CN104375336B - 立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体显示器，包括：显示装置和位于所述显示装置上的转换装置，所述转换装置包括：第一硬质基板，所述第一硬质基板与所述显示装置相贴合；面状电极，所述面状电极位于所述第一硬质基板上；条状电极，所述条状电极位于所述面状电极之上；电致伸缩性薄膜，位于所述面状电极与所述条状电极之间，通过电压控制电致伸缩性薄膜的形状变化实现2D‑3D的转换，减小了立体显示器的整体厚度，并且不受显示装置出射光的偏振方向的影响，从而省去光学膜片，降低了生产成本。

Description

立体显示器

技术领域

本发明涉及一种自由立体显示器，特别涉及一种2D-3D可转换的立体显示器。

背景技术

人类是通过左眼和右眼所看到的物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的，这种差异被称为视差。立体显示技术就是通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，使大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，产生观察真实三维物体的感觉。

透镜式立体显示器具有亮度损失小、光栅可见性低等优点，并且可以实现2D/3D的切换，现有的2D/3D可切换的透镜技术主要包括双折射透镜、液晶透镜等。图1a和1b是现有双折射透镜立体显示器的结构示意图，如图1a和1b所示，双折射透镜立体显示器由显示屏100、偏振光转换装置101和透镜组件组成。透镜组件由单折射率的透镜102和双折射率的液晶聚合物103组成。所述透镜102为凹透镜阵列。偏振光转换装置101是90度扭曲的液晶盒。当偏振光转换装置101不加电压时，通过的偏振光旋转90度，透镜102和液晶聚合物103的折射率相同，呈2D模式，如图1a所示；当偏振光转换装置101加电压时，不改变偏振光的偏振状态，透镜102和聚合物液晶103的折射率不同，形成双折射率透镜，将入射的图像分成左眼图像和右眼图像，实现3D效果，如图1b所示。

图2a和2b是现有液晶透镜立体显示器的结构示意图，如图2a和2b所示，液晶透镜立体显示器由显示屏200和液晶透镜201组成，所述液晶透镜201的结构为两片玻璃加上一些电极构成的液晶盒。如图2a所示，液晶盒可等效为平面的透镜，不改变出射光的方向，呈现2D模式；如图2b所示，加电压状态下，液晶分子随着电场线的分布发生扭转，形成液晶透镜，对光线实现会聚作用，进而实现3D效果。

双折射透镜立体显示器需要在显示屏上增加一个偏振光转化装置、一个透镜组件和两层贴合层，增加的厚度值为1.1mm，而液晶透镜式立体显示器需要增加一个液晶盒和一层贴合层，增加的厚度为0.9mm，增加的厚度比较大影响到产品的轻薄化；并且双折射透镜立体显示器与液晶透镜式立体显示器都要求从显示屏出射的光为偏振光，且对偏振方向有要求，当出射光为非线偏振光或偏振方向不满足要求时需要使用光学膜片来转化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体显示器，实现2D-3D转换的同时降低了立体显示器的总体厚度，并且适用于出射光为非线性偏振光的显示屏。

本发明的技术方案是一种立体显示器，包括：

显示装置和位于所述显示装置上的转换装置，

所述转换装置包括：

第一硬质基板，与所述显示装置相贴合，其上设置有电极引脚；

面状电极，位于所述第一硬质基板上；

条状电极，位于所述面状电极之上，并且与所述第一硬质基板的电极引脚连接；

电致伸缩性薄膜，位于所述面状电极与所述条状电极之间，随着所述面状电极与所述条状电极间电压的变化，所述电致伸缩性薄膜的形状发生变化。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的立体显示器包含显示装置及由第一硬质基板、面状电极、电致伸缩性薄膜和条状电极组成的转换装置，与现有的包含显示器、偏振光转换装置和透镜组件的双折射透镜以及包含有显示器和液晶盒的液晶透镜式立体显示器相比，所述立体显示器的整体厚度减小，有利于实现产品的轻薄化。

