CN106773233B - 立体显示装置及切换单元 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供立体显示装置及切换单元，涉及立体显示技术领域。切换单元包括了多个阶梯透光条，多个阶梯透光条之间设置有阶梯电极、聚合物分散液晶，由阶梯结构构成的狭缝光栅，保证光栅的水平周期不变，相比现有技术能减轻莫尔条纹的干扰。同时，由该阶梯结构构成的狭缝光栅相比倾斜设置的狭缝光栅能将各视点的子像素严格分开，减少各视点间相互干扰的问题。通过多个阶梯电极之间相互并联，可以通过控制部分的阶梯电极的通电或断电，使切换单元内的聚合物分散液晶部分有序排列，部分无序排列，从而达到部分聚合物分散液晶透光，部分聚合物分散液晶不透光的目的，进一步实现局部2D的效果和局部3D的效果共存的显示界面。

Description

立体显示装置及切换单元
技术领域
本发明涉及立体显示技术领域，具体而言，涉及立体显示装置及切换单元。
背景技术
视觉是人类获取外部信息的重要渠道，如何在显示器上再现人类通过双目视差来感知物体的深度层次一直是人们追求的梦想。随着技术的发展，3D显示技术可分为助视立体显示技术和自由立体显示技术。所谓的助视立体显示技术诸如分时、分色及分光技术等需要佩戴辅助装置或设备等才能观看立体效果。所谓的自由立体显示技术即不需要任何辅助装置或设备就能观看立体效果，主要可分为狭缝光栅和柱透镜光栅，其主要原理是，显示面板前设置光栅，光栅将显示面板显示的至少两幅视差图像分别提供给观看者的左、右眼。现有技术中实现2D/3D切换的显示装置，由于光栅结构设计一般为平行结构，由于光栅的狭缝与液晶显示器的列像素是平行排列的，当人眼通过狭缝看到相邻子像素之间的BM(BlackMatrix)，就容易产生周期性黑白渐变条纹，即形成摩尔条纹，严重影响观看者的立体效果，也不能实现2D/3D的局部显示。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种立体显示装置及切换单元，以改善现有技术的立体显示装置容易形成摩尔条纹，不能实现2D和3D的局部显示的问题。
本发明实施例提供的一种立体显示装置，所述装置包括：切换单元和液晶显示单元，所述切换单元和液晶显示单元贴合，所述切换单元包括第一基板、第二基板、第一电极、多个阶梯电极、聚合物分散液晶以及多个阶梯透光条，所述第一基板、所述第一电极以及所述第二基板依次设置，多个所述阶梯透光条间隔设置于所述第一电极和所述第二基板之间，多个所述阶梯电极均匀分布于间隔设置的多个所述阶梯透光条之间，并设置于所述第二基板的一侧，多个所述阶梯电极之间并联，所述聚合物分散液晶填充于多个所述阶梯透光条之间。
优选的，所述液晶显示单元包括两个电极层、两个取向层以及液晶层，两个所述取向层设置于两个所述电极层之间，所述液晶层设置于两个所述取向层之间。
优选的，所述液晶显示单元还包括第三基板，所述第三基板设置于两个所述电极层中的一个所述电极层的一侧，并且所述第三基板设置于所述电极层的远离所述取向膜的一侧。
优选的，所述液晶显示单元还包括第四基板，所述两个电极层、所述两个取向层以及所述液晶层均设置于所述第三基板和所述第四基板之间，所述第四基板设置于两个所述电极层中的另一个所述电极层的一侧。
优选的，所述立体显示装置还包括背光单元，所述背光单元设置于所述切换单元或所述液晶显示单元的一侧。
优选的，所述第二基板与所述第四基板贴合，所述背光单元设置于所述第三基板的远离所述电极层的一侧。
优选的，所述第一基板与所述第三基板贴合，所述背光单元设置于所述第二基板的远离所述阶梯电极的一侧。
优选的，所述阶梯透光条的宽度满足公式a＝dP+h×tanα，其中a表示所述阶梯透光条的宽度，dP为像素点间距，所述h表示像素垂直高度，所述α为光栅倾角。
优选的，所述切换单元和所述液晶显示单元还均包括封框胶。
本发明实施例还提供一种切换单元，应用于立体显示装置，所述切换单元包括第一基板、第二基板、第一电极、多个阶梯电极、聚合物分散液晶以及多个阶梯透光条，所述第一基板、所述第一电极以及所述第二基板依次设置，多个所述阶梯透光条间隔设置于所述第一电极和所述第二基板之间，多个所述阶梯电极均匀分布于间隔设置的多个所述阶梯透光条之间，并设置于所述第二基板的一侧，多个所述阶梯电极之间并联，所述聚合物分散液晶填充于多个所述阶梯透光条之间。
