CN116500801A - 立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法 - Google Patents

立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法。所述立体图像显示装置包括：显示面板，包括像素；透镜阵列，设置在显示面板上，其中，透镜阵列包括透镜层和平坦化层，透镜层包括光学各向异性材料，平坦化层覆盖透镜层并且包括光学各向同性聚合物；以及遮光图案，设置在透镜阵列上，并且与透镜阵列的透镜之间的边界叠置。

Description

立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法
本申请要求于2022年1月26日提交的第10-2022-0011740号韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的公开内容通过引用被完全包含于此。
技术领域
本公开的各种实施例涉及一种显示装置，并且更具体地，涉及一种用于显示三维(3D)图像的立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法。
背景技术
立体图像显示装置是能够借助于立体视觉(stereopsis vision)或双目视觉(binocular vision)向观看者传达深度感知(depth perception)的显示装置。例如，立体图像显示装置可以向观看者的左眼和右眼提供不同的图像，使得观看者可以由于左眼与右眼之间的双目视差(binocular parallax)而以深度感知观看立体图像。
近来，已经开发了不佩戴立体眼镜的立体图像显示的无眼镜方法(或裸眼方法)。在无眼镜方法中，存在柱状透镜方法(lenticular method)和屏障方法。在柱状透镜方法中，使用圆柱透镜阵列来分离左眼图像和右眼图像，而在屏障方法中，使用屏障来分离左眼图像和右眼图像。
发明内容
本公开的各种实施例提供了一种立体图像显示装置，所述立体图像显示装置包括：透镜层，由光学各向异性材料制成；透镜阵列，覆盖透镜层，并且包括由光学各向同性聚合物制成的平坦化层；以及遮光图案，与透镜之间的边界叠置。
此外，本公开的各种实施例提供了一种制造立体图像显示装置的方法，所述立体图像显示装置包括直接形成在偏振控制层上的透镜阵列。
本公开的实施例可以提供一种立体图像显示装置，所述立体图像显示装置包括：显示面板，包括像素；透镜阵列，设置在显示面板上，其中，透镜阵列包括透镜层和平坦化层，透镜层包括光学各向异性材料，平坦化层覆盖透镜层并且包括光学各向同性聚合物；以及遮光图案，设置在透镜阵列上，并且与透镜阵列的透镜之间的边界叠置。透镜阵列可以折射从显示面板提供的光，以形成光场。
立体图像显示装置还可以包括：偏振控制层，设置在透镜阵列与显示面板之间。
偏振控制层还可以包括：第一基体层，通过透明粘合材料附接到显示面板；下电极层，设置在第一基体层上；上电极层，面对下电极层；以及液晶层，设置在下电极层与上电极层之间，并且包括液晶分子。
透镜层可以接触上电极层。
透镜层的光学各向异性材料可以包括光固化反应性液晶原。
遮光图案可以接触上电极层的上表面或下表面。
透镜阵列还可以包括：第二基体层，设置在上电极层与透镜层之间。
透镜层的光学各向异性材料可以包括光固化反应性液晶原和可流动液晶聚合物中的至少一种。
遮光图案可以与第二基体层的上表面接触。
遮光图案可以设置在第二基体层的下表面上，并且接触上电极层。
下电极层和上电极层可以包括透明导电材料。
透镜层的光学各向异性材料可以包括液晶聚合物。
立体图像显示装置还可以包括：基体层，通过透明粘合材料附接到显示面板；下电极层，包括设置在基体层与透镜层之间的电极；以及上电极层，设置在平坦化层上。
遮光图案可以设置在下电极层的电极之间。
立体图像显示装置还可以包括：透明基底，设置在透镜阵列上。
本公开的实施例可以提供一种制造立体图像显示装置的方法，所述方法包括：在第一基底上形成包括光学各向同性聚合物的平坦化层，以限定透镜阵列的透镜表面；在透镜表面上设置包括光学各向异性材料的透镜层；在透镜层的下表面上设置上电极层，其中，透镜层的下表面与透镜表面相对；在第二基底的上表面上形成下电极层；在上电极层与下电极层之间设置包括液晶分子的液晶层；将第一基底与第二基底结合；以及使用透明粘合材料将第二基底附接到显示面板。
透镜层的光学各向异性材料可以包括光固化反应性液晶原。
设置上电极层的步骤可以包括：执行图案化，以在透镜层的下表面上形成与透镜层的透镜阵列的透镜之间的边界叠置的遮光图案；以及在透镜层的下表面上沉积与遮光图案的至少一部分接触的上电极层。
