CN114355644A - 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器 - Google Patents

一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN114355644A
CN114355644A CN202210048401.9A CN202210048401A CN114355644A CN 114355644 A CN114355644 A CN 114355644A CN 202210048401 A CN202210048401 A CN 202210048401A CN 114355644 A CN114355644 A CN 114355644A
Authority
CN
China
Prior art keywords
display
layer
liquid crystal
electrode layer
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210048401.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114355644B (zh
Inventor
窦虎
王璐
欧嘉怡
但有全
田时开
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Civil Aviation Flight University of China
Original Assignee
Civil Aviation Flight University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Civil Aviation Flight University of China filed Critical Civil Aviation Flight University of China
Priority to CN202210048401.9A priority Critical patent/CN114355644B/zh
Publication of CN114355644A publication Critical patent/CN114355644A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114355644B publication Critical patent/CN114355644B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/302—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements characterised by the form or geometrical disposition of the individual elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

本发明涉及显示领域，具体为一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器。本发明结构由上至下依次为：上基板、液晶层、介电层、电极层、下基板、集光层和传统显示器。所述的上基板和下基板可以选择透明玻璃材料或柔性基底材料；所述的介电层为平坦层，均匀涂覆于电极层上，将电极层中的间隙填平；所述的电极层为电极和电极间隙组成的二维阵列结构，电极采用透明导电材料；所述的传统显示器件可以选取LCD、OLED或LED显示器件。本发明提出的显示装置带来的增益效果为：显示器上的虚拟信息与真实世界相似，相对显示器不同位置的人会看到不同的显示画面，增强了使用者的沉浸感，同时不存在视疲劳和容易实现触觉反馈。

