CN105892119A - 偏振控制膜及使用该偏振控制膜的立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

偏振控制膜及使用该偏振控制膜的立体显示装置。一种用于立体显示装置中的二维2D显示模式/三维3D显示模式转换的偏振控制膜可以包括：膜基板；多个第一电极和多个第二电极，其交替地布置在所述膜基板上；以及液晶层，其被设置在具有所述第一电极和所述第二电极的所述膜基板上，所述液晶层填充有纳米液晶，所述纳米液晶在没有电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向同性并且在电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向异性。

Description

偏振控制膜及使用该偏振控制膜的立体显示装置
技术领域
本发明涉及立体显示装置，并且更具体地，涉及一种用于二维(2D)显示模式/三维(3D)显示模式转换的偏振控制膜以及使用该偏振控制膜的立体显示装置，该偏振控制膜的结构通过改变光学调制装置而得以简化。
背景技术
通常，基于立体视觉原理通过两只眼睛来获取立体图像(即，3D图像)。由于两只眼睛之间的距离(其大约为65mm)，因此左眼和右眼观看到略微不同的图像。由于两只眼睛之间的距离导致的图像之间的差被称为双眼视差(binocular disparity)。3D立体显示装置利用双眼视差使得左眼能够观看到针对左眼的图像并使得右眼能够观看到针对右眼的图像。
也就是说，左眼和右眼观看到不同的2D图像。这两幅图像经由视网膜被传送至大脑。大脑正确地合并这些图像，以重现3D图像的深度和真实感。这种能力通常被称为立体摄影术(stereography)。采用立体摄影术的装置是立体显示装置。
立体显示装置可以被分类为眼镜型装置或非眼镜型装置。
在眼镜型立体显示装置中，左图像和右图像在空间上被分离并显示，或者左图像和右图像在时间上被分离并显示。然而，在眼镜型装置中，观看者必须佩戴眼镜来观看3D图像。出于这个原因，提出了非眼镜型立体显示装置作为替代方案。
在非眼镜型立体显示装置中，用于分离左眼图像和右眼图像的光轴的光学装置(诸如视差屏障或双凸透镜)被安装在显示屏的前面或后面处，以实现3D图像。
然而，在非眼镜型立体显示装置中，3D图像被显示，但是不能转换到2D图像。
发明内容
因此，本发明致力于一种偏振控制膜以及使用该偏振控制膜的立体显示装置，该偏振控制膜和立体显示装置基本上消除了由于现有技术的局限和缺点导致的一个或更多个问题。
本发明的目的在于提供一种用于二维(2D)显示模式/三维(3D)显示模式转换的偏振控制膜以及使用该偏振控制膜的立体显示装置，该偏振控制膜的结构通过改变光学调制装置而得以简化。
本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中被部分地阐述，并且对于本领域普通技术人员而言，在查阅下文之后部分地将变得明显或者可以从本发明的实践而得知。通过在书面描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现并获得本发明的目的和其它优点。
为了实现这些目的和其它优点，并且根据本发明的目的，如在本文中具体体现并广义描述的，本发明能够提供一种偏振控制膜，该偏振控制膜包括：膜基板；多个第一电极和多个第二电极，其交替地布置在所述膜基板上；以及液晶层，其被设置在具有所述第一电极和所述第二电极的所述膜基板上，所述液晶层填充有当没有施加电压时表现出光学各向同性并且当施加电压时表现出光学各向异性的纳米液晶。在纳米液晶被分组成液晶组的情况下，纳米液晶存在于液晶层中。液晶组中的每一个的长轴具有小于550nm的长度。在没有配向膜的初始随机排列中，偏振光是不可见的。液晶组被层压到膜基板，同时结合至粘合剂(binder)。
在本发明的另一实施方式中，提供了一种立体显示装置，该立体显示装置包括：显示面板，其用于显示图像；偏振控制膜，其用于覆盖交替布置的多个第一电极和多个第二电极，所述偏振控制膜包括液晶层，该液晶层填充有当没有施加电压时表现出光学各向同性并且当施加电压时表现出光学各向异性的纳米液晶；以及偏振透镜膜，其设置在所述偏振控制膜上，所述偏振透镜膜包括光学各向异性的透镜层和具有与所述透镜层相同的单轴折射率(one-axis refractive index)的光学各向同性的平整层。
在该立体显示装置中，所述偏振控制膜的第一电极和第二电极可以形成在膜基板上。该膜基板可以与显示面板或偏振透镜膜接触。另选地，所述偏振控制膜的第一电极和第二电极可以被直接设置在偏振透镜膜的表面而不是膜基板上。
