电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示器的制作方法

专利名称：电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电驱动液晶透镜，尤其涉及一种包括光罩的电驱动液晶透镜和使 用该透镜的立体显示器，该光罩根据是否被提供电压而转换为开或关，从而减小液晶层的 盒间隙。
背景技术：
目前，基于高速信息通信网络而构建的用于信息快速传播的服务已经从简单的 “听说”服务，如当前的电话，发展到基于用于字符、声音和图像的高速处理的数字终端的 “视听”多媒体型服务，并期望最终发展为能不受时间和空间的限制进行虚拟现实和立体观 看的信息空间3维立体信息通信服务。通常，通过观看者的眼睛根据立体视觉原理实现表现3维的立体图像。然而，因为 观看者的眼睛彼此隔开大约65mm，即具有双眼体视视差，所以左眼和右眼由于两眼之间的 位置差别而感觉到稍微不同的图像。这种由两眼之间的位置差别导致的图像差别称作双目 视差。根据双目视差设计3维立体图像显示器，使左眼仅看到针对左眼的图像，右眼仅看到 针对右眼的图像。具体地说，左眼和右眼分别看到不同的2维图像。如果两个不同的图像通过视网 膜传输到大脑，则大脑精确地组合图像，重现原始3维(3D)图像的深度感和真实感。该能 力通常称作立体平画法(stereography)，被提供有立体平画法的显示器称作立体显示器。同时，可以根据实现3维图像的透镜的组件划分立体显示器件。例如，使用液晶层 的透镜称作电驱动液晶透镜。通常，液晶显示器包括彼此相对的两个电极和插入在两个电极之间的液晶层。由 当给两个电极施加电压时产生的电场驱动液晶层的液晶分子。液晶分子具有偏振和光学各 向异性的特性。这里，偏振特性指的是，当液晶分子在电场的影响下时，由于液晶分子中的 电子聚集到液晶分子的相对侧而引起的分子排列方向根据电场的改变。另外，光学各向异 性特性指的是，由于液晶分子的拉伸形状和上述分子排列方向而引起的出射光的路径或偏 振根据入射光的入射方向或偏振的改变。因此，液晶层由于施加到两个电极的电压而拥有透射率差，并且能够以每个像素 为基础通过改变透射率差来显示图像。近来，已经提出了一种根据液晶分子的上述特性将液晶层用作透镜的电驱动液晶 透镜。具体地说，透镜被设计为利用透镜组成材料的折射率与空气的折射率之间的差别 以每个位置为基础控制入射光的路径。在电驱动液晶透镜中，如果给位于液晶层的不同位 置的电极施加不同的电压以产生驱动液晶层所需的电场，则进入到液晶层中的入射光以每个位置为基础经历不同的相位变化，结果液晶层能够以与实际透镜相同的方式控制入射光 的路径。下文中，将参照附图描述现有技术的电驱动液晶透镜。图1是表示现有技术的电驱动液晶透镜的截面图，图2表示在给图1中的电驱动 液晶透镜施加电压之后的电驱动液晶透镜的电势分布。如图1所示，电驱动液晶透镜包括彼此相对的第一和第二基板10和20、和形成在 第一基板10与第二基板20之间的液晶层30。第一电极11设置在第一基板10上并彼此间隔开第一距离。在两个相邻的第 一电极11中，从一个第一电极11的中心到另一个第一电极11的中心的距离称作“间距 (pitch) ”。对于各个第一电极重复相同的间距就产生了图案。第二电极21与第一基板10相对地形成在第二基板20的整个表面上。第一和第二电极11和21由透明金属形成。液晶层30形成在第一电极11与第二 电极21之间的空间中。液晶层30的液晶分子由于随电场的强度和分布起反应的特性而具 有抛物电势面，并因而如图2所示具有与电驱动液晶透镜的相位分布类似的相位分布。在给第一电极11施加高电压并将第二电极21接地的情况下实现上述电驱动液晶 透镜。在此电压条件下，垂直电场在第一电极11的中心处最强，而垂直电场的强度随着离 开第一电极11而降低。