液晶透鏡及其控制方法、3d顯示裝置以及計算機系統的製作方法
2023-10-11 18:49:39
專利名稱：液晶透鏡及其控制方法、3d顯示裝置以及計算機系統的製作方法
液晶透鏡及其控制方法、3D顯示裝置以及計算機系統
技術領域：
本發明屬於液晶技術領域，尤其涉及一種液晶透鏡及其控制方法，還涉及一種採用液晶透鏡的3D顯示裝置和計算機系統。
背景技術：
隨著液晶技術的不斷發展，液晶材料廣泛地應用於各種領域。例如，傳統的光學變焦鏡組至少需要兩片以上透鏡相互配合移動才能達到變焦的效果。在實際應用過程中，此種光學變焦鏡組往往較為厚重且體積大，給用戶的使用帶來極大的不便。LC Lens (Liquid Crystal Lens，液晶透鏡)是一種利用液晶分子雙折射特性以及隨電場分布變化排列特性讓光束聚焦或是發散的光學組件。LCLens可通過改變操作電壓來改變液晶分子的排列方向，進而實現調變焦距的效果，LC Lens的輕薄特性更是一大優勢， 其可以在小空間內達到有效的光學變焦效果。現有技術中，為了達到所欲得到之相位延遲(phase retardation)的效果，一般的液晶透鏡通常需要較厚的液晶層，但是過厚的液晶層會造成液晶透鏡的響應時間過長。以厚度60 μ m的液晶層為例，響應時間約為30秒，且操作電壓需要超過30伏特。雖然現有技術中可通過改變液晶透鏡的操作電壓來改善液晶聚焦時間，但是僅僅限於改變液晶透鏡的聚焦時間，沒有改善液晶透鏡內液晶分子回復到初始排列方向的過程中花費時間過長的問題，用戶在使用時，仍然存在較大的不便。如何降低液晶透鏡的響應時間，尤其是縮短液晶分子回復到初始排列方向的時間，提高液晶透鏡的效率，是液晶技術領域研究的方向之一。
發明內容本發明所解決的技術問題是提供一種液晶透鏡及其控制方法，以降低液晶透鏡的響應時間，尤其是縮短液晶分子回復到非透鏡效果狀態的時間，提高液晶透鏡的效率。本發明提供一種液晶透鏡，包括兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。根據本發明的一優選實施例，所述所述第二電場還包括第三時間段的電場，所述第三時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。根據本發明的一優選實施例，所述第一時間段的電場維持時間大於所述第二時間段的電場維持時間。
根據本發明的一優選實施例，所述兩個電極結構包括第一電極結構和第二電極結構，所述第一電極結構包括相互間隔設置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，所述第二電極結構包括相互間隔設置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向交叉，通過在所述第一條形電極與所述第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第一電場，通過在所述多個第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第二電場。根據本發明的一優選實施例，所述兩個電極結構包括第一電極結構和第二電極結構，所述第一電極結構包括相互間隔設置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，所述第二電極結構包括相互間隔設置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向平行，通過在所述第一條形電極與所述第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第一電場，通過在所述多個第一條形電極之間和/或所述多個第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第二電場。根據本發明的一優選實施例，所述第一電極結構進一步包括設置於所述第一條形電極之間的第一高阻材料層，和/或所述第二電極結構進一步包括設置於所述第二條形電極之間的第二高阻材料層。本發明還提供一種液晶透鏡的控制方法，包括提供一第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層產生透鏡效果；提供一第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，其中，所述液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。