液晶透鏡陣列及立體顯示裝置的制作方法

本實用新型屬于顯示技術領域，具體而言，涉及一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置。

背景技術：

在各種實現立體顯示的技術之中，相比眼鏡式3D顯示技術而言，裸眼3D因無需其他輔助設備的便利性及應用上的優勢成為3D顯示技術研究的熱點，裸眼3D立體顯示裝置在個人消費品領域及商用領域的應用也日益廣泛，如小尺寸裸眼3D手機、中小尺寸裸眼3D平板以及大尺寸裸眼3D廣告機等。

在實現裸眼3D顯示的各種技術中，視差屏障技術最為成熟，作為視差屏障技術的一種，液晶狹縫光柵立體顯示裝置因制程和現有LCD產線兼容性高，良率高且成本低廉，市場占有率較高。其他裸眼3D立體顯示技術如液晶透鏡(LC lens)技術與雙折射透鏡陣列(Birefringent Lens Array)技術在3D顯示時具有高亮度特性，盡管目前因材料和制程等多方面原因導致良率較低，成本居高不下，其發展前景卻依然看好。

由于現有的立體顯示裝置大多采用柱狀液晶透鏡陣列，使得現有的立體顯示裝置受限于觀察者與立體顯示裝置的相對位置。具體來講，當立體顯示裝置的位置確定后，液晶透鏡陣列的方向也就確定了，觀察者只能在特定方向上看到立體顯示，當觀察者相對于立體顯示裝置的位置偏離特定方向時，由于立體顯示裝置進行3D顯示時不同位置處的折射率差異，導致立體顯示裝置的色差較大，無法得到良好的3D顯示效果。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的一個目的在于提供一種液晶透鏡陣列及立體顯示裝置，使得采用該液晶透鏡陣列的立體顯示裝置具有較大的3D觀看視角。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

第一方面，本實用新型提供了一種液晶透鏡陣列，包括第一基板、與所述第一基板相對設置的第二基板及夾設于所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。所述第一基板靠近所述液晶層的表面設置有多個呈陣列分布的第一電極，所述第二基板靠近所述液晶層的表面設置有第二電極。所述多個呈陣列分布的第一電極將所述液晶透鏡陣列劃分為多個呈陣列分布的液晶透鏡單元。所述第一電極包括至少兩個環狀電極，所述至少兩個環狀電極分別位于不同層上，相鄰兩個環狀電極之間夾設有絕緣層以電性絕緣所述至少兩個環狀電極，所述至少兩個環狀電極在所述液晶層的投影層層套置。

進一步地，所述至少兩個環狀電極的中心點均位于所述液晶層的同一條垂線上。

進一步地，所述至少兩個環狀電極中內徑最大的環狀電極為外環電極。每個所述第一電極的外環電極與相鄰的第一電極的外環電極外切連接以實現不同第一電極的外環電極的導通。

進一步地，所述至少兩個環狀電極包括第一環狀電極、第二環狀電極及第三環狀電極。所述第一環狀電極、第二環狀電極及第三環狀電極分別位于不同層上，所述第一環狀電極和所述第二環狀電極之間夾設有第一絕緣層，所述第二環狀電極和所述第三環狀電極之間夾設有第二絕緣層。其中，所述第一環狀電極形成于所述第一基板的靠近所述液晶層的表面，所述第二環狀電極形成于所述第一絕緣層的靠近所述液晶層的表面，所述第三環狀電極形成于所述第二絕緣層的靠近所述液晶層的表面。

第二方面，本實用新型實施例還提供了另一種液晶透鏡陣列，包括第一基板、與所述第一基板相對設置的第二基板及夾設于所述第一基板與所述第二基板之間的液晶層。所述第一基板靠近所述液晶層的表面設置有多個呈陣列分布的第一電極，所述第二基板靠近所述液晶層的表面設置有第二電極，所述多個呈陣列分布的第一電極將所述液晶透鏡陣列劃分為多個呈陣列分布的液晶透鏡單元。所述第一電極包括環狀電極以及設置在所述環狀電極的小圓內部的螺旋狀電極，所述螺旋狀電極與所述環狀電極導通。

