偏振控制膜及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置的制造方法
【專利摘要】偏振控制膜及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置。一種用于立體顯示裝置中的二維2D顯示模式/三維3D顯示模式轉(zhuǎn)換的偏振控制膜可以包括：膜基板；多個第一電極和多個第二電極，其交替地布置在所述膜基板上；以及液晶層，其被設(shè)置在具有所述第一電極和所述第二電極的所述膜基板上，所述液晶層填充有納米液晶，所述納米液晶在沒有電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向同性并且在電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向異性。
【專利說明】
偏振控制膜及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及立體顯示裝置，并且更具體地，涉及一種用于二維(2D)顯示模式/三維(3D)顯示模式轉(zhuǎn)換的偏振控制膜以及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置，該偏振控制膜的結(jié)構(gòu)通過改變光學(xué)調(diào)制裝置而得以簡化。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，基于立體視覺原理通過兩只眼睛來獲取立體圖像(S卩，3D圖像)。由于兩只眼睛之間的距離(其大約為65mm)，因此左眼和右眼觀看到略微不同的圖像。由于兩只眼睛之間的距離導(dǎo)致的圖像之間的差被稱為雙眼視差(binocular disparity)。3D立體顯示裝置利用雙眼視差使得左眼能夠觀看到針對左眼的圖像并使得右眼能夠觀看到針對右眼的圖像。
[0003]也就是說，左眼和右眼觀看到不同的2D圖像。這兩幅圖像經(jīng)由視網(wǎng)膜被傳送至大腦。大腦正確地合并這些圖像，以重現(xiàn)3D圖像的深度和真實感。這種能力通常被稱為立體攝影術(shù)(stereography)。采用立體攝影術(shù)的裝置是立體顯示裝置。
[0004]立體顯示裝置可以被分類為眼鏡型裝置或非眼鏡型裝置。
[0005]在眼鏡型立體顯示裝置中，左圖像和右圖像在空間上被分離并顯示，或者左圖像和右圖像在時間上被分離并顯示。然而，在眼鏡型裝置中，觀看者必須佩戴眼鏡來觀看3D圖像。出于這個原因，提出了非眼鏡型立體顯示裝置作為替代方案。
[0006]在非眼鏡型立體顯示裝置中，用于分離左眼圖像和右眼圖像的光軸的光學(xué)裝置(諸如視差屏障或雙凸透鏡)被安裝在顯示屏的前面或后面處，以實現(xiàn)3D圖像。
[0007]然而，在非眼鏡型立體顯示裝置中，3D圖像被顯示，但是不能轉(zhuǎn)換到2D圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明致力于一種偏振控制膜以及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置，該偏振控制膜和立體顯示裝置基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點導(dǎo)致的一個或更多個問題。
[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種用于二維(2D)顯示模式/三維(3D)顯示模式轉(zhuǎn)換的偏振控制膜以及使用該偏振控制膜的立體顯示裝置，該偏振控制膜的結(jié)構(gòu)通過改變光學(xué)調(diào)制裝置而得以簡化。
[0010]本發(fā)明的另外的優(yōu)點、目的和特征將在下面的描述中被部分地闡述，并且對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在查閱下文之后部分地將變得明顯或者可以從本發(fā)明的實踐而得知。通過在書面描述及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
[0011]為了實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中具體體現(xiàn)并廣義描述的，本發(fā)明能夠提供一種偏振控制膜，該偏振控制膜包括:膜基板；多個第一電極和多個第二電極，其交替地布置在所述膜基板上；以及液晶層，其被設(shè)置在具有所述第一電極和所述第二電極的所述膜基板上，所述液晶層填充有當沒有施加電壓時表現(xiàn)出光學(xué)各向同性并且當施加電壓時表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的納米液晶。在納米液晶被分組成液晶組的情況下，納米液晶存在于液晶層中。液晶組中的每一個的長軸具有小于550nm的長度。在沒有配向膜的初始隨機排列中，偏振光是不可見的。液晶組被層壓到膜基板，同時結(jié)合至粘合劑(binder)。
[0012]在本發(fā)明的另一實施方式中，提供了一種立體顯示裝置，該立體顯示裝置包括:顯示面板，其用于顯示圖像；偏振控制膜，其用于覆蓋交替布置的多個第一電極和多個第二電極，所述偏振控制膜包括液晶層，該液晶層填充有當沒有施加電壓時表現(xiàn)出光學(xué)各向同性并且當施加電壓時表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的納米液晶；以及偏振透鏡膜，其設(shè)置在所述偏振控制膜上，所述偏振透鏡膜包括光學(xué)各向異性的透鏡層和具有與所述透鏡層相同的單軸折射率(one-axis refractive index)的光學(xué)各向同性的平整層。
