专利名称：一种立体显示装置及液晶光栅的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体显示领域，特别涉及ー种立体显示装置及液晶光柵。
背景技术：
众所周知，我们平时所见到的2D显示器无法像真实世界一样为我们提供景深信息。我们之所以能够辨别景深(3D效果)，关键在于人的两只眼睛具有60mm左右的瞳距产生的位置差异。有“双眼视差”的两副图成为一対“立体图像对”，其经过人大脑视觉皮层的融合，就产生了立体效果。3D显示分为裸眼式和眼镜式，眼镜式主流的技术有快门式(shutter glass)技术和偏光式(pattern retard)技术，而裸眼式主要有视差挡板光栅和柱透镜光栅等。在裸 眼式光栅中，视差挡板光栅技术应用最为成熟，而利用液晶光栅(LC barrier)技术可实现2D/3D的切換。在采用液晶面板作为显示单元的3D显示装置中，由于从液晶面板中射出的光为偏振光，因此，采用LC barrier时，只需要使用ー个偏振片来实现3D显示。但是，对于非偏振光的显示器，诸如有机电致发光(Organic Light Emitting Display, 0LED)、等离子体(TOP)和阴极射线(CRT)的非偏光显示器作为显示単元的3D显示装置中，由于射出的光为自然光，因此，采用LC barrier吋，需使用两个偏振片才能实现3D显示，这使得光损失严重,进行3D显示时的亮度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供ー种立体显示装置及液晶光栅，以提高立体显示装置进行3D显示时的亮度。为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下—种立体显示装置，包括非偏振光的显示器和液晶光栅，所述液晶光栅包括位于所述非偏振光的显示器ー侧的液晶盒，所述液晶盒包括上基板、下基板和夹设在所述上基板与所述下基板之间的胆留相液晶层；位于所述上基板外侧的第一 1/4波片；位于所述第一 1/4波片上的偏振片，其中，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒射出的圆偏振光经过所述第一 1/4波片变成线偏振光后，能够被所述偏振片完全吸收。上述的立体显示装置，其中，还包括位于所述非偏振光的显示器另ー侧的反射片。上述的立体显示装置，其中，还包括位于所述非偏振光的显示器与所述反射片之间的第二 1/4波片。上述的立体显示装置，其中所述上基板上面对所述下基板的ー侧形成有间隔排列的条状的第一电极；
所述下基板上面对所述上基板的一侧形成有与所述第一电极的位置相对应的条状的第二电极。上述的立体显示装置，其中在所述第一电极和第二电极之间未施加电压时，所述上基板和下基板之间没有形成电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子呈现平面织构；在所述第一电极和第二电极之间施加电压时，所述上基板和下基板之间形成竖直电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子沿电场方向垂直取向。上述的立体显示装置，其中当所述胆留相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成-45度； 当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成45度。上述的立体显示装置，其中所述第一 1/4波片和所述偏振片一体化形成。上述的立体显示装置，其中所述第二 1/4波片和所述反射片一体化形成。—种液晶光栅，包括液晶盒，所述液晶盒包括上基板、下基板和夹设在所述上基板与所述下基板之间的胆甾相液晶层；位于所述上基板外侧的第一 1/4波片；位于所述第一 1/4波片上的偏振片，其中，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒射出的圆偏振光经过所述第一 1/4波片变成线偏振光后，能够被所述偏振片完全吸收。上述的液晶光栅，其中所述上基板上面对所述下基板的一侧形成有间隔排列的条状的第一电极；所述下基板上面对所述上基板的一侧形成有与所述第一电极的位置相对应的条状的第二电极。