專利名稱：2d/3d可切換顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種2D/3D可切換顯示設(shè)備，尤其涉及一種利用偏振 濾光裝置降低在環(huán)境光下色彩失真的2D/3D可切換顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
顯示技術(shù)，圖1所示為其中一種2D/3D可切換立體顯示裝置，包括，提供 二維圖像的顯示面板10、用于選擇性的將由顯示面板IO提供的光線偏振方 向不旋轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)90度的偏振光轉(zhuǎn)換裝置，以及由單折射率透鏡和雙折射率 透鏡構(gòu)成的透鏡組件，用于在2D模式中透射所述提供的圖像、在3D模式 中將入射的圖像分成右眼圖像和左眼圖像。所述偏振光轉(zhuǎn)換裝置包括薄膜晶 體管電路llc(顯示面板10與薄膜晶體管電路llc之間的距離只是示意性的， 主要是為了把光線的偏振方向標(biāo)示出來)、作為驅(qū)動(dòng)電極(相當(dāng)于現(xiàn)有TFT 顯示器中的顯示電極)的ITO玻璃lla、作為公共電極的ITO玻璃llb、取 向?qū)?2a、 12b、向列相液晶13和控制模塊20，其中作為驅(qū)動(dòng)電極的ITO玻 璃lla由多個(gè)相互不電連接的ITO單元構(gòu)成，薄膜晶體管電路llc中的各個(gè) 晶體管分別與所述ITO單元電連接，控制模塊20與薄膜晶體管電路llc和 ITO玻璃lib電連接，用于通過薄膜晶體管控制各ITO單元與ITO玻璃lib 之間的電壓，兩取向?qū)?2a、 12b的分子取向相互垂直。當(dāng)顯示面板10的出 射光為非線性偏振光時(shí)需在顯示面板和偏振光轉(zhuǎn)換裝置之間置一片偏光片， 使入射在偏振光轉(zhuǎn)換裝置的光為線性偏振光，該線性偏振光的偏振方向與 ITO單元和ITO玻璃lib (公共電極)之間沒有電場時(shí)取向?qū)?2a表面液晶 分子取向相同。透鏡組件包括單折射率凸透鏡14、雙折射率凹透鏡15以及 玻璃基板16。本實(shí)用新型中的凸透鏡或凹透鏡其實(shí)均由多個(gè)微透鏡構(gòu)成， 也可以稱之為透鏡陣列。本方案中單折射率凸透鏡14的折射率為ni，雙折 射率凹透鏡15具有尋常光折射率n。和非尋常光折射率ne,且n產(chǎn)n。， n?！祅e。其中單折射透鏡材料可為高分子聚合物或其他透明硬質(zhì)材料，雙折射率透鏡 的材料可以選擇負(fù)性向列相液晶，可以在液態(tài)狀態(tài)下填充進(jìn)入由單折射率透
鏡14和玻璃片16所構(gòu)成的空間內(nèi)。在玻璃基板16表面施加取向?qū)?2c， 例如涂覆取向劑和在單折射凸透鏡14表面也經(jīng)過對(duì)液晶的取向處理使得液 晶排列方向與顯示設(shè)備出射的偏振光的偏振方向相同。
當(dāng)然，現(xiàn)有技術(shù)中所述偏振光轉(zhuǎn)換裝置還可以不包括薄膜晶體管電路， 采用簡單的透明電極和電源來控制整個(gè)偏振光轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行偏振光的轉(zhuǎn)換。
下面根據(jù)圖l描述該現(xiàn)有技術(shù)的光路原理，圖中分別是四道光線通過本 實(shí)用新型裝置的光路圖，其中上兩道光線最后發(fā)生折射，下兩道光線直接透 射，下面具體說明它們的原理。
從圖l中可以看出，由于需要對(duì)上兩道光線進(jìn)行3D顯示，控制模塊20 通過薄膜晶體管對(duì)上兩道光線所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)ITO單元充電，使得該ITO單 元與作為公共電極的ITO玻璃llb之間產(chǎn)生電場，致使在該電場區(qū)域的液晶 分子全部順電場方向排列，偏振光通過時(shí)，不會(huì)改變偏振方向，接著穿過凸 透鏡14而入射到凹透鏡15,此時(shí)光線的偏振方向與凹透鏡15的液晶排列 方向平行，因此凹透鏡15對(duì)于該光線的折射率為ne，由于單折射率凸透鏡 14的折射率n,大于ne，即此時(shí)單折射率凸透鏡14的折射率大于雙折射率液 晶所形成的凹透鏡15的折射率，因此組合透鏡的光學(xué)效果為凸透鏡，光線 經(jīng)過時(shí)會(huì)發(fā)生折射。這種情況下，該立體顯示裝置可以將兩道光線分別顯示 在人眼的左眼和右眼，使人眼看到的是3D立體圖像，即立體顯示裝置將上 兩道光線采用3D方式顯示。
