TWI382224B - 電動液晶透鏡及使用該透鏡之顯示裝置 - Google Patents

電動液晶透鏡及使用該透鏡之顯示裝置 Download PDF

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Description

電動液晶透鏡及使用該透鏡之顯示裝置
本發明係關於一種電驅動液晶透鏡，尤其係關於一種可减小電極中心所產生之串擾的電驅動液晶透鏡，以及使用這種透鏡之顯示裝置。
目前，透過高速資訊通訊網路所建立的資訊高速傳輸服務早已從簡單的〞聽說〞服務，如載波電話，發展到了可透過對字元、聲音及影像進行高速處理之數位終端所進行之〞視聽〞多媒體服務，同時，人們期望最終開發出能夠實現虛擬現實及立體觀察的電腦空間真實三維立體資訊通訊服務。
通常，立體影像係根據透過觀察者雙眼對立體影像進行觀察的原理來體現三維效果。但是，由於觀察者雙眼間之距離約為65毫米，即存在雙眼視差，所以由於雙眼的位置不同，左眼與右眼所感知到的影像會存在細微的差異。由於雙眼位置不同而產生的影像差異被稱為雙眼像差。同時，三維空間影像顯示裝置是依據雙眼像差原理而設計的，這種裝置可使觀察者的左眼僅可看到屬於左眼之影像，而使觀察者的右眼僅可看到屬於右眼之影像。具體地講，這種裝置可使雙眼分別看到兩個不同的二維影像。若兩幅影像可透過視網膜被傳至大腦，則大腦將正確地融合這兩幅影像，進而給出所重現的真實的三維影像之印象。這種能力一般被 稱為立體成像(stereography)，而應用這種能力之顯示裝置則被稱為立體顯示裝置。
同時，依據三維再現透鏡(3－dimensional reproduction lens)之組件可對立體顯示裝置進行分類。例如，透過液晶層所構成之透鏡被稱為液晶透鏡，這種液晶透鏡可透過電場進行驅動。因此，在下文中這種透鏡被稱為電驅動液晶透鏡。
通常，液晶顯示裝置係包含有：兩塊彼此相對的電極；以及液晶層，係形成於這兩塊電極之間。其中，當向兩塊電極施加電壓時，可透過所形成之電場對液晶層中之液晶分子進行驅動。其中，液晶分子係具有極化性與光學各向異性。此處，極化性係指：當將液晶分子置於電場中時，液晶分子中之電荷會聚集到液晶分子的對側之性質，因此可依據所施加之電場改變分子排列方向。而光學各向異性係指：可透過液晶分子細長的構造與上述分子之排佈方向的共同影響改變入射光之入射方向，或依據極化條件改變所要發出之光線的路徑或極化程度之性質。因此，依據兩塊電極上所施加之電壓，此液晶層可體現出透射率差異，進而可透過畫素之透射率差異來顯示影像。
近來，已經開發出了一種可透過液晶分子之上述特性將液晶層作為透鏡的電驅動液晶透鏡。
具體地講，透鏡可於指定位置上透過構成透鏡之材料與空氣 間之折射率的差異來控制入射光之路徑。若於此液晶層之不同位置上施加不同的電壓，則可透過不同的電場來驅動液晶層，進而此液晶層中之入射光線經過不同的相位變化，能夠使此液晶層可如實際的透鏡一樣對入射光進行控制。
下面，將結合附圖對習知的電驅動液晶透鏡進行描述。
「第1圖」為習知的電驅動液晶透鏡之剖面圖，「第2圖」說明了當光照通過習知的電驅動液晶透鏡時由於位置而產生的入射光之相位變化。
如「第1圖」及「第2圖」所示，習知的電驅動液晶透鏡係包含：第一基板10與第二基板20，係彼此相對地排佈；液晶層30，係形成於此第一基板10與第二基板20之間。此處，第一基板10上形成有多個第一電極11，這些第一電極11之間相隔距離為第一間隔。在這些相鄰的第一電極11中，一個第一電極11之中心與下一個第一電極11之中心間的距離被稱為第一電極間距(pitch)。進而，可於各第一電極之間重複相同的第一電極間距以形成型樣。