上述的液晶光栅，其中在所述第一电极和第二电极之间未施加电压时，所述上基板和下基板之间没有形成电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子呈现平面织构；在所述第一电极和第二电极之间施加电压时，所述上基板和下基板之间形成竖直电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子沿电场方向垂直取向。上述的液晶光栅，其中当所述胆留相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成-45度；当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成45度。上述的液晶光栅，其中所述第一 1/4波片和所述偏振片一体化形成。根据本发明实施例的上述技术方案，由于在液晶光栅中米用了一个1/4波片和一个偏振片，相对于现有技术而言节省了ー个偏振片，这样，在进行具有非偏振光的显示器的立体显示装置在进行3D显示时，光损失也就相对较小，从而提高了进行3D显示时的亮度。
图I为根据本发明实施例I的立体显示装置的结构示意图；图2为图I所示的立体显示装置中液晶盒在没有施加电压时的光路图；图3为图I所示的立体显示装置中液晶盒在施加了电压时的光路图；图4为图I所示的立体显示装置进行3D显示时的光路图；图5为根据本发明实施例2的立体显示装置的结构示意图；图6为根据本发明实施例3的立体显示装置的结构示意图；
图7为图6所示的立体显示装置进行3D显示时的光路图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。图I为根据本发明实施例I的立体显示装置的结构示意图。參照图1，所述立体显示装置可以包括非偏振光的显示器I ;位于所述非偏振光的显示器I之上(出光侧)的液晶盒2，所述液晶盒2采用的是胆甾相液晶层；位于所述液晶盒2之上的1/4波片3 ；位于所述1/4波片3之上的偏振片4，其中，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒2射出的圆偏振光经过所述1/4波片3变成线偏振光后，能够被所述偏振片4完全吸收。所述非偏振光的显示器可以是OLED、PDP和CRT等非偏光显示器。需要说明的是，本申请实施例中所指的胆甾相液晶可以是在向列相液晶中添加左旋或者右旋手性化合物实现，也可以采用天然的胆留相液晶。当所述胆甾相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成-45度(从上往下看)，当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成45度(从上往下看)。其中，所述液晶盒2、所述1/4波片3和所述偏振片4构成了所述立体显示装置的液晶光柵。需要进行3D显示时，通过对所述液晶盒的部分区域施加电压，可以形成液晶光栅的开ロ区(即透光区)，没有施加电压的部分则形成液晶光栅的挡光区；需要迸行2D显示吋，对所述液晶盒的所有区域均施加电压，使得光线能够透过所有的区域。可以看出，在所述液晶光栅中，只包括了ー个偏振片，相对于现有技术的基于非偏振光的显不器的立体显示装置，节省了ー个偏振片，这样，在进行3D显示时，光损失也就相对较小，从而提高了 3D显不时的売度。图2为图I所示的立体显示装置中液晶盒在没有施加电压时的光路图，图3为图
I所示的立体显示装置中液晶盒在施加了电压时的光路图。參照图2和图3，所述液晶盒2可以包括上基板22 ；下基板21;夹设于所述上基板22与所述下基板21之间的液晶层23，采用胆留相液晶，即所述液晶层23为胆留相液晶层。其中，所述上基板22上面对所述下基板21的一侧形成有间隔排列的条状的第一电极(图未示)；所述下基板21上面对所述上基板22的一侧形成有与所述第一电极的位置相对应的条状的第二电极(图未示)。通过在所述第一电极和第二电极之间施加电压，能够在所述液晶盒2中形成竖直电场(即垂直于上下基板表面的电场)。本发明实施例的液晶盒2是利用胆甾相液晶器件加以实现，图2中显示的是以左旋液晶(可通过在向列相液晶中添加左旋手性化合物实现，也可以采用天然的胆留相液晶) 为例。为便于阅读，在说明书附图中，_表示自然光，表示偏振方向平行于纸面的
畴.............
