低串擾液晶透鏡2d/3d切換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學3D顯示技術領域。
【背景技術】
[0002]裸眼3D，即無需佩戴任何輔助裝置即可欣賞身臨奇境的立體畫面，越來越受到市 場歡迎，裸眼3D技術主要分為狹縫技術與柱鏡光柵技術，狹縫技術在使用時3D狀態顯示屏 發出的光線透過率低，一般和使用的視點圖數有關系，比如使用視點圖數為n，則3D狀態下 的光透過率為1/n，因此在15寸及以上顯示屏上的使用受到制約，原因是15寸及以上的顯示 屏，一般使用的視點圖數均超過5個。而且柱鏡技術的最大優勢在于其采用光的折射原理， 因此顯示屏的亮度基本不受到影響。
[0003]柱鏡光柵技術又分為不可2D/3D切換的純柱鏡光柵技術和可2D/3D切換的液晶透 鏡技術。純柱鏡光柵技術是指物理存在的透鏡，無論2D或3D狀態都存在，最大的問題在于其 加工方式為輥筒或平板雕刻后，經過成型工藝加工而成，一般只能是直線條紋，而顯示屏本 身為矩形子像素，因此在3D狀態下，同一子像素即被人的左眼看到，同時也被人的右眼看 到，3D圖像串擾很嚴重，引起觀看舒適度下降，如圖1中黑色點狀填充部分所示。而可2D/3D 切換的液晶透鏡技術又有很多種類，一種是如圖2所示的技術形式，由雙折射材料構成的凸 透鏡107,且之匹配的、由聚合物材料構成的凹柱透鏡106,其中，雙折射材料具有的兩個折 射率分別為no、ne，no<ne，入射光的偏振方向與雙折射材料的偏振方向平行時，折射率為 ne ;反之，入射光的偏振方向與雙折射材料的偏振方向垂直時，折射率為no;在上玻璃基板 101和下玻璃基板105的內表面分別設置上ΙΤ0電極102和下ΙΤ0電極104,上ΙΤ0電極102和下 ΙΤ0電極104之間填充液晶層103,液晶層103在未加電時為螺旋排列方式;圖2主要是利用液 晶層103加電壓和不加電壓來改變顯示屏108發出光線的偏振方向，液晶層103不加電時，液 晶層呈螺旋排列，因此顯示屏108的偏光方向被旋轉90度，與雙折射材料的排列方向垂直， 此時雙折射材料折射率為no，等于聚合物材料的折射率η，為2D狀態；當液晶層103加電壓時 液晶層分子均沿電場排列，不改變顯示屏108發光的偏振方向，與雙折射材料分子平行，此 時雙折射材料折射率為ne，大于聚合物材料的折射率η，為3D狀態。
[0004] 圖3為另外一種2D/3D柱鏡切換技術，在上玻璃基板101和下玻璃基板105的內表面 分別設置上ΙΤ0電極102和下ΙΤ0電極104,在上ΙΤ0電極102上面加工一層聚合物材料構成的 凹柱透鏡106,折射率為η，凹槽內設置由液晶層103,所述液晶層模擬雙折射材料特性，平行 排布時的折射率為ne，垂直排布時的折射率為no，no<ne。當不加電時液晶層分子水平排 列，排列方向與顯示屏108光線偏振方向平行，折射率為ne，大于聚合物材料折射率n，為3D 狀態；當加電時，液晶分子沿電場垂直排列，與偏振方向垂直，折射率為no，等于聚合物材料 折射率，為2D狀態。
[0005] 以上兩種技術，均需要額外的加工凸柱鏡聚合物材料或凹柱鏡聚合物材料，非TFT 產業成熟工藝，且柱鏡為直線結構，3D串擾明顯，舒適度低。
【發明內容】
[0006] 本發明目的是為了解決現有2D/3D切換技術3D串擾明顯，舒適度低的問題，提供了 一種低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置。
[0007] 本發明所述低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置，它包括上玻璃基板、上ΙΤ0電極、液晶 層、下ΙΤ0電極和下玻璃基板；
[0008] 上玻璃基板的下表面設置上ΙΤ0電極，下玻璃基板的上表面設置下ΙΤ0電極，上ΙΤ0 電極和下ΙΤ0電極之間填充液晶層;液晶層在不加電時為平行排布方式；
[0009] 上ΙΤ0電極為整板電極;下ΙΤ0電極為分段式電極，下ΙΤ0電極在一個等效周期內均 勻刻蝕出η份導電電極，η為奇數;11份導電電極上加載的電壓為鏡像對稱，且從中心至兩端 漸近增加;上IΤ0電極與分段式電極結構的下IΤ0電極之間施加電場，加載不同電壓的導電 電極對應的液晶分子的偏轉方向不同，形成等效透鏡；