第二電極21係覆蓋於(throughout)與第一基板10相對的第二基板20上。其中，第一電極11與第二電極21係用透明金屬製成。液晶層30係形成於第一電極11與第二電極21間之空間中。構成液晶層30之液晶分子具有與電場之強度及分佈相對應的特 性，因此液晶層30可具有與「第2圖」所示之電驅動液晶透鏡相似之相位分佈。
在向第一電極11施加高電壓並將第二電極21接地之條件下，可形成上述電驅動液晶透鏡。在這種電壓條件下，位於第一電極11之中心處的垂直電場最強，同時垂直電場之強度隨著遠離第一電極11而減弱。因此，當構成液晶層30之液晶分子具有正向介電常數各向異性(positive dielectric constant anisotropy)時，依據電場排佈的液晶分子在第一電極11的中心處於直立狀態，同時，隨著與第一電極11間之距離的增加，這些液晶分子傾斜地靠近水平面。進而，以光傳輸之角度來看，位於此第一電極11之中心處的光路被縮短，並且隨著與此第一電極11之距離的增加，會使光路延長。如「第2圖」所示，當透過相平面來表現光路之長度變化時，可以看出這種電驅動液晶透鏡可達到與具有拋物面之拋物面透鏡(parabolic lens)相似的光傳輸效果。
透過分別於兩塊基板上配設電極，並於兩塊基板間插入液晶，同時向兩塊基板施加電壓，可形成上述電驅動液晶透鏡，因此無須再使用具有透過物理方法形成的拋物面(凸面)之透鏡。
但如「第2圖」所示，可以看出，當向此電驅動液晶透鏡施加電壓藉以顯示影像時，難以獲得與拋物面透鏡相同的相平面，具體地講，在對應於第一電極中心區域的拋物面透鏡輪廓，即拋物面透鏡之邊沿處相平面會發生嚴重地偏離。而偏離拋物面透鏡 之相平面意味著：在相應區域內所執行的光傳輸不同於拋物面透鏡之光傳輸。這種狀況會使三維螢幕呈現出失真的影像。此處，此第一電極之中心係對應於透鏡邊沿，進而此透鏡會在透鏡邊沿處(即第一電極處)產生輪廓變形。進而，這種輪廓變形可導致串擾，如非預期訊號(unintended signal)，因此發生訊號失真之區域被稱為邊沿故障區。
上述習知的電驅動液晶透鏡具有下列問題：當形成此電驅動液晶透鏡時，此電驅動液晶透鏡之邊沿與具有透過物理方法形成的拋物面或凸面之透鏡的輪廓間產生嚴重的相位偏離。進而致使三維影像之折射率產生畸變。這種畸變可於透鏡邊沿處造成串擾，進而導致無法顯示正常的影像。
本發明實施例提供了一種電驅動液晶透鏡以及一種應用這種電驅動液晶透鏡之顯示裝置，藉以從本質上消除由於習知技術之限制及缺陷所帶來的一個或多個問題。
本發明之一目的在於提供一種可減小電極中心所產生之串擾的電驅動液晶透鏡，以及使用這種電驅動液晶透鏡之顯示裝置。
本發明其他的特徵及優點將在如下的說明書中部分地加以闡述，或者可以從本發明的實踐中得出。本發明的目的和其他優點可以透過本發明所記載的說明書和申請專利範圍中特別指明的結 構並結合圖式部份，得以實現和獲取。
為了獲取本發明目的之這些和其他優點，現對本發明作具體化和概括性的描述，本發明之電驅動液晶透鏡係包含：第一基板與第二基板，彼此相對地排佈並彼此相應地分別定義有複數個透鏡區；多個第一電極，係形成於第一基板上並位於左右相鄰的各透鏡區的中心之間；黑色矩陣層，係形成於第一基板上並對應於各透鏡區之邊沿，且此黑色矩陣層係具有第一寬度；多個第二電極，係形成於第一基板上並與各透鏡區之邊沿相對應，且第二電極係具有第二寬度，其中此第二寬度係小於第一寬度；第三電極，係覆蓋於第二基板上；以及液晶層，係位於第一基板與第二基板之間。
可以理解的是，如上所述的本發明之概括說明和隨後所述的本發明之詳細說明均是具有代表性和解釋性的說明，並且是為了進一步揭示本發明之申請專利範圍。
