CN114035250A - 变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置 - Google Patents

变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置 Download PDF

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CN114035250A CN202111436848.5A CN202111436848A CN114035250A CN 114035250 A CN114035250 A CN 114035250A CN 202111436848 A CN202111436848 A CN 202111436848A CN 114035250 A CN114035250 A CN 114035250A
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Abstract

本发明公开了一种变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置，该变焦液晶透镜包括：第一基板和第二基板，第一基板靠近第二基板的一面设置有驱动电极，第二基板靠近第一基板的一面设置有共用电极；驱动电极包括若干个微透镜单元，微透镜单元包括若干个中心电极和若干层围绕中心电极设置的外围电极，若干个微透镜单元按照预设的排布规则组成微透镜阵列，并形成多个光心，通过向微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。本发明能够降低透镜边缘的像差，提高成像清晰度。

Description

变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置
技术领域
本发明涉及液晶透镜技术领域，特别是涉及一种变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置。
背景技术
由于离轴距离不同的光线在透镜表面形成的入射角不同而造成球面像差。当平行的光线由透镜的边缘(远轴光线)通过时，它的焦点位置比较靠近透镜；而由透镜的中央通过的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离透镜(这种沿着光轴的焦点错间开的量称为纵向球面像差)。由于这种像差的缘故，就会在通过镜头中心部分的近轴光线所形成的影像周围，形成由通过镜头边缘部分的光线所产生的光斑(Halo，光晕)，使人感到所形成的影像变成模糊不清，画面整体好像蒙上一层纱似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。
基于左右眼接收两幅略有差异的图像而形成立体视觉的近眼显示装置，由于人眼晶状体在调节其凸度使物体在视网膜上清晰成像时，聚焦距离与双眼汇聚在同一物体上的汇聚距离不完全相等，因此，常常会引起用户出现头晕等不适的感觉，而使用可变焦液晶透镜技术能有效的缓解视觉辐辏调节冲突。
现有技术中，当使用单一液晶透镜成像时，由于透镜尺寸大、光心固定不动，当视场很大时，边缘的物点距离光轴远，光束倾斜大，经过透镜后引起较大的像差，影响成像的清晰度。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置，以降低透镜边缘的像差，提高成像清晰度。
本发明提供一种变焦液晶透镜，包括：
第一基板和第二基板，所述第一基板靠近所述第二基板的一面设置有驱动电极，所述第二基板靠近所述第一基板的一面设置有共用电极；
所述驱动电极包括若干个微透镜单元，所述微透镜单元包括若干个中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极，若干个所述微透镜单元按照预设的排布规则组成微透镜阵列，并形成多个光心，通过向所述微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
可选的，所述微透镜单元包括n个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由n个形状相同的弧形电极组成；n≥4，且n为偶数；
所述中心电极为扇形，n个所述中心电极能够围成圆形，且n个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合；
对于每一层所述外围电极，n个所述弧形电极能够围成圆环，且n个所述弧形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合。
可选的，每个所述中心电极和每个所述弧形电极通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
可选的，所述电极引线为平滑过渡的波浪线，在所述波浪线的凹陷处和所述波浪线的凸起处具有相同的曲率半径，且所述波浪线上相邻的凹陷处和凸起处形成的两个虚拟圆彼此相切。
