CN103353694A - 液晶光栅及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶光栅，涉及显示技术领域，该液晶光栅包括：第一基板、第二基板及位于第一基板与第二基板之间的液晶层，第一基板的靠近液晶层的一侧设有块状电极，第二基板的靠近液晶层的一侧设置有多个条状电极，其特征在于，多个条状电极之间的间隔区域中还设有与块状电极具有相同电位的公共电极。本发明还提供了一种包括上述液晶光栅并在所述液晶光栅两侧设有偏振片的显示装置。本发明通过在液晶光栅的条状电极之间设置公共电极，通过对公共电极施加与块状电极相等的电位，以减少条状电极之间的悬浮区域对相应区域的液晶分子排列影响，从而减轻3D显示时的串扰，提高3D显示效果。

Description

液晶光栅及显示装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年8月10日向中国国家知识产权局递交的201210285327.9号申请的优先权，将其全部内容通过引用并入此处。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种液晶光栅及显示装置。

背景技术

众所周知，我们平时所见到的2D(二维)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(三维)效果)，关键在于人的两只眼睛具有65mm左右的瞳距产生的位置差异。有“双眼视差”的两副图成为一对“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眼镜技术(shutter glass)和偏光眼镜(pattern retard)技术，而裸眼式主要有视差挡板液晶光栅、柱透镜液晶光栅以及LC Lens(液晶透镜)。在裸眼式液晶光栅中，液晶光栅材料可采用菲林片式、黑矩阵(BM)式、反射BM式、活动式液晶光栅(Active LC barrier)式等，其中活动式液晶光栅式可实现2D/3D的切换,兼容液晶显示器(LCD)工厂工艺，在裸眼3D显示中占有重要的一席之地。

如图1所示，通过液晶光栅分离左右图光线传播路径原理图，该液晶光栅1使显示面板2显示的左眼图像只进入左眼，右眼图像只进入右眼，从而使人感觉到立体视差，从而实现3D显示。

现有技术中使用的TN(扭曲向列)型液晶光栅结构如图2所示，上基板101的条状电极102和下基板103上透明的块状电极104之间的液晶层105的液晶分子在电场作用下发生旋转，形成可以用于实现黑态的a区域和用于实现透明态的b区域两种状态。其中，隔垫物106位于上基板101和下基板103之间。当在上述结构两侧配以偏振片时，则可以实现对光的选择性放行或者阻挡，从而实现液晶光栅态和全透明态的转换。作为示例，图2图示了在上基板101之上设有偏振片107。在该液晶光栅用于诸如OLED(有机发光二极管)显示面板等通常不设有偏振片的显示面板时，与偏振片107相对的偏振片可以单独地设置在下基板103下方；而假如该液晶光栅用于液晶显示面板时，与偏振片107相对的偏振片也可以由液晶显示面板的偏振片来兼当。然而，在生产时，可以仅生产用于使液晶有区别地偏转的不包括偏振片的液晶光栅，并随后贴上偏振片膜；也可以直接生产设有偏振片的液晶光栅。

其中，b区域为条状电极间隔区域，无电极，此区域为悬浮态。因此，上基板条状电极a区域的左右边缘区域和下基板形成不规则的边缘电场，导致边缘区域的液晶分子有不规则的排列，可能约1/3的a电极对应区域不是全黑态，而约1/3的b电极区域不为全亮态，会有灰阶的变化。从而可能导致严重的3D串扰和不一致的灰阶显示，影响最终的3D显示效果。同时现有的TN型的液晶光栅设计还存在视角问题，由于要与显示面板的出射偏振光匹配，无法选择最优的可看角度，导致器件在2D状态下的视角变差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的问题是：采用液晶光栅进行液晶的选择性的偏转时如何减小串扰。本发明要解决的进一步的技术问题是：采用液晶光栅进行3D显示时如何减小串扰。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液晶光栅，包括：第一基板、第二基板及位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板的靠近所述液晶层的一侧设有块状电极，所述第二基板的靠近所述液晶层的一侧设置有多个条状电极，所述多个条状电极之间的间隔区域中还设有与所述块状电极具有相同电位的公共电极。

