CN104865744A - 一种3d显示装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D显示装置及其制作方法，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的3D光栅，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。本发明的3D光栅中采用直接形成在3D光栅上的、且厚度为纳米级尺寸的光栅偏振片替代现有的贴附在3D光栅的衬底基板外侧的偏光片，以降低3D光栅的放置高度，使得高PPI的3D显示成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种3D显示装置及其制作方法。
背景技术
请参考图1，图1为现有技术中的3D显示装置的一结构示意图，该3D显示装置包括：显示面板(2D panel)10和3D光栅20，显示面板10和3D光栅20通过粘接层30粘合。其中，显示面板10包括：下偏光片11、阵列基板12、液晶层13、彩膜基板14和上偏光片15。3D光栅20包括：下偏光片21、阵列基板22、液晶层23、对向基板24和上偏光片25。从图1中可以看出，3D光栅20的放置高度h等于以下部件的厚度之和：3D光栅的阵列基板22+下偏光片21+粘接层30+上偏光片15+彩膜基板14。该种结构的3D显示装置中，3D光栅的放置高度大，不利于高PPI的3D显示。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种3D显示装置及其制作方法，能够降低3D显示装置中的3D光栅的放置高度，使得高PPI的3D显示成为可能。
为解决上述技术问题，本发明提供一种3D显示装置，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的3D光栅，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
优选地，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
优选地，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一衬底基板。
优选地，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一光栅偏振片。
优选地，所述彩膜基板和所述第一基板的组合结构包括：
共用的衬底基板；
设置于所述共用的衬底基板一侧的光栅偏振片、平坦层和滤光层；
设置于所述共用的衬底基板另一侧的薄膜晶体管器件层。
优选地，所述光栅偏振片的周期小于可见光波长，占空比为0.3-0.7，槽深为100nm-200nm。
优选地，所述光栅偏振片采用金属材料制成。
本发明还提供一种3D显示装置，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的3D光栅，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
本发明还提供一种3D显示装置的制作方法，包括形成显示面板以及在所述显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
优选地，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一衬底基板和一光栅偏振片。
优选地，形成所述彩膜基板和所述第一基板的步骤包括：
提供一共用的衬底基板；
在所述共用的衬底基板的一侧形成光栅偏振片、平坦层和滤光层；
在所述共用的衬底基板另一侧形成薄膜晶体管器件层。
优选地，采用纳米压印工艺或者电子束曝光工艺形成所述光栅偏振片。
本发明还提供一种3D显示装置的制作方法，包括形成显示面板以及在所述显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
3D光栅中采用直接形成在3D光栅上的、且厚度为纳米级尺寸的光栅偏振片替代现有的贴附在3D光栅的衬底基板外侧的偏光片，以降低3D光栅的放置高度，使得高PPI的3D显示成为可能。同时，使得3D显示装置薄型化。
附图说明
图1为现有技术中的3D显示装置的一结构示意图；
图2为本发明实施例一的3D显示装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的光栅偏振片的结构示意图；
图4为本发明实施例二的3D显示装置的结构示意图；
图5为本发明实施例三的3D显示装置的结构示意图；
图6为本发明实施例四的3D显示装置的结构示意图；
图7为本发明实施例五的3D显示装置的结构示意图；
图8为本发明实施例的采用纳米压印工艺形成光栅偏振片的方法示意图。
附图标记说明：
现有技术：
10显示面板；
11下偏光片；12阵列基板；13液晶层；14彩膜基板；15上偏光片；
20 3D光栅；
21下偏光片；22阵列基板；23液晶层；24对向基板；25上偏光片；
30粘接层；
h 3D光栅的放置高度；
本发明实施例：
40显示面板；
41阵列基板；411衬底基板；412绝缘层；413薄膜晶体管器件层；42彩膜基板；421衬底基板；422平坦层；423滤光层；43液晶层；
50 3D光栅；