2、本发明通过电压控制电致伸缩性薄膜的形状变化实现2D-3D的转换，不受显示装置出射光偏振方向的影响，可以直接应用于出射光为非线性偏振光的显示装置，从而省去光学膜片，降低生产成本。

附图说明

图1a～1b为现有的双折射透镜立体显示器的结构示意图。

图2a～2b为现有的液晶透镜立体显示器的结构示意图。

图3a～3b为本发明较佳实施例的立体显示器的结构示意图。

图4a～4b为本发明较佳实施例的立体显示器的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的面状电极走线示意图。

图6为本发明较佳实施例的条状电极走线示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容做进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应对此作为本发明的限定。

请参照图3a～3b，图3a～3b为本发明较佳实施例的立体显示器的结构示意图。本发明提出的一种立体显示器，包括：显示装置300和位于所述显示装置上的转换装置301，

所述转换装置301包括：

第一硬质基板302，所述第一硬质基板302与所述显示装置300相贴合，所述第一硬质基板302上设置有电极引脚；

面状电极303，所述面状电极303位于所述第一硬质基板302上；

条状电极305，所述条状电极305位于所述面状电极303之上，并且连接到所述第一硬质基板302的电极引脚上；

电致伸缩性薄膜304，位于所述面状电极303与所述条状电极305之间，随着电压的变化，所述电致伸缩性薄膜304的形状发生变化。

如图3a所示，不加电状态下，或所述条状电极和面状电极之间电压未达到电致伸缩性薄膜304的相变阈值电压时，所述转换装置301相当于平面透镜，不改变出射光的方向，所述立体显示器将呈现2D显示模式；如图3b所示，加电状态下，当所述条状电极305和面状电极303之间的电压超过电致伸缩性薄膜304相变阈值电压时，所述电致伸缩性薄膜304发生形变，在条状电极305和面状电极303之间的电场力作用下使电致伸缩性薄膜304呈现凸透镜的形状，对光线实现会聚作用，将显示装置300入射的图像分成左眼图像和右眼图像，左右眼产生视差，产生观察真实三维物体的感觉，此时所述立体显示器呈现3D模式。通过不加电压或加在面状电极与条状电极上的电压达到电致伸缩性薄膜304的相变阈值电压，来实现立体显示器2D-3D模式的转换。所述相变阈值电压与电致伸缩性薄膜的材质、厚度以及面状电极和条状电极的材质、尺寸有关。

本实施例中，所述第一硬质基板302的非显示区上设置有电极引脚308，用于与外部驱动电路相连接，所述电极引脚308上设置有过孔309，如图5所示，所述电极引脚308通过过孔309连接到条状电极上，面状电极303设置于所述第一硬质基板302上，通过柔性电路板或其他方式连接到外部驱动电路。

所述面状电极303与所述条状电极305平行排列，所述条状电极305由第一方向的电极条307和第二方向的多个平行排列的电极条306组成，如图6所示，310为立体显示器的显示区，所述第一方向的电极条307位于显示区310之外，用于连接第二方向的多个平行排列的电极条306，所述第二方向的电极条306中最边缘的一个电极条位于显示区310之外，其上设置有过孔，与所述第一硬质基板302上电极引脚308的过孔309相连通，条状电极305通过过孔309连接到所述第一硬质基板302的电极引脚上，然后通过柔性线路板或其他方式连接到外部驱动电路，所述第二方向的电极条306中其余电极条位于显示区310内用于提供电压。所述第一方向的电极条307和第二方向的多个平行排列的电极条306相垂直。在其他实施例中，也可以采用其他的方式设计条状电极305。

所述面状电极302和所述条状电极305的材质为氧化铟锡，或其他本领域技术人员已知的材料。

所述电致伸缩性薄膜304为具有逆压电性质的向列相凝胶或铁电液晶弹性体膜，所述电致伸缩性薄膜304加电状态下发生收缩，不加电状态下恢复原状。所述电致伸缩性薄膜的厚度为100～300um，例如100um、200um、300um，较佳的厚度为200um。

所述第一硬质基板302是透明的，可以是玻璃、塑料或本领域技术人员公知的其他材料，所述第一硬质基板302的厚度为100～300um，例如100um、150um、200um、250um、300um，较佳的厚度为200um。