可选的，所述微透镜单元包括m个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由m个形状相同的直线形电极组成；m≥6，且m为偶数；
所述中心电极为正三角形，m个所述中心电极能够围成正六边形，且m个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合；
对于每一层所述外围电极，m个所述直线形电极能够围成正六边形，且m个所述直线形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合。
可选的，每个所述中心电极和每个所述直线形电极通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
可选的，所述微透镜阵列的同一行中，任意两个相邻的微透镜单元的中心在同一水平线上，而所述微透镜阵列中任意相邻两行中的微透镜单元错位分布，其中一行中的微透镜单元的中心位于另一行相邻两个微透镜单元中心连线的中垂线上。
可选的，当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间对称分布的液晶透镜；
当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压不完全相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压不完全相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间不对称分布的液晶透镜，且所述变焦液晶透镜的光轴偏离所述变焦液晶透镜的厚度方向。
本发明还提供了上述变焦液晶透镜的驱动方法，应用于上述的变焦液晶透镜，所述驱动方法包括：
通过视线跟踪获取人眼注视目标对象的位置及景深，以确定需要提供的微透镜的焦距大小及透镜光轴方向；
根据所述焦距大小及透镜光轴方向确定驱动电压；
向所述微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的变焦液晶透镜。
根据本发明提供的变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置，若干个微透镜单元按照预设的排布规则组成微透镜阵列，形成了多个光心，当人眼注视的目标对象改变时，形成的微透镜的光心可以随之移动，此外，通过向微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，能够驱动变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线，因此透镜光轴可以随着人眼注视的角度进行调整，可有效降低透镜边缘的像差，提高成像清晰度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施例了解到。
附图说明
本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明第一实施例提供的变焦液晶透镜的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的变焦液晶透镜中一个微透镜单元的结构示意图；
图3是本发明第一实施例提供的变焦液晶透镜中电极引线的设置示意图；
图4是本发明第一实施例提供的变焦液晶透镜中微透镜阵列的部分结构示意图；
图5是微透镜单元的光轴与盒厚方向相同时光程差在空间的分布示意图；
图6是微透镜单元光轴偏离盒厚方向时光程差在空间不对称分布示意图；
图7是本发明第二实施例提供的变焦液晶透镜中一个微透镜单元的结构示意图；
图8是本发明第二实施例提供的变焦液晶透镜中微透镜阵列的部分结构示意图；
图9是本发明第三实施例提供的变焦液晶透镜的驱动方法的流程示意图；
图10是本发明第四实施例提供的显示装置的结构示意图；
图11是微透镜单元随人眼注视区域变化示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
请参阅图1至图4，本发明第一实施例提供的变焦液晶透镜，包括：第一基板101和第二基板102，所述第一基板101靠近所述第二基板102的一面设置有驱动电极103，所述第二基板102靠近所述第一基板101的一面设置有共用电极104，驱动电极103与共用电极104均为透明电极材料，如ITO，具体的，共用电极104为面电极。
其中，所述驱动电极103包括若干个微透镜单元1031，所述微透镜单元1031包括若干个中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极，若干个所述微透镜单元1031按照预设的排布规则组成微透镜阵列，并形成多个光心，通过向所述微透镜单元1031中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