Description

一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器
技术领域
本发明涉及显示领域，具体为一种不同区域显示画面的发光方向可随驱动电压独立控制的交互式桌面显示器。
背景技术
平板显示技术已经给人们的生活方式带来了重大变革，同时也有着很大的商业价值和市场潜力。生活中常见的电脑、电视、手机、监视器等都属于平板显示技术衍生出的产品。虚拟现实(Virtual Reality,VR)显示和增强显示(Augmented Reality,AR)，是当今平板显示技术的发展方向和研究热点。该技术可将虚拟信息与真实世界巧妙融合，同时增强人们的沉浸感和交互感。
头戴式VR或AR设备可以给使用者带来良好的沉浸感，但需要复杂的外接设备才能给人们带来触觉反馈，交互感不足；在使用的同时还会产生视觉疲劳，使人产生眩晕、恶心等不良感觉。对比头戴式设备，交互式桌面显示器的优点在于不存在视觉疲劳，触觉反馈也不需要复杂的外接设备。但是交互式桌面显示器会将虚拟信息和显示世界十分明显的区分开，无法带给使用者良好的沉浸感。
发明内容
本发明意在提出一种新型的显示器，可以解决现有桌面显示器的技术缺陷。由于本发明提出的不同显示区域的显示画面发光方向可进行独立控制，所以相对显示器不同位置的人能观看到不同的画面。这与不同位置的人在真实世界中的观看同一个物体所产生的效果相同。因此会将虚拟的显示信息与真实信息产生较好的融合，增强人们的沉浸感。同时本发明提出的桌面显示器仍然保持了原有技术不存在视疲劳和容易实现触觉反馈的优势。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明结构由上至下依次为：上基板1、液晶层2、介电层3、电极层4、下基板5、集光层6和传统显示器7。
所述的上基板1和下基板5均为透明基板。
所述的液晶层2采用蓝相液晶材料，液晶层厚度为2～200μm。
所述的介电层3为平坦结构，优选高介电透明材料，厚度0.01μm～50μm，介电常数为2～1000，透过率大于70％。
所述的电极层4是由透明电极和透明电极间隙交错排列组成，其中透明电极间隙被介电层3完全填充，透明电极间隙厚度为0.05～0.15μm；透明电极优选氧化铟锡(ITO)透明电极，单个透明电极的形状可以但不限于圆形、矩形、多边形等，透明电极厚度为0.05～0.15μm。
所述的集光层6可以为一片或多片微棱镜透明膜片叠加而成，或一片或多片透明孔径阵列膜片叠加而成；光源经过集光层6后光强会集中到主轴方向(垂直于集光层6的方向)出射。
所述的传统显示器7可以为液晶显示器(LCD)、机发光二极管显示器(OLED)或发光二极管显示器(light emitting diode,LED)，优选采用亮度发光分布集中于主轴方向的传统显示器。
与传统技术相比，本发明的增益效果是显示画面各个位置上的显示信息传播方向可以进行独立控制，从而实现以下功能的自由切换：1、显示画面向方位角为0°方向传播；2、显示画面向方位角为90°方向传播；3、显示画面向方位角为180°方向传播；4、显示画面向方位角为270°方向传播；其中上述四种功能可以在显示同一画面下共存。
下述的参考附图和实施例说明是以详细解释本发明为目的，而不是作为本发明设计范围的设定。
附图说明
图1是本发明提出的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器的结构示意图。
图2是本发明提出的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器中电极层的俯视图。
图3是本发明在模式一状态下的等效折射率分布示意图。
图4是本发明在模式一状态下显示画面传播方向的示意图。
图5是本发明在模式二状态下显示画面传播方向的示意图。
图6是本发明实施例在显示画面向左传播时液晶层的平均等效折射率图。
图7是本发明实施例在显示画面向左传播时电极上的驱动电压分布图。
图8是本发明实施例在显示画面向右传播时液晶层的平均等效折射率图。
图9是本发明实施例在显示画面向右传播时电极上的驱动电压分布图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员能进一步了解本发明，下面将结合附图详细地说明本发明的具体实施方式。需要说明的是，附图仅以说明为目的，并非按照原始的尺寸比例作图。
本发明的结构示意图如图1所示，该装置包括：
上基板1、液晶层2、介电层3、电极层4、下基板5、集光层6和传统显示器7。上基板1和下基板5可以选择透明玻璃材料或柔性塑料、树脂材料基底；液晶层2选择蓝相液晶材料，在不加驱动电压的状态下液晶层2呈各向同性，不用对液晶层表面做分子取向处理；介电层3均匀涂覆于电极层4上，将电极层中的电极间隙填平，介电层3优选高介电材料，可以将驱动电压均匀分布到液晶层2中；电极层4中的各个电极上的驱动电压可独立控制；从传统显示器7中出射的光波经过集光层6后的光偏振方向为平行于水平方向，可通过添加偏光片或波片来调制光的偏振方向达到上述要求；上述各膜层之间紧密贴附，不存在空气间隙。
图2是本发明提出的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器中电极层3的俯视图，各电极按照不同的行、列顺序依次排列在下基板5上。
图3是本发明在模式一状态下的等效折射率分布示意图，在单个周期内，显示画面左侧对应的液晶层等效折射率随着水平位置的增加呈递增变化，入射光波经过该区域后向左偏转，位于显示器右侧的人无法看到该区域的显示信息；在单个周期内，显示画面右侧对应的液晶层等效折射率随着水平位置的增加呈减增变化，入射光波经过该区域后向右偏转，位于显示器左侧的人无法看到该区域的显示信息；对于显示画面中间的剩余区域，液晶层等效折射率既有递增变化也有递减变化，显示画面信息会同时向左右两个方向扩散；
本发明在模式一状态下同时存在自己可见区域、公共可见区域和仅对方可见区域，如图4所示，模式一下的显示器可以还原真实世界的双人棋牌类游戏，增加使用者的沉浸感。
图5是本发明在模式二状态下显示画面传播方向的示意图，除了显示画面中央位置的信息是扩散外，显示器还同时存在四个不同的传播方向，因此对于不同方向的四个观看者，显示器同时存在四个一方可见且三方不可见区域，模式二下的显示器可以还原真实世界的四人棋牌类游戏，增加使用者的沉浸感。
本发明实施例中的参数为：液晶层2在不加电场时的液晶折射率niso＝1.536,电场饱和双折射(Δn)s＝0.17,饱和电场Es＝2.2V/μm,克尔常数K＝13.7nm/V2；电极层3中的电极为1μm宽的正方形，电极厚度为0.1μm，电极间隙为9.5μm；相邻的11个电极组成一个可控微棱镜结构；介电层3厚度2μm，介电常数为311。
图6是本发明实施例在显示画面向左传播时液晶层的平均等效折射率图，与图3右侧中本发明设计的等效折射率分布相似；图7是本发明实施例在显示画面向左传播时电极上的驱动电压分布图，因此本发明可以实现显示画面信息的向右侧调制。
图8是本发明实施例在显示画面向左传播时液晶层的平均等效折射率图，与图3左侧中本发明设计的等效折射率分布相似；图9是本发明实施例在显示画面向左传播时电极上的驱动电压分布图，因此本发明可以实现显示画面信息的向左侧调制。
通过控制驱动电压分布，可以实现图6和图7中等效折射率的依次交错排列，从而在某个显示区域实现光波传播方向同时向左侧和右侧调制的作用；因此实施例可以实现：光波传播两个不同方向的控制、切换以及共存。

