極等電性導通，沿著y方向形成雙層結構，第三電極的第二部分條形電極處于懸浮狀態，僅做耦合電容使用，不直接外加任何電壓。
3.如權利要求I或2所述的一種液晶透鏡，其特征在于上述結構的液晶透鏡的電路引線設置方案為設每個透鏡單元中第二電極的條形電極的數目為N，N為奇數時，則周邊電路引線的數目為(N+l)/2根，N為偶數時，則周邊電路引線的數目為N/2根，當N為奇數時，中間的一個條形電極的端部連接在對應的周邊電路弓丨線上，以中間為對稱線,兩邊對稱的兩個條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上，當N為偶數時，以中心對稱的兩個條形電極的端部共同連接在相同的周邊電路引線上。
4.如權利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于上述結構的液晶透鏡的電路引線設置方案為設每個透鏡單元中第二電極的條形電極的數目為η，η為奇數時，則周邊電路引線的數目為(η+1)/2根，η為偶數時，則周邊電路引線的數目為n/2根，定義LMN表示位于第M行第N列的液晶透鏡單元，由M行N列共計MxN個液晶透鏡單元構成液晶透鏡陣列，該液晶透鏡陣列包含沿著X方向設置的多根電路引線，對于沿X方向的一系列液晶透鏡單元,如Lll, L12,…，LlN,液晶透鏡單元的所有條形電極bl, bn由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上；液晶透鏡單元L21，L22，…，L2N的所有條形電極b2，b (n_2)由于具有相同的電壓，因此都連接在同一根電路引線上，……，依此類推，在y方向每個液晶透鏡單元都設置有一個電路引線，并在y方向周期性重復。
5.如權利要求4所述的一種液晶透鏡，其特征在于對于每一列的液晶透鏡單元組成的液晶透鏡陣列，與I方向完全平行設置或者與I方向成一定角度傾斜設置以改善水平或者垂直方向分辨率損失。
6.如權利要求4所述的一種液晶透鏡，其特征在于當電路引線為金屬或者合金材料時，第二基板上設置有電路引線，在電路引線上設置有第三絕緣層，第三絕緣層在對應第二電極的條形電極與相應的電路引線電性導通的位置設置有開口，因此在形成第二電極時便可以實現條形電極與對應的電路引線電性導通。
7.如權利要求6所述的一種液晶透鏡，其特征在于在所述電路引線與第二基板之間設置一層遮光層，遮光層的寬度大于或者等于電路引線的寬度。
8.如權利要求I所述的一種液晶透鏡，其特征在于定義液晶透鏡陣列包含有M行N列共計M X N個液晶透鏡單元，每個透鏡單元包含有P根沿y方向或與y軸傾斜成一定角度設置的條形電極，則在y方向每Q個透鏡單元公用一根信號線，則當P為奇數時，沿X方向共有St = Μ/Q根電路引線，各條形電極對應的電路引線根數Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；當P為偶數時，沿X方向共有St=M/Q根電路引線，各條形電極對應的電路引線根數Ss=2St/P = 2M/PQ。
9.如權利要求4或8所述的一種液晶透鏡，其特征在于所述電路引線選用低阻抗金屬或者合金材料。
10.如權利要求4或8所述的一種液晶透鏡，其特征在于其中所用到的電路引線為透明導電材料，在第二基板上設置有黑色遮光層，電路引線設置在黑色遮光層上，黑色遮光層的寬度大于電路引線的寬度。
11.一種應用權利要求I至10任一項所述液晶透鏡的立體顯示裝置。
全文摘要
本發明提供一種液晶透鏡，其改進在于，每一個透鏡單元內，第二電極包含多個寬度相同、間距相等并且沿著y方向延伸的多個條形電極，第一絕緣層設置在第二電極上并在對應于第二電極位置留有開口，第三電極設置在第一絕緣層之上，第三電極包含兩部分第一部分為對應于第一絕緣層開口位置的條形電極；第二部分為設置在第一部分條形電極兩兩之間的懸浮條形電極，第二絕緣層設置在第三電極之上。本發明還提供了一種應用上述液晶透鏡結構的立體顯示裝置。本發明的優點在于該新的液晶透鏡結構，一方面可以降低液晶透鏡單元內條形電極的阻抗，同時也可以在一定程度上起到自動修復的功能；并且從根本上解決液晶透鏡陣列內電壓分布不均的問題。
文檔編號G02F1/29GK102929068SQ201210457079
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者向賢明, 李建軍 申請人:中航華東光電有限公司