上电极层可以接触透镜层。
设置上电极层的步骤可以包括：执行图案化，以在上电极层的下表面上形成与透镜层的透镜阵列的透镜之间的边界叠置的遮光图案。
附图说明
图1是用于解释透镜阵列型立体图像显示装置的图。
图2是示意性地示出根据本公开的实施例的立体图像显示装置的图。
图3是示出立体图像显示装置的示例的剖视图。
图4是示出立体图像显示装置的另一示例的剖视图。
图5、图6和图7是示出立体图像显示装置的其它示例的剖视图。
图8是示出立体图像显示装置的另一示例的剖视图。
图9、图10、图11、图12、图13和图14是示出根据本公开的实施例的制造立体图像显示装置的方法的剖视图。
图15和图16是示出在制造立体图像显示装置的方法中包括的形成上电极层和遮光图案的方法的示例的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细地描述本公开的各种实施例。在所有附图中，使用相同的附图标记来表示相同的组件，因此，可以省略相同组件的重复描述。
尽管这里描述的实施例意图将本公开的范围传达给本领域技术人员，但是本公开不限于此。应理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其进行各种改变和修改。
提供附图是为了易于描述特定实施例的目的，并且可以根据需要夸大附图，以帮助理解本公开。本公开不限于附图中所示的实施例。
图1是用于解释透镜阵列型立体图像显示装置的图，图2是示意性地示出根据本公开的实施例的立体图像显示装置的图。
参照图1至图2，立体图像显示装置1000可以包括显示面板DP和透镜阵列LSA。
显示面板DP可以包括发射光(发光)以显示图像的像素PX。在实施例中，像素PX中的每个可以输出红光、绿光和蓝光中的一种。然而，这仅是说明性的，并且从像素PX发射的光的颜色不限于此。例如，可以通过像素PX输出各种颜色的光，以实现全色(full color)。
在实施例中，显示面板DP可以连接到驱动像素PX的驱动电路。驱动电路可以执行扫描驱动器、数据驱动器和时序控制器中的至少一个功能。例如，驱动电路可以定位在显示面板DP的背面。驱动电路也可以定位在显示面板DP的一侧或更多侧。
在实施例中，像素PX可以设置在显示面板DP的前表面上，以形成发光表面。图像可以通过像素PX显示。像素PX可以形成多个像素行和多个像素列。这里，像素行中的每行可以指连接到同一扫描线的像素组，而像素列中的每列可以指连接到同一数据线的像素组。例如，像素行可以布置在第二方向DR2上，像素列可以布置在第一方向DR1上。
在实施例中，显示面板DP可以包括设置在基底上以形成像素PX的像素电路层和显示元件层。显示面板DP还可以包括封装显示元件层的封装结构。此外，显示面板DP还可以在封装结构上包括偏振层，偏振层包括延迟器和/或偏振器。
像素电路层可以包括被构造为驱动像素PX的发光元件的像素电路。例如，像素电路层可以包括晶体管和连接到晶体管的信号线/电力线。像素电路层可以具有用于形成晶体管的堆叠结构。
显示元件层可以设置在像素电路层上。显示元件层可以包括发光元件。发光元件可以电连接到像素电路层的像素电路。在实施例中，发光元件可以是自发光元件(self-emissive element)。自发光元件可以包括有机发光元件、无机发光元件或由无机材料和有机材料组合形成的发光元件。换言之，显示面板DP可以是自发光显示面板。然而，这仅是说明性的，并且发光元件可以包括使用量子点改变发射的光的波长然后发射光的发光元件(例如，量子点显示元件)。
显示面板DP可以实施为液晶显示面板、等离子体显示面板或使用量子点显示图像的显示面板等。
透镜阵列LSA可以设置在显示面板DP上，并且可以包括折射从像素PX入射的光的透镜LS。例如，透镜阵列LSA可以实施为柱状透镜阵列(lenticular lens array)、微透镜阵列等。
光场显示(light field display)是使用平板显示器和光学元件(例如，透镜阵列(LSA))形成由空间上的光的矢量分布(例如，强度、方向)表示的光场以实现3D图像的三维(3D)显示。光场显示是一种通过与增强现实(AR)技术等融合而可以在各种应用中使用的显示技术，因为光场显示可以看到物体(对象)的深度和侧面，从而实现更自然的3D图像。
光场可以以各种方式实施。例如，可以通过使用多个投影仪(projector)创建多方向光场的方法、使用衍射光栅控制光的方向的方法、使用两个或更多个面板根据每个像素的组合控制光的方向和强度(例如，亮度)的方法、使用小孔(pinhole)或屏障控制光的方向的方法、通过透镜阵列控制光的折射方向的方法等来形成光场。
在实施例中，如图1中所示，透镜阵列型立体图像显示装置1000可以通过形成光场来显示立体图像(3D图像)。
