CN116360166A - 一种液晶光栅及立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶光栅及立体显示装置，涉及显示技术领域，液晶光栅包括至少一个液晶盒，所述液晶盒包括依次设置的第一基板、第一电极、第一配向层、液晶层和第二基板；在第一状态下，所述液晶盒包括多个沿第一方向排列的第一光栅单元，所述第一光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第一光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第一电场，所述液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第一电场的电场方向相同。本发明提供一种液晶光栅及立体显示装置，以实现降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。

Description

一种液晶光栅及立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶光栅及立体显示装置。
背景技术
由于二维显示难以清楚准确的表达三维的深度信息，人们一直在致力于研究可以显示立体场景的显示技术-三维图像显示技术。全息三维显示技术利用光的衍射或干涉，记录物光的振幅和相位信息，再通过光的衍射将物光的信息重新构建出来，是各种显示方法中唯一真正意义上的三维显示技术。
立体显示装置在进行三维图像显示时，经过空间光调制器(SLM)对光信号进行相位和振幅调制后，一般通过液晶光栅的衍射功能形成左眼图像和右眼图像。如何提高显示效果，成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种液晶光栅及立体显示装置，以实现降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
第一方面，本发明实施例提供一种液晶光栅，包括至少一个液晶盒，所述液晶盒包括依次设置的第一基板、第一电极、第一配向层、液晶层和第二基板；在第一状态下，所述液晶盒包括多个沿第一方向排列的第一光栅单元，所述第一光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；
沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第一光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第一电场，所述液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第一电场的电场方向相同。
第二方面，本发明实施例提供一种立体显示装置，包括依次设置的光源、空间光调制器和光栅组件；
所述光栅组件包括至少一个如第一方面所述的液晶光栅。
本发明实施例提供的一种液晶光栅，第一电场的电场方向与第一配向层的配向方向相同，临近第一配向层的液晶分子受到的电场方向朝向第一配向层的配向方向，不会朝向第一配向层的配向反方向，临近第一配向层的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
附图说明
图1为发明人研究过程中的一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图2为发明人研究过程中的一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图；
图3为本发明实施例提供的一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的立体结构示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种液晶光栅的工作过程示意图；
图10为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图12为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图13为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图14为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图15为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图16为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图17为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图18为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图；
图19为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图20为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图21为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图22为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图23为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图24为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图25为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图26为本发明实施例提供的一种液晶光栅的工作时序示意图；
图27为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图28为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图；
图29为本发明实施例提供的一种立体显示装置的示意图；
图30为图29中S2区域的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为发明人研究过程中的一种液晶光栅的剖面结构示意图，参考图1，液晶光栅包括第一基板11、第二基板12和液晶层30。液晶层30位于第一基板11与第二基板12之间。液晶层30包括液晶分子。液晶光栅包括多个光栅单元40。多个光栅单元40沿第一方向X排列，光栅单元40包括多个第一电极21和一个第二电极22。多个第一电极21位于第一基板11与液晶层30之间。多个第一电极21沿第一方向X彼此间隔设置。沿第一方向X，相邻两个第一电极21之间间隔一定的距离。多个光栅单元40共用同一个第二电极22，第二电极22为整面电极。
图2为发明人研究过程中的一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图，参考图1和图2，发明人经过研究发现，进行立体显示时，第一电极21与第二电极22之间存在电压差，第一电极21与第二电极22形成的纵向电场可以驱动液晶分子转动。存在至少两个第一电极21具有不同的电压，从而形成沿第一方向X排列的不同强度的纵向电场，不同强度的纵向电场使得液晶分子旋转不同的角度，从而形成折射率梯度，形成沿第一方向X排列的多个光栅单元40，故而光栅单元40也可以包括液晶分子。然而，不同电压的第一电极21之间形成横向电场。横向电场存在会导致液晶分子产生电挠曲效应，改变液晶分子的转动行为，液晶光栅中液晶分子无法按照理想的情况进行翻转，液晶分子朝着与预倾角反向的方向旋转，出现反向畴问题。