本發明還提供一種液晶透鏡的控制方法，包括提供一第一電場，所述第一電場用於使液晶分子處於第一排列狀態，所述第一排列狀態為使得所述液晶層具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態；提供一第二電場，所述第二電場用於使液晶分子處於第二排列狀態，所述第二排列狀態為使得所述液晶層不具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。本發明還提供一種3D顯示裝置，所述裝置包括液晶透鏡，所述液晶透鏡包括兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。本發明還提供一種計算機系統，包括處理器，其被配置成執行指令並執行與計算機系統相關的操作；3D顯示裝置，其被操作耦合到所述處理器，所述3D顯示裝置包括兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。通過上述方式，極大的降低了液晶透鏡的響應時間，尤其是縮短了液晶層內的液晶分子回復到非透鏡效果狀態的時間，進而極大的提高了液晶透鏡的效率，利於液晶透鏡的推廣與應用，尤其是在3D顯示裝置和具有3D限制裝置的計算機系統中，為用戶提供良好的操作體驗。
圖1是本發明提供的液晶透鏡第一較佳實施例的結構圖；圖2是本發明的第一較佳實施例中第一電場的示意圖；圖3是本發明的第一較佳實施例中第二電場的一示意圖；圖4是本發明的第一較佳實施例中第二電場的另一示意圖；圖5是本發明的提供的液晶透鏡第二較佳實施例的結構圖及第二電場的示意圖；圖6是本發明提供的液晶透鏡第三較佳實施例的結構圖；圖7是本發明的第三較佳實施例中第一電場的示意圖；圖8是本發明的第三較佳實施例中第二電場的示意圖；圖9是本發明的第三較佳實施例中部分結構另一種示意圖；圖10是本發明提供的液晶透鏡的控制方法的流程圖；圖11是本發明提供的一較佳實施例中第二電場的電壓波形圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。本發明提供的液晶透鏡包括兩個間隔設置的電極結構以及液晶層。其中，液晶層設置於兩個電極結構之間，液晶層包括多個液晶分子。在具體實施過程中，該電極結構用於產生一第一電場，第一電場使得液晶分子處於第一排列狀態，以使液晶層具有透鏡效果。進一步的，該電極結構還用於產生一第二電場，第二電場用於使液晶分子處於第二排列狀態。液晶分子在第二排列狀態時，液晶層不具有透鏡效果。請參閱圖1，圖1示出了本發明提供的液晶透鏡的第一較佳實施例的結構。在本實施例中，液晶透鏡依次包括第一基板11、第一電極結構12、第一配向層13、 液晶層14、第二配向層15、第二電極結構16以及第二基板17。其中，第一電極結構12設置於第一基板11上，包括多個第一條形電極121。多個第一條形電極121相互間隔設置，且沿第一延伸方向Dl延伸。第二電極結構16設置於第二基板17上，包括多個第二條形電極161、介電層162 以及面電極163。其中，多個第二條形電極161相互間隔設置，且沿第二延伸方向D2延伸。 面電極163與第二條形電極161層疊且絕緣設置。介電層162設置於第二條形電極161和面電極163之間，當然，多個第二條形電極161與面電極163之間也可設置其它使得兩者絕緣的物質，此處不一一列舉。在本實施例中，面電極163與第二基板17相鄰設置。液晶層14設置於第一電極結構12和第二電極結構16之間，第一配向層13設置於液晶層14與第一電極結構12之間，第二配向層15設置於液晶層14與第二電極結構16 之間。在具體實施過程中，第一延伸方向Dl與第二延伸方向D2相互交叉。優選的，第一延伸方向Dl和第二延伸方向D2相互垂直。液晶層14內包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向層13和第二配向層15相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。在本實施例中，通過摩擦配向或輻射配向等方式，使得第一配向層13的配向方向D3和第二配向層15的配向方向D4均與第一延伸方向Dl平行，使得液晶分子的初始排列方向平行於第一延伸方向D1。優選的，第一基板11和第二基板17均為玻璃基板，當然也可以是其它材料的透明基板，只要使得光線能夠透過即可，此處不一一列舉。優選的，第一條形電極121、第二條形電極161和面電極163均為透明導電層，譬如可為銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, I TO)或銦鋅氧化物(IndiumZinc Oxide, IZO)，此處
