CN106292123B - 液晶透镜及立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于立体显示技术领域，提供了一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，第二基板朝向液晶层的一侧设有第二电极，第二电极与液晶层之间设有第二配向层，当液晶透镜切换显示模式时，对液晶透镜进行放电处理，液晶层内的液晶分子恢复至初始状态，在初始状态，液晶分子按照预设的预倾角倾斜排布。液晶分子在初始状态预设的预倾角倾斜排布，驱动电压或者偏转电压的作用下，液晶分子迅速偏转，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜的观看体验。本实施例提供立体显示装置，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜的观看体验。

Description

液晶透镜及立体显示装置

技术领域

本发明属于立体显示技术领域，尤其涉及液晶透镜及包含该液晶透镜的立体显示装置。

背景技术

人类是通过右眼和左眼所看到的物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的，这种差异被称为视差。立体显示技术就是通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，使大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，产生观察真实三维物体的感觉。

随着人们对液晶材料认识的不断深入，采用液晶材料制成的分光器件，比如，液晶透镜，具有广泛的应用，如应用于立体显示领域。图1为现有技术提供的立体显示装置结构示意图。立体显示装置包括显示设备1＇和设于显示设备1＇出光侧的液晶透镜2＇，显示设备1＇发出的光线经液晶透镜2＇分别进入观看者的左眼和右眼中，实现立体显示。液晶透镜2＇包括相对设置的第一基板21＇和第二基板22＇，第一基板21＇与第二基板22＇之间设有包含有液晶分子23＇的液晶层，第一基板21＇上设有多个间隔设置的第一电极24＇，第二基板22＇上设有第二电极25＇，第一电极24＇与液晶层之间设有第一配向层28＇，第二电极25＇与液晶层之间设有第二配向层29＇。当立体显示装置用于3D显示时，对多个第一电极25＇施加驱动电压，第二电极施加公共电压，驱动电压与公共电压之间的电势差，在第一基板21＇与第二基板22＇之间形成电场，电场驱动液晶层中的液晶分子23＇排列而形成呈阵列设置的液晶透镜单元。因此，通过控制各第一电极25＇上的驱动电压，液晶透镜2＇的折射率分布会相应的改变，从而对显示设备1＇的出光进行控制，实现立体显示和2D/3D自由切换。第一基板21＇与第二基板22＇之间还设置有用于支撑液晶层厚度的间隙子27＇，间隙子27＇一般采用透明材质制成，当立体显示装置处于2D显示模式时，显示设备1＇发出的光线经过间隙子27＇和间隙子27＇附近的液晶分子23＇时，此时，间隙子27＇的折射率与液晶分子23＇的折射率差较大，光线在间隙子27＇发生折射，当人眼观看液晶透镜2＇时，在间隙子27＇处出现亮点或彩点现象，影响观看者的观看效果和观看舒适度。

现有技术中为消除在2D显示时，在间隙子27＇处出现的亮点现象，在2D显示时，驱动电路将各第一电极的驱动电压都切换成偏转电压，其中，偏转电压与第二电极的公共电压之间的压差产生电场使得全部液晶分子23＇发生相同角度的偏转，且偏转后的液晶分子23＇与间隙子27＇之间的折射率差在预设范围内，解决了因液晶分子23＇与间隙子27＇之间的折射率差较大，光线在间隙子27＇发生折射，导致间隙子27＇处出现亮点或彩点现象。