要理解的是，本发明的以上总体描述和以下详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本申请且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。附图中：
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的截面图；
图2是示出了根据本发明的第一实施方式的偏振控制膜的截面图；
图3是示出了根据本发明的第二实施方式的偏振控制膜的截面图；
图4A和图4B是示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置分别在二维(2D)显示模式和三维(3D)显示模式下的操作原理的截面图；
图5A和图5B是示出了根据本发明的实施方式的基于是否施加电压的纳米液晶的排列的截面图；
图6是示出根据本发明的第三实施方式的偏振控制膜的截面图；
图7是当从上面观看时根据本发明的实施方式的偏振控制膜的俯视图；
图8是示出了根据本发明的另一实施方式的立体显示装置的截面图；以及
图9是示出了根据本发明的另一实施方式的立体显示装置的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的偏振控制膜和使用该偏振控制膜的立体显示装置。
图1是示意性地示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的截面图。
如图1所示，根据本发明的实施方式的立体显示装置包括：显示面板100，其用于显示图像；偏振控制膜200，其用于覆盖交替布置的多个第一电极221和多个第二电极222；偏振控制膜200，其包括填充有纳米液晶的液晶层250；以及偏振透镜膜300，其被设置在偏振控制膜200上，偏振透镜膜300包括光学各向异性的透镜层310和具有与透镜层310相同的单轴折射率的光学各向同性的平整层320。
粘附层可以被设置在显示面板100与偏振控制膜200之间以及偏振控制膜200与偏振透镜膜300之间。
本发明的立体显示装置是非眼镜型显示装置。具体而言，偏振控制膜和偏振透镜膜被层叠在显示面板上，使得显示装置基于三维(3D)显示模式和二维(2D)显示模式之间的切换操作而不是使用用于将图像划分成左眼图像和右眼图像的偏光眼镜来在3D显示模式和2D显示模式下选择性地显示图像。
在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，偏振控制膜200和偏振透镜膜300被依次设置在显示面板100上。基于偏振控制膜200的开(ON)/关(OFF)状态在3D显示模式和2D显示模式下显示图像。在3D显示模式下，从偏振控制膜200发出光，使得光在与光的振荡方向垂直的方向上是线偏振的，并且随后入射到偏振透镜膜300上。偏振透镜膜300折射入射光以将入射光划分成左眼图像和右眼图像。另一方面，在2D显示模式下，偏振控制层200起到一种透明膜的作用。因此，从显示面板100输出的图像在入射光的振荡方向不改变的状态下通过偏振透镜膜300。
显示面板100在2D显示模式和3D显示模式下选择性地显示图像。在2D显示模式下，显示面板100显示2D图像。在3D显示模式下，显示面板100另选地在一个屏幕中显示左眼图像和右眼图像。
显示面板100可以是液晶显示面板、有机发光显示面板、等离子体显示面板、场发射显示面板或量子点显示面板。对于液晶显示面板，光源(诸如背光单元)被设置在液晶显示面板下方，以用于将光透射至液晶显示面板。另一方面，对于其它显示面板，发光装置被设置在各个面板中，因此可以省略附加的光源。
例如，在显示面板100是液晶显示面板的情况下，显示面板100可以包括相对的第一基板和第二基板、设置在第一基板与第二基板之间的液晶层、以及设置在第一基板和第二基板的后面处的第一偏振板和第二偏振板。包括用于控制每像素的操作和每像素的滤色器的薄膜晶体管的阵列被设置在面向液晶层的第一基板或第二基板上。
另一方面，在显示面板100是有机发光显示面板的情况下，包括每像素的薄膜晶体管的薄膜晶体管阵列被设置在基板上，具有包括第一电极和第二电极以及设置在第一电极与第二电极之间的发光层在内的有机膜的有机发光二极管形成在薄膜晶体管阵列上，并且设置了用于保护薄膜晶体管阵列和有机发光二极管并用于防止外部湿气的渗透的屏障。用于阻止外部光的视野的偏振板位于该屏障上。
在偏振板被设置在显示面板100的最上表面处的情况下，偏振控制膜200位于偏振板上。另一方面，在不设置光学膜(诸如偏振板)的情况下，偏振控制膜200位于显示面板100的最上表面上。另外，偏振透镜膜300位于偏振控制膜200上。
