CN1568624A - 2d/3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
通过可带入透镜板(6,7)和顶板(10)之间的光学指数匹配的流体(9)来实现2D和3D显像之间的切换。该流体可包括两种不混溶流体,而切换是基于由于静电力而导致的流体的(重)分布。
Description
本发明涉及一种配备有用于显示图像的显示设备的显示装置,该显示设备包括多个像素,并且该显示装置还配备有用于在源自该像素的不同类型图像之间进行切换的装置。
在其间发生切换的不同类型图像通常是一个二维图像和一个三维图像。这样,所述显示装置例如对多个应用程序而言,适合于一方面显示(运动的)立体图像,而另一方面显示图形文本。
用于产生该图像的显示设备可以是液晶显示设备,也可以是另一适当的显示设备,例如基于场致发光或可切换镜(switchable mirrors)的设备。
在US专利6,069,650中公开了这种类型的显示设备。在此文档中,描述了一种液晶材料,该液晶材料位于平衬底和一配备以有透镜作用的元件(在这种情况下是透镜状的元件,被称作透镜板)的衬底之间,并且在两个状态之间切换。在一种状态下,该液晶材料具有与透镜板的材料基本上相同的折射系数,且用于双眼的信息是相同的(二维图像)。在另一状态下,液晶材料具有与透镜板的材料不同的折射系数。同样通过对该像素的适当驱动,该信息现在对于双眼是不同的(三维图像)。
采用适当的液晶材料(具有较小的温度依赖性),则这两种状态之间的折射系数差异(约为0.2)是这样的,使得在此情况下为透镜状的元件会要求有很大的曲率,以致该液晶材料的层表现出厚度的差异,且相应地导致不均衡的切换性能。
而且,该液晶材料是各向异性的。这意味着,对于通过该液体的光,在正常和异常折射系数之间的折射系数差异并非在所有方向上都是相同的。因而,如果相对一个视角进行优化,则该显示设备的性能对于其它的视角将会更差(角度依赖性)。
本发明的目的尤其是要尽可能地消除所述缺陷。因此根据本发明的第一实施例,用于在不同类型的图像之间进行切换的装置包括至少一个容器(reservior),该容器在该容器的一个壁的区域上配备有多个元件,这些元件具有透镜作用,并且该容器还配备有装置,用于在具有透镜作用的多个元件的区域处、在配备以具有透镜作用的多个元件的壁和其面对的透明壁之间以流体填充该容器,该流体的折射系数基本上与具有透镜作用的元件相同。
由于在这种情况下,在平衬底和被配备以具有透镜作用的多个元件的基板之间存在和不存在流体时都出现了各向同性的介质,因此所述角度依赖性目前可以忽略。而且,在适当流体和空气之间的折射系数的差异通常大于所述的0.2(典型的例子中约为0.48),因此较小厚度的透镜板是足够的。
光透射部分将不需要任何(ITO)电极或涂层,从而增强了透射。
在本发明的第二实施例中,用于在不同类型图像之间切换的装置包括:至少一个容器,该容器在该容器的一个壁的区域上配备有多个元件,这些元件具有透镜作用,且该容器包含至少两种基本上不混溶的流体,这两种流体具有不同的折射系数和不同的电导率,该显示设备还配备有用于将所述流体相互相对置换的驱动装置。在这种情况下该容器可能被限于一个像素,但是该容器可能替换地普遍有多个像素。
本发明的这些和其他方面将通过参考以下实施例的描述而变得更加明显。
在附图中:
图1是根据本发明的一显示设备的截面图,而
图2表示一个典型的应用;和
图3表示图1的变例。
这些附图是示意性的,而并非按比例绘制;对应的部分通常由相同的参考数字来表示。
