CN104749833B - 可切换型显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

可切换型显示装置及其驱动方法。一种可切换型显示装置包括显示图像的显示面板以及折射或透射从所述显示面板发射的光的透镜面板，所述透镜面板包括：彼此面对并且彼此间隔开的第一基板和第二基板；在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上的第一电极和第二电极；在所述第一基板与第二基板之间的透镜层；以及在所述透镜层与所述第一基板和所述第二基板中的一个之间的液晶层，所述液晶层包括具有纳米囊的纳米液晶，所述纳米囊填充有多个液晶分子。

Description

可切换型显示装置及其驱动方法
技术领域
本公开涉及一种可切换型显示装置，更具体地讲，涉及一种包括使用纳米液晶的膜型透镜面板的可在2D图像与3D图像之间切换的显示装置。
背景技术
近来，已提出了选择性地显示二维(2D)图像或三维(3D)图像的可切换型显示装置。在该可切换型显示装置中，凹透镜层与基板之间的液晶层利用液晶分子的光学各向异性根据电场的施加而选择性地用作透镜。
图1A和图1B是示出根据现有技术的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
在图1A和图1B中，可切换型显示装置10包括显示面板20和透镜面板30。显示面板20利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示图像。从显示面板20发射的光可在穿过偏振板44的同时具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有垂直于横截表面的方向上的偏振态。
透镜面板30设置在显示面板20上方并且选择性地折射或透射从显示面板20发射的光。透镜面板30包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板40和第二基板50以及在第一基板40与第二基板50之间的液晶层60。第一电极42和第二电极52分别形成在第一基板40和第二基板50的内表面上。另外，透明凹透镜层54形成在第二电极52上。
凹透镜层54在其底表面上具有多个凹面部分，多个凹面部分中的每一个具有半圆柱形状。液晶层60设置在凹透镜层54与第一电极42之间的多个凹面部分中。
液晶层60包括多个液晶分子60a，多个液晶分子60a中的每一个具有双折射特性，其根据光的方向而呈现寻常折射率(ordinary refractive index，no)或非常折射率(extraordinary refractive index，ne)。在液晶层60中，多个液晶分子60a可水平地排列，使得液晶分子60a的长轴垂直于横截表面。另外，凹透镜层54可包括折射率与各个液晶分子60a的寻常折射率(no)相同的材料。
可切换型显示装置10根据液晶层60的排列状态而选择性地显示2D图像或3D图像。在显示2D图像的2D模式下，如图1A所示，电压被施加到第一电极42和第二电极52(闭合)，并且在第一电极42与第二电极52之间生成电场。结果，液晶层60重新排列，使得液晶分子60a的长轴平行于电场的方向。
穿过偏振板44的光具有方向垂直于横截表面并且平行于液晶分子60a的短轴的偏振态，并且感觉液晶层60具有寻常折射率(no)。结果，光在具有寻常折射率(no)的液晶层60与具有寻常折射率(no)的凹透镜层54之间的界面处不会感觉到折射率差异。因此，具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板30，可切换型显示装置10显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图1B所示，电压没有施加到第一电极42和第二电极52(断开)，在第一电极42与第二电极52之间没有生成电场。结果，液晶层60保持液晶分子60a的长轴垂直于横截表面的初始排列状态。
穿过偏振板44的光具有方向垂直于横截表面并且平行于液晶分子60a的长轴的偏振态，并且感觉液晶层60具有非常折射率(ne)。结果，光在具有非常折射率(ne)的液晶层60与具有寻常折射率(no)的凹透镜层54之间的界面处感觉到折射率差异。因此，具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板30的同时被折射，可切换型显示装置10显示3D图像。
在根据现有技术的可切换型显示装置10中，由于通过用流态的液晶分子60a填充第一基板40与第二基板50之间的空间来形成液晶层60，所以可切换型显示装置10的厚度增加，并且将透镜面板30制造成膜型存在局限。因此，可切换型显示装置10的制造成本增加。另外，由于即使在透镜面板30被制造之后，由于重力，液晶层60的液晶分子60a也松垂并且单元间隙没有保持均匀，所以2D图像与3D图像之间的可切换特性劣化。
发明内容
本发明的实施方式涉及一种可切换型显示装置以及该可切换型显示装置的驱动方法。因此，一个示例性实施方式涉及一种可切换型显示装置，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
一个示例性实施方式是一种可切换显示装置以及该可切换型显示装置的驱动方法，其中通过利用纳米液晶(其中聚合物纳米囊填充有液晶分子)形成膜型的透镜面板，减小了厚度并且降低了制造成本。
另外，一个示例性实施方式是一种可切换显示装置以及该可切换型显示装置的驱动方法，其中通过利用纳米液晶(其中聚合物纳米囊填充有液晶分子)形成透镜面板的液晶层，利用均匀单元间隙防止了液晶层的松垂并且改善了2D图像与3D图像之间的可切换特性。
本公开的优点和特征将部分地在接下来的描述中阐述，并且部分地对于研究了以下部分的本领域普通技术人员而言将变得显而易见，或者可从本发明的实践中学习。本文实施方式的其它优点和特征可通过在撰写的说明书及其权利要求书以及附图中所特别地指出的结构来实现和达到。
为了依据根据本发明的一个方面的目的实现其它优点和特征，一种示例性实施方式是可切换型显示装置，其包括显示图像的显示面板以及折射或透射从所述显示面板发射的光的透镜面板，所述透镜面板包括：彼此面对并且彼此间隔开的第一基板和第二基板；在所述第一基板和第二基板中的至少一个的内表面上的第一电极和第二电极；在所述第一基板与第二基板之间的透镜层；以及在所述透镜层与所述第一基板和第二基板中的一个之间的液晶层，所述液晶层包括具有纳米囊的纳米液晶，所述纳米囊填充有多个液晶分子。
应当理解的是，以上总体描述和以下具体描述均为示例性和说明性的，并且旨在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实现方式并与说明书一起用于说明本发明的原理。
图1A和图1B是示出根据现有技术的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图2A和图2B是示出根据本发明的第一实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图3A和图3B是示出根据本发明的第二实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图4A和图4B是示出根据本发明的第三实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图5A和图5B是示出根据本发明的第四实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图6A和图6B是示出根据本发明的第五实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图7A和图7B是示出根据本发明的第六实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图8A和图8B是示出根据本发明的第七实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
图9A和图9B是示出供应给分别根据本发明的第八和第九实施方式的可切换型显示装置的电压的示图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例例示于附图中。在以下描述中，当与此文献有关的熟知功能或配置的详细描述被确定为不必要地使本发明的主旨模糊时，其详细描述将被省略。所描述的一系列处理步骤和/或操作是示例；然而，步骤和/或操作的顺序不限于本文所阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的步骤和/或操作以外，可如本领域已知那样改变。类似标号始终指代类似元件。以下说明中所使用的各个元件的名称仅是为了方便撰写说明书而选择的，因此可不同于实际产品中所使用的那些名称。
图2A和图2B是示出根据本发明的第一实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。
在图2A和图2B中，根据本发明的第一实施方式的可切换型显示装置110包括显示面板120和透镜面板130。显示面板120利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示图像。当可切换显示装置110显示二维(2D)图像时，多个像素显示单个图像。当可切换显示装置110显示三维(3D)图像时，多个像素被分成与多个视区对应的多个组，并且各个组的像素显示与各个视区对应的单个图像。