[0013]在該立體顯示裝置中，所述偏振控制膜的第一電極和第二電極可以形成在膜基板上。該膜基板可以與顯示面板或偏振透鏡膜接觸。另選地，所述偏振控制膜的第一電極和第二電極可以被直接設(shè)置在偏振透鏡膜的表面而不是膜基板上。
[0014]要理解的是，本發(fā)明的以上總體描述和以下詳細描述二者是示例性和說明性的，并且旨在提供對要求保護的本發(fā)明的進一步解釋。
【附圖說明】
[0015]附圖被包括以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且被并入本申請且構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式，并且與本說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。附圖中:
[0016]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置的截面圖；
[0017]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的偏振控制膜的截面圖；
[0018]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的偏振控制膜的截面圖；
[0019]圖4A和圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置分別在二維(2D)顯示模式和三維(3D)顯示模式下的操作原理的截面圖；
[0020]圖5A和圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的基于是否施加電壓的納米液晶的排列的截面圖；
[0021]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的偏振控制膜的截面圖；
[0022]圖7是當從上面觀看時根據(jù)本發(fā)明的實施方式的偏振控制膜的俯視圖；
[0023]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的立體顯示裝置的截面圖；以及
[0024]圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的立體顯示裝置的截面圖。
【具體實施方式】
[0025]在下文中，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的偏振控制膜和使用該偏振控制膜的立體顯示裝置。
[0026]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置的截面圖。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置包括:顯示面板100，其用于顯示圖像；偏振控制膜200，其用于覆蓋交替布置的多個第一電極221和多個第二電極222 ;偏振控制膜200，其包括填充有納米液晶的液晶層250 ;以及偏振透鏡膜300，其被設(shè)置在偏振控制膜200上，偏振透鏡膜300包括光學(xué)各向異性的透鏡層310和具有與透鏡層310相同的單軸折射率的光學(xué)各向同性的平整層320。
[0028]粘附層可以被設(shè)置在顯示面板100與偏振控制膜200之間以及偏振控制膜200與偏振透鏡膜300之間。
[0029]本發(fā)明的立體顯示裝置是非眼鏡型顯示裝置。具體而言，偏振控制膜和偏振透鏡膜被層疊在顯示面板上，使得顯示裝置基于三維(3D)顯示模式和二維(2D)顯示模式之間的切換操作而不是使用用于將圖像劃分成左眼圖像和右眼圖像的偏光眼鏡來在3D顯示模式和2D顯示模式下選擇性地顯示圖像。
[0030]在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置中，偏振控制膜200和偏振透鏡膜300被依次設(shè)置在顯示面板100上?；谄窨刂颇?00的開(ON)/關(guān)(OFF)狀態(tài)在3D顯示模式和2D顯示模式下顯示圖像。在3D顯示模式下，從偏振控制膜200發(fā)出光，使得光在與光的振蕩方向垂直的方向上是線偏振的，并且隨后入射到偏振透鏡膜300上。偏振透鏡膜300折射入射光以將入射光劃分成左眼圖像和右眼圖像。另一方面，在2D顯示模式下，偏振控制層200起到一種透明膜的作用。因此，從顯示面板100輸出的圖像在入射光的振蕩方向不改變的狀態(tài)下通過偏振透鏡膜300。
[0031]顯示面板100在2D顯示模式和3D顯示模式下選擇性地顯示圖像。在2D顯示模式下，顯示面板100顯示2D圖像。在3D顯示模式下，顯示面板100另選地在一個屏幕中顯示左眼圖像和右眼圖像。
[0032]顯示面板100可以是液晶顯示面板、有機發(fā)光顯示面板、等離子體顯示面板、場發(fā)射顯示面板或量子點顯示面板。對于液晶顯示面板，光源(諸如背光單元)被設(shè)置在液晶顯示面板下方，以用于將光透射至液晶顯示面板。另一方面，對于其它顯示面板，發(fā)光裝置被設(shè)置在各個面板中，因此可以省略附加的光源。
[0033]例如，在顯不面板100是液晶顯不面板的情況下，顯不面板100可以包括相對的第一基板和第二基板、設(shè)置在第一基板與第二基板之間的液晶層、以及設(shè)置在第一基板和第二基板的后面處的第一偏振板和第二偏振板。包括用于控制每像素的操作和每像素的濾色器的薄膜晶體管的陣列被設(shè)置在面向液晶層的第一基板或第二基板上。
