CN106200203A - 触控液晶透镜及立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于立体显示技术领域，提供了触控液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，所述第一基板设有多个第一电极，各所述第一电极彼此间隔设置，所述第二基板设有第二电极，所述第二电极与所述第二基板之间设有触控电极结构，所述触控电极结构与所述第二电极相互绝缘，所述触控电极结构包括触控感应电极、与所述触控感应电极相互绝缘且交叉排列的触控驱动电极，所述触控电极结构还包括搭桥电极，所述搭桥电极与所述触控驱动电极之间设有绝缘层，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。本发明实施例提供的触控液晶透镜结构简单，降低触控液晶透镜的厚度。本发明实施例还提供立体显示装置，实现立体显示和触控功能。
Description
技术领域
本发明属于立体显示技术领域，尤其涉及触控液晶透镜及包含该触控液晶透镜的立体显示装置。
背景技术
近几年，三维立体显示技术发展迅速，成为人们研究的热点。目前立体显示技术在医疗、广告、军事、展览、游戏等领域有重要的应用。早期的立体显示技术主要通过佩戴立体眼镜观看立体画面，而目前的主流产品是基于双目视差的裸眼立体显示装置，裸眼立体显示装置主要原理是在显示面板前设置分光器件，分光器件将显示面板显示的至少两幅视差图像分别提供给观看者的左、右眼，使观看者看到3D图像。
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，以对显示面板1＇的出光进行控制，实现立体显示。
随着触控屏幕技术的发展，出现了将触摸屏和立体显示装置相结合的立体显示装置，主要通过在液晶透镜2＇的第一基板22＇上增加触控基板3＇，这种结构和生产工艺相对复杂，不仅增加模组的制作成本，而且设置的触控基板3＇大大增加立体显示装置的厚度。
现有技术公开一种触摸式裸眼3D光栅及显示装置，在现有的裸眼3D光栅内部增加位于上基板与板状电极之间的触控电极结构，该触控电极结构包括呈交叉排列且相互绝缘的多条第一触控感测线和多条第二触控感测线，位于相邻两条第一触控感测线和多条第二触控感测线，位于相邻两条第一触控感测线与相邻两条第二触控感测线所限定区域内的触控电极，各触控电极与板状电极形成电容体，然而，在此结构中，板状电极不仅要实现触控功能，而且裸眼3D光栅在立体显示时，要求板状电极提供稳定电压，造成相互之间的干扰。
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＇，相邻第一液晶透镜单元L1＇与第二液晶透镜单元L2＇共用一个第一电极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＝nmax-n(r)＝ne-nr，ne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)＝no，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)＝ne。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
本发明实施例的目的在于提供触控液晶透镜，旨在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。
本发明实施例是这样实现的，触控液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，所述第一基板设有多个第一电极，各所述第一电极彼此间隔设置，所述第二基板设有第二电极，所述第二电极与所述第二基板之间设有触控电极结构，所述触控电极结构与所述第二电极相互绝缘，所述触控电极结构包括触控感应电极、与所述触控感应电极相互绝缘且交叉排列的触控驱动电极，所述触控电极结构还包括搭桥电极，所述搭桥电极与所述触控驱动电极之间设有绝缘层，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
进一步地，所述搭桥电极设置于所述第二电极与所述绝缘层之间。
优选地，所述搭桥电极的材质包括铜、铝、钼、铌、钕、铬中的一种或多种。
或者，进一步地，所述搭桥电极设置于所述第二基板与所述绝缘层之间。
优选地，所述搭桥电极为ITO电极或石墨烯电极。
进一步地，所述触控驱动电极设置于所述绝缘层的中心。
优选地，所述绝缘层设置于所述搭桥电极的中心，且所述搭桥电极的宽度大于所述绝缘层的宽度。
进一步地，所述第二电极为面电极。
具体地，当所述触控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，所述第二电极间隔设置有多个，相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部的中心线与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的中心线在同一条直线上。
进一步地，所述开口部的宽度小于与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。
进一步地，所述第二电极为条形电极，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。
进一步地，各个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°。
本发明实施例提供的触控液晶透镜，在第二电极与第二基板之间设有触控电极结构，触控电极结构包括交叉排列且相互绝缘的触控感应电极和触控驱动电极，相邻两个触控感应电极通过搭桥电极电性连接，触控感应电极与触控驱动电极形成电容体。当手指触摸触控液晶透镜，改变触控驱动电极和触控感应电极之间的耦合电容，从而导致触控感应电极和搭桥电极上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极因电容耦合触控驱动电极驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能。相对于现有技术在液晶透镜结构上增加触控基板以实现触控功能，本发明实施例提供的触控液晶透镜仅增加触控电极结构，简化生产工艺，减小了触控液晶透镜厚度。
本发明实施例的另一目的在于提供立体显示装置，包括显示面板，还包括上述触控液晶透镜，所述触控液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。
本发明实施例提供的立体显示装置，仅在液晶透镜结构增加触控电极结构，实现立体显示和触控功能，结构简单，减小了立体显示装置的厚度。
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立体显示装置的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的触控电极结构的结构示意图；
图7是本发明实施例一提供的触控电极结构的另一结构示意图；
图8是本发明实施例一提供的触控液晶透镜在立体显示时的工作示意图；
图9是本发明实施例一提供的触控液晶透镜的光程差分布示意图；
图10是本发明实施例一提供的第一电极的结构示意图；
