一种液晶透镜及立体显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种液晶透镜及具有所述液晶透镜的立体显示装置，每一个透镜单元内，第二电极组包含多个宽度相同、间距相等并且沿着第一方向延伸的多个条形电极，第一绝缘层设置在第二电极组上并在对应于第二电极组位置留有开口，第三电极组设置在第一绝缘层之上，第三电极组包含两部分：第一部分为对应于第一绝缘层开口位置的条形电极；第二部分为设置在第一部分条形电极中相邻两者之间的悬浮条形电极，第二绝缘层设置在第三电极组之上。本实用新型专利技术的优点在于：该新的液晶透镜结构，一方面可以降低液晶透镜单元内条形电极的阻抗，同时也可以在一定程度上起到自动修复的功能；并且从根本上解决液晶透镜阵列内电压分布不均的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Liquid crystal lens and stereoscopic display device

The utility model provides a liquid crystal lens and stereoscopic display device with the liquid crystal lens, each lens unit, a plurality of strip electrodes of the second electrode group comprises a plurality of equal width and equal spacing and extends along the first direction, a first insulating layer is disposed on the second electrode group and corresponding to the second electrode group the position is provided with an opening to the third electrode group is arranged on the first insulating layer, a third electrode group contains two parts: the first part is corresponding to the first insulating strip electrode layer opening position; the second part is suspended between the adjacent two electrode in the first part of strip electrodes is arranged, a second insulating layer is disposed on the third electrode group. The utility model has the advantages of the new liquid crystal lens structure, one can reduce the impedance of the liquid crystal lens unit electrode, but can also play the automatic repair function to a certain extent; and solve the voltage problem of uneven distribution of liquid crystal lens array are fundamentally.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及立体显示技术，具体是一种液晶透镜及立体显示装置。
技术介绍
自由立体显示技术相比眼镜式3D显示技术而言，由于在客观上摆脱了眼镜等设备的束缚，提高了观看舒适度和应用领域而受到广泛关注。其中基于视差屏障的3D显示技术由于在亮度上损失非常严重，需要超高亮度的背光源才能观看到较为理想的3D效果，既增大了整个显示装置的功耗，同时也缩短了背光源的使用寿命，相比之下，基于液晶透镜的自由立体显示技术在亮度上几乎没有任何损失，在2D与3D之间切换时背光源的亮度也不需要任何的调整，是一种更理想的自由立体显示技术。要实现液晶透镜良好的光学特性，需要做到在每一个液晶透镜单元里液晶分子等效折射率在空间连续性变化，而且在整个有效显示区域呈现周期性的变化。由于液晶分子由电场驱动，需要在空间维持电场的周期性连续分布。如图1所示，是现有液晶透镜技术示意图。1000’表示一个液晶透镜单元，液晶透镜单元包含第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’，第一电极1003’和第二电极1004’分别位于第一玻璃基板1001’和第二玻璃基板1002’之上，在第一电极1003’和第二电极1004’之上还有用于液晶分子取向的配向膜材料，分别为1005’和1006’，除此之外，液晶透镜单元还包括液晶材料1007’和用于液晶灌封的封框胶(未画出)。由图一可以看出，第一电极1003’在液晶透镜单元中央被挖空，当液晶两侧电极即第一电极1003’和第二电极1004’形成电压差时，位于液晶透镜单元中央的电场最弱，而液晶透镜单元边缘的电场最强，以透镜中央呈对称分布。由于电场的强弱变化引起液晶分子不同程度的偏转，形成等效折射率的连续变化，使整个液晶透镜单元呈现良好的光学特性。图1所示的这种技术能实现边缘电场较强而中央电场较弱的整体分布，但电场分布连续性较差，影响液晶透镜的聚光特性。因此，目前需要解决的技术问题如下:电场的空间连续性分布:实现每一个透镜单元内，电场分布两边强中央弱，呈现连续的空间分布；通过改变电场的空间分布，实现液晶透镜等效折射率在空间连续性的变化，改善整个液晶透镜在3D显示模式下的聚光特性。