CN103399445A - 液晶透镜装置与应用该液晶透镜装置的立体显示器 - Google Patents

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Abstract

液晶透镜装置与应用该液晶透镜装置的立体显示器，立体显示器包含显示面板以及液晶透镜装置，而液晶透镜装置包含：第一基板、第二基板以及多个液晶单元位于第一基板以及第二基板之间，其中每一液晶单元包含有第一子单元，第一子单元包含有：第一电极与第二电极，设置于第一基板上，第一电极与第二电极间具有第一间隔；以及第三电极与第四电极，设置于第二基板上，第三电极与第四电极间具有第二间隔，其中第一电极与第三电极间施以第一电压差，第二电极与第四电极间施以第二电压差，而第一电压差与第二电压差的极性相反且第一间隔不等于第二间隔。

Description

液晶透镜装置与应用该液晶透镜装置的立体显示器
【技术领域】
本案是为一种液晶透镜装置，尤指应用于立体显示器的液晶透镜装置。
【背景技术】
目前3D立体显示器都是使用两眼视差的原理，使得观赏者的左眼及右眼能够得到不同的影像信息，进而合成为3D立体影像。目前市面上常见的3D立体显示器主要可以分为两大类：眼镜式3D立体显示器与裸眼式3D立体显示器，其中裸眼式3D立体显示器，观赏者不需配戴任何额外的设备，即可观看到3D立体影像。而裸眼式3D立体显示器主要分为两大类，空间多工型与时间多工型。
其中空间多工型的裸眼式3D立体显示器产生3D立体影像的方法，主要是将显示器中的显示影像区分为左眼影像像素及右眼影像像素，再利用分光装置同时把左眼及右眼的影像像素分别投射至左、右眼，形成两眼视差的效果，进而使得观赏者观看到3D立体影像。
而液晶透镜(LC lens)便可以完成上述分光装置的效果，将左眼像素影像折射至观赏者的左眼，同时也将右眼像素影像折射至观赏者的右眼，因此能够达到分光的效果。至于液晶透镜(Liquid crystal lens，简称LC lens)的操作原理，主要是利用外加电压所形成的电场来驱动液晶分子转动方向，借以于液晶层中形成不同折射率的区域，进而达到一般固态透镜的聚焦效果以进行分光。而当液晶透镜(LC lens)不作动时，3D立体显示器便可切换成2D显示器来使用，使得观赏者能够在同一台显示器上，选择是要观看2D影像或是3D立体影像，达到2D／3D切换的效果。
请参见图1，其是传统液晶透镜(LC lens)的折射率曲线分布示意图，由图中折射率曲线10可明显看出，需要高折射率的效果时，液晶单元两侧第一基板11、第二基板12间的间距d将需要大幅增加，如此将造成液晶成本及所完成显示器的整体厚度都随的增加。而且过大的间距将使液晶反应速度下降，因此改善上述种种缺失，是为发展本案的主要目的之一。
【发明内容】
本发明的目的就是在提供一种液晶透镜装置，其包含第一基板、第二基板以及位于该第一基板以及该第二基板间的多个液晶单元，其中每一液晶单元包含有第一子单元，而第一子单元包含有：第一电极与第二电极，设置于第一基板上，第一电极与第二电极间具有第一间隔；以及第三电极与第四电极，设置于第二基板上，第三电极与第四电极间具有第二间隔，其中第一电极与第三电极间施以第一电压差，第二电极与第四电极间施以第二电压差，而第一电压差与第二电压差的极性相反且第一间隔不等于该第二间隔。
本发明的再一目的是提供一种立体显示器，其包括显示面板以及设置于显示面板表面上方的液晶透镜装置，该液晶透镜装置包含第一基板、第二基板以及位于该第一基板以及该第二基板间的多个液晶单元，其中每一液晶单元包含有第一子单元，而第一子单元包含有：第一电极与第二电极，设置于第一基板上，第一电极与第二电极间具有第一间隔；以及第三电极与第四电极，设置于第二基板上，第三电极与第四电极间具有第二间隔，其中第一电极与第三电极间施以第一电压差，第二电极与第四电极间施以第二电压差，而第一电压差与第二电压差的极性相反且第一间隔不等于第二间隔。
在本发明的较佳实施例中，上述的液晶透镜装置中第一基板具有第一配向层，第二基板具有第二配向层，第一配向层的摩擦方向与第二配向层的摩擦方向相反。
在本发明的较佳实施例中，上述的液晶透镜装置中每一液晶单元更包含第二子单元，第二子单元与第一子单元相对于一对称轴而对称设置于液晶单元中，第二子单元包含有：第五电极与第六电极，设置于第一基板上，第五电极与第六电极间具有第三间隔；以及第七电极与第八电极，设置于第二基板上，第七电极与第八电极间具有第四间隔，其中第五电极与第七电极间施以第三电压差，第六电极与第八电极间施以第四电压差，而第三电压差与第四电压差的极性相反且第三间隔不等于第四间隔。
