CN102231033B - 液晶透镜及其控制方法、3d显示装置以及计算机*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液晶透镜及其控制方法。该液晶透镜包括：一种液晶透镜，包括：两个间隔设置的电极结构；液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向时，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度。
Description
【技术领域】
本发明属于液晶技术领域，尤其涉及一种液晶透镜及其控制方法，还涉及一种采用液晶透镜的3D显示装置和计算机***。
【背景技术】
随着液晶技术的不断发展，液晶材料广泛地应用于各种领域。
例如，传统的光学变焦镜组至少需要两片以上透镜相互配合移动才能达到变焦的效果。在实际应用过程中，此种光学变焦镜组往往较为厚重且体积大，给用户的使用带来极大的不便。
LC Lens(Liquid Crystal Lens，液晶透镜)是一种利用液晶分子双折射特性以及随电场分布变化排列特性让光束聚焦或是发散的光学组件。LCLens可通过改变操作电压来改变液晶分子的排列方向，进而实现调变焦距的效果，LC Lens的轻薄特性更是一大优势，其可以在小空间内达到有效的光学变焦效果。
现有技术中，为了达到所欲得到之相位延迟(phase retardation)的效果，一般的液晶透镜通常需要较厚的液晶层，但是过厚的液晶层会造成液晶透镜的响应时间过长。以厚度60μm的液晶层为例，响应时间约为30秒，且操作电压需要超过30伏特。虽然现有技术中可通过改变液晶透镜的操作电压来改善液晶聚焦时间，但是仅仅限于改变液晶透镜的聚焦时间，没有改善液晶透镜内液晶分子回复到初始排列方向的过程中花费时间过长的问题，用户在使用时，仍然存在较大的不便。
如何降低液晶透镜的响应时间，尤其是缩短液晶分子回复到初始排列方向的时间，提高液晶透镜的效率，是液晶技术领域研究的方向之一。
【发明内容】
本发明所解决的技术问题是提供一种液晶透镜及其控制方法，以降低液晶透镜的响应时间，尤其是缩短液晶分子回复到非透镜效果状态的时间，提高液晶透镜的效率。
本发明提供一种液晶透镜，包括：两个间隔设置的电极结构；液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向时，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
根据本发明的一优选实施例，所述第一时间段的电场维持时间大于所述第二时间段的电场维持时间。
根据本发明的一优选实施例，所述两个电极结构包括第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括相互间隔设置且沿第一延伸方向延伸的多个第一条形电极，所述第二电极结构包括相互间隔设置且沿第二延伸方向延伸的多个第二条形电极，其中所述第一延伸方向与所述第二延伸方向交叉，通过在所述第一条形电极与所述第二条形电极之间形成电压差来产生所述第一电场，通过在所述多个第二条形电极之间形成电压差来产生所述第二电场。
根据本发明的一优选实施例，所述两个电极结构包括第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括相互间隔设置且沿第一延伸方向延伸的多个第一条形电极，所述第二电极结构包括相互间隔设置且沿第二延伸方向延伸的多个第二条形电极，其中所述第一延伸方向与所述第二延伸方向平行，通过在所述第一条形电极与所述第二条形电极之间形成电压差来产生所述第一电场，通过在所述多个第一条形电极之间和/或所述多个第二条形电极之间形成电压差来产生所述第二电场。
根据本发明的一优选实施例，所述第一电极结构进一步包括设置于所述第一条形电极之间的第一高阻材料层，和/或所述第二电极结构进一步包括设置于所述第二条形电极之间的第二高阻材料层。
本发明还提供一种液晶透镜的控制方法，包括：提供一第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层产生透镜效果；提供一第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，其中，所述液晶分子在所述初始排列方向时，所述液晶层不具有透镜效果，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
本发明还提供一种液晶透镜的控制方法，包括：提供一第一电场，所述第一电场用于使液晶分子处于第一排列状态，所述第一排列状态为使得所述液晶层具有透镜效果的液晶分子的排列状态；提供一第二电场，所述第二电场用于使液晶分子处于第二排列状态，所述第二排列状态为使得所述液晶层不具有透镜效果的液晶分子的排列状态，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
