CN103246072A - 一种2d/3d转换的动态光栅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2D/3D转换的动态光栅及其控制方法，包括：第一控制层、第二控制层、光栅材料和控制模块。所述的第一控制层包括第一透明基板，第一透明电极；所述第二控制层包括第二透明基板，第二透明电极；所述第二透明电极为面电极，设置于第二透明基板的上表面；所述光栅材料置于第一控制层与第二控制层之间。所述控制模块控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压，调节动态光栅呈现透光状态，实现2D显示效果；或调节动态光栅出现不透光区域，为明暗相间的光栅，实现3D显示效果。本发明结构简单，成本低，能够在屏幕上不同区域同时进行2D和3D的显示，并易实现2D与3D之间显示模式的转换切换，提高显示器件的使用效率。

Description

一种2D/3D转换的动态光栅

技术领域

本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种2D/3D转换的动态光栅。

背景技术

由于显示技术的发展，3D技术成为未来显示的主流，3D立体显示技术主要可分为戴眼镜式和裸眼式。戴眼镜式3D显示可通过主动式的快门眼镜和被动式的偏光眼镜两种方法实现；裸眼式3D显示可分为视差遮屏式的光栅、柱状透镜式和方向性背光源式等。目前3D图像资源较为缺乏，如果可以根据显示图像的格式，实现2D和3D模式之间的相互转换，可提高显示器件的使用效率。相对于只具有单一立体显示功能的立体显示装置，2D/3D可转换的立体显示设备可以使用户自由选择采用二维显示模式或三维显示模式，因此该种显示设备具有更大的实用价值。针对这一需要，开展了很多研究工作。

目前现有的2D/3D的立体显示设备的转换途径主要有两类：第一类是通过透镜片在显示面板上的机械移动来实现2D/3D之间的转换，但这种实现机械转换原理的装置较为庞大，易受到振动、潮湿、灰尘等因素的影响不易控制。另一类是利用液晶透镜对寻常光（o光）和非寻常光（e光）产生不同的折射率，改变光线的偏振方向，最终实现2D/3D显示效果的转换。此方法存在以下缺点：装置复杂，液晶透镜成本高，视角范围窄，液晶分子的工作温区窄等。

所以，要解决上述问题，采用动态光栅实现2D/3D转换是一种有效的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2D/3D转换的动态光栅，此动态光栅结构简单，成本低，易实现2D与3D之间显示模式的转换切换，提高显示器件的使用效率。

本发明提供一种2D/3D转换的动态光栅，该动态光栅置于显示面板的前方；其特征在于：包括一控制模块、第一控制层、第二控制层以及设于该第一、二控制层之间的光栅材料层；

所述的第一控制层包括：第一透明基板和第一透明电极；所述第一透明电极彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面；

所述的第二控制层包括：第二透明基板和第二透明电极；所述第二透明电极为面电极，设置于所述第二透明基板的上表面；

所述的控制模块控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压；所述的第一透明基板和所述的第二透明基板相互平行。

在本发明一实施例中，所述的第一透明电极为条状、锯齿状或阶梯状。

在本发明一实施例中，所述光栅材料层为电致变色材料层。

在本发明一实施例中，所述的动态光栅包括第一状态和第二状态； 

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位，所述电致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位，即存在电压差，所述电压差包括使所述电致变色材料层产生变色的驱动电压差以及使电致变色材料层保持变色效果的稳定电压差，在所述驱动电压下，第一透明电极处的电致变色材料层发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

在本发明一实施例中，所述光栅材料层为热致变色材料层。

在本发明一实施例中，所述的第一透明电极与热致变色材料层之间存在一透明的电热材料层，该热电材料层的形状和宽度与所述第一透明电极层一致。

在本发明一实施例中，所述的动态光栅包括第一状态和第二状态；

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述电热材料层和热致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的电热材料层产生热量，并由该热量促使热致变色材料层变色的驱动电压差以及使电热材料层保持产生热量的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明电热材料层处的热致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

