專利名稱：偏振光轉換結構及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動立體顯示技術領域，尤其涉及一種偏振光轉換結構及包括該結構的2D/3D可轉換自動立體顯示裝置。
背景技術：
自動立體顯示是指運用光學、微電子技術、計算機技術等，在二維(2D)顯示平面上獲取的立體左右眼圖像時，以三維(3D)立體形式顯示出來，即通過人為的手段來制造人的左右眼的視差，給左、右眼分別送去有視差的兩幅圖像，使大腦在獲取了左右眼看到的不同圖像之后，產生觀察真實3D物體的感覺。自動立體顯示技術應用廣泛，能極大的提高視覺信息的再現(xiàn)量，因此，成為當前世界上顯示技術領域研究的一個熱點。 自動立體顯示裝置一般有兩種形式狹縫光柵式和微透鏡陣列式。微透鏡陣列自動立體顯示裝置包括顯示面板和安裝在顯示面板前方的微透鏡陣列，通過該微透鏡陣列，使人的左右眼產生視差，左眼看到左眼圖片，右眼看到右眼圖片，從而實現(xiàn)3D顯示。。傳統(tǒng)微透鏡陣列式立體顯示裝置無法實現(xiàn)2D/3D的轉換，給使用帶來了極大的不便。針對這一需求，出現(xiàn)了很多新的研究。比如為透鏡表面鍍導電層，以此為一個電極，再加一個透明平板電極做成液晶盒，通過控制液晶指向矢來改變光的傳播從而達到2D/3D的轉換。但是在微透鏡陣列表面加鍍導電層非常困難；而且，由于微透鏡陣列和平板電極間距較大，電場很小，使得液晶響應時間長，2D/3D切換困難。

發(fā)明內容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可實現(xiàn)2D/3D轉換、轉換響應時間短、且顯示效果好的顯示裝置。( 二 )技術方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種偏振光轉換結構，該偏振光轉換結構為橫向電場驅動的藍相液晶盒，用于將入射的線性偏振光偏振方向不改變或偏振方向改變90°出射。優(yōu)選地，所述橫向電場驅動的藍相液晶盒包括兩層基板以及所述兩層基板之間填充的藍相液晶，所述兩層基板中的任一層上形成有正負交替排列的條狀電極，所述電極的排列方向與自所述顯不面板入射的所述線性偏振光的偏振方向成45°夾角。本發(fā)明還提供了一種顯示裝置，包括上述的偏振光轉換結構。優(yōu)選地，該裝置還包括顯示面板，用于輸出顯示圖像，且輸出的光線為線性偏振光。優(yōu)選地，該裝置還包括透鏡組件，用于對來自所述偏振光轉換結構的所述出射光表現(xiàn)為平透鏡或凸透鏡。
優(yōu)選地，所述透鏡組件包括單折射率透鏡及雙折射率透鏡，所述單折射率透鏡與所述雙折射率透鏡的曲面相互契合。優(yōu)選地，所述單折射率透鏡為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，所述雙折射率透鏡為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列。優(yōu)選地，所述單折射率透鏡的折射率等于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的一個，且大于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的另外一個。優(yōu)選地，所述雙折射率透鏡為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，所述單折射率透鏡為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列。優(yōu)選地，所述單折射率透鏡的折射率等于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的一個，且小于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的另外一個。(三)有益效果 本發(fā)明的顯示裝置可實現(xiàn)2D/3D的模式轉換，由于采用橫向電場驅動的藍相液晶盒，提高了顯示效果，簡化了裝置的制備工藝，并縮短了 2D/3D轉換的響應時間。