此外，偏振透镜膜300包括透镜层310和平整层320，透镜层310和平整层320具有不同的光学性质。平整层320覆盖透镜层310(其是弯曲的)，使得偏振透镜膜300的表面是平坦的。根据情况，可以改变透镜层310和平整层320的垂直布置。此外，也可以按照如图1所示的凸透镜形状或者按照凹透镜形状形成透镜层310。
透镜层310具有半圆柱形的凸透镜形状。透镜层310的内部填充有表现出光学各向异性的材料(诸如液晶和反应性聚芳脂的混合物)。填充透镜层310的材料由于光(诸如紫外光)而硬化。因此，透镜层310中的液晶被固定在初始排列状态下。另外，液晶可以被配向在透镜层310的特定轴向方向上。
构成透镜层310的材料(其表现出光学各向异性)具有不同的长轴折射率ne和短轴折射率no。平整层320由表现出光学各向异性并具有与透镜层310的长轴折射率ne和短轴折射率no相同的折射率的材料形成。因此，当入射到偏振透镜膜300上的光在透镜层310和平整层320具有不同折射率的轴向方向上振荡时，由于透镜层310与平整层320之间的折射率差，光在透镜层310与平整层320之间的界面处折射，同时通过偏振透镜膜300并随后出射(exit)。在这种情形下，可以由于光折射效应而显示立体图像。另一方面，在入射到偏振透镜膜300上的光在透镜层310和平整层320具有相同折射率的轴向方向上振荡的情形下，在透镜层310与平整层320之间的界面处没有折射率差的情况下，入射光根据入射光的振荡而出射。
也就是说，从偏振透镜膜300出射的光的偏振根据光在特定轴向方向上的振荡期间在偏振透镜膜300的界面处是否存在折射率差来决定。这根据从偏振控制膜200出射的光的振荡在与从显示面板100出射的光的方向不同的方向上是否是线偏振的来决定。
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式中的偏振控制膜200的结构和操作。
图2是示出了根据本发明的第一实施方式的偏振控制膜的截面图，并且图3是示出了根据本发明的第二实施方式的偏振控制膜的截面图。
图4A和图4B是示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置分别在2D显示模式和3D显示模式下的操作原理的截面图，并且图5A和图5B是示出了基于是否施加电压的纳米液晶的排列的截面图。
第一实施方式
如图2所示，根据本发明的第一实施方式的偏振控制膜200通过在表现出延展性的薄膜基板210(其与诸如玻璃基板的硬材料不同)上形成第一电极221和第二电极222，并行使用印刷方法并且利用层压方法将具有在粘合剂251中分散的多个囊(capsule)255的液晶层250附接到薄膜基板210的顶部而形成。
膜基板210可以由薄透明塑料材料形成。例如，膜基板210可以由聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)、三乙酰基纤维素(TAC)或聚碳酸酯(PC)形成。
各个囊255包括多个纳米液晶255a和移动聚合物255b。此外，各个囊255具有表现出比聚合物255b高的硬度的壳，使得囊255彼此分隔开。
液晶层250能够如下制造。将单体、囊255、分散剂、表面活性剂和光引发剂放置在溶剂中以制备混合物。将混合物施加到处于液态下的具有第一电极221和第二电极222的膜基板210，并且随后使用紫外线硬化方法使混合物硬化。加速单体的聚合以形成粘合剂251。在粘合剂251中设置囊255。在这种情况下，用于形成液晶层的液体复合材料被应用到膜基板210并且随后被硬化，使得液晶层250被化学地连接至膜基板210。因此，无需在界面处设置附加的粘附层，并且液晶层250能够按照薄膜状形成。用于形成液晶层的液体复合材料表现出粘性。因此，液体复合材料不使膜基板210变弱(run down)，并且可以通过在紫外线硬化期间的短时间内的聚合而固化。
在单体的聚合期间，没有热量被施加到利用上述制造方法形成的液晶层250的囊255中的纳米液晶255a。虽然热量被施加到纳米液晶255a，但是纳米液晶255a具有低于相变温度的温度。因此，纳米液晶255a基于是否施加电压在各个囊255中可以是可移动的。
此外，各个囊255的直径小于可见光的波长。当没有电压被施加到第一电极221和第二电极222时，纳米液晶255a随机排列，因此，从下方入射的光出射，而没有折射率差，因此不存在延迟或折射。也就是说，各个囊255的尺寸可以小于可见光的平均波长550nm。根据情况，各个囊255的尺寸可以小于可见光的最小波长380nm。各个纳米液晶255a的长轴的直径可以等于或小于各个囊255的直径。