一系列像素PX可以分配给每个透镜LS，并且从每个像素PX发射的光可以被透镜LS折射以仅在由透镜LS指示的特定方向上行进，从而形成由光的强度和方向表示的光场。当观看者在以这种方式形成的光场中观看立体图像显示装置时，观看者可以体验到对应图像的三维效果。
根据观看者在光场中的视点的图像信息可以以“体素(voxel)”为单位进行处理。体素可以是定义3D空间中的特定点(或像素)的图形信息。
在实施例中，透镜阵列LSA可以包括在一个方向上延伸的半圆柱形的透镜LS(例如，柱状透镜)。例如，如图2中所示，透镜LS可以设置为与第一方向DR1成一定角度，以延伸并具有相对于第一方向DR1倾斜的布置。然而，这仅是说明性的，并且透镜LS的延伸方向(和布置方向)不限于此。
透镜LS的尺寸和布置可以通过诸如像素区域的尺寸、观看距离、像素尺寸、分辨率和像素布置结构的条件来确定。
在实施例中，透镜LS可以包括微透镜(micro lens)而不是柱状透镜。当在平面图中观察时，微透镜可以具有诸如六角形、圆形或椭圆形的形状。
在实施例中，遮光图案BM可以设置在透镜阵列LSA下方。遮光图案BM可以与透镜LS之间的边界叠置。换言之，遮光图案BM可以形成相邻的透镜LS之间的边界。
在透镜LS之间的边界处，由发射光的衍射导致的干涉的影响可能增大，并且显示质量可能因立体图像的由干涉导致的串扰而劣化。此外，由于透镜像差(lens aberration)等，可能识别出额外的图像失真(image distortion)。为了减少串扰和图像失真，遮光图案BM可以设置在透镜阵列LSA下方，以与相邻透镜LS之间的边界叠置。
图3是示出立体图像显示装置的示例的剖视图。
参照图1、图2和图3，立体图像显示装置1000可以包括显示面板DP、偏振控制层PCL、透镜阵列LSA和遮光图案BM。
偏振控制层PCL可以设置在透镜阵列LSA与显示面板DP之间。偏振控制层PCL可以控制从显示面板DP入射的光的偏振。
偏振控制层PCL可以包括第一基体层BL1(或第一透明基底SUB1)、下电极层LE、液晶层LCL和上电极层UE。
第一基体层BL1可以设置在显示面板DP上。在实施例中，第一基体层BL1可以通过透明粘合材料AD附接到显示面板DP。透明粘合材料AD可以包括光学透明粘合剂(OCA)或光学透明树脂(OCR)。
第一基体层BL1可以由透明绝缘材料形成。第一基体层BL1的示例可以是从包括聚醚砜(PES)、聚丙烯酸酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚烯丙酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、三乙酸纤维素(SAC)和乙酸丙酸纤维素(CAP)的组中选择的有机材料。
在实施例中，第一基体层BL1可以由无机材料形成。例如，第一基体层BL1可以包括氮化硅层、氮氧化硅层、氧化硅层、氧化钛层或氧化铝层。
下电极层LE可以设置在第一基体层BL1上。例如，下电极层LE可以直接接触第一基体层BL1。下电极层LE可以包括诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料。此外，用作用于导通/关闭液晶层LCL的驱动的参考的参考电压可以供应到下电极层LE。
在实施例中，下取向层和下绝缘层中的至少一个还可以设置在下电极层LE上，以覆盖下电极层LE。
上电极层UE可以设置为与下电极层LE相对。换言之，上电极层UE可以面对下电极层LE。上电极层UE可以包括诸如ITO的透明导电材料。用于导通/关闭液晶层LCL的驱动的驱动电压可以供应到上电极层UE。根据是否施加驱动电压，可以在上电极层UE与下电极层LE之间形成电场，并且可以控制包括在液晶层LCL中的液晶分子LC的取向方向(alignmentdirection)。
然而，这仅是说明性的。驱动电压可以供应到下电极层LE，参考电压可以供应到上电极层UE。
在实施例中，上取向层和上绝缘层中的至少一个还可以设置在上电极层UE与液晶层LCL之间。
液晶层LCL可以设置在下电极层LE与上电极层UE之间。液晶层LCL可以包括液晶分子(liquid crustal molecules)LC，液晶分子LC的取向方向根据施加到上电极层UE的电压来控制。
在实施例中，液晶层LCL可以以具有λ/2的相位差的扭曲向列(TN)液晶模式驱动。然而，这仅是说明性的。液晶层LCL可以以诸如垂直取向(VA)、光学补偿弯曲(OCB)或电控双折射(ECB)的液晶模式驱动。
