专利名称：立体显示装置及其制作方法
技术领域：
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种立体显示装置及其制作方法。
背景技术：
液晶材料广泛运用于3D显示的各个领域，如2D/3D切换、3D液晶狭缝以及液晶透镜，都是利用液晶分子折射率的可变性。液晶分子的配向方向与入射光的偏振方向有紧密的联系，对于同一配向方向的液晶分子来说，不同偏振方向的入射光有着不同的折射率。在利用液晶材料做液晶狭缝、液晶透镜或者2D/3D切换时，即作为液晶光栅时，一般的整体3D液晶显示的结构即为液晶光栅和液晶显示器上下叠加的叠层结构，称为3D液晶显示器。在3D液晶显示器工作时，如果从下面液晶显示器过来的入射光的偏振方向与液晶光栅中液晶分子的配向方向不一致，所述入射光在通过液晶光栅中液晶分子的过程中， 会产生两个正交的分量进行传播，其中一个分量与液晶分子e光光轴平行，另一个分量与其垂直。垂直的分量在穿过液晶分子时，其折射率不受液晶分子排列方式的影响，因此在进行3D显示时，此部分分量的光线便不受到人为控制，从而在显示中形成串扰，影响3D显示效果。上述3D液晶显示器中，上层液晶光栅的液晶分子的配向方向为平行或者垂直液晶光栅中像素电极阵列的排列方向，所述液晶分子的配向方向与入射光的偏振方向之间会存在一个夹角Φ (0° <Φ<90° )。因此需要解决入射光的偏振方向与液晶光栅中液晶分子的配向方向不一致，造成串扰的问题。在现有的解决方案中，一般是采用在下层液晶显示器多加一层偏光片或者液晶光栅来改变进入上层液晶光栅的入射光的偏振方向，使其与液晶光栅中液晶分子的配向方向一致。然而，增加偏光片会降低显示亮度，增加液晶光栅会明显增加整个显示装置的厚度， 同时还增加了成本。如何在不增加成本和3D液晶显示器的厚度、并保证显示亮度的情况下，降低显示串扰，成为一亟需解决的难题。
发明内容
本发明主要解决显示串扰的技术问题，是提供一种立体显示装置及其制作方法， 能够在保证显示亮度且基本不增加成本和显示装置的厚度的情况下降低显示串扰的问题。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种立体显示装置，包括层叠设置的液晶光栅和显示器；偏光片，位于该显示器和液晶光栅之间，其中，该偏光片为该显示器自带的偏光片或外置偏光片；该液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行于该偏光片的光轴方向。作为上述立体显示装置的进一步改进，该显示器包括显示器像素阵列，该液晶光栅电极阵列的排列方向与显示器像素阵列的排列方向形成一夹角。作为上述立体显示装置的进一步改进，该夹角为10°。在另外一个实施例中，该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与该液晶光栅电极阵列的排列方向形成25° 75°的夹角。在另外一个实施例中，该液晶光栅电极阵列的排列方向与该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向夹角为30°、45°或60°。作为上述立体显示装置的进一步改进，该自带偏光片的显示器为液晶显示器，该外置偏光片的显示器为有机电激光显示器或等离子显示板显示器。作为上述立体显示装置的进一步改进，该液晶光栅为液晶透镜光栅或液晶狭缝光栅。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是提供一种立体显示装置的制作方法，包括步骤Si，提供液晶光栅和显示器，该液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，该显示器自带偏光片，或该显示器本身不具有偏光片，在该显示器本身不具有偏光片时，另外提供外置偏光片；步骤S2，将该液晶光栅贴合到该显示器上，并将该偏光片设置在该显示器和液晶光栅之间，且该偏光片的光轴方向与该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行。作为上述方法的进一步改进，该显示器包括显示器像素阵列，该显示器的显示器像素阵列的排列方向与该液晶光栅电极阵列的排列方向形成的夹角为10°。作为上述方法的进一步改进，该液晶光栅电极阵列的排列方向与该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向夹角为30°、45°或60°。本发明的有益效果是本发明立体显示装置的液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行于显示器和液晶光栅之间偏光片的光轴方向，当平行于该偏光片的光轴方向的入射光穿过该液晶光栅液晶层时，其偏振方向与该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行，使得入射光在液晶分子的e光光轴上无分量产生，从而有效地降低立体显示串扰的现象。
