专利名称：一种液晶透镜及立体显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及立体显示技术，具体是一种液晶透镜及立体显示装置。
背景技术：
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，本申请人在一件实用新型申请中提出了如图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,…。[0009]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。
实用新型内容针对前面提到的问题，本实用新型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，本实用新型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。本实用新型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。作为上述方案的进一步改进，第一绝缘层开口的大小为第二电极组中的条形电极宽度的一半，因此形成的第三电极组中第一部分条形电极具有第二电极组中的条形电极一半的宽度，且第一部分条形电极与第二电极组中的条形电极等电性导通，沿着第一方向形成双层结构，第三电极组的第二部分条形电极处于悬浮状态，仅做耦合电容使用，不直接外加任何电压。
作为上述方案的进一步改进，所述液晶透镜的电路引线设置方案为:设每个透镜单元中第二电极组的条形电极的数目为N，N为奇数且不小于3时，居中的条形电极的端部连接在对应的周边电路引线上，以居中的条形电极为对称线，两边对称的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。作为上述方案的进一步改进，所述液晶透镜的电路引线设置方案为:周边电路引线的数目为(N+l)/2根，N为偶数时，则周边电路引线的数目为N/2根，以居中的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。作为上述方案的进一步改进，若干液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，对于每一列的液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，与第一方向完全平行设置或者与第一方向成一定角度倾斜设置以改善水平或者垂直方向分辨率损失。作为上述方案的进一步改进，第二基板上设置有电路引线，在电路引线上设置有第三绝缘层，第三绝缘层在对应第二电极组的条形电极与相应的电路引线电性导通的位置设置有开口。作为上述方案的进一步改进，在所述电路引线与第二基板之间设置一层遮光层，遮光层的宽度大于或者等于电路引线的宽度。作为上述方案的进一步改进，定义液晶透镜阵列包含有M行N列共计M X N个液晶透镜单元，每个透镜单元包含有P根沿y方向或与 轴倾斜成一定角度设置的条形电极，则在y方向每Q个透镜单元公用一根信号线，则:当P为奇数时，沿X方向共有St = M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数 Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；当P为偶数时，沿X方向共有St=M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数 Ss= 2St/P = 2M/PQ。作为上述方案的进一步改进，在第二基板上设置有黑色遮光层，电路引线设置在黑色遮光层上，黑色遮光层的宽度大于电路引线的宽度。本事实用新型还涉及一种立体显示装置，其安装有液晶透镜。该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。作为上述方案的进一步改进，第一绝缘层开口的大小为第二电极组中的条形电极宽度的一半，因此形成的第三电极组中第一部分条形电极具有第二电极组中的条形电极一半的宽度，且第一部分条形电极与第二电极组中的条形电极等电性导通，沿着第一方向形成双层结构，第三电极组的第二部分条形电极处于悬浮状态，仅做耦合电容使用，不直接外加任何电压。作为上述方案的进一步改进，所述液晶透镜的电路引线设置方案为:设每个透镜单元中第二电极组的条形电极的数目为N，N为奇数且不小于3时，居中的条形电极的端部连接在对应的周边电路引线上，以居中的条形电极为对称线，两边对称的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。