CN103955100A - 液晶透镜装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种液晶透镜装置，其包括第一基板、多个第一主电极、多个第一辅电极、一第一配向层、一第二基板、多个第二主电极、多个第二辅电极、一第二配向层、一液晶层以及一电压供应单元。本发明可通过电压供应单元给予上述的多个第一主电极、多个第一辅电极、多个第二主电极及多个第二辅电极不同的驱动电压，使液晶层可根据不同的驱动电压变换轴向及折射率，因此3D屏幕可根据使用者的位置选择良好3D视觉效果的视角范围。

Description

液晶透镜装置

技术领域

本发明关于一种透镜装置，尤指一种用于液晶屏幕的液晶透镜装置。

背景技术

液晶变焦镜是以液晶材料制作的变焦元件，其施加适当的电压后，可使液晶材料的折射率如光学变焦元件产生曲率变化般改变，使通过的光线被折射分光，达到变焦的效果，近年更积极应用于3D屏幕，以作为2D/3D的转换器。现有的液晶变焦镜又可分为对称式液晶变焦镜及非对称式液晶变焦镜，对称式液晶变焦镜在使用者正视3D屏幕的范围内具有良好的3D视觉效果，如图1的A区所示，但当使用者为斜视的范围时则会失去其变焦效果，造成斜视漏光的情况发生，如图1的B区所示，而非对称式液晶变焦镜在施加顺向电压或逆向电压的情况下，使用者则仅能在3D屏幕的左侧或右侧的斜视范围才能得到较佳的3D视觉效果，如图2A及图2B的A区所示。

根据以上所述，现有3D屏幕的3D视觉效果仅于一固定范围内具有较佳的视觉效果，而为了得到良好的3D视觉效果，使用者需根据3D屏幕的视角范围，以正视或斜视的固定方式观赏3D影像，因此造成使用上的不便，也大幅减少了使用者的使用意愿。

发明内容

为了解决上述的缺憾，本发明提出一种液晶透镜装置，其包括第一基板、多个第一主电极、多个第一辅电极、第一配向层、第二基板、多个第二主电极、多个第二辅电极、第二配向层、液晶层及电压供应单元。上述的多个第一主电极以及多个第一辅电极交错排列于第一基板的第一表面上，第一配向层配置在第一表面上并覆盖于上述的多个第一主电极以及多个第一辅电极上，上述的多个第二主电极以及多个第二辅电极交错排列于第二基板的第二表面上，第二配向层配置在第二表面上并覆盖于上述的多个第二主电极以及多个第二辅电极上，第一配向层与第二配向层之间更配置液晶层。所述多个第一主电极被划分成第一部份与第二部分，且第一部分的多个第一主电极与第二部分的多个第一主电极交错排列，所述的多个第一辅电极被划分成第三部分与第四部分，且第三部分的多个第一辅电极与第四部分的多个第一辅电极交错排列，所述的多个第二主电极被划分成第五部分与第六部份，且第五部分的多个第二主电极与第六部份的多个第二主电极交错排列，而所述的多个第二辅电极被划分成第七部分与第八部分，且第七部分的多个第二辅电极与第八部分的多个第二辅电极交错排列，电压供应单元则用以提供第一电压至第一部分的多个第一主电极与第五部分的多个第二主电极、提供第二电压至第二部分的多个第一主电极与第六部份的多个第二主电极、提供第三电压至第三部分的多个第一辅电极与第八部分的多个第二辅电极、以及提供第四电压至第四部分的多个第一辅电极与第七部分的多个第二辅电极，其中第一电压大于第三电压，第三电压大于第四电压，且第四电压大于第二电压。

根据以上所述，本发明所提出的液晶透镜装置可通过电压供应单元给予多个第一主电极、多个第一辅电极、多个第二主电极及多个第二辅电极不同的驱动电压，使液晶层可根据不同的驱动电压变换轴向及折射率，因此3D屏幕可在不同视角范围内形成良好3D视觉效果，故3D屏幕可根据使用者的视角位置选择不同的驱动电压，以在不同视角范围内具有良好3D视觉效果，达到使用者不需配合3D屏幕的视角，即可以正视或斜视的方式于单一的3D屏幕观赏3D影像的目的，不仅可减少使用者的不便，更可大幅增进使用的意愿。

