液晶透镜、立体显示装置和该液晶透镜的形成方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种液晶透镜，包括第一基板和第二基板，间隙子，封框胶，第一电极层，第一配向膜，第一液晶层；第三基板，第三配向膜，第三电极层，相邻的第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，第四配向膜；第三配向膜与第一液晶层相对，第二电极层，第二配向膜，第二配向膜与第四配向膜之间分布有第二液晶层。本发明专利技术提供的液晶透镜，缩短液晶透镜在2D显示模式和3D显示模式之间转换时所需的时间，大大降低液晶透镜的响应时间，提高画面的流畅程度。同时通过双层结构液晶透镜下层结构的液晶分子固化设置，减小各个液晶透镜单元交界处电极边缘场效应，提高观看舒适度。本发明专利技术还公开了立体显示装置和该液晶透镜的形成方法。

【技术实现步骤摘要】
液晶透镜、立体显示装置和该液晶透镜的形成方法
本专利技术涉及3D显示设备领域，特别是涉及液晶透镜、立体显示装置和该液晶透镜的形成方法。
技术介绍
采用液晶透镜来实现自由立体显示的立体显示装置，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所示，图1为一种常见的液晶透镜阵列结构100示意图，它含有多个液晶透镜单元如L1与L2等，每个透镜单元如L1与L2等具有相同的结构。具体的讲，液晶透镜阵列100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，一般为玻璃等透明材料。在第一基板101上设置有第一电极103，第一电极103一般为透明导电材料如ITO或者IZO等，在第二基板102上设置有第二电极107，第二电极107也为透明导电材料如ITO或者IZO。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如L1与L2之间，共用同一个条形电极S19(S21)。除此之外，液晶透镜阵列100还包括设置在第一电极103上的介电材料104，设置在第二电极107上的配向膜108以及设置在介电材料104上的配向膜105用于控制液晶分子的取向，液晶材料106被封装在第一基板101与第二基板102之间。虽然图1中未画出，但液晶透镜阵列100还包括用于液晶材料封装的周边封框胶以及用于控制液晶盒厚的间隙子(隔离物)等。如图2所示，当需要进行3D显示时，在第一电极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(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，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，边缘电极S11,S19位置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，因而整个液晶透镜整列具备较好的光学成像特性。一方面，折射率渐变透镜即GRINLENS光程差公式△nd=D2/(8f)，其中△n=nmax-n(r)=ne-n(r)，ne即液晶材料对非寻常光折射率，折射率n(r)作为位置r的函数在不同位置会有所不同。在如图2中，每个透镜单元的边缘电极如S11，S19(S21)以及S29位置由于液晶分子呈垂直状态，n(r)=no，而在每个透镜的中心电极如S15，S25位置液晶分子长轴呈现水平状态，n(r)=ne。D即每个透镜单元开口的大小，f为透镜单元的焦距，d为液晶盒厚。由此可知到当液晶材料(△n)、焦距(f)确定之后，液晶盒厚d随着透镜开口D的增加以平方关系增大，而液晶透镜响应时间t∝d2，导致液晶透镜响应时间很慢。另一方面，在每个液晶透镜单元如L1内的各个条形电极如S11,S12,S13,…,S18,S19等上施加对称的电压后，通过电压优化设置，可以得到每个透镜单元内光程差分布。为减小液晶透镜在3D显示时引起的串扰，避免左(右)眼画面信息分别被右(左)眼察觉到降低立体显示的品质，因此需要液晶透镜与抛物型透镜光程差分布相吻合。图3比较了优化后的常见液晶透镜光程差分布(模拟结果)与抛物型透镜光程差分布的差异。可以看出，尽管液晶透镜单元经过电压优化后光程差分布曲线在透镜中心基本与理想抛物线接近，但在两个液晶透镜单元交界处(图中以方框标识)，液晶透镜光程差分布仍然明显偏离理想抛物线，从而造成使用液晶透镜的立体显示装置产生较大串扰，降低了立体显示效果和观察舒适度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种液晶透镜，用以改善上述弊端。基于所述问题，本专利技术提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板与第二基板之间的间隙子，以及封装在第一基板与第二基板周边的封框胶，所述第一基板上覆盖有第一电极层，所述第一电极层上覆盖有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶层；还包括第三基板，所述第三基板的一侧覆盖有第三配向膜，另一侧覆盖有等距离间隔平行设置的条状第三电极层，相邻的所述第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，所述第三电极层上覆盖有第四配向膜；所述第三配向膜与所述第一液晶层相对，所述第二基板上覆盖有第二电极层，所述第二电极层上覆盖有第二配向膜，所述第二配向膜与所述第四配向膜之间分布有第二液晶层。优选地，还包括分布在所述第一液晶层内的与所述第三电极层长度方向平行且等距离间隔设置的条状第三液晶层。优选地，所述第三液晶层与所述第三电极层的位置相对且一一对应。优选地，所述第一电极层为等距离间隔平行设置的条状结构，所述第一电极层与所述第三电极层位置相对且一一对应。优选地，相邻的所述第三电极层之间设有平行于所述第三电极层且等距离间隔的第四电极层。本专利技术还提供了一种立体显示装置，包括上述实施方式中所述的液晶透镜。本专利技术还提供了一种液晶透镜的形成方法，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上覆盖有第一电极层，所述第一电极层上覆盖有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶层；还包括第二基板和第三基板，所述第三基板的一侧覆盖有第三配向膜，另一侧覆盖有等距离间隔平行设置的条状第三电极层，相邻的所述第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，所述第三电极层上覆盖有第四配向膜；所述第三配向膜与所述第一液晶层相对，所述第二基板上覆盖有第二电极层，所述第二电极层上覆盖有第二配向膜，所述第二配向膜与所述第四配向膜之间分布有第二液晶层，首先在所述第一基板上形成第一电极层；在所述第一电极层上形成所述第一配向膜；在所述第一配向膜之上涂布光刻胶，所涂布的光刻胶厚度为所述第一液晶层的厚度；所述第一基板从一侧以光罩为模板进行单数液晶单元曝光，曝光后进行显影；在所述单数液晶单元内涂布固化后的液晶；将所述光罩沿所述液晶单元排布的方向平移一个液晶单元；通过所述光罩进行双数液晶单元曝光，曝光后进行显影；在所述双数液晶单元内涂布固化后的液晶，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板与第二基板之间的间隙子，以及封装在第一基板与第二基板周边的封框胶，所述第一基板上覆盖有第一电极层，所述第一电极层上覆盖有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶层；还包括第三基板，所述第三基板的一侧覆盖有第三配向膜，另一侧覆盖有等距离间隔平行设置的条状第三电极层，相邻的所述第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，所述第三电极层上覆盖有第四配向膜；所述第三配向膜与所述第一液晶层相对，所述第二基板上覆盖有第二电极层，所述第二电极层上覆盖有第二配向膜，所述第二配向膜与所述第四配向膜之间分布有第二液晶层；其特征在于，还包括分布在所述第一液晶层内的与所述第三电极层长度方向平行且等距离间隔设置的条状第三液晶层；所述第三液晶层与所述第三电极层的位置相对且一一对应；所述第一电极层为等距离间隔平行设置的条状结构，所述第一电极层与所述第三电极层位置相对且一一对应；相邻的所述第三电极层之间设有平行于所述第三电极层且等距离间隔的第四电极层。