作为上述方案的进一步改进，所述液晶透镜的电路引线设置方案为:周边电路引线的数目为(N+l)/2根，N为偶数时，则周边电路引线的数目为N/2根，以居中的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。作为上述方案的进一步改进，若干液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，对于每一列的液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，与第一方向完全平行设置或者与第一方向成一定角度倾斜设置以改善水平或者垂直方向分辨率损失。作为上述方案的进一步改进，第二基板上设置有电路引线，在电路引线上设置有第三绝缘层，第三绝缘层在对应第二电极组的条形电极与相应的电路引线电性导通的位置设置有开口。作为上述方案的进一步改进，在所述电路引线与第二基板之间设置一层遮光层，遮光层的宽度大于或者等于电路引线的宽度。作为上述方案的进一步改进，定义液晶透镜阵列包含有M行N列共计M X N个液晶透镜单元，每个透镜单元包含有P根沿y方向或与 轴倾斜成一定角度设置的条形电极，则在y方向每Q个透镜单元公用一根信号线，则:当P为奇数时，沿X方向共有St = M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数 Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]；当P为偶数时，沿X方向共有S t=M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数 Ss= 2St/P = 2M/PQ。[0040]作为上述方案的进一步改进，在第二基板上设置有黑色遮光层，电路引线设置在黑色遮光层上，黑色遮光层的宽度大于电路引线的宽度。本实用新型的优点在于:1、本实用新型提出的液晶透镜结构在每一个液晶透镜单元内各个条形电极长度方向(y方向)都具备双层结构，采用现有的电路引线设置时，可以有效的降低液晶透镜单元内各个条形电极的阻抗，改善液晶透镜阵列内的电压分布均一性问题。同时，配合悬浮电极的设置，可以实现相邻电极之间的电压平缓过度。2、由于液晶透镜单元条形电极形成了上下双层结构，即使采用现有的电路引线设置，当其中的某一层出现了断线时，整个条形电极仍然可以处于电性导通状态，一定程度上达到自修复的目的，不会因为无法给条形电极施加电压而导致液晶透镜折射率在某个区域发生突变，提闻了生广的良率和成像品质。3、为彻底解决液晶透镜阵列内电压分布的均一性问题，本实用新型提出了使用与X方向平行并周期性重复的电路引线设置，可以在平衡2D显示模式亮度少许损失的情况下，把3D模式下液晶透镜阵列内压降减小到最低程度，减小各个液晶透镜单元相应条形电极的电压差异，从而减小液晶透镜折射率分布的差异，便于提升整个液晶透镜阵列的成像品质。同时，X方向设置的电路引线更可避免因为条形电极在y方向断线而造成部分液晶透镜单元条形电极无法施加电压的情况，提高了整体制造良率。
图1是现有液晶透镜技术示意图。图2a是本申请申请的一种液晶透镜结构图。图2b是图2a中所示液晶透镜的3D显示状况下的液晶分子排布。图3是是图2a中所示液晶透镜的条形电极的周边电路连接图。图4是本实用新型提出的液晶透镜结构图。图5是本实用新型提出的液晶透镜第二基板局部示意图。图6是本实用新型提出的液晶透镜第二基板俯视图。图7是本实用新型提出的第一种液晶透镜电路引线设置。图8是第二种液晶透镜电路引线设置第一例。图9是第二种液晶透镜电路引线设置A-A’局部剖面图。图1O是第二种液晶透镜电路引线设置B-B ’局部剖面图。图11是第二种液晶透镜周边电路引线设置。图12是第二种液晶透镜电路引线设置第二例。图13是第三种液晶透镜电路引线设置沿A-A’方向局部剖面图。图14是第三种液晶透镜电路引线设置沿B-B’方向局部剖面图。图15是液晶透镜相位延迟。图16是应用本实用新型液晶透镜的立体显示装置结构示意图。
具体实施方式
