專利名稱：電驅動液晶透鏡及其立體顯示器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電驅動液晶透鏡，更具體地，涉及一種其中微劃分電極(micro division electrode)被應用到上、下基板且電壓條件隨著立體3D圖像顯示的畫面數量而 變化從而實現多畫面顯示的電驅動液晶透鏡及其立體顯示器件。
背景技術：
可以預見，基于超快速通信網絡構造的用于更快速信息傳輸的服務將從簡單的 “聽說”服務諸如電話服務發展成以用于高速處理字符、語音和圖像的數字終端為中心的 “視聽”多媒體型服務，并且期望最終將其開發成空間真實的3維立體信息通信服務，其能夠 獲得超越時間和空間的真實、立體的觀看、感受和享受。一般而言，基于通過兩只眼睛得到的立體視角的原理實現表現3維的立體圖像， 其中由于兩只眼睛的位置差別(其相互間隔約65mm)，S卩，具有雙眼視差，因此左眼和右眼 會看見相互稍有不同的圖像。由于兩眼之間的差異導致的這種圖像差異被稱作雙眼像差。 通過利用雙眼像差使左眼僅看到左眼圖像并且使右眼僅看到右眼圖像，三維立體顯示器件 使得用戶由于雙眼像差具有立體感覺。也就是說，使得左/右眼分別看見相互不同的二維圖像，如果將兩個圖像通過視 網膜傳送到大腦，則大腦精確組合這兩個圖像，產生深度感知和真實的原始三維圖像的感 知。這種能力通常被稱作立體攝影，且應用了立體攝影的器件被稱作立體顯示器件。同時，可基于實現3D(3維)的透鏡元件分類立體顯示器件。作為實例，具有液晶 層的透鏡系統被稱作電驅動液晶透鏡系統。通常，液晶顯示器件設置有兩個相對的電極，和插入到兩個電極之間的液晶層，其 中通過將電壓施加到兩個電極形成的電場驅動液晶分子。液晶分子具有極化特性和光學各 向異性。極化特性是分子排列方向隨著電場而變化的特性，其中，如果液晶分子被設置在電 場中，則液晶分子中的電荷被驅動到液晶分子的相對側。光學各向異性是指由于液晶分子 的長且薄的結構或前述分子排列方向，來自液晶層的光隨著光的入射方向和極化狀態而產 生的的路徑或極化狀態的變化。據此，液晶分子層的透射率隨著施加到兩個電極上的電壓而變化，且能通過基于 像素改變這種透射率差異來顯示圖像。近來，已經提出了一種利用液晶分子的這種特性的電驅動液晶透鏡，其中液晶層 用作透鏡。也就是說，透鏡利用透鏡物質與空氣之間的折射率的差值控制入射光路徑，以隨 著路徑位置而變化。如果將隨著電極位置而變化的電壓施加到液晶層以形成電場，從而驅 動液晶層，則入射到液晶層的光能感測到隨著入射位置變化的相位，這使得液晶層能夠控制入射光的路徑，與實際透鏡類似。 將參照附圖描述現有技術的電驅動液晶透鏡。圖1是示出現有技術的電驅動液晶透鏡的截面圖，圖2是示出了根據現有技術在 圖1中電驅動液晶透鏡形成時施加電壓之后的電勢分布圖。參照圖1，現有技術的電驅動液晶透鏡設置有相互面對的第一和第二基板10和 20，和形成在第一和第二基板10和20之間的液晶層。第一基板10具有在其上以第一間隔形成的第一電極11。在相鄰的第一電極11之 間，從一側上第一電極11的中心到另一側上第一電極11的中心之間的距離被稱作節距，以 節距的固定間隔重復形成相同圖形(第一電極)。在第一基板10上方且與其面對的第二基板20具有在整個表面上形成的第二電極 21。第一和第二電極11和21由透明金屬形成。在第一和第二電極11和21之間的空 間內，形成液晶層30，并且由于液晶分子根據電場強度和分布而反應的反應，液晶層30的 液晶具有拋物線狀電勢表面，顯示出與圖2中電驅動液晶透鏡相似的相位分布。