本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)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(shù)：

在各種實(shí)現(xiàn)立體顯示的技術(shù)之中，相比眼鏡式3D顯示技術(shù)而言，裸眼3D因無需其他輔助設(shè)備的便利性及應(yīng)用上的優(yōu)勢成為3D顯示技術(shù)研究的熱點(diǎn)，裸眼3D立體顯示裝置在個(gè)人消費(fèi)品領(lǐng)域及商用領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛，如小尺寸裸眼3D手機(jī)、中小尺寸裸眼3D平板以及大尺寸裸眼3D廣告機(jī)等。

在實(shí)現(xiàn)裸眼3D顯示的各種技術(shù)中，視差屏障技術(shù)最為成熟，作為視差屏障技術(shù)的一種，液晶狹縫光柵立體顯示裝置因制程和現(xiàn)有LCD產(chǎn)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(shù)如液晶透鏡(LC lens)技術(shù)與雙折射透鏡陣列(Birefringent Lens Array)技術(shù)在3D顯示時(shí)具有高亮度特性，盡管目前因材料和制程等多方面原因?qū)е铝悸瘦^低，成本居高不下，其發(fā)展前景卻依然看好。

由于現(xiàn)有的立體顯示裝置大多采用柱狀液晶透鏡陣列，使得現(xiàn)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(dāng)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(dāng)觀察者相對于立體顯示裝置的位置偏離特定方向時(shí)，由于立體顯示裝置進(jìn)行3D顯示時(shí)不同位置處的折射率差異，導(dǎo)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明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(shè)置的第二基板及夾設(shè)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(shè)置有多個(gè)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(shè)置有第二電極。所述多個(gè)呈陣列分布的第一電極將所述液晶透鏡陣列劃分為多個(gè)呈陣列分布的液晶透鏡單元。所述第一電極包括至少兩個(gè)環(huán)狀電極，所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極分別位于不同層上，相鄰兩個(gè)環(huán)狀電極之間夾設(shè)有絕緣層以電性絕緣所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極，所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極在所述液晶層的投影層層套置。

進(jìn)一步地，所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極的中心點(diǎn)均位于所述液晶層的同一條垂線上。

進(jìn)一步地，所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極中內(nèi)徑最大的環(huán)狀電極為外環(huán)電極。每個(gè)所述第一電極的外環(huán)電極與相鄰的第一電極的外環(huán)電極外切連接以實(shí)現(xiàn)不同第一電極的外環(huán)電極的導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，所述至少兩個(gè)環(huán)狀電極包括第一環(huán)狀電極、第二環(huán)狀電極及第三環(huán)狀電極。所述第一環(huán)狀電極、第二環(huán)狀電極及第三環(huán)狀電極分別位于不同層上，所述第一環(huán)狀電極和所述第二環(huán)狀電極之間夾設(shè)有第一絕緣層，所述第二環(huán)狀電極和所述第三環(huán)狀電極之間夾設(shè)有第二絕緣層。其中，所述第一環(huán)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(huán)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(huán)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，本發(fā)明實(shí)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(shè)置的第二基板及夾設(shè)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(shè)置有多個(gè)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(shè)置有第二電極，所述多個(gè)呈陣列分布的第一電極將所述液晶透鏡陣列劃分為多個(gè)呈陣列分布的液晶透鏡單元。所述第一電極包括環(huán)狀電極以及設(shè)置在所述環(huán)狀電極的小圓內(nèi)部的螺旋狀電極，所述螺旋狀電極與所述環(huán)狀電極導(dǎo)通。

進(jìn)一步地，每個(gè)所述第一電極的所述環(huán)狀電極與相鄰的第一電極的所述環(huán)狀電極外切連接以實(shí)現(xiàn)不同所述第一電極的導(dǎo)通。

第三方面，本發(fā)明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(shí)施例提供的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列設(shè)置在所述顯示面板上。

