液晶透镜动态快响应驱动方法及装置的制作方法

专利名称：液晶透镜动态快响应驱动方法及装置的制作方法
液晶透镜动态快响应驱动方法及装置
技术领域：
本发明涉及一种液晶透镜动态驱动方法，特别涉及一种液晶透镜动态快响应驱动 方法，还涉及一种液晶透镜动态驱动装置。
背景技术：
传统的柱面透镜光栅或黑白视差障碍光栅以牺牲水平方向的分辨率来获得空间 分割左右图像的效果，而利用液晶材料制作而成的多电极动态液晶透镜可以有效地克服这 一缺陷，它以动态快速响应的方式在特定的时间和特定的区域里形成微透镜效应，从而达 到高分辨率3D显示的效果。具体原理叙述如下将与人的左右眼分别对应的左右两幅图像 按时间分割成如图1(a)中的Ll和L2和图1(b)中所示的Rl和R2条状图像对，其中左图源 中的Ll和右图源中的Rl对应Tl时段在显示器件中所要显示的子图像(见图2 (a)所示)， 而右图源中的R2和左图源中的L2对应T2时段所要显示的子图像(见图2(b)所示)。利 用TFT-IXD或其它显示器件以120Hz的帧频在Tl = 0-8. 33ms的时间段里同时显示出左图 源中的Ll和右图源中的Rl条状图像对，此时液晶微透镜在图3(a)面板显示区域前面的抛 物线状位置处，左右两条状图像对的光线经过显示面板前方的液晶透镜的聚焦作用就分别 射入了人的左右眼；然后在T2 = 8. 33 16. 67ms的时间段里同时显示出右图源中的R2和 左图源中的L2条状图像对，与此同时液晶微透镜就必须迅速转移一个条状子图像的距离， 见图3(b)中显示区域前面的抛物线状位置处。与图3(a)相比，图3(b)中液晶微透镜移动 的距离也即半个液晶微透镜的长度，此时，左右两条状图像对经液晶透镜的聚焦作用就分 别射入了人的左右眼。利用人眼的视觉暂留效应和视差效应，这样在人的头脑中就形成了 具有一定深度的三维立体图像感觉。基于人眼对于立体显示效果的需要，通常的液晶微透镜都具有较大的光学延迟 量，也即液晶材料具有较大的折射率各向异性Δη和盒厚d，这样势必会大大延长其响应时 间。在液晶透镜栅距D —定的条件下，要想获得较好的透镜聚焦效果和较快的响应时间，就 必须寻找一种既具有较大的Δη又具有较低旋转粘度Yl的液晶材料。由于较大Δη的液 晶材料其旋转粘度Yl也较大，所以在实际中这种材料很难找到。若对于多电极液晶透镜 下降时间tf采用液晶指向矢自然松弛过程，由于实际液晶材料和器件相关参数的限制，很 难满足帧频为120Hz的3D显示过程。因此多电极液晶透镜动态快响应的驱动方法成了悬 而未决的难题。

发明内容为了解决现有技术中无法对多电极液晶透镜进行动态快响应的问题，本发明提出 了一种多电极液晶透镜动态快响应的驱动方法及驱动装置。在一个实施例中，该液晶透镜采用双频液晶，所述双频液晶具有分隔频率，其特征 在于，所述驱动方法根据所述液晶透镜的功能需要分别采用高频电压和低频电压来驱动所 述双频液晶，其中，所述高频电压的频率大于所述分隔频率，所述低频电压的频率小于所述分隔频率。其中的功能需要是指以动态快速响应的方式在特定的时间和特定的区域里形成 微透镜效应，从而达到高分辨率3D显示的效果。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极和中间电极，其中，所述驱动方法包括向所述边缘电极施加低频电压的边缘电极驱动步骤，以 及向所述中间电极施加高频电压的中间电极驱动步骤。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极、中间电极和次中间电极，所述驱动方法包括边缘电极驱动步骤、中间电极驱动步骤以及 次中间电极驱动步骤，其中在所述边缘电极驱动步骤中，先向所述边缘电极施加第一驱动电压，再施加 第一优化电压，使得所述边缘电极转化为中间电极，进而针对转换后的所述中间电极再执 行中间电极驱动步骤；在所述中间电极驱动步骤中，先向所述中间电极施加第二驱动电压，再施加第二 优化电压，使得所述中间电极转化为边缘电极，进而针对转换后的边缘电极再执行所述边 缘电极驱动步骤；在所述次中间电极驱动步骤中，先向所述次中间电极施加第三驱动电压，再施加 第三优化电压；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之 一为高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动步骤、 所述中间电极驱动步骤和所述次中间电极驱动步骤同时启动。在优选实施例中，所述第一驱动电压为低频电压，所述第二驱动电压为高频电压。在优选实施例中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中 至少其中之一为过驱动电压。在优选实施例中，所述第一优化电压为低频电压，所述第二优化电压为高频电压， 所述第三优化电压为低频电压，且所述第二优化电压的幅值小于或等于所述双频液晶的 Δ ε小于0时的阈值电压幅值。