本發(fā)明屬于液晶顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種立體顯示光柵及其制作方法、立體顯示裝置。

背景技術(shù)：

人們對(duì)客觀環(huán)境的感知總是通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)及味覺(jué)等獲取的，逼真地模擬再現(xiàn)出這些臨場(chǎng)感覺(jué)，是現(xiàn)代科技的重要研究課題之一。立體視覺(jué)技術(shù)正是基于這種需要發(fā)展起來(lái)的。

目前，立體視覺(jué)技術(shù)中較受歡迎的是裸眼3D技術(shù)，特別是使用光柵的裸眼3D技術(shù)，由于其擺脫了復(fù)雜的輔助設(shè)備，且能夠有效阻絕不同視點(diǎn)之間的圖像串?dāng)_，具有較優(yōu)的立體顯示效果。

圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種常用的后置式光柵式裸眼立體顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該后置式光柵式裸眼立體顯示器包括LED光源11、導(dǎo)光板12(Light Guide Plate，LGP)、擴(kuò)散片13、增亮膜2、光柵層3、上偏光片6、下偏光片4以及液晶顯示單元5(或者為液晶光學(xué)單元)LCD cell等。其中LED光源11、導(dǎo)光板12以及擴(kuò)散片13組成背光模組1，光柵層3放置于背光模組1與LCD cell5之間。背光模組1發(fā)出的偏振光經(jīng)過(guò)增亮膜2后部分偏振光得到重復(fù)利用，亮度顯著增加。

但是，在偏振光經(jīng)過(guò)光柵層3后，由于光柵層3遮光部分的阻擋，仍然會(huì)導(dǎo)致亮度損失一半以上。此外，由于LCD cell5中含有傳輸電信號(hào)的金屬層，例如包括柵極走線(Gate)與數(shù)據(jù)走線(Date)等，雖然這些信號(hào)走線的面積占比相對(duì)于整個(gè)顯示面板的比例較低，但是經(jīng)過(guò)光柵的左右眼視點(diǎn)信號(hào)在遇到金屬層的反射，并經(jīng)過(guò)背光模組1其他膜層反射時(shí)，容易使得左右眼光線的傳輸方向發(fā)生改變從而形成信號(hào)串?dāng)_。

綜上所述，亟需從亮度提升和進(jìn)一步減小圖像串?dāng)_兩方面進(jìn)一步改善光柵式裸眼3D技術(shù)，提升其開(kāi)發(fā)前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題之一是需要從亮度提升和進(jìn)一步減小圖像串?dāng)_兩方面進(jìn)一步改善光柵式裸眼3D技術(shù)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)的實(shí)施例首先提供了一種立體顯示光柵，包括透明基底及間隔設(shè)置在所述透明基底上的透光區(qū)域與遮光區(qū)域：在所述透光區(qū)域內(nèi)設(shè)置有金屬條狀光柵，所述金屬條狀光柵用于接收從背光模組射向該透光區(qū)域的偏振光，并對(duì)所述偏振光進(jìn)行選擇；其中，透射偏振方向垂直于所述金屬條狀光柵的TM偏振光，反射偏振方向平行于所述金屬條狀光柵的TE偏振光；在所述遮光區(qū)域內(nèi)設(shè)置有黑色遮光矩陣與金屬擋光光柵，其中，所述黑色遮光矩陣用于吸收從液晶顯示單元反射回該遮光區(qū)域的偏振光；所述金屬擋光光柵用于接收從背光模組射向該遮光區(qū)域的偏振光，并將所述偏振光反射回至背光模組，以使其重新射向所述透光區(qū)域。

優(yōu)選地，所述黑色遮光矩陣為具有傾斜表面的條狀凸起，所述條狀凸起的長(zhǎng)邊沿與液晶顯示單元的列相平行的方向設(shè)置；所述金屬擋光光柵為覆蓋所述傾斜表面的金屬層。

優(yōu)選地，所述條狀凸起的橫截面的形狀為大致三角形或者大致半弧形。

優(yōu)選地，所述金屬條狀光柵包括介質(zhì)層與金屬層，其中，所述介質(zhì)層設(shè)置在所述透明基底上，所述金屬層包括多個(gè)條狀金屬，所述多個(gè)條狀金屬相互平行，且以相等的間距間隔排列在所述介質(zhì)層上。