如图4所示为本实用新型提出的一种液晶透镜结构示意图。液晶透镜具有若干并排排列的结构相同的透镜单元2000，每个透镜单元包含第一基板2001和第二基板2002，第一基板2001和第二基板2002 —般为玻璃。第一电极组2003设置在第一基板2001上,一般为整面的透明导电材料，如ITO或者IZO等，第二电极组2004设置在第二基板2002上，其材料一般也为ITO或者IZO等。在每一个透镜单元2000内，第二电极组2004包含多个宽度相同、间距相等并且沿着y方向延伸的多个条形电极，图4中以bl，b2, b3,…，b8，b9等表示，但不限于9根条形电极，一般为奇数根。第一绝缘层2005设置在第二电极组2004上并在对应于第二电极组2004位置留有开口，图4中以hi, h2，h3，…，h8，h9等表示，开口的大小约为第二电极组2004宽度的一半。参照图5，图5是本实用新型提出的液晶透镜单元第二基板2002局部剖面图。第三电极组2006设置在第一绝缘层2005之上，第三电极组2006包含两部分:第一部分为对应于第一绝缘层2005开口位置即hl，h2，h3，…，h8，h9等的条形电极tl，t2, t3,…，t8，t9等；第二部分为设置在tl，t2, t3,…，t8，t9等之间的悬浮条形电极cl，c2，C3，"％C8等，第三电极组2006所有的条形电极具有相同的宽度和相等的间隙。第二绝缘层2007设置在第三电极组2006之上，除此之外，液晶透镜单元还包括设置在第一基板2001上的配向膜2008与设置在第二基板2002上的配向膜2009用于控制液晶分子取向，液晶材料2010被封装在第一基板2001与第二基板2002之间。虽然图中未画出，但液晶透镜单元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)。根据以上描述可知，所有条形电极在I方向延伸，并且多个液晶透镜单元2000在X方向周期性重复从而构成液晶透镜阵列。图6是本实用新型提出的液晶透镜单元第二基板2002俯视图(仅画出了条形电极)。由于第一绝缘层2005开口即hi, h2, h3,…，h8, h9等的大小约为第二电极组2004的条形电极宽度的一半，因此形成的第三电极组2006的第一部分条形电极tl，t2, t3,…，t8，t9等具有约第二电极组2004的条形电极一半的宽度，且第一部分条形电极tl，t2, t3,…，t8, t9等与第二电极组2004的条形电极bl, b2, b3,…，b8, b9等电性导通,沿着y方向形成双层结构，而第三电极组2006的第二部分条形电极Cl，c2, c3,…，c8等处于悬浮状态，仅做耦合电容使用，不直接外加任何电压。由于第二电极组2004与第三电极组2006的第一部分实现了电性导通，在条形电极的长度方向(y方向)形 成了双层结构，条形电极的横截面增大为原来的1.5倍，当采用如图7所示的现有电路引线时，仍可以将各个条形电极的电阻减小约1/3左右。同时，双层结构的电极设置还可以起到自修复的功能，如果第二电极组2004的条形电极bl，b2, b3,…，b8, b9等或者第三电极第一部分条形电极tl, t2, t3,…，t8, t9等出现断线,仍可以利用另外一层电极实现电性导通。由于第三电极组2006的第二部分条形电极cl, c2, c3,…，c8, c9等处于悬浮状态，不需要外加电压，因此在图7及以后的电路引线图示中不再画出。因此，基于该结构的液晶透镜在减小条形电极电阻提升液晶透镜阵列内电压分布均一性的同时提高了整体制作良率。采用图7所示的电路引线设置时，虽然本实用新型提出的液晶透镜结构可以将条形电极电阻降低为现有结构的1/3左右，但就绝对大小而言，条形电极阻抗依然很大，为彻底解决液晶透镜阵列内电压分布均一性问题，图8提出了第二种液晶透镜电路引线设置第一例。如图八，定义Lll表不位于第一行第一列的液晶透镜单兀,L21表不位于第二行第一列的液晶透镜单元，……，依此类推；定义L12表示位于第一行第二列的液晶透镜单元，L13表示位于第一行第三列的液晶透镜单元，……，依此类推。LMN表示位于第M行第N列的液晶透镜单元，由M行N列共计MxN个液晶透镜单元构成液晶透镜阵列。对于每一列由液晶透镜单元如L11，L21, L31,…，LMl等组成的液晶透镜阵列，可以与y方向完全平行设置或者与y方向成一定角度倾斜设置以改善水平或者垂直方向分辨率损失。继续参考图8，由M行N列共计MxN个液晶透镜单元构成液晶透镜阵列包含沿着X方向设置的多根电路引线，图中以S19，S28, S37, S46, S55等表示。对于沿x方向的一系列液晶透镜单元，如Lll, L12,…，LlN等,液晶透镜单元的所有条形电极bl, b9由于具有相同的电压，因此都连接在S19上；液晶透镜单元L21，L22,…，L2N等的所有条形电极b2，b8由于具有相同的电压，因此都连接在S28上，……，依此类推。在y方向每个液晶透镜单元都设置有一个电路弓丨线如液晶透镜单元LI I有电路引线S19，液晶透镜单元L21有电路引线