下面描述下兩道光線的光路原理控制模塊20沒有將下兩道光線所對(duì) 應(yīng)的ITO單元充電(在實(shí)際應(yīng)用中，如果前一時(shí)間段該ITO單元上被充電， 本方案中的這個(gè)過程，控制模塊20可以將該ITO單元進(jìn)行放電，總之就是 使得該ITO單元與作為公共電極的ITO玻璃lib之間沒有電場，控制的方 式可以靈活調(diào)整)，入射到偏振光轉(zhuǎn)換裝置的偏振光的偏振方向與取向?qū)?12a表面的取向方向相同，光線通過偏振光轉(zhuǎn)換裝置的內(nèi)部TN型(扭曲向 列型)液晶后，被旋轉(zhuǎn)90度，偏振方向與入射時(shí)的偏振方向垂直，該光線 從單折射率凸透鏡14的平面部分垂直入射，從凸面部分射出到雙折射率凹透鏡15，此時(shí)偏振方向與凹透鏡15的液晶分子排列方向垂直，因此凹透鏡 15相對(duì)于該偏振光的折射率為n。，由于單折射凸透4竟14的折射率m等于 no，即此時(shí)單折射率凸透鏡14的折射率與凹透鏡15的折射率相同，因此該 偏振光在凸透鏡14和凹透鏡15的界面處不發(fā)生折射，光線直線通過。這種 情況下，該立體顯示裝置將所述下兩道光線采用2D方式顯示。我們可以把 二維顯示面板IO之外的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為2D/3D切換器件。
在上述現(xiàn)有方案中釆用的透鏡組件由單折射率透鏡和雙折射率透鏡構(gòu) 成，而且現(xiàn)有的這種雙折射率透鏡通常是將取向(也稱配向)設(shè)置的液晶聚 合物材料進(jìn)行固化而形成的，其單體液晶分子本身具有的各向異性使得其聚 合固化之后，內(nèi)部保留了一定的不均勻性。這種不均勻性導(dǎo)致了入射光的散 射。入射光既包括從屏出射的圖像信號(hào)光，也包括從外界入射的環(huán)境自然光。 液晶聚合物層的不均勻性的尺度包括了液晶分子單體尺度、其聚合物大分子 尺度，以及液晶分子單體取向疇的尺度等多個(gè)不同數(shù)量級(jí)的尺度，所以其對(duì) 入射光的散射也就包含了衍射、反射和折射等多種情況。隨液晶聚合物層的 厚度增加，這種不均勻區(qū)域增多，散射強(qiáng)度也就增大。液晶層厚度大到一定 程度時(shí)，散射光的強(qiáng)度也會(huì)很大。當(dāng)圖像信號(hào)光很弱，甚至沒有圖像信號(hào)光 出射的時(shí)候，環(huán)境光的散射光強(qiáng)度會(huì)引起明顯的視覺感知，因此環(huán)境光會(huì)導(dǎo) 致圖像的較為嚴(yán)重的失真。參見圖2中所示的環(huán)境光在液晶上的散射光路， 當(dāng)環(huán)境光20入射到該液晶構(gòu)成的雙折射材料中時(shí)，會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象，如圖 中光線21、 22、和23均為散射的光。
現(xiàn)有技術(shù)中也有釆用吸收性減反射薄膜來降低入射的環(huán)境光的散射造 成的不良影響。但是這種方法以犧牲信號(hào)光出射強(qiáng)度為代價(jià)。在上述透鏡組 件中，液晶層的厚度比較大，達(dá)數(shù)百微米，液晶的取向難以控制得很好，從 而具有相當(dāng)大的內(nèi)部不均勻性，導(dǎo)致嚴(yán)重的散射，這樣一來想要用附加吸收 性減反射薄膜的方法來消除散射光對(duì)顯示效果的不良影響的話，就需要增大 薄膜的吸收，這樣就同時(shí)更多地降低了信號(hào)光的強(qiáng)度，也就是顯示亮度。在 一些情況下，其所導(dǎo)致的顯示亮度的降低甚至是無法接受的。這也是此類方 案的無法克服的缺陷。