参考图1和图2，发明人经过研究发现，液晶光栅中存在部分区域出现不理想状态。发明人进一步研究发现，沿第一方向X，分别位于相邻两个光栅单元40中，且距离最近的两个第一电极21之间形成第一电场TE1。第一电场TE1为横向电场。液晶光栅包括第一配向层31，第一配向层31位于第一电极21与液晶层30之间。液晶光栅中存在部分区域的第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相反，在第一电场TE1和纵向电场的共同影响下，S1区域位置的液晶分子沿着图1中箭头方向旋转，并产生反向的翻转，在S1区域产生泡状反转畴。其中，S1区域位置的液晶分子临近第一电极21。第一配向层31可以与第一电极21直接接触。在其他实施方式中，第一配向层31与第一电极21之间还可以设置有保护层，第一配向层31位于保护层远离第一电极21的一侧，保护层为第一配向层31提供平坦的表面，提高第一配向层31的平整度。
图3为本发明实施例提供的一种液晶光栅的剖面结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图，参考图3和图4，液晶光栅包括至少一个液晶盒100。液晶盒100包括依次设置的第一基板11、第一电极21、第一配向层31、液晶层30和第二基板12。在第一状态ST1下，液晶盒100包括多个沿第一方向X排列的第一光栅单元401，第一光栅单元401包括多个沿第一方向X彼此间隔设置的第一电极21。沿第一方向X，相邻两个第一电极21之间间隔一定的距离。沿第一方向X，分别位于相邻两个第一光栅单元401中，且距离最近的两个第一电极21之间形成第一电场TE1。液晶盒100中，第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相同。
本发明实施例提供的一种液晶光栅，第一电场TE1的电场方向与第一配向层31的配向方向R1相同，临近第一配向层31的液晶分子受到的电场方向朝向第一配向层31的配向方向R1，不会朝向第一配向层31的配向反方向，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图3和图4，液晶盒100还包括第二电极22，第二电极22位于第二基板12与液晶层30之间。进行立体显示时，第一电极21与第二电极22之间存在电压差，第一电极21与第二电极22形成的纵向电场可以驱动液晶分子转动，形成多个第一光栅单元401，多个第一光栅单元401沿第一方向X重复排列。液晶光栅用于光线衍射偏折。不进行立体显示时，不形成第一光栅单元401，液晶光栅不用于或者辅助用于光线衍射偏折。其中，纵向电场的方向可以为第三方向Z或者第三方向Z的反方向。
可选地，参考图3，同一个第一光栅单元401中，第一光栅单元401包括多个沿第一方向X排列的第一电极组51。第一电极组51包括至少一个第一电极21和至少一个第二电极22。同一个第一电极组51中，第一电极21和一个第二电极22至少部分交叠，第一电极21和一个第二电极22交叠，或者，第一电极21和一个第二电极22的部分交叠。第一电极21和第二电极22之间的电压差为第一电压差。第一电压差形成的纵向电场可以驱动液晶分子转动。其中，第一电压差为第一光栅单元401中第一电极21的电压与第二电极22电压的差值，即，第一电压差为第一电极21的电压减去第二电极22的电压。
示例性地，参考图3，一个第一电极组51包括一个第一电极21和一个第二电极22。同一个第一电极组501中的第一电极21和第二电极22电压之间存在第一电压差。在其他实施方式中，一个第一电极组51包括多个第一电极21和一个第二电极22。
可选地，参考图3和图4，各个第一电压差具有相同的极性。第一电极21与第二电极22形成的纵向电场(图3中箭头示意纵向电场)具有相同的电场方向。第一电极21与第二电极22形成的纵向电场驱动液晶分子朝着相同的方向转动。
示例性地，参考图3和图4，多个第一电极21包括第一子第一电极211、第二子第一电极212、第三子第一电极213和第四子第一电极214。第一子第一电极211的电压大于第二电极22的电压，第一子第一电极211与第二电极22形成正极性的第一电压差。第二子第一电极212的电压大于第二电极22的电压，第二子第一电极212与第二电极22形成正极性的第一电压差。第三子第一电极213的电压大于第二电极22的电压，第三子第一电极213与第二电极22形成正极性的第一电压差。第四子第一电极214的电压大于第二电极22的电压，第四子第一电极214与第二电极22形成正极性的第一电压差。图3中箭头示意纵向电场，箭头粗细表示纵向电场的大小，越粗的箭头，纵向电场越大，第一电压差越大。
可选地，参考图3和图4，同一个第一光栅单元401中，沿第一方向X，各个第一电压差逐渐减小，各个第一电极组51形成的纵向电场的强度逐渐减小，液晶分子的旋转角度逐渐减小。在其他实施方式中，同一个第一光栅单元401中，沿第一方向X，第一电压差逐渐增加，对应地改变第一配向层31的配向方向R1，使得第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相同。可以理解的是，由于同一个第一光栅单元401中，沿第一方向X，第一电压差逐渐增加或者逐渐减小，相邻两个第一光栅单元401的第一电压差发生跳变，相应地，液晶分子形成的折射率在同一个第一光栅单元401中渐变，在相邻两个第一光栅单元401的边界处发生跳变，如此形成具有衍射功能的光栅。
示例性地，参考图3和图4，第一光栅单元401包括M个(示例性地，图3中，M＝4)第一电极组51，M为大于1的正整数。同一个第一光栅单元401中，沿第一方向X，第一个第一电极组51至第M个第一电极组51对应的第一电压差呈线性变化。同一个第一光栅单元401中，各个第一电极组51形成的纵向电场的强度线性增加或者线性减小。由于液晶分子的旋转角度与纵向电场的强度呈正比，线性变化的各个第一电压差，使得液晶分子形成线性变化的折射率，简化了光路。在其他实施方式中，第一个第一电极组51至第M个第一电极组51对应的第一电压差呈其他的变化规律。
可选地，参考图3，多个第一光栅单元401共用一个第二电极22。垂直于第一基板11所在平面的方向上，一个第二电极22与多个第一光栅单元401中的第一电极21交叠。第二电极22可以为整面电极。
图5为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图6为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的第一电极和第二电极的电压分布示意图，参考图5和图6，液晶盒100还包括第二配向层32。第二配向层32位于第二电极22与液晶层30之间。在第一状态ST1下，第一光栅单元401包括沿第一方向X彼此间隔设置的多个第二电极22。沿第一方向X，相邻两个第二电极22之间间隔一定的距离。沿第一方向X，分别位于相邻两个第一光栅单元401中，且距离最近的两个第二电极22之间形成第二电场TE2。第二电场TE2为横向电场。液晶盒100中，第二配向层32的配向方向R2与第二电场TE2的电场方向相同。本发明实施例中，第二电场TE2的电场方向与第二配向层32的配向方向R2相同，临近第二配向层32的液晶分子受到的电场方向朝向第二配向层32的配向方向R2，不会朝向第二配向层32的配向反方向，临近第二配向层的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图5和图6，存在至少两个第一电极21具有不同的电压，第一电极21之间产生横向电场。存在至少两个第二电极22具有不同的电压，第二电极22之间产生横向电场。从而将横向电场分散在第一电极21和第二电极22，将横向电场分散在第一基板11和第二基板12，而不是集中在一个基板(基板包括第一基板11和第二基板12)上，从而降低单个基板的横向电场强度。降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图5和图6，同一个第一光栅单元401中，存在至少两个第一电极21具有不同的电压，存在至少两个第二电极22具有不同的电压。同一个第一光栅单元401中，将横向电场分散在第一基板11和第二基板12，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图1和图2，第一子第一电极211的电压为+1V，第二子第一电极212的电压为+2V，第三子第一电极213的电压为+3V，第四子第一电极214的电压为+4V。第二电极22的电压为0V。第一子第一电极211与第二电极22形成的电压差为1V，第二子第一电极212与第二电极22形成的电压差为2V，第三子第一电极213与第二电极22形成的电压差为3V，第四子第一电极214与第二电极22形成的电压差为4V。第四子第一电极214与相邻光栅单元40中第一子第一电极211形成的电压差为3V。第一电极21之间形成的横向电场较大，在第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相反时，第一电场TE1的电场强度越大，则越容易导致液晶分子无法按照理想的情况进行翻转，液晶分子朝着与预倾角反向的方向旋转，出现反向畴问题。
