CN102081238B - 一种光控的光栅式自由立体显示器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光控的光栅式自由立体显示器件，包括显示器和光栅片，所述光栅片贴附于显示器上，光栅片的中线与显示屏中线对齐，显示器显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像，其特征在于，所述光栅片由光致变色栅条与透明栅条相间组成，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示。该器件结构简单，使用方便，立体效果好，丰富了信息显示器件种类的内容。
Description
技术领域
本发明涉及立体显示器件技术领域，具体涉及一种光控的光栅式自由立体显示器件及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的不断发展，人们对显示技术的要求也是越来越高，其中3D立体显示技术以其“逼真感”和“交互性”在近年来已是越来越受到人们的青睐。
当今主流的实现3D显示的趋势有两种：需要佩戴辅助式眼镜的立体显示和不需要佩戴任何辅助式眼镜的裸眼立体显示。显而易见，裸眼立体显示较佩戴辅助式眼镜立体显示有着优异的舒适性与临场感。
柱透镜式、光栅式是当前裸眼立体显示器常用的两种实现方法，但是，柱透镜属于微光器件，工艺上较复杂，制作成本较高，并且一旦制作完成，透镜参数不易改变，难以实现二维和三维之间的转换，与之相比，光栅式自由立体显示具有易于制作、立体感效果突出、2D与3D可相互切换的诸多优势。
但是，现在的光栅大多为电控的液晶器件等制作，如中国专利ZL03822932.3和专利申请号为200610033012.x等的中国专利都公开了这种电控的液晶器件制作的立体显示，还有一部分专利实现了不加电的立体显示，但却不具有切换2D显示模式的功能。当自由立体显示要用到非加电装置和需要切换2D显示的时候，以上方法都不能使用。因此，如何实现非液晶电控、2D与3D间显示模式自由转换的光栅式自由立体显示器件及其相关技术，是丰富信息显示器件种类所必需攻克的前沿性课题。
发明内容
本发明所要解决的问题是：如何提供一种非液晶电控、可在2D与3D之间显示模式自由转换的光控光栅式自由立体显示器件及其制备方法，该类器件结构简单，使用方便，立体效果好，丰富了信息显示器件种类的内容。
本发明所提出的技术问题是这样解决的：提供一种光控的光栅式自由立体显示器件，包括显示器和光栅片，所述光栅片贴附于显示器上，光栅片的中线与显示屏中线对齐，显示器显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像，其特征在于，所述光栅片由光致变色栅条与透明栅条相间组成，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)或者为透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)混合体系，似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)，其化学结构式为：
按照本发明所提供的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，所述透明介电性聚合物和光致变色材料的混合体系中光致变色材料和透明介电性聚合物的质量比范围为1∶100～10∶1。
按照本发明所提供的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，栅条宽度
其中，i为人眼的瞳距；a为显示器件的像素宽度。
按照本发明所提供的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，所述透明栅条由玻璃或透明介电性聚合物材料包括聚乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚酰亚胺(PI)、氯醋树脂[P(VC-VAc)]和聚丙烯酸(PAA)等构成。
一种光控的光栅式自由立体显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①制作光栅片：在透明基板制作光栅片，光栅片由光致变色栅条与透明栅条相间组成，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)或者为透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)混合体系，似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)的化学结构式如下：
②将光栅片贴附于显示器上，光栅的中线与显示屏中线对齐，其中光栅与显示屏的距离H为眼睛平面到显示屏的距离，光栅片与显示屏的距离和显示器保护层、光栅本身厚度有关；
③将显示信息源的左右眼图像经过列像素的分解再相应合并，合成图像的奇数列像素为左眼的相应列像素，偶数列像素为右眼的相应列像素，或者奇数列像素为右眼的相应列像素，偶数列像素为左眼的相应列像素。
按照本发明所提供的光控的光栅式自由立体显示器件的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述光栅片是通过激光打印、真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式制作完成的。
本发明的有益效果是，本发明器件的光栅为光致的可切换光栅，在很多光控或不加电和不能有电控装置领域中的3D应用上拓展了信息显示器件的内容，并且该器件不仅可以正常的显示2D影像，也可以感受到理想的3D效果，本设计总体结构简单，易于驱动。
附图说明
图1是光栅式自由立体显示的总体框图，其中本发明上使用的狭缝光栅是可切换式的；
图2是似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)的化学分子结构式；
图3是在光栅透明态情况下的非3D显示状态，此时显示屏显示内容为普通二维图像；
图4是自由立体显示器件的3D显示状态，此时显示屏显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
本发明将显示器件、光栅片进行组合，显示器显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像，其特征在于，①光栅片主要材料为光致变色材料--似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)，其化学结构式为：
其在紫外光的光照下，光栅片由透明色瞬间变为深蓝色，在取消紫外光的照射后，瞬间从深蓝色转变为透明色。②光栅片可以由两种方式构成，第一种由透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)混合体系构成，第二种由似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)单独构成。③通过光栅的形式利用光的直线传播原理将左右眼睛的图像分别送入左右眼睛，达到裸眼的3D效果。④显示器显示内容为具有左右眼视差的合成影像。光栅片在紫外光的照射与否中实现光栅的切入与切出，进而达到显示器的2D与3D之间显示模式切换的功能：在无紫外光光照下光栅片为透明态，此时为2D模式；在需要3D模式的场合时，对光栅片进行紫外光的照射，光栅片会变成深蓝色与透明相间形式的光栅效果，实现3D模式。底层的显示器为任何具有显示功能的显示器，并且显示内容为其奇偶像素列分别为左右眼或右左眼图像的对应像素列的图像或视频，避免3D视觉画面的失真，此种预处理的3D画面，包括文字、图片、视频等信息，可以采用计算机软件生成、立体相机实景拍摄、实景拍摄与软件合成相结合等的形式制作。
在图1中，狭缝光栅片可以由两种方式构成，第一种由透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)混合体系构成，第二种由似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)单独构成，光栅参数为：栅条宽度