图1是具有一液晶板2的显示设备1的一部分的示意性截面图,该液晶板2包括多个像素3.该显示设备通常配备有(平的)光源或背光4。为了简便,只表示出像素3和背光4。图1中没有示出衬底和其他可能的元件,例如偏振器、扼流圈等等。
图1的设备还包括容器5,该容器在容器5的透明壁7的区域上配备有多个透明元件6,这些透明元件具有透镜作用。容器5还具有面对所述壁7的一个透明壁10.在此例中,容器5被用一额外部分5a密封。该额外部分5a并不属于实际像素并且最好被一黑色掩罩13覆盖。
由例如玻璃制成的容器5以如此的方式调整,使得该容器可以在第一状态和第二状态之间进行切换,在该第一状态中,壁7和透明壁10之间的容器被以具有一折射系数的流体完全填充,所述折射系数基本上与透镜状的元件的折射系数相同,在该第二状态中,在壁7和透明壁10之间没有流体9。在图1的左手部分示出了第一状态,其中壁6和10之间的空间充满了盐溶液9a,在此例中是30%重量的水和70%重量的偏钨酸铯(cesium metatungstate)的混合物。此混合物具有大约为1.486的各向同性的折射系数,该折射系数基本上等于所使用的透镜系统的折射系数,在本例中该透镜系统由紫外线回火的丙烯酸盐聚合物构成。替换地,也可使用其他的偏钨酸盐,诸如举例而言,偏钨酸氨,或其他合适的盐溶液。
在此状态下,来自背光4的光基本上没有被透镜状的元件6折射,如图1中的箭头14所示。
图1的右手部分示出了第二状态,其中壁6和10之间的空间充满了空气,该空气由参考标记9b表示、它具有约为1的各向同性的折射系数。在此状态下,来自背光4的光被透镜状的元件6折射,如图1中的箭头15所示。
因此这两种状态的差异由壁7和壁10之间是存在还是不存在流体9a来确定。该流体的存在或不存在可通过诸如泵送方式来实现。电子泵送在这方面是合适的,而另一种可能方式是电加湿(electrowetting),尤其是在涉及很小的表面时。泵送可通过利用具有低折射系数的液体而不是空气来加速。
图2示出了可如何使用图1的显示设备1。在此图中,示出了平板2的一部分以及被配备以透镜状的元件6的容器5的一部分,该平板2的一部分具有与像素(或像素列)A,B,C,D相关的一些典型光路。图2A涉及上述第二状态的情况,其中来自每个像素(或像素列)A,B,C,D的光由该透镜状的元件6以不同的方式折射(分别由虚线、实线、间断线和点划线表示)。由于透镜状的元件6的透镜作用,来自像素(或像素列)A,B,C,D的光在不同的方向上被偏转,且观看者用不同的眼睛去看来自不同像素的光(立体图像)。在涉及上述第一状态的情况的图2B中,透镜作用被消除,且观看者用每只眼睛去看所有的像素(像素列)A,B,C,D。
如果必要,也可以部分地在壁7和壁10之间泵送流体9a,例如,当在一个平板上同时显示文本和立体图像时。
本发明的保护范围并不局限于上述实施例。例如代替液晶显示设备,还替换地可能使用其他的、基于例如场致发光或可切换镜的适当显示设备。对于具有透镜作用的元件的实施而言,也可能使用几种变化方式。
最后,图3的变例示出了具有多个子容器5”的显示设备,该子容器5’在透明的、例如玻璃或塑料的封壳内含有两种液体或流体9a,9b(具有约为1.486和1.3的各向同性折射系数),这两者并不相互混合,且其中一种是导电的,而另一种是绝缘的。在此例中,子容器包含,例如偏钨酸盐的水溶液9a(导电的),而一种非极性油被选为绝缘流体,所述非极性油是诸如烷族(alcane)(诸如十二烷或十六烷)、硅油、氯萘(chloronaphtalene)、溴萘(bromonaphtalene)或1-溴代十二烷。
如果必要的话,则流体9a,9b可以在玻璃或塑料的封壳内改变位置。