進一步地，每個所述第一電極的所述環狀電極與相鄰的第一電極的所述環狀電極外切連接以實現不同所述第一電極的導通。

第三方面，本實用新型還提供了一種立體顯示裝置，包括顯示面板及上述第一方面實施例提供的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列設置在所述顯示面板上。

進一步地，所述顯示面板包括多個像素單元，所述多個像素單元的形狀均為圓形。所述的液晶透鏡陣列的每個液晶透鏡單元覆蓋一個或多個所述像素單元。

第四方面，本實用新型還提供了另一種立體顯示裝置，包括顯示面板及上述第二方面實施例提供的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列設置在所述顯示面板上。

進一步地，所述顯示面板包括多個像素單元，所述多個像素單元的形狀均為圓形。所述的液晶透鏡陣列的每個液晶透鏡單元覆蓋一個或多個所述像素單元。

本實用新型實施例提供了的兩種具有特殊設計的第一電極的液晶透鏡陣列。上述兩種液晶透鏡陣列中，多個呈陣列分布的第一電極將液晶透鏡陣列劃分為多個呈陣列分布的液晶透鏡單元，使得通電狀態下每個液晶透鏡單元的液晶層在環狀電極的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。進而使得采用上述液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，相對于現有的基于柱狀液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，增大了3D觀看視角，使得觀察者能夠從更廣泛的視角觀看到良好的3D效果，有效地改善了立體顯示裝置進行3D顯示時對觀察者的觀看視角的限制。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了現有的單向立體顯示裝置的結構示意圖；

圖2示出了現有的雙向立體顯示裝置的一種放置方式的結構示意圖；

圖3示出了現有的雙向立體顯示裝置的另一種放置方式的結構示意圖；

圖4示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的結構示意圖；

圖5示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的第一電極在液晶層的投影示意圖；

圖6示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個第一電極的外環電極的排布示意圖；

圖7示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的第一電極的外環電極在液晶層的投影示意圖；

圖8示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的單個液晶透鏡單元的一種示例性結構示意圖；

圖9示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個第一電極第一環狀電極的排布示意圖；

圖10示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個第一電極第二環狀電極的排布示意圖；

圖11示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列的呈陣列排布的多個第一電極的層疊設置示意圖；

圖12示出了本實用新型第一實施例提供的一種液晶透鏡陣列在加電狀態下液晶分子的排列狀態示意圖；

圖13示出了本實用新型第二實施例提供的一種液晶透鏡陣列的第一電極的結構示意圖；

圖14示出了本實用新型第三實施例提供的一種立體顯示裝置的結構示意圖；

圖15示出了本實用新型第三實施例提供的一種立體顯示裝置的一種像素單元的結構示意圖；

圖16示出了本實用新型第三實施例提供的一種立體顯示裝置的另一種像素單元的結構示意圖；

圖17示出了本實用新型第三實施例提供的立體顯示裝置的一種具體實施方式中液晶透鏡單元與對應像素單元的位置關系示意圖；

圖18示出了本實用新型第三實施例提供的一種立體顯示裝置的一種像素單元的一種排布示意圖。

圖中：1-單向立體顯示裝置；2-雙向立體顯示裝置；3-立體顯示裝置；11，21-2D顯示模組；12-透鏡陣列；22-第一透鏡陣列；23-第二透鏡陣列；30-液晶透鏡陣列；31-第一基板；310-第一電極；310w-外環電極；311-第一環狀電極；3111-連接線；3112-第一軸線；312-第二環狀電極；313-第三環狀電極；314-第一絕緣層；315-第二絕緣層；311a-環狀電極；312a-螺旋狀電極；32-液晶層；321-液晶分子；33-第二基板；330-第二電極；40-顯示面板；41-上偏光片；42-上基板；43-下基板；44-下偏光片；45-像素單元；50-背光單元。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