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

第四方面，本發(fā)明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(shí)施例提供的液晶透鏡陣列，所述液晶透鏡陣列設(shè)置在所述顯示面板上。

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

本發(fā)明實(shí)施例提供了的兩種具有特殊設(shè)計(jì)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(gè)呈陣列分布的第一電極將液晶透鏡陣列劃分為多個(gè)呈陣列分布的液晶透鏡單元，使得通電狀態(tài)下每個(gè)液晶透鏡單元的液晶層在環(huán)狀電極的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。進(jìn)而使得采用上述液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，相對于現(xiàn)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(jìn)行3D顯示時(shí)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發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了現(xiàn)有的單向立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了現(xiàn)有的雙向立體顯示裝置的一種放置方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出了現(xiàn)有的雙向立體顯示裝置的另一種放置方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5示出了本發(fā)明第一實(shí)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示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個(gè)第一電極的外環(huán)電極的排布示意圖；

圖7示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的第一電極的外環(huán)電極在液晶層的投影示意圖；

圖8示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的單個(gè)液晶透鏡單元的一種示例性結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個(gè)第一電極第一環(huán)狀電極的排布示意圖；

圖10示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的多個(gè)第一電極第二環(huán)狀電極的排布示意圖；

圖11示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的呈陣列排布的多個(gè)第一電極的層疊設(shè)置示意圖；

圖12示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列在加電狀態(tài)下液晶分子的排列狀態(tài)示意圖；

圖13示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的一種液晶透鏡陣列的第一電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14示出了本發(fā)明第三實(shí)施例提供的一種立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15示出了本發(fā)明第三實(shí)施例提供的一種立體顯示裝置的一種像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16示出了本發(fā)明第三實(shí)施例提供的一種立體顯示裝置的另一種像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17示出了本發(fā)明第三實(shí)施例提供的立體顯示裝置的一種具體實(shí)施方式中液晶透鏡單元與對應(yīng)像素單元的位置關(guān)系示意圖；

圖18示出了本發(fā)明第三實(shí)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(huán)電極；311-第一環(huán)狀電極；3111-連接線；3112-第一軸線；312-第二環(huán)狀電極；313-第三環(huán)狀電極；314-第一絕緣層；315-第二絕緣層；311a-環(huán)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(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，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(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)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(jī)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(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

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(gè)主要部分，即2D顯示模組11以及設(shè)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(biāo)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(dāng)觀察者的雙眼位于X方向并在特定觀察位置時(shí)，由2D顯示模組11顯示的左眼信息和右眼信息經(jīng)透鏡分光折射后分別對應(yīng)地進(jìn)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(gè)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(dāng)觀察者的雙眼與單向立體顯示裝置的相對位置發(fā)生變化如將該單向立體顯示裝置1旋轉(zhuǎn)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(jī)或者平板等個(gè)人消費(fèi)品領(lǐng)域的應(yīng)用很受限制。

為擴(kuò)大立體顯示裝置進(jìn)行立體顯示時(shí)的觀看視角，拓展立體顯示裝置的應(yīng)用領(lǐng)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(shè)計(jì)可以在兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行立體顯示。如圖2所示，當(dāng)觀察者雙眼位于圖2中的X方向上時(shí)，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(jīng)第一透鏡陣列22進(jìn)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(yīng)用于視頻觀看、圖片瀏覽或3D游戲等；當(dāng)將雙向立體顯示裝置2旋轉(zhuǎn)90度之后，如圖3所示，此時(shí)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(jīng)第二透鏡陣列23進(jìn)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(yīng)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(gè)不同的觀察這在不同方位同時(shí)觀看到立體顯示效果。有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種液晶透鏡陣列，應(yīng)用于立體顯示裝置，有利于擴(kuò)大立體顯示裝置進(jìn)行的立體顯示時(shí)的觀看視角。

