CN106886094A - 触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置。本发明通过取消第一基板侧的第一电极(公共电极)，或者加厚第一基板侧第一电极与触控电路层之间绝缘层的厚度，能够减轻或消除第一电极对触控信号的干扰/屏蔽，能够改善支持裸眼3D功能的触控液晶透镜的触控功能。

Description

触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置
技术领域
本发明涉及立体显示技术领域，尤其涉及触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置。
背景技术
随着科学技术的进步，3D立体显示技术在现实生活中使用越来越普遍。3D立体显示技术分裸眼3D和非裸眼3D两种。非裸眼3D技术通常指通过3D眼镜得到的3D影像技术，裸眼3D则不需要配戴其他工具，通过观察者的双眼即可得到3D影像的立体显示技术。
裸眼3D技术目前主要分光屏障式、柱状透镜式和指向光源式，因为柱状透镜式对光强消弱的影响小，而且与平板显示模组结合能力好具有最优的发展前景，目前柱状透镜技术已由固体透镜技术发展到液晶驱动透镜技术。液晶驱动透镜的制造工艺与液晶显示屏(LCD)具有相通性。目前LCD的制造从难度，稳定性和良率问题都已经达到一个很高的水准，所以液晶透镜生产相比固体透镜更容易生产；同时因为液晶透镜的双层基板的存在使液晶透镜器件安全性更高，而且液晶透镜与平板显示模组具有良好结合性，所以液晶透镜裸眼3D技术推广越来越好。
另外，随着显示技术的发展，能够给予用户指哪儿控制哪儿的触控技术也逐渐成为显示技术发展的趋势。触控技术大大改善了人机对话的可操作性，正逐渐改变着人们生活方式。根据实现原理的不同，触摸屏可以分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式等类型。电容式触摸屏技术由于工艺简单、产品寿命长、透光率高等特点成为目前主流的触摸技术。
因此，如果想在立体显示装置中同时实现立体显示和触控功能，通常要同时在显示装置中使用光栅面板及触控面板才能实现。两种面板的使用增加了显示装置的复杂程度，造成显示装置的笨重，不方便携带等问题。同时，由于光栅面板和触摸面板有可能存在光学或电气上的干扰，这会大大影响显示效果，降低用户的体验。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置，用以在支持裸眼3D功能的液晶透镜中，实现触控功能并改善其触控效果。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供的触控液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路，所述触控电路包括：触控感应电极，以及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；
所述触控液晶透镜还包括电性相连的触控驱动模块和液晶驱动模块，所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，其中，
在每个工作周期的以液晶透镜模式工作的第一时段内，所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号，且液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号；
在每个工作周期的以触控模式工作的第二时段内，所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号，且所述触控驱动模块向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述触控驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述触控电路输入零电位信号，同时发出第一控制信号，所述第一控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，同时发出第二控制信号，所述第二控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述液晶驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述第二电极输入液晶驱动信号，同时发出第三控制信号，所述第三控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述第二电极输入零电位信号，同时发出第四控制信号，所述第四控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电路输入零电位信号。
优选的，上述触控液晶透镜还包括：
控制模块，用于产生第五控制信号并发送至所述触控驱动模块和液晶驱动模块，所述第五控制信号用于在每个工作周期的所述第一时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电极输入触控驱动信号。
优选的，上述触控液晶透镜还包括：
显示模式设置模块，用于设置2D或3D显示模式；
其中，在所述2D显示模式下，所述液晶驱动模块向所述第二电极输入等电位的液晶驱动信号。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述电位大于所述液晶层的液晶分子的阈值电压。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述第二时段不大于液晶分子的滞留时间，且不小于触控驱动模块进行触控检测的最小所需时间。
优选的，上述触控液晶透镜中，
当所述触控液晶透镜用于3D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，每个液晶透镜单元包括多个相互平行，且倾斜设置于第二基板上的所述第二电极。