当立体显示装置在用于立体显示时，液晶分子23＇按照抛物面的电势线进行转动排布，当切换到2D状态下，电势线发生了一个较大的跳跃，在切换的过程中会有部分液晶分子23＇出现混乱排布的现象，经过较长的时间才消除液晶混排的现象，在消除的过程中会出现类似断线的现象，严重影响到显示效果。当立体显示装置由2D状态向3D状态的转换过程中也会出现类似的液晶混排现象。为了消除液晶混排现象进而消除断线现象，中国专利公开号CN104503182A公开，驱动控制器根据显示模式切换指令对分光器件进行放电处理，控制驱动发生电路产生显示模式切换所需要的电压。发明人在实现上述方案的过程中发现，增加的放电过程仍然无法使液晶分子23＇快速的回到初始状态并且在2D电压的驱动下更快的到达竖直状态，存在切换延迟的问题，影响观看者的正常观看，用户观看体验不好。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种液晶透镜，旨在解决现有技术中立体显示装置在显示模式切换过程中存在切换延迟，导致影响观看体验的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板与所述第二基板之间设有液晶层和间隙子，所述第一基板朝向所述液晶层的一侧设有多个第一电极，各个所述第一电极间隔设置，所述第一电极与所述液晶层之间设有第一配向层，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧设有第二电极，所述第二电极与所述液晶层之间设有第二配向层，所述第一配向层的摩擦方向平行于所述第二配向层的摩擦方向，当所述液晶透镜切换显示模式时，对所述液晶透镜进行放电处理，所述液晶层内的液晶分子恢复至初始状态，在所述初始状态，所述液晶分子按照预设的预倾角倾斜排布。

进一步地，所述预设的预倾角预设的预倾角大于等于3°且小于等于6°。

进一步地，所述预设的预倾角小于等于4°。

进一步地，所述第一配向层的摩擦方向与所述第一电极的延伸方向相交，形成第一夹角。

进一步地，所述第一夹角为θ，且70°≤θ≤90°。

进一步地，各所述第一电极倾斜设置于所述第一基板上，所述第一电极的延伸方向与所述第一电极的排布方向相交，形成第二夹角。

进一步地，所述第二夹角α，且60°≤α≤80°。

进一步地，所述显示模式包括3D模式和2D显示模式，当所述液晶透镜处于所述3D显示模式时，对各个所述第一电极施加驱动电压，所述驱动电压驱动所述液晶分子偏转，以在所述第一基板与所述第二基板之间形成阵列排布且结构相同的液晶透镜单元，各个所述液晶透镜单元对应有多个所述第一电极，相邻两个所述液晶透镜单元共用一个所述第一电极。

进一步地，当所述液晶透镜处于所述2D显示模式时，对各个所述第一电极施加相等的偏转电压，所述偏转电压驱动所述液晶分子偏转，以使所述液晶分子与所述间隙子之间的折射率差在预设范围内。

进一步地，所述第二电极为条形电极，且间隔设置有多个，所述第二电极的延伸方向平行于所述第一电极的延伸方向。

进一步地，相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部的中心线与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的中心线在同一条直线上。

进一步地，所述开口部的宽度为l₁，与所述开口部相对应的所述第一电极的宽度为b₁，且l₁≤2b₁。

进一步地，所述液晶透镜单元对应的各个所述第一电极的宽度相等，相邻两个所述第一电极之间的距离为l₂，且l₂≤1.5b₁。

进一步地，所述第二电极为面电极。

本实施例提供的液晶透镜，液晶分子在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，当液晶透镜由2D显示模式切换至3D显示模式时，对液晶透镜进行放电处理，液晶分子恢复至初始状态，即此时液晶分子按照预设的预倾角倾斜排布，在驱动电压的作用下，液晶分子迅速偏转，以形成液晶透镜单元，当液晶透镜由3D显示模式切换至2D显示模式，对液晶透镜进行放电处理，液晶分子恢复至初始状态，即此时液晶分子按照预设的预倾角倾斜，在第二驱动电压的作用下，液晶分子迅速偏转，以使液晶分子与间隙子之间的折射率差在预设范围内，本实施例提供的第一配向层的摩擦方向和第二配向层的摩擦方向使得液晶分子在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，驱动电压或者偏转电压的作用下，液晶分子迅速偏转，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜的观看体验。

本发明实施例的另一目的在于提供立体显示装置，包括显示面板，还包括上述的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。

本实施例提供的立体显示装置，由2D显示模式向3D显示模式切换，或者由3D显示模式向2D显示模式切换，对液晶透镜进行放电处理，液晶分子恢复至初始状态，由于在第一配向层的摩擦方向和第二配向层的摩擦方向使得液晶分子在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，因此，在相对应的驱动电压作用下，液晶分子可以迅速偏转，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜的观看体验。