因此，若液晶层30的液晶分子具有正介电各向异性，则液晶分子根 据电场以下述方式排列，即液晶分子在第一电极11的中心处竖立，随着离开第一电极11， 液晶分子逐渐倾斜接近水平。因而如图2所示，对于光透射，光路在第一电极11的中心处 较短，随着离第一电极11的距离增加而变长。用相位面表示光路的长度变化，电驱动液晶 透镜拥有与具有抛物面的透镜类似的光透射效果。这里，第二电极21造成液晶分子产生的电场的变化，使光的折射率空间上采取抛 物函数的形式。第一电极11对应于透镜的边缘区域。在该情形中，给第一电极11施加相对高于第二电极21的电压。因此，如图2所示， 在第一电极11与第二电极21之间产生电势差。尤其是，在第一电极11周围产生了陡峭的 横向电场。因此，液晶分子具有轻微扭曲的分布而不是平缓的分布，于是光的折射率不能实 现抛物空间分布，或者液晶的移动对于电压变化过于敏感。不使用具有抛物面的透镜，而是通过在两者之间插入有液晶的两个基板上设置电 极以及给电极施加电压来实现上述现有技术的电驱动液晶透镜。 上述电驱动液晶透镜具有以下问题。第一，因为形成在下基板上的电极仅位于部分的透镜区域，所以在与电极对应的 透镜边缘区域和相距透镜边缘区域的透镜中心区域之间产生了陡峭的横向电场，而不是平 缓的电场，这导致电驱动液晶透镜轻微扭曲的相位。尤其是，在由液晶场驱动的电驱动液晶 透镜中，由于透镜区域的间距越大，被施加有高电压的电极的数量就越少，于是在高电压的 电极和与这些电极相对的基板之间产生不足的电场。因此，形成具有与实际透镜相同效果 的平缓抛物透镜面的电驱动液晶透镜变得困难。第二，在应用于大面积显示器中时，相距被施加有高电压的电极所在的透镜边缘 区域的透镜中心区域实际上不受电场的影响，存在用电场对液晶的取向进行控制的困难。 有需要时，若在透镜中心区域进行取向控制困难或者不能实现，则最终的电驱动液晶透镜具有不连续的透镜外形，作为透镜来说是无效的。第三，由于在被施加有高电压的电极和形成在与高电压的电极相对的基板的整 个表面上的电极之间产生的垂直电场导致了电驱动液晶透镜高的高度、即高的凹陷，并且 电驱动液晶透镜还需要上下的凹陷余度，因此可能需要大量液晶来形成整个电驱动液晶透 镜。尤其是，由于电驱动液晶透镜的凹陷越大，以每体积为基础的液晶量越多，因此这可能 导致成本提高和工艺效率的严重劣化。第四，电驱动液晶透镜的焦距与电驱动液晶透镜的凹陷成反比。为了制造具有短 焦距的电驱动液晶透镜，需要具有大厚度的液晶层，这成为成本提高的主要因素。尤其是， 由于随着盒间隙增大，以每体积为基础的非常昂贵的液晶量增加，因此存在减小盒间隙的 持续需求。在现有技术的电驱动液晶透镜中，为了保证恒定的透镜外形，液晶层的厚度，即盒 间隙必须在30 μ m或30 μ m以上，特别是，在具有大间距的大面积面板的情况中，液晶层的 厚度进一步增大。然而，用于例如液晶面板的显示面板的阵列处理形成ΙΟμπι或ΙΟμπι以 下的盒间隙，因而很难形成上述液晶层的大盒间隙。即，现有的形成液晶面板的阵列处理很 难形成上述电驱动液晶透镜的液晶层。第五，尽管在减小上述盒间隙的努力中已提出了菲涅耳(Fresnel)透镜，但是菲 涅耳透镜具有在最大高度点不同的各个透镜区域的各个相邻子区域之间的不连续表面，因 此导致了显示品质的劣化。

发明内容
因此，本发明涉及一种基本上避免了由于现有技术的限制和不足导致的一个或多 个问题的电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示器。本发明的目的是提供一种包括光罩的电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示 器，该光罩根据是否被提供电压而转换为开或关，从而减小液晶层的盒间隙。在下面的描述中将部分列出本发明其它的优点，目的和特征，且根据下面的解释， 部分对于本领域熟练技术人员是显而易见的，或者可从本发明的实施领会到。通过书面描 述、权利要求以及附图中特别指出的结构可实现和获得本发明的目的和其它优点。