LIQUID CRYSTAL GRATING AND PREPARATION METHOD THEREOF, AND 3D DISPLAY

液晶光栅、 其制备方法以及 3D显示器 技术领域

本发明的实施例涉及一种液晶光栅、 其制备方法以及 3D显示器。 背景技术

目前， 三维显示技术已经备受关注。 三维显示技术可以使得画面变得立 体逼真， 其最基本的原理是： 观察者的左右眼分别接收不同的画面， 然后大 脑经过对图像信息进行叠加重生， 构成具有立体效果的影像。

为了实现三维显示， 现有技术是在显示屏上增加一层液晶光栅， 如图 1 所示， 液晶光栅一般是由上偏光片、 下偏光片、 上基板、 下基板、 以及在两 个基板之间的液晶层组成， 上基板和下基板分别具有条状电极和面电极， 其 工作原理示例如下：

当液晶光栅通电时， 与条状电极对应的液晶分子发生偏转而平行， 其他 液晶分子保持原来形状， 不发生偏转。 此时， 光线从下偏光片进入， 与下偏 光片的吸收轴平行的偏振光进入到液晶层， 偏振光通过没有发生偏转的液晶 时会逐步改变振动方向， 到达上偏振片时偏振光的振动方向刚好和上偏振片 的吸收轴平行， 则光线通过； 而偏振光通过发生偏转而平行的液晶时不会改 变振动方向， 到达上偏振片时偏振光的振动方向和上偏振片的吸收轴垂直， 这样就形成了垂直于条状电极方向的屏障栅栏， 实现了三维光栅显示模式。 在此模式下， 应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时， 不透明的条紋会遮 挡右眼， 同理应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时， 不透明的条紋会遮 挡左眼， 通过将左右眼的可视画面分开， 实现三维显示效果。

上述现有的用于三维显示的液晶光栅只能在一个方向上实现屏障栅栏， 不能根据需要在多个方向实现屏障栅栏。 发明内容

本发明实施例提供了一种液晶光栅、其制备方法、 3D显示器， 用以实现 双方向的三维光栅显示模式。 本发明实施例提供的一种液晶光栅， 包括： 第一基板； 第二基板， 与所 述第一基板对置； 密封连接所述第一基板和所述第二基板边缘的胶框； 位于 由所述第一基板、 所述第二基板和所述胶框围成的空间中的液晶； 多个第一 方向条状电极,延伸在第一方向上且设置在所述第一基板的面向液晶的一面； 多个第二方向条状电极， 延伸在第二方向上， 设置在所述第一方向条状电极 之上且与所述第一方向条状电极绝缘； 以及面电极， 设置在所述第二基板面 向液晶的一面， 其中所述第一方向不同于所述第二方向。

本发明实施例还提供了一种 3D显示器， 包括液晶面板和设置于所述液 晶面板上方的液晶光栅，所述液晶光栅为本发明实施例提供的上述液晶光栅。

本发明实施例还提供了一种上述液晶光栅的制备方法， 包括：

在第一基板上形成第一方向条状电极；

在所述第一方向条状电极上制备绝缘材料层；

在所述绝缘材料层上形成第二方向条状电极， 所述第二方向条状电极与 所述第一方向条状电极绝缘； 在第二基板上形成面电极； 以及

将第一基板与第二基板进行对盒处理。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案， 下面将对实施例的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例， 而非对本发明的限制。

图 1为现有技术中液晶光栅的结构示意图；

图 2为本发明实施例提供的液晶光栅的结构示意图；

图 3为本发明实施例提供的液晶光栅的结构分解示意图；

图 4为本发明实施例提供的实例一的原理示意图；

图 5为本发明实施例提供的实例二的原理示意图；

图 6为本发明实施例提供的 3D显示器的结构示意图； 以及

图 7a-图 7i为本发明实施例提供的液晶光栅制备过程中的各步骤示意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、 完整地描述。显然， 所描述的实施例是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于所描 述的本发明的实施例， 本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

下面结合附图， 对本发明实施例提供的液晶光栅、 其制备方法、 3D显示 器件及 3D显示装置的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种液晶光栅， 如图 2所示， 包括： 第一基板 101 ; 第二基板 102; 密封连接第一基板 101和第二基板 102边缘的胶框 103;位于 由第一基板 101、第二基板 102和胶框 103围成的空间中的液晶 104; 多个第 一方向条状电极 105,延伸在第一方向上且形成在第一基板 101面向液晶 104 的一面； 多个第二方向条状电极 106, 延伸在第二方向上且形成在第一方向 条状电极 105之上且与其绝缘； 面电极 107, 形成在第二基板 102面向液晶 104的一面。

其中， 示例性地， 可以使用透明导电层材料， 例如， ITO ( Indium Tin Oxides, 铟锡金属氧化物）作为第一方向条状电极 105、 第二方向条状电极 106和面电极 107。

