CN202548357U - 电取向设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电取向设备，涉及3D显示技术领域。该设备包括：取向平台，所述取向平台上设置有多个彼此平行排列的条状电极。本实用新型的电取向设备通过取向平台上的水平电场对双折射光栅中的液晶进行取向，取向效果好，且极大地节约成本。

Description

电取向设备
技术领域
本实用新型涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种双折射光栅的电取向设备。
背景技术
随着显示技术的发展及人们对感官追求的提高，3D显示技术引起人们的广泛关注。3D显示的根本原理就是视差产生立体，即使人的左眼看到左眼图，右眼看到右眼图，左右眼图为有视差的一对立体图像对，人的大脑会把这两幅图融合起来，从而产生3D效果。
在林林总总的3D显示技术中，有一种双折射光栅3D技术，既拥有高亮度的优点，又可以进行2D/3D切换，因而为人们所青睐。如图1a-1b所示，双折射光栅显示装置包括：显示单元1、切换器件2、以及双折射光栅3。其中，显示单元1可以是液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)，或者电致发光器件(Electro Luminescence，EL)/等离子显示板(Plasma Display Panel，PDP)等显示设备，对于EL和PDP等需要加上一起偏设备，将其出射光调节为偏振光。切换器件2包括：上下基板、制作在上下基板上的上下电极和取向层、以及封装在上下基板之间的液晶分子。该切换器件2可以将从显示单元1出射的偏振光旋转90°或者不旋转出射。如图2a-2c所示，双折射光栅3的结构包括一个凹状光栅3-1(可为由多个凹透镜组成的凹透镜阵列)、与凹状光栅3-1对盒的基板3-2、填充在凹状光栅3-1和基板3-2之间且进行了取向并已固化的液晶3-3。其中液晶3-3的短轴方向的折射率与凹状光栅3-1的折射率匹配，当从切换器件2出射的光以垂直纸面的偏振方向经过时，两层物质折射率相同，光线不会发生偏折，此时显示装置进行2D显示，如图1b所示。液晶3-3的长轴方向的折射率与凹状光栅3-1的折射率不一样，那么当从切换器件2出射的光以水平偏振方向出射时，液晶3-3与凹状光栅3-1的折射率不同，将显示出组合透镜的效果，就可以像凸透镜一样改变光线方向，从而实现3D显示，如图1a所示。
传统的双折射光栅3的制作方法是：先制作一片凹状光栅，对其进行摩擦取向，或者涂覆取向膜进行摩擦或者光取向；另取一片基板，在该基板上面涂覆取向层；最后，将二者相对，并在其间填充液晶聚合物，使液晶聚合物进行取向，然后固化就可以得到双折射光栅。往往为了更轻薄，会在固化完后，将基板取走。
这种方法最大的问题就是液晶聚合物的取向。一是凹状光栅表面为拱形难以全部摩擦到，也难以摩擦均匀；另外一个透镜的拱高大概50～500μm，这使得中间部分的液晶分子取向不完美。这种取向的不良已经成为双折射光栅3D显示技术中的最大问题之一。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种针对双折射光栅取向效果较好的电取向设备。
(二)技术方案
为解决上述问题，本实用新型提供了一种电取向设备，该设备包括：取向平台，所述取向平台上设置有多个彼此平行排列的条状电极，所述条状电极之间形成水平方向的电场。
优选地，所述电取向设备还包括电源装置，用于为所述条状电极提供电压，所述电源装置可以使位于奇数列的所述条状电极的电势相同，位于偶数列的所述条状电极的电势相同，且位于奇数列的所述条状电极与位于偶数列的所述条状电极之间存在电势差。
优选地，所述条状电极宽度为2-10μm。
优选地，所述条状电极嵌入所述取向平台中。
优选地，该设备还包括取向腔室，所述取向平台设置在所述取向腔室中。
优选地，该设备还包括加热装置，设置在所述取向腔室外，用于对所述取向腔室加热。
优选地，所述电取向设备还包括加热装置，设置在所述取向平台的下方，用于对所述取向平台加热。