本实施例中，所述转换装置301只包含一层硬质基板层，两层电极以及一层液晶弹性体，现有技术中的立体显示器，例如双折射透镜式立体显示器，需要增加偏振光转换装置和透镜组件，附加的厚度值为1.1mm，而液晶透镜式立体显示器需要增加液晶盒，附加的厚度为0.9mm，本发明所述的立体显示器只需要增加转换装置，所述转换装置中包含的硬质基板层及液晶弹性体的厚度较佳值只有200um，其厚度远小于双折射透镜中的偏振光装换装置和透镜组件，以及液晶透镜中的液晶盒。所述立体显示器的整体厚度减小，有利于实现产品的轻薄化。

并且，由于所述立体显示器是通过电压控制电致伸缩性薄膜的形状来实现2D-3D的转换，不受显示装置出射光的偏振方向的影响，非线性偏振光作用于显示装置，条状电极305和面状电极303之间的电压超过电致伸缩性薄膜304相变阈值电压时，所述电致伸缩性薄膜304依旧会发生形变，在条状电极305和面状电极303之间的电场力作用下，所述电致伸缩性薄膜304呈现凸透镜的形状，对非线性偏振光实现会聚作用，使所述立体显示器呈现3D模式，因此本发明所述立体显示器可以直接使用出射光为非线性偏振光的显示装置，从而可以省去现有技术中使用的光学膜片，降低生产成本。

在本发明的另一实施例中，在上一实施例的基础上，所述转换装置还包括柔性胶层和第二硬质基板，所述柔性胶层位于所述条状电极之上，所述第二硬质基板层位于所述柔性胶层之上。

如图4a所示，所述转换装置401包括：

第一硬质基板402，所述第一硬质基板402与所述显示装置400相贴合，所述第一硬质基板402上设置有电极引脚；

面状电极403，所述面状电极403位于所述第一硬质基板402上；

条状电极405，所述条状电极405位于所述面状电极403之上，并且连接到所述第一硬质基板402的电极引脚上；

电致伸缩性薄膜404，位于所述面状电极403与所述条状电极405之间，随着电压的变化，所述电致伸缩性薄膜404的形状发生变化；

第二硬质基板407，位于所述条状电极405之上；

柔性胶层406，位于所述条状电极405之上，第二硬质基板407位于所述柔性胶层406之上。

请参考图4a，不加电状态下，或所述条状电极405和面状电极403之间的电压小于电致伸缩性薄膜404相变阈值电压时，所述转换装置401等效于平面的透镜，不改变出射光的方向，所述立体显示器呈现2D显示模式。

请参考图4b，当加在所述条状电极405和面状电极403之间的电压超过电致伸缩性薄膜404相变阈值电压时，所述电致伸缩性薄膜404发生形变，在条状电极405和面状电极403之间的电场力作用下，呈现凸透镜的形状，对光线实现会聚作用，所述立体显示器呈现3D模式。

所述第二硬质基板407是透明的，材质与第一硬质基板402相同，厚度为100～300um，例如，100um、150um、200um、250um、300um，较佳的厚度为200um。所述第二硬质基板407可以对所述转换装置401的上表面起到保护作用，避免外力对条状电极405或电致伸缩性薄膜404造成影响，进而保证立体显示器的显示效果，并且设置第二硬质基板407，方便在其上附加一层触摸屏，实现立体显示器的触摸效果，也方便在第二硬质基板上做反光等光学处理。

所述柔性胶层406的材料折射率小于所述电致伸缩性薄膜404的材料折射率，用于填充条状电极405与第二硬质基板407之间的间隙，避免第二硬质基板407直接作用在条状电极405上；当条状电极405和面状电极403之间的电压超过电致伸缩性薄膜404相变阈值电压时，所述条状电极405的位置随着电致伸缩性薄膜404的收缩靠进面状电极403，所述电致伸缩性薄膜404呈现凸透镜形状，此时柔性胶层406填充第二硬质基板407与凸透镜之间的空隙，防止第二硬质基板407对电致伸缩性薄膜404形成的凸透镜形状造成影响。并且由于所述柔性胶层406的材料折射率小于所述电致伸缩性薄膜404的材料折射率，光线经过电致伸缩性薄膜404射入柔性胶层406时发生会聚，不会影响电致伸缩性薄膜404的凸透镜的效果，因此在图4b中转换装置总体仍具有柱状凸透镜阵列的效果。