其中， 在具体实施时， 可以在第一方向条状电极和第二方向条状电极之 间设置绝缘材料层 108, 以实现两层条状电极相互绝缘。

备选地， 在第一基板 101背向液晶 104的一面该液晶光栅还具有第一偏 光片 109, 在第二基板 102背向液晶 104的一面该液晶光栅还具有第二偏光 片 110, 第一偏光片 109和第二偏光片 110能够对经过的光线进行过滤， 形 成偏振光。

备选地， 在第二方向条状电极 106面向液晶 104的一面还可以设置第一 取向膜（图 2中未示出） ， 在面电极 107面向液晶 104的一面还可以设置第 二取向膜（图 2中未示出） 。 第一取向膜和第二取向膜的作用和现有液晶取 向膜的作用相同， 在此不再赘述。

备选地， 本发明实施例提供的上述液晶光栅的屏幕大小一般与配套使用 的显示屏的屏幕大小相一致， 当液晶光栅的屏幕较大时， 为了增强其抗压能 力，还可以在第一基板 101和第二基板 102之间设置有多个透明的支撑体（图 2中未示出） ， 以增强其抗压性。 备选地， 第一方向条状电极 105中相邻电极之间的间距与第二方向条状 电极 106中相邻电极之间的间距相同， 这样能够保证第一方向条状电极和第 二方向条状电极具有相同的透光性。 但是， 第一方向条状电极 105中相邻电 要而设置的不等， 本发明对此不做限制。 而且， 备选地， 可以根据液晶光栅 所需的分辨率和屏幕的长宽比， 具体设置第一方向条状电极 105的数量和第 二方向条状电极 106的数量。

而且， 多个第一方向条状电极 105的宽度彼此相等， 多个第二方向条状 电极 106的宽度彼此相等。 第一方向条状电极 105和第二方向条状电极 106 的宽度可以彼此相等或不等， 本发明对此不做限制，视具体情况而定。 而且， 第一条状电极 105的宽度和第二条状电极 106的宽度均大于 5μπι。

本发明实施例提供的上述液晶光栅中， 如图 3所示的结构分解图， 第一 方向条状电极 105与第二方向条状电极 106中的条状电极相互不平行， 较佳 地， 第一方向条状电极 105与第二方向条状电极 106可以形成异面垂直的关 系， 并且， 本发明实施例中并不具体限定第一方向条状电极和第二方向条状 电极的条状电极方向， 可以分别为横向和纵向， 也可以为其他方向， 只要二 者方向不同即可。

示例性地， 如图 3所示， 可以通过在第一基板 (图 3中未示出）上设置 与第一方向条状电极 105相连的第一电信号输入输出端 111 , 以及与第二方 向条状电极 106相连的第二电信号输入输出端 112, 用以分别对第一方向条 状电极 105和第二方向条状电极 106传递电压信号。

其中， 第一电信号输入输出端 111和第二电信号输入输出端 112可以为 金属接线柱 PIN或其他常用金属线端口， 在此不做限定。

这样，通过第一电信号输入输出端 111对第一方向条状电极 105通电后， 或者， 通过第二电信号输入输出端 112对第二方向条状电极 106通电后， 都 能与面电极 107形成电场， 使得与其对应的液晶 （图 3中未示出）偏转， 从 而在与第一方向垂直的方向或在与第二方向垂直的方向形成屏障栅栏， 可以 实现双方向的三维光栅显示模式。 其中， 具体如何实现三维显示的原理属于 现有技术， 在此不再赘述。

在具体实施时， 如图 3所示， 可以将第一电信号输入输出端 111和第二 电信号输入输出端 112与第二方向条状电极 106设置在同一层上， 这样， 通 过在绝缘材料层 108上对应于第一电信号输入输出端 111的位置预留的第一 过孔 113 , 第一电信号输入输出端 111就可以通过第一过孔 113与第一方向 条状电极 105连接， 而第二电信号输入输出端 112直接和第二方向条状电极 106相连。

或者， 将第一电信号输入输出端和第二电信号输入输出端与第一方向条 状电极设置在同一层上， 通过在绝缘材料层上对应于第二电信号输入输出端 的位置预留的第二过孔， 第二电信号输入输出端通过第二过孔与第二方向条 状电极连接， 而第一电信号输入输出端直接和第一方向条状电极相连。

或者， 第一电信号输入输出端和第二电信号输入输出端可以不设置在同 一层， 如果电信号输入输出端和与之连接的条状电极不位于同一层， 则需要 在位于电信号输入输出端与相应的条状电极之间的层中形成用于连接的过 孔。