第一實(shí)施例

如圖4所示，本發(fā)明第一實(shí)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(shè)置的第二基板33及夾設(shè)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(shè)置有多個(gè)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(shè)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(dāng)?shù)谝浑姌O310連接驅(qū)動(dòng)電源的正極時(shí)，第二電極330連接驅(qū)動(dòng)電壓的負(fù)極，而當(dāng)?shù)谝浑姌O310連接驅(qū)動(dòng)電源的負(fù)極時(shí)，第二電極330連接驅(qū)動(dòng)電壓的正極。多個(gè)呈陣列分布的第一電極310將液晶透鏡陣列30劃分為多個(gè)呈陣列分布的液晶透鏡單元，假設(shè)該液晶透鏡陣列30包括10個(gè)呈陣列排布的第一電極310，則可以根據(jù)10個(gè)第一電極310將該液晶透鏡陣列30劃分為10個(gè)液晶透鏡單元?？梢岳斫獾氖?，每個(gè)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(shí)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(dāng)然，也可以采用其他透明導(dǎo)電薄膜。

第一電極310包括至少兩個(gè)環(huán)狀電極，至少兩個(gè)環(huán)狀電極為層疊設(shè)置的，分別位于不同層上。相鄰兩個(gè)環(huán)狀電極之間夾設(shè)有絕緣層以電性絕緣上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極。這樣設(shè)計(jì)有利于控制各個(gè)環(huán)形電極上施加的電壓。在本發(fā)明較佳的實(shí)施方式中，各個(gè)第一電極310的屬于同一層的環(huán)狀電極導(dǎo)通，這樣方便于對第一電極310施加驅(qū)動(dòng)電壓。需要說明的是，上述至少兩個(gè)環(huán)形電極可以是兩個(gè)環(huán)形電極、三個(gè)環(huán)形電極或四個(gè)環(huán)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(dāng)然，為了簡化加工工藝，不同第一電極310的絕緣層可以優(yōu)選為一體的。本實(shí)施例中，絕緣層材料可以采用氮化硅或者樹脂。

進(jìn)一步地，上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極在液晶層的投影層層套置。具體的，上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極在液晶層32的投影互不重疊，且每個(gè)第一電極310的相鄰兩個(gè)環(huán)狀電極中的一個(gè)環(huán)狀電極在液晶層32的投影包圍另一個(gè)環(huán)狀電極在液晶層32的投影。需要說明的是，本實(shí)施例中所述的環(huán)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(shí)，第一電極310中每個(gè)環(huán)狀電極在液晶層32的投影均位于其余內(nèi)徑大于該環(huán)狀電極的所有環(huán)狀電極在液晶層32的投影的小圓內(nèi)。例如，當(dāng)至少兩個(gè)環(huán)狀電極為3個(gè)環(huán)狀電極時(shí)，3個(gè)環(huán)狀電極分別為E1，E2及E3。假設(shè)E1的內(nèi)徑小于E2的內(nèi)徑，E2的內(nèi)徑小于E3的內(nèi)徑，且E1在液晶層的投影為圓環(huán)P1，E2在液晶層的投影為圓環(huán)P2，E3在液晶層的投影為圓環(huán)P3。針對于環(huán)狀電極E1，內(nèi)徑大于E1的環(huán)狀電極包括E2和E3，因此，P1位于P2的小圓內(nèi)，同時(shí)也位于P3的小圓內(nèi)；針對于環(huán)狀電極E2，內(nèi)徑大于E2的環(huán)狀電極為E3，因此，P2位于P3的小圓內(nèi)；針對于環(huán)狀電極E3，沒有內(nèi)徑大于E3的環(huán)狀電極，因此，P3位于最外環(huán)，如圖5所示?？梢岳斫獾氖?，第一電極310中，內(nèi)徑最小的環(huán)狀電極也可以采用圓形電極代替。