此外，普通液晶面板被构造成具有如下的结构：进一步设置了与包括电极的基板相对的附加基板，在这些基板之间设置了液晶，并且这些基板之间的基板边缘通过封装构件来封装。不像现有技术中的普通液晶面板，包括囊255和粘合剂251(其被硬化)的本发明的液晶层250能够被附接到膜基板210，膜基板210具有通过层压按照膜状印刷在其上的第一电极221和第二电极222。
因此，可以省略附加基板和封装构件。另外，囊255表现出初始的光学各向同性，因而，没有必要对囊255进行配向。因此，不需要配向膜。
本发明的液晶层250能够通过将包含囊255、粘合剂251、光引发剂和分散剂的液体材料层压到膜基板210并利用紫外线硬化方法硬化该液体材料而形成。根据需要，可以在液体材料中包含溶剂。溶剂在硬化过程中受到影响(violate)。液体材料中的光引发剂或分散剂的量可以为液体材料的成分的大约1％。也就是说，制成的液晶层250中的光引发剂或分散剂的量是微不足道的。液晶层250的主要成分是囊255和硬化的粘合剂251。硬化的液晶层250的囊255和硬化的粘合剂251与膜基板210直接接触。
第一电极221和第二电极222彼此平行并在一个方向上延伸。根据情况，第一电极221和第二电极222可以按照相对于膜基板210的短边方向具有锐角的倾斜形状形成。考虑倾斜形状，是因为下面的显示面板的最上面的偏振板的透射轴与膜基板的短边不平行或不垂直但是成锐角倾斜。在下面的显示面板没有被设置有具有特定透射轴的偏振板的情况下，第一电极221和第二电极222可以与膜基板的短边平行或垂直。
第一电极221和第二电极222连接到能够提供不同电压的电压源500，使得在第一电极221和第二电极222之间产生横向电场。为了在2D显示模式和3D显示模式之间切换，电压源500连接到控制器550。
此外，膜基板210上的第一电极221和第二电极222由金属或表现出导电性的有机材料形成。例如，第一电极221和第二电极222可以由光屏蔽金属(诸如铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)或其化合物)形成。另选地，第一电极221和第二电极222可以由表现出导电性的有机材料(诸如碳纳米管(CNT)或石墨烯)形成。另外，可以使用透明电极。
此外，能够使用金属印刷法形成第一电极221和第二电极222。这是因为难以在膜基板210上形成金属，膜基板210表现出比与普通溅射法一起使用的玻璃基板高的延展性和低的耐热性。
然而，形成第一电极221和第二电极222的方法不限于印刷方法。根据需要，第一电极221和第二电极222可以通过溅射来形成。也可以使用其它方法，只要工艺没有被明确限制即可。
在金属印刷法的第一示例中，膜基板被安装在台(stage)中，在膜基板的整个表面上形成金属材料，在膜基板上轧辊其表面上形成有特定突出图案的硅酮橡皮布(blanket)，使得该特定突出图案被转印到膜基板，并且金属材料根据突出图案被部分地曝光，以形成第一电极和第二电极。
在金属印刷法的第二示例中，制备具有特定凹部和凸部的模具(mold)，将该模具接合到其表面处形成有图案限定材料的膜基板，使得与模具的凹部相对应的图案限定层形成在膜基板上，膜基板的除图案限定层以外的区域填充有液体金属墨水，并且液体金属墨水被硬化以形成第一电极和第二电极。在这种情况下，可以在形成第一电极和第二电极之后去除图案限定层。
形成第一电极221和第二电极222的方法不限于上述示例。可以使用各种其它方法来形成第一电极221和第二电极222，只要膜基板不被损坏即可。
此外，第一电极221和第二电极222具有0.1μm至10μm的宽度。可以改变第一电极221和第二电极222的宽度，只要图案不被切割同时开口率不会降低即可。
此外，还可以在液晶层250和偏振透镜膜300之间设置粘附层，或者液晶层250的表面可以与偏振透镜膜300直接接触。更具体地，构成液晶层250的粘合剂251和囊255可以与偏振透镜膜300或粘附层的一个表面接触。
当没有电压被施加到第一电极221和第二电极222时，各个囊255中的纳米液晶255a随机排列，如图5A所示。另一方面，当电压被施加到第一电极221和第二电极222时，各个囊255中的纳米液晶255a横向排列，如图5B所示。也就是说，各个囊255中的纳米液晶255a基于电压是否被施加到第一电极221和第二电极222可以是可移动的。