[0010] 中心位置的導電電極的加載電壓為0,左右兩端的導電電極的加載電壓為±mV，其 它任意位置的導電電極的加載電壓為± ;
[0011] 式中:h為中心位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離；
[0012] y為中心與兩端之間任意位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離。
[0013] 本發明的優點：本發明利用漸進電壓控制液晶分子取向形成柱鏡，更重要的是本 發明給出一種階梯柱鏡產生的方法，使得該工藝全部符合TFT產線要求，生產工藝簡單，無 需產線額外增加設備，且3D串擾很低，滿足量產的同時，提高了 3D觀看的舒適度。
【附圖說明】
[0014]圖1是柱鏡顯示技術示意圖；
[0015]圖2是【背景技術】提及的2D/3D柱鏡切換技術示意圖，（a)為不加電2D狀態，（b)為加 電3D狀態；
[0016]圖3是【背景技術】提及的2D/3D柱鏡切換技術示意圖，（a)為不加電3D狀態，（b)為加 電2D狀態；；
[0017] 圖4是本發明所述低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置的結構示意圖；
[0018] 圖5是本發明所述低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置的漸進式電壓加載原理示意圖； [0019]圖6是采用本發明裝置的等效透鏡電極排列示意圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0020] 一：下面結合圖4至圖6說明本實施方式，本實施方式所述低串擾液 晶透鏡2D/3D切換裝置，它包括上玻璃基板101、上ΙΤ0電極102、液晶層103、下ΙΤ0電極104和 下玻璃基板105;
[0021] 上玻璃基板101的下表面設置上ΙΤ0電極102,下玻璃基板105的上表面設置下ΙΤ0 電極104,上ΙΤ0電極102和下ΙΤ0電極104之間填充液晶層103;液晶層103在不加電時為平行 排布方式；
[0022] 上ΙΤ0電極102為整板電極;下ΙΤ0電極104為分段式電極，下ΙΤ0電極104在一個等 效周期內均勻刻蝕出η份導電電極，η為奇數;11份導電電極上加載的電壓為鏡像對稱，且從 中心至兩端漸近增加;上ΙΤΟ電極102與分段式電極結構的下ΙΤΟ電極104之間施加電場，加 載不同電壓的導電電極對應的液晶分子的偏轉方向不同，形成等效透鏡；
[0023] 中心位置的導電電極的加載電壓為0,左右兩端的導電電極的加載電壓為±mV，其 它任意位置的導電電極的加載電壓為+ w(l-f);
[0024] 式中:h為中心位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離；
[0025] y為中心與兩端之間任意位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離。
[0026] 將所有等效周期內的處于對稱位置的兩個導電電極并聯，共同接入幅值為 叫1-i")的交流電源。
[0027] 上IT0電極102接地;下IT0電極104的每段導電電極施加的均為方波交流電壓。
[0028] 漸進電壓控制液晶分子取向形成柱鏡的原理如圖4所示，在一個周期內將下ΙΤ0電 極104分為η份，每兩段導電電極之間通過蝕刻工藝將其完全分隔開來，不會導通，當下ΙΤ0 電極104驅動電極都不加電時刻，如圖4(b)所示，液晶分子均平行排列，光線不發生偏折，為 2D狀態；當每段導電電極分別施加不同電壓，假設液晶分子完全站立起來的電壓為mV，那么 中心位置導電電極的驅動電壓施加為0V，兩端位置導電電極的驅動電壓為mV，中心位置導 電電極向左端或向右端的驅動電壓是對稱分布，介于0V與mV之間的一個電壓值，具體施加 的電壓與等效透鏡的曲率半徑有關系，以每個等效透鏡中心為原點，每段導電電極中心X所 對應的等效透鏡的高度y，占整個等效透鏡高度的比值乘以驅動電壓mV，即± ;參見 圖5所示。