51第一基板；511衬底基板；512薄膜晶体管器件层；513绝缘层；52第二基板；521衬底基板；53液晶层；
30粘接层；
60光栅偏振片；61光栅条；62狭缝；
70衬底基板；
h 3D光栅的放置高度；
101基板；102金属薄膜；103光刻胶；104压模板。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例，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。
请参考图2，图2为本发明实施例一的3D显示装置的结构示意图，该3D显示装置包括：显示面板40以及设置于所述显示面板40出光侧的3D光栅50，所述3D光栅50为液晶光栅，包括相对设置的第一基板51和第二基板52以及位于所述第一基板51和第二基板52之间的液晶层53，其中，所述第一基板51包括：衬底基板511以及直接形成在所述衬底基板511上的光栅偏振片60，所述第一基板52包括：衬底基板521以及直接形成在所述衬底基板521上的光栅偏振片60，两光栅偏振片60的狭缝的延伸方向垂直。
所述光栅偏振片60直接形成在衬底基板上的含义为：光栅偏振片60在制作第一基板51和第二基板52的过程中直接形成，而非与现有的偏光片一样，单独制作，通过粘合胶等贴附于基板上。
所述光栅偏振片60的厚度为纳米级尺寸，所谓纳米级尺寸为1～1000纳米之间。
请参考图3，图3为本发明实施例的光栅偏振片的结构示意图，所述光栅偏振片包括多个平行设置的光栅条61，相邻的光栅条61之间形成一狭缝62，该狭缝62的宽度和厚度均为纳米级尺寸，使得该种结构的光栅偏振片仅透过一定偏振方向的偏振光，具体的，光栅偏振片仅能透过偏振方向位于所述光栅偏振片所在平面且与光栅偏振片的狭缝62的延伸方向垂直的偏振光。
由于光栅偏振片仅透过一定偏振方向的偏振光，因此可替代现有的偏光片。且光栅偏振片的厚度为纳米级尺寸，而现有的偏光片的厚度约为100um，因此，采用光栅偏振片替代偏光片之后，可明显可降低3D光栅50的放置高度，使得高PPI的3D显示成为可能。同时，使得3D显示装置薄型化。
本实施例中，所述3D光栅50上的第一基板51为靠近显示面板40的基板，第二基板52为远离所述显示面板40的基板。其中，所述第一基板51为阵列基板，包括衬底基板511、光栅偏振片60和薄膜晶体管器件层512，光栅偏振片60位于衬底基板与显示面板40之间。
在本发明的其他一些实施例中，光栅偏振片60也可以位于衬底基板511与薄膜晶体管器件层512之间，当光栅偏振片60位于衬底基板511与薄膜晶体管器件层512之间时，光栅偏振片60与薄膜晶体管器件层512之间还需要设置绝缘层，避免电性干扰。该绝缘层的厚度也远小于现有的偏振片的厚度，因此，同样可以降低3D光栅50的放置高度。
上述显示面板40可以为液晶显示面板、OLED显示面板或者其他类型的显示面板。
当显示面板40为液晶显示面板时，也可以采用光栅偏振片替代液晶显示面板上的偏光片，以进一步降低3D光栅50的放置高度。
请参考图4，图4为本发明实施例二的3D显示装置的结构示意图，该3D显示装置包括：显示面板40以及设置于所述显示面板40出光侧的3D光栅50，显示面板40和3D光栅50通过粘接层30粘合。粘接层30可以为光学透明胶(OCR)。
所述3D光栅50为液晶光栅，包括相对设置的第一基板51和第二基板52以及位于所述第一基板51和第二基板52之间的液晶层53，其中，所述第一基板51包括：衬底基板511以及直接形成在所述衬底基板511上的光栅偏振片60，所述第一基板52包括：衬底基板521以及直接形成在所述衬底基板521上的光栅偏振片60，两光栅偏振片60的狭缝的延伸方向垂直。
本实施例中，所述3D光栅50上的第一基板51为靠近显示面板40的基板，第二基板52为远离所述显示面板40的基板。其中，所述第一基板51为阵列基板，包括衬底基板511、光栅偏振片60、绝缘层513以及薄膜晶体管器件层512。即，光栅偏振片60位于衬底基板511靠近第二基板52的一侧。当然，在本发明的其他一些实施例中，光栅偏振片60也可以位于衬底基板511远离第二基板52的一侧。
所述显示面板40为液晶显示面板，包括相对设置的阵列基板41和彩膜基板42，所述阵列基板41包括：衬底基板411和直接形成在所述衬底基板411上的光栅偏振片60，所述彩膜基板42包括：衬底基板421和直接形成在所述衬底基板421上的光栅偏振片60，两光栅偏振片60的狭缝的延伸方向垂直。且，彩膜基板42上的光栅偏振片60的狭缝的延伸方向与所述第一基板51上的光栅偏振片60的狭缝的延伸方向一致。
请参考图4，3D光栅50的放置高度h等于与以下部件的厚度之和：阵列基板51+粘接层30+彩膜基板42。而，阵列基板51和彩膜基板42上的光栅偏振片60的厚度为纳米级尺寸，薄于现有技术中的贴附在阵列基板和彩膜基板外侧的偏光片。
本发明实施中，由于显示面板40和3D光栅50上均采用光栅偏振片替代现有的偏光片，因此可进一步减低3D光栅50的放置高度。并进一步减小3D显示装置的厚度。
本实施例中，显示面板40的阵列基板41包括：衬底基板411、光栅偏振片60、绝缘层412和薄膜晶体管器件层413。光栅偏振片60位于衬底基板411的内侧。当然，在本发明的其他一些实施例中，光栅偏振片411也可以设置于衬底基板的外侧，即远离薄膜晶体管器件层413的一侧。
本实施例中，显示面板40的彩膜基板42包括：衬底基板421、光栅偏振片60、平坦层422和滤光层423。