具体的，所述微透镜单元1031包括n个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由n个形状相同的弧形电极组成，其中，n≥4，且n为偶数。所述中心电极为扇形，n个所述中心电极能够围成圆形，且n个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合；对于每一层所述外围电极，n个所述弧形电极能够围成圆环，且n个所述弧形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合。
具体在本实施例中，以n＝4、且围绕中心电极设置的外围电极有两层进行说明。即，所述微透镜单元1031包括4个形状相同的、扇形的中心电极和两层围绕所述中心电极设置的外围电极。4个扇形的中心电极分别为a1、a2、a3、a4，a1、a2、a3、a4这4个中心电极能够围成圆形，具体可以由一个圆形的电极4等分得到。4个中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/4度的整数倍后可以彼此重合。
中心电极的外围有两层外围电极，分别为次外层的外围电极和最外层的外围电极，对于次外层的外围电极，由4个形状相同的弧形电极b1、b2、b3、b4组成，具体可以由一个圆环形的电极4等分得到，这里等分角度为±45度或±135度方向。b1、b2、b3、b4这4个弧形电极能够围成圆环，且b1、b2、b3、b4这4个弧形电极绕微透镜单元的中心旋转360/4度的整数倍后可以彼此重合。
对于最外层的外围电极，由4个形状相同的弧形电极c1、c2、c3、c4组成，具体可以由一个圆环形的电极4等分得到，这里等分角度为±45度或±135度方向。c1、c2、c3、c4这4个弧形电极能够围成圆环，且c1、c2、c3、c4这4个弧形电极绕微透镜单元的中心旋转360/4度的整数倍后可以彼此重合。
需要指出的是，b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、c4这些电极的宽度可以相等或者不等。
每个所述中心电极(a1、a2、a3、a4)和每个所述弧形电极(b1、b2、b3、b4、c1、c2、c3、c4)通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
具体的，如电极a1/b1/c1分别连接至电极引线U1/U2/U3，电极a2/b2/c2分别连接至电极引线R1/R2/R3，电极a3/b3/c3分别连接至电极引线D1/D2/D3，电极a4/b4/c4分别连接至电极引线L1/L2/L3，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压可以驱动微透镜单元形成不同面型的透镜。
当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间对称分布的液晶透镜；
当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压不完全相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压不完全相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间不对称分布的液晶透镜，且所述变焦液晶透镜的光轴偏离所述变焦液晶透镜的厚度方向。
具体的，如当使用正性液晶材料时，设中心电极、次外层的外围电极、最外层的外围电极上的驱动电压整体上呈现逐渐增大的趋势，即透镜边缘的电压大而中心电压小，且各个中心电极(如a1/a2/a3/a4)的驱动电压相同，每一层所述外围电极中各个电极(若b1/b2/b3/b4)的驱动电压相同，则可以形成光程差空间对称分布的液晶透镜(凸透镜)。
若使用正性液晶材料时，设中心电极、次外层的外围电极、最外层的外围电极上的驱动电压整体上呈现逐渐增大的趋势，即透镜边缘的电压大而中心电压小，且各个中心电极(如a1/a2/a3/a4)的驱动电压不完全相同，每一层所述外围电极中各个电极(若b1/b2/b3/b4)的驱动电压不完全相同，如电压V(a4)>V(a2)，(b4)>V(b2)，V(c4)>V(c2)，则可以形成光程差空间不对称分布的液晶透镜，此时液晶透镜光轴偏离透镜厚度方向。
需要指出的是，这里，电极a1/a2/a3/a4、b1/b2/b3/b4、c1/c2/c3/c4可以分布在同一层，也可以分布在不同的两层内以绝缘层分割开来。当分布在不同层时，如电极a1/a3在第一层、电极a2/a4在第二层，通过上下层结构设置可以减小同一环内弧形电极之间的间隙(最小至零间隙)；电极a1/a3在第一层、电极b1/b3在第二层；电极a2/a4在第二层、电极b2/b4在第一层，如此可以减小中心电极、次外层的外围电极、最外层的外围电极之间的间隙(最小可至零间隙)，即使得任意一个电极与周边相邻的四个电极不在同一层内，如假设电极b1设置在第二层，则相邻的四个电极c1/b4/b2/a1都设置在第一层。