(i：人眼的瞳距；a：显示器件的像素宽度)，其与显示屏的距离(H：眼睛平面到显示屏的距离)，将屏幕的中线与光栅的中线对齐。显示器件为所有具有显示功能的器件，显示内容为合成的奇偶像素列分别为左右眼或右左眼图像的对应像素列的具有左右眼视差的影像。
图2为似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷(pseudogem-bisDPI[2.2]PC)的化学结构式，其在紫外线的光照下，会由之前的透明色瞬间变为深蓝色，取消紫外线的照射后，又会瞬间从深蓝色转变为透明色。
在图3中，显示器显示内容为普通二维图像，此时取消对光致变色材料光栅的紫外光的照射，光栅片为全透明状态，此时的内容不会因为有光栅片的存在而发生画面扭曲损失等现象。
在图4中，当显示器显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像时，瞬间对光致变色材料光栅进行紫外光的照射，可使光栅瞬间变换成深蓝色，形成光栅图案，流畅舒适的3D画面便展现了出来。
实施例1
如图1所示，显示器为OLED，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PU，狭缝光栅由PI和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PI的质量比为1∶100，该显示器件在环境温度下受紫外光照射30ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射25ms后，为普通2D显示。
实施例2
如图1所示，显示器为OLED，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PI，狭缝光栅由PU和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PU的质量比为1∶50，该显示器件在环境温度下受紫外光照射25ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射25ms后，为普通2D显示。
实施例3
如图1所示，显示器为LCD，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PMMA，狭缝光栅由PAA和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PAA的质量比为1∶20，该显示器件在环境温度下受紫外光照射30ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射25ms后，为普通2D显示。
实施例4
如图1所示，显示器为LCD，显示内容为奇偶像素列分别是右左眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PI，狭缝光栅由PC和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PC的质量比为1∶10，该显示器件在环境温度下受紫外光照射20ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射20ms后，为普通2D显示。
实施例5
如图1所示，显示器为CRT，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是P(VC-VAc)，狭缝光栅由PMMA和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PMMA的质量比为1∶5，该显示器件在环境温度下受紫外光照射25ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射20ms后，为普通2D显示。
实施例6
如图1所示，显示器为0LED，显示内容为奇偶像素列分别是右左眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是超薄玻璃，狭缝光栅由PS和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和PS的质量比为1∶1，该显示器件在环境温度下受紫外光照射20ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射20ms后，为普通2D显示。
实施例7
如图1所示，显示器为CRT，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PC，狭缝光栅由P(VC-VAc)和pseudogem-bisDPI[2.2]PC的混合体系构成，pseudogem-bisDPI[2.2]PC和P(VC-VAc)的质量比为10∶1，该显示器件在环境温度下受紫外光照射30ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射25ms后，为普通2D显示。
实施例8
如图1所示，显示器为OLED，显示内容为奇偶像素列分别是左右眼图案的对应像素列的图案，光栅片基板材质是PC，狭缝光栅为pseudogem-bisDPI[2.2]PC单独制作，该显示器件在环境温度下受紫外光照射30ms后实现3D景象的显示，取消紫外光照射25ms后，为普通2D显示。
Claims (6)
1.一种光控的光栅式自由立体显示器件，包括显示器和光栅片，所述光栅片贴附于显示器上，光栅片的中线与显示屏中线对齐，显示器显示内容为预处理的具有左右眼视差的合成影像，其特征在于，所述光栅片由光致变色栅条与透明栅条相间组成，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷或者为透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷，其化学结构式为：
2.根据权利要求1所述的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，所述透明介电性聚合物和光致变色材料的混合体系中光致变色材料和透明介电性聚合物的质量比范围为1∶100～10∶1。
3.根据权利要求1所述的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，栅条宽度
其中，i为人眼的瞳距；a为显示器件的像素宽度。
4.根据权利要求1所述的光控的光栅式自由立体显示器件，其特征在于，所述透明栅条由玻璃或透明介电性聚合物材料包括聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、聚酰亚胺、氯醋树脂或聚丙烯酸构成。
5.一种光控的光栅式自由立体显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①制作光栅片：在透明基板制作光栅片，光栅片由光致变色栅条与透明栅条相间组成，所述光致变色栅条在无紫外光照射下为透明状态，使显示器实现二维显示，在有紫外光照射下变为深蓝色，使显示器实现三维显示，所述光致变色栅条材料为似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷或者为透明介电性聚合物和似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷混合体系，似偕二双二苯咪唑[2.2]对环芳烷的化学结构式如下：
②将光栅片贴附于显示器上，光栅的中线与显示屏中线对齐，其中光栅与显示屏的距离
其中，i为人眼的瞳距；a为显示器件的像素宽度，H为眼睛平面到显示屏的距离，光栅片与显示屏的距离和显示器保护层、光栅本身厚度有关；
③将显示信息源的左右眼图像经过列像素的分解再相应合并，合成图像的奇数列像素为左眼的相应列像素，偶数列像素为右眼的相应列像素，或者奇数列像素为右眼的相应列像素，偶数列像素为左眼的相应列像素。
6.根据权利要求5所述的光控的光栅式自由立体显示器件的制备方法，其特征在于，步骤①中，所述光栅片是通过激光打印、真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、RF溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂、LB膜中的一种或者几种方式制作完成的。
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