圖1示出了一種常見的單向立體顯示裝置的示意圖。該單向立體顯示裝置1包含兩個主要部分，即2D顯示模組11以及設置在2D顯示模組11之前的透鏡陣列12。例如，該透鏡陣列12可以為液晶透鏡陣列或者雙折射透鏡陣列。該透鏡陣列12的微透鏡單元通常與2D顯示模組11的垂直方向成一定的傾角以減少摩爾紋的影響，即在圖1所示的二維笛卡爾坐標系(X，Y)中，微透鏡單元軸向與Y方向成α夾角。對于這一類立體顯示裝置，當觀察者的雙眼位于X方向并在特定觀察位置時，由2D顯示模組11顯示的左眼信息和右眼信息經透鏡分光折射后分別對應地進入人的左眼L和右眼R，從而使觀察者欣賞到立體顯示。然而，這種單向立體顯示裝置1有一個缺陷，即觀察者的雙眼只有位于X方向才能看到立體信息，當觀察者的雙眼與單向立體顯示裝置的相對位置發生變化如將該單向立體顯示裝置1旋轉90°后，觀察者將看不到立體顯示，這就使得立體顯示裝置在手機或者平板等個人消費品領域的應用很受限制。

為擴大立體顯示裝置進行立體顯示時的觀看視角，拓展立體顯示裝置的應用領域，有研究人員提出了雙向立體顯示裝置。雙向立體顯示裝置通過特殊的設計可以在兩個相互垂直的方向進行立體顯示。如圖2所示，當觀察者雙眼位于圖2中的X方向上時，形成第一方向L1的第一透鏡陣列22，由2D顯示模組21提供的左眼信息和右眼信息經第一透鏡陣列22進行分光，可以使觀察者可以在X方向欣賞到立體顯示，這種模式下較多應用于視頻觀看、圖片瀏覽或3D游戲等；當將雙向立體顯示裝置2旋轉90度之后，如圖3所示，此時該雙向立體顯示裝置2可以形成第二方向L2的第二透鏡陣列23(虛線)，由2D顯示模組21提供的左眼信息和右眼信息經第二透鏡陣列23進行分光并分別匯聚到左眼L和右眼R，觀察者依然可以欣賞到立體顯示，這種模式下更適合圖片展示等應用場合。

然而，無論是單向立體顯示裝置1，還是雙向立體顯示裝置2，只要立體顯示裝置的位置確定后，觀察者均只能在特定位置觀看到立體顯示效果，限制了觀察者與立體顯示裝置的相對位置，也不能供多個不同的觀察這在不同方位同時觀看到立體顯示效果。有鑒于此，本實用新型實施例提供了一種液晶透鏡陣列，應用于立體顯示裝置，有利于擴大立體顯示裝置進行的立體顯示時的觀看視角。

第一實施例

如圖4所示，本實用新型第一實施例提供了一種液晶透鏡陣列30，該液晶透鏡陣列30包括第一基板31、與第一基板31相對設置的第二基板33及夾設于第一基板與第二基板之間的液晶層32。

第一基板31靠近液晶層32的表面設置有多個呈陣列分布的第一電極310。第二基板33靠近液晶層32的表面設置有第二電極330，第二電極330為共用電極即參考電極。例如，當第一電極310連接驅動電源的正極時，第二電極330連接驅動電壓的負極，而當第一電極310連接驅動電源的負極時，第二電極330連接驅動電壓的正極。多個呈陣列分布的第一電極310將液晶透鏡陣列30劃分為多個呈陣列分布的液晶透鏡單元，假設該液晶透鏡陣列30包括10個呈陣列排布的第一電極310，則可以根據10個第一電極310將該液晶透鏡陣列30劃分為10個液晶透鏡單元。可以理解的是，每個液晶透鏡單元均包括第一基板31、第一電極310、液晶層32、第二電極330及第二基板33。