例如，在TN液晶模式下，在其中电场未施加到液晶分子LC的状态下，液晶分子LC布置(例如，取向)为使入射光的垂直线偏振光(vertical linear polarized light)旋转90°，从而将垂直线偏振光改变为水平线偏振光(horizontal linear polarized light)。因此，液晶层LCL可以使从显示面板DP入射的光在水平方向上线性偏振，以透射光。水平方向上的线偏振光可以提供到透镜阵列LSA，并且可以以二维(2D)图像模式显示图像。
另一方面，在立体图像模式(或者3D图像模式)下，驱动电压可以施加到上电极层UE，并且可以在上电极层UE与下电极层LE之间形成电场。液晶分子LC可以布置(例如，取向)为通过所形成的电场而使入射光按原样透射。例如，从显示面板DP入射的具有垂直偏振轴的光可以按原样入射到透镜阵列LSA上。由透镜阵列LSA折射的光可以被划分为与右眼图像对应的光的行进路径和与左眼图像对应的光的行进路径，并且可以会聚在观看者的眼睛的不同焦点上，以实现立体图像。
透镜阵列LSA可以折射从偏振控制层PCL提供的光，以形成光场。透镜阵列LSA可以包括透镜层LSL和平坦化层PLL。透镜阵列LSA可以在没有中间介质的情况下直接设置在偏振控制层PCL上。换言之，透镜阵列LSA可以直接设置在上电极层UE上。
在实施例中，透镜层LSL可以直接设置在上电极层UE上。例如，可以在透镜层LSL的下表面直接沉积形成上电极层UE的材料。
在实施例中，透镜层LSL可以包括具有半圆柱凸形状的透镜LS的阵列。例如，透镜LS可以是柱状透镜。然而，这仅是说明性的，并且透镜LS可以是具有微小尺寸的面积的微透镜。
透镜层LSL可以包括光学各向异性材料。例如，透镜层LSL的内部可以由反应性液晶原(reactive mesogen)形成。换言之，由于透镜层LSL具有液晶原结构(mesogenicstructure)，因此透镜层LSL可以形成液晶相(liquid crystal phase)。
填充透镜层LSL的材料可以形成为具有通过响应于诸如紫外线的光而固化的液晶相。因此，透镜层LSL的内部可以具有光学各向异性固定相(optically anisotropicstationary phase)。例如，透镜层LSL可以具有不同的长轴折射率和短轴折射率。
平坦化层PLL可以设置为覆盖透镜层LSL。平坦化层PLL可以具有基本平坦的上表面，并且可以由光学各向同性聚合物形成。
例如，平坦化层PLL可以包括具有与透镜层LSL的长轴折射率或短轴折射率基本相同的折射率的光学各向同性材料。
如果从偏振控制层PCL入射的光沿着具有与平坦化层PLL的折射率不同的折射率的轴方向振动，那么光可以基于透镜层LSL与平坦化层PLL之间的折射率差而在界面处折射并发射。在这种情况下，可以通过发射光的折射来显示立体图像。
如果从偏振控制层PCL入射的光沿着具有与透镜层LSL和平坦化层PLL的折射率相同的折射率的轴方向振动，那么入射光可以随着入射光振动而直接发射。
如此，可以通过提供到透镜阵列LSA的入射光的振动方向与透镜层LSL和平坦化层PLL的折射率之间的关系来实现3D图像。
在实施例中，第二透明基底SUB2可以设置在平坦化层PLL上。例如，第二透明基底SUB2可以用作用于形成/制备透镜阵列LSA的基底(例如，母基底)。此外，第二透明基底SUB2可以用于保护设置在其下方的透镜阵列LSA免受外部污染、冲击、刮擦等。
在实施例中，第二透明基底SUB2可以由透明绝缘材料形成。第二透明基底SUB2可以包括可以形成上述第一基体层BL1的透明有机材料或透明无机材料。例如，第二透明基底SUB2与第一基体层BL1可以具有相同的材料。
在实施例中，包括具有光固化反应性液晶原(photo-cured reactive mesogen)的透镜层LSL和平坦化层PLL的透镜阵列LSA以及第二透明基底SUB2可以以膜的形式设置。
另一方面，在使用可流动液晶聚合物形成透镜层LSL的情况下，液晶聚合物可能从透镜LS流出。然后，附加基底(或附加基体层)可以置于透镜层LSL与上电极层UE之间，以防止液晶聚合物流出透镜LS。透镜层LSL的可流动液晶聚合物可以根据形成在透镜层LSL中的电场而取向。这样的透镜阵列可以被称为液晶型透镜阵列。液晶型透镜阵列可能具有可靠性的问题(诸如液晶在低温条件下的结晶)。
此外，在具有液晶型透镜阵列的立体图像显示装置中，透镜阵列LSA的厚度由于附加基底而增大，从而焦距(从像素PX到透镜LS的距离)增大。
焦距是决定光学特性(诸如立体图像的视角)的主要因素。随着焦距减小，视角可以增大，并且可以改善立体图像的图像质量。特别地，由于透镜阵列LSA的厚度的减小而引起的焦距减小，因此视角可以增大。
在根据本发明的实施例的立体图像显示装置1000中，包括具有光固化反应性液晶原的透镜层LSL的透镜阵列LSA直接设置在偏振控制层PCL的上电极层UE上。因此，可以去除透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间的基底，并且可以减小显示面板DP上的光学结构的厚度。因此，可以减小用于实现立体图像的焦距，使得可以加宽视角，并且可以改善立体图像的质量。