在本发明的较佳实施例中，上述的液晶透镜装置，其中每一液晶单元更包含第三子单元，第三子单元设置于该第一子单元与第二子单元之间，第三子单元包含：第九电极，设置于第二基板上且连接于第三电极，并朝对称轴方向延伸；以及第十电极，设置于第一基板上且连接于该第五电极，并朝对称轴方向延伸。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
图1是传统液晶透镜的折射率曲线分布示意图。
图2是将图1所示的传统液晶透镜，改用二阶菲涅尔液晶透镜的折射率分布示意图。
图3是二阶菲涅尔液晶透镜的透镜单元剖面图。
图4A是本案模拟出菲涅尔液晶透镜左边缘部特殊形状的电极配置及折射率分布示意图。
图4B是本案模拟出菲涅尔液晶透镜右边缘部特殊形状的电极配置及折射率分布示意图。
图4C是本案模拟出二阶菲涅尔液晶透镜的液晶单元电极配置及折射率分布示意图。
图4D是利用本案液晶单元所完成的立体显示器构造示意图。
图5A是本案提出的另一实施例，用以模拟出菲涅尔液晶透镜左边缘部特殊形状的电极配置及折射率分布示意图。
图5B是本案提出的另一实施例，用以模拟出菲涅尔液晶透镜右边缘部特殊形状的电极配置及折射率分布示意图。
图6是运用本案图4A、4B与4C基本概念所发展出，可模拟出三阶菲涅尔液晶透镜的电极分布示意图。
图7是运用本案基本概念所发展出，模拟出五阶菲涅尔液晶透镜的电极配置及折射率分布示意图。
【符号说明】
折射率曲线10                          第一基板11
第二基板12                            液晶分子13
折射率曲线20
边缘部201、202                        中央部203
电极331～334                          共同电极335
变化曲线31                            方框37
椭圆标记39                            第一电极431
第二电极432                           第一间隔441
第三电极433                           第四电极434
第二间隔442                           第一子单元41
变化曲线401                           第五电极435
第六电极436                           第三间隔443
第七电极437                           第八电极438
第四间隔444                            第二子单元42
变化曲线402                            第一配向层119
第二配向层129                          摩擦方向1190
摩擦方向1290                           对称轴40
第三子单元43                           液晶单元4
第九电极439                            第十电极430
液晶透镜装置49                         显示面板48
立体显示器47
第一电极531                            第二电极532
第一间隔541                            第三电极533
第四电极534                            第二间隔542
第一子单元51                           变化曲线501
第二子单元52                           第五电极535
第六电极536                            第三间隔543
第七电极537                            第八电极538
第四间隔544                            变化曲线502
第四子单元61                           第五子单元62
第十一电极611                          第十二电极612
第十三电极613                          第十四电极614
间距d
【具体实施方式】