图11是本发明实施例二提供的触控液晶透镜的另一结构示意图；
图12是本发明实施例二提供的触控液晶透镜的光程差分布示意图；
图13是本发明实施例三提供的触控液晶透镜的结构示意图；
图14是本发明实施例四提供的触控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所示，本发明实施例提供一种触控液晶透镜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的一侧设有第二电极25。第二电极25与第二基板22之间设有触控电极结构27，触控电极结构27与第二电极25相互绝缘，触控电极结构27包括触控感应电极271和触控驱动电极272，触控感应电极271与触控驱动电极272相互绝缘且交叉排列，触控电极结构27还包括搭桥电极273，搭桥电极273与触控驱动电极272之间设有绝缘层274，设置的绝缘层274以保证搭桥电极273与触控驱动电极272之间相互绝缘，相邻两个触控感应电极271通过搭桥电极273电性连接。手指触摸触控液晶透镜2，改变触控驱动电极272和触控感应电极271之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271和搭桥电极273上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271因电容耦合触控驱动电极272驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能。相对于现有技术在液晶透镜结构上增加触控基板以实现触控功能，本发明实施例提供的触控液晶透镜2仅增加触控电极结构27，就可以实现触控功能，结构简单，简化生产工艺，而且降低触控液晶透镜2的厚度。
如图5与图6所示，为更加清楚表述本实施例提供的触控电极结构27，在本实施例中，搭桥电极273设置于第二电极25与绝缘层274之间，触控感应电极271设置于搭桥电极273上并电性连接。手指触摸触控液晶透镜2，改变触控驱动电极272和触控感应电极271之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271和搭桥电极273上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271因电容耦合触控驱动电极272驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能。相对于现有技术在液晶透镜上增加触控基板以实现触控功能，本发明实施例提供的触控液晶透镜2通过搭桥电极273实现相邻两个触控感应电极271电性连接，同时，触控驱动电极272与搭桥电极273相互绝缘，确保在触控时，改变触控驱动电极272和触控感应电极271之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271和搭桥电极273上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271因电容耦合触控驱动电极272驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能，在第二基板22一侧设置触控感应电极271、触控驱动电极272以及搭桥电极273，无需设置触控基板，降低触控液晶透镜2的厚度。
本实施例提供的搭桥电极273的材质包括铜、铝、钼、铌、钕、铬中的一种或多种。常见的搭桥电极273主要有纯钼电极、钼铌电极、铝钕电极、钼铬电极、纯铜电极或纯铝电极。采用上述金属制成的搭桥电极273，导电性能良好，且加工工艺成熟，便于操作人员实现，减轻操作人员的劳动负担。
在本实施例中，为便于设置触控驱动电极272的位置，将触控驱动电极272设置于绝缘层274的中心，不仅确保触控驱动电极272与搭桥电极273完全绝缘，而且触控驱动电极272与触控感应电极271之间形成的触点一致，当发生触摸时，可以迅速检测触控驱动电极272和触控感应电极271上的信号变化，实现触控功能。
为便于设置绝缘层274的位置，将绝缘层274设置于搭桥电极273的中心，且搭桥电极273的宽度大于绝缘层274的宽度，这样，相邻两个触控感应电极271可以仅设置于搭桥电极273上，从而电性连接。触控电极结构27的工序是这样：先形成触控感应电极271和触控驱动电极272，在触控驱动电极272表面上形成绝缘层274，在绝缘层274上搭接搭桥电极273，这样相邻两个触控感应电极271通过搭桥电极273电性连接。手指触摸触控液晶透镜2，改变触控驱动电极272和触控感应电极271之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271和搭桥电极273上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271因电容耦合触控驱动电极272驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能，且不影响触控液晶透镜2的立体显示。由于相邻两个触控感应电极271分别与搭桥电极273搭接，确保搭桥电极273不会发生塌陷等问题。
相对于现有技术公开的触摸式裸眼3D光栅及显示装置，本实施例提供的第二电极25为面电极，将第二电极25接地，可用于屏蔽触控液晶透镜2中触控功能和立体显示功能的信号干扰，实现对触控电极结构27和立体显示的独立控制。
如图5与图7所示，当然，根据搭桥电极273a的工作原理，还可以将搭桥电极273a设置于第二基板22与绝缘层274a之间，相邻两个触控感应电极271a设置于绝缘层274a上，通过搭桥电极273a电性连接。为确保搭桥电极273a与触控驱动电极272a之间相互绝缘，在搭桥电极273a与触控驱动电极272a之间设置绝缘层274a，以保证搭桥电极273a与触控驱动电极272a相互绝缘，相邻两个触控感应电极271a通过搭桥电极273a电性连接，手指触摸触控液晶透镜2，改变触控驱动电极272a和触控感应电极271a之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271a和搭桥电极273a上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271a因电容耦合触控驱动电极272a驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能，而且不会影响触控液晶透镜2的立体显示。
本实施例提供的搭桥电极273a可以是ITO电极或石墨烯电极，ITO电极和石墨烯电极都具有很好的导电性能和穿透性，因此，在电极设置区域，不会因搭桥电极273a的存在，影响透光率，提升触控液晶透镜2的透光率。
如图8所示，当触控液晶透镜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，相邻两个液晶透镜单元共用一个第一电极24。如图8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。
