裸眼三维显示装置的制作方法

本实用新型至少一实施例涉及一种裸眼三维显示装置。

背景技术：

随着液晶显示技术的发展，三维(three dimensional，3D)显示技术越来越备受关注，3D显示技术可以使得画面变得立体逼真，其原理在于利用人眼左右眼分别接受不同的画面，经过大脑对图像信息进行叠加重生，重新构建立体显示效果的影像。

技术实现要素：

本实用新型的至少一实施例涉及一种裸眼三维显示装置，利用该裸眼三维显示装置，可以减少一张基板使用量，流程简化，同时无需贴合工艺，良率提高，减少高精度设备投入。由于减少一张基板的使用量，其放置高度减小，观看距离可以缩小，可以在较小的观看距离内获得较好的三维显示效果，例如，观看距离可由550mm缩短至150mm，从而达到手机使用距离。

本实用新型的至少一实施例提供了一种裸眼三维显示装置。该裸眼三维显示装置包括：二维显示面板，所述二维显示面板包括第一基板、第二基板和设置在所述第一基板和所述第二基板之间的第一液晶层；第三基板，在所述第二基板远离所述第一基板的一侧与所述第二基板相对设置；第二液晶层，设置在所述第二基板与所述第三基板之间；在所述第二基板靠近所述第三基板的一侧设置第一电极，在所述第三基板靠近所述第二基板的一侧设置第二电极，所述第一电极和所述第二电极被配置来对所述第二液晶层中的液晶施加电场形成分光装置以进行三维显示。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为一种液晶光栅示意图；

图2为一种裸眼三维显示装置示意图；

图3为一种裸眼三维显示装置放置高度示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的一种裸眼三维显示装置示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的一种裸眼三维显示装置示意图；

图6为本实用新型一实施例提供的一种裸眼三维显示装置示意图。

附图标记：

01-二维显示面板；011-下基板；012-上基板；013-液晶层；015-上偏光板；016-下偏光板；017-封框胶；02-液晶光栅；020-封框胶；021-上基板；022-液晶层；023-条状电极；024-面状电极；025-上偏光板；026-触控层；027-绝缘层；028-下基板；029-下偏光板；03-光学胶带(OCR)/光学透明树脂(OCA)；04-放置高度；100-二维显示面板；101-第一基板；102-第二基板；103-第一液晶层；104-对位标记；105-偏光层；106-第一偏光板；107-第一封框胶；200-分光装置；201-第三基板；202-第二液晶层；203-第一电极；204-第二电极；205-第二偏光板；206-触控电极；207-绝缘层；208-第二封框胶。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了实现三维(3D)显示效果，可以在显示屏上增加一层液晶光栅。如图1所示，液晶光栅一般是由上偏光板025、下偏光板029、上基板021、下基板028及上下基板之间的液晶层022组成，上下基板可分别具有条状电极和面状电极。加电时，条状电极与面状电极正对区域液晶分子发生偏转，液晶分子垂直基板排列，光线无法穿透，形成暗区(黑区)；无条状电极区的液晶分子不受电场作用，不发生偏转，光线穿透液晶盒(Cell)，形成亮区，这样就可形成多条明暗相间的条状条纹。例如，在此模式下，当左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼，同理当右眼看到图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左右眼将可视画面分开，实现3D显示效果。

具有触控功能的裸眼3D触控显示面板，需要将液晶光栅和二维(2D)显示面板贴合在一起形成，如图2所示。液晶光栅制作方式可如下：在上基板021上制作触控层026、绝缘层027、面状电极024，在下基板028上制作条状电极023，最后将上基板021和下基板028进行对盒，并注入液晶层022，然后通过封框胶020进行密封，从而形成具有触控功能的液晶光栅02。2D显示面板01包括上基板012、下基板011、位于上基板012与下基板011之间的液晶层013，以及上偏光板015和下偏光板016，最后通过封框胶017进行密封。液晶光栅02和2D显示面板01可通过光学胶带(OCR)/光学透明树脂(OCA)03贴合在一起，形成最终裸眼3D触控显示模组。

通常的主动式裸眼3D显示模组，需要液晶光栅02和2D显示面板01通过OCR/OCA 03贴合，如图3所示。需要满足以下要求：(1)液晶光栅02通常需要两层基板，其工艺流程复杂；(2)为获得裸眼3D显示效果，仍需要将液晶光栅02与2D显示面板01进行贴合；(3)要求贴合对位精度为±5μm，这对贴合设备要求相当高，量产效率不高；(4)由于3D显示模组需要4片基板，为保证3D显示效果，对放置高度04有一定要求(一般来说观看距离越近，放置高度越小)，由于基板厚度的影响，会使得观看距离较远，这样3D显示效果将会较差，不能很好的呈现3D立体效果。放置高度例如是指液晶光栅02下基板028的厚度、2D显示面板01的上基板012的厚度以及液晶光栅02下基板028与2D显示面板01的上基板012之间的层的厚度的总和。