优选的，上述触控液晶透镜中，所述触控电路的线宽与线距的比例大于等于15:1，且，所述触控电路的线距不大于20μm。
优选的，上述触控液晶透镜中，所述触控感应电极与触控驱动电极均位于所述第一基板的下表面；所述触控电路还包括搭桥电极，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
优选的，上述触控液晶透镜还包括：隔离所述搭桥电极与所述触控驱动电极的绝缘层。
优选的，上述触控液晶透镜中，所述触控感应电极与触控驱动电极分别位于所述第一基板的上下表面。
本发明实施例还提供了另一种触控液晶透镜，包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路层、第一绝缘层和第一电极层，其中，所述第一绝缘层将触控电路层与第一电极层隔离，且所述第一电极层位于所述第一绝缘层朝向液晶层的一侧，所述第一绝缘层的厚度不小于15μm，且不大于45μm。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述触控电路层包括：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。
优选的，上述触控液晶透镜中，
所述触控感应电极与触控驱动电极均位于所述第一基板的下表面；
所述触控电路层还包括位于所述第一基板的下表面的搭桥电极，所述搭桥电极与所述触控驱动电极之间设有第二绝缘层，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
优选的，上述触控液晶透镜中，所述触控感应电极与触控驱动电极分别位于所述第一基板的上下表面。
本发明实施例还提供了一种立体显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括如上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。
本发明实施例还提供了一种触控液晶透镜的工作方法，所述触控液晶透镜包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路，所述触控电路包括：触控感应电极、以及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；所述工作方法包括：
所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，所述工作周期包括连续的第一时段和第二时段；其中，
在每个工作周期的第一时段，向第二电极输入液晶驱动信号，以及，向所述触控电路输入零电位信号；
在每个工作周期的第二时段，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，以及，向所述第二电极输入零电位信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测
与现有技术相比，本发明实施例提供的触控液晶透镜及其工作方法、立体显示装置，至少具有以下有益效果：
本发明实施例通过取消第一基板侧的第一电极，可以避免第一电极对触控信号的干扰或屏蔽作用，并通过对触控电路进行分时复用，使之同时作为触控电路以及液晶透镜单元的公共电极，使得触控液晶透镜既具有良好的裸眼3D显示效果，又能改善其触控功能。本发明实施例提供的另一种方案，还通过增加第一电极与触控电路层之间的绝缘层厚度，可以减轻第一电极对触控信号的干扰或屏蔽作用，改善了触控液晶透镜的触控功能。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的触控液晶透镜的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的立体显示装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二提供的触控液晶透镜的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的触控电路的一种结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的立体显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为了降低显示装置的面板厚度，减轻其重量，提出了一种如图1所示的incell结构的触控液晶透镜。请参考图1，该触控液晶透镜20包括第一基板211，第二基板221和夹设在第一基板211和第二基板221之间的液晶层216。其中，在第一基板211上依次形成有触控电路层(包括触控驱动电极232、触控感应电极222、搭桥电极212)、第一绝缘层223，第一电极层214和第一配向层215；在第二基板221上依次形成有第二电极层224和第二配向层225。两个基板之间通过封框胶217形成封闭空间，液晶透镜盒厚支撑球(又称作Spacer，图1中未示出)均匀分散分布在液晶层216内，以形成基板之间的支撑。在第一基板211上，触控电路层和第一电极层214通过第一绝缘层223隔离开来，使之相互绝缘。另外，图1中的搭桥电极212与所述触控驱动电极232之间设有用于将两者绝缘隔离的第二绝缘层213，相邻两个所述触控感应电极222通过所述搭桥电极212电性连接。
通过以上结构，可以实现触控电路和液晶透镜电路分别独立工作。上述结构中，第一电极层214作为液晶透镜的公共(com)电极，往往为整面电极或者是多个条状的电极块，能兼起到屏蔽层的作用，避免了触控电路和液晶透镜线路之间的相互干扰。但是，在实际的操作过程中发现，由于第一电极层214的存在，造成了对触控信号的屏蔽，导致触控功能效果较差或者不能实现较好的触控作用。
针对上述问题，本发明实施例提出相应的解决方案，使得触控液晶透镜既具有良好的触控功能，又能兼具很好的裸眼3D显示效果。为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例一
