CN106200142A - 液晶透镜及立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于立体显示技术领域，提供液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，第一基板设有多个第一电极，各个第一电极彼此间隔设置，当液晶透镜用于立体显示时，第一基板与第二基板之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液晶透镜单元，相邻两个液晶透镜单元共用一个第一电极，第二基板朝向第一基板的一侧设有多个第二电极，第二电极的延伸方向平行于第一电极的延伸方向，第二电极的宽度小于液晶透镜单元的间距，且液晶透镜单元的中心线与相对应的第二电极的中心线在同一条直线上。该液晶透镜用于立体显示时，明显降低了相邻两个液晶透镜单元交界处出现的串扰现象。本发明还提供包括该液晶透镜的立体显示装置，改善立体显示效果。

Description

液晶透镜及立体显示装置

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，尤其涉及液晶透镜以及包含该液晶透镜的立体显示装置。

背景技术

采用液晶透镜实现立体显示的立体显示装置，主要是利用在液晶层两侧的两片基板上分别设置公共电极和多个驱动电极，对各个驱动电极施加相应的驱动电压以及对公共电极施加公共电压，从而在两个基板之间形成具有不同电场强度的垂直电场，以驱动液晶分子排列而形成可变焦液晶透镜。因此，只需要控制驱动电极的电压分布，液晶透镜的折射率分布就会发生相应的改变，从而对显示面板发出的光线的分布进行控制，以实现自由立体显示。

图1为现有技术提供的立体显示装置结构示意图，立体显示装置包括显示面板1＇和液晶透镜2＇，液晶透镜2＇设置于显示面板1＇的出光侧，显示面板1＇发出的光线经过液晶透镜2＇分别进入观看者的左眼和右眼。液晶透镜2＇包括相对设置的第一基板21＇与第二基板22＇，以及夹设于第一基板21＇与第二基板22＇之间的液晶层，第一基板21＇上设有多个第一电极23＇，各个第一电极23＇间隔设置，第二基板22＇上设有第二电极24＇。当该立体显示装置用于3D显示时，对多个第一电极23＇和第二电极24＇施加各自所需的电压，第一基板21＇与第二基板22＇之间产生电场强度不等的电场，驱动液晶层内的液晶分子25＇发生偏转。由于电场强度不等，从而电场驱动液晶分子25＇发生偏转的程度不同，因此，控制多个第一电极23＇上的电压分布，液晶透镜 2＇的折射率就会相应地改变，从而对显示面板1＇的出光进行控制，实现立体显示。

当立体显示装置用于3D显示时，第一基板21＇与第二基板22＇之间形成有阵列排列的液晶透镜单元，每个液晶透镜单元具有相同的结构。图2仅示出相邻的第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇，第一液晶透镜单元L1＇对应有两个第一电极23＇，同样地，第二液晶透镜单元L2＇对应有两个第一电极23＇。根据液晶透镜2＇工作原理可知，对第一电极23＇施加第一电压，对第二电极24＇施加第二电压，因此，在第一电极23＇处形成电场强度最大的电场，位于第一电极23＇处的液晶分子25＇在电场的驱动下呈竖直分布状态，而随着远离第一电极23＇，电场也变得越来越弱，即液晶分子25＇会逐渐倾向于水平排列。

为满足成像要求，需要对第一液晶透镜单元L1＇边缘施加的电压最大，位于第一液晶透镜单元L1＇的边缘处的第一电极23＇附近的液晶分子25＇基本上呈现垂直方向分布，而越靠近第一液晶透镜单元L1＇的中心电压越小，因此液晶分子25＇会逐渐倾向于水平方向排列。在每一个液晶透镜单元内，由于电压对称分布，液晶分子25＇随着电场强度的变化呈现折射率的渐变，因而液晶透镜2＇具备较好的光学成像特性。