此外，纳米液晶255a的尺寸非常小。当光通过填充有包含纳米液晶255a和粘合剂251在内的囊255的液晶层250时，如图4A所示，在没有施加电压的状态下，纳米液晶255a随机排列，光在与光已经无偏振地通过显示面板100的状态相同的状态下通过液晶层250。在这种情况下，液晶层250表现出光学各向同性。也就是说，在下面的显示面板110中在第一方向上振荡的线偏振光无偏振地从偏振控制膜200出射。在偏振透镜膜300中，在第一方向上振荡的光在透镜层310和平整层320的对应轴之间没有折射率差。最后，在第一方向上振荡的光在没有改变的情况下从偏振透镜膜300出射，以便显示2D图像。也就是说，在2D显示模式下，从显示面板100出射的2D图像在没有改变的情况下通过偏振控制膜200和偏振透镜膜300。
此外，如图4B和图5B所示，各个纳米液晶255a具有正折射率。当在3D显示模式下施加电压时，纳米液晶255a沿着电场排列。当向液晶层250施加电压时，不同的电压被施加到并排布置的第一电极221和第二电极222，因此在第一电极221和第二电极222之间产生横向电场。从而，纳米液晶255a沿着横向电场排列。因此，产生了双折射。从而，在第一方向上振荡的光在与第一方向垂直的第二方向上是偏振的。最后，相对于入射光线偏振90度的光从偏振透镜膜300出射。
也就是说，在3D显示模式下，根据偏振控制膜200的切换操作使从显示面板100出射的左眼图像和右眼图像偏振成线偏振90度的光。线偏振光从偏振控制膜200出射。在偏振透镜膜300中，由于透镜层310与平整层320之间的折射率差，线偏振光在透镜层310与平整层320之间的界面处折射。光会聚到观看者的左眼和右眼。因此，左眼图像和右眼图像被观察者分别观察到，结果观察者辨认出立体图像。在这种情况下，透镜层310在纵向方向(穿过图中的纸的方向)上具有长轴折射率ne，透镜层310具有半圆柱形透镜在第一方向上并排布置的形状，并且在与纵向方向相交的第一方向上具有短轴折射率no。平整层320由表现出光学各向异性并具有与透镜层310的长轴折射率ne相同的折射率的材料形成。
当偏振控制膜200被开启时，由于透镜层310与平整层320之间的折射率差，在线偏振状态下入射到偏振透镜膜300上并在透镜层310的纵向方向上振荡的光在透镜层310与平整层320之间的界面处折射。另一方面，当偏振控制膜200被关闭时，在与纵向方向垂直的方向上振荡的光在透镜层310与平整层320之间的界面处不折射，因为透镜层310与平整层320之间没有折射率差。通过这种方式，能够选择性地显示2D图像和3D图像。
第二实施方式
图3是示出了根据本发明的第二实施方式的偏振控制膜的截面图。
如图3所示，在根据本发明的第二实施方式的偏振控制膜中，第一电极221和第二电极222按照与第一实施方式中的方式相同的方式形成在膜基板210上。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于：多个纳米液晶被分组成液晶组260，这些液晶组260被塞满以构成液晶层270。
在这种情况下，液晶层270中的纳米液晶260a和粘合剂262可以与膜基板210直接接触。
即使在这种情况下，各个液晶组260中的纳米液晶260a在电压施加到第一电极221和第二电极222时随机排列，而在没有电压施加到第一电极221和第二电极222时横向排列。
也就是说，液晶层270与第一实施方式的液晶层250在结构上不同。然而，液晶层270基于是否施加电压的开启/关闭操作与第一实施方式的液晶层250的开启/关闭操作是相同的。
液晶层270通过如下操作而形成：利用包含纳米液晶、单体、光引发剂和分散剂的液体材料涂覆具有第一电极221和第二电极222的膜基板210，并且对液体材料施加紫外光以用于相分离，使得纳米液晶被分组成可移动的球形液晶组260。在液晶层270的形成期间，单体通过聚合相互结合以构成粘合剂。粘合剂在将球形液晶组限制在粘合剂中的状态下被硬化。
在这种情况下，液晶组260不具有相同的形状。在相分离期间，液晶组260可以具有不同数目的纳米液晶或不同的形状。
在第一实施方式和第二实施方式中，粘合剂在将液晶层中的囊或具有纳米液晶的液晶组260限制在具有粘性并能够被聚合的粘合剂中的状态下被硬化。因此，能够将液晶层270按照薄膜状附接至膜基板210，而无需用于封装液晶的附加结构。
按照与第一实施方式的囊中的方式相同的方式，各个液晶组260包含纳米液晶。当没有施加电压时，纳米液晶随机排列。当施加电压时，纳米液晶沿着第一电极与第二电极之间的横向电场排列。各个纳米液晶的直径可以小于550nm。根据情况，各个纳米液晶的直径可以小于可见光的最小波长380nm。
也就是说，与普通液晶面板中包含的液晶不同，本发明的实施方式的各个液晶组260中包含的各个纳米液晶是小液晶，其长轴的长度小于550nm。当没有电压被施加到第一电极221和第二电极222时，纳米液晶随机排列。因此，从下面的显示面板100入射的光在光的振荡方向不被改变的情况下从液晶层270出射。
