液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法

液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法
【专利摘要】本发明涉及自由立体显示【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。
【专利说明】液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及自由立体显示【技术领域】，具体而言，涉及液晶透镜阵列、立体显示装置 及驱动方法。

【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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IXD、0LED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、一518519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。
[0005] 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Λ ε = ε //_ε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，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。
[0006] 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Sll、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) =￥616)>￥(515)，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Sll，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。
[0007] 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。


【发明内容】

[0008] 本发明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。
[0009] 在本发明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。
[0010] 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面上。
[0011] 优选地，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。
[0012] 优选地，所述第三电极为面电极。
[0013] 优选地，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。
[0014] 本发明实施例还提供了一种立体显示装置，包括2D显示装置及上述的液晶透镜 阵列，所述2D显示装置与所述液晶透镜阵列的所述第一基板周边粘结或整面贴合。
[0015] 本发明实施例还提供了一种上述的立体显示装置的驱动方法，包括：在液晶透镜 阵列的第三电极上施加第一电压；在第一巾贞频工作时间内，在所述液晶透镜阵列的第一电 极上施加驱动电压，在所述第二电极上施加第二电压，所述液晶透镜阵列的第一液晶层在 所述驱动电压的驱动下形成第一微透镜阵列；在第二帧频工作时间内，在所述液晶透镜阵 列的第一电极上施加第二电压，在所述透镜阵列的第二电极上施加驱动电压，所述液晶透 镜阵列的第一液晶层在所述驱动电压的驱动下形成第二微透镜阵列；在连续的帧频工作时 间内，按照上述方法交替对所述微透镜阵列的第一电极及第二电极分别施加驱动电压及第 二电压。
[0016] 优选地，在所述第一电极或所述第二电极上施加驱动电压包括：在所述第一帧频 工作时间及所述第二帧频工作时间的过压驱动时间内，分别在所述第一电极及所述第二电 极上施加过压驱动电压；在所述第一帧频工作时间及所述第二帧频工作时间的稳压驱动时 间内，分别在所述第一电极及所述第二电极上施加稳压驱动电压。