S28,液晶透镜单兀L31有电路引线S37,......等等，并在y方向周期性重复。为减小电路引
线本身阻抗造成的压降，电路引线优选高导电性能的金属材料，因此，第二种液晶透镜电路引线设置第一例中，电路引线S19，S28, S37, S46, S55等可以是低阻抗金属或者合金材料比如招。图9给出了当电路引线为金属或者合金材料时，沿着图8中A-A’的剖面图。图9中2012(S37)为设置在第二基板2002上的电路引线，在电路引线2012(S37)上设置有第三绝缘层2013，第三绝缘层2013在对应第二电极组2004的条形电极b3与b7位置设置有开口 2014与2015，因此在形成第二电极组2004时便可以实现条形电极b3及b7与电路引线2012 (S37)电性导通，通过2012 (S37)给x方向所有透镜单元的条形电极b3及b7输入相应的电压；图10给出了当电路引线为金属或者合金材料时，沿着图8中B-B’的剖面图。图10中2012(S55)为设置在第二基板2002上的电路引线，在电路引线2012(S55)上设置有第三绝缘层2013，第三 绝缘层2013在对应第二电极组2004的条形电极b5位置设置有开口2016，因此在形成第二电极组2004时便可以实现条形电极b5与电路引线2012 (S55)电性导通，通过2012 (S55)给X方向所有透镜单元的条形电极b5输入相应的电压；虽然图9、图10的示意图中金属或者合金材料电路引线2012直接设置在第二基板上，但根据实际情况，也可以在电路引线2012与第二基板2002之间设置一层遮光层，遮光层的宽度大于或者等于电路引线2012的宽度。图11表示了对应于第二种液晶透镜电路引线时周边电路设置情况。由图11可见，在焊盘区域所有输入电压相同的引线如S19，S28,…，S55等分别连接在一起，根据实际情况，焊盘区域可以只有一个(左侧或者右侧)。在y方向，电路引线如S19，S28, S37, S46, S55等周期性重复排列。图12提出了第二种液晶透镜电路引线设置第二例。由于设置的电路引线S19, S28, S37, S46, S55等为金属或者合金材料，当在需要2D显示时，在有效显示区域(液晶透镜成像区)内不透光的电路引线会损失一点2D亮度，为平衡2D模式下显示装置的亮度与3D模式下液晶透镜阵列内电压分布均一性问题，图12提出的第二种液晶透镜电路引线设置第二例中，使沿着y方向上多个液晶透镜单元公用一根电路引线，如第一行的液晶透镜单元(L11，L12，-,LlN)与第二行的液晶透镜单元(L21，L22，…，L2N)公用电路引线S19，第三行的液晶透镜单元(L31，L32,…，L3N)与第四行的液晶透镜单元(L41，L42,…，L4N)公用电路引线S28等等……。如此设置既可以改善液晶透镜阵列内电压分布的均一性问题，又可以最大限度减小2D显示模式下显示装置的亮度损失。一般而言，假设液晶透镜阵列包含有M行N列共计M X N个液晶透镜单元，假设每个透镜单元包含有P根沿y方向(或与y轴倾斜成一定角度)设置的条形电极(不含悬浮电极)，假设在y方向每Q个透镜单元公用一根信号线，则:1.当P为奇数时，沿X方向共有大约St = M/Q根电路引线，各条形电极如bl 对应的电路引线根数 Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q];设 M=1000，P=9，当 Q=I 时，St=IOOO, Ss=200;当 Q=2 时，St=500, Ss=IOO ;以此类推。2.当P为偶数时，沿X方向共有大约St=M/Q根电路引线，各条形电极如bl对应的电路引线根数 Ss= 2St/P = 2M/PQ ;设 M=1000，P=10，当 Q=I 时，St=IOOO, Ss=200;当 Q=2时，St=500, Ss=IOO ;以此类推。前述第二种液晶透镜电路引线设置第一、第二例中提到电路引线为金属或者合金材料，图13给出了第三种液晶透镜电路引线设置沿图8中A-A’方向的局部剖面图，其中所用到的电路引线为ITO或者IZO等透明导电材料。如图13，在第二基板2002上设置有黑色遮光层2020，电路引线2021设置在黑色遮光层2020上，黑色遮光层2020的宽度大于电路引线2021的宽度。与图9所不同的是，由于采用了透明导电材料做电路引线，需要首先在基板上设置一层遮光层2020。相应的，图14给出了第三种液晶透镜电路引线设置沿图8中B-B’方向的局部剖面图。图15是相位延迟图。由图15可见，液晶透镜单元形成的相位延迟接近抛物线型。