圖I為依照本發(fā)明一種實施方式的顯示裝置的結構示意圖；圖2a-圖2b分別為實施例I的顯示裝置不加電及加電運行時的原理示意圖；圖3a-圖3b分別為實施例2的顯示裝置不加電及加電運行時的原理示意圖；圖4a_圖4b分別為實施例3的顯示裝置不加電及加電運行時的原理示意圖；圖5a-圖5b分別為實施例4的顯示裝置不加電及加電運行時的原理示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的顯示裝置，結合附圖及實施例詳細說明如下。本發(fā)明的顯示裝置可為0LED、等離子體或液晶顯示裝置等本領域技術人員所熟知的任意一種，在此不作為對本發(fā)明技術方案的限制。本發(fā)明的偏振光轉換結構為橫向電場驅動的藍相液晶盒。如圖I所示，依照本發(fā)明一種實施方式的顯示裝置包括顯示面板I、依照本發(fā)明一種實施方式的偏振光轉換結構2、以及透鏡組件。在本發(fā)明中，顯示面板I用于輸出顯示圖像，且輸出的光線為線性偏振光。偏振光轉換結構2用于可控制地將自顯示面板I入射的線性偏振光偏振方向不改變或偏振方向改變90°出射，并將出射光入射到透鏡組件。透鏡組件，用于對來自偏振光轉換結構2的出射光表現(xiàn)為平透鏡或凸透鏡，以實現(xiàn)2D/3D的轉換。其中，透鏡組件包括單折射率透鏡5a及雙折射率透鏡5b，其放置位置可為自偏振光轉換結構2依次為單折射率透鏡5a、雙折射率透鏡5b，或自偏振光轉換結構2依次為雙折射率透鏡5b、單折射率透鏡5a。單折射率透鏡5a與雙折射率透鏡5b的曲面相互契合，單折射率透鏡5a的折射率為nl，雙折射率透鏡5b的折射率為ne和no，nl等于ne或no，且大于或小于另外一個。實施例I如圖2a_2b所示，在本實施例的顯示裝置中，顯示面板I為一提供具有偏振光源的顯示裝置，此為成熟的現(xiàn)有技術，在此不做贅述。本實施例中，自顯示面板I出射的偏振光以平行于紙面方向振動的方式向前傳播，在圖中直線代表光的傳播方向，垂直于光的傳播方向的短線及圓點均表不偏振方向，垂直于光的傳播方向的短線表不的為平行于紙面方向振動的偏振方向，而圓點表示垂直紙面方向振動的偏振方向。偏振光轉換結構2為橫向電場驅動的藍相液晶盒，包括兩層玻璃基板2a、2b (也可為石英基板等其它本領域技術人員所熟知的任意透明基板)以及兩層玻璃基板2a、2b之間填充的藍相液晶4，其中，與顯示面板I相鄰的玻璃基板2a上形成有正負交替排列的多個條狀電極3 (也可在玻璃基板2b上形成該電極3，且以下的實施例2-4中也如此)，且電極3的排列方向與入射到該結構中的偏振光的偏振方向成45°夾角，使得對該電極3加電時，藍相液晶4在電場作用下指向矢與入射的偏振光的偏振方向夾角為45°，相位延遲為半波長，偏振方向正好改變90°。單折射率透鏡5a為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，雙折射率透鏡5b作為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列，且單折射率透鏡5a鄰近偏振光轉換結構2。雙折射率透鏡5b進一步包括玻璃基板8 (也可為石英基板等其它本領域技術人員所熟知的任意透明基板)以及填充在單折射率透鏡5a與玻璃基板8之間的液晶6，玻璃基板8上形成有取向層7，使液晶 6長軸軸向平行于玻璃基板8取向，此為成熟的現(xiàn)有技術，在此不做贅述。本實施例中液晶6選用正性液晶。單折射率透鏡5a的折射率η I與雙折射率透鏡5b的折射率ne和no存在關系nl = ne > no。如圖2a所示，當偏振光轉換結構2的電極3不加電時，藍相液晶4各向同性，對光的偏振方向不會改變。自顯示面板I出射的平行于紙面方向振動的偏振光進入橫向電場驅動的藍相液晶盒不改變偏振方向繼續(xù)傳播進入到透鏡組件。光在折射率為nl的單折射率透鏡5a中傳播，而后進入液晶6形成的凹透鏡中時，光的振動沿液晶分子長軸方向，液晶6形成的凹透鏡對該光線的折射率為ne。由于nl =ne，所以此時光的傳播方向不發(fā)生改變。此時為2D模式。如圖2b所示，當偏振光轉換結構2的電極3加電時，藍相液晶4光軸沿電場方向排列。由于電極3與初始偏振光的偏振方向成45°夾角,所以此時藍相液晶4與入射到其中的偏振光的夾角也是45°。藍相液晶4光軸與入射偏振光偏振方向夾角45° ,相位延遲半波長，因此自顯示面板I出射的平行于紙面方向振動的偏振光經過橫向電場驅動的藍相液晶盒后偏振方向改變90°，成為垂直紙面方向振動的偏振光。以此偏振方向進入到透鏡組件，光在折射率為nl的單折射率透鏡5a中傳播，而后進入液晶6形成的凹透鏡中時，光的振動沿液晶6分子短軸方向，液晶6形成的凹透鏡對該光線的折射率為no。由于nl >no，所以此時光的傳播方向發(fā)生改變。此時運行3D模式。實施例2如圖3a_3b所示，本實施例的顯示裝置的結構與實施例I基本相同，不同之處在于，顯不面板I的入射光的偏振方向與實施例I中的垂直，因此，本實施例中液晶6選用負性液晶。單折射率透鏡5a的折射率nl與雙折射率透鏡5b的折射率ne和no存在關系nl
