2D/3D切换的液晶透镜组件制造技术

本发明专利技术公开一种2D/3D切换的液晶透镜组件，其自出光面至入光面依序包括多个相邻排列的长条状凸透镜、第一透明基板、第二透明基板、设置于第二透明基板上的多个电极和夹于第一、第二透明基板之间的液晶层。多个电极用于控制液晶层的液晶分子的排列方向，以调整相对于至少一像素的液晶层的液晶分子折射率，由相对于像素的中央向两边递增或递减，用于控制入射光的行进方向，再将通过的入射光导至其中之一凸透镜。

【技术实现步骤摘要】
2D/3D切换的液晶透镜组件
本专利技术涉及一种液晶透镜组件，尤指一种具高透镜光学能力(highlenspower)的2D/3D切换的液晶透镜组件。
技术介绍
人类是透过双眼所看到的展望而感知到真实世界的影像。而人类的大脑会进一步根据双眼所看到两个不同角度的展望之间的空间距离差异而形成所谓的3维(3-dimension,3D)影像，这种空间距离差异则被称为视差(parallax)。所谓的3D显示设备就是模拟人类双眼不同角度的视野，让左、右眼分别接收到有视差的两个2维(2-dimension,2D)影像，使人脑获取左、右眼看到的不同2D影像后，能感知为3D影像。目前的3D显示设备主要分为两类，分别是自动立体显示设备(Auto-stereoscopicdisplay)以及非自动立体显示设备(Stereoscopicdisplay)。自动立体显示设备的用户不用戴上特殊结构的眼镜就可以看出3D立体影像。而另一种非自动立体显示设备则需要使用者戴上特制的眼镜，才能看到3D立体影像。常见的自动立体显示设备有两种：主要分成视差光栅(Parallaxbarrier)和柱状透镜(LenticularLenses)两种。视差光栅是利用光栅来控制光前进的方向，让使用者的左右眼看到具有视差的影像，而此视差就会在大脑中形成立体感。至于柱状透镜则是利用折射率的不同来控制光的方向，可以有多种作法，其中一种作法是以液晶层来取代实体透镜，藉由上下玻璃基板的氧化铟锡(ITO)特殊图案设计，来造成液晶层空间中电位线分布不均，使液晶分子的排列改变。由于液晶分子的排列会影响到折射率的不同，经过适当的设计后，整体的折射率变化就像柱状透镜一样，控制入射光的折射方向。请参阅图1a与图1b，图1a与图1b是现有技术的GRIN透镜被施加电压前后的示意图。所谓GRIN透镜就是折射率随着梯度分布的透镜(GradientintheIndexofRefractionLens)。当未被施加任何电压时，液晶分子的排列如图1a所示。由于前述氧化铟锡电极图案(未显示)的特殊设计，于施加电压产生电场时，液晶分子的排列方向将如图1b所示，造成中心的液晶分子折射率最大(ne)，愈往两边的液晶分子折射率愈小，直到最小液晶分子折射率(no)为止。而当光线行进时，两边的光线因为遇到的液晶分子折射率最小，行进速度最快，而中间的光线因为遇到的液晶分子折射率最大，所以行进速度最慢。以入射平面波而言，波前将会被弯曲，造成具有类似凸透镜的性质，将光线聚焦于F点，并可推导出焦距的公式如下:其中，fGRIN为GRIN透镜10的焦距，d为液晶盒的厚度，r是透镜的半径，nmax等于液晶透镜的液晶分子的非寻常光折射率ne，而n(r)则代表折射率是r的函数。当以4mm的适当焦距作为设计目标时，若液晶分子的Δn为0.21，则必需将液晶盒的厚度d保持在大约30μm。同时，若要得到小的焦距，如果无法缩小GRIN透镜10的半径及改变液晶分子的种类，则唯一的选择就是加大液晶盒的厚度。然而，加大液晶盒的厚度不仅使液晶层间隙(cellgap)增加，也无疑地会增加成本，因此若能制作一种应用于2D/3D影像切换的液晶透镜组件，在不必增加液晶厚度的前提之下，就能够提升聚焦能力，将可有效地降低成本。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是提供一种2D/3D切换的液晶透镜组件，该液晶透镜组件是利用一组外加的固定透镜，来增进透镜的光学能力，以解决
技术介绍
的问题。本专利技术提供一种液晶透镜组件，其自一出光面至一入光面依序包括多个相邻排列的长条状凸透镜、一第一透明基板、一第二透明基板、多个设置于该第二透明基板上的电极和一液晶层夹于该第一透明基板与该第二透明基板之间。所述多个电极用于控制所述液晶层的液晶分子的排列方向,以调整相对于至少一像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增或递减，用于控制入射光的行进方向，再将所述通过的入射光导至所述的凸透镜其中之一。依据本专利技术的实施例，所述电极为长条状，其延伸方向与所述长条状凸透镜延伸方向一致。依据本专利技术的实施例，所述液晶透镜组件配合线性偏振光使用，且所述多个长条状凸透镜沿一第一方向延伸，并沿一第二方向排列，该第一方向垂直于该第二方向，所述偏振光的偏振方向平行于第二方向。依据本专利技术的实施例，所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递减，以形成3D模式。依据本专利技术的实施例，所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增，以形成2D模式。本专利技术另提供一种液晶透镜组件，其自一出光面至一入光面依序包括：一第一透明基板；多个相邻排列的长条状凸透镜；一第二透明基板，该第二透明基板之上设置有多个电极；一液晶层夹于所述多个长条状凸透镜与该第二透明基板之间；所述多个电极用于控制所述液晶层的液晶分子的排列方向,以调整相对于至少一像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增或递减，用于控制入射光的行进方向，再将所述通过的入射光导至所述的凸透镜其中之一。依据本专利技术的实施例，所述电极为长条状，其延伸方向与所述长条状凸透镜延伸方向一致。依据本专利技术的实施例，该液晶透镜组件配合线性偏振光使用，且所述多个长条状凸透镜沿一第一方向延伸，并沿一第二方向排列，所述第一方向垂直于所述第二方向，所述偏振光的偏振方向平行于第二方向。依据本专利技术的实施例，所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递减，以形成3D模式。依据本专利技术的实施例，所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增，以形成2D模式。相较于现有技术，本专利技术的液晶透镜组件，经由一组外加凸透镜的支持，以及透明基板上电极的适当设计，仅需要施加预定的电压于电极之上，就可以在液晶层内产生凸透镜。当入射光经过液晶层内的凸透镜折射后，于行进至外加透镜，又会再次被折射，并集中到人眼，以于出光面形成3D影像。由于光线行进的过程中历经了两次折射，使整体的聚焦能力提升，加大了透镜能力的同时，将可同时减少液晶层的间隙。此外，在转换至2D模式时，也只要改变施加于电极上的电压，就可以将液晶层内的凸透镜水平平移，并抵消外加透镜的效果，于出光面形成2D影像。本专利技术的液晶透镜组件，不仅切换简单，亦可降低液晶盒的厚度，有效降低成本。为让本专利技术的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：附图说明图1a与图1b是现有技术的GRIN透镜被施加电压前后的示意图。图2是本专利技术第一实施例的液晶透镜组件应用于3D模式时的剖面及液晶分子排列方向示意图。图3是图2的液晶透镜组件应用于2D模式时的剖面及液晶分子排列方向示意图。图4是本专利技术第二实施例的液晶透镜组件应用于3D模式时的剖面及液晶分子排列方向示意图。图5是图4的液晶透镜组件应用于2D模式时的剖面及液晶分子排列方向示意图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施之特定实施例。本专利技术所提到的方向用语，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶透镜组件，其自一出光面至一入光面依序包括：多个相邻排列的长条状凸透镜；一第一透明基板；一第二透明基板，该第二透明基板之上设置有多个电极；一液晶层夹于该第一透明基板与该第二透明基板之间；其特征在于：所述多个电极用于控制所述液晶层的液晶分子的排列方向，以调整相对于至少一像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增或递减，用于控制入射光的行进方向，再将所述通过的入射光导至所述凸透镜其中之一。