在將高電壓施加到第一電極11并將第二電極21接地的條件下形成的電驅動液晶 透鏡在第一電極11中心處形成最強的垂直電場，隨著透鏡越來越遠離第一電極11而變得 越來越弱。因此，如果液晶層30的液晶分子具有正向介電常數各向異性，則液晶分子根據 電場以下列方式排列液晶分子在第一電極11的中心是直立的且隨著透鏡遠離第一電極 11而逐漸接近水平方向地傾斜。因此，參照圖2，在光傳輸方面，光學路徑在第一電極11的 中心較短，并且光學路徑隨著距第一電極11距離的增加而變長。如果使用相位表面來表現 上述變化，則電驅動液晶透鏡具有與具有拋物線狀表面的透鏡相似的光傳輸效果。這種情況下，第二電極21引發電驅動液晶分子透鏡的運作，使得整體感測的光折 射率作為空間拋物線函數并且使得第一電極11形成透鏡的邊緣區域。在這種情況下，第一電極11具有或多或少高于第二電極21的電壓，如圖2中所 示，使得在第一電極11和第二電極21之間產生電勢差，特別地，在第一電極11的部分處產 生急劇升降的側電場。據此，液晶形成或多或少失真的分布圖形而不是平緩的分布圖形，從 而不能形成折射率的空間拋物線狀表面，或者液晶移動對電壓非常敏感。在物理上不提供拋物線狀表面透鏡的情況下，可通過提供液晶、在其間布置有液 晶的對向基板上形成電極、并將電壓施加到電極來獲得電驅動液晶透鏡。但是，現有技術的電驅動液晶透鏡具有以下問題。首先，在下基板上非常小的透鏡區域部分形成的第一電極引起在與電極相對的透 鏡邊緣區域與遠離透鏡邊緣區域的透鏡中心區域之間形成電場，其并非平緩電場，而是具 有陡峭側表面的電場，從而形成或多或少失真的電驅動液晶透鏡。特別是，由于隨著透鏡區 域的節距變大，被施加有高電壓的電極受到限制，使得施加到在被施加有高電壓的電極和 對向基板之間的透鏡區域的電場不充分，因此難以形成與實際透鏡具有相同效果的具有平 緩拋物線狀表面的電驅動液晶透鏡。第二，隨著器件尺寸越來越大，由于透鏡中心區域遠離其中電極被施加有高電壓 的透鏡區域的邊緣區域，透鏡中心區域幾乎沒有電場作用，因此利用電場控制液晶排列變 得很困難。
第三，電驅動液晶透鏡在一個透鏡單元中僅產生兩個畫面。也就是說，下顯示面板 的兩個像素被設置在透鏡區域的一個節距內，在電極被圖形化的一側形成受限于每一個節 距的透鏡。由此需要增加在一個電驅動液晶透鏡內的電驅動液晶透鏡的畫面數量，用于獲 得多個顯示并改變畫面數量。

發明內容
因此，本發明旨在提供一種電驅動液晶透鏡以及其立體顯示器件。本發明的一個目的是提供一種電驅動液晶透鏡及其立體顯示器件，其中微劃分電 極被應用到上、下基板，且電壓條件隨著立體3D圖像顯示的畫面數量而變化，用于實現多 個畫面顯示。在下面的描述中將部分地列出本發明的其它的優點、目的和特點，這些優點、目的 和特點的一部分對于所屬領域普通技術人員來說通過研究下文將是顯而易見的，或者可從 本發明的實踐中領會到。通過書面說明書、權利要求書以及附圖中具體指出的結構可實現 和獲得本發明的這些目的和其他優點。為了實現這些目的和其他優點，根據本發明的用途，如在此具體化和廣義描述的， 一種電驅動液晶透鏡包括第一和第二基板，其被設置成相互面對并具有多個第一和第二 透鏡區域，其中所述第一和第二透鏡區域的節距相互不同；多個第一電極，所述多個第一電 極在一個方向上分別形成在第一基板的第一透鏡區域；第二電極，所述第二電極在一個方 向上分別形成在第二基板的第二透鏡區域；電壓源，其用于產生第一電壓組、第二電壓組以 及公共電壓，其中該第一電壓組中相互不同的電壓被施加到從該第一透鏡區域的中心到邊 緣部分的第一電極，該第二電壓組中相互不同的電壓被施加到從該第二透鏡區域的中心到 邊緣部分的第二電極，該公共電壓被應用到該第一電壓組或第二電壓組；和被填充在所述 第一和第二基板之間的液晶層。