專利名稱：液晶透鏡及包括該液晶透鏡的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶透鏡及包括該液晶透鏡的顯示裝置，尤其是涉及調(diào)節(jié)光路徑的液晶透鏡及包括該液晶透鏡的顯示裝置。
背景技術(shù)：
顯示裝置通過以多種方式發(fā)射光來顯示影像。顯示裝置發(fā)射光的方式又成為區(qū)別顯示裝置的種類的標(biāo)準(zhǔn)。最近有關(guān)針對各種發(fā)射光方式中能夠有效地控制所發(fā)射的光的亮度、提高顯示質(zhì)量為目的的研究競相進(jìn)行。最近，有別于對光亮度進(jìn)行控制的方式，對通過控制光路來實(shí)現(xiàn)三維影像的立體影像顯示裝置的研究備受矚目。其基本原理為若將左眼影像提供給觀察者的左眼、將右眼影像提供給觀察者的右眼，則觀察者將其識別成立體。主要研究的方向有相當(dāng)于眼鏡方式 的偏光方式、時分方式；相當(dāng)于裸眼方式的視差屏障(Parallax Barrier)方式、雙凸透鏡(lenticular)或者微透鏡方式以及閃光(blinking light)方式,等。另外，若長時間僅觀看三維影像，則會感覺頭暈。并且，觀眾并不希望僅觀看三維影像內(nèi)容，有時還希望觀看ニ維影像內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
若可以根據(jù)不同的模式控制光路，則可以顯示ニ維和三維影像。自由地控制光路不僅可以應(yīng)用于顯示裝置領(lǐng)域，而且還可以應(yīng)用于其它利用光的多種應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供能夠調(diào)節(jié)光路的液晶透鏡。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題在于提供能夠調(diào)節(jié)光路的顯示裝置。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題并不限于如上所述的技術(shù)問題，并且本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通過下述的說明應(yīng)當(dāng)明確得知未提及的其他技術(shù)問題。為了解決所述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液晶透鏡包括液晶透鏡，包括彼此相対的第一電極和第二電極；設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間且其上表面和下表面是平坦的液晶層；以及設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間的介電層；其中，所述介電層包括位于所述介電層的上表面和下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間。為了解決所述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的液晶透鏡包括彼此相対的第一電極和第二電極；設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間且其上表面和下表面是平坦的液晶層；以及設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間的介電層，所述介電層包括具有第一介電常數(shù)的第一子介電層以及具有與所述第一介電常數(shù)不同的第二介電常數(shù)的第二子介電層；其中，所述介電層包括所述第一子介電層和所述第二子介電層中的至少ー個的高度沿著所述水平方向變化的區(qū)間。為了解決所述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡包括第一電極；形成在所述第一電極上且其上表面和下表面是平坦的液晶層；形成在所述液晶層上且其上表面包括曲面的介電層；以及適形地形成在所述介電層的上面的第二電極。
為了解決所述另ー技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示裝置包括光供應(yīng)裝置；以及設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上的液晶透鏡，其中，所述液晶透鏡包括彼此相対的第一電極和第二電極；設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間且其上表面和下表面是平坦的液晶層；以及設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間的介電層；其中，所述介電層包括位于所述介電層的上表面和下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間。為了解決所述另ー技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的顯示裝置包括光供應(yīng)裝置；以及設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上的液晶透鏡，其中，所述液晶透鏡包括彼此相対的第一電極和第二電極；設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間且其上表面和下表面是平坦的液晶層；以及設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間的介電層，所述介電層包括具有第一介電常數(shù)的第一子介電層以及具有與所述第一介電常數(shù)不同的第二介電常數(shù)的第二子介電層，其中，所述介電層包括所述第一子介電層和所述第二子介電層中的至少ー個的高度沿著所述水平方向變化的區(qū)間。為了解決所述另ー技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的顯示裝置包括光供應(yīng)裝 置；以及設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上的液晶透鏡，其中，所述液晶透鏡包括第一電極；形成在所述第一電極上且其上表面和下表面是平坦的液晶層；形成在所述液晶層上且其上表面包括曲面的介電層；以及適形地形成在所述介電層的上面的第二電極。其他實(shí)施例的具體內(nèi)容包括于具體實(shí)施方式
和附圖中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，至少具有如下的效果。S卩，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶透鏡可以調(diào)節(jié)多種光路。從而，可以適用于如顯示裝置、太陽能電池、圖像傳感器等利用光的多種器件中。并且，在采用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶透鏡的顯示裝置中，由于可以調(diào)節(jié)多種光路徑，因此能夠切換2D/3D，從而可以顯示三維影像和ニ維影像。進(jìn)而，由于易于調(diào)節(jié)焦距，因此可以輕易地找出能夠觀看三維影像的視點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)效果并不限于根據(jù)上述的示例性說明所公開的內(nèi)容，并且其它多種效果已包含于說明書中。


圖I為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖3a為圖2的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖；圖3b為圖2的介電層的各位置的倒電容的曲線圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第一模式的工作概略示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第一模式中的液晶層的水平方向各位置的折射率的曲線圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第二模式的工作概略示意圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第二模式中的液晶層的水平方向各位置的折射率的曲線圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖9為圖8的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖10為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖11為圖10的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖13為圖12的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖15為圖14的介電層的各位置的倒電容的分布曲線圖；圖16至圖21為根據(jù)本發(fā)明多種實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖22為制造圖21的介電層的一示例性方法的截面圖；
圖23為制造圖21的介電層的另ー示例性方法的截面圖；圖24至圖34為根據(jù)本發(fā)明多種實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖；圖35為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的顯示裝置的截面圖；圖36為說明第二模式中的顯示裝置的示例性工作的截面圖。附圖標(biāo)記說明110:第一電極；120:第二電極；130 :液晶層；135 :液晶分子；140:介電層；1100:液晶透鏡。