与现有技术相比，本发明的立体显示装置及切换单元，切换单元包括了多个阶梯透光条，多个阶梯透光条之间设置有阶梯电极、聚合物分散液晶，在聚合物分散液晶不透光时，由阶梯透光条和聚合物分散液晶构成的狭缝光栅，保证光栅的水平周期不变，相比现有技术的平行的透光条构成的狭缝光栅，能减轻莫尔条纹的干扰。同时，由该阶梯结构构成的狭缝光栅相比倾斜设置的狭缝光栅能将各视点的子像素严格分开，减少各视点间相互干扰的问题，提升立体显示效果。通过多个阶梯电极之间相互并联，可以通过控制部分的阶梯电极的通电或断电，使切换单元内的聚合物分散液晶部分有序排列，部分无序排列，从而达到部分聚合物分散液晶透光，部分聚合物分散液晶不透光的目的，进一步实现局部2D的效果和局部3D的效果共存的显示界面。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的立体显示装置的结构示意图。
图2为本发明第一实施例提供的阶梯电极的结构示意图。
图3为本发明第一实施例提供的阶梯透光条与聚合物分散液晶的结构示意图。
图4为本发明第二实施例提供的立体显示装置的结构示意图。
图5为本发明第三实施例提供的立体显示装置的结构示意图。
图标：10-切换单元；20-液晶显示单元；30-背光单元；101-第一基板；102-第二基板；103-第一电极；104-阶梯电极；105-阶梯透光条；106-聚合物分散液晶；201-第三基板；202-第四基板；203-电极层；204-取向层；205-液晶层；206-封框胶。
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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
第一实施例
请参考图1，是本发明第一实施例提供的立体显示装置的结构示意图。本发明提供的立体显示装置包括切换单元10、液晶显示单元20以及背光单元30，所述切换单元10、液晶显示单元20以及背光单元30之间互相贴合，切换单元10用于切换该立体显示装置的2D或3D的显示状态，液晶显示单元20用于显示影像。
所述切换单元10包括第一基板101、第二基板102、第一电极103、多个阶梯电极104、聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC)106以及多个阶梯透光条105，所述第一基板101、第一电极103和第二基板102依次设置，多个所述阶梯透光条105间隔设置于所述第一电极103和所述第二基板102之间。
请参考图2，是本发明第一实施例提供的阶梯电极104的结构示意图。多个所述阶梯电极104均匀分布于间隔设置的多个所述阶梯透光条105之间，并设置于所述第二基板102靠近第一电极103的一侧，所述聚合物分散液晶106填充于多个所述阶梯透光条105之间。阶梯电极104为图中所示的阶梯形状，设置在第二基板102靠近第一电极103的一侧是为了和第一电极103形成电场，便于阶梯电极104和第一电极103之间的聚合物分散液晶106在通电后有序排列，以实现透光。
所述第一电极103为面电极，所述阶梯电极104为条状电极，并且多个条状电极之间并联，相互之间的通电或断电可以互不干扰。如此，在多个阶梯电极104中的其中一部分通电后能够形成局部电场。例如，只是图中的任意一个阶梯电极104导电，此阶梯电极104可以和第一电极103形成局部电场，此部分的电场对对应区域的聚合物分散液晶106能够产生影响。
请参考图3，是本发明第一实施例提供的阶梯透光条105与聚合物分散液晶106的结构示意图。所述阶梯透光条105为由透明材料制成，用于透光，当多个阶梯透光条105之间的聚合物分散液晶106不透光时，多个阶梯透光条105便形成一部分透光、一部分遮光的周期性排列的狭缝光栅。