图1所示结构中，第一电极层214与触控电极(触控电极包括触控感应电极222、触控驱动电极232和搭桥电极212)之间形成互电容。本申请的发明人通过分析互电容的原理以及通过具体实验测试发现，图1所示结构中第一电极层214与触控电极间的距离通常被设置为2～3μm左右，该距离通常设置的过小，导致对触控信号造成干扰，造成屏蔽效应，以至于触控效果较差。
例如，针对上述距离范围的一款触控液晶透镜，进行触控功能的相关的数据测试的一种结果如下表1、表2所示，其中表1中的表示对应行列的各个触控检测点的电容原始值(单位为Pf)，表2则表示对应行列的各个触控检测点的电容值变化大小。从表1、2可以看出，电容值的原始值仅有15Pf左右的变化量，该变化率太低，并且为整列起值，无法用于触控点的坐标计算。
5611 5607 5649 5695 5717 5730 5751 5786 6010 5940 5927 5826 5702 5690 5613 5537 5633 5590
5448 5440 5483 5530 5547 5566 5583 5616 5833 5819 5805 5701 5577 5564 5488 5415 5500 5471
5694 5693 5737 5789 5803 5818 5846 5877 6104 5922 5905 5812 5683 5671 5604 5525 5624 5588
5562 5553 5600 5643 5663 5677 5699 5734 5953 5833 5816 5724 5600 5587 5518 5446 5537 5496
5721 5716 5766 5816 5834 5853 5879 5919 6150 5844 5830 5742 5619 5605 5541 5465 5564 5525
5756 5753 5800 5850 5866 5886 5912 5946 6179 5935 5915 5823 5700 5688 5619 5544 5640 5601
5761 5756 5806 5857 5877 5898 5927 5967 6205 5790 5777 5690 5574 5565 5498 5433 5528 5491
5813 5808 5856 5906 5927 5943 5973 6015 6248 5887 5870 5783 5666 5654 5588 5515 5612 5576
5934 5930 5986 6042 6065 6086 6119 6160 6404 5860 5850 5763 5645 5643 5574 5502 5598 5565
5924 5922 5977 6031 6054 6070 6106 6148 6388 5908 5892 5804 5688 5677 5613 5534 5632 5603
5991 5990 6047 6104 6125 6147 6175 6217 6466 5825 5812 5729 5610 5608 5538 5469 5562 5530
5967 5963 6023 6077 6103 6122 6151 6197 6452 5845 5838 5748 5631 5626 5564 5493 5587 5553
表1
表2
针对上述问题，在试图通过IC相应参数进行调试以改善触控功能时发现，该款液晶透镜的原始值32767为饱和，当调到饱和值附近时，面板表面串扰严重，导致整面起值，无法计算坐标。如下表3和表4所示。所以，图1所示的液晶透镜结构下，电容值的物理变化量很小，且数据特征为整体起值，难以实现触控的功能，或者触控效果极差。
25093 25059 25272 25477 25561 25626 25714 25872 26866 26565 26469 26021 25492 25410 25077 24727 25141 24976
24378 24324 24541 24739 24813 24873 24959 25125 26085 26018 25937 25474 24921 24858 24518 24168 24560 24424
25469 25430 25663 25868 25948 26016 26124 26281 27306 26477 26389 25947 25413 25353 25038 24693 25129 24949
24871 24836 25045 25259 25325 25379 25477 25635 26615 26077 25978 25558 25033 24961 24649 24324 24731 24558
25574 25551 25779 26002 26087 26156 26276 26453 27480 26132 26052 25646 25118 25061 24763 24437 24856 24702
25743 25717 25936 26155 26232 26307 26427 26593 27635 26532 26449 26026 25476 25417 25108 24766 25202 25027
25758 25738 25961 26194 26288 26360 26491 26677 27742 25893 25829 25431 24920 24874 24590 24268 24702 24549
25979 25948 26187 26407 26497 26571 26698 26887 27947 26324 26247 25840 25323 25277 24971 24657 25082 24919
26519 26491 26757 27000 27099 27190 27334 27532 28628 26205 26145 25755 25238 25203 24928 24590 25037 24887
26495 26472 26735 26962 27057 27134 27288 27474 28565 26421 26347 25942 25428 25374 25087 24750 25192 25056