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极、中间电极和次中间电极，所述驱动方法包括边缘电极驱动步骤、中间电极驱动步骤以及 次中间电极驱动步骤，其中在所述边缘电极驱动步骤中，先向所述边缘电极施加第一驱动电压第一时 间段，再施加第一优化电压第二时间段，使得所述边缘电极转化为中间电极，进而针对转换 后的所述中间电极再执行中间电极驱动步骤；在所述中间电极驱动步骤中，先向所述中间电极施加第二驱动电压第三时间段， 再施加第二优化电压第四时间段，使得所述中间电极转化为边缘电极，进而针对转换后的 边缘电极再执行所述边缘电极驱动步骤；在所述次中间电极驱动步骤中，先向所述次中间电极施加第三驱动电压第一时间段，再施加第三优化电压第二时间段；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之 一为高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动步骤、 所述中间电极驱动步骤和所述次中间电极驱动步骤同时启动。在优选实施例中，所述的第一时间段和所述第二时间段之和等于所述第三时间段 与所述第四时间段之和，且均等于半个驱动周期的时间。在优选实施例中，所述的第三驱动电压为零，或。或为小于第一驱动电压的过驱动 电压。本发明实施例还提供了一种液晶透镜动态快响应驱动装置，其中，所述液晶透镜 采用双频液晶，所述双频液晶具有分隔频率，所述驱动装置根据所述液晶透镜的功能需要 分别采用高频电压和低频电压来驱动所述双频液晶，其中，所述高频电压的频率大于所述 分隔频率，所述低频电压的频率小于所述分隔频率。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极和中间电极，其中，所述驱动装置包括向所述边缘电极施加低频电压的边缘电极驱动模块，以 及向所述中间电极施加高频电压的中间电极驱动模块。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极、中间电极和次中间电极，所述驱动装置包括边缘电极驱动模块、中间电极驱动模块以及 次中间电极驱动模块，其中所述边缘电极驱动模块先向所述边缘电极施加第一驱动电压，再施加第一 优化电压，使得所述边缘电极转化为中间电极；所述中间电极驱动模块先向所述中间电极施加第二驱动电压，再施加第二优化电 压，使得所述中间电极转化为边缘电极；所述次中间电极驱动模块先向所述次中间电极施加第三驱动电压，再施加第三优 化电压；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之 一为高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动模块、 所述中间电极驱动模块和所述次中间电极驱动模块同时启动工作。在优选实施例中，所述第一驱动电压为低频电压，所述第二驱动电压为高频电压。在优选实施例中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中 至少其中之一为过驱动电压。在优选实施例中，所述第一优化电压为低频电压，所述第二优化电压为高频电压， 所述第三优化电压为低频电压，且所述第二优化电压的幅值小于或等于所述双频液晶的 Δ ε小于0时的阈值电压幅值。在优选实施例中，所述液晶透镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板 和所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电 极、中间电极和次中间电极，所述驱动装置包括边缘电极驱动模块、中间电极驱动模块以及次中间电极驱动模块，其中所述边缘电极驱动模块先向所述边缘电极施加第一驱动电压第一时间段， 再施加第一优化电压第二时间段，使得所述边缘电极转化为中间电极；所述中间电极驱动模块先向所述中间电极施加第二驱动电压第三时间段，再施加 第二优化电压第四时间段，使得所述中间电极转化为边缘电极；所述次中间电极驱动模块先向所述次中间电极施加第三驱动电压第一时间段，再 施加第三优化电压第二时间段；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之 一为高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动模块、 所述中间电极驱动模块和所述次中间电极驱动模块同时启动工作。在优选实施例中，所述的第一时间段和所述第二时间段之和等于所述第三时间段 与所述第四时间段之和，且均等于半个驱动周期的时间。在优选实施例中，所述的第三驱动电压为零，。或为小于第一驱动电压的过驱动电压。通过上述方式，本发明实施例对液晶透镜上的电极施加双频电压，有效的加快了 液晶分子形成理想抛物线形光程曲线分布的速度，进而有效的解决了现有技术中无法对多 电极液晶透镜进行动态快速响应的问题。

