液晶透镜、液晶透镜制造方法及采用该液晶透镜的显示器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种液晶透镜制造方法，其包括以下步骤：提供两块基板，所述两块基板相对设置，其相对面分别设有透明电极图型；在所述两块基板之间灌入液晶聚合物，形成液晶层；所述电极图型通电，产生电场，以驱动液晶层中的液晶分子取向并定位；固化所述液晶层，从而形成液晶透镜。与传统技术相比，本发明简化了液晶透镜的制造方法，降低成本，有利于工业化生产。
【专利说明】液晶透镜、液晶透镜制造方法及采用该液晶透镜的显示器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学元件及显示装置，特别是一种液晶透镜、液晶透镜的制造方法，以及采用该液晶透镜的显示器。
【背景技术】
[0002]由于液晶是具有晶体各向异性性质的液态物质，易受电场、磁场等外部条件作用而重新排列，这导致液晶具有电控双折射特性，利用这种特性，采用液晶层构建透镜，以制成立体显示装置。然而，传统的液晶透镜制程中，采用的是对基板进行摩擦取向方法，而且需要凹型基板容纳液晶材料，因此存在以下缺陷:1.摩擦取向工序中难以避免粉尘和静电的产生，粉尘将影响液晶光学元件的成品率，静电将直接影响液晶光学元件的电气特性；
2.对于凹型基板，摩擦法很难达到一致的取向效果；3.凹型基板对精度要求高，开模费用昂贵，不利于节约成本；4.方法复杂，不适于工业化生产。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明通过提供一种液晶透镜、液晶透镜的制造方法，以及采用所述液晶透镜的显示器，其有效避免了由于现有技术的限制和缺陷导致的一个或更多的问题。
[0004]本发明解决所述技术问题所采用的技术方案为:
[0005]一种液晶透镜制造方法，其包括以下步骤:
[0006]提供两块基板，所述两块基板相对设置，其相对面分别设有电极图型；
[0007]在所述两块基板之间灌入液晶聚合物，形成液晶层；
[0008]所述电极图型通电，产生电场，以驱动液晶层中的液晶分子取向并定位；
[0009]固化所述液晶层，从而形成液晶透镜；
[0010]从所述两块基板中剥离形成的液晶透镜。
[0011]与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明揭示了一种液晶透镜的制造方法，其克服了传统取向方式产生粉尘和静电的弊端，也不需预先准备特定模具，固化形成液晶透镜后即可投入使用。因此简化了方法，降低成本，有利于工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明第一实施例的液晶透镜制造方法流程图。
[0013]图2为本发明第一实施例的液晶透镜制造方法示意图一。
[0014]图3为本发明第一实施例的液晶透镜制造方法示意图二。
[0015]图4为本发明第一实施例的液晶透镜剖面示意图。
[0016]图5为本发明第二实施例的液晶透镜剖面示意图。
[0017]图6为本发明第三实施例的液晶透镜剖面示意图。
[0018]图7为本发明采用了第一实施例中液晶透镜的显示器剖面示意图。
[0019]图8为图7中的显不器输出3D视频信号时的工作原理不意图。[0020]图9为图7中的显示器输出2D视频信号时的工作原理示意图。
[0021]附图标记说明:
[0022]液晶透镜-100、100a、100b;液晶层-120、120a、120b、426;液晶聚合物_ 122;液晶分子-124,126,128 ;透明基板-140a、140b、210、220、422、424;透明电极图型 _310、320;电极_312、314 ;显示器- 400;显示模组-410;偏振转换器- 420;供电装置-428;步骤-Sll、S12、S13、S14、S15、S16、S17;间隔物 _ C ;电源-P;线性偏振光-E、F、H、I;光线_G、J;紫外光-UV00
【具体实施方式】
[0023]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0024]本发明揭示了一种液晶透镜的制造方法。请参考图1至图3，本发明第一实施例的液晶透镜100的制造方法，包括以下步骤:
[0025]Sll.提供两块基板210、220，基板210和基板220上分别设有电极图型310、320。其中，位于基板210上的电极图型310包括平行设置的多条ITO电极。位于基板220上的为整面的ITO电极图型320。电极图型310和电极图型320相对设置；
[0026]S12.加热液晶聚合物122，然后在搅拌液晶聚合物122的同时加入间隔物C。液晶聚合物为添加了紫外光诱发剂的向列相液晶；
