一种2D-3D可切换的光学模组及显示装置的制作方法

本发明实施例涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种2d-3d可切换的光学模组及显示装置。

背景技术

随着立体显示技术的发展，同时具有2d和3d显示功能的2d-3d可切换显示装置应运而生，相对于单纯的2d显示装置或3d显示装置，2d-3d可切换显示装置更加受到用户的青睐。

图1是现有的2d-3d可切换显示装置的结构示意图，该装置包括相对设置的上基板101和下基板102，以及位于上基板101和下基板102之间的液晶分子103和光学透镜104；还包括位于上基板101远离下基板102的一侧的显示面板105。在2d显示时，液晶分子103的长轴方向与第二方向y平行，且液晶分子103的长轴方向的折射率与光学透镜104的折射率相同，光束可以沿原传播方向透过液晶分子103和光学透镜104，光束不会产生汇聚，从而实现2d显示效果。在3d显示时，由于上基板101和下基板102之间存在电场，电场可以使液晶分子103的长轴方向与第一方向x平行，由于液晶分子103的短轴方向与光学透镜104的折射率不同，光束通过液晶分子103和光学透镜104的交界面时，会发生方向折射，并使光束产生汇聚，从而实现3d显示效果。

图2是现有的2d-3d可切换显示装置在2d显示时的光学原理图。在2d显示模式下，实际上观众观看屏幕时，目光不可能总是正视屏幕，即图2中光线115的方向。随着观看区域的不同，视角角度会不同，因此，在不同视角显示面板发出的光线与液晶分子103长轴的夹角也是不同的。例如图2中光线125和光线135的情况，因此会表现出不同的折射率，而非理想化的正视屏幕时候的折射率。这一问题会导致在显示2d画面时，液晶分子所表现出的折射率随着视角而变化，会令观众在大视角观看时，看到仍然有透镜效应，影响2d观看体验。

技术实现要素：

本发明提供一种2d-3d可切换的光学模组及显示装置，以避免观众在观看2d画面时出现透镜效应。

第一方面，本发明实施例提供了一种2d-3d可切换光学模组，包括：

透镜层以及位于所述透镜层一侧的调光膜；

所述调光膜包括现雾态和透明态；在所述调光膜处于雾态时，经所述调光膜出射的光束为各出射角度均匀分布的散射光；在所述调光膜处于透明态时，经所述调光膜出射的光束的传播方向与入射至所述调光膜的入射光束的传播方向相同；所述透镜层的折射率与所述调光膜处于透明态时的折射率不同。

进一步地，所述调光膜包括：

第一衬底；

第二衬底；

位于所述第一衬底和所述第二衬底之间的调光介质层；

所述调光介质层与所述第一衬底之间设置有第一电极；所述调光介质层与所述第二衬底之间设置有第二电极。

进一步地，还包括第三衬底和第四衬底；

所述透镜层位于所述第四衬底朝向所述第三衬底的一侧；

所述调光膜位于所述透镜层朝向所述第三衬底的一侧；

所述调光膜与所述第三衬底之间设置有第四电极；所述透镜层与所述第四衬底之间设置有第四电极。

进一步地，所述透镜层为平凸镜，所述平凸镜包括第一平面和第一凸面；所述第一凸面朝向所述调光膜一侧；所述调光膜包括相对设置的第一凹面和第二平面；所述第一凹面朝向所述透镜层一侧，且所述第一凹面与所述第一凸面嵌合互补。

进一步地，所述透镜层为平凹镜，所述平凹镜包括第三平面和第二凹面；所述第二凹面朝向所述调光膜一侧；所述调光膜包括相对设置的第二凸面和第四平面；所述第二凸面朝向所述透镜层一侧，且所述第二凹面与所述第二凸面嵌合互补。

进一步地，所述调光膜包括聚合物分散液晶。

进一步地，在施加外部电场时，所述调光膜呈现雾态；撤销外部电场时，所述调光膜呈现透明态；

或者，

在施加外部电场时，所述调光膜呈现透明态；撤销外部电场时，所述调光膜呈现雾态。

第二方面，本发明实施例还提供了一种2d-3d可切换显示装置，包括背光模块、显示面板以及上述第一方面任一所述的2d-3d可切换光学模组；

其中，所述2d-3d可切换光学模组位于所述背光模块与所述显示面板之间；所述背光模块用于提供背景光束，所述背景光束经过所述2d-3d可切换光学模组后照射至所述显示面板；

