液晶透镜、立体显示装置及智能终端的制作方法

本实用新型属于立体显示技术领域，尤其涉及液晶透镜及具有该液晶透镜的立体显示装置及智能终端。

背景技术：

人类是通过右眼和左眼所看到的物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的，这种差异被称为视差。立体显示技术就是通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，使大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，产生观察真实三维物体的感觉。

随着人们对液晶材料认识的不断深入，采用液晶材料制成的液晶透镜具有广泛的应用，如应用于实现自由立体显示的立体显示装置。该液晶透镜主要是在液晶层的两侧的两片基板上设置两层电极，并在不同电极上加不同的电压。进而在两片基板间形成不同强度的电场，以驱动液晶分子排列而形成可变焦液晶透镜。因此只要控制相应电极上的电场强度分布，液晶透镜的折射率就会发生相应的改变，从而对屏幕像素出射光的分布进行控制，实现立体显示和2D/3D的自由切换。

而液晶透镜的液晶是一种拥有2种折射率状态(no和ne)的物质，常见的寻常光的折射率no≈1.5，非寻常光的折射率ne≈1.8。液晶透镜主要是在两基板中间填充有液晶分子形成液晶层。该液晶层的厚度，也称为盒厚，会对液晶的光调节作用产生很大影响。因此，在液晶透镜的制造过程中，保证盒厚的均一性是实现高品质液晶显示的基础。为了保证盒厚的均一性，现有技术主要采用放置间隙子(或间隔物，英文名spacer)的方法。最常用间隙子制品主要有塑料系的压克力树脂微粒子与玻璃系的棒状粒子或硅氧系球状粒子等三种，目前以塑料系与玻璃系最为普遍。且我们最常用间隙子的折射率约为n＝1.5左右与液晶的非寻常光的折射率ne非常接近。该间隙子的形状近乎于圆球形。在不加电的状态下，液晶透镜处于2D状态，此时液晶分子处于平躺的状态，折射率表现为寻常光的折射率no＝1.5，而在两层基板间的间隙子的折射率为1.5左右，所以当从显示面板发出的光通过液晶分子和间隙子时由于两者之间的折射率差异，散射的光线会进入视场空间，在2D状态下间隙子会呈现出一定的亮点或彩点的现象，严重的影响观看的效果和舒适度。

为消除2D显示易于出现的彩点或亮点现象，现有技术还提出一种在液晶透镜的一个透镜单元内采用多个电极消除2D显示时因间隙子原因引起的彩点或亮点现象，然而因需要多个电极，其制作工艺与各电极驱动控制都变得复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种液晶透镜、立体显示装置及智能终端，旨在解决现有技术中的液晶分子与间隙子之间折射率差异，导致在2D状态下呈现亮点或彩点现象，影响观看效果及舒适度的技术问题。

本实用新型实施例是这样实现的，本实用新型提供一种液晶透镜，包括第一基板和第二基板及设于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层和间隙子，所述第一基板上设有多个沿第一方向平行排列的第一电极，所述第二基板上设有多个沿第二方向平行排列的第二电极，且所述第一方向不同于所述第二方向，相邻两个所述第一电极之间还设有与所述第一电极平行且绝缘的第三电极，相邻两个所述第二电极之间还设有与所述第二电极平行且绝缘的第四电极，各所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极以及所述第四电极外连接或连接至电压驱动电路；在液晶透镜处于第一工作状态，且所述液晶层呈现透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第一电极施加第一驱动电压，且所述第二电极处于Hi-Z状态，并同时向所述第二电极、所述第四电极施加公共电压；在液晶透镜处于第二工作状态，且所述液晶层呈现透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第二电极施加第三驱动电压，且所述第四电极处于Hi-Z状态，并同时向所述第一电极、所述第三电极施加公共电压。

本实用新型还提供一种立体显示装置，包括显示面板,还包括上述的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧，所述立体显示装置横屏显示时，所述液晶透镜处于第一工作状态，所述立体显示装置竖屏显示时，所述液晶透镜处于第二工作状态。。

本实用新型还提供一种智能终端包括显示面板,还包括上述液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧，所述智能终端横屏显示时，所述液晶透镜处于第一工作状态，所述智能终端竖屏显示时，所述液晶透镜处于第二工作状态。