[0017] 优选地，所述在液晶透镜阵列的第三电极上施加第一电压，包括：当所述第三电极 包括多个条形电极且其数量为奇数时，在所述第一帧频工作时间的过压驱动时间内，在所 述第三电极的正对所述第一电极的条形电极上施加所述过压驱动电压，所述第三电极的其 余条形电极上施加第二电压；在所述第二帧频工作时间的过压驱动时间内，在所述第三电 极的正对所述第二电极的条形电极上施加所述过压驱动电压，所述第三电极的其余条形电 极上施加第二电压；在每个工作帧频的稳压驱动时间内，所述第三电极的所有条形电极上 均施加第二电压。
[0018] 优选地，当所述立体显示装置的2D显示装置的工作频率大于所述液晶透镜阵列 的工作频率时，在每个帧频工作时间的过压驱动时间内，对所述2D显示装置进行插黑或插 灰；在每个帧频工作时间的稳压驱动时间内显示相应的左右时差图像。
[0019] 本发明实施例提供的液晶透镜阵列、立体显示装置及驱动方法，在液晶透镜阵列 的第一帧频工作时间内形成第一微透镜阵列，此时2D显示装置显示的第一幅左右视差图 像，经过第一微透镜阵列分光后，将第一幅左右视差图像分别折射到观赏者的左右眼。在液 晶透镜阵列的第二帧频工作时间内形成第二微透镜阵列，第二微透镜阵列相比第一微透镜 阵列在X方向平移了半个微透镜单元宽度，此时2D显示装置显示的第二幅左右视差图像 (R2, L2)经过第二微透镜阵列之后，将第二幅左右视差图像分别折射到观赏者的左右眼； 当第一微透镜阵列与第二微透镜阵列在高频下切换时，搭配2D显示装置的左右眼视差图 像排图，利用人眼视觉暂留效应可以观察到高分辨率的3D影像。

【专利附图】

【附图说明】
[0020] 图1示出了现有技术中液晶透镜立体显示装置的结构示意图；
[0021] 图2示出了现有技术中液晶透镜立体显示装置3D模式下的透镜分光示意图；
[0022] 图3示出了现有技术中液晶透镜立体显示装置3D显示示意图；
[0023] 图4示出了本发明实施例中液晶透镜阵列的一种剖面图；
[0024] 图5示出了图4中的液晶透镜阵列中第一基板及第二基板上电极分布示意图；
[0025] 图6示出了本发明实施例中液晶透镜阵列形成第一微透镜单元时液晶分子指向 分布示意图；
[0026] 图7示出了本发明实施例中液晶透镜阵列形成第一微透镜单元时光程差分布示 意图；
[0027] 图8示出了本发明实施例中液晶透镜阵列形成第二微透镜单元时液晶分子指向 分布示意图；
[0028] 图9示出了本发明实施例中液晶透镜阵列形成第二微透镜单元时光程差分布示 意图；
[0029] 图10示出了本发明实施例中液晶透镜阵列驱动电压设置示意图；
[0030] 图11示出了本发明实施例中液晶透镜阵列中连续两帧图像的光程差分布示意 图；
[0031] 图12示出了本发明实施例中高频2D显示装置中液晶透镜阵列驱动电压设置示意 图；
[0032] 图13示出了本发明实施例中液晶透镜阵列的另一种剖面图；
[0033] 图14示出了本发明实施例中的立体显示装置实现2D显示的示意图；
[0034] 图15示出了本发明实施例中的立体显示装置形成第一微透镜阵列时3D分光示意 图；
[0035] 图16示出了本发明实施例中的立体显示装置形成第二微透镜阵列时3D分光示意 图。

【具体实施方式】
[0036] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0037] 本发明实施例提供了一种液晶透镜阵列，如图4所示，该液晶透镜1000包括多个 液晶微透镜单元（如LI、L2与L3等，图中仅画出了三个微透镜单元作为示例），每个微透 镜单元（如LI、L2与L3等）具有相同的结构。
[0038] 如图4所示，液晶透镜单元包含第一基板1001与第二基板1002。第一基板1001 与第二基板1002正对间隔设置，具体地，第一基板1001与第二基板1002可以是玻璃等透 明基材，各个基板具有相同或者相近的折射率。
[0039] 如图4中，设定透镜单元的高度方向为z方向，与z方向垂直且与透镜单元的宽度 平行的方向为X方向，与Z方向垂直的另一方向为y方向；
[0040] 在第一基板1001正对第二基板的侧面上设置有第一电极1003,第一电极1003包 括两个条形电极，该两个条形电极1003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透镜单元的宽度相等，优选地，第一电极1003 -般为透明导电材 料如ΙΤ0或者ΙΖ0等。参照图5所示，以液晶微透镜单元L1为例，第一电极1003包含10031 与10032,液晶微透镜单元L2内第一电极1003包括10032与10033,液晶微透镜单元L3内 第一电极1003包括10033与10034,在各个透镜单元的交界处共用同一个电极如10032与 10033 等。
