一种低散射2D-3D切换式立体显示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种低散射２Ｄ－３Ｄ切换式立体显示装置，包括：显示装置、偏振光转换装置和双折射组合透镜。该双折射组合透镜包含多个平行凹槽以及取向平行于所述凹槽方向的液晶材料，所述凹槽方向与显示装置的二维结构光场中的任一组平行条纹成一特定夹角；偏振光转换装置使显示装置提供的线偏振光进行可控制的旋转或直接透射，以此向双折射组合透镜提供两种偏振方向相互垂直、且其中一种的偏振方向平行于双折射组合透镜的液晶取向的线偏振光；双折射组合透镜对偏振光转换装置提供的两种偏振方向相互垂直的线偏振光分别表现为凸透镜和平透镜。该低散射２Ｄ－３Ｄ切换式立体显示装置的显示清晰度高，关机情况时显示装置无发白现象。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及立体显示领域，尤其涉及一种低散射2D-3D切换式立 体显示装置。
技术介绍
随着立体显示技术的发展，2D-3D切换式立体显示装置应运而生，该种 显示装置能够根据观看者需要显示二维图像或三维图像，相对于只具有单一 立体显示功能的显示装置而言，具有更广的市场前景。图1为一种现有的2D-3D切换式立体显示装置，该装置包括液晶显 示器11、扭转向列液晶盒12和双折射组合透镜13。其中，液晶显示器11 用于显示出射光为水平/竖直线偏振光的平面图像，即向扭转向列液晶盒12 提供沿水平方向或竖直方向振动的线偏振光。所述扭转向列液晶盒12的扭 曲角为90度，且靠近液晶显示器11 一面的基板的摩擦方向(图中虚线箭头 所示方向)与入射的线偏振光的方向一致。所述双折射组合透镜13包括 凸透镜阵列14和凹透镜阵列15,所述凸透镜阵列14和所述凹透镜阵列15 的非平面互补；所述凹透镜阵列14的凹槽方向与液晶显示器11的出射线偏 振光的方向一致(即沿水平方向或竖直方向)；所述凸透镜阵列14内部充 满液晶，所述液晶的取向平行或垂直于所述扭转向列液晶盒12的出射面摩 擦方向。以下为方便说明，设所述液晶材料的寻常光折射率为"。，非寻常光 折射率为"e ("。<"e)，凹透镜阵列15的折射率"p为 -"。。图2A和图2B均为图1所示装置的剖面图，该剖面垂直于双折射组合透镜13的液晶取向方向，以下通过图2A和图2B对图1所示装置的光学显 示原理进行说明。图2A中，来自于液晶显示器11的、偏振方向垂直于图2A所示图纸平 面的线偏振光200入射至扭转向列液晶盒12上；此时没有外加电压的扭转 向列液晶盒12将垂直于纸面振动的入射线偏振光200扭转为平行于纸面振 动的线偏振光201出射；由于线偏振光201的振动方向和凸透镜阵列14中 的液晶取向相互垂直，即线偏振光201的偏振方向垂直于凸透镜阵列14中 的液晶分子长轴方向，因此，凸透镜阵列14对垂直入射的线偏振光201表 现为寻常光折射率"。，又由于凹透镜阵列15的 ="。，所以线偏振光201在 凸透镜阵列14和凹透镜阵列15的分界面上不产生折射，即线偏振光201保 持原偏振特性直线通过双折射组合透镜13,此时该2D-3D切换式立体显示 装置显示二维图像。图2B中，来自于液晶显示器ll的、偏振方向垂直于图2A所示图纸平 面的线偏振光200入射至有外加电压的扭转向列液晶盒12上，且所述外加 电压不小于该扭转向列液晶盒12的阈值电压，则在外电场作用下，扭转向 列液晶盒12中的液晶分子长轴方向与入射线偏振光200的传播方向相同， 入射线偏振光200保持原偏振特性直线通过该扭转向列液晶盒12后入射至 凸透镜阵列14上，此时由于线偏振光200的偏振方向平行于凸透镜阵列14 中的液晶分子长轴方向，因此凸透镜阵列14对垂直入射的线偏振光200表 现为非寻常光折射率"e，又由于凹透镜阵列15的 ="。<"6,所以线偏振光 200在凸透镜阵列14和凹透镜阵列15的分界面上产生折射现象，此时2D-3D 切换式立体显示装置显示三维图像。上述2D-3D切换式立体显示装置的原理在中国专利CN1539095中有所 体现，具体可参看该专利。图1所示装置中，液晶显示器11像素平面在显示时所产生的二维结构 光场会与双折射组合透镜13产生的结构光场相互千涉而产生莫尔条紋，且 当液晶显示器11产生的二维结构光场中任一组平行的条紋与所述双折射组 合透镜13的凹槽方向平行时，双折射组合透镜13产生的结构光场的空间频 率会与液晶显示器11产生的二维结构光场的空间频率相接近，此时生成的 莫尔条玟很明显，严重影响了该装置的显示效果。为解决上述问题，现有技 术中采用一个改进后的双折射组合透镜替代图1中所示的双折射组合透镜 13，所述改进后的双折射组合透镜的凹槽方向与液晶显示器11产生的二维 结构光场中的任一组平行的条紋形成一个固定夹角。