[0034]另一方面，在顯示面板100是有機發(fā)光顯示面板的情況下，包括每像素的薄膜晶體管的薄膜晶體管陣列被設(shè)置在基板上，具有包括第一電極和第二電極以及設(shè)置在第一電極與第二電極之間的發(fā)光層在內(nèi)的有機膜的有機發(fā)光二極管形成在薄膜晶體管陣列上，并且設(shè)置了用于保護薄膜晶體管陣列和有機發(fā)光二極管并用于防止外部濕氣的滲透的屏障。用于阻止外部光的視野的偏振板位于該屏障上。
[0035]在偏振板被設(shè)置在顯示面板100的最上表面處的情況下，偏振控制膜200位于偏振板上。另一方面，在不設(shè)置光學(xué)膜(諸如偏振板)的情況下，偏振控制膜200位于顯示面板100的最上表面上。另外，偏振透鏡膜300位于偏振控制膜200上。
[0036]此外，偏振透鏡膜300包括透鏡層310和平整層320，透鏡層310和平整層320具有不同的光學(xué)性質(zhì)。平整層320覆蓋透鏡層310(其是彎曲的)，使得偏振透鏡膜300的表面是平坦的。根據(jù)情況，可以改變透鏡層310和平整層320的垂直布置。此外，也可以按照如圖1所示的凸透鏡形狀或者按照凹透鏡形狀形成透鏡層310。
[0037]透鏡層310具有半圓柱形的凸透鏡形狀。透鏡層310的內(nèi)部填充有表現(xiàn)出光學(xué)各向異性的材料(諸如液晶和反應(yīng)性聚芳脂的混合物)。填充透鏡層310的材料由于光(諸如紫外光)而硬化。因此，透鏡層310中的液晶被固定在初始排列狀態(tài)下。另外，液晶可以被配向在透鏡層310的特定軸向方向上。
[0038]構(gòu)成透鏡層310的材料(其表現(xiàn)出光學(xué)各向異性)具有不同的長軸折射率I和短軸折射率I。平整層320由表現(xiàn)出光學(xué)各向異性并具有與透鏡層310的長軸折射率I和短軸折射率Iici相同的折射率的材料形成。因此，當入射到偏振透鏡膜300上的光在透鏡層310和平整層320具有不同折射率的軸向方向上振蕩時，由于透鏡層310與平整層320之間的折射率差，光在透鏡層310與平整層320之間的界面處折射，同時通過偏振透鏡膜300并隨后出射(exit)。在這種情形下，可以由于光折射效應(yīng)而顯示立體圖像。另一方面，在入射到偏振透鏡膜300上的光在透鏡層310和平整層320具有相同折射率的軸向方向上振蕩的情形下，在透鏡層310與平整層320之間的界面處沒有折射率差的情況下，入射光根據(jù)入射光的振蕩而出射。
[0039]也就是說，從偏振透鏡膜300出射的光的偏振根據(jù)光在特定軸向方向上的振蕩期間在偏振透鏡膜300的界面處是否存在折射率差來決定。這根據(jù)從偏振控制膜200出射的光的振蕩在與從顯示面板100出射的光的方向不同的方向上是否是線偏振的來決定。
[0040]在下文中，將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的實施方式中的偏振控制膜200的結(jié)構(gòu)和操作。
[0041]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的偏振控制膜的截面圖，并且圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的偏振控制膜的截面圖。
[0042]圖4A和圖4B是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置分別在2D顯示模式和3D顯示模式下的操作原理的截面圖，并且圖5A和圖5B是示出了基于是否施加電壓的納米液晶的排列的截面圖。
[0043]第一實施方式
[0044]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的偏振控制膜200通過在表現(xiàn)出延展性的薄膜基板210 (其與諸如玻璃基板的硬材料不同)上形成第一電極221和第二電極222，并行使用印刷方法并且利用層壓方法將具有在粘合劑251中分散的多個囊(capSUle)255的液晶層250附接到薄膜基板210的頂部而形成。
[0045]膜基板210可以由薄透明塑料材料形成。例如，膜基板210可以由聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)、三乙?；w維素(TAC)或聚碳酸酯(PC)形成。
[0046]各個囊255包括多個納米液晶255a和移動聚合物255b。此外，各個囊255具有表現(xiàn)出比聚合物255b高的硬度的殼，使得囊255彼此分隔開。
[0047]液晶層250能夠如下制造。將單體、囊255、分散劑、表面活性劑和光引發(fā)劑放置在溶劑中以制備混合物。將混合物施加到處于液態(tài)下的具有第一電極221和第二電極222的膜基板210，并且隨后使用紫外線硬化方法使混合物硬化。加速單體的聚合以形成粘合劑251。在粘合劑251中設(shè)置囊255。在這種情況下，用于形成液晶層的液體復(fù)合材料被應(yīng)用到膜基板210并且隨后被硬化，使得液晶層250被化學(xué)地連接至膜基板210。因此，無需在界面處設(shè)置附加的粘附層，并且液晶層250能夠按照薄膜狀形成。用于形成液晶層的液體復(fù)合材料表現(xiàn)出粘性。因此，液體復(fù)合材料不使膜基板210變?nèi)?run down)，并且可以通過在紫外線硬化期間的短時間內(nèi)的聚合而固化。