本发明还提供一种3D显示装置，所述装置包括液晶透镜，所述液晶透镜包括：两个间隔设置的电极结构；液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
本发明还提供一种计算机***，包括：处理器，其被配置成执行指令并执行与计算机***相关的操作；3D显示装置，其***作耦合到所述处理器，所述3D显示装置包括：两个间隔设置的电极结构；液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
通过上述方式，极大的降低了液晶透镜的响应时间，尤其是缩短了液晶层内的液晶分子回复到非透镜效果状态的时间，进而极大的提高了液晶透镜的效率，利于液晶透镜的推广与应用，尤其是在3D显示装置和具有3D限制装置的计算机***中，为用户提供良好的操作体验。
【附图说明】
图1是本发明提供的液晶透镜第一较佳实施例的结构图；
图2是本发明的第一较佳实施例中第一电场的示意图；
图3是本发明的第一较佳实施例中第二电场的一示意图；
图4是本发明的第一较佳实施例中第二电场的另一示意图；
图5是本发明的提供的液晶透镜第二较佳实施例的结构图及第二电场的示意图；
图6是本发明提供的液晶透镜第三较佳实施例的结构图；
图7是本发明的第三较佳实施例中第一电场的示意图；
图8是本发明的第三较佳实施例中第二电场的示意图；
图9是本发明的第三较佳实施例中部分结构另一种示意图；
图10是本发明提供的液晶透镜的控制方法的流程图；
图11是本发明提供的一较佳实施例中第二电场的电压波形图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供的液晶透镜包括两个间隔设置的电极结构以及液晶层。其中，液晶层设置于两个电极结构之间，液晶层包括多个液晶分子。
在具体实施过程中，该电极结构用于产生一第一电场，第一电场使得液晶分子处于第一排列状态，以使液晶层具有透镜效果。进一步的，该电极结构还用于产生一第二电场，第二电场用于使液晶分子处于第二排列状态。液晶分子在第二排列状态时，液晶层不具有透镜效果。
请参阅图1，图1示出了本发明提供的液晶透镜的第一较佳实施例的结构。
在本实施例中，液晶透镜依次包括第一基板11、第一电极结构12、第一配向层13、液晶层14、第二配向层15、第二电极结构16以及第二基板17。
其中，第一电极结构12设置于第一基板11上，包括多个第一条形电极121。多个第一条形电极121相互间隔设置，且沿第一延伸方向D1延伸。
第二电极结构16设置于第二基板17上，包括多个第二条形电极161、介电层162以及面电极163。其中，多个第二条形电极161相互间隔设置，且沿第二延伸方向D2延伸。面电极163与第二条形电极161层叠且绝缘设置。介电层162设置于第二条形电极161和面电极163之间，当然，多个第二条形电极161与面电极163之间也可设置其它使得两者绝缘的物质，此处不一一列举。在本实施例中，面电极163与第二基板17相邻设置。
液晶层14设置于第一电极结构12和第二电极结构16之间，第一配向层13设置于液晶层14与第一电极结构12之间，第二配向层15设置于液晶层14与第二电极结构16之间。
在具体实施过程中，第一延伸方向D1与第二延伸方向D2相互交叉。优选的，第一延伸方向D1和第二延伸方向D2相互垂直。
液晶层14内包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向层13和第二配向层15相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。在本实施例中，通过摩擦配向或辐射配向等方式，使得第一配向层13的配向方向D3和第二配向层15的配向方向D4均与第一延伸方向D1平行，使得液晶分子的初始排列方向平行于第一延伸方向D1。
优选的，第一基板11和第二基板17均为玻璃基板，当然也可以是其它材料的透明基板，只要使得光线能够透过即可，此处不一一列举。
优选的，第一条形电极121、第二条形电极161和面电极163均为透明导电层，譬如可为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)或铟锌氧化物(IndiumZinc Oxide,IZO)，此处不一一列举。
优选的，介电层162为透明绝缘材料，譬如可为氧化硅(SiOx)或是氮化硅(SiNx)，此处不一一列举。
本发明第一较佳实施例的工作原理描述如下：
其中，第一电场的产生过程描述如下：