優(yōu)選地，所述多個(gè)條狀金屬的排列方向與液晶顯示單元的列相平行或者相對(duì)于液晶顯示單元的列相傾斜一定的角度。

優(yōu)選地，所述多個(gè)條狀金屬所形成的排列的周期為20-500nm，占空比為0.1-0.9。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)層材料包括二氧化硅、氧化硅、氧化鎂、氮化硅、二氧化鈦或者五氧化二鉭；所述金屬層材料包括鋁、銀或者銅。

本申請(qǐng)的實(shí)施例還提供了一種立體顯示光柵的制作方法，包括：在透明基底上形成具有傾斜表面的黑色遮光矩陣；在所述透明基底上除所述黑色遮光矩陣以外的區(qū)域形成介質(zhì)層；在所述黑色遮光矩陣及所述介質(zhì)層上形成金屬層；采用微電子工藝刻蝕形成于所述介質(zhì)層上的金屬層，以形成多個(gè)條狀金屬。

優(yōu)選地，采用微電子光刻工藝或者納米壓印工藝形成所述具有傾斜表面的黑色遮光矩陣。

另一方面，還提供了一種立體顯示裝置，包括背光模組、液晶顯示單元、上偏光片以及立體顯示光柵，所述立體顯示光柵放置于所述背光模組與所述液晶顯示單元之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述方案中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

通過(guò)采用由具有傾斜表面的、對(duì)光線進(jìn)行吸收的黑色遮光矩陣、對(duì)擋光區(qū)域的光線進(jìn)行反射的金屬擋光光柵與透光區(qū)域?qū)饩€進(jìn)行透射的金屬條狀光柵組成的一體式結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中光柵式裸眼立體顯示時(shí)由于光柵的遮光作用所導(dǎo)致的亮度損失，進(jìn)而導(dǎo)致2D/3D顯示畫(huà)面亮度不足的問(wèn)題，同時(shí)能夠有效防止金屬導(dǎo)線反射所造成的圖像串?dāng)_現(xiàn)象。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書(shū)，權(quán)利要求書(shū)，以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案或現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。其中，表達(dá)本申請(qǐng)實(shí)施例的附圖與本申請(qǐng)的實(shí)施例一起用于解釋本申請(qǐng)的技術(shù)方案，但并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限制。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中后置式光柵式裸眼立體顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的立體顯示光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的立體顯示光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3b為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的金屬條狀光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的立體顯示裝置的工作原理示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的立體顯示光柵的制作方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成相應(yīng)技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。本申請(qǐng)實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征，在不相沖突前提下可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖2和圖3a為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的立體顯示光柵的結(jié)構(gòu)示意圖，下面結(jié)合圖2和圖3a對(duì)該實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，為本實(shí)施例中立體顯示光柵的側(cè)視圖，主要包括透明基底31及間隔設(shè)置在透明基底31上的透光區(qū)域A與遮光區(qū)域B。

透明基底31可以采用單不限于玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)等。

透光區(qū)域A主要由金屬條狀光柵32組成，金屬條狀光柵32用于接收從背光模組射向透光區(qū)域A的偏振光，并對(duì)偏振光進(jìn)行選擇。具體的，金屬條狀光柵32能夠顯著地透過(guò)偏振方向垂直于金屬條狀光柵32的TM偏振光，并反射偏振方向平行于金屬條狀光柵32的TE偏振光。

金屬條狀光柵32進(jìn)一步由介質(zhì)層321與金屬層322組成，如圖3b所示。介質(zhì)層321設(shè)置在透明基底31上，金屬層322包括多個(gè)條狀金屬，這些條狀金屬相互平行，且以相等的間距間隔排列在介質(zhì)層321上。

如圖3a所示，該圖示出的是本實(shí)施例中立體顯示光柵的俯視圖，金屬條狀光柵32分布在立體顯示光柵的透光區(qū)域A，且形成周期性的排布。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，金屬條狀光柵32的周期為20-500nm，占空比為0.1-0.9。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以采用具有較大折射率虛部的金屬材料制作金屬層322(即條狀金屬)，包括但不限于金屬鋁Al、銀Ag或者銅Au等。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以用于制作介質(zhì)層321的金屬材料包括但不限于二氧化硅SiO₂、氧化硅SiO、氧化鎂MgO、氮化硅Si₃N₄、二氧化鈦TiO₂或者五氧化二鉭Ta₂O₅等。