例如，显示面板120可以是诸如液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)和等离子体显示面板(PDP)的平板显示器(FPD)。LCD可具有扭曲向列(TN)模式、面内切换(IPS)模式、垂直排列(VA)模式、电控双折射(ECB)模式和光学补偿弯曲(OCB)模式中的一个。
从显示面板120发射的光可利用偏振板(未示出)而具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有方向垂直于横截表面的偏振态。偏振板可被设置在显示面板120的顶表面上，或者可设置在透镜面板130的底表面上。
透镜面板130设置在显示面板120上方，并且选择性地折射或透射从显示面板120发射的光。透镜面板130包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板140和第二基板150以及在第一基板140与第二基板150之间的液晶层160。第一基板140和第二基板150可包括诸如塑料的柔性材料。多个第一电极142和多个第二电极144形成在第一基板140的内表面上，并且透明凹透镜层152形成在第二基板150的内表面上。
多个第一电极142和多个第二电极144中的每一个可具有条形，并且多个第一电极142和多个第二电极144可交替设置。另外，多个第一电极142和多个第二电极144可由透明导电材料(诸如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、导电聚合物、碳纳米管(CNT)、石墨烯和银纳米线(AgNW))形成。
凹透镜层152可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子164的寻常折射率(no)、液晶分子164的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凹透镜层152可包括诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的树脂。
凹透镜层152可在其底表面上具有多个凹面部分，多个凹面部分中的每一个可具有半圆柱形状或者半椭圆柱形状。液晶层160设置在凹透镜层152与多个第一电极142和多个第二电极144之间的多个凹面部分中。由于多个凹面部分中的每一个具有半圆形状或者半椭圆形状的横截面，所以多个凹面部分中的每一个可构成球面凹透镜形状或非球面凹透镜形状。
尽管在第一实施方式中多个第一电极142和多个第二电极144平行于各个凹面部分的纵向方向形成，但是在另一实施方式中，多个第一电极142和多个第二电极144可垂直于各个凹面部分的纵向方向形成。另外，在另一实施方式中，多个第一电极142和多个第二电极144可按照预定角度倾斜于各个凹面部分的纵向方向形成以用于交叠视区的结构。
液晶层160可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊162，各个纳米囊162具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊162中的每一个可填充有多个液晶分子164。多个液晶分子164可为具有正介电各向异性(Δε(＝εe-εo)＞0)的正型。另外，多个液晶分子164可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子164可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶由于纳米囊162的重新排列而可具有各向异性。
具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。例如，可在膜的第二基板150上形成凹透镜层152，可将具有粘结剂聚合物的纳米液晶涂敷在凹透镜层152上。接下来，可通过利用热或光使涂敷的纳米液晶固化来在凹透镜层152上形成液晶层160。接下来，可在液晶层160上形成诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明材料的粘合剂层，并且可在粘合剂层上形成保护膜。结果，具有凹透镜层152和液晶层160的第二基板150可用作膜型。
在将保护膜从具有凹透镜层152和液晶层160的第二基板150去除之后，可将具有凹透镜层152和液晶层160的第二基板150附接到具有多个第一电极142和多个第二电极144的膜的第一基板140。结果，透镜面板130可形成为膜型。
可切换型显示装置110根据液晶层160的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图2A所示，电压没有施加到多个第一电极142和多个第二电极144(断开)，在多个第一电极142与多个第二电极144之间没有生成电场。结果，液晶层160的多个液晶分子164在各个纳米囊162中随机排列。
来自显示面板120的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子164具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层160具有与液晶分子164的寻常折射率(no)、液晶分子164的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层152由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板120的光在液晶层160与凹透镜层152之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内，凹透镜层152的折射率可在约1.55至约1.6的范围内。
因此，具有方向平行于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板130，可切换型显示装置110显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图2B所示，电压被施加到多个第一电极142和多个第二电极144(闭合)，在多个第一电极142与多个第二电极144之间生成水平电场E。结果，液晶层160的正型的多个液晶分子164在各个纳米囊162中重新排列，使得各个液晶分子164的长轴平行于水平电场E的方向。各个液晶分子164的长轴可平行于第一基板140和第二基板150并且平行于横截表面。
来自的显示面板120的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子164具有非常折射率(ne)。结果，光感觉到液晶层160具有与液晶分子164的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层152由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板120的光可在液晶层160与凹透镜层152之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子164可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))可在约1.7至约1.75的范围内，大于用于凹透镜层152的、寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))的约1.55至约1.6的范围。
由于液晶层160的折射率大于凹透镜层152的折射率，所以透镜面板130用作凸透镜，来自显示面板120的具有方向平行于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板130的同时被折射。因此，可切换型显示装置110显示3D图像。
由于可切换型显示装置110使用各个纳米囊162填充有液晶分子164的纳米液晶，所以可切换型显示装置110可利用膜型的透镜面板130来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子164根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第一实施方式中利用具有方向平行于横截表面的偏振态的光在不施加电压的情况下显示2D图像，并且在施加电压的情况下显示3D图像，但是在另一实施方式中，通过调节液晶分子164的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凹透镜层152的折射率并且利用具有方向垂直于横截表面的偏振态的光，可在施加电压的情况下显示2D图像，并且可在不施加电压的情况下显示3D图像。
另外，尽管在第一实施方式中利用凹透镜层152和正型液晶选择性地显示2D图像或3D图像，但是在另一实施方式中，可利用凹透镜层、负型液晶和具有方向平行于横截表面的偏振态的光选择性地显示2D图像或3D图像，或者在另一实施方式中，可利用凹透镜层、负型液晶和具有方向垂直于横截表面的偏振态的光选择性地显示2D图像或3D图像。
另外，尽管在第一实施方式中使用正型液晶，但是在另一实施方式中可使用负型液晶。