优选地，所述块状电极的引线和所述公共电极的引线连接。

优选地，所述液晶层的液晶初始取向方向与所述条状电极的长度方向垂直。

优选地，所述公共电极为条状，且与所述条状电极平行。

优选地，所述公共电极与所述条状电极的边缘为对应的锯齿状。

优选地，所述公共电极与相邻的条状电极之间的距离为3～5μm。

优选地，所述公共电极与两侧相邻的条状电极之间的距离相等。

优选地，所述公共电极以及所述条状电极各自的延伸方向相对于像素的排列方向倾斜。

优选地，还包括：与所述条状电极连接的第一静电释放线路和/或与所述公共电极连的第二静电释放线路。

优选地，所述条状电极通过至少一个尖端放电式结构与所述第一静电释放线路连接，所述公共电极通过至少一个尖端放电式结构与所述第二静电释放线路连接。

优选地，所述尖端放电式结构包括：第一锥型部和第二锥型部，所述第一锥型部包括具有尖端的第一导体层，所述第二锥型部包括具有尖端的第二导体层，所述第一导体层和第二导体层的尖端彼此靠近但电隔离。

本发明还提供了一种显示装置，包括显示面板，还包括：如上述任一项所述的液晶光栅，其覆盖于所述显示面板的光出射侧，并且所述液晶光栅两侧设有偏振片。

优选地，还包括：延迟片，其位于所述液晶光栅的光入射侧的偏振片与液晶光栅之间或位于所述液晶光栅的光入射侧的偏振片中。

优选地，还包括：延迟片，其设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片中或设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片的光出射侧。

优选地，还包括：补偿膜，其设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片中或设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片的光出射侧。

优选地，所述补偿膜的材料为具有负性双折射率的高分子材料。

(三)有益效果

本发明通过在液晶光栅的条状电极之间设置公共电极，通过对公共电极施加与块状电极相等的电位，以减少条状电极之间的悬浮区域对相应区域的液晶分子排列影响，从而减轻进行液晶的选择性的偏转时、尤其是3D显示时的串扰，提高3D显示效果。

附图说明

图1是现有技术中裸眼光栅3D显示的原理图；

图2是现有的液晶光栅结构示意图；

图3是本发明实施例1的一种液晶光栅结构示意图；

图4是本发明实施例2的一种液晶光栅结构示意图；

图5是实施例2中液晶光栅的静电释放线路的尖端放电式结构示意图；

图6是图5中沿B-B′向的剖面图；

图7是本发明实施例3的一种显示装置结构示意图；

图8是本发明实施例4的一种显示装置结构示意图；

图9是本发明实施例5的一种显示装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的液晶光栅100的结构如图3所示，由下至上包括：下基板103、液晶层105以及上基板101，上基板101和下基板103通过封框胶106密封。下基板103之上设有透明的块状电极104，上基板的下方设置有条状电极102(其中块状电极104和条状电极102上下位置关系也可以交换)。本实施例中，在上基板101的下方，条状电极102之间的间隔区域b还设有公共电极108。由于在间隔区域b设置公共电极108，在工作时，使公共电极108和块状电极104等电位，以保持液晶原有的取向，从而减小了悬浮区域b对液晶光栅开口及挡光区域a宽度的影响，减轻了3D显示时的串扰，提高了3D显示效果。

需要理解的是，本实施例中上述结构已经可以实现液晶在电极的驱动下进行有区别的偏转。当在液晶光栅的两侧配合以偏振片时，则可以实现对光的选择性的通过或者遮挡，从而实现3D显示。作为优选实施例的示意，图3还图示了在液晶层105之上，具体为在上基板101之上设有偏振片107。当该液晶光栅用于通常不设有偏振片的OLED显示面板时，与偏振片107相对的一侧的偏振片可以单独地设置于液晶层105的下方，具体可以设置于下基板103下方，并且设置于显示面板上方；而假如该液晶光栅用于液晶显示面板或者其他设有偏振片的显示面板时，与偏振片107相对的一侧的偏振片也可以由显示面板中的偏振片兼当，只要保证该偏振片设置于显示面板的光出射侧并在液晶光栅的光入射侧即可。偏振片与液晶光栅之间可以直接贴合，也可以隔有空隙或者其他层，这些情形都属于在液晶光栅两侧设置偏振片的具体情形。而且，本领域的技术人员应当明白，在生产时，可以仅生产用于使液晶有区别地偏转的、不包括偏振片的液晶光栅，并随后贴上偏振片膜；也可以直接生产设有偏振片的液晶光栅。

进一步地，为了使公共电极108和块状电极104等电位，将公共电极108和块状电极104的引线连接，接入同一个电源信号。当然也可以分别连接至相等电位的电源信号。

进一步地，将液晶取向方向与条状电极102的长度方向垂直。当条状电极102及公共电极108上有电压差时，该电压差产生的电场对液晶分子的初始取向影响较小，液晶分子能够保持较好的初始取向，不会影响液晶光栅的开口率。

