专利名称：二维-三维可切换显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种二维-三维可切换显示装置。
背景技术：
随着用户对显示要求的不断提升，二维-三维可切换裸眼显示技术应运而生。现有技术中，二维-三维可切换裸眼显示技术主要通过柱状透镜或视差屏蔽技术实现。基于柱状透镜的二维-三维可切换裸眼显示技术，包括两种形式一种形式为基于柱状液晶透镜(lenticular liquid crystal lens)的裸眼显示技术，通过改变光线的偏振方向实现二维-三维显示的切换，但是基于柱状液晶透镜的裸 眼显示技术对液晶的配向要求高，并且需要液晶的折射率与基板的折射率相近，否则在二维显示状态下容易产生摩尔纹从而降低液晶显示器的显示效果。另一种形式为基于电场液晶透镜(electric field liquid crystal lens)的裸眼显示技术，通过在液晶两端施加不同的电压改变液晶的分布，从而对折射率进行调整，但是基于电场液晶透镜的裸眼显示技术需要有较大的液晶盒间隙(cell gap)，而增大的液晶盒间隙会导致施加电压时液晶的反应时间增长，导致二维-三维的切换时间较长。基于视差屏蔽技术的二维-三维可切换裸眼显示技术，可以较容易的实现二维-三维的切换，但是因为部分光线被光栅遮蔽，从而降低了液晶显示器的透过率，画面亮度较低。
实用新型内容本实用新型的实施例提供一种切换时间短、透过率高的二维-三维可切换显示装置。为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案一种二维-三维可切换显示装置，包括依次设置的显示面板、用于改变入射光偏振方向的偏光切换液晶盒(switch cell)和使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒；其中，偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴平行时，为三维显示状态；偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴垂直时，为二维显示状态。本实用新型实施例提供的一种二维-三维可切换显示装置，通过可快速切换光线的偏振方向的偏光切换液晶盒，并结合可使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒对光线进行聚焦，从而缩短了二维-三维之间切换显示方式的时间，并避免了光线被光学元件遮蔽，提高了光线的透过率。
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本实用新型实施例所述的一种二维-三维可切换显示装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例所述的一种二维-三维可切换显示装置处于三维显示状态时的光线传播示意图；图3为本实用新型实施例所述的一种二维-三维可切换显示装置处于二维显示状态时的光线传播示意图；图4为本实用新型实施例所述的一种二维-三维可切换显示装置中偏光切换液晶盒的结构示意图； 图5为为本实用新型实施例所述的一种二维-三维可切换显示装置中电驱动液晶透镜液晶盒的结构示意图；图6为本实用新型实施例所述的电驱动液晶透镜液晶盒在施加电压的情况下的电场分布图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例一种二维-三维可切换显示装置进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。一种二维-三维可切换显示装置，如图I所示，包括依次设置的液晶显示面板(如液晶面板、OLED面板等)100、用于改变入射光偏振方向的偏光切换液晶盒101和使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒102 ；其中，偏光切换液晶盒101的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶的光轴平行时，为三维显示状态；偏光切换液晶盒101的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶的光轴垂直时，为二维显示状态。该二维-三维可切换显示装置，为裸眼式的二维-三维可切换显示装置。在该显示装置中，光线通过显示面板100 (包含偏光片)后，射出的光线呈单一偏振方向，如图2所述，显示面板100的出射光的偏振方向可为箭头所标注的方向。当显示面板100为液晶面板时，还需包括背光源，灯条所发射出的光线作为背光源，该光线通过液晶面板100中所包含的偏光片和液晶后，射出的光线呈单一偏振方向，如图2所述,液晶面板100的出射光的偏振方向可为箭头所标注的方向。其中，为了在三维显示状态中实现偏光切换液晶盒101的出现光的偏振方向与液晶透镜液晶盒102中液晶的光轴平行，则在液晶透镜液晶盒102中的进行摩擦工艺，该摩擦工艺的摩擦方向与所设置的偏光切换液晶盒101出射光的偏振方向相同，并且在液晶透镜液晶盒102中的第一配向层1025和第二配向层1026的内侧表面所进行的摩擦方向相反。[0028]此时，因电驱动液晶透镜液晶盒102中的液晶分子在所施加的电场的作用下，进行旋转；在旋转后的液晶分子的作用下，使电驱动液晶透镜液晶盒102形成自聚焦透镜或菲涅尔透镜的折射率分布，即，电驱动液晶透镜液晶盒102的折射率从中心向边缘渐变，以使平行射入电驱动液晶透镜液晶盒102的光线进行折射聚焦。