在本发明一实施例中，所述光栅材料层为压致变色材料层。

在本发明一实施例中，所述的第一透明电极与所述压致变色材料层之间存在一层透明的压电材料层，该压电材料层的形状和宽度与第一透明电极层一致。

在本发明一实施例中，所述的动态光栅包括第一状态和第二状态；

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述压电材料层和压致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的压电材料层产生压力，并由该压力促使压致变色材料层变色的驱动电压差以及使压电材料层保持产生压力的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明压电材料层处的压致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

利用本发明的上述技术方案，能够在屏幕上不同区域同时进行2D和3D的显示，并能进行2D和3D显示的任意转换。

附图说明

图1为控制模块控制动态光栅为第一状态的2D显示效果图。

图2为控制模块控制动态光栅为第二状态的3D显示效果图。

图3为电致变色动态光栅结构示意图。

图4为热致变色动态光栅结构示意图。

图5为压致变色动态光栅结构示意图。

注：101—第一透明基板；102—第一透明条状电极；103—第二透明基板；104—第二透明面电极；105—电致变色材料层；A—不透光区域；B—透光区域；

201—第一透明基板；202—第一透明条状电极；203—第二透明基板；204—第二透明面电极；205—热致变色材料层；206—电热材料；A—不透光区域；B—透光区域； 

301—第一透明基板；302—第一透明条状电极；303—第二透明基板；304—第二透明面电极；305—压致变色材料层；306—压电材料；A—不透光区域；B—透光区域。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。本发明提供的优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清楚放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。

在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中部分图形，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

本发明提供一种2D/3D转换的动态光栅，该动态光栅置于显示面板的前方；其特征在于：包括一控制模块、第一控制层、第二控制层以及设于该第一、二控制层之间的光栅材料层；所述的第一控制层包括：第一透明基板和第一透明电极；所述第一透明电极彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面；所述第二控制层包括：第二透明基板和第二透明电极；所述第二透明电极为面电极，设置于所述第二透明基板的上表面；所述控制模块控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压；所述的第一透明基板和所述的第二透明基板相互平行，所述第一、二透明电极相对设置。所述的光栅材料层可以是电致变色材料层、热致变色材料层或压致变色材料层。下面分别针对这三种材料层的例子进行简单说明。

实施例1

图1是本发明实施例提供的一种可用于2D/3D转换的基于电致变色动态光栅，其特征在于：包括第一控制层，第二控制层，光栅材料层和控制模块，本实施例中，该光栅材料层是电致变色材料层。

所述的第一控制层包括：第一透明基板101，第一透明电极102；本实施例中所述第一透明电极可以为条状、锯齿状和阶梯状，该第一透明电极彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面。所述第二控制层包括：第二透明基板103，第二透明电极104；所述第二透明电极为面电极，设置于第二透明基板的上表面。所述电致变色光栅材料层105置于第一控制层与第二控制层之间。

所述的第一透明基板和第二透明基板可为一玻璃基板、一塑料基板或一柔性基板，其中塑料基板与柔性基板可为一聚碳酸酯基板、一聚酯基板、一环烯共聚物基板或一金属络合物基材-环烯共聚物基板，且该透明基板的厚度约为0.1mm到约10mm；在所述第一透明基板下表面采用真空蒸镀法、溅镀法或者离子电镀法形成透明面电极，再采用光刻法形成所述第一透明电极；在所述第二透明基板上表面采用真空蒸镀法、溅镀法或者离子电镀法形成所述第二透明电极；所述第一透明电极、第二透明电极的材质可为导电的金属（如Au、Ag、Al、Cr），氧化物半导体（如ITO、AZO、FTO、IMO），导电性氮化物（如TiN、HfN），导电性硼化物（如LaB4），碳材料（如碳纳米管、石墨烯），高分子聚合物（如聚苯胺、PPY）；采用旋涂、喷涂、印刷法填充所述电致变色光栅材料，所述电致变色光栅材料可为三氧化钨（WO3）、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等。

所述的第一透明基板位于顶层，第二透明基板位于底层，所述的第一透明基板和所述的第二透明基板相互平行，置于显示面板的前面。

此外，上述动态光栅具有第一状态和第二状态；当光栅材料层采用电致变色材料层时，该动态光栅可叫做电致变色动态光栅，其控制模块连接第一透明电极和第二透明电极，根据控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压差实现动态光栅的变化，从而实现2D与3D之间的转换。

