CN102830546B - 3d显示装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D显示装置及其制作方法。3D显示装置包括显示基板、阵列基板和位于所述显示基板和阵列基板之间的液晶，显示基板包括第一基板、相位延迟层以及第一偏光片，相位延迟层设置在基板入光侧的表面，相位延迟层包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹和多条黑矩阵，任意两个相邻的相位延迟层条纹之间以及整个相位延迟层条纹的周边设置黑矩阵，第一偏光片设置在相位延迟层入光侧的表面，相位延迟层条纹包括光取向层和液晶分子层，光取向层设置在基板入光侧的表面，液晶分子层设置在光取向层和黑矩阵形成的空间内。该3D显示装置的3D效果的可视角范围不受第一基板厚度的影响，从而使显示装置达到近似全视角范围的3D效果。

Description

3D显示装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种3D显示装置及其制作方法。

背景技术

随着三维（以下简称3D）显示技术的不断进步，新一代3D成像技术FPR（Film-typePatternedRetarder）3D技术应用而生。FPR3D技术是将3D画面通过显示器上面的相位延迟层分解为左、右两个独立的画面，再通过偏光式3D眼镜将画面反应给人的大脑形成3D影像。

在目前的FPR3D液晶显示装置中，如图1所示，为现有FPR3D液晶显示装置的部分结构及成像示意图，周期性排列设置的相位延迟（patternretarder）层3设置在玻璃基板2的外侧，即设置在液晶盒的外侧，黑矩阵（blackmatrix）1设置在玻璃基板2的内侧。在液晶显示装置的水平方向周期性相位延迟层交互设置有右偏光区域和左偏光区域，向这些区域分别投射相应的右眼用影像和左眼用影像。在眼镜上采用圆偏光滤光片，使右眼和左眼可看到不同的影像。FPR3D技术因其成本低、无闪烁、眼镜重量轻等优点，成为了3D显示领域最重要的技术之一。

然而，研究表明，FPR的3D效果可视角度受黑矩阵1的厚度以及玻璃基板厚度的影响。图1中位于下方的三角形所覆盖的区域为能够看到3D效果的区域。三角形的短边a的长度与黑矩阵1的宽度成正比例关系，即，黑矩阵1的宽度越厚，三角形的短边a的长度越长，3D效果可视角度θ越大。然而，黑矩阵1的宽度不能无限增大。因此，在实际使用过程中，黑矩阵1的宽度基本固定，即三角形的短边a的长度固定。三角形的的长边b与玻璃厚度成正比关系，即玻璃厚度越厚，三角形的的长边b越长，3D效果可视角度θ越小。对于目前较为普遍的厚度为0.7T（毫米）的玻璃基板而言，FPR的3D效果可视角度θ仅为±10°左右，3D效果并不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种3D显示装置及其制作方法，其可以获得近似全视角范围内的3D效果。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种3D显示装置，包括显示基板、阵列基板和位于所述显示基板和阵列基板之间的液晶层，所述显示基板包括第一基板、相位延迟层、第一偏光片和第一取向层，所述相位延迟层设置在所述第一基板的内表面，所述相位延迟层包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹和多条黑矩阵，任意两个相邻的所述相位延迟层条纹之间以及整个所述相位延迟层条纹的周边设置所述黑矩阵，所述第一偏光片设置在所述相位延迟层的内表面，所述第一取向层位于所述第一偏光片的内表面；

所述相位延迟层条纹包括光取向层和液晶分子层，所述光取向层设置在所述第一基板的内表面，所述液晶分子层设置在所述光取向层和所述黑矩阵形成的空间内；

所述阵列基板包括第二基板、彩膜和第二偏光片，所述彩膜设置在所述第二基板的内表面，所述第二偏光片设置在所述第二基板的外表面。

其中，任意相邻两行所述光取向层的取向分别为45°和-45°。

其中，所述黑矩阵的厚度为0.96～1.56μm。

其中，所述黑矩阵的厚度为1.4μm。

其中，所述第一偏光片为贴合在一起的三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层，或者为贴合在一起的三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层，而且所述三醋酸纤维素层与所述相位延迟层相邻。