为了获得这些目的和其它的优点，依照本发明的意图，如这里具体表示和概括描 述的，一种电驱动液晶透镜包括第一基板和第二基板，设置成彼此相对并各自包括多个透 镜区域和在各个透镜区域的边界处提供的光罩；多个第一电极，在各个透镜区域中以给定 方向形成在所述第一基板上；第二电极，形成在所述第二基板的一个表面上并具有与所述 光罩对应的孔；第一和第二光罩转换电极，形成在所述光罩的相对端并与所述第一电极平 行地延伸；液晶层，填充在所述第一基板和所述第二基板之间；以及偏振板，形成在所述第 二基板的另一表面上并具有第一透射轴。所述电驱动液晶透镜可以进一步包括用于在所述多个第一电极和所述第二电极 之间产生垂直电场的第一电压源，以及用于在所述第一和第二光罩转换电极之间产生水平 电场的第二电压源。所述第一电压源可以给所述第一电极提供从所述透镜区域的中心向边界逐渐增 加的电压。
所述光罩中的液晶可以在所述第二电压源给所述第一和第二光罩转换电极提供 不同的电压时沿着与所述第一透射轴交叉的方向进行取向。这种情况中，可以沿着所述第 一透射轴从所述第一基板下方的显示面板传输2维QD)图像信号。所述多个第一电极可以形成在所述第一基板上的相同层中。所述电驱动液晶透镜 可以进一步包括在所述第一基板上的至少一层绝缘膜，所述多个第一电极可以被划分到所 述第一基板上和所述绝缘膜上，在所述第一基板上的第一电极和在所述绝缘膜上的第一电 极可以设置在交替的位置处。根据本发明的另一方面，一种立体显示器包括电驱动液晶透镜，具有设置成彼此 相对并各自包括多个透镜区域和在各个透镜区域的边界处提供的光罩的第一基板和第二 基板、在各个透镜区域中以给定方向形成在所述第一基板上的多个第一电极、形成在所述 第二基板的一个表面上并具有与所述光罩对应的孔的第二电极、形成在所述光罩的相对端 并与所述第一电极平行地延伸的第一和第二光罩转换电极以及填充在所述第一基板和所 述第二基板之间的液晶层；显示面板，位于所述电驱动液晶透镜下方，用于传输2维QD) 图像信号；第一偏振板，位于所述液晶面板和所述电驱动液晶透镜之间并具有第一透射轴； 第二偏振板，位于所述电驱动液晶透镜上并具有与所述第一透射轴相同的透射轴；第一电 压源，用于以每个透镜区域为基础在所述多个第一电极和所述第二电极之间产生垂直电 场；以及第二电压源，用于在所述第一和第二光罩转换电极之间产生水平电场。所述第一和第二电压源可以转换为关以进行2D图像的显示；以及所述第一和第 二电压源可以转换为开以进行3维(3D)图像的显示。所述多个第一电极和所述第二电极可以由透明电极制成。应当理解，前面一般的描述和下面详细的描述都是示范性的和解释性的，意在提 供对要求保护的发明的进一步解释。


给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附解了本发明的实施方案 并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中图1是表示现有技术的电驱动液晶透镜的截面图。图2表示在给图1中的电驱动液晶透镜施加电压之后的电驱动液晶透镜的电势分布。图3是比较根据本发明的电驱动液晶透镜和通常的电驱动液晶透镜之间的透镜 效果和盒间隙的视图。图4是根据本发明的电驱动液晶透镜的透视图。图5是表示根据本发明的电驱动液晶透镜的第一基板上的电极构造的平面图。图6表示根据本发明的提供有光罩的电驱动液晶透镜中的最大透镜高度和光罩 的宽度之间的关系。图7是表示根据本发明的立体显示器的截面图。
具体实施例方式现在详细描述依照本发明优选实施例的电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显