[0041] 在第一电极1003之上设置有第一介电层1004,第一介电层1004可以是氮化硅或 者氧化娃等。在第一介电层1004之上设置有第二电极1005,第二电极1005 -般为透明导 电材料如ΙΤ0或者ΙΖ0等，各个第二电极1005为在X方向以一定间隔隔开且沿着y方向延 展的条形电极。参照图5所示，以液晶微透镜单元L1为例，第二电极1005包含10051，电极 10051位于第一电极10031与10032中间；液晶微透镜单元L2内第二电极1005包括10052， 电极10052位于第一电极10032与10033中间；液晶微透镜单元L3内第二电极1005包括 10053,电极10053位于第一电极10033与10034中间。一般而言，第一电极1003与第二电 极1005的各个条形电极具有相同的宽度及间隔，各个第一电极1003之间的间隔为一个微 透镜单元的宽度，各个第二电极1005之间的间隔也为一个微透镜单元宽度。
[0042] 第二电极1005上设置有第一水平取向膜1006,第一水平取向膜1006可以是聚酰 亚胺等有机材料，用于控制液晶分子取向，第一水平取向膜1006的摩擦方向与2D显示装置 出射光的偏振方向平行，假设为±χ方向。
[0043] 第二基板1002正对第一基板1001的侧面上设置有第三电极1007,第三电极1007 可以面电极也可以为包括多个条形电极的电极组。
[0044] 其中当第三电极1007为面电极时，其可以是整面的透明导电材料如ΙΤ0或者ΙΖ0 等。
[0045] 当第三电极为包括多个条形电极的电极组时，第三电极包括的多个条形电极数量 为奇数个，且该多个条形电极沿X方向并列等间隔排布，且沿y方向延伸。如图5所示，以 液晶微透镜单元L1为例，第三电极1007包括条形电极711、条形电极712、条形电极713、 条形电极714及条形电极715等多个电极，条形电极711位于第一电极10031正上方，电极 715位于第一电极10032正上方，电极713位于第二电极10051正上方，每个透镜单兀内第 三电极1007的电极数量一般> 5个。
[0046] 在第三电极1007之上设置有第二水平取向膜1008,第二水平取向膜1008可以 是聚酰亚胺等有机材料，用于控制液晶分子取向，第二水平取向膜1008的摩擦方向与第 一水平取向膜1006的摩擦方向反平行设置，即相差180度。第一液晶层1009被封装在 第一基板1001与第二基板1002之间，且第一液晶层1009为正性液晶材料（即Λ ε = ε // -ε丄>〇,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。），在第一水平取向膜1006与第二水平取向膜1008的作用下，第一液晶层1009 的液晶分子长轴沿着平行于X方向取向。
[0047] 除此之外，虽然图4中未画出，液晶透镜1000还包括第一基板1001与第二基板 1002之间用于封装第一液晶层1009的周边封框胶以及用于控制液晶盒厚的间隙子（隔离 物）等。
[0048] 本发明实施例中还提供了一种立体显示装置，该立体显示装置包括2D显示装置 及上述的液晶透镜阵列，2D显示装置与上述的液晶透镜阵列的第一基板周边粘结或整面贴 合。
[0049] 对于上述的立体显示装置的驱动方法，如图6所示，在第三电极1007上施加电压 Vref，在第二电极1005的各个条形电极（10051，10052, 10053等）上也施加电压Vref，在第 一电极1003的各个条形电极上施加一个能使第一液晶层1009两侧产生一定压差的驱动电 压时，靠近第一电极1003附近的液晶分子两侧由于有较大的压差，液晶分子长轴取向基本 沿着z方向排列。越接近微透镜单元如L1中心，液晶分子两侧压差越小，液晶分子长轴取 向基本沿着X方向排列。从各个微透镜单元边缘到微透镜中心，液晶分子取向逐渐过渡，形 成第一微透镜阵列。
[0050] 如图7所示，由于在每个微透镜单元之内，因第一液晶层1009的折射率渐变，第一 微透镜阵列产生了对应的光程差分布。
[0051] 如图8所示，在第三电极1007上施加电压Vref，第一电极1003的各个条形电极电 压也设置为Vref，当第二电极1005的各个条形电极（10051，10052, 10053等）上施加一个 能使第一液晶层1009两侧产生一定压差的驱动电压时，靠近第二电极1005附近的液晶分 子两侧由于有较大的压差，液晶分子长轴取向基本沿着z方向排列。越接近微透镜单元如 L1'中心，液晶分子两侧压差越小，液晶分子长轴取向基本沿着X方向排列。从各个微透镜 单元边缘到微透镜中心，液晶分子取向逐渐过渡，形成第二微透镜阵列。与第一微透镜阵列 相比，第二微透镜阵列在X方向上平移了半个微透镜宽度。
[0052] 如图9所示，由于在每个微透镜单元之内，因第一液晶层1009的折射率渐变，第二 微透镜阵列产生了对应的光程差分布。