本发明还提供一种3D显示装置的制作方法，包括以下步骤：

提供第一基板；

通过构图工艺，在所述第一基板的内表面形成黑矩阵；

在所述基板的内表面且未形成有黑矩阵的区域形成光敏材料层；

用线偏振紫外光照射光敏材料层形成所述光取向层，并使任意相邻两行所述光取向层取向的不同；

在所述光取向层和所述黑矩阵形成的空间内形成液晶分子层，所述光取向层和所述液晶分子层形成了周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹，而且所述黑矩阵和所述相位延迟层条纹构成相位延迟层；

在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片；

在所述第一偏光片入光侧的表面形成第一取向层；

制作阵列基板，将所述阵列基板和所述显示基板之间形成液晶并对盒。

其中，在所述通过构图工艺在所述第一基板的内表面形成黑矩阵中，所述黑矩阵的厚度为0.96～1.56μm。

其中，所述用线偏振紫外光照射形成所述光取向层，并使任意相邻两行所述光取向层的取向不同，包括：先用遮光板将奇数行所述光取向层所在区域遮挡，对偶数行所述光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将偶数行所述光取向层所在区域遮挡，对奇数行所述光取向层所在区域进行曝光；或者，先用遮光板将偶数行所述光取向层所在区域遮挡，对奇数行所述光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将奇数行所述光取向层所在区域遮挡，对偶数行所述光取向层所在区域进行曝光；从而使任意相邻两行所述光取向层形成不同取向。

其中，任意两行相邻的所述光取向层的取向分别为45°和-45°

其中，所述第一偏光片包括三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层，所述在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片，包括：

提供三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层；

将所述三醋酸纤维素层和所述聚乙烯醇层贴合在一起形成所述第一偏光片；

将所述第一偏光片贴在所述相位延迟层的内表面，并使所述三醋酸纤维素层与所述相位延迟层相邻；

或者，将三醋酸纤维素层和所述聚乙烯醇层依次叠置在所述相位延迟层的内表面，从而在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片。

其中，所述第一偏光片包括三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层，所述在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片，包括：

提供三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层；

依次将所述三醋酸纤维素层、所述聚乙烯醇层和所述三醋酸纤维素层贴合在一起形成所述第一偏光片；

将所述第一偏光片贴在所述相位延迟层的内表面；

或者，将三醋酸纤维素层、所述聚乙烯醇层和所述三醋酸纤维素层依次叠置在所述相位延迟层的内表面，从而在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的3D显示装置包括显示基板、阵列基板和位于所述显示基板和阵列基板之间的液晶层，显示基板包括第一基板、相位延迟层、第一偏光片和第一取向层，相位延迟层设置在所述第一基板的内表面，即将相位延迟层设置在液晶盒内部，所述相位延迟层包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹和多条黑矩阵，任意两个相邻的所述相位延迟层条纹之间以及整个所述相位延迟层条纹的周边设置所述黑矩阵，使得显示装置发射的光线不经过第一基板而直接照射到相位延迟层，使第一基板的厚度不再影响3D效果的可视角范围，即缩短了图1所示三角形的长边的长度，从而增大了显示装置的视角范围，并使3D显示装置的3D效果近似达到全视角范围。

本发明提供的3D显示装置的制作方法，将相位延迟层设置在液晶盒内部，使得3D效果的可视角范围不再受玻璃基板厚度的影响，从而使3D显示装置的3D效果近似达到全视角范围。

附图说明

图1为现有FPR3D液晶显示装置的部分结构及成像示意图；

图2为本发明实施例3D显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例3D显示装置的3D效果的视觉范围示意图；

图4为本发明实施例显示基板的制作方法流程图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的3D显示装置及其制作方法进行详细描述。

图2为本发明实施例3D显示装置的结构示意图。如图2所示，3D显示装置包括显示基板21和阵列基板22，显示基板21和阵列基板22对盒形成一体，且在显示基板21和阵列基板22之间填充有液晶层23。

本实施例提供的显示基板21包括第一基板211、相位延迟层213′第一偏光片214以及第一取向层215。其中，相位延迟层213′设置在第一基板211的内表面（即靠近液晶一侧的表面），第一偏光片214设置在相位延迟层213′的内表面。