如图8与图9所示，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，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的光程差重合的比较好。当触控液晶透镜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，触控液晶透镜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，满足触控液晶透镜2应用于立体显示的需求。本发明实施例提供的触控液晶透镜2，在用于立体显示时，仅需要对第一电极24施加第一电压，对第二电极25施加第二电压，使得触控液晶透镜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，操作简单，易于实施。
本实施例提供的触控液晶透镜2，不仅通过搭桥电极273实现相邻两个触控感应电极271电性连接，手指触摸触控液晶透镜2，改变触控驱动电极272和触控感应电极271之间的耦合电容，从而导致触控感应电极271和搭桥电极273上的带电量发生改变，通过检测触控感应电极271因电容耦合触控驱动电极272驱动信号而产生的感应信号的变化，实现该位置的触控功能。而且，当触控液晶透镜2在立体显示时，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边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，触控液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，解决触控液晶透镜2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，第二电极25为条形电极，且间隔设置有多个，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，当触控液晶透镜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，还可以为了解决触控液晶透镜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，改善触控液晶透镜2的周期性干涉，弱化摩尔纹，提升触控液晶透镜2在用于立体显示的显示效果。
如图10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不会影响触控液晶透镜2的分光效果，确保触控液晶透镜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。
如图8所示，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8所示，同样地，便于制作加工第二电极25的形状，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8所示，由于采用第二电极25为条形电极，为进一步提升触控液晶透镜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边界处的两个第一电极24的中心线之间的距离。如图8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，即开口部的宽度可以任意设置，都可以解决液晶透镜单元L1边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，触控液晶透镜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，为保证触控液晶透镜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，影响触控液晶透镜2的正常显示。
如图9所示，采用本实施例提供的触控液晶透镜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，当触控液晶透镜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，触控液晶透镜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，从而改善采用触控液晶透镜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，设置的开口部26不易过大，当将第二电极25接地，仍然可以用于屏蔽触控液晶透镜2中触控功能和立体显示功能的信号干扰，实现对触控电极结构和立体显示的独立控制。
如图8所示，液晶透镜单元L1对应一个第二电极25和两个第一电极24，当触控液晶透镜2用于立体显示时，一个第二电极25与两个第一电极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，当触控液晶透镜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，触控液晶透镜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，为保证触控液晶透镜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，影响触控液晶透镜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，继而确保触控液晶透镜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边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，触控液晶透镜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，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，触控液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑。
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边界处的光程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，提升触控液晶透镜2的显示质量。
为更好的说明本实施例提供的触控液晶透镜2，在立体显示时，可以明显地降低液晶透镜单元L1边界处的串扰现象，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ne为1.824。触控液晶透镜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)和本实施例提供的触控液晶透镜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9展示了本实施例提供的触控液晶透镜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，本实施例提供的触控液晶透镜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。