图1是左右图像源时间分割示意图；图2是不同时段显示图像示意图；图3a和图北是利用液晶微透镜实现高分辨率3D显示过程示意图；图4显示了一种多电极液晶透镜的立体结构示意图；图5显示了图4所示的多电极液晶透镜与图像显示单元组合的截面示意图，其中 显示了多电极液晶透镜形成时的指向矢分布示意图；图6是双频液晶材料Δ ε随频率f变化曲线图；图7是多电极液晶透镜上基板电极分布示意图；图8是边缘电极过驱动时，多电极液晶透镜归一化光强随时间的变化关系；图9是根据本发明实施例1至3的单一液晶微透镜边缘电极El和En上施加电压 波形示意图；图10是根据本发明实施例1的单一液晶微透镜中间电极E (η+1) Λ上施加电压波 形示意图；图11是根据本发明实施例1的单一液晶微透镜任意次中间电极上施加电压波形 示意图；图12是根据本发明实施例2的单一液晶微透镜中间电极E (η+1)/2上施加电压波 形示意图；图13是根据本发明实施例1的单一液晶微透镜任意次中间电极上施加电压波形 示意图；以及图14是根据本发明实施例4的液晶透镜动态快响应驱动装置结构示意图。具体实施方式
本发明实施例提供了一种液晶透镜动态快响应驱动方法，下面结合附图和实施例 对本发明进行详细说明。图4显示了一种多电极液晶透镜的立体结构示意图。下面将结合图4介绍液晶透 镜的一种代表结构。如图4所示，液晶透镜依次包括第一基板11、第一电极结构12、第一配向层13、液 晶层14、第二配向层15、第二电极结构16以及第二基板17。其中，第一电极结构12设置 于第一基板11上，包括多个第一条形电极121。多个第一条形电极121相互间隔设置，且 沿第一延伸方向Dl延伸。第二电极结构16设置于第二基板17上，包括多个第二条形电极 161、介电层162以及面电极163。其中，多个第二条形电极161相互间隔设置，且沿第二延 伸方向D2延伸。介电层162设置于第二条形电极161和面电极163之间，当然，多个第二 条形电极161与面电极163之间也可设置其它使得两者绝缘的物质，此处不一一列举。在 本实例中，面电极163与第二基板17相邻设置。液晶层14设置于第一电极结构12和第二电极结构16之间，第一配向层13设置 于液晶层14与第一电极结构12之间，第二配向层15设置于液晶层14与第二电极结构16 之间。在具体实施过程中，第一延伸方向Dl与第二延伸方向D2相互交叉。优选的，第一延 伸方向Dl和第二延伸方向D2相互垂直。液晶层14内包括有沿第一初始排列方向排列的 液晶分子。第一配向层13和第二配向层15相互配合以使液晶分子沿第一初始排列方向排 列。需要说明的是，图4中所显示的是第一基板和第二基板均有条状电极结构的液晶 透镜。当然，本发明的液晶透镜动态驱动方法也可以应用于仅第一基板和第二基板其中之 一具有条状电极，而另一基板具有公共电极的情况。下文仅结合一个基板具有条状电极的 情况进行介绍。下面将具体介绍在液晶透镜中产生电场的过程。图5显示了图4所示的多电极液 晶透镜与图像显示单元组合的截面示意图，其中显示了多电极液晶透镜形成时的指向矢分 布示意图。请参阅图5，在多个第一条形电极121上施加适当的电压VI、V2b、V3以及V4，其 中，为保证形成良好的透镜效果，V1、V2、V3相对V4对称。在具体实施过程中，在第二条形 电极161上施加零电压或参考电压Vref。这样，在多个第一条形电极121与第二条形电极 161之间形成一对应的电压差，该多个电压差在液晶层14内产生第一电场。液晶层14内的 液晶分子在第一电场的作用下排列方向发生改变，根据液晶分子在液晶层14内的排布情 况，不同区域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现阶梯状变化，进而形 成以Vl或V4为中心的透镜，达到使得液晶层14具有透镜的效果，从而实现聚焦的目的。双频液晶(dual-frequency liquid crystal，DFLC)材料的介电各向异性常数 Δ ε会随驱动电压频率f变化的关系曲线见图6所示，可以看出施加低频驱动电压时，双 频液晶材料呈Δ ε > 0的正性液晶；施加高频驱动电压时，呈Δ ε < 0的负性液晶。该曲 线与横轴的交点频率称为分隔频率或过渡频率fc (crossoverfrequency)。首先假设以η条电极为一个周期单元来组成符合设计要求的单液晶微透镜，η条电极分别记为E1、E2......En-l、En，见图7虚线l和2所示，η为正整数。当η为奇数
