专利名称：偏振光转换结构及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动立体显示技术领域，尤其涉及一种偏振光转换结构及包括该结构的2D/3D可转换自动立体显示装置。
背景技术：
自动立体显示是指运用光学、微电子技术、计算机技术等，在二维(2D)显示平面上获取的立体左右眼图像时，以三维(3D)立体形式显示出来，即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3D物体的感觉。自动立体显示技术应用广泛，能极大的提高视觉信息的再现量，因此，成为当前世界上显示技术领域研究的一个热点。 自动立体显示装置一般有两种形式狭缝光栅式和微透镜阵列式。微透镜阵列自动立体显示装置包括显示面板和安装在显示面板前方的微透镜阵列，通过该微透镜阵列，使人的左右眼产生视差，左眼看到左眼图片，右眼看到右眼图片，从而实现3D显示。。传统微透镜阵列式立体显示装置无法实现2D/3D的转换，给使用带来了极大的不便。针对这一需求，出现了很多新的研究。比如为透镜表面镀导电层，以此为一个电极，再加一个透明平板电极做成液晶盒，通过控制液晶指向矢来改变光的传播从而达到2D/3D的转换。但是在微透镜阵列表面加镀导电层非常困难；而且，由于微透镜阵列和平板电极间距较大，电场很小，使得液晶响应时间长，2D/3D切换困难。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种可实现2D/3D转换、转换响应时间短、且显示效果好的显示装置。( 二 )技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种偏振光转换结构，该偏振光转换结构为横向电场驱动的蓝相液晶盒，用于将入射的线性偏振光偏振方向不改变或偏振方向改变90°出射。优选地，所述横向电场驱动的蓝相液晶盒包括两层基板以及所述两层基板之间填充的蓝相液晶，所述两层基板中的任一层上形成有正负交替排列的条状电极，所述电极的排列方向与自所述显不面板入射的所述线性偏振光的偏振方向成45°夹角。本发明还提供了一种显示装置，包括上述的偏振光转换结构。优选地，该装置还包括显示面板，用于输出显示图像，且输出的光线为线性偏振光。优选地，该装置还包括透镜组件，用于对来自所述偏振光转换结构的所述出射光表现为平透镜或凸透镜。
优选地，所述透镜组件包括单折射率透镜及双折射率透镜，所述单折射率透镜与所述双折射率透镜的曲面相互契合。优选地，所述单折射率透镜为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，所述双折射率透镜为多个凹透镜组成的凹透镜阵列。优选地，所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的两个折射率中的一个，且大于所述双折射率透镜的两个折射率中的另外一个。优选地，所述双折射率透镜为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，所述单折射率透镜为多个凹透镜组成的凹透镜阵列。优选地，所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的两个折射率中的一个，且小于所述双折射率透镜的两个折射率中的另外一个。(三)有益效果 本发明的显示装置可实现2D/3D的模式转换，由于采用横向电场驱动的蓝相液晶盒，提高了显示效果，简化了装置的制备工艺，并缩短了 2D/3D转换的响应时间。
图I为依照本发明一种实施方式的显示装置的结构示意图；图2a-图2b分别为实施例I的显示装置不加电及加电运行时的原理示意图；图3a-图3b分别为实施例2的显示装置不加电及加电运行时的原理示意图；图4a_图4b分别为实施例3的显示装置不加电及加电运行时的原理示意图；图5a-图5b分别为实施例4的显示装置不加电及加电运行时的原理示意图。