【技术特征摘要】
1.一种液晶透镜组件，其自一出光面至一入光面依序包括：多个相邻排列的长条状凸透镜；一第一透明基板；一第二透明基板，该第二透明基板之上设置有多个电极，所述多个电极包括多个第一电极和多个第二电极，所述多个第一电极和所述第二电极是交替排列；一液晶层夹于该第一透明基板与该第二透明基板之间；其特征在于：所述多个电极用于控制所述液晶层的液晶分子的排列方向，以调整相对于至少一像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增或递减，用于控制入射光的行进方向，再将通过的入射光导至所述凸透镜其中之一，其中当靠近所述多个第一电极的液晶分子排列方向变为光轴平行于入射光的偏振方向时，靠近所述多个第二电极的液晶分子排列方向变为光轴平行于偏振光传播方向，当靠近所述多个第一电极的液晶分子排列方向变为光轴平行于偏振光传播方向时，靠近所述多个第二电极的液晶分子排列方向变为光轴平行于入射光的偏振方向。2.根据权利要求1所述的液晶透镜组件，其特征在于：所述电极为长条状，其延伸方向与所述长条状凸透镜延伸方向一致。3.根据权利要求2所述的液晶透镜组件，其特征在于：所述液晶透镜组件配合线性偏振光使用，且所述多个长条状凸透镜沿一第一方向延伸，并沿一第二方向排列，该第一方向垂直于该第二方向，所述偏振光的偏振方向平行于第二方向。4.根据权利要求1所述的液晶透镜组件，其特征在于：所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递减，以形成3D模式。5.根据权利要求1所述的液晶透镜组件，其特征在于：所述多个电极调整相对于所述像素的所述液晶层的液晶分子折射率，由相对于所述像素的中央向两边递增，以形成2D模式。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峙彣，萧嘉强，
申请(专利权)人：深圳市华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：