时，中间电极为E (η+1)/2 ；当η为偶数时会出现两个位于中间的电极，那么将这两个位于 中间的电极En/2和En/2+l合并为一个中间电极；下文中仅以η为奇数时即中间电极为 E(η+1)/2的情况进行说明，η为偶数时的情况类似，并且下文中以每个半个驱动周期时间 长度为8. 33ms为例进行说明，需要说明的是，周期的长度不受限于此。实施例1 在每个单液晶微透镜的边缘电极El和En上都施加驱动电压。(11)每个驱动周期的上半周期驱动过程包括如下步骤(al)在每个单液晶微透镜的边缘电极El和En上施加第一驱动电压参见如图9所示的边缘电极El和En的驱动电压波形a段，其第一驱动电压的幅 值为VI，第一优化电压的幅值为V2，在t = 0时刻，在每个单液晶微透镜的边缘电极El和 En上同时施加幅值为Vl的第一驱动电压，且第一驱动电压为频率小于分隔频率fc的过驱 动电压，其施加时间长度为第一时间段Atr。此时第一驱动电压为过驱动电压。所谓过驱 动电压即加快液晶分子形成理想抛物线形光程曲线分布时施加的电压。在施加了第一时间段Atr的第一驱动电压后，此第一驱动电压要高于第一优化 电压(形成理想抛物线形时的施加电压)，此时液晶指向矢会马上形成与该第一驱动电压 对应的类似透镜抛物线形的相位分布，由此造成对光线具有聚焦效应，形成如图8所示的 第一个归一化光强峰(tl = Δ tr时刻对应的光强峰)。此时将施加在边缘电极El和En 的第一驱动电压改变为第一优化电压，其第一优化电压的幅值为V2(—般V2 > Vsat，其中 Vsat为双频液晶Δ ε > 0时的饱和电压)，其施加时间长度为第二时间段(8. 33-Atr)毫 秒，并且第一优化电压小于第一驱动电压的幅值。(bl)在每个单液晶微透镜的中间电极E(n+l)/2(以η为奇数为例)施加第二驱动 电压参见如图10所示的单一液晶微透镜中间电极E(n+lV2的驱动过程的a段，在t =0时刻，在各个单一液晶微透镜中间电极E (η+1) /2上施加第二驱动电压，其幅值为V3，施 加时间为第三时间段AtcL第二驱动电压的驱动频率高于双频液晶材料的分隔频率fc，且 所述的第二驱动电压的幅值大于第一驱动电压的幅值。此时第二驱动电压为高频过驱动电压。根据液晶材料的特性，由于施加的是高频 电压，那么施加在中间电极E (η+1)/2上对应液晶分子的运动方向与施加在边缘电极El和 En上对应的液晶分子运动方向相反。在施加了第二时间段Atd的第二驱动电压后，有效的加速了将中间电极对应的 液晶分子的下降过程，然后再将施加的第二驱动电压改变为第二优化电压，其幅值为V4，施 加时间长度为第四时间段(8. 33-Atd)毫秒。第二优化电压的幅值小于或等于双频液晶材 料的Δ ε小于0时的阈值电压幅值。由于双频液晶材料的Δ ε随着频率f的增大变为 Δ ε <0的负性液晶材料，负性液晶材料具有沿着垂直于电场强度方向排列的趋势，此时 液晶指向矢处于沿平行基板方向排列。(cl)在每个单液晶微透镜的除边缘电极El和En和中间电极E(n+1)/2(以η为奇 数为例)之外的次中间电极(Ε2, Ε3. ..，E (n+1)/2-1, E (η+1)/2+1. .. En-I)上也分别施加 第三驱动电压参见如图11所示的单一液晶微透镜的次中间电极(Ε2，Ε3，E (η+1) /2-1，E (n+1) /2+1. . . En-I)的驱动过程的a段，在t = 0时亥lj，在次中间电极(E2，E3...， E (n+1) /2-1，E (n+1) /2+1. · · En-I)上施加第三驱动电压，其幅值为小于Vl，且施加时间长 度为第一时间段Atr。此时第三驱动电压为过驱动电压。在施加了第一时间段Atr的第三驱动电压后，有效的加速了次中间电极对应的 液晶分子的运动过程，然后再将施加的第三驱动电压改变为第三优化电压，其幅值为V5，施 加时间长度为第二时间段(8. 33-Atr)毫秒。通过以上(al)、(bl)和(Cl)的过程，最终在液晶器件的特定位置上(图7虚线1 所示)形成了所要求的类似抛物线形状的相位分布的指向矢排列(见图5所示)，其中，图 5中的施加电压Vl的电极可视为对应于边缘电极El和En，施加电压V4的电极可视为对应 于中间电极E (n+1)/2，而施加电压V2和V3的电极可视为对应于次中间电极(E2，E3...， E (n+1)/2-1, E (n+1)/2+1... En-1)0此液晶透镜对光线的聚焦作用从而就产生了第二个归 一化光强峰，见图8所示t2时刻(11<12<半周期)对应的光强峰。通过适当调节边缘 电极El和En上的第一驱动电压和施加时间第一时间段，就可以大大降低液晶指向矢的上 升时间，从而保证在上半周期的时间段里在设定的位置上形成目标液晶微透镜的效果。(12)每个驱动周期的下半周期驱动过程由3D显示原理可知，当在驱动周期的后半周期的时间段里同时显示出如图Ib所 示的左右两图源中的条状图像对时，与此同时液晶微透镜就必须迅速转移一个条状子图像 的距离，也即半个液晶微透镜的宽度(见图3(b)和图7中所示的虚线2)。因此，在驱动周 期的下半周期中，上半驱动周期中的边缘电极就转换成了下半周期中的中间电极；上半驱 动周期中的中间电极也就相应的转换成了下半周期中的边缘电极。总体来说也就是边缘电 极与中间电极是个相对概念，为了实现理想抛物线，中间电极与边缘电极施加相互对应的 促使液晶分子上升或下降的驱动电压与优化电压。