不一一列舉。優選的，介電層162為透明絕緣材料，譬如可為氧化矽(SiOx)或是氮化矽(SiNx)， 此處不一一列舉。本發明第一較佳實施例的工作原理描述如下其中，第一電場的產生過程描述如下請參閱圖2，在多個第一條形電極121上施加適當的電壓Vl、V2、V3以及V4，其中， 為保證形成良好的透鏡效果，V1、V2、V3分別相對V4對稱。在具體實施過程中，在第二條形電極161上施加零電壓或參考電壓Vref，同時在面電極163上也同樣施加零電壓或參考電壓Vref。這樣，在多個第一條形電極121與第二條形電極161及面電極163之間形成對應的電壓差，該多個電壓差在液晶層14內產生第一電場。液晶層14內的液晶分子在第一電場的作用下排列方向發生改變，根據液晶分子在液晶層14內的排布情況，不同區域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現拋物線形變化，進而形成以Vl或V4為中心的透鏡，達到使得液晶層14具有透鏡的效果，從而實現聚焦或發散的目的。圖2所示在7個第一條形電極121施加相應的電壓僅為說明透鏡的形成過程，並不構成對本發明的限制。根據所需透鏡的參數，可適當的調整施加電壓的第一條形電極121 的個數及電壓值。譬如在一般情況下，第一條形電極121的個數選擇為奇數個，施加電壓以中間的一個第一條形電極121對稱，從形成以中間電極對稱的透鏡結構。當然，也可以選擇第一條形電極121的個數為偶數個，施加電壓以中間的兩個第一條形電極121對稱，從形成以中間兩個第一條形電極121對稱的透鏡結構。在第一較佳實施例中，為了加快液晶透鏡產生透鏡效果的時間，在液晶層產生透鏡效果的過程中，電壓V1、V2、V3以及V4採用過驅動電壓(overdrive voltage)，使得電壓 VI、V2、V3以及V4與零電壓或參考電壓Vref配合形成一過驅動電壓差。該過驅動電壓差在液晶層14內產生較大的第一電場，使得液晶分子在較大的第一電場的作用下的變化速度加快。在適當時間之後，電壓V1、V2、V3以及V4再切回至穩定電壓，使得液晶層14內保持穩定電壓差，該穩定電壓差使液晶層14保持透鏡效果。由於過驅動電壓差大於穩定電壓差，極大的加速了液晶透鏡產生透鏡效果的時間。其中，第二電場的產生過程描述如下
請參閱圖3，在第二條形電極161上均施加同樣一電壓VI，在面電極163上施加零電壓或參考電壓Vref。這樣，在第二條形電極161與面電極163之間形成一電壓差，進而產生第二電場。該第二電場的方向同樣平行或者至少部分平行於液晶分子的初始排列方向， 使得液晶分子在第二電場的作用下，快速回復到初始排列方向，根據液晶分子在液晶層14 內的排布情況，在初始排列方向時，不同區域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層14 不再具有透鏡效果。請參閱圖4，圖4示出了第二電場的另一種產生方式。在相鄰的第二條形電極161 上交替的施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref。這樣，相鄰的第二條形電極161之間形成一電壓差，進而產生第二電場。其中，第二電場的方向平行或者至少部分平行於液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，加速回復到初始排列方向，根據液晶分子在液晶層14內的排布情況，在初始排列方向時，不同區域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層14不再具有透鏡效果。進一步地，提出一種優化第二電場的驅動方式，即，第二電場採用變化的電場，這有利於使液晶分子回復到初始排列方向時，排列更加規則和均一化，為在下一個周期的第一電廠下更快、更準確地形成液晶透鏡提供條件。請具體參閱圖11和圖4，圖11中曲線代表施加在第二條形電極161電壓的波形圖。