—ΠΟ Πθ ο如圖3a所示，當偏振光轉換結構2的電極3不加電時，藍相液晶4各向同性，對光的偏振方向不會改變。自顯示面板I出射的垂直紙面方向振動的偏振光進入橫向電場驅動的藍相液晶盒不改變偏振方向繼續(xù)傳播進入到透鏡組件。光在折射率為nl的單折射率透鏡5a中傳播，進入液晶6形成的凹透鏡中時，光的振動沿液晶分子短軸方向，而后液晶6形成的凹透鏡對該光線的折射率為no。由于nl = no，所以此時光的傳播方向不發(fā)生改變。此時為2D模式。如圖3b所示，當偏振光轉換結構2的電極3加電時，藍相液晶4光軸沿電場方向排列。由于電極3與初始偏振光的偏振方向成45°夾角,所以此時藍相液晶4與入射到其中的偏振光的夾角也是45°。藍相液晶4光軸與入射偏振光偏振方向夾角45° ,相位延遲半波長，因此自顯示面板I出射的垂直紙面方向振動的偏振光進入橫向電場驅動的藍相液晶盒后偏振方向改變90°，成為平行于紙面方向的振動偏振光。以此偏振方向進入到透鏡組件，光在折射率為nl的單折射率透鏡5a中傳播，而后進入液晶6形成的凹透鏡中時，光的振動沿液晶6分子短軸方向，液晶6形成的凹透鏡對該光線的折射率為ne。由于nl >ne,所以此時光的傳播方向發(fā)生改變。此時運行3D模式。實施例3
如圖4a_4b所示，在本實施例的顯示裝置中，顯示面板I與偏光轉換結構2均與實施例I的顯示裝置中的結構相同，顯示面板I的入射光的偏振方向也與實施例I中的相同。在本實施例的顯示裝置中，單折射率透鏡5a為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列，雙折射率透鏡5b作為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，且雙折射率透鏡5b鄰近偏振光轉換結構2。雙折射率透鏡5b由填充在緊鄰玻璃基板2b的玻璃基板8及單折射率透鏡5a之間的液晶6形成，且玻璃基板8朝向雙折射率透鏡5b的一面上形成有取向層7，使液晶6長軸軸向平行于玻璃基板8取向，此為成熟的現(xiàn)有技術，在此不做贅述。液晶6采用負性液晶。單折射率透鏡5a的折射率nl與雙折射率透鏡5b的折射率ne和no存在關系nl = ne < no。如圖4a所示，當偏振光轉換結構2的電極3不加電時，藍相液晶4各向同性，對光的偏振方向不會改變。自顯示面板I出射的平行于紙面方向振動的偏振光進入橫向電場驅動的藍相液晶盒不改變偏振方向繼續(xù)傳播進入到透鏡組件。光在雙折射率透鏡5b中傳播，此時，光的振動沿液晶6分子的長軸方向，該雙折射率透鏡5b對該光線的折射率為ne，而后進入折射率為nl的單折射率透鏡5a。由于ne = nl，所以此時光的傳播方向不發(fā)生改變。此時為2D模式。如圖4b所示，當偏振光轉換結構2的電極3加電時，藍相液晶4光軸沿電場方向排列。由于電極3與初始偏振光的偏振方向成45°夾角,所以此時藍相液晶4與入射到其中的偏振光的夾角也是45°。藍相液晶4光軸與入射偏振光偏振方向夾角45° ,相位延遲半波長，因此自顯示面板I出射的平行于紙面方向的偏振光經過橫向電場驅動的藍相液晶盒后偏振方向改變90°，成為垂直紙面方向振動的偏振光。以此偏振方向進入到透鏡組件，光在雙折射率透鏡5b中傳播，此時，光的振動沿液晶6分子的短軸方向，該雙折射率透鏡5b對該光線的折射率為no，而后進入折射率為nl的單折射率透鏡5a。由于no >nl，所以此時光的傳播方向發(fā)生改變。此時運行3D模式。實施例4如圖5a_5b所示，本實施例的顯示裝置的結構與實施例3基本相同，不同之處在于，顯不面板I的入射光的偏振方向與實施例3中的垂直,因此,本實施例中液晶6選用正性液晶。單折射率透鏡5a的折射率nl與雙折射率透鏡5b的折射率ne和no存在關系nl—no Πθ ο