在這種情況下，在制造第一透鏡區域的透鏡時，所述電壓源將該第一電壓組應用 到所述第一電極并將該公共電壓施加到所述第二電極。在制造第二透鏡區域的透鏡時，所述電壓源將該第二電壓組應用到所述第二電極 并將該公共電壓施加到所述第一電極。優選地，該第一電壓組中的電壓是隨著第一透鏡區域遠離中心靠近邊緣部分而變 高的被施加到所述第一電極的電壓，并且該第二電壓組中的電壓是隨著第二透鏡區域遠離 子區域的峰點靠近子區域的邊界而變高的被施加到所述第二電極的電壓，以使第二透鏡區 域的多個子區域中的每一個都具有所述峰點。在這種情況下，優選地，第二透鏡區域具有大 于第一透鏡區域的節距的節距。所述第一電極和第二電極是在相同方向上形成的透明電極。根據本發明的另一方面，一種立體顯示器件包括上述的電驅動液晶透鏡以及位于 該電驅動液晶透鏡的下側用于傳輸二維圖像的顯示面板。通過切斷經所述電壓源施加到所述第一電極和第二電極的電壓實施二維顯示，以 及并且通過經所述電壓源將相互不同的電壓施加到所述第一電極和第二電極實施三維顯
示ο優選地，第一透鏡區域具有等于該顯示面板的兩個子像素的節距，第二透鏡區域具有等于三個或三個以上子像素的節距。在這種情況下，第二透鏡區域的子區域數目是與 用第二透鏡區域的節距除以第一透鏡區域的節距獲得的值的平方成比例地固定的。應當理解，本發明前面的概括性描述和下面的詳細描述都是示例性的和解釋性 的，意在對要求保護的本發明提供進一步的解釋。


附圖包含在本申請中構成本申請的一部分，用于給本發明提供進一步理解。附圖 圖解了本發明的實施方式并與說明書一起用于解釋本發明的原理。附圖中圖1是示出現有技術的電驅動液晶透鏡的截面圖；圖2是根據現有技術示出在圖1中的電驅動液晶透鏡形成時施加電壓之后的電勢 分布圖；圖3是示出微劃分電極結構的截面圖；圖4是示出根據本發明優選實施方式的電驅動液晶透鏡的截面圖；圖5是示出在兩個畫面中使用根據本發明優選實施方式的電驅動液晶透鏡的情 況的截面圖；圖6是示出在圖5中的電驅動液晶透鏡和顯示面板之間匹配關系的圖；圖7是示出在四個畫面中使用根據本發明優選實施方式的電驅動液晶透鏡的情 況的截面圖；以及圖8是示出圖7中電驅動液晶透鏡和顯示面板之間匹配關系的圖。
具體實施例方式現在將詳細參照本發明的優選實施方式進行描述，附圖中示出了這些實施方式的 一些例子。盡可能地在整個附圖中使用相同的參考標記表示相同或相似的部件。如果將電驅動液晶透鏡形成為在透鏡區域具有單個電極，則難以控制微輪廓 (profile)。為了解決該問題，提出將微劃分結構應用到單個透鏡區域且向其施加不同電壓 的系統。圖3是示出了微劃分電極結構的截面圖。參照圖3，微劃分結構包括設置成相互面對并具有彼此相對限定的多個透鏡區 域的第一和第二基板50和60 ；在第一基板50的透鏡區域上分別相互間隔形成的多個第一 電極51 ；形成在第二基板60整個表面上的第二電極61 ；用于分別施加相互不同的電壓至 透鏡區域的多個第一電極的子區域、并施加恒定電壓(0V或固定電壓)至第二電極的電壓 源V0, VI，V2......Vmax ；以及填充在第一基板50和第二基板60之間的液晶層55。在這種情況下，第一電極51具有分別通過用于施加相互不同的電壓VO Vmax的 多條金屬線施加的電壓，并且具有多個接觸孔。在這種情況下，本發明的電驅動液晶透鏡具有一功能，其中二維圖像信號根據透 鏡表面的輪廓作為立體3D圖像信號被轉發，該電驅動液晶透鏡位于顯示面板(未示出) 上，其產生二維信號并用于選擇性地根據電壓的施加來轉發立體3D圖像信號或照原樣轉 發二維圖像信號。也就是說，利用光透射特性，當不施加電壓時能夠顯示二維圖像，當施加 電壓時能顯示立體3D圖像信號，從而實現切換功能。