26772 26759 27011 27274 27369 27443 27606 27785 28896 26020 25968 25572 25085 25053 24757 24451 24872 24759
26669 26663 26902 27157 27271 27355 27495 27690 28843 26135 26079 25684 25173 25141 24869 24546 24979 24836
表3
181 159 162 170 170 182 193 186 179 192 183 174 151 178 164 186 168 176
177 166 154 160 161 183 173 175 170 178 174 144 153 170 154 174 138 165
186 174 170 175 174 193 190 183 194 192 188 164 153 183 166 170 157 181
191 175 169 176 172 193 181 185 192 198 184 178 159 176 178 181 173 161
182 183 165 183 181 190 186 181 197 194 193 166 178 177 168 178 176 172
183 184 164 179 178 191 183 185 197 194 191 178 175 179 168 173 174 165
191 188 168 166 167 202 186 183 184 195 187 175 164 177 159 183 158 172
177 174 158 173 167 188 179 185 183 187 188 169 164 178 169 193 165 186
181 188 168 182 180 202 186 189 194 200 198 169 162 181 172 186 180 175
194 179 165 170 186 197 202 194 205 204 191 185 175 185 181 186 180 187
192 175 166 167 175 192 195 194 189 202 188 159 176 190 176 191 159 202
187 184 170 180 172 192 193 185 193 183 192 181 167 174 169 185 178 163
表4
通过对图1所示液晶透镜结构进行研究后发现，其触控电路和第一电极层214之间的第一绝缘层223，采用的为2～3μm左右的OC。一般的微电子类的产品中，基于降低成本和产品厚度等的考虑，在仅满足绝缘的要求的前提下，采用的做法通常是做上一层几个μm甚至是更薄的绝缘层进行绝缘。其它的绝缘材料还有氮化硅、二氧化硅之类的。但是考虑到触控功能，该第一绝缘层223不能仅仅从绝缘性能单一方面进行评价，还需要从避免触控信号和液晶透镜之间，(液晶透镜线路之间)的相互干扰和相互影响进行综合考虑。
本发明实施例特别的将上述第一绝缘层223加厚，具体的，将第一绝缘层223的厚度做到15～45μm，这样既能起到相互绝缘的作用，也能减轻或避免如上所述的第一电极层214对触控信号的干扰。按照上述方案进行设计液晶透镜结构，并进行相应的仿真测试，仿真结果如表5所示，表5中TX和RX分别表示对应的触控驱动电路和触控感应电路，表格里的数值表示对应上述结构，该触控电路能够捕捉到的电容值大小。从表5可以看出，该结构的电容值的均值能够达到0.3254Pf，能够减轻或消除液晶透镜线路对触控信号的干扰，改善其触控功能，提高用户的使用体验。
TX1 TX2 TX3 TX4 TX5
RX1 0.31311 0.31919 0.36275 0.36171 0.29655
RX2 0.37861 0.35881 0.32758 0.34083 0.29925
RX3 0.29884 0.42175 0.25803 0.26878 0.30808
RX4 0.37884 0.34683 0.31135 0.30095 0.29559
RX5 0.30768 0.32488 0.34645 0.31131 0.29821
表5
具体的，可以参考图1，本发明实施例提供的触控液晶透镜20，包括相对设置的第一基板211与第二基板221、夹设于第一基板211和第二基板221之间的液晶层216；所述第二基板设有第二电极224，所述第一基板211上形成有触控电路层(包括触控驱动电极232、触控感应电极222、搭桥电极212)、第一绝缘层223和第一电极层214，其中，所述第一绝缘层223将触控电路层与第一电极层214隔离，且所述第一电极层214位于所述第一绝缘层223朝向液晶层216的一侧。特别的，本实施例中，所述第一绝缘223层的厚度不小于15μm，且不大于45μm。较优的，该厚度可以是大于等于20μm，小于等于30μm。
这里，加厚第一绝缘层223的具体实现方式可以采用直接用单层绝缘层做到该厚度，或者是采用多层绝缘层的形式，来使第一绝缘层达到该厚度。这里，第一绝缘层223最薄处的厚度优选的不小于15μm，且最厚处的厚度不大于45μm。
通过将图1所示结构中的第一绝缘层223的厚度增加，本发明实施例能够大大降低第一电极和触控电极的互电容效应，减轻或消除对触控信号的屏蔽作用，从而改善触控功能，提高了用户的使用体验。
图1所示的上述结构中，所述触控电路层具体包括触控感应电极222、与所述触控感应电极222相互绝缘且交叉排列的触控驱动电极232；所述触控电路层还包括搭桥电极212，所述搭桥电极212与所述触控驱动电极232之间设有第二绝缘层213，相邻两个所述触控感应电极222通过所述搭桥电极212电性连接。
实现上述结构的触控(TP)功能的图形可以采用现有技术的各种实现方式，例如可以为菱形，也可以为条形或者是网形结构，具体视设计的线路而定。上述触控功能的实现可以采用如图1所示的底部搭桥(也就隧道式，即搭桥电极位于触控感应电极面向第一基板的一侧)的互电容的形式，也可以采用顶部搭桥(即搭桥电极位于触控感应电极远离第一基板的一侧)，双面ITO(将触控驱动电极和触控感应电极分别设在第一基板的上下两面)等互电容的形式，甚至可以采用做一层线路在第一基板内侧的自电容的形式实现。