根据折射率渐变透镜光程差公式其中Δn＝n_max-n(r)＝n_e-n_r，n_e为液晶分子25＇对非寻常光折射率，折射率n(r)作为位置r的函数在不同位置会有所不同。在如图2中，第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇的边缘处的第一电极23＇位置的液晶分子25＇呈垂直状态，n(r)＝n_o，而在每个液晶透镜单元的中心附近的液晶分子25＇长轴呈现水平状态，n(r)＝n_e。D即每个液晶透镜单元开口的大小，f为液晶透镜单元的焦距，d为液晶层的厚度。同时，为减小液晶透镜2＇在立体显示时引起的串扰，避免左眼图像进入到右眼，右眼图像进入到左眼，需要液晶透镜2＇与标准抛物型透镜光程差分布相吻合。

图2所示的液晶透镜2＇，其中第二电极24＇为面电极，图3为第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇的光程差分布与理想抛物型透镜光程差分布的比较图，从图3可以看出，相邻第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇边缘处共用一个第一电极23＇。当立体显示装置用于3D显示时，第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇交界处的电场强度变化比较剧烈，导致了此处的光程差出现较大的波动，液晶透镜2＇的光程差分布明显偏离理想抛物型透镜光程差分布，从而影响了液晶透镜2＇的成像特性。因此，液晶透镜单元边界处的光程与标准的抛物型透镜相比会有较大的偏差。当液晶透镜2＇应用于3D显示技术时，这些偏差会增大立体显示装置的串扰，影响立体显示时的画面质量。

如图4所示，现有技术公开了一种液晶透镜及其驱动方法、立体显示装置，该液晶透镜20包括具有相同结构的液晶透镜单元L10与液晶透镜单元L20，每个液晶透镜单元包括相对设置的第一基板210与第二基板220，第一基板210上设有第一条形电极230，第二基板220面向第一基板的一侧设有面电极240，面电极240上设有第二条形电极250，并且，面电极240作为公用电极接地，第二条形电极250上均施加负电压。对第一条形电极230、面电极240以及第二条形电极250分别施加不同的驱动电压，该液晶透镜20不仅制造工艺复杂，驱动设计繁琐，而且在产业上不易于实施。

发明内容

本发明的目的在于提供液晶透镜和立体显示装置，旨在解决解决由现有技术的局限和缺点引起的上述一个或多个技术问题。

本发明是这样实现的，液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，以及夹设于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶分子，所述第一基板上设有多个第一电极，各所述第一电极彼此间隔设置，当所述液晶透镜用于立体显示时，所述第一基板与所述第二基板之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液 晶透镜单元，相邻两个所述液晶透镜单元共用一个所述第一电极，所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设有多个第二电极，各所述第二电极彼此间隔设置，所述第二电极的延伸方向平行于所述第一电极的延伸方向，各所述液晶透镜单元对应一个所述第二电极和至少两个所述第一电极，所述第二电极的宽度小于所述液晶透镜单元的间距，且所述液晶透镜单元的中心线与相对应的所述第二电极的中心线在同一条直线上。

进一步地，相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部与位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极相对。

优选地，所述开口部的宽度小于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

或者，优选地，所述开口部的宽度等于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

或者，优选地，所述开口部的宽度大于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

优选地，所述液晶透镜单元的间距为L，所述第二电极的宽度为M，且 $\frac{L}{2}\&le;M<L.$

进一步地，所述第二电极为条形电极，所述第二电极沿所述第二电极延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形。

优选地，所述第一电极为条形电极，所述第一电极沿所述第一电极延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形。

优选地，每个所述液晶透镜单元对应有m个所述第一电极，其中，m为自然数，m≥3。

进一步地，各个所述第一电极的宽度相等。

进一步地，各个所述第一电极按照等间距排列。

进一步地，各所述第一电极倾斜设置于所述第一基板上，所述第一电极的延伸方向与所述第一电极的排布方向相交，形成夹角。

优选地，所述夹角α，且60°≤α≤80°。

进一步地，还包括电压控制模块，用于控制施加于位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极上的第一驱动电压、所述第二电极上的第二驱动电压，所述第一驱动电压与所述第二驱动电压之间的电势差大于所述液晶分子的阈值电压。