優(yōu)選的，上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極的中心點(diǎn)均位于液晶層32的同一條垂線上，也就是說，當(dāng)上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極均為圓環(huán)形電極時(shí)，上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極在液晶層32的投影為同心圓環(huán)?？梢岳斫獾氖?，在可接受的誤差范圍內(nèi)，上述至少兩個(gè)環(huán)狀電極的中心點(diǎn)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(jù)多次試驗(yàn)獲得。

進(jìn)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(gè)環(huán)狀電極的內(nèi)徑依次增加或減小。當(dāng)然，滿足至少兩個(gè)環(huán)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(huán)狀電極的內(nèi)徑也可以不呈遞增或遞減的關(guān)系，例如，環(huán)狀電極的內(nèi)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(gè)環(huán)狀電極中內(nèi)徑最大的環(huán)狀電極為外環(huán)電極。優(yōu)選的，每個(gè)第一電極310的外環(huán)電極與相鄰的第一電極310的外環(huán)電極外切連接，以實(shí)現(xiàn)不同第一電極310的外環(huán)電極的導(dǎo)通。例如，圖6示出了不同第一電極310的外環(huán)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(huán)電極310w，每個(gè)外環(huán)電極310w與相鄰六個(gè)外環(huán)電極310w外切并導(dǎo)通，當(dāng)然，位于液晶透鏡陣列30邊緣的第一電極310的外環(huán)電極310w除外。相鄰三個(gè)外環(huán)電極310w之間的三角形空白區(qū)域?yàn)橄噜徣齻€(gè)外環(huán)電極310w之間的間隙。當(dāng)然，相鄰三個(gè)外環(huán)電極310w間也可以不留間隙，即使得上述三角形空白區(qū)域也被電極材料填充。這樣設(shè)計(jì)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?dāng)_，提高立體顯示效果。此外，將相鄰的第一電極310的外環(huán)電極310w設(shè)計(jì)為外切連接，不用再另外布線實(shí)現(xiàn)外環(huán)電極310w的導(dǎo)通，有利于外環(huán)電極310w的驅(qū)動(dòng)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(cè)還設(shè)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(shè)置，且具體方向根據(jù)所對應(yīng)的顯示面板的出射光的偏振方向平行。

當(dāng)按照預(yù)設(shè)規(guī)則在多個(gè)第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓時(shí)，每個(gè)液晶透鏡單元的液晶層32在上述外環(huán)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(shè)外環(huán)電極310w在液晶層32的投影為圓環(huán)W，且圓環(huán)W的圓心為O，此時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為圓心的，以位于圓環(huán)W的小圓中的任意一點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離為半徑的圓周上的任意點(diǎn)的折射率相等。此時(shí)，在圓環(huán)W小圓中的任意一個(gè)點(diǎn)A，均能在以O(shè)為圓心，線段OA為半徑的圓周上找到折射率與A點(diǎn)相等的多個(gè)點(diǎn)。因此，將本液晶透鏡陣列30應(yīng)用于立體顯示裝置時(shí)，能夠有效地減小在不同視角觀看進(jìn)行3D顯示的立體顯示裝置時(shí)看到的色彩差異，使得位于多個(gè)不同視角的觀察者在同一時(shí)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?？梢岳斫獾氖牵鲜龅恼凵渎氏嗟葢?yīng)當(dāng)理解為廣義的相等，即以O(shè)點(diǎn)為圓心的，以位于圓環(huán)W內(nèi)的小圓內(nèi)任意一點(diǎn)與O點(diǎn)之間的距離為半徑的圓周上的任意兩點(diǎn)的折射率的差值也可以在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。該預(yù)設(shè)范圍可以根據(jù)多次試驗(yàn)獲得。

具體的，按照預(yù)設(shè)規(guī)則在多個(gè)第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓的實(shí)施方式優(yōu)選為：同一第一電極310中的各個(gè)環(huán)狀電極上施加不同的電壓，隨著環(huán)狀電極的內(nèi)徑的增大，環(huán)狀電極上施加的電壓值增大或減小。屬于同一個(gè)電極的位于同一層上的環(huán)狀電極上施加相同的電壓。

