CN105700167A - 3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D显示装置，该3D显示装置包括：显示面板(30)、以及设于显示面板(30)上方的金属线栅偏光片(20)和液晶透镜(10)，液晶透镜(10)包括：透镜上玻璃基板(1)、与透镜上玻璃基板(1)相对设置的透镜下玻璃基板(5)、设于透镜上玻璃基板(1)靠近透镜下玻璃基板(5)一侧的公共电极(2)、设于透镜下玻璃基板(5)靠近透镜上玻璃基板(1)一侧的多个平行间隔排列的条状电极(4)、以及设于透镜下玻璃基板(5)与透镜上玻璃基板(1)之间的液晶层(3)，金属线栅偏光片(20)设于显示面板(30)与多个条状电极(4)之间，能够降低偏光片的厚度，实现高解析度的裸眼3D画面显示。

Description

3D显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，尤其涉及一种3D显示装置。
背景技术
随着数字视听技术进入高清化的时代，三维(ThreeDimension，3D)立体显示技术日益受到人们的关注和青睐，其中裸眼3D技术由于摆脱了复杂的辅助设备而大受欢迎，实现裸眼3D显示的方式多种多样，如光栅、液晶透镜等；目前主流的裸眼3D显示技术主要基于像素的空间分割方式，此方式会导致显示面板在显示3D图像时相对于二维(TwoDimension，2D)图像解析度衰减一半，无法呈现完美的3D效果。
伴随着小尺寸面板显示技术的进步，手机和平板电脑等小尺寸显示面板的解析度逐渐提高，超高清分辨率(3840*2160)显示的高阶技术已经逐渐走向市场，从而使得3D图像的解析度也逐渐提高了全高清(FullHighDefinition，FHD)的水平，与此同时，子像素(SubPixel)的尺寸也随之减小，逐渐逼近60微米、50微米甚至40微米及以下。
如图1所示，为现有的一种3D显示装置，包括：显示面板100、设于所述显示面板100上的偏光片200、设于所述偏光片200上的液晶透镜300，为了实现裸眼3D显示，需要将显示面板100的像素P放置于液晶透镜300的焦平面上，其焦距f的计算公式为f＝L*Wp/X，其中L为人眼距离3D显示装置的距离(观看距离)，Wp为双眼所看到的不同视点间的像素间距，X为双眼间的距离(通常为65mm)，由于手持设备的观看距离约为10厘米至40厘米，当子像素的尺寸小到一定程度时，焦距f会小于500微米甚至到200微米以下；而液晶透镜300是通过放置于两块玻璃基板中间的液晶结构实现的，传统的基于液晶透镜的裸眼3D电视显示技术，由于观看距离较大，使得焦距f较大，往往需要较厚的玻璃基板甚至增厚层实现该效果，而液晶透镜用于手持式设备时，人眼观看距离变小，焦距f也相应变小，也即需要减小像素P与液晶透镜之间的距离，此时就需要对玻璃基板的薄化提出更高的要求；另一方面，为实现3D显示效果，需要对液晶透镜300输入相应的非寻常光(e光)偏振光，传统技术采用的方法为在显示面板100上设置偏光片200，该偏光片200为吸收型偏光片，包含保护层、粘接层、以及偏光层，总体厚度在200微米以上，这一点进一步增加了像素与液晶透镜的距离，不利于实现高解析度的裸眼3D显示。
金属线栅是一种周期性的金属与介质层排布结构，其对于横向磁场(TransverseMagnetic，TM)和横向电场(TransverseElectric，TE)态光场具有很高的消光比，能够显著地透过垂直于金属线排列方向的TM光而反射平行于金属线排列方向的TE光，因而可以作为理想的偏光片使用，由于厚度仅有纳米量级并且目前的制备工艺逐渐成熟而受到广泛关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3D显示装置，能够降低偏光片的厚度，降低3D显示装置中像素与液晶透镜之间的距离，实现高解析度的裸眼3D画面显示。
为实现上述目的，本发明提供一种3D显示装置，包括：显示面板、以及设于所述显示面板上方的金属线栅偏光片和液晶透镜；
所述液晶透镜包括：透镜上玻璃基板、与所述透镜上玻璃基板相对设置的透镜下玻璃基板、设于所述透镜上玻璃基板靠近透镜下玻璃基板一侧的公共电极、设于所述透镜下玻璃基板靠近透镜上玻璃基板一侧的多个平行间隔排列的条状电极、以及设于所述透镜下玻璃基板与透镜上玻璃基板之间的液晶层；
所述金属线栅偏光片设于所述显示面板与所述多个条状电极之间。
所述显示面板为OLED显示面板、或者LCD显示面板。
所述金属线栅偏光片设于所述显示面板上，包括：设于所述显示面板上的介质层、以及设于所述介质层上的所述多个平行间隔排列的金属线。
所述金属线栅偏光片设于所述透镜下玻璃基板远离透镜上玻璃基板的一侧，包括：设于所述透镜下玻璃基板远离透镜上玻璃基板的一侧的多个平行间隔排列的金属线、以及设于所述多个平行间隔排列的金属线与所述透镜下玻璃基板之间的介质层。