目前， 随着触控屏幕技术的发展， 出现了将触摸屏和三维显示相结合的 3D显示装置，其结构是在三维显示屏上增加一层触控基板，这种结构的制作 过程比较复杂，对于触控基板贴合三维显示屏的对位精度要求比较高， 因此， 整体制作成本相对较高， 并且， 由于触控基板和三维显示屏单独设置， 因此， 得到产品的厚度也比较厚， 此外， 触控基板也会影响三维光栅的显示效果。

釆用本发明实施例提供的液晶光栅， 在不增加液晶光栅整体厚度且不影 响三维显示的情况下， 不仅能够实现双方向三维光栅显示模式， 还可以实现 电容式触控屏的功能， 下面通过具体实例进行详述。

在下述实例中， 将本发明实施例提供的液晶光栅中的第一方向条状电极 设置为纵向条状电极， 第二方向条状电极设置为横向条状电极。

一般地，触控屏的像素通常在毫米级， 而三维显示的像素通常在微米级， 可以看出， 触控屏所需的驱动电极比屏障栅栏所需的驱动电极要少的多， 可 以将屏障栅栏的横向条状电极或纵向条状电极同时作为驱动液晶偏转的驱动 电极和触控屏的驱动电极， 纵向条状电极或横向条状电极中的一部分作为触 控屏的感应电极， 即可实现触控功能。

因此，我们定义每隔 M条的纵向条状电极为触控电极， 除触控电极之外 的纵向条状电极为光栅电极； 定义每隔 N条的横向条状电极为触控电极， 除 触控电极之外的横向条状电极为光栅电极。 其中， 可以根据触控的分辨率设 置 M和 N的数值， 此外， 可以根据液晶光栅的显示屏的长宽比例， 将 M和 N设置成相同数值或不同数值。

在下述实例中， 将纵向条状电极和横向条状电极的个数设置为 n条， 将 M和 N的数值设置为 2, 即每间隔两条纵向条状电极或横向条状电极为触控 电极， 即第 n条、 第 n-3条、 第 n-6条 ... ...为触控电极。

我们将第一电信号输入输出端分为两类， 第一类第一电信号输入输出端 PIN V和多个第二类第一电信号输入输出端 PIN A, 其中， PIN V通过导线 与预先定义为光栅电极的纵向条状电极相连， 一个 PIN A与一个预先定义为 触控电极的纵向条状电极相连， PIN A的个数与纵向条状电极中的触控电极 的个数相同。

将第二电信号输入输出端也分为两类， 第一类第二电信号输入输出端 PIN H和多个第二类第二电信号输入输出端 PIN B, 其中， PIN H通过导线 与预先定义为光栅电极的横向条状电极相连， 一个 PIN B与一个预先定义为 触控电极的横向条状电极相连， PIN B的个数与横向条状电极中的触控电极 的个数相同。

使用统一的第一类第一电信号输入输出端 PIN V或第一类第二电信号输 入输出端 PIN H向光栅电极输入交流电压信号， 既可以方便电压信号的同步 输入， 也可以减少总的第一电信号输入输出端和第二电信号输入输出端的数 量。

实例一： 纵向三维显示和触控功能的实现， 如图 4所示。

使用横向条状电极作为屏障栅栏的驱动电极， 即使用 PIN H向与其连接 的光栅电极传递交流电压信号， 具体可以为输入 5V交流电； 使用横向条状 电极中的触控电极作为触控的驱动电极， 即使用 PIN B向与其连接的触控电 极传递与 PIN H相同的交流电压信号， 具体可以为输入 5 V交流电； 使用纵 向条状电极中的触控电极作为感应电极， 即使用 PIN A感应与其连接的触控 电极的电信号。

这样， 通电后的横向条状电极和面电极形成了电场， 使得对应的液晶偏 转形成屏障栅栏， 实现了纵向三维光栅显示模式。

通电后的横向条状电极中的触控电极作为触控的驱动电极， 纵向条状电 极中的触控电极作为感应电极， 实现了触控功能。

较佳地， 为了增加触控电极间耦合电容， 增加介电常数的同时， 并提高 信噪比， 从而提高触控的灵敏度， 还可以浮置纵向条状电极中的光栅电极， 即使用 PIN V向与其连接的光栅电极输入 0V电压。

实例二： 横向三维显示和触控功能的实现， 如图 5所示。

使用纵向条状电极作为屏障栅栏的驱动电极， 即使用 PIN V向与其连接 的光栅电极传递交流电压信号， 具体可以为输入 5V交流电； 使用纵向条状 电极中的触控电极作为触控的驱动电极， 即使用 PIN A向与其连接的触控电 极传递与 PIN V相同的交流电压信号， 具体可以为输入 5 V交流电； 使用横 向条状电极中的触控电极作为感应电极， 即使用 PIN B感应与其连接的触控 电极的电信号。