如图8所示，本实施例提供的触控液晶透镜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于位于液晶透镜单元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，使得触控液晶透镜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8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vth，且vth＜u0≤4vth。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触控液晶透镜2成像所需的电压，同时解决了触控液晶透镜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和上述的触控液晶透镜2，触控液晶透镜2设置于显示面板1的出光侧，当触控液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24、第二电极25施加驱动电压，驱动电压在第一基板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11所示，本实施例提供的触控液晶透镜3与实施例一提供的触控液晶透镜2结构大体相同，触控液晶透镜3，包括相对设置的第一基板31与第二基板32，以及盖设于第二基板32上的盖板30，第一基板31与第二基板32之间设有液晶分子33，第一基板31上设有多个第一电极34，各个第一电极34彼此间隔设置，第二基板32朝向第一基板31的一侧设有第二电极35，相邻两个第二电极35之间形成开口部36。第二基板33上设有触控电极结构37，触控电极结构37与第二电极35相互绝缘，触控电极结构37包括触控感应电极371和触控驱动电极372，触控感应电极371与触控驱动电极372相互绝缘且交叉排列。触控电极结构37还包括搭桥电极373，搭桥电极373与触控驱动电极372之间设有绝缘层374，设置的绝缘层374以保证搭桥电极373与触控驱动电极372之间相互绝缘，相邻两个触控感应电极371通过搭桥电极373电性连接。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。对于此种结构的触控液晶透镜3，对各个第一电极34施加对称的驱动电压，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施加对称的驱动电压，具体地(V(S16)＝V(S21))>(V(S17)＝V(S3))>(V(S18)＝V(S19))。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。这样在每个液晶透镜单元L1内电场会呈现出一种更加平滑变换的状态。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，因此触控液晶透镜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的光程差更加的吻合。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与图12所示，本实施例提供的触控液晶透镜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，触控液晶透镜3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，从而改善采用触控液晶透镜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，各个第一电极34的宽度相等。根据触控液晶透镜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，还可以根据触控液晶透镜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，设定各个第一电极34按照等间距排列。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上的驱动电压，以使触控液晶透镜3在用于立体显示时，形成规则的梯度折射率透镜，确保触控液晶透镜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上的驱动电压，以使触控液晶透镜3在用于立体显示时，形成规则的梯度折射率透镜，确保触控液晶透镜3的分光作用。
如图11所示，本实施例提供的电压控制模块还用于控制施加于第一电极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13所示，本发明实施例提供的触控液晶透镜4与实施例二提供的触控液晶透镜4结构大致相同，触控液晶透镜4，包括相对设置的第一基板41与第二基板42，以及盖设于第二基板42上的盖板40，第一基板41与第二基板42之间设有液晶分子43和间隙子431，第一基板41上设有多个第一电极44，且各个第一电极44彼此间隔设置，第二基板42朝向第一基板41的一侧设有第二电极45，相邻两个第二电极45之间形成开口部46。第二基板44上设有触控电极结构47，触控电极结构47与第二电极45相互绝缘，触控电极结构47包括触控感应电极471和触控驱动电极472，触控感应电极471与触控驱动电极472相互绝缘且交叉排列。触控电极结构47还包括搭桥电极473，搭桥电极473与触控驱动电极472之间设有绝缘层474，设置的绝缘层474以保证搭桥电极473与触控驱动电极472之间相互绝缘，相邻两个触控感应电极471通过搭桥电极473电性连接。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49，第三电极49与第一电极44之间设有电极绝缘层48，各个第一电极44设于电极绝缘层48上。触控液晶透镜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49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，确保触控液晶透镜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44附近液晶分子43的偏转程度，触控液晶透镜4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L1的光程差分布，优化后的光程差分布接近于理想抛物线，从而改善采用触控液晶透镜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L1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49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49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431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431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431的折射率。因此，光线经过液晶分子43和间隙子431时，不会产生光的折射，触控液晶透镜4可以改善间隙子431亮点现象。
