CN104730719B - 触控裸眼光栅3d显示装置及其制备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

触控裸眼光栅3D显示装置及其制备和控制方法。该触控裸眼光栅3D显示装置包括显示面板和设置在显示面板上的电致变色3D裸眼光栅；电致变色3D裸眼光栅包括多个彼此平行的第一光栅电极、多个彼此平行的第二光栅电极、以及设置在多个第一光栅电极和对应的第二光栅电极之间的电致变色材料，多个第一光栅电极和多个第二光栅电极均为透明导电电极；显示面板上设置有或显示面板包括与多个第一光栅电极和多个第二光栅电极交叉而置且相互绝缘的多个触控电极。第一光栅电极和第二光栅电极既可加载3D驱动电压信号，又可加载触控驱动信号或输出触控感应信号。

Description

触控裸眼光栅3D显示装置及其制备和控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及触控裸眼光栅3D显示装置及其制备和控制方法。
背景技术
三维(3D)图像显示(立体显示)的原理之一是左右眼同时接收不同角度拍摄的影像，这些图像在人脑中融合，从而模拟真实双眼的3D效果。
3D图像显示技术包括裸眼式以及眼镜式，裸眼式3D图像显示技术包括视差屏障(Parallax Barrier)技术，视差屏障被设置在液晶面板之前，以得到左眼视场和右眼视场。同时，因为视差屏障的制备工艺可以与液晶显示装置(LCD)中的制备工艺相兼容，因此在量产性和成本上较具优势。
目前，触控产品也越来越得到消费者追捧和青睐。在市场需求之下，将3D和触控产品两者整合也被众多厂家所关注。通常将二者整合的产品中有部分是采用外挂式(Add On)的，即在3D显示面板之上增加触控面板，但这种结构制程较复杂，制作成本高。而且，这样得到的整个模组的厚度较大，势必影响3D显示效果以及产品本身的外观。
另外，将视场屏障与液晶面板整合的工艺过程中，对贴合对位精度要求高，因此不容易实现高PPI(Pixels Per Inch，每英寸像素)显示模组。
发明内容
本发明实施例提供的触控裸眼光栅3D显示装置及其制备和控制方法，可以克服以上问题，并可将3D&2D显示和触控完美整合。
本发明至少一实施例提供一种触控裸眼光栅3D显示装置，包括显示面板和设置在所述显示面板上的电致变色3D裸眼光栅；其中，
所述电致变色3D裸眼光栅包括多个彼此平行的第一光栅电极、多个彼此平行的第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料，所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极均为透明导电电极；
所述显示面板上设置有或所述显示面板包括与所述多个第一光栅电极和多个第二光栅电极交叉而置且相互绝缘的多个触控电极；其中，所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极与3D驱动单元相连，所述多个第一光栅电极、所述多个第二光栅电极、以及所述多个触控电极与触控控制单元相连。
例如，该触控裸眼光栅3D显示装置在所述第一光栅电极和所述第二光栅电极之间还设置有离子存储层。
例如，该触控裸眼光栅3D显示装置还包括与所述第一光栅电极或第二光栅电极并联的金属导线。
例如，该触控裸眼光栅3D显示装置还包括透明绝缘层，该透明绝缘层覆盖所述多个第一光栅电极、多个第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料。
例如，所述显示面板包括阵列基板和对置基板，所述电致变色3D裸眼光栅设置在所述对置基板上。
例如，在所述阵列基板面向所述对置基板一侧或者所述对置基板面向所述阵列基板一侧设置有公共电极，所述公共电极复用为所述触控电极。
例如，所述显示面板为OLED显示面板。
例如，所述3D驱动单元和所述触控控制单元整合在一起形成3D驱动/触控控制单元。
例如，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元相连。
例如，所述第一信号线与所述第一光栅电极同层设置，所述第二信号线与所述第二光栅电极同层设置；或者，所述第一信号线经第一过孔与所述第一光栅电极相连，所述第二信号线经第二过孔与所述第二光栅电极相连。
例如，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极的材料包括透明金属薄膜、透明金属氧化物薄膜、非金属氧化物薄膜以及导电性颗粒分散铁电材料，薄膜的形式包括单层膜、二层膜或多层膜，为掺杂型或无掺杂型。
例如，所述电致变色材料为氧化铱(IrO3)、氧化钨(WO3)或氧化钼(MoO3)。
本发明至少一实施例还提供上述任意一种触控裸眼光栅3D显示装置的控制方法，分时驱动3D显示及触控功能，其中，在一帧时间内，分为3D显示时间段和触控时间段，在3D显示时间段内，分别向所述第一光栅电极和所述第二光栅电极加载3D显示信号，使所述第一光栅电极和所述第二光栅电极之间形成电压差；在触控时间段内，向所述触控电极加载触控驱动信号，通过所述第一光栅电极和所述第二光栅电极输出触控感应信号；或者，向所述第一光栅电极和所述第二光栅电极加载触控驱动信号，通过所述触控电极输出触控感应信号。