具體地，優化的第二電場的驅動方式包括第一時間段Tl 在相鄰的第二條形電極161上交替施加一較高的電壓V1^P零電壓或參考電壓Vref，這樣在相鄰的兩個第二條形電極161會形成一個較強的橫向電場，在強電場的驅動下，液晶分子以較快的速度向初始排列方向回復；第二時間段T2 將較高的電壓Vh降低至較低的電壓\，保持臨近電極上的零電壓或參考電壓Vref，這樣在相鄰的兩個第二條形電極161會形成一個較弱的橫向電場，在弱電場的驅動下，液晶分子能夠消除強電場對液晶分子排列的紊亂性，給予液晶分子溫和的電場力進行更規則的排序，尤其是能夠消除液晶分子之間的排列幹擾作用，有利於液晶分子恢復到更為接近初始排列狀態的排列狀態，經過弱電場的規則梳理作用，液晶分子更規則的向初始排列方向轉動；第三時間段T3 較低的電壓\降至零電壓或參考電壓Vref，這樣相鄰的兩個第二條形電極161之間的電場小時，液晶分子處於初始排列方向，等待下一次液晶透鏡驅動電壓，形成透鏡效果。—般的，第一時間段Tl的維持時間大於第二時間段T2的維持時間。可以理解，第一時間段Tl、第二時間段T2、第三時間段T3的時間維持時間需要根據具體的液晶透鏡的參數具體設計，在此不做限定。可以理解，第二電場還可以包括多個電場強度不同的時間段、例如，在第二時間段 T2與第三時間段T3之間插入一較短時間段的較強的橫向電場，用於將已趨近於初始排列方向的液晶分子加速旋轉，從而進一步縮短液晶分子回復到初始排列方向的時間，提升液晶透鏡的相應速度。採用上述優化的第二電場的驅動方式可以將液晶分子回復到初始排列方向的一致性，其優點在於採用此驅動方法形成的非透鏡狀態下，其透光效果更均勻，能夠避免因液晶分子排列不規則而導致的光線扭曲現象，提高2D顯示的效果；同時，更規則排列的液晶分子，有助於在下一個透鏡周期內形成均一液晶透鏡，提高3D顯示效果。當然，圖11所示的驅動方法亦可與圖3所示的驅動方法結合，優化第二電場對液晶分子的回覆作用。也就是，將較高的電壓Vh和較低的電壓\以及零電壓或參考電壓Vref 依次施加在每一第二條形電極161上，零電壓或參考電壓Vref施加在面電極上163。具體驅動過程與上述圖11與圖4結合所示的驅動方法類似，在此不再贅述。請參閱圖5，圖5是本發明的提供的液晶透鏡第二較佳實施例的結構圖及第二電場的示意圖。圖5所示的液晶透鏡與圖1-圖4所示的第一實施方式的液晶透鏡結構基本相似。第二實施方式的液晶透鏡與第一實施方式的液晶透鏡的主要區別點為第二實施方式的液晶透鏡的第二電極結構26包括設置於第二基板27上的多個第二條形電極沈1。 也就是，第二電極結構26省略了第一實施方式中的第二條形電極161與第二基板17之間的面電極163及其附屬介電層162的結構。由於器件結構的改變，第二實施方式液晶透鏡工作原理亦發生相應的變化，具體描述如下其中，第一電場的產生過程描述如下在多個第一條形電極221上施加適當的電壓，例如以中間的第一條形電極221對稱的驅動電壓，在第二條形電極261上施加零電壓或參考電壓Vref。這樣，在多個第一條形電極221與第二條形電極261之間形成對應的電壓差，該多個電壓差在液晶層M內產生第一電場。液晶層M內的液晶分子在第一電場的作用下排列方向發生改變，根據液晶分子在液晶層M內的排布情況，不同區域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現拋物線形變化，進而形成以中間電極為中心的透鏡，達到使得液晶層M具有透鏡的效果，從而實現聚焦或發散的目的。同樣地，為了加快形成液晶透鏡的形成過程，該驅動電壓亦可採用過驅動電壓的方式，其方法與第一實施方式類似，在此不再贅述。其中，第二電場的產生過程描述如下在相鄰的第二條形電極261上交替的施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref。這樣，相鄰的第二條形電極261之間形成一電壓差，進而產生第二電場。其中，第二電場的方向平行或者至少部分平行於液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，加速回復到初始排列方向，根據液晶分子在液晶層M內的排布情況，在初始排列方向時，不同區域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層24不再具有透鏡效果。通過上述方式可省略面電極及介質層，減少了製程工序。可以理解，圖11所示的驅動方法亦可與圖5所示的液晶透鏡及其驅動方法結合， 優化第二電場對液晶分子的回覆作用。也就是，將較高的電壓Vh和較低的電壓\以及零電壓或參考電壓Vref施加在間隔的第二條形電極261 (如奇數個第二條形電極沈1)上，零電壓或參考電壓Vref施加在另外間隔的第二條形電極261 (如偶數個第二條形電極沈1)上。 具體驅動過程與上述圖11與圖4結合所示的驅動方法類似，在此不再贅述。