具体实施例方式本发明提出的显示装置，结合附图及实施例详细说明如下。本发明的显示装置可为0LED、等离子体或液晶显示装置等本领域技术人员所熟知的任意一种，在此不作为对本发明技术方案的限制。本发明的偏振光转换结构为横向电场驱动的蓝相液晶盒。如图I所示，依照本发明一种实施方式的显示装置包括显示面板I、依照本发明一种实施方式的偏振光转换结构2、以及透镜组件。在本发明中，显示面板I用于输出显示图像，且输出的光线为线性偏振光。偏振光转换结构2用于可控制地将自显示面板I入射的线性偏振光偏振方向不改变或偏振方向改变90°出射，并将出射光入射到透镜组件。透镜组件，用于对来自偏振光转换结构2的出射光表现为平透镜或凸透镜，以实现2D/3D的转换。其中，透镜组件包括单折射率透镜5a及双折射率透镜5b，其放置位置可为自偏振光转换结构2依次为单折射率透镜5a、双折射率透镜5b，或自偏振光转换结构2依次为双折射率透镜5b、单折射率透镜5a。单折射率透镜5a与双折射率透镜5b的曲面相互契合，单折射率透镜5a的折射率为nl，双折射率透镜5b的折射率为ne和no，nl等于ne或no，且大于或小于另外一个。实施例I如图2a_2b所示，在本实施例的显示装置中，显示面板I为一提供具有偏振光源的显示装置，此为成熟的现有技术，在此不做赘述。本实施例中，自显示面板I出射的偏振光以平行于纸面方向振动的方式向前传播，在图中直线代表光的传播方向，垂直于光的传播方向的短线及圆点均表不偏振方向，垂直于光的传播方向的短线表不的为平行于纸面方向振动的偏振方向，而圆点表示垂直纸面方向振动的偏振方向。偏振光转换结构2为横向电场驱动的蓝相液晶盒，包括两层玻璃基板2a、2b (也可为石英基板等其它本领域技术人员所熟知的任意透明基板)以及两层玻璃基板2a、2b之间填充的蓝相液晶4，其中，与显示面板I相邻的玻璃基板2a上形成有正负交替排列的多个条状电极3 (也可在玻璃基板2b上形成该电极3，且以下的实施例2-4中也如此)，且电极3的排列方向与入射到该结构中的偏振光的偏振方向成45°夹角，使得对该电极3加电时，蓝相液晶4在电场作用下指向矢与入射的偏振光的偏振方向夹角为45°，相位延迟为半波长，偏振方向正好改变90°。单折射率透镜5a为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，双折射率透镜5b作为多个凹透镜组成的凹透镜阵列，且单折射率透镜5a邻近偏振光转换结构2。双折射率透镜5b进一步包括玻璃基板8 (也可为石英基板等其它本领域技术人员所熟知的任意透明基板)以及填充在单折射率透镜5a与玻璃基板8之间的液晶6，玻璃基板8上形成有取向层7，使液晶 6长轴轴向平行于玻璃基板8取向，此为成熟的现有技术，在此不做赘述。本实施例中液晶6选用正性液晶。单折射率透镜5a的折射率η I与双折射率透镜5b的折射率ne和no存在关系nl = ne > no。如图2a所示，当偏振光转换结构2的电极3不加电时，蓝相液晶4各向同性，对光的偏振方向不会改变。自显示面板I出射的平行于纸面方向振动的偏振光进入横向电场驱动的蓝相液晶盒不改变偏振方向继续传播进入到透镜组件。光在折射率为nl的单折射率透镜5a中传播，而后进入液晶6形成的凹透镜中时，光的振动沿液晶分子长轴方向，液晶6形成的凹透镜对该光线的折射率为ne。由于nl =ne，所以此时光的传播方向不发生改变。此时为2D模式。如图2b所示，当偏振光转换结构2的电极3加电时，蓝相液晶4光轴沿电场方向排列。由于电极3与初始偏振光的偏振方向成45°夹角,所以此时蓝相液晶4与入射到其中的偏振光的夹角也是45°。蓝相液晶4光轴与入射偏振光偏振方向夹角45° ,相位延迟半波长，因此自显示面板I出射的平行于纸面方向振动的偏振光经过横向电场驱动的蓝相液晶盒后偏振方向改变90°，成为垂直纸面方向振动的偏振光。以此偏振方向进入到透镜组件，光在折射率为nl的单折射率透镜5a中传播，而后进入液晶6形成的凹透镜中时，光的振动沿液晶6分子短轴方向，液晶6形成的凹透镜对该光线的折射率为no。由于nl >no，所以此时光的传播方向发生改变。此时运行3D模式。实施例2如图3a_3b所示，本实施例的显示装置的结构与实施例I基本相同，不同之处在于，显不面板I的入射光的偏振方向与实施例I中的垂直，因此，本实施例中液晶6选用负性液晶。单折射率透镜5a的折射率nl与双折射率透镜5b的折射率ne和no存在关系nl