此外，由于省略了在透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间附接基底的光学接合工艺，因此可以简化制造工艺并且可以降低制造成本。
遮光图案BM可以设置在透镜阵列LSA下方。遮光图案BM可以与透镜LS之间的边界叠置。例如，遮光图案BM可以沿着倾斜布置的透镜LS之间的边界在斜线方向上延伸。
在实施例中，遮光图案BM可以接触上电极层UE的下表面。例如，遮光图案BM可以形成在液晶层LCL内。遮光图案BM可以通过图案化方法形成。遮光图案BM可以吸收或者阻挡从下方发射的光。
在实施例中，遮光图案BM的宽度可以小于透镜LS的节距(pitch)的40％。例如，遮光图案BM的宽度可以形成为透镜LS的节距的约1％至约2％。
在实施例中，遮光图案BM可以包括有机遮光材料。例如，有机遮光材料可以包括炭黑(CB)和钛黑(TiBK)中的至少一种，但是不限于此。
狭缝(slit)可能形成在相邻的遮光图案BM之间，并且可能通过狭缝产生诸如衍射的光学干涉。因此，可能需要用于改善因遮光图案BM之间的狭缝而导致的显示质量的劣化的结构。
在实施例中，遮光图案BM可以包括细狭缝(fine slit)，所述细狭缝具有用于减少相邻透镜之间的边界处的衍射的变迹结构(apodization structure，或被称为“切趾结构”)。例如，具有变迹结构的遮光图案BM可以减少高阶衍射图像，并且还可以改善由于衍射引起的干涉和由于透镜像差引起的串扰。
根据实施例，立体图像显示装置1000包括：显示面板DP，包括像素PX；透镜阵列LSA，设置在显示面板DP上，其中，透镜阵列LSA包括透镜层LSL和平坦化层PLL，透镜层LSL包括光学各向异性材料，平坦化层PLL覆盖透镜层LSL并且包括光学各向同性聚合物；以及遮光图案BM，设置在透镜阵列LSA上，并且与透镜阵列LSA的透镜LS之间的边界叠置。
图4是示出立体图像显示装置的另一示例的剖视图。
在图4中，同样的附图标记将用于表示与参照图3描述的组件相同的组件，并且将省略相同组件的重复说明。除了遮光图案BM的构造之外，图4的立体图像显示装置1001可以具有与图3的立体图像显示装置1000的构造相同或类似的构造。
参照图4，立体图像显示装置1001可以包括显示面板DP、偏振控制层PCL、透镜阵列LSA和遮光图案BM。
遮光图案BM可以设置在透镜阵列LSA下方。遮光图案BM可以与透镜LS之间的边界叠置。
在实施例中，遮光图案BM可以接触上电极层UE的上表面的一部分。例如，遮光图案BM可以部分地形成在上电极层UE中。遮光图案BM可以直接接触透镜层LSL的下表面。
例如，在遮光图案BM被图案化在透镜层LSL的下表面上之后，可以在透镜层LSL的其上图案化有遮光图案BM的下表面上沉积(或印刷)上电极层UE。
以这种方式，可以根据工艺条件、透镜LS的节距和厚度等在各种位置处选择性地形成遮光图案BM。
图5、图6和图7是示出立体图像显示装置的其它示例的剖视图。
在图5、图6和图7中，同样的附图标记将用于表示与参照图3描述的组件相同的组件，并且将省略相同组件的重复说明。此外，除了第二基体层BL2以及遮光图案BM1、BM2和BM3的构造之外，图5、图6和图7的立体图像显示装置1002、1003和1004可以具有与图3的立体图像显示装置1000的构造基本相同或类似的构造。
参照图5、图6和图7，立体图像显示装置1002(图5)、1003(图6)和1004(图7)可以包括显示面板DP、偏振控制层PCL、透镜阵列LSA1以及遮光图案BM1(图5)、BM2(图6)和BM3(图7)。
透镜阵列LSA1可以包括第二基体层BL2、透镜层LSL和平坦化层PLL。
第二基体层BL2可以设置在上电极层UE上。例如，第二基体层BL2可以在没有中间介质的情况下直接设置在上电极层UE上。在实施例中，可以在第二基体层BL2的下表面上沉积(或印刷)上电极层UE。
第二基体层BL2可以由上述透明绝缘材料形成。
透镜层LSL可以设置在第二基体层BL2上。在实施例中，透镜层LSL可以包括光固化反应性液晶原和可流动液晶聚合物中的至少一种。例如，可以设置第二基体层BL2，以防止液晶聚合物在制造工艺期间移动。
在实施例中，如图5中所示，遮光图案BM1可以设置为接触第二基体层BL2的上表面。此外，遮光图案BM1可以接触透镜层LSL。换言之，遮光图案BM1可以夹在透镜层LSL与第二基体层BL2之间。例如，在遮光图案BM1被图案化在第二基体层BL2的上表面上之后，透镜层LSL和第二基体层BL2可以结合。