为增加空间利用率，电极引线U1/U2/U3，L1/L2/L3，U4/U5/U6，L4/L5/L6设置为平滑过渡的波浪线，在所述波浪线的凹陷处和所述波浪线的凸起处具有相同的曲率半径z0，且所述波浪线上相邻的凹陷处和凸起处形成的两个虚拟圆彼此相切。这里曲率半径z0略大于微透镜单元最外围弧形电极(如电极c1)的曲率半径。虽然这里的引线全部设置在水平方向，但不限于此，也可以全部设置在垂直方向、或部分引线设置水平方向部分引线设置在垂直方向。
此外，本实施例中，所述微透镜阵列的同一行中，任意两个相邻的微透镜单元的中心在同一水平线上，而所述微透镜阵列中任意相邻两行中的微透镜单元错位分布，其中一行中的微透镜单元的中心(设为A点)位于另一行相邻两个微透镜单元中心(分布设为B，C点)连线的中垂线上。三个中心点A、B、C连线构成正三角形。因此，对大量微透镜单元构成的微透镜阵列，奇数行或者偶数行的微透镜单元的中心在垂直方向上也分别在同一直线上。
图5所示为液晶透镜单元的光轴与盒厚方向相同时光程差在空间的分布示意图，此光程差在空间对称分布，此时的驱动电压V(a1)＝V(a2)＝V(a3)＝V(a4)，V(b1)＝V(b2)＝V(b3)＝V(b4)，V(c1)＝V(c2)＝V(c3)＝V(c4)，且最外层的外围电极、次外层的外围电极、中心电极上的电压呈逐渐减小的趋势。图6所示为液晶透镜单元光轴偏离盒厚方向时光程差在空间不对称分布示意图(其中左上角为X方向光程差2D分布示意图)，此时的驱动电压V(a2)<V(a1)＝V(a3)<V(a4)，V(b2)<V(b1)＝V(b3)<V(b4)，V(c2)<V(c1)＝V(c3)<V(c4)，且最外层的外围电极、次外层的外围电极、中心电极上的电压呈逐渐减小的趋势。
第二实施例
请参阅图7和图8，本发明第二实施例提供的变焦液晶透镜，其与第一实施例的区别在于：
微透镜单元1031包括m个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由m个形状相同的直线形电极组成；m≥6，且m为偶数。所述中心电极为正三角形，m个所述中心电极能够围成正六边形，且m个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合；对于每一层所述外围电极，m个所述直线形电极能够围成正六边形，且m个所述直线形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合。
具体在本实施例中，以n＝6、且围绕中心电极设置的外围电极有两层进行说明。即，所述微透镜单元1031包括6个形状相同的、正三角形的中心电极和两层围绕所述中心电极设置的外围电极。6个正三角形的中心电极分别以其边d1、d2、d3、d4、d5、d6表示，d1、d2、d3、d4、d5、d6这6个中心电极能够围成正六边形，构成的电极图案在x方向与y方向成轴对称分布，6个中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/6度的整数倍后可以彼此重合。
中心电极的外围有两层外围电极，分别为次外层的外围电极和最外层的外围电极，对于次外层的外围电极，由6个形状相同的直线形电极e1、e2、e3、e4、e5、e6组成。e1、e2、e3、e4、e5、e6这6个直线形电极能够围成正六边形，且e1、e2、e3、e4、e5、e6这6个直线形电极绕微透镜单元的中心旋转360/6度的整数倍后可以彼此重合。
对于最外层的外围电极，由6个形状相同的直线形电极f1、f2、f3、f4、f5、f6组成。f1、f2、f3、f4、f5、f6这6个直线形电极能够围成正六边形，且f1、f2、f3、f4、f5、f6这6个直线形电极绕微透镜单元的中心旋转360/6度的整数倍后可以彼此重合。
需要指出的是，多个直线形电极如d1/e1，e1/f1构成了梯形的上下边，梯形的高度可以相等或者按一定规则渐变。
每个所述中心电极(d1、d2、d3、d4、d5、d6)和每个所述直线形电极(e1、e2、e3、e4、e5、e6、f1、f2、f3、f4、f5、f6)通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
具体的，电极d1/e1/f1分别连接电极引线UL1/UL2/UL3，电极d2/e2/f2分别连接电极引线UR1/UR2/UR3，电极d3/e3/f3分别连接电极引线R1/R2/R3，电极d4/e4/f4分别连接电极引线DR1/DR2/DR3，电极d5/e5/f5分别连接电极引线DL1/DL2/DL3，电极d6/e6/f6分别连接电极引线L1/L2/L3。通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压可以驱动微透镜单元形成不同面型的透镜。
类似第一实施例，当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间对称分布的液晶透镜；
当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压不完全相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压不完全相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间不对称分布的液晶透镜，且所述变焦液晶透镜的光轴偏离所述变焦液晶透镜的厚度方向。