在本发明的其他实施例中，还包括在第二硬质基板上附加一层触摸屏，同时实现立体显示器的3D功能与触摸功能，也包括在第二硬质基板上做反光等光学处理，实现产品的光学要求。

本发明所述立体显示器，包括显示装置及装换装置，通过不加电压或加在条状电极与面状电极之间的电压大于电致伸缩性薄膜的相变阈值电压，来实现立体显示器2D-3D的转换；电致伸缩性薄膜不产生形变，或产生同样的形变，形成透镜阵列，驱动方法简单；并且转换装置中的电极为单层的条状电极，另一面为整面电极，结构简单。

综上所述，本发明的立体显示器包含显示装置及由第一硬质基板、面状电极、电致伸缩性薄膜和条状电极组成的转换装置，与现有的包含显示器、偏振光转换装置和透镜组件的双折射透镜以及包含有显示器和液晶盒的液晶透镜式立体显示器相比，所述立体显示器的整体厚度减小，有利于实现产品的轻薄化；本发明通过电压控制电致伸缩性薄膜的形状变化实现2D-3D的转换，不受显示装置出射光的偏振方向的影响，可以直接应用于出射光为非线性偏振光的显示装置，从而省去光学膜片，降低生产成本。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种立体显示器，包括：显示装置和位于所述显示装置上的转换装置，

所述转换装置包括：

第一硬质基板，与所述显示装置相贴合，其上设置有电极引脚；

面状电极，位于所述第一硬质基板上；

条状电极，位于所述面状电极之上，并且与所述第一硬质基板的电极引脚连接；

电致伸缩性薄膜，位于所述面状电极与所述条状电极之间，随着所述面状电极与所述条状电极间电压的变化，所述电致伸缩性薄膜的形状发生变化；

所述转换装置还包括柔性胶层和第二硬质基板，所述柔性胶层位于所述条状电极之上，所述第二硬质基板层位于所述柔性胶层之上，其中，所述柔性胶层的材料的折射率小于所述电致伸缩性薄膜的材料的折射率。

2.如权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，当加在所述条状电极和面状电极之间的电压超过所述电致伸缩性薄膜的相变阈值电压时，所述立体显示器呈现3D显示模式；不加电状态，或所述条状电极和面状电极之间电压未达到所述电致伸缩性薄膜的相变阈值电压时，所述立体显示器呈现2D显示模式。

3.如权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述第一硬质基板和/或所述第二硬质基板是透明的，厚度为100～300um。

4.如权利要求1～3任一项所述的立体显示器，其特征在于，所述面状电极与所述条状电极平行排列，所述条状电极由第一方向的电极条和第二方向的多个平行排列的电极条组成，所述第一方向的电极条位于显示区之外，用于连接第二方向的多个平行排列的电极条，所述第二方向的电极条中最边缘的一个电极条位于显示区外与所述第一硬质基板的电极引脚相连接，其余电极条位于显示区用于提供电压。

5.如权利要求4所述的立体显示器，其特征在于，所述第一方向的电极条与第二方向的电极条相垂直。

6.如权利要求5所述的立体显示器，其特征在于，所述第二方向的电极条中最边缘的一个电极条通过过孔连接到所述第一硬质基板的电极引脚上。

7.如权利要求6所述的立体显示器，其特征在于，所述面状电极和条状电 极的材质为氧化铟锡。

8.如权利要求1～3任一项所述的立体显示器，其特征在于，所述电致伸缩性薄膜为具有逆压电性质的向列相凝胶或铁电液晶弹性体膜。

9.如权利要求8所述的立体显示器，其特征在于，所述电致伸缩性薄膜加电状态下发生收缩，不加电状态下恢复原状。