优选地，所述电势差为u₀，所述液晶分子的阈值电压为v_th，且v_th＜u₀≤4v_th。

进一步地，还包括设置于所述第一基板与所述第一电极之间的第三电极，所述第三电极与所述第一电极之间设有绝缘层，各所述第一电极设置于所述绝缘层上，所述电压控制模块还用于控制施加于所述第三电极上的第三驱动电压。

优选地，所述第三电极为面电极。

本发明提供的液晶透镜用于立体显示时，第一基板与第二基板之间形成多个结构相同的液晶透镜单元，每个液晶透镜单元对应有一个第二电极，第二电极的宽度小于液晶透镜单元的间距，且第二电极的中心线与液晶透镜单元的中心线在同一条直线上，由于相邻两个第二电极之间形成的开口部与位于液晶透镜单元边缘处的第一电极相对，因此改善液晶透镜单元边缘处的电场强度，改善第一电极附近液晶分子的偏转程度，在相位延迟量的表现呈现更加平滑的状态，明显降低了相邻两个液晶透镜单元交界处的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。

本发明的另一目的还提供立体显示装置，包括显示面板,还包括上述的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。

本发明提供的立体显示装置，液晶透镜单元对显示面板发出的光进行调整，以呈现立体图像，弱化液晶透镜在液晶透镜单元边缘处的串扰，提高了立体显示效果和观看舒适度。

附图说明

图1是现有技术提供的立体显示装置的结构示意图；

图2是现有技术提供的液晶透镜的结构示意图；

图3是现有技术提供的液晶透镜的光程差分布与理想抛物型透镜光程差分布比较图；

图4是现有技术提供的液晶透镜的另一结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的液晶透镜的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的液晶透镜在3D显示时的状态示意图

图7是本发明实施例一提供的液晶透镜的光程差分布示意图；

图8是本发明实施例一提供的第一电极的结构示意图；

图9是本发明实施例二提供的液晶透镜的结构示意图；

图10是本发明实施例二提供的液晶透镜的光程差分布示意图；

图11是本发明实施例三提供的液晶透镜的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图5与图6所示，本发明实施例提供一种液晶透镜2，包括相对设置的第一基板21与第二基板22，第一基板21与第二基板22之间设有液晶分子23，第一基板21上设有多个第一电极24，且各个第一电极24彼此间隔设置，第二基板22朝向第一基板21的一侧设有多个第二电极25。当液晶透镜2用于立体显示时，第一基板21与第二基板22之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液晶透镜单元，相邻的液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2共用一个第一电极23。如图6仅示出液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2，液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2结构相同，且液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2均具有折射率渐变的特性，可以改变光线的光路，以呈现立体图像。在本实施例中，由于液晶透 镜单元L1与液晶透镜单元L2结构相同，因此，在提及液晶透镜单元时，仅对液晶透镜单元L1进行表述，省略对液晶透镜单元L2的重复性表述，以下相同，在此不再赘述。

各个第二电极25彼此间隔设置，相邻的两个第二电极25之间的间隙形成开口部26，且开口部26的中心线与其相对应的并位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的中心线在同一条直线上，确保开口部26与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对应设置，由于开口部26未设置有导电材料，在液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处电场的变化就不会过于剧烈进而导致此处的光程差有较大的波动。分别对第一电极24、第二电极25施加电压，液晶透镜2表现出的透镜光程差与标准的抛物型透镜重合的比较好。当液晶透镜2在进行立体显示时，可以明显的降低串扰，提升立体图像显示的质量。开口部26处的电场曲线便会以较为平缓的状态靠拢有导电材料的区域，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑。这样，液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处的电场变化会得到一定程度的改善，并以较为平缓的状态靠拢于第二电极25，避免因电场变化而导致此处的光程差有较大的波动，明显降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。同时，对各个第二电极25施加第二驱动电压，确保第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的电场，在电场的作用下，液晶分子23发生偏转，满足液晶透镜2应用于立体显示的需求。本发明实施例提供的液晶透镜2，在用于立体显示时，液晶透镜2内的液晶分子23偏转形成折射率渐变的液晶透镜单元L1，由于相邻两个第二电极25之间的开口部26处未设置导电材料，改善液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处的电场变化，提高液晶透镜2的显示质量。