6示器，在附图中图解了其实例。在任何可能的情况下，在整个附图中使用相同的参考数字指 代相同或相似的部件。图3是比较根据本发明的电驱动液晶透镜和通常的电驱动液晶透镜之间的透镜 效果和盒间隙的视图。如图3所示，本发明的电驱动液晶透镜包括形成在透镜区域的边界处的光罩BM。 光罩BM用于将盒间隙减小到通常的电驱动液晶透镜盒间隙的一半或一半以下。当光罩覆盖住电驱动液晶透镜的所需单元透镜区域的边界时(这里，边界对应于 相邻透镜区域接触处的透镜边缘区域)，就能够将盒间隙的厚度减掉与光罩的宽度同样大 小的数值。注意到在进行3维(3D)图像的显示(立体显示)时，光罩BM引起与光罩BM覆盖 的宽度相等的亮度衰退。因此，使光罩BM的宽度与减小的盒间隙厚度之间的比例最优化是 很重要的。在图示的实施例中，仅能获得透镜区域的所需透镜高度的一半，而其余透镜区域 被光罩覆盖。在这种情况中，尽管产生了约27%的光损失，但是最终的盒间隙可以减小到通 常的盒间隙厚度的50%。然而，减小盒间隙厚度到现有技术的盒间隙厚度的一半或更多也 是可能的。在3D图像显示时考虑亮度的情况下设定盒间隙厚度和光罩宽度。在这种情况中，光罩可以由电场转换为开或关。在形成2维QD)图像时，光罩转 换为关，以使光罩下方的显示面板传输来的2D图像信号通过对应的光罩区域直接发出而 没有亮度衰退。可以根据间距和所需的盒间隙改变光罩的宽度，以及在考虑显示3D图像所需的 亮度和可实现的盒间隙厚度的情况下设定光罩的宽度。图4是根据本发明的电驱动液晶透镜的透视图，图5是表示根据本发明的电驱动 液晶透镜的第一基板上的电极构造的平面图。如图4所示，根据本发明的电驱动液晶透镜包括多个透镜区域，在各个透镜区域 的边界处限定光罩BM。如上文所述，光罩BM根据是否被提供电压而转换为开或关。当需要 显示2D图像时，光罩BM转换为关，将光罩下方的显示面板传输来的2D图像直接发出。艮口， 光罩BM是可转换的黑矩阵。具体考察根据本发明的电驱动液晶透镜，电驱动液晶透镜包括彼此相对设置的第 一基板110和第二基板120、在各个透镜区域中以给定方向形成在第一基板110上的多个第 一电极111及112、形成在第二基板120上且具有与光罩对应的孔OP的第二电极121、与第 一电极111及112平行地形成在光罩的相对端的第一和第二光罩转换电极118a和118b、填 充在第一基板110和第二基板120之间的液晶层150以及形成在第二基板120的表面上且 具有透射轴的偏振板160。电驱动液晶透镜还包括第一电压源VSl和第二电压源VS2，第一电压源VSl用于 在多个第一电极111及112和第二电极121之间产生垂直电场，第二电压源VS2用于在第 一和第二光罩转换电极118a和118b之间产生水平电场。电驱动液晶透镜一旦接收到来自 这些电压源VSl和VS2的相应电压就进行3D图像的显示。更具体而言，第一和第二电压源 VSl和VS2给第一和第二光罩转换电极118a和11 提供电压，以能够显示3D图像。若没有来自第一和第二电压源VSl和VS2的电压提供到第一电极111及112、第二电极121以及光罩转换电极118a和118b，则显示位于电驱动液晶透镜下方的显示面板发出 的2D图像。如图5所示，第一电压源VSl给第一电极111及112施加从透镜区域的中心向边 界逐渐增加的电压Vmax，...VI。这些电压源提供电压到位于各个第一电极111及112的 一端以给定方向延伸的金属焊盘63。这里，第一电极111及112是透明电极，在其一端通过 焊盘接触孔71连接到金属焊盘63。金属焊盘63位于电驱动液晶透镜的显示部分的外围。如图4所示的第一电极111及112可以按照在两者之间插入绝缘膜115的方式形 成在第一基板110上的不同的层中，或者可以形成在相同的层中。此外，尽管实施例示出第 一电极111及112是密集地排列的，两者之间距离很小，但是如果进一步增大两者之间的距 离，则第一电极111及112可以形成在相同的层中。第二电极121包括位于各个透镜的边缘区域的孔0P，除了孔OP以外的第二电极 121的其余区域具有在第二基板120上的整体连接的形状。第二电压源VS2给第一和第二光罩转换电极118a和118b施加不同的电压，从而 在这两个电极之间产生水平电场。