图3A和图3B是示出根据本发明的第二实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第二实施方式中具有与第一实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图3A和图3B中，根据本发明的第二实施方式的可切换型显示装置210包括显示面板220和透镜面板230。显示面板220利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示2D图像或3D图像。例如，显示面板220可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板220发射的光可利用偏振板(未示出)而具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有方向平行于横截表面的偏振态。
透镜面板230设置在显示面板220上方并且选择性地折射或透射从显示面板220发射的光。透镜面板230包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板240和第二基板250以及在第一基板240与第二基板250之间的液晶层260。第一基板240和第二基板250可包括诸如塑料的柔性材料。第一电极242和第二电极252分别形成在第一基板240和第二基板250的内表面上，并且透明凹透镜层254形成在第二电极252上。
第一电极242和第二电极252可具有与第一基板240和第二基板250的整个表面对应的板形。另外，第一电极242和第二电极252可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
凹透镜层254可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子264的寻常折射率(no)、液晶分子264的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凹透镜层254可包括诸如PET的树脂。
可在第一电极242、第一基板240的内表面、、第二电极252和第二基板250的内表面中的每一个上形成不平图案以用于在施加电场时诱使液晶分子264重新排列。沿着垂直于横截表面的方向的不平图案可包括彼此平行并交替的突起部和凹陷部。
凹透镜层254可在其底表面上具有多个凹面部分，并且多个凹面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层260设置在凹透镜层254与第一电极242之间的多个凹面部分中。由于多个凹面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凹面部分中的每一个可构成球面凹透镜形状或非球面凹透镜形状。
液晶层260可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊262，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊262中的每一个可填充有多个液晶分子264。多个液晶分子264可为具有负介电各向异性(Δε＜0)的负型。另外，多个液晶分子264可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子264可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊262的重新排列而具有各向异性。
具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。例如，可在膜的第二基板250上顺序形成第二电极252和凹透镜层254，并且可在凹透镜层254上涂敷具有粘结剂聚合物的纳米液晶。接下来，可通过利用热或光使涂敷的纳米液晶固化来在凹透镜层254上形成液晶层260。接下来，可在液晶层260上形成诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明材料的粘合剂层，并且可在粘合剂层上形成保护膜。结果，具有第二电极252、凹透镜层254和液晶层260的第二基板250可用作膜型。
在可将保护膜从具有第二电极252、凹透镜层254和液晶层260的第二基板250去除之后，可将具有第二电极252、凹透镜层254和液晶层260的第二基板250附接到具有第一电极242的膜的第一基板240。结果，透镜面板230可形成为膜型。
可切换型显示装置210根据液晶层260的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图3A所示，电压没有施加到第一电极242和第二电极252(断开)，在第一电极242与第二电极252之间没有生成电场。结果，液晶层260的多个液晶分子264在各个纳米囊262中随机排列。
来自显示面板220的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子264具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层260具有与液晶分子264的寻常折射率(no)、液晶分子264的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层254由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板220的光在液晶层260与凹透镜层254之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内，凹透镜层254的折射率可在约1.55至约1.6的范围内。
因此，具有方向平行于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板230，可切换型显示装置210显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图3B所示，电压被施加到第一电极242和第二电极252(闭合)，在第一电极242与第二电极252之间生成垂直电场E。结果，液晶层260的负型的多个液晶分子264在各个纳米囊262中重新排列，使得各个液晶分子264的长轴垂直于垂直电场E的方向。各个液晶分子264的长轴可平行于第一基板240和第二基板250并且平行于横截表面。
来自显示面板220的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子264具有非常折射率(ne)。结果，光感觉到液晶层260具有与液晶分子264的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层254由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板220的光可在液晶层260与凹透镜层254之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子264可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))可在约1.7至约1.75的范围内，大于用于凹透镜层254的、作为寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))的约1.55至约1.6的范围。
由于液晶层260的折射率大于凹透镜层254的折射率，所以透镜面板230用作凸透镜，来自显示面板220的具有方向平行于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板230的同时被折射。因此，可切换型显示装置210显示3D图像。
由于可切换型显示装置210使用各个纳米囊262填充有液晶分子264的纳米液晶，所以可切换型显示装置210可利用膜型的透镜面板230来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子264根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第二实施方式中在不施加电压的情况下显示2D图像，并且在施加电压的情况下显示3D图像，但是在另一实施方式中，通过调节液晶分子264的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凹透镜层254的折射率并且利用具有方向垂直于横截表面的偏振态的光，可在施加电压的情况下显示2D图像，可在不施加电压的情况下显示3D图像。
另外，尽管在第一实施方式和第二实施方式中液晶层形成在第一基板与第二基板的凹透镜层之间，但是在另一实施方式中，液晶层可形成在第一基板的凸透镜层与第二基板之间。
图4A和图4B是示出根据本发明的第三实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第三实施方式中具有与第一实施方式和第二实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图4A和图4B中，根据本发明的第三实施方式的可切换型显示装置310包括显示面板320和透镜面板330。显示面板320利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素来显示2D图像或3D图像。例如，显示面板320可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板320发射的光可利用偏振板(未示出)而具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有方向平行于横截表面的偏振态。