[0053] 基于上述的立体显示装置的驱动原理，本发明实施例中还提供了一种立体显示装 置的驱动方法，具体处理步骤包括：
[0054] 在液晶透镜阵列的第三电极上施加第一电压；
[0055] 在第一帧频工作时间内，在所述液晶透镜阵列的第一电极上施加驱动电压，在所 述第二电极上施加第二电压，所述液晶透镜阵列的第一液晶层在所述驱动电压的驱动下形 成第一微透镜阵列；
[0056] 在第二帧频工作时间内，在所述液晶透镜阵列的第一电极上施加第二电压，在所 述透镜阵列的第二电极上施加驱动电压，所述液晶透镜阵列的第一液晶层在所述驱动电压 的驱动下形成第二微透镜阵列；
[0057] 在连续的帧频工作时间内，按照上述方法交替对所述微透镜阵列的第一电极及第 二电极分别施加驱动电压及第二电压。
[0058] 如图10所示，在第一帧频工作时间内，设第一帧频工作时间为0?8. 3ms，其中第 一帧频工作时间又划分为过压驱动时间tl及稳压驱动时间t2 ;tl时间段在第一电极1003 上施加过压驱动电压VI，通过过压驱动以缩短液晶分子从z方向取向向X方向取向的转换 时间，t2时间段在第一电极1003上施加稳压驱动电压V2,使第一液晶层形成第一微透镜阵 列；在第一帧频工作时间（tl+t2)内，第三电极1007与第二电极1005具有相同的电压设置 作为基准电压；在第二帧频时间内，即8. 3?16. 6ms以内，tl时间段内在第二电极1005上 施加一个过压驱动电压VI，通过过压驱动以缩短液晶分子从z方向取向向X方向取向的转 换时间；然后在t2时间段内，在第二电极1005上施加稳压驱动电压V2,使第一液晶层形成 第二微透镜阵列；在第二帧频时间（tl+t2)内，第三电极1007与第一电极1003具有相同的 电压。
[0059] 在连续的帧频工作时间内，按照上述方法交替对所述微透镜阵列的第一电极及第 二电极分别施加驱动电压及第二电压，例如，第三帧频工作时间内按照第一帧频工作时间 内的驱动方式对立体显示装置施加电压，在第四帧频工作时间内按照第二帧频工作时间内 的驱动方式对立体显示装置施加电压。
[0060] 对于以多个条形电极形成的第三电极1007而言，为加速液晶透镜在第一微透镜 阵列与第二微透镜阵列之间的切换，可以在每个帧频工作时间的过压驱动的时间tl以 内，同时在第三电极1007的对应电极上给予一定驱动电压，例如，在第一巾贞频工作时间的 过压驱动时间tl内，在正对第一电极1003(10031，10032, 10033, 10034等）的第三电极 711，721，731等上施加相同的过压驱动电压VI，而第三电极的其它条形电极上的电压及第 二电极1005的电压均为基准电压Vref ;在第二帧频工作时间的过压驱动时间tl内，在正 对第二电极1005(10051，10052, 10053等）的第三电极713, 723, 733等上施加相同的过压 驱动电压VI，而第三电极的其它条形电极上的电压及第一电极1003上的电压均为基准电 压 Vref。
[0061] 而每一帧频的稳压工作时间t2内，第三电极1007的所有条形电极的电压必须恢 复到正常的基准电压Vref。
[0062] 如图11所示，当液晶透镜按照上述驱动电压设置时，在相邻的连续两帧以内，形 成第一微透镜阵列光程差分布①与第二微透镜阵列光程差分布②，相邻两巾贞形成的光程差 分布在X方向相差半个微透镜单元的宽度。
[0063] 如图12所示，当液晶透镜立体显示装置采用的2D显示面板以更高帧频如240Hz 工作、而液晶透镜以120Hz工作时，在液晶透镜的每个帧频工作时间内的过压驱动时间tl 内，对2D显示装置进行插黑或插灰，以减少串扰；在每个帧频工作时间的稳压驱动时间内， 在2D显示装置中显示相应的左右时差图像，例如在第一帧频工作时间的稳压驱动时间内， 2D显示装置显示第一幅左右视差图像（L1与R1);在第二帧频工作时间的稳压驱动时间内， 2D显示装置显示第二幅左右视差图像（L2与R2)。
[0064] 图13是本发明实施例中另一种液晶透镜2000的剖面图，该实施例中，第一电极及 第二电极均位于第一基板2001正对第二基板2002的侧面上，即图中的2003,各个条形电 极2003在X方向间隔等于半个微透镜单元宽度且沿着y方向延伸。在第一电极及第二电 极上设置有介电层2004,在介电层2004上设置有第一水平取向膜2006,第一水平取向膜 2006的摩擦方向与2D显示装置出射光的偏振方向平行；在第二基板2002的正对第一基板 2001的侧面上设置有第二水平取向膜2008,第二水平取向膜2008的摩擦方向与第一水平 取向膜2006的摩擦方向相差180度；第二基板2002正对第一基板2001的侧面上还设置有 第三电极2007 ;第三电极2007位于第二基板2002与第二水平取向膜2008之间；第一基板 2001与第二基板2002之间封装有第一液晶层2009,第一液晶层2009的液晶分子的长轴方 向与X方向平行。