示例性地，参考图5和图6，多个第二电极22包括第一子第二电极221、第二子第二电极222、第三子第二电极223和第四子第二电极224。第一子第一电极211的电压为+0.5V，第二子第一电极212的电压为+1V，第三子第一电极213的电压为+1.5V，第四子第一电极214的电压为+2V。第一子第二电极221的电压为-0.5V，第二子第二电极222的电压为-1V，第三子第二电极223的电压为-1.5V，第四子第二电极224的电压为-2V。第一子第一电极211与第一子第二电极221形成的电压差为1V，第二子第一电极212与第二子第二电极222形成的电压差为2V，第三子第一电极213与第三子第二电极223形成的电压差为3V，第四子第一电极214与第四子第二电极224形成的电压差为4V。第四子第一电极214与相邻光栅单元40中第一子第一电极211形成的电压差为1.5V。第四子第二电极224与相邻光栅单元40中第一子第二电极221形成的电压差为1.5V。减小了第一电极21之间形成的横向电场，即便是在第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相反时，也能够降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图5和图6，各个光栅单元40(包括第一光栅单元401)中，处于相同序数的第一电极21具有相同的电压，处于相同序数的第二电极22具有相同的电压。各个光栅单元40中多个第一电极21的电压分布规律相同，各个光栅单元40中多个第二电极22的电压分布规律相同，由此多个光栅单元40中具有相同电压的第一电极21可以连接至同一个供电端，多个光栅单元40中具有相同电压的第二电极22可以连接至同一个供电端，减少了供电端的数量。其中，第一电极21或者第二电极22在光栅单元40中的序数，指的是光栅单元40中的第几个第一电极21或者第二电极22。其中，第一电极21或者第二电极22的电压分布规律，指的是沿第一方向X，多个第一电极21或者多个第二电极22的电压所呈现的分布规律。
示例性地，参考参考图5和图6，光栅单元40包括第一子光栅单元41和第二子光栅单元42。第一子光栅单元41和第二子光栅单元42均包括4个电极组50。一个电极组50(包括第一电极组51)包括一个第一电极21和一个第二电极22。光栅单元40中，4个第一电极21按照顺次排列，4个第二电极22按照顺次排列。第一子光栅单元41中的第一个第一电极21与第二子光栅单元42中的第一个第一电极21具有相同的电压，第一子光栅单元41中的第二个第一电极21与第二子光栅单元42中的第二个第一电极21具有相同的电压。第一子光栅单元41中的第一个第二电极22与第二子光栅单元42中的第一个第二电极22具有相同的电压，第一子光栅单元41中的第二个第二电极22与第二子光栅单元42中的第二个第二电极22具有相同的电压。
图7为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的立体结构示意图，图8为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图9为本发明实施例提供的一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图7-图9，液晶光栅包括两个叠置的液晶盒100，两个液晶盒100分别为第一液晶盒101和第二液晶盒102。在第一状态ST1下，第一液晶盒101包括第一光栅单元401，第二液晶盒102中任意两个第一电极21的电压相同。第二液晶盒102中，任意两个第一电极21与第二电极22形成的电压差相同，任意两个第一电极21与第二电极22之间形成的纵向电场的电场强度相同。沿第一方向X，纵向电场的强度不发生变化，相同强度的纵向电场使得液晶分子旋转相同的角度，不形成折射率梯度，不形成具有衍射功能的光栅。故而，第二液晶盒102不会对穿过其的光线产生衍射偏折。
示例性地，参考图7-图9，两个液晶盒100沿着液晶光栅的光轴叠置，光线穿过两个液晶盒100。也就是说，同一条光线既穿过第一液晶盒101，又穿过第二液晶盒102。其中，液晶光栅的光轴垂直于第一基板11所在平面。图9中虚线箭头表示光线的传播方向。垂直入射的光线，经第一液晶盒101和第二液晶盒102后，朝向右侧偏折。在第一状态ST1下，第一液晶盒101中，第一电极21的电压为正电压，第二电极22的电压为0V，第一电极21与第二电极22形成第一纵向电场VE1，第一纵向电场VE1的方向为第三方向Z，由第一电极21指向第二电极22。沿第一方向X，第一纵向电场VE1逐渐减小，不同强度的第一纵向电场VE1使得液晶分子旋转不同的角度，从而形成折射率梯度，形成沿第一方向X排列的多个第一光栅单元401。多个第一光栅单元401形成具有衍射偏折功能的光栅。本发明实施例中，对光线起到偏折作用的是第一液晶盒101。第一液晶盒101中，第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相同。第一液晶盒101中第一配向层31的配向方向记为第一配向方向R11。在第一状态ST1下，第一液晶盒101中，第一配向方向R11与第一电场TE1的电场方向相同。
第二液晶盒102中所有第一电极21的电压为0V，第二电极22的电压为0V，第一电极21与第二电极22之间不形成纵向电场。沿第一方向X，纵向电场的强度不发生变化。在其他实施方式中，第二液晶盒102中所有第一电极21的电压为1V，第二电极22的电压为0V，第一电极21与第二电极22形成的电压差为1V。沿第一方向X，纵向电场的强度不发生变化，不形成折射率梯度。在第一状态ST1下，第二液晶盒102不用于光线偏折。在第二液晶盒102中，由于所有第一电极21的电压相同，相邻第一电极21之间不会产生横向电场，从而避免横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，在第一状态ST1下，第二液晶盒102不会出现反向畴问题。在第二状态下，第一液晶盒101不用于光线偏折，第二液晶盒102对光线起到偏折作用，从而将光线偏折的功能拆分在两个液晶盒100上，并分别在两种状态下分时完成，以使得起到主要用于衍射偏折的液晶盒100(包括第一状态ST1下的第一液晶盒101或者第二状态下的第二液晶盒102)中，第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相同。降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