本实用新型的至少一实施例提供了一种裸眼三维显示装置。该裸眼三维显示装置包括二维显示面板、第三基板、第二液晶层、第一电极和第二电极，二维显示面板包括第一基板、第二基板和设置在第一基板和第二基板之间的第一液晶层；第三基板在第二基板远离第一基板的一侧与第二基板相对设置；第二液晶层设置在第二基板与第三基板之间；在第二基板靠近第三基板的一侧设置第一电极，在第三基板靠近第二基板的一侧设置第二电极，第一电极和第二电极被配置来对第二液晶层中的液晶施加电场形成分光装置以进行三维显示。

本实用新型的至少一实施例提供的裸眼三维显示装置，可以减少一张基板使用量，流程简化，同时无需贴合工艺，良率提高，减少高精度设备投入。由于减少一张基板的使用量，其放置高度减小，观看距离可以缩小，可以在较小的观看距离内获得较好的三维显示效果，可达到手机使用距离。

以下通过几个实施例予以说明。

实施例一

本实施例提供了一种裸眼三维显示装置，如图4所示，该裸眼三维显示装置包括二维显示面板100。二维显示面板100包括第一基板101、第二基板102和设置在第一基板101和第二基板102之间的第一液晶层103。该裸眼三维显示装置还包括第三基板201、第二液晶层202、第一电极203和第二电极204。第三基板201在第二基板102远离第一基板101的一侧与第二基板102相对设置。第二液晶层202设置在第二基板102与第三基板201之间。在第二基板102靠近第三基板201的一侧设置第一电极203，在第三基板201靠近第二基板102的一侧设置第二电极204。第一电极203和第二电极204被配置来对第二液晶层202中的液晶施加电场使得第二液晶层202中的液晶旋转形成分光装置(液晶分光装置)200以进行3D显示。

本实施例中，分光装置200中的一组电极设置在第二基板102远离第一基板101的一侧，二维显示面板100和分光装置200共用第二基板102。即，第二基板102既作为二维显示面板100的上基板，也同时作为分光装置200的下基板，该裸眼三维显示装置仅包括三个基板，与通常的裸眼三维显示装置需要4片基板相比，减少了一张基板，放置高度减小，观看距离可以缩小，例如，观看距离可由550mm缩短至150mm，达到手机使用距离。并且也省去了将分光装置200与二维显示面板100进行贴合的过程，流程简化，良率提高，减少了高精度设备的投入。

例如，第一电极203和第二电极204的材料可以是透明导电材料，例如可包括掺铝氧化锌、氧化铟锡或氧化铟锌中的任意一种，本实用新型实施例对此不做任何限制。

例如，第一电极203和第二电极204至少之一包括多个条状电极。例如，第一电极203和第二电极204之一包括多个条状电极，另一个为面状电极，或者，第一电极203和第二电极204均包括多个条状电极。多个条状电极互相平行。加电时，条状电极与面状电极正对区域或者两组条状电极正对区域的液晶分子发生偏转，光线无法穿透，形成暗区(黑区)；无条状电极区的液晶分子不偏转，光线穿透液晶盒，形成亮区，这样就形成明暗相间的条状条纹，可与二维显示面板100的子像素(例如，RGB)形成特定的遮挡关系。在此模式下，当左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼，同理当右眼看到图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左右眼将可视画面分开，实现3D显示效果。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，第一电极203设置在第二基板102上，第一电极203包括多个条状电极，第二电极204为面状(板状)电极。从而，可采用构图工艺制作条状的第一电极203，使得第一电极203与子像素间误差减少，精度提高，可以获得较好的3D显示效果。与条状电极形成在第三基板201上相比，因对盒精度低于构图工艺的精度，3D显示效果更好。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，为了获得分光装置与2D显示面板之间的较好的对位效果，如图4所示，第二基板102上还包括用于制作第一电极203的对位标记104。例如，对位标记104设置在第二基板102靠近第一基板101的一侧。第一电极203中的条状电极通过对位标记104进行对位，要求其与二维显示面板100的第二基板102上的像素的对位精度控制在±5μm内，这样才能使得相应像素进入人的左右眼，形成3D视觉效果。如图4所示的一个对位标记104仅为示意性标注，还可以是两个或更多个，在此不作限定。