Claims (5)

1.一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器，其特征在于，由上至下依次为：上基板(1)、液晶层(2)、介电层(3)、电极层(4)、下基板(5)、集光层(6)和传统显示器(7)。
2.如权利要求1所述的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器，其特征为所述的液晶层(2)采用蓝相液晶材料。
3.如权利要求1所述的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器，其特征为所述的电极层(4)是由透明电极和透明电极间隙交错排列组成，在俯视角度下透明电极呈矩阵排列。
4.如权利要求1所述的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器，其特征为一个最小可控微棱镜结构内包含了多个相邻的透明电极。
5.如权利要求1所述的一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器，其特征为一个最小可控微棱镜结构内当施加驱动电压的过程中，透明电极上的驱动电压分布近似满足理想抛物线曲线分布。
CN202210048401.9A 2022-01-17 2022-01-17 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器 Active CN114355644B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210048401.9A CN114355644B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210048401.9A CN114355644B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114355644A true CN114355644A (zh) 2022-04-15
CN114355644B CN114355644B (zh) 2023-05-19

Family

ID=81090680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210048401.9A Active CN114355644B (zh) 2022-01-17 2022-01-17 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114355644B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114815356A (zh) * 2022-05-16 2022-07-29 中国民用航空飞行学院 视角发光方向可调制型机载显示器
CN115268127A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 中国民用航空飞行学院 一种视角发光方向可调制型驾驶舱显示器

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW554223B (en) * 2003-01-03 2003-09-21 Ind Tech Res Inst Structure for improving diffraction effect in periodic electrode arrangements and liquid crystal device including same
US20080002078A1 (en) * 2006-05-29 2008-01-03 Nec Lcd Technologies, Ltd. In-plane switching active matrix liquid crystal display apparatus
US20080043187A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-21 Nec Lcd Technologies, Ltd. Image display
CN101976002A (zh) * 2010-11-02 2011-02-16 昆山龙腾光电有限公司 蓝相液晶显示面板及液晶显示器
KR20110066013A (ko) * 2009-12-10 2011-06-16 엘지디스플레이 주식회사 블루상 모드 액정표시장치
US20140049707A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Liquid crystal composition for lc lens and 3d display containing the same
CN103760712A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 重庆卓美华视光电有限公司 液晶透镜及使用该液晶透镜的立体显示装置
CN105093765A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 上海交通大学 一种电控聚合物稳定蓝相液晶聚合过程的方法及其器件
CN105116617A (zh) * 2015-10-10 2015-12-02 友达光电股份有限公司 一种基于棱镜色序法的液晶显示器
CN105511179A (zh) * 2016-03-03 2016-04-20 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示器
CN107436499A (zh) * 2017-07-31 2017-12-05 四川大学 一种蓝相液晶柱透镜
TW201941431A (zh) * 2018-03-23 2019-10-16 國立成功大學 介電微粒操控晶片
TW202144885A (zh) * 2020-05-28 2021-12-01 東海大學 U形單元及具有u形共平面電極單元之液晶元件

