液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及自由立体显示技术领域，尤其涉及液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法。该液晶透镜阵列包括多个透镜单元；透镜单元包括第一基板及第二基板，第一基板的侧面上覆盖有第一介电层，第一介电层的侧面上设置有第一水平取向膜；第一基板及第一水平取向膜之间还设置有第一电极及第二电极；第二基板上覆盖有第二水平取向膜，第二水平取向膜的摩擦方向与第一水平取向膜的摩擦方向相差180度；第二基板的侧面上还设置有第三电极；第一基板与第二基板之间封装有第一液晶层。本发明专利技术提供的液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法利用人眼视觉暂留效应可以观察到高分辨率的3D影像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自由立体显示
，具体而言，涉及液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法。
技术介绍
3D立体显示技术中，裸眼3D因无需其它辅助设备便能观看到3D效果的便利性及应用上的优势，成为3D显示技术研究的重心。在各种裸眼3D显示技术中，采用液晶透镜及液晶狭缝光栅的自由立体显示装置因各自特有的优势受到广泛关注。采用液晶透镜实现的立体显示装置，主要是利用在液晶层两侧的两片基板上分别设置正负电极，并在不同电极上施加大小不同的驱动电压，从而在两片基板间形成具有不同强度的垂直电场，以驱动液晶分子排列而形成可变焦液晶透镜。因此，只需要控制相应电极上的电压分布，液晶透镜的折射率分布就会相应的改变，从而对像素出射光的分布进行控制，实现自由立体显示和2D/3D自由切换。如图1示出了一种常见的液晶透镜立体显示装置的结构示意图。如图1所示，现有的液晶透镜立体显示装置100包含两个部分，其中第一部分120为常用的2D显示装置，如LCD、OLED等；第二部分110为置于2D显示装置120之前的液晶透镜阵列110，两者一般通过周边粘贴或者整面贴合工艺组装在一起形成自由立体显示装置。具体地，液晶透镜阵列110包含多个液晶透镜单元(如L1与L2，图中仅画出了两个透镜单元作为示例)，每个透镜单元(如L1与L2)具有相同的结构。液晶透镜阵列110包含第一基板101与第二基板102，第一基板101与第二基板102正对设置。在第一基板101上设置有第一电极103，在第二基板102上设置有第二电极107。在每一个透镜单元之内，以L1为例，第一电极103包含S11、S12、S13、…、S18、S19等多个以一定间隔分开并平行设置的条形电极，电极的数量一般为奇数(以下以九电极为例进行说明)，每个条形电极的宽度分别为W(S11)、W(S12)、W(S13)、...、W(S18)、W(S19)等。一般而言，条形电极具备相同的宽度，即W(S11)＝W(S12)＝W(S13)＝...＝W(S18)＝W(S19)。在两个液晶透镜单元相接处(如L1与L2之间)共用同一个条形电极S19(S21)。进一步地，液晶透镜阵列110还包括设置在第一电极103上的介电层104；设置在第二电极107上的第二配向膜108以及设置在介电层104上的第一配向膜105用于控制液晶分子的取向，其中第一配向膜105与第二配向膜108的摩擦方向平行，液晶材料106被封装在第一基板101与第二基板102之间。如图1所示，当需要进行2D显示时，令液晶透镜阵列110处于非工作状态，或者令第一电极103和第二电极107之间的电压差小于液晶材料106的阈值电压，此时液晶材料106的分子取向仍为初始取向。以正性液晶材料(即△ε＝ε∥-ε⊥>0，式中ε∥为液晶分子长轴方向的介电系数，ε⊥为液晶分子短轴方向的介电系数)为例，所有液晶分子的长轴沿着平行于纸面的方向规则排列。从2D显示面板出射的光线，垂直入射到液晶层106后没有光程差，也不发生折射，因此观赏者看到的依然是2D画面，由于液晶透镜阵列110的高透过率，整个液晶透镜立体显示装置100仍具备高亮度、高对比等特点，原2D显示装置120的光学特性基本不受影响。如图2所示，当需要进行3D显示时，在液晶透镜阵列110的第一电极103的各个条形电极如S11、S12、S13、…、S18、S19(以透镜单元L1为例)等上施加左右对称的电压，第二电极107作为公用电极其电压设置为零，以正性液晶材料为例，可以使V(S11)＝V(S19)>V(S12)＝V(S18)>V(S13)＝V(S17)>V(S14)＝V(S16)>V(S15)，即在液晶透镜单元的中心电极S15上施加的电压最小，而在透镜单元的边缘电极S11,S19上施加的电压最大，从透镜中心到透镜边缘各个条形电极上的电压以一定的梯度进行分布。由于在透镜单元边缘电极上施加的电压最大，与边缘电极S11及S19位置对应的液晶分子基本上呈现垂直方向分布，而越靠近透镜单元的中心电压越小，因此液晶分子会逐渐倾向于水平方向排列。在每一个透镜单元内，由于电压对称分布，液晶材料随着电场强度的变化呈现折射率的渐变，因而整个液晶透镜阵列110形成多个微透镜，将来自2D显示装置120的光线进行折射分光，将左右眼的影像分别投影至观赏者的左眼和右眼，从而产生立体影像。以图2中两视点为例，当观赏者的左右眼分布位于1和2位置时即能看到立体影像。如图3，对于常见的液晶透镜立体显示装置而言，由于观赏者的左右眼分别对应于空间分割的左右两幅图像，当液晶透镜阵列110的每个液晶透镜单元与2D显示装置120的列像素按照一定角度θ设置时，为利用空间分割的左右两幅图像融合获取3D影像，该立体显示装置无论在x方向或者y方向都牺牲了一定的分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法，以解决上述的问题。