图10为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图11为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图10和图11，在第二状态ST2下，第二液晶盒102包括至少一个第二光栅单元402。第二光栅单元402包括多个沿第一方向彼此间隔设置的第一电极21。第二状态ST2下第二光栅单元402的第一电极21的电压变化趋势，与第一状态ST1下第一光栅单元401的第一电极21的电压变化趋势相反。其中，在第二状态ST2下，分别位于相邻两个第二光栅单元402中，且距离最近的两个第一电极21之间形成第三电场TE3。第三电场TE3为横向电场。第二液晶盒102中，第一配向层31的配向方向与第三电场TE3的电场方向相同。本发明实施例中，第二液晶盒102中，第三电场TE3的电场方向与第一配向层31的配向方向相同，临近第一配向层31的液晶分子受到的电场方向朝向第一配向层31的配向方向，不会朝向第一配向层31的配向反方向，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图10和图11，在第二状态ST2下，第二液晶盒102中，第一电极21与第二电极22形成第二纵向电场VE2，第二纵向电场VE2的方向为第三方向Z，由第一电极21指向第二电极22。沿第一方向X，第二纵向电场VE2逐渐增加，不同强度的第二纵向电场VE2使得液晶分子旋转不同的角度，从而形成折射率梯度，形成沿第一方向X排列的多个第二光栅单元402。多个第二光栅单元402形成具有衍射偏折功能的光栅。本发明实施例中，对光线起到偏折作用的是第二液晶盒102。第二液晶盒102中，第一配向层31的配向方向R1与第一电场TE1的电场方向相同。第二液晶盒102中第一配向层31的配向方向记为第二配向方向R21。在第二状态ST2下，第二液晶盒102中，第二配向方向R21与第三电场TE3的电场方向相同。
在第二状态ST2下，第一液晶盒101中任意两个第一电极21的电压相同。第一液晶盒101中，任意两个第一电极21与第二电极22形成的电压差相同，任意两个第一电极21与第二电极22之间形成的纵向电场的电场强度相同。沿第一方向X，纵向电场的强度不发生变化，相同强度的纵向电场使得液晶分子旋转相同的角度，不形成折射率梯度，不形成具有衍射功能的光栅。在第二状态ST2下，第一液晶盒101不会对穿过其的光线产生衍射偏折。在第一液晶盒101中，由于所有第一电极21的电压相同，相邻第一电极21之间不会产生横向电场，从而避免横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，在第二状态ST2下，第一液晶盒101不会出现反向畴问题。设置第一液晶盒101与第二液晶盒102的作用，在此不再赘述，请参考图7-图9所涉及实施例的描述。
通过上述实施例可以在保证液晶光栅实现分别给左右眼提供画面的同时还可以避免反向畴的问题，同时还可以降低一个液晶盒的刷新频率，降低功耗。
示例性地，参考图7-图11，沿着同一个第一方向X：第一状态ST1下，第一光栅单元401的第一电极21的电压变化趋势为逐渐减小。第二状态ST2下，第二光栅单元402的第一电极21的电压变化趋势为逐渐增加。
图12为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图13为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图12和图13，液晶光栅包括两个叠置的液晶盒100，两个液晶盒100分别为第一液晶盒101和第二液晶盒102。在第一状态ST1下，第一液晶盒101包括第一光栅单元401，第二液晶盒102包括至少一个第三光栅单元403。第三光栅单元403包括多个沿第一方向X彼此间隔设置的第一电极21。沿第一方向X，位于同一个第三光栅单元403且相邻两个第一电极21之间形成第四电场TE4，第四电场TE4的电场方向与第一电场TE1的电场方向相反。本发明实施例中，第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压变化趋势与第三光栅单元403中第一电极21的电压变化趋势相同。第一液晶盒101和第二液晶盒102均用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧偏折。在第一状态ST1下，第一液晶盒101主要用于光线衍射偏折，第二液晶盒102辅助用于光线偏折。第一液晶盒101将光线尽快偏折到预设位置或者预设角度附近，第二液晶盒102进行细微的偏折角度修正，将光线偏折到预设位置或者预设角度。
可选地，参考图12和图13，沿第一方向X，分别位于相邻两个第三光栅单元403中，且距离最近的两个第一电极21之间形成第五电场TE5。第五电场TE5为横向电场。第二液晶盒102中，第一配向层31的配向方向R1(即第二配向方向R21)与第五电场TE5的电场方向相反。第五电场TE5的绝对值小于第一电场TE1的绝对值。本发明实施例中，一方面，在第一状态ST1下，第二液晶盒102辅助用于光线偏折，第二液晶盒102与第一液晶盒101具有相同的光线偏折方向。另一方面，第五电场TE5的电场强度较小，即便是第二配向方向R21与第五电场TE5的电场方向相反，第五电场TE5小于液晶分子出现反向翻转的横向阈值电场，第五电场TE5小于产生气泡畴时的横向电场的数值，第二液晶盒102中，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
可选地，参考图12和图13，同一个第三光栅单元403中，包括多个沿第一方向X排列的第二电极组52，第二电极组52包括至少一个第一电极21和至少一个第二电极22。同一个第二电极组52中，第一电极21和第二电极22至少部分交叠。第一电极21和一个第二电极22交叠，或者，第一电极21和一个第二电极22的部分交叠。第一电极21和第二电极22之间的电压差为第二电压差，第一电极21和第二电极22之间形成第六电场VE6。第六电场VE6为纵向电场。第五电场TE5的绝对值小于第六电场VE6的最大值的绝对值。其中，第二电压差为第三光栅单元403中第一电极21的电压与第二电极22电压的差值，即，第一电压差为第一电极21的电压减去第二电极22的电压。可以理解的是，沿第一方向X，相邻两个第一电极21之间的距离较小，从而在给定电压差(例如1V)的情况下，容易产生更大强度的电场。沿第三方向Z，由于需要为液晶层30保留一定的盒厚，第一电极21与第二电极22之间的距离较大，从而在给定电压差(例如1V)的情况下，容易产生更小强度的电场。本发明实施例中，第五电场TE5的绝对值小于第六电场VE6的最大值的绝对值，第五电场TE5的电场强度远小于第一电场TE1的电场强度。即便是第二配向方向R21与第五电场TE5的电场方向相反，第二液晶盒102也不会出现反向畴问题。
可选地，参考图12和图13，液晶层30包括液晶分子。第六电场VE6的最大值的绝对值小于驱动液晶分子旋转的阈值电场值。第六电场VE6的最大值的绝对值小于产生气泡畴时的纵向电场的数值，第二液晶盒102中，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图12和图13，在第一状态ST1下，第二液晶盒102中，第二电极22的电压为公共电压，第二电极22的电压例如可以为接地电压或者0V，这样正负帧的电压可以正好对称。当第二电极22的电压为0V时，第六电场VE6的绝对值与第二电极22的电压的绝对值呈正比，第六电场VE6的绝对值越大，第二电极22的电压的绝对值越大，第六电场VE6的绝对值越小，第二电极22的电压的绝对值越小。当第二电极22的电压为0V，第六电场VE6的电压为非负电压(包括0V和正电压)时，将第六电场VE6最大值对应的第一电极21(即图12中第一子第一电极211)的电压记为V1，第一子第一电极211与第二电极22的电压差为：V1-0＝V1。将第六电场VE6最小值对应的第一电极21(即图12中第四子第一电极214)的电压记为V2，V2＝V，第四子第一电极214与第二电极22的电压差为：V2-0＝V2＝0V。第五电场TE5对应的横向电压差为：V1-V2＝V1-0＝V1。