请参阅图2，在多个第一条形电极121上施加适当的电压V1、V2、V3以及V4，其中，为保证形成良好的透镜效果，V1、V2、V3分别相对V4对称。在具体实施过程中，在第二条形电极161上施加零电压或参考电压Vref，同时在面电极163上也同样施加零电压或参考电压Vref。这样，在多个第一条形电极121与第二条形电极161及面电极163之间形成对应的电压差，该多个电压差在液晶层14内产生第一电场。液晶层14内的液晶分子在第一电场的作用下排列方向发生改变，根据液晶分子在液晶层14内的排布情况，不同区域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现抛物线形变化，进而形成以V1或V4为中心的透镜，达到使得液晶层14具有透镜的效果，从而实现聚焦或发散的目的。
图2所示在7个第一条形电极121施加相应的电压仅为说明透镜的形成过程，并不构成对本发明的限制。根据所需透镜的参数，可适当的调整施加电压的第一条形电极121的个数及电压值。譬如在一般情况下，第一条形电极121的个数选择为奇数个，施加电压以中间的一个第一条形电极121对称，从形成以中间电极对称的透镜结构。当然，也可以选择第一条形电极121的个数为偶数个，施加电压以中间的两个第一条形电极121对称，从形成以中间两个第一条形电极121对称的透镜结构。
在第一较佳实施例中，为了加快液晶透镜产生透镜效果的时间，在液晶层产生透镜效果的过程中，电压V1、V2、V3以及V4采用过驱动电压(overdrive voltage)，使得电压V1、V2、V3以及V4与零电压或参考电压Vref配合形成一过驱动电压差。该过驱动电压差在液晶层14内产生较大的第一电场，使得液晶分子在较大的第一电场的作用下的变化速度加快。在适当时间之后，电压V1、V2、V3以及V4再切回至稳定电压，使得液晶层14内保持稳定电压差，该稳定电压差使液晶层14保持透镜效果。由于过驱动电压差大于稳定电压差，极大的加速了液晶透镜产生透镜效果的时间。
其中，第二电场的产生过程描述如下：
请参阅图3，在第二条形电极161上均施加同样一电压V1，在面电极163上施加零电压或参考电压Vref。这样，在第二条形电极161与面电极163之间形成一电压差，进而产生第二电场。该第二电场的方向同样平行或者至少部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二电场的作用下，快速回复到初始排列方向，根据液晶分子在液晶层14内的排布情况，在初始排列方向时，不同区域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶层14不再具有透镜效果。
请参阅图4，图4示出了第二电场的另一种产生方式。在相邻的第二条形电极161上交替的施加电压V1和零电压或参考电压Vref。这样，相邻的第二条形电极161之间形成一电压差，进而产生第二电场。其中，第二电场的方向平行或者至少部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二电场的作用下，加速回复到初始排列方向，根据液晶分子在液晶层14内的排布情况，在初始排列方向时，不同区域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶层14不再具有透镜效果。
进一步地，提出一种优化第二电场的驱动方式，即，第二电场采用变化的电场，这有利于使液晶分子回复到初始排列方向时，排列更加规则和均一化，为在下一个周期的第一电厂下更快、更准确地形成液晶透镜提供条件。
请具体参阅图11和图4，图11中曲线代表施加在第二条形电极161电压的波形图。
具体地，优化的第二电场的驱动方式包括：
第一时间段T1：在相邻的第二条形电极161上交替施加一较高的电压VH和零电压或参考电压Vref，这样在相邻的两个第二条形电极161会形成一个较强的横向电场，在强电场的驱动下，液晶分子以较快的速度向初始排列方向回复；
第二时间段T2：将较高的电压VH降低至较低的电压VL,保持临近电极上的零电压或参考电压Vref，这样在相邻的两个第二条形电极161会形成一个较弱的横向电场，在弱电场的驱动下，液晶分子能够消除强电场对液晶分子排列的紊乱性，给予液晶分子温和的电场力进行更规则的排序，尤其是能够消除液晶分子之间的排列干扰作用，有利于液晶分子恢复到更为接近初始排列状态的排列状态，经过弱电场的规则梳理作用，液晶分子更规则的向初始排列方向转动；
第三时间段T3：较低的电压VL降至零电压或参考电压Vref，这样相邻的两个第二条形电极161之间的电场小时，液晶分子处于初始排列方向，等待下一次液晶透镜驱动电压，形成透镜效果。
一般的，第一时间段T1的维持时间大于第二时间段T2的维持时间。可以理解，第一时间段T1、第二时间段T2、第三时间段T3的时间维持时间需要根据具体的液晶透镜的参数具体设计，在此不做限定。
可以理解，第二电场还可以包括多个电场强度不同的时间段、例如，在第二时间段T2与第三时间段T3之间***一较短时间段的较强的横向电场，用于将已趋近于初始排列方向的液晶分子加速旋转，从而进一步缩短液晶分子回复到初始排列方向的时间，提升液晶透镜的相应速度。