为了在两种状态(二维和三维,由图3中的2D和3D表示)之间进行电切换的目的,每个子容器都包括与电导性流体相耦合的一个电极16,和与透明(ITO)电极22相耦合的另外的电极17,该透明电极22被涂敷以憎水膜23。通过电极16,17,个体像素或多个像素(通过示意性示出的电源18的电势V)被共同提供给电压。虽然为了便于理解本发明,这些电极被表示在容器之外,但实际上它们是被提供在容器的内部,并通过具有低润湿滞后的绝缘涂层(诸如含氟聚合物)与该流体绝缘。其他的参考数字表示与前述实施例相同的含义。
导电流体被静电力吸引到电极上。静电力确定了该流体的相互位置。通过改变电势V,可以由此而影响该流体的位置。也可以通过电容耦合来向该导电液体提供电势。
根据提供或不提供电势V,图3中的流体之间的界面将基本平行于子容器的上下壁(2D图像,在其中一个界面上没有折射)或(在此实施例中)基本平行于侧壁(3D图像,在透镜状的元件6和流体9b之间的界面上有折射)。
在此例中,只在像素的底侧示出了电极6,因为当例如在矩阵显示设备中、在一个衬底上结合有多个像素时,这是有利的。而在其他情况下,还沿容器13的壁来提供电极6是有利的。这在图3中由间断线来概略地表示。
代替透镜状的元件6,也可以替换地使用具有透镜作用的其他元件,诸如举例而言一个渐变折射率透镜或菲涅尔结构。
本发明在于每一个新颖的特性特征以及这些特性特征的每一种组合。权利要求中的参考数字并不限制它们的保护范围。使用动词“包括”及其词形变化并不排除权利要求所述之外的其他元件的存在。在一个元件之前使用冠词“一”或“一个”并不排除多个同类元件的存在。
Claims (9)
1.一种配备有用于显示图像的显示设备的显示装置,该显示设备包括多个像素,并且该显示装置还配备有用于在来自该像素的不同类型图像之间进行切换的装置,其中该用于在不同类型图像之间切换的装置包括至少一个容器,该容器在该容器的一个壁的区域上配备有多个元件,这些元件具有透镜作用,并且该容器还配备有用于在该具有透镜作用的多个元件的区域处、在配备以具有透镜作用的多个元件的壁和其面对的透明壁之间以流体填充该容器的装置,该流体的折射系数基本上与具有透镜作用的元件的折射系数相同。
2.如权利要求1所述的显示装置,其中该切换装置在立体图像和平面图像之间切换该显示设备。
3.如权利要求1所述的显示装置,其中该容器包含一种流体,该流体的折射系数基本上等于具有透镜作用的多个元件的折射系数,包含折射系数基本上相同的多个流体。
4.如权利要求1所述的显示装置,其中所述具有透镜作用的多个元件的间距大于像素的间距。
5.如权利要求1所述的显示装置,其中该流体包括偏钨酸盐。
6.一种配备有用于显示图像的显示设备的显示装置,该显示设备包括多个像素,并且该显示装置还配备有用于在来自该像素的不同类型图像之间进行切换的装置,其中该用于在不同类型图像之间切换的装置包括至少一个容器,该容器在该容器的一个壁的区域上配备有多个元件,这些元件具有透镜作用,并且该容器包含至少两种基本上不混溶的流体,这两种流体具有不同的折射系数及电导率的差异,所述显示设备还配备有用于将所述流体相互置换的驱动装置。
7.如权利要求6所述的显示装置,其中该切换装置在立体图像和平面图像之间切换该显示设备。
8.如权利要求6所述的显示装置,使两种不混溶的流体具有不同的折射系数,其中一种是导电的而另一种是基本绝缘的。
9.如权利要求6所述的显示装置,其中该驱动装置包括位于该容器的壁的区域处的至少两个电极,该电极可以与该流体电耦合。
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