另一方面，由于切換器件中包含有液晶分子單體尺度的不均勻性，在這一尺度上的散射符合瑞利散射定律，這意味著總體而言，短波散射將大于長 波散射。由于吸收性減反射薄膜的透光率曲線不易設(shè)計(jì)得很平坦，導(dǎo)致顯示 器發(fā)出的圖像光被吸收而減弱的程度不同，因此會(huì)使顯示色調(diào)出現(xiàn)偏色。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種圖像色彩失真大幅降低的2D/3D可切 換顯示設(shè)備。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種2D/3D可切換顯示設(shè) 備，包括通過利用變換偏振光的偏振方向來實(shí)現(xiàn)2D/3D切換顯示的立體顯 示裝置，還包括順序放置的可電控TN面板和偏光板，從所述立體顯示裝置 出射的光依次通過所述可電控TN面板和所述偏光板，其中所述偏光板的透 振方向與所述立體顯示裝置出射的其中 一種偏振光的偏振方向平行。
所述立體顯示裝置可以包括順序放置的二維顯示面板和2D/3D切換器件。
所述2D/3D切換器件可以包括偏振光轉(zhuǎn)換裝置和由單折射率透鏡與雙 折射率透鏡構(gòu)成的透鏡組件。
本實(shí)用新型的上述方案將入射的環(huán)境光強(qiáng)度降低一半，使得由于環(huán)境光 導(dǎo)致的偏色程度降低。通過TN面板的調(diào)整之后，無論2D狀態(tài)還是3D狀 態(tài)的顯示亮度都不受太大影響，并且由于偏光板的偏振選擇能力將把對(duì)液晶 或其它聚合物材料危害甚大的外部紫外光也濾掉一半，有效地延長了顯示設(shè) 備的液晶或其它聚合物類材料的使用壽命。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種2D/3D可切換立體顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的透鏡組件受環(huán)境光影響的示意圖； 圖3為本實(shí)用新型第一實(shí)施方案光路原理圖； 圖4為本實(shí)用新型另一種實(shí)施方案的光路原理圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)施方式如圖3所示，在現(xiàn)有2D/3D可切換立體顯示裝置上增加了 一個(gè)可電控TN (扭曲向列型)面板和一個(gè)偏光板34。其中TN面板包括施 加電場的電極31和33，以及扭曲向列型液晶32。該偏光板34可以使環(huán)境光入射光源的強(qiáng)度降低一半，從而其散射也降低一半，同時(shí)圖像信號(hào)光的強(qiáng) 度的減弱僅為偏光板固有的損耗，在偏光板的透振性能足夠好的時(shí)候，這種 損誄毛基本可以忽略不計(jì)。
下面詳細(xì)描述加裝了 TN面板和偏光板34的2D/3D可切換立體顯示裝 置的工作原理。
由于在加裝TN面板和偏光板34之前的2D/3D可切換立體顯示裝置的 光路原理與現(xiàn)有技術(shù)原理相同，在前面背景技術(shù)部分已經(jīng)有了詳細(xì)的描述， 這里就不再重復(fù)描述，在這里僅僅描述分別在2D和3D狀態(tài)下，TN面板和 偏光板34在光路中所起的作用。
前面已有描述，上兩道光線采用3D方式顯示，從透鏡組件出射的偏振 光的偏振方向平行紙面，圖3中的偏光板34的偏振方向平行于紙面，與從 透鏡組件出射的偏振光的偏振方向平行，為了不影響從透鏡組件出射的偏振 光，此時(shí)，在透鏡組件和偏光板34之間的TN面板的相應(yīng)部分施加電場， 這樣，從透鏡組件出射的偏振光通過該TN面板時(shí)偏振面不會(huì)旋轉(zhuǎn)，與此時(shí) 外加偏光板34的透振方向平行，因此該光線可以直接穿過偏光板34，不會(huì) 影響3D的顯示。
前面已有描述，下兩道光線采用2D方式顯示，從透鏡組件出射的偏振 光的偏振方向垂直紙面，圖3中的偏光板34的偏振方向平行紙面，此時(shí)與 從透鏡組件出射的偏振光的偏振方向垂直，為了不影響從透鏡組件出射的偏 振光，此時(shí)，在透鏡組件和偏光板34之間的TN面板的相應(yīng)部分不施加電 場，這樣，從透鏡組件出射的偏振光通過該TN面板時(shí)偏振面旋轉(zhuǎn)90度， 與此時(shí)外加偏光板34的透振方向平行，因此偏振面旋轉(zhuǎn)后的該光線可以直 接穿過偏光板34，不會(huì)影響2D的顯示。