可选地，参考图12和图13，一个第一光栅单元401中第一电极21的数量，与一个第三光栅单元403中第一电极21的数量相同。两个液晶盒100中，第一光栅单元401和第三光栅单元403的划分不变，从而在保证上述防止反向畴出现的同时，可以使两个液晶盒100相互辅助偏折光线，降低单个液晶盒100的负担，还能使两个液晶盒100可以采用相同功能的两个电路，降低了电路设计难度。
示例性地，参考图12和图13，第一光栅单元401的数量与第三光栅单元403的数量相同。多个第一光栅单元401中具有相同电压的第一电极21可以连接至同一个供电端，多个第三光栅单元403中具有相同电压的第一电极21可以连接至同一个供电端，减少了供电端的数量。
在其他实施方式中，第六电场VE6还可以不驱动液晶分子转动，不形成折射率梯度，不形成具有衍射功能的光栅。第二液晶盒102还可以不会对穿过其的光线产生衍射偏折。
需要说明的，本实施例中，图12和图13表示同一帧中两个液晶盒100的当下状态。也就是提供给一只眼睛的画面时的两个液晶盒100的状态，即两个液晶盒100在同一帧中的状态。此时，起到主要偏折光线作用的是第一液晶盒101。当然，在本申请的一些实施例中，在另一帧画面显示时，液晶光栅用于给另一个眼睛提供画面，此时两个液晶盒100的状态调换，也就是说，起到主要偏折光线作用的是第二液晶盒102。此时，第二液晶盒102需要参照上述对于第一液晶盒101的要求，第一液晶盒101需要参照上述实施例对第二液晶盒102的要求。此外，第一液晶盒101和第二液晶盒102的中同一个光栅单元40中的第一电极21的电压变化趋势为，沿着第一方向X变为逐渐增大。
图14为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图15为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图14和图15，第一液晶盒101中第一光栅单元401的数量大于第二液晶盒102中第三光栅单元403的数量。沿第一方向X，第一纵向电场VE1的变化周期小于第六电场VE6的变化周期，第六电场VE6的变化缓慢，从而形成更少数量的第五电场TE5，够降低第五电场TE5对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。
示例性地，参考图14和图15，第一光栅单元401中第一电极21的数量小于第三光栅单元403中第一电极21的数量。第一液晶盒101中第一光栅单元401的数量为第二液晶盒102中第三光栅单元403数量的L倍，L为大于1的正整数。
图16为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图17为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图16和图17，在第一状态ST1下，第一液晶盒101包括多个第一光栅单元401，第二液晶盒102包括一个第三光栅单元403。第三光栅单元403中，从第一个第一电极21至最后一个第一电极21的电压逐渐增加或者逐渐减小。本发明实施例中，由于只有一个第三光栅单元403，不会产生第五电场TE5，能够避免第五电场TE5对液晶分子旋转造成的不利影响，避免第二液晶盒102产生反向畴的问题。
也就是说，第二液晶盒102中就一个第三光栅单元403，也就是说，第二液晶盒102中所有的第一电极21形成一个光栅单元40。沿着第一方向X，第二液晶盒102中所有的第一电极21的电压变化趋势呈现渐变。
通过这样的设计，直接避免了第二液晶盒102出现两个光栅单元40之间的过大的横向电场，可以在借用第二液晶盒102辅助第一液晶盒101偏折光线的同时，还可以避免第二液晶盒102出现反向畴。
图18为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的剖面结构示意图，图19为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图18和图19，液晶光栅包括两个叠置的液晶盒100，两个液晶盒100分别为第一液晶盒101和第二液晶盒102。在第一状态ST1下，第一液晶盒101包括第一光栅单元401，第二液晶盒102包括至少一个第三光栅单元403。第三光栅单元403包括多个沿第一方向X彼此间隔设置的第一电极21。沿第一方向X，分别位于相邻两个第三光栅单元403中，且距离最近的两个第一电极21之间形成第五电场TE5。第二液晶盒102中，第一配向层31的配向方向R1(即第二配向方向R21)与第五电场TE5的电场方向相同。第二配向方向R21与第五电场TE5的电场方向相同，在第二液晶盒102中，临近第一配向层31的液晶分子受到的电场方向朝向第二配向方向R21，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转。本发明实施例中，第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压变化趋势与第三光栅单元403中第一电极21的电压变化趋势相反。第一液晶盒101用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧偏折，第二液晶盒102用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧偏折。在第一状态ST1下，第一液晶盒101主要用于光线衍射偏折，第二液晶盒102辅助用于光线偏折。
可选地，参考图18和图19，第一液晶盒101中第一配向层31的配向方向R1与第二液晶盒102中第一配向层31的配向方向R1不同，即第一配向方向R11与第二配向方向R21不同。在第一状态ST1下，第一电场TE1的电场方向与第五电场TE5的电场方向相反。在第一状态ST1下，第一液晶盒101中第一电极21的电压，与第二液晶盒102中第一电极21的电压具有相反的极性。第一纵向电场VE1的方向为第三方向Z，在第一液晶盒101中，由第一电极21指向第二电极22。沿第一方向X，第一纵向电场VE1逐渐减小，不同强度的第一纵向电场VE1使得液晶分子旋转不同的角度，从而形成折射率梯度。本发明实施例中，对光线起到主要偏折作用的是第一液晶盒101。第六电场VE6的方向为第三方向Z的反方向，在第二液晶盒102中，由第二电极22指向第一电极21。沿第一方向X，第六电场VE6逐渐增大，不同强度的第六电场VE6使得液晶分子旋转不同的角度，从而形成折射率梯度。本发明实施例中，对光线起到辅助偏折作用的是第二液晶盒102。本发明实施例中，在第一液晶盒101中，第一电场TE1的电场方向与第一配向方向R11相同，第一液晶盒101不会出现反向畴问题。在第二液晶盒102中，第五电场TE5的电场方向与第二配向方向R21相同，第二液晶盒102不会出现反向畴问题。
示例性地，参考图18和图19，第一配向方向R11与第二配向方向R21相反，第四电场TE4的电场方向与第一电场TE1的电场方向相反，第一纵向电场VE1的电场方向与第六电场VE6的电场方向相反。第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压变化趋势与第三光栅单元403中第一电极21的电压变化趋势相同。第一液晶盒101和第二液晶盒102均用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧偏折。
在第一状态ST1下，第一光栅单元401中第一电极21的电压可以为正电压或者负电压。以下将进行详细说明。第一状态ST1表示同一帧F(例如在第一帧F1)中两个液晶盒100的当下状态。在第一状态ST1下，起到主要偏折光线作用的是第一液晶盒101，不起偏折光线作用或者起到辅助偏折光线作用的是第二液晶盒102。第二状态ST2表示同一帧F(例如在第二帧F2)中两个液晶盒100的当下状态。在第二状态ST2下，起到主要偏折光线作用的是第二液晶盒102，不起偏折光线作用或者起到辅助偏折光线作用的是第一液晶盒101。
示例性地，参考图8和图9，在第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压逐渐减小，第一光栅单元401中第一电极21的电压为正电压。