[0065] 如图13,当形成第一微透镜单元时，可以在电极2003的奇数个条形电极上施加相 应的驱动电压；形成第二微透镜单元时，可以在电极2003的偶数个条形电极上施加相应的 驱动电压，驱动电压设置方式可以参考图10及图12。
[0066] 对于本发明实施例的立体显示装置，如图14,当需要进行2D显示时，使第一电极 1003,第二电极1005与第三电极1007之间无电压差存在，第一液晶层1009的液晶分子维 持其初始取向。对于第一液晶层1009而言，从2D显示装置1200出射的线偏振光进入第一 液晶层1009后偏振方向不变，从2D显示装置1200出射的光经过液晶透镜后也不发生折 射，原2D显示装置1200的光学特性基本不受影响，仍有较高亮度与对比等特性。
[0067] 如图15所示，当需要进行3D显示时，在液晶透镜阵列的第一帧频工作时间内形成 第一微透镜阵列，此时2D显示装置显示的第一幅左右视差图像（L1，R1)经过第一微透镜阵 列分光后，将第一幅左右视差图像分别折射到观赏者的左右眼。
[0068] 如图16所示，在液晶透镜阵列的第二帧频工作时间内形成第二微透镜阵列，第二 微透镜阵列相比第一微透镜阵列在X方向平移了半个微透镜单元宽度，此时2D显示装置显 示的第二幅左右视差图像（R2，L2)经过第二微透镜阵列之后，将第二幅左右视差图像分别 折射到观赏者的左右眼；当第一微透镜阵列与第二微透镜阵列在高频下切换时，搭配2D显 示装置的左右眼视差图像排图，利用人眼视觉暂留效应可以观察到高分辨率的3D影像。 [〇〇69] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
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2D显示装置及如权利要求1至5任一项所述的液 晶透镜阵列，所述2D显示装置与所述液晶透镜阵列的所述第一基板周边粘结或整面贴合。
7. 如权利要求6所述的立体显示装置的驱动方法，其特征在于，包括： 在液晶透镜阵列的第三电极上施加第一电压； 在第一帧频工作时间内，在所述液晶透镜阵列的第一电极上施加驱动电压，在所述第 二电极上施加第二电压，所述液晶透镜阵列的第一液晶层在所述驱动电压的驱动下形成第 一微透镜阵列； 在第二帧频工作时间内，在所述液晶透镜阵列的第一电极上施加第二电压，在所述透 镜阵列的第二电极上施加驱动电压，所述液晶透镜阵列的第一液晶层在所述驱动电压的驱 动下形成第二微透镜阵列； 在连续的帧频工作时间内，按照上述方法交替对所述微透镜阵列的第一电极及第二电 极分别施加驱动电压及第二电压。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述第一电极或所述第二电极上施加 驱动电压包括： 在所述第一帧频工作时间及所述第二帧频工作时间的过压驱动时间内，分别在所述第 一电极及所述第二电极上施加过压驱动电压； 在所述第一帧频工作时间及所述第二帧频工作时间的稳压驱动时间内，分别在所述第 一电极及所述第二电极上施加稳压驱动电压。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在液晶透镜阵列的第三电极上施加 第一电压，包括： 当所述第三电极包括多个条形电极且其数量为奇数时，在所述第一帧频工作时间的 过压驱动时间内，在所述第三电极的正对所述第一电极的条形电极上施加所述过压驱动电 压，所述第三电极的其余条形电极上施加第二电压； 在所述第二帧频工作时间的过压驱动时间内，在所述第三电极的正对所述第二电极的 条形电极上施加所述过压驱动电压，所述第三电极的其余条形电极上施加第二电压； 在每个工作帧频的稳压驱动时间内，所述第三电极的所有条形电极上均施加第二电 压。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述立体显示装置的2D显示装置的工 作频率大于所述液晶透镜阵列的工作频率时，在每个帧频工作时间的过压驱动时间内，对 所述2D显示装置进行插黑或插灰；在每个帧频工作时间的稳压驱动时间内显示相应的左 右时差图像。
【文档编号】G02B27/22GK104049433SQ201410289540
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】向贤明, 张春光, 张晶, 张涛, 李春 申请人:重庆卓美华视光电有限公司