附图说明

图1为正视有效视角的示意图；

图2A为斜视有效视角的示意图；

图2B为斜视有效视角的示意图；

图3为本发明的液晶透镜装置的一实施例的示意图；

图4A为本发明的实施例一的示意图；

图4B为本发明的实施例二的示意图；

图4C为本发明的实施例三的示意图；

图5A为本发明的液晶透镜装置的其中一种运作方式的流程图；

图5B为使用者位置与3D屏幕夹角示意图；

图6为本发明的液晶透镜装置的另一种运作方式的流程图；

图7为本发明的液晶透镜装置的再一种运作方式的流程图。

其中，附图标记：

100  第一基板

110  第一主电极

111  第一部分

112  第二部分

120  第一辅电极

121  第三部分

122  第四部分

130  第一配向层

140  第一表面

200  第二基板

210  第二主电极

211  第五部分

212  第六部分

220  第二辅电极

221  第七部分

222  第八部分

230  第二配向层

240  第二表面

300  液晶层

320  液晶透镜

400  电源供应单元

V1   第一电压

V2   第二电压

V3   第三电压

V4   第四电压

S51～S57、S61～S66、S71～S76：步骤

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参阅图3，图3为本发明的液晶透镜装置的一实施例的示意图，其包括一第一基板100、多个第一主电极110、多个第一辅电极120、一第一配向层130、一第二基板200、多个第二主电极210、多个第二辅电极220、一第二配向层230及一液晶层300。多个第一主电极110以及多个第一辅电极120交错排列于第一基板100的一第一表面140上，第一配向层130配置于第一表面140上并覆盖多个第一主电极110以及多个第一辅电极120。多个第二主电极210以及多个第二辅电极220交错排列于第二基板200的一第二表面240上，第二配向层230配置于第二表面240并覆盖多个第二主电极210以及多个第二辅电极220，液晶层300则配置于第一配向层130以及第二配向层230之间，其中多个第一主电极110的尺寸大于多个第一辅电极120的尺寸，多个第二主电极210的尺寸大于多个第二辅电极220的尺寸。此外，在此例中，多个第一主电极110的尺寸与多个第二主电极210的尺寸相等，而多个第一辅电极120的尺寸与多个第二辅电极220的尺寸相等。另外，多个第一主电极110并配置于多个第二辅电极220的相对侧，多个第二主电极210则配置于多个第一辅电极120的相对侧。

请参阅图3及图4A、图4B及图4C，所述多个第一主电极110更可根据所施加的驱动电压划分成第一部份111与第二部分112，且第一部分111的多个第一主电极与第二部分112的多个第一主电极可交错排列，多个第一辅电极120可被划分成第三部分121与第四部分122，且第三部分121的多个第一辅电极与第四部分122的多个第一辅电极可交错排列，多个第二主电极210可被划分成第五部分211与第六部份212，且第五部分211的多个第二主电极与第六部份212的多个第二主电极可交错排列，而多个第二辅电极220可被划分成第七部分221与第八部分222，且第七部分221的多个第二辅电极与第八部分222的多个第二辅电极可交错排列。

本发明还包含一电压供应单元400(连结关系未绘示)，用以提供第一电压V1至第一部分111的多个第一主电极与第五部分211的多个第二主电极、提供第二电压V2至第二部分112的多个第一主电极与第六部份212的多个第二主电极、提供第三电压V3至第三部分121的多个第一辅电极与第八部分222的多个第二辅电极、以及提供第四电压V4至第四部分122的多个第一辅电极与第七部分221的多个第二辅电极，其中第一电压V1大于第三电压V3，第三电压V3大于第四电压V4，且第四电压V4大于第二电压V2，第一电压V1可以是3.8V，第二电压V2可以是0V或共同电位，第三电压V3可以是2.5V，第四电压V4可以是1.3V。