请参见图2，其是将图1所示的传统液晶透镜(LC lens)，改用二阶菲涅尔液晶透镜(LC Fresnel Lens)的折射率分布示意图，因为液晶透镜中光线折射只和折射率变化有关，和折射率的绝对值无关，所以只须保留折射率变化曲线即可有相同的折射效果，图2左右两边所示的两种液晶透镜虽然厚度差了一倍，但是因为右边的液晶透镜仍保持了左边液晶透镜的折射率变化分布，入射光从底部垂直入射两种液晶透镜时遇到的折射率变化曲线完全相同，因此左右两种液晶透镜的焦距是相同的，而该折射率曲线20包含有边缘部201、202以及中央部203。此方式有效降低了中央部折射率的绝对值同时又保留了中央部折射率的变化曲线，因此可在完成等效折射效果的状况下，将液晶单元两侧第一基板11、第二基板12间的间距将缩小为d/2。
为能使得折射率的变化可以模拟出二阶菲涅尔液晶透镜边缘部201、202的特殊形状，便发展出来如图3所示的液晶透镜单元，于第一基板11上分别完成四个往垂直页面方向延伸且相互平行的电极331、332、333、334，然后在第二基板12上完成一个共同电极335。如此一来，于电极331、332、333、334与共同电极335间施以电压差所形成的电场将让第一基板11与第二基板12间的液晶分子13产生旋转，进而模拟出如图下方所示的折射率分布的变化曲线31。而并排重复设置如图3中所定义的透镜单元便可完成3D立体显示器所需的液晶透镜(LC lens)。
但是此种电极配置方法于图3方框37中所形成的折射率曲线为近似对称式分布，无法完全模拟出二阶菲涅尔液晶透镜边缘部201及液晶透镜边缘部202的左右折射率不对称分布的特殊形状，而且发明人也发现，图3所示的电极配置结构，也很容易产生因液晶分子13倒向冲突所造成的错向线(disclination line)，例如图中椭圆标记39所指出的折射率曲线尖锐处。为能改善此类缺失，于是本案再发展出如图4A、4B所示的另一种电极配置，但为避免画面过于复杂凌乱，下列图式中的液晶分子将省略不画而仅表达出折射率曲线的变化。
请参见图4A，其是模拟出二阶菲涅尔液晶透镜左边缘部201特殊形状的电极配置及折射率分布示意图，主要于第一基板11上分别完成两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第一电极431、第二电极432，而第一电极431与第二电极432间具有第一间隔441，然后在第二基板12上完成另外两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第三电极433与第四电极434，且第三电极433与第四电极434间具有第二间隔442。而由于该第一间隔441的宽度不等于该第二间隔442的宽度，因此所完成的第一子单元41可用以完整模拟出二阶菲涅尔液晶透镜左边缘部201折射率的特殊形状。而且透过对第一电极431与第三电极433以及第二电极432与第四电极434间各施以不同极性的电压差，例如图中所示的+V与-V的配置，其中该第一电极431与该第三电极433间施以一第一电压差(-V与+V的差)，该第二电极与该第四电极间施以一第二电压差(+V与-V的差)，而该第一电压差与该第二电压差的极性不同且该第一间隔441大于该第二间隔442，来让第一电极431与第三电极433间的第一电场(图中未能示出)与第二电极432与第四电极434间的第二电场(图中未能示出)的方向不同且具有方向完全相反的成份。如此一来，于各电极间所形成的电场将让第一基板11与第二基板12间的液晶分子(图中未示出)产生旋转，进而产生如图下方所示的折射率分布的变化曲线401。
至于图4B，其是与图4A的概念相同，但是是模拟出二阶菲涅尔液晶透镜右边缘部202特殊形状的电极配置及折射率分布示意图，同样于第一基板11上分别完成两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第五电极435、第六电极436，而第五电极435与第六电极436间具有第三间隔443，然后在第二基板12上完成另外两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第七电极437与第八电极438，且第七电极437与第八电极438间具有第四间隔444。而由于该第三间隔443的宽度不等于该第四间隔444的宽度，因此所完成的第二子单元42可用以完整模拟出二阶菲涅尔液晶透镜右边缘部202折射率分布的特殊形状。而且透过对第五电极435与第七电极437以及第六电极436与第八电极438间各施以不同极性的电压差，例如图中所示的+V与-V的配置，其中该第五电极435与该第七电极437间施以一第三电压差(+V与-V的差)，该第六电极与该第八电极间施以一第四电压差(-V与+V的差)，而该第三电压差与该第四电压差的极性不同且该第三间隔443小于该第四间隔444来让第五电极435与第七电极437间的第三电场(图中未能示出)与第六电极436与第八电极438间的第四电场(图中未能示出)的方向不同且具有方向完全相反的成份。如此一来，于各电极间所形成的电场将让第一基板11与第二基板12间的液晶分子(图中未示出)产生旋转，进而模拟出如图下方所示的折射率分布的变化曲线402。