图20为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图8和图20，在第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压逐渐减小，第一光栅单元401中第一电极21的电压为负电压。第一电场TE1的电场方向与第一配向方向R11相同，第一液晶盒101不会出现反向畴问题。
液晶层30中除了包含液晶分子外，还会包括杂质，杂质在电场的作用下会朝向第一电极21或者第二电极22移动。由此，可以将同一个液晶盒100工作在正负帧变换的方式下，正帧和负帧中所形成的纵向电场方向相反，从而在正帧杂质朝着第一电极21移动，在负帧杂质朝着第二电极22移动；或者，在正帧杂质朝着第二电极22移动，在负帧杂质朝着第一电极21移动，从而防止杂质在某一侧富集。以下将对第一液晶盒101工作在正负帧的情况进行详细说明。
示例性地，参考图9，在第一液晶盒101中，液晶层30中的杂质在朝向第三方向Z的纵向电场驱动下，朝向第二电极22一侧移动。参考图20，在第一液晶盒101中，液晶层30中的杂质在朝向第三方向Z的反方向的纵向电场驱动下，朝向第一电极21一侧移动。液晶光栅的工作时间包括多个帧，在不同的帧中，可以交替性地使第一液晶盒101中的纵向电场朝向第三方向Z以及朝向第三方向Z的反方向，从而防止杂质在某一侧富集。
在第二状态ST2下，第二光栅单元402中第一电极21的电压可以为正电压或者负电压。以下将进行详细说明。
示例性地，参考图10和图11，在第二状态ST2下，沿第一方向X，第二光栅单元402中第一电极21的电压逐渐增加，第二光栅单元402中第一电极21的电压为正电压。
图21为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图10和图21，在第二状态ST2下，沿第一方向X，第二光栅单元402中第一电极21的电压逐渐增加，第二光栅单元402中第一电极21的电压为负电压。第三电场TE3的电场方向与第二配向方向R21相同，第二液晶盒102不会出现反向畴问题。
以下将对第二液晶盒102工作在正负帧的情况进行详细说明。示例性地，参考图11，在第二液晶盒102中，液晶层30中的杂质在朝向第三方向Z的纵向电场驱动下，朝向第二电极22一侧移动。参考图21，在第二液晶盒102中，液晶层30中的杂质在朝向第三方向Z的反方向的纵向电场驱动下，朝向第一电极21一侧移动。液晶光栅的工作时间包括多个帧，在不同的帧中，可以交替性地使第二液晶盒102中的纵向电场朝向第三方向Z以及朝向第三方向Z的反方向，从而防止杂质在某一侧富集。
在上述各实施例中，第一配向方向R11与第二配向方向R21不同。在其他实施方式中，第一配向方向R11与第二配向方向R21可以相同。
图22为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图22，第一配向方向R11与第二配向方向R21相同。第一纵向电场VE1的电场方向为第三方向Z的反方向。在第一状态ST1下，沿第一方向X，第一光栅单元401中第一电极21的电压逐渐增加，第一光栅单元401中第一电极21的电压为负电压。第一电场TE1的电场方向与第一配向方向R11相同，第一液晶盒101不会出现反向畴问题。
图23为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图23，第一配向方向R11与第二配向方向R21相同。第二纵向电场VE2的电场方向为第三方向Z的反方向。在第二状态ST2下，沿第一方向X，第二光栅单元402中第一电极21的电压逐渐增加，第二光栅单元402中第一电极21的电压为负电压。第三电场TE3的电场方向与第二配向方向R21相同，第二液晶盒102不会出现反向畴问题。
作为一种实施方式，液晶盒100可以包括多个第一电极21以及多个第二电极22。以下将基于该结构的液晶盒100中配向方向和电场方向做进一步地解释说明。
图24为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图5和图24，在第一状态ST1下，第一液晶盒101中，第一配向方向R11与第一电场TE1的电场方向相同，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转。第一液晶盒101中第二配向层32的配向方向记为第三配向方向R12。在第一状态ST1下，第一液晶盒101中，第三配向方向R12与第二电场TE2的电场方向相同，临近第二配向层32的液晶分子不会产生反向的翻转。第一配向方向R11与第三配向方向R12相反。
图25为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图5和图25，在第二状态ST2下，第二液晶盒102中，第二配向方向R21与第三电场TE3的电场方向相同，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转。第二液晶盒102中第二配向层32的配向方向记为第四配向方向R22。在第二状态ST2下，第二液晶盒102中，第四配向方向R22与第七电场TE7的电场方向相同，临近第二配向层32的液晶分子不会产生反向的翻转。第二配向方向R21与第四配向方向R22相反。其中，在第二液晶盒102中，在第二状态ST2下，沿第一方向X，分别位于相邻两个光栅单元40中，且距离最近的两个第二电极22之间形成第七电场TE7。第七电场TE7为横向电场。
图26为本发明实施例提供的一种液晶光栅的工作时序示意图，参考图7-图11，以及图26，液晶光栅包括两个叠置的液晶盒100。液晶光栅的工作时间包括多个帧F。在同一个帧F中，两个液晶盒100中的一者主要用于光线衍射偏折，另一者不用于或者辅助用于光线偏折。光线的偏折角度主要由两个液晶盒100中的一者所决定。
示例性地，参考图26，一个帧F为一种颜色光线照射向观察者的一只眼睛的时段。对于采用RGB三原色作为彩色显示的方案而言，进行立体显示时，一个完整的画面，需要六帧。这六帧分别为左眼绿色帧LG、左眼蓝色帧LB、左眼红色帧LR、右眼绿色帧RG、右眼蓝色帧RB和右眼红色帧RR。图26中虚线框表示，不用于或者辅助用于光线偏折。例如，在左眼绿色帧LG，第一液晶盒101主要用于将光线衍射偏折到观察者的左眼，第二液晶盒102不用于或者辅助用于光线偏折。在右眼绿色帧RG，第一液晶盒101不用于或者辅助用于光线偏折，第二液晶盒102主要用于将光线衍射偏折到观察者的右眼。
可选地，参考图7-图11，以及图26，两个液晶盒100分别为第一液晶盒101和第二液晶盒102。多个帧F包括第一帧F1和第二帧F2，第二帧F2在第一帧F1之后。在第一帧F1，第一液晶盒101工作在第一状态ST1，第一液晶盒101被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折。在第二帧F2，第二液晶盒102工作在第二状态ST2，第二液晶盒102被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折，第一侧与第二侧位于液晶光栅的光轴的相对两侧。其中，液晶光栅的光轴垂直于第一基板11所在平面。
示例性地，参考图7-图9，以及图26，在第一帧F1，第一液晶盒101工作在第一状态ST1，第一液晶盒101被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折，液晶光栅的光轴的第一侧为液晶光栅的光轴的右侧，对于迎着光线传播方向的观察者而言，绿色光线(以绿色光线进行示意，但并不以此为限)偏折进入到观察者的左眼。
示例性地，参考图10、图11以及图26，在第二帧F2，第二液晶盒102工作在第二状态ST2，第二液晶盒102被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折，液晶光栅的光轴的第二侧为液晶光栅的光轴的左侧，对于迎着光线传播方向的观察者而言，绿色光线(以绿色光线进行示意，但并不以此为限)偏折进入到观察者的右眼。