当电压被施加到第一电极221和第二电极222时，纳米液晶在与第一电极和第二电极的纵向方向(穿过纸的方向)垂直的横向方向上排列。因此，通过液晶层270的光被双折射。所以，在第一方向上振动的光在与第一方向垂直的第二方向上是偏振的。相对于入射光线偏振90度的光从液晶层270出射。在偏振透镜膜300中，由于透镜层310与平整层320之间在第二方向上的折射率差，线偏振光在透镜层310与平整层320之间的界面处折射。最终的图像被分离成左眼图像和右眼图像，该左眼图像和右眼图像分别由观看者识别。因此，立体图像是可见的。
第三实施方式
图6是示出了根据本发明的第三实施方式的偏振控制膜的截面图。
如图6所示，根据本发明的第三实施方式的偏振控制膜200包括膜基板210、交替布置在膜基板210上的多个第一电极221和多个第二电极222、以及在包括第一电极221和第二电极222的膜基板210上布置的液晶层，该液晶层包括与粘合剂282结合的液晶组280，液晶组280的长轴的直径小于550nm。
第三实施方式与第一实施方式和第二实施方式的相同之处在于：液晶层包括液晶组280，并且通过层压而形成在包括第一电极221和第二电极222的膜基板210上；而第三实施方式与第一实施方式和第二实施方式的不同之处在于：配向膜285被设置在包括第一电极221和第二电极222的膜基板210上，以用于在没有施加电压时引发特定初始配向。
在这种情况下，配向膜285的初始方向与各个液晶组280中的液晶280a由于不同的电压被施加到第一电极221和第二电极222时产生的横向电场而排列的方向不同。例如，如图6所示，初始配向相对于第一电极221和第二电极222的纵向方向成锐角倾斜；然而，本发明不限于此。可以不同地限定配向膜285的配向方向，只要在施加电压时各个液晶组280中的液晶280a不同地排列即可。
图7是示出当从上面观看根据本发明的实施方式的偏振控制膜的示例的俯视图。
如图7所示，在根据本发明的实施方式的偏振控制膜200中，第一电极221和第二电极222可以在第一电极221和第二电极222相对于膜基板210的短边方向成锐角倾斜的状态下并排布置在膜基板210上。考虑第一电极221和第二电极222的这种布置是因为下面的显示面板100的最上面的偏振板的偏振轴相对于显示面板100的板的短边成锐角倾斜。在下面的显示面板没有被设置有偏振板或者偏振板具有不同的偏振轴方向的情况下，第一电极221和第二电极222的纵向方向可以与膜基板100的短边平行或垂直，或者可以调节第一电极221和第二电极222的倾斜角。此外，第一电极221和第二电极222的布置不限于以上示例。第一电极221和第二电极222可以在第一电极221和第二电极222并排的状态下被布置成锯齿状。
此外，不同的电压可以被施加到第一电极221和第二电极222。为此，在第一电极221和第二电极222的外部处设置用于将被施加有相同电压的第一电极221互连的第一连接线221a以及用于将第二电极222互连的第二连接线222a。第一连接线221a和第二连接线222a分别连接到不同的焊盘电极221b和222b。焊盘电极221b和222b连接到电压源500(参见图2和图3)，用于接收电压信号。
此外，可以基于第一电极和第二电极之间的距离、第一电极和第二电极中的每一个的宽度、当施加电压时纳米液晶的Δn以及液晶层的厚度来改变第一电极与第二电极之间的电压差。然而，本发明不限于以上条件。
在下文中，将描述本发明的立体显示装置的其它实施方式。
图8是示出了根据本发明的另一实施方式的立体显示装置的截面图。
除了图1中的偏振控制膜200被反转，使得膜基板210与偏振透镜膜300相邻以外，图8中的立体显示装置与图1中的立体显示装置在构造上相同。
也就是说，膜基板210与液晶层250之间的垂直关系不影响根据本发明的实施方式的立体显示装置的光学特性。
如图8所示，第一粘附层410和第二粘附层420被设置在偏振控制膜200的相对的表面处。粘附层410附接到液晶层250和显示面板100。第二粘附层420附接到膜基板210和偏振透镜膜300。
在这种情况下，液晶层250经由第一粘附层410附接到下面的显示面板100。因此，构成液晶层250的粘合剂251和囊255与第一粘附层410直接接触。膜基板210的没有印刷第一电极和第二电极的表面与第二粘附层420接触。
另外，图8中的立体显示装置的偏振控制膜200的液晶层250与如图2所示的第一实施方式的偏振控制膜的液晶层250相同；然而，本发明不限于此。按照与第二实施方式中的方式相同的方式，液晶组可以被塞满以构成液晶层。