当第二电压源VS2给第一和第二光罩转换电极118a和118b施加不同的电压时， 优选地，光罩中的液晶沿着与偏振板160的透射轴交叉的方向取向。因此，在由水平电场驱 动的光罩中的第一和第二光罩转换电极118a和118b之间的液晶分子以与偏振板160的透 射轴交叉的方向取向。这导致了光罩的不可见，允许光罩在被施加电压时执行黑矩阵的功 能。在这种情况中，2D图像信号自第一基板110下方的显示面板(200，见图7)沿着透 射轴传输。这里，显示面板上的偏振板和电驱动液晶透镜上的偏振板具有方向相同的透射 轴，该透射轴的方向与施加电压时引起的液晶的取向方向交叉。此外，如图5所示，第二电压源VS2给各个透镜区域的边界处的第一和第二光罩转 换电极118a和118b施加不同的电压信号Vspl和Vsp2。为此，第一和第二光罩转换电极 118a和118b与形成在电极两端或一端的金属焊盘65连接。透明电极形式的第一和第二光 罩转换电极118a和118b与金属焊盘65形成在不同层中，并通过焊盘接触孔70连接到金 属焊盘65。这种情况中，金属焊盘65位于电驱动液晶透镜的显示部分的外围。光罩形成在两个相邻的透镜区域之间，光罩的宽度是一个透镜区域光罩宽度的一 半与另一个透镜区域光罩宽度的一半的和。具体地，位于透镜区域L两端的任一端且以参 考符号BM标示的区域具有光罩宽度一半的宽度。当给相邻的第一电极111及112施加电压时，第一电极之间的电压差在IV或IV 以下，以防止在第一电极111及112之间产生强水平电场。透镜区域L中的多个第一电极111及112水平对称地形成在透镜区域的边缘。这里，施加给与透镜区域L的中心0对应的第一电极111或112的最低阈值电压
Vl是具有约1.4 2V的峰值的交流(AC)方波电压。阈值电压Vl通过表达式Γ =
来计算(其中，△ ε是液晶的介电各向异性，Kl是液晶的弹性模量，^是真空介电常数)。 此外，施加给与透镜区域L的边缘E对应的第一电极111及112的最高电压Vmax是具有约 2. 5 IOV的峰值的AC方波电压。
这种情况中，给第二电极121施加接地电压或小于阈值电压的电压。这种情况中， 除去了与光罩对应的第二电极121的图案，从而在光罩中不产生垂直电场。参考数字131和132表示第一和第二取向膜。为了使电驱动液晶透镜能够在没有 施加任何电压的初始状态执行透明层的功能，第一取向膜131的擦除方向可以与第一电极 111及112的纵向方向平行或垂直。这种情况中，第二取向膜132具有与第一取向膜131的 擦除方向交叉即不平行的擦除方向。由此，从电驱动液晶透镜下方的显示面板传输来的图 像直接输送给观看者。多个第一电极111及112具有以沿着第一基板110或绝缘膜115的纵向方向(即， 第一基板110的一侧的方向)的给定方向延伸的条形形状。每个第一电极111或112的 宽度为ι ο μ m，相邻的第一电极111及112之间的距离为1 10 μ m。例如，间距是在 90 1000 μ m范围内的不同的变量。根据第一电极111及112的上述宽度和距离，可以在 每个透镜区域形成大约10至100或更多的第一电极。虽然没有示出，但是在第一和第二基板110和120的外围区域(即，包括焊盘部分 的非显示区域)形成密封图案(未示出)，以保持第一基板110和第二基板120之间的间 隙。在提供光罩的条件下，第一基板110和第二基板120之间的液晶层150的厚度可以减 小到30μπι或30μπι以下。为了稳定地保持液晶层150的厚度，还可以提供球形衬垫料或 柱形衬垫料以支撑第一基板110和第二基板120之间的盒间隙。这种情况中，设置衬垫料 以使电驱动液晶透镜的相位不会变形是有益的。尽管在有需要时第一和第二光罩转换电极118a和118b可以由金属形成，但是第 一和第二光罩转换电极118a和118b可以按照透明电极的形式形成在与第一电极111及 112相同的层中。这样可以实现简化的处理工序。