圖8示出了本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式中單個(gè)液晶透鏡單元的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，第一電極310包括第一環(huán)狀電極311、第二環(huán)狀電極312和第三環(huán)狀電極313，且第一環(huán)狀電極311、第二環(huán)狀電極312及第三環(huán)狀電極313層疊設(shè)置。第一環(huán)狀電極311、第二環(huán)狀電極312和第三環(huán)狀電極313的圓心位于液晶層32的同一條垂線V上。第一環(huán)狀電極311和第二環(huán)狀電極312之間夾設(shè)有第一絕緣層314，第二環(huán)狀電極312和第三環(huán)狀電極313之間夾設(shè)有第二絕緣層315。其中，第一環(huán)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(huán)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(huán)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(shí)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(shí)施例中，第一環(huán)狀電極311的內(nèi)徑小于第二環(huán)狀電極312的內(nèi)徑，第二環(huán)狀電極312的內(nèi)徑小于第三環(huán)狀電極313的內(nèi)徑。此時(shí)，第三環(huán)狀電極313為外環(huán)電極310w。該液晶透鏡陣列30中，所有第一電極310的第一環(huán)狀電極311的排布方式可以為：如圖9所示，第一環(huán)狀電極311按照點(diǎn)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(shè)置使得該方向上的第一環(huán)狀電極311導(dǎo)通。其中，連接線3111設(shè)置方向S1S1′與第一軸線3112成β角，優(yōu)選采用與第一環(huán)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(guān)，一般為±50～90度。當(dāng)然，各個(gè)第一環(huán)狀電極311也可以在其他任意方向如S2S2′，V1V1′或者h(yuǎn)1h1′等方向相連或者采用多個(gè)方向同時(shí)相連的形式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。同理，如圖10所示，所有第一電極310的第二環(huán)狀電極312的排布方式可以與第一環(huán)狀電極311的排布方式類似，也可以按照點(diǎn)陣的形式排列，并在一個(gè)或多個(gè)方向上通過連接線相互連接形成，以實(shí)現(xiàn)液晶透鏡陣列30中的第二環(huán)狀電極312的導(dǎo)通。圖10中的虛線部分表示第一環(huán)狀電極311。此時(shí)，呈陣列排布的多個(gè)第一電極310的層疊設(shè)置示意圖可以如圖11所示，圖11中虛線表示第一環(huán)狀電極311的排布和第二環(huán)狀電極312的排布，實(shí)線表示第三環(huán)狀電極313的排布。

為了使本發(fā)明的方案更加清楚，基于上述具體的實(shí)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(jìn)行說明。

2D顯示模式下，液晶透鏡陣列30處于不通電狀態(tài)，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(gè)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(jìn)入液晶透鏡陣列30后不發(fā)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(tài)時(shí)，以第二電極330為參考，在第一環(huán)狀電極311上施加第一電壓V1，在第二環(huán)狀電極312上施加的第二電壓V2，在第三環(huán)狀電極313上施加第三電壓V3。其中，V3>V2>V1，此時(shí)，每個(gè)液晶透鏡單元對應(yīng)的第一電極310的各個(gè)環(huán)狀電極上施加的電壓從邊緣向中心遞減呈現(xiàn)一定的梯度分布。由于第一電極310上施加的電壓呈現(xiàn)上述梯度分布，即第一環(huán)狀電極311、第二環(huán)狀電極312、第三環(huán)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(xiàn)出相應(yīng)的變化。例如，如圖12所示，在電壓差最大的第三環(huán)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(huán)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(huán)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(rèn)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(dǎo)致在每個(gè)液晶透鏡單元對入射光的折射率呈現(xiàn)規(guī)律變化，即每個(gè)液晶透鏡單元邊緣處對應(yīng)的液晶具有最小的折射率no，而每個(gè)液晶透鏡單元中心處對應(yīng)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(xiàn)漸變的趨勢(no<n<ne)，且每個(gè)液晶透鏡單元的液晶層32在第三環(huán)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，本發(fā)明實(shí)施例提供的液晶透鏡陣列30通過特殊設(shè)計(jì)的第一電極310，使得每個(gè)液晶透鏡單元的液晶層32沿第一電極310的外環(huán)電極的所有徑向方向上具有近似相同的折射率分布。進(jìn)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(xiàn)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(jìn)行3D顯示時(shí)對觀察者的觀看視角的限制。