請參閱圖6，圖6示出了本發明提供的液晶透鏡的第三較佳實施例的結構。在本實施例中，液晶透鏡依次包括第一基板31、第一電極結構32、第一配向層33、液晶層34、第二配向層35、第二電極結構36以及第二基板37。其中，第一電極結構32設置於第一基板31上，包括多個第一條形電極321。該第一條形電極321相互間隔設置且沿第一延伸方向Dl延伸。第二電極結構36設置於第二基板37上，包括多個第二條形電極361。該第二條形電極361相互間隔設置且沿第二延伸方向D2延伸。在第三較佳實施例中，第一延伸方向 Dl與第二延伸方向D2平行。液晶層34設置於第一電極結構32和第二電極結構36之間，第一配向層33設置於液晶層34與第一電極結構32之間，第二配向層35設置於液晶層34與第二電極結構36 之間。液晶層34內包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向層33和第二配向層35相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。第一配向層33的配向方向D3和第二配向層35的配向方向D4與第一延伸方向Dl交叉，使得液晶分子的初始排列方向與第一延伸方向Dl交叉。優選的，液晶分子的初始排列方向與第一延伸方向Dl垂直。優選的，第一基板31和第二基板37均為玻璃基板，當然也可以是其它材料的透明基板，只要使得光線能夠透過即可，此處不一一列舉。優選的，第一條形電極321和第二條形電極361均為透明導電層，譬如可為銦錫氧化物Gndium Tin Oxide，ΙΤ0)或銦鋅氧化物(Indium Zinc Oxide，IZ0)，此處不——列舉。第三較佳實施例的工作原理描述如下請參閱圖7，在第一條形電極321上施加電壓Vl和V2，其中，圖6中的兩個Vl相對於V2對稱，以保證液晶層34形成一良好的透鏡效果。在具體實施過程中，在第二條形電極361均施加零電壓或參考電壓Vref，由此在第一條形電極321和第二條形電極361之間形成一電壓差，進而產生第一電場。液晶層34內的液晶分子在第一電場的作用下排列方向發生改變，根據液晶分子在液晶層34內的排布情況，不同區域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈現拋物線形變化，進而形成以Vl或V2為中心的透鏡，達到使得液晶層34具有透鏡的效果，從而實現聚焦的目的。圖7所示在3個第一條形電極321施加相應的電壓僅為說明透鏡的形成過程，並不構成對本發明的限制，根據所需透鏡的參數，可適當的調整施加電壓的第一條形電極321 的個數及電壓值。譬如在一般情況下，第一條形電極321的個數選擇為奇數個，施加電壓以中間的一個第一條形電極321對稱，從形成以中間電極對稱的透鏡結構；當然，也可以選擇第一條形電極221的個數為偶數個，施加電壓以中間的兩個第一條形電極321對稱，從形成以中間兩個第一條形電極321對稱的透鏡結構。在第三較佳實施例中，為了加快液晶透鏡的聚焦時間，優選採用與第一較佳實施例相同的過驅動方案。也就是，第一條形電極321和第二條形電極361之間的電壓差包括使液晶層34產生透鏡效果的過驅動電壓差以及使液晶層34保持透鏡效果的穩定電壓差， 其中過驅動電壓差大於穩定電壓差。請參閱圖8，在相鄰的第一條形電極321交替施加電壓Vl和零電壓或參考電壓 Vref,同時在相鄰的第二條形電極361也交替施加電壓Vl和零電壓或參考電壓Vref，由此在相鄰的第一條形電極321之間以及在相鄰的第二條形電極361之間分別形成電壓差。該電壓差在液晶層34產生第二電場。該第二電場的方向平行或者部分平行於液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二電場的作用下，加速回復至液晶分子的初始排列方向，根據液晶分子在液晶層34內的排布情況，不同區域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶層 34不再具有透鏡效果。當然，本領域技術人員完全可以想到僅在第一條形電極321之間或者僅在第二條形電極361之間形成上述電壓差亦可實現上述目的。可以理解，圖11所示的驅動方法亦可與圖8所的驅動方法相結合，即僅在第一條形電極321之間採用圖11所示的驅動方法，也可以第二條形電極361之間採用圖11所示的驅動方法，當然亦可同時在第一條形電極321之間以及第二條形電極361之間同時採用圖11所示的驅動方法，在此不再贅述。在更優選實施例中，第一電極結構32進一步包括設置於第一條形電極321之間的第一高阻材料層322。