优选地，该设备还包括固化装置，设置在所述取向平台的上方。
(三)有益效果
本实用新型的电取向设备通过取向平台上的水平电场对双折射光栅中的液晶进行取向，取向效果好，且极大地节约成本。
附图说明
图1a-1b为双折射光栅显示装置的结构示意图；
图2a为双折射光栅的凹状光栅结构示意图；
图2b为双折射光栅的基板结构示意图；
图2c为去掉基板的双折射光栅的结构示意图；
图3为依照本实用新型一种实施方式的电取向设备的俯视图；
图4为依照本实用新型一种实施方式的电取向设备的电场示意图；
图5为依照本实用新型一种实施方式的电取向设备加载双折射光栅时的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提出的电取向设备，结合附图及实施例详细说明如下。
依照本实用新型一种实施方式的双折射光栅的电取向设备包括：取向平台，该取向平台上分布有水平方向的电场。通过取向平台上水平方向的电场，控制双折射光栅制作中的液晶聚合物的取向，取向效果好，且通过这样的设备进行取向，双折射光栅中可以不设置取向层，从而可极大地节约成本。
如图3和图4所示，在本实施方式的电取向设备中，取向平台4上设置有多个彼此平行且布局与光栅对应(通常为相邻条状电极的间距相连光栅的间距相等)排列的条状电极5。
实际使用该电取向设备时，可以通过外部电源对条状电极5施加电压，使所有奇数列的条状电极5-1的电势相同，所有偶数列的条状电极5-2的电势相同，且位于奇数列的条状电极5-1与位于偶数列的条状电极5-2之间存在电势差，这样，位于奇数列的条状电极5-1与位于偶数列的条状电极5-2之间将产生电场，该电场可使位于该电场中的液晶分子充分取向，如图4所示，在进行液晶分子取向时，在电极正上方形成的电场方向不是液晶分子所所需要的取向方向，只有形成于两相邻电极间的电场方向才是液晶分子所需要的取向方向。当然，该电取向设备还可以本身即包括电源装置，用于为条状电极5施加电压如上所述的符合取向要求的电压。
双折射光栅中的液晶聚合物会在上述电取向设备中形成的电场的水平分量的作用下进行取向。且较佳的，如图5所示，在本实施方式的电取向设备中，位于电取向设备中任意两相邻电极的中心线之间的间距h与待取向的双折射光栅的栅距s相等，如此设置，在将双折射光栅在电取向设备中设置好之后(图5中所示)使电极5的边缘与双折射光栅的凹状光栅棱的边缘部分相对，由于在进行液晶分子取向时，在电极5正上方形成的电场方向不是液晶分子所所需要的取向方向，只有形成于两相邻电极5间的电场方向才是液晶分子所需要的取向方向，这样就可以使在进行液晶取向过程中，液晶分子取向不良的部分刚好处于双折射光栅中凹状光栅棱的边缘部分，这样这部分取向不良的液晶对双折射光栅的整体性能影响最小。
在本实用新型实施例所述的电取向设备中，每个条状电极5越窄越好，但是考虑到电极5设置的越窄其电阻会越大，为此，每个条状电极5的宽度优选为2-10μm。本实用新型实施例所述的电取向设备中，为电极5加载的电压大概有几百伏特，该电极5所加载的电压的具体数值取决于两个电极5之间的距离、取向平台4的表面与双折射光栅中凹状光栅中的液晶层之间的距离、液晶层的厚度以及液晶聚合物分子本身的介电各向异性。
本实用新型实施例所提供的电取向设备，在使用过程中，可以将双折射光栅的基板3-2面(如图2b所示)与电取向设备中电极5接触，或者将双折射光栅中凹状光栅3-1(如图2a所示)中光栅棱的下表面与电取向设备中电极5接触。在具体应用过程中采用哪种设置方式，还需要根据具体情况进行相应的最优设计。但是，为了在取向过程中，避免电极5直接与双折射光栅的基板3-2或双折射光栅中凹状光栅3-1中光栅棱的下表面进行接触，导致该双折射光栅放置不平，从而影响取向的均一性，可将条状电极5嵌入取向平台4，如图4-5中所示，且嵌入深度需要根据工艺效果而定。