为进一步降低3D光栅50的放置高度，优选地，所述第一基板51和所述彩膜基板42可以共用一衬底基板。
请参考图5，图5所示的实施例与图4所示的实施例的区别在于，所述第一基板51和所述彩膜基板42共用一衬底基板70。
上述各实施例中的3D显示装置均采用4个衬底基板。本实施例中的3D显示装置仅采用三个衬底基板，减少了一个衬底基板，并减少了显示面板40和3D光栅50之间的粘接层。
衬底基板通常为玻璃基板，厚度约为0.22mm，从而3D光栅50的放置高度至少减小0.22mm。
请参考图5，3D光栅50的放置高度h等于与以下部件的厚度之和：阵列基板51+彩膜基板42。且阵列基板51和彩膜基板42共用一个衬底基板70，从而进一步降低了3D光栅50的放置高度。
此外，本实施例中，3D光栅50是直接制作在显示面板40上的，减少了3D光栅50和显示面板40的粘合过程，可避免以粘合造成的对位精度偏差。且，减少了制作工艺，节省了成本。
为进一步降低3D光栅50的放置高度，优选地，所述第一基板51和所述彩膜基板42还可以共用一光栅偏振片。
请参考图6，图6所示的实施例与图5所示的实施例的区别在于，所述第一基板51和所述彩膜基板42还共用一光栅偏振片60。
请参考图6，所述彩膜基板42和所述第一基板51的组合结构包括：
共用的衬底基板70；
设置于所述衬底基板70一侧的光栅偏振片60、平坦层422和滤光层423；
设置于所述衬底基板70另一侧的薄膜晶体管器件层512。
本实施例中，光栅偏振片60位于衬底基板70靠近阵列基板41的一侧，在本发明的其他一些实施例中，光栅偏振片60也可以位于衬底基板70远离阵列基板41的一侧。
本实施例中，所述第一基板51和所述彩膜基板42共用一衬底基板70和一光栅偏振片60。在本发明的其他一些实施例中，所述第一基板51和所述彩膜基板42也可以仅共用一光栅偏振片，而不共用一衬底基板。
请参考图6，3D光栅50的放置高度h等于与以下部件的厚度之和：阵列基板51+彩膜基板42。且阵列基板51和彩膜基板42共用一个衬底基板70和一个光栅偏振片60，从而进一步降低了3D光栅50的放置高度。
优选地，上述各实施例中的光栅偏振片的周期小于可见光波长，占空比为0.3-0.7，槽深为100nm-200nm。
进一步优选地，光栅偏振片的周期为200nm。
进一步优选地，光栅偏振片的占空比为0.5。
进一步优选地，光栅偏振片的槽深为150nm。
优选地，所述光栅偏振片采用金属材料制成，例如Al、Ag、Au、Cu或Cr等。当然，也不排除采用其他材料制备的可能。
请参考图7，图7为本发明实施例五的3D显示装置的结构示意图，所述3D显示装置，包括显示面板40以及设置于所述显示面板40出光侧的3D光栅50，所述显示面板40为液晶显示面板，包括相对设置的阵列基板41和彩膜基板42以及位于所述阵列基板41和彩膜基板42之间的液晶层43，所述阵列基板41包括：衬底基板411和直接形成在所述衬底基板411上的光栅偏振片60，所述彩膜基板42包括：衬底基板421和直接形成在所述衬底基板421上的光栅偏振片60，两光栅偏振片60的狭缝的延伸方向垂直。
光栅偏振片60的结构请参考图3，在此不再详细说明。
由于光栅偏振片仅透过一定偏振方向的偏振光，因此可替代现有的偏光片。且光栅偏振片的厚度为纳米级尺寸，而现有的贴附在阵列基板和彩膜基板上的偏光片的厚度约为100um，因此，采用光栅偏振片替代偏光片之后，可明显可降低3D光栅50的放置高度，使得高PPI的3D显示成为可能。同时，使得3D显示装置薄型化。
本实施例中，显示面板40的阵列基板41包括：衬底基板411、光栅偏振片60、绝缘层412和薄膜晶体管器件层413。光栅偏振片60位于衬底基板411的内侧。当然，在本发明的其他一些实施例中，光栅偏振片411也可以设置于衬底基板的外侧，即远离薄膜晶体管器件层413的一侧。
本实施例中，显示面板40的彩膜基板42包括：衬底基板421、光栅偏振片60、平坦层422和滤光层423。
本实施例中的3D光栅50可以为3D光栅，也可以为其他类型的光栅，例如物理柱状透镜光栅等。
本发明还提供一种3D显示装置的制作方法，包括形成显示面板以及在所述显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
所述光栅偏振片可以采用纳米压印工艺或者电子束曝光工艺形成。
请参考图8，采用纳米压印工艺形成所述光栅偏振片的步骤包括：
形成光栅偏振片的步骤可以包括：
步骤S11：请参考图8(1)，提供一基板101，并在所述基板101上形成金属薄膜102；
步骤S12：请参考图8(2)，在所述金属薄膜102上涂覆光刻胶103；
步骤S13：请参考图8(3)和图8(4)，采用压模板104对所述光刻胶103进行压印，在所述光刻胶103上光栅图案；
步骤S14：请参考图8(5)，对所述光栅图案的狭缝位置区域的金属薄膜进行刻蚀，形成光栅偏振片；
步骤S15：请参考图8(6)，剥离剩余的光刻胶。
采用电子束曝光工艺形成所述光栅偏振片的步骤可以包括：
步骤S21：提供一基板，并在所述基板上形成金属薄膜；
步骤S22：在所述金属薄膜上涂覆电子束感光胶；
步骤S23：采用电子束对所述电子束感光胶进行扫描，在所述电子束感光胶上光栅图案；
步骤S24：对所述光栅图案的狭缝位置区域的金属薄膜进行刻蚀，形成光栅偏振片；
步骤S25：剥离剩余的光刻胶。