这样， 通电后的纵向条状电极和面电极形成了电场， 使得对应的液晶偏 转形成屏障栅栏， 实现了横向三维光栅显示模式。

通电后的纵向条状电极中的触控电极作为触控的驱动电极， 横向条状电 极中的触控电极作为感应电极， 实现了触控功能。

较佳地， 为了增加触控电极间耦合电容， 增加介电常数的同时， 并提高 信噪比， 从而提高触控的灵敏度， 还可以浮置横向条状电极中的光栅电极， 即使用 PIN H向与其连接的光栅电极输入 0V电压。

通过上述两个实例可以看出， 本发明实施例提供的液晶光栅既可以实现 双方向的三维光栅显示模式， 也可以实现触控功能， 极大地提升了液晶光栅 的竟争力。

需要说明的是， 如果要三方向或更多方向的三维光栅显示模式， 除了设 置第一和第二方向条状电极之外， 还要设置与第一和第二方向条状电极绝缘 的第三方向条状电极或第三和第四方向条状电极等， 其设置方向和具体设计 可参照前述实施例， 本发明的实施例对此不#文赞述。

本发明实施例还提供了一种包括前述实施例提供的液晶光栅的 3D显示 器和前述液晶光栅的制备方法。

示例性地， 本发明实施例提供的一种 3D显示器， 包括液晶面板和设置 在液晶面板上方的液晶光栅， 该液晶光栅为本发明实施例提供的上述液晶光 栅。 如图 6所示， 该 3D显示器， 包括液晶光栅和液晶面板 115, 其中虚线框 部分为本发明实施例提供的液晶光栅， 其通过粘合剂， 例如， OCA ( Optical Clear Adhesive,光学胶） 114固定在液晶面板 115的表面。

备选地， 本发明的实施例提供的 3D显示器的示例还可以是： OLED显 示面板 +前述实施例提供的液晶光栅、 等离子体显示面板 +前述实施例提供的 液晶光栅、 电子墨水显示单元 +前述实施例提供的液晶光栅等， 本发明对此 不#丈限定。

本发明实施例提供的一种液晶光栅的制备方法， 具体包括以下步骤：

5701、 在第一基板 101上形成第一方向条状电极 105, 如图 7a所示， 其 具体过程为： 在第一基板上沉积第一层透明导电材料， 例如， ITO, 对第一 层透明导电材料进行构图工艺得到第一方向条状电极 105。

5702、 在第一方向条状电极上制备绝缘材料层， 如图 7b所示； 进一步地， 在制备绝缘材料层后， 还可以通过构图工艺在绝缘材料层中 形成过孔， 第一方向条状电极可以通过过孔和后续形成的金属接线柱 PIN相 连。

S703、 在绝缘材料层上形成第二方向条状电极 106, 该第二方向条状电 极与第一方向条状电极绝缘， 其具体过程为： 首先， 如图 7c所示， 利用构图 工艺在绝缘材料层上形成金属接线柱 PIN; 然后， 如图 7d所示， 在绝缘材料 层上形成第二层透明导电材料， 例如， ITO, 对第二层透明导电材料进行构 图工艺得到第二方向条状电极。

进一步地， 在形成第二方向条状电极之后， 如图 7e所示， 还可以在第二 方向条状电极之上涂布一层取向膜。

S704、 在第二基板 102上形成面电极 107, 如图 7f所示；

进一步地， 在形成面电极之后，如图 7g所示，还可以在面电极之上涂布 一层取向膜。

S705、 将第一基板与第二基板进行对盒处理， 具体过程为： 如图 7h所 示， 在第二基板的边缘涂覆封框胶， 形成胶框 103; 然后， 如图 7i所示， 将 第一基板和第二基板进行对盒处理， 并注入液晶。 同时， 也可先进行 ODF 液晶滴注， 然后再将第一基板和第二基板进行对盒处理。

上述步骤 S701 S703与 S704可以同时进行， 也可以分别进行， 在此不 限定执行顺序。 本发明实施例提供的上述液晶光栅的制备方法， 由于第一方向条状电极 和第二方向条状电极都设置在第一基板的一侧， 因此， 在液晶光栅具体制备 时，不需要对第一基板进行翻转操作， 即可在第一基板上制备两层条状电极， 相对于将两层条状电极设置在第一基板两侧的设计， 制备相对简单。

本发明实施例提供的一种液晶光栅、其制备方法、 3D显示器， 由第一基 板、 第二基板和胶框围成的空间中具有液晶； 在第一基板面向液晶的一面具 有第一方向条状电极， 在第一方向条状电极之上具有与其绝缘的第二方向条 状电极； 在第二基板面向液晶的一面具有面电极。 分别对第一方向条状电极 或第二方向条状电极通电， 都能与面电极形成电场， 使得对应的液晶偏转， 能够在与第一方向垂直的方向或在与第二方向垂直的方向形成屏障栅栏， 从 而实现双方向的三维光栅显示模式。 发明的精神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要 求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。