例如，条状电极可以与裸眼三维显示装置的子像素的行方向或列方向呈10°～15°夹角，从而能够较好的避开干扰条纹的出现。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，该裸眼三维显示装置还包括偏光层105，偏光层105设置在第二基板102靠近第三基板201的一侧。第一电极203与偏光层105直接接触，省去了将分光装置200与二维显示面板100进行贴合的过程，良率提高，减少了高精度设备的投入。与通常的贴合工艺中分光装置下基板与2D显示面板上基板之间需要使用两个偏光板相比，本示例提供的裸眼三维显示装置可减少偏光板的数量，从而进一步减小放置高度。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，该裸眼三维显示装置还包括第一偏光板106，第一偏光板106的透光轴方向垂直于偏光层105的透光轴方向，可使得2D液晶显示面板实现2D显示。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，还包括第二偏光板205，可对多个条状电极施加等值的电压，使得分光装置构成液晶光栅。第一偏光板106设置在第一基板101远离第二基板102的一侧；第二偏光板205设置在第三基板201远离第二基板102的一侧。第一偏光板106和第二偏光板205的透光轴方向设置成相同方向，并与偏光层105的透光轴方向相互垂直，以能实现3D显示功能。例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，通过调节分光装置200中第一电极203和第二电极204之间的电压还可以使第二液晶层202中的液晶通过偏转不同角度形成柱状透镜形式(例如，可对整面电极施加一定的电压，对多个条状电极施加电压不同，形成柱状透镜形式)，以进行3D显示。此情况下，可以不设置第二偏光板205。例如，第一电极203中的条状电极宽度一般大于5μm。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，该裸眼三维显示装置还包括触控电极206，触控电极206可设置在第三基板201靠近第二基板102的一侧。例如，该触控电极206比第二电极204更靠近第三基板201，从而可获得较好的触控效果。触控电极206与第二电极204之间设置有一层透明绝缘层207。该触控电极206可为多个相互独立的呈矩阵排列的自电容电极，例如当有手指触摸时，手指的电容将会叠加到对应的触控电极上，通过检测各触控电极的电容值变化可以判断出触控位置。裸眼三维显示装置也可以为互电容的触控模式，例如，该触控电极206包括多个触控驱动电极或多个触控感应电极、或者包括相互绝缘的多个触控驱动电极和多个触控感应电极。当触控电极206为触控感应电极时，触控驱动电极可由其它层复用，例如条状的第一电极或者第二电极复用为触控驱动电极。此时，触控电极可包括多个互相平行的条状电极，并与条状的第一电极或者第二电极相互垂直。当有手指触摸触控面板时，影响了触摸点附近电容的耦合，从而改变了触摸点附近电容的电容量。通过检测这种电容值的变化从而判断出触控位置。因此，设置该触控层206可实现触控功能，进一步提高人机互动性。

例如，触控电极206的材料可以是透明导电材料，例如包括掺铝氧化锌、氧化铟锡或氧化铟锌中的任一种，本实施例对此不做任何限制。

例如，在本实施例一示例提供的裸眼三维显示装置中，如图4所示，第一液晶层103通过第一封框胶107密封在第一基板101与第二基板102之间；第二液晶层202通过第二封框胶208密封在第二基板102与第三基板201之间。

实施例二

本实施例提供一种裸眼三维显示装置，与实施例一不同的是，如图5所示，该裸眼三维显示装置的偏光层105设置在第二基板102靠近第一基板的101一侧。第一电极203与第二基板102直接接触。从而，可利于第一电极203的制作。

实施例三

本实施例提供一种裸眼三维显示装置，与实施例一不同的是，如图6所示，触控电极206包括多个相互独立的呈矩阵排列的自电容电极，触控电极206的多个自电容电极与第二电极204的多个条状电极同层且彼此绝缘设置。例如，可在相邻两个条状电极之间设置至少一列自电容电极，每一列自电容电极包括多个相互独立的自电容电极。从而，可以节省工艺，提高效率。

例如，触控电极206和第二电极204的多个条状电极可采用分时驱动方式进行驱动，可减少触控信号和3D显示信号之间的干扰。

本实用新型实施例还提供一种裸眼三维显示装置的制造方法，该方法包括如下步骤。

形成二维显示面板，二维显示面板包括第一基板、第二基板和设置在第一基板和第二基板之间的第一液晶层；

在第二基板远离第一基板的一侧形成第一电极；

在第三基板上形成第二电极；

将形成第一电极的二维显示面板与形成第二电极的第三基板对盒，并在第二基板与第三基板之间形成第二液晶层，第一电极和第二电极被配置来对第二液晶层中的液晶施加电场形成分光装置以进行三维显示。