[0027]S13.采用滴入装置(图中未绘示)将掺了间隔物C的液晶聚合物122滴入两块基板210、220之间。基板210、220能够使灌入的液晶聚合物122保持平整，以形成平整的液晶层120。间隔物C顶抵于基板210、220之间，使液晶层120的厚度保持一致；
[0028]S14.打开电源P，电极图型310、320通电，产生电场，对液晶层120施加10?20V的电压，使得液晶层120中的液晶分子转动，改变倾角，并且在液晶层120具有双折射透镜效果时定位。所述液晶分子的倾角范围是O?90°。如图3所示,位于条状电极312、314正下方的液晶分子124倾角为90°，位于条状电极312、314中间下方的液晶分子128倾角为O。，液晶分子在电场作用下，呈二次曲线分布；
[0029]S15.启动固化装置(图中未绘示)，所述固化装置产生紫外线光UV，以均匀的辐射能量照射液晶层120，固化液晶层120，形成液晶透镜100。紫外线光的波长为300nm?350nm ；
[0030]S16.关闭电源P，撤消电场，电极图型310、320不再通电。
[0031]还可以包括步骤S17，即从两块基板210、220之间剥离出所形成的液晶透镜100。剥离液晶透镜100时，液晶透镜100也与透明电极图型310、320分离。
[0032]步骤Sll中，基板210、220和电极图型230均采用了透明材料，这样，当施加电压至液晶层120以使液晶分子取向时，该取向过程不会受到不透明材料遮光的影响，取向效果更好。步骤S15中，固化装置不限于采用紫外光固化方式，还可以是红外线光方式，或者热固化方式。
[0033]图4绘示了依照步骤Sll至S17所形成的液晶透镜100的剖面结构。液晶透镜100具有双折射透镜效果，其厚度为10?100微米。
[0034]本发明所揭示的液晶透镜100的制造方法，其采用了对电极通电，直接驱动液晶分子取向并定位的方式，避免了传统摩擦取向方式所产生的粉尘和静电；由于没有使用凹型模板，而是直接利用基板210、220形成液晶层120，因此不仅能够得到一致的取向效果，而且省去了凹型模板的开模工序；液晶层120固化形成双折射液晶透镜100后，即可整合显示模组以投入使用。因此，本发明简化了液晶透镜100的制造方法，节约了成本，适于工业
化生产。
[0035]本发明第二实施例所揭示的液晶透镜100a，如图5所示。与第一实施例的液晶透镜100相比，液晶透镜IOOa不仅包括固化的液晶层120a，还包括基板140a设于液晶层120底面。液晶层120a的材料、结构均与第一实施例液晶层120的相同，在此不赘述。基板140a是透明的可挠性塑料膜，其厚度为40?50μπι。基板140a通过胶贴合液晶层120，贴合胶选自OCA光学胶、TTP胶或者UV胶。基板140a用于提升液晶透镜IOOa与显示器之间整合的稳固性，二者之间不易剥离。
[0036]图6为本发明第三实施例所揭示的液晶透镜100b。与第一实施例的液晶透镜100相比,本实施例的液晶透镜IOOb不仅包括液晶层120b,还包括分设于液晶层120b顶、底面的两层基板140b。液晶层120b的材料、结构同第一实施例的液晶层120的相同；这两层基板140b的材料、贴合方式与第二实施例基板140a的相同，也不再赘述。液晶层120b底面的基板140b，其作用与第二实施例中基板140a的相同。液晶层120b顶面的基板140b，作为液晶层120b的保护层，防刮的同时也增强了液晶透镜IOOb的抗冲击力。
[0037]同理，本发明第二实施例的液晶透镜IOOa可以认为是:第一实施例的制造方法中，在步骤S16后，将液晶层120顶面的基板210去除后形成的。第三实施例的液晶透镜IOOb可以认为是:第一实施例的制造方法中，在步骤S16之后，省略步骤S17后直接形成的。
[0038]图7所示，为整合了本发明第一实施例液晶透镜100的显示器400，其包括液晶透镜100、显示模组410和偏振转换器420。
[0039]液晶透镜100贴合于偏振转换器420顶面，位于显示器400的最外层。
[0040]偏振转换器420设于显示模组410之上，位于液晶透镜100与显示器400之间。偏振转换器420包括两块透明基板422、424，设于两块透明基板422、424之间的液晶层426，以及供电装置428。
[0041 ] 显示模组410受偏振转换器420的控制，切换地输出2D和3D视频信号。
[0042]请参考图8，以显示模组410为TN型液晶显示器为例，显示器400的工作原理如下:偏振转换器420由供电装置428通电，液晶层426内的液晶分子在电场作用下旋转至垂直透明基板422、424的状态，使得从显示模组420出射的线性偏振光E (ο光，垂直于液晶层426的液晶分子长轴方向)能够直接透过液晶层426，不改变偏振状态形成线性偏振光F。然后，线性偏振光F以平行于液晶透镜100中液晶分子的长轴方向入射到液晶透镜100后(此时线性偏振光FSe光),形成传播方向改变的光线G,光线G沿着不同方向折射，被观看者的左、右眼接收。此时，显示模组410输出3D视频信号。因此，观看者的左眼与右眼能够接收不同图像，产生双眼像差，然后大脑将两边的图像合成在一起，再现出原始3D图像的深度和真实性，使用户得到裸眼3D的视觉感受。