透镜面板330设置在显示面板320上方，并且选择性地折射或透射从显示面板320发射的光。透镜面板330包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板340和第二基板350以及在第一基板340与第二基板350之间的液晶层360。第一基板340和第二基板350可包括诸如塑料的柔性材料。透明凸透镜层342形成在第一基板340的内表面上，并且多个第一电极352和多个第二电极354形成在第二基板350的内表面上。
凸透镜层342可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子364的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(ne，nbp))相同。例如，凸透镜层342可包括诸如PET的树脂。
凸透镜层342可在其底表面上具有多个凸面部分，并且多个凸面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层360设置在凸透镜层342与多个第一电极352和多个第二电极354之间。由于多个凸面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凸面部分中的每一个可构成球面凸透镜形状或非球面凸透镜形状。
多个第一电极352和多个第二电极354中的每一个可具有条形，并且多个第一电极352和多个第二电极354可交替设置。另外，多个第一电极352和多个第二电极354可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
尽管在第三实施方式中多个第一电极352和多个第二电极354平行于各个凸面部分的纵向方向形成，但是在另一实施方式中，多个第一电极352和多个第二电极354可垂直于各个凸面部分的纵向方向形成。另外，在另一实施方式中，多个第一电极352和多个第二电极354可按照预定角度倾斜于各个凸面部分的纵向方向形成，以用于交叠视区的结构。
液晶层360可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊362，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊362中的每一个可填充有多个液晶分子364。多个液晶分子364可为具有正介电各向异性(Δε＞0)的正型。另外，多个液晶分子364可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子364可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊362中的重新排列而具有各向异性。
具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。例如，可在膜的第一基板340上形成凸透镜层342，并且可在凸透镜层342上涂敷具有粘结剂聚合物的纳米液晶。接下来，可通过利用热或光使涂敷的纳米液晶固化来在凸透镜层342上形成液晶层360。接下来，可在液晶层360上形成诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明材料的粘合剂层，并且可在粘合剂层上形成保护膜。结果，具有凸透镜层342和液晶层360的第一基板340可用作膜型。
在可将保护膜从具有凸透镜层342和液晶层360的第一基板340去除之后，可将具有凸透镜层342和液晶层360的第一基板340附接到具有多个第一电极352和多个第二电极354的膜的第二基板350。结果，透镜面板330可形成为膜型。
可切换型显示装置310根据液晶层360的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图4A所示，电压被施加到多个第一电极352和多个第二电极354(闭合)，在多个第一电极352与多个第二电极354之间生成水平电场E。结果，液晶层360的正型的多个液晶分子364在各个纳米囊362中重新排列，使得各个液晶分子364的长轴平行于水平电场E的方向。各个液晶分子364的长轴可平行于第一基板340和第二基板350并且平行于横截表面。
来自显示面板320的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子364具有非常折射率(ne)。结果，光感觉到液晶层360具有与液晶分子364的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层342由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(ne，nbp))相同，所以来自显示面板320的光在凸透镜层342与液晶层360之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，凸透镜层342的折射率可在约1.7至约1.75的范围内，非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))可在约1.7至约1.75的范围内。
因此，具有方向平行于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板330，可切换型显示装置310显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图4B所示，电压没有施加到多个第一电极352和多个第二电极354(断开)，在多个第一电极352和多个第二电极354之间没有生成电场。结果，液晶层360的正型的多个液晶分子364在各个纳米囊362中随机排列。
来自显示面板320的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子364具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层360具有与液晶分子364的寻常折射率(no)、液晶分子364的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层342由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(ne，nbp))相同，所以来自显示面板320的光可在凸透镜层342与液晶层360之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子364可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内，小于用于凸透镜层342的、作为非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(ne，nbp))的约1.7至约1.75的范围。
由于凸透镜层342的折射率大于液晶层360的折射率，所以透镜面板330用作凸透镜，来自显示面板320的具有方向平行于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板330的同时被折射。因此，可切换型显示装置310显示3D图像。
由于可切换型显示装置310使用各个纳米囊362填充有液晶分子364的纳米液晶，所以可切换型显示装置310可利用膜型的透镜面板330来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子364根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第三实施方式中，在施加电压的情况下显示2D图像，在不施加电压的情况下显示3D图像，但是在另一实施方式中，通过调节凸透镜层342的折射率和入射光的偏振态，可在不施加电压的情况下显示2D图像，可在施加电压的情况下显示3D图像。
图5A和图5B是示出根据本发明的第四实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第四实施方式中具有与第一实施方式和第二实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图5A和图5B中，根据本发明的第四实施方式的可切换型显示装置410包括显示面板420和透镜面板430。显示面板420利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示2D图像或3D图像。例如，显示面板420可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板420发射的光可利用偏振板(未示出)而具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有方向垂直于横截表面的偏振态。
透镜面板430设置在显示面板420上方并且选择性地折射或透射从显示面板420发射的光。透镜面板430包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板440和第二基板450以及在第一基板440与第二基板450之间的液晶层460。第一基板440和第二基板450可包括诸如塑料的柔性材料。透明凸透镜层442形成在第一基板440的内表面上，并且多个第一电极452和多个第二电极454形成在第二基板450的内表面上。