本发明至少一实施例还提供上述任意一种触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，包括：
在第一基板上形成第一透明导电光栅电极层、电致变色材料层以及第二透明导电光栅电极层，且电致变色材料层形成在所述第一透明导电光栅电极层和所述第二透明导电光栅电极层之间；
构图形成多个彼此平行的第一光栅电极、多个彼此平行的的第二光栅电极、以及设置在所述多个彼此平行的第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料；其中，
所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极与3D驱动单元相连，所述多个第一光栅电极、所述多个第二光栅电极以及所述多个触控电极与触控控制单元相连。
例如，该方法还包括形成离子存储层的步骤，所述离子存储层设置于所述第一光栅电极和第二光栅电极之间。
例如，该方法还包括形成与所述第一光栅电极或第二光栅电极并联的金属导线的步骤。
例如，该方法还包括形成透明绝缘层的步骤，该透明绝缘层用以覆盖所述多个第一光栅电极、多个第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料。
例如，所述3D驱动单元和所述触控控制单元整合在一起形成3D驱动/触控控制单元。
例如，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元相连。
例如，所述第一信号线与所述第一光栅电极同层形成，所述第二信号线与所述第二光栅电极同层形成；或者，所述第一信号线经第一过孔与所述第一光栅电极相连，所述第二信号线经第二过孔与所述第二光栅电极相连。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为一种触控裸眼3D显示装置；
图2a为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图；
图2b为本发明另一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图；
图2c为本发明另一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图；
图2d为本发明另一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图；
图3a为本发明一实施例的第一光栅电极和第二光栅电极与3D驱动/触控控制单元相连示意图；
图3b为本发明一实施例的第一光栅电极和第二光栅电极与3D驱动单元及触控控制单元相连示意图；
图4a为本发明一实施例提供的显示面板的横向剖面示意图；
图4b为本发明一实施例提供的显示面板的纵向剖面示意图；
图5a为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图的驱动时序示意图；
图5b为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图的显示原理示意图；
图5c为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置示意图的触控原理示意图；
图6a至图6d本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置中的电致变色3D裸眼光栅制作工艺示意图；
图7a至图7i本发明另一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置中的电致变色3D裸眼光栅制作工艺示意图；
图8a为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置3D显示示意图；
图8b为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置2D显示示意图；
图8c为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置中的电致变色3D裸眼光栅的条状光栅电极遮挡像素间距的方式。
附图标记：
1-触控裸眼光栅3D显示装置；2-电致变色3D裸眼光栅；10-对置基板；10’-第一基板；20-盖板；30-阵列基板；40-3D液晶光栅的下基板；50-3D液晶光栅的上基板；60-触控面板的下基板；70-触控面板的上基板；100-显示面板；101-第一光栅电极；102-电致变色材料；103-第二光栅电极；104-离子存储层；105-透明绝缘层；107-金属导线；108-3D驱动/触控控制单元；1081-3D驱动单元；1082-触控控制单元；110-上偏光板；121-第一透明绝缘层；122-第二透明绝缘层；123-第一金属层；124-第二金属层；131-第一信号线；1311-第一3D显示信号线；132-第二信号线；133-第三信号线；1321-第二3D显示信号线；101’-第一透明导电光栅电极层；1331-第一触控信号线；1341-第二触控信号线；102’-电致变色材料层；103’-第二透明导电光栅电极层；131’-第一过孔；132’-第二过孔；200-3D液晶光栅；300-触控面板；301-触控电极；302-数据线；303-栅线；304-像素电极；310-下偏光板；350-数据线；360-栅线；370-栅线；380-公共电极；390-像素电极；401-3D液晶光栅的板状透明导电电极；501-3D液晶光栅的条状透明导电电极；502-透明光学胶(OCA)；503-液态透明光学胶(LOCA)；601-互电容触控面板的触控下电极；701-互电容触控面板的触控上电极。