线偏振光，表不右旋圆偏振光，表不左旋圆偏振光，g表不偏振方向垂直于纸面的线偏振光。如图2所示，在没有对液晶盒2施加电压(即没有在所述第一电极和第二电极之间施加电压)时，液晶分子在液晶盒2内进行平行取向，实现平面织构。左旋液晶对入射光(自然光)进行一部分的布拉格反射，反射光为左旋圆偏振光，而透射光为右旋圆偏振光，从而实现选择性反射。本领域技术人员能够明白的是，如果采用右旋液晶(可通过在向列相液晶中添加右旋手性化合物实现，也可以采用天然的胆留相液晶)，则当入射光为自然光时，反射光为右旋圆偏振光，而透射光为左旋圆偏振光。如图3所示，在对所述对液晶盒2施加电压(即在所述第一电极和第二电极之间施加电压)时，液晶分子在竖直电场的作用下发生偏转，液晶分子呈垂直排列方式。入射光(自然光)能够全部通过，并且出射光仍然为自然光。图4为图I所示的立体显示装置进行3D显示时的光路图。参照图4，光栅挡光条区域的胆留相液晶处于非加电状态，液晶分子在液晶盒2内进行平行取向，实现平面织构，从非偏振光的显示器I发出的自然光经过平面织构的胆甾相液晶，例如左旋液晶，则该液晶器件反射左旋圆偏振光，而透射右旋圆偏振光，被其透射的右旋圆偏振光通过1/4波片3后变为线偏振光，该线偏振光的偏振方向与上方的偏振片4的吸收轴方向相同，因此光线会被吸收，无法通过，从而实现挡光条功能。而光栅开口区的胆甾相液晶处于加电状态，此时的液晶分子沿着电场方向垂直取向，从非偏振光的显示器I发出的自然光经过垂直排列的胆留相液晶后仍然为自然光，再经过1/4波片3后仍为自然光，最后经过最上方的偏振片4后，会有与偏振片透过轴相同方向的偏振光通过，因而，此区域能实现光栅开口区功能。在上述实施中，偏振片4和1/4波片3需相互匹配，即1/4波片3的快轴与偏振片
4的吸收轴成45度或-45度(或者，1/4波片3的慢轴与偏振片4的吸收轴成45度或-45度)。其还需与胆甾相液晶中的旋向匹配，以便实现该区域的光线能被遮挡，实现光栅中的挡光条功能。具体地可以是，当所述胆留相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成-45度(从上往下看)，当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成45度(从上往下看)。本发明实施例的立体显示装置，当需要进行2D显示吋，需要对所述挡光条区域也施加电压(即，所述述液晶盒的所有区域均施加有电压)，此时，所有区域的液晶分子均垂直排列方式，光线能够透过所有的区域，从而实现了 3D显示到2D显示的切換。图5为根据本发明实施例2的立体显示装置的结构示意图。參照图5，所述立体显示装置可以包括
非偏振光的显示器I ;位于所述非偏振光的显示器I ー侧(出光侧)的液晶盒2，所述液晶盒2采用的是胆甾相液晶层；位于所述非偏振光的显示器I另ー侧的反射片5 ；位于所述液晶盒2之上的1/4波片3 ；位于所述1/4波片3之上的偏振片4，其中，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒2射出的圆偏振光经过所述1/4波片3变成线偏振光后，能够被所述偏振片4完全吸收。其中，当所述胆甾相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成-45度(从上往下看)，当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成45度(从上往下看)。实施例2与实施例I的不同之处在于，在非偏振光的显示器I的下方设置了反射片5，这样，被液晶光栅挡光条区域的平面织构状的胆留相液晶反射回来的左旋圆偏振光(当所述胆留相液晶为左旋液晶吋)或右旋圆偏振光(当所述胆留相液晶为右旋液晶吋)，又会被所述反射片5反射后重复利用，从而能够增强显示区域的光线强度。实施例2的其他部分与实施例I相同，其3D显示原理，以及3D显示到2D显示的转换原理也相同，因此，这里不作赘述。图6为根据本发明实施例3的立体显示装置的结构示意图。參照图6，所述立体显示装置可以包括非偏振光的显不器I ;位于所述非偏振光的显示器I ー侧(出光侧)的液晶盒2，所述液晶盒2采用的是胆甾相液晶层；位于所述液晶盒2之上的1/4波片3 ；位于所述1/4波片3之上的偏振片4，其中，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒2射出的圆偏振光经过所述1/4波片3变成线偏振光后，能够被所述偏振片4完全吸收；位于所述非偏振光的显不器I另ー侧的1/4波片6 ；位于所述1/4波片6之上的反射片5。其中，当所述胆甾相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成-45度(从上往下看)，当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片4的吸收轴与所述1/4波片3的快轴之间成45度(从上往下看)。实施例3与实施例2的不同之处在于，在非偏振光的显示器I与反射片5之间还设置了 1/4波片6。在实施例2中，自然光经过平面织构状的胆留相液晶，例如左旋液晶后，有一部分左旋圆偏振光被反射回，其经过反射板5后会变成右旋圆偏振光。而该右旋圆偏振光经过胆留相液晶的施加电压区时，可以重复利用通过，但是，经过没施加电压的左旋液晶平面织构区域时，也能通过，其通过后的光线将均被吸收。为此，在实施例3中增加了所述1/4波片6。参照图7，自然光经过左旋液晶后，有一部分左旋圆偏振光被反射回，其经过1/4波片6后变为线偏振光，再经过反射板5反射和1/4波片6后，仍为左旋圆偏振光，该左旋圆偏振光不会从液晶光栅的挡光条区域射出，经过反复反射后，能够尽量通过液晶光栅的开口区射出，从而进一步提闻了液晶光棚开口売度。