所述第一状态为控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述电致变色材料透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果，如图2所示。

所述第二状态为控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，所述电压差包括使所述电致变色材料产生变色的驱动电压差以及使电致变色材料保持变色效果的稳定电压差，在此驱动电压下，第一透明电极处的电致变色材料发生变色，形成不透光区域A，无电极处形成透光区域B，因此动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果，如图3所示。

实施例2

图4是本发明实施例提供的一种可用于2D/3D转换的基于热致变色动态光栅，其特征在于：包括第一控制层，第二控制层，光栅材料层和控制模块，本实施例中，该光栅材料层是热致变色材料层。

所述的第一控制层包括：第一透明基板201，第一透明电极202；所述第一透明电极可以为条状、锯齿状和阶梯状，彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面。所述第二控制层包括：第二透明基板203，第二透明电极204；所述第二透明电极为面电极，设置于第二透明基板的上表面。所述热致变色光栅材料层205置于第一控制层与第二控制层之间。所述的第一透明电极与热致变色材料层之间存在一层透明的电热材料层206，该热电材料层的形状和宽度与第一透明电极层一致。

所述的第一透明基板和第二透明基板可为一玻璃基板、一塑料基板或一柔性基板，其中塑料基板与柔性基板可为一聚碳酸酯基板、一聚酯基板、一环烯共聚物基板或一金属络合物基材-环烯共聚物基板，且该透明基板的厚度约为0.1mm到约10mm；在所述第一透明基板下表面采用真空蒸镀法、溅镀法或者离子电镀法形成透明面电极，再采用光刻法形成所述第一透明电极；在所述第二透明基板上表面采用真空蒸发法、溅射法或者离子镀法形成所述第二透明电极；所述第一透明电极、第二透明电极的材质可为导电的金属（如Au、Ag、Al、Cr），氧化物半导体（如ITO、AZO、FTO、IMO），导电性氮化物（如TiN、HfN），导电性硼化物（如LaB4），碳材料（如碳纳米管、石墨烯），高分子聚合物（如聚苯胺、PPY）；采用化学喷射法在所述第一透明电极上形成所述电热材料层，该电热材料层的材质可为二氧化锡（SnO2）；采用旋涂、喷涂、印刷法填充所述热致变色光栅材料，该热致变色光栅材料可为含有Ag、Cu、Hg的碘化物、金属络合物、无机复盐、由钴盐、镍盐与六次甲基四胺形成的化合物等无机可逆热变色材料或者液晶、荧烷。

所述的热致变色动态光栅的控制模块连接第一透明电极和第二透明电极，根据控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压差实现动态光栅的变化，从而实现2D与3D之间的转换。

该热致变色动态光栅包括第一状态和第二状态；所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述电热材料层和热致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果。

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的电热材料层产生热量，并由该热量促使热致变色材料层变色的驱动电压差以及使电热材料层保持产生热量的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明电热材料层处的热致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

实施例3

图5是本发明实施例提供的一种可用于2D/3D转换的基于压致变色动态光栅及其控制方法，其特征在于：包括第一控制层，第二控制层，光栅材料层和控制模块；本实施例中，该光栅材料层是压致变色材料层。

所述的第一控制层包括：第一透明基板301，第一透明电极302；所述第一透明电极可以为条状、锯齿状和阶梯状，彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面。所述第二控制层包括：第二透明基板303，第二透明电极304；所述第二透明电极为面电极，设置于第二透明基板的上表面。所述压致变色光栅材料层305置于第一控制层与第二控制层之间。所述的第一透明电极与压致变色材料层之间存在一层透明的压电材料层306，该压电材料层的形状和宽度与第一透明电极层一致。