由于在第一基板110上设置具有相同宽度的第一电极111及112，并且给第一电 极111及112施加从透镜区域L的边缘E到中心0逐渐降低的电压，因此在第一电极111 及112和第二电极121之间产生平缓的垂直电场，在相邻的第一电极111及112之间产生 微弱的水平电场。结果是可以观察到平缓的横向电场，在该横向电场中电场的强度在透镜 区域L的边缘E较高，在透镜区域L的中心0较低。描绘在电场的每个位置进行取向的液晶的光路的长度，可以知到电驱动液晶透镜 具有与平缓的抛物透镜类似的形状，其中透镜区域L的边缘E具有最短的光路，透镜区域L 的中心0具有最长的光路。这里，施加给第一电极111及112和第二电极121的电压导致了由液晶分子产生 的电场的变化，使光的折射率空间上采取抛物函数的形式。第一电极111及112的宽度和距离可以具有相等的数值，或者宽度和距离中的一 个可以具有不相等的数值，或者宽度和距离两者都具有不相等的数值。第一电极的宽度和 距离的改变可以取决于透镜外形。图6表示根据本发明的提供有光罩的电驱动液晶透镜中的最大透镜高度和光罩 的宽度之间的关系。如图6所示，考虑盒间隙厚度和光罩BM的宽度之间的关系，光罩BM的宽度与减小 的盒间隙厚度的平方成比例。由于理想的透镜采取二次函数的形式，于是使透镜的凹陷(即，所需透镜高度)减小了与光罩的宽度的平方那么多。此外，由于液晶层的盒间隙正比于透镜的凹陷，于是透镜的凹陷越小，则盒间隙就 越小。现有技术的盒间隙对应于最大透镜高度的110% 130%。尽管所需的盒间隙根 据应用的模式稍加改变，但是由于上述可转换的光罩，本发明的电驱动液晶透镜可以实现 等于现有技术的盒间隙的一半或一半以下的减小的盒间隙。如上文所述，光罩的宽度和盒间隙表现出如上所述的折中，可以根据相应的模式 进行设定。图7是表示包括根据本发明的电驱动液晶透镜的立体显示器的截面图。如图7所示，本发明的立体显示器包括上述的电驱动液晶透镜100、设置在电驱动 液晶透镜100下方并用于传输2D图像信号的显示面板200、位于显示面板200和电驱动液 晶透镜100之间并具有第一透射轴的第一偏振板210、位于电驱动液晶透镜100上并具有与 第一透射轴相同的透射轴的第二偏振板160、第一电压源VSl以及第二电压源VS2，其中第 一电压源VSl给各个透镜区域中的第一电极111及112提供从透镜区域的中心向边缘逐渐 增加的电压以及给第二电极121提供公共电压，第二电压源VS2在第一和第二光罩转换电 极118a和118b之间提供按照与第一透射轴交叉的方向驱动液晶所需的电压。第一和第二电压源VSl和VS2可被转换为关以能够进行2D图像的显示，或者可被 转换为开以能够进行3D图像的显示。显示面板200可以选自包括液晶显示器(IXD)、有机发光显示器(OLED)、等离子体 显示面板(PDP)、场发射显示器(FED)等等的多种平板显示器。显示面板200位于电驱动液 晶透镜100的下方，用于传输2D图像信号到电驱动液晶透镜100。从上文描述中可以看出，根据本发明的电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示 器具有以下效果。第一，为了保证电驱动液晶透镜的精确和稳定的外形，下板上设置有精细地分开 的第一电极，并且给这些第一电极提供不同的电压，这样在第一电极和形成在上板上的第 二电极之间产生垂直电场，使电驱动液晶透镜具有平缓的抛物透镜形状。第二，由于与透镜区域的边界对应地提供光罩，因此使减小盒间隙成为可能。透镜 区域的边界是高的色度亮度干扰区域，在不明显降低亮度的前提下能够减小盒间隙。尤其 是，与透镜区域之间的原本出现色度亮度干扰的区域对应地提供光罩，没有在与菲涅耳透 镜类似的各个透镜区域中划分的多个子区域中的相邻子区域之间的各个边界处造成色度 亮度干扰，实现了盒间隙的减小而不造成显示品质的劣化。第三，光罩可以转换为开或关。例如，在需要进行2D图像的显示时，光罩可以转换 为关。在这种情况中，没有实际的遮挡，光罩也参与了图像显示。即，可转换的黑矩阵的提 供可以在进行2D图像的显示时改善孔径比和亮度。在不脱离本发明精神或范围的情况下，在本发明中可做各种修改和变化，这对于 本领域技术人员来说是显而易见的。因而，本发明意在覆盖落入所附权利要求及其等价物 范围内的本发明的修改和变化。