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明实施例中的“上”、“下”以制造膜层时的先后顺序为准。例如，在上的薄膜或图案是指相对在后形成的薄膜或图案，而在下的薄膜或图案是指相对在先形成的薄膜或图案。为了清晰起见，在附图中层或区域的厚度被放大，而非根据实际的比例绘制。当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”，或者可以存在中间元件。
图1为一种触控裸眼3D显示装置的示意图。该触控裸眼3D显示装置之中，显示面板100与3D液晶光栅200及触控面板300依次层叠，显示面板100与3D液晶光栅200之间以及3D液晶光栅200与触控面板300之间可通过透明光学胶502和/或液态透明光学胶503粘结。
显示面板100包括阵列基板30和对置基板10，下偏光板310设置在阵列基板30下、上偏光板110设置在对置基板10上，例如对置基板10可为彩膜基板。显示面板100包括像素阵列。当显示面板100用于3D显示时，其像素阵列包括交替设置的左眼像素和右眼像素。3D液晶光栅200包括下基板40、上基板50以及设置在下基板40和上基板50之间的液晶材料，在下基板40上设置有板状透明导电电极401，在上基板50上设置有条状透明导电电极501。当对板状透明导电电极401和条状透明导电电极501施加电压时，电场驱动板状透明导电电极401和条状透明导电电极501之间的液晶偏转，使得板状透明导电电极401和条状透明导电电极501之间的区域不透光，由此形成光栅，可与显示面板100配合进行3D显示；而当板状透明导电电极401和条状透明导电电极501不施加电压时，下基板40和上基板50之间均可透光，可与显示面板100配合实现2D显示。
触控面板300包括下基板60和上基板70，下基板60上设置有触控下电极601，上基板70上设置有触控上电极701，触控下电极601和触控上电极701交叉绝缘设置，分别作为触控驱动电极和触控感应电极，二者之间例如形成感应电容。当例如有手指触摸时，通过触控感应电极耦合触控驱动信号导致的信号输出确定触摸位置。
如图1所示的外挂式触摸显示装置的结构中，多种基板彼此重叠设置使得整个模组较厚，透过率损耗严重，同时产品的制作流程较复杂，生产成本较高。
本发明一实施例提供一种触控裸眼光栅3D显示装置1，如图2a所示，其包括显示面板100和设置在显示面板100上的电致变色3D裸眼光栅2。该电致变色3D裸眼光栅2包括多个第一光栅电极101、多个第二光栅电极103、以及设置在多个第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102。多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103均为平行设置的透明导电电极，例如多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103均为条状。
如图2a所示，显示面板100可包括阵列基板30和对置基板10，在该实施例中，在阵列基板30上设置有与多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103交叉而置且相互绝缘的多个触控电极301。需要说明的是，在其他实施例中，多个触控电极301也可以设置在对置基板10上，例如对置基板的内侧或外侧。
多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103与3D驱动单元相连，多个第一光栅电极101、多个第二光栅电极103以及多个触控电极301与触控控制单元相连。
例如，在本发明的一个实施例中，将3D驱动单元和触控控制单元整合在一起形成3D驱动/触控控制单元，多个第一光栅电极101、多个第二光栅电极103以及多个触控电极301均与3D驱动/触控控制单元相连。
例如，第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元相连。
3D驱动单元用以在3D显示时间段内，对多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103加载3D驱动信号，可包括3D驱动电路；触控控制单元主要在触控时间段内，向触控驱动电极加载触控驱动信号，通过触控感应电极输出触控感应信号。例如，触控电极301作为触控驱动电极，第一光栅电极101和第二光栅电极103作为触控感应电极，或者相反，即，第一光栅电极101和第二光栅电极103作为触控驱动电极，触控电极301作为触控感应电极，触控控制单元可包括触控驱动电路及触控感应信号侦测电路等。3D驱动/触控控制单元整合了上述3D驱动单元及触控控制单元的功能。3D驱动单元和触控控制单元可通过通常的集成电路实现，例如为通用计算装置(如CPU)或专用计算装置(如DSP等)。