进一步地，为了使每个条状电极102两侧的电场均匀，达到更好的3D显示效果，公共电极108也呈条状，且与条状电极102平行。公共电极108与相邻的条状电极103之间的距离为3～5μm。优选地，公共电极108与两侧相邻的条状电极102之间的距离相等。

优选地，尽管条状电极102和公共电极108在整体上平行，但它们的边缘不必为直线状，而是可以形成为相对应的锯齿状(或者说是阶梯状)，以起到消除莫尔纹的效果。这里所说的对应例如是，条状电极102的边缘平移后可与公共电极108的边缘重合。又例如，条状电极102的边缘与公共电极108的边缘虽不重合，但有一定的相似性，两个边缘多数位置大致保持等间距。本领域的技术人员应当明白，这些情形仅为示例性的，只要能够使得条状电极102与公共电极108之间的电场均匀，也可以采用其他形状的电极图案。

此外，条状电极102与公共电极108各自的延伸方向在整体上互相平行的前提下，可以与像素的排列方向(图4中的水平及竖直方向)相同；但优选地，如图4所示，条状电极102与公共电极108各自的延伸方向相对于像素的排列方向有所倾斜，以改善显示效果。

实施例2

为了防止液晶光栅中静电击穿现象，本实施例中在实施例1的液晶光栅基础上增加了外围的静电释放电路，如图4所示，条状电极102连接第一静电释放线路109，公共电极108连接第二静电释放线路110。本实施例中，条状电极102通过若干尖端放电式结构111与第一静电释放线路109连接，公共电极108通过若干尖端放电式结构111与第二静电释放线路110连接。

本实施例中，优选地，尖端放电式结构111如图5和6所示，包括一体形成的第一锥型部1111和第二锥型部1112。第一锥型部1111包括第一导体层1113和第一绝缘层；第二锥型部1112包括第二导体层1114和第二绝缘层。第一锥型部1111的底部通过第一导体层1113连接第一静电释放线路109或第二静电释放线路110；第二锥型部1111的底部通过第二导体层对应连接所述条状电极102或公共电极108。第二导体层可以由与条状电极102或公共电极108分别相同的ITO电极材料制作。

第一锥型部的顶部和第二锥型部的顶部通过一体形成的第一绝缘层和第二绝缘层连接，第一绝缘层和第二绝缘层共同形成绝缘层1115，且绝缘层1115隔离所述第一导体层1113和第二导体层1114。

上述结构仅为优选的实施例，但本发明不限于此，只要使第一锥型部1111和第二锥型部1112分别包括具有尖端的第一导体层和第二导体层，并使第一导体层和第二导体层的尖端部分彼此靠近且电隔离即可。例如，绝缘层不是必需的，使第一导体层与第二导体层隔开合适的间距也可以达到电隔离的效果，但隔开的距离还需要有助于尖端放电。本领域的技术人员可以通过有限的实验而合理地确定所述间距。

当液晶光栅中产生大量静电时可通过尖端放电方式保护显示区内部电极不被击穿或免受影响。

此外，也可以使用其他方式实现放电，例如，可以在电极与静电释放线路之间设置两个反向连接的晶体管，从而实现保护。

实施例3

如图7所示意，本实施例提供了一种包括上述实施例1或实施例2的液晶光栅100及显示面板200的显示装置。液晶光栅100位于显示面板200的光出射侧，即显示面板200的上方，并且在液晶光栅100的两侧设有偏振片。可以采用贴合工艺将液晶光栅100贴合在显示面板200之上，或以沉积工艺将液晶光栅100制作在显示面板200之上。由于采用了实施例1或实施例2的液晶光栅100，本实施例的显示装置在3D显示时，串扰小，具有较好的显示效果。

此处以液晶显示面板为例，图示了显示面板200与液晶光栅的配置示例，其中液晶光栅的光出射侧的偏振片为107，而液晶光栅的光入射侧的偏振片由显示面板200的光出射侧的偏振片（即显示面板200的上偏振片）201兼当。然而，本领域的技术人员应当明白，当显示面板200为OLED显示面板时，由于OLED显示面板通常不设有偏振片，因此液晶光栅100的光入射侧的偏振片需要单独地设置。