本實施例中，第一基板31與第二基板33可以為玻璃或者其它軟性材料。第一電極310和第二電極330通常可以為銦錫氧化物(ITO)薄膜，當然，也可以采用其他透明導電薄膜。

第一電極310包括至少兩個環狀電極，至少兩個環狀電極為層疊設置的，分別位于不同層上。相鄰兩個環狀電極之間夾設有絕緣層以電性絕緣上述至少兩個環狀電極。這樣設計有利于控制各個環形電極上施加的電壓。在本實用新型較佳的實施方式中，各個第一電極310的屬于同一層的環狀電極導通，這樣方便于對第一電極310施加驅動電壓。需要說明的是，上述至少兩個環形電極可以是兩個環形電極、三個環形電極或四個環形電極等。

其中，不同第一電極310的位于同一層的絕緣層可以為一體的，也可以是分離的，當然，為了簡化加工工藝，不同第一電極310的絕緣層可以優選為一體的。本實施例中，絕緣層材料可以采用氮化硅或者樹脂。

進一步地，上述至少兩個環狀電極在液晶層的投影層層套置。具體的，上述至少兩個環狀電極在液晶層32的投影互不重疊，且每個第一電極310的相鄰兩個環狀電極中的一個環狀電極在液晶層32的投影包圍另一個環狀電極在液晶層32的投影。需要說明的是，本實施例中所述的環狀電極在液晶層32的投影均為正投影，即平行投影線垂直于液晶層32。

此時，第一電極310中每個環狀電極在液晶層32的投影均位于其余內徑大于該環狀電極的所有環狀電極在液晶層32的投影的小圓內。例如，當至少兩個環狀電極為3個環狀電極時，3個環狀電極分別為E1，E2及E3。假設E1的內徑小于E2的內徑，E2的內徑小于E3的內徑，且E1在液晶層的投影為圓環P1，E2在液晶層的投影為圓環P2，E3在液晶層的投影為圓環P3。針對于環狀電極E1，內徑大于E1的環狀電極包括E2和E3，因此，P1位于P2的小圓內，同時也位于P3的小圓內；針對于環狀電極E2，內徑大于E2的環狀電極為E3，因此，P2位于P3的小圓內；針對于環狀電極E3，沒有內徑大于E3的環狀電極，因此，P3位于最外環，如圖5所示。可以理解的是，第一電極310中，內徑最小的環狀電極也可以采用圓形電極代替。

優選的，上述至少兩個環狀電極的中心點均位于液晶層32的同一條垂線上，也就是說，當上述至少兩個環狀電極均為圓環形電極時，上述至少兩個環狀電極在液晶層32的投影為同心圓環。可以理解的是，在可接受的誤差范圍內，上述至少兩個環狀電極的中心點也可以稍微偏離液晶層32的同一條垂線。具體的誤差范圍可以根據多次試驗獲得。

進一步地，從第一基板31到液晶層32，分布在第一基板31與液晶層32之間的至少兩個環狀電極的內徑依次增加或減小。當然，滿足至少兩個環狀電極在液晶層32的投影互不重疊的條件下，從第一基板31到液晶層32，第一電極310包括的環狀電極的內徑也可以不呈遞增或遞減的關系，例如，環狀電極的內徑隨著距離第一基板31距離的增加也可以先增大后減小，或者是，先減小后增大等。

至少兩個環狀電極中內徑最大的環狀電極為外環電極。優選的，每個第一電極310的外環電極與相鄰的第一電極310的外環電極外切連接，以實現不同第一電極310的外環電極的導通。例如，圖6示出了不同第一電極310的外環電極310w的排布示意圖，如圖6所示，填充有斜線段的陰影部分表示外環電極310w，每個外環電極310w與相鄰六個外環電極310w外切并導通，當然，位于液晶透鏡陣列30邊緣的第一電極310的外環電極310w除外。相鄰三個外環電極310w之間的三角形空白區域為相鄰三個外環電極310w之間的間隙。當然，相鄰三個外環電極310w間也可以不留間隙，即使得上述三角形空白區域也被電極材料填充。這樣設計有利于使得第一電極310的排布更加緊密，從而盡量減小相鄰液晶透鏡單元之間的間隙，以降低所形成的立體顯示裝置的串擾，提高立體顯示效果。此外，將相鄰的第一電極310的外環電極310w設計為外切連接，不用再另外布線實現外環電極310w的導通，有利于外環電極310w的驅動電壓的施加。