凸透镜层442可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子464的寻常折射率(no)、液晶分子464的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凸透镜层442可包括诸如PET的树脂。
凸透镜层442可在其底表面上具有多个凸面部分，多个凸面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层460设置在凸透镜层442与多个第一电极452和多个第二电极454之间。由于多个凸面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凸面部分中的每一个可构成球面凸透镜形状或非球面凸透镜形状。
多个第一电极452和多个第二电极454中的每一个可具有条形，并且多个第一电极452和多个第二电极454可交替设置。另外，多个第一电极452和多个第二电极454可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
液晶层460可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊462，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊462中的每一个可填充有多个液晶分子464。多个液晶分子464可为具有正介电各向异性(Δε＞0)的正型。另外，多个液晶分子464可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子464可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊462中的重新排列而具有各向异性。具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。
可切换型显示装置410根据液晶层460的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图5A所示，电压没有施加到多个第一电极452和多个第二电极454(断开)，在多个第一电极452与多个第二电极454之间没有生成电场。结果，液晶层460的正型的多个液晶分子464在各个纳米囊462中随机排列。
来自显示面板420的具有方向垂直于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子464具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层460具有与液晶分子464的寻常折射率(no)、液晶分子464的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层442由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板420的光在凸透镜层442与液晶层460之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，凸透镜层442的折射率可在约1.55至约1.6的范围内，寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内。
因此，具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板430，可切换型显示装置410显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图5B所示，电压被施加到多个第一电极452和多个第二电极454(闭合)，在多个第一电极452与多个第二电极454之间生成水平电场E。结果，液晶层460的正型的多个液晶分子464在各个纳米囊462中重新排列，使得各个液晶分子464的长轴平行于水平电场E的方向。各个液晶分子464的长轴可平行于第一基板440和第二基板450并且平行于横截表面。
来自显示面板420的具有方向垂直于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子464具有寻常折射率(no)。结果，光感觉到液晶层460具有与液晶分子464的寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层442由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板420的光可在凸透镜层442与液晶层460之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子464可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))可在约1.45至约1.5的范围内，小于用于凸透镜层442的、作为寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))的约1.55至约1.6的范围。
由于凸透镜层442的折射率大于液晶层460的折射率，所以透镜面板430用作凸透镜，来自显示面板420的具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板430的同时被折射。因此，可切换型显示装置410显示3D图像。
由于可切换型显示装置410使用各个纳米囊462填充有液晶分子464的纳米液晶，所以可切换型显示装置410可利用膜型的透镜面板430来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子464根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第三和第四实施方式中利用凸透镜层、正型液晶和具有方向垂直于横截表面的偏振态的光选择性地显示2D图像或3D图像，但是在另一实施方式中通过调节液晶分子的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凸透镜层的折射率并且利用负型液晶以及具有方向平行于横截表面的偏振态的光，可在施加电压的情况下显示2D图像，可在不施加电压的情况下显示3D图像，或者在另一实施方式中通过调节液晶分子的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凸透镜层的折射率并且利用负型液晶以及具有方向垂直于横截表面的偏振态的光，可在施加电压的情况下显示2D图像，可在不施加电压的情况下显示3D图像。
尽管在第三和第四实施方式中使用了正型液晶，但是在另一实施方式中可使用负型液晶。
图6A和图6B是示出根据本发明的第五实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第五实施方式中具有与第一实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图6A和图6B中，根据本发明的第五实施方式的可切换型显示装置510包括显示面板520和透镜面板530。显示面板520利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示2D图像或3D图像。例如，显示面板520可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板520发射的光可利用偏振板(未示出)而具有沿着预定方向的偏振态。例如，光可具有方向垂直于横截表面的偏振态。
透镜面板530设置在显示面板520上方，并且选择性地折射或透射从显示面板520发射的光。透镜面板530包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板540和第二基板550以及在第一基板540与第二基板550之间的液晶层560。第一基板540和第二基板550可包括诸如塑料的柔性材料。第一电极542和第二电极552分别形成在第一基板540和第二基板550的内表面上，透明凸透镜层544形成在第一电极542上。
第一电极542和第二电极552可具有与第一基板540和第二基板550的整个表面对应的板形。另外，第一电极542和第二电极552可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
凸透镜层544可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子564的寻常折射率(no)、液晶分子564的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凸透镜层544可包括诸如PET的树脂。
可在第一电极542、第一基板540的内表面、第二电极552和第二基板550的内表面中的每一个上形成不平图案，以用于在施加电场时诱使液晶分子564重新排列。沿着垂直于横截表面的方向的不平图案可包括彼此平行并交替的突起部和凹陷部。
凸透镜层544可在其顶表面上具有多个凸面部分，多个凸面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层560设置在凸透镜层544与第二电极552之间。由于多个凸面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凸面部分中的每一个可构成球面凸透镜形状或非球面凸透镜形状。