请参阅图4A，图4A为本发明的实施例一，在本实施例中，图3的电压供应单元400提供第一电压V1至图3中的多个第一主电极110，使其成为第一部分111的多个第一主电极、提供第四电压V4至图3中的多个第一辅电极120，使其成为第四部分122的多个第一辅电极、提供第二电压V2至图3中的多个第二主电极210，使其成为第六部份212的多个第二主电极以及提供第三电压V3至图3中的多个第二辅电极220，使其成为第八部分222的多个第二辅电极。如此一来，液晶层300中便会产生多个液晶透镜320而形成一液晶透镜阵列。每一液晶透镜320的宽度以W来标示。由于此时液晶层300可根据电压供应单元400所提供的电压而以对称方式改变每一液晶透镜320两侧液晶的折射率及轴向(亦即使每一液晶透镜320的二侧的液晶轴向以对称方式排列)，达到对称式液晶透镜的效果。因此，当使用者于正视3D屏幕的视角范围内观赏3D影像时，3D屏幕即可选择以本实施例的驱动电压驱动液晶层300，使3D屏幕在正视3D屏幕的视角范围内具有良好的3D视觉效果，如图1所示。

请参阅图4B，图4B为本发明的实施例二，在本实施例中，图3的电压供应单元400分别提供第一电压V1及第二电压V2至图3中的多个第一主电极110，使其个别成为第一部分111的多个第一主电极以及第二部分112的多个第一主电极、分别提供第三电压V3及第四电压V4至图3中的多个第一辅电极120，使其个别成为第三部分121的多个第一辅电极以及第四部分122的多个第一辅电极、分别提供第一电压V1及第二电压V2至图3中的多个第二主电极210，使其个别成为第五部分211的多个第二主电极以及第六部分212的多个第二主电极、分别提供第四电压V4及第三电压V3至图3中的多个第二辅电极220，使其个别成为第七部分221的多个第二辅电极及第八部分222的多个第二辅电极。在本实施例中，其电极排列顺序由左至右分别为第一部分111的第一主电极、第三部分121的多个第一辅电极、第二部分112的多个第一主电极以及第四部分122的多个第一辅电极，相对侧则为第八部分222的多个第二辅电极、第五部分211的多个第二主电极、第七部分221的多个第二辅电极、第六部分212的多个第二主电极。如此一来，液晶层300中便会产生多个液晶透镜320而形成一液晶透镜阵列。由于此时液晶层300可根据电压供应单元400所提供的顺向电压(即图4B所示的这种驱动电压供应方式)而以顺着原液晶偏移方向的方式来改变每一液晶透镜320两侧的液晶的折射率及轴向(亦即使每一液晶透镜320两侧的液晶轴向皆为左下右上)，达到非对称式液晶透镜顺向驱动的效果。因此，当使用者于左侧斜视3D屏幕的视角范围内观赏3D影像时，3D屏幕即可选择以本实施例的驱动电压驱动液晶层300，使3D屏幕在左侧斜视3D屏幕的视角范围内具有良好的3D视觉效果，如图2A的A区所示。

