CN110275344A - 一种3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D显示装置，利用起偏器使背光形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光，起偏器包括间隔分布且偏振方向相互垂直的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，检偏器设置在3D显示装置内部，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，第一检偏单元与起偏器的第一起偏单元对应且偏振方向互相垂直，第二检偏单元与起偏器的第二起偏单元对应且偏振方向互相垂直；通过将检偏器设置在3D显示装置内部，可以减小检偏器与彩膜层之间的距离，从而扩大视角、减小3D显示装置的体积，实现设备轻薄化，且本发明工艺简单、易于实现，而且无需增加黑帧，能够兼顾3D显示装置的亮度和分辨率。

Description

一种3D显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种3D显示装置。
背景技术
3D技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕的平面上，能够让观众有身临其境的感觉，因此目前有许多企业和研究机构从事这方面的研究。随着3D技术的不断发展，3D显示装置轻薄化以及具有更大的立体视角已经成为当前研究的重点。
为了解决上述问题，现有的一种3D显示装置是将原本置于显示模组外部的上偏光片和正负1/4波片放置在显示模组的内部，降低整个显示模组的厚度，但是，由于上偏光片通常是由树脂膜材形成，很难形成在衬底基板上，因此，从工艺角度上偏光片很难做在显示模组的内部，使得工艺实现较为困难。
现有的另一种3D显示装置是通过在左、右视图之间增加黑帧，防止串扰以扩大视角，但是这样会大大降低3D显示装置的亮度和分辨率。
因此，亟需一种3D显示装置以解决上述技术问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种3D显示装置，用以至少部分解决现有的3D显示装置体积大，视角小，工艺实现困难的问题。
本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
本发明提供一种3D显示装置，包括：第一衬底基板、第二衬底基板和位于第一衬底基板和第二衬底基板之间的液晶层，其特征在于，还包括起偏器、检偏器以及位于所述第一衬底基板上的第一取向层和位于所述第二衬底基板上的第二取向层；
所述起偏器位于所述第一衬底基板远离所述第一取向层的一侧，或所述起偏器位于第一衬底基板和第一取向层之间，包括间隔分布的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，所述第一起偏单元的偏振方向与第二起偏单元的偏振方向垂直，用于形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光；
所述检偏器位于所述第二取向层和所述第二衬底基板之间，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，所述第一检偏单元与所述起偏器的第一起偏单元对应且偏振方向互相垂直，所述第二检偏单元与所述起偏器的第二起偏单元对应且偏振方向互相垂直。
优选的，所述第一取向层和所述第二取向层均包括奇数列和偶数列，第一取向层的奇数列、第二取向层的奇数列与所述起偏器的第一起偏单元相对应，第一取向层的偶数列、第二取向层的偶数列与所述起偏器的第二起偏单元相对应；所述第一取向层的奇数列和所述第二取向层的偶数列具有第一取向方向，所述第一取向层的偶数列和所述第二取向层的奇数列具有第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向分别与所述起偏器产生的两种线偏振光的偏振方向相同。
优选的，所述第一取向层的每一列奇数列和每一列偶数列分别与所述3D显示装置的每一列子像素相对应。
优选的，所述检偏器为第一双向金属光栅偏光片。
进一步的，所述3D显示装置还包括1/4波片，所述1/4波片位于所述检偏器和所述第二衬底基板之间，所述1/4波片的光轴分别与所述起偏器产生的偏振方向相互垂直的两种线偏振光的偏振方向呈45°角。