具體實(shí)施例方式參考附圖與在后面進(jìn)行詳細(xì)說明的實(shí)施例就能明白本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征以及實(shí)施這些的方法。但是本發(fā)明并不限于下面所公開的實(shí)施例，而是能夠以多種不同方式實(shí)施，本實(shí)施例用于完整地公開本發(fā)明并且用于向所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員告知本發(fā)明的范圍，本發(fā)明應(yīng)由權(quán)利要求書的范圍所決定。器件(elements)或者層在另一器件或者層“上(on) ”的描述包括器件設(shè)置在緊挨著另ー器件的上面的情況以及中間設(shè)置有另外的層或者另外的器件的情況。在整體說明書中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的組成要素。雖然第一、第二等術(shù)語用于說明多種組成要素，但所述組成要素不限于所述術(shù)語。使用所述術(shù)語的目的在于區(qū)別一個組成要素與另ー個組成要素。從而，在下面提到的第一組成要素在本發(fā)明的技術(shù)思想內(nèi)還可以命名為第二組成要素。在本說明書中，倒電容(elastance)是指電容(capacitance)的倒數(shù)(1/C)。下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖I為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的顯示裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖I所示，顯示裝置30包括光供應(yīng)裝置20 ;以及設(shè)置在光供應(yīng)裝置20的ー側(cè)的液晶透鏡10。光供應(yīng)裝置20向液晶透鏡10提供光。光供應(yīng)裝置20向液晶透鏡10提供的光可包括，來自光供應(yīng)裝置20的發(fā)射光及/或從液晶透鏡10入射后由光供應(yīng)裝置20反射的反射光。光供應(yīng)裝置20可包括顯示面板。在多個實(shí)施例中，顯示面板可以為有機(jī)發(fā)光二極管(0LED Organi c Light Emitting Diode)、發(fā)光二極管(LED)、無機(jī)電致發(fā)光顯示器(EL Electro Luminescent display)、場致發(fā)身寸顯不器(FED :Field Emission Display)、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯不器(SED :surface_conduction electron-emitter display)、等離子顯不器(PDP Plasma Display Panel)、陰極射線管(CRT Cathode Ray Tube)等自發(fā)光顯不面板。在其他多個實(shí)施例中，顯示面板可以為液晶顯示器(LCD :Liquid Crystal Display)、電泳顯示器(Electrophoretic Display, EPD)等非自發(fā)光顯示面板。當(dāng)顯示面板為非自發(fā)光顯示面板時，光供應(yīng)裝置20還可包括光源，如背光組件。在光供應(yīng)裝置的一側(cè)設(shè)置液晶透鏡10，并接收由光供應(yīng)裝置10發(fā)射的光的入射。液晶透鏡10至少部分調(diào)制入射光的路徑或相位等光特性。在多個實(shí)施例中，液晶透鏡10的對光特性的調(diào)制可隨模式而相異。例如，在第一模式，液晶透鏡10不對光特性進(jìn)行調(diào)制，而在第二模式，液晶透鏡10對光特性進(jìn)行調(diào)制。若按不同模式對光調(diào)制特性進(jìn)行不同的調(diào)制，能夠按不同的模式對從光供應(yīng)裝置20的顯示面板發(fā)射的圖像進(jìn)行不同的控制，從而能夠?qū)νㄟ^液晶透鏡10發(fā)射的圖像進(jìn)行不同的控制。這種液晶透鏡10的基于模式的選擇性光調(diào)制特性能實(shí)現(xiàn)如下所述的可切換2D/3D的顯示器。以下，對根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖2所示，液晶透鏡1100包括，相対的第一電極110和第二電極120、設(shè)置于第一電極110和第二電極120之間的液晶層130及介電層140。 第一電極110和第二電極120可分別由透明的導(dǎo)電性物質(zhì)形成。例如，可由氧化銦錫(ΙΤ0 Indium Tin Oxide)、氧化銦鋒(IZO Indium Zinc Oxide)、氧化鋒(Z0 ZincOxide)、氧化銦(10 Indium Oxide)、氧化鈦(TiO Titanium Oxide)等氧化物形成。作為另一實(shí)例，可包括碳納米管(CNT Carbon Nanotube)、金屬納米線(metal nanowire)、導(dǎo)電性高分子(Conductive Polymer)等物質(zhì)。第一電極110和第二電極120并非必須由相同的物質(zhì)形成。第一電壓施加于第一電極110,第二電壓施加于第二電極120。從而,在第一電極110的上表面IlOa和第二電極120的下表面120b之間會形成與第一電壓和第二電壓之差相應(yīng)的預(yù)定的電場。在本發(fā)明的多個實(shí)施例中，第一電極110和第二電極120可分別為未圖案化的全面(whole surface)電極。第一電極110及第ニ電極120可相互平行地設(shè)置。液晶層130及介電層140設(shè)置于第一電極110及第ニ電極120之間。雖然圖2所圖示的是液晶層130層疊在第一電極110上、介電層140層疊在液晶層130上的例子，但也可改變液晶層130和介電層140的層疊順序。液晶層130的上表面130_1和下表面130_2可實(shí)質(zhì)上是平坦的。若液晶層130的上表面130_1和下表面130_2平坦，則有利于均勻分布液晶分子135。進(jìn)ー步，液晶層130的上表面130_1及下表面130_2可相互平行。在由上表面130_1和下表面130_2所定義的空間內(nèi)，液晶層130包括多個液晶分子135。這些液晶分子135可在液晶層130的整個區(qū)域內(nèi)以均勻的密度分布。在本實(shí)施例中，液晶分子135具有正介電各向異性，且初始沿水平方向取向。其中，沿水平方向取向是指，液晶分子135的長軸平行于水平方向的狀態(tài)，例如液晶分子135的方位角為O度的狀態(tài)。在本發(fā)明的多個實(shí)施例中，液晶分子135可具有負(fù)介電各向異性。此時，液晶分子135也可以初始沿垂直方向取向。其中，以垂直方向的取向不僅包括液晶分子135的方位角為90度的情況，而且還包括以指定角度預(yù)傾(pre-tilt)的情況。就這種觀點(diǎn)而言，向垂直方向初始取向的液晶分子135的方位角例如可以為80-90°。介電層140包括至少ー個介電物質(zhì)而形成。當(dāng)液晶透鏡1100的水平方向作為第一方向X，且與其垂直的厚度方向，即液晶層130和介電層140的層疊方向作為第二方向Y,介電層140的上表面140_1和下表面140_2之間的電容C可沿著第一方向X隨位置的不同而至少部分地相異。S卩，介電層140包括，介電層140的上表面140_1和下表面140_2之間的電容C沿著第一方向X變化的區(qū)間。當(dāng)介電層140的上表面140_1和下表面140_2之間的距離沿著第一方向X保持相同時，例如，當(dāng)介電層140的上表面140_1和下表面140_2分別平坦且相互平行時，可由隨位置的不同而相異的介電常數(shù)實(shí)現(xiàn)隨位置的不同而相異的電容C。根據(jù)介電層140的電容C的分布或介電常數(shù)的分布，液晶透鏡110可包括兩個以上的単位透鏡區(qū)間，如第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2。単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2可根據(jù)施加于第一電極110及第ニ電極120的電壓分別具有類似于如凸透鏡、凹透鏡等光學(xué)透鏡的光學(xué)特性。単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2的光學(xué)特性可根據(jù)施加于第一電極110及第ニ電極 120的電壓而改變。即，単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2可具有可調(diào)式透鏡的功能。単一的光學(xué)透鏡可被理解為其具有単一的光調(diào)制特性。例如，就凸透鏡而言，根據(jù)在透鏡面的入射位置，光的折射程度等存在差異，但使這些光聚集在一起，呈現(xiàn)例如稱為聚光的統(tǒng)ー的光調(diào)制特性。基于這種觀點(diǎn)，液晶透鏡1100的単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2可分別具有與光學(xué)透鏡對應(yīng)的光調(diào)制特性。即，第一単位透鏡區(qū)間LI具有第一光調(diào)制特性，第二単位透鏡區(qū)間L2具有第二光調(diào)制特性。第一光調(diào)制特性和第二光調(diào)制特性實(shí)質(zhì)上可相同。例如，第一光調(diào)制特性和第二光調(diào)制特性均可具有相同的凸透鏡的光學(xué)特性。此時，第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2如同排列兩個光學(xué)上相同的凸透鏡一祥工作。以下參照圖2以及圖3a至圖7，詳細(xì)說明各単位透鏡區(qū)間LI及L2的光調(diào)制特性。圖3a為圖2的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖。圖3b為圖2的介電層的各位置的倒電容的曲線圖。如圖2及圖3a所示，在第一単位透鏡區(qū)間LI的介電層140的介電常數(shù)呈現(xiàn)沿著從PO位置到Pl位置的方向先逐漸增加后又逐漸減少的、向上凸出的拋物線圖表。在第二単位透鏡區(qū)間L2的介電層的介電常數(shù)呈現(xiàn)沿著從Pl位置到P2位置的方向先逐漸增加后又逐漸減少的、向上凸出的拋物線圖表。第一單位透鏡區(qū)間LI及第ニ單位透鏡區(qū)間L2的拋物線圖表可相同。即，在不同的各個單位透鏡區(qū)間中，即在第一単位透鏡區(qū)間LI、第二單位透鏡區(qū)間L2中，根據(jù)水平方向上的各相同位置的介電常數(shù)分布可以相同。在這種情況下，本實(shí)施例的第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2可具有實(shí)質(zhì)上相同的電學(xué)以及光學(xué)特性。若介電層140的上表面140_1和下表面140_2之間的距離沿著第一方向X恒定，則由于介電層140的電容與介電常數(shù)成比例，各位置的電容曲線圖也呈現(xiàn)與圖3a實(shí)質(zhì)上相同的圖案。從而，如圖3b所示，有關(guān)介電層140的電容的倒數(shù)的分布，即有關(guān)倒電容1/C分布的曲線圖實(shí)質(zhì)上可以與將介電層140的介電常數(shù)的分布曲線圖上下顛倒的曲線圖相同。因此，倒電容1/C在介電常數(shù)最小的水平位置處可以達(dá)到最大值。