在本专利技术的实施例中提供了一种液晶透镜阵列，包括：多个透镜单元；所述透镜单元包括：第一基板及第二基板，所述第一基板及所述第二基板正对间隔设置；其中设定所述透镜单元的高度方向为z方向，与z方向垂直且与所述透镜单元的宽度平行的方向为x方向，与z方向垂直的另一方向为y方向；所述第一基板正对所述第二基板的侧面上覆盖有第一介电层；所述第一介电层背向所述第一基板的侧面上设置有第一水平取向膜，所述第一水平取向膜的摩擦方向与2D显示装置出射光的偏振方向平行；所述第一基板及所述第一水平取向膜之间还设置有第一电极及第二电极；所述第一电极包括两个条形电极，该两个条形电极沿x方向并列等间隔排布且沿y方向延伸，且该两个条形电极之间的间距与所述透镜单元的宽度相等；所述第二电极为条形电极，该条形电极沿y方向延伸且与所述第一电极包括的两个条形电极的间距相等；所述第二基板正对所述第一基板的侧面上覆盖有第二水平取向膜，所述第二水平取向膜的摩擦方向与所述第一水平取向膜的摩擦方向相差180度；所述第二基板正对所述第一基板的侧面上还设置有第三电极；所述第三电极位于所述第二基板与所述第二水平取向膜之间；所述第一基板与所述第二基板之间封装有第一液晶层，所述第一液晶层的液晶分子的长轴方向与x方向平行。优选地，所述第一电极位于所述第一基板正对所述第二基板的侧面上；所述第二电极位于所述第一介电层背向所述第一基板的侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶透镜阵列，其特征在于，包括：多个透镜单元；所述透镜单元包括：第一基板及第二基板，所述第一基板及所述第二基板正对间隔设置；其中设定所述透镜单元的高度方向为z方向，与z方向垂直且与所述透镜单元的宽度平行的方向为x方向，与z方向垂直的另一方向为y方向；所述第一基板正对所述第二基板的侧面上覆盖有第一介电层；所述第一介电层背向所述第一基板的侧面上设置有第一水平取向膜，所述第一水平取向膜的摩擦方向与2D显示装置出射光的偏振方向平行；所述第一基板及所述第一水平取向膜之间还设置有第一电极及第二电极；所述第一电极包括两个条形电极，该两个条形电极沿x方向并列等间隔排布且沿y方向延伸，且该两个条形电极之间的间距与所述透镜单元的宽度相等；所述第二电极为条形电极，该条形电极沿y方向延伸且与所述第一电极包括的两个条形电极的间距相等；所述第二基板正对所述第一基板的侧面上覆盖有第二水平取向膜，所述第二水平取向膜的摩擦方向与所述第一水平取向膜的摩擦方向相差180度；所述第二基板正对所述第一基板的侧面上还设置有第三电极；所述第三电极位于所述第二基板与所述第二水平取向膜之间；所述第一基板与所述第二基板之间封装有第一液晶层，所述第一液晶层的液晶分子的长轴方向与x方向平行。...

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜阵列，其特征在于，包括：多个透镜单元；
所述透镜单元包括：第一基板及第二基板，所述第一基板及所
述第二基板正对间隔设置；其中设定所述透镜单元的高度方向为z
方向，与z方向垂直且与所述透镜单元的宽度平行的方向为x方向，
与z方向垂直的另一方向为y方向；
所述第一基板正对所述第二基板的侧面上覆盖有第一介电层；
所述第一介电层背向所述第一基板的侧面上设置有第一水平取向
膜，所述第一水平取向膜的摩擦方向与2D显示装置出射光的偏振
方向平行；
所述第一基板及所述第一水平取向膜之间还设置有第一电极及
第二电极；所述第一电极包括两个条形电极，该两个条形电极沿x
方向并列等间隔排布且沿y方向延伸，且该两个条形电极之间的间
距与所述透镜单元的宽度相等；所述第二电极为条形电极，该条形
电极沿y方向延伸且与所述第一电极包括的两个条形电极的间距相
等；
所述第二基板正对所述第一基板的侧面上覆盖有第二水平取向
膜，所述第二水平取向膜的摩擦方向与所述第一水平取向膜的摩擦
方向相差180度；
所述第二基板正对所述第一基板的侧面上还设置有第三电极；
所述第三电极位于所述第二基板与所述第二水平取向膜之间；
所述第一基板与所述第二基板之间封装有第一液晶层，所述第
一液晶层的液晶分子的长轴方向与x方向平行。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述
第一电极位于所述第一基板正对所述第二基板的侧面上；所述第二
电极位于所述第一介电层背向所述第一基板的侧面上。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述
第一电极及所述第二电极均位于所述第一基板正对所述第二基板的
侧面上。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述
第三电极为面电极。
5.根据权利要求1所述的液晶透镜阵列，其特征在于，所述
第三电极包括多个条形电极且其数量为奇数；该多个条形电极沿x
方向并列等间隔排布且沿y方向延伸，且该多个条形电极位于两侧
的两个条形电极分别与所述第一电极的两个条形电极的位置相对，
所述第三电极包括的多个条形电极位于中间位置的条形电极与所述
第二条形电极位置相对。
6.立体显示装置，其特征在于，包括2...

【专利技术属性】
技术研发人员：向贤明，张春光，张晶，张涛，李春，
申请(专利权)人：重庆卓美华视光电有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85