图1是本发明立体显示装置其中一实施方式的结构示意图；图2是图1所述液晶光栅的其中一种实施方式结构示意图；图3是图1所述液晶光栅的另外一种实施方式结构示意图；图4是图1所述第一显示器的结构示意图；图5是图4所述第三偏光片的光轴方向与液晶光栅电极阵列的排列方向关系示意图；图6是图1所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向示意图；图7是本发明立体显示装置的另一实施方式的结构示意图；图8是图7所述第二显示器的其中一种实施方式的结构示意图；图9是图7所述第二显示器的另一种实施方式的结构示意图；图10是图7所述液晶光栅电极阵列的排列方向与外置偏光片的光轴方向关系示意图；图11是本发明立体显示装置的制作方法的流程示意图；图12是图7所述液晶光栅的液晶分子的配向方向与液晶光栅电极阵列的排列方向平行时的光程差曲线图；以及
图13是液晶光栅的液晶分子的配向方向与液晶光栅电极阵列的排列方向成45° 时的光程差曲线图。
具体实施例方式请参阅图1到图6，本发明立体显示装置第一实施例包括层叠设置的液晶光栅10和第一显示器11。在本实施例中，该液晶光栅10为液晶狭缝光栅，该液晶狭缝光栅包括依序设置的上偏光片100、下偏光片101、上基板102、下基板103、上电极104、下电极105、上配向膜106、下配向膜107以及狭缝光栅液晶层108。该上电极104和该下电极105均是条形电极，并且两者的排列方向相互垂直，该上电极104和该下电极105按一定的列或一定的行的方向排列以组合成狭缝光栅电极阵列；该上配向膜106和该下配向膜107对夹在其间的该狭缝光栅液晶层108的液晶分子进行配向，使得该液晶分子的配向方向(预倾角)与该狭缝光栅电极阵列的排列方向形成一夹角，该夹角为25° 75°，优选地为30°、45°或60°，其中，可以通过摩擦配向或者光配向的方式对该上配向膜106和该下配向膜107进行制作，接着把该上配向膜106和该下配向膜107分别贴合于上基板102和下电极105，并在该上配向膜106和该下配向膜 107之间灌注该狭缝光栅液晶层108。请参阅图3，在另一实施例中，该液晶光栅10为液晶透镜光栅，该液晶透镜光栅包括第一基板200、第二基板201、第一电极202、第二电极203以及透镜光栅液晶层 204，其中，该第一基板200、第一电极202、透镜光栅液晶层204、第二电极203以及该第二基板201依序层叠设置；该第一电极202和该第二电极203均为条形电极，两者的排列方向相互垂直，该第一电极202和该第二电极203按一定的列或一定的行的方向排列以组合成透镜光栅电极阵列；当然，该第一电极202和该透镜光栅液晶层204之间还包括第一配向膜(图未示)，同样，该第二电极203和该透镜光栅液晶层204之间也包括第二配向膜(图未示)，该第一配向膜和该第二配向膜通过光配向或摩擦配向制作得到。如前所述，该第一配向膜和该第二配向膜使得该透镜光栅液晶层204的液晶分子的配向方向与该透镜光栅电极阵列的排列方向形成一夹角，该夹角为25° 75°，优选地为30°、45°或60°。其中，为方便描述，将该狭缝光栅液晶层108和该透镜光栅液晶层204统称为液晶光栅液晶层。请参阅图4，在本实施例中，该第一显示器11为IXD显示器(Liquid Crystal Display,液晶显示器)，该IXD显示器包括依序层叠设置的第三偏光片300、第三基板301、第三电极302、液晶显示器液晶层 303、第四电极304、第四基板305和第四偏光片306 ；该第三电极302和该第四电极304按一定的行或一定的列的方向进行排列，该第三电极302和该第四电极304组合成矩阵式的显示器电极阵列，该显示器电极阵列形成对应的第一显示器像素阵列；当然，该IXD显示器还包括设于该第三电极302和该液晶显示器液晶层303之间的第三配向膜(图未示)、设于该第四电极304和该液晶显示器液晶层303之间的第四配向膜(图未示)。该第三配向膜和该第四配向膜进行摩擦或光配向制得。该第三配向膜和该第四配向膜使得灌注于其中的液晶显示器液晶层303的液晶分子的配向方向达到预定的角度，在本实施例中对该液晶显示器液晶层303的液晶分子的配向方向不作限定。请参阅图5和图6，在本实施例中，该液晶光栅和该第一显示器层叠设置当该液晶光栅为液晶狭缝光栅时，该第一显示器像素阵列的排列方向与该狭缝光栅电极阵列的排列方向之间形成指定的第一夹角(优选地为10° )；当该液晶光栅为液晶透镜光栅时，该第一显示器像素阵列的排列方向与该透镜光栅电极阵列的排列方向之间形成指定的第二夹角(优选地为10° )。