显然，相对于图l所示 的双折射组合透镜13，改进后的双折射组合透镜产生的结构光场的空间频 率与液晶显示器11产生的二维结构光场的空间频率之间产生了较大差异， 因此双折射组合透镜和液晶显示器之间相互干涉而产生的莫尔条紋得以降 低。此外，由于倾斜的凹槽面能够折射部分液晶显示器11的出射光，破坏 了液晶显示器的二维结构光场的规律性，进一步减少了莫尔条紋。由前面的说明可知，扭转向列液晶盒12提供两个偏振方向相互垂直的 线偏振光，双折射组合透镜中液晶的取向平行于所述扭转向列液晶盒12出 射的两种线偏振光中的一种的偏振方向，则当2D-3D切换式立体显示装置 中采用的双折射组合透镜的凹槽方向与液晶显示器11产生的二维结构光场 中任一组平行的条紋形成一个固定夹角、且双折射组合透镜的凹槽方向既不 平行也不垂直于扭转向列液晶盒12的出射线偏振光的偏振方向时，双折射 组合透镜中的液晶取向不平行于凹槽方向。根据连续体的弹性理论，靠近凹 槽表面的液晶分子会倾向于沿凹槽方向排列以使弹性能最小，因此，若对凹 槽倾斜的双折射组合透镜沿液晶取向方向做剖面，则如图3所示双折射组 合透镜中靠近凸透镜阵列和凹透镜的分界面处(凹槽表面)的液晶分子的长 轴不垂直于图纸所示的平面，这些不垂直于图纸所示平面的液晶分子会对垂 直入射的线偏振光(图3中以寻常光为例)进行散射，即对垂直入射至双折射组合透镜的线偏振光而言，双折射组合透镜是一个变折射率的透镜，这样不仅降低了该装置的2D和3D显示效果，而且在该装置关闭时使得显示器 发白。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种低散射2D-3D切换式立体显示装置， 该装置提高了显示清晰度，且解决了现有技术中的2D-3D切换式立体显示 装置关闭时显示发白的现象。一种低散射2D-3D切换式立体显示装置，该装置包括显示装置、偏 振光转换装置和双折射组合透镜；所述偏振光转换装置设置于所述显示装置 和所述双折射组合透4竟之间；所述双折射组合透4竟包含凸透镜阵列和凹透镜 阵列，所述凸透镜阵列和所述凹透镜阵列的凸凹面互补，且所述凹透镜阵列 的凹槽方向与所述显示装置的二维结构光场中的任一组平行条紋成一非零 夹角，所述凸透镜阵列和所述凹透镜阵列之中的一个为液晶材料；所述双折 射组合透镜的液晶取向方向平行于所述凹透镜阵列的凹槽方向；所述显示装置出射的平面图像光为线偏振光；所述偏振光转换装置，用于使所述显示装置提供的线偏振光进行可控制 的旋转或直接透射，以此向所述双折射组合透镜提供两种偏振方向相互垂直 的线偏振光；所述两种偏振方向相互垂直的线偏振光之中的一种线偏振光的 偏振方向平行于所述双折射组合透4竟的液晶取向方向；所述双折射组合透镜，对所述偏振光转换装置提供的两种偏振方向相互 垂直的线偏振光分别表现为凸透镜和平透镜。所述低散射2D-3D切换式立体显示装置中，若所述显示装置出射的线 偏振光不平行于所述双折射组合透镜的液晶取向方向，所述偏振光转换装置 包括相位延迟器和第一扭转向列液晶盒；所述相位延迟器，用于将所述显示装置提供的线偏振光旋转成所述两种偏振方向相互垂直的线偏振光中的一种；所述第一扭转向列液晶盒的扭曲角为九十度，用于在没有外加电压时， 将所述相位延迟器出射的线偏振光旋转为偏振方向与其垂直的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低散射２Ｄ－３Ｄ切换式立体显示装置，该装置包括：显示装置、偏振光转换装置和双折射组合透镜；所述偏振光转换装置设置于所述显示装置和所述双折射组合透镜之间；所述双折射组合透镜包含凸透镜阵列和凹透镜阵列，所述凸透镜阵列和所述凹透镜阵列的凸凹面互补，且所述凹透镜阵列的凹槽方向与所述显示装置的二维结构光场中的任一组平行条纹成一非零夹角，所述凸透镜阵列和所述凹透镜阵列之中的一个为液晶材料；其特征在于，所述双折射组合透镜的液晶取向方向平行于所述凹透镜阵列的凹槽方向；　所述显示装置出射的平面图像光为线偏振光；　所述偏振光转换装置，用于使所述显示装置提供的线偏振光进行可控制的旋转或直接透射，以此向所述双折射组合透镜提供两种偏振方向相互垂直的线偏振光；所述两种偏振方向相互垂直的线偏振光之中的一种线偏振光的偏振方向平行于所述双折射组合透镜的液晶取向方向；　所述双折射组合透镜，对所述偏振光转换装置提供的两种偏振方向相互垂直的线偏振光分别表现为凸透镜和平透镜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾开宇，王统领，
申请(专利权)人：北京超多维科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]