聚合物分散液晶106处于第一电极103和阶梯电极104之间，并且阶梯透光条105有一定的厚度，聚合物分散液晶106可以依据周围是否有电场进行相应的排列。当聚合物分散液晶106处于电场中时，液晶分子沿电场方向排列，液晶分子长轴垂直于阶梯透光条105，由于阶梯透光条105的折射率与液晶的折射率相等，此时，液晶显示单元20的出射光入射到切换单元10时，其不受散射的作用，从而切换单元10透明，即从液晶显示单元20显示的图像为2D状态；当聚合物分散液晶106不处于电场中时，液晶分子呈现无序状态，此时液晶显示单元20的出射光入射到切换单元10时，入射光被无序状态的液晶分子散射，从而聚合物分散液晶106呈乳白色，可以实现将光阻隔，而透光条继续透光，形成一部分透光、一部分遮光的周期性排列的狭缝光栅，结合像素的排列，使人的左右双眼在特定的空间内能够看到不同视差的图像，从而实现3D显示。
其中，所述阶梯透光条105的宽度满足公式a＝dP+h×tanα，其中a表示所述阶梯透光条105的宽度，dP为像素点间距，所述h表示像素垂直高度，所述α为光栅倾角。需要提到的是，光栅倾角α需要满足其中为L为黑色矩阵的宽度。
本发明实施例的阶梯透光条105由于为阶梯形状的结构，使聚合物分散液晶106在不透光时，能够形成阶梯形状的狭缝光栅，阶梯透光条105存在倾斜角度α，一方面，改善了传统垂直狭缝光栅由于光栅节距近似等于液晶显示器子像素宽度的整数倍而容易形成摩尔纹问题；另一方面，减小传统倾斜狭缝光栅存在的视点间相互干扰的问题。
本发明实施例的液晶采用聚合物分散液晶106，可以不需要偏振片和取向层204，减少了工艺流程，易于制备大尺寸的光学器件。并且，目前已在光学调制器、热敏及压敏器件、电控玻璃、光阀、投影显示、电子书等方面获得应用。
请再次参考图1，所述液晶显示单元20还包括两个电极层203、两个取向层204、液晶层205以及第三基板201。两个所述取向层204设置于两个所述电极层203之间，所述液晶层205设置于两个所述取向层204之间。所述第三基板201设置于两个所述电极层203中的远离第二基板102的电极层203的一侧，并且所述第三基板201设置于所述电极层203的远离所述取向膜的一侧。在其他具体实施方式中，所述液晶显示单元20可以由等离子显示器、场发射显示器、有机电致发光显示器等2D平面矩阵显示器替代。
本实施例中，第一电极103、阶梯电极104以及电极层203均可以用透明导电材料制成，例如，采用如氧化铟锡(Indium Tin Oxides，ITO)或者氧化铟锌(indium zinc oxide，IZO)等。所述取向层204用于控制所述液晶层205内的液晶分子的取向。所述取向层204可以由聚酰亚胺制成。
所述立体显示装置还包括有封框胶206，封框胶206设置于切换单元10和液晶显示单元20的边缘，用于将聚合物分散液晶106和液晶层205封装，防止流出。
所述背光单元30邻近所述第三基板201设置，在所述立体显示装置使用中，所述切换单元10邻近用户一侧，然后依次是液晶显示单元20和背光单元30。
第二实施例
请参考图4，是本发明第二实施例提供的立体显示装置的结构示意图。本实施例的立体显示装置与第一实施例的区别在于，本实施例的立体显示装置中，所述液晶显示单元20还包括第四基板202，所述两个电极层203、所述两个取向层204以及所述液晶层205均设置于所述第三基板201和所述第四基板202之间，所述第四基板202设置于两个所述电极层203中的另一个所述电极层203的一侧。
所述第四基板202和所述第二基板102完全贴合，例如可以采用光学双面胶、紫外固化胶或热熔胶进行粘接。
本实施例中，第一基板101、第二基板102可以为PET塑料(Polyethyleneterephthalate)、玻璃等透光性良好的基材。
在所述立体显示装置使用中，所述切换单元10邻近用户一侧，然后依次是液晶显示单元20和背光单元30。
第三实施例
请参考图5，是本发明第三实施例提供的立体显示装置的结构示意图。本实施例的立体显示装置与第二实施例的区别在于，本实施例的液晶显示单元20设置于切换单元10前方，即液晶显示单元20邻近用户一侧，然后依次是切换单元10和背光单元30。所述第二基板102和背光单元30贴合，所述第一基板101和第三基板201贴合。
