CN103698890B - 2d/3d切换装置及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种2D/3D切换装置及显示设备，该2D/3D切换装置包括：切换层，包括柱透镜光栅以及由柱透镜光栅的柱状曲面与罩体围成的腔体；储液槽，用于存储透明液体，所述透明液体的折射率与柱透镜光栅材质的折射率相同；真空汞，分别与所述切换层中的腔体、所述储液槽相连接，用于将所述透明液体从所述储液槽中注入所述切换层中的腔体，或者将所述透明液体从所述腔体注入所述储液槽。本发明相比现有技术中的2D/3D切换装置，其结构简单，且易于实现。

Description

2D/3D切换装置及显示设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种2D/3D切换装置及包括该2D/3D切换装置的显示设备。
背景技术
随着数字在图像处理技术和设备制造水平的进步，3D显示已经成为显示行业的一大流行趋势。现在的3D显示的基本原理是“视差产生立体”，通过一定的设施或技术使观看者两眼看到不同的图像，即左眼只看到左眼图，右眼只看到右眼图，左眼图和右眼图是对于某一空间景象的两个角度拍摄而得，左眼图和右眼图合称为立体图像对，人的大脑会将两眼看到的这两幅图融合起来，从而产生3D效果。
现有技术中3D显示主要分为眼镜式和裸眼式，其中，眼镜式3D显示主要是依靠观看者佩戴3D眼镜来获得3D显示效果，但这严重影响了观看者的体感，限制了观看者的自由，同时对近视或远视的观看者效果不佳；裸眼式包括视差挡板式和柱透镜光栅式、液晶光栅等。现有技术中公开了一种光栅2D/3D切换装置，其包括变形柱透镜光栅和2D显示器，该变形柱透镜光栅内装有两种不同混溶的透明液体，两种透明液体的折射率不同且密度相近或相等，用透明的弹性薄膜将两种透明液体隔开，弹性薄膜的两个表面都有多个透明的支撑板来支撑，通过外力驱动液体流动和支撑板的支撑来实现和控制弹性薄膜的形变，该弹性薄膜具有平面形态和柱面形态两种，通过弹性薄膜的形态变换，进而实现2D/3D显示的切换。在实际应用中发现，这种切换装置非常不稳定，且其结构非常复杂，不易实现。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单且易于实现的2D/3D切换装置。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种2D/3D切换装置，包括：
切换层，包括柱透镜光栅以及由柱透镜光栅的柱状曲面与罩体围成的腔体；
储液槽，用于存储透明液体，所述透明液体的折射率与柱透镜光栅材质的折射率相同；
真空汞，分别与所述切换层中的腔体、所述储液槽相连接，用于将所述透明液体从所述储液槽中注入所述切换层中的腔体，或者将所述透明液体从所述腔体注入所述储液槽。
优选地，还包括真空槽，所述真空汞通过所述真空槽与所述切换层中的腔体连接，所述真空槽分别与所述真空汞的抽气孔以及所述切换层中的腔体密封连通。
优选地，所述真空槽包括气流平缓槽、空气压缩槽、气动活塞以及密封圈；
其中，所述气流平缓槽与所述真空汞的抽气孔密封连通，所述空气压缩槽与所述气流平缓槽相邻，且所述气流平缓槽与所述空气压缩槽之间设置有连通孔；所述密封圈用于将所述真空槽与所述切换层中的腔体密封连通，所述气动活塞位于气流平缓槽和空气压缩槽之间。
优选地，所述储液槽与所述腔体密封连通，所述储液槽与所述真空泵的排气孔连通。
优选地，所述储液槽与所述真空泵连接的一侧内还设置有与所述储液槽相匹配的气动活塞或者弹性薄膜。
优选地，所述真空汞的抽气孔位置设置第一电动阀门，所述真空泵的排气孔位置设置第二电动阀门，用于控制所述抽气孔以及所述排气孔的开通与闭合。