进一步的，所述3D显示装置还包括防反射层，所述防反射层位于所述第二衬底基板远离所述检偏器的一侧。
优选的，所述3D显示装置所述起偏器为第二双向金属光栅偏光片。
优选的，所述第一起偏单元包括层叠设置的第一偏光片和1/2波片，所述第二起偏单元包括第二偏光片，所述第一偏光片和所述第二偏光片一体成型。
优选的，所述第一偏光片、所述第二偏光片和所述1/2波片位于所述第一衬底基板远离所述第一取向层的一侧，且所述1/2波片位于所述第一偏光片和所述第一衬底基板之间。
优选的，所述第一起偏单元的宽度、第二起偏单元的宽度、第一检偏单元的宽度、第二检偏单元的宽度、第一取向层的奇数列的宽度、第一取向层的偶数列的宽度、第二取向层的奇数列的宽度和第二取向层的偶数列的宽度均相等。
进一步的，所述3D显示装置还包括彩膜层，所述彩膜层位于第一衬底基板和第二衬底基板之间。
本发明能够实现以下有益效果：
本发明的3D显示装置，利用起偏器使背光形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光，起偏器包括间隔分布且偏振方向相互垂直的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，检偏器设置在3D显示装置内部，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，第一检偏单元与起偏器的第一起偏单元对应且偏振方向互相垂直，第二检偏单元与起偏器的第二起偏单元对应且偏振方向互相垂直，从而与起偏器和液晶层配合实现图像显示；通过将检偏器设置在3D显示装置内部，可以减小检偏器与彩膜层之间的距离，从而扩大视角、减小3D显示装置的体积，实现设备轻薄化，且本发明工艺简单、易于实现，而且无需增加黑帧，能够兼顾3D显示装置的亮度和分辨率。
附图说明
图1a为本发明实施例1提供的3D显示装置的结构图之一；
图1b为本发明实施例1提供的3D显示装置的结构图之二；
图1c为本发明实施例1提供的3D显示装置的结构图之三；
图1d为本发明实施例1提供的3D显示装置的结构图之四；
图2为图1b的局部放大图；
图3为本发明的光路示意图；
图4a为本发明实施例2提供的3D显示装置的结构图之一；
图4b为本发明实施例2提供的3D显示装置的结构图之二；
图5为本发明提供的双向金属光栅偏光片的制备流程图。
图例说明：
1、第一衬底基板 2、第二衬底基板 3、液晶层
4、起偏器 5、检偏器 6、第一取向层
7、第二取向层 8、彩膜层 9、1/4波片
10、防反射层 11、光刻胶 12、第一掩膜板
13、第二掩膜板 511、金属层 51’、第一光刻图形
41、第二双向金属光栅偏光片 42、第一偏光片
43、1/2波片 44、第二偏光片
51、第一双向金属光栅偏光片
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例1提供一种3D显示装置，如图1a-1d所示，所述3D显示装置包括：第一衬底基板1、第二衬底基板2和液晶层3。所述3D显示装置还包括：起偏器4、检偏器5以及位于第一衬底基板1上的第一取向层6和位于第二衬底基板2上的第二取向层7。起偏器4位于第一取向层6邻近第一衬底基板1的一侧，包括间隔分布的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，所述第一起偏单元的偏振方向与第二起偏单元的偏振方向垂直，用于使背光形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光。
检偏器5位于第二取向层7和第二衬底基板2之间，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，所述第一检偏单元与所述起偏器4的第一起偏单元位置对应且偏振方向互相垂直，所述第二检偏单元与起偏器4的第二起偏单元位置对应且偏振方向互相垂直。
进一步的，所述3D显示装置还包括彩膜层8，彩膜层8位于第一衬底基板1和第二衬底基板2之间。
如图3所示，图3为图1c、图1d对应的光路图，如图3所示，a为彩膜层8中R、G、B色阻的宽度，b为彩膜层8中黑矩阵的宽度，p＝a+b，c为检偏器5的开口宽度，h为彩膜层8与检偏器5之间的距离，θ为3D显示装置在竖直方向上的视角。根据光路可以得到公式(1)：