為了防止設置電極的部分處的透射損耗，第一電極51和第二電極61由透明金屬 形成。這種情況下，如果形成了與透鏡區域匹配的一個拋物線狀電驅動液晶透鏡，則將 基本上等于閾值電壓的第一電壓VO施加到透鏡區域中心，將最高的第η個電壓Vmax施加 到位于透鏡區域邊緣部分的第一電極51。這種情況下，分別施加到位于透鏡區域中心和透 鏡區域邊緣部分的第一電極51的電壓是隨著透鏡區域越遠離透鏡區域中心變得越高的在 第一電壓VO和第η電壓Vmax之間的電壓。同時，如果將所述電壓分別施加到多個第一電 極51，則將恒定電壓諸如地電壓或閾值電壓施加到第二電極61以形成第一電極51和第二 電極61之間的垂直電場。但是，由于微劃分電極結構可僅用一個畫面數量表示，因此存在立體顯示被限制 在特定方向上的問題。參照圖4，本發明的電驅動液晶透鏡100包括設置成相互面對并分別具有多個第 一和第二透鏡區域Ll和L2的第一和第二基板100和200，其中第一和第二透鏡區域的節距 相互不同；多個第一電極IOla和101b，在一個方向上分別形成在第一透鏡區域內的第一基 板100上；多個第二電極201a和201b，在一個方向上分別形成在第二透鏡區域內的第二基 板200上；第一電壓組，其中相互不同的電壓施加到從第一透鏡區域中心到邊緣部分的第 一電極IOla和IOlb ；第二電壓組，其中相互不同的電壓施加到從第二透鏡區域中心到邊緣 部分的第二電極201a和201b;用于產生施加到第一電極或第二電極的公共電壓的電壓源 VS ；以及填充在第一基板和第二基板之間的液晶層150。當啟用第一透鏡區域的透鏡時，電壓源VS應用第一電壓組到第一電極IOla和 IOlb,并施加公共電壓Vcom到第二電極201a和201b。這種情況下，公共電壓可為0V，具有 固定電平的恒定電壓或者是AC電壓。在任一情況下，恒定電壓低于施加到第一電極IOla 和IOlb的電壓，用于在相對的電極之間形成垂直電場。當啟用第二透鏡區域的透鏡時，電壓源VS應用第二電壓組到第二電極201a和 201b，并將公共電壓Vcom施加到第一電極IOla和101b。這種情況下，如前所述，施加到第 一電極的公共電壓可以是0V，具有固定電平的恒定電壓或者是AC電壓。在任一種情況下， 恒定電壓低于施加到第二電極201a和201b的電壓。第一電壓組中的電壓是隨著第一透鏡區域Ll遠離中心靠近邊緣部分而變高的電 壓，其被施加到從第一透鏡區域Ll的中心到邊緣區域的第一電極。這種情況下，當第一電 壓組被應用到第一電極IOla和101b、并且公共電壓被施加到第二電極201a和201b時，例 如，在第一透鏡區域L的橫向方向上對應顯示面板一側上的兩個子像素產生2畫面透鏡。第二電壓組中的電壓是隨著第二透鏡區域L2遠離子區域峰點靠近子區域邊界而 變高的電壓，其被施加到第二電極，以使第二透鏡區域L2的多個子區域中的每一個都具有 峰點，從而制造與菲涅耳(Fresnel)透鏡類型相似的透鏡。所示出的是當第二透鏡區域L2 的節距大于第一透鏡區域Ll時的情況。如所示出的，第一透鏡區域示出了兩個畫面且第二 透鏡區域L2示出了四個畫面。菲涅耳透鏡被制造在具有較大節距的透鏡區域側，用于降低單元間隙(液晶層的 厚度)，這是因為單元間隙可隨著畫面數目變化而變化。單元間隙往往隨著畫面數目的平 方而增大，考慮到這個問題，將菲涅耳透鏡用于具有較大畫面數目的一側，用于降低透鏡高度。同時，在本發明的電驅動液晶透鏡1000中，通過使得施加到第一和第二電極的電 壓條件相互不同，使用一個電驅動液晶透鏡可制造相互不同的多個畫面。這種情況下，需要 具有不同數目畫面的透鏡的背面距離與液晶層的厚度相同，并且需要滿足以下條件。