优选地，所述透明液体具有导电性，所述真空槽内侧设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电动阀门电连接，所述第二电极与第二电动阀门电连接，其中，当所述第一电极与所述第二电极通过所述透明液体连通时，所述第一电动阀门和第二电动阀门控制所述抽气孔以及所述排气孔闭合。
优选地，所述柱透镜光栅的材质为玻璃、石英或树脂，所述透明液体为有机溶剂、有机溶液或水溶液。
优选地，所述切换层的腔体内侧涂有疏水材料。
另一方面，本发明还提供一种显示设备，包括显示面板，还包括如所述的2D/3D切换装置。
（三）有益效果
本发明提供一种2D/3D切换装置和显示设备，通过在包含有腔体的切换层中注入或抽取与柱透镜光栅材料折射率相同的透明液体，从而实现2D/3D之间的切换，相比现有的柱状棱镜式2D/3D可切换装置，本发明结构简单，且易于实现。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种2D/3D切换装置的结构示意图；
图2是本发明实施方式提供的切换层的截面图；
图3是本发明实施方式提供的一种真空槽的结构图；
图4是本发明实施方式提供的一种储液槽结构图；
图5是本发明实施方式提供的一种真空槽另一结构图；
图6为本发明实施方式提供的2D/3D切换装置在3D模式下的示意图；
图7为本发明实施方式提供的2D/3D切换装置在2D模式下的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种2D/3D切换装置的结构示意图，该切换装置包括切换层4、储液槽2以及真空汞5；
切换层4与显示面板1相邻，切换层4包括柱透镜光栅4b以及由柱透镜光栅4b的柱状曲面与罩体围成的腔体4a，如图2所示；
储液槽2，用于存储透明液体，所述透明液体的折射率与柱透镜光栅4b材质的折射率相同；
真空汞5，分别与所述切换层4中的腔体4a以及所述储液槽2相连接，用于将所述透明液体从所述储液槽2中注入所述切换层4中的腔体4a，或者将所述透明液体从所述腔体4a注入所述储液槽2。
其中，该切换层4的具体结构参见图2，其包括柱透镜光栅4b以及由柱透镜光栅的柱状曲面与罩体围成的腔体4a。其中该切换层4的结构具体为：在柱透镜光栅4b上覆盖一罩体，该罩体通过粘贴或者其他方式固定在柱透镜光栅的外表面，该罩体与柱透镜光栅4b的上表面之间形成腔体4a。该罩体优选玻璃罩体。其中，该柱透镜光栅4b的材质优选例如为玻璃、石英或树脂，当然除了列举出来的几种材质，也可以采用与上述材质具有相同或相似特性的其他材料。
其中，该切换装置还包括真空槽3，该真空槽3的具体结构参见图3，该真空槽可以为任意形状的腔体，以长方体为例，该真空槽3通过密封处理与切换层4内的腔体4a连接，其包括第一腔室和第二腔室，该两个腔室分别为气流平缓槽3a和空气压缩槽3b，另外还包括气动活塞3c以及密封圈3d。
其中，所述气流平缓槽3a与所述真空汞5的抽气孔密封连通，即所述真空汞5通过真空槽3与所述切换层4中的腔体4a连接；
该空气压缩槽3b与所述气流平缓槽3a相邻，空气压缩槽3b通过真空泵控制气压变化来实现液体的抽注和释放；所述气流平缓槽3a与所述空气压缩槽3b之间设有规则排列的连通孔，第一腔室的气压变化经过连通孔均匀传导至第二腔室内。
其中，储液槽2的具体结构参见图4，其中，储液槽2用于存储透明液体，该透明液体的折射率与柱透镜光栅材质的折射率相同，具体的，该透明液体例如可以为有机溶剂、有机溶液或水溶液等与柱透镜光栅折射率相同的溶液，其中，水溶液例如可以为饱和盐水。
该储液槽与真空汞连接，具体的，该储液槽的A面与真空泵的排气孔连接，在储液槽的A面内侧可以设置与储液槽相匹配的气动活塞或者弹性薄膜，当真空汞产生气压时，将促使气动活塞运动或者弹性薄膜变形，从而使储液槽中的透明液体从储液槽的C面注入切换层4中的腔体4a，优选地，还可以在上述的基础上将储液槽的B面也与真空汞的排气孔相连接，同时在储液槽的B面内侧设置与储液槽相匹配的气动活塞或者弹性薄膜，真空汞通过在储液槽A面和B面两面施压，能够更迅速的将透明液体注入腔体4a内。