也就是说，此时原来的边缘电极El和En对应的液晶指向矢需要进行“倒下”的下 降过程；而原来的中间电极E (n+1)/2所对应的液晶指向矢则需要进行“竖立”起来的上升 过程。对于原来的边缘电极El和En进行下降过程时，改变El和En上驱动电压的频率， 使原来的低频电压变为高频电压即f > fc。由于双频液晶材料的介电弛豫过程很短(一 般为1 μ s-100 μ S)，当电压由低频切换为高频时，可以认为双频液晶材料由正性变为负性 材料的过程是在一瞬间完成的，故在驱动过程中可以忽略此介电特性转换的时间。负性液 晶材料具有沿着垂直于电场强度方向排列的趋势，原来边缘电极El和En所对应的液晶指 向矢的下降过程就变为类似于正性液晶材料上升的过程，这样其下降过程就与驱动电压有 关。适当调节驱动电压的幅值和施加时间Atd，利用这种双频特性过驱动方法就会达到大 大降低下降时间tf的目的。(a2)在每个单液晶微透镜的边缘电极El和En上施加第二驱动电压结合图9中的b段过程，在边缘电极El和En进行下降过程时，先在t = 8. 33ms,即 下半周期开始时刻将原来边缘电极El和En上施加的第一优化电压切换为第二驱动电压， 其幅值为V3，施加时间为第三时间段Δ td，然后再切换至第二优化电压，其幅值为V4，施加 时间为第四时间段(8. 33-Atd)ms，这样最终可使液晶透镜的下降响应时间tf彡半周期。(b2)在每个单液晶微透镜的中间电极E(n+lV2施加第一驱动电压
结合图10的b段过程，在原中间电极E (n+l)/2进行上升过程时，先在t = 8. 33ms， 即下半周期开始时刻将原来中间电极E (n+1)/2上施加幅值为Vl的第一驱动电压，其施加 时间长度为第一时间段Atr。在t = (8. 33+Atr)ms时刻，液晶指向矢形成了对应于低频过驱动电压Vl的类似 抛物线相位分布的预排列过程。那么在施加了第一时间段Atr的第一驱动电压后，将施加 在中间电极E (n+1) /2的第一驱动电压改变为第一优化电压，其第一优化电压的幅值V2，其 施加时间长度为第二时间段(8. 33-Atr)毫秒。(c2)在每个单液晶微透镜的除边缘电极El和En和中间电极E(n+1)/2(以η为奇 数为例)之外的次中间电极(Ε2, Ε3...，E (n+1)/2-1, E (n+1)/2+1. .. En-I)上分别施加第 三优化电压。参见如图11所示的单一液晶微透镜的次中间电极(E2，E3... , E (n+1)/2-1, E(n+1)/2+1. . . En-1)的驱动过程的b段，在t = 8. 33ms时刻，即下半周期开始时刻在次 中间电极(E2, E3. . .，E (n+1)/2-1, E (n+1)/2+1. . . En-1)上先施加第三驱动电压第一时间 段Atr，其幅值为，然后再施加第三优化电压，其幅值为V5，且施加时间长度为第二时间段 (8. 33-Atr)ms。值得注意的是，在(c2)步骤中，次中间电极一般为多个，如果此时次中间电极对 应的液晶指向矢为下降过程，则第三驱动电压为高频电压，液晶分子表现为负性液晶，高频 过驱动电压加快其指向矢下降速度，如果此时次中间电极对应的液晶指向矢为上升过程， 则第三驱动电压为低频电压，液晶分子表现为正性液晶，低频过驱动电压加快其指向矢上 升速度。在更特殊的情况下，液晶分子的指向矢需要维持平衡，不需改变，则此时第三优化 电压保持不变，以维持该处之指向矢量。执行了上述(U)、(b2)和(W)驱动过程后，最终就在图7所示的虚线2位置上重 新形成移动了半个透镜宽度的液晶微透镜。实施例2，在实施例1的基础上取消在第一周期中在中间电极E(n+l)/2上施加的 第二驱动电压在实施例2中，每个单液晶微透镜的边缘电极El和En上的驱动过程，及每个单液 晶微透镜的次中间电极(E2, E3. . .，E (n+1)/2-1, E (n+1)/2+1. · · En-1)的驱动过程与实施 例1中的相同，参见实施例1中过的(al)、(cl)部分，在此不再累述。下面详细描述每个单液晶微透镜的中间电极E(n+l)/2的驱动过程参见图12，第1个周期中，在每个单液晶微透镜中间电极E (n+1)/2的驱动过程的 a段，在t = 0时刻，在各个单一液晶微透镜中间电极E(n+1)/2上施加第二优化电压，其幅 值为V4，施加时间为半周期。也可以认为这个过程是将实施例二中的第二驱动电压更改为 第二优化电压。再结合图12的b过程，在原中间电极E01+1V2进行上升过程时，先在t = 8. 33ms， 即下半周期开始时刻将原来中间电极E (n+1)/2上施加幅值为Vl的第二驱动电压，第二驱 动电压为过驱动电压，其施加时间长度为第一时间段Δ ι·。在t = (8. 33+Atr)ms时刻，液晶指向矢形成了对应于低频过驱动电压Vl的类似 抛物线相位分布的预排列过程。那么在施加了第一时间段Atr的第一驱动电压后，将施加 在中间电极E (n+1) /2的第一驱动电压改变为第一优化电压，其第一优化电压的幅值V2，其施加时间长度为第二时间段(8. 