上述两实施例中，光栅偏振片由金属材料制成，当然，在本发明的其他一些实施例中，也可采用其他材料制成，此时金属薄膜则为其他材料薄膜。
在一优选实施例中，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板分别包括衬底基板以及直接形成在衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一衬底基板和一光栅偏振片；其中，形成所述彩膜基板和所述第一基板的步骤包括：
提供一共用的衬底基板；
在所述共用的衬底基板的一侧形成光栅偏振片、平坦层和滤光层；
在所述共用的衬底基板另一侧形成薄膜晶体管器件层。
本发明还提供一种3D显示装置的制作方法，包括形成液晶显示面板以及在所述液晶显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，所述阵列基板和彩膜基板分别包括衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
上述各实施例中的3D显示装置能够实现2D/3D切换显示。具体说明如下：
在3D光栅上的像素与显示面板上的像素一一对应的实施例中，当需要进行2D显示时，控制3D光栅处于全透光状态，显示面板作为普通的2D显示面板显示。当需要进行3D显示时，控制3D光栅作为3D生成装置。
在3D光栅的PPI高于显示面板的PPI(即显示面板的每一像素对应多个3D光栅的像素)的实施例中，当需要进行2D显示时，将显示面板作为3D光栅的背光，显示面板上的亚像素分时为3D光栅中的亚像素提供背光，实现彩色显示。在需要进行3D显示时，控制3D光栅作为3D生成装置。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (13)
1.一种3D显示装置，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的3D光栅，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，其特征在于，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
3.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一衬底基板。
4.根据权利要求2或3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一光栅偏振片。
5.根据权利要求4所述的3D显示装置，其特征在于，所述彩膜基板和所述第一基板的组合结构包括：
共用的衬底基板；
设置于所述共用的衬底基板一侧的光栅偏振片、平坦层和滤光层；
设置于所述共用的衬底基板另一侧的薄膜晶体管器件层。
6.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述光栅偏振片的周期小于可见光波长，占空比为0.3-0.7，槽深为100nm-200nm。
7.根据权利要求6所述的3D显示装置，其特征在于，所述光栅偏振片采用金属材料制成。
8.一种3D显示装置，包括显示面板以及设置于所述显示面板出光侧的3D光栅，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其特征在于，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
9.一种3D显示装置的制作方法，包括形成显示面板以及在所述显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述3D光栅包括相对设置的第一基板和第二基板以及位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层，其特征在于，所述第一基板和第二基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
10.根据权利要求9所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直，所述第一基板为靠近所述显示面板的基板，所述第一基板和所述彩膜基板共用一衬底基板和一光栅偏振片。
11.根据权利要求10所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，形成所述彩膜基板和所述第一基板的步骤包括：
提供一共用的衬底基板；
在所述共用的衬底基板的一侧形成光栅偏振片、平坦层和滤光层；
在所述共用的衬底基板另一侧形成薄膜晶体管器件层。
12.根据权利要求9-11任一项所述的3D显示装置的制作方法，采用纳米压印工艺或者电子束曝光工艺形成所述光栅偏振片。
13.一种3D显示装置的制作方法，包括形成显示面板以及在所述显示面板出光侧形成3D光栅的步骤，所述显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板以及位于所述阵列基板和彩膜基板之间的液晶层，其特征在于，所述阵列基板和彩膜基板分别包括：衬底基板以及直接形成在所述衬底基板上的光栅偏振片，两光栅偏振片的狭缝的延伸方向垂直。
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