[0048]在單體的聚合期間，沒有熱量被施加到利用上述制造方法形成的液晶層250的囊255中的納米液晶255a。雖然熱量被施加到納米液晶255a，但是納米液晶255a具有低于相變溫度的溫度。因此，納米液晶255a基于是否施加電壓在各個囊255中可以是可移動的。
[0049]此外，各個囊255的直徑小于可見光的波長。當沒有電壓被施加到第一電極221和第二電極222時，納米液晶255a隨機排列，因此，從下方入射的光出射，而沒有折射率差，因此不存在延遲或折射。也就是說，各個囊255的尺寸可以小于可見光的平均波長550nm。根據(jù)情況，各個囊255的尺寸可以小于可見光的最小波長380nm。各個納米液晶255a的長軸的直徑可以等于或小于各個囊255的直徑。
[0050]此外，普通液晶面板被構(gòu)造成具有如下的結(jié)構(gòu):進一步設(shè)置了與包括電極的基板相對的附加基板，在這些基板之間設(shè)置了液晶，并且這些基板之間的基板邊緣通過封裝構(gòu)件來封裝。不像現(xiàn)有技術(shù)中的普通液晶面板，包括囊255和粘合劑251 (其被硬化)的本發(fā)明的液晶層250能夠被附接到膜基板210，膜基板210具有通過層壓按照膜狀印刷在其上的第一電極221和第二電極222。
[0051]因此，可以省略附加基板和封裝構(gòu)件。另外，囊255表現(xiàn)出初始的光學(xué)各向同性，因而，沒有必要對囊255進行配向。因此，不需要配向膜。
[0052]本發(fā)明的液晶層250能夠通過將包含囊255、粘合劑251、光引發(fā)劑和分散劑的液體材料層壓到膜基板210并利用紫外線硬化方法硬化該液體材料而形成。根據(jù)需要，可以在液體材料中包含溶劑。溶劑在硬化過程中受到影響(v1late)。液體材料中的光引發(fā)劑或分散劑的量可以為液體材料的成分的大約1%。也就是說，制成的液晶層250中的光引發(fā)劑或分散劑的量是微不足道的。液晶層250的主要成分是囊255和硬化的粘合劑251。硬化的液晶層250的囊255和硬化的粘合劑251與膜基板210直接接觸。
[0053]第一電極221和第二電極222彼此平行并在一個方向上延伸。根據(jù)情況，第一電極221和第二電極222可以按照相對于膜基板210的短邊方向具有銳角的傾斜形狀形成?？紤]傾斜形狀，是因為下面的顯示面板的最上面的偏振板的透射軸與膜基板的短邊不平行或不垂直但是成銳角傾斜。在下面的顯示面板沒有被設(shè)置有具有特定透射軸的偏振板的情況下，第一電極221和第二電極222可以與膜基板的短邊平行或垂直。
[0054]第一電極221和第二電極222連接到能夠提供不同電壓的電壓源500，使得在第一電極221和第二電極222之間產(chǎn)生橫向電場。為了在2D顯示模式和3D顯示模式之間切換，電壓源500連接到控制器550。
[0055]此外，膜基板210上的第一電極221和第二電極222由金屬或表現(xiàn)出導(dǎo)電性的有機材料形成。例如，第一電極221和第二電極222可以由光屏蔽金屬(諸如銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)或其化合物)形成。另選地，第一電極221和第二電極222可以由表現(xiàn)出導(dǎo)電性的有機材料(諸如碳納米管(CNT)或石墨烯)形成。另外，可以使用透明電極。
[0056]此外，能夠使用金屬印刷法形成第一電極221和第二電極222。這是因為難以在膜基板210上形成金屬，膜基板210表現(xiàn)出比與普通濺射法一起使用的玻璃基板高的延展性和低的耐熱性。
[0057]然而，形成第一電極221和第二電極222的方法不限于印刷方法。根據(jù)需要，第一電極221和第二電極222可以通過濺射來形成。也可以使用其它方法，只要工藝沒有被明確限制即可。
[0058]在金屬印刷法的第一示例中，膜基板被安裝在臺(stage)中，在膜基板的整個表面上形成金屬材料，在膜基板上乳輥其表面上形成有特定突出圖案的硅酮橡皮布(blanket)，使得該特定突出圖案被轉(zhuǎn)印到膜基板，并且金屬材料根據(jù)突出圖案被部分地曝光，以形成第一電極和第二電極。
[0059]在金屬印刷法的第二示例中，制備具有特定凹部和凸部的模具(mold)，將該模具接合到其表面處形成有圖案限定材料的膜基板，使得與模具的凹部相對應(yīng)的圖案限定層形成在膜基板上，膜基板的除圖案限定層以外的區(qū)域填充有液體金屬墨水，并且液體金屬墨水被硬化以形成第一電極和第二電極。在這種情況下，可以在形成第一電極和第二電極之后去除圖案限定層。
[0060]形成第一電極221和第二電極222的方法不限于上述示例?？梢允褂酶鞣N其它方法來形成第一電極221和第二電極222，只要膜基板不被損壞即可。
[0061]此外，第一電極221和第二電極222具有0.1 μπι至10 μπι的寬度?？梢愿淖兊谝浑姌O221和第二電極222的寬度，只要圖案不被切割同時開口率不會降低即可。
[0062]此外，還可以在液晶層250和偏振透鏡膜300之間設(shè)置粘附層，或者液晶層250的表面可以與偏振透鏡膜300直接接觸。更具體地，構(gòu)成液晶層250的粘合劑251和囊255可以與偏振透鏡膜300或粘附層的一個表面接觸。
[0063]當沒有電壓被施加到第一電極221和第二電極222時，各個囊255中的納米液晶255a隨機排列，如圖5A所示。另一方面，當電壓被施加到第一電極221和第二電極222時，各個囊255中的納米液晶255a橫向排列，如圖5B所示。也就是說，各個囊255中的納米液晶255a基于電壓是否被施加到第一電極221和第二電極222可以是可移動的。