所述金属线栅偏光片设于所述透镜下玻璃基板与所述多个条状电极之间，包括：设于所述透镜下玻璃基板靠近透镜上玻璃基板的一侧的多个平行间隔排列的金属线、设于所述多个平行间隔排列的金属线与所述透镜下玻璃基板之间的介质层、以及设于所述多个金属线上的平坦层，所述多个条状电极设于所述平坦层上。
所述金属线栅偏光片的周期为20纳米到500纳米，占空比为0.1至0.9。
所述金属线栅偏光片的材料为铝、银、或金。
所述显示面板中的子像素的长度小于60微米。
所述多个条状电极的宽度为10微米到1000微米。
所述介质层的材料为二氧化硅、一氧化硅、氧化镁、氮化硅、二氧化钛、或五氧化二钽。
本发明的有益效果：本发明提供的一种3D显示装置，该3D显示装置包括：显示面板、以及设于所述显示面板上方的金属线栅偏光片和液晶透镜，通过采用纳米量级的金属线栅偏光片取代传统的吸收型偏光片，在实现向液晶透镜输入偏振光的同时，能够降低偏光片的厚度，降低3D显示装置中像素与液晶透镜之间的距离，实现高解析度的裸眼3D画面显示。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为现有的一种3D显示装置的结构图；
图2为本发明3D显示装置的第一实施例的结构图；
图3为本发明3D显示装置的第二实施例的结构图；
图4为本发明3D显示装置的第三实施例的结构图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，本发明第一实施例的3D显示装置，包括：显示面板30、以及设于所述显示面板30上方的金属线栅偏光片20和液晶透镜10。
具体地，所述显示面板30为液晶显示面板(LiquidCrystalDisplay，LCD)、或有机发光二极管显示面板(OrganicLightEmittingDisplay，OLED)。所述显示面板30中的子像素的长度小于60微米，子像素的尺寸越小，显示面板30的解析度越高。
具体地，所述液晶透镜10包括：透镜上玻璃基板1、与所述透镜上玻璃基板1相对设置的透镜下玻璃基板5、设于所述透镜上玻璃基板1靠近透镜下玻璃基板5一侧的公共电极2、设于所述透镜下玻璃基板5靠近透镜上玻璃基板1一侧的多个平行间隔排列的条状电极4、以及设于所述透镜下玻璃基板5与透镜上玻璃基板1之间的液晶层3。
进一步地，所述公共电极2为整块的板状电极。在选择所述液晶层3中的液晶分子时，优选e光与寻常光(o光)折射率差更高的液晶分子，以便于降低液晶透镜的厚度。所述在所述液晶透镜的下玻璃基板5靠近液晶层3的一侧还设有配向层。所述多个条状电极4的宽度及间距可以相等、也可以不相等，具体的宽度选择范围为10-1000μm。
具体地，所述金属线栅偏光片20能够对显示面板30发出的光线进行过滤，产生偏振光。
具体地，所述金属线栅偏光片20设于所述显示面板30与所述多个条状电极4之间的任意位置，可选地，在本发明的第一实施例中，所述金属线栅偏光片20设于所述显示面板30上，包括：设于所述显示面板30上的介质层22、以及设于所述介质层22上的所述多个平行间隔排列的金属线21。具体地，所述金属线栅偏光片20设于所述显示面板30的出光面上，例如LCD显示面板的上玻璃基板上。
需要说明的是，所述3D显示装置的工作过程为：所述显示面板30发出光线，该光线经过金属线栅偏光片20过滤，形成一偏振光，该偏振光从所述液晶透镜的下玻璃基板5的下方射入液晶透镜，向所述条状电极4、和公共电极2施加电压，使得液晶层3中的液晶分子旋转，其中，边缘区域的条状电极4的电压较高，而中心区域条状电极4的电压较低，使得液晶层3的折射率从中央区域到边缘区域逐渐减小，形成透镜效果，该折射率的的变化使得上述偏振光在透过该液晶层3时被聚焦至预定的方向，实现3D画面显示。
可选地，请参阅图3，在本发明的第二实施例中，所述金属线栅偏光片20设于所述透镜下玻璃基板5远离透镜上玻璃基板1的一侧，包括：设于所述透镜下玻璃基板5远离透镜上玻璃基板1的一侧的多个平行间隔排列的金属线21、以及设于所述多个平行间隔排列的金属线21与所述透镜下玻璃基板5之间的介质层22。
可选地，请参阅图4，在本发明的第三实施例中，所述金属线栅偏光片20设于所述透镜下玻璃基板5与所述多个条状电极4之间，包括：设于所述透镜下玻璃基板5靠近透镜上玻璃基板1的一侧的多个平行间隔排列的金属线21、设于所述多个平行间隔排列的金属线21与所述透镜下玻璃基板5之间的介质层22、以及设于所述多个金属线21上的平坦层23，所述多个条状电极4设于所述平坦层23上。
具体地，所述金属线栅偏光片20的材料需要具有较大的折射率虚部，优选地，所述金属线栅20的材料为铝(Al)、银(Ag)、或金(Au)。所述介质层22的材料为二氧化硅(SiO2)、一氧化硅(SiO)、氧化镁(MgO)、氮化硅(Si3N4)、二氧化钛(TiO2)、或五氧化二钽(Ta2O5)。