当触控液晶透镜20用于立体显示时，分别对第一电极214、第二电极224施加液晶驱动电压，液晶驱动电压在第一基板211与第二基板221之间形成电场强度不等的电场，该电场驱动液晶层216中的液晶分子发生偏转，形成折射率渐变的液晶透镜单元，如图1仅示出了两个液晶透镜单元L1、L2(需要指出的是，图1为简化处理，示出的仅是液晶透镜未加电时液晶分子未发生偏转的状态；在液晶透镜单元实际工作时，液晶分子应发生偏转)。当所述触控液晶透镜用于3D显示时，所述第一基板211与所述第二基板221之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液晶透镜单元，液晶透镜单元能够对显示面板发出的光进行调整，从而实现立体显示的效果。
基于上述触控液晶透镜，本实施例还提供了一种立体显示装置，如图2所示，该立体显示装置，包括显示面板10和上述的触控液晶透镜20，触控液晶透镜20设置于显示面板10的出光侧，当触控液晶透镜20用于立体显示时，分别对第一电极214、第二电极224施加液晶驱动电压，液晶驱动电压在第一基板211与第二基板221之间形成电场强度不等的第一电场，第一电场驱动液晶层216中的液晶分子发生偏转，形成折射率渐变的液晶透镜单元，液晶透镜单元对显示面板10发出的光进行调整，以呈现立体图像。
实施例二
本实施例中为了避免整面氧化铟锡(ITO)对触控电路的干扰，将图1中的第一电极(即液晶透镜lens的公共电极)取消，同时将触控电路进行周期性的分时复用，使触控电路既起到触控检测的作用，又能起到第一电极的作用。由此，从而彻底避免第一电极(lens公共电极)对触控电路的干扰，改善触控功能。
具体的，本实施例将触控电路在一个周期内的某一时间段设置为触控时间，其余时间段则设置为液晶驱动时间。例如，以该触控液晶透镜频率为60Hz来计算，可以将约4.2ms用于触控扫描，其余约12.47ms不扫描，仅仅用于液晶透镜(lens)的液晶驱动，此时触控电路用作液晶透镜单元的第一电极，也即公共电极。
请参考图3所示，本实施例提供的触控液晶透镜30包括：
相对设置的第一基板311与第二基板321、夹设于第一基板311和第二基板321之间的液晶层316；所述第二基板321依次形成有第二电极324和第二配向层325，所述第一基板311上形成有触控电路和第一配向层315，其中，所述触控电路包括：触控感应电极322、与所述触控感应电极322相互绝缘且交叉排列的触控驱动电极332。当所述触控感应电极322与触控驱动电极332均位于所述第一基板311的同一表面(如下表面)时，所述触控电路还包括搭桥电极312，相邻两个所述触控感应电极322通过所述搭桥电极312电性连接。当所述触控感应电极322与触控驱动电极332分别位于所述第一基板311的不同表面时，则可以不设置上述搭桥电极。
类似的，两个基板之间可通过封框胶317形成封闭空间，液晶透镜盒厚支撑球(Spacer，图3中未示出)均匀分散分布在液晶层316内，以形成基板之间的支撑。另外，图3中的搭桥电极312与所述触控驱动电极332之间设有用于将两者绝缘隔离的第二绝缘层313。
可以看出，与图1相比，图3所示的触控液晶透镜结构中，取消了第一电极，从而可以避免第一电极对触控功能的不利影响，改善触控效果。由于取消了第一电极，为了实现正常的液晶透镜功能，可以利用液晶分子的滞留效应，对触控电路(包括触控驱动电极、触控感应电极和搭桥电极)进行分时复用，因此，本实施例提供的触控液晶透镜还包括电性相连的触控驱动模块和液晶驱动模块(图3中未示出)，所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，其中，
在每个工作周期的以液晶透镜模式工作的第一时段内，所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号，且液晶驱动模块向所述第二电极324输入液晶驱动信号；
在每个工作周期的以触控模式工作的第二时段内，所述液晶驱动模块向所述第二电极324输入零电位信号，且所述触控驱动模块向所述触控驱动电极332输入触控驱动信号，并对所述触控感应电极322进行触控信号的感应检测。
可以看出，本实施例的触控液晶透镜，按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，其中，所述工作周期包括连续的第一时段t1和第二时段t2，在每个周期的第一时段t1以所述液晶透镜模式工作，在每个工作周期的第二时段t2以所述触控模式工作。
需要说明的是，液晶分子具有滞留性，即液晶分子上施加的电压消失后，液晶分子的极间电容不会马上消失，液晶分子的偏转角度不会立即恢复到原来的状态，其偏转角度能够维持一段时间，即滞留时间，因此，在触控驱动电极输入触控驱动信号，而第二电极接零电位时，液晶分子能够继续保持偏转状态，以呈现立体图像。当然，液晶分子的滞留性，是有一个时间范围的，本实施例中，定义滞留时间为tz。对于一款具体的液晶分子来说，其滞留时间通常是固定的，一般tz为8ms左右。目前常用的触控驱动模块(通常采用触控IC来实现)，要达到较好的触控效果，一般在一个周期内，需要的触控时间在4.2ms左右。当然，具有更高性能的触控IC，所需要的时间也更短。即使是4.2ms的触控时间，也比常见的滞留时间tz(8ms左右)要短，因此完全能够保证在较好的完成触控动作检测的同时，还不影响裸眼3D的显示效果。本实施例中，第二时段t2不大于液晶分子的滞留时间，且不小于触控驱动模块进行触控检测的最小所需时间。例如，对于目前常用的IC来说，第二时段t2可以在4.2～8ms之间取值。
通过以上结构，本实施例彻底消除了第一电极对触控功能的不利影响，改善了触控液晶透镜的触控功能。
这里，触控驱动模块与液晶驱动模块之间可以通过电性连接传输控制信号，控制两个模块之间的同步工作。