在实施例中，如图6中所示，遮光图案BM2可以设置在第二基体层BL2的下表面上。遮光图案BM2可以接触上电极层UE。换言之，遮光图案BM2可以夹在上电极层UE与第二基体层BL2之间。例如，在遮光图案BM2被图案化在第二基体层BL2的下表面上之后，可以在第二基体层BL2的下表面上沉积(或印刷)上电极层UE。
在实施例中，如图7中所示，遮光图案BM3可以设置在上电极层UE的下表面上。例如，在遮光图案BM3被图案化在上电极层UE的下表面上之后，可以设置液晶层LCL。
以这种方式，可以根据工艺条件、透镜LS的节距和厚度等在各种位置处选择性地形成遮光图案BM。
图8是示出立体图像显示装置的另一示例的剖视图。
在图8中，同样的附图标记将用于表示与参照图3描述的组件相同的组件，并且将省略相同组件的重复说明。
参照图8，立体图像显示装置1005可以包括显示面板DP、透镜阵列LSA2和遮光图案BM4。
第一基体层BL1或第一透明基底SUB1可以通过透明粘合材料AD附接到显示面板DP。
在实施例中，透镜阵列LSA2可以包括透镜层LSL2和平坦化层PLL。
透镜层LSL2的透镜LS1中的每个可以包括可流动液晶分子。所述液晶分子可以根据形成在透镜LS1中的电场而取向。
平坦化层PLL可以覆盖透镜层LSL2。平坦化层PLL可以包括各向同性聚合物。
下电极层LE1和上电极层UE1可以以透镜阵列LSA2置于它们之间的形式设置，以控制液晶分子的取向。换言之，透镜阵列LSA2可以设置在下电极层LE1与上电极层UE1之间。
可以在第一基体层BL1上对下电极层LE1进行图案化。例如，可以对下电极层LE1进行图案化以使第一基体层BL1的与透镜LS1之间的边界部分叠置的部分暴露。换言之，间隙(gap)可以形成在下电极层LE1中。
遮光图案BM4可以设置在暴露的第一基体层BL1上。换言之，遮光图案BM4可以形成在下电极层LE1中的间隙中。
在实施例中，附加的透明基体层可以设置在下电极层LE1与透镜层LSL2之间。
上电极层UE1可以设置在平坦化层PLL与第二透明基底SUB2之间。
根据上电极层UE1与下电极层LE1之间的电场，可以控制透镜LS1中的液晶的取向，并且可以实现立体图像。在这种情况下，透镜LS1的节距可以比参照图3描述的透镜LS的节距大。例如，参照图3描述的包括反应性液晶原的透镜LS的节距为500μm或更小，而透镜LS1的节距为几毫米或更大。
由于从图8的立体图像显示装置1005中省略了偏振控制层，因此可以进一步减小显示面板DP上的光学结构的厚度和焦距。
图9至图14是示出根据本公开的实施例的制造立体图像显示装置的方法的剖视图。
参照图4以及图9至图14，制造立体图像显示装置1001的方法可以包括：在第二透明基底SUB2(在下文中，被称为上基底)上形成平坦化层PLL；在平坦化层PLL的透镜表面LSS上设置透镜层LSL；在透镜层LSL的下表面上沉积上电极层UE；在第一透明基底SUB1(在下文中，被称为下基底)的上表面上沉积下电极层LE；在上电极层UE与下电极层LE之间设置液晶层LCL；将上基底SUB2与下基底SUB1结合；以及使用透明粘合材料AD将下基底SUB1附接到显示面板DP。
如图9中所示，可以在上基底SUB2上形成包括光学各向同性聚合物的平坦化层PLL。平坦化层PLL可以形成透镜阵列LSA的透镜表面LSS。
在实施例中，可以通过将包括光学各向同性聚合物的可光固化树脂施加(应用)到上基底SUB2的表面来形成平坦化层PLL。例如，可以将具有柱状透镜表面形状的模具(mold)按压在施加到上基底SUB2的可光固化树脂上，并且可以在其中模具被按压的状态下将紫外(UV)线照射到可光固化树脂，使得可以形成具有透镜表面LSS的平坦化层PLL。
可选地，可以在施加UV可固化树脂的工艺中使用图案辊(pattern roller)。图案辊可以包括具有与透镜表面LSS对应的形状的图案。可以通过图案辊形成透镜表面LSS，并且可以通过诸如紫外线的光的照射来固化透镜表面LSS。
然而，这仅是说明性的，并且可以应用其它方法。
如图10中所示，可以在平坦化层PLL的透镜表面LSS上设置由光学各向异性材料制成的透镜层LSL。包括作为光学各向异性材料的反应性液晶原。当用适当波段的紫外线照射反应性液晶原时，可以通过光聚合(photopolymerization)形成光学各向异性固定相。
在实施例中，可以通过用包括反应性液晶原的材料涂覆透镜表面LSS来形成透镜层LSL。例如，可以用反应性液晶原溶液涂覆透镜表面LSS，所述反应性液晶原溶液通过使用用于膜涂覆的涂覆设备将反应性液晶原溶解在有机溶剂中而获得。可以通过用于所涂覆的反应性液晶原溶液的热处理工艺蒸发有机溶剂并暴露于紫外线来固化反应性液晶原。固化的反应性液晶原可以具有光学各向异性固定相。