可以理解的是，為便于液晶分子的取向，在第一基板31與第二基板33相互正對的一側還設置有第一、第二取向膜(圖中未示出)。取向膜材料一般為聚酰亞胺，第一取向膜與第二取向膜的摩擦方向平行設置，且具體方向根據所對應的顯示面板的出射光的偏振方向平行。

當按照預設規則在多個第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓時，每個液晶透鏡單元的液晶層32在上述外環電極的所有徑向方向上均具有近似相同的折射率分布。也就是說，忽略液晶層32的厚度，如圖7所示，假設外環電極310w在液晶層32的投影為圓環W，且圓環W的圓心為O，此時，以O點為圓心的，以位于圓環W的小圓中的任意一點與O點之間的距離為半徑的圓周上的任意點的折射率相等。此時，在圓環W小圓中的任意一個點A，均能在以O為圓心，線段OA為半徑的圓周上找到折射率與A點相等的多個點。因此，將本液晶透鏡陣列30應用于立體顯示裝置時，能夠有效地減小在不同視角觀看進行3D顯示的立體顯示裝置時看到的色彩差異，使得位于多個不同視角的觀察者在同一時間觀察到效果一致的立體顯示，即有效地增大了立體顯示裝置的3D觀看視角，提升3D顯示效果。可以理解的是，上述的折射率相等應當理解為廣義的相等，即以O點為圓心的，以位于圓環W內的小圓內任意一點與O點之間的距離為半徑的圓周上的任意兩點的折射率的差值也可以在預設范圍內。該預設范圍可以根據多次試驗獲得。

具體的，按照預設規則在多個第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓的實施方式優選為：同一第一電極310中的各個環狀電極上施加不同的電壓，隨著環狀電極的內徑的增大，環狀電極上施加的電壓值增大或減小。屬于同一個電極的位于同一層上的環狀電極上施加相同的電壓。

圖8示出了本實用新型的一種具體實施方式中單個液晶透鏡單元的結構示意圖，如圖8所示，第一電極310包括第一環狀電極311、第二環狀電極312和第三環狀電極313，且第一環狀電極311、第二環狀電極312及第三環狀電極313層疊設置。第一環狀電極311、第二環狀電極312和第三環狀電極313的圓心位于液晶層32的同一條垂線V上。第一環狀電極311和第二環狀電極312之間夾設有第一絕緣層314，第二環狀電極312和第三環狀電極313之間夾設有第二絕緣層315。其中，第一環狀電極311形成于第一基板31的靠近液晶層32的表面，第二環狀電極312形成于第一絕緣層314的靠近液晶層32的表面，第三環狀電極313形成于第二絕緣層315的靠近液晶層32的表面。本實施例中，不同第一電極310的第一絕緣層314可以是一體的，也可以是分離的，不同第一電極310的第二絕緣層315也可以是一體的，可以是分離的。