另外，在不同的各個單位透鏡區(qū)間中，即在在第一單位透鏡區(qū)間LI、第二單位透鏡區(qū)間L2中，若根據(jù)各個水平方向上的相同位置的介電常數(shù)相同，則根據(jù)水平方向上的各個相同位置的電容或者倒電容的分布也可以相同。以下對具有如上所述結(jié)構(gòu)的液晶透鏡1100的工作進(jìn)行說明。圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液晶透鏡的第一模式的工作概略示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第一模式中的液晶層的水平方向各位置的折射率的曲線圖。如圖4及圖5所示，液晶透鏡1100的第一模式為，與水平方向的第一方向X的位置無關(guān)地，使液晶層130的液晶分子135以相同的方位角排列的模式。例如，通過向第一電極110和第二電極120施加相同的電壓即可實(shí)現(xiàn)第一模式。若向第一電極110和第二電極120施加相同的電壓,施加于介電層140及液晶層130的電位差Vl為OV(伏)。由于沒有向液晶層130施加電壓，液晶分子135保持作為初始取向的水平方向。因此，如圖5所示，入射至液晶透鏡1100的光與液晶層130的水平方向位置無關(guān)地具有相同的折射率。進(jìn)而，入射于液晶層130的光的前進(jìn)路徑在液晶層130內(nèi)不會被改變，且保持直行。 當(dāng)透過液晶層130的光到達(dá)介電層140時，若介電層140的折射率與液晶層130的折射率相同，光不會將介電層140識別為光學(xué)上不同的物質(zhì)。從而，光路徑不被改變的情況下，光會按照原樣透過。即使液晶層130的折射率和介電層140的折射率相異，垂直透過液晶層130的大多數(shù)光在折射率不相同的界面只發(fā)生波長的變化，但光路徑不會被改變。進(jìn)一歩，即使介電層140由兩種以上的互相不同的物質(zhì)構(gòu)成，若這些物質(zhì)具有相同的折射率，則在界面光路徑不發(fā)生改變。即使由具有兩個以上折射率的物質(zhì)構(gòu)成，若光垂直入射于該界面，光路徑也不會被改變。因此，如圖4所示，入射于液晶透鏡1100的入射光會按照原樣透過液晶層130和介電層140。圖6為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的液晶透鏡的第二模式的工作概略示意圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液晶透鏡的第二模式中的液晶層的水平方向各位置的折射率的曲線圖。如圖6及圖7所示，液晶透鏡1100的第二模式為，排列液晶層130的液晶分子135，使其在水平方向的各位置至少部分具有相異的方位角。例如，若向第一電極110和第二電極120施加不相同的電壓，且在其之間形成預(yù)定的電場，則可驅(qū)動第二模式。在第二模式中，在第一電極Iio的上表面IIOa和第二電極120的下表面120a之間沿著水平方向，其不同位置的電場也相同。但是，至于液晶層130，在水平方向的各位置的上表面130_1及下表面130_2之間的電場會相異。具體地，液晶層130和介電層140設(shè)置于第一電極110和第二電極120之間。由于液晶層130的下表面130_2與第一電極110相鄰，第一電壓與水平方向的位置無關(guān)地、會按照原樣被施加。但是，液晶層130設(shè)置于液晶層130的上表面130_1與第一電極110之間，介電層140設(shè)置于液晶層130的上表面130_1與第二電極120之間。液晶層130在上表面130_1和下表面130_2之間構(gòu)成具有第一電容的第一電容器,介電層140在上表面140_1和下表面140_2之間構(gòu)成具有第二電容的第二電容器。作為等價電路,第一電容器和第二電容器是串聯(lián)的。另外，串聯(lián)的多個電容器兩端的電壓與各個電容器的電容大小C成反比，與倒電容1/C成比例。在液晶層130的上表面130_1、即介電層的下表面140_2上會施加有與向第一電極110施加的第一電壓和向第二電極120施加的第二電壓之間的值相當(dāng)?shù)碾妷?，若介電?40的電容較大，則施加于介電層140的上下表面的電壓大小相對地變小。從而，施加于液晶層130的上表面130_1的電壓與第一電壓的差值相對變大。同理，若介電層140的電容較小，則施加于液晶層130的上表面130_1的電壓與第一電壓的差值相對變小。但是，如圖3a和圖3b所示，沿著水平方向，介電層140的介電常數(shù)及電容分別都不是恒定的，因此施加于液晶層130的上表面130_1的電壓也不相同。在介電層140的介電常數(shù)較大的區(qū)間(電容大的區(qū)間)，與第一電壓的差值相對較大的電壓會被施加至液晶層130的上表面130_1。結(jié)果，向液晶層130的上表面130_1及下表面130_2施加的電場的大小會變大。在介電層140的介電常數(shù)較小的區(qū)間(電容小的區(qū)間)，與第一電壓的差值相對較小的電壓會被施加至液晶層130的上表面130_1，因此,施加于液晶層130的上表面130_1及下表面130_2的電場的大小會變小。如上所述，本實(shí)施例中的液晶分子135具有正介電各向異性，因此，電場越大，向電場方向的旋轉(zhuǎn)也就越大。從而，液晶分子135的排列如圖6所示，在介電層140的介電常數(shù)較小的區(qū)間，液晶分子135向垂直方向的旋轉(zhuǎn)較大，而在介電層140的介電常數(shù)較大的區(qū) 間，液晶分子135的旋轉(zhuǎn)相對較小。另外，至于折射率，液晶分子135也具有各向異性。即，液晶分子135在光學(xué)上具有兩種折射率，針對長軸方向光的尋■常光線(ordinary ray)折射率(no)和針對短軸方向光的非常光線(extraordinary ray)折射率(ne)。其中，尋■常光線折射率(no)可小于非常光線折射率(ne)。例如，液晶分子135的尋常光線曲折率(no)約為I. 5，而液晶分子135的非常光線折射率(ne)可以約為I. 7。因此，若使液晶分子135水平地排列，光具有非常光線折射率(ne)，從而，其折射率相對變大。相反，若液晶分子135向垂直方向旋轉(zhuǎn)，光會具有相對更小的尋常光線折射率(no)，從而，其折射率相對變小。因此，液晶層130的沿第一方向X各位置的折射率可呈現(xiàn)如圖7所示的分布。比較圖7與圖3b，折射率分布的曲線圖實(shí)質(zhì)上與電容的倒數(shù)的分布曲線圖、即倒電容的分布曲線圖相同。從而，在電容最小的水平位置處折射率達(dá)到最大值。光在折射率均勻的介質(zhì)內(nèi)以直線前進(jìn)，但如圖7所示，折射率在介質(zhì)內(nèi)漸變的梯度折射率透鏡(GRIN，Gradient Index)結(jié)構(gòu)中，光路徑從折射率較低的介質(zhì)向折射率較高的介質(zhì)彎曲。第5，790，314號美國專利記載了上述GRIN透鏡的結(jié)構(gòu)以及工作原理，本申請通過援引在上述專利中公開的內(nèi)容以將其公開內(nèi)容融入本申請，如同本說明書充分公開的內(nèi)容。因此，在第二模式中，透過液晶層130的光的路徑會彎向高折射率的介質(zhì)側(cè)，呈現(xiàn)如圖6所示的光前進(jìn)路徑。圖6的光前進(jìn)路徑的調(diào)制與透過凸透鏡的光前進(jìn)路徑類似。即，在第二模式，液晶透鏡1100的液晶層130無需額外的凸透鏡也可實(shí)現(xiàn)聚光。透過液晶層130的光到達(dá)介電層140的界面后，通過液晶層130彎曲的光會以預(yù)定的入射角入射于介電層140。當(dāng)介電層140具有實(shí)質(zhì)上與液晶層130相同的折射率時，不會產(chǎn)生光路徑的變化。當(dāng)介電層140具有與液晶層130不同的折射率時，光會在界面產(chǎn)生折射。若介電層140的折射率小于液晶層130，則根據(jù)折射定律以大于入射角的角度產(chǎn)生折射，從而縮短聚光的焦距。相反，若介電層140的折射率大于液晶層130，很顯然會與上述情況相反。
第一電壓和第二電壓的大小不僅能決定第一模式和第二模式，而且在相同的第二模式中還能控制改變光調(diào)制特性。如上所述，若向第一電極Iio和第二電極120施加相同的電壓，則以第一模式驅(qū)動液晶透鏡1100。另外，在第一電壓和第二電壓之差非常大的情況下，也能以第一模式驅(qū)動。例如，假設(shè)第一電壓和第二電壓之差為極端的無限大，雖然施加于液晶層130的上表面130_1的電壓隨水平方向位置的不同而相異,但由于液晶層130的上表面130_1的電壓與液晶層130的下表面130_2的電壓之差的絕對值非常大，所有液晶分子135可旋轉(zhuǎn)至垂直方向。即，液晶層130的所有液晶分子135的方位角為相同的90度，因此，與水平方向的位置無關(guān)地，透過液晶層130的光都會具有尋常光線的折射率。此時，由于沒有形成GRIN透鏡，在液晶層130內(nèi)，光不會產(chǎn)生彎曲且保持直行。另外，雖然第一電壓和第二電壓具有不同的值，但是，若由于該差值非常小，施加于液晶層130的上表面130_1及下表面130_2的電場的最大值未超過可使液晶分子135旋轉(zhuǎn)的閾值電場水平，則所有液晶分子135保持水平方向的排列。進(jìn)而，由于未構(gòu)成GRIN透鏡，光在液晶層130內(nèi)不會產(chǎn)生彎曲且保持直行。由以上可知，在驅(qū)動液晶透鏡1100的第二模式的條件中，僅有第一電壓與第二電 壓不同是不充分的，第一電壓與第二電壓之差還應(yīng)在指定范圍內(nèi)。即，由第一電壓與第二電壓之差施加于液晶層130的上表面130_1及下表面130_2的電場的最大值應(yīng)大于可使液晶分子135旋轉(zhuǎn)的閾值電場水平，同吋，因第一電壓與第二電壓之差而施加于液晶層130的上表面130_1及下表面130_2的電場的最小值應(yīng)小于可使液晶分子135旋轉(zhuǎn)至垂直方向(方位角為90° )的電場。另外，即使液晶透鏡1100以第二模式驅(qū)動，根據(jù)第一電壓及第ニ電壓之差，可使折射率的分布相異。即，第一電壓及第ニ電壓之差可對如圖7所示的GRIN透鏡的曲率進(jìn)行各種不同的控制。顯然，由此可調(diào)節(jié)不相同的焦距。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，可通過參照以上所記載的內(nèi)容，根據(jù)電介質(zhì)的介電常數(shù)、液晶分子的種類等適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)第一電壓及第ニ電壓，從而較容易地實(shí)現(xiàn)如上所述的驅(qū)動第一模式和第二模式的具體條件、第二模式的焦距控制方法等，因此為避免對本發(fā)明的理解造成混淆，此處省略其具體實(shí)例。盡管在上述實(shí)施例中僅示例了液晶透鏡1100具有兩個單位透鏡區(qū)間，即第一單位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2的情況，但很顯然，液晶透鏡1100還可包括三個以上的単位透鏡區(qū)間，這一點(diǎn)同樣適用于以下實(shí)施例。以下，對根據(jù)本發(fā)明多個實(shí)施例的液晶透鏡進(jìn)行說明。在本發(fā)明的多個實(shí)施例中，液晶透鏡可分別在第一單位透鏡區(qū)間和第二單位透鏡區(qū)間具有不相同的光調(diào)制特性。圖8至圖11所示為具有這種特性的液晶透鏡。