需要指出的是，这里所指的内表面和下文中提及的与显示基板有关部件的内表面均是指靠近阵列基板22（或液晶）一侧的表面，下文中提及的与阵列基板有关部件的内表面均是指靠近显示基板21（或液晶）一侧的表面。

相位延迟层213′包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹213和多条黑矩阵212。在第一基板211的内表面任意两个相邻的相位延迟层条纹213之间以及整个相位延迟层条纹213的周边设置黑矩阵212，黑矩阵212用于遮挡其左侧和右侧相位差延迟条纹213所发射出的光线，避免左眼图形光线射入观看者的右眼，以及避免右眼图像光线射入观看者的左眼而导致串扰。黑矩阵212的厚度为0.96～1.56μm，优选1.4μm，以使黑矩阵既不影响对液晶盒漏光的吸收，又可以使相位延迟层213′达到理想的相位延迟。

在本实施例中，相位延迟层条纹213包括光取向层213a和液晶分子层213b。其中，光取向层213a设置在第一基板211的内表面，液晶分子层213b设置在光取向层213a和黑矩阵212形成的空间内。任意两行相邻的光取向层213a的方向分别为45°和-45°。

光取向层213a采用添加有光反应基团的聚酰亚胺制作，光反应基团用于光取向，其可以为肉桂酸基团或偶氮基团等光反应基团。

第一偏光片214设置在相位延迟层213′的内表面，换言之，将相位延迟层213′设置在第一基板211和第一偏光片214之间。

第一偏光片214包括贴合（叠置）在一起的三醋酸纤维素层214a和聚乙烯醇（polyvinylalcohol，简称为PVA）层214b。在将第一偏光片214贴合（叠置）在相位延迟层213′的内表面时，使三醋酸纤维素层214a与相位延迟层213′相邻。第一偏光片214还可以是依次贴合（或叠置）的三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层，即将三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层依次贴合（或叠置）在一起形成第一偏光片214。

第一取向层215设置在第一偏光片214的内表面。

在本实施例中，阵列基板22包括第二基板221、彩膜222、第二取向层223、阵列排布的像素单元（图中未示出）、栅线（图中未示出）以及数据线（图中未示出），其中，彩膜222设置在第二基板221内表面，第二取向层223设置在彩膜222的内表面。

在第二基板221的外侧还设有第二偏光片（图中未示出）。第一基板211和第二基板221可以为玻璃基板或其它能够适用于显示装置的透明基板，如塑料、树脂或者石英。

图3为本发明实施例提供的3D显示装置的3D效果的视觉范围示意图。由图3可知，本发明实施例提供的3D显示装置的3D效果视觉范围近似全视角范围。

本实施例提供的3D显示装置包括显示基板、阵列基板和位于所述显示基板和阵列基板之间的液晶层，显示基板包括第一基板、相位延迟层、第一偏光片和第一取向层，将相位延迟层设置在所述第一基板的内表面，即将相位延迟层设置在液晶盒内部，所述相位延迟层包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹和多条黑矩阵，任意两个相邻的所述相位延迟层条纹之间以及整个所述相位延迟层条纹的周边设置所述黑矩阵，使得显示装置发射的光线不经过第一基板而直接照射到相位延迟层，使玻璃基板的厚度不再影响3D效果的可视角范围，即缩短了图1所示三角形的长边的长度，从而增大了显示装置的视角范围，并使显示装置的3D效果近似全视角范围。

本实施例还提供一种3D显示装置的制作方法，其主要包括显示基板的制作和阵列基板的制作。图4为本发明实施例显示基板的制作方法的流程图。如图4所述，显示基板的制作步骤包括：

步骤S1，提供第一基板。

第一基板可以为玻璃基板，也可以选用塑料、树脂或者石英等其它透明的基板。

步骤S2，通过构图工艺，在第一基板的内表面形成黑矩阵。

在步骤S2中，黑矩阵可以通过以下方式形成，即，在第一基板的内表面涂覆一层掺有炭黑的树脂层，掺有炭黑的树脂层的厚度为0.96～1.56μm，优选1.4μm，然后通过掩膜、曝光、显影、刻蚀形成黑矩阵。当然，黑矩阵还可以通过打印或丝网印刷等方式形成。