权利要求
1.一种电驱动液晶透镜，包括第一基板和第二基板，设置成彼此相对并各自包括多个透镜区域和在各个透镜区域的 边界处提供的光罩；多个第一电极，在各个透镜区域中以给定方向形成在所述第一基板上； 第二电极，形成在所述第二基板的一个表面上并具有与所述光罩对应的孔； 第一和第二光罩转换电极，形成在所述光罩的相对端并与所述第一电极平行地延伸； 液晶层，填充在所述第一基板和所述第二基板之间；以及 偏振板，形成在所述第二基板的另一表面上并具有第一透射轴。
2.根据权利要求1所述的透镜，还包括第一电压源，用于在所述多个第一电极和所述第二电极之间产生垂直电场；以及 第二电压源，用于在所述第一和第二光罩转换电极之间产生水平电场。
3.根据权利要求2所述的透镜，其中所述第一电压源给所述第一电极提供从所述透镜 区域的中心向边界逐渐增加的电压。
4.根据权利要求2所述的透镜，其中所述光罩中的液晶在所述第二电压源给所述第一 和第二光罩转换电极提供不同的电压时沿着与所述第一透射轴交叉的方向进行取向。
5.根据权利要求4所述的透镜，其中沿着所述第一透射轴从所述第一基板下方的显示 面板传输2维图像信号。
6.根据权利要求1所述的透镜，其中所述多个第一电极形成在所述第一基板上的相同 层中。
7.根据权利要求1所述的透镜，还包括在所述第一基板上的至少一层绝缘膜，其中所述多个第一电极被划分到所述第一基板上和所述绝缘膜上，在所述第一基板上 的第一电极和在所述绝缘膜上的第一电极设置在交替的位置处。
8.一种立体显示器，包括电驱动液晶透镜，具有设置成彼此相对并各自包括多个透镜区域和在各个透镜区域的 边界处提供的光罩的第一基板和第二基板、在各个透镜区域中以给定方向形成在所述第一 基板上的多个第一电极、形成在所述第二基板的一个表面上并具有与所述光罩对应的孔的 第二电极、形成在所述光罩的相对端并与所述第一电极平行地延伸的第一和第二光罩转换 电极以及填充在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；显示面板，位于所述电驱动液晶透镜下方，用于传输2维图像信号； 第一偏振板，位于所述液晶面板和所述电驱动液晶透镜之间并具有第一透射轴； 第二偏振板，位于所述电驱动液晶透镜上并具有与所述第一透射轴相同的透射轴； 第一电压源，用于以每个透镜区域为基础在所述多个第一电极和所述第二电极之间产 生垂直电场；以及第二电压源，用于在所述第一和第二光罩转换电极之间产生水平电场。
9.根据权利要求8所述的显示器，其中所述第一和第二电压源转换为关以进行2维图像的显示；以及 所述第一和第二电压源转换为开以进行3维图像的显示。
10.根据权利要求8所述的显示器，其中所述多个第一电极和所述第二电极由透明电 极制成。
全文摘要
公开了一种包括光罩的电驱动液晶透镜和使用该透镜的立体显示器，所述光罩根据是否提供电压而转换为开/关，从而减小液晶层的盒间隙，所述电驱动液晶透镜包括彼此相对并各自包括多个透镜区域和在各个透镜区域的边界处提供的光罩的第一基板和第二基板、在各个透镜区域中沿给定方向形成在所述第一基板上的第一电极、形成在所述第二基板上并具有与所述光罩对应的孔的第二电极、形成在所述光罩处并与所述第一电极平行地延伸的第一和第二光罩转换电极、两个基板之间的液晶层以及形成在所述第二基板上方并具有第一透射轴的偏振板。
文档编号G02F1/133GK102116988SQ20101027396
公开日2011年7月6日 申请日期2010年9月2日 优先权日2009年12月30日
发明者林希珍 申请人:乐金显示有限公司