采用上述优化的第二电场的驱动方式可以将液晶分子回复到初始排列方向的一致性，其优点在于：采用此驱动方法形成的非透镜状态下，其透光效果更均匀，能够避免因液晶分子排列不规则而导致的光线扭曲现象，提高2D显示的效果；同时，更规则排列的液晶分子，有助于在下一个透镜周期内形成均一液晶透镜，提高3D显示效果。
当然，图11所示的驱动方法亦可与图3所示的驱动方法结合，优化第二电场对液晶分子的回复作用。也就是，将较高的电压VH和较低的电压VL以及零电压或参考电压Vref依次施加在每一第二条形电极161上，零电压或参考电压Vref施加在面电极上163。具体驱动过程与上述图11与图4结合所示的驱动方法类似，在此不再赘述。
请参阅图5，图5是本发明的提供的液晶透镜第二较佳实施例的结构图及第二电场的示意图。
图5所示的液晶透镜与图1-图4所示的第一实施方式的液晶透镜结构基本相似。
第二实施方式的液晶透镜与第一实施方式的液晶透镜的主要区别点为：第二实施方式的液晶透镜的第二电极结构26包括设置于第二基板27上的多个第二条形电极261。也就是，第二电极结构26省略了第一实施方式中的第二条形电极161与第二基板17之间的面电极163及其附属介电层162的结构。
由于器件结构的改变，第二实施方式液晶透镜工作原理亦发生相应的变化，具体描述如下：
其中，第一电场的产生过程描述如下：
在多个第一条形电极221上施加适当的电压，例如以中间的第一条形电极221对称的驱动电压，在第二条形电极261上施加零电压或参考电压Vref。这样，在多个第一条形电极221与第二条形电极261之间形成对应的电压差，该多个电压差在液晶层24内产生第一电场。液晶层24内的液晶分子在第一电场的作用下排列方向发生改变，根据液晶分子在液晶层24内的排布情况，不同区域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现抛物线形变化，进而形成以中间电极为中心的透镜，达到使得液晶层24具有透镜的效果，从而实现聚焦或发散的目的。
同样地，为了加快形成液晶透镜的形成过程，该驱动电压亦可采用过驱动电压的方式，其方法与第一实施方式类似，在此不再赘述。
其中，第二电场的产生过程描述如下：
在相邻的第二条形电极261上交替的施加电压V1和零电压或参考电压Vref。这样，相邻的第二条形电极261之间形成一电压差，进而产生第二电场。其中，第二电场的方向平行或者至少部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二电场的作用下，加速回复到初始排列方向，根据液晶分子在液晶层24内的排布情况，在初始排列方向时，不同区域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶层24不再具有透镜效果。通过上述方式可省略面电极及介质层，减少了制程工序。
可以理解，图11所示的驱动方法亦可与图5所示的液晶透镜及其驱动方法结合，优化第二电场对液晶分子的回复作用。也就是，将较高的电压VH和较低的电压VL以及零电压或参考电压Vref施加在间隔的第二条形电极261(如奇数个第二条形电极261)上，零电压或参考电压Vref施加在另外间隔的第二条形电极261(如偶数个第二条形电极261)上。具体驱动过程与上述图11与图4结合所示的驱动方法类似，在此不再赘述。
请参阅图6，图6示出了本发明提供的液晶透镜的第三较佳实施例的结构。
在本实施例中，液晶透镜依次包括第一基板31、第一电极结构32、第一配向层33、液晶层34、第二配向层35、第二电极结构36以及第二基板37。
其中，第一电极结构32设置于第一基板31上，包括多个第一条形电极321。该第一条形电极321相互间隔设置且沿第一延伸方向D1延伸。
第二电极结构36设置于第二基板37上，包括多个第二条形电极361。该第二条形电极361相互间隔设置且沿第二延伸方向D2延伸。在第三较佳实施例中，第一延伸方向D1与第二延伸方向D2平行。
液晶层34设置于第一电极结构32和第二电极结构36之间，第一配向层33设置于液晶层34与第一电极结构32之间，第二配向层35设置于液晶层34与第二电极结构36之间。
液晶层34内包括有沿初始排列方向排列的液晶分子。第一配向层33和第二配向层35相互配合以使液晶分子沿初始排列方向排列。第一配向层33的配向方向D3和第二配向层35的配向方向D4与第一延伸方向D1交叉，使得液晶分子的初始排列方向与第一延伸方向D1交叉。优选的，液晶分子的初始排列方向与第一延伸方向D1垂直。
优选的，第一基板31和第二基板37均为玻璃基板，当然也可以是其它材料的透明基板，只要使得光线能够透过即可，此处不一一列举。
优选的，第一条形电极321和第二条形电极361均为透明导电层，譬如可为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)或铟锌氧化物(Indium Zinc Oxide,IZO)，此处不一一列举。