一个示例中，裸眼三维显示装置的制造方法包括如下步骤。

S1：形成二维显示面板，二维显示面板包括第一基板、第二基板和设置在第一基板和第二基板之间的第一液晶层；

S2：在第二基板远离第一基板的一侧依次制作偏光层、第一电极；

S3：在第三基板下表面依次制作触控层、绝缘层和第二电极；

S4：将制备完成的二维显示面板和第三基板进行对盒，并注入液晶以在第二基板和第三基板之间形成第二液晶层，可通过封框胶密封形成分光装置；

S5：在上述二维显示面板和分光装置的组合的上下表面贴附第一偏光板和第二偏光板，形成最终的裸眼三维显示装置。

例如，在第二基板远离第一基板的一侧可通过纳米压印技术形成偏光层；在偏光层上通过溅射工艺、曝光、刻蚀形成第一电极，第一电极通过对位标记对位，要求其与第二基板的像素的对位精度控制在±5μm内，以能使得相应像素进入人的左右眼，形成3D视觉效果。在第三基板下表面制作触控层，此触控层可为单层设计，也可为多层设计。在完成触控层后继续制备绝缘层，此绝缘层用于阻隔触控层和第二电极，防止发生短路。在绝缘层后再制作一层第二电极。然后，将二维显示面板和第三基板对位成盒，同时注入液晶形成第二液晶层，形成裸眼三维显示装置。第二电极和第一电极形成电场驱动液晶旋转以形成分光装置。

例如，纳米压印技术是通过模版，将图形转移到相应的衬底上，转移的媒介通常是一层很薄的聚合物膜，通过热压或者辐照等方法使其结构硬化从而保留下转移的图形。首先在衬底上涂上一薄层热塑性高分子材料，升温并达到此热塑性材料的玻璃化转变温度(Tg)之上。热塑性材料在高弹态下，黏度降低，流动性增强，随后将具有纳米尺度的模具压在上面，并施加适当的压力。热塑性材料会填充模具中的空腔，在此过程中，热塑性材料的厚度应较模具的空腔高度要大，从而避免模具与衬底的直接接触而造成损伤。模压过程结束后，温度降低使热塑性材料固化，因而能具有与模具重合的图形。随后移去模具，并进行各相异性刻蚀去除残留的聚合物，得到热塑性材料的图形。接下来进行图形转移。图形转移可以采用刻蚀或者剥离的方法。刻蚀技术以热塑性材料的图形为掩膜，对其下面与其接触的膜层进行各向异性刻蚀，从而得到相应的图形。剥离工艺先在衬底上的热塑性材料的图形上镀一层金属薄膜(因设置的热塑性材料的图形，金属薄膜不连续，热塑性材料的图形的侧剖面例如可为倒梯形结构)，然后用有机溶剂溶解掉热塑性聚合物材料，其上的金属也将被剥离，与衬底紧密接触的金属薄膜得以保留，从而获得转移图形。通过这种方法可以形成压印偏光层。

例如，偏光层材质为高分子材料。例如，偏光层可包括碘系偏光层和染料系偏光层。进一步的，偏光层可包括碘类聚乙烯醇型(I-PVA)和二色性有机染料型等，但不限于此。不同于通常的拉伸方式，本实用新型可采用先形成高分子膜，再采用纳米压印的方式来形成偏光层。本实用新型对于偏光层材质和热塑性材料的材质不做限定。

本实用新型通过上述制作方法得到的裸眼三维显示装置，可达到以下至少之一的有益效果：(1)利用第二基板背侧制作第一电极，减少一张基板使用量，流程简化；(2)无需贴合工艺，工艺流程简化，良率提高，减少高精度设备投入；(3)只需要在设计时在第二基板侧预留对位标记，在第二基板背侧制作第一电极时，利用第二基板预留对位标记对位，可以将精度控制在±5μm内；(4)由于基板使用量减少一张基板，其放置高度减小，观看距离可以缩小，3D显示效果得到确保，采用此实用新型观看距离可由550mm缩短至150mm，达到手机使用距离。

有以下几点需要说明：

(1)除非另作定义，本实用新型实施例以及附图中，同一附图标记代表同一含义。

(2)本实用新型实施例附图中，只涉及到与本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(3)为了清晰起见，在用于描述本实用新型的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。