第二實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)施例提供的液晶透鏡陣列30除了第一電極310的結(jié)構(gòu)以外，其余結(jié)構(gòu)及技術(shù)效果與上述第一實(shí)施例相同，為簡要描述，本實(shí)施例部分未提及之處，可參考第一實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。

如圖13所示，本實(shí)施例中，第一電極310包括設(shè)置在第一基板31靠近液晶層32的表面的環(huán)狀電極311a以及設(shè)置在環(huán)狀電極311a的小圓內(nèi)部的螺旋狀電極312a，且螺旋狀電極312a與環(huán)狀電極311a導(dǎo)通。本實(shí)施例采用設(shè)置在同一層的環(huán)狀電極311a以及設(shè)置在環(huán)狀電極311a的小圓內(nèi)部的螺旋狀電極312a替代了上述第一實(shí)施例中的層疊設(shè)置的至少兩個(gè)環(huán)狀電極，有利于減少電極及驅(qū)動(dòng)電壓的數(shù)量，使器件得以簡化。

此時(shí)，按照預(yù)設(shè)規(guī)則在多個(gè)第一電極310與所述第二電極330之間施加電壓的實(shí)施方式為：以第二電極330為參考電極，在環(huán)狀電極311a上施加一個(gè)幅值為V的電壓。此時(shí)，環(huán)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(huán)狀電極311a的繞線的長度變化將發(fā)生衰減。例如，圖13中B2點(diǎn)的電壓幅值小于B1點(diǎn)的電壓幅值。整體來看，從環(huán)狀電極311a向螺旋狀電極312a中心過渡時(shí)，第一電極310與第二電極330之間的電壓差呈現(xiàn)遞減的趨勢，同樣導(dǎo)致液晶分子取向和折射率的逐漸變化，能夠使得每個(gè)液晶透鏡單元的液晶層32在環(huán)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(jìn)一步地，每個(gè)第一電極310的環(huán)狀電極311a與相鄰的第一電極310的環(huán)狀電極311a外切連接，以實(shí)現(xiàn)不同第一電極310的導(dǎo)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(gè)環(huán)狀電極311a與相鄰六個(gè)環(huán)狀電極311a外切并導(dǎo)通，當(dāng)然，位于液晶透鏡陣列30邊緣的第一電極310除外。這樣設(shè)計(jì)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?dāng)_，提高立體顯示效果。此外，將相鄰的第一電極310的環(huán)狀電極311a設(shè)計(jì)為外切連接，不用再另外布線實(shí)現(xiàn)環(huán)狀電極311a的導(dǎo)通，有利于環(huán)狀電極311a的驅(qū)動(dòng)電壓的施加。

第三實(shí)施例

本發(fā)明實(shí)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(shè)置在顯示面板40上，例如，可以通過液態(tài)光學(xué)膠將顯示面板40與液晶透鏡陣列30進(jìn)行貼合。