圖8為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖9為圖8的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖。如圖8及圖9所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1101中，第一単位透鏡區(qū)間LI的具有介電層140a介電常數(shù)最小值的水平位置與第二単位透鏡區(qū)間L2的具有介電層140a介電常數(shù)最小值的水平位置不相同。即，在第一単位透鏡區(qū)間LI，以PO位置和Pl位置的中間位置為基準(zhǔn)，介電常數(shù)的最小值處在右側(cè)。相反，在第二單位透鏡區(qū)間L2，以Pl位置和P2位置的中間位置為基準(zhǔn)，介電常數(shù)的最小值處在左側(cè)。因此，如圖8所示，第一單位透鏡區(qū)間LI的光前進(jìn)路徑與圖6相比相對靠右側(cè)，相反，第二單位透鏡區(qū)間L2的光前進(jìn)路徑則相對靠左側(cè)。圖10為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖11為圖10的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖。如圖10及圖11所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1102中，第一單位透鏡區(qū)間LI的介電層140b介電常數(shù)的最大值與第二透鏡區(qū)間L2的介電層140b介電常數(shù)的最大值不相同。因此，如圖11所示，第一単位透鏡區(qū)間LI的介電層140b的介電常數(shù)曲線的曲率大于第二單位透鏡區(qū)間的介電層140b的介電常數(shù)曲線的曲率。從而，第一單位透鏡區(qū)間LI的介電常數(shù)變化量較大。由此，在第一單位透鏡區(qū)間LI施加于液晶層130的上表面130_1及下表面130_2的電場的水平方向變化率也更大。結(jié)果，如圖10所示，當(dāng)以第二模式驅(qū)動時，液晶分子135的水平位置的方位角之間的差值變得更大，且液晶分子135的折射率的變化率也變大，從而，在其內(nèi)的光前進(jìn)路徑彎曲的程度會大于第二単位透鏡區(qū)間L2。因此，第一単位透鏡區(qū)間LI的光焦距會短于第二単位透鏡區(qū)間L2。 雖然未圖示，在根據(jù)本發(fā)明的多個其他實(shí)施例的液晶透鏡中，第一單位透鏡區(qū)間的介電層，如圖3a所示，可隨水平位置的不同而具有不同的介電常數(shù)，但第二単位透鏡區(qū)間的介電層可與水平位置無關(guān)地具有相同的介電常數(shù)。此時，液晶透鏡的第一単位透鏡區(qū)間在第二模式中具有與凸透鏡類似的光調(diào)制特性，但至于第二単位透鏡區(qū)間，只會以在內(nèi)部不會形成光調(diào)制的第一模式驅(qū)動。圖12為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖13為圖12的介電層的各位置的介電常數(shù)的曲線圖。如圖12及圖13所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1103在第一単位透鏡區(qū)間LI呈現(xiàn)介電層140c的介電常數(shù)沿著從PO位置至Pl位置的方向先逐漸增加后再逐漸減小的、向上凸出的拋物線圖表圖。在第二単位透鏡區(qū)間L2也形成實(shí)質(zhì)上相同的曲線圖。從而，折射率會呈向下凸出的曲線圖。如上所述，在GRIN透鏡結(jié)構(gòu)中，光路徑會從折射率較低的介質(zhì)向折射率較高的介質(zhì)側(cè)彎曲，因此在圖12的液晶層130在第二模式中產(chǎn)生與凹透鏡類似的對光前進(jìn)路徑的調(diào)制。即，在第二模式中，液晶透鏡的液晶層130無需額外的凹透鏡就可對光進(jìn)行發(fā)散或擴(kuò)散。以上說明的實(shí)施例可相互形成多種組合。接著，對沿著水平方向有區(qū)別地調(diào)節(jié)介電層的介電常數(shù)的具體實(shí)施例進(jìn)行說明。與之前實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)或部件會采用相同的附圖標(biāo)記，且省略或簡化其說明。圖14為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖15為圖14的介電層的各位置的倒電容1/C的值的曲線圖。如圖14所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡包括相対的第一電極110和第二電極120、設(shè)置于第一電極110和第二電極120之間的液晶層130及介電層141。介電層141包括第一子介電層141a及第二字介電層141b?？稍诘谝换?01上形成第一電極110，且可在第二基板102上形成第二電極120。第一基板101及第ニ基板102可由透明的塑料基板、透明的玻璃基板或透明的石英基板等形成。在多個實(shí)施例中，第一基板101及第ニ基板102中的至少ー個可以是柔性基板。在第一電極110上形成液晶層130。液晶層130的上表面130_1和下表面130_2可實(shí)質(zhì)上平坦。進(jìn)ー步，液晶層130的上表面130_1和下表面130_2可相互平行。雖然未圖不，使液晶層130內(nèi)的液晶分子135初始取向的第一取向膜可設(shè)置于第一電極110和液晶層130的下表面130_2之間。在液晶層130上形成介電層141。第二取向膜(未圖示)可設(shè)置于液晶層130的上表面130_1和介電層141的下表面141_2之間。介電層141的上表面141_1和下表面141_2可分別平坦，且相互平行。介電層141包括第一子介電層141a及第ニ子介電層141b。第一子介電層141a和第二子介電層141b具有不相同的介電常數(shù)。例如，第一子介電層141a的介電常數(shù)為ε ，而第ニ子介電層141b的介電常數(shù)為大于ε 的ε2。另外，在多個實(shí)施例中，第一子介電層141a和第二子介電層141b的折射率可以相同。即使第一子介電層141a和第二子介電層141b的介電常數(shù)不同，若其折射率相同，則與光的入射角無關(guān)地，光路徑在第一子介電層141a和第二子介電層141b的界面可以不發(fā)生折射。第一子介電層141a的下表面與上表面之間的距離，S卩，第一子介電層141a的截面高度dl可隨水平方向位置的不同而相異。例如，若第一子介電層141a的下表面是平坦的，而第一子介電層141a的上表面為曲面，則高度隨水平方向位置的不同而相異。示例性的第 一子介電層141a的截面為半球形或凸透鏡形狀。雖然未圖示，第一子介電層的形狀也可以為凹透鏡形狀。在第一子介電層141a上形成第二子介電層141b。以完全覆蓋第一子介電層141a的形狀形成第二子介電層141b。第一子介電層141a的設(shè)置可作為將液晶透鏡1110區(qū)分為兩個以上的単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2的基準(zhǔn)。如圖14所示，當(dāng)多個相互連接的凸透鏡形狀的單位圖案被設(shè)置在第一子介電層141a時，可向各圖案單元分別賦予透鏡區(qū)間。若第一子介電層141a的各圖案實(shí)質(zhì)上相同，各単位透鏡區(qū)間的電學(xué)及光學(xué)特性顯然實(shí)質(zhì)上相同。在圖14的截面圖中，多個凸透鏡形狀的圖案由點(diǎn)NI處連接，且連接點(diǎn)NI位于緊挨著液晶層130的上表面130_1的上部；即使與此不同地，連接點(diǎn)NI處在與液晶層130的上表面130_1相隔的位置，且各凸型圖案的下端部分別連接成面，各単位透鏡區(qū)間的電學(xué)及光學(xué)特性還是實(shí)質(zhì)上相同。另外，在ー個單位透鏡區(qū)間，即第一單位透鏡區(qū)間LI或第二單位透鏡區(qū)間L2內(nèi)，介電層141的上表面141_1及下表面141_2之間的電容隨水平位置的不同而相異。假設(shè)各水平位置上的第一子介電層141a的高度為Cl1，第二子介電層141b的高度為(12，整個介電層141的上表面141_1及下表面141_2平坦，則可成立以下等式。等式ID = Cifd2其中，在上述等式I中，作為整個介電層141的上表面141_1及下表面141_2之間的距離，D為常數(shù)。各水平位置上的介電層141的上表面141_1及下表面141_2之間的倒電容1/C可由以下等式2求出。等式21/C = 1/(^+1/ = Cl1/ ε ^+(I2/ ε 2S其中，在上述等式2中，C1表不第一子介電層141a的電容，C2表不第二字介電層141b的電容，S表示截面面積。
利用上述等式I和等式2可導(dǎo)出以下等式3。等式31/C = ((I1 ε 2+d2 E1)/ E1E2S= {( ε 2- ε J も+D ε J / E1E2S在上述等式3中，ε” ε2、D以及S都可被視為常數(shù)，由此可知，介電層141的電容C與倒電容1/C由第一子介電層141a的高度(I1改變。若ε 2大于εェ，則(ε 2- ε J為正數(shù)，因此第一子介電層141a的高度Cl1越大，介電層141的倒電容1/C也就越大。從而，在如圖14所示的液晶透鏡1110中，介電層141的倒電容1/C曲線圖可以如圖15所示一樣呈現(xiàn)與第一子介電層141a的圖案類似的圖案。這類似于圖3b中說明的圖2的液晶透鏡介電層140的各位置的倒電容1/C的分布的曲線圖。因此，很容易理解，圖14的液晶透鏡1110也具有與圖2的液晶透鏡1100實(shí)質(zhì)上相同的電學(xué)、光學(xué)特性。雖然在本實(shí)施例中舉例ε 2大于ε 的情況，但在相同的結(jié)構(gòu)，ε 2也可小于ε 10 在這種情況下，從等式2可導(dǎo)出以下等式。等式41/C = ((I1 ε 2+d2 E1)/ E1E2S= {( ε「ε 2) d2+D ε J / E1E2S在上述等式4中，ε ρ ε 2、D以及S都可被視為常數(shù)，由此可知，介電層141的電容C與倒電容1/C隨第ニ子介電層141b的高度d2的不同而變化。由于S1大于