本發明之另一方面還提供了一種顯示裝置，係包含：顯示面板，係用於發出二維的第一影像及第二影像；以及電驅動液晶透鏡，此電驅動液晶透鏡係包含：第一基板與第二基板，彼此相對地排佈並彼此相應地分別定義有複數個透鏡區；多個第一電極，係形成於第一基板上並位於左右相鄰的各透鏡區的中心之間；黑色矩陣層，係形成於第一基板上並對應於各透鏡區之邊沿，且此黑色矩陣層係具有第一寬度；多個第二電極，係形成於第一基板 上並與各透鏡區之邊沿相對應，且第二電極係具有第二寬度，其中此第二寬度係小於第一寬度；第三電極，係覆蓋於第二基板上；以及液晶層，係位於第一基板與第二基板之間。
以下，將結合圖示部分對本發明之較佳實施例作出詳細說明。其中在這些圖示部分中所使用的相同的參考標號代表相同或同類部件。
其中，「第3圖」為本發明實施例之電驅動液晶透鏡的平面圖，「第4圖」為沿「第3圖」中I－I’所獲得之結構剖面圖。
如「第3圖」與「第4圖」所示，電驅動液晶透鏡之附圖標號為1000，此電驅動液晶透鏡1000係包含：第一基板100與第二基板200，係彼此相對地排佈且形成於與透鏡區L相對應的位置上；以及液晶層300，係位於第一基板100與第二基板200之間。此處，可相應地分別於第一基板100與第二基板200上形成複數個透鏡區L。其中，每一透鏡區L可具有一個與第一電極間距P相應的寬度，同時這些具有相同的第一電極間距P之透鏡區域L可在給定方向(如，「第3圖」中所示的橫向)上週期性地重複出現。在這種狀況中，第一電極間距P可作為每一透鏡區域L之橫向寬度，同時此透鏡區L係為不具有透過物理方法所形成之透鏡輪廓，如所示之凸透鏡輪廓的區域，同時此透鏡區L可作為一個透鏡，在此透鏡區L中，可依據所施加之電場對液晶進行排 佈。
同時，第一基板100上係形成有第一電極101，此第一電極101與左右相鄰的透鏡區L中心之間的距離皆為第一距離。同時，此第一基板100還包含有：黑色矩陣層102，係形成於各透鏡區L之邊沿上，即此黑色矩陣層102係形成於第一電極101之中心並與此第一電極101相接觸；絕緣層104，係形成於包含有黑色矩陣層102之第一基板100上；第二電極103，係形成於此絕緣層104上並對應於各液晶透鏡區之邊沿；以及第一配向層105，係形成於包含有第二電極103之絕緣層104上。
第三電極201係覆蓋於第二基板200上，同時第二配向層202係形成於包含有第三電極201之第二基板200上。此處，第一電極101之寬度係大於第二電極103之寬度。如圖所示，此第一電極101與左右相鄰的的透鏡區L中心間之距離為第一距離。根據不同場合的需要，此第一電極101可覆蓋於第一基板100上，此時第一距離為零。而之所以使此第一電極101之寬度大於第二電極103，是因為以下原因：在習知技術中，為了使此液晶層300進行作業，需分別向第二電極103與第一電極101施加高電壓與臨界電壓，同時向與第二電極103及第一電極101相對的第三電極201施加接地電壓。因此，由於向第一電極101所施加之電壓低於向第二電極103所施加之電壓，所以為了使第一電極101可與第三電極201一起產生平穩的電場，並可以配合第二電極103 對液晶層300中所定義之電驅動液晶透鏡的垂度(sag)進行調節，因此，此第一電極101之寬度必須大於第二電極103。在這種狀況下，向第一電極101所施加之臨界電壓係為交流方波電壓，此交流方波電壓之峰值係表示為：(其中，△ ε係為液晶介電常數各向異性，K1係為延展彈性係數(Splay modulus of elasticity)且ε 0係為自由空間介電係數)。同時，向第二電極103所施加之高壓為交流方波電壓，此交流方波電壓之峰值係為2.5伏特至10伏特。