在本发明的立体显示装置中，可以如同第一实施方式和第二实施方式中那样构造控制偏振的偏振控制膜200；然而，本发明不限于此。例如，用于控制折射率的液体材料可以使用辊至辊的方法按照膜状施加到膜基板，并且随后被硬化以形成用于调节折射率的固体薄膜层。在这种情况下，用于调节折射率的固体薄膜层的折射率基于是否施加电压而改变。当没有施加电压时，用于调节折射率的固体薄膜层具有光学各向同性。另一方面，当施加电压时，用于调节折射率的固体薄膜层起到将出射光引导至与入射光的振荡方向交叉的光的振荡方向上的作用。
液晶层250包括具有纳米液晶和粘合剂的多个液晶组。按照与囊中的方式相同的方式，各个液晶组(液晶聚合)可以具有壳体，通过该壳体，液晶组彼此分隔开。另选地，纳米液晶可以由于纳米液晶之间基于相分离的结合而聚合，而无需附加的壳体或聚合物材料。
图9是示出了根据本发明的另一实施方式的立体显示装置的截面图。
在该实施方式中，制备偏振透镜膜300，并且随后在偏振透镜膜300的一个表面处直接形成第一电极221和第二电极222。在该实施方式中，从偏振控制膜省略膜基板。
第一电极221和第二电极222可以利用印刷法由铜、银、金、铝、铬或其化合物形成。能够精密地调节第一电极221和第二电极222的宽度和间距(pitch)。另外，不需要如同溅射工艺中那样的耐热性和耐冲击性。因此，偏振透镜膜300不需要与玻璃基板对应的硬度。在印刷工艺中，即使在偏振透镜膜300的硬度对应于普通塑料膜的硬度的情况下也能够形成图案。
在这种情况下，液晶层250通过将纳米液晶与聚合物一起包含在囊中并将囊放置在粘合剂中而形成，如同图8中的示例中一样。另选地，如同偏振控制膜的第二实施方案中一样，具有液晶的多个液晶组被塞满并在粘合剂中彼此结合以形成液晶层250。在这种情况下，液晶层250的囊或液晶组中的纳米液晶和粘合剂与偏振透镜膜300的一个表面接触。
另外，在以上实施方式中，偏振控制层200被驱动以在没有施加电压时用于2D显示并且在施加电压时用于3D显示。然而，根据需要，可以改变偏振控制膜外部的显示面板的偏振板的偏振轴或者偏振透镜膜的层之间的折射率各向异性，使得施加电压时的显示状态和没有施加电压时的显示状态被反转，即，当施加电压时，在2D显示模式下显示图像，而当没有施加电压时，在3D显示模式下显示图像。
从以上描述显而易见的是，本发明的偏振控制膜和使用该偏振控制膜的立体显示装置能够具有以下效果。
第一，根据基于是否施加电压的切换来控制偏振。因此，能够基于是否施加电压在2D显示与3D显示之间切换。
第二，通过利用液体型液晶复合材料涂覆液晶层用并利用层压法使该材料硬化来构造偏振控制膜。因此，不需要附加的封装构件和相对板(counter-board)，因而偏振控制膜的结构得以简化。
第三，偏振控制膜的液晶层由纳米液晶构成。纳米液晶的尺寸非常小。因此，在当没有施加电压时纳米液晶随机排列的状态下，不会引起入射光的偏振，结果可得到光学各向同性。当施加电压时，产生双折射以引发偏振。
第四，普通液晶面板的所有层都具有移动性，结果，当液晶面板由于外力而弯曲时，单元间隙被破坏。另一方面，在本发明的实施方式的偏振控制膜中，用于液晶层的纳米液晶被包含在多个囊或纳米液晶组中，使得纳米液晶仅在各个囊或液晶组中不同地排列。也就是说，囊或纳米液晶组被限制在固定的粘合剂中或者粘合剂被填充在囊或纳米液晶组之间以塞满囊或纳米液晶组。因此，设置在膜上的偏振控制膜的厚度能够由于粘合剂的坚硬而保持一致。也就是说，当施加外力时，单元间隙几乎不改变，因此偏振控制膜能够在弯曲之后很容易地返回到初始状态。
第五，由于纳米液晶的特性，当没有施加电压时，纳米液晶表现出光学各向同性。与传统液晶面板的偏振控制结构相比，能够省略用于引导液晶的初始排列的配向膜。因此，不需要限定摩擦方向。所以，偏振控制膜的结构得以简化，并且偏振控制膜的处理成本减少。
对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，能够对本发明进行各种修改和变型。因此，本发明旨在涵盖本发明的修改和变型，只要它们落在所附权利要求书及其等同物的范围内即可。
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年9月30日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2014-0131948的权益，通过引用将其并入本文，如同在本文中充分阐述一样。

Claims (20)

1.一种偏振控制膜，该偏振控制膜包括：
膜基板；
多个第一电极和多个第二电极，该多个第一电极和该多个第二电极被交替地布置在所述膜基板上；以及
液晶层，该液晶层被设置在具有所述第一电极和所述第二电极的所述膜基板上，所述液晶层填充有纳米液晶，所述纳米液晶在没有电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向同性并且在电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向异性。