具体的，作为一种实现方式，可以由所述触控驱动模块进行主控，此时，所述触控驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述触控电路输入零电位信号，同时发出第一控制信号，所述第一控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，同时发出第二控制信号，所述第二控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号。
作为另一种实现方式，可以由所述液晶驱动模块进行主控，此时，所述液晶驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述第二电极输入液晶驱动信号，同时发出第三控制信号，所述第三控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述第二电极输入零电位信号，同时发出第四控制信号，所述第四控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电路输入零电位信号。
当然，本发明实施例还可以设置一个独立的控制模块，来产生控制信号，并发送给触控驱动模块与液晶驱动模块，以控制这两个模块按照上述方式进行周期性工作。此时，所述触控液晶透镜还包括有一个控制模块，用于产生第五控制信号并发送至所述触控驱动模块和液晶驱动模块，所述第五控制信号用于在每个工作周期的所述第一时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电极输入触控驱动信号。
这里，触控驱动模块可以是触控电路的触控IC，液晶驱动模块可以是液晶透镜单元的控制IC。在由触控驱动模块或液晶驱动模块作为主控时的实现方式，相当于把上述的控制模块可以作为一个子功能单元，设置在触控电路的触控IC或液晶透镜单元的控制IC中。
类似的，实现上述结构的触控(TP)功能的图形可以为菱形，也可以为条形或者是网形结构，具体视设计的线路而定。上述TP触控功能的实现可以采用如图1所示的底部搭桥(也就隧道式，即搭桥电极位于触控感应电极面向第一基板的一侧)的互电容的形式，也可以采用顶部搭桥(即搭桥电极位于触控感应电极远离第一基板的一侧)，双面ITO(将触控驱动线路和触控感应线路分别设在第一基板的上下两面)等互电容的形式，甚至可以采用做一层线路在第一基板内侧的自电容的形式实现。
为了得到良好的触控效果以及更好地消除摩尔纹，图3所示的第二电极324可以采用倾斜的多电极的形式。即，当触控液晶透镜用于3D显示时，所述第一基板311与所述第二基板321之间形成多个结构相同并呈阵列分布的液晶透镜单元，每个液晶透镜单元包括多个相互平行，且倾斜设置于第二基板321上的所述第二电极324。这里，所述第二电极的延伸方向与所述第二基板的侧边延伸方向相交，形成夹角α，优选的，60°≤α≤80°。
本实施例中，触控液晶透镜可以支持2D和3D的显示模式，此时上述触控液晶透镜还可以包括：显示模式设置模块(图3中未示出)，用于设置2D或3D显示模式。其中，在所述2D显示模式下，所述液晶驱动模块向所述第二电极输入等电位的液晶驱动信号。
在2D状态下，本实施例为了消除2D状态下液晶层的间隙子(spacer)明显的问题，给第二电极输入等电位的液晶驱动信号，即给每个第二电极施加相同的电位，这里，所述电位大于所述液晶层的液晶分子的阈值电压，该电位和该第二时段的触控电位(零电位)的压差大于液晶分子的阈值电压，从而使液晶发生偏转。偏转后的液晶分子与spacer之间的折射率差差值很小(通常小于0.1)，也即液晶分子的折射率接近于spacer的折射率。因此，光线经过液晶分子和spacer时，基本上不会产生光的折射，从而可以改善spacer亮点现象，提高2D模式下的显示效果。
另外，为了在以液晶透镜单元方式工作式获得较好的显示效果，本实施例可以将触控电路(如触控驱动线路和触控感应线路)的线路间距(线距)做的尽可能的小，以使得不同位置的电位尽量一致。通常，触控电路的线宽与线距的比例大于等于15:1，所述触控电路的线距不大于20μm。
作为一个较佳实施例，线宽与线距的比例大于等于20：1，小于等于150:1。图4给出了本发明实施例采用的触控电路的一个具体布线结构的示意图，图4中，触控电路包括多条彼此平行且相互绝缘的触控感应电极串列42，触控感应电极串列42包括多个触控感应电极421和连接相邻两个触控感应电极421的搭桥电极43。同样的，图4还包括多条彼此平行且相互绝缘的触控驱动电极串列41，每条触控驱动电极串列41包含多个触控驱动电极411和连接相邻两个触控驱动电极411的触控驱动电极连接部412。其中，搭桥电极43与触控驱动电极连接部412之间可以设置透明绝缘物质(图4中未示出)以使二者相互绝缘。
如图4所示，W1表示触控驱动电极411在其一个走线位置处的线宽；D1和D2分别表示触控驱动电极411与触控感应电极421在两个不同位置处的线距，其中，D2所在位置为搭桥电极43附近；D3表示相两个触控感应电极421在列方向上的线距。作为一个优选实施例，上述W1取值不小于300μm，D1和D3取值均不大于15μm，D2取值则不大于20μm。即，除搭桥电极处的线距稍大(如可以为20μm左右)外，触控电路的其余部分的线距可以设置为15μm左右，线宽不窄于300μm。另外，为了维持电场的稳定和均匀，达到更好的显示效果，在同一个方向上的线距最好能够一致，或者即使不能一致的话，也要让线距不一致的线路之间相距一定的距离，不能过于接近，以免该处显示的3D或者是2D效果和别处区别过大，人眼就能区分开来，从而影响到显示效果。
另外，需要指出的是，现有触控电路结构中，除了上述的触控功能线路(触控驱动电极、触控感应电极、搭桥电极)之外，通常还设置了悬空电极(也称作虚拟电极)。悬空电极的作用是为了使触控驱动电极和触控感应电极不易为人眼所觉察，从而改善触控电极的视觉效果，同时减小触控驱动电极和触控感应电极的面积，使得对地的自电容减小，有效减小触控信号中由自电容引起的噪声信号干扰。需要指出的是，本实施例中优先的取消设置悬空电极，其原因在于：