第二電極結構36進一步包括設置於第二條形電極361之間的第二高阻材料層362。使用第一高阻材料層322和第二高阻材料層362可以使得電場的分布更加的均勻。本領域技術人員完全可以想到高阻材料層可僅在第一條形電極321之間或者僅在第二條形電極361之間。高阻材料層同樣適用於上述第一和第二較佳實施例。請參閱圖9，在第三較佳實施例中，第二電極結構36還可以包括面電極363以及介電層364，面電極363設置於第二條形電極361和第二基板37之間，且與第二電極結構36 絕緣設置，面電極363與第二條形電極361中間設置介電層364。在具體實施過程中，可通過在第二條形電極361與面電極363形成電壓差來產生第二電場，以加速液晶分子的回覆。 具體的形成第二電場的過程請結合圖4以及第一較佳實施例中關於圖4的描述，此處不再一一贅述。本領域技術人員完全可以想到在第一電極結構31內設置面電極及介質層。上述圖1-圖9所示的3D顯示裝置可以應用在各種電子、計算機系統中，特別是其當前的智慧型手機、平板電腦、筆記本電腦等集成有處理處理器模塊的電子裝置，處理器模塊與3D顯示模塊相結合，其具有強大的計算和顯示能力，能夠執行各種指令並執行與計算機系統和3D顯示裝置相關的操作，從而為用戶提供舒適的3D顯示體驗。請參閱圖10，圖10示出了本發明實施例提供的液晶透鏡的控制方法的流程。在步驟S1001中，提供一第一電場，該第一電場用於改變液晶分子的排列方向，使得液晶層處於第一狀態，在第一狀態下，液晶層具有透鏡效果；在步驟S1002中，提供一第二電場，該第二電場用於使液晶分子回復到初始排列方向；其中，在初始排列方向時，液晶層不具有透鏡效果。優選的，該第二電場的方向與液晶分子的初始排列方向至少部分平行，其中，初始排列方向為未提供第一電場時液晶分子的排列方向。在上述實施例中描述了利用第二電場使得液晶分子回復到由配向方向決定的初始排列方向，但本發明並局限於此。在其他實施例中，通過產生第一電場使液晶分子處於第一排列狀態。此時，液晶分子處於第一光學狀態，從而使液晶層具有透鏡效果。通過產生第二電場使液晶分子處於第二排列狀態。此時，液晶分子處於第二光學狀態，從而使液晶層不具有透鏡效果。值得注意的是，在其他實施例中，第二電場的作用不僅限於使液晶分子的排列方向回復到未施加電場時的初始排列方向，也可以是使得液晶分子處於一種其他的排列狀態，只要能夠消除液晶層的透鏡效果，並且能夠使光線按照原定方向傳播的作用，均包含在本發明的精神之中， 在此不再一一列舉。關於液晶透鏡的控制方法具體過程請參閱上文關於第一較佳實施例、第二較佳實施例和第三較佳實施例的描述，此處不再贅述。本發明實施例還提供一種3D顯示裝置，該3D顯示裝置包括本發明實施例提供的液晶透鏡，其中，液晶透鏡包括兩個間隔設置的電極結構，還包括設置於兩個電極結構之間的液晶層，液晶層包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子。在具體實施過程中，3D顯示裝置中液晶透鏡的電極結構產生第一電場，第一電場用於改變液晶分子的排列方向，以使液晶層具有透鏡效果；電極結構還產生第二電場，第二電場用於使液晶分子回復到初始排列方向，在初始排列方向下，液晶層不具有透鏡效果。鑑於3D顯示裝置中的液晶透鏡在上文已有詳細的描述，此處不再贅述。本發明實施例極大的降低了液晶透鏡的響應時間，尤其是縮短了液晶層內的液晶分子回復到非透鏡效果狀態的時間，進而極大的提高了液晶透鏡的效率，利於液晶透鏡的推廣。在上述實施例中，僅對本發明進行了示範性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請後可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明進行各種修改。
權利要求
1.一種液晶透鏡，其特徵在於，包括兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向， 以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
2.如權利要求1所述的液晶透鏡，其特徵在於，所述所述第二電場還包括第三時間段的電場，所述第三時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
3.如權利要求1所述的液晶透鏡，其特徵在於，所述第一時間段的電場維持時間大於所述第二時間段的電場維持時間。