如圖3a所示，條狀金屬的排列方向能夠決定偏振態(tài)的透過(guò)與反射，因而條狀金屬的排列方向可以根據(jù)需要，依據(jù)具體的偏振需求來(lái)決定。例如可能采用與液晶顯示單元的列相平行的排列方向或者相對(duì)于液晶顯示單元的列傾斜一定的角度。

遮光區(qū)域B主要由黑色遮光矩陣33與金屬擋光光柵34構(gòu)成。

黑色遮光矩陣33主要用于吸收從液晶顯示單元反射回遮光區(qū)域B的偏振光。結(jié)合圖2和圖3a可知，黑色遮光矩陣33為具有傾斜表面的條狀凸起結(jié)構(gòu)，該條狀凸起結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)邊沿與液晶顯示單元的列相平行的方向設(shè)置。其中，條狀凸起結(jié)構(gòu)的底面寬度為立體顯示光柵的遮光區(qū)域B的遮光寬度。

進(jìn)一步地，在黑色遮光矩陣33的整個(gè)外表面上覆蓋有一層金屬層，即為金屬擋光光柵34。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，條狀凸起的橫截面為大致三角形(圖2)，三角形的兩側(cè)斜面均覆蓋有金屬層，即形成的金屬擋光光柵34可以用于反射從背光模組射向遮光區(qū)域B的遮光寬度范圍內(nèi)的光。斜面可以將以一定傾角射向其表面的光線反射回背光模組內(nèi)部，以使其重新射向透光區(qū)域A。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)幾何光學(xué)的相關(guān)知識(shí)可知，傾斜表面還可以為規(guī)則或不規(guī)則的其他形狀，例如可以為其他近似三角形的弧形，優(yōu)選為大致半弧形。只要保證射向金屬擋光光柵34的光線存在反射回路即可。

本發(fā)明實(shí)施例中給出的傾斜表面的形狀只用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以采用與金屬條狀光柵32的金屬層相同的材料來(lái)制作金屬擋光光柵34，而對(duì)于黑色遮光矩陣33，根據(jù)其功能，可以采用與液晶顯示器的黑矩陣相同的材料制作。

現(xiàn)有技術(shù)如圖1所示，從導(dǎo)光板12發(fā)出的光，經(jīng)由擴(kuò)散片13和增亮膜2后照射到光柵層3上，由于光柵層3的遮光部位的阻擋，如圖1中光柵層3上的黑色矩形塊所示，這部分光線大部分被遮光部分吸收進(jìn)而造成亮度損失，具體如圖1中的光線71所示。

而本發(fā)明的實(shí)施例的立體顯示光柵，利用具有傾斜表面的金屬擋光光柵34，將射向其遮光區(qū)域B的光線重新反射回只背光模組，并使其再次射向遮光區(qū)域A，提高了光的利用效率。

仍如圖1所示，從光柵層3透過(guò)的光線72經(jīng)由下偏光片4射向液晶顯示單元5內(nèi)，被液晶顯示單元5內(nèi)的柵極走線或數(shù)據(jù)走線反射，改變了傳播方向，其后經(jīng)過(guò)多次折射或反射，到再經(jīng)由液晶顯示單元5和上偏光片6射進(jìn)人眼時(shí)，很可能已經(jīng)偏離了預(yù)設(shè)的射出位置，造成圖像串?dāng)_。

而本發(fā)明的實(shí)施例的立體顯示光柵，設(shè)置有黑色遮光矩陣33，當(dāng)上述光線被反射回至黑色遮光矩陣33的部分時(shí)，就可以被黑色遮光矩陣33吸收，而不再經(jīng)過(guò)多次折射或反射進(jìn)入人眼，因此可以改善由此而引發(fā)的圖像串?dāng)_。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種基于上述立體顯示光柵的立體顯示裝置，如圖4所示，該立體顯示裝置至少包括背光模組1、立體顯示光柵2、液晶顯示單元5以及上偏光片6等。且立體顯示光柵2放置于背光模組1與液晶顯示單元5之間。