根据公式(1)可以看出，彩膜层8与检偏器5之间的距离h越小，则视角θ越大，因此，可以通过减小彩膜层8与检偏器5之间的距离h来扩大视角θ。
本发明的3D显示装置，利用起偏器使背光形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光，起偏器包括间隔分布且偏振方向相互垂直的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，检偏器设置在3D显示装置内部，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，第一检偏单元与起偏器的第一起偏单元位置对应且偏振方向互相垂直，第二检偏单元与起偏器的第二起偏单元位置对应且偏振方向互相垂直，从而与起偏器和液晶层配合实现图像显示；通过将检偏器设置在3D显示装置内部，可以减小检偏器与彩膜层之间的距离，从而扩大视角、减小3D显示装置的体积，实现设备轻薄化，且本发明工艺简单、易于实现，而且无需增加黑帧，能够兼顾3D显示装置的亮度和分辨率。
优选的，结合图2所示，第一取向层6和第二取向层7分别包括宽度相等的奇数列和偶数列，第一取向层6的奇数列、第二取向层7的奇数列与起偏器4的第一起偏单元的位置相对应，第一取向层6的偶数列、第二取向层7的偶数列与起偏器4的第二起偏单元的位置相对应。第一取向层6的奇数列和第二取向层7的偶数列具有第一取向方向，第一取向层6的偶数列和第二取向层7的奇数列具有第二取向方向，第一取向方向和第二取向方向分别与起偏器4产生的两种线偏振光的方向相同。也就是说，第一取向方向与起偏器4产生的一种线偏振光的偏振方向相同，第二取向方向与起偏器4产生的另一种线偏振光的偏振方向相同，第一取向方向与第二取向方向相互垂直。
优选的，如图2所示，第一取向层6的一列奇数列和一列偶数列分别与所述3D显示装置的一列子像素的位置相对应，这样，3D垂直视角最大。
具体的，第一取向层6采用线偏光固化取向，取向方向通过等间隔掩膜板依次对奇、偶列进行取向固化。第二取向层7同样采用线偏振光固化取向，第二取向层7的奇、偶列的取向方向与第一取向层6的奇、偶列的取向方向相反。
优选的，如图1a-1d和图2所示，检偏器5可以为第一双向金属光栅偏光片51，第一双向金属光栅偏光片51包括宽度相等的奇数列和偶数列，奇数列为第一检偏单元，所述偶数列为第二检偏单元。
第一双向金属光栅偏光片51的一列奇数列和一列偶数列分别与3D显示装置的一列子像素的位置相对应。即第一取向层6的一列奇数列、第一取向层6的一列偶数列、第二取向层7的一列奇数列、第二取向层7的一列偶数列、第一双向金属光栅偏光片51的一列奇数列和一列偶数列的位置一一对应，且分别与3D显示装置的一列子像素的位置相对应，这样，3D垂直视角最大。
第一双向金属光栅偏光片51的制备流程后续再结合图5详细说明。
进一步的，如图1a-图1d所示，所述3D显示装置还可以包括1/4波片9，1/4波片9位于检偏器5邻近第二衬底基板2的一侧，即1/4波片9位于检偏器5的外侧。
若未设置1/4波片9，则经过检偏器5出射的光线为线偏振光，相应的，观看者只能够在特定角度内(即视角范围内)观看到3D图像。而设置1/4波片9后，1/4波片9能够起到旋光的作用，使线偏振光转换为圆偏振光或椭圆偏振光，从而进一步扩大视角。
具体的，如图1a、图1c和图1d所示，1/4波片9可以设置在检偏器5(即第一双向金属光栅偏光片51)和第二衬底基板2之间。如图1b所示，1/4波片9也可以设置在检偏器5(即第一双向金属光栅偏光片51)和彩膜层8之间。
优选的，1/4波片9的光轴分别与起偏器4产生的偏振方向相互垂直的两种线偏振光的偏振方向呈45°角，这样，1/4波片9能够将两种线偏振光转换为圆偏振光，从而可以使观看者在任意视角下观看到3D图像，从而进一步扩大视角。
需要说明的是，如果1/4波片9的光轴不按照上述方式设置，1/4波片9能够将两种线偏振光转换为椭圆偏振光，扩大视角的效果没有按照上述设置方式下的效果好。
进一步的，所述3D显示装置还可以包括防反射层10，防反射层10位于第二衬底基板2远离检偏器5的一侧，用于防止炫光。
在本实施例中，如图1a-图1d所示，起偏器4为第二双向金属光栅偏光片41，结合图2所示，第二双向金属光栅偏光片41包括宽度相等奇数列和偶数列，奇数列为第一起偏单元，偶数列为第二起偏单元。其中，第一双向金属光栅偏光片51的奇数列的偏振方向与第二双向金属光栅偏光片41的奇数列的偏振方向垂直，第一双向金属光栅偏光片51的偶数列的偏振方向与第二双向金属光栅偏光片41的偶数列的偏振方向垂直，这样，检偏器5和起偏器4相互配合能够实现图像正常显示。