4.如權利要求1所述的液晶透鏡，其特徵在於，所述兩個電極結構包括第一電極結構和第二電極結構，所述第一電極結構包括相互間隔設置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，所述第二電極結構包括相互間隔設置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向交叉，通過在所述第一條形電極與所述第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第一電場，通過在所述多個第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第二電場。
5.如權利要求1所述的液晶透鏡，其特徵在於，所述兩個電極結構包括第一電極結構和第二電極結構，所述第一電極結構包括相互間隔設置且沿第一延伸方向延伸的多個第一條形電極，所述第二電極結構包括相互間隔設置且沿第二延伸方向延伸的多個第二條形電極，其中所述第一延伸方向與所述第二延伸方向平行，通過在所述第一條形電極與所述第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第一電場，通過在所述多個第一條形電極之間和/ 或所述多個第二條形電極之間形成電壓差來產生所述第二電場。
6.如權利要求5所述的液晶透鏡，其特徵在於，所述第一電極結構進一步包括設置於所述第一條形電極之間的第一高阻材料層，和/或所述第二電極結構進一步包括設置於所述第二條形電極之間的第二高阻材料層。
7.一種液晶透鏡的控制方法，其特徵在於，包括提供一第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層產生透鏡效果；提供一第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，其中，所述液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
8.一種液晶透鏡的控制方法，其特徵在於，包括提供一第一電場，所述第一電場用於使液晶分子處於第一排列狀態，所述第一排列狀態為使得所述液晶層具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態；提供一第二電場，所述第二電場用於使液晶分子處於第二排列狀態，所述第二排列狀態為使得所述液晶層不具有透鏡效果的液晶分子的排列狀態，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
9.一種3D顯示裝置，其特徵在於，所述裝置包括液晶透鏡，所述液晶透鏡包括 兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向， 以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
10.一種計算機系統，包括處理器，其被配置成執行指令並執行與計算機系統相關的操作； 3D顯示裝置，其被操作耦合到所述處理器，所述3D顯示裝置包括 兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向， 以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
全文摘要
本發明公開了一種液晶透鏡及其控制方法。該液晶透鏡包括一種液晶透鏡，包括兩個間隔設置的電極結構；液晶層，設置於所述兩個電極結構之間，並包括沿初始排列方向排列的多個液晶分子；其中，所述電極結構產生第一電場，所述第一電場用於改變所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶層具有透鏡效果；所述電極結構進一步產生第二電場，所述第二電場用於使所述液晶分子回復到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向時，所述液晶層不具有透鏡效果，其中，所述第二電場至少包括第一時間段的電場和第二時間段的電場，所述第一時間段的電場強度大於所述第二時間段的電場強度。
文檔編號G02F1/1343GK102231033SQ201110140759
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者呂博銓, 李建軍, 陳致維, 黃乙白 申請人:深圳超多維光電子有限公司