请参阅图4C，图4C为本发明的实施例三，在本实施例中，图3的电压供应单元400分别提供第一电压V1及第二电压V2至图3中的多个第一主电极110，使其个别成为第一部分111的多个第一主电极以及第二部分112的多个第一主电极、分别提供第三电压V3及第四电压V4至图3中的多个第一辅电极120，使其个别成为第三部分121的多个第一辅电极以及第四部分122的多个第一辅电极、分别提供第一电压V1及第二电压V2至图3中的多个第二主电极210，使其个别成为第五部分211的多个第二主电极以及第六部分212的多个第二主电极、分别提供第四电压V4及第三电压V3至图3中的多个第二辅电极220，使其个别成为第七部分221的多个第二辅电极及第八部分222的多个第二辅电极。在本实施例中，其电极排列顺序由左至右分别为第二部分112的多个第一主电极、第三部分121的多个第一辅电极、第一部分111的第一主电极以及第四部分122的多个第一辅电极，相对侧则为第七部分221的多个第二辅电极、第五部分211的多个第二主电极、第八部分222的多个第二辅电极及第六部分212的多个第二主电极。如此一来，液晶层300中便会产生多个液晶透镜320而形成一液晶透镜阵列。由于此时液晶层300可根据电压供应单元所提供的逆向电压(即图4C所示的这种驱动电压供应方式)而以相反于原液晶偏移方向的方式来改变每一液晶透镜320两侧的液晶的折射率及轴向(亦即使每一液晶透镜320两侧的液晶轴向皆为右下左上)，达到非对称式液晶透镜逆向驱动的效果。因此，当使用者于右侧斜视3D屏幕的视角范围观赏3D影像时，3D屏幕即可选择以本实施例的驱动电压驱动液晶层300，使3D屏幕在右侧斜视3D屏幕的视角范围内具有良好的3D视觉效果，如图2B的A区所示。

图5A为本发明的液晶透镜装置的其中一种运作方式的流程图，此运作方式适用于液晶透镜装置的使用者为1人的情况。在步骤S51中，首先开启液晶透镜装置，以使采用此液晶透镜装置的3D屏幕进入3D显示模式。接着，执行步骤S52，以判断使用者目前的位置，在实际设计中可以采用摄影机、动态感测器等方式来检测使用者目前的位置。若使用者目前位置为面对3D屏幕偏左的位置，且使用者的位置不在3D屏幕的正视角度范围内(也就是不在图5B所示的-25～25度的范围内)，便执行步骤S53，以使液晶透镜装置设定为前述的非对称式顺向驱动液晶透镜模式；若使用者目前位置为正视3D屏幕的位置(也就是在图5B所示的-25～25度的范围内)，便执行步骤S54，以使液晶透镜装置设定为前述的对称式液晶透镜模式；而若使用者目前位置为面对3D屏幕偏右的位置，且使用者的位置不在3D屏幕的正视角度范围内(也就是不在图5B所示的-25～25度的范围内)，便执行步骤S55，以使液晶透镜装置设定为前述的非对称式逆向驱动液晶透镜模式。当3D屏幕根据使用者的位置选择了液晶透镜装置的液晶透镜模式后，便执行步骤S56以判定3D屏幕是改以2D显示模式或继续以3D显示模式进行显示。若判定是以2D显示模式进行显示，便执行步骤S57，以关闭液晶透镜装置；反之，便继续3D显示模式，并回到步骤S52以继续判断使用者目前的位置，进而选择适合的液晶透镜模式。

请再次参阅图4A～图4C，以下先以图4A及图4B进行说明。在图4A及图4B中，每一液晶透镜320皆可对应到3D屏幕的至少一像素，若液晶透镜320的宽度W越宽，则液晶透镜320所能对应的像素越多。而由图4A及图4B中可看出，给予图3中多个第一主电极220、多个第一辅电极120、多个第二主电极210及多个第二辅电极220不同的驱动电压，会导致液晶透镜320宽度W的改变。以图4A及图4B来说，图4B的液晶透镜320的宽度W即大于图4A的液晶透镜320的宽度。当液晶透镜320的宽度越大时，所能对应到的像素便越多。因此，当液晶透镜装置设定为非对称式顺向驱动液晶透镜模式或是非对称式逆向驱动液晶透镜模式时，即可使每一液晶透镜320所对应的这些像素显示出更多不同视角的显示数据，进而达到可同时提供更多个使用者的3D显示数据的功效(即呈现出多视角的功能)。而由上述可知，本发明的液晶透镜装置亦可视为一个将二视角(2-view)显示切换成多视角(multi-view)显示的切换装置。类似地，采用图4C所述方式来驱动液晶透镜装置亦可达到上述功效，在此便不再赘述。