例如，第一信号线与第一光栅电极同层设置，第二信号线与第二光栅电极同层设置。即，第一信号线与第一光栅电极由同一层透明导电薄膜形成，第二信号线与第二光栅电极由同一层透明导电薄膜形成。第一信号线131与第一光栅电极101的材质相同。第二信号线132与第二光栅电极103的材质相同。如此，可简化制备工艺。
例如，电致变色3D裸眼光栅设置在对置基板10上，即设置在该对置基板10的外侧上。该对置基板可为彩膜基板。
例如，在显示面板的阵列基板30面向对置基板10或者对置基板10面向阵列基板30的一侧设置有公共电极，公共电极至少部分可复用为触控电极。
例如，阵列基板包括多条交叉而置且相互绝缘的栅线和数据线，栅线与数据线彼此交叉并对应于多个亚像素。
在图2a-2d中，第一光栅电极101比第二光栅电极103更靠近显示面板，多个第一光栅电极101平行等间距分布，电致变色材料102和第二光栅电极103在远离第一光栅电极101的方向上以相同的间距形成在第一光栅电极101上。
例如，如图2b所示，在一个实施例中，在第一光栅电极101和第二光栅电极103之间还可设置有离子存储层104。例如，离子存储层104可用于存储和提供电致变色所需要的离子，维持电荷平衡。
例如，离子存储层由五氧化二钒(V2O5)或二氧化钛(TiO2)等材料制成，优选为五氧化二钒，五氧化二钒具有半导体特性和层状结构，有利于离子传输。其中，离子存储层的厚度可为0.2-1μm。例如，可利用溅射成膜等半导体工艺形成离子存储材料层。
例如，如图2c所示，在一个实施例中，在第二光栅电极103上还可以形成与之并联的金属导线107。这样可减少电极整体的电阻，从而提高电极传递信号时的信噪比。当然，也可以在第一光栅电极101之上或之下形成与之并联的金属导线(未示出)。
例如，用于第一光栅电极101和第二光栅电极103的材料包括透明金属薄膜、透明金属氧化物薄膜、非金属氧化物薄膜以及导电性颗粒分散铁电材料等材料；薄膜的形式包括单层膜、二层膜或多层膜，为掺杂型或无掺杂型。例如，第一光栅电极和第二光栅电极材料为金属氧化物材料，例如，为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锡(SnO2)等。
第一光栅电极101和第二光栅电极103之间设置电致变色材料，两个光栅电极间在通电的情况下可形成电场。电致变色(Electrochromism)是指在外加电场的作用下，材料的价态、化学组分发生可逆变化的现象，具有电致变色特性的材料在外加电压作用下，由于电子或离子的注入、抽出，导致材料结构和光学、热学性能发生变化。
例如，在等电位或不加电的情况下，电致变色材料为透明状态，有压差存在的情况下，则显示黑色状态(不透光，遮光状态)。进一步，例如，电致变色材料可以为氧化铱(IrO3)、氧化钨(WO3)或氧化钼(MoO3)等无机电致变色材料制成，电致变色层的厚度可为1.5-10μm。
又例如，在等电位或不加电的情况下，电致变色材料显示黑色状态，有压差存在的情况下，为透明状态。
例如，如图2a-2d所示，在显示面板30上还可以设置透明绝缘层105，该透明绝缘层105覆盖多个第一光栅电极101、多个第二光栅电极103、以及设置在多个第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102，以例如起到保护作用以及平坦化作用。该透明绝缘层例如可以为氧化硅、氮化硅等无机透明绝缘层，或者可以为环氧树脂等有机透明绝缘层。
例如，根据本发明实施例的触控裸眼光栅3D显示装置1，电致变色3D裸眼光栅2设置在透明基板上，例如，可以直接设置在对置基板10上，如图2a-2c所示，也可以设置在第一基板10’上，如图2d所示，第一基板10’可与对置基板10通过OCA粘结。
例如，如图2a-2d所示，根据本发明实施例的触控裸眼光栅3D显示装置1中，电致变色3D裸眼光栅还可以包括盖板20，该盖板20与第一基板10’或对置基板10对置，将第一光栅电极101、电致变色层102、第二光栅电极103等夹置在其间。第一基板10’和盖板20可以为玻璃、塑料等透明材料。
例如，如图2a-2d所示，触控裸眼光栅3D显示装置1还可包括上偏光板110和下偏光板310。
例如，如图3a所示，第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一信号线131和第二信号线132与3D驱动/触控控制单元108相连。
本发明的实施例中，以第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一信号线131和第二信号线132与3D驱动/触控控制单元108相连为例进行说明，第一信号线131和第二信号线132既作为3D显示信号线又作为触控信号线。亦可3D显示信号线不同于触控信号线。例如，如图3b所示，第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一3D显示信号线1311和第二3D显示信号线1321与3D驱动单元1081相连，而第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一触控信号线1331和第二触控信号线1341与触控控制单元1082相连。