附图说明

图1是现有技术提供的立体显示装置的立体结构示意图；

图2是现有技术提供的液晶透镜的光程差分布与理想抛物型透镜光程差分布比较图；

图3是本发明实施例提供的立体显示装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一夹角结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第二夹角结构示意图；

图6是本发明实施例提供的液晶透镜的光程差分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图3所示，本实施例提供的液晶透镜2，包括相对设置的第一基板21和第二基板22，第一基板21与第二基板22之间设有液晶层(图中未示出)和间隙子27，第一基板21朝向液晶层的一侧设有多个第一电极24，各个第一电极24间隔设置，第一电极24与液晶层之间设有第一配向层28，第二基板22朝向液晶层的一侧设有第二电极25，第二电极25与液晶层之间设有第二配向层29，第一配向层28的摩擦方向平行于第二配向层29的摩擦方向，当液晶透镜2切换显示模式时，对液晶透镜2进行放电处理，液晶层内的液晶分子23恢复至初始状态，在初始状态，液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布。在本实施例中，初始状态是指液晶透镜2处于未加电状态，在初始状态，液晶分子23在第一配向层28的摩擦方向和第二配向层29的摩擦方向作用下，按照预设的角度倾斜排布。当液晶透镜2切换显示模式时，对液晶透镜2进行放电处理。本实施例提供的显示模式包括2D显示模式和3D显示模式，液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，当液晶透镜2由2D显示模式切换至3D显示模式时，对液晶透镜2进行放电处理，液晶分子23恢复至初始状态，即此时液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，在驱动电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，以形成液晶透镜单元L1，当液晶透镜2由3D显示模式切换至2D显示模式，对液晶透镜2进行放电处理，液晶分子23恢复至初始状态，即此时液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，在偏转电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，以使液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，本实施例提供的第一配向层28的摩擦方向和第二配向层29的摩擦方向使得液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角排布，驱动电压或者偏转驱动电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜2的观看体验。

当液晶透镜2用于3D显示模式时，第一基板21与第二基板22之间形成阵列排布且结构相同的液晶透镜单元L1，各个液晶透镜单元L1对应有多个第一电极24，相邻两个液晶透镜单元L1共用一个第一电极24，对液晶透镜单元L1对应的各个第一电极24，如S11，S12，S13，S14，S15，S16施加对称的驱动电压，对第二电极25施加公共电压。驱动电压由两端到中心呈现递减的趋势且电压呈现对称分布，具体地，(V(S11)＝V(S16))>(V(S12)＝V(S15))>(V(S13)＝V(S14))，在本实施例中，设置V(S11)＝V(S16)＝Vseg₀，V(S12)＝V(S15)＝Vseg₁,V(S13)＝V(S14)＝Vseg₂,驱动电压在第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的驱动电场，驱动电场驱动液晶层内的液晶分子23偏转形成折射率渐变的抛物线型液晶透镜单元L1，显示面板发出的光线经过液晶透镜2，液晶透镜单元L1对光线进行分光处理，以呈现立体图像。因此，通过控制各第一电极24上的驱动电压，液晶透镜2的折射率分布会相应的改变，从而对显示面板的出光进行控制，实现立体显示和2D/3D自由切换。

为消除在2D显示时，在间隙子27处出现的亮点现象，在2D显示时，将驱动电压Vseg₀、Vseg₁、Vseg₂都切换成偏转电压U₀，偏转电压U₀与公共电压之间的电势差产生偏转电场，在偏转电场的作用下，液晶分子23发生相同角度的偏转，且偏转后的液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，预设范围是指根据间隙子27与液晶分子23之间的折射率差小于0.1的范围，解决液晶透镜2在2D显示时，因液晶分子23与间隙子27之间的折射率差较大，光线在间隙子27发生折射，导致间隙子27处出现亮点或彩点现象。