如图7所示，采用本实施例提供的液晶透镜2，在第二基板22处形成有开 口部26，开口部26未设置有导电材料，当液晶透镜2用于立体显示时，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，明显降低了液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度，明显改善了相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的在交界处的光程差分布，优化后的光程差分布接近于理想抛物线，从而改善采用液晶透镜2的立体显示装置在立体显示时产生的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。

在本实施例中，如图6所示，液晶透镜单元L1对应一个第二电极25和至少两个第一电极24，当液晶透镜2用于立体显示时，一个第二电极25与至少两个第一电极24之间的电场驱动液晶分子23偏转，形成规则的液晶透镜单元L1。由于液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2依次排布，相邻两个第二电极25之间形成有开口部26，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24、第二电极25施加电压，相邻两个第二电极25之间形成的开口部26与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对，优化液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，在相位延迟量的表现呈现更加平滑的状态，降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。同时，为保证液晶透镜2在立体显示时，可以正常呈现立体图像，相邻两个第二电极25之间的距离也不能过大，影响液晶透镜2的正常显示。

在本实施例中，可以设定第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，液晶透镜单元L1的间距是指位于液晶透镜单元L1边缘处的两个第一电极24的中心线之间距离。由于液晶透镜单元L1的中心线与相对应的第二电极25的中心线在同一条直线上，这样第二电极25与第一电极24之间形成的电场，驱动液晶分子23发生规则性偏转，继而确保液晶透镜2用于立体显示时，可以呈 现结构相同的液晶透镜单元L1。

由于第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，而且液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2之间形成开口部26，可以设定开口部26的宽度可以小于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，这样，第二电极25与第一电极24有相对重叠部分，优化液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。

当然，为便于设计开口部26的宽度，也可以设定开口部26的宽度大于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，即第二电极25与第一电极24完全不重合，第二基板22与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对应位置处完全无导电材料，因此，开口部26处的电场曲线便会以较为平缓的状态靠拢有导电材料的区域，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，在相位延迟量的表现呈现更加平滑的状态。

可以理解的是，还可以将开口部26的宽度等于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，即第二电极25与第一电极24不发生重合，同样可以抑制液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的光程波动，进而液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处的电场曲线，会以较为平缓的状态靠拢于第二电极25，降低液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处的光程差与标准的抛物型透镜的偏差，改善相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处出现的串扰现象，提升液晶透镜2的显示质量。

如图6所示，本实施例提供的液晶透镜单元L1对应有一个第二电极25和两个第一电极24，由于液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2依次排布，相邻两个第二电极25之间形成有开口部26，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对 第一电极24、第二电极25施加电压，而由于开口部26未设置导电材料，因此，开口部26处的电场曲线便会以较为平缓的状态靠拢有导电材料的区域，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，在相位延迟量的表现呈现更加平滑的状态。这样，液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处的电场变化会以较为平缓的状态靠拢于第二电极25，避免因电场变化而导致此处的光程差有较大的波动，明显降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。