第三较佳实施例的工作原理描述如下：
请参阅图7，在第一条形电极321上施加电压V1和V2，其中，图6中的两个V1相对于V2对称，以保证液晶层34形成一良好的透镜效果。在具体实施过程中，在第二条形电极361均施加零电压或参考电压Vref，由此在第一条形电极321和第二条形电极361之间形成一电压差，进而产生第一电场。液晶层34内的液晶分子在第一电场的作用下排列方向发生改变，根据液晶分子在液晶层34内的排布情况，不同区域的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现抛物线形变化，进而形成以V1或V2为中心的透镜，达到使得液晶层34具有透镜的效果，从而实现聚焦的目的。
图7所示在3个第一条形电极321施加相应的电压仅为说明透镜的形成过程，并不构成对本发明的限制，根据所需透镜的参数，可适当的调整施加电压的第一条形电极321的个数及电压值。譬如在一般情况下，第一条形电极321的个数选择为奇数个，施加电压以中间的一个第一条形电极321对称，从形成以中间电极对称的透镜结构；当然，也可以选择第一条形电极221的个数为偶数个，施加电压以中间的两个第一条形电极321对称，从形成以中间两个第一条形电极321对称的透镜结构。
在第三较佳实施例中，为了加快液晶透镜的聚焦时间，优选采用与第一较佳实施例相同的过驱动方案。也就是，第一条形电极321和第二条形电极361之间的电压差包括使液晶层34产生透镜效果的过驱动电压差以及使液晶层34保持透镜效果的稳定电压差，其中过驱动电压差大于稳定电压差。
请参阅图8，在相邻的第一条形电极321交替施加电压V1和零电压或参考电压Vref，同时在相邻的第二条形电极361也交替施加电压V1和零电压或参考电压Vref，由此在相邻的第一条形电极321之间以及在相邻的第二条形电极361之间分别形成电压差。该电压差在液晶层34产生第二电场。该第二电场的方向平行或者部分平行于液晶分子的初始排列方向，使得液晶分子在第二电场的作用下，加速回复至液晶分子的初始排列方向，根据液晶分子在液晶层34内的排布情况，不同区域的液晶分子的偏向角度基本一致，液晶层34不再具有透镜效果。当然，本领域技术人员完全可以想到仅在第一条形电极321之间或者仅在第二条形电极361之间形成上述电压差亦可实现上述目的。
可以理解，图11所示的驱动方法亦可与图8所的驱动方法相结合，即仅在第一条形电极321之间采用图11所示的驱动方法，也可以第二条形电极361之间采用图11所示的驱动方法，当然亦可同时在第一条形电极321之间以及第二条形电极361之间同时采用图11所示的驱动方法，在此不再赘述。
在更优选实施例中，第一电极结构32进一步包括设置于第一条形电极321之间的第一高阻材料层322。第二电极结构36进一步包括设置于第二条形电极361之间的第二高阻材料层362。使用第一高阻材料层322和第二高阻材料层362可以使得电场的分布更加的均匀。本领域技术人员完全可以想到高阻材料层可仅在第一条形电极321之间或者仅在第二条形电极361之间。高阻材料层同样适用于上述第一和第二较佳实施例。
请参阅图9，在第三较佳实施例中，第二电极结构36还可以包括面电极363以及介电层364，面电极363设置于第二条形电极361和第二基板37之间，且与第二电极结构36绝缘设置，面电极363与第二条形电极361中间设置介电层364。在具体实施过程中，可通过在第二条形电极361与面电极363形成电压差来产生第二电场，以加速液晶分子的回复。具体的形成第二电场的过程请结合图4以及第一较佳实施例中关于图4的描述，此处不再一一赘述。本领域技术人员完全可以想到在第一电极结构31内设置面电极及介质层。
上述图1-图9所示的3D显示装置可以应用在各种电子、计算机***中，特别是其当前的智能手机、平板电脑、笔记本电脑等集成有处理处理器模块的电子装置，处理器模块与3D显示模块相结合，其具有强大的计算和显示能力，能够执行各种指令并执行与计算机***和3D显示装置相关的操作，从而为用户提供舒适的3D显示体验。
请参阅图10，图10示出了本发明实施例提供的液晶透镜的控制方法的流程。
在步骤S1001中，提供一第一电场，该第一电场用于改变液晶分子的排列方向，使得液晶层处于第一状态，在第一状态下，液晶层具有透镜效果；
在步骤S1002中，提供一第二电场，该第二电场用于使液晶分子回复到初始排列方向；其中，在初始排列方向时，液晶层不具有透镜效果。
优选的，该第二电场的方向与液晶分子的初始排列方向至少部分平行，其中，初始排列方向为未提供第一电场时液晶分子的排列方向。
在上述实施例中描述了利用第二电场使得液晶分子回复到由配向方向决定的初始排列方向，但本发明并局限于此。