另外，图4A与图4B中的第一基板11与第二基板12上还可分别具有第一配向层119与第二配向层129，该第一配向层119的摩擦方向(rubbing direction)1190与该第二配向层129的摩擦方向1290相差180度。如此一来，靠近配向层的液晶分子，在电场作用下的液晶倾倒方向反而会一致，如此将可避免并列子单元交界处产生因液晶分子倒向冲突所造成的错向线(disclination line)。
再参见图4C，其是上述子单元相对于一对称轴而对称设置成一液晶单元，其中第一子单元41相对于对称轴40与第二子单元42对称，第三子单元43位于第一子单元41与第二子单元42之间，其可模拟出二阶菲涅尔液晶透镜的液晶单元4，而多个液晶单元4并列重复设置而组成可应用于3D立体显示器产生的液晶透镜装置。值得注意的是，图中第三子单元43的左上角与右下角各设有由第三电极433沿宽度方向向对称轴方向延伸出的第九电极439以及由第五电极435沿宽度方向向对称轴方向延伸出的第十电极430。
而利用上述液晶单元4便可以完成裸眼式3D立体显示器，如图4D所示，这些液晶单元4是两两相邻并列而构成液晶透镜装置49，液晶透镜装置49设置于显示面板48表面上方来组成裸眼式3D立体显示器47。
再请参见图5A，其是本案提出的另一实施例，用以模拟出二阶菲涅尔液晶透镜左边缘部201特殊形状的电极配置及折射率分布示意图，同样于第一基板11上分别完成两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第一电极531、第二电极532，而第一电极531与第二电极532间具有第一间隔541，然后在第二基板12上完成另外两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第三电极533与第四电极534，且第三电极533与第四电极534间具有第二间隔542。而由于该第一间隔541的宽度不等于该第二间隔542的宽度，因此完成的第一子单元51可模拟出二阶菲涅尔液晶透镜左边缘部201折射率不对称分布的特殊形状。而且透过对第一电极531与第三电极533以及第二电极532与第四电极534间各施以不同极性的电压差，例如图中所示的+V与-V的配置，其中该第一电极531与该第三电极533间施以一第一电压差(-V与+V的差)，该第二电极与该第四电极间施以一第二电压差(+V与-V的差)，而该第一电压差与该第二电压差的极性不同且该第一间隔541小于该第二间隔542，来让第一电极531与第三电极533间的第一电场(图中未能示出)与第二电极532与第四电极534间的第二电场(图中未能示出)的方向不同且具有方向完全相反的成份。如此一来，于各电极间所形成的电场将让第一基板11与第二基板12间的液晶分子产生旋转，进而产生如图下方所示的折射率分布的变化曲线501。而本实施例与图4A都是用以模拟出二阶菲涅尔液晶透镜左边缘部特殊形状的实施例，两者的不同处在于，本实施例中第一基板11上第一配向层119的摩擦方向与第二基板12上第二配向层129的摩擦方向，与图4A中第一配向层119及第二配向层129的摩擦方向互为相反。而为能配合此种摩擦方向组合，本实施例中第一基板11上的第一电极531、第二电极532及第一间隔541的配置，与第二基板12上的第三电极533、第四电极534及第二间隔542的配置与图4A中的配置亦刚好是上下对调。但本实施例与图4A中，关于各电极的电压+V与-V的配置则是维持不变的。
至于图5B，其是与图4B的概念相同，同样是模拟出二阶菲涅尔液晶透镜右边缘部202特殊形状的电极配置及折射率分布示意图，因此可完成第二子单元52，用以模拟出二阶菲涅尔液晶透镜右边缘部202折射率不对称分布的特殊形状。同样于第一基板11上分别完成两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第五电极535、第六电极536，而第五电极535与第六电极536间具有第三间隔543，然后在第二基板12上完成另外两个往垂直页面方向延伸且相互平行的第七电极537与第八电极538，且第七电极537与第八电极538间具有第四间隔544。不同处在于第一配向层119与第二配向层129的摩擦方向与图4B刚好相反，因此四个电极与两个间隔的配置也随的有所调整，但该第三间隔543仍不等于该第四间隔544，因此仍可模拟出二阶菲涅尔液晶透镜右边缘部202折射率不对称分布的特殊形状。而且透过对第五电极535与第七电极537以及第六电极536与第八电极538间各施以不同极性的电压差，例如图中所示的+V与-V的配置，其中该第五电极535与该第七电极537间施以第三电压差(+V与-V的差)，该第六电极536与该第八电极538间施以第四电压差(-V与+V的差)，而该第三电压差与该第四电压差的极性不同且该第三间隔543大于该第四间隔544来让第五电极535与第七电极537间的第三电场与第六电极536与第八电极538间的第四电场的方向不同且具有完全相反的成份。如此一来，于所形成的电场将让第一基板11与第二基板12间的液晶分子产生旋转，进而模拟出如图下方所示的折射率分布的变化曲线502。