当在偏光切换液晶盒101的上施加电场时，偏光切换液晶盒101中的液晶分子在电场的作用下重新排列，从而对射入偏光切换液晶盒101中的光线进行偏光，以使偏光切换液晶盒101的出射光线形成如图2中箭头所示的偏振方向；此时，偏光切换液晶盒101的出射光与电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶分子的光轴平行，在电驱动液晶透镜液晶盒102的作用下光线折射聚焦，使对应于左眼和右眼的图像分别聚焦于用户的左眼和右眼，从而使显示装置呈三维显示状态。当停止在偏光切换液晶盒101上施加电场时，偏光切换液晶盒101中的液晶分子以预设置的方式排列，即使通过偏光切换液晶盒101后射出的光线呈如图3所示的偏振方向；此时，偏光切换液晶盒101的出射光与电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶分子的光轴垂直，电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶分子无法对光线进行折射，则电驱动液晶透镜液晶·盒102无法进行折射聚焦，平行射出电驱动液晶透镜液晶盒102，从而使显示装置呈二维显示状态。本实用新型实施例提供的一种二维-三维可切换显示装置，通过可快速切换光线的偏振方向的偏光切换液晶盒，并结合可使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒对光线进行聚焦，从而缩短了二维-三维之间切换显示方式的时间，并避免了光线被光学元件遮蔽，提高了光线的透过率。可选的，如图4所示，所述偏光切换液晶盒101，包括分别设置于两侧的第一基板1010和第二基板1011 ;在所述第一基板1010和所述第二基板1011内侧表面分别设置有第一电极1012和第二电极1013 ;在所述第一电极1012的内侧表面设置有第一配向层1015,在所述第二电极1013的内侧表面设置有第二配向层1016 ;在所述第一配向层1015和所述第二配向层1016之间设置有第一液晶层1014。其中，第一基板1010和第二基板1011的材料可以为玻璃和塑料等透明材料；第一电极1012和第二电极1013的材料可以为铟锡氧化物，并且所述第一电极1012和第二电极1013可为以分隔电极的形式或面电极的形式构成。在所述偏光切换液晶盒101中，当所述第一配向层1015和第二配向层1016的表面为平面时，所述第一液晶层1014可以为聚合物稳定配向型液晶，从而使第一液晶层1014中的液晶分子在未施加电场时，可以以所需要的配向方向进行聚合。另外，当偏光切换液晶盒101未使用聚合物稳定配向型液晶时，在第一配向层1015和第二配向层1016上设置有相互平行的沟槽,在未施加电场时，液晶层1014中图中所示上下两侧的液晶分子位于第一配向层1015和第二配向层1016的沟槽中，而在第一配向层1015和第二配向层1016之间的液晶分子，在液晶分子之间的分子力的作用下平行排列。可选的，所述第一液晶层1014的厚度为2微米-100微米。因通过上述方式设置的对于偏振方向的切换速度较快，故可提高第一液晶层1014的厚度，以使偏光切换液晶盒101形成的折射率分布更加稳定，提高了二维和三维的显示效果。可选的，所述电驱动液晶透镜液晶盒102，如图5所示，包括分别设置于两侧的第三基板1020和第四基板1021 ;在所述第三基板1020和所述第四基板1021内侧表面分别设置有第三电极1022和第四电极1023 ;在所述第三电极1022的内侧表面设置有第三配向层1025，在所述第四电极1023的内侧表面设置有第四配向层1026 ;在所述第三配向层1025和第四配向层1026之间置有第二液晶层1024 ;其中所述第三电极1022为面电极，所述第四电极1023为分割电极。其中，第三基板1020和第四基板1021的材料可以为玻璃和塑料等透明材料；第三电极1022和第四电极1023的材料可以为铟锡氧化物，并且所述第三电极1022和第四电极1023可为以分割电极的形式或面电极的形式构成。在所述电驱动液晶透镜液晶盒102中，所述第二液晶层1024可以为聚合物稳定配向型液晶，从而使第二液晶层1024中的液晶分子在未施加电场时，可以以所需要的配向方向进行聚合。在进行二维-三维显示的过程中，通过在偏光切换液晶盒101的第一电极1012和 第二电极1013上所加载的电压，在该电压的作用下，使第一液晶层1014中的液晶分子偏转，从而调整射出偏光切换液晶盒101的光线的偏振方向；在电驱动液晶透镜液晶盒102上施加电压，因所述第三电极1022为面电极，而第四电极1023为分割电极，如图6所示，在电驱动液晶透镜液晶盒102中形成周期性渐变的电场(如图中波浪线所示)，在该电场的作用下，第二液晶层1024中的液晶分子沿电场方向偏转，从而使液晶分子形成如自聚焦透镜或柱状透镜的折射率；透过不同亚像素(图中未示出)的光线来自适用于左眼和右眼的不同信号源，通过偏光切换液晶盒101，使射入电驱动液晶透镜液晶盒102的光线与电驱动液晶透镜液晶盒102中的液晶分子的光轴平行，从而使射出电驱动液晶透镜液晶盒102的光线分别聚焦于用户的左眼和右眼，从而形成三维显示状态；停止在偏光切换液晶盒101上施加的电场，此时，射出偏光切换液晶盒101的光线的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒102中液晶分子的光轴垂直，从而使射出电驱动液晶透镜液晶盒102的光线平行，从而形成二维显示装置。