可选地，参考图7-图11，以及图26，在第一帧F1，第一液晶盒101的同一个第一光栅单元401中，沿第一方向，各个第一电极21的电压逐渐减小。第一液晶盒101被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折。在第二帧F2，第二液晶盒102的同一个第二光栅单元402中，沿第一方向X，各个第一电极21的电压逐渐增加。第二液晶盒102被配置为主要用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折。
可选地，参考图7-图11，以及图26，第一帧F1中第一液晶盒101内第一电极21的电压，与第二帧F2中第二液晶盒102内第一电极21的电压具有相同的极性。作为一种示例，第一帧F1中第一液晶盒101内第一电极21的电压为正电压，第二帧F2中第二液晶盒102内第一电极21的电压为正电压。
可选地，参考图7-图11，第一液晶盒101中第一电极21的延伸方向与第二液晶盒102中第一电极21的延伸方向相同。第一液晶盒101中第一电极21与第二液晶盒102中第一电极21平行设置，第一液晶盒101中第一电极21与第二液晶盒102中第一电极21均沿第二方向Y延伸。第一液晶盒101和第二液晶盒102形成一个液晶光栅。
需要说明的是，除了上述实施例中提供的采用两个液晶盒100来形成一个液晶光栅外，在其他实施方式中，还可以采用一个液晶盒100来形成一个液晶光栅。在采用一个液晶盒100来形成一个液晶光栅时，需要控制第一电极21的电压变化趋势，使得第一电场TE1的方向与第一配向层31的配向方向相同。
图27为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，图28为本发明实施例提供的另一种液晶光栅的工作过程示意图，参考图3、图27和图28，两个第一状态ST1包括第一子状态ST11和第二子状态ST12。即，两个第一状态ST1分别为第一子状态ST11和第二子状态ST12。第一子状态ST11表示同一帧F(例如在第一帧F1)中单个液晶盒100的当下状态。在第一子状态ST11下，液晶盒100将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折。第二子状态ST12。表示同一帧F(例如第二帧F2)中单个液晶盒100的当下状态。在第二子状态ST12下，液晶盒100将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折。同一个液晶盒100，在第一子状态ST11下的第一电极21的电压，与在第二子状态ST12下的第一电极21的电压，极性相反。同一个液晶盒100，在第一子状态ST11下的第一电场TE1的电场方向，与在第二子状态ST12下的第一电场TE1的电场方向相同。在第一子状态ST11和第二子状态ST12下，第一电场TE1的方向与第一配向层31的配向方向相同，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。本发明实施例中，单个液晶盒100中，通过正负电压切换，实现两个方向的光线偏转，且在两帧中均实现第一电场TE1的方向与第一配向层31的配向方向相同，临近第一配向层31的液晶分子不会产生反向的翻转，降低横向电场对液晶分子旋转造成的不利影响，改善反向畴问题。在第一子状态ST11下的第一电极21的电压，与在第二子状态ST12下的第一电极21的电压，极性相反。从而可以将同一个液晶盒100工作在正负帧变换的方式下，正帧和负帧中所形成的纵向电场方向相反，从而在正帧杂质朝着第一电极21移动，在负帧杂质朝着第二电极22移动；或者，在正帧杂质朝着第二电极22移动，在负帧杂质朝着第一电极21移动，从而防止杂质在某一侧富集。可以理解的是，本发明实施例中，液晶光栅仅包括一个液晶盒100，由此，减小了液晶光栅的厚度，提高了光线透过率，并降低了液晶光栅的成本。
示例性地，参考图3和图27，在第一子状态ST11下，第一电极21的电压为正电压。同一个第一光栅单元401内，沿第一方向X，第一电极21的电压逐渐减小。液晶盒100被配置为用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折，液晶光栅的光轴的第一侧为液晶光栅的光轴的右侧，对于迎着光线传播方向的观察者而言，光线偏折进入到观察者的左眼。
示例性地，参考图3和图28，在第二子状态ST12下，第一电极21的电压为负电压。同一个第一光栅单元401内，沿第一方向X，第一电极21的电压逐渐减小。液晶盒100被配置为用于将光线朝向液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折，液晶光栅的光轴的第二侧为液晶光栅的光轴的左侧，对于迎着光线传播方向的观察者而言，光线偏折进入到观察者的右眼。
图29为本发明实施例提供的一种立体显示装置的示意图，参考图29，立体显示装置包括依次设置的光源61、空间光调制器62和光栅组件64。光栅组件64包括至少一个上述实施例中的液晶光栅。
示例性地，参考图29，光源61用于时序出射相干的红绿蓝三色背光。空间光调制器62包括用于进行相位调制的第一空间光调制器621和用于进行振幅调制的第二空间光调制器622。立体显示装置还包括场镜63，场镜63位于空间光调制器62和光栅组件64之间。场镜63至少用于提高空间光调制器62出射光线的边缘光线入射光栅组件64的能力。光栅组件64用于基于入射光线形成左眼图像和右眼图像。
示例性地，参考图29，光栅组件64包括三个液晶光栅，三个液晶光栅分别为第一液晶光栅641、第二液晶光栅642和第三液晶光栅643。第一液晶光栅641、第二液晶光栅642和第三液晶光栅643中任意两者的第一电极21的延伸方向可以不同。在其他实施方式中，光栅组件64还可以包括其他数量的液晶光栅。
图30为图29中S2区域的结构示意图，参考图3、图29和图30，第一基板11位于同一个液晶盒100中的第二基板12与空间光调制器62之间。第一电极21位于同一个液晶盒100中的第二电极22与空间光调制器62之间。在其他实施方式中，还可以将第一电极21和第二电极22对换位置，即，第二基板12位于同一个液晶盒100中的第一基板11与空间光调制器62之间。第二电极22位于同一个液晶盒100中的第一电极21与空间光调制器62之间。第一电极21和第二电极22对换位置后，与对换位置前相比，不影响光线的传播路径和偏折方向。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (24)

1.一种液晶光栅，其特征在于，包括至少一个液晶盒，所述液晶盒包括依次设置的第一基板、第一电极、第一配向层、液晶层和第二基板；在第一状态下，所述液晶盒包括多个沿第一方向排列的第一光栅单元，所述第一光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；
沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第一光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第一电场，所述液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第一电场的电场方向相同。
2.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶盒还包括第二电极，所述第二电极位于所述第二基板与所述液晶层之间；
同一个所述第一光栅单元中，包括多个沿第一方向排列的第一电极组，所述第一电极组包括至少一个第一电极和至少一个第二电极；同一个第一电极组中，所述第一电极和第二电极至少部分交叠，且二者之间的电压差为第一电压差。
3.根据权利要求2所述的液晶光栅，其特征在于，各个所述第一电压差具有相同的极性。