33-Atr)毫秒。实施例3，在实施例2的基础上取消次中间电极(E2，E3. . .，E (n+1) /2-1， E(n+l)/2+l. . .En-I)上施加的第三驱动电压。在实施例3中，每个单液晶微透镜的边缘电极El和En上的驱动过程与实施例1 中的相同，参见实施例1中的(al)部分，并且每个单液晶微透镜的中间电极E(n+l)/2的驱 动过程与实施例2的相同，参见实施例2，在此不再累述。下面详细描述每个单液晶微透镜的除边缘电极El和En和中间电极E (n+1)/2(以 η为奇数为例)以外的次中间电极(E2,E3. . . ,E(n+1)/2-1,E(n+1)/2+1. . . Εη-l)的驱动过 程参见图13，在每个单液晶微透镜次中间电极(E2，E3. . .，E (n+1) /2-1, E(n+1)/2+1. . . Εη-l)的驱动过程的a段，在t = 0时刻，在各个单一液晶微透镜次中间电极 (E2，E3. . .，E (n+1)/2-1，E (n+1)/2+1. . . Εη-l)上不施加驱动电压，不施加驱动电压时间为 第一时间段Δ ι·。也可以认为这个过程是将实施例一或二中的施加在次中间电极的第一驱 动电压更改为零。以上只是列举了实现本发明目的的3种优选实施例，其核心思想是在边缘电极、 中间电极、次中间电极上加载驱动电压，但加载驱动电压的形式并不限制为上述3中实施 例，只要加载在边缘电极、中间电极、次中间电极上的驱动电压其中之一为过驱动电压即可。实施例4，对应于实施例1，本发明还提供了一种液晶透镜动态快响应驱动装置 01，参见图14，该装置包括边缘电极驱动模块02，用于在第一时间段先向所述边缘电极施加第一驱动电压， 再在第二时间段向所述边缘电极施加第一优化电压，使得所述边缘电极转化为中间电极， 进而针对转换后的所述中间电极再执行中间电极驱动步骤；中间电极驱动模块03，用于在第三时间段先向所述中间电极施加第二驱动电压， 再在第四时间段向所述中间电极施加第二优化电压，使得所述中间电极转化为边缘电极， 进而针对转换后的边缘电极再执行所述边缘电极驱动步骤；次中间电极驱动模块04，用于在第一时间段先向所述次中间电极施加第三驱动电 压，再在第二时间段向所述次中间电极施加第三优化电压；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之 一为过驱动电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动步骤、所述中间电极驱动步骤和所 述次中间电极驱动步骤同时启动，且所述第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间 段之和等于所述驱动方法的一个周期，其中，可以使得所述第二时间段大于所述第一时间 段，所述第四时间段大于所述第三时间段。但是，不受限于此，在具体实例中可以根据需要 设置前后两个时间段的大小。该实施例4中第一时间段和所述第二时间段之和等于所述第三时间段与所述第 四时间段之和，且均等于半个周期的时间。对应于实施例2，实施例4所提供的液晶透镜动态快响应驱动装置01，其中中间电 极03进一步用于在第一驱动周期中，施加在中间电极的所述的第二驱动电压幅值可以等 于第二优化电压幅值。
对应于实施例3，实施例4所提供的液晶透镜动态快响应驱动装置01，其中次中间 电极驱动模块04进一步用于驱动的第三驱动电压可以为零，或等于第一驱动电压或者为 其他合适的值。在实施例4所提供的液晶透镜动态快响应驱动装置01中，边缘电极驱动模块02 驱动的第一驱动电压的频率小于双频液晶材料的分隔频率。边缘电极驱动模块02驱动的 第一优化电压幅值介于所述的第一驱动电压幅值与第二优化电压幅值之间，且所述的第一 优化电压大于或等于双频液晶材料△ ε大于0时的饱和电压。中间电极驱动模块03驱动 的第二驱动电压的驱动频率高于双频液晶材料的分隔频率，且所述的第二驱动电压的幅值 大于第一驱动电压的幅值；所述的中间电极驱动模块03驱动的第二优化电压的幅值小于 或等于双频液晶材料的△ ε小于0时的阈值电压幅值；次中间电极驱动模块04驱动的第 三优化电压的幅值介于所述的第一优化电压的幅值和所述的第二优化电压的幅值之间。在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本 专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
权利要求