具体的，如当使用正性液晶材料时，将同一环内的电极设置成相同的电压，如：
V(d1)＝V(d2)＝V(d3)＝V(d4)＝V(d5)＝V(d6)＝V1；
V(e1)＝V(e2)＝V(e3)＝V(e4)＝V(e5)＝V(e6)＝V2；
V(f1)＝V(f2)＝V(f3)＝V(f4)＝V(f5)＝V(f6)＝V3；
且V1<V2<V3，则在空间形成光程差径向对称分布的液晶透镜(凸透镜)，此时光轴方向即为液晶透镜的厚度方向。
当同一环内的电极电压不完全相同时，如：
V(d6)>V(d1)＝V(d5)>V(d2)＝V(d4)>V(d3)；
V(e6)>V(e1)＝V(e5)>V(e2)＝V(e4)>V(e3)；
V(f6)>V(f1)＝V(f5)>V(f2)＝V(f4)>V(f3)；
且总体上外环电极(如f1～f6)上的电压仍高于内环电极电压(如e1～e6，d1～d6)，则形成光程差在空间不对称分布的液晶透镜，该液晶透镜的光轴偏离液晶透镜厚度方向，朝向观察者一侧。
需要指出的是，这里，电极d1/d2/d3/d4/d5/d6、e1/e2/e3/e4/e5/e6、f1/f2/f3/f4/f5/f6等都可以设置在同一层内，也可以设置在不同层，优选为两层。当设置在不同层时，由于电极的数量是偶数，使每个电极与周围相邻的四个电极均不在同一层以减小电极之间的间隙，如假设电极e1/e3/e5设置在第一层，则e2/e4/e6设置在第二层，且d1/d3/d5/f1/f3/f5设置在第二层，d2/d4/d6/f2/f4/f6/设置在第一层，第一层与第二层之间以绝缘层隔开。
为增加空间利用率，所属电极引线如UR1/UR2/UR3，UL1/UL2/UL3，DL1/DL2/DL3，DR1/DR2/DR3等在布局在微透镜单元周边的引线优选为折线型，每个折线段分别与相应直线形电极平行设置，如引线UR3在电极f1/f2两侧的走线分别平行于f1/f2，两侧引线弯折成约120度角。水平方向上的电极引线UR1/UR2/UR3，UL1/UL2/UL3，DL1/DL2/DL3，DR1/DR2/DR3与垂直方向上的引线L1/L2/L3，R1/R2/R3等分布在不同层。
此外，本实施例中，所述微透镜阵列的同一行中，任意两个相邻的微透镜单元的中心在同一水平线上，而所述微透镜阵列中任意相邻两行中的微透镜单元错位分布，其中一行中的微透镜单元的中心(设为A点)位于另一行相邻两个微透镜单元中心(分布设为B，C点)连线的中垂线上。三个中心点A、B、C连线构成正三角形。因此，对大量微透镜单元构成的微透镜阵列，奇数行或者偶数行的微透镜单元的中心在垂直方向上也分别在同一直线上。在此阵列中，虽然电极引线UR1/UR/2/UR3，UL1/UL2/UL3，DL1/DL2/DL3，DR1/DR2/DR3设置在水平方向，而引线L1/L2/L3，R1/R2/R3设置在垂直方向，但并不限于此。
第三实施例
请参阅图9，本发明第三实施例提供一种变焦液晶透镜的驱动方法，应用于上述任一种实施例中的变焦液晶透镜，所述驱动方法包括：
S101，通过视线跟踪获取人眼注视目标对象的位置及景深，以确定需要提供的微透镜的焦距大小及透镜光轴方向；
S102，根据所述焦距大小及透镜光轴方向确定驱动电压；
S103，向所述微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
根据上述方法，通过向微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，能够驱动变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线，因此透镜光轴可以随着人眼注视的角度进行调整，可有效降低透镜边缘的像差，提高成像清晰度。
第四实施例
请参阅图10，本发明第四实施例提供一种显示装置，该显示装置包括显示单元10、跟踪装置20、控制装置30及变焦液晶透镜40，该变焦液晶透镜40可以为上述第一实施例或第二实施例中的变焦液晶透镜。
其中，显示单元S10用于提供显示图像信息；
跟踪装置20用于跟踪眼球，判断人眼所注视的目标对象所处的位置信息与景深；
控制装置30用于根据获得的目标对象位置信息与景深，对液晶透镜阵列施加对应的驱动电压，或根据目标对象位置与景深的变化，切换驱动电压；
变焦液晶透镜40用于接受控制信息，提供对应的焦距与光程差空间分布。
请结合图11，当视线追踪到人眼20注视区域在屏幕15中心时，驱动变焦液晶透镜40中对应位置的微透镜阵列使微透镜单元光程差空间呈对称分布；当视线追踪到人眼20注视在屏幕15边缘(视线对屏幕形成一定的张角)时，依据角度划定范围调用对应的微透镜驱动电压，形成空间不对称分布的光程差，使透镜光轴始终朝向用户视线一侧。
需要指出的是，由于目标物体的位置可能是任意的，微透镜单元很多时，不同微透镜中心对人眼构成了不同的张角，可以设定当目标物体相对人眼的张角在较小范围内变化时，只需根据物体的景深调整焦距大小，而不改变其光轴方向。