如果设置悬空电极，那么触控电路用作第一电极(液晶透镜的公共电极)时，该部分悬空的电路就会因为悬空设置，无法加上相应地电位，从而在悬空电极处电位不一样，也就不能保证使该触控电极层上的电压保持一致和稳定，最终导致电场的不均匀，也就形成不了效果良好的液晶透镜，影响到相应的裸眼3D显示的效果。当然，若设置了悬空电极，也可以通过导线，比如金属导线，和电极材料一样的ITO导线，将悬空电极与触控电路进行连接，再在导线下面用绝缘层将导线和其他电极绝缘开。但是采用该种形式的结构，制程过于复杂，生产效率低下，而且良率不高。
另外，为了改善触控电极的视觉效果，本实施例在布线设计时，优选的将触控电路尽量填充基板/电路板的布线区域。
下面以每个液晶透镜单元包括8个第二电极为例，具体阐述该触控液晶透镜在2D/3D显示模式下，如何同时实现相应的触控动作。
a)3D显示模式
当该触控液晶透镜当前处于3D显示模式时：
在每个工作周期的第一时段t1内，给每个液晶透镜单元的8个第二电极上加上相应的波形为方波的液晶驱动电压，同时该第一时段t1内，将图3所示的触控电路(包括触驱动极，触控感应电极及相应的搭桥电极)均接上零电位(即为接地处理)，以实现液晶透镜单元的功能；
在每个工作周期的第二时段t2内，给每个液晶透镜单元的8个第二电极均接上零电位(即为接地处理)，同时给触控电路加上相应的驱动信号，具体的，在触控驱动电路进行相应的驱动电压的加电，在感应电极及搭桥电极进行相应的触控信号的感应，以实现触控功能。
b)2D显示模式
2D显示模式下的加电方式和3D显示模式下类似，具体的：
在每个工作周期的第一时段t1内，给每个液晶透镜单元的8个第二电极均加上电位相同的驱动电压，如电位相同的波形为方波的液晶驱动电压，而非每个第二电极上电位各不相同，同时，将图3所示的触控电路(包括触驱动极，触控感应电极及相应的搭桥电极)均接上零电位(即为接地处理)；
在每个工作周期的第二时段t2内，给每个液晶透镜单元的8个第二电极均接上零电位(即为接地处理)，同时，给触控电路加上相应的驱动电路，具体的：在触控驱动电路进行相应的驱动电压的加电，感应电极及搭桥电极进行相应地触控信号的感应，以实现触控功能。
基于图3所示的触控液晶透镜，本实施例还提供了一种触控液晶透镜的工作方法，该方法包括：
所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，所述工作周期包括连续的第一时段t1和第二时段t2；其中，
在每个工作周期的第一时段t1，向第二电极输入液晶驱动信号，以及，向所述触控电路输入零电位信号；
在每个工作周期的第二时段t2，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，以及，向所述第二电极输入零电位信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测。
本实施例中，液晶透镜单元具有对应的液晶驱动模块，用于向对应的电极输入液晶驱动信号；而触控电路具有对应的触控驱动模块，负责向触控驱动电极输入触控驱动信号。本实施例中，在所述第一时段t1中，可以由液晶驱动模块向第二电极输入液晶驱动信号，同时可以由触控驱动模块向触控电路输入零电位信号。在所述第二时段t2中，可以由液晶驱动模块向第二电极输入零电位信号，同时由触控驱动模块向触控驱动电极输入触控驱动信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测。
本实施例中，由于液晶透镜模式和触控模式是分时交替工作，因此可以通过一个额外的控制模块来实现两种模式的交替工作的控制，根据当前的时段，控制液晶驱动模块和触控驱动模块按照上述方式输入相应的信号至对应的电极；或者，由所述触控驱动模块和液晶驱动模块中的一个模块，控制本模块以及所述触控驱动模块和液晶驱动模块中的另一个模块，按照上述方式输入入相应的信号至对应的电极。
通过上述处理，本实施例取消了第一基板处设置的第一电极，从而完全避免了第一电极对触控信号的干扰/屏蔽作用，并且通过对触控电路进行分时复用，使之既作为液晶透镜单元的公共电极，又作为触控电路，使得触控液晶透镜同时实现了裸眼3D功能和触控检测功能。
基于上述触控液晶透镜，本实施例还提供了一种立体显示装置，如图5所示，该立体显示装置，包括显示面板10和上述的触控液晶透镜30，触控液晶透镜30设置于显示面板10的出光侧。其中，当触控液晶透镜30用于立体显示时，分别对第二电极施加驱动电压并将触控电路接地，从而驱动电压在第一基板311与第二基板321之间形成电场强度不等的第二电场，第二电场驱动液晶层316中的液晶分子发生偏转，形成折射率渐变的液晶透镜单元，液晶透镜单元对显示面板1发出的光进行调整，以呈现立体图像。当触控液晶透镜30用于触控检测时，分别对触控驱动电极332输入对应的触控驱动信号，以及，将第二电极324接零电位，并对所述触控感应电极322和搭桥电极312进行触控信号的感应检测。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种触控液晶透镜，其特征在于，包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路，所述触控电路包括：触控感应电极，以及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；
所述触控液晶透镜还包括电性相连的触控驱动模块和液晶驱动模块，所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，其中，
在每个工作周期的以液晶透镜模式工作的第一时段内，所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号，且液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号；
在每个工作周期的以触控模式工作的第二时段内，所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号，且所述触控驱动模块向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测。