為正數(shù)，因此第二子介電層141b的高度d2越大，介電層141的電容的倒數(shù)、即倒電容1/C也就越大。但是，根據(jù)上述等式l，dl與d2之和是固定的，因此(12越大，も則越小。從而，第一子介電層141a的高度dl越小，介電層141的倒電容1/C則越大。因此，在本實(shí)施例中，若ε2大于S1，則液晶透鏡1110的介電層141的倒電容1/C的曲線圖與將3b所示的圖2的液晶透鏡介電層140的倒電容1/C的分布曲線圖上下顛倒的類似。此時，很容易推斷，液晶透鏡1110具有與圖12的液晶透鏡1103實(shí)質(zhì)上相同的電學(xué)、光學(xué)特性。圖16為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖16所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1111以第一子介電層142a的上表面的一部分為曲面，然而其一部分為平坦的面，第二子介電層142b部分地覆蓋第一子介電層142a，然而并不覆蓋第一子介電層142a的平坦面，在這一點(diǎn)上，與圖14的實(shí)施例有所差異。第二子介電層142b的上表面由平坦面形成，在第一子介電層142a的平坦的上表面區(qū)域被截斷。因此，介電層142的上表面142_1的構(gòu)成要素不僅包括第二子介電層142b的平坦的上表面，而且還包括第一子介電層142a的平坦的上表面。介電層142的下表面142_2由第二子介電層142b的下表面構(gòu)成。在第一子介電層142a的上表面構(gòu)成曲面的第一區(qū)間CS，介電層142的倒電容1/C分布與圖14的實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同。相反，在第一子介電層142a的上表面構(gòu)成平坦面的第ニ區(qū)間PS，不存在第二子介電層142b，只存在第一子介電層142a。另外，第二區(qū)間PS內(nèi)的第一子介電層142a的高度不變，因此該第二區(qū)間PS的整個介電層142的電容C也就相同。從而，在ε 2大于B1的假設(shè)條件下，本實(shí)施例的介電層142的倒電容1/C曲線圖在第一區(qū)間CS呈現(xiàn)向上凸出的曲線，但在第二區(qū)間PS呈現(xiàn)與區(qū)間側(cè)平行的直線形狀。在具有如上所述的倒電容1/C分布的情況下，至少在第一區(qū)間CS，施加于液晶層130的電場隨水平位置的不同而相異，因此當(dāng)以第二模式驅(qū)動時，各水平位置的液晶分子135會以相異的方位角排列。從而，至少在第一區(qū)間CS會形成GRIN透鏡結(jié)構(gòu)，因而可呈現(xiàn)與凸透鏡類似的光學(xué)特性。另外，在第二區(qū)間PS，施加于液晶層130的電場在各水平位置上相同。因此，液晶層130的電場會試圖使整個第二區(qū)間PS的液晶分子135的方位角保持相同。只不過，除所述電場的影響之外，液晶分子135的方位角還會受到相鄰的液晶分子的方位角或相鄰的電場的影響。例如，假設(shè)在依次相鄰的第一至第三水平位置，液晶分子135分別以初始取向角O度排列，電場使第一水平位置的液晶分子135具有20度的方位角，并且使第二水平位置及第三水平位置的液晶分子135具有10度的方位角。此時，盡管電場使第二水平位置的液晶分子135旋轉(zhuǎn)10度，但是也會受到相鄰的第一水平位置的液晶分子135的旋轉(zhuǎn)的物理上的影響，其結(jié)果為，第二水平位置的液晶分子135會以小于20度而大于10度的方位角旋轉(zhuǎn)。因此，即使所設(shè)計的電場欲使方位角沿著水平方向以階梯式急劇變化，因液晶分子135會受到相鄰的其他液晶分子135旋轉(zhuǎn)的影響，從而方位角的大小可平緩地變化。相鄰的電場也可使這種現(xiàn)象發(fā)生。
同樣在圖16的實(shí)施例中，在第一區(qū)間CS與第二區(qū)間PS的分界部，如上所述的液晶分子135或相鄰的電場的影響カ使實(shí)際液晶分子135的方位角大小的變化與介電常數(shù)的分布相比更為平緩。若液晶分子135的方位角沿著水平方向變化，則會更好地形成所述GRIN結(jié)構(gòu),從而有助于使介電層142內(nèi)的光的前進(jìn)方向彎曲。圖17為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖17所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1112與圖14的實(shí)施例相比，其不同點(diǎn)在于介電層143的結(jié)構(gòu)為上下翻轉(zhuǎn)的關(guān)系。即，第一子介電層143a的上表面平坦，而下表面為具有曲面結(jié)構(gòu)的、其截面為凸透鏡的形狀。在第一子介電層143a的下方,第二子介電層143b覆蓋第一子介電層143a。在圖17的介電層143結(jié)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)沿水平方向相異的介電常數(shù)，因此，液晶透鏡1112形成具有沿著水平方向相異的折射率的GRIN結(jié)構(gòu)。其中，當(dāng)?shù)谝蛔咏殡妼?43a的介電常數(shù)為ε 17且第ニ子介電層143b的介電常數(shù)為大于S1的ε 2時，很明顯，本實(shí)施例的液晶透鏡1112的水平方向的介電層143倒電容1/C的分布會呈現(xiàn)與圖15相反的、向下凸出的拋物線曲線圖。圖18為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖18所示為，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1113的第一子介電層144a的截面呈梯形狀的情況。梯形狀包括，相互平行地相對的第一邊144a_l及第ニ邊144a_2、連接其之間的斜線部144a_3。在包括斜線部144a_3的區(qū)間AS2，與圖17類似地，包括第一子介電層144a和第二子介電層144b的整個介電層144的電容C隨水平方向位置的不同而相異。盡管沒有構(gòu)成曲面，但在此區(qū)間AS2，由于電容C之差，液晶分子135會以不同的方位角排列，從而導(dǎo)致液晶透鏡的折射率的變化。進(jìn)而，形成GRIN透鏡結(jié)構(gòu)，因此可作為使光路徑彎曲的光學(xué)透鏡使用。另外，在包括第一邊144a_l的區(qū)間AS1，由于第一子介電層144a的高度dl和第二子介電層144b的高度d2不變，可呈現(xiàn)統(tǒng)ー的整體介電常數(shù)及電容C。從而，在包括第一邊144a_l的整個區(qū)間AS1，液晶層130的電場會試圖使液晶分子135保持相同的方位角。只不過，如參照圖16的說明，除了相應(yīng)電場的影響之外，液晶分子135的方位角還受相鄰的液晶分子135的方位角或相鄰的電場的影響，因此在此區(qū)間AS1，液晶分子135的方位角也存在較平緩的變化，進(jìn)而可形成GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。
另外，圖18的實(shí)施例還例示了第一子介電層144a包括相隔分離的多個單位圖案的情況。第一子介電層144a的各單位圖案被第二子介電層144b所包圍。由于第一子介電層144a的單位圖案是被相互分離的，沿著水平方向存在只具有第二子介電層144b而不具有第一子介電層144a的區(qū)間BS。其中，只具有第二子介電層144b的區(qū)間BS的介電常數(shù)會相同，由此，電容C也會相同。因此，在同一區(qū)間BS,液晶層130的電場會試圖使液晶分子保持相同的方位角。只不過，如參照圖16的說明，除了相應(yīng)電場的影響之外，液晶分子135的方位角還會受相鄰液晶分子135的方位角或相鄰電場的影響，因此在該區(qū)間BS液晶分子135的方位角大小可以較平緩地變化。在只具有第二子介電層144b的區(qū)間BS的左右側(cè)分別設(shè)置第一子介電層144a的單位圖案。若位于左右側(cè)的第一子介電層144a的單位圖案具有相同的形狀，只具有第二子介電層144b的區(qū)間內(nèi)的液晶分子135的方位角則以相同區(qū)間BS的中心CP為中心，實(shí)質(zhì)上對稱地分布。因此，以只具有第二子介電層144b的區(qū)間BS的中心為分界，液晶透鏡1113可被分為不同的単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2。 因此，雖然根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1113的第二模式中的折射率的分布中可能存在各區(qū)間折射率的變化率的差異，但在整體上可以與圖17的液晶透鏡1112實(shí)質(zhì)上類似，進(jìn)而能夠以預(yù)定的GRIN透鏡工作。圖19為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖19所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1114與圖18的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，其第一子介電層145a的截面形狀為長方形。與梯形的相同點(diǎn)在于，長方形包括平行地相對的第一邊145a_l及第ニ邊145a_2，而與梯形的不同點(diǎn)在于，連接其之間的線不是斜線，而是垂直于第一邊145a_l及第ニ邊145a_2的線145a_3。因此，在具有第一子介電層145a的區(qū)間AS，由于第一子介電層145a的高度dl與第二子介電層145b的高度d2相同，液晶層130呈現(xiàn)全部相同的介電常數(shù)及電容C。不具有第一子介電層145a的區(qū)間BS雖然與上述區(qū)間AS不同，但整個區(qū)間BS呈現(xiàn)相同的介電常數(shù)及電容C。S卩，以第一子介電層145a的垂直于第ー邊145a_l及第ニ邊145a_2的線145a_3為分界，整個介電常數(shù)及電容C急劇變化，而在其他位置，所有介電常數(shù)及電容C沒有變化。只不過，在這種情況下，同樣如參照圖16的說明，液晶分子135的方位角不僅受所屬電場的影響，也受相鄰的液晶分子135的方位角或相鄰的電場的影響。因此，以第一子介電層145a的垂直于第一邊145a_l及第ニ邊145a_2的線145a_3為中心，液晶分子135的方位角大小能夠平緩地變化，從而能夠形成GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。圖20為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖20所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1115的第一子介電層146a的形狀與圖19的實(shí)施例相同，但其與圖19的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，第一子介電層146a填埋設(shè)置在第二子介電層146b內(nèi)。在本實(shí)施例中，與第一子介電層146a的設(shè)置位置無關(guān)地，在包括第一子介電層146a的區(qū)間AS，所述第一子介電層146a的高度dl與圖19的第一子介電層145a的高度dl相同。另外，在同區(qū)間AS內(nèi)，第二子介電層146b的高度總和與圖19的第二子介電層145b的高度相同。由此可知，介電層146的整體介電常數(shù)及電容C與圖19實(shí)質(zhì)上相同，從而會以相同的方式工作。圖21為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖21所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1116的介電層147包括，介電層介質(zhì)147b及包含在其內(nèi)的摻雜物147a。