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW554223B (en) * 2003-01-03 2003-09-21 Ind Tech Res Inst Structure for improving diffraction effect in periodic electrode arrangements and liquid crystal device including same
US20080002078A1 (en) * 2006-05-29 2008-01-03 Nec Lcd Technologies, Ltd. In-plane switching active matrix liquid crystal display apparatus
US20080043187A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-21 Nec Lcd Technologies, Ltd. Image display
KR20110066013A (ko) * 2009-12-10 2011-06-16 엘지디스플레이 주식회사 블루상 모드 액정표시장치
CN101976002A (zh) * 2010-11-02 2011-02-16 昆山龙腾光电有限公司 蓝相液晶显示面板及液晶显示器
US20140049707A1 (en) * 2012-08-15 2014-02-20 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Liquid crystal composition for lc lens and 3d display containing the same
CN103760712A (zh) * 2014-01-28 2014-04-30 重庆卓美华视光电有限公司 液晶透镜及使用该液晶透镜的立体显示装置
CN105093765A (zh) * 2015-08-26 2015-11-25 上海交通大学 一种电控聚合物稳定蓝相液晶聚合过程的方法及其器件
CN105116617A (zh) * 2015-10-10 2015-12-02 友达光电股份有限公司 一种基于棱镜色序法的液晶显示器
CN105511179A (zh) * 2016-03-03 2016-04-20 京东方科技集团股份有限公司 一种液晶显示器
CN107436499A (zh) * 2017-07-31 2017-12-05 四川大学 一种蓝相液晶柱透镜
TW201941431A (zh) * 2018-03-23 2019-10-16 國立成功大學 介電微粒操控晶片
TW202144885A (zh) * 2020-05-28 2021-12-01 東海大學 U形單元及具有u形共平面電極單元之液晶元件

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUNCHENG XIAO 等: "High-transmittance vertical-alignment liquid crystal display with subpixel electrode shielding electric field design", 《DISPLAYS》 *
王立夫 等: "液晶TFT-彩色滤光片工艺的生产制造与探究", 《科技创新与应用》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114815356A (zh) * 2022-05-16 2022-07-29 中国民用航空飞行学院 视角发光方向可调制型机载显示器
CN114815356B (zh) * 2022-05-16 2023-05-19 中国民用航空飞行学院 视角发光方向可调制型机载显示器
CN115268127A (zh) * 2022-08-04 2022-11-01 中国民用航空飞行学院 一种视角发光方向可调制型驾驶舱显示器

Also Published As

Publication number Publication date
CN114355644B (zh) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106292052B (zh) 一种显示面板和装置
CN212255969U (zh) 显示装置
CN105572889B (zh) 一种3d显示装置
CN109061932B (zh) 一种透明显示面板和透明显示装置
CN114355644B (zh) 一种发光方向可调谐型交互式桌面显示器
CN110262119A (zh) 显示面板、显示装置及其驱动方法
CN111679464A (zh) 视角可切换的显示装置
CN110456538A (zh) 可实现视角切换的显示装置及其显示方法、制作方法
CN114624907B (zh) 宽窄视角可切换的显示面板及驱动方法、显示装置
CN112987349B (zh) 宽窄视角可切换的显示面板及制作方法和显示装置
CN101916009A (zh) 一种近晶态液晶显示器
CN215813616U (zh) 视角可切换的显示装置
CN103777396A (zh) 用于液晶显示屏的2d/3d图像切换显示装置
CN206074956U (zh) 一种显示装置
CN206096694U (zh) 一种显示面板和装置
CN112596311A (zh) 一种显示面板及显示装置
CN115343870A (zh) 宽窄视角可切换的显示面板、显示装置及驱动方法
CN114355643A (zh) 亮度视角可控型低色偏显示器
CN220020053U (zh) 视角可切换的显示面板及显示装置
CN109212832B (zh) 一种液晶显示面板及其制作方法、液晶显示装置
CN114779530B (zh) 一种低光晕型Mini-LED背光显示器
CN110262115A (zh) 显示面板及其制造方法、显示装置
CN114594622B (zh) 宽窄视角可切换的显示面板及显示装置
CN114675441B (zh) 宽窄视角分区域可切换的显示面板及驱动方法、显示装置
CN102830522B (zh) 高亮度、高对比度的近晶相液晶显示屏

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant