可切换菲涅耳透镜及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种可切换菲涅耳透镜及其制造方法。这种可切换菲涅耳透镜包括：具有第一电极的上板；具有第二电极的下板；以及透镜单元，所述透镜单元包括被密封在所述上板与所述下板之间的液晶层。所述透镜单元包括由通过第一电极和第二电极施加的电场所形成的菲涅耳透镜，并且具有断续边界。所述透镜单元包括在所述菲涅耳透镜的断续边界处在上板与下板之间竖直形成的隔墙。

【技术实现步骤摘要】

本文件涉及。
技术介绍
由于立体图像再现技术应用于诸如电视机或者监视器这样的显示装置，现在已经进入了人们甚至在家里也可以观看3D立体图像的时代。立体图像显示器可以被划分为可佩戴的眼镜型和无眼镜型。眼镜型显示器被配置为通过改变直视显示器或者投影器的偏振方向或者按照时分方式在其上显示左视差图像和右视差图像。这样，眼镜型显示器就利用偏振眼镜或者液晶快门眼镜实现了立体图像。对于无眼镜型，显示器可以包括诸如视差屏障和透镜这样的光学部件，用于分离左视差图像和右视差图像的光轴。这样，无眼镜型显示器就可以被安装在显示屏的前方或者后方。图1示出了使用透镜的无眼镜型立体图像显示装置的示例。参照图1，无眼镜型立体图像显示装置包括被布置在显示板的像素阵列前方的透镜LENS。透镜LENS将来自被写入左眼图像L的像素的光的光轴和来自被写入右眼图像R的像素的光的光轴分离开。在观看者通过透镜LENS用左眼看到被写入左眼图像L的像素的同时，观看者通过透镜LENS用右眼看到被写入右眼图像R的像素，因而使观众能够感知到双目视差并且观看到立体图像。具有图1所示结构的透镜LENS的厚度t较大。如图1所例示的，透镜LENS —般被实现为凸柱面透镜阵列，其截面是半球形或者椭球形。最近已经提出了一种将透镜LENS实现为密封了液晶的可切换透镜的方法。通过经电极向液晶分子施加电场并且改变液晶分子的折射率来形成可切换透镜，并且通过控制向电极施加的驱动电压使得容易在2D模式和3D模式之间切换。例如，在美国专利申请13/077，565 (2011.03.01)和 13/325，272 (2011.12.14)中本 申请人:提出 了可切换屏障(barrier)和和可切换透镜。然而，即使透镜LENS被实现为可切换透镜，透镜的厚度也造成单元间隔变得更厚，这是人们不期望看到的。
技术实现思路
本专利技术旨在提供可以被制造的很薄的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种可切换透镜结构，所述可切换透镜结构包括:具有第一电极的上板；具有第二电极的下板；以及透镜单元，所述透镜单元包括被密封在所述上板与所述下板之间的液晶层，其中，所述透镜单元被配置为基于根据所述第一电极和所述第二电极在所述透镜单元中产生的电场而排列为透镜阵型(formation)。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造和操作可切换透镜的方法，所述方法包括以下步骤:形成包括第一电极的上板；形成包括第二电极的下板；在所述上板与所述下板之间形成透镜单元；在所述透镜单元中产生电场使得在所述透镜单元内排列为透镜阵型，其中所述透镜阵型包括由断续边界分开的多个透镜部分。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种显示装置，所述显示装置包括:显示板；被配置为驱动所述显示板的显示板驱动器；被配置为布置在所述显示板上方的可切换透镜，所述可切换透镜包括透镜单元层；被配置为驱动所述可切换透镜的透镜板驱动器；以及被配置为控制向显示板驱动器和所述透镜板驱动器施加的电压的定时控制器，使得针对3D模式所述定时控制器向所述可切换透镜提供电压以在所述透镜层产生电场，并且针对2D模式所述定时控制器不向所述可切换透镜提供电压，其中，针对3D模式基于在透镜单元层中产生的电场在所述透镜单元层内形成所述透镜阵型，其中，所述透镜阵型包括由断续边界分开的多个透镜部分。【附图说明】附图被包括进来以提供对本专利技术的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，这些附图例示了本专利技术的实施方式，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中:图1示出使用透镜的无眼镜型立体图像显示装置的示例；图2是示出根据本专利技术的示例性实施方式的可切换菲涅耳透镜的截面图；图3是示出图2的可切换菲涅耳透镜的同心圆之间的边界的放大截面图；图4是示出根据本专利技术的示例性实施方式的可切换菲涅耳透镜的制造方法的步骤的流程图；图5A到图5F是详细示出图4的用于立体图像显示装置的透镜的制造方法的每一个步骤的截面图；图6是示出在可切换菲涅耳透镜的断续边界处形成的隔墙(barrier rib)的截面图；图7是示出根据本专利技术的可切换菲涅耳透镜的模拟数据的图；图8是示出根据本专利技术的示例性实施方式的立体图像显示装置的框图。【具体实施方式】下面将参照附图描述本专利技术的示例性实施方式。整个说明书中大致相同的附图标记表示相同的部件。可以按照多种不同形式实现如此处描述的本专利技术。可以在不背离此处阐述的权利要求的精神和范围的情况下改变部件的布置和类型。本专利技术的示例性立体图像显示装置可以被实现为诸如液晶显示器(IXD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)、有机发光二极管(OLED)显示器和电泳显示器(EH))的平板显示器或者其它类似类型的显示器。本专利技术的立体图像显示装置可以被实现为使用可切换菲涅耳透镜的无眼镜型立体图像显示装置。本专利技术的立体图像显示装置在2D模式下显示2D图像数据并且在3D模式下显示3D图像数据。参照图2和图3，本专利技术的可切换菲涅耳透镜200可以包括在上板和下板之间形成的透镜单元13。上板可以包括第一透明基板10、在第一透明基板10上形成的第一电极11和第一配向膜12。可以向第一电极11施加被设定为给定DC电压的公共电压。下板可以包括第二透明基板14、在第二透明基板14上形成的第二电极15a和15b以及第二配向膜。附图中省略了第二配向膜。配向膜设定了透镜单元13内的液晶分子的预倾角。第二电极15a和15b可以被划分为上部电极15a和下部电极15b,它们在绝缘层16内。驱动电压可以被单独施加到上部电极15a和下部电极15b，使得透镜单元13中的液晶分子排列为菲涅耳透镜剖面。液晶分子可以被由第一电极11和第二电极15a和15b施加的电压所形成的电场来驱动，并且与电场强度成比例以更大角度旋转，因而实现了如图2和图3所示的菲涅耳透镜。可以通过将图1的透镜划分为同心圆并且将它们放在平坦表面上来实现菲涅耳透镜。在透镜单元13中形成的菲涅耳透镜对左眼图像的光的光轴和右眼图像的光的光轴进行分离。透镜单元13的液晶分子排列为菲涅耳透镜剖面。菲涅耳透镜在不使得透镜性能退化的情况下将透镜单元13的单元间隔最小化。例如，图2例示了被排成为到示例性菲涅耳透镜剖面的液晶分子。示例性菲涅耳透镜剖面包括由断续边界分离的多个透镜部分。这样，第一透镜部分21和第二透镜部分22被所标记的断续边界分离开，其中断续边界是竖直边缘。液晶的折射率在菲涅耳透镜划分的同心圆的边界上急剧变化。因此，为了在透镜单元3内实现菲涅耳透镜，可以形成断续边界，在该边界处液晶的有效折射率急剧改变。然而，由于连续体特征造成的集体行为(相邻液晶分子按照相同方式进行行为)，难以仅仅在透镜单元13的特定部分急剧改变液晶的折射率。图2的粗实线代表理想菲涅耳透镜剖面。图2的虚线代表实际菲涅耳透镜剖面。由于液晶的连续体特征引起液晶的折射率在菲涅耳透镜的同心圆的边界上不规则改变，如图2的虚线指示的，所以很难实现理想的菲涅耳透镜。当在断续边界上折射率缓慢变化时，当左眼图像和右眼图像混合到彼此之中时，立体图像显示装置会发生串扰。在本专利技术中，为了实现理想菲涅耳透镜，可以按照图4和图5所示的方法来制造可切换菲涅耳透镜200。图4是例示了根据本专利技术示例性实施方式的可切换菲涅耳透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可切换透镜结构，所述可切换透镜结构包括：具有第一电极的上板；具有第二电极的下板；以及透镜单元，其包括被密封在所述上板与所述下板之间的液晶层，其中，所述透镜单元被配置为基于根据所述第一电极和所述第二电极在所述透镜单元中产生的电场而排列为透镜阵型。

【技术特征摘要】
2013.03.08 KR 10-2013-00248951.一种可切换透镜结构，所述可切换透镜结构包括: 具有第一电极的上板； 具有第二电极的下板；以及 透镜单元，其包括被密封在所述上板与所述下板之间的液晶层， 其中，所述透镜单元被配置为基于根据所述第一电极和所述第二电极在所述透镜单元中产生的电场而排列为透镜阵型。2.根据权利要求1所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜阵型包括多个透镜部分，所述多个透镜部分被断续边界分开，使得当在所述透镜单元中产生所述电场时以及当在所述透镜单元中未产生所述电场时，位于所述断续边界处的液晶分子被竖直配向。3.根据权利要求1所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜阵型的所述断续边界包括在所述透镜单元内的相邻透镜部分之间竖直形成的。4.根据权利要求3所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜阵型的所述透镜部分包括活性基元和液晶分子。5.根据权利要求3所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜阵型的所述断续边界还包括在所述隔墙内竖直配向的液晶分子。6.根据权利要求5所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜阵型的所述断续边界还包括交联到所述隔墙内的液晶分子的活性基元。7.根据权利要求5所述的可切换透镜结构，其中，在所述上板和所述下板的每一个上都形成有配向膜，并且在所述配向膜上除了所述隔墙以外的区域中形成有活性基元膜。8.根据权利要求1所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜单元内的所述透镜阵型被配置为菲涅耳透镜构造。9.根据权利要求1所述的可切换透镜结构，其中，所述透镜单元中的不在所述断续边界内的液晶分子被配置为可基于在所述透镜单元中产生的电场来调节。10.根据权利要求9所述的可切换透镜结构，其中，在3D模式期间产生所述电场，并且在2D模式期间不产生所述电场。11.一种制造和操作可切换透镜的方法，所述方法包括以下步骤: 形成包括第一电极的上板； 形成包括第二电极的下板； 在所述上板与所述下板之间形成透镜单元； 在所述透镜单元中产生电场使得在所述透镜单元内排列出透镜阵型，其中，所述透镜阵型包括由断续边界分开的多个透镜部分。12.根据权利要求11所述的方法，其中，当在所述透镜单元中产生所述电场时以及当在所述透镜单元中未产生所述电场时，位于所述断续边界处的液晶分子被竖直配向。13.根据权利要求11所述的方法，其中，形成所述透镜单元的步骤包括: 将液晶分子和活性基元进行混合并且将液晶分子和活性基元的混合体密封在所述上板与所述下板之间； 在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压以在所述透镜单元中产生电场...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昇熙，李晙豪，金炅基，吴相训，
申请(专利权)人：乐金显示有限公司，全北大学校，
类型：发明
国别省市：韩国;KR