例如，本发明实施例的触控裸眼光栅3D显示装置1中，显示面板100可以为液晶显示面板，也可以有机发光二极管(OLED)显示面板，当其为液晶显示面板时，可为VA显示模式，也可为ADS显示模式、TN显示模式或IPS显示模式，对其不做具体限定，只要在显示面板中形成与多个第一光栅电极101和多个第二光栅电极103交叉而置且相互绝缘的多个例如为条状的触控电极301即可。在显示面板100中可单独形成多个条状触控电极301，也可复用公共电极为触控电极301。显示面板100可如图4a或图4b所示，对于TN模式的液晶显示面板，在阵列基板30上设置有多条栅线360和多条数据线350，栅线360和数据线350交叉而置且相互绝缘，对置基板10上设置有公共电极380，公共电极380和像素电极390之间形成垂直电场，形成触控裸眼光栅3D显示装置时，可复用公共电极380为触控电极。
需要说明的是，也可将公共电极380设置在阵列基板30上，即此时液晶显示面板为IPS或ADS等显示模式，当公共电极复用为触控电极时，可如图2a-2d所示。本发明对此不作具体限定。
本发明实施例中的显示面板100不限于液晶显示面板，也可以为OLED显示面板。若显示面板100为OLED显示面板，则电致变色3D裸眼光栅2位于所述OLED显示面板的出光侧，例如OLED包括覆盖有机功能层结构的盖板，则电致变色3D裸眼光栅2设置在该盖板上。若所述显示面板100为液晶显示面板，则电致变色3D裸眼光栅2例如位于液晶显示面板的出光侧。
本发明至少一实施例还提供上述任意一种触控裸眼光栅3D显示装置的控制方法，该方法分时驱动3D显示及触控功能。显示一帧图像的时间可以划分为3D显示时间段和触控时间段，在3D显示时间段内，分别向第一光栅电极101和第二光栅电极103加载3D驱动信号，使第一光栅电极101和第二光栅电极103之间形成电压差，从而得到光栅；在触控时间段内，向触控电极301加载触控驱动信号，通过第一光栅电极101和第二光栅电极103输出触控感应信号。
例如，设置3D驱动电路3D(3D1、3D2……3Dn-1、3Dn)；触控驱动电路Tx(Tx1、Tx2……Txn-1、Txn)，3D驱动电路和触控驱动电路Tx驱动时序可如图5a所示。但不限于此。如图5b所示，在3D显示时间段内，向第一光栅电极101和第二光栅电极103加载3D驱动电压信号，例如，此时第一光栅电极101全部接地，第二光栅电极103加载电压信号(Vcom1)，第一光栅电极101和第二光栅电极103之间有电压差存在，形成垂直电场，因此位于第一光栅电极101和第二光栅电极103之间的电致变色材料会随着电场存在而变成黑色(不透光，遮光状态)，即有电场垂直分布的区域会形成黑色区域，非正对电场区域(即水平方向上光栅电极之间的区域)则仍处于透光状态，这样就形成了横向的黑白交替的光栅，可起到视差光栅作用，从而配合显示面板实现裸眼3D显示效果。
如图5c所示，在触控时间段内，例如，向显示面板的触控电极301中输入驱动信号TX，通过第一光栅电极101和第二光栅电极103输出触控感应信号。当该触摸3D显示装置被用户通过例如手指、触摸笔等触摸时，被触摸位置的触摸电容的电容值受到影响而改变，该电容值的变化所导致的例如电流等信息经相应的触摸感应电极传递，并且被与触控控制单元或被3D驱动/触控控制单元检测到并记录，即检测第一光栅电极101和第二光栅电极103上通过耦合触控驱动信号导致的信号输出，由此可以判断出触控位置。可根据这种方式来实现触控。
例如，阵列基板包括多条交叉而置且相互绝缘的栅线和数据线，阵列基板或对置基板上设置公共电极，设置栅极驱动电路G(G1、G2、G3……)，以及源极驱动电路D(D1、D2、D3……)，栅极驱动电路G和源极驱动电路D的驱动时序可如图5a所示。
在所述3D显示时间段，对栅线施加栅开启信号，对数据线施加数据信号，对公共电极施加公共电压(Vcom2)，用以使得显示面板中像素单元中的公共电极与像素电极之间形成显示驱动电场，驱动液晶偏转进行显示。在所述触控时间段，例如，对栅线施加栅关闭信号，对数据线无数据信号输入。
栅极驱动电路G以及源极驱动电路的驱动时序可如图5a所示。但不限于此。
例如，当公共电极复用为触控电极时，在触控时间段内，向公共电极中输入驱动信号TX。
例如，触控裸眼光栅3D显示装置显示一帧画面的时间为16.7ms，其中，3D显示时间段为12.7ms，触控时间段为4ms。在实际应用中，也可以根据集成电路(IntegratedCircuit，简称：IC)芯片的处理能力适当的调整3D显示时间段和触控时间段所占用的时长，在此不做具体限定。
例如，显示面板分时驱动显示及触控功能时，即，分为显示时间段和触控时间段。显示面板的显示时间段可与3D显示时间段相同，也可以不同。在此不做具体限定。
例如，触控电极301经第三信号线133与3D驱动/触控控制单元相连。如图5b所示。当显示面板的公共电极复用为触控电极时，则相应地公共电极线可复用为第三信号线133。
本发明的另一实施例中，向第一光栅电极101和第二光栅电极103加载触控驱动信号，通过触控电极301输出触控感应信号。