为更好的说明本实施例提供的液晶透镜2，在立体显示时，可以明显地降低液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处出现的串扰现象，现将实验结果进行说明。具体地，本实施例提供的液晶透镜单元L1对应一个第二电极25与两个第一电极24。设定液晶透镜单元L1的间距256um，运用LC-MASTER软件进行光程差模拟，并利用MATLAB对所得模拟数据进行处理。本模拟实验所使用的液晶分子23的寻常光折射率n₀为1.524，非寻常光折射率n_e为1.824。液晶透镜2的厚度以及第一电极24的宽度都设置为30um，以及驱动电压，这些主要参数在现有技术提供的液晶透镜2＇(图2所示)和本实施例提供的液晶透镜2的模拟实验中保持不变。图3展示了现有技术提供的液晶透镜2＇的模拟结果，图中曲线分别为现有技术提供的液晶透镜2＇的光程差分布曲线和与标准抛物型透镜的光程差分布曲线。可以看出，相邻两个液晶透镜单元L1＇与L2＇的交界处，与标准抛物型透镜的光程差分布曲线的偏差较大，这些偏差会在实际的3D观看中造成较大的串扰。图7展示了本实施例提供的液晶透镜2的模拟结果，本实施例中第二电极25的宽度设置为156um。可以看出，模拟数据经处理后，本实施例提供的液晶透镜2的光程差曲线与标准抛物型透镜的光程差曲线重合得比较好，并且在液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处，与标准抛物型透镜的光程差分布曲线的偏差较小，极大程度改善光程差曲线的波动现象，进而在立体显示过程中，有效减弱串扰现象，进而提升观看舒适度。相 对于现有技术提供的液晶透镜2＇的光程差分布曲线有较大的改善，降低了液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处出现的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。

在本实施例中，第二电极25的延伸方向平行于第一电极24的延伸方向，可以设置第一电极24的延伸方向可以平行于第一基板21的宽度方向，当液晶透镜2用于立体显示时，对第一电极24施加第一电压，对第二电极25施加第二电压，从而在第一基板21与第二基板22之间形成阵列排布的液晶透镜单元L1，采用蚀刻工艺在第一基板21上加工第一电极24，操作方便。当然，还可以为了解决液晶透镜2在用于立体显示时出现的摩尔纹问题，将各个第一电极24倾斜设置于第一基板22上，由于第二电极25的延伸方向平行于第一电极24的延伸方向，这样第一电极24、第二电极25均沿一定角度倾斜设置，改善液晶透镜2的周期性干涉，弱化摩尔纹，提升液晶透镜2在用于立体显示的显示效果。

如图8所示，为便于设计第一电极24的倾斜角度，而且倾斜设置的第一电极24、第二电极25不会影响液晶透镜2的分光效果，确保液晶透镜2在立体显示时将左眼图像传送至观看者的左眼，右眼图像传送至观看者的右眼，设定第一电极24的延伸方向与第一电极24的排布方向相交，形成夹角为α，且60°≤α≤80°，在此范围内设定第一电极24的倾斜角度，不仅可以改善摩尔纹，而且可以降低串扰等影响立体显示的问题。本实施例提供的夹角α是指第一电极24的倾斜方向与第一电极24的排布方向所形成的锐角夹角，在本实施例中，第一电极24的倾斜方向为右倾，同样地，可以设置第一电极24的倾斜方向为左倾，夹角α为第一电极24的延伸方向与第一电极24的排布方向所夹设的锐角。在本实施例中，第一电极24沿同一方向阵列排布于第一基板22上，第一电极24的排布方向为第一基板22的横向方向。

在本实施例中，为便于加工第一电极24，可以将第一电极24设置为条形电极，并且第一电极24沿第一电极24延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯 齿形，便于制作加工，在本实施例中，第一电极24选取的形状应满足，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24与第二电极25施加驱动电压，以使液晶分子23偏转形成液晶透镜单元L1。当然，第一电极24的截面形状也可以为其他规则或不规则形状，都属于本发明的保护范围之内，应当毫无异议的确定，本实施例提供的第一电极24的截面形状，只适用于举例说明，规则形状的第一电极24更加容易加工。

如图5与图6所示，同样地，便于制作加工第二电极25，将第二电极25设置为条形电极，且第二电极25沿第二电极25延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形，在本实施例中，第二电极25选取的形状应满足，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24与第二电极25施加驱动电压，以使液晶分子23偏转形成液晶透镜单元L1。当然，第二电极25的截面形状也可以为其他规则或不规则形状，都属于本发明的保护范围之内，应当毫无异议的确定，本实施例提供的第二电极25的截面形状，只适用于举例说明，规则形状的第二电极25更加容易加工。