另外，当电驱动液晶透镜液晶盒102未使用聚合物稳定配向型液晶时，第三配向层1025和第四配向层1026的材料可以为聚酰亚胺，并且在第三配向层1025和第四配向层1026的内侧表面上形成有沟槽；第三配向层1025和第四配向层1026上的沟槽方向相互垂直，从而使容置于其中的液晶分子实现配向。当所述电驱动液晶透镜液晶盒102中存在第三配向层1025和第四配向层1026时，所述液晶可为正性向列型液晶，负性向列型液晶或蓝相液晶。上述的二维-三维显示装置，处于三维或二维显示状态的偏光切换液晶盒101出射光的偏振方向不限定于如图2和图3中所示，可根据二维-三维液晶显示装置的实际需要进行设置，例如，在偏光切换液晶盒101上未施加电场时，偏振方向如图2所示，而在偏光切换液晶盒101上施加电场后，偏振方向如图3所示，从而使二维-三维显示装置处于三维显不状态等。本实用新型实施例提供的一种二维-三维可切换显示装置，通过可快速切换光线的偏振方向的偏光切换液晶盒，并结合可使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒对光线进行聚焦，从而缩短了二维-三维之间切换显示方式的时间，并避免了光线被光学元件遮蔽，提高了光线的透过率。[0045]本实用新型实施例提供的二维-三维可切换显示装置，可以进行裸眼三维显示。所述显示装置，可以为手机、笔记本电脑、电视机、监视器等。以上所述，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所述以权 利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种二维-三维可切换显示装置，其特征在于，包括依次设置的显示面板、用于改变入射光偏振方向的偏光切换液晶盒和使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒； 其中，偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴平行时，为三维显示状态； 偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电 驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴垂直时，为二维显示状态。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述偏光切换液晶盒，包括分别设置于两侧的第一基板和第二基板；在所述第一基板和所述第二基板内侧表面分别设置有第一电极和第二电极；在所述第一电极的内侧表面设置有第一配向层，在所述第二电极的内侧表面设置有第二配向层；在所述第一配向层和所述第二配向层之间设置有第一液晶层。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一液晶层为聚合物稳定配向型液晶。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述第一配向层和第二配向层表面设置有相互平行的沟槽。
5.根据权利要求2-4任一所述的装置，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料为铟锡氧化物。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一液晶层的厚度为2微米-100微米。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述电驱动液晶透镜液晶盒，包括分别设置于两侧的第三基板和第四基板；在所述第三基板和所述第四基板内侧表面分别设置有第三电极和第四电极；在所述第三电极的内侧表面设置有第三配向层，在所述第四电极的内侧表面设置有第四配向层；在所述第三配向层和所述第四配向层之间置有第二液晶层；其中所述第三电极为面电极，所述第四电极为分割电极。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二液晶层为聚合物稳定配向型液晶。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述第三配向层和第四配向层表面设置有相互平行的沟槽。
10.根据权利要求7-9任一所述的装置，其特征在于，所述第三电极和所述第四电极的材料为铟锡氧化物。
专利摘要本实用新型公开了一种二维-三维可切换显示装置，属于显示技术领域，为解决现有技术中，二维-三维之间的切换时间过长以及显示装置的光线透过率较低的问题而设计。一种二维-三维可切换显示装置，包括依次设置的显示面板、用于改变入射光偏振方向的偏光切换液晶盒和使出射光折射聚焦的电驱动液晶透镜液晶盒；其中，偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴平行时，为三维显示状态；偏光切换液晶盒的出射光的偏振方向与电驱动液晶透镜液晶盒中液晶的光轴垂直时，为二维显示状态。
文档编号G02B27/26GK202600264SQ201220277158
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者潘中海, 武延兵 申请人:京东方科技集团股份有限公司