[0064]此外，納米液晶255a的尺寸非常小。當光通過填充有包含納米液晶255a和粘合劑251在內(nèi)的囊255的液晶層250時，如圖4A所示，在沒有施加電壓的狀態(tài)下，納米液晶255a隨機排列，光在與光已經(jīng)無偏振地通過顯示面板100的狀態(tài)相同的狀態(tài)下通過液晶層250。在這種情況下，液晶層250表現(xiàn)出光學(xué)各向同性。也就是說，在下面的顯示面板110中在第一方向上振蕩的線偏振光無偏振地從偏振控制膜200出射。在偏振透鏡膜300中，在第一方向上振蕩的光在透鏡層310和平整層320的對應(yīng)軸之間沒有折射率差。最后，在第一方向上振蕩的光在沒有改變的情況下從偏振透鏡膜300出射，以便顯示2D圖像。也就是說，在2D顯示模式下，從顯示面板100出射的2D圖像在沒有改變的情況下通過偏振控制膜200和偏振透鏡膜300。
[0065]此外，如圖4B和圖5B所示，各個納米液晶255a具有正折射率。當在3D顯示模式下施加電壓時，納米液晶255a沿著電場排列。當向液晶層250施加電壓時，不同的電壓被施加到并排布置的第一電極221和第二電極222，因此在第一電極221和第二電極222之間產(chǎn)生橫向電場。從而，納米液晶255a沿著橫向電場排列。因此，產(chǎn)生了雙折射。從而，在第一方向上振蕩的光在與第一方向垂直的第二方向上是偏振的。最后，相對于入射光線偏振90度的光從偏振透鏡膜300出射。
[0066]也就是說，在3D顯示模式下，根據(jù)偏振控制膜200的切換操作使從顯示面板100出射的左眼圖像和右眼圖像偏振成線偏振90度的光。線偏振光從偏振控制膜200出射。在偏振透鏡膜300中，由于透鏡層310與平整層320之間的折射率差，線偏振光在透鏡層310與平整層320之間的界面處折射。光會聚到觀看者的左眼和右眼。因此，左眼圖像和右眼圖像被觀察者分別觀察到，結(jié)果觀察者辨認出立體圖像。在這種情況下，透鏡層310在縱向方向(穿過圖中的紙的方向)上具有長軸折射率I，透鏡層310具有半圓柱形透鏡在第一方向上并排布置的形狀，并且在與縱向方向相交的第一方向上具有短軸折射率η。。平整層320由表現(xiàn)出光學(xué)各向異性并具有與透鏡層310的長軸折射率I相同的折射率的材料形成。
[0067]當偏振控制膜200被開啟時，由于透鏡層310與平整層320之間的折射率差，在線偏振狀態(tài)下入射到偏振透鏡膜300上并在透鏡層310的縱向方向上振蕩的光在透鏡層310與平整層320之間的界面處折射。另一方面，當偏振控制膜200被關(guān)閉時，在與縱向方向垂直的方向上振蕩的光在透鏡層310與平整層320之間的界面處不折射，因為透鏡層310與平整層320之間沒有折射率差。通過這種方式，能夠選擇性地顯示2D圖像和3D圖像。
[0068]第二實施方式
[0069]圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的偏振控制膜的截面圖。
[0070]如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的偏振控制膜中，第一電極221和第二電極222按照與第一實施方式中的方式相同的方式形成在膜基板210上。
[0071]第二實施方式與第一實施方式的不同之處在于:多個納米液晶被分組成液晶組260，這些液晶組260被塞滿以構(gòu)成液晶層270。
[0072]在這種情況下，液晶層270中的納米液晶260a和粘合劑262可以與膜基板210直接接觸。
[0073]即使在這種情況下，各個液晶組260中的納米液晶260a在電壓施加到第一電極221和第二電極222時隨機排列，而在沒有電壓施加到第一電極221和第二電極222時橫向排列。
[0074]也就是說，液晶層270與第一實施方式的液晶層250在結(jié)構(gòu)上不同。然而，液晶層270基于是否施加電壓的開啟/關(guān)閉操作與第一實施方式的液晶層250的開啟/關(guān)閉操作是相同的。
[0075]液晶層270通過如下操作而形成:利用包含納米液晶、單體、光引發(fā)劑和分散劑的液體材料涂覆具有第一電極221和第二電極222的膜基板210，并且對液體材料施加紫外光以用于相分離，使得納米液晶被分組成可移動的球形液晶組260。在液晶層270的形成期間，單體通過聚合相互結(jié)合以構(gòu)成粘合劑。粘合劑在將球形液晶組限制在粘合劑中的狀態(tài)下被硬化。
[0076]在這種情況下，液晶組260不具有相同的形狀。在相分離期間，液晶組260可以具有不同數(shù)目的納米液晶或不同的形狀。
[0077]在第一實施方式和第二實施方式中，粘合劑在將液晶層中的囊或具有納米液晶的液晶組260限制在具有粘性并能夠被聚合的粘合劑中的狀態(tài)下被硬化。因此，能夠?qū)⒁壕?70按照薄膜狀附接至膜基板210，而無需用于封裝液晶的附加結(jié)構(gòu)。
[0078]按照與第一實施方式的囊中的方式相同的方式，各個液晶組260包含納米液晶。當沒有施加電壓時，納米液晶隨機排列。當施加電壓時，納米液晶沿著第一電極與第二電極之間的橫向電場排列。各個納米液晶的直徑可以小于550nm。根據(jù)情況，各個納米液晶的直徑可以小于可見光的最小波長380nm。
[0079]也就是說，與普通液晶面板中包含的液晶不同，本發(fā)明的實施方式的各個液晶組260中包含的各個納米液晶是小液晶，其長軸的長度小于550nm。當沒有電壓被施加到第一電極221和第二電極222時，納米液晶隨機排列。因此，從下面的顯示面板100入射的光在光的振蕩方向不被改變的情況下從液晶層270出射。