在其他实施例中，通过产生第一电场使液晶分子处于第一排列状态。此时，液晶分子处于第一光学状态，从而使液晶层具有透镜效果。通过产生第二电场使液晶分子处于第二排列状态。此时，液晶分子处于第二光学状态，从而使液晶层不具有透镜效果。值得注意的是，在其他实施例中，第二电场的作用不仅限于使液晶分子的排列方向回复到未施加电场时的初始排列方向，也可以是使得液晶分子处于一种其他的排列状态，只要能够消除液晶层的透镜效果，并且能够使光线按照原定方向传播的作用，均包含在本发明的精神之中，在此不再一一列举。
关于液晶透镜的控制方法具体过程请参阅上文关于第一较佳实施例、第二较佳实施例和第三较佳实施例的描述，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种3D显示装置，该3D显示装置包括本发明实施例提供的液晶透镜，其中，液晶透镜包括两个间隔设置的电极结构，还包括设置于两个电极结构之间的液晶层，液晶层包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子。
在具体实施过程中，3D显示装置中液晶透镜的电极结构产生第一电场，第一电场用于改变液晶分子的排列方向，以使液晶层具有透镜效果；电极结构还产生第二电场，第二电场用于使液晶分子回复到初始排列方向，在初始排列方向下，液晶层不具有透镜效果。
鉴于3D显示装置中的液晶透镜在上文已有详细的描述，此处不再赘述。
本发明实施例极大的降低了液晶透镜的响应时间，尤其是缩短了液晶层内的液晶分子回复到非透镜效果状态的时间，进而极大的提高了液晶透镜的效率，利于液晶透镜的推广。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (9)
1.一种液晶透镜，其特征在于，包括：
两个间隔设置的电极结构；
液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；
其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；
所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场的方向与所述液晶分子的初始排列方向至少部分平行，用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，液晶分子在所述初始排列方向时，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一时间段的电场维持时间大于所述第二时间段的电场维持时间。
3.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述两个电极结构包括第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括相互间隔设置且沿第一延伸方向延伸的多个第一条形电极，所述第二电极结构包括相互间隔设置且沿第二延伸方向延伸的多个第二条形电极，其中所述第一延伸方向与所述第二延伸方向交叉，通过在所述第一条形电极与所述第二条形电极之间形成电压差来产生所述第一电场，通过在所述多个第二条形电极之间形成电压差来产生所述第二电场。
4.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于，所述两个电极结构包括第一电极结构和第二电极结构，所述第一电极结构包括相互间隔设置且沿第一延伸方向延伸的多个第一条形电极，所述第二电极结构包括相互间隔设置且沿第二延伸方向延伸的多个第二条形电极，其中所述第一延伸方向与所述第二延伸方向平行，通过在所述第一条形电极与所述第二条形电极之间形成电压差来产生所述第一电场，通过在所述多个第一条形电极之间和/或所述多个第二条形电极之间形成电压差来产生所述第二电场。
5.如权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于，所述第一电极结构进一步包括设置于所述第一条形电极之间的第一高阻材料层，和/或所述第二电极结构进一步包括设置于所述第二条形电极之间的第二高阻材料层。
6.一种液晶透镜的控制方法，其特征在于，包括：
提供一第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层产生透镜效果；
提供一第二电场，所述第二电场的方向与所述液晶分子的初始排列方向至少部分平行，用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，其中，所述液晶分子在所述初始排列方向时，所述液晶层不具有透镜效果，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
7.一种液晶透镜的控制方法，其特征在于，包括：
提供一第一电场，所述第一电场用于使液晶分子处于第一排列状态，所述第一排列状态为使得所述液晶层具有透镜效果的液晶分子的排列状态；