根据上述，便可发展出液晶透镜装置的另一种运作方式，一如图6所示。图6即为本发明的液晶透镜装置的另一种运作方式的流程图。首先执行步骤S61，以使3D屏幕开启液晶透镜装置，进而进入3D显示模式。接着，执行步骤S62，以判断目前在3D屏幕前的使用者的人数，在实际设计中可以采用摄影机、动态感测器等方式来检测使用者目前的人数。若使用者为1人，便执行步骤S63，以将液晶透镜装置设定为前述的对称式液晶透镜模式；反之，则执行步骤S64，以将液晶透镜装置设定为前述的非对称式顺向驱动液晶透镜模式或非对称式逆向驱动液晶透镜模式，以使3D屏幕可同时提供多视角的3D显示数据。接着，执行步骤S65，以判断3D屏幕是否继续以3D显示模式进行显示。若是，便回到步骤S62，以继续判断人数，进而能选择合适的液晶透镜模式；反之，则执行步骤S66，以关闭液晶透镜装置，进而以2D显示模式进行显示。

当使用者大于1人时，更可根据多数使用者面对3D屏幕的角度来决定使用何种非对称式液晶透镜模式，以得到较佳的3D视觉效果。请参阅图7，图7为本发明的液晶透镜装置的再一种运作方式的流程图。首先执行步骤S71，以开启液晶透镜装置，进而使3D屏幕进入3D显示模式。接着，执行步骤S72，以判断目前在3D屏幕前的使用者的人数。若使用者为1人，便执行步骤S73，以将液晶透镜装置设定为前述的对称式液晶透镜模式；反之，则执行步骤S74，以判断超过半数的使用者面对3D屏幕的位置。若超过半数的使用者面对3D屏幕的位置偏左且不在3D屏幕的正视角度范围内(即小于-25度的位置)，便执行步骤S741以将液晶透镜装置设定为非对称式顺向驱动液晶透镜模式；反之，若超过半数的使用者其面对3D屏幕的位置偏右且不在3D屏幕的正视角度范围内(即大于25度的位置)，则执行步骤S742以将液晶透镜装置设定为非对称式逆向驱动液晶透镜模式。当执行完步骤S73、S741或S742后，便执行步骤S75，以判断3D屏幕是否继续以3D显示模式进行显示。若继续以3D显示模式进行显示，便回到步骤S72，以继续判定目前在3D屏幕前的使用者的人数；反之，则执行步骤S76，以关闭液晶透镜装置，进而以2D显示模式进行显示。

综以上所述，本发明的液晶透镜装置根据电压供应单元400所提供的不同驱动电压，即可变换3D屏幕良好3D视觉效果的视角范围，因此3D屏幕可根据使用者的视角位置调整驱动电压，使良好3D视觉效果的视角范围变换为使用者目前的视角范围，使用者不需配合3D屏幕的视角范围即可得到良好的3D视觉效果，此外，本发明所提出的液晶透镜装置更可同时提供多视角的3D显示数据给多个使用者，达到多视角显示的功能，并可根据超过半数的多个使用者面对3D屏幕的角度，决定较佳的液晶透镜模式。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种液晶透镜装置，其特征在于，包括：