液晶层560可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊562，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊562中的每一个可填充有多个液晶分子564。多个液晶分子564可为具有负介电各向异性(Δε＜0)的负型。另外，多个液晶分子564可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子564可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊562中的重新排列而具有各向异性。
具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。例如，可在膜的第一基板540上顺序形成第一电极542和凸透镜层544，并且可在凸透镜层544上涂敷具有粘结剂聚合物的纳米液晶。接下来，可通过利用热或光使涂敷的纳米液晶固化在凸透镜层544上形成液晶层560。接下来，可在液晶层560上形成诸如光学透明粘合剂(OCA)的透明材料的粘合剂层，并且可在粘合剂层上形成保护膜。结果，具有第一电极542、凸透镜层544和液晶层560的第一基板540可用作膜型。
在可将保护膜从具有第一电极542、凸透镜层544和液晶层560的第一基板540去除之后，可将具有第一电极542、凸透镜层544和液晶层560的第一基板540附接到具有第二电极552的膜的第二基板550。结果，透镜面板530可形成为膜型。
可切换型显示装置510根据液晶层560的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图6A所示，电压没有施加到第一电极542和第二电极552(断开)，在第一电极542与第二电极552之间没有生成电场。结果，液晶层560的多个液晶分子564在各个纳米囊562中随机排列。
来自显示面板520的具有方向垂直于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子564具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层560具有与液晶分子564的寻常折射率(no)、液晶分子564的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层544由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板520的光在凸透镜层544与液晶层460之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，凸透镜层544的折射率可在约1.55至约1.6的范围内，寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内。
因此，具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板530，可切换型显示装置510显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图6B所示，电压被施加到第一电极542和第二电极552(闭合)，在第一电极542与第二电极552之间生成垂直电场E。结果，液晶层560的负型的多个液晶分子564在各个纳米囊562中重新排列，使得各个液晶分子564的长轴垂直于垂直电场E的方向。各个液晶分子564的长轴可平行于第一基板540和第二基板550并且平行于横截表面。
来自显示面板520的具有方向平行于横截表面的偏振态的光感觉到多个液晶分子564具有寻常折射率(no)。结果，光感觉到液晶层560具有与液晶分子564的寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层544由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板520的光可在凹透镜层544与液晶层560之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子564可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))可在约1.45至约1.5的范围内，小于用于凸透镜层544的、寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))的约1.55至约1.6的范围。
由于凸透镜层544的折射率大于液晶层560的折射率，所以透镜面板530用作凸透镜，来自显示面板520的具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在穿过透镜面板530的同时被折射。因此，可切换型显示装置510显示3D图像。
由于可切换型显示装置510使用各个纳米囊562填充有液晶分子564的纳米液晶，所以可切换型显示装置510可利用膜型的透镜面板530来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子564根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第五实施方式中利用具有方向垂直于横截表面的偏振态的光在不施加电压的情况下显示2D图像，在施加电压的情况下显示3D图像，但是在另一实施方式中，通过调节液晶分子的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凸透镜层的折射率并且利用具有方向平行于横截表面的偏振态的光，可在施加电压的情况下显示2D图像，可在不施加电压的情况下显示3D图像。
尽管在第一至第五实施方式中利用偏振光选择性地显示2D图像或3D图像，但是在另一实施方式中可利用非偏振光来选择性地显示2D图像或3D图像。
图7A和图7B是示出根据本发明的第六实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第六实施方式中具有与第一实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图7A和图7B中，根据本发明的第六实施方式的可切换型显示装置610包括显示面板620和透镜面板630。显示面板620利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示2D图像或3D图像。例如，显示面板620可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板620发射的光可具有非偏振态以及沿着预定方向的偏振态。例如，显示面板620可以是顶部发射型OLED，其中用于防止环境光的反射的线性偏振板和四分之一波片被去除。由于可切换型显示装置610使用液晶层660的有效折射率而非液晶层660的双折射(相位差)，所以即使当显示面板620发射非偏振光时，可切换型显示装置610也可选择性地显示2D图像或3D图像。
透镜面板630设置在显示面板620上方并且选择性地折射或透射从显示面板620发射的光。透镜面板630包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板640和第二基板650以及在第一基板640与第二基板650之间的液晶层660。第一基板640和第二基板650可包括诸如塑料的柔性材料。第一电极642和第二电极652分别形成在第一基板640和第二基板650的内表面上，透明凹透镜层654形成在第二电极652上。
第一电极642和第二电极652可具有与第一基板640和第二基板650的整个表面对应的板形。另外，第一电极642和第二电极652可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
凹透镜层654可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子664的寻常折射率(no)、液晶分子664的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凹透镜层654可包括诸如PET的树脂。
凹透镜层654可在其底表面上具有多个凹面部分，并且多个凹面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层660设置在凹透镜层654与第一电极642之间的多个凹面部分中。由于多个凹面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凹面部分中的每一个可构成球面凹透镜形状或非球面凹透镜形状。
液晶层660可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊662，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊662中的每一个可填充有多个液晶分子664。多个液晶分子664可为具有正介电各向异性(Δε＞0)的负型。另外，多个液晶分子664可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子664可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊662中的重新排列而具有各向异性。具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。