当液晶透镜2由3D显示模式切换至2D显示模式时，将各个第一电极24上的驱动电压均放电至零位电压，具体地，将各个第一电极24的Vseg₀、Vseg₁、Vseg₂经放电处理至零位电压，放电完成后，然后，将各第一电极24上的零位电压均切换为偏转电压U₀。由于液晶透镜2在3D显示模式时，液晶分子23按照电场线排布，在放电过程中，液晶分子23由沿电场线排布迅速恢复至初始排布状态，本实施例提供的液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，液晶分子23呈角度倾斜设置，再切换至2D显示模式时，液晶分子23迅速偏转，偏转后的液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，不仅消除液晶透镜2在2D显示时，间隙子27处存在的亮点现象，而且，缩短液晶分子23响应时间，提高液晶透镜2的切换时间。

当液晶透镜2由2D显示模式切换至3D显示模式时，将各个第一电极24的偏转电压U₀均放电至零位电压，放电完成后，再将各个第一电极24上的零位电压分别切换为驱动电压Vseg₀、Vseg₁、Vseg₂。由于液晶透镜2在2D显示模式时，偏转后液晶分子23与间隙子27的折射率差在预设范围内，在放电过程中，液晶分子23由偏转状态迅速恢复至初始排布状态，本实施例提供的液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角排布，液晶分子23呈角度倾斜设置，再切换至3D显示模式时，液晶分子23迅速偏转以按照电场线排布，从而形成液晶透镜单元L1，缩短液晶分子23响应时间，提高液晶透镜2的切换时间，提升了用户观看体验。

本实施例提供预设的预倾角大于等于3°且小于等于6°，在此范围内，液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，不仅确保当液晶透镜2用于3D显示模式时，液晶分子23迅速偏转以按照电场线排布，从而形成液晶透镜单元L1，当液晶透镜2用于2D显示模式时，液晶分子23迅速偏转，偏转后的液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，以消除间隙子27亮点现象，而且，设置的预设的预倾角的角度范围解决可视角度偏差的问题，提升观看效果，当预设的预倾角超出上述范围，液晶透镜2在3D显示时可视角度偏差大，影响观看效果。

为进一步提升观看效果，本实施提供的预设的倾角度大于等于3°且小于等于4°，液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，不仅缩短切换显示模式的响应时间，而且消除可视角度偏差影响观看效果的问题。在初始状态，液晶分子23在第一配向层28的摩擦方向和第二配向层29的摩擦方向作用下，按照预设的预倾角倾斜排布。当液晶透镜2用于3D显示模式时，液晶分子23迅速偏转以按照电场线排布，从而形成液晶透镜单元L1，当液晶透镜2用于2D显示模式时，液晶分子23迅速偏转，偏转后的液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，以消除间隙子27亮点现象。

如图4所示，为保证液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，在本实施例中，设置第一配向层28的摩擦方向与第一电极24的排布方向相交，形成第一夹角。本实施中第一电极24的排布方向是指多个第一电极24阵列排布所形成的排布方向。由于第一配向层28的摩擦方向平行于第二配向层29的摩擦方向，且分别与第一电极24的排布方向相交，这样，在第一配向层28、第二配向层29的作用下，液晶分子23按照预设的预倾角倾斜设置，更加容易实现在初始状态液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布。

在本实施例中，第一夹角为θ，且70°≤θ≤90°，设置的第一夹角θ，确保在第一配向层28和第二配向层29的摩擦作用下，液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，继而当液晶透镜2由2D显示模式切换至3D显示模式时，对液晶透镜2进行放电处理，液晶分子23恢复至初始状态，即此时液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，在驱动电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，以形成液晶透镜单元L1，当液晶透镜2由3D显示模式切换至2D显示模式，对液晶透镜2进行放电处理，液晶分子23恢复至初始状态，即此时液晶分子23按照预设的预倾角倾斜排布，在偏转电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，以使液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，本实施例提供的第一配向层28的摩擦方向和第二配向层29的摩擦方向使得液晶分子23在初始状态按照预设的预倾角倾斜排布，驱动电压或者偏转驱动电压的作用下，液晶分子23迅速偏转，解决在显示模式切换过程中出现的切换延迟现象，提升液晶透镜2的观看体验。本实施例提供的第一夹角θ是指第一电极24的倾斜方向与第一配向层28的摩擦方向所形成的锐角夹角，在本实施例中，第一电极24的倾斜方向为右倾，同样地，可以设置第一电极24的倾斜方向为左倾，第一夹角θ为第一电极24与第一配向层28的摩擦方向所夹设的锐角。