—ΠΟ Πθ ο如图3a所示，当偏振光转换结构2的电极3不加电时，蓝相液晶4各向同性，对光的偏振方向不会改变。自显示面板I出射的垂直纸面方向振动的偏振光进入横向电场驱动的蓝相液晶盒不改变偏振方向继续传播进入到透镜组件。光在折射率为nl的单折射率透镜5a中传播，进入液晶6形成的凹透镜中时，光的振动沿液晶分子短轴方向，而后液晶6形成的凹透镜对该光线的折射率为no。由于nl = no，所以此时光的传播方向不发生改变。此时为2D模式。如图3b所示，当偏振光转换结构2的电极3加电时，蓝相液晶4光轴沿电场方向排列。由于电极3与初始偏振光的偏振方向成45°夹角,所以此时蓝相液晶4与入射到其中的偏振光的夹角也是45°。蓝相液晶4光轴与入射偏振光偏振方向夹角45° ,相位延迟半波长，因此自显示面板I出射的垂直纸面方向振动的偏振光进入横向电场驱动的蓝相液晶盒后偏振方向改变90°，成为平行于纸面方向的振动偏振光。以此偏振方向进入到透镜组件，光在折射率为nl的单折射率透镜5a中传播，而后进入液晶6形成的凹透镜中时，光的振动沿液晶6分子短轴方向，液晶6形成的凹透镜对该光线的折射率为ne。由于nl >ne,所以此时光的传播方向发生改变。此时运行3D模式。实施例3
如图4a_4b所示，在本实施例的显示装置中，显示面板I与偏光转换结构2均与实施例I的显示装置中的结构相同，显示面板I的入射光的偏振方向也与实施例I中的相同。在本实施例的显示装置中，单折射率透镜5a为多个凹透镜组成的凹透镜阵列，双折射率透镜5b作为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，且双折射率透镜5b邻近偏振光转换结构2。双折射率透镜5b由填充在紧邻玻璃基板2b的玻璃基板8及单折射率透镜5a之间的液晶6形成，且玻璃基板8朝向双折射率透镜5b的一面上形成有取向层7，使液晶6长轴轴向平行于玻璃基板8取向，此为成熟的现有技术，在此不做赘述。液晶6采用负性液晶。单折射率透镜5a的折射率nl与双折射率透镜5b的折射率ne和no存在关系nl = ne < no。如图4a所示，当偏振光转换结构2的电极3不加电时，蓝相液晶4各向同性，对光的偏振方向不会改变。自显示面板I出射的平行于纸面方向振动的偏振光进入横向电场驱动的蓝相液晶盒不改变偏振方向继续传播进入到透镜组件。光在双折射率透镜5b中传播，此时，光的振动沿液晶6分子的长轴方向，该双折射率透镜5b对该光线的折射率为ne，而后进入折射率为nl的单折射率透镜5a。由于ne = nl，所以此时光的传播方向不发生改变。此时为2D模式。如图4b所示，当偏振光转换结构2的电极3加电时，蓝相液晶4光轴沿电场方向排列。由于电极3与初始偏振光的偏振方向成45°夹角,所以此时蓝相液晶4与入射到其中的偏振光的夹角也是45°。蓝相液晶4光轴与入射偏振光偏振方向夹角45° ,相位延迟半波长，因此自显示面板I出射的平行于纸面方向的偏振光经过横向电场驱动的蓝相液晶盒后偏振方向改变90°，成为垂直纸面方向振动的偏振光。以此偏振方向进入到透镜组件，光在双折射率透镜5b中传播，此时，光的振动沿液晶6分子的短轴方向，该双折射率透镜5b对该光线的折射率为no，而后进入折射率为nl的单折射率透镜5a。由于no >nl，所以此时光的传播方向发生改变。此时运行3D模式。实施例4如图5a_5b所示，本实施例的显示装置的结构与实施例3基本相同，不同之处在于，显不面板I的入射光的偏振方向与实施例3中的垂直,因此,本实施例中液晶6选用正性液晶。单折射率透镜5a的折射率nl与双折射率透镜5b的折射率ne和no存在关系nl—no Πθ ο