进一步地，金属线栅偏光片20的偏振性能是由TM光和TE光在通过金属线栅偏光片20时的不对称性引起的，其中偏振方向垂直于所述金属线21的延伸方向的TM光能够透过，而偏振方向平行于所述金属线21的延伸方向的TE光将被反射，并且金属线栅偏光片20的偏振特性及有效波段可以通过改变金属线栅偏光片20的结构参数来进行定制，即调整金属线栅偏光片20的周期及占空比，其中，所述金属线栅偏光片20的周期是指相邻的金属线21的左边界与左边界之间的距离，占空比是金属线21的宽度与周期的比值，优选地，所述金属线栅偏光片20的周期为20纳米到500纳米，占空比为0.1至0.9。
采用纳米量级的金属线栅偏光片20替换传统微米量级的高厚吸收型偏光片放置于显示面板30和液晶透镜10之间，能够降低偏光片的厚度，降低3D显示装置中像素与液晶透镜之间的距离，实现高解析度的裸眼3D画面显示，克服由于像素P尺寸减小所带来的液晶透镜焦距变小的技术难题。目前，小尺寸的金属线栅偏光片制备工艺已经十分成熟、并且能够进行大规模生产，因而，本发明尤其适用于小尺寸的3D显示装置，也即在应用于移动显示领域时的优势明显。
综上所述，本发明提供的一种3D显示装置，该3D显示装置包括：显示面板、以及设于所述显示面板上方的金属线栅偏光片和液晶透镜，通过采用纳米量级的金属线栅偏光片取代传统的吸收型偏光片，在实现向液晶透镜输入偏振光的同时，能够降低偏光片的厚度，降低3D显示装置中像素与液晶透镜之间的距离，实现高解析度的裸眼3D画面显示。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D显示装置，其特征在于，包括：显示面板(30)、以及设于所述显示面板(30)上方的金属线栅偏光片(20)和液晶透镜(10)；
所述液晶透镜(10)包括：透镜上玻璃基板(1)、与所述透镜上玻璃基板(1)相对设置的透镜下玻璃基板(5)、设于所述透镜上玻璃基板(1)靠近透镜下玻璃基板(5)一侧的公共电极(2)、设于所述透镜下玻璃基板(5)靠近透镜上玻璃基板(1)一侧的多个平行间隔排列的条状电极(4)、以及设于所述透镜下玻璃基板(5)与透镜上玻璃基板(1)之间的液晶层(3)；
所述金属线栅偏光片(20)设于所述显示面板(30)与所述多个条状电极(4)之间。
2.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板(30)为OLED显示面板、或者LCD显示面板。
3.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述金属线栅偏光片(20)设于所述显示面板(30)上，包括：设于所述显示面板(30)上的介质层(22)、以及设于所述介质层(22)上的所述多个平行间隔排列的金属线(21)。
4.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述金属线栅偏光片(20)设于所述透镜下玻璃基板(5)远离透镜上玻璃基板(1)的一侧，包括：设于所述透镜下玻璃基板(5)远离透镜上玻璃基板(1)的一侧的多个平行间隔排列的金属线(21)、以及设于所述多个平行间隔排列的金属线(21)与所述透镜下玻璃基板(5)之间的介质层(22)。
5.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述金属线栅偏光片(20)设于所述透镜下玻璃基板(5)与所述多个条状电极(4)之间，包括：设于所述透镜下玻璃基板(5)靠近透镜上玻璃基板(1)的一侧的多个平行间隔排列的金属线(21)、设于所述多个平行间隔排列的金属线(21)与所述透镜下玻璃基板(5)之间的介质层(22)、以及设于所述多个金属线(21)上的平坦层(23)，所述多个条状电极(4)设于所述平坦层(23)上。
6.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述金属线栅偏光片(20)的周期为20纳米到500纳米，占空比为0.1至0.9。
7.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述金属线栅偏光片(20)的材料为铝、银、或金。
8.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板(30)中的子像素的长度小于60微米。
9.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述多个条状电极(4)的宽度为10微米到1000微米。
10.如权利要求3、4或5所述的3D显示装置，其特征在于，所述介质层(22)的材料为二氧化硅、一氧化硅、氧化镁、氮化硅、二氧化钛、或五氧化二钽。
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