其中，液晶透鏡陣列30可以采用上述第一實(shí)施例或第二實(shí)施例所提供的液晶透鏡陣列30，其具體結(jié)構(gòu)可以參照上述第一實(shí)施例或第二實(shí)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(shè)置于上基板42遠(yuǎn)離下基板43的表面的上偏光片41以及設(shè)置在下基板43遠(yuǎn)離上基板42的表面的下偏光片44。設(shè)下偏光片44的透光軸方向?yàn)閍a′，aa′位于xy平面內(nèi)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(nèi)且與x方向平行。此時(shí)，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(tài)光學(xué)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(dāng)顯示面板40為非發(fā)光器件如TFT_LCD時(shí)，本實(shí)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(fā)光單元。當(dāng)然，當(dāng)顯示面板40為自發(fā)光器件時(shí)，可以省略背光單元50。以TFT_LCD為例，在三維笛卡爾坐標(biāo)系(x，y，z)中，該立體顯示裝置3的三個(gè)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?yàn)閷盈B結(jié)構(gòu)，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(cè)。

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

其中，每個(gè)像素單元45包括紅色(R)子像素、綠色(G)子像素和藍(lán)色(B)子像素。紅色(R)子像素、綠色(G)子像素和藍(lán)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(gè)子像素的形狀為扇形。圖16中，像素單元45包括的一個(gè)子像素的形狀為圓形，另外兩個(gè)子像素的形狀均為圓環(huán)形。當(dāng)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(dāng)液晶透鏡陣列30的每個(gè)液晶透鏡單元覆蓋一個(gè)像素單元45時(shí)，各個(gè)像素單元45彼此相鄰且等間距設(shè)置，且多個(gè)像素單元45與多個(gè)呈陣列分布的液晶透鏡單元一一對應(yīng)?？梢岳斫獾氖?，根據(jù)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(cè)，顯示面板40位于遠(yuǎn)離用戶的一側(cè)，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(gè)液晶透鏡單元，假設(shè)其對應(yīng)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(shí)，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(dāng)液晶透鏡單元Ui剛好覆蓋一個(gè)像素單元Pi時(shí)，該像素單元Pi的寬度應(yīng)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(dāng)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(shí)，液晶透鏡單元Ui的寬度為2*d＝79.9μm。其中，對于上述第一實(shí)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(huán)電極的大圓直徑。對于上述第二實(shí)施例提供的液晶透鏡陣列，液晶透鏡單元的寬度可以為環(huán)狀電極的大圓直徑。

作為一種實(shí)施方式，各個(gè)液晶透鏡單元可以是剛好覆蓋其對應(yīng)的像素單元。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，各個(gè)液晶透鏡單元的也可以稍微偏離其對應(yīng)的像素單元。

當(dāng)液晶透鏡陣列30的每個(gè)液晶透鏡單元覆蓋多個(gè)像素單元45時(shí)，需要根據(jù)每個(gè)液晶透鏡單元覆蓋像素單元45的數(shù)量，相應(yīng)地設(shè)計(jì)顯示面板40的像素單元45的排列方式。優(yōu)選的，多個(gè)像素單元45彼此相鄰設(shè)置，且每個(gè)液晶透鏡單元的第一電極310覆蓋上述彼此相鄰的多個(gè)像素單元45。以每個(gè)液晶透鏡單元覆蓋三個(gè)像素單元45為例，此時(shí)，如圖18所示，每三個(gè)像素單元45彼此相鄰，每個(gè)液晶透鏡單元覆蓋這三個(gè)像素單元45，圖18中的點(diǎn)劃線圓表示一個(gè)液晶透鏡單元在顯示面板40上的正投影。由圖18可知，此時(shí)顯示面板40的像素單元45為不等間距設(shè)計(jì)，但由于所有子像素均被相應(yīng)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?dāng)_。

相對于現(xiàn)有的基于柱狀液晶透鏡陣列的立體顯示裝置，本發(fā)明實(shí)施例提供的立體顯示裝置3采用了具有特殊設(shè)計(jì)的第一電極310結(jié)構(gòu)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(jìn)行3D顯示時(shí)對觀察者的觀看視角的限制，有利于實(shí)現(xiàn)位于不同視角的多個(gè)觀察者在同一時(shí)間觀看到效果一致的立體顯示。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。