通过该工艺，形成在上基底SUB2上的透镜阵列LSA可以以膜的形式设置。然而，这仅是说明性的，并且可以应用其它方法。
在实施例中，如图11中所示，遮光图案BM可以被图案化在透镜层LSL的下表面上。遮光图案BM可以形成为与透镜LS之间的边界叠置。应当理解的是，相邻的透镜LS之间的边界可以包括透镜层LSL的一部分。例如，可以通过使用掩模的印刷工艺或光致抗蚀剂工艺在透镜层LSL的下表面上形成遮光图案BM。然而，这仅是说明性的，并且可以应用其它方法。
如图12中所示，可以在透镜层LSL的下表面上沉积与遮光图案BM的至少一部分接触的上电极层UE。例如，上电极层UE可以与遮光图案BM的至少三条边接触。上电极层UE可以包括诸如ITO的透明导电材料。
可以通过金属印刷法、溅射法等在透镜层LSL的下表面上直接形成上电极层UE。因此，上电极层UE可以接触透镜层LSL。例如，上电极层UE可以接触透镜层LSL的在遮光图案BM之间的部分。然而，这仅是说明性的，并且可以应用其它方法。
如图13中所示，可以在下基底SUB1(例如，第一基体层BL1)上沉积下电极层LE。下电极层LE可以包括诸如ITO的透明导电材料。可以通过金属印刷法、溅射法等在下基底SUB1的下表面上直接形成下电极层LE。
如图14中所示，可以在上电极层UE与下电极层LE之间设置包括液晶分子LC的液晶层LCL，并且可以将上基底SUB2与下基底SUB1彼此结合。
在实施例中，可以在上电极层UE与下电极层LE之间填充液晶层LCL，并且上基底SUB2与下基底SUB1之间的边缘可以被壳体(enclosure，或密封剂)围绕以与它们结合。
在实施例中，由包括纳米尺寸的液晶分子LC、单体、分散剂、光引发剂等的液体材料形成的液晶层LCL可以施加在上电极层UE与下电极层LE之间，然后被UV固化，因此上基底SUB2与下基底SUB1可以彼此结合。在该工艺中，单体通过聚合反应彼此结合以形成粘合剂，并且一些液晶分子LC可以被限制在每个UV固化的粘合剂中。因此，液晶分子LC可以根据施加到其上的电场而取向。在这种情况下，上基底SUB2和下基底SUB1可以在没有用于封装单独的液晶层LCL的结构的情况下彼此结合。
然而，这仅是说明性的，并且可以应用其它方法。
此后，可以通过透明粘合材料AD将下基底SUB1和显示面板DP附接，因此可以如图4中所示地形成立体图像显示装置1001。
如此，可以在偏振控制层PCL上直接形成使用包括反应性液晶原的透镜层LSL而以膜形式形成的透镜阵列LSA，使得可以去除(例如，省略)透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间的基底，并且可以减小显示面板DP上的光学结构的厚度。因此，可以减小用于实现立体图像的焦距，使得可以加宽视角，并且可以改善立体图像的质量。
此外，由于省略了在透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间附接基底的光学接合工艺，因此可以简化制造工艺并且可以降低制造成本。
图15和图16是示出在制造立体图像显示装置的方法中包括的形成上电极层和遮光图案的方法的示例的剖视图。
在图15和图16中，同样的附图标记将用于表示与参照图11和图12描述的组件相同的组件，并且将省略相同组件的重复说明。
参照图15和图16，制造立体图像显示装置1000的方法可以包括：在透镜层LSL的下表面上沉积上电极层UE之后，执行图案化，以在上电极层UE的下表面上形成遮光图案BM。
如图15中所示，可以在透镜层LSL的下表面上沉积上电极层UE。例如，可以通过金属印刷法、溅射法等在透镜层LSL的下表面直接形成上电极层UE。
随后，如图16中所示，遮光图案BM可以被图案化在上电极层UE的下表面上。遮光图案BM可以形成为与透镜LS之间的边界叠置。
换言之，根据图15和图16的制造工艺可以以与参照图11和图12描述的工艺相反的顺序执行。
如上所述，在根据本公开的实施例的立体图像显示装置和制造立体图像显示装置的方法中，可以去除透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间的基底，并且可以减小显示面板DP上的光学结构的厚度。因此，可以减小用于实现立体图像的焦距，使得可以加宽视角，并且可以改善立体图像的质量。
此外，由于省略了在透镜阵列LSA与偏振控制层PCL之间附接基底的光学接合工艺，因此可以简化制造工艺并且可以降低制造成本。
此外，由于形成了与透镜LS的边界叠置的遮光图案BM，因此可以减少由透镜LS之间的干涉、透镜像差等导致的串扰和图像失真。