所述调光膜处于雾态时，所述2d-3d可切换显示装置进行2d显示；所述调光膜处于透明态时，所述2d-3d可切换显示装置进行3d显示。

进一步地，所述背光模块为指向性光源；

所述背光模块出射的光束与垂直于所述背光模块的出光面所在平面的方向之间的夹角小于预设角度。

进一步地，所述预设角度小于或等于15°。

本实施例提供的2d-3d可切换光学模组，包括调光膜和透镜层，而调光膜具有雾态和透明态，当调光膜为雾态时，从该2d-3d可切换光学模组出射的光束为出射角度均匀的散射光，因此，在将2d-3d可切换光学模组应用于2d-3d可切换显示装置进行2d显示时，通过调节调光膜的状态为雾态，可以使进入调光膜的光束从调光膜出射时，出射光束的出射角度可以均匀分布，从而避免包括本实施例提供的2d-3d可切换光学模组的2d-3d可切换显示装置在2d显示时形成的透镜残留现象，提高2d显示的画面品质。

附图说明

图1是现有的2d-3d可切换显示装置的结构示意图；

图2是现有的2d-3d可切换显示装置在2d显示时的光学原理图；

图3是本发明实施例提供的2d-3d可切换光学模组的结构示意图；

图4是图3中的2d-3d可切换光学模组的拆分结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一2d-3d可切换光学模组的结构示意图；

图6是图5中的2d-3d可切换光学模组的拆分结构示意图；

图7是本发明实施例提供的调光膜的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的又一2d-3d可切换光学模组的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的2d-3d可切换显示装置的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的背光模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图3是本发明实施例提供的2d-3d可切换光学模组的结构示意图。请参考图3，该2d-3d可切换光学模组包括：透镜层201以及位于透镜层201一侧的调光膜202；调光膜202包括现雾态和透明态；在调光膜202处于雾态时，经调光膜202出射的光束为各出射角度均匀分布的散射光；在调光膜202处于透明态时，经调光膜202出射的光束的传播方向与入射至调光膜202的入射光束的传播方向相同；透镜层201的折射率与调光膜202处于透明态时的折射率不同。

具体地，本发明实施例提供的2d-3d可切光学模组可以应用于2d-3d可切显示装置，在2d-3d可切显示装置中，还包括用于提供光源的背光模块和显示面板。背光模块出射的光束，可以从以图3中的调光膜202远离透镜层201的一侧入射至2d-3d可切换光学模组。当2d-3d可切换光学模组中的调光膜202为雾态时，此时，背光模块入射至调光膜202的光束，会被调光膜202均匀散射，从调光膜202出射的光束的出射角可以沿任意方向均匀分布。此时，无论调光膜202的折射率是否等于透镜层201的折射率，经过透镜层201聚会后出射的光束的仍然为出射角度均匀分布的散射光，所以，进入显示面板的光束也为均匀的散射光，因此，从显示面板出射的光束出射角度也为均匀分布。此时，观察者从显示面板的任意角度观看显示面板上的2d画面时，均不会出现透镜残留的现象，因此，本实施例中的2d-3d可切换光学模组可以避免观察者在大角度观看2d画面时出现的透镜残留问题。

当2d-3d可切换光学模组的调光膜202处于透明态时，背光模块出射的光经过调光膜202后出射的光束的传播方向，与该光束进入调光膜202时的传播方向平行，且调光膜202的折射率不同于透镜层201，从调光膜202入射至透镜层201的光束，仍会发生一定的折射和汇聚，从而实现视景分离，形成3d显示。

可以理解的是，由于本实施例提供的2d-3d可切换光学模组在调光膜202为雾态时，可以将沿任意方向入射至调光膜202的光束被散射成为出射角度均匀的光束，因此，为避免在调光膜202处于雾态时对显示面板上显示2d画面时产生影响，可以将调光膜设置于远离显示面板的出光面的一侧，可选地，将本实施例中的2d-3d可切换光学模组设置于背光模块和显示面板之间。

需要说明的是，虽然本实施借助于显示面板和背光模块来描述2d-3d可切换光学模组的功能，但是可以理解的是，本实施例提供的2d-3d可切换光学模组的结构和功能并不依赖于显示面板和背光模块。本实施例提供的2d-3d可切换光学模组可以与2d-3d可切换显示装置中的其他结构一体加工，也可以形成单独的器件，本实施对此不作具体限制。