另外，该电取向设备还包括取向腔室(图中未示出)，该取向腔室为一密闭空间，通过一连接端与该电取向设备相连，该取向平台设置在该取向腔室中，取向腔室为取向平台提供密闭的使用环境。该电取向设备还可包括加热装置以及液晶固化装置，加热装置用于对取向整个腔室或对取向平台加热，该加热装置可置于取向腔室内或外的任意位置，例如设置在取向腔室的顶壁上、取向平台的上方，并通过一连接端与所述取向腔室相连。液晶固化装置设置于取向平台的上方，或者相对于取向平台的其它位置，例如，取向平台的下方或者侧方等位置，并通过一连接端与所述电取向设备相连，在使用时位于双折射光栅上方，以对完成取向的双折射光栅中的液晶其进行固化处理，该装置优选为紫外线UV固化装置。
另外，该电取向设备可以不包括取向腔室，直接将加热装置设置在取向平台的下方，并通过一连接端与所述电取向设备相连，用于对取向平台加热，同时将液晶固化装置设置在取向平台的上方，用于对完成取向的双折射光栅中的液晶其进行固化处理，该装置优选为紫外线UV固化装置。需要说明的是，本领域技术人员根据设计的需要，还可以将加热装置设置在相对于取向平台的其它任何部位，例如，将加热装置设置在取向平台的上方或者侧方等位置；同时，也可以将液晶固化装置设置在相对于取向平台的其它任何部位，例如，将固化装置设置在取向平台的上方或者侧方等位置。
另外使用本实用新型的电取向设备进行取向时也可考虑将电取向设备和取向膜综合使用，即在双折射光栅的基板上设置取向膜，再结合本实用新型设备上的水平电场，共同对液晶分子进行取向，以达到更优的取向效果。
使用本实用新型的电取向设备对双折射光栅进行取向时的工艺流程如下：
S1.准备凹状光栅和基板；
S2.将凹状光栅与基板对盒形成双折射光栅，对盒前在基板表面无须制作取向层同时也无需进行取向操作，只需要在该凹状光栅和基板之间形成的空腔内填充液晶聚合物即可。此时该双折射光栅中的液晶分子处于一种混乱排列的状态。
S3.对盒后完成后，对该双折射光栅进行加热，以提高位于双折射光栅中的液晶的流动性。
S4.将对盒后形成的双折射光栅放置在本实用新型提供的电取向设备的取向平台上，对该电取向设备的取向平台上设置的电极加电，由于电场的作用，位于该双折射光栅内的液晶开始进行取向。
S5.对电取向设备的取向平台上设置的电极加电一定时间，待位于该双折射光栅内的液晶完成取向后，在对上述电极进行加电状态下对位于该双折射光栅内的液晶进行UV固化，待所述液晶完成充分固化后，对上述电极停止加电，并对双折射光栅进行降温，待降温工艺完成后，最终形成完成液晶取向且固化后的双折射光栅。
此外，考虑到在双折射光栅基板的上表面可以比较容易的设置取向层，并且在该取向层和电取向设备的共同作用下，双折射光栅中的液晶取向效果会更好，为此，在实际制作过程中，也可以将该取向层和本实用新型的电取向设备二者进行综合使用。在实际制作过程中，即在完成步骤S1后，在所述基板的上表面设置取向层，之后将设置完取向层的基板与凹状光栅进行对盒，之后再接着进行之后的工艺流程。
以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (8)

1.一种电取向设备，其特征在于，包括：取向平台，所述取向平台上设置有多个彼此平行排列的条状电极。
2.如权利要求1所述的电取向设备，其特征在于，所述电取向设备还包括电源装置，用于为所述条状电极提供电压，所述电源装置可以使位于奇数列的所述条状电极的电势相同，位于偶数列的所述条状电极的电势相同，且位于奇数列的所述条状电极与位于偶数列的所述条状电极之间存在电势差。
3.如权利要求1所述的电取向设备，其特征在于，所述条状电极宽度为2-10μm。
4.如权利要求1所述的电取向设备，其特征在于，所述条状电极嵌入所述取向平台中。
5.如权利要求1～4任一项所述的电取向设备，其特征在于，所述电取向设备还包括取向腔室，所述取向平台设置在所述取向腔室中。
6.如权利要求5所述的电取向设备，其特征在于，所述电取向设备还包括加热装置，设置在所述取向腔室外，用于对所述取向腔室加热。
7.如权利要求1～4任一项所述的电取向设备，其特征在于，所述电取向设备还包括加热装置，设置在所述取向平台的下方，用于对所述取向平台加热。
8.如权利要求1所述的电取向设备，其特征在于，所述电取向设备还包括液晶固化装置，设置在所述取向平台的上方。
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