其中，为结合实施例方便描述，在此处将该狭缝光栅电极阵列和该透镜光栅电极阵列统称为液晶光栅电极阵列1。该第三偏光片的光轴方向310平行于该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向 1122，该液晶光栅贴合到该第三偏光片上，该IXD显示器产生的显示光线经该第三偏光片后形成线性偏振光并入射到该液晶光栅。其中，如图6所示，该液晶光栅液晶层1的液晶分子的配向方向1122与该透镜光栅电极阵列1的排列方向形成一夹角，该夹角为25° 75°，优选地为30°、45°或60°。此时，该显示光线经该第三偏光片出射后，其偏振方向与该第三偏光片的光轴方向310平行，即该线性偏振光的偏振方向平行于该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向 1122，因此不会在液晶分子上产生e光光轴的分量，降低了立体显示时的串扰现象。请参阅图7到图10，本发明立体显示装置第二实施例包括依序层叠设置的液晶光栅10、外置偏光片13和第二显示器12。如前所述，该液晶光栅10是该液晶狭缝光栅或该液晶透镜光栅；该外置偏光片13的光轴方向110平行于该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向1122，其中，如前所述，该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与该液晶光栅电极阵列的排列方向形成一夹角，该夹角为25° 75°，优选地为30°、45°或60° ；请参阅图8，在优选的实施例中，该第二显示器12为OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示器，该OLED显示器包括依序层叠设置的阴极120、发射层121、导电层122、阳极123以及基底124 ；该阴极120和该阳极123均为条形电极，两者相互垂直，该阴极120和该阳极123 按一定的列或一定的行的方向排列以组合成OLED显示器像素阵列。请参阅图9，在另外的实施例中，该第二显示器12为PDP(Plasma Display Panel, 等离子显示板)显示器，该PDP显示器包括依序层叠设置的前玻璃衬底130、公共电极131、荧光粉层132、地址电极133以及后玻璃衬底134 ；该公共电极131和该地址电极133均为条形电极，两者相互垂直，该公共电极131 和该地址电极133按一定的行或一定的列排列以组合成PDP显示器像素阵列。其中，为方便描述，此处将该OLED显示器像素阵列和该PDP显示器像素阵列统称为第二显示器像素阵列。
请再次参阅图6和图10，本实施例的有益效果当该第二显示器12的显示光线经过该外置偏光片13出射后形成线性偏振光，其偏振方向与该外置偏光片13的光轴方向110 平行；由于该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向1122与该外置偏光片13的光轴方向110平行，该线性偏振光进入该液晶光栅10，其偏振方向与该液晶分子的配向方向1122 平行，该线性偏振光在该液晶分子上无e光光轴的分量，降低了立体显示时的串扰现象。请一并参阅图11，图11是本发明立体显示装置的制作方法的流程示意图。本发明立体显示装置的制作方法包括步骤Si，提供液晶光栅和显示器，该液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，该显示器自带偏光片，或该显示器本身不具有偏光片，在该显示器本身不具有偏光片时，另外提供外置偏光片；步骤S2，将该液晶光栅贴合到该显示器上，并将该偏光片设置在该显示器和液晶光栅之间，且该偏光片的光轴方向与该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行。在本实施例中，该显示器包括显示器像素阵列，该显示器像素阵列的排列方向与该液晶光栅电极阵列的排列方向形成的夹角为10°，当然，也可以为15°或20°。在本实施例中，该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与该液晶光栅电极阵列的排列方向形成的夹角为30°、45°或60°，但不限于此。在本实施例中，该液晶光栅电极阵列的排列方向与该显示器的显示器像素阵列的排列方向形成指定的夹角，使得本发明立体显示装置能有效地降低摩尔条纹现象，而该液晶光栅液晶层的液晶分子的排列方向平行于偏光片(或外置偏光片)的光轴方向，使得入射光在通过该液晶分子的过程中，不会产生e光光轴的分量，降低了立体显示的串扰现象。