本实施例提供的2d-3d可切换光学模组，包括调光膜和透镜层，而调光膜具有雾态和透明态，当调光膜为雾态时，从该2d-3d可切换光学模组出射的光束为出射角度均匀的散射光，因此，在将2d-3d可切换光学模组应用于2d-3d可切换显示装置进行2d显示时，通过调节调光膜的状态为雾态，可以使进入调光膜的光束从调光膜出射时，出射光束的出射角度可以均匀分布，从而避免包括本实施例提供的2d-3d可切换光学模组的2d-3d可切换显示装置在2d显示时形成的透镜残留现象，提高2d显示的画面品质。

图4是图3中的2d-3d可切换光学模组的拆分结构示意图。可选地，请参考图3和图4，透镜层201为平凸镜，平凸镜包括第一平面211和第一凸面221；第一凸面221朝向调光膜202一侧；调光膜202包括相对设置的凹面212和第二平面222；第一凹面212朝向透镜层201一侧，且第一凹面212与第一凸面221嵌合互补。可以理解的是，为方便描述第一凸面221和第一凹面212的结构，图4中的透镜层201和调光膜202为互相分开的状态。

当调光膜202为雾态时，从第二平面222的入射至调光膜202的光束，可以被调光膜202散射成沿各个不同的方向传播的均匀光束，因此，通过第一凹面212出射至透镜层201的光束，在从第一平面211出射时，出射光束仍然为出射角度均匀分布的散射光。当调光膜202为透明态时，从第二平面222的入射至调光膜202的光束，在从第一凹面212出射时，其传播方向与入射时平行，在从第一凹面212进入透镜层201时，由于透镜层201的折射率不同于调光膜202，光束会发生折射和汇聚，从而实现视景分离，产生3d显示。

图5是本发明实施例提供的另一2d-3d可切换光学模组的结构示意图。可选地，请参考图5，本实施例提供的2d-3d可切换光学模组中的调光膜202还可以是平凸结构，而透镜层201为平凹结构。

图6是图5中的2d-3d可切换光学模组的拆分结构示意图。可选地，请参考图6，透镜层201为平凹镜，平凹镜包括第三平面241和第二凹面231；第二凹面231朝向调光膜202一侧；调光膜202包括相对设置的第二凸面242和第四平面232；第二凸面242朝向透镜层201一侧，且第二凹面232与第二凸面242嵌合互补。可以理解的是，为方便描述第二凸面242和第二凹面231的结构，图6中的透镜层201和调光膜202为互相分开的状态。与图4相比，图6中的调光膜202的形状与图5中的调光层201的结构类似，图6中的透镜层201的形状与图5中的调光膜202的结构类似。因此，在调光膜202为雾态时，从调光膜202的第四平面232入射的光束，最终从透镜层201的第三平面241出射的光束为出射角均匀分布的散射光；在调光膜202为透明态时，从调光膜202的第四平面232入射的光束，在进入透镜层201时，由于调光膜202和透镜层201的折射率的不同，光线可以发生汇聚。

图7是本发明实施例提供的调光膜的结构示意图。可选地，请参考图7，调光膜包括：第一衬底301；第二衬底302；位于第一衬底301和第二衬底302之间的调光介质层303；调光介质层303与第一衬底301之间设置有第一电极304；调光介质层303与第二衬底302之间设置有第二电极305。具体地，第一电极304和第二电极305在通电时可以形成电场，电场可以调节调光介质层303,的状态，从而使调光膜实现雾态和透明态的切换。需要说明的是，在本实施例中，调光膜作为一个独立的部件，可以直接贴附在透镜层上。

图8是本发明实施例提供的又一2d-3d可切换光学模组的结构示意图。可选地，请参考图8，本实施例提供的2d-3d可切换光学模组还包括第三衬底401和第四衬底402；透镜层201位于第四衬底402朝向第三衬底401的一侧；调光膜202位于透镜层201朝向第三衬底401的一侧；调光膜202与第三衬底401之间设置有第三电极403；透镜层201与第二衬底402之间设置有第四电极404。具体地，本实施例中的透镜层201和调光膜202均位于第三电极403和第四电极404之间，在第三电极403和第四电极404通电时可以形成电场，电场对透镜层201无影响，但可以实现调光膜202在雾态和透明态之间进行转换。此外，透镜层201和调光膜202还可以共用第三衬底401和第四衬底402。