由于在透镜边缘施加的电压较小，在透镜边缘具有较大的相位延迟；而在液晶透镜单元的中心施加的电压较大，相位延迟较小；图16为立体显示装置示意图。其中2000为液晶透镜阵列，3000为2D显示面板，可以为IXD，PDP，0LED等提供左右眼影像L和R。4000为背光源，对于自发光装置可以省去背光源4000。在3D显示模式下，在每个液晶透镜单元的各个条形电极上施加相应的电压，2D显示面板的左右眼影像通过液晶透镜阵列后，可以将左、右眼影像分开并分别传送至左、右眼，从而观察到3D效 果。当液晶透镜单元各个条形电极上施加的电压去除后，液晶透镜阵列不再对左右眼影像进行分光，从而显示2D画面。以上所述仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造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创造的保护范围之内。
权利要求1.一种液晶透镜，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。
2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于:第一绝缘层开口的大小为第二电极组中的条形电极宽度的一半，因此形成的第三电极组中第一部分条形电极具有第二电极组中的条形电极一半的宽度，且第一部分条形电极与第二电极组中的条形电极等电性导通，沿着第一方向形成双层结构，第三电极组的第二部分条形电极处于悬浮状态，仅做耦合电容使用，不直接外加任何电压。
3.如权利要求1或2所述的液晶透镜，其特征在于:所述液晶透镜的电路引线设置方案为:设每个透镜单元中第二电极组的条形电极的数目为N，N为奇数且不小于3时，居中的条形电极的端部连接在对应的周边电路引线上，以居中的条形电极为对称线，两边对称的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。
4.如权利要求3所述的液晶透镜，其特征在于:所述液晶透镜的电路引线设置方案为:周边电路引线的数目为(N+l)/2根，N为偶数时，则周边电路引线的数目为N/2根，以居中的两个条形电极的端部共同连接在相同的周边电路引线上。
5.如权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于:若干液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，对于每一列的液晶透镜单元组成的液晶透镜阵列，与第一方向完全平行设置或者与第一方向成一定角度倾斜设置以改善水平或者垂直方向分辨率损失。
6.如权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于:第二基板上设置有电路引线，在电路引线上设置有第三绝缘层，第三绝缘层在对应第二电极组的条形电极与相应的电路引线电性导通的位置设置有开口。
7.如权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于:在所述电路引线与第二基板之间设置一层遮光层，遮光层的宽度大于或者等于电路引线的宽度。
8.如权利要求5所述的液晶透镜，其特征在于:定义液晶透镜阵列包含有M行N列共计M X N个液晶透镜单元，每个透镜单元包含有P根沿I方向或与I轴倾斜成一定角度设置的条形电极，则在y方向每Q个透镜单元公用一根信号线，则: 当P为奇数时，沿X方向共有St = M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数Ss = 2St/(P+l) = 2M/[(P+1)Q]； 当P为偶数时，沿X方向共有St=M/Q根电路引线，各条形电极对应的电路引线根数Ss=2St/P = 2M/PQ。
9.如权利要求4或8所述的液晶透镜，其特征在于:在第二基板上设置有黑色遮光层，电路引线设置在黑色遮光层上，黑色遮光层的宽度大于电路引线的宽度。
10.一种立体显示装置，其特征在于，其安装有如权利要求1至9中任一项所述液晶透镜 。
专利摘要本实用新型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。
文档编号G02B27/22GK203054417SQ20122068002
公开日2013年7月10日 申请日期2012年12月11日 优先权日2012年12月11日
发明者向贤明, 李建军 申请人:中航华东光电有限公司