[0080]當電壓被施加到第一電極221和第二電極222時，納米液晶在與第一電極和第二電極的縱向方向(穿過紙的方向)垂直的橫向方向上排列。因此，通過液晶層270的光被雙折射。所以，在第一方向上振動的光在與第一方向垂直的第二方向上是偏振的。相對于入射光線偏振90度的光從液晶層270出射。在偏振透鏡膜300中，由于透鏡層310與平整層320之間在第二方向上的折射率差，線偏振光在透鏡層310與平整層320之間的界面處折射。最終的圖像被分離成左眼圖像和右眼圖像，該左眼圖像和右眼圖像分別由觀看者識另U。因此，立體圖像是可見的。
[0081]第三實施方式
[0082]圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的偏振控制膜的截面圖。
[0083]如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的偏振控制膜200包括膜基板210、交替布置在膜基板210上的多個第一電極221和多個第二電極222、以及在包括第一電極221和第二電極222的膜基板210上布置的液晶層，該液晶層包括與粘合劑282結(jié)合的液晶組280，液晶組280的長軸的直徑小于550nm。
[0084]第三實施方式與第一實施方式和第二實施方式的相同之處在于:液晶層包括液晶組280，并且通過層壓而形成在包括第一電極221和第二電極222的膜基板210上；而第三實施方式與第一實施方式和第二實施方式的不同之處在于:配向膜285被設(shè)置在包括第一電極221和第二電極222的膜基板210上，以用于在沒有施加電壓時引發(fā)特定初始配向。
[0085]在這種情況下，配向膜285的初始方向與各個液晶組280中的液晶280a由于不同的電壓被施加到第一電極221和第二電極222時產(chǎn)生的橫向電場而排列的方向不同。例如，如圖6所示，初始配向相對于第一電極221和第二電極222的縱向方向成銳角傾斜；然而，本發(fā)明不限于此。可以不同地限定配向膜285的配向方向，只要在施加電壓時各個液晶組280中的液晶280a不同地排列即可。
[0086]圖7是示出當從上面觀看根據(jù)本發(fā)明的實施方式的偏振控制膜的示例的俯視圖。
[0087]如圖7所示，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的偏振控制膜200中，第一電極221和第二電極222可以在第一電極221和第二電極222相對于膜基板210的短邊方向成銳角傾斜的狀態(tài)下并排布置在膜基板210上?？紤]第一電極221和第二電極222的這種布置是因為下面的顯示面板100的最上面的偏振板的偏振軸相對于顯示面板100的板的短邊成銳角傾斜。在下面的顯示面板沒有被設(shè)置有偏振板或者偏振板具有不同的偏振軸方向的情況下，第一電極221和第二電極222的縱向方向可以與膜基板100的短邊平行或垂直，或者可以調(diào)節(jié)第一電極221和第二電極222的傾斜角。此外，第一電極221和第二電極222的布置不限于以上示例。第一電極221和第二電極222可以在第一電極221和第二電極222并排的狀態(tài)下被布置成鋸齒狀。
[0088]此外，不同的電壓可以被施加到第一電極221和第二電極222。為此，在第一電極221和第二電極222的外部處設(shè)置用于將被施加有相同電壓的第一電極221互連的第一連接線221a以及用于將第二電極222互連的第二連接線222a。第一連接線221a和第二連接線222a分別連接到不同的焊盤電極221b和222b。焊盤電極221b和222b連接到電壓源500 (參見圖2和圖3)，用于接收電壓信號。
[0089]此外，可以基于第一電極和第二電極之間的距離、第一電極和第二電極中的每一個的寬度、當施加電壓時納米液晶的An以及液晶層的厚度來改變第一電極與第二電極之間的電壓差。然而，本發(fā)明不限于以上條件。
[0090]在下文中，將描述本發(fā)明的立體顯示裝置的其它實施方式。
[0091]圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的立體顯示裝置的截面圖。
[0092]除了圖1中的偏振控制膜200被反轉(zhuǎn)，使得膜基板210與偏振透鏡膜300相鄰以夕卜，圖8中的立體顯示裝置與圖1中的立體顯示裝置在構(gòu)造上相同。
[0093]也就是說，膜基板210與液晶層250之間的垂直關(guān)系不影響根據(jù)本發(fā)明的實施方式的立體顯示裝置的光學(xué)特性。
[0094]如圖8所示，第一粘附層410和第二粘附層420被設(shè)置在偏振控制膜200的相對的表面處。粘附層410附接到液晶層250和顯示面板100。第二粘附層420附接到膜基板210和偏振透鏡膜300。
[0095]在這種情況下，液晶層250經(jīng)由第一粘附層410附接到下面的顯示面板100。因此，構(gòu)成液晶層250的粘合劑251和囊255與第一粘附層410直接接觸。膜基板210的沒有印刷第一電極和第二電極的表面與第二粘附層420接觸。
[0096]另外，圖8中的立體顯示裝置的偏振控制膜200的液晶層250與如圖2所示的第一實施方式的偏振控制膜的液晶層250相同；然而，本發(fā)明不限于此。按照與第二實施方式中的方式相同的方式，液晶組可以被塞滿以構(gòu)成液晶層。