如图6与图9所示，由于采用第二电极25为条形电极，为进一步提升液晶透镜2在立体显示时的显示质量，设定液晶透镜单元L1的间距为L，第二电极25的宽度为M，其中，n为第二电极25对应液晶透镜单元L1的数目，n为自然数且n≥1。设定液晶透镜单元L1的间距L为位于液晶透镜单元L1边缘处的两个第一电极24的中心线之间的距离。如图6所示，当第二电极25对应一个液晶透镜单元L1，即n＝1时，第二电极25的宽度表示为第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，并可以无限接近于液晶透镜单元L1的间距，即开口部26的宽度可以任意设置，都可以解决液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处存在的串扰问题，便于操作人员根据具体情况设定第二电极25的宽度。相邻两个第二电极25之间形成的开口部26与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对，优化液晶透镜单元L1与液晶透镜单 元L2边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。同时，为保证液晶透镜2在立体显示时，可以正常呈现立体图像，相邻两个第二电极25之间的距离也不能过大，影响液晶透镜2的正常显示。

如图6所示，本实施例提供的液晶透镜2还包括电压控制模块(图中未示出)，电压控制模块用于控制施加位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24上的第一驱动电压，以及第二电极25上的第二驱动电压，第一驱动电压与第二驱动电压之间的电势差大于液晶分子23的阈值电压。电势差产生电场强度不等的电场，在电场的作用下，液晶分子23随电场强度的变化发生偏转，使得第一基板21和第二基板22之间液晶层的折射率呈梯度分布，形成呈阵列设置的液晶透镜单元L1。使用电压控制模块，可以精准控制第一驱动电压、第二驱动电压的大小，使得液晶透镜2在立体显示时，液晶分子23按照规定的电场分布排列，并且接近于理想抛物线分布，形成折射率渐变的液晶透镜单元L1，成像效果较佳。

如图6所示，本实施例提供的电势差为u₀，液晶分子23的阈值电压为v_th，且v_th＜u₀≤4v_th。第一驱动电压的电压值大小与第一电极24的宽度有关，若第一电极24的宽度较大，则相应的第一驱动电压的电压值应较小，同样地，若第一电极24的宽度较小，则相应的第一驱动电压的电压值应较大，这样的处理是为了满足液晶透镜2成像所需的电压，同时解决了液晶透镜2在立体显示时，位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近由于电场强度较大，相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现串扰的问题。

如图5与图6所示，本实施例还提供一种立体显示装置，包括显示面板1和上述的液晶透镜2，液晶透镜2设置于显示面板1的出光侧，当液晶透镜2用于立体显示时，对第一电极24施加第一电压，对第二电极25施加相等的第 二电压，第一电压与第二电压之间的电势差在第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的第一电场，第一电场驱动液晶分子23发生偏转，形成折射率渐变的液晶透镜单元L1，液晶透镜单元L1对显示面板1发出的光进行调整，以呈现立体图像。

实施例二

如图10所示，本实施例提供的液晶透镜3与实施例一提供的液晶透镜2结构大体相同，不同之处在于，各液晶透镜单元L1对应有m个第一电极34，m为自然数，m≥3。在本实施例中，每个液晶透镜单元L1对应有6个第一电极34。对于此种结构的液晶透镜3，对各个第一电极34施加对称的第四驱动电压，具体地，在液晶透镜单元L1中，对各个条形电极如S11,S12,S13,S14,S15,S16施加对称的电压，具体地(V(S11)＝V(S16))>(V(S12)＝V(S15))>(V(S13)＝V(S14))。同样地，在液晶透镜单元L2中，对各个条形电极如S16,S17,S18,S19，S3，S21施加对称的电压，具体地(V(S16)＝V(S21))>(V(S17)＝V(S3))>(V(S18)＝V(S19)),对第二电极35施加第五驱动电压。对位于液晶透镜单元L1两端的第一电极34施加的电压最大，位于液晶透镜单元L1中心的第一电极34施加的电压最小，电压由两端到中心呈现递减的趋势且电压呈现对称分布。在液晶透镜单元L1内由于电压对称分布，液晶分子33会在平滑电场的影响下折射率呈现一定的渐变趋势，因此液晶透镜3可以具有很好的光学成像性质。通过合适的电压匹配，得到的液晶透镜单元L1的光程差分布会与标准的抛物线透镜更加的吻合。这样在实际观看的过程，明显的降低串扰现象，减少观看立体因视差产生的眩晕感觉，提高立体显示效果和观看的舒度。在本实施例中，由于液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2结构相同，因此，在提及液晶透镜单元时，仅对液晶透镜单元L1进行表述，省略对液晶透镜单元L2的重复性表述，以下相同，在此不再赘述。