真空汞5的抽气孔位置设有第一电动阀门，该真空泵5的排气孔位置设有第二电动阀门，用于该第一电动阀门和第二电动阀门用于控制所述抽气孔以及所述排气孔的开通与闭合。
具体的，当需要2D显示模式时，开启真空泵5，打开第一电动阀门和第二电动阀门，对通过真空泵的抽气孔对真空槽3进行抽气，并将抽取的气体通过排气孔排出，此时真空槽3呈负压状态，在这种负压状态下，透明液体由储液槽2吸入切换层1内的腔体中，当该腔体被透明液体填满后，将真空汞关闭，进而关闭第一电控阀门和第二电控阀门，使真空槽形成密封空间，位于腔体内的透明液体处于静止状态。
下面具体描述一下2D/3D切换装置的工作原理：
参考图6，在初始状态将显示面板设置为3D工作模式，显示装置透过切换层时，由于腔室内并没有填充透明液体，只留有空气，因此，通过柱透镜光栅的作用，使得光路发生变化，通过适当的参数设计，从而达到3D显示效果。其中通过设计适当的参数具体包括设置柱透镜光栅的高度等现有手段。
参考图7，当需要将切换装置切换为2D模式时，开启真空泵，真空槽呈负压状态，透明液体由储液槽吸入切换层内的腔体中，当该腔体被透明液体填满后，真空汞关闭，进而关闭第一电控阀门和第二电控阀门，使真空槽形成密封空间，位于腔体内的透明液体处于静止状态，从而使2D/3D切换装置保持2D模式。
再次参考图6，当需要再次切换为3D模式时，只需要开启电动阀门，真空负压环境消失，透明液体在重力或气压作用下从切换层内的腔体内回到储液槽中，进而使得显示面板呈现3D显示模式。
如图5所示，另外一种真空槽3的结构还包括真空槽内侧设置有第一电极31和第二电极32，其中，第一电极31可以为正电极，第二电极32可以为负电极。所述第一电极与第一电动阀门连接，第二电极与第二电动阀门相连接，由于透明液体具有导电性，当所述第一电极与所述第二电极通过透明液体连通时，实现第一电动阀门和第二电动阀门控制所述抽气孔以及所述排气孔闭合。
在这种真空槽的结构下，具体描述一下2D/3D切换装置的工作原理：
参考图6，在初始状态将显示面板设置为3D工作模式，显示装置透过切换层时，由于腔室内并没有填充透明液体，只留有空气，因此，通过柱透镜光栅的作用，使得光路发生变化，通过适当的参数设计，从而达到3D显示效果。其中通过设计适当的参数具体包括设置柱透镜光栅的高度等现有手段。图6所示的柱透镜光栅中每个柱透镜的宽度与显示面板四列像素单元的宽度向匹配。在3D工作模式下，像素A、像素B、像素C、像素D分别对应显示四幅视差图，四个像素出射的光线经过切换层的柱透镜光栅的作用，分别对应视点A’、B’、C’和D’。观看者左眼仅看到一幅视差图（像素C），右眼仅看到一幅视差图（像素B），人的大脑会将两眼看到的这两幅视差图融合起来，从而产生3D效果。柱透镜光栅的每个柱透镜的宽度等参数可以根据设计需要具体调整。例如，柱透镜光栅的宽度可以与显示面板两列像素单元的宽度向匹配。
参考图7，当需要将切换装置切换为2D模式时，开启真空泵，真空槽呈负压状态，透明液体由储液槽吸入切换层内的腔体中，当该腔体被透明液体填满后，进入真空槽；由于真空槽内设有第一电极和第二电极，且该透明液体具有导电性，因此，当真空槽中的透明液体达到一定高度时，使得真空槽中连接的两电极导通，从而启动第一电动阀门和第二电动阀门关闭，使真空槽形成密封空间，真空汞将从真空槽中抽出的气体通过管路与储液槽连通，在储液槽两端由于气压作用，推进气动活塞前进或使得连接口附近的弹性薄膜产生形变，达到平衡，位于腔体内的透明液体处于静止状态，从而使2D/3D切换装置保持2D模式。在2D工作模式下，观看者的双眼都可以透过切换层看到显示面板上的全部图像（即像素A、像素B、像素C、像素D），此时观看者感知到的图像为2D图像。
再次参考图6，当需要使该2D/3D切换装置再次切换为3D模式时，只需要开启第一电动阀门和第二电动阀门，使得真空负压环境消失，透明液体在重力作用下从切换层内的腔体内自然回到储液槽，进而使得显示面板呈现3D显示模式。