2.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，
所述触控驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述触控电路输入零电位信号，同时发出第一控制信号，所述第一控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，同时发出第二控制信号，所述第二控制信号控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号。
3.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，
所述液晶驱动模块，在每个工作周期的所述第一时段内，向所述第二电极输入液晶驱动信号，同时发出第三控制信号，所述第三控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，向所述第二电极输入零电位信号，同时发出第四控制信号，所述第四控制信号控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电路输入零电位信号。
4.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，还包括：
控制模块，用于产生第五控制信号并发送至所述触控驱动模块和液晶驱动模块，所述第五控制信号用于在每个工作周期的所述第一时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入液晶驱动信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控电路输入零电位信号；在每个工作周期的所述第二时段内，控制所述液晶驱动模块向所述第二电极输入零电位信号，以及控制所述触控驱动模块向所述触控驱动电极输入触控驱动信号。
5.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，还包括：
显示模式设置模块，用于设置2D或3D显示模式；
其中，在所述2D显示模式下，所述液晶驱动模块向所述第二电极输入等电位的液晶驱动信号。
6.如权利要求5所述的触控液晶透镜，其特征在于，所述电位大于所述液晶层的液晶分子的阈值电压。
7.如权利要求1至6任一项所述的触控液晶透镜，其特征在于，
所述第二时段不大于液晶分子的滞留时间，且不小于触控驱动模块进行触控检测的最小所需时间。
8.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，
当所述触控液晶透镜用于3D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，每个液晶透镜单元包括多个相互平行，且倾斜设置于第二基板上的所述第二电极。
9.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，所述触控电路的线宽与线距的比例大于等于15:1，且，所述触控电路的线距不大于20μm。
10.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，所述触控感应电极与触控驱动电极均位于所述第一基板的下表面；所述触控电路还包括搭桥电极，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
11.如权利要求10所述的触控液晶透镜，其特征在于，还包括：隔离所述搭桥电极与所述触控驱动电极的绝缘层。
12.如权利要求1所述的触控液晶透镜，其特征在于，所述触控感应电极与触控驱动电极分别位于所述第一基板的上下表面。
13.一种触控液晶透镜，其特征在于，包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路层、第一绝缘层和第一电极层，其中，所述第一绝缘层将触控电路层与第一电极层隔离，且所述第一电极层位于所述第一绝缘层朝向液晶层的一侧，所述第一绝缘层的厚度不小于15μm，且不大于45μm。
14.如权利要求13所述的触控液晶透镜，其特征在于，
所述触控电路层包括：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。
15.如权利要求14所述的触控液晶透镜，其特征在于，
所述触控感应电极与触控驱动电极均位于所述第一基板的下表面；
所述触控电路层还包括位于所述第一基板的下表面的搭桥电极，所述搭桥电极与所述触控驱动电极之间设有第二绝缘层，相邻两个所述触控感应电极通过所述搭桥电极电性连接。
16.如权利要求15所述的触控液晶透镜，其特征在于，所述触控感应电极与触控驱动电极分别位于所述第一基板的上下表面。
17.一种立体显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括如权利要求1至16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。
18.一种触控液晶透镜的工作方法，其特征在于，所述触控液晶透镜包括相对设置的第一基板与第二基板、夹设于第一基板和第二基板之间的液晶层；所述第二基板设有第二电极，所述第一基板上形成有触控电路，所述触控电路包括：触控感应电极、以及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；所述工作方法包括：
所述触控液晶透镜按照预定的工作周期，周期性的以液晶透镜模式和触控模式交替工作，所述工作周期包括连续的第一时段和第二时段；其中，
在每个工作周期的第一时段，向第二电极输入液晶驱动信号，以及，向所述触控电路输入零电位信号；
在每个工作周期的第二时段，向所述触控驱动电极输入触控驱动信号，以及，向所述第二电极输入零电位信号，并对所述触控感应电极进行触控信号的感应检测。
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