4.根据权利要求2所述的液晶光栅，其特征在于，同一个所述第一光栅单元中，沿所述第一方向，所述第一电压差逐渐增加或者逐渐减小。
5.根据权利要求2所述的液晶光栅，其特征在于，多个所述第一光栅单元共用一个所述第二电极。
6.根据权利要求2所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶盒还包括第二配向层，所述第二配向层位于所述第二电极与所述液晶层之间；
所述第一光栅单元包括沿所述第一方向彼此间隔设置的多个所述第二电极；
沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第一光栅单元中，且距离最近的两个所述第二电极之间形成第二电场，所述液晶盒中，所述第二配向层的配向方向与所述第二电场的电场方向相同。
7.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，包括两个叠置的所述液晶盒，两个所述液晶盒分别为第一液晶盒和第二液晶盒；
在所述第一状态下，所述第一液晶盒包括所述第一光栅单元，所述第二液晶盒中任意两个所述第一电极的电压相同。
8.根据权利要求7所述的液晶光栅，其特征在于，在第二状态下，所述第二液晶盒包括至少一个第二光栅单元，所述第二光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；
所述第二状态下所述第二光栅单元的第一电极的电压变化趋势与所述第一状态下所述第一光栅单元的第一电极的电压变化趋势相反；
其中，在所述第二状态下，分别位于相邻两个所述第二光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第三电场，所述第二液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第三电场的电场方向相同。
9.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，包括两个叠置的所述液晶盒，两个所述液晶盒分别为第一液晶盒和第二液晶盒；
在所述第一状态下，所述第一液晶盒包括所述第一光栅单元，所述第二液晶盒包括至少一个第三光栅单元，所述第三光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；
沿所述第一方向，位于同一个所述第三光栅单元且相邻两个所述第一电极之间形成第四电场，所述第四电场的电场方向与所述第一电场的电场方向相反。
10.根据权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于，沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第三光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第五电场，所述第二液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第五电场的电场方向相反；
所述第五电场的绝对值小于所述第一电场的绝对值。
11.根据权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶盒还包括第二电极，所述第二电极位于所述第二基板与所述液晶层之间；
同一个所述第三光栅单元中，包括多个沿第一方向排列的第二电极组，所述第二电极组包括至少一个第一电极和至少一个第二电极；同一个第二电极组中，所述第一电极和第二电极至少部分交叠，且二者之间的电压差为第二电压差，形成第六电场；
所述第五电场的绝对值小于所述第六电场的最大值的绝对值。
12.根据权利要求11所述的液晶光栅，其特征在于，所述液晶层包括液晶分子；所述第六电场的最大值的绝对值小于驱动所述液晶分子旋转的阈值电场值。
13.根据权利要求10所述的液晶光栅，其特征在于，一个所述第一光栅单元中所述第一电极的数量，与一个所述第三光栅单元中所述第一电极的数量相同。
14.根据权利要求9所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一液晶盒中所述第一光栅单元的数量大于所述第二液晶盒中所述第三光栅单元的数量。
15.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，包括两个叠置的所述液晶盒，两个所述液晶盒分别为第一液晶盒和第二液晶盒；
在所述第一状态下，所述第一液晶盒包括所述第一光栅单元，所述第二液晶盒包括至少一个第三光栅单元，所述第三光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；
沿所述第一方向，分别位于相邻两个所述第三光栅单元中，且距离最近的两个所述第一电极之间形成第五电场，所述第二液晶盒中，所述第一配向层的配向方向与所述第五电场的电场方向相同。
16.根据权利要求15所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一液晶盒中所述第一配向层的配向方向与所述第二液晶盒中所述第一配向层的配向方向不同；
所述第一电场的电场方向与所述第五电场的电场方向相反；
在所述第一状态下，所述第一液晶盒中所述第一电极的电压，与所述第二液晶盒中所述第一电极的电压具有相反的极性。
17.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，包括两个叠置的所述液晶盒；
所述液晶光栅的工作时间包括多个帧，在同一个所述帧中，两个所述液晶盒中的一者主要用于光线衍射偏折，另一者不用于或者辅助用于光线偏折。
18.根据权利要求17所述的液晶光栅，其特征在于，两个所述液晶盒分别为第一液晶盒和第二液晶盒；
多个所述帧包括第一帧和第二帧，所述第二帧在所述第一帧之后；
在所述第一帧，所述第一液晶盒工作在所述第一状态，被配置为主要用于将光线朝向所述液晶光栅的光轴的第一侧衍射偏折；
在所述第二帧，所述第二液晶盒工作在第二状态，被配置为主要用于将光线朝向所述液晶光栅的光轴的第二侧衍射偏折，所述第一侧与所述第二侧位于所述液晶光栅的光轴的相对两侧。
19.根据权利要求18所述的液晶光栅，其特征在于，在所述第一帧，所述第一液晶盒的同一个所述第一光栅单元中，沿所述第一方向，各个所述第一电极的电压逐渐减小；
在所述第二状态下，所述第二液晶盒包括至少一个第二光栅单元，所述第二光栅单元包括多个沿所述第一方向彼此间隔设置的所述第一电极；在所述第二帧，所述第二液晶盒的同一个所述第二光栅单元中，沿所述第一方向，各个所述第一电极的电压逐渐增加。
20.根据权利要求19所述的液晶光栅，其特征在于，所述第一帧中所述第一液晶盒内所述第一电极的电压，与所述第二帧中所述第二液晶盒内所述第一电极的电压具有相同的极性。
21.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，包括两个叠置的所述液晶盒，两个所述液晶盒分别为第一液晶盒和第二液晶盒；
所述第一液晶盒中所述第一电极的延伸方向与所述第二液晶盒中所述第一电极的延伸方向相同。
22.根据权利要求1所述的液晶光栅，其特征在于，两个所述第一状态包括第一子状态和第二子状态；
同一个所述液晶盒，在所述第一子状态下的所述第一电极的电压，与在所述第二子状态下的所述第一电极的电压，极性相反；
同一个所述液晶盒，在所述第一子状态下的所述第一电场的电场方向，与在所述第二子状态下的所述第一电场的电场方向相同。
23.一种立体显示装置，其特征在于，包括依次设置的光源、空间光调制器和光栅组件；
所述光栅组件包括至少一个如权利要求1-22任一项所述的液晶光栅。
24.根据权利要求23所述的立体显示装置，其特征在于，第一基板位于同一个液晶盒中的第二基板与所述空间光调制器之间；或者，
第二基板位于同一个液晶盒中的第一基板与所述空间光调制器之间。
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