同样地，利用第一子单元51与第二子单元52也可与第三子单元组合出与图4C相似液晶单元，同样可模拟出二阶菲涅尔液晶透镜的特性，但在此不予赘述。
再请参见图6，其是运用本案图4A、4B与4C基本概念所发展出，可模拟出三阶菲涅尔液晶透镜的电极分布示意图。而三阶菲涅尔液晶透镜与上述二阶菲涅尔液晶透镜的不同处在于第一子单元41与第二子单元42的两侧增设类似结构的第四子单元61与第五子单元62，且可共用相邻处的电极，如此可以将液晶单元两侧第一基板11、第二基板12间的间距将缩小为d/3。需要注意的是，为配合菲涅尔液晶透镜每阶的宽度不同，因此相对应的电极宽度也要随的改变。另外，第四子单元61中的第十一电极611与第十二电极612间的电压极性配置，需要与相邻的第一子单元41共用的第二电极432与第四电极434间的电压极性配置呈极性相反之状态，而第五子单元62中的第十三电极613与第十四电极614间的电压极性配置，则需要与相邻的第二子单元42共用的第六电极436与第八电极438间的电压极性配置呈极性相反之状态。再者，于此例中，第十一电极611与第十四电极614的尺寸很小，因此在效能损失的容许范围内，可以将第十一电极611与第十四电极614省略不设，同样可以完成一个三阶菲涅尔液晶透镜。当然，运用本案图5A、5B所发展出的第一子单元51与第二子单元52，也可模拟出关于三阶菲涅尔液晶透镜的另一实施例，其中也可省略去最***电极中较短的两个电极。
再请参见图7，其是运用本案基本概念所发展出，模拟出五阶菲涅尔液晶透镜的电极配置及折射率分布示意图。其与上述三阶菲涅尔液晶透镜的概念一致，故不再赘述重复内容，但将液晶单元两侧第一基板11、第二基板12间的间距再缩小为d/5。当然，根据本案基本概念，可以再将阶数降至四阶或是向上推升至更多阶的菲涅尔液晶透镜，可视实际应用来决定，故不受上述实施例的限制。

Claims (18)

1.一种液晶透镜装置，其特征在于，包含：
一第一基板；
一第二基板；以及
多个液晶单元位于该第一基板以及该第二基板之间，其中每一该液晶单元包含一第一子单元，该第一子单元包含有：
一第一电极与一第二电极，设置于该第一基板上，该第一电极与该第二电极间具有一第一间隔；以及
一第三电极与一第四电极，设置于该第二基板上，该第三电极与该第四电极间具有一第二间隔，其中该第一电极与该第三电极间施以一第一电压差，该第二电极与该第四电极间施以一第二电压差，而该第一电压差与该第二电压差的极性相反且该第一间隔不等于该第二间隔。
2.如权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第一基板具有一第一配向层，该第二基板具有一第二配向层，该第一配向层的摩擦方向与该第二配向层的摩擦方向相反。
3.如权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，该多个液晶单元是两两相邻并列。
4.如权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第一电极的宽度与该第三电极的宽度相等，该第二电极的宽度小于该第四电极的宽度，而该第一间隔大于该第二间隔。
5.如权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第一电极的宽度与该第三电极的宽度相等，该第二电极的宽度大于该第四电极的宽度，而该第一间隔小于该第二间隔。
6.如权利要求1所述的液晶透镜装置，其特征在于，每一该液晶单元更包含一第二子单元，该第二子单元与该第一子单元沿一对称轴而对称设置于该液晶单元中，该第二子单元包含有：
一第五电极与一第六电极，设置于该第一基板上，该第五电极与该第六电极间具有一第三间隔；以及
一第七电极与一第八电极，设置于该第二基板上，该第七电极与该第八电极间具有一第四间隔，其中该第五电极与该第七电极间施以一第三电压差，该第六电极与该第八电极间施以一第四电压差，而该第三电压差与该第四电压差的极性相反且该第三间隔不等于该第四间隔。
7.如权利要求6所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第五电极的宽度与该第七电极的宽度相等，该第六电极的宽度大于该第八电极的宽度，而该第三间隔小于该第四间隔。