如圖5a所示，當偏振光轉換結構2的電極3不加電時，藍相液晶4各向同性，對光的偏振方向不會改變。自顯示面板I出射的平行于紙面方向振動的偏振光進入橫向電場驅動的藍相液晶盒不改變偏振方向繼續(xù)傳播進入到透鏡組件。光在雙折射率透鏡5b中傳播，此時，光的振動沿液晶6分子的短軸方向，該雙折射率透鏡5b對該光線的折射率為no，而后進入折射率為nl的單折射率透鏡5a。由于no = nl，所以此時光的傳播方向不發(fā)生改變。此時為2D模式。如圖5b所示，當偏振光轉換結構2的電極3加電時，藍相液晶4光軸沿電場方向排列。由于電極3與初始偏振光的偏振方向成45°夾角,所以此時藍相液晶4與入射到其中的偏振光的夾角也是45°。藍相液晶4光軸與入射偏振光偏振方向夾角45° ,相位延遲半波長，因此自顯示面板I出射的垂直紙面方向振動的偏振光經過橫向電場驅動的藍相液晶盒后偏振方向改變90°，成為平行于紙面方向振動的偏振光。以此偏振方向進入到透鏡組件，光在雙折射率透鏡5b中傳播，此時，光的振動沿液晶6分子的長軸方向，該雙折射率透鏡5b對該光線的折射率為ne，而后進入折射率為nl的單折射率透鏡5a后。由于ne >nl，所以此時光的傳播方向發(fā)生改變。此時運行3D模式。 在發(fā)明的顯示裝置中，單折射率透鏡可由透明硬質材料形成，雙折射率透鏡可為向列相液晶、或膽留液晶或方解石。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.ー種偏振光轉換結構,其特征在于,該偏振光轉換結構為橫向電場驅動的藍相液晶盒，用于將入射的線性偏振光偏振方向不改變或偏振方向改變90°出射。
2.如權利要求I所述的偏振光轉換結構，其特征在于，所述橫向電場驅動的藍相液晶盒包括兩層基板以及所述兩層基板之間填充的藍相液晶，所述兩層基板中的任ー層上形成有正負交替排列的條狀電極，所述電極的排列方向與入射的線性偏振光的偏振方向成45°夾角。
3.—種顯示裝置，其特征在于，包括權利要求I所述的偏振光轉換結構。
4.如權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，該裝置還包括 顯示面板，用于輸出顯示圖像，且輸出的光線為線性偏振光。
5.如權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，該裝置還包括 透鏡組件，用于對來自所述偏振光轉換結構的所述出射光表現(xiàn)為平透鏡或凸透鏡。
6.如權利要求5所述的顯示裝置，其特征在于，所述透鏡組件包括單折射率透鏡及雙折射率透鏡，所述單折射率透鏡與所述雙折射率透鏡的曲面相互契合。
7.如權利要求6所述的顯示裝置，其特征在干，所述單折射率透鏡為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，所述雙折射率透鏡為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列。
8.如權利要求6所述的顯示裝置，其特征在于，所述單折射率透鏡的折射率等于所述 雙折射率透鏡的兩個折射率中的ー個，且大于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的另外ー個。
9.如權利要求6所述的顯示裝置，其特征在干，所述雙折射率透鏡為多個凸透鏡組成的凸透鏡陣列，所述單折射率透鏡為多個凹透鏡組成的凹透鏡陣列。
10.如權利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述單折射率透鏡的折射率等于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的ー個，且小于所述雙折射率透鏡的兩個折射率中的另外ー個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏振光轉換結構及顯示裝置，涉及自動立體顯示技術領域。該偏振光轉換結構為橫向電場驅動的藍相液晶盒，用于將入射的線性偏振光偏振方向不改變或偏振方向改變90°出射。本發(fā)明的偏振光轉換結構及顯示裝置可實現(xiàn)2D/3D的模式轉換，由于偏振光轉換結構采用橫向電場驅動的藍相液晶盒，提高了顯示效果，簡化了裝置的制備工藝，并縮短了2D/3D轉換的響應時間。
文檔編號G02B27/28GK102681195SQ20111035918
公開日2012年9月19日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權日2011年11月11日
發(fā)明者柳在健, 趙偉利 申請人:京東方科技集團股份有限公司