在上述驱动方法之中，在显示一帧图像的时间内，对第一光栅电极101以及第二光栅电极103的扫描过程，先进行3D显示扫描，然后进行触控扫描，但是，也可以先进行触控扫描，再进行3D显示扫描。本发明对此不作具体限定。
如上所述，在等电位或不加电的情况下，电致变色材料为透明状态。电致变色3D裸眼光栅将不再起作用，则显示装置可以进行通常的二维(2D)显示。例如，如果3D光栅模组要从3D模式切换到2D模式下，只需将3D显示时间段内第一光栅电极101以及第二光栅电极103全部接地即可实现；而触控时间段内的控制方法可不改变。
本发明至少一实施例还提供上述任意一种触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，如图6a-6d所示，图6a-6d为图3a中的A-A’向剖视图，包括如下制备工艺。
首先，在第一基板10’上形成第一透明导电光栅电极层101’，如图6a所示，并将其构图形成第一信号线(图中未显示，可参见图3a)和多个彼此平行的第一光栅电极101，如图6b所示；
在第一信号线和多个彼此平行的第一光栅电极101上形成电致变色材料层102’，然后在电致变色材料层102’上形成第二透明导电光栅电极层103’，如图6c所示；
将上述电致变色材料层102’和第二透明导电光栅电极层103’的叠层构图形成第二信号线、多个彼此平行的第二光栅电极103、以及设置在多个第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102，如图6d所示。
在本发明另一实施例中，在第一基板10’上形成第一透明导电光栅电极层101’，对第一透明导电光栅电极层101’构图形成第一信号线，在形成了第一信号线的第一透明导电光栅电极层101’上形成电致变色材料层102’及第二透明导电光栅电极层103’，将上述第一透明导电光栅电极层101’、电致变色材料层102’和第二透明导电光栅电极层103’的叠层构图形成第二信号线、多个彼此平行的第一光栅电极102、多个彼此平行的第二光栅电极103、以及设置在多个彼此平行的第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102。
所得到的第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元108相连(图中未显示，可参见图3a)。
如图7a-7i所示，其中，图7a-7h为图3a的B-B’向剖视图，图7i为图3a的C-C’向剖视图，本发明另一实施例还提供一种触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，该方法包括如下步骤。
在第一基板10’上形成第一透明导电光栅电极层101’及第一透明绝缘层121，如图7a所示；
在第一透明绝缘层121中形成第一过孔131’，如图7b所示；
在第一透明绝缘层上形成第一金属层123，如图7c所示，并将其构图形成第一信号线131，如图7d所示；
在第一信号线131上形成电致变色材料层102’，在电致变色材料层102’上形成第二透明导电光栅电极层103’，在第二透明导电光栅电极层103’上形成第二透明绝缘层122，如图7e所示；
在第二透明绝缘层122中形成第二过孔132’，如图7f所示；
在第二透明绝缘层102’上形成第二金属层124，如图7g所示，并对其构图形成第二信号线132，如图7h所示；
然后，对所得到的叠层进行构图，形成多个彼此平行的第一光栅电极101、多个彼此平行的第二光栅电极103、以及设置在多个彼此平行的第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102，如图7i所示。这里，第一信号线131和第二信号线132分别经第一过孔131’和第二过孔132’与第一光栅电极101和第二光栅电极103相连；第一信号线131和第二信号线132可选用金属材料；第一光栅电极101和第二光栅电极103分别经第一信号线131和第二信号线132与3D驱动/触控控制单元108相连。
例如，该方法还可包括形成离子存储层104的步骤，离子存储层104设置于第一光栅电极101和第二光栅电极103之间。
例如，该方法还可包括形成一透明绝缘层105的步骤，该透明绝缘层105覆盖多个第一光栅电极101、多个第二光栅电极103和设置在多个第一光栅电极101和对应的第二光栅电极103之间的电致变色材料102。
例如，该方法还可包括形成与第二光栅电极103并联的金属导线107的步骤。这样可减少电极整体的电阻，从而提高电极传递信号时的信噪比。
例如，该方法还可以在第一光栅电极101和第二光栅电极103之间形成一透明绝缘层，以更好的隔离第一光栅电极101和第二光栅电极103。例如，透明绝缘层的材质可为SiNx，SiOx或其它适合的材料。
需要说明的是，上述各方法中，第一基板10’为透明基板。第一基板10’可与液晶显示面板的对置基板10或者OLED显示面板的盖板粘结在一起，形成触控裸眼光栅3D显示装置。亦可采用显示面板的对置基板或者OLED显示面板的盖板作为该第一基板。
本发明的实施例提供的触控裸眼光栅3D显示装置也可采用除了上述方法之外的方法来制备。在此不作具体限定。