本实用新型实施例提供的液晶透镜、立体显示装置及智能终端，通过在液晶透镜的相邻第一电极之间设置第三电极，相邻第二电极之间设置第四电极，且通过调节施加至该第三电极和第四电极的电压，可消除液晶分子与间隙子之间的折射率差异，不会在2D状态下呈现亮点或彩点现象，提升了观看效果及舒适度。

附图说明

图1是本实用新型一实施方式的立体显示装置的结构示意图。

图2是图1的液晶透镜的液晶层呈现透镜状态时的结构示意图。

图3是图1的液晶透镜的液晶层呈现非透镜状态时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施方式一

请参见图1至图3，图1是本实用新型一实施方式的立体显示装置的结构示意图，图2是图1的液晶透镜的液晶层呈现透镜状态时的结构示意图，图3是图1的液晶透镜液晶层呈现非透镜状态时的结构示意图。如图1所示，本实用新型的立体显示装置，包括：显示面板100和液晶透镜200，液晶透镜200设置于显示面板100的出光侧。液晶透镜200包括相对设置的第一基板210与第二基板290，第二基板290设置于第一基板210的上方，第一基板210与第二基板290之间设有液晶分子230和间隙子240，间隙子240可以为球状、圆柱状或其它形状，用于控制液晶透镜的盒厚度。第一基板210上设有多个平行排列的第一电极250。第二基板290上设有多个平行排列的第二电极220，第二电极220与第一电极250相对设置，为减少立体显示时出现的摩尔纹，第一电极250会相对所在第一基板210的宽度方向或长度方向倾斜设置，第二电极220相对所在的第二基板290的宽度方向或长度方向也会倾斜设置。多个第一电极沿第一方向排列设置，多个第二电极沿第二方向平行排列设置，且所述第一方向不同于所述第二方向。相邻两个所述第一电极250之间还设有与所述第一电极250平行且绝缘的第三电极260，相邻两个所述第二电极220之间还设有与所述第二电极220平行且绝缘的第四电极270，各所述第一电极250、所述第二电极220、所述第三电极260以及所述第四电极270外连接或连接至一电压驱动电路。该电压驱动电路施加驱动电压至上述第一电极250、所述第二电极220、所述第三电极260以及所述第四电极270形成电场使液晶层的液晶分子发生偏转呈现透镜状态或非透镜状态。

请进一步参见图2，液晶透镜200在相邻的两个第一电极250a与250b(或250b与250c)之间设有第三电极260a(或260b)，相邻的两个第一电极250a与250b(或250b与250c)与对应的相邻两个第二电极220a、220b(220b或220c)可形成一个透镜单元。在液晶透镜200处于第一工作状态，且所述液晶层呈现透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第一电极250a与250b(或250b与250c)施加第一驱动电压，并同时向第二电极220a、220b(220b或220c)、第四电极270施加公共电压，且第三电极260a(或260b)处于Hi-Z状态；

在液晶透镜200处于第二工作状态，且所述液晶层呈现透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第二电极施加第三驱动电压，并同时向所述第一电极、所述第三电极施加公共电压，且第四电极处于Hi-Z状态。

请进一步参见图3，在所述液晶透镜200处于第一工作状态，且所述液晶层呈现非透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第一电极、所述第三电极施加第五驱动电压，并同时向所述第二电极、所述第四电极施加公共电压，所述第五驱动电压与所述公共电压之间的压差驱动所述液晶分子发生偏转，以使所述液晶分子与所述间隙子之间的折射率差在预设范围内，这个预设范围不大于0.1。可消除第一工作状态下液晶分子与间隙子之间折射率差异，不会在2D状态下呈现亮点或彩点现象。

在所述液晶透镜200处于第二工作状态，且所述液晶层呈现非透镜状态时，所述电压驱动电路向所述第二电极、所述第四电极施加第六驱动电压，并同时向所述第一电极、所述第三电极施加公共电压，所述第六驱动电压与所述公共电压之间的压差驱动所述液晶分子发生偏转，以使所述液晶分子与所述间隙子之间的折射率差在预设范围内，这个预设范围不大于0.1。