步骤S3，在第一基板的内表面且未形成有黑矩阵的区域制作相位延迟层条纹。

本实施例中，相位延迟层条纹包括光取向层和液晶分子层，因此，步骤S3包括：

步骤S31，在第一基板的内表面且未形成黑矩阵的区域涂覆或沉积光敏材料层。

本实施例可以通过涂覆或沉积等方式在第一基板的内表面且未形成黑矩阵的区域形成光敏材料层。光敏材料层可以采用光敏性树脂形成。

步骤S32，用线偏振紫外光照射光敏材料层形成光取向层，并使任意两行相邻的所述光取向层的取向不同。

在步骤S32中，先用遮光板将奇数行光取向层所在区域遮挡，对偶数行光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将偶数行光取向层所在区域遮挡，对奇数行光取向层所在区域进行曝光，从而使相邻两行光取向层形成不同取向。

在本实施例中，任意两行相邻的光取向层的取向不同，如任意两行相邻的光取向层的取向可以分别为45°和-45°。

本实施例还可以通过以下方式形成光取向层，即，先用遮光板将偶数行光取向层所在区域遮挡，对奇数行光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将奇数行光取向层所在区域遮挡，对偶数行光取向层所在区域进行曝光，从而使相邻两行光取向层形成不同取向。

当然，本实施例还可以利用偏振紫外光逐行照射光取向层，以使相邻两行光取向层形成不同取向。

步骤S4，在光取向层和黑矩阵形成的空间内形成液晶分子层。

在步骤S4中，将液晶分子滴在光取向层和黑矩阵形成的空间内，由于光取向层的原因，液晶分子在光取向层内按照以下方式排列，即，任意两行相邻的液晶分子层的取向分别为45°和-45°。

通过上述步骤，光取向层和液晶分子层形成了周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹，而且黑矩阵和相位延迟层条纹构成了本实施例的相位延迟层。

步骤S5，在相位延迟层的内表面设置第一偏光片。

在本实施例中，第一偏光片214包括贴合（叠置）在一起的三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层；或者，包括依次贴合（或叠置）的三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层。

步骤S5具体包括：

步骤S51，形成第一偏光片。

提供三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层，将三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层贴合在一起，形成第一偏光片；或者，依次将三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层贴合在一起，形成另一种第一偏光片。

步骤S52，将第一偏光片贴在相位延迟层的内表面。

将第一偏光片贴在相位延迟层的内表面，并使三醋酸纤维素层与相位延迟层相邻。

步骤S5还可以通过以下步骤形成：

步骤S51′，将三醋酸纤维素层贴在相位延迟层的内表面；

步骤S52′，将聚乙烯醇层贴在三醋酸纤维素层的表面，从而在相位延迟层的内表面形成第一偏光片。不难理解，第一偏光片包括三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层。

或者，根据第一偏光片结构的不同，在步骤S52′之后，还包括：

步骤S53′，将三醋酸纤维素层贴在聚乙烯醇层的表面，形成的第一偏光片包括依次叠置的三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层。

在本实施例中，还可以包括：

步骤S6，在第一偏光片的内表面制作第一取向层。

本实施例，第一取向层采用聚酰亚胺或者其它可以进行取向的材料制作，并对其进行摩擦取向，从而形成第一取向层。

由步骤S1至步骤S6形成显示基板。

阵列基板的制作步骤与现有技术完全相同，在此不再赘述。

最后，将阵列基板和显示基板对盒，并在阵列基板和显示基板之间形成液晶层，该步骤与现有技术相同，在此不作赘述。

本实施例3D显示装置的制作方法，将相位延迟层设置在所述第一基板的内表面，即将相位延迟层设置在液晶盒的内部，使得3D效果的可视角范围不再受第一基板厚度的影响，从而使显示装置的3D效果近似全视角范围。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种3D显示装置，包括显示基板、阵列基板和位于所述显示基板和阵列基板之间的液晶层，其特征在于，所述显示基板包括第一基板、相位延迟层、第一偏光片和第一取向层，所述相位延迟层设置在所述第一基板的内表面，所述相位延迟层包括多条周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹和多条黑矩阵，任意两个相邻的所述相位延迟层条纹之间以及整个所述相位延迟层条纹的周边设置所述黑矩阵，所述第一偏光片设置在所述相位延迟层的内表面，所述第一取向层位于所述第一偏光片的内表面；