[0043]在偏振转换器420的控制下，显示器420可以在2D与3D显示效果之间切换。如图9所示，当偏振转换器420的供电装置428断开电源时，偏振转换器420中液晶层426的液晶分子旋转90°，平行于基板422、424，因此由显示模组410出射的线性偏振光H (e光，平行于偏振转换器420的液晶分子长轴方向)进入液晶层426后，偏振状态改变，旋转90°至垂直于纸面，形成线性偏振光I，线性偏振光I以垂直于液晶透镜100中液晶分子的长轴方向入射到液晶透镜100后(此时线性偏振光I为O光),形成传播方向不变的光线J。此时显示模组420输出2D视频信号，显示器400为2D显示效果。
[0044]同理，本发明第二、三实施例所揭示的液晶透镜IOOaUOOb也可以整合于显示模组410之中。显示器400的显示模组410，通过适配不同类型的偏振转换器，将不仅限于IXD显示模组，如LED显示模组或者OLED显示模组等。
[0045]本发明所揭示的显示器400整合了液晶透镜100，整合方式简单。由于液晶透镜100为非电控型，因此使用时不需通电。通过断开或闭合偏振转换器420的供电装置428，就能控制显示模组420输出相应的2D或3D视频信号。满足了观看者不同的视觉要求。使用便捷，有利于市场推广。
[0046]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【权利要求】
1.一种液晶透镜制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 提供两块基板，所述两块基板相对设置，其相对面分别设有电极图型； 在所述两块基板之间灌入液晶聚合物，形成液晶层； 所述电极图型通电，产生电场，以驱动液晶层中的液晶分子取向并定位； 固化所述液晶层，从而形成液晶透镜。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，还包括加热液晶聚合物，然后在所述液晶聚合物内掺入间隔物的步骤。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，还包括固化所述液晶层之后，关闭电源以撤消电场的步骤。
4.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，还包括形成液晶透镜后，从所述两块基板中剥离所述液晶透镜的步骤。
5.根据权利要求4所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，在剥离液晶透镜的步骤中，液晶透镜与电极图型分离。
6.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，所述固化装置采用的是紫外光。
7.根据权利要求6所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，所述液晶聚合物为添加了紫外光诱发剂的向列相液晶。
8.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，所述电场驱动液晶分子旋转，直到使液晶层具有双折射透镜效果时的角度再定位。
9.根据权利要求1所述的液晶透镜制造方法，其特征在于，所述液晶分子的转动角度为O?90°。
10.一种液晶透镜，其特征在于，其为根据权利要求1至9中任一项所形成的液晶透镜。
11.根据权利要求10所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶透镜的厚度为10-100微米。
12.根据权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述液晶层底面还设有基板，或者所述液晶层底面及顶面均设有基板。
13.根据权利要求12所述的液晶透镜，其特征在于，所述基板为厚度40-50微米的塑料膜。
14.根据权利要求13所述的液晶透镜，其特征在于，所述基板通过光学胶贴合液晶透镜。
15.一种显示器，其特征在于，其包括显示模组和偏振转换器；所述偏振转换器设于显示模组之上；根据权利要求10所述的液晶透镜设于所述偏振转换器之上，位于所述显示器的最外层。
16.根据权利要求15所述的显示器，其特征在于，所述显示模组受偏振转换器控制切换地传输2D或3D视频信号。
【文档编号】G02F1/29GK103913870SQ201310144947
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】刘晓林 申请人:天马微电子股份有限公司