摻雜物147a在介電層介質(zhì)147b內(nèi)隨水平位置的不同而具有不同的密度分布。介電層147的介電常數(shù)不僅受介電層介質(zhì)147b自身的介電常數(shù)的影響，還受包含在其內(nèi)的摻雜物147a的含量及其介電常數(shù)的影響。例如，作為摻雜物147a，使用導(dǎo)電性物質(zhì)時，摻雜物147a的含量越多，介電層147的介電常數(shù)與介電層介質(zhì)147b的介電常數(shù)之比則會越小。當(dāng)摻雜物147a的介電常數(shù)高于介電層介質(zhì)147b的介電常數(shù)時，若摻雜物147a的含量越多，介電層147的介電常數(shù)與介電層介質(zhì)147b的介電常數(shù)之比則會越大。摻雜物147a含量越増加，由摻雜物147a引起的介電常數(shù)的變化就越大。因此，若摻雜物147a的含量隨著水平位置的不同而相異，可實(shí)現(xiàn)介電層147的各水平位置介電常數(shù)的不同。若控制摻雜物147a的介電常數(shù)、含量及分布，可形成具有與前述多個實(shí)施例相同的水平方向介電常數(shù)分布的介電層147。圖22為制造圖21的介電層的一示例性方法的截面圖。如圖22所示，在第二基板102上形成第二電極120，在其上方形成介電層介質(zhì)147b之后，通過掩膜板310離子注入摻雜物147a。通過掩膜板310的開ロ部312注入至介電層介質(zhì)147b的摻雜物147a經(jīng)過熱處 理等過程進(jìn)行擴(kuò)散。此時，若調(diào)節(jié)熱處理時間，可控制向周圍擴(kuò)散的程度，由此，可控制沿水平方向的介電層147內(nèi)的摻雜物147a的密度分布。圖23為制造圖21的介電層的另ー示例性方法的截面圖。如圖23所示，在第二基板102上形成第二電極120，在其上形成介電層介質(zhì)147b之后，在介電層介質(zhì)147b上形成掩膜圖案320。掩膜圖案320形成為露出開ロ部的形狀或至少沿水平方向具有不同高度的形狀。例如，掩膜圖案由光阻劑形成。接著，離子注入摻雜物147a。此時，通過控制摻雜物147a的含量及/或注入能量，可控制摻雜物147a的注入深度。若將摻雜物147a的注入深度設(shè)計成小于掩膜圖案320的最大高度，可控制沿水平方向各不相同的摻雜物147a的密度分布。圖24為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖24所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1117與圖14的實(shí)施例的不同點(diǎn)在干，由第一子介電層148a覆蓋第三子介電層148c。因此，介電層148在水平位置不僅具有包括第一子介電層148a和第二子介電層148b的區(qū)間,還具有同時包括第一子介電層148a、第二子介電層148b及第三子介電層148c的區(qū)間，其中，介電層148的介電常數(shù)均要考慮三個子介電層，即第一子介電層148a、第二子介電層148b及第三子介電層148c的介電常數(shù)及其高度。因此，若増加子介電層，即第一子介電層148a、第二子介電層148b及第三子介電層148c的數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)多種介電常數(shù)組合，從而會有利于對介電層148的介電常數(shù)分布的細(xì)微調(diào)節(jié)。圖25為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖25所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1118的第一子介電層149a及第ニ子介電層149b的形狀及相對的設(shè)置與圖14的實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同,但是,與圖14的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于,在第一子介電層149a和第ニ子介電層149b的下方包括，上表面及下表面平坦且平行的第三子介電層149c。所有水平位置的介電層149的介電常數(shù)及電容C不僅受第一子介電層149a及第ニ子介電層149b的介電常數(shù)及高度的影響，還受第三子介電層149c的介電常數(shù)及高度的影響。只是，第三子介電層149c的不同水平位置的高度相同，因此各水平位置的介電常數(shù)的實(shí)質(zhì)上的分布會與圖15類似。雖然本實(shí)施例所示例的是在第一子介電層149a及第ニ子介電層149b的下方形成第三子介電層149c的情況，但是，第三子介電層149c即可以被層疊在第一子介電層149a及第ニ子介電層149b之上，也可以同時被層疊在上下方。圖26為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖26所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1119與圖14的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，介電層150不僅包括第一子介電層150a及第ニ子介電層150b，在其上方還包括第三子介電層150c及第四子介電層150d。第一子介電層150a及第ニ子介電層150b的形狀及設(shè)置與圖14實(shí)質(zhì)上相同。第三子介電層150c及第四子介電層150d的形狀及設(shè)置與第一子介電層150a及第ニ子介電層150b的形狀及設(shè)置實(shí)質(zhì)上相同。即，圖26的實(shí)施例所示例的是以兩層層疊圖14的介電層141的狀態(tài)。由此，可構(gòu)成這樣的GRIN透鏡，即，其雖然具有與圖14的液晶透鏡1110實(shí)質(zhì)上相同的折射率分布，但折射率變化的坡度更大。另外，第三子介電層150c及第四子介電層150的介電常數(shù)與第一子介電層150a及第ニ子介電層150b的介電常數(shù)可分別相同，也可分別不同。圖27及圖28為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。圖27的液晶透鏡1120所例示的是第三子介電層151c的單位圖案的大小及節(jié)距(pitch)小于第一子介電層 151a的情況，具體是第三子介電層151c的單位圖案的大小及節(jié)距(pitch)為第一子介電層151a的一半的例子。這種結(jié)構(gòu)有利于更加精密地控制介電層151的整體介電常數(shù)。未說明的標(biāo)號151b及151d分別指第二子介電層及第四子介電層。圖28的液晶透鏡1121所例示的是，第三子介電層152c的單位圖案與第一子介電層152a大小相同，但具有錯開的排列的情況。這種結(jié)構(gòu)使對介電常數(shù)分布的更為多祥化的控制成為可能。未說明的標(biāo)號152b及152d分別指第二子介電層及第四子介電層。圖29為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖29所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1122與圖26的不同點(diǎn)在于,在液晶層130的下方形成第三子介電層153c及第四子介電層153d。第一電極110設(shè)置在第三子介電層153c第四子介電層154d的下方。第一子介電層153a及第ニ子介電層153b與圖26實(shí)質(zhì)上相同。因此,本實(shí)施例的電學(xué)及光學(xué)結(jié)構(gòu)與圖26實(shí)質(zhì)上相同，從而可實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上與其類似的GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。在圖26至圖29的實(shí)施例中所示例的是，第一子介電層和第三子介電層的單位圖案均具有向上凸出的曲面的情況，但是，第一子介電層和第三子介電層的單位圖案中的至少ー個，進(jìn)ー步地其全部顯然也可以具有如圖17的實(shí)施例的向下凸出的曲面。圖30為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖30所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1123與圖17的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，第二電極121并未被設(shè)置在介電層154和液晶層130的上部,而被設(shè)置在介電層154內(nèi)，具體設(shè)置在第一子介電層154a和第二子介電層154b之間。由于第一子介電層154a的上表面構(gòu)成曲面，在第一子介電層154a的上表面適形地(conformal)形成的第二電極121也可構(gòu)成曲面。在第二電極121和液晶層130的上表面130_1之間僅設(shè)置有第一子介電層154a，而沒有第二子介電層154b。第一子介電層154a的介電常數(shù)沿水平方向相同，而第一子介電層154a的高度dl沿水平方向不相同，因此會具有沿水平方向不相同的倒電容1/C分布。即，在第一子介電層154a的高度dl最低的區(qū)間，其倒電容1/C值也最小；但是，其高度越增加，倒電容1/C值也會變大。由此可知，沿著水平方向施加于液晶層130的上表面130_1的電壓也會不相同。因此，以第二模式驅(qū)動時，沿著水平方向，各液晶分子135的方位角會不相同，從而可實(shí)現(xiàn)GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施例中，施加于液晶層130的電場不會受第二子介電層154b的介電常數(shù)的影響。因此，第二子介電層154b也可以被省略。圖31為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖31所示，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1124與圖30的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在液晶層130的下方設(shè)置上表面為曲面的第三子介電層155c和覆蓋第三子介電層155c的第四子介電層155d，且在第三子介電層155c和第四子介電層155d之間形成第一電極111。在液晶層130的下方以實(shí)質(zhì)上與第一子介電層155a、第二子介電層155b及第ニ電極121相同的形狀及排列，設(shè)置第三子介電層155c、第四子介電層155d及第ー電極111。在本實(shí)施例中，沿著水平方向，除液晶層130的上表面130_1之外，施加于下表面130_2的電壓也可以不相同。