可切换型显示装置610根据液晶层660的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图7A所示，电压被施加到第一电极642和第二电极652(闭合)，在第一电极242与第二电极252之间生成垂直电场E。结果，液晶层660的正型的多个液晶分子664在各个纳米囊662中重新排列，使得各个液晶分子664的长轴平行于垂直电场E的方向。各个液晶分子664的长轴可垂直于第一基板640和第二基板650并且平行于横截表面。
来自显示面板620的具有偏振态或非偏振态的光感觉到多个液晶分子664具有寻常折射率(no)。结果，光感觉到液晶层660具有与液晶分子664的寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层654由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，nbp))相同，所以来自显示面板620的光在液晶层660与凹透镜层654之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))可在约1.45至约1.5的范围内，凹透镜层654的折射率可在约1.45至约1.5的范围内。
因此，具有偏振态或非偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板630，可切换型显示装置610显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图7B所示，电压没有施加到第一电极642和第二电极652(断开)，在第一电极642与第二电极652之间没有生成电场。结果，液晶层660的多个液晶分子664在各个纳米囊662中随机排列。
来自显示面板620的具有偏振态或非偏振态的光感觉到多个液晶分子664具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层660具有与液晶分子664的寻常折射率(no)、液晶分子664的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凹透镜层654由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，nbp))相同，所以来自显示面板620的光可在液晶层660与凹透镜层654之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子664可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内，大于用于凹透镜层654的、寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))的约1.45至约1.5的范围。
由于液晶层660的折射率大于凹透镜层654的折射率，所以透镜面板630用作凸透镜，来自显示面板620的具有偏振态或非偏振态的光在穿过透镜面板630的同时被折射。因此，可切换型显示装置610显示3D图像。
由于可切换型显示装置610使用各个纳米囊662填充有液晶分子664的纳米液晶，所以可切换型显示装置610可利用膜型的透镜面板630来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子664根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第六实施方式中液晶层形成在第一基板与第二基板的凹透镜层之间，但是在另一实施方式中液晶层可形成在第一基板的凸透镜层与第二基板之间。
图8A和图8B是示出根据本发明的第七实施方式的分别在2D模式和3D模式下的可切换型显示装置的光路的横截面图。对第七实施方式中具有与第一实施方式相同的结构的部分的说明将被省略。
在图8A和图8B中，根据本发明的第七实施方式的可切换型显示装置710包括显示面板720和透镜面板730。显示面板720利用包括第一像素P1至第三像素P3的多个像素显示2D图像或3D图像。例如，显示面板720可以是诸如LCD、OLED和PDP的FPD。LCD可具有TN模式、IPS模式、VA模式、ECB模式和OCB模式中的一个。
从显示面板720发射的光可具有非偏振态以及沿着预定方向的偏振态。例如，显示面板720可以是顶部发射型OLED，其中用于防止环境光的反射的线性偏振板和四分之一波片被去除。由于可切换型显示装置710使用液晶层760的有效折射率而非液晶层760的双折射(相位差)，所以即使当显示面板720发射非偏振光时，可切换型显示装置710也可选择性地显示2D图像或3D图像。
透镜面板730设置在显示面板720上方并且选择性地折射或透射从显示面板720发射的光。透镜面板730包括彼此面对并且彼此间隔开的第一基板740和第二基板750以及在第一基板740与第二基板750之间的液晶层760。第一基板740和第二基板750可包括诸如塑料的柔性材料。第一电极742和第二电极752分别形成在第一基板740和第二基板750的内表面上，透明凸透镜层744形成在第一电极742上。
第一电极742和第二电极752可具有与第一基板740和第二基板750的整个表面对应的板形。另外，第一电极742和第二电极752可由诸如ITO、IZO、导电聚合物、CNT、石墨烯和AgNW的透明导电材料形成。
凸透镜层744可包括这样的材料，该材料的折射率基本上与液晶分子764的寻常折射率(no)、液晶分子764的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同。例如，凸透镜层744可包括诸如PET的树脂。
凸透镜层744可在其顶表面上具有多个凸面部分，并且多个凸面部分中的每一个可具有半圆柱形状或半椭圆柱形状。液晶层760设置在凸透镜层744与第二电极752之间。由于多个凸面部分中的每一个具有半圆形状或半椭圆形状的横截面，所以多个凸面部分中的每一个可构成球面凸透镜形状或非球面凸透镜形状。
液晶层760可包括纳米液晶，所述纳米液晶包括聚合物的多个纳米囊762，各个纳米囊具有约1纳米至约999纳米的直径，并且多个纳米囊762中的每一个可填充有多个液晶分子764。多个液晶分子764可为具有正介电各向异性(Δε＞0)的负型。另外，多个液晶分子764可具有根据光的方向而呈现寻常折射率(no)或非常折射率(ne)的双折射特性。另外，多个液晶分子764可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶。
当没有施加电场时纳米液晶可具有各向同性，当施加电场时纳米液晶可由于纳米囊762中的重新排列而具有各向异性。具体地讲，纳米液晶可通过添加粘结剂聚合物而形成为膜型。
可切换型显示装置710根据液晶层760的排列状态选择性地显示2D图像或3D图像。
在显示2D图像的2D模式下，如图8A所示，电压没有施加到第一电极742和第二电极752(断开)，在第一电极742与第二电极752之间没有生成电场。结果，液晶层760的多个液晶分子764在各个纳米囊762中随机排列。
来自显示面板720的具有偏振态或非偏振态的光感觉到多个液晶分子664具有与寻常折射率(no)和非常折射率(ne)的平均值(AVG(no，ne))对应的折射率。结果，光感觉到液晶层760具有与液晶分子764的寻常折射率(no)、液晶分子764的非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层744由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板720的光在凸透镜层744与液晶层760之间的界面处不会感觉到折射率差异。例如，凸透镜层744的折射率可在约1.55至约1.6的范围内，寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))可在约1.55至约1.6的范围内。
因此，具有偏振态或非偏振态的光在没有折射的情况下完好地穿过透镜面板730，可切换型显示装置710显示2D图像。
在显示3D图像的3D模式下，如图8B所示，电压被施加到第一电极742和第二电极752(闭合)，在第一电极742与第二电极752之间生成垂直电场E。结果，液晶层760的正型的多个液晶分子764在各个纳米囊762中重新排列，使得各个液晶分子764的长轴平行于垂直电场E的方向。各个液晶分子764的长轴可垂直于第一基板740和第二基板750并且平行于横截表面。
来自显示面板720的具有偏振态或非偏振态的光感觉到多个液晶分子764具有寻常折射率(no)。结果，光感觉到液晶层760具有与液晶分子764的寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))对应的折射率。
由于凸透镜层744由这样的材料形成，该材料的折射率基本上与寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)(在不影响光路的控制的范围内)的平均值(AVG(no，ne，nbp))相同，所以来自显示面板720的光可在凹透镜层744与液晶层760之间的界面处感觉到折射率差异。例如，由于多个液晶分子764可具有寻常折射率(no)小于非常折射率(ne)(no＜ne)的向列液晶，所以寻常折射率(no)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，nbp))可在约1.45至约1.5的范围内，小于用于凸透镜层744的、寻常折射率(no)、非常折射率(ne)和粘结剂聚合物的折射率(nbp)的平均值(AVG(no，ne，nbp))的约1.55至约1.6的范围。