2.根据权利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述液晶层包括具有所述纳米液晶的多个液晶组，并且所述多个液晶组中的每一个中的所述纳米液晶基于是否施加电压而不同地排列。
3.根据权利要求2所述的偏振控制膜，其中，所述多个液晶组中的每一个的长轴具有小于550nm的直径。
4.根据权利要求2所述的偏振控制膜，其中，所述液晶组被层压到所述膜基板并结合至粘合剂，以形成所述液晶层。
5.根据权利要求4所述的偏振控制膜，其中，所述液晶层中的所述纳米液晶和所述粘合剂与所述膜基板直接接触。
6.根据权利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述多个液晶组中的每一个按照微囊的形式设置，所述纳米液晶与聚合物一起被包含在多个微囊中，并且所述微囊被层压到所述膜基板并结合至粘合剂。
7.根据权利要求6所述的偏振控制膜，其中，所述液晶层中的所述微囊和所述粘合剂与所述膜基板直接接触。
8.根据权利要求1所述的偏振控制膜，该偏振控制膜还包括：
电压源，其用于向所述第一电极和所述第二电极施加不同的电压；以及
控制器，其用于控制所述电压源开启/关闭。
9.根据权利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述第一电极和所述第二电极彼此平行，并且在相对于所述膜基板的短边方向具有锐角的倾斜形状中的一个方向上延伸。
10.根据权利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述第一电极和所述第二电极由铜、银、金、铝、或铬、或者它们的化合物形成。
11.一种偏振控制膜，该偏振控制膜包括：
膜基板；
多个第一电极和多个第二电极，该多个第一电极和该多个第二电极被交替地布置在所述膜基板上；以及
液晶层，该液晶层被设置在具有所述第一电极和所述第二电极的所述膜基板上，所述液晶层被填充有结合至粘合剂的多个液晶组，所述液晶组中的每一个的长轴具有小于550nm的直径。
12.根据权利要求11所述的偏振控制膜，该偏振控制膜还包括配向膜，该配向膜被设置在具有所述第一电极和所述第二电极的所述膜基板上。
13.一种立体显示装置，该立体显示装置包括：
显示面板，该显示面板用于显示图像；
偏振控制膜，该偏振控制膜包括多个第一电极和多个第二电极以及液晶层，该多个第一电极与该多个第二电极被交替地布置，该液晶层覆盖所述第一电极和所述第二电极，并且填充有纳米液晶，所述纳米液晶在没有电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向同性并且在电压被施加到所述第一电极和所述第二电极时表现出光学各向异性；以及
偏振透镜膜，该偏振透镜膜被设置在所述偏振控制膜上，该偏振透镜膜包括光学各向异性的透镜层以及单轴折射率与所述光学各向异性的透镜层相同的光学各向同性的平整层。
14.根据权利要求13所述的立体显示装置，其中，所述偏振控制膜的所述第一电极和所述第二电极与所述偏振透镜膜的表面直接接触。
15.根据权利要求14所述的立体显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极被直接印刷在所述偏振透镜膜的所述表面上。
16.根据权利要求15所述的立体显示装置，其中，所述液晶层包括粘合剂以及具有所述纳米液晶的多个液晶组，并且所述液晶层被按照膜状层压到所述偏振透镜膜的所述表面，在所述液晶层中，所述液晶组被分散在所述粘合剂中。
17.根据权利要求13所述的立体显示装置，其中，所述偏振控制膜还包括与所述偏振透镜膜接触的膜基板，并且所述第一电极和所述第二电极以及所述液晶层位于所述膜基板上。
18.根据权利要求17所述的立体显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极被印刷在所述膜基板的表面上。
19.根据权利要求18所述的立体显示装置，其中，所述液晶层包括粘合剂以及具有所述纳米液晶的多个液晶组，并且所述液晶层被按照膜状层压到所述膜基板的所述表面，在所述液晶层中，所述液晶组被分散在所述粘合剂中。
20.根据权利要求13所述的立体显示装置，其中，所述偏振控制膜的所述液晶层的没有设置所述第一电极和所述第二电极的表面经由粘附层附接到所述显示面板。
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