也就是說，需要背面距離滿足等式1，需要單元間隙厚度滿足等式2。f ！ = D*PLens/ (N*E)------------(1)這里，表示背面距離(在透鏡和顯示面板之間的距離)，D表示3D觀看距離，Plens 表示透鏡區域的節距，N表示畫面數目，E表示兩只眼睛之間的距離(約65mm)。這種情況 下，如果畫面數目增加，則節距也增加，因此背面距離為恒定的。與此相對照，對于d，由于單元間隙d隨著畫面數目的平方增大，本發明將子區域 的數目設置為在畫面數目相對較大的一側上畫面數目的增加的范圍內。
N2* E*P rrnd=-—
SD* An _____________⑵參照圖4，優選第二透鏡區域的子區域數目是與用第二透鏡區域節距除以第一透 鏡區域節距獲得的值的平方成比例地固定的。將參照下面的表1描述應用到實際設計中的透鏡畫面數目、根據畫面數目的一般 電驅動液晶透鏡的垂度(待形成的透鏡的高度)、在由電驅動液晶透鏡制造菲涅耳透鏡時 的透鏡垂度、以及液晶層的所需的單元間隙和背面距離。以下的設計示出了 4. 3”橫向型(在寬度方向上較長的面板)電驅動液晶透鏡單 元的例子和4.0”縱向型(在高度方向上較長的面板)電驅動液晶透鏡單元的例子。表 1
透鏡傾 斜畫面數透鏡標準透菲涅耳透單元背面模型節距鏡垂度鏡垂度間隙距離(μιη)(μηι)(μηι)(μιη)(μηι)條紋27312153074.3"橫向415646Γ 13(1/4F)16311傾斜4731115311條紋22163116(1/2F)208874.0’’縱向443112625(1/4F)27899傾斜42163116(1/2F)20875在上述設計中，相對子像素具有傾斜角度的傾斜型透鏡和被設置在相同方向上的 條紋型透鏡被應用到4個畫面。在2個畫面的情況下，采用條紋型透鏡設計。由于2個畫 面具有小數目畫面，因此不采用菲涅耳透鏡，而是僅將菲涅耳透鏡應用于4個畫面中，意在 降低液晶層的厚度。如從上述試驗中可看出的，能獲知4. 3”橫向型處于與背面距離307 311 μ m和液晶層單元間隙15 16 μ m基本類似的范圍內，4.0”縱向型處于與背面距離875 899 μ m 和液晶層單元間隙20 27 μ m基本類似的范圍內。如果單元間隙不同，如果液晶層厚度根 據較大單元間隙設置，則具有較小單元間隙的透鏡將落入厚液晶層的厚度范圍內，從而不 會引起任何問題。而且，對于在可能由觀察者視線移動導致的誤差范圍內出現的20 μ m范圍的背 面距離的偏差，使用者不能感知到這種范圍的偏差。可以預見，根據上表結果，可實現在 2( 二)畫面和4(四)畫面之間的切換。采用的畫面數目不限于所示的2畫面和4畫面，而是可通過在使得第一和第二基 板100和200具有相互不同的節距的條件下改變電壓條件由一個電驅動液晶透鏡制造不同 數目的不同畫面。并且，還可以使得一個畫面與一個子像素匹配或者使得一個畫面與一個 像素匹配。在這種情況下，第一和第二電極101a、101b、201a和201b是由不影響光透射的材 料形成的透明電極。可將第一電極IOlaUOlb和第二電極201a和201b形成為具有固定 間隔和寬度，或者根據想要制造的透鏡區域，可將第一電極IOlaUOlb和第二電極201a和 201b中的每一個形成為具有不同間隔和寬度。任一情況下，由于當將不同電壓施加到電極 以在形成有電極的的基板的一側產生透鏡區域時，將相同電壓施加到對向基板，使得在施 加有相同電壓的一側上的微圖形電極不能被感知到，因此電極寬度和間隔不會帶來影響。