本實施例中，第一環狀電極311的內徑小于第二環狀電極312的內徑，第二環狀電極312的內徑小于第三環狀電極313的內徑。此時，第三環狀電極313為外環電極310w。該液晶透鏡陣列30中，所有第一電極310的第一環狀電極311的排布方式可以為：如圖9所示，第一環狀電極311按照點陣的形式排列，并在某一方向上通過連接線3111相互連接形成，連接線3111的設置使得該方向上的第一環狀電極311導通。其中，連接線3111設置方向S1S1′與第一軸線3112成β角，優選采用與第一環狀電極相同的材料制成。具體的，β角的大小與包括本液晶透鏡陣列30的立體顯示裝置的顯示面板的像素單元的形狀有關，一般為±50～90度。當然，各個第一環狀電極311也可以在其他任意方向如S2S2′，V1V1′或者h1h1′等方向相連或者采用多個方向同時相連的形式實現導通。同理，如圖10所示，所有第一電極310的第二環狀電極312的排布方式可以與第一環狀電極311的排布方式類似，也可以按照點陣的形式排列，并在一個或多個方向上通過連接線相互連接形成，以實現液晶透鏡陣列30中的第二環狀電極312的導通。圖10中的虛線部分表示第一環狀電極311。此時，呈陣列排布的多個第一電極310的層疊設置示意圖可以如圖11所示，圖11中虛線表示第一環狀電極311的排布和第二環狀電極312的排布，實線表示第三環狀電極313的排布。

為了使本實用新型的方案更加清楚，基于上述具體的實施方式，下面將對包括上述液晶透鏡陣列30的立體顯示裝置的使用原理進行說明。

2D顯示模式下，液晶透鏡陣列30處于不通電狀態，液晶層32的液晶分子維持初始取向沿著水平方向一致排列，整個液晶透鏡陣列30的任意位置具有相同的光程差，由顯示面板入射的光進入液晶透鏡陣列30后不發生折射，不影響立體顯示裝置的正常2D顯示。

3D顯示模式下，液晶透鏡陣列30處于通電狀態時，以第二電極330為參考，在第一環狀電極311上施加第一電壓V1，在第二環狀電極312上施加的第二電壓V2，在第三環狀電極313上施加第三電壓V3。其中，V3>V2>V1，此時，每個液晶透鏡單元對應的第一電極310的各個環狀電極上施加的電壓從邊緣向中心遞減呈現一定的梯度分布。由于第一電極310上施加的電壓呈現上述梯度分布，即第一環狀電極311、第二環狀電極312、第三環狀電極313分別與第二電極330之間的電壓差依次增大，使屬于該液晶透鏡單元的液晶分子指向矢也呈現出相應的變化。例如，如圖12所示，在電壓差最大的第三環狀電極313附近，正性液晶分子321因較大的電壓差而改變其分子的初始取向，使分子長軸沿著液晶透鏡陣列30的厚度方向排列，即液晶分子321長軸與電場方向平行；在電壓差略小的第二環狀電極312附近，液晶分子321長軸與電場的夾角將略有增大；而第一環狀電極311具有最小的電壓差，改變液晶分子321初始取向的能力最弱，可以認為液晶分子321基本上維持其初始取向。

因液晶分子321排列狀況的差異，導致在每個液晶透鏡單元對入射光的折射率呈現規律變化，即每個液晶透鏡單元邊緣處對應的液晶具有最小的折射率no，而每個液晶透鏡單元中心處對應的液晶具有最大的折射率ne，其他位置處的液晶的折射率n呈現漸變的趨勢(no<n<ne)，且每個液晶透鏡單元的液晶層32在第三環狀電極313的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。

綜上所述，本實用新型實施例提供的液晶透鏡陣列30通過特殊設計的第一電極310，使得每個液晶透鏡單元的液晶層32沿第一電極310的外環電極的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。進而使得采用上述液晶透鏡陣列30的立體顯示裝置，相對于現有的基于柱狀液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，增大了3D觀看視角，使得觀察者能夠從更廣泛的視角觀看到良好的3D效果，有效地改善了立體顯示裝置進行3D顯示時對觀察者的觀看視角的限制。

第二實施例

本實用新型實施例提供的液晶透鏡陣列30除了第一電極310的結構以外，其余結構及技術效果與上述第一實施例相同，為簡要描述，本實施例部分未提及之處，可參考第一實施例中相應內容。