所述的第一透明基板和第二透明基板可为一玻璃基板、一塑料基板或一柔性基板，其中塑料基板与柔性基板可为一聚碳酸酯基板、一聚酯基板、一环烯共聚物基板或一金属络合物基材-环烯共聚物基板，且该透明基板的厚度约为0.1mm到约10mm；在所述第一透明基板下表面采用真空蒸镀法、溅镀法或者离子电镀法形成透明面电极，再采用光刻法形成所述第一透明电极；在所述第二透明基板上表面采用真空蒸发法、溅射法或者离子镀法形成所述第二透明电极；所述第一透明电极、第二透明电极的材质可为导电的金属（如Au、Ag、Al、Cr），氧化物半导体（如ITO、AZO、FTO、IMO），导电性氮化物（如TiN、HfN），导电性硼化物（如LaB4），碳材料（如碳纳米管、石墨烯），高分子聚合物（如聚苯胺、PPY）；采用蒸发法、溅射法或者离子镀法在所述第一透明电极上形成所述透明压电材料层，该压电材料的材质可为钛酸钡、锆钛酸被、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂、钛氧锆铅（PZT）等无机压电材料或者聚偏氟乙烯薄膜等有机压电聚合物；采用旋涂、喷涂、印刷法填充所述压致变色光栅材料，该压致变色光栅材料可为有机烯类化合物、酰胺类聚合物或者金属卤代有机化合物。

所述的压致变色动态光栅的控制模块连接第一透明电极和第二透明电极，根据控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压差实现动态光栅的变化，从而实现2D与3D之间的转换。所述的动态光栅包括第一状态和第二状态；所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述压电材料层和压致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果。

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的压电材料层产生压力，并由该压力促使压致变色材料层变色的驱动电压差以及使压电材料层保持产生压力的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明压电材料层处的压致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (10)

1.一种2D/3D转换的动态光栅，该动态光栅置于显示面板的前方；其特征在于：包括一控制模块、第一控制层、第二控制层以及设于该第一、二控制层之间的光栅材料层；

所述的第一控制层包括：第一透明基板和第一透明电极；所述第一透明电极彼此间隔且平行排列于所述第一透明基板下表面；

所述的第二控制层包括：第二透明基板和第二透明电极；所述第二透明电极为面电极，设置于所述第二透明基板的上表面；

所述的控制模块控制第一透明电极和第二透明电极之间的电压；所述的第一透明基板和所述的第二透明基板相互平行。

2.根据权利要求1所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的第一透明电极为条状、锯齿状或阶梯状。

3.根据权利要求1所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述光栅材料层为电致变色材料层。

4.根据权利要求3所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的动态光栅包括第一状态和第二状态； 

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位，所述电致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位，即存在电压差，所述电压差包括使所述电致变色材料层产生变色的驱动电压差以及使电致变色材料层保持变色效果的稳定电压差，在所述驱动电压下，第一透明电极处的电致变色材料层发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

5.根据权利要求1所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述光栅材料层为热致变色材料层。

6.根据权利要求5所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的第一透明电极与热致变色材料层之间存在一透明的电热材料层，该热电材料层的形状和宽度与所述第一透明电极层一致。

7.根据权利要求6所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的动态光栅包括第一状态和第二状态；

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述电热材料层和热致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的电热材料层产生热量，并由该热量促使热致变色材料层变色的驱动电压差以及使电热材料层保持产生热量的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明电热材料层处的热致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

8.根据权利要求1所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述光栅材料层为压致变色材料层。

9.根据权利要求8所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的第一透明电极与所述压致变色材料层之间存在一层透明的压电材料层，该压电材料层的形状和宽度与第一透明电极层一致。

10.根据权利要求8所述的2D/3D转换的动态光栅，其特征在于：所述的动态光栅包括第一状态和第二状态；

所述第一状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成等电位即无电压差，所述压电材料层和压致变色材料层透光，动态光栅无变色，此为2D显示效果；

所述第二状态是：所述控制模块在第一透明电极和第二透明电极之间形成不等电位即存在电压差，该电压差包括使所述的压电材料层产生压力，并由该压力促使压致变色材料层变色的驱动电压差以及使压电材料层保持产生压力的稳定电压差，在该驱动电压下，第一透明电极和透明压电材料层处的压致变色材料发生变色，形成不透光区域，动态光栅整体呈现明暗相间，此时为3D显示效果。

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