盡管簡單示出顯示面板300是R、G、B子像素，但是顯示面板300可以是平面顯示 器件，諸如液晶顯示器件IXD，有機光發射顯示器件0LED，等離子體顯示面板PDP，場發射顯 示器件FED，其每一個都具有相對基板和形成在每個基板上的陣列。同時，第一電極IOlaUOlb和第二電極201a和201b可相互間隔地形成在一個平 面上，或者如所示出的，形成在不同平面上，例如，第一電極IOla和第二電極201a形成在第 一和第二基板100和200上，第一電極IOlb和第二電極201b形成在第一和第二絕緣膜103 和203上，從而將電極分配到其他平面上。在后一情況下，在形成第一電極IOla和IOlb或 者第二電極201a和201b時，通過在在同一平面上相互間隔的第一電極IOla和IOlb之間 或者第二電極201a和201b之間提供足夠的空間，可防止具有微間隙的相鄰第一電極或第 二電極之間發生短路。或者根據情況，第一電極IOla和IOlb以及第二電極201a和201b 可密集地形成在第一基板100或者第二基板200的相同平面上以幾乎占據其整個表面。在這種情況下，在第一透鏡區域Ll中心0處的第一電極具有施加到其上的第一電 壓Vmin，位于透鏡區域Ll邊緣部分E處的第一電極具有施加到其上的最高電壓Vmax。這種 情況下，施加到位于透鏡區域Ll的中心0和邊緣部分E之間的第一電極IOla和IOlb的電 壓具有在施加到其上的閾值電壓Vmin和第η電壓Vmax之間的電壓值，其隨著透鏡區域Ll 從中心越靠近邊緣部分E越大。同時，如果將上述電壓施加到多個第一電極IOla和101b， 則將公共電壓施加到第二電極201a和201b，用于在第一電極IOla和IOlb與第二電極201a 和201b之間形成垂直電場。當施加電壓時，使得在相鄰的第一電極IOla和IOlb之間的電壓差低于IV，用于防 止在第一電極IOla和IOlb之間形成強的水平電場。第一電極IOla和IOlb相對于透鏡區域的邊緣部分E在透鏡區域L對稱地形成在 左/右方向上。第一電極IOla和IOlb通過金屬線(未示出)在焊盤部分(在顯示面板300的非顯示部分處)連接到相關電壓源Vmin、VI、V2......Vmax,以具有施加到其上的相
關電壓。在這種情況下，施加到透鏡區域L中心0處的第一電極IOla或IOlb的最低閾值 電壓Vmin是具有約1.4 2V的峰值的AC方波，且能通過—表示，這里Δ ε表示
V Δεε ο
液晶介電各向異性，Kl表示液晶的彈性模數，εο表示自由空間介電常數。而且，施加到透 鏡區域L邊緣部分E處的第一電極IOla或IOlb的最高電壓是具有約2. 5 IOV的峰值的 AC方波。如上所述，當制造第二透鏡區域L2時，第二透鏡區域L2被劃分成多個子區域并且 將電壓施加到子區域以使每一個子區域都具有透鏡峰點。透鏡區域L的寬度是節距P，從透鏡區域L中心0到透鏡區域L邊緣部分E為Ρ/2， 顯示出將對稱電壓施加到從透鏡區域L中心0到透鏡區域L邊緣部分E的對稱第一電極 IOla 和 IOlb0在其上形成有第一電極IOla和IOlb以及第二電極201a和201b的第一基板100 上，分別形成第一對準膜(未示出)和第二對準膜(未示出)。可在垂直于或平行于第一電 極IOla和IOlb的長度方向上的方向上摩擦第一對準膜，用于使得電驅動液晶透鏡1000用 作不將電壓施加到其上時的初始狀態下的透射層。第二對準膜的摩擦方向與此垂直或反平 行。由此，通過電驅動液晶透鏡下方的顯示面板傳輸到下側的圖像照原樣被傳輸到觀看者。多個第一電極IOla和IOlb以及第二電極201a和201b具有1 10 μ m的寬度， 相鄰的第一電極IOla和IOlb以及第二電極201a和201b之間具有1 IOym的間隙。