[0029] 下面結合圖6給出一個具體實施例，圖6為器件的下玻璃基板105的上表面設置下 ΙΤ0電極104的平面示意圖，下ΙΤ0電極104的一個等效周期內電極被分為η份，將所有周期內 對稱位置的第1份與第η份的導電電極相并聯，接入幅值為mV的交流方波電源，將所有周期 內對稱位置的第2份和第n-1的電極相并聯，接入幅值為的交流交流電源，依此類 推，中心位置的導電電極均不接電源。這樣通過在對應電極施加不同的方波交流電壓，同時 施加，方波交流電壓的頻率相等，所形成的等效透鏡，在以行為單位的水平方向，均是與所 覆蓋的子像素平行，達到即可以2D/3D切換，又可以消除串擾的目的。
[0030] 等效透鏡的寬度為=/x/)xf：l -其中i為等效透鏡所覆蓋的子像素的個數，可 V 65； 以為整數，也可以為非整數，P為顯示屏子像素寬度，單位mm，65為人眼睛的平均寬度，單位 為mm〇
[0031] 等效透鏡的臺階高度是以像素結構的行為單位，一個臺階可以是一行，也可以是 二行，具體幾行由光柵的設計參數決定。
[0032] -般2個條形電極之間的蝕刻線寬為5微米左右，肉眼無法察覺，因此不影響整體 效果。
【主權項】
1. 低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置，其特征在于，它包括上玻璃基板（101)、上ITO電極 (102)、液晶層(103)、下ITO電極(104)和下玻璃基板(105); 上玻璃基板（101)的下表面設置上ITO電極（102)，下玻璃基板（105)的上表面設置下 ITO電極（104)，上ITO電極（102)和下ITO電極（104)之間填充液晶層（103);液晶層（103)在 不加電時為平行排布方式； 上ITO電極（102)為整板電極；下ITO電極（104)為分段式電極，下ITO電極（104)在一個 等效周期內均勻刻蝕出n份導電電極，n為奇數;n份導電電極上加載的電壓為鏡像對稱，且 從中屯、至兩端漸近增加;上口 0電極(102)與分段式電極結構的下口 0電極(104)之間施加電 場，加載不同電壓的導電電極對應的液晶分子的偏轉方向不同，形成等效透鏡； 中屯、位置的導電電極的加載電壓為0,左右兩端的導電電極的加載電壓為±mV，其它任 意位置的導電電極的加載電壓為±式中:h為中屯、位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離； y為中屯、與兩端之間任意位置的導電電極的中點至等效透鏡的圓弧曲線的距離。2. 根據權利要求1所述低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置，其特征在于，將所有等效周期 內的處于對稱位置的兩個導電電極并聯，共同接入幅值為> 的交流電源。3. 根據權利要求1或2所述低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置，其特征在于，每段導電電極 施加的均為方波交流電壓。
【專利摘要】低串擾液晶透鏡2D/3D切換裝置，屬于光學3D顯示技術領域，本發明為解決現有2D/3D切換技術3D串擾明顯，舒適度低的問題。本發明方案：上、下玻璃基板的內表面分別設置上、下ITO電極，兩個電極之間填充液晶層；液晶層在不加電時為平行排布方式；上ITO電極為整板電極；下ITO電極為分段式電極，下ITO電極在一個等效周期內均勻刻蝕出n份導電電極，n為奇數；n份導電電極上加載的電壓為鏡像對稱，且從中心至兩端漸近增加；中心位置的導電電極的加載電壓為0，左右兩端的導電電極的加載電壓為±mV，其它任意位置的導電電極的加載電壓為施加漸進式電場，液晶層等效透鏡。
【IPC分類】G02B27/22, G02F1/29, G02F1/1343
【公開號】CN105652456
【申請號】
【發明人】顧開宇, 李應樵
【申請人】寧波萬維顯示科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月4日