根据本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置，电致变色材料在未加载3D驱动电压时呈透明态，在加载3D驱动电压后呈遮光态。当对所述电致变色光栅施加3D驱动电压时，处于遮光图形相应位置处的电致变色材料发生变色，比如变为黑色。显示面板100发出的光线部分被变为黑色的部分遮挡，部分光线从没有设置电致变色材料的遮光图形间隙处透出，从而起到光栅的作用，将显示面板显示左右眼图像分别投射到显示面板前方的左眼视区和右眼视区，观看者的左右眼分别位于左右眼视区内时即可以观看到3D图像，此时可以实现裸眼3D显示，如图8a所示。当去除3D驱动电压时，处于遮光图形相应位置处的电致变色材料恢复为透明态，显示面板100发出的光线全部透出，没有任何遮挡，此时实现2D显示，如图8b所示。因此，使用具有根据本发明上述任一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置，能够很方便地实现裸眼3D显示，很方便地在裸眼3D显示与2D显示状态之间进行切换，并且还可同时实现触控功能。另外，本发明上述任一实施例的电致变色光栅的遮光图形位置固定，能够将遮光区和透光区严格的区分开来，使得遮光区和透光区互相之间不存在任何干扰，从而对于2D显示的效果不会产生任何的影响，为用户带来了极佳的使用体验。
图8c为本发明一实施例的触控裸眼光栅3D显示装置的条状光栅电极(第一光栅电极和第二光栅电极)遮挡像素间距的方式。例如，按照半个像素单位进行遮挡。
本发明实施例中的显示装置可以为手机、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。
本发明实施例的触控裸眼光栅3D显示装置的电致变色3D裸眼光栅中，第一光栅电极和第二光栅电极既可加载3D驱动电压信号，又可加载触控驱动信号或输出触控感应信号，由此既可实现3D显示功能，又可实现触控功能。且当显示面板的对置基板(例如，彩膜基板)或盖板(例如OLED显示装置)，还作为电致变色3D裸眼光栅的第一基板时，较例如图1所示的叠加方式的模组，厚度有大幅度的降低。
关于信号线的设计，如果在满足设计要求的前提下，可以使用透明导电光栅电极层来充当信号线，这样更加节约成本。当然采用金属走线作为信号线，可采用掩模工艺，通过绝缘层做过孔设计即可。
制作第一光栅电极和第二光栅电极时，可经过准确对位掩模(mask)工艺直接做在第一基板上，例如，可直接做在彩膜基板上，因此不存在以往结构光栅盒对位精度的问题，可以满足高PPI 3D显示效果，同时该模组结构厚度较原始的3D光栅盒大幅降低，透过率也会大幅提升。
本发明的实施例可不需要增加额外的掩模工艺，只需要公用光栅电极作为驱动电极或感应电极，采用分时驱动方式，就可以将3D显示和触控完美整合。
通过以上阐述优点，采用本发明实施例提供的触控裸眼光栅3D显示装置，模组本身的附加值较高，提升产品的竞争力。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种触控裸眼光栅3D显示装置，包括显示面板和设置在所述显示面板上的电致变色3D裸眼光栅；其中，
所述电致变色3D裸眼光栅包括多个彼此平行的第一光栅电极、多个彼此平行的第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料，所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极均为透明导电电极，所述第一光栅电极平行于所述第二光栅电极，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极设置在同一基板上；
所述显示面板上设置有或所述显示面板包括与所述多个第一光栅电极和多个第二光栅电极交叉而置且相互绝缘的多个触控电极；其中，所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极与3D驱动单元相连，所述多个第一光栅电极、所述多个第二光栅电极、以及所述多个触控电极与触控控制单元相连；所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极被配置来作为触控驱动电极或被配置来作为触控感应电极。
2.根据权利要求1所述的触控裸眼光栅3D显示装置，在所述第一光栅电极和所述第二光栅电极之间还设置有离子存储层。
3.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，还包括与所述第一光栅电极或第二光栅电极并联的金属导线。
4.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，还包括透明绝缘层，该透明绝缘层覆盖所述多个第一光栅电极、多个第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料。
5.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述显示面板包括阵列基板和对置基板，所述电致变色3D裸眼光栅设置在所述对置基板远离所述阵列基板的一侧上。