综上所述，本发明实施例提供的立体显示装置及切换单元，切换单元包括了多个阶梯透光条，多个阶梯透光条之间设置有阶梯电极、聚合物分散液晶，在聚合物分散液晶不透光时，由阶梯透光条和聚合物分散液晶构成的狭缝光栅，保证光栅的水平周期不变，相比现有技术的平行的透光条构成的狭缝光栅，能减轻莫尔条纹的干扰。同时，由该阶梯结构构成的狭缝光栅相比倾斜设置的狭缝光栅能将各视点的子像素严格分开，减少各视点间相互干扰的问题，提升立体显示效果。通过多个阶梯电极之间相互并联，可以通过控制部分的阶梯电极的通电或断电，使切换单元内的聚合物分散液晶部分有序排列，部分无序排列，从而达到部分聚合物分散液晶透光，部分聚合物分散液晶不透光的目的，进一步实现局部2D的效果和局部3D的效果共存的显示界面。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种立体显示装置，其特征在于，所述装置包括：切换单元和液晶显示单元，所述切换单元和液晶显示单元贴合，所述切换单元包括第一基板、第二基板、第一电极、多个阶梯电极、聚合物分散液晶以及多个阶梯透光条，所述第一基板、所述第一电极以及所述第二基板依次设置，多个所述阶梯透光条间隔设置于所述第一电极和所述第二基板之间，多个所述阶梯电极均匀分布于间隔设置的多个所述阶梯透光条之间，并设置于所述第二基板的一侧，多个所述阶梯电极之间并联，所述聚合物分散液晶填充于多个所述阶梯透光条之间。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶显示单元包括两个电极层、两个取向层以及液晶层，两个所述取向层设置于两个所述电极层之间，所述液晶层设置于两个所述取向层之间。
3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶显示单元还包括第三基板，所述第三基板设置于两个所述电极层中的一个所述电极层的一侧，并且所述第三基板设置于所述电极层的远离所述取向膜的一侧。
4.根据权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶显示单元还包括第四基板，所述两个电极层、所述两个取向层以及所述液晶层均设置于所述第三基板和所述第四基板之间，所述第四基板设置于两个所述电极层中的另一个所述电极层的一侧。
5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还包括背光单元，所述背光单元设置于所述切换单元或所述液晶显示单元的一侧。
6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述第二基板与所述第四基板贴合，所述背光单元设置于所述第三基板的远离所述电极层的一侧。
7.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一基板与所述第三基板贴合，所述背光单元设置于所述第二基板的远离所述阶梯电极的一侧。
8.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述阶梯透光条的宽度满足公式a＝dP+h×tanα，其中a表示所述阶梯透光条的宽度，dP为像素点间距，h表示像素垂直高度，α为光栅倾角。
9.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述切换单元和所述液晶显示单元还均包括封框胶。
10.一种切换单元，应用于立体显示装置，其特征在于，所述切换单元包括第一基板、第二基板、第一电极、多个阶梯电极、聚合物分散液晶以及多个阶梯透光条，所述第一基板、所述第一电极以及所述第二基板依次设置，多个所述阶梯透光条间隔设置于所述第一电极和所述第二基板之间，多个所述阶梯电极均匀分布于间隔设置的多个所述阶梯电极之间，并设置于所述第二基板的一侧，多个所述阶梯电极之间并联，所述聚合物分散液晶填充于多个所述阶梯透光条之间。
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