8.如权利要求6所述的液晶透镜装置，其特征在于，该第五电极的宽度与该第七电极的宽度相等，该第六电极的宽度小于该第八电极的宽度，而该第三间隔大于该第四间隔。
9.如权利要求6所述的液晶透镜装置，其特征在于，每一该液晶单元更包含一第三子单元，该第三子单元设置于该第一子单元与该第二子单元之间，该第三子单元包含：
一第九电极，设置于该第二基板上且连接于该第三电极，并朝该对称轴方向延伸；以及
一第十电极，设置于该第一基板上且连接于该第五电极，并朝该对称轴方向延伸。
10.一种立体显示器，包括：
一显示面板；以及
一液晶透镜装置，设置于该显示面板表面上方，该液晶透镜装置包含：
一第一基板；
一第二基板；以及
多个液晶单元位于该第一基板以及该第二基板之间其中每一该液晶单元包含一第一子单元，该第一子单元包含有：
一第一电极与一第二电极，设置于该第一基板上，该第一电极与该第二电极间具有一第一间隔；以及
一第三电极与一第四电极，设置于该第二基板上，该第三电极与该第四电极间具有一第二间隔，其中该第一电极与该第三电极间施以一第一电压差，该第二电极与该第四电极间施以一第二电压差，而该第一电压差与该第二电压差的极性相反且该第一间隔不等于该第二间隔。
11.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该第一基板具有一第一配向层，该第二基板具有一第二配向层，该第一配向层的摩擦方向与该第二配向层的摩擦方向相反。
12.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该多个液晶单元是两两相邻并列。
13.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该第一电极的宽度与该第三电极的宽度相等，该第二电极的宽度小于该第四电极的宽度，而该第一间隔大于该第二间隔。
14.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该第一电极的宽度与该第三电极的宽度相等，该第二电极的宽度大于该第四电极的宽度，而该第一间隔小于该第二间隔。
15.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，每一该液晶单元更包含一第二子单元，该第二子单元与该第一子单元沿一对称轴而对称设置于该液晶单元中，该第二子单元包含有：
一第五电极与一第六电极，设置于该第一基板上，该第五电极与该第六电极间具有一第三间隔；以及
一第七电极与一第八电极，设置于该第二基板上，该第七电极与该第八电极间具有一第四间隔，其中该第五电极与该第七电极间施以一第三电压差，该第六电极与该第八电极间施以一第四电压差，而该第三电压差与该第四电压差的极性相反且该第三间隔不等于该第四间隔。
16.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该第五电极的宽度与该第七电极的宽度相等，该第六电极的宽度大于该第八电极的宽度，而该第三间隔小于该第四间隔。
17.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，该第五电极的宽度与该第七电极的宽度相等，该第六电极的宽度小于该第八电极的宽度，而该第三间隔大于该第四间隔。
18.如权利要求10所述的立体显示器，其特征在于，每一该液晶单元更包含一第三子单元，该第三子单元设置于该该第一子单元与该第二子单元之间，该第三子单元包含：
一第九电极，设置于该第二基板上且连接于该第三电极，并朝该对称轴方向延伸；以及
一第十电极，设置于该第一基板上且连接于该第五电极，并朝该对称轴方向延伸。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110824706A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 苹果公司 具有可调节透镜的波导式显示***

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104298021A (zh) * 2014-10-22 2015-01-21 深圳市华星光电技术有限公司 裸眼3d液晶显示面板及其驱动方法
JP6515589B2 (ja) * 2015-03-02 2019-05-22 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター及び透過型表示装置