此外，黑色矩陣層102之寬度係大於第二電極103之寬度，在這種狀況中，第一電極101之寬度與黑色矩陣層102之寬度基本上沒有關係。但是，由於此黑色矩陣層102係用於遮擋光照，所以最好使此黑色矩陣層102僅具有可蓋住邊沿故障區之寬度，而不必使此黑色矩陣層102於僅存在少量故障之區域或無故障之區域中遮擋光照。
「第4圖」為相鄰的左右兩個透鏡區中心之間部分的剖面圖，具體而言，「第4圖」為一個第一電極間距之寬度內的剖面圖。在這種狀況中，若分別向第二電極103及第一電極101施加高電壓及臨界電壓，同時向與第二電極103及第一電極101相對的第三電極201施加接地電壓，則會透過電場影響液晶之配向而使折射率發生變化，進而可於第二電極103之中心周圍實現具有相鄰 的左、右透鏡區L之半拋物面相位特性的電驅動液晶透鏡。同時，可在指定的方向(如：橫向方向)上重複形成相同的型樣，藉以按指定的間距連續地形成拋物面液晶透鏡。
同時，雖然圖中並未示出，但是第一基板100與第二基板200之外周區域係配設有多個密封型樣(圖中未示出)，這些密封型樣係用於支撐第一基板100與第二基板200。同時，位於此第一基板100與第二基板200間之液晶層300必須具有足夠的厚度，藉以形成具有充足的相位之電驅動液晶透鏡，其中此厚度約為15微米至30微米。為了穩定地保持此液晶層300之厚度，可於第一基板100與第二基板200之間進一步形成球狀間隔體或柱狀間隔體。在這種狀況中，放置這些間隔體的好處在於，不會使此電驅動液晶透鏡之相位產生失真。
雖然，圖中所示出的由液晶分子構成之300具有正介電常數各向異性，但是即使當所替換之電驅動液晶透鏡不同於「第3圖」中所示之電驅動液晶透鏡，或者當形成與所示之電驅動液晶透鏡具有相同效果的電驅動液晶透鏡時，可透過改變第一基板100上所設置電極的排佈或倒轉第一基板100與第二基板200之位置，使用具有負介電常數各向異性之材料。
同時，電驅動液晶透鏡1000可作為用於三維成像之透鏡，並且根據不同場合的需要，此電驅動液晶透鏡1000還可被放置於具有二維成像成像功能之顯示裝置的上表面，藉以將二維影像轉化 為三維影像，進而顯示三維影像。同時，可根據光的傳輸特性使此電驅動液晶透鏡在不施加電壓時顯示二維影像，並可在施加電壓時進行切換，藉以顯示三維影像。此外，此電驅動液晶透鏡還可以與放置其下表面的二維影像顯示裝置一同使用。具體地講，透過可在二維影像與三維影像之間進行切換的優點，此電驅動液晶透鏡可依據所施加之電壓，透過位於其下表面之顯示裝置所發出的二維影像訊號顯示立體(三維)影像，同時此電驅動液晶透鏡還可在不施加電壓時透過直接傳送由顯示裝置所發出的二維影像顯示二維影像。
在這種狀況下，為了可以在不施加電壓時顯示二維影像，可對第一基板100及第二基板200進行刷磨處理(rubbing)，藉以在不施加電壓之狀況下以初始狀態傳送光照。具體地講，為了在不施加電壓之狀態下提供具有初始狀態之光傳輸特性的液晶層300，可對第一配向層105上朝向第二電極103的一側進行刷磨處理，並在與對第一配向層105進行刷磨處理的方向相交之方向上對第二配向層202進行刷磨處理，藉以使第一配向層105與第二配向層202之間存在反平行關係。
當向各電極施加電壓時，此液晶層300之作用與具有拋物面之拋物面透鏡相同。根據上述原理，此電驅動液晶透鏡可完成影像訊號之三維重現。具體地講，本發明實施例之電驅動液晶透鏡可透過黑色矩陣層102覆蓋出現於透鏡邊沿(位於第二電極附近) 的嚴重失真，並在向使用者的雙眼提供錯誤資訊時，减小第二電極103附近所產生之串擾。