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，位于第一基板与第二基板之间的间隙子，以及封装在第一基板与第二基板周边的封框胶，所述第一基板上覆盖有第一电极层，所述第一电极层上覆盖有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶层；还包括第三基板，所述第三基板的一侧覆盖有第三配向膜，另一侧覆盖有等距离间隔平行设置的条状第三电极层，相邻的所述第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，所述第三电极层上覆盖有第四配向膜；所述第三配向膜与所述第一液晶层相对，所述第二基板上覆盖有第二电极层，所述第二电极层上覆盖有第二配向膜，所述第二配向膜与所述第四配向膜之间分布有第二液晶层；其特征在于，还包括分布在所述第一液晶层内的与所述第三电极层长度方向平行且等距离间隔设置的条状第三液晶层；所述第三液晶层与所述第三电极层的位置相对且一一对应；所述第一电极层为等距离间隔平行设置的条状结构，所述第一电极层与所述第三电极层位置相对且一一对应；相邻的所述第三电极层之间设有平行于所述第三电极层且等距离间隔的第四电极层。2.一种立体显示装置，其特征在于，包括权利要求1所述的液晶透镜。3.一种液晶透镜的形成方法，所述液晶透镜包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板上覆盖有第一电极层，所述第一电极层上覆盖有第一配向膜，所述第一配向膜上分布有液晶分子固化后的第一液晶层；还包括第二基板和第三基板，所述第三基板的一侧覆盖有第三配向膜，另一侧覆盖有等距离间隔平行设置的条状第三电极层，相邻的所述第三电极层长度方向的轴线之间形成液晶单元，所述第三电极层上覆盖有第四配向膜；所述第三配向膜与所述第一液晶层相对...

【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,50