如图3所示，各个第二电极25彼此间隔设置，相邻的两个第二电极25之间的间隙形成开口部26，且开口部26的中心线与其相对应的并位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的中心线在同一条直线上，确保开口部26与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对应设置，由于开口部26未设置有导电材料，在液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处电场的变化就不会过于剧烈进而导致此处的光程差有较大的波动。分别对第一电极24、第二电极25施加电压，液晶透镜2表现出的透镜光程差与标准的抛物型透镜重合的比较好。当液晶透镜2在进行立体显示时，可以明显的降低串扰，提升立体图像显示的质量。开口部26处的电场曲线便会以较为平缓的状态靠拢有导电材料的区域，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑。这样，液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处的电场变化会得到一定程度的改善，并以较为平缓的状态靠拢于第二电极25，避免因电场变化而导致此处的光程差有较大的波动，明显降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。同时，对各个第二电极25施加第二驱动电压，确保第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的电场，在电场的作用下，液晶分子23发生偏转，满足液晶透镜2应用于立体显示的需求。本实施例提供的液晶透镜2，在用于立体显示时，仅需要对第一电极24施加第一电压，对第二电极25施加第二电压，使得液晶透镜2内的液晶分子23偏转形成折射率渐变的液晶透镜单元L1，操作简单，易于实施。

如图3所示，采用本实施例提供的液晶透镜2，在第二基板22处形成有开口部26，开口部26未设置有导电材料，当液晶透镜2用于立体显示时，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，明显降低了液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度，明显改善了相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的在交界处的光程差分布，优化后的光程差分布接近于理想抛物线，从而改善采用液晶透镜2的立体显示装置在立体显示时产生的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。

在本实施例中，可以设定第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，液晶透镜单元L1的间距是指位于液晶透镜单元L1边缘处的两个第一电极24的中心线之间距离。由于液晶透镜单元L1的中心线与相对应的第二电极25的中心线在同一条直线上，这样第二电极25与第一电极24之间形成的电场，驱动液晶分子23发生规则性偏转，继而确保液晶透镜2用于立体显示时，可以呈现结构相同的液晶透镜单元L1。

由于第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，而且液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2之间形成开口部26。即开口部26的宽度可以小于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，这样，第二电极25与第一电极24有相对重叠部分，优化液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。

当然，设定开口部26的宽度大于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，可以优选设定开口部26的宽度为l₁，与开口部26相对应的第一电极24的宽度为b₁，且l₁≤2b₁，即第二电极25与第一电极24完全不重合，第二基板22与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对应位置处完全无导电材料，因此，开口部26处的电场曲线便会以较为平缓的状态靠拢有导电材料的区域，优化液晶透镜单元L1边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，在相位延迟量的表现呈现更加平滑的状态。

可以理解的是，还可以将开口部26的宽度等于位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24的宽度，即第二电极25与第一电极24不发生重合，同样可以抑制液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处产生的光程波动，进而液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处的电场曲线，会以较为平缓的状态靠拢于第二电极25，降低液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处的光程差与标准的抛物型透镜的偏差，改善相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处出现的串扰现象，提升液晶透镜2的显示质量。