上述第一工作状态是指液晶透镜的第一基板上的第一电极250与第三电极260作为驱动电极，而第二基板上的第二电极220和第四电极270作为公共电极；上述第二工作状态是指液晶透镜的第二基板上的第二电极220与第四电极270作为驱动电极，而第一基板上的第一电极250与第三电极260作为公共电极。当然，并不局限于此，还可以是反过来。

一个优选实施例中，所述第一电极250与所述第三电极260之间的间隙宽度为不大于20um，和/或所述第二电极220与第四电极270之间的间隙宽度为不大于20um。

一个优选实施例中，所述第一电极250的宽度与所述第三电极260宽度不相等，所述第二电极220宽度与所述第四电极270宽度不相等。

一个优选实施例中，所述第一电极250的宽度小于等于20um，所述第二电极220的宽度小于等于20um。

第一电极250的宽度、第二电极220的宽度为15um。

第一电极250的宽度、第二电极220的宽度均为12um。

进一步地，在液晶透镜200处于第一工作状态且所述液晶层呈现透镜状态时的液晶透镜单元的间距为第一间距，在液晶透镜处于第二工作状态且所述液晶层呈现透镜状态时的液晶透镜单元的间距为第二间距，所述第一间距与所述第二间距不相等，当然，也可以设置相等。

具体实施例中,在所述液晶透镜处于非透镜状态时，施加至所述第一电极和所述第三电极的第二驱动电压均为4.0v；在所述液晶透镜处于透镜状态时，施加至所述第一电极的第一驱动电压为4.0v，所述第三电极处于Hi-Z状态，或者，施加至所述第三电极的第一驱动电压为4.0V，所述第四电极处于Hi-Z状态。

本实用新型的立体显示装置无论显示面板横向和竖向放置都可实现裸眼3D显示，尤其适用于便携式电子设备，如平板电脑、移动通信终端或游戏机。

进一步地，所述第一电极的宽度与所述第二电极宽度不相等，且所述第二电极的宽度远大于所述第一电极的宽度。

在本实用新型的立体显示装置中，在所述立体显示装置横屏显示时，所述液晶透镜处于第一工作状态；所述立体显示装置竖屏显示时，所述液晶透镜处于第二工作状态。

本实用新型的立体显示装置不仅可以在同一屏幕下实现2D显示和3D显示，而且还可以实现第一工作状态与第二工作状态切换。

如图1与图2所示，本实用新型的立体显示装置，包括显示面板100和上述液晶透镜200，液晶透镜200设置于显示面板100的出光侧，当所述显示面板100同时显示2D显示内容和3D显示内容，所述驱动信号输出端将第一驱动电压施加于与所述3D显示内容相对应的所述独立区域内的所述第二电极250，以分区同时显示2D显示内容和3D显示内容。这样，液晶透镜200的驱动变得简单，而且立体显示装置可同屏显示2D内容和3D内容。立体显示装置横屏显示时，液晶透镜处于第一工作状态，所述立体显示装置竖屏显示时，液晶透镜处于第二工作状态。

如图1与图2所示，本实用新型还提供一种智能终端，包括显示面板和液晶透镜200，液晶透镜200设置于显示面板100的出光侧，液晶透镜100为前面所述的液晶透镜，具体请参见前面说明书介绍，在此不再赘述。当所述显示面板100同时显示2D显示内容和3D显示内容，所述驱动信号输出端将第一驱动电压施加于与所述3D显示内容相对应的所述独立区域内的所述第二电极250，以分区同时显示2D显示内容和3D显示内容。该智能终端可以是带立体显示的智能机器人、智能电话以及智能可穿戴式设备以及AR/VR设备。该智能终端可在同一屏幕实现2D显示和3D显示，同时结构和驱动简单。所述智能终端横屏显示时，所述液晶透镜处于第一工作状态，所述智能终端竖屏显示时，所述液晶透镜处于第二工作状态。

本实用新型的智能终端由于采用前面所述的液晶透镜结构，不仅可实现横屏和竖屏显示，而且在2D显示时可消除液晶分子与间隙子之间的折射率差异，不会在2D状态下呈现亮点或彩点现象，提升了观看效果及舒适度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。