同時，從第一電極101及第二電極103與第三電極201間之垂直距離來看，與第一電極101相比，第二電極103更接近於第三電極201。同時，由於施加於第二電極103上的電壓相對較高，所以在電壓差的影響下，第二電極103與第三電極201之間會產生較強的電場。此處，由於向第一電極101所施加之電壓較低，所以此第一電極101係用於對未形成第二電極103之區域中的電場進行控制，並為所產生之電場提供一條平緩的電場曲線(curve)。同時，根據電場影響下液晶之配向特徵，此第二電極103可與第一電極101一起對所獲得之電驅動液晶透鏡的相位幅度進行調節。
其中第一電極101、第二電極103及第三電極201皆由透明金屬制成，進而可於沒有黑色矩陣層102的區域中進行普通的光傳輸。根據不同場合的需要，由於第二電極103被放置於將被黑色矩陣層102所覆蓋之位置上，所以此第二電極103可由不透光的不透明金屬制成。而當此第二電極103由不透光的不透明金屬形成時，可减小黑色矩陣層102之寬度，藉以使黑色矩陣層102之寬度與第二電極103之寬度相近，進而使此黑色矩陣層102具有遮光功能。
同時，此第一電極101與第二電極103係為沿垂直於附圖平 面方向延伸的條狀電極。當假定透鏡區域之第一電極間距(橫向寬度)為〞1〞時，此第二電極103之長度係為十分之一。而且，此黑色矩陣層102之寬度係大於或等於第二電極103之寬度，進而此黑色矩陣層102可覆蓋形成有第二電極103之區域。同時，此第一電極101之寬度係略小於或等於透鏡區域之間距，且最好使此第一電極101之寬度大於透鏡區域之間距的八分之一。
其中，可使透鏡區域對應於電驅動液晶透鏡下表面之顯示面板中的畫素(如「第9圖」所示)。即，一個透鏡區域可對應於複數個畫素。同時，各透鏡區域與這些畫素之間可具有一個預定的傾斜角度。根據不同場合的需要，相對於這些畫素可以步進方式排佈各透鏡區域，例如以一個預定的幅度使第n條水平線與第n十1條水平線產生偏移。
下面，將結合模擬圖對本發明實施例之液晶透鏡的相位變化進行說明。
「第5A圖」及「第5B圖」分別示出了電驅動液晶透鏡之相位差異。具體地講，「第5A圖」示出了沒有配設黑色矩陣層之狀況，而「第5B圖」示出了配設有黑色矩陣層之狀況。
應用「第4圖」中所示之構造，「第5A圖」示出了當使用無黑色矩陣層之電驅動液晶透鏡與拋物面透鏡進行比較之結果，「第5B圖」示出了使用「第4圖」所示之黑色矩陣層的電驅動液晶透 鏡與拋物面透鏡進行比較之結果。
如「第5A圖」所示，假設基板100上僅配有設第一電極101與第二電極103，而沒有配設黑色矩陣層，可以看出：透鏡邊沿(即，第二電極之中心處)嚴重地偏離了所示之透過物理方法形成的理想拋物面透鏡表面。
另一方面，如「第5B圖」所示，可以看出：在形成有可阻擋光照傳輸的黑色矩陣層102之特定區域中提供了一個預定的光路長度，並且透過此黑色矩陣層102覆蓋此特定區域還可以防止產生可於透鏡邊沿造成影像失真的串擾。
「第6圖」為本發明另一實施例中電驅動液晶透鏡之第一基板(即，下層基板)之剖面圖。
除了在形成第一電極101之前於第一基板100上形成黑色矩陣層112以外，「第6圖」所示之本發明另一實施例之電驅動液晶透鏡的構造與「第4圖」所示之上述裝置的構造相同。因此，下文省略了對於構造所進行的全部描述。
此處，黑色矩陣層112係由不透光的不透明金屬，如：鉻(Cr)、鉬(Mo)以及鋁釹(AlNd)形成。在「第4圖」及「第6圖」所示之構造中，第一電極101可與黑色矩陣層102或黑色矩陣層112相接觸。這種佈置可在某種程度上改良由透明金屬所制成的第一電極101所產生的阻抗。