如圖13所示，本實施例中，第一電極310包括設置在第一基板31靠近液晶層32的表面的環狀電極311a以及設置在環狀電極311a的小圓內部的螺旋狀電極312a，且螺旋狀電極312a與環狀電極311a導通。本實施例采用設置在同一層的環狀電極311a以及設置在環狀電極311a的小圓內部的螺旋狀電極312a替代了上述第一實施例中的層疊設置的至少兩個環狀電極，有利于減少電極及驅動電壓的數量，使器件得以簡化。

此時，按照預設規則在多個第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓的實施方式為：以第二電極330為參考電極，在環狀電極311a上施加一個幅值為V的電壓。此時，環狀電極311a上即液晶透鏡單元的邊緣處有較大的壓差，而螺旋狀電極312a上的電壓隨著距離環狀電極311a的繞線的長度變化將發生衰減。例如，圖13中B2點的電壓幅值小于B1點的電壓幅值。整體來看，從環狀電極311a向螺旋狀電極312a中心過渡時，第一電極310與第二電極330之間的電壓差呈現遞減的趨勢，同樣導致液晶分子取向和折射率的逐漸變化，能夠使得每個液晶透鏡單元的液晶層32在環狀電極311a的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。

進一步地，每個第一電極310的環狀電極311a與相鄰的第一電極310的環狀電極311a外切連接，以實現不同第一電極310的導通。例如，圖13示出了不同第一電極310的排布示意圖，如圖13所示，每個環狀電極311a與相鄰六個環狀電極311a外切并導通，當然，位于液晶透鏡陣列30邊緣的第一電極310除外。這樣設計有利于使得第一電極310的排布更加緊密，從而盡量減小相鄰液晶透鏡單元之間的間隙，以降低所形成的立體顯示裝置的串擾，提高立體顯示效果。此外，將相鄰的第一電極310的環狀電極311a設計為外切連接，不用再另外布線實現環狀電極311a的導通，有利于環狀電極311a的驅動電壓的施加。

第三實施例

本實用新型實施例提供了一種立體顯示裝置，如圖14所示，該立體顯示裝置3包括顯示面板40及液晶透鏡陣列30。液晶透鏡陣列30設置在顯示面板40上，例如，可以通過液態光學膠將顯示面板40與液晶透鏡陣列30進行貼合。

其中，液晶透鏡陣列30可以采用上述第一實施例或第二實施例所提供的液晶透鏡陣列30，其具體結構可以參照上述第一實施例或第二實施例，此處不再贅述。

如圖14所示，顯示面板40主要包含上基板42、下基板43、設置于上基板42遠離下基板43的表面的上偏光片41以及設置在下基板43遠離上基板42的表面的下偏光片44。設下偏光片44的透光軸方向為aa′，aa′位于xy平面內且與y方向平行，上偏光片41的透光軸bb′與aa′相互垂直(bb′⊥aa′)，即bb′位于xy平面內且與x方向平行。此時，對該立體顯示裝置3而言，其焦距f由第二基板33的厚度d1、液態光學膠厚度d2、上偏光片41厚度d3以及上基板42的厚度d4共同決定，即f＝d1+d2+d3+d4。

可以理解的是，如圖14所示，當顯示面板40為非發光器件如TFT_LCD時，本實施例提供的立體顯示裝置3還包括背光單元50。背光單元50可以采用LED或CCFL等作為發光單元。當然，當顯示面板40為自發光器件時，可以省略背光單元50。以TFT_LCD為例，在三維笛卡爾坐標系(x，y，z)中，該立體顯示裝置3的三個主要部分液晶透鏡陣列30、顯示面板40及背光單元50在z方向為層疊結構，觀察者雙眼位于該立體顯示裝置3的靠近液晶透鏡陣列30的一側。

其中，顯示面板40的上基板42和下基板43共同構成呈陣列排布的多個像素單元。通常情況下，像素單元45包括按照寬長比1:3設置的方形子像素。本實施例的優選實施方式中，為了配合液晶透鏡陣列30實現全方位的立體顯示，減少立體顯示裝置3在整個空間可見的色差和降低串擾，以獲得更好的3D顯示效果，顯示面板40包括的多個像素單元45的形狀均為圓形，且液晶透鏡陣列30的每個液晶透鏡單元覆蓋一個或多個像素單元。