可选地，本实施例提供的2d-3d可切换光学模组还包括附着层，所述附着层可以位于透镜层201远离调光膜202的一侧。通常，透镜层201为多个透镜组成的透镜阵列，在形成2d-3d可切换光学模组时，可以将多个透镜附着于附着层上。在用本实施例提供的2d-3d可切换光学模组制备2d-3d可切换显示装置时，附着层也可以用于实现2d-3d可切换光学模组与显示面板的贴合。

可选地，调光膜包括聚合物分散液晶。具体地，聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystal，pdlc)又称液晶调光膜，是一种液晶和聚合物聚合后形成的综合性能优异的膜材料。将混合后的低分子液晶与预聚物相置于一定的反应条件下进行聚合反应，预聚物可以形成高分子网络的结构，液晶分子均匀分布于高分子网络中，进而形成液晶调光膜。

可选地，在施加外部电场时，调光膜呈现雾态；撤销外部电场时，调光膜呈现透明态；或者，在施加外部电场时，调光膜呈现透明态；撤销外部电场时，调光膜呈现雾态。具体地，调光膜通常包括两种不同的类型，一种是在无外加电场时，聚合物分散液晶的中的液晶分子的长轴方向可以为任意方向，此时，调光膜呈现为雾态，如果对调光膜施加一定的电场，可以使所有(90％以上)的液晶分子的长轴方向变为相同的方向，此时，调光膜呈现为透明态。另一种是在无外加电场时，所有的液晶分子的长轴方向一致，调光膜呈透明态，而在外加电场作用下，液晶分子的长轴方向为任意方向，调光膜呈雾态。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种2d-3d可切换显示装置。图9是本发明实施例提供的2d-3d可切换显示装置的结构示意图。具体地，请参考图9，该显示装置包括背光模块204、显示面板205以及上述任意实施例所述的2d-3d可切换光学模组206；其中，2d-3d可切换光学模组206位于背光模块204与显示面板205之间；背光模块204用于提供背景光束，背景光束经过2d-3d可切换光学模组206后照射至显示面板205；调光膜202处于雾态时，2d-3d可切换显示装置进行2d显示；调光膜202处于透明态时，2d-3d可切换显示装置进行3d显示。

本实施例提供的2d-3d可切换光学显示装置，包括具有调光膜和透镜层的2d-3d可切换光学模组，而调光膜具有雾态和透明态，当调光膜为雾态时，从该2d-3d可切换光学模组出射的光束为出射角度均匀的散射光，因此，通过调节调光膜的状态为雾态，可以使进入调光膜的光束从调光膜出射时，出射光束的出射角度可以均匀分布，从而避免2d显示的透镜残留现象，提高2d-3d可切换光学显示装置的2d显示效果。

需要说明的是，图9示例性地将透镜层201设置于2d-3d可切换光学模组206靠近显示面板205的一侧，但实际上，透镜层201和显示面板205还可以是其他的相对位置关系，本实施例对此不作具体限制。例如，还可以将透镜层201设置于2d-3d可切换光学模组206远离显示面板205的一侧，同时，将调光膜202设置于2d-3d可切换光学模组206靠近显示面板205的一侧。

图10是本发明实施例提供的背光模块的结构示意图。可选地，请参考图10，背光模块为指向性光源；背光模块出射的光束与垂直于背光模块的出光面所在平面的方向之间的夹角小于预设角度。具体地，直线501与背光模块204的出光面垂直，光线502是从背光模块的出光面出射的任意一条光线，其中，直线502与光线501之间的夹角为α。直线501与光线502之间的夹角越小，光线502透过2d-3d可切换光学模组206和显示面板205的几率越高，2d-3d可切换光学显示装置的显示亮度越大，因此，为保证2d-3d可切换光学显示装置在3d显示的显示亮度可以将背光模块设置为指向性光源。

可选地，预设角度小于或等于15°。具体地，如果预设角度的取值小于或等于15°时，α的取值也小于或等于15°，从背光模块出射的光束，到达显示面板的概率较大，2d-3d可切换光学显示装置的显示亮度较大。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。