同時，可沿此第一基板100之外周形成外圍鍵(peripheral key)(圖中為示出)，藉以分別使需要進行型樣加工之各層對齊。此處，可在形成外圍鍵之同時形成黑色矩陣層112。
雖然「第4圖」所示之第一配向層105係覆蓋於包含有第二電極103之絕緣層104上，但「第6圖」並未示出此第一配向層。
下面，將對本發明實施例之電驅動液晶透鏡的效果進行描述。
「第7圖」為用於對本發明實施例之電驅動液晶透鏡的遮光效果進行說明之剖面圖。
如「第7圖」所示，除黑色矩陣層112以外，本發明實施例之電驅動液晶透鏡的大部分可作為透鏡。在這種狀況中，透過用此黑色矩陣層112覆蓋對應於透鏡邊沿的第二電極103，藉以防止左、右影像點在透鏡之邊沿上交會，進而可以防止產生不正常的光路。
在這種狀況中，雖然在形成第二電極103的同時提供了黑色矩陣層112，但第二電極103與第三電極201間所產生之電場並未影響到黑色矩陣層112所覆蓋之特定區域中所影像的顯示。在這種狀況中，可自由地選擇第二電極103之形狀。
「第8圖」為對電驅動液晶透鏡之單元間隙減小效果進行說明的剖面圖。
如「第8圖」所示，這種電驅動液晶透鏡僅使用有效的相平 面，其中，此電驅動液晶透鏡可透過除對應於透鏡邊沿之黑色矩陣層所覆蓋的特定區域以外之多數透鏡產生光路。同時，透過此黑色矩陣層所覆蓋之部分減小了此液晶層300之厚度，進而最大化地減小了整個單元間隙。在這種狀況中，可以理解的是：所得到之拋物面之斜率越為平緩，則此液晶層100之單元間隙越小。因此，最好可增大此第二電極103之寬度。此處，隨著此第二電極103之寬度的增大也必須增大此黑色矩陣層102之寬度，藉以覆蓋透鏡邊沿。
「第9圖」為使用本發明實施例之電驅動液晶透鏡之顯示裝置的剖面圖。
如「第9圖」所示，使用了這種電驅動液晶透鏡的顯示裝置係包含：電驅動液晶透鏡1000，此電驅動液晶透鏡1000係由所施加之電壓驅動並可起到透鏡之作用；顯示面板500，係位於此電驅動液晶透鏡1000之下表面，並且此顯示面板500係用於發出二維影像資訊；以及光源600，係位於此顯示面板500之下表面，並且此光源600係用於向顯示面板500發出光照。
根據不同場合的需要，若此500為一個自照明裝置(self－illuminating device)，則可以不使用光源600。
其中，此顯示面板500係包含：多個第一影像畫素P1與多個第二影像畫素P2，係交替且重複地依次排佈，藉以分別顯示第一 影像IM1與第二影像IM2。此顯示面板500還可以選自於包含有液晶顯示器(LCD，liquid crystal display)、有機發光顯示器(OLED，organic light emitting display)、電漿顯示面板(PDP，plasma display panel)、場發射顯示器(FED，field emission display)等的各種平板顯示器。
當分別向第一電極101、第二電極103及第三電極201施加臨界電壓、高壓及接地電壓時，此電驅動液晶透鏡1000可起到與拋物面光學透鏡相似之作用。顯示面板500所發出的第一影像IM1與第二影像IM2可透過此電驅動液晶透鏡1000被傳送至第一視域V1與第二視域V2。其中，第一視域V1與第二視域V2間之距離係被設定為正常的人體雙眼間之距離。因此，使用者可融合分別向第一視域V1與第二視域V2所發出的第一影像IM1與第二影像IM2，進而感知到立體的三維影像。