其中，每個像素單元45包括紅色(R)子像素、綠色(G)子像素和藍色(B)子像素。紅色(R)子像素、綠色(G)子像素和藍色(B)子像素的具體排布方式可以如圖15或圖16所示。圖15中，各個子像素的形狀為扇形。圖16中，像素單元45包括的一個子像素的形狀為圓形，另外兩個子像素的形狀均為圓環形。當然，除了圖15或圖16所示的兩種具體排布方式外，也可以采用其他的排布方式。

當液晶透鏡陣列30的每個液晶透鏡單元覆蓋一個像素單元45時，各個像素單元45彼此相鄰且等間距設置，且多個像素單元45與多個呈陣列分布的液晶透鏡單元一一對應。可以理解的是，根據3D顯示原理，立體顯示裝置3的位置確定后，液晶透鏡陣列30位于面向用戶的一側，顯示面板40位于遠離用戶的一側，也就是說，液晶透鏡陣列30位于用戶與顯示面板40之間。如圖17所示，Ui表示單個液晶透鏡單元，假設其對應的像素單元Pi的半徑為r，液晶透鏡單元Ui的寬度為2*d，用戶的瞳孔T與液晶透鏡單元Ui底面的距離為l，液晶透鏡單元Ui的焦距為f。此時，l/(l+f)＝d/r。盡管液晶透鏡單元Ui的焦距f較小，但是焦距f的存在也使得當液晶透鏡單元Ui剛好覆蓋一個像素單元Pi時，該像素單元Pi的寬度應略大于液晶透鏡單元Ui的寬度。以10.1寸平板為例，用戶的瞳孔T與液晶透鏡單元Ui底面的距離為l大約450mm，當液晶透鏡單元Ui的焦距f＝0.5mm，像素單元Pi的半徑r為40μm時，液晶透鏡單元Ui的寬度為2*d＝79.9μm。其中，對于上述第一實施例提供的液晶透鏡陣列，液晶透鏡單元的寬度可以為外環電極的大圓直徑。對于上述第二實施例提供的液晶透鏡陣列，液晶透鏡單元的寬度可以為環狀電極的大圓直徑。

作為一種實施方式，各個液晶透鏡單元可以是剛好覆蓋其對應的像素單元。當然，在實際應用中，各個液晶透鏡單元的也可以稍微偏離其對應的像素單元。

當液晶透鏡陣列30的每個液晶透鏡單元覆蓋多個像素單元45時，需要根據每個液晶透鏡單元覆蓋像素單元45的數量，相應地設計顯示面板40的像素單元45的排列方式。優選的，多個像素單元45彼此相鄰設置，且每個液晶透鏡單元的第一電極310覆蓋上述彼此相鄰的多個像素單元45。以每個液晶透鏡單元覆蓋三個像素單元45為例，此時，如圖18所示，每三個像素單元45彼此相鄰，每個液晶透鏡單元覆蓋這三個像素單元45，圖18中的點劃線圓表示一個液晶透鏡單元在顯示面板40上的正投影。由圖18可知，此時顯示面板40的像素單元45為不等間距設計，但由于所有子像素均被相應的液晶透鏡單元覆蓋，可以大大改善該立體顯示裝置3的串擾。

相對于現有的基于柱狀液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，本實用新型實施例提供的立體顯示裝置3采用了具有特殊設計的第一電極310結構的液晶透鏡陣列30，增大了3D觀看視角，使得觀察者能夠從更廣泛的視角觀看到良好的3D效果，有效地改善了立體顯示裝置3進行3D顯示時對觀察者的觀看視角的限制，有利于實現位于不同視角的多個觀察者在同一時間觀看到效果一致的立體顯示。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。