为解决上述问题，本申请人在一件技术申请中提出了如图2a所示的一种液晶透镜结构，其中1000表示一个液晶透镜阵列，它含有多个液晶透镜单元如IOOOa与IOOOb等(图中只画出了两个透镜单元)，每个透镜单元如IOOOa与IOOOb等具有相同的结构。具体的讲，液晶透镜阵列1000包含第一基板1001与第二基板1002，第一基板1001与第二基板1002正对设置,一般为玻璃材料。在第一基板1001上设置有第一电极1003作为公用电极，1003 一般为透明导电材料如ITO或者IZO等，在第二基板1002上设置有第二电极1004，1004也为透明导电材料如ITO或者ΙΖ0。在每一个透镜单元之内，以IOOOa为例，第二电极1004包含al，a2, a3, a4, a5等多个彼此以一定间隔分开并平行设置的条形电极(但条形电极的数量不限于5个)，每个条形电极的宽度分别为wl，w2，w3，w4，《5等，各条形电极的宽度可以相等，或者W1=W5彡W2=W4彡W3。除此之外，液晶透镜阵列1000还包括设置在第一基板1001上的配向膜1005与设置在第二基板1002上的配向膜1006用于控制液晶分子的取向，液晶材料1007被封装在第一基板1001与第二基板1002之间。虽然图2a中未画出，但液晶透镜阵列还包括用于液晶材料封装的封框胶以及用于控制液晶盒厚的间隙子(隔离物)。如图2b所示，当需要进行3D显示时，在第二电极1004的各个条形电极如al，a2, a3, a4, a5等上施加对称的电压，以正性液晶材料(即Λ ε = ε //-ζ丄> 0，式中ε //为液晶分子长轴方向的介电系数，ε丄为液晶分子短轴方向的介电系数。)为例,可以使V(al)=V(a5)>V (a2) =V (a4) >V (a3)，即在液晶透镜单元的中心电极上施加的电压较大，而在透镜单元的边缘电极上施加的电压较小，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。由于在透镜边缘施加的电压较小，边缘电极位置的液晶分子基本上呈现水平方向分布，而越靠近透镜单元的中心电压越大，因此液晶分子会逐渐倾向于与电场平行的方向排列。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，因而液晶透镜单元具备较好的光学成像特性。图3表示了上述液晶透镜的条形电极周边电路的连接情况。将液晶透镜阵列分为两侧焊盘区域与有效显示区域(成像区)，根据条形电极的数目设置周边电路引线的数目，一般而言，设每个透镜单元内条形电极的数目为N，由于在每一个透镜单元内电压对称分布，因此周边电路引线的数目约为(N+l)/2根(N为奇数时)或者N/2根(N为偶数时)。如图3，由于条形电极al与a5具有相同的电压，因此al与a5共同连接在周边电路引线Ul和Dl上；条形电极a2与a4具有相同的电压，因此a2与a4共同连接在周边电路弓丨线U2和D2上。根据具体情况，也可以只设置焊盘区域在一侧，即只有Ul, U2, U3,…，或者Dl，D2, D3,…。继续参照图3，为了将不同的电压施加到液晶透镜单元的各个条形电极上实现液晶透镜折射率的渐变，各条形电极不宜设置的太宽，一般5 15um;且各条形电极之间的间隔不宜设置的太大，一般与条形电极的宽度相当。以19英寸16:9的液晶透镜阵列而言，各个条形电极的长度约为L=236mm，ITO电极的方块电阻Rs=30 Ω / □，设各个条形电极的宽度为W=IOum,则条形电极的电阻值约为R=Rs.L/ff=708KQ,无论是设置单侧焊盘区域或者两个焊盘区域，液晶透镜阵列内电压分布的均一性都存在较大的问题，电压分布的不均匀将导致各个透镜单元折射率的差异；此外，由于条形电极宽度较小，容易出现断路且不易修复，进一步影响生广的整体良率。
技术实现思路
针对前面提到的问题，本技术提出了一种液晶透镜及立体显示装置，一方面可以降低液晶透镜单元内条形电极的阻抗，同时也可以在一定程度上起到自动修复的功能；同时，为更好的解决液晶透镜阵列内电压分布的均一性问题，本技术还提出了液晶透镜电路引线的设置，可以从根本上解决液晶透镜阵列内电压分布不均的问题。本技术采用以下技术方案解决上述技术问题的:一种液晶透镜，包括多个液晶透镜单元，每个透镜单元包含第一基板、第二基板、设置在第一基板上的第一配向膜、设置在第二基板上的第二配向膜、以及封装在第一基板与第二基板之间的液晶材料，第一基板上设置有第一电极组，第二基板上设置有第二电极组，第一、二电极组均包括若干条形电极，所有条形电极在第一方向(y方向)延伸，并且多个液晶透镜单元在第二方向(X方向)周期性重复从而构成液晶透镜阵列，该第一方向与该第二方向垂直，其中，每一个透镜单元内，第二电极组包含多个宽度相同、间距相等并且沿着第一方向延伸的多个条形电极，每个透镜单元还包含:第一绝缘层，其设置在第二电极组上并在对应于条形电极的位置留有开口 ；第三电极组，其设置在第一绝缘层之上，第三电极组包含两部分:第一部分为对应于第一绝缘层开口位置的条形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶透镜，包括多个液晶透镜单元，每个透镜单元包含第一基板、第二基板、设置在第一基板上的第一配向膜、设置在第二基板上的第二配向膜、以及封装在第一基板与第二基板之间的液晶材料，第一基板上设置有第一电极组，第二基板上设置有第二电极组，第一、二电极组均包括若干条形电极，所有条形电极在第一方向（y方向）延伸，并且多个液晶透镜单元在第二方向（x方向）周期性重复从而构成液晶透镜阵列，该第一方向与该第二方向垂直，其特征在于：每一个透镜单元内，第二电极组包含多个宽度相同、间距相等并且沿着第一方向延伸的多个条形电极，每个透镜单元还包含：第一绝缘层，其设置在第二电极组上并在对应于条形电极的位置留有开口；第三电极组，其设置在第一绝缘层之上，第三电极组包含两部分：第一部分为对应于第一绝缘层开口位置的条形电极；第二部分为设置在第一部分条形电极中相邻两者之间的悬浮条形电极，第三电极组的所有电极具有相同的宽度和相等的间隙；以及第二绝缘层，其设置在第三电极组之上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：向贤明，李建军，
申请(专利权)人：中航华东光电有限公司，
类型：实用新型
国别省市：