同時，當不向第一電極101、第二電極103及第三電極201施加電壓時，透過於朝向第二電極103之方向上對第一配向層105進行刷磨處理、在與第一配向層105之配向方向相交的方向上對第二配向層202進行配向以及於第一配向層105至第二配向層202之方向上對液晶層300進行水平配向，藉以使此電驅動液晶透鏡1000作為純粹的透明層，進而在不經折射的條件下顯示來自於顯示面板500之第一影像IM1與第二影像IM2。因此，可以不必考慮視域，而直接將第一影像IM1與第二影像IM2傳送至使用者， 進而令使用者感知到二維影像。
本發明實施例中，電驅動液晶透鏡及包含此電驅動液晶透鏡之顯示裝置係具有以下效果：首先，在製造三維立體影像顯示裝置之過程中，電驅動液晶透鏡之液晶層被插入於兩塊基板之間並且於這兩塊基板之內表面上分別形成第一電極與第二電極，同時此電驅動液晶透鏡可將二維影像轉化為三維影像。在這種狀況中，可進一步形成一個黑色矩陣層，藉以覆蓋形成於透鏡邊沿上的第二電極，進而防止在左、右影像點交疊於透鏡邊沿時產生異常光路，藉以防止因異常光路而形成串擾。具體地講，由於在各第二電極之中心難以對電場進行調節，同時難以對光路進行調節以使其接近於全無(zero)，進而無法形成可作為拋物面透鏡的電驅動液晶透鏡。因此，可透過用於遮光之黑色矩陣層覆蓋可能產生異常光路之部分，進而防止將錯誤的影像資訊傳送至使用者。
第二，可使不透光的黑色矩陣層與形成於相鄰的左、右兩個透鏡區中心之間的第一電極相接觸，藉以透過此黑色矩陣層減小由透明金屬所制成的第一電極之阻抗。
第三，可透過增加第二電極與黑色矩陣層之寬度減小拋物面透鏡的垂度，進而可減小第一基板與第二基板間之單元間隙。藉以達成減小用於構成液晶層所需要的液晶數量之效果，進而使製 造成本降低。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10，100‧‧‧第一基板
11，101‧‧‧第一電極
20，200‧‧‧第二基板
21，102‧‧‧第二電極
30，300‧‧‧液晶層
103‧‧‧第二電極
104‧‧‧絕緣層
105‧‧‧第一配向層
201‧‧‧第三電極
202‧‧‧第二配向層
500‧‧‧顯示面板
600‧‧‧光源
L‧‧‧透鏡區
IM1‧‧‧第一影像
IM2‧‧‧第二影像
V1‧‧‧第一視域
V2‧‧‧第二視域
P‧‧‧第一電極間距
P1‧‧‧第一影像畫素
P2‧‧‧第二影像畫素
1000‧‧‧電驅動液晶透鏡
112‧‧‧黑色矩陣層
第1圖為習知的電驅動液晶透鏡之剖面圖；第2圖示出了當光經過習知的電驅動液晶透鏡時依據位置改變入射光之相位的變化；第3圖為本發明一實施例之電驅動液晶透鏡的平面圖；第4圖為沿第3圖中I一I’線所獲得之結構剖面圖；第5A圖至第5B圖分別示出了本發明實施例之電驅動液晶透鏡的相位變化，其中第5A圖示出了未配設黑色矩陣層之狀況，而第5B圖示出了配設有黑色矩陣層之狀況；第6圖為本發明另一實施例之電驅動液晶透鏡的剖面圖；第7圖為用於對本發明實施例之電驅動液晶透鏡的遮光效果進行說明之剖面圖；第8圖為用於對本發明實施例之電驅動液晶透鏡的單元間隙減小效果進行說明之剖面圖；以及 第9圖為使用了本發明實施例之電驅動液晶透鏡的顯示裝置的剖面圖。
100‧‧‧第一基板
101‧‧‧第一電極
102‧‧‧黑色矩陣層
103‧‧‧第二電極
104‧‧‧絕緣層
105‧‧‧第一配向層
200‧‧‧第二基板
201‧‧‧第三電極
202‧‧‧第二配向層
300‧‧‧液晶層
1000‧‧‧電驅動液晶透鏡

Claims (12)