在本实施方式中，可以优选地设定第三电极49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49结构简单，可以提供稳定的第三驱动电压，这样，当触控液晶透镜4在用于2D显示时，第二电极45和第三电极49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431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431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431的折射率。因此，光线经过液晶分子43和间隙子431时，不会产生光的折射，触控液晶透镜4可以改善间隙子431亮点现象。
实施例四
如图14所示，本发明实施例提供的触控液晶透镜5与实施例一提供的触控液晶透镜2结构大致相同，触控液晶透镜5，包括相对设置的第一基板51与第二基板52，以及盖设于第二基板52上的盖板50，第一基板51与第二基板52之间设有液晶分子53，第一基板51上设有多个第一电极54，且各个第一电极54彼此间隔设置，第二基板52朝向第一基板51的一侧设有第二电极55，相邻两个第二电极55之间形成开口部56。第二基板55上设有触控电极结构57，触控电极结构57与第二电极55相互绝缘，触控电极结构57包括触控感应电极571和触控驱动电极572，触控感应电极571与触控驱动电极572相互绝缘且交叉排列，触控感应电极571与触控驱动电极572形成电容体。触控电极结构57还包括搭桥电极573，搭桥电极573与触控驱动电极572之间设有绝缘层574，设置的绝缘层574以保证搭桥电极573与触控驱动电极572之间相互绝缘，相邻两个触控感应电极571通过搭桥电极573电性连接。各个第一电极54表示为S11，S12，S13,S14，S15，S16,S17，S18，S19，S20，S21，开口部56与第一电极S16相对应，且开口部56的中心线与第一电极S16的中心线在同一直线上，由于开口部56未设置有导电材料，在液晶透镜单元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54、第二电极55施加电压，液晶透镜单元表现出的透镜光程差与标准的抛物型透镜重合的比较好。当触控液晶透镜5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56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，优化液晶透镜单元边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元边缘处第一电极54附近液晶分子53的偏转程度，触控液晶透镜5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,55，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。在本实施例中，一个第二电极55对应两个液晶透镜单元(图中未示出)，即n＝2，第二电极55的宽度小于2倍的液晶透镜单元L1的间距。当然，一个第二电极55覆盖更多的液晶透镜单元，即n＞2，第二电极55的宽度表示为不仅可以解决液晶透镜单元的边界处存在的串扰问题，同时降低第二电极55的加工难度，便于操作人员根据实际需求进行设定第二电极55的宽度。
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 (14)
1.触控液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板，所述第一基板设有多个第一电极，各所述第一电极彼此间隔设置，所述第二基板设有第二电极，其特征在于：所述第二电极与所述第二基板之间设有触控电极结构，所述触控电极结构与所述第二电极相互绝缘，所述触控电极结构包括触控感应电极、与所述触控感应电极相互绝缘且交叉排列的触控驱动电极，所述触控电极结构还包括搭桥电极，所述搭桥电极与所述触控驱动电极之间设有绝缘层，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
2.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述搭桥电极设置于所述第二电极与所述绝缘层之间。
3.如权利要求2所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述搭桥电极的材质包括铜、铝、钼、铌、钕、铬中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述搭桥电极设置于所述第二基板与所述绝缘层之间。
5.如权利要求4所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述搭桥电极为ITO电极或石墨烯电极。
6.如权利要求1的触控液晶透镜，其特征在于：所述触控驱动电极设置于所述绝缘层的中心。
7.如权利要求6所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述绝缘层设置于所述搭桥电极的中心，且所述搭桥电极的宽度大于所述绝缘层的宽度。
8.如权利要求1至7中任一项所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述第二电极为面电极。
9.如权利要求1至7中任一项的触控液晶透镜，其特征在于：当所述触控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，所述第二电极间隔设置有多个，相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部的中心线与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的中心线在同一条直线上。
10.如权利要求9所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述开口部的宽度小于与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的宽度。
11.如权利要求10所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述第二电极为条形电极，所述第二电极的延伸方向平行于所述第一电极的延伸方向。
12.如权利要求11所述的触控液晶透镜，其特征在于：各个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所述的触控液晶透镜，其特征在于：所述夹角α，且60°≤α≤80°。
14.立体显示装置，包括显示面板，其特征在于：还包括如权利要求1至13中任一项所述的触控液晶透镜，所述触控液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。
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