另外，需要说明的是，可在切换层的腔体内侧涂覆超疏水材料，除负压吸引外，不会使得透明液体因虹吸作用进入腔室内。
本发明实施方式提供的2D/3D切换装置，包括柱透镜光栅以及由柱透镜光栅的柱状曲面与罩体围成的腔体，通过在腔体中注入或抽取折射率与柱透镜光栅材料相同的透明液体，从而实现2D/3D之间的切换，相比现有的柱状棱镜式2D/3D可切换装置，本发明结构简单，易于实现，更易实现大型化，且由于本发明无需变形柱透镜光栅、溶液型电致变色材料、电场驱动等复杂系统或各种要求苛刻的溶液，其成本更加低廉，本发明利用活塞活动及透明液体自身重力实现透明液体填充与排除，而不需要其他额外能量，进而实现节能的效果。
本发明实施方式还提供了一种显示设备，包括显示面板，还包括上述任意一种2D/3D切换装置。所述显示设备可以为：液晶面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种2D/3D切换装置，其特征在于，包括：
切换层，包括柱透镜光栅以及由柱透镜光栅的柱状曲面与罩体围成的腔体；
储液槽，用于存储透明液体，所述透明液体的折射率与柱透镜光栅材质的折射率相同；
真空汞，分别与所述切换层中的腔体、所述储液槽相连接，用于将所述透明液体从所述储液槽中注入所述切换层中的腔体，或者将所述透明液体从所述腔体注入所述储液槽；
真空槽，所述真空汞通过所述真空槽与所述切换层中的腔体连接，所述真空槽分别与所述真空汞的抽气孔以及所述切换层中的腔体密封连通。
2.根据权利要求1所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述真空槽包括气流平缓槽、空气压缩槽、气动活塞以及密封圈；
其中，所述气流平缓槽与所述真空汞的抽气孔密封连通，所述空气压缩槽与所述气流平缓槽相邻，且所述气流平缓槽与所述空气压缩槽之间设置有连通孔；所述密封圈用于将所述真空槽与所述切换层中的腔体密封连通，所述气动活塞位于气流平缓槽和空气压缩槽之间。
3.根据权利要求1所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述储液槽与所述腔体密封连通，所述储液槽与所述真空泵的排气孔连通。
4.根据权利要求3所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述储液槽与所述真空泵的排气孔连接的一侧内还设置有与所述储液槽相匹配的气动活塞或者弹性薄膜。
5.根据权利要求3所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述真空汞的抽气孔位置设置第一电动阀门，所述真空泵的排气孔位置设置第二电动阀门，用于控制所述抽气孔以及所述排气孔的开通与闭合。
6.根据权利要求5所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述透明液体具有导电性，所述真空槽内侧设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与第一电动阀门电连接，所述第二电极与第二电动阀门电连接，其中，当所述第一电极与所述第二电极通过所述透明液体连通时，所述第一电动阀门和第二电动阀门控制所述抽气孔以及所述排气孔闭合。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述柱透镜光栅的材质为玻璃、石英或树脂，所述透明液体为有机溶剂、有机溶液或水溶液。
8.根据权利要求7所述的2D/3D切换装置，其特征在于，所述切换层的腔体内侧涂有疏水材料。
9.一种显示设备，包括显示面板，其特征在于，还包括如权利要求1-8任意一项所述的2D/3D切换装置。
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