由于凸透镜层744的折射率大于液晶层760的折射率，所以透镜面板730用作凸透镜，来自显示面板720的具有偏振态或非偏振态的光在穿过透镜面板730的同时被折射。因此，可切换型显示装置710显示3D图像。
由于可切换型显示装置710使用各个纳米囊762填充有液晶分子764的纳米液晶，所以可切换型显示装置710可利用膜型的透镜面板730来制造。另外，通过省略取向膜和平整膜，降低了制造成本。另外，由于液晶分子764根据电场而重新排列，所以获得均匀的排列特性。
尽管在第七实施方式中在不施加电压的情况下显示2D图像，在施加电压的情况下显示3D图像，但是在另一实施方式中，通过调节液晶分子764的寻常折射率(no)和非常折射率(ne)以及凸透镜层744的折射率，可在施加电压的情况下显示2D图像，可在不施加电压的情况下显示3D图像。
为了防止液晶层中的电荷积聚，可利用反转方法来驱动透镜面板。
图9A和图9B是示出供应给分别根据本发明的第八和第九实施方式的可切换型显示装置的电压的示图。图9A和图9B的电压可被供应给根据第一至第七实施方式之一的可切换型显示装置，根据第一实施方式的可切换显示装置作为示例性实施方式被示出。
在图9A中，当可切换型显示装置110显示3D图像时，第一电压V1和第二电压V2分别被施加到第一电极142和第二电极144，以生成电场。第一电压V1可具有参考电压Vref，第二电压V2可交替地具有比参考电压Vref大第一电压差ΔV1的第一值(Vref+ΔV1)和比参考电压Vref小第一电压差ΔV1的第二值(Vref-ΔV1)。
结果，第一电极142的第一电压V1和第二电极144的第二电压V2具有第一电压差ΔV1，通过第一电压差ΔV1生成的电场被施加到液晶层160，以使得液晶分子164可由于该电场而在纳米囊162中重新排列。由于第二电压V2的极性相对于参考电压Vref周期性地改变，所以电场的方向也周期性地改变。因此，防止了液晶层160中的电荷积聚。
在图9B中，当可切换型显示装置110显示3D图像时，第一电压V1和第二电压V2被分别施加到第一电极142和第二电极144以生成电场。第一电压V1可交替地具有比参考电压Vref小第二电压差ΔV2的第三值(Vref-ΔV2)和比参考电压Vref大第二电压差ΔV2的第四值(Vref+ΔV2)，并且第二电压可交替地具有比参考电压Vref大第二电压差ΔV2的第四值(Vref+ΔV2)和比参考电压Vref小第二电压差ΔV2的第三值(Vref-ΔV2)。
第一电压V1和第二电压V2可相对于参考电压具有相反的极性。例如，当第一电压V1具有比参考电压Vref小第二电压差ΔV2的第三值(Vref-ΔV2)时，第二电压V2可具有比参考电压Vref大第二电压差ΔV2的第四值(Vref+ΔV2)。另外，当第一电压V1具有比参考电压Vref大第二电压差ΔV2的第四值(Vref+ΔV2)时，第二电压V2可具有比参考电压Vref小第二电压差ΔV2的第三值(Vref-ΔV2)。
结果，第一电极142的第一电压V1和第二电极144的第二电压V2具有两倍的第二电压差ΔV2(2ΔV2)，通过两倍的第二电压差ΔV2(2ΔV2)的电场被施加到液晶层160，以使得液晶分子164可由于该电场而在纳米囊162中重新排列。由于第一电压V1和第二电压V2的极性相对于参考电压Vref周期性地改变，所以电场的方向也周期性地改变。因此，防止了液晶层160中的电荷积聚。
另外，由于第一电压V1和第二电压V2具有两倍的第二电压差ΔV2(2ΔV2)，所以即使当第二电压差ΔV2被确定为是第一电压差ΔV1的一半时，图9B的电场也可具有与图9A的电场相同的强度。因此，与图9A的第二电压V2的幅度相比，图9B的第一电压V1和第二电压V2中的每一个的幅度可减小，从而可进一步降低功耗。
上面描述了多个示例。然而将理解，可进行各种修改。例如，如果所描述的技术按照不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、装置或电路中的组件按照不同的方式组合和/或被其它组件或其等同物代替或补充，则可实现合适的结果。因此，其它实现方式也在以下权利要求的范围内。
相关申请的交叉引用
本申请要求在2013年12月27日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2013-0166086和在2014年12月09日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请No.10-2014-0175760的权益，通过引用将其整体并入本文。

Claims (16)

1.一种可切换型显示装置，该可切换型显示装置包括：
显示面板，该显示面板显示图像；以及
透镜面板，该透镜面板折射或透射从所述显示面板发射的光，所述透镜面板包括：
彼此面对并且彼此间隔开的第一基板和第二基板；
在所述第一基板和所述第二基板中的至少一个的内表面上的第一电极和第二电极；
在所述第一基板与所述第二基板之间的透镜层；以及
在所述透镜层与所述第一基板和所述第二基板中的一个之间的液晶层，所述液晶层包括粘结剂聚合物和具有多个纳米囊的纳米液晶，所述多个纳米囊各自填充有多个液晶分子，
其中，所述透镜层包括凹透镜层，所述凹透镜层的折射率与所述多个液晶分子的寻常折射率、所述多个液晶分子的非常折射率和所述粘结剂聚合物的折射率的平均值相同，或所述凹透镜层的折射率与所述多个液晶分子的寻常折射率和所述粘结剂聚合物的折射率的平均值相同；或者
所述透镜层包括凸透镜层，所述凸透镜层的折射率与所述多个液晶分子的非常折射率和所述粘结剂聚合物的折射率的平均值相同，或所述凸透镜层的折射率与所述多个液晶分子的寻常折射率、所述多个液晶分子的非常折射率和所述粘结剂聚合物的折射率的平均值相同。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子是所述寻常折射率小于所述非常折射率的向列液晶，其中，所述纳米液晶在不施加电场的情况下具有各向同性，在施加电场的情况下具有各向异性。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述透镜层包括所述凹透镜层，所述凹透镜层在其底表面上具有多个凹面部分，其中，所述多个凹面部分中的每一个具有半圆柱形状和半椭圆柱形状中的一种，其中，所述多个凹面部分彼此间隔开并且彼此平行，并且其中，所述凹透镜层设置在所述第二基板的内表面上。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极交替地设置在所述第一基板的内表面上，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个具有条形，并且其中，所述第一电极和所述第二电极彼此间隔开并且彼此平行。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有正介电各向异性。
6.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极分别设置在所述第一基板和所述第二基板的内表面上，并且其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个具有板形。
7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有负介电各向异性。
8.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有正介电各向异性。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述显示面板发射具有非偏振态的光。
10.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述透镜层包括所述凸透镜层，所述凸透镜层在其顶表面上具有多个凸面部分，其中，所述多个凸面部分中的每一个具有半圆柱形状和半椭圆柱形状中的一种，其中，所述多个凸面部分彼此间隔开并且彼此平行，并且其中，所述凸透镜层设置在所述第一基板的内表面上。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极交替地设置在所述第二基板的内表面上，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个具有条形，并且其中，所述第一电极和所述第二电极彼此间隔开并且彼此平行。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有正介电各向异性。
13.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第一电极和所述第二电极分别设置在所述第一基板和所述第二基板的内表面上，并且其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一个具有板形。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有负介电各向异性。
15.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述多个液晶分子具有正介电各向异性。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述显示面板发射具有非偏振态的光。
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