所述相位延迟层条纹包括光取向层和液晶分子层，所述光取向层设置在所述第一基板的内表面，所述液晶分子层设置在所述光取向层和所述黑矩阵形成的空间内；

所述阵列基板包括第二基板、彩膜和第二偏光片，所述彩膜设置在所述第二基板的内表面，所述第二偏光片设置在所述第二基板的外表面。

2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，任意相邻两行所述光取向层的取向分别为45°和-45°。

3.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述黑矩阵的厚度为0.96～1.56μm。

4.根据权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述黑矩阵的厚度为1.4μm。

5.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一偏光片为贴合在一起的三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层，或者为贴合在一起的三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层，而且所述三醋酸纤维素层与所述相位延迟层相邻。

6.一种3D显示装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一基板；

通过构图工艺，在所述第一基板的内表面形成黑矩阵；

在所述基板的内表面且未形成有黑矩阵的区域形成光敏材料层；

用线偏振紫外光照射光敏材料层形成光取向层，并使任意相邻两行所述光取向层取向的不同；

在所述光取向层和所述黑矩阵形成的空间内形成液晶分子层，所述光取向层和所述液晶分子层形成了周期性排列且相互平行的相位延迟层条纹，而且所述黑矩阵和所述相位延迟层条纹构成相位延迟层；

在所述相位延迟层的内表面形成第一偏光片；

在所述第一偏光片入光侧的表面形成第一取向层；

制作阵列基板，将所述阵列基板和显示基板之间形成液晶并对盒。

7.根据权利要求6所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，在所述通过构图工艺在所述第一基板的内表面形成黑矩阵中，所述黑矩阵的厚度为0.96～1.56μm。

8.根据权利要求6所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，所述用线偏振紫外光照射形成所述光取向层，并使任意相邻两行所述光取向层的取向不同，包括：先用遮光板将奇数行所述光取向层所在区域遮挡，对偶数行所述光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将偶数行所述光取向层所在区域遮挡，对奇数行所述光取向层所在区域进行曝光；或者，先用遮光板将偶数行所述光取向层所在区域遮挡，对奇数行所述光取向层所在区域进行曝光；再用遮光板将奇数行所述光取向层所在区域遮挡，对偶数行所述光取向层所在区域进行曝光；从而使任意相邻两行所述光取向层形成不同取向。

9.根据权利要求6所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，任意两行相邻的所述光取向层的取向分别为45°和-45°。

10.根据权利要求6所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，所述第一偏光片包括三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层，所述在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片，包括：

提供三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层；

将所述三醋酸纤维素层和所述聚乙烯醇层贴合在一起形成所述第一偏光片；

将所述第一偏光片贴在所述相位延迟层的内表面，并使所述三醋酸纤维素层与所述相位延迟层相邻；

或者，将三醋酸纤维素层和所述聚乙烯醇层依次叠置在所述相位延迟层的内表面，从而在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片。

11.根据权利要求6所述的3D显示装置的制作方法，其特征在于，所述第一偏光片包括三醋酸纤维素层、聚乙烯醇层和三醋酸纤维素层，所述在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片，包括：

提供三醋酸纤维素层和聚乙烯醇层；

依次将所述三醋酸纤维素层、所述聚乙烯醇层和所述三醋酸纤维素层贴合在一起形成所述第一偏光片；

将所述第一偏光片贴在所述相位延迟层的内表面；

或者，将三醋酸纤维素层、所述聚乙烯醇层和所述三醋酸纤维素层依次叠置在所述相位延迟层的内表面，从而在所述相位延迟层的内表面形成所述第一偏光片。