为更好的说明本实施例提供的液晶透镜2，在立体显示时，可以明显地降低液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2交界处出现的串扰现象，现将实验结果进行说明。具体地，本实施例提供的液晶透镜单元L1对应一个第二电极25与两个第一电极24。设定液晶透镜单元L1的间距256um，运用LC-MASTER软件进行光程差模拟，并利用MATLAB对所得模拟数据进行处理。本模拟实验所使用的液晶分子23的寻常光折射率n₀为1.524，非寻常光折射率n_e为1.824。液晶透镜2的厚度以及第一电极24的宽度都设置为30um，以及驱动电压，这些主要参数在现有技术提供的液晶透镜2＇(图1所示)和本实施例提供的液晶透镜2的模拟实验中保持不变。图2展示了现有技术提供的液晶透镜2＇的模拟结果，图中曲线分别为现有技术提供的液晶透镜2＇的光程差分布曲线和与标准抛物型透镜的光程差分布曲线。可以看出，相邻两个液晶透镜单元L1＇与L2＇的交界处，与标准抛物型透镜的光程差分布曲线的偏差较大，这些偏差会在实际的3D观看中造成较大的串扰。图6展示了本实施例提供的液晶透镜2的模拟结果，本实施例中第二电极25的宽度设置为156um。可以看出，模拟数据经处理后，本实施例提供的液晶透镜2的光程差曲线与标准抛物型透镜的光程差曲线重合得比较好，并且在液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处，与标准抛物型透镜的光程差分布曲线的偏差较小，极大程度改善光程差曲线的波动现象，进而在立体显示过程中，有效减弱串扰现象，进而提升观看舒适度。相对于现有技术提供的液晶透镜2＇的光程差分布曲线有较大的改善，降低了液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2的交界处出现的串扰现象，提高了立体显示效果和观看舒适度。

如图3所示，在本实施例中，第二电极25的延伸方向平行于第一电极24的延伸方向，可以设置第一电极24的延伸方向可以平行于第一基板21的宽度方向，当液晶透镜2用于立体显示时，对第一电极24施加第一电压，对第二电极25施加第二电压，从而在第一基板21与第二基板22之间形成阵列排布的液晶透镜单元L1，采用蚀刻工艺在第一基板21上加工第一电极24，操作方便。当然，还可以为了解决液晶透镜2在用于立体显示时出现的摩尔纹问题，将各个第一电极24倾斜设置于第一基板22上，由于第二电极25的延伸方向平行于第一电极24的延伸方向，这样第一电极24、第二电极25均沿一定角度倾斜设置，改善液晶透镜2的周期性干涉，弱化摩尔纹，提升液晶透镜2在用于立体显示的显示效果。

如图5所示，为便于设计第一电极24的倾斜角度，而且倾斜设置的第一电极24、第二电极25不会影响液晶透镜2的分光效果，确保液晶透镜2在立体显示时将左眼图像传送至观看者的左眼，右眼图像传送至观看者的右眼，设定第一电极24的延伸方向与第一基板22的侧边的延伸方向相交，形成第二夹角为α，且60°≤α≤80°，在此范围内设定第一电极24的倾斜角度，不仅可以改善摩尔纹，而且可以降低串扰等影响立体显示的问题。本实施例提供的第二夹角α是指第一电极24的倾斜方向与第一基板22侧边的延伸方向所形成的锐角夹角，在本实施例中，第一电极24的倾斜方向为右倾，同样地，可以设置第一电极24的倾斜方向为左倾，第二夹角α为第一电极24与第一基板24侧边所夹设的锐角。

在本实施例中，为便于加工第一电极24，可以将第一电极24设置为条形电极，并且第一电极24沿第一电极24延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形，便于制作加工，在本实施例中，第一电极24选取的形状应满足，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24与第二电极25施加驱动电压，以使液晶分子23偏转形成液晶透镜单元L1。当然，第一电极24的截面形状也可以为其他规则或不规则形状，都属于本发明的保护范围之内，应当毫无异议的确定，本实施例提供的第一电极24的截面形状，只适用于举例说明，规则形状的第一电极24更加容易加工。

如图3所示，液晶透镜单元L1对应的各个第一电极24的宽度相等，相邻两个第一电极24之间的距离为l₂，且l₂≤1.5b₁。本实施例中两个第一电极24之间的距离是指相邻两个第一电极24相对的侧边之间的距离。根据液晶透镜2的设计要求，蚀刻多个等宽度的第一电极24，操作方便。