作 為實例，節距可在90 IOOOym的范圍內變化，第一電極IOla和IOlb以及第二電極201a 和201b可形成在每一區域中，數目為約10到100以上，這取決于第一電極IOla和IOlb以 及第二電極201a和201b的寬度和間隔。同時，盡管未示出，密封圖形(未示出)可形成在周邊區域(包括焊盤部分的非顯 示區域)，用于支撐第一和第二基板100和200之間的空間。此外，為了形成充分相位的電 驅動液晶透鏡，將液晶層150形成為具有約15μπι的充分的厚度。為了可靠地維持液晶層 150的厚度，可另外形成球形間隔物或者柱形間隔物以支撐第一和第二基板100和200之間 的單元間隙。在這種情況下，優選在不會使得電驅動液晶透鏡的相位失真的位置處形成間 隔物。圖5是示出在兩個畫面中使用根據本發明優選實施方式的電驅動液晶透鏡的情 況的截面圖，圖6是示出了圖5中的電驅動液晶透鏡和顯示面板之間匹配關系的圖。參照示出了在兩個畫面中使用的電驅動液晶透鏡的圖5和6，關于顯示面板300的 兩個子像素R和G或B和R形成透鏡。如之前描述的，圖5和6示出了將不同電壓施加到 關于第一電極透鏡區域中心對稱的第一基板上的第一電極并將公共電壓施加到第二基板 上的第二電極的情況。圖7是示出了在四個畫面中使用根據本發明優選實施方式的電驅動液晶透鏡的 情況的截面圖，和圖8是示出了圖7中的電驅動液晶透鏡和顯示面板之間匹配關系的圖。參照示出了在四個畫面中使用的電驅動液晶透鏡的圖7和8，關于顯示面板300的四個子像素R、G、B和R形成透鏡。如之前描述的，將不同電壓施加到關于第二電極透鏡區 域中心對稱的第二基板上的第二電極。而且，為了調整單元間隙高度，通過使用菲涅耳透鏡 劃分透鏡區域以在其厚度與兩個畫面所需的液晶層厚度相同的液晶層上形成透鏡。在其下側具有顯示面板300的電驅動液晶透鏡1000能根據是否驅動電壓源VS而 從以二維或三維驅動的顯示面板300中選擇二維圖像。當關閉電壓源VS時，照原樣顯示來 自下方顯示面板300的二維圖像，如果意圖顯示三維圖像，則選擇三維顯示所需的相關透 鏡區域，并且從適合于所述透鏡區域的電壓源VS施加相關電壓。在這種情況下，優選第一透鏡區域具有等于顯示面板兩個子像素的節距，第二透 鏡區域具有等于顯示面板三個或三個以上子像素的節距。這種情況下，優選第二透鏡區域 的子區域的數目是與用第二透鏡區域的節距除以第一透鏡區域的節距獲得的值的平方成 比例地固定的。如已經描述的，本發明的電驅動液晶透鏡及其立體顯示器件具有以下優點。首先，通過微劃分下基板上的第一電極以確保電驅動液晶透鏡的微小且可靠的輪 廓，并且通過將不同電壓施加到第一電極，將電驅動液晶透鏡形成為在上基板的第二電極 和第一電極之間具有平緩拋物線透鏡形狀的垂直電場。第二，通過在上基板和下基板上都形成電極以具有微劃分電極并形成節距相互不 同的基板透鏡區域，利用一個電驅動液晶透鏡制造能不同數目的畫面。據此，使用者能不同 地感受到立體3D圖像的多個子像素，由此感知到各種立體3D圖像。這種情況下，考慮到當與不同畫面的數目相匹配時液晶層厚度隨著數目增加而增 加的特點，通過將相對較大數目畫面的透鏡區域劃分成多個子區域并將每一個都具有峰點 的菲涅耳透鏡應用到每個子區域，可產生不同數目的畫面以具有相同液晶層厚度。在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，對本發明可進行各種修改和變化，這對 于所屬領域技術人員來說是顯而易見的。因而，本發明意在覆蓋落入所附權利要求書范圍 及其等效范圍內的對本發明的所有修改和變化。
權利要求