因此，在液晶層130的上表面130_1和下表面130_2形成的電場之差會加倍，從而易于實(shí)現(xiàn)GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。圖32為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的截面圖。如圖32所示，根據(jù)本實(shí)施 例的液晶透鏡1125與圖14的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在第二電極120的上方，具體為第二基板102的上部，還包括光學(xué)透鏡160。即，根據(jù)本實(shí)施例的液晶透鏡1125所例示的是，在圖14的液晶透鏡1110上方層疊其截面為凸透鏡形狀的光學(xué)透鏡160的結(jié)構(gòu)。光學(xué)透鏡160的單元透鏡以與第一子介電層141a的單位圖案實(shí)質(zhì)上相同的節(jié)距(pitch)被排列。光學(xué)透鏡160的光調(diào)制特性通過與由液晶層130等實(shí)現(xiàn)的GRIN透鏡結(jié)構(gòu)組合，可調(diào)制光路徑。例如，當(dāng)GRIN透鏡具有聚光特性吋，凸透鏡可以縮短焦點(diǎn)距離。若GRIN透鏡具有發(fā)散特性吋，凸透鏡的聚光特性對其進(jìn)行抵消，從而可以緩和光的發(fā)散或聚光程度。此外，若對發(fā)散及聚光進(jìn)行控制，使其能夠準(zhǔn)確地抵消，則可變更路徑，使通過GRIN透鏡發(fā)散的光直行。若所適用的光學(xué)透鏡160為凹透鏡，顯然會有與之相反的效果。為了更為多樣化地控制光，可以設(shè)計成，使光學(xué)透鏡160的單元透鏡的大小或節(jié)距(pitch)與第一子介電層141a的單位圖案的大小或節(jié)距(pitch)相異。在本發(fā)明的多個實(shí)施例中，光學(xué)透鏡160也可以被設(shè)置在第一電極110的下方，例如第一基板101的下方。圖33為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的立體圖。根據(jù)圖33的實(shí)施例的液晶透鏡1127所例示的是，介電層156沿著垂直于第一方向X及第二方向Y的第三方向Z保持實(shí)質(zhì)上相同的圖案的情況。即，在本實(shí)施例中，以沿著第三方向Z延伸的柱狀形成第一子介電層156a。因而,如同雙凸透鏡的情況ー樣,沿著第三方向Z,可保持均勻的液晶透鏡的光調(diào)制特性。未說明的標(biāo)號156b為第ニ子介電層。圖34為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的液晶透鏡的立體圖。根據(jù)圖34的實(shí)施例的液晶透鏡1128所例示的是，圖案沿著垂直于第一方向X及第二方向Y的第三方向Z變化的情況。即，在本實(shí)施例中，沿著第三方向Z也排列多個單位圖案。以微透鏡狀形成第一子介電層157a。由此可理解為，會呈現(xiàn)實(shí)質(zhì)上與微透鏡類似的特性。未說明的標(biāo)號157b為第ニ子介電層。圖33及圖34的實(shí)施例可與以前述截面圖為實(shí)例進(jìn)行說明的多個實(shí)施例相組合并得以使用。如參照圖I的說明，以上說明的液晶透鏡可與光供應(yīng)裝置一起構(gòu)成顯示裝置。不僅如此，由于能夠自由地變更并控制光路徑，也可適用于太陽能電池、影像傳感器等利用光的多種器件。
以下詳細(xì)說明，液晶透鏡與顯示面板一起使用且實(shí)現(xiàn)支持2D/3D切換的顯示的具體例子。圖35為根據(jù)本發(fā)明ー實(shí)施例的顯示裝置的截面圖。圖36為說明第二模式中的顯示裝置的示例性工作的截面圖。圖35及圖36所圖示的是，采用根據(jù)圖14的實(shí)施例的液晶透鏡作為液晶透鏡，采用液晶顯示面板作為光供應(yīng)裝置的實(shí)例。如圖35及圖36所示,根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的顯示裝置300包括液晶顯示面板200及液晶透鏡1110。液晶顯示面板200包括，相対的下基板210和上基板220以及設(shè)置于其之間的液晶分子層230。在下基板210上，定義成以矩陣形狀排列的多個像素區(qū)域PA1-PA12中分別形成像素電極211。像素電極211與諸如薄膜晶體管的開關(guān)器件連接，且像素電壓分別施加于其上。 在上基板220的下方設(shè)置與像素電極211相対的公共電極224。在上基板220的像素區(qū)域PA1-PA12可分別對應(yīng)地設(shè)置R、G及B濾光片221。在像素區(qū)域PA1-PA12的分界可形成黒色矩陣222。平坦膜223可設(shè)置于濾光片221及公共電極224之間。液晶分子層230設(shè)置于下基板210和上基板220之間。在像素電極211和公共電極224之間形成的電場使液晶分子層230的液晶分子235旋轉(zhuǎn)，從而控制液晶顯示面板200的透射率。在下基板210及上基板的外側(cè)可分別附著偏光板(未圖示)。在多個實(shí)施例中，在液晶透鏡1110的第一基板101的外側(cè)面可附著偏光板(未圖不)。此時，可省略上基板220上的偏光板。在液晶顯示面板200的下方，可設(shè)置背光組件(未圖示)。在液晶顯示面板200上設(shè)置液晶透鏡1110。雖然附圖中圖示的是液晶透鏡1110與液晶顯示面板200相隔設(shè)置的例子，但并非僅限于此，也可在液晶顯示面板200上附著液晶透鏡1110。與液晶顯示面板200的多個像素區(qū)域PA1-PA12相對應(yīng)地，設(shè)置液晶透鏡1110的各単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2。圖35所例示的是6個像素區(qū)域與一個單位透鏡區(qū)間相互對應(yīng)的情況。即，在一個單位透鏡區(qū)間的范圍內(nèi)排列6個像素區(qū)域，即R、G、B、R、G、B。在如上所述的顯示裝置中，若以第一模式驅(qū)動液晶透鏡1110，則由于液晶透鏡1110不會對光路徑進(jìn)行特殊調(diào)制，顯示裝置300可顯示ニ維影像。相反，若以第二模式驅(qū)動液晶透鏡1110，顯示裝置300可顯示三維影像。以下參照圖36進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。圖36為說明第二模式中的顯示裝置的示例性工作的截面圖。如圖36所示，第二模式中的液晶透鏡1110的光學(xué)特性如同參照圖14及圖15的說明一祥，類似于凸透鏡的光學(xué)特性。因此，從以各単位透鏡區(qū)間，即第一単位透鏡區(qū)間LI及第ニ単位透鏡區(qū)間L2的中部為基準(zhǔn)排列在左側(cè)的三個像素區(qū)域R、G、B入射于單位透鏡區(qū)間的光，如同透過凸透鏡的左側(cè)區(qū)域一祥，其光路徑會被調(diào)制，從而會向右側(cè)彎曲。相反，從以各単位透鏡區(qū)間，即第一單位透鏡區(qū)間LI及第ニ單位透鏡區(qū)間L2的中部為基準(zhǔn)排列在右側(cè)的R、G、B三個像素區(qū)域入射于光透鏡區(qū)間的光，如同透過凸透鏡的右側(cè)區(qū)域一祥，其光路徑會被調(diào)制，從而會向左側(cè)彎曲。若上述光分別進(jìn)入觀看者的左眼El及右眼E2，觀看者可識別三維影像。雖然在圖35及圖36的實(shí)施例中例示的是在ー個單位透鏡區(qū)間的范圍內(nèi)排列6個像素區(qū)域的情況，但也可以在ー個單位透鏡區(qū)間的范圍內(nèi)排列更多的像素區(qū)域，此時可實(shí)現(xiàn)多視點(diǎn)三維影像的驅(qū)動。另外，若對施加于液晶透鏡的第一電極及第ニ電極的電壓進(jìn)行上述的調(diào)節(jié)，則可改變液晶透鏡的焦距，從而能夠調(diào)節(jié)觀看三維的視點(diǎn)距離。例如，若觀看者通過遙控器啟動顯示裝置的視點(diǎn)轉(zhuǎn)換模式，作為其響應(yīng)，使施加于液晶透鏡的第一電極及第ニ電極的電壓依次變化，從而前后移動視點(diǎn)，則能夠較容易的找到觀看三維影像的視點(diǎn)。在本發(fā)明的其他多個實(shí)施例中，施加于液晶顯示面板的公共電極的公共電壓與施加于液晶透鏡的第一電極的第一電壓或施加于第二電極的第二電壓相同。這樣，驅(qū)動電路會被簡化。另外，在本發(fā)明的其他多個實(shí)施例中，可共用液晶顯示面板的上基板與液晶透鏡的第一基板。從而，可省略液晶顯示面板的上基板及液晶透鏡的第一基板中的任意ー個。進(jìn) 一歩，也可省略液晶顯示面板的公共電極和液晶透鏡的第一電極中的任意ー個且共用。雖然在如圖35及圖36的實(shí)施例中例示的是采用液晶顯示面板200作為光供應(yīng)裝置的情況，但也可采用如前所述的OLED、LED、無機(jī)EL、FED、SED、PDP, CRT、電泳顯示器。對于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可從圖35及圖36的實(shí)施例較容易地得出，因此為了避免對本發(fā)明的混淆，在此省略對其具體的說明。另外，雖然在圖35及圖36的實(shí)施例中示例的是采用根據(jù)圖14的實(shí)施例的液晶透鏡1110作為液晶透鏡的情況，但顯然也可采用除此之外的根據(jù)本發(fā)明的多個實(shí)施例的液
晶透鏡。以上，參考

了本發(fā)明的實(shí)施例，但是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠明白在不改變本發(fā)明的技術(shù)思想和必要特征的情況下能夠以其他的具體形態(tài)實(shí)施。因此，應(yīng)理解為在上面說明的實(shí)施例僅是示例性的，而不是用于對本發(fā)明加以限制。
權(quán)利要求