如图5a所示，当偏振光转换结构2的电极3不加电时，蓝相液晶4各向同性，对光的偏振方向不会改变。自显示面板I出射的平行于纸面方向振动的偏振光进入横向电场驱动的蓝相液晶盒不改变偏振方向继续传播进入到透镜组件。光在双折射率透镜5b中传播，此时，光的振动沿液晶6分子的短轴方向，该双折射率透镜5b对该光线的折射率为no，而后进入折射率为nl的单折射率透镜5a。由于no = nl，所以此时光的传播方向不发生改变。此时为2D模式。如图5b所示，当偏振光转换结构2的电极3加电时，蓝相液晶4光轴沿电场方向排列。由于电极3与初始偏振光的偏振方向成45°夹角,所以此时蓝相液晶4与入射到其中的偏振光的夹角也是45°。蓝相液晶4光轴与入射偏振光偏振方向夹角45° ,相位延迟半波长，因此自显示面板I出射的垂直纸面方向振动的偏振光经过横向电场驱动的蓝相液晶盒后偏振方向改变90°，成为平行于纸面方向振动的偏振光。以此偏振方向进入到透镜组件，光在双折射率透镜5b中传播，此时，光的振动沿液晶6分子的长轴方向，该双折射率透镜5b对该光线的折射率为ne，而后进入折射率为nl的单折射率透镜5a后。由于ne >nl，所以此时光的传播方向发生改变。此时运行3D模式。 在发明的显示装置中，单折射率透镜可由透明硬质材料形成，双折射率透镜可为向列相液晶、或胆留液晶或方解石。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.ー种偏振光转换结构,其特征在于,该偏振光转换结构为横向电场驱动的蓝相液晶盒，用于将入射的线性偏振光偏振方向不改变或偏振方向改变90°出射。
2.如权利要求I所述的偏振光转换结构，其特征在于，所述横向电场驱动的蓝相液晶盒包括两层基板以及所述两层基板之间填充的蓝相液晶，所述两层基板中的任ー层上形成有正负交替排列的条状电极，所述电极的排列方向与入射的线性偏振光的偏振方向成45°夹角。
3.—种显示装置，其特征在于，包括权利要求I所述的偏振光转换结构。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，该装置还包括 显示面板，用于输出显示图像，且输出的光线为线性偏振光。
5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，该装置还包括 透镜组件，用于对来自所述偏振光转换结构的所述出射光表现为平透镜或凸透镜。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述透镜组件包括单折射率透镜及双折射率透镜，所述单折射率透镜与所述双折射率透镜的曲面相互契合。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在干，所述单折射率透镜为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，所述双折射率透镜为多个凹透镜组成的凹透镜阵列。
8.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述单折射率透镜的折射率等于所述 双折射率透镜的两个折射率中的ー个，且大于所述双折射率透镜的两个折射率中的另外ー个。
9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在干，所述双折射率透镜为多个凸透镜组成的凸透镜阵列，所述单折射率透镜为多个凹透镜组成的凹透镜阵列。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的两个折射率中的ー个，且小于所述双折射率透镜的两个折射率中的另外ー个。
全文摘要
本发明公开了一种偏振光转换结构及显示装置，涉及自动立体显示技术领域。该偏振光转换结构为横向电场驱动的蓝相液晶盒，用于将入射的线性偏振光偏振方向不改变或偏振方向改变90°出射。本发明的偏振光转换结构及显示装置可实现2D/3D的模式转换，由于偏振光转换结构采用横向电场驱动的蓝相液晶盒，提高了显示效果，简化了装置的制备工艺，并缩短了2D/3D转换的响应时间。
文档编号G02B27/28GK102681195SQ20111035918
公开日2012年9月19日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者柳在健, 赵伟利 申请人:京东方科技集团股份有限公司