提供一第二电场，所述第二电场的方向与所述液晶分子的初始排列方向至少部分平行，用于使液晶分子处于第二排列状态，所述第二排列状态为使得所述液晶层不具有透镜效果的液晶分子的排列状态，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
8.一种3D显示装置，其特征在于，所述装置包括液晶透镜，所述液晶透镜包括：
两个间隔设置的电极结构；
液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；
其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；
所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场的方向与所述液晶分子的初始排列方向至少部分平行，用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
9.一种计算机***，包括：
处理器，其被配置成执行指令并执行与计算机***相关的操作；
3D显示装置，其***作耦合到所述处理器，所述3D显示装置包括：
两个间隔设置的电极结构；
液晶层，设置于所述两个电极结构之间，并包括沿初始排列方向排列的多个液晶分子；
其中，所述电极结构产生第一电场，所述第一电场用于改变所述液晶分子的排列方向，以使所述液晶层具有透镜效果；
所述电极结构进一步产生第二电场，所述第二电场用于使所述液晶分子回复到初始排列方向，在所述初始排列方向下，所述液晶层不具有透镜效果，其中，所述第二电场至少包括第一时间段的电场和第二时间段的电场，所述第一时间段的电场强度大于所述第二时间段的电场强度；所述第二电场还包括第三时间段的电场，所述第三时间段的电场电压降至零电压或参考电压。
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| WO2018132980A1 (zh) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 张家港康得新光电材料有限公司 | 显示装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1181148A (zh) * | 1995-12-21 | 1998-05-06 | 大不列颠及北爱尔兰联合王国国防大臣 | 铁电液晶显示器的多路寻址 |
| CN1359021A (zh) * | 1998-09-03 | 2002-07-17 | 松下电器产业株式会社 | 液晶显示装置、其制造方法及其驱动方法 |
| CN101341433A (zh) * | 2005-12-20 | 2009-01-07 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 可切换自动立体显示设备 |
| WO2009136667A1 (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | スカラ株式会社 | 可変焦点レンズ、液晶レンズ、及びそれらを用いた眼へ刺激を与えるための装置 |
| CN102062985A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-05-18 | 深圳超多维光电子有限公司 | 液晶透镜及其控制方法以及3d显示装置 |
Family Cites Families (1)
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1181148A (zh) * | 1995-12-21 | 1998-05-06 | 大不列颠及北爱尔兰联合王国国防大臣 | 铁电液晶显示器的多路寻址 |
| CN1359021A (zh) * | 1998-09-03 | 2002-07-17 | 松下电器产业株式会社 | 液晶显示装置、其制造方法及其驱动方法 |
| CN101341433A (zh) * | 2005-12-20 | 2009-01-07 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 可切换自动立体显示设备 |
| WO2009136667A1 (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-12 | スカラ株式会社 | 可変焦点レンズ、液晶レンズ、及びそれらを用いた眼へ刺激を与えるための装置 |
| CN102062985A (zh) * | 2010-11-16 | 2011-05-18 | 深圳超多维光电子有限公司 | 液晶透镜及其控制方法以及3d显示装置 |
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