综上，根据本发明提供的变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置，若干个微透镜单元按照预设的排布规则组成微透镜阵列，形成了多个光心，当人眼注视的目标对象改变时，形成的微透镜的光心可以随之移动，此外，通过向微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，能够驱动变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线，因此透镜光轴可以随着人眼注视的角度进行调整，可有效降低透镜边缘的像差，提高成像清晰度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变焦液晶透镜，其特征在于，包括：
第一基板和第二基板，所述第一基板靠近所述第二基板的一面设置有驱动电极，所述第二基板靠近所述第一基板的一面设置有共用电极；
所述驱动电极包括若干个微透镜单元，所述微透镜单元包括若干个中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极，若干个所述微透镜单元按照预设的排布规则组成微透镜阵列，并形成多个光心，通过向所述微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
2.根据权利要求1所述的变焦液晶透镜，其特征在于，所述微透镜单元包括n个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由n个形状相同的弧形电极组成；n≥4，且n为偶数；
所述中心电极为扇形，n个所述中心电极能够围成圆形，且n个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合；
对于每一层所述外围电极，n个所述弧形电极能够围成圆环，且n个所述弧形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/n度的整数倍后可以彼此重合。
3.根据权利要求2所述的变焦液晶透镜，其特征在于，每个所述中心电极和每个所述弧形电极通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
4.根据权利要求3所述的变焦液晶透镜，其特征在于，所述电极引线为平滑过渡的波浪线，在所述波浪线的凹陷处和所述波浪线的凸起处具有相同的曲率半径，且所述波浪线上相邻的凹陷处和凸起处形成的两个虚拟圆彼此相切。
5.根据权利要求1所述的变焦液晶透镜，其特征在于，所述微透镜单元包括m个形状相同的中心电极和若干层围绕所述中心电极设置的外围电极；对于每一层所述外围电极，均由m个形状相同的直线形电极组成；m≥6，且m为偶数；
所述中心电极为正三角形，m个所述中心电极能够围成正六边形，且m个所述中心电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合；
对于每一层所述外围电极，m个所述直线形电极能够围成正六边形，且m个所述直线形电极绕所述微透镜单元的中心旋转360/m度的整数倍后可以彼此重合。
6.根据权利要求5所述的变焦液晶透镜，其特征在于，每个所述中心电极和每个所述直线形电极通过相应的电极引线连接至外部驱动端，通过在对应的电极引线上施加不同的驱动电压以使所述透镜单元形成相应面型的透镜。
7.根据权利要求2或5所述的变焦液晶透镜，其特征在于，所述微透镜阵列的同一行中，任意两个相邻的微透镜单元的中心在同一水平线上，而所述微透镜阵列中任意相邻两行中的微透镜单元错位分布，其中一行中的微透镜单元的中心位于另一行相邻两个微透镜单元中心连线的中垂线上。
8.根据权利要求2或5所述的变焦液晶透镜，其特征在于，当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间对称分布的液晶透镜；
当使用正性液晶材料，且对于任一所述微透镜单元，各个所述中心电极的驱动电压不完全相同，每一层所述外围电极中各个电极的驱动电压不完全相同，且所述微透镜单元在边缘位置的驱动电压大于中心位置的驱动电压，所述变焦液晶透镜形成光程差空间不对称分布的液晶透镜，且所述变焦液晶透镜的光轴偏离所述变焦液晶透镜的厚度方向。
9.一种变焦液晶透镜的驱动方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的变焦液晶透镜，所述驱动方法包括：
通过视线跟踪获取人眼注视目标对象的位置及景深，以确定需要提供的微透镜的焦距大小及透镜光轴方向；
根据所述焦距大小及透镜光轴方向确定驱动电压；
向所述微透镜单元中各个中心电极和外围电极施加设定的驱动电压，以驱动所述变焦液晶透镜形成对称或者不对称的光程差分布曲线。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的变焦液晶透镜。
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