一第一基板；

多个第一主电极，配置在该第一基板的一第一表面上；

多个第一辅电极，配置在该第一表面上，且所述第一辅电极与所述第一主电极交错排列；

一第一配向层，配置在该第一表面上，并覆盖所述第一主电极与所述第一辅电极；

一第二基板；

多个第二主电极，配置在该第二基板的一第二表面上，该第二表面相对于该第一表面，且每一第二主电极与其中一第一辅电极相对；

多个第二辅电极，配置在该第二表面上，所述第二辅电极与所述第二主电极交错排列，且每一第二辅电极与其中一第一主电极相对；

一第二配向层，配置在该第二表面上，并覆盖所述第二主电极与所述第二辅电极；

一液晶层，配置在该第一配向层与该第二配向层之间；以及

一电压供应单元，电性连接所述第一主电极、所述第一辅电极、所述第二主电极与所述第二辅电极，其中所述第一主电极被划分成一第一部份与一第二部分，且该第一部分的所述第一主电极与该第二部分的所述第一主电极交错排列，所述第一辅电极被划分成一第三部分与一第四部分，且该第三部分的所述第一辅电极与该第四部分的所述第一辅电极交错排列，所述第二主电极被划分成一第五部分与一第六部份，且该第五部分的所述第二主电极与该第六部份的所述第二主电极交错排列，而所述第二辅电极被划分成一第七部分与一第八部分，且该第七部分的所述第二辅电极与该第八部分的所述第二辅电极交错排列，该电压供应单元用以提供一第一电压至该第一部分的所述第一主电极与该第五部分的所述第二主电极、提供一第二电压至该第二部分的所述第一主电极与该第六部份的所述第二主电极、提供一第三电压至该第三部分的所述第一辅电极与该第八部分的所述第二辅电极、以及提供一第四电压至该第四部分的所述第一辅电极与该第七部分的所述第二辅电极，其中该第一电压大于该第三电压，该第三电压大于该第四电压，且该第四电压大于该第二电压。

2.根据权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，所述第一主电极的尺寸大于所述第一辅电极的尺寸，所述第二主电极的尺寸大于所述第二辅电极的尺寸，且所述第一主电极的尺寸与所述第二主电极的尺寸相等，而所述第一辅电极的尺寸与所述第二辅电极的尺寸相等。

3.根据权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第二电压包括是一共同电位。

4.一种液晶透镜装置的驱动方法，该液晶透镜装置包括有一第一基板、多个第一主电极、多个第一辅电极、一第一配向层、一第二基板、多个第二主电极、多个第二辅电极、一第二配向层与一液晶层，所述第一主电极与所述第一辅电极皆配置在该第一基板的一第一表面上，且所述第一辅电极与所述第一主电极交错排列，该第一配向层亦配置在该第一表面上，并覆盖所述第一主电极与所述第一辅电极，所述第二主电极与所述第二辅电极皆配置在该第二基板的一第二表面上，该第二表面相对于该第一表面，所述第二辅电极与所述第二主电极交错排列，且每一第二主电极与其中一第一辅电极相对，而每一第二辅电极与其中一第一主电极相对，该第二配向层亦配置在该第二表面上，并覆盖所述第二主电极与所述第二辅电极，该液晶层配置在该第一配向层与该第二配向层之间，其中所述第一主电极包括有一第一部份与一第二部分，所述第一辅电极包括有一第三部分与一第四部分，所述第二主电极包括有一第五部分与一第六部份，所述第二辅电极包括有一第七部分与一第八部分，且该第一部分的所述第一主电极与该第二部分的所述第一主电极交错排列，该第三部分的所述第一辅电极与该第四部分的所述第一辅电极交错排列，该第五部分的所述第二主电极与该第六部份的所述第二主电极交错排列，而该第七部分的所述第二辅电极与该第八部分的所述第二辅电极交错排列，其特征在于，该驱动方法包括：

提供一第一电压至该第一部分的所述第一主电极与该第五部分的所述第二主电极、提供一第二电压至该第二部分的所述第一主电极与该第六部份的所述第二主电极、提供一第三电压至该第三部分的所述第一辅电极与该第八部分的所述第二辅电极、以及提供一第四电压至该第四部分的所述第一辅电极与该第七部分的所述第二辅电极，其中该第一电压大于该第三电压，该第三电压大于该第四电压，且该第四电压大于该第二电压。

5.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，所述第一主电极的尺寸大于所述第一辅电极的尺寸，所述第二主电极的尺寸大于所述第二辅电极的尺寸，且所述第一主电极的尺寸与所述第二主电极的尺寸相等，而所述第一辅电极的尺寸与所述第二辅电极的尺寸相等。

6.根据权利要求4所述的驱动方法，其特征在于，该第二电压包括是一共同电位。