  1. 一種電驅動液晶透鏡，係包含：一第一基板與一第二基板，係彼此相對地排佈並彼此相應地分別定義有複數個透鏡區；多個第一電極，係形成於該第一基板上並位於左右相鄰之各透鏡區的中心之間；一黑色矩陣層，係形成於該第一基板上並對應於各透鏡區之邊沿，且該黑色矩陣層係具有一第一寬度；多個第二電極，係形成於該等第一電極上並對應於各透鏡區之邊沿，且該等第二電極係具有一第二寬度，該第二寬度係小於該第一寬度；一第三電極，係覆蓋於該第二基板上；以及一液晶層，係位於該第一基板與第二基板之間，其中當向該等第一電極、該等第二電極及第三電極施加電壓時，對相鄰的第二電極間之液晶層進行配向，藉以使該液晶層具有一符合拋物線相平面之光路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，其中該等第一電極係覆蓋於該第一基板上，或形成於左右相鄰的各透鏡區的中心之間，藉以形成覆蓋該黑色矩陣層之一島狀形式。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電驅動液晶透鏡，其中該黑色矩陣層係電性連接於該等第一電極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電驅動液晶透鏡，其中該黑色矩陣層係形成於該第一電極之上表面或下表面上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，還包含一第一配向層，係覆蓋於包含有該等第二電極之第一基板；以及一第二配向層，係形成於該第三電極上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電驅動液晶透鏡，其中於該等第二電極之長度方向上對該第一配向層進行刷磨處理，並於與對該第一配向層所進行的刷磨處理相交之方向上對該第二配向層進行刷磨處理。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，其中該等第一電極與第三電極係由透明金屬形成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電驅動液晶透鏡，其中該等第二電極係由不透光的不透明金屬或透明金屬形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，其中該黑色矩陣係由鉻(Cr)、鉬(Mo)以及鋁釹(AlNd)中之任意一種形成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，其中當對該液晶層進行驅動時，向該等第一電極施加一臨界電壓，向該等第二電極施加一高壓並將該第三電極接地。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電驅動液晶透鏡，其中該等第二 電極與該第三電極間之垂直距離小於該等第一電極與該第三電極間之垂直距離。
  12. 一種顯示裝置，係包含：一顯示面板，係用於發出二維的第一影像及第二影像；以及一電驅動液晶透鏡，係位於該顯示面板上，該電驅動液晶透鏡係包含：一第一基板與一第二基板，係彼此相對地排佈並彼此相應地分別定義有複數個透鏡區；多個第一電極，係形成於該第一基板上並位於左右相鄰的各透鏡區的中心之間；一黑色矩陣層，係形成於該第一基板上並對應於各透鏡區之邊沿，且該黑色矩陣層係具有一第一寬度；多個第二電極，係形成於該等第一電極上並與對應於透鏡區之邊沿，且該等第二電極係具有一第二寬度，該第二寬度係小於該第一寬度；一第三電極，係覆蓋於該第二基板上；以及一液晶層，係位於該第一基板與第二基板之間，其中當向該等第一電極、該等第二電極及第三電極施加電壓時，對相鄰的第二電極間之液晶層進行配向，藉以使該液晶層具有一符合拋物線相平面之光路。
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