本發(fā)明實(shí)施例的立體顯示裝置相對(duì)圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的光柵式裸眼立體顯示器省去了增亮膜2與下偏光片4等結(jié)構(gòu)，就能夠提供高亮度、低串?dāng)_的裸眼3D顯示效果，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成，有利于簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝和降低成本。

下面結(jié)合圖5對(duì)立體顯示裝置的工作原理進(jìn)行說(shuō)明。

具體的，透光區(qū)域A的金屬條狀光柵32能夠透過(guò)TM偏振態(tài)從而與遮光區(qū)域B構(gòu)成傳統(tǒng)光柵作用，形成視差信號(hào)輸出，且金屬條狀光柵32反射TE偏振態(tài)從而重新進(jìn)入導(dǎo)光板進(jìn)行光的循環(huán)利用。

而金屬擋光光柵34具有與黑色遮光矩陣33一致的斜面結(jié)構(gòu)，因而能夠?qū)⒄诠鈪^(qū)域B的光線以一定斜角反射并通過(guò)背光模組中的反射式增亮膜BEF及反射膜等反射重新進(jìn)入透過(guò)區(qū)域A。斜面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得遮光區(qū)域B的光線斜向反射進(jìn)入透過(guò)區(qū)域A，因而透過(guò)區(qū)域A的TE偏振態(tài)及遮光區(qū)域B的全部光線均能夠重新進(jìn)入背光系統(tǒng)得到循環(huán)利用。

當(dāng)光線經(jīng)過(guò)透過(guò)區(qū)域A形成不同視點(diǎn)的視差圖像時(shí)，部分光線會(huì)朝向陣列基板的金屬電極層并反射，在重新進(jìn)入到立體顯示光柵時(shí)，部分反射光被黑色遮光矩陣33吸收，避免反射光被顯示光柵的金屬層反射，因而能夠有效地減少反射光，避免視差圖像串?dāng)_，有效提高裸眼3D的顯示效果。

圖6為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的立體顯示光柵的制作方法的流程示意圖，如圖所示，包括以下步驟：

步驟S610、在透明基底上形成具有傾斜表面的黑色遮光矩陣，具體的，可以采用微電子光刻工藝或者納米壓印工藝形成黑色遮光矩陣。

步驟S620、在透明基底上除黑色遮光矩陣以外的區(qū)域形成介質(zhì)層。

步驟S630、在黑色遮光矩陣及介質(zhì)層上形成金屬層。

步驟S640、采用微電子工藝刻蝕形成于介質(zhì)層上的金屬層，以形成多個(gè)條狀金屬。

需要說(shuō)明的是，如果金屬條狀光柵的介質(zhì)層采用的也是能夠吸光的材料，那么也可以在形成黑色遮光矩陣之前，先在透明基底上形成一層介質(zhì)層，然后再依次形成具有傾斜表面的黑色遮光矩陣、在黑色遮光矩陣及介質(zhì)層上形成一層金屬層以及刻蝕金屬層形成多個(gè)條狀金屬。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，如果金屬條狀光柵的介質(zhì)層采用的材料與透明基底的材料相同，例如均采用SiO2制作，那么也可以省去在透明基底上形成介質(zhì)層的步驟，而將用于制作多個(gè)條狀金屬的金屬材料直接沉積在透明基底上。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種黑色遮光矩陣、金屬擋光光柵與金屬條狀光柵的一體式結(jié)構(gòu)，其中金屬擋光光柵與金屬條狀光柵分別構(gòu)成遮光區(qū)與透光結(jié)構(gòu)形成左右眼圖像的分離。具體地，金屬擋光光柵構(gòu)成反射式擋光結(jié)構(gòu)，金屬條狀光柵構(gòu)成偏振選擇透光結(jié)構(gòu)，黑色遮光矩陣構(gòu)成消串?dāng)_結(jié)構(gòu)，能夠顯著提高后置光柵式裸眼3D顯示模組的發(fā)光效率，并且能夠有效防止金屬導(dǎo)線反射所造成的圖像串?dāng)_現(xiàn)象。

本發(fā)明實(shí)施例解決了現(xiàn)有光柵式裸眼立體顯示器由于光柵的遮光作用所導(dǎo)致的亮度損失導(dǎo)致2D/3D顯示畫(huà)面亮度不足的問(wèn)題，解決由于陣列基板側(cè)金屬反光所造成的圖像串?dāng)_問(wèn)題。

雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。