6.根据权利要求5所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，在所述阵列基板面向所述对置基板一侧或者所述对置基板面向所述阵列基板一侧设置有公共电极，所述公共电极复用为所述触控电极。
7.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述显示面板为OLED显示面板。
8.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述3D驱动单元和所述触控控制单元整合在一起形成3D驱动/触控控制单元。
9.根据权利要求8所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元相连。
10.根据权利要求9所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述第一信号线与所述第一光栅电极同层设置，所述第二信号线与所述第二光栅电极同层设置；或者，所述第一信号线经第一过孔与所述第一光栅电极相连，所述第二信号线经第二过孔与所述第二光栅电极相连。
11.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极的材料包括透明金属薄膜、透明金属氧化物薄膜、非金属氧化物薄膜以及导电性颗粒分散铁电材料，薄膜的形式包括单层膜、二层膜或多层膜，为掺杂型或无掺杂型。
12.根据权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置，其中，所述电致变色材料为氧化铱(IrO3)、氧化钨(WO3)或氧化钼(MoO3)。
13.权利要求1或2所述的触控裸眼光栅3D显示装置的控制方法，分时驱动3D显示及触控功能，其中，在一帧时间内，分为3D显示时间段和触控时间段，在3D显示时间段内，分别向所述第一光栅电极和所述第二光栅电极加载3D显示信号，使所述第一光栅电极和所述第二光栅电极之间形成电压差；在触控时间段内，向所述触控电极加载触控驱动信号，通过所述第一光栅电极和所述第二光栅电极输出触控感应信号；或者，向所述第一光栅电极和所述第二光栅电极加载触控驱动信号，通过所述触控电极输出触控感应信号。
14.一种触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，包括：
在第一基板上形成第一透明导电光栅电极层、电致变色材料层以及第二透明导电光栅电极层，且电致变色材料层形成在所述第一透明导电光栅电极层和所述第二透明导电光栅电极层之间；
构图形成多个彼此平行的第一光栅电极、多个彼此平行的的第二光栅电极、以及设置在所述多个彼此平行的第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料，所述第一光栅电极平行于所述第二光栅电极，从而形成电致变色3D裸眼光栅；
在显示面板上形成有或在显示面板内形成与所述多个第一光栅电极和多个第二光栅电极交叉而置且相互绝缘的多个触控电极；其中，
所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极与3D驱动单元相连，所述多个第一光栅电极、所述多个第二光栅电极以及所述多个触控电极与触控控制单元相连；所述多个第一光栅电极和所述多个第二光栅电极被配置来作为触控驱动电极或被配置来作为触控感应电极。
15.根据权利要求14所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，还包括形成离子存储层的步骤，所述离子存储层设置于所述第一光栅电极和第二光栅电极之间。
16.根据权利要求14或15所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，还包括形成与所述第一光栅电极或第二光栅电极并联的金属导线的步骤。
17.根据权利要求14或15所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，还包括形成透明绝缘层的步骤，该透明绝缘层用以覆盖所述多个第一光栅电极、多个第二光栅电极、以及设置在所述多个第一光栅电极和对应的所述第二光栅电极之间的电致变色材料。
18.根据权利要求14或15所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，其中，所述3D驱动单元和所述触控控制单元整合在一起形成3D驱动/触控控制单元。
19.根据权利要求18所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，其中，所述第一光栅电极和所述第二光栅电极分别经第一信号线和第二信号线与3D驱动/触控控制单元相连，所述第一信号线与所述第一光栅电极同层形成，所述第二信号线与所述第二光栅电极同层形成；或者，所述第一信号线经第一过孔与所述第一光栅电极相连，所述第二信号线经第二过孔与所述第二光栅电极相连。
20.根据权利要求14所述的触控裸眼光栅3D显示装置的制备方法，其中，所述显示面板包括阵列基板和对置基板，所述第一基板为所述显示面板的对置基板，所述电致变色3D裸眼光栅形成在所述对置基板远离所述阵列基板的一侧上。
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