如图3所示，同样地，便于制作加工第二电极25，将第二电极25设置为条形电极，且第二电极25沿第二电极25延伸方向的截面形状为矩形、拱形或锯齿形，在本实施例中，第二电极25选取的形状应满足，当液晶透镜2用于立体显示时，分别对第一电极24与第二电极25施加驱动电压，以使液晶分子23偏转形成液晶透镜单元L1。当然，第二电极25的截面形状也可以为其他规则或不规则形状，都属于本发明的保护范围之内，应当毫无异议的确定，本实施例提供的第二电极25的截面形状，只适用于举例说明，规则形状的第二电极25更加容易加工。

如图3所示，由于采用第二电极25为条形电极，为进一步提升液晶透镜2在立体显示时的显示质量，设定液晶透镜单元L1的间距为L，第二电极25的宽度为M，其中，n为第二电极25对应液晶透镜单元L1的数目，n为自然数且n≥1。设定液晶透镜单元L1的间距L为位于液晶透镜单元L1边缘处的两个第一电极24的中心线之间的距离。如图6所示，当第二电极25对应一个液晶透镜单元L1，即n＝1时，第二电极25的宽度表示为第二电极25的宽度小于液晶透镜单元L1的间距，并可以无限接近于液晶透镜单元L1的间距，即开口部26的宽度可以任意设置，都可以解决液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处存在的串扰问题，便于操作人员根据具体情况设定第二电极25的宽度。相邻两个第二电极25之间形成的开口部26与位于液晶透镜单元L1边缘处的第一电极24相对，优化液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2边缘处的电场强度分布，改善位于液晶透镜单元L1边缘处第一电极24附近液晶分子23的偏转程度，液晶透镜2的光程差分布曲线在相位延迟量的表现更加平滑，降低相邻液晶透镜单元L1与液晶透镜单元L2在交界处出现的串扰现象，提升立体显示的效果和观看的舒适度。同时，为保证液晶透镜2在立体显示时，可以正常呈现立体图像，相邻两个第二电极25之间的距离也不能过大，影响液晶透镜2的正常显示。

当然，本实施例提供的第二电极25还可以是面电极，当液晶透镜2用于3D显示模式时，对各个第一电极24施加驱动电压，对第二电极25施加公共电压或将第二电极25接地，第二电极25采用面电极，提供稳定的公共电压或接地电压，操作方便。第一基板21与第二基板22之间形成阵列排布且结构相同的液晶透镜单元L1，各个液晶透镜单元L1对应有多个第一电极24，相邻两个液晶透镜单元L1共用一个第一电极24，对液晶透镜单元L1对应的各个第一电极24，如S11，S12，S13，S14，S15，S16施加对称的驱动电压，对第二电极25施加公共电压。驱动电压由两端到中心呈现递减的趋势且电压呈现对称分布，具体地，(V(S11)＝V(S16))>(V(S12)＝V(S15))>(V(S13)＝V(S14))，在本实施例中，设置V(S11)＝V(S16)＝Vseg₀，V(S12)＝V(S15)＝Vseg₁,V(S13)＝V(S14)＝Vseg₂,驱动电压在第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的驱动电场，驱动电场驱动液晶层内的液晶分子23偏转形成折射率渐变的抛物线型液晶透镜单元L1，显示面板1发出的光线经过液晶透镜2，液晶透镜单元L1对光线进行分光处理，以呈现立体图像。因此，通过控制各第一电极24上的驱动电压，液晶透镜2的折射率分布会相应的改变，从而对显示面板1的出光进行控制，实现立体显示和2D/3D自由切换。

当液晶透镜2用于2D显示模式时，对各个第一电极24施加偏转电压，对第二电极25施加公共电压或将第二电极25接地，第二电极25采用面电极，提供稳定的公共电压或接地电压，操作方便。在2D显示时，将驱动电压Vseg₀、Vseg₁、Vseg₂都切换成偏转电压U₀，偏转电压U₀与公共电压之间的电势差产生偏转电场，在偏转电场的作用下，液晶分子23发生相同角度的偏转，且偏转后的液晶分子23与间隙子27之间的折射率差在预设范围内，预设范围是指根据间隙子27与液晶分子23之间的折射率差小于0.1的范围，解决液晶透镜2在2D显示时，因液晶分子23与间隙子27之间的折射率差较大，光线在间隙子27发生折射，导致间隙子27处出现亮点或彩点现象。