如图1a所示，第二双向金属光栅偏光片41位于第一衬底基板1远离第一取向层6的一侧。如图1b-图1d所示，第二双向金属光栅偏光片41也可以位于第一衬底基板1和第一取向层6之间。也就是说，在实施例1中，起偏器4(即第二双向金属光栅偏光片41)可以设置在衬底基板1的外侧，也可以设置在衬底基板1的内侧。图1a为起偏器4设置在衬底基板1外侧的结构，图1b-图1d为起偏器设置在衬底基板1内侧的结构。
以下结合图1a-图1d，对彩膜层8的位置进行详细说明。
如图1a所示，彩膜层8可以位于检偏器5和第二取向层7之间。如图1b所示，彩膜层8也可以位于检偏器5和第二衬底基板2之间。如图1c所示，彩膜层8也可以位于第二双向金属光栅偏光片41和第一取向层6之间。如图1d所示，彩膜层8也可以位于第一衬底基板1和第二双向金属光栅偏光片41之间。
在图1a所示的结构中，彩膜层8与检偏器5之间的距离h最小，相应的视角θ最大。
需要说明的是，所述3D显示装置还可以包括背光模组，背光模组设置在第一衬底基板1远离液晶层3的一侧，即位于第一衬底基板1的外侧。
需要说明的是，所述3D显示装置可以为TN(Twisted Nematic，扭曲排列)型、STN(Super Twisted Nematic，超扭曲排列)型或IPS(In-Plane Switching，横向电场效应)型显示装置。
实施例2
本发明实施例2提供一种3D显示装置，实施例2的3D显示装置与实施例1的3D显示装置的区别在于：起偏器的结构不同，以及彩膜层的位置不同。
在实施例2中，如图4a和图4b所示，起偏器4的第一起偏单元包括层叠设置的第一偏光片42和1/2波片43，起偏器4的第二起偏单元包括第二偏光片44，第一偏光片42、1/2波片43和第二偏光片44的宽度相等，且第一偏光片42和第二偏光片44一体成型。一个1/2波片43与所述3D显示装置的一列子像素的位置相对应。
第一偏光片42、第二偏光片44和1/2波片43位于第一衬底基板1远离第一取向层6的一侧，且1/2波片43位于第一偏光片44和第一衬底基板1之间。
在实施例2中，如图4a所示，彩膜层8位于检偏器5远离第二取向层7的一侧，即彩膜层8位于1/4波片9和第二衬底基板2之间，彩膜层8与检偏器5之间间隔1/4波片9。如图4b所示，彩膜层8也可以位于检偏器5邻近第二取向层7的一侧，即彩膜层8位于第二取向层7和检偏器5之间。
在图4b所示的结构中，彩膜层8与检偏器5之间的距离h最小，相应的视角θ最大。
实施例3
本发明实施例3还提供一种双向金属光栅偏光片的制备方法，所述双向金属光栅偏光片可以为如前所述的第一双向金属光栅偏光片51或第二双向金属光栅偏光片41。以下结合图5，以制备第一双向金属光栅偏光片为例进行说明。
如图5所示，制备第一双向金属光栅偏光片的流程包括以下步骤：
S1，在衬底基板上沉积金属层。
具体的，在第二衬底基板2上沉积金属层511，该金属层511可以选用光活性较大的金属，例如：铜。
S2-S4，在形成有所述金属层的衬底基板上，利用第一掩膜板，通过构图工艺形成第一光刻图形。
具体的，在金属层511上涂覆光刻胶11，光刻胶11可以为正性光刻胶或负性光刻胶，在本发明实施例中，以正性光刻胶为例进行说明。通过构图工艺，采用第一掩膜板12，利用UV(紫外线)光照射第一掩膜板12，并经过显影、刻蚀，得到第一光刻图形51’。
S5-S7，在形成有第一光刻图形的衬底基板上，利用第二掩膜板，通过构图工艺形成第二光刻图形。
具体的，在第一光刻图形51’上涂覆光刻胶11(正性)。通过构图工艺，采用第二掩膜板13，利用UV(紫外线)光照射第二掩膜板13，并经过显影、刻蚀，得到第二光刻图形，第一光刻图形51’和第二光刻图形形成双向金属光栅偏光片51的图形。
其中，第一掩膜板12的透光部与第二掩膜板13的非透光部相应，第一掩膜板12的非透光部与第二掩膜板的透光部相对应，利用第一掩膜板12可以得到奇数列或偶数列的第一光刻图形，利用第二掩膜板13则可以得到偶数列或奇数列的第二光刻图形，从而得到第一双向金属光栅偏光片51。其中，第一光刻图形和第二光刻图形均呈条纹状，且第一光刻图形的条纹的方向与第二光刻图形的条纹的方向相互垂直。第一掩膜板12和第二掩膜板13的设计可以减少一次金属沉积，简化制备工艺。