1.一种液晶透镜动态快响应驱动方法，其中，所述液晶透镜采用双频液晶，所述双频液 晶具有分隔频率，其特征在于，所述驱动方法根据所述液晶透镜的功能需要分别采用高频 电压和低频电压来驱动所述双频液晶，其中，所述高频电压的频率大于所述分隔频率，所述 低频电压的频率小于所述分隔频率。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述液晶透镜 包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第一 基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极和中间电极，其中，所述驱动方法包括向所述边缘电极施加低频电压的边缘电极驱动步骤，以及向 所述中间电极施加高频电压的中间电极驱动步骤。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述液晶透镜 包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第一 基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极、中间电极和次中间电极，所述驱动方 法包括边缘电极驱动步骤、中间电极驱动步骤以及次中间电极驱动步骤，其中在所述边缘电极驱动步骤中，先向所述边缘电极施加第一驱动电压，再施加第一 优化电压，使得所述边缘电极转化为中间电极，进而针对转换后的所述中间电极再执行中 间电极驱动步骤；在所述中间电极驱动步骤中，先向所述中间电极施加第二驱动电压，再施加第二优化 电压，使得所述中间电极转化为边缘电极，进而针对转换后的边缘电极再执行所述边缘电 极驱动步骤；在所述次中间电极驱动步骤中，先向所述次中间电极施加第三驱动电压，再施加第三 优化电压；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为 高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动步骤、所述 中间电极驱动步骤和所述次中间电极驱动步骤同时启动。
4.根据权利要求3所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述第一驱动 电压为低频电压，所述第二驱动电压为高频电压。
5.根据权利要求4所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述第一驱动 电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为过驱动电压。
6.根据权利要求4所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述第一优化 电压为低频电压，所述第二优化电压为高频电压，所述第三优化电压为低频电压，且所述第 二优化电压的幅值小于或等于所述双频液晶的△ ε小于0时的阈值电压幅值。
7.根据权利要求1所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述液晶透镜 包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第一 基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极、中间电极和次中间电极，所述驱动方 法包括边缘电极驱动步骤、中间电极驱动步骤以及次中间电极驱动步骤，其中在所述边缘电极驱动步骤中，先向所述边缘电极施加第一驱动电压第一时间段， 再施加第一优化电压第二时间段，使得所述边缘电极转化为中间电极，进而针对转换后的 所述中间电极再执行中间电极驱动步骤；在所述中间电极驱动步骤中，先向所述中间电极施加第二驱动电压第三时间段，再施加第二优化电压第四时间段，使得所述中间电极转化为边缘电极，进而针对转换后的边缘 电极再执行所述边缘电极驱动步骤；在所述次中间电极驱动步骤中，先向所述次中间电极施加第三驱动电压第一时间段， 再施加第三优化电压第二时间段；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为 高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动步骤、所述 中间电极驱动步骤和所述次中间电极驱动步骤同时启动。
8.根据权利要求7所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述的第一时 间段和所述第二时间段之和等于所述第三时间段与所述第四时间段之和，且均等于半个驱 动周期的时间。
9.根据权利要求8所述的液晶透镜动态快响应驱动方法，其特征在于所述的第三驱 动电压为零或为小于第一驱动电压的过驱动电压。
10.一种液晶透镜动态快响应驱动装置，其中，所述液晶透镜采用双频液晶，所述双频 液晶具有分隔频率，其特征在于，所述驱动装置根据所述液晶透镜的功能需要分别采用高 频电压和低频电压来驱动所述双频液晶，其中，所述高频电压的频率大于所述分隔频率，所 述低频电压的频率小于所述分隔频率。