如图11所示，本实施例提供的液晶透镜3，由于各液晶透镜单元L1对应有多个第一电极34，相邻两个第二电极35之间形成的开口部36与位于液晶透 镜单元L1边缘处的第一电极34相对，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极34附近液晶分子33的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，明显降低了液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度，明显改善了相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的在交界处的光程差分布，优化后的光程差分布接近于理想抛物线，从而改善采用液晶透镜3的立体显示装置在立体显示时产生的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。

在本实施例中，第一电极34可以采用条形电极，且各个第一电极34的宽度相等。根据液晶透镜3的设计要求，蚀刻多个等宽度的第一电极34，操作方便，同样地，还可以根据液晶透镜3的设计要求，蚀刻多个不等宽度的第一电极34，操作人员可以具体要求，设定第一电极34的宽度。

优选地，当各个第一电极34按照等间距排列时，电压控制模块控制施加于各个第一电极34上的第一电压，以使液晶透镜3在用于立体显示时，形成规则的梯度折射率透镜，确保液晶透镜3的分光作用。当各个第一电极34按照不等间距排列时，电压控制模块控制施加于各个第一电极34上的第一电压，以使液晶透镜3在用于立体显示时，形成规则的梯度折射率透镜，确保液晶透镜3的分光作用。

如图10所示，本实施例提供的电压控制模块还用于控制施加位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极34的第一电压，以及第二电极35上的第二电压，由液晶透镜单元L1的两边缘处至液晶透镜单元L1的中心处，各个第一电压的电压值由大至小，即两边缘处第一电极34上的第一电压的电压值最大，依次减小，第一电压与第二电压之间的电势差产生电场强度不等的第一电场，在电场的作用下，液晶分子33随电场强度的变化发生偏转，使得第一基板21和第二基板23之间液晶层的折射率呈梯度分布，形成呈阵列设置的液晶透镜单元L1，液晶透镜单元L1对显示面板的出光进行控制，实现立体显示。

实施例三

如图11所示，本发明实施例提供的液晶透镜4与实施例二提供的液晶透镜3结构大致相同，液晶透镜4包括相对设置的第一基板41与第二基板42，第二基板42设置于第一基板41的上方，第一基板41与第二基板42之间设有液晶分子43和间隙子40，第二基板42上设有第二电极45,第一基板41上设有第一电极44，相邻两个第二电极45之间形成开口部46。不同之处在于，第一基板41与第一电极44之间设有第三电极47，第三电极47与第一电极44之间设有绝缘层48，各个第一电极44设于绝缘层48上。液晶透镜4处于2D显示时，电压控制模块还用于控制施加于第三电极47上的第三驱动电压，第二电极45上的第二驱动电压,各个驱动电压相互配合，驱动液晶分子43发生偏转，确保液晶透镜4用于3D显示时，呈现标准的立体图像。并且，在本实施例中，第二电极45为条状电极，相邻两个第二电极45之间形成的开口部46与第一电极44相对，优化液晶透镜单元边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极44附近液晶分子43的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，明显降低了液晶透镜单元边缘处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度，明显改善了液晶透镜单元的光程差分布，优化后的光程差分布接近于理想抛物线，从而改善采用液晶透镜4的立体显示装置在立体显示时产生的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。明显的降低液晶透镜单元边缘处出现的串扰现象，提高了观看的质量。对第二电极45施加第二驱动电压，对第三电极47施加第三驱动电压,第二驱动电压与第三驱动电压之间的电势差大于液晶分子43的阀值电压，这样在第二电极45和第三电极47间会形成电场强度相等的第二电场，该第二电场使得液晶分子43发生偏转，偏转后的液晶分子43与间隙子40之间的折射率差在预设范围内，满足预设范围的条件是间隙子40的折射率与液晶分子43折射率之间的差值小于0.1，此时，液晶分子43的折射率接近于间隙子40的折射率。因此，光线经过液晶分子43和间隙子40时，不会产生光的折射，液晶透镜4可以改 善间隙子40亮点现象。