1.一種電驅動液晶透鏡，包括第一和第二基板，其被設置成相互面對并具有多個第一和第二透鏡區域，其中所述第 一和第二透鏡區域的節距相互不同；多個第一電極，所述多個第一電極在一個方向上分別形成在第一基板的第一透鏡區域；第二電極，所述第二電極在一個方向上分別形成在第二基板的第二透鏡區域； 電壓源，其用于產生第一電壓組、第二電壓組以及公共電壓，其中該第一電壓組中相互 不同的電壓被施加到從該第一透鏡區域的中心到邊緣部分的第一電極，該第二電壓組中相 互不同的電壓被施加到從該第二透鏡區域的中心到邊緣部分的第二電極，該公共電壓被應 用到該第一電壓組或第二電壓組；和被填充在所述第一和第二基板之間的液晶層。
2.如權利要求1的液晶透鏡，其中在制造第一透鏡區域的透鏡時，所述電壓源將該第 一電壓組應用到所述第一電極并將該公共電壓施加到所述第二電極。
3.如權利要求1的液晶透鏡，其中在制造第二透鏡區域的透鏡時，所述電壓源將該第 二電壓組應用到所述第二電極并將該公共電壓施加到所述第一電極。
4.如權利要求1的液晶透鏡，其中該第一電壓組中的電壓是隨著第一透鏡區域遠離中 心靠近邊緣部分而變高的被施加到所述第一電極的電壓，以及該第二電壓組中的電壓是隨著第二透鏡區域遠離子區域的峰點靠近子區域的邊界而 變高的被施加到所述第二電極的電壓，以使第二透鏡區域的多個子區域中的每一個都具有 所述峰點。
5.如權利要求1的液晶透鏡，其中第二透鏡區域具有大于第一透鏡區域的節距的節距。
6.如權利要求1的液晶透鏡，其中所述第一電極和第二電極是在相同方向上形成的透 明電極。
7.一種立體顯示器件，包括電驅動液晶透鏡以及位于該電驅動液晶透鏡的下側用于傳 輸二維圖像的顯示面板，其中該電驅動液晶透鏡包括第一和第二基板，其被設置成相互面對并具有多個第一和第二透鏡區域，其中所述第 一和第二透鏡區域的節距相互不同；多個第一電極，所述多個第一電極在一個方向上分別形成在第一基板的第一透鏡區域；第二電極，所述第二電極在一個方向上分別形成在第二基板的第二透鏡區域； 電壓源，其用于產生第一電壓組、第二電壓組以及公共電壓，其中該第一電壓組中相互 不同的電壓被施加到從該第一透鏡區域的中心到邊緣部分的第一電極，該第二電壓組中相 互不同的電壓被施加到從該第二透鏡區域的中心到邊緣部分的第二電極，該公共電壓被應 用到該第一電壓組或第二電壓組；和被填充在所述第一和第二基板之間的液晶層。
8.如權利要求7的器件，其中二維顯示通過切斷經所述電壓源施加到所述第一電極和 第二電極的電壓實施，以及三維顯示通過經所述電壓源將相互不同的電壓施加到所述第一電極和第二電極實施。
9.如權利要求7的器件，其中第一透鏡區域具有等于該顯示面板的兩個子像素的節 距，第二透鏡區域具有等于三個或三個以上子像素的節距。
10.如權利要求9的器件，其中第二透鏡區域的子區域數目是與用第二透鏡區域的節 距除以第一透鏡區域的節距獲得的值的平方成比例地固定的。
全文摘要
本發明公開一種電驅動液晶透鏡及其立體顯示器件。該透鏡包括第一和第二基板，其被設置成相互面對并具有節距相互不同的多個第一和第二透鏡區域；多個第一電極，在一個方向上分別形成在第一基板的第一透鏡區域；第二電極，在一個方向上分別形成在第二基板的第二透鏡區域；電壓源，其用于產生第一電壓組、第二電壓組以及公共電壓，其中該第一電壓組中相互不同的電壓被施加到從該第一透鏡區域的中心到邊緣部分的第一電極，該第二電壓組中相互不同的電壓被施加到從該第二透鏡區域的中心到邊緣部分的第二電極，該公共電壓被應用到該第一電壓組或第二電壓組；和被填充在所述第一和第二基板之間的液晶層。
文檔編號G02F1/29GK102116990SQ20101027437
公開日2011年7月6日 申請日期2010年9月2日 優先權日2009年12月31日
發明者金成佑 申請人:樂金顯示有限公司