请参阅图12和图13，图12是液晶光栅的液晶分子的配向方向与液晶光栅电极阵列的配向方向平行时的光程差曲线图，图13是液晶光栅的液晶分子的配向方向与液晶光栅电极阵列的排列方向成45°时的光程差曲线图。利用软件模拟仿真进行仿真，从图12和图13的光程差曲线对比可以看到，本发明立体显示装置在进行立体显示时，其得到的实验光程差曲线与入射光的光轴方向和液晶分子的配向方向完全一致时的光程差曲线基本相同。本发明立体显示装置及其制作方法，将液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与偏光片的光轴方向平行，使得从该偏光片透过的入射光进入该液晶光栅时，与液晶光栅内的液晶分子的配向方向平行，无e光光轴的分量，因此降低了串扰现象。本发明无需增加液晶光栅或者偏光片，因此在基本不增加成本和显示装置的厚度，且保证显示亮度和质量的情况下，能够有效地降低立体显示串扰的问题。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种立体显示装置，其特征在于，包括层叠设置的液晶光栅和显示器；偏光片，位于所述显示器和液晶光栅之间，其中，所述偏光片为所述显示器自带的偏光片或外置偏光片；所述液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行于所述偏光片的光轴方向。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于所述显示器包括显示器像素阵列；所述液晶光栅电极阵列的排列方向与显示器像素阵列的排列方向形成一夹角。
3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于所述夹角为10°。
4.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与所述液晶光栅电极阵列的排列方向形成25° 75°的夹角。
5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于所述液晶光栅电极阵列的排列方向与所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向夹角为30°、45°或60°。
6.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于所述自带偏光片的显示器为液晶显示器，所述外置偏光片的显示器为有机电激光显示器或等离子显示板显示器。
7.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于所述液晶光栅为液晶透镜光栅或液晶狭缝光栅。
8.一种立体显示装置的制作方法，其特征在于，包括步骤Si，提供液晶光栅和显示器，所述液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，所述显示器自带偏光片，或所述显示器本身不具有偏光片，在所述显示器本身不具有偏光片时，另外提供一偏光片；步骤S2，将所述液晶光栅贴合到所述显示器上，并将所述偏光片设置在所述显示器和液晶光栅之间，且所述偏光片的光轴方向与所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述显示器包括显示器像素阵列，所述显示器的显示器像素阵列的排列方向与所述液晶光栅电极阵列的排列方向形成的夹角为 10°。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述液晶光栅电极阵列的排列方向与所述液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向夹角为30°、45°或60°。
全文摘要
本发明公开了一种立体显示装置及其制作方法，所述装置包括层叠设置的液晶光栅和显示器；偏光片，位于该显示器和液晶光栅之间，其中，该偏光片为该显示器自带的偏光片或外置偏光片；该液晶光栅包括液晶光栅电极阵列和液晶光栅液晶层，该液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向平行于该偏光片的光轴方向。本发明液晶光栅液晶层的液晶分子的配向方向与该偏光片的光轴方向平行，当入射光透过该偏光片进入该液晶光栅时，在液晶分子上无e光光轴的分量，有效地降低立体显示串扰。
文档编号G02B27/26GK102314018SQ20111025880
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者张晶 申请人:深圳超多维光电子有限公司