图7是以左旋液晶为例，对于右旋液晶，其光路原理类似，这里不再赘述。进一步，在上述实施例I 实施例3中，所述1/4波片3和所述偏振片4可以一体化形成，在上述实施例3中，所述1/4波片6和所述反射片5也可以一体化形成。如此，能够简化器件结构，优化制作工艺，提高产品良率。 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种立体显示装置，包括非偏振光的显示器和液晶光栅，其特征在于，所述液晶光栅包括 位于所述非偏振光的显示器一侧的液晶盒，所述液晶盒包括上基板、下基板和夹设在所述上基板与所述下基板之间的胆留相液晶层； 位于所述上基板外侧的第一 1/4波片； 位于所述第一 1/4波片上的偏振片，其中，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒射出的圆偏振光经过所述第一 1/4波片变成线偏振光后，能够被所述偏振片完全吸收。
2.如权利要求I所述的立体显示装置，其特征在于，还包括 位于所述非偏振光的显示器另一侧的反射片。
3.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，还包括 位于所述非偏振光的显示器与所述反射片之间的第二 1/4波片。
4.如权利要求I所述的立体显示装置，其特征在于 所述上基板上面对所述下基板的一侧形成有间隔排列的条状的第一电极； 所述下基板上面对所述上基板的一侧形成有与所述第一电极的位置相对应的条状的第二电极。
5.如权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于 在所述第一电极和第二电极之间未施加电压时，所述上基板和下基板之间没有形成电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子呈现平面织构； 在所述第一电极和第二电极之间施加电压时，所述上基板和下基板之间形成竖直电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子沿电场方向垂直取向。
6.如权利要求I所述的立体显示装置，其特征在于 当所述胆留相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成-45度； 当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成45度。
7.如权利要求I所述的立体显示装置，其特征在于 所述第一 1/4波片和所述偏振片一体化形成。
8.如权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于， 所述第二 1/4波片和所述反射片一体化形成。
9.一种液晶光栅,其特征在于,包括 液晶盒，所述液晶盒包括上基板、下基板和夹设在所述上基板与所述下基板之间的胆甾相液晶层； 位于所述上基板外侧的第一 1/4波片； 位于所述第一 1/4波片上的偏振片，其中，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒射出的圆偏振光经过所述第一 1/4波片变成线偏振光后，能够被所述偏振片完全吸收。
10.如权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于 所述上基板上面对所述下基板的一侧形成有间隔排列的条状的第一电极；所述下基板上面对所述上基板的一侧形成有与所述第一电极的位置相对应的条状的第二电极。
11.如权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于 在所述第一电极和第二电极之间未施加电压时，所述上基板和下基板之间没有形成电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子呈现平面织构； 在所述第一电极和第二电极之间施加电压时，所述上基板和下基板之间形成竖直电场，使得所述胆留相液晶层中的液晶分子沿电场方向垂直取向。
12.如权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于 当所述胆留相液晶层采用左旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成-45度； 当所述胆留相液晶层采用右旋液晶时，所述偏振片的吸收轴与所述第一 1/4波片的快轴之间成45度。
13.如权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于 所述第一 1/4波片和所述偏振片一体化形成。
全文摘要
本发明提供一种立体显示装置及液晶光栅，属于立体显示领域。所述立体显示装置包括非偏振光的显示器和液晶光栅，所述液晶光栅包括位于所述非偏振光的显示器一侧的液晶盒，所述液晶盒包括上基板、下基板和夹设在所述上基板与所述下基板之间的胆甾相液晶层；位于所述上基板外侧的第一1/4波片；位于所述第一1/4波片上的偏振片，其中，所述偏振片的吸收轴与所述第一1/4波片的快轴之间成预定角度，使得从所述液晶盒射出的圆偏振光经过所述第一1/4波片变成线偏振光后，能够被所述偏振片完全吸收。根据本发明，能够提高具有非偏振光的显示器的立体显示装置进行3D显示时的亮度。
文档编号G02F1/1343GK102809829SQ201210313818
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月29日 优先权日2012年8月29日
发明者李文波, 武延兵 申请人:京东方科技集团股份有限公司