通过S1-S7可以看出，第一双向金属光栅偏光片51可以直接形成在第二衬底基板2上，也就是说，从工艺上可以将第一双向金属光栅偏光片51直接形成在衬底基板上，从而将检偏器5形成在显示模组的内部，从工艺角度能够减小检偏器5与彩膜层8之间的距离，为扩大视角、减小厚度和体积提供工艺上的支持。
需要说明的是，第二双向金属光栅偏光片41也可以按照上述流程制备，只不过是制备在第一衬底基板1上。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种3D显示装置，包括：第一衬底基板、第二衬底基板和位于第一衬底基板和第二衬底基板之间的液晶层，其特征在于，还包括起偏器、检偏器以及位于所述第一衬底基板上的第一取向层和位于所述第二衬底基板上的第二取向层；
所述起偏器位于所述第一衬底基板远离所述第一取向层的一侧，或所述起偏器位于第一衬底基板和第一取向层之间，包括间隔分布的多个第一起偏单元和多个第二起偏单元，所述第一起偏单元的偏振方向与第二起偏单元的偏振方向垂直，用于形成间隔分布且偏振方向相互垂直的两种线偏振光；
所述检偏器位于所述第二取向层和所述第二衬底基板之间，包括间隔分布的多个第一检偏单元和多个第二检偏单元，所述第一检偏单元与所述起偏器的第一起偏单元对应且偏振方向互相垂直，所述第二检偏单元与所述起偏器的第二起偏单元对应且偏振方向互相垂直。
2.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一取向层和所述第二取向层均包括奇数列和偶数列，第一取向层的奇数列、第二取向层的奇数列与所述起偏器的第一起偏单元相对应，第一取向层的偶数列、第二取向层的偶数列与所述起偏器的第二起偏单元相对应；所述第一取向层的奇数列和所述第二取向层的偶数列具有第一取向方向，所述第一取向层的偶数列和所述第二取向层的奇数列具有第二取向方向，所述第一取向方向和所述第二取向方向分别与所述起偏器产生的两种线偏振光的偏振方向相同。
3.如权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一取向层的每一列奇数列和每一列偶数列分别与所述3D显示装置的每一列子像素相对应。
4.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述检偏器为第一双向金属光栅偏光片。
5.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，还包括1/4波片，所述1/4波片位于所述检偏器和所述第二衬底基板之间，所述1/4波片的光轴分别与所述起偏器产生的偏振方向相互垂直的两种线偏振光的偏振方向呈45°角。
6.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，还包括防反射层，所述防反射层位于所述第二衬底基板远离所述检偏器的一侧。
7.如权利要求1-6任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述起偏器为第二双向金属光栅偏光片。
8.如权利要求1-6任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一起偏单元包括层叠设置的第一偏光片和1/2波片，所述第二起偏单元包括第二偏光片，所述第一偏光片和所述第二偏光片一体成型。
9.如权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一偏光片、所述第二偏光片和所述1/2波片位于所述第一衬底基板远离所述第一取向层的一侧，且所述1/2波片位于所述第一偏光片和所述第一衬底基板之间。
10.如权利要求1-4任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一起偏单元的宽度、第二起偏单元的宽度、第一检偏单元的宽度、第二检偏单元的宽度、第一取向层的奇数列的宽度、第一取向层的偶数列的宽度、第二取向层的奇数列的宽度和第二取向层的偶数列的宽度均相等。
11.如权利要求1-6任一项所述的3D显示装置，其特征在于，还包括彩膜层，所述彩膜层位于第一衬底基板和第二衬底基板之间。
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