11.根据权利要求10所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述液晶透 镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第 一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极和中间电极，其中，所述驱动装置包括向所述边缘电极施加低频电压的边缘电极驱动模块，以及向 所述中间电极施加高频电压的中间电极驱动模块。
12.根据权利要求10所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述液晶透 镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第 一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极、中间电极和次中间电极，所述驱动 装置包括边缘电极驱动模块、中间电极驱动模块以及次中间电极驱动模块，其中所述边缘电极驱动模块先向所述边缘电极施加第一驱动电压，再施加第一优化 电压，使得所述边缘电极转化为中间电极；所述中间电极驱动模块先向所述中间电极施加第二驱动电压，再施加第二优化电压， 使得所述中间电极转化为边缘电极；所述次中间电极驱动模块先向所述次中间电极施加第三驱动电压，再施加第三优化电压；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为 高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动模块、所述 中间电极驱动模块和所述次中间电极驱动模块同时启动工作。
13.根据权利要求12所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述第一驱 动电压为低频电压，所述第二驱动电压为高频电压。
14.根据权利要求13所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述第一驱 动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为过驱动电压。
15.根据权利要求13所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述第一优化电压为低频电压，所述第二优化电压为高频电压，所述第三优化电压为低频电压，且所述 第二优化电压的幅值小于或等于所述双频液晶的△ ε小于0时的阈值电压幅值。
16.根据权利要求10所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述液晶透 镜包括第一基板、第二基板以及设于所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，所述第 一基板和所述第二基板至少其中之一上具有边缘电极、中间电极和次中间电极，所述驱动 装置包括边缘电极驱动模块、中间电极驱动模块以及次中间电极驱动模块，其中所述边缘电极驱动模块先向所述边缘电极施加第一驱动电压第一时间段，再施 加第一优化电压第二时间段，使得所述边缘电极转化为中间电极；所述中间电极驱动模块先向所述中间电极施加第二驱动电压第三时间段，再施加第二 优化电压第四时间段，使得所述中间电极转化为边缘电极；所述次中间电极驱动模块先向所述次中间电极施加第三驱动电压第一时间段，再施加 第三优化电压第二时间段；其中，所述第一驱动电压、所述第二驱动电压和所述第三驱动电压中至少其中之一为 高频电压，且至少其中之一为低频电压，在一个驱动周期内，所述边缘电极驱动模块、所述 中间电极驱动模块和所述次中间电极驱动模块同时启动工作。
17.根据权利要求16所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述的第一 时间段和所述第二时间段之和等于所述第三时间段与所述第四时间段之和，且均等于半个 驱动周期的时间。
18.根据权利要求17所述的液晶透镜动态快响应驱动装置，其特征在于所述的第三 驱动电压为零，或为小于第一驱动电压的过驱动电压。
全文摘要
本发明实施例涉及一种液晶透镜快响应驱动方法及装置，其中，液晶透镜采用双频液晶，双频液晶具有分隔频率，该驱动方法根据液晶透镜的功能需要分别采用高频电压和低频电压来驱动双频液晶，其中，高频电压的频率大于分隔频率，低频电压的频率小于分隔频率。本发明实施例对液晶透镜上的各个电极施加高频电压及过驱动电压，有效的加快了液晶分子形成理想抛物线形光程曲线分布的速度，进而有效的解决了现有技术中无法对多电极液晶透镜进行动态快速响应的问题。
文档编号G02F1/29GK102073163SQ20101058747
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者尚小兵, 李建军, 李得俊 申请人:深圳超多维光电子有限公司