应当理解的是，本公开的效果不限于上面讨论的效果。此外，尽管已经参照本公开的实施例描述了本公开，但是应当理解的是，在不脱离如权利要求中阐述的本公开的精神或范围的情况下，可以进行改变和变化。

Claims (20)

1.一种立体图像显示装置，所述立体图像显示装置包括：
显示面板，包括像素；
透镜阵列，设置在所述显示面板上，并且折射从所述显示面板提供的光以形成光场，其中，所述透镜阵列包括透镜层和平坦化层，所述透镜层包括光学各向异性材料，所述平坦化层覆盖所述透镜层并且包括光学各向同性聚合物；以及
遮光图案，设置在所述透镜阵列上，并且与所述透镜阵列的透镜之间的边界叠置。
2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，所述立体图像显示装置还包括：
偏振控制层，设置在所述透镜阵列与所述显示面板之间。
3.根据权利要求2所述的立体图像显示装置，其中，所述偏振控制层包括：
第一基体层，通过透明粘合材料附接到所述显示面板；
下电极层，设置在所述第一基体层上；
上电极层，面对所述下电极层；以及
液晶层，设置在所述下电极层与所述上电极层之间，并且包括液晶分子。
4.根据权利要求3所述的立体图像显示装置，其中，所述透镜层接触所述上电极层。
5.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，所述透镜层的所述光学各向异性材料包括光固化反应性液晶原。
6.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，所述遮光图案接触所述上电极层的上表面或下表面。
7.根据权利要求3所述的立体图像显示装置，其中，所述透镜阵列还包括：
第二基体层，设置在所述上电极层与所述透镜层之间。
8.根据权利要求7所述的立体图像显示装置，其中，所述透镜层的所述光学各向异性材料包括光固化反应性液晶原和可流动液晶聚合物中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的立体图像显示装置，其中，所述遮光图案与所述第二基体层的上表面接触。
10.根据权利要求7所述的立体图像显示装置，其中，所述遮光图案设置在所述第二基体层的下表面上，并且接触所述上电极层。
11.根据权利要求3所述的立体图像显示装置，其中，所述下电极层和所述上电极层包括透明导电材料。
12.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述透镜层的所述光学各向异性材料包括液晶聚合物。
13.根据权利要求12所述的立体图像显示装置，所述立体图像显示装置还包括：
基体层，通过透明粘合材料附接到所述显示面板；
下电极层，包括设置在所述基体层与所述透镜层之间的电极；以及
上电极层，设置在所述平坦化层上。
14.根据权利要求13所述的立体图像显示装置，其中，所述遮光图案设置在所述下电极层的所述电极之间。
15.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，所述立体图像显示装置还包括：
透明基底，设置在所述透镜阵列上。
16.一种制造立体图像显示装置的方法，所述方法包括：
在第一基底上形成包括光学各向同性聚合物的平坦化层，以限定透镜阵列的透镜表面；
在所述透镜表面上设置包括光学各向异性材料的透镜层；
在所述透镜层的下表面上设置上电极层，其中，所述透镜层的所述下表面与所述透镜表面相对；
在第二基底的上表面上形成下电极层；
在所述上电极层与所述下电极层之间设置包括液晶分子的液晶层；
将所述第一基底与所述第二基底结合；以及
使用透明粘合材料将所述第二基底附接到显示面板。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述透镜层的所述光学各向异性材料包括光固化反应性液晶原。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，设置所述上电极层的步骤包括：
执行图案化，以在所述透镜层的所述下表面上形成与所述透镜层的所述透镜阵列的透镜之间的边界叠置的遮光图案；以及
在所述透镜层的所述下表面上沉积与所述遮光图案的至少一部分接触的所述上电极层。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述上电极层接触所述透镜层。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，设置所述上电极层的步骤包括：
执行图案化，以在所述上电极层的下表面上形成与所述透镜层的所述透镜阵列的透镜之间的边界叠置的遮光图案。
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