1.一種液晶透鏡，包括 第一電極和第二電極，彼此相對； 液晶層，設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間，且其上表面和下表面是平坦的；以及 介電層，設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間， 其中，所述介電層包括位于所述介電層的上表面和下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 在所述水平方向上的、所述介電層的上表面和下表面之間的電容分布包括向上凸出的拋物線或向下凸出的拋物線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 所述介電層的上表面和下表面是平坦的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 所述液晶透鏡包括具有第一光調(diào)制特性的第一單位透鏡區(qū)間以及具有第二光調(diào)制特性的第二單位透鏡區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶透鏡，其中， 所述第一光調(diào)制特性與所述第二光調(diào)制特性相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 所述液晶透鏡包括多個單位透鏡區(qū)間， 所述介電層在每個所述單位透鏡區(qū)間分別包括所述上表面和所述下表面之間的電容沿著水平方向變化的區(qū)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶透鏡，其中， 在每個所述單位透鏡區(qū)間，在所述水平方向的分別相同的位置，所述介電層的上表面和下表面之間的電容分布相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶透鏡，其中， 若向所述第一電極及所述第二電極施加不相同的電壓，則每個所述單位透鏡區(qū)間的液晶層分別形成梯度折射率透鏡結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 所述第一電極及第二電極分別為全面電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 相互平行地設(shè)置所述第一電極和所述第二電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液晶透鏡，其中， 所述介電層包括介電層介質(zhì)，以及在所述介電層介質(zhì)內(nèi)沿著水平方向的各位置具有不同的密度分布的摻雜物。
12.—種液晶透鏡，包括 第一電極和第二電極，彼此相對； 液晶層，設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間，且其上表面和下表面是平坦的；以及 介電層，設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間，包括具有第一介電常數(shù)的第一子介電層以及具有與所述第一介電常數(shù)不同的第二介電常數(shù)的第二子介電層， 其中，所述介電層包括所述第一子介電層和所述第二子介電層中的至少一個的高度沿著水平方向變化的區(qū)間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 沿著水平方向所述第一子介電層的高度和所述第二子介電層的高度之和恒定。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 所述第一子介電層的折射率和所述第二子介電層的折射率相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 所述第一子介電層包括相互連接的多個單位圖案。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的液晶透鏡，其中， 所述多個單位圖案中的至少一個的截面包括曲線部。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 所述第一子介電層包括相隔的多個單位圖案。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的液晶透鏡，其中， 所述第一子介電層的各單位圖案被所述第二子介電層包圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶透鏡，其中， 所述第一子介電層的多個單位圖案中的至少一個的截面為半球形、梯形、凸透鏡形狀或凹透鏡形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 所述介電層的上表面和下表面是平坦的。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，其中， 所述第一電極和第二電極分別為全面電極。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的液晶透鏡，其中， 所述第一電極和所述第二電極彼此平行地設(shè)置。
23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的液晶透鏡，還包括 設(shè)置在所述第一電極的下方或所述第二電極的上方的光學(xué)透鏡。
24.一種液晶透鏡，包括 第一電極； 液晶層，形成在所述第一電極上，且其上表面和下表面是平坦的； 介電層，形成在所述液晶層上，且其上表面包括曲面；以及 第二電極，適形地形成在所述介電層的上面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶透鏡，其中， 所述介電層包括相連接的多個單位圖案。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的液晶透鏡，其中， 所述第一電極和所述第二電極分別為全面電極。
27.—種顯示裝置，包括 光供應(yīng)裝置；以及 液晶透鏡，設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上， 其中，所述液晶透鏡包括第一電極和第二電極，彼此相對； 液晶層，設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間，且其上表面和下表面是平坦的；以及 介電層，設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間， 其中，所述介電層包括位于所述介電層的上表面和下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示裝置，其中， 所述光供應(yīng)裝置包括顯示面板。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示裝置，其中， 所述顯示面板為選自有機(jī)發(fā)光二極管、發(fā)光二極管、無機(jī)電致發(fā)光顯示器、場發(fā)射顯示器、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器、等離子顯示器、陰極射線管、液晶顯示器、電泳顯示器中的任意一個。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的顯示裝置，其中， 所述顯示面板包括以矩陣形式排列的多個像素區(qū)域， 所述液晶透鏡包括多個單位透鏡區(qū)間， 所述介電層在每個所述單位透鏡區(qū)間分別包括所述上表面和所述下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間， 在每個所述單位透鏡區(qū)間的寬度范圍內(nèi)設(shè)置有兩個以上所述像素區(qū)域。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的顯示裝置，其中， 在所述各單位透鏡區(qū)間，在所述水平方向的分別相同的位置，所述介電層的上表面和下表面之間的電容分布相同。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示裝置，其中， 在所述水平方向上的、所述介電層的上表面和下表面之間的電容分布包括向上凸出的拋物線或向下凸出的拋物線。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的顯示裝置，其中， 所述液晶透鏡包括多個單位透鏡區(qū)間， 所述介電層在每個所述單位透鏡區(qū)間分別包括所述上表面和所述下表面之間的電容沿著水平方向變化的區(qū)間。
34.一種顯示裝置，包括 光供應(yīng)裝置；以及 液晶透鏡，設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上， 其中，所述液晶透鏡包括 第一電極和第二電極，彼此相對； 液晶層，設(shè)置于所述第一電極和所述第二電極之間，且其上表面和下表面是平坦的；以及 介電層，設(shè)置于所述第二電極和所述液晶層之間，包括具有第一介電常數(shù)的第一子介電層以及具有與所述第一介電常數(shù)不同的第二介電常數(shù)的第二子介電層， 其中，所述介電層包括所述第一子介電層和所述第二子介電層中的至少一個的高度沿著水平方向變化的區(qū)間。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示裝置，其中， 所述光供應(yīng)裝置包括顯示面板。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示裝置，其中， 所述顯示面板為選自有機(jī)發(fā)光二極管、發(fā)光二極管、無機(jī)電致發(fā)光顯示器、場發(fā)射顯示器、表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示器、等離子顯示器、陰極射線管、液晶顯示器、電泳顯示器中的任意一個。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示裝置，其中， 所述顯示面板包括以矩陣形式排列的多個像素區(qū)域， 所述第一子介電層包括相連接的多個單位圖案， 在每個所述單位透鏡區(qū)間的寬度范圍內(nèi)設(shè)置有兩個以上所述像素區(qū)域。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的顯示裝置，其中， 所述顯示面板包括以矩陣形式排列的多個像素區(qū)域， 所述第一個子介電層包括相隔的多個單位圖案， 在每個所述單位圖案的節(jié)距內(nèi)分別設(shè)置兩個以上的所述像素區(qū)域。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示裝置，其中， 沿著水平方向所述第一子介電層的高度和所述第二子介電層的高度之和恒定。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的顯示裝置，其中， 所述第一子介電層的折射率和所述第二子介電層的折射率相同。
41.一種顯示裝置，包括 光供應(yīng)裝置；以及 液晶透鏡，設(shè)置在所述光供應(yīng)裝置上， 其中，所述液晶透鏡包括 第一電極； 液晶層，形成在所述第一電極上，且其上表面和下表面是平坦的； 介電層，形成在所述液晶層上，且其上表面包括曲面；以及 第二電極，適形地形成在所述介電層的上面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)節(jié)光路徑的液晶透鏡及包括該液晶透鏡的顯示裝置。液晶透鏡包括，彼此相對的第一電極和第二電極；液晶層，設(shè)置于第一電極和第二電極之間，且其上表面和下表面是平坦的；以及介電層，設(shè)置于第二電極和液晶層之間，介電層包括位于介電層的上表面和下表面之間的、電容沿著水平方向變化的區(qū)間。
文檔編號G02F1/1343GK102830568SQ20121002283
公開日2012年12月19日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者白種仁, 樸源祥 申請人:三星顯示有限公司