实施例4

为了使显示面板的出射偏振光和液晶光栅有较好的匹配，在显示面板200的光出射侧的偏振片和液晶光栅100之间还设置有延迟片。如图8所示意，在实施例3的基础上，本实施例的显示装置在显示面板200的上偏振片201与液晶光栅100之间设置有延迟片300。该延迟片300可由(n+1/2)·λ的延迟膜组成(n为大于等于0的整数，λ为入射光的波长)，以使从显示面板200出射的线偏光经过延迟片300后的偏振方向和液晶的取向匹配。

在贴合工艺中，延迟片300可以事先设置在显示面板200的上偏振片201之上，也可以事先设置在液晶光栅100的下基板103的下方。当延迟片300贴附在液晶光栅100的下基板103的下方后，上偏振片201也可以事先设置在延迟片300的下方，然后与显示面板200的上基板贴合。

考虑到偏振片通常是由多种材料制成的复合层，延迟片300还可以设置在显示面板200的上偏振片201中，与上偏振片201贴覆工艺同步完成。

实施例5

为了改善液晶光栅带来的视角问题，控制光线从液晶光栅100的出射角度，液晶光栅100的光出射侧还设置有延迟片。如图8所示意，在实施例3的基础上，在本实施例的显示装置在液晶光栅100的偏振片107之上还设置有延迟片400。该延迟片400可由(n+1/2)·λ的延迟膜组成(n为大于等于0的整数，λ为入射光的波长)。通过该延迟片400调整光线的偏振角度来优化最佳的观看视角。

实施例6

为优化液晶光栅100在2D显示下的视角，达到宽视角效果，本实施例的显示装置在实施例3、实施例4或实施例5的基础上还包括补偿膜，补偿膜设置在液晶光栅100的光出射侧。如图9所示意，本实施例的补偿膜500位于延迟片400之上。若没有延迟片400，补偿膜500位于偏振片107之上或位于偏振片107中。

补偿膜500可用碟状液晶等具有负性双折射率的高分子材料制作，可以抵消液晶光栅中的液晶的双折射效应产生的相位延迟，从而提高视角。通过补偿膜500去除视角依存性和波长依存性，可以实现高对比度和高色彩再现。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (16)

1.一种液晶光栅，包括：第一基板、第二基板及位于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板的靠近所述液晶层的一侧设有块状电极，所述第二基板的靠近所述液晶层的一侧设置有多个条状电极，其特征在于，所述多个条状电极之间的间隔区域中还设有与所述块状电极具有相同电位的公共电极。

2.如权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述块状电极的引线和所述公共电极的引线连接。

3.如权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶层的液晶初始取向方向与所述条状电极的长度方向垂直。

4.如权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述公共电极为条状，且与所述条状电极平行。

5.如权利要求4所述的液晶光栅，其特征在于，所述公共电极与所述条状电极的边缘为对应的锯齿状。

6.如权利要求4所述的液晶光栅，其特征在于，所述公共电极与相邻的条状电极之间的距离为3～5μm。

7.如权利要求4所述的液晶光栅，其特征在于，所述公共电极与两侧相邻的条状电极之间的距离相等。

8.如权利要求4所述的液晶光栅，其特征在于，所述公共电极以及所述条状电极各自的延伸方向相对于像素的排列方向倾斜。

9.如权利要求1～8中任一项所述的液晶光栅，其特征在于，还包括：与所述条状电极连接的第一静电释放线路和/或与所述公共电极连的第二静电释放线路。

10.如权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于，所述条状电极通过至少一个尖端放电式结构与所述第一静电释放线路连接，所述公共电极通过至少一个尖端放电式结构与所述第二静电释放线路连接。

11.如权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于，所述尖端放电式结构包括：第一锥型部和第二锥型部，所述第一锥型部包括具有尖端的第一导体层，所述第二锥型部包括具有尖端的第二导体层，所述第一导体层和第二导体层的尖端彼此靠近但电隔离。

12.一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，还包括：如权利要求1～11中任一项所述的液晶光栅，其覆盖于所述显示面板的光出射侧，并且所述液晶光栅两侧设有偏振片。

13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括：延迟片，其位于所述液晶光栅的光入射侧的偏振片与液晶光栅之间或位于所述液晶光栅的光入射侧的偏振片中。

14.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括：延迟片，其设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片中或设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片的光出射侧。

15.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括：补偿膜，其设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片中或设置于所述液晶光栅的光出射侧的偏振片的光出射侧。

16.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述补偿膜的材料为具有负性双折射率的高分子材料。

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