[0097]在本發(fā)明的立體顯示裝置中，可以如同第一實施方式和第二實施方式中那樣構(gòu)造控制偏振的偏振控制膜200 ;然而，本發(fā)明不限于此。例如，用于控制折射率的液體材料可以使用輥至輥的方法按照膜狀施加到膜基板，并且隨后被硬化以形成用于調(diào)節(jié)折射率的固體薄膜層。在這種情況下，用于調(diào)節(jié)折射率的固體薄膜層的折射率基于是否施加電壓而改變。當沒有施加電壓時，用于調(diào)節(jié)折射率的固體薄膜層具有光學(xué)各向同性。另一方面，當施加電壓時，用于調(diào)節(jié)折射率的固體薄膜層起到將出射光引導(dǎo)至與入射光的振蕩方向交叉的光的振蕩方向上的作用。
[0098]液晶層250包括具有納米液晶和粘合劑的多個液晶組。按照與囊中的方式相同的方式，各個液晶組(液晶聚合)可以具有殼體，通過該殼體，液晶組彼此分隔開。另選地，納米液晶可以由于納米液晶之間基于相分離的結(jié)合而聚合，而無需附加的殼體或聚合物材料。
[0099]圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的立體顯示裝置的截面圖。
[0100]在該實施方式中，制備偏振透鏡膜300，并且隨后在偏振透鏡膜300的一個表面處直接形成第一電極221和第二電極222。在該實施方式中，從偏振控制膜省略膜基板。
[0101]第一電極221和第二電極222可以利用印刷法由銅、銀、金、鋁、鉻或其化合物形成。能夠精密地調(diào)節(jié)第一電極221和第二電極222的寬度和間距(pitch)。另外，不需要如同濺射工藝中那樣的耐熱性和耐沖擊性。因此，偏振透鏡膜300不需要與玻璃基板對應(yīng)的硬度。在印刷工藝中，即使在偏振透鏡膜300的硬度對應(yīng)于普通塑料膜的硬度的情況下也能夠形成圖案。
[0102]在這種情況下，液晶層250通過將納米液晶與聚合物一起包含在囊中并將囊放置在粘合劑中而形成，如同圖8中的示例中一樣。另選地，如同偏振控制膜的第二實施方案中一樣，具有液晶的多個液晶組被塞滿并在粘合劑中彼此結(jié)合以形成液晶層250。在這種情況下，液晶層250的囊或液晶組中的納米液晶和粘合劑與偏振透鏡膜300的一個表面接觸。
[0103]另外，在以上實施方式中，偏振控制層200被驅(qū)動以在沒有施加電壓時用于2D顯示并且在施加電壓時用于3D顯示。然而，根據(jù)需要，可以改變偏振控制膜外部的顯示面板的偏振板的偏振軸或者偏振透鏡膜的層之間的折射率各向異性，使得施加電壓時的顯示狀態(tài)和沒有施加電壓時的顯示狀態(tài)被反轉(zhuǎn)，即，當施加電壓時，在2D顯示模式下顯示圖像，而當沒有施加電壓時，在3D顯示模式下顯示圖像。
[0104]從以上描述顯而易見的是，本發(fā)明的偏振控制膜和使用該偏振控制膜的立體顯示裝置能夠具有以下效果。
[0105]第一，根據(jù)基于是否施加電壓的切換來控制偏振。因此，能夠基于是否施加電壓在2D顯示與3D顯示之間切換。
[0106]第二，通過利用液體型液晶復(fù)合材料涂覆液晶層用并利用層壓法使該材料硬化來構(gòu)造偏振控制膜。因此，不需要附加的封裝構(gòu)件和相對板(counter-board)，因而偏振控制膜的結(jié)構(gòu)得以簡化。
[0107]第三，偏振控制膜的液晶層由納米液晶構(gòu)成。納米液晶的尺寸非常小。因此，在當沒有施加電壓時納米液晶隨機排列的狀態(tài)下，不會引起入射光的偏振，結(jié)果可得到光學(xué)各向同性。當施加電壓時，產(chǎn)生雙折射以引發(fā)偏振。
[0108]第四，普通液晶面板的所有層都具有移動性，結(jié)果，當液晶面板由于外力而彎曲時，單元間隙被破壞。另一方面，在本發(fā)明的實施方式的偏振控制膜中，用于液晶層的納米液晶被包含在多個囊或納米液晶組中，使得納米液晶僅在各個囊或液晶組中不同地排列。也就是說，囊或納米液晶組被限制在固定的粘合劑中或者粘合劑被填充在囊或納米液晶組之間以塞滿囊或納米液晶組。因此，設(shè)置在膜上的偏振控制膜的厚度能夠由于粘合劑的堅硬而保持一致。也就是說，當施加外力時，單元間隙幾乎不改變，因此偏振控制膜能夠在彎曲之后很容易地返回到初始狀態(tài)。
[0109]第五，由于納米液晶的特性，當沒有施加電壓時，納米液晶表現(xiàn)出光學(xué)各向同性。與傳統(tǒng)液晶面板的偏振控制結(jié)構(gòu)相比，能夠省略用于引導(dǎo)液晶的初始排列的配向膜。因此，不需要限定摩擦方向。所以，偏振控制膜的結(jié)構(gòu)得以簡化，并且偏振控制膜的處理成本減少。
[0110]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明進行各種修改和變型。因此，本發(fā)明旨在涵蓋本發(fā)明的修改和變型，只要它們落在所附權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)即可。
[0111]相關(guān)申請的交叉引用
[0112]本申請要求2014年9月30日在韓國提交的韓國專利申請N0.10-2014-0131948的權(quán)益，通過引用將其并入本文，如同在本文中充分闡述一樣。
【主權(quán)項】