上述偏光板的偏振方向可以靈活改變，在上述實(shí)施例中，偏光板的偏振 方向平行紙面，但是也可以設(shè)置為垂直紙面，如圖4所示，這樣在進(jìn)行3D 顯示時(shí)，在TN面凈反的相應(yīng)部分不施加電場，從透4竟組件出射的偏振光通過 該TN面板時(shí)偏振面旋轉(zhuǎn)卯度，與此時(shí)外加偏光板34的透振方向平行，因 此偏振面旋轉(zhuǎn)后的該光線可以直接穿過偏光板34，不會(huì)影響3D的顯示。同 樣，在進(jìn)行2D顯示時(shí)，在TN面板的相應(yīng)部分施加電場，從透鏡組件出射 的偏振光通過該TN面板時(shí)偏振面不會(huì)旋轉(zhuǎn)，與此時(shí)外加偏光板34的透振方向平行，因此該光線可以直接穿過偏光板34,不會(huì)影響2D的顯示。因此， 偏光板的偏振方向只需要設(shè)置的平行或垂直出射光的偏振方向即可，可根據(jù) 具體情況給TN面板施加電場或不施加電場來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。上述 TN面板可以為現(xiàn)有的TFT型TN面板。
本方案通過外加偏光板進(jìn)行偏振濾光，實(shí)際只是將入射的環(huán)境光強(qiáng)度降 低一半。而信號(hào)光本身是線偏振的，通過TN面板的調(diào)整之后，無論2D狀 態(tài)還是3D狀態(tài)的顯示亮度都不受太大影響。使得由于環(huán)境光導(dǎo)致的偏色程 度降低。本方案還有另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，就是由于偏光板的偏振選擇能力而將把對(duì) 液晶或其它聚合物材料危害甚大的外部紫外光也濾掉一半，有效地延長了顯 示器的液晶或其它聚合物類材料的使用壽命。
事實(shí)上對(duì)于其它所有采用通過變換偏振光的偏振方向來實(shí)現(xiàn)2D-3D轉(zhuǎn) 換的立體顯示裝置都可以應(yīng)用本實(shí)用新型的思路，在立體顯示裝置上加裝 TN面板和偏光板來降低環(huán)境光對(duì)顯示器的影響。
上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員在本方法的啟示下，在不脫離本方法宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況 下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種2D/3D可切換顯示設(shè)備，包括通過利用變換偏振光的偏振方向來實(shí)現(xiàn)2D/3D切換顯示的立體顯示裝置，其特征在于，還包括順序放置的可電控TN面板和偏光板，從所述立體顯示裝置出射的光依次通過所述可電控TN面板和所述偏光板，其中所述偏光板的透振方向與所述立體顯示裝置出射的其中一種偏振光的偏振方向平行。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的2D/3D可切換顯示設(shè)備，其特征在于，所述 立體顯示裝置包括順序放置的二維顯示面板和2D/3D切換器件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的2D/3D可切換顯示設(shè)備，其特征在于，所述 2D/3D切換器件包括偏振光轉(zhuǎn)換裝置和由單折射率透鏡與雙折射率透鏡構(gòu) 成的透鏡組件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種2D/3D可切換顯示設(shè)備，包括通過利用變換偏振光的偏振方向來實(shí)現(xiàn)2D/3D切換顯示的立體顯示裝置，還包括順序放置的可電控TN面板和偏光板，從所述立體顯示裝置出射的光依次通過所述可電控TN面板和所述偏光板，其中所述偏光板的透振方向與所述立體顯示裝置出射的其中一種偏振光的偏振方向平行。本方案將入射的環(huán)境光強(qiáng)度降低一半，使得由于環(huán)境光導(dǎo)致的偏色程度降低。通過TN面板的調(diào)整之后，無論2D狀態(tài)還是3D狀態(tài)的顯示亮度都不受太大影響，并且由于偏光板的偏振選擇能力將把對(duì)液晶或其它聚合物材料危害甚大的外部紫外光也濾掉一半，有效地延長了顯示設(shè)備的液晶或其它聚合物類材料的使用壽命。
文檔編號(hào)G02B27/22GK201229434SQ20082010941
公開日2009年4月29日 申請日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者王統(tǒng)領(lǐng) 申請人:北京超多維科技有限公司