在本实施方式中，可以优选地设定第三电极47为面电极，面电极是指在第一基板44的表面整体覆盖导电材料。第三电极47结构简单，可以提供稳定的第三驱动电压，这样，当液晶透镜2在用于2D显示时，第二电极45和第三电极47间会形成电场强度相等的第二电场，该第二电场使得液晶分子43发生偏转，偏转后的液晶分子43与间隙子40之间的折射率差在预设范围内，满足预设范围的条件是间隙子40的折射率与液晶分子43折射率之间的差值小于0.1，此时，液晶分子43的折射率接近于间隙子40的折射率。因此，光线经过液晶分子43和间隙子40时，不会产生光的折射，液晶透镜4可以改善间隙子40亮点现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，以及夹设于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶分子，所述第一基板上设有多个第一电极，各所述第一电极彼此间隔设置，当所述液晶透镜用于立体显示时，所述第一基板与所述第二基板之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液晶透镜单元，相邻两个所述液晶透镜单元共用一个所述第一电极，其特征在于：所述第二基板朝向所述第一基板的一侧设有多个第二电极，各所述第二电极彼此间隔设置，所述第二电极的延伸方向平行于所述第一电极的延伸方向，各所述液晶透镜单元对应一个所述第二电极和至少两个所述第一电极，所述第二电极的宽度小于所述液晶透镜单元的间距，且所述液晶透镜单元的中心线与相对应的所述第二电极的中心线在同一条直线上。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部与位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极相对。

3.如权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于：所述开口部的宽度小于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

4.如权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于：所述开口部的宽度等于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

5.如权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于：所述开口部的宽度大于所述位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。

6.如权利要求1至5中任一项所述的液晶透镜，其特征在于：所述液晶透镜单元的间距为L，所述第二电极的宽度为M，且

7.如权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于：所述第二电极为条形电极，所述第二电极沿所述第二电极延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形。

8.如权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于：所述第一电极为条形电极，所述第一电极沿所述第一电极延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形。

9.如权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于：每个所述液晶透镜单元对应有m个所述第一电极，其中，m为自然数，m≥3。

10.如权利要求9所述的液晶透镜，其特征在于：各个所述第一电极的宽度相等。

11.如权利要求9所述的液晶透镜，其特征在于：各个所述第一电极按照等间距排列。

12.如权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于：各所述第一电极倾斜设置于所述第一基板上，所述第一电极的延伸方向与所述第一电极的排布方向相交，形成夹角。

13.如权利要求12所述的液晶透镜，其特征在于：所述夹角α，且60°≤α≤80°。

14.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：还包括电压控制模块，用于控制施加于位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极上的第一驱动电压、所述第二电极上的第二驱动电压，所述第一驱动电压与所述第二驱动电压之间的电势差大于所述液晶分子的阈值电压。

15.如权利要求14所述的液晶透镜，其特征在于：所述电势差为u₀，所述液晶分子的阈值电压为v_th，且v_th＜u₀≤4v_th。

16.如权利要求1至5中任一项所述的液晶透镜，其特征在于：还包括设置于所述第一基板与所述第一电极之间的第三电极，所述第三电极与所述第一电极之间设有绝缘层，各所述第一电极设置于所述绝缘层上，所述电压控制模块还用于控制施加于所述第三电极上的第三驱动电压。

17.如权利要求16所述的液晶透镜，其特征在于：所述第三电极为面电极。

18.立体显示装置，包括显示面板,其特征在于：还包括权利要求1至17中任一项所述的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。