如图3所示，本实施例还提供一种立体显示装置，包括显示面板1和上述的液晶透镜2，液晶透镜2设置于显示面板1的出光侧，当液晶透镜2用于立体显示时，对第一电极24施加驱动电压，对第二电极25施加相等的公共电压，驱动电压与公共电压之间的电势差在第一基板21与第二基板22之间形成电场强度不等的驱动电场，驱动电场驱动液晶分子23发生偏转，形成折射率渐变的液晶透镜单元L1，液晶透镜单元L1对显示面板1发出的光进行调整，以呈现立体图像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.液晶透镜，包括相对设置的第一基板和第二基板，所述第一基板与所述第二基板之间设有液晶层和间隙子，所述第一基板朝向所述液晶层的一侧设有多个第一电极，各个所述第一电极间隔设置，所述第一电极与所述液晶层之间设有第一配向层，所述第二基板朝向所述液晶层的一侧设有第二电极，所述第二电极与所述液晶层之间设有第二配向层，所述第一配向层的摩擦方向平行于所述第二配向层的摩擦方向，其特征在于：当所述液晶透镜切换显示模式时，对所述液晶透镜进行放电处理，所述液晶层内的液晶分子恢复至初始状态，在所述初始状态，所述液晶分子按照预设的预倾角倾斜排布，所述预设的预倾角大于等于3°且小于等于4°。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：所述第一配向层的摩擦方向与所述第一电极的延伸方向相交，形成第一夹角。

3.如权利要求2所述的液晶透镜，其特征在于：所述第一夹角为θ，且70°≤θ≤90°。

4.如权利要求1至3中任一项所述的液晶透镜，其特征在于：各所述第一电极倾斜设置于所述第一基板上，所述第一电极的延伸方向与所述第一电极的排布方向相交，形成第二夹角。

5.如权利要求4所述的液晶透镜，其特征在于：所述第二夹角α，且60°≤α≤80°。

6.如权利要求1所述的液晶透镜，其特征在于：所述显示模式包括3D模式和2D显示模式，当所述液晶透镜处于所述3D显示模式时，对各个所述第一电极施加驱动电压，所述驱动电压驱动所述液晶分子偏转，以在所述第一基板与所述第二基板之间形成阵列排布且结构相同的液晶透镜单元，各个所述液晶透镜单元对应有多个所述第一电极，相邻两个所述液晶透镜单元共用一个所述第一电极。

7.如权利要求6所述的液晶透镜，其特征在于：当所述液晶透镜处于所述2D显示模式时，对各个所述第一电极施加相等的偏转电压，所述偏转电压驱动所述液晶分子偏转，以使所述液晶分子与所述间隙子之间的折射率差在预设范围内。

8.如权利要求6或7所述的液晶透镜，其特征在于：所述第二电极为条形电极，且间隔设置有多个，所述第二电极的延伸方向平行于所述第一电极的延伸方向。

9.如权利要求8所述的液晶透镜，其特征在于：相邻两个所述第二电极之间形成开口部，所述开口部的中心线与其相对应的并位于所述液晶透镜单元边缘处的所述第一电极的中心线在同一条直线上。

10.如权利要求9所述的液晶透镜，其特征在于：所述开口部的宽度为l₁，与所述开口部相对应的所述第一电极的宽度为b₁，且l₁≤2b₁。

11.如权利要求10所述的液晶透镜，其特征在于：所述液晶透镜单元对应的各个所述第一电极的宽度相等，相邻两个所述第一电极之间的距离为l₂，且l₂≤1.5b₁。

12.如权利要求6或7所述的液晶透镜，其特征在于：所述第二电极为面电极。

13.立体显示装置，包括显示面板，其特征在于：还包括权利要求1至12中任一项所述的液晶透镜，所述液晶透镜设置于所述显示面板的出光侧。