CN105572892B (zh) * 2016-03-10 2019-01-22 京东方科技集团股份有限公司 分光材料及其制备方法、光栅及其使用方法和显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1920615A (zh) * 2005-08-25 2007-02-28 三星Sdi株式会社 三维显示设备及其驱动方法
CN101228472A (zh) * 2005-07-21 2008-07-23 索尼株式会社 显示装置、显示控制方法和程序
US20120069255A1 (en) * 2009-09-28 2012-03-22 Ayako Takagi Stereoscopic image display apparatus
CN102768448A (zh) * 2012-07-16 2012-11-07 天马微电子股份有限公司 液晶透镜和立体显示装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101433107B1 (ko) * 2007-03-13 2014-08-27 엘지디스플레이 주식회사 액정렌즈를 포함하는 액정표시장치
CN101675379B (zh) * 2007-04-17 2012-03-21 皇家飞利浦电子股份有限公司 光束成形设备
TW201011350A (en) 2008-09-04 2010-03-16 E Pin Optical Industry Co Ltd Liquid crystal zoom lens
TWI412788B (zh) 2009-05-27 2013-10-21 Au Optronics Corp 立體顯示器及其液晶透鏡
CN101718928B (zh) * 2009-12-29 2011-04-20 友达光电股份有限公司 电极结构、显示面板及显示器
TWM388658U (en) 2010-04-12 2010-09-11 Chunghwa Picture Tubes Ltd Liquid crystal lens
CN103038695B (zh) 2010-10-18 2015-06-24 Jsr株式会社 二维影像/立体影像切换用透镜阵列及制法、复合面板及影像显示装置
TWI456261B (zh) * 2011-11-30 2014-10-11 Au Optronics Corp 立體顯示器及其視差屏障面板
KR20130064325A (ko) * 2011-12-08 2013-06-18 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시용 패럴랙스 배리어 및 이를 이용한 표시 장치
TWI471665B (zh) * 2012-04-11 2015-02-01 Au Optronics Corp 可切換二維與三維顯示模式之顯示裝置
US9235103B2 (en) * 2012-10-25 2016-01-12 Au Optronics Corporation 3D liquid crystal display comprising four electrodes alternately arrange between a first and second substrate
TWI479199B (zh) * 2013-01-21 2015-04-01 Au Optronics Corp 可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101228472A (zh) * 2005-07-21 2008-07-23 索尼株式会社 显示装置、显示控制方法和程序
CN1920615A (zh) * 2005-08-25 2007-02-28 三星Sdi株式会社 三维显示设备及其驱动方法
US20120069255A1 (en) * 2009-09-28 2012-03-22 Ayako Takagi Stereoscopic image display apparatus
CN102768448A (zh) * 2012-07-16 2012-11-07 天马微电子股份有限公司 液晶透镜和立体显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110824706A (zh) * 2018-08-10 2020-02-21 苹果公司 具有可调节透镜的波导式显示***
US11822079B2 (en) 2018-08-10 2023-11-21 Apple Inc. Waveguided display system with adjustable lenses

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