1.一種偏振控制膜，該偏振控制膜包括: 膜基板； 多個第一電極和多個第二電極，該多個第一電極和該多個第二電極被交替地布置在所述膜基板上；以及 液晶層，該液晶層被設(shè)置在具有所述第一電極和所述第二電極的所述膜基板上，所述液晶層填充有納米液晶，所述納米液晶在沒有電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向同性并且在電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向異性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述液晶層包括具有所述納米液晶的多個液晶組，并且所述多個液晶組中的每一個中的所述納米液晶基于是否施加電壓而不同地排列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振控制膜，其中，所述多個液晶組中的每一個的長軸具有小于550nm的直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振控制膜，其中，所述液晶組被層壓到所述膜基板并結(jié)合至粘合劑，以形成所述液晶層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏振控制膜，其中，所述液晶層中的所述納米液晶和所述粘合劑與所述膜基板直接接觸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述多個液晶組中的每一個按照微囊的形式設(shè)置，所述納米液晶與聚合物一起被包含在多個微囊中，并且所述微囊被層壓到所述膜基板并結(jié)合至粘合劑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏振控制膜，其中，所述液晶層中的所述微囊和所述粘合劑與所述膜基板直接接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振控制膜，該偏振控制膜還包括: 電壓源，其用于向所述第一電極和所述第二電極施加不同的電壓；以及 控制器，其用于控制所述電壓源開啟/關(guān)閉。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述第一電極和所述第二電極彼此平行，并且在相對于所述膜基板的短邊方向具有銳角的傾斜形狀中的一個方向上延伸。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振控制膜，其中，所述第一電極和所述第二電極由銅、銀、金、鋁、或鉻、或者它們的化合物形成。11.一種偏振控制膜，該偏振控制膜包括: 膜基板； 多個第一電極和多個第二電極，該多個第一電極和該多個第二電極被交替地布置在所述膜基板上；以及 液晶層，該液晶層被設(shè)置在具有所述第一電極和所述第二電極的所述膜基板上，所述液晶層被填充有結(jié)合至粘合劑的多個液晶組，所述液晶組中的每一個的長軸具有小于550nm的直徑。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的偏振控制膜，該偏振控制膜還包括配向膜，該配向膜被設(shè)置在具有所述第一電極和所述第二電極的所述膜基板上。13.一種立體顯示裝置，該立體顯示裝置包括: 顯示面板，該顯示面板用于顯示圖像； 偏振控制膜，該偏振控制膜包括多個第一電極和多個第二電極以及液晶層，該多個第一電極與該多個第二電極被交替地布置，該液晶層覆蓋所述第一電極和所述第二電極，并且填充有納米液晶，所述納米液晶在沒有電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向同性并且在電壓被施加到所述第一電極和所述第二電極時表現(xiàn)出光學(xué)各向異性；以及 偏振透鏡膜，該偏振透鏡膜被設(shè)置在所述偏振控制膜上，該偏振透鏡膜包括光學(xué)各向異性的透鏡層以及單軸折射率與所述光學(xué)各向異性的透鏡層相同的光學(xué)各向同性的平整層。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的立體顯示裝置，其中，所述偏振控制膜的所述第一電極和所述第二電極與所述偏振透鏡膜的表面直接接觸。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的立體顯示裝置，其中，所述第一電極和所述第二電極被直接印刷在所述偏振透鏡膜的所述表面上。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的立體顯示裝置，其中，所述液晶層包括粘合劑以及具有所述納米液晶的多個液晶組，并且所述液晶層被按照膜狀層壓到所述偏振透鏡膜的所述表面，在所述液晶層中，所述液晶組被分散在所述粘合劑中。17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的立體顯示裝置，其中，所述偏振控制膜還包括與所述偏振透鏡膜接觸的膜基板，并且所述第一電極和所述第二電極以及所述液晶層位于所述膜基板上。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的立體顯示裝置，其中，所述第一電極和所述第二電極被印刷在所述膜基板的表面上。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的立體顯示裝置，其中，所述液晶層包括粘合劑以及具有所述納米液晶的多個液晶組，并且所述液晶層被按照膜狀層壓到所述膜基板的所述表面，在所述液晶層中，所述液晶組被分散在所述粘合劑中。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的立體顯示裝置，其中，所述偏振控制膜的所述液晶層的沒有設(shè)置所述第一電極和所述第二電極的表面經(jīng)由粘附層附接到所述顯示面板。
【文檔編號】G02F1/1333GK105892119SQ201410858210
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月24日
【發(fā)明人】尹娥羅, 姜勛, 李榮福
【申請人】樂金顯示有限公司