CN201126495Y - 2d-3d可转换立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种2D－3D可转换立体显示装置，包括提供图像光线的装置和组合透镜；提供图像光线的装置用于提供线性偏振的图像光线；所述组合透镜包括：由双折射材料构成的双折射透镜；与所述双折射透镜的曲面契合的单折射透镜；用于给所述双折射透镜施加电场的至少两块相对的透明电极；所述透明电极至少一块是由至少两个独立透明电极部分组成，每个独立透明电极部分能够被独立充放电；入射到透镜组件的偏振光线在有电场和无电场的其中一种情况下会在通过透镜组件时发生折射，在另一种情况下直接透射。本实用新型的主要贡献在于将传统整屏的2D－3D转换进行改进，使得能够将屏幕的任意区域进行独立的2D－3D转换，可同时进行2D和3D的画面显示。

Description

2D-3D可转换立体显示装置

技术领域

本实用新型涉及立体显示领域，尤其涉及一种可在屏幕的不同区域独立进行2D-3D转换的立体显示装置。

背景技术

人类是通过右眼和左眼所看到的物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的，这种差异被称为视差。立体显示技术就是通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，使大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，产生观察真实三维物体的感觉。立体显示装置一般有两种方式：狭缝光栅式立体显示装置和微透镜阵列立体显示装置。其中微透镜阵列立体显示装置包括显示面板和安装在显示面板前方的微透镜阵列，从而将来自于显示面板的3D图像分成右眼和左眼图像。

上述传统微透镜阵列式立体显示装置，无法实现2D-3D之间的转换，给使用带来了不便。因此需要一种自动立体显示装置，其可以根据所提供的图像信号在2D和3D模式之间进行转换。针对这一需求，开展了很多研究工作。如专利文献US5500765提到一种2D-3D可转换自动立体显示装置，通过透镜片在显示面板上的机械移动来实现2D-3D之间的转换。但是这种机械转换原理的实现受到振动、潮湿、灰尘等因素的影响而不易控制。此外专利文献US6069650和CN1892289都利用了液晶对寻常光(o光)和非寻常光(e光)产生不同的折射率来实现2D-3D转换，它们都需要在微透镜的表面镀导电薄层或梯度结构的导电层，以达到控制液晶指向矢方向的目的。图1表示了传统2D-3D可转换自动立体显示装置的结构和原理。如图1，此装置主要包括显示面板1，微透镜阵列2，面对微透镜阵列的透明平面板5，在微透镜和透明平面板表面的导电薄层或梯度电极层31和32，填充在微透镜阵列和透明平面板之间的液晶4，以及分别连接在两个导电薄层或梯度电极层的电极6。根据此结构，当没有电压施加在电极6时，入射的偏振光的偏振方向平行于液晶的指向矢即光轴方向，如图2a此时光线透过液晶的折射率为n_e，且n_e不等于微透镜材料的折射率n_p，光线在微透镜表面发生折射，显示为3D效果。当施加电压于电极6时，如图2b，微透镜阵列和透明平面板之间的导电薄层间形成电场，液晶指向矢方向改变为按照电场方向排布，入射的偏振光的偏振方向垂直于液晶的指向矢即光轴方向，光线透过液晶的折射率为n_o，此时n_o等于微透镜材料折射率n_p，光线在不发生折射的情况下穿过微透镜2、液晶4和透明平面板5，显示为2D效果。

上述现有的2D-3D转换只能整屏进行转换，不能给观众同时显示立体和平面图像，更加不能随意进行部分区域的立体和平面图像的转换，不能满足特殊需求，比如不能同时显示立体图像和平面文字等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种2D-3D可转换立体显示装置，能够在屏幕的不同区域同时进行2D和3D的显示，并能够在屏幕区域进行部分区域的2D-3D转换。

为达到本实用新型的目的，提供一种2D-3D可转换立体显示装置，包括：提供图像光线的装置和组合透镜；

所述提供图像光线的装置，用于提供线性偏振的图像光线；

所述组合透镜包括：

由双折射材料构成的双折射透镜；

与所述双折射透镜的曲面契合的单折射透镜；

用于给所述双折射透镜施加电场的至少两块相对的透明电极；

所述透明电极至少一块是由至少两个独立透明电极部分组成，每个独立透明电极部分能够被独立充放电；

入射到透镜组件的偏振光线在有电场和无电场的其中一种情况下会在通过透镜组件时发生折射，在另一种情况下直接透射。

本实用新型还提供另外一种2D-3D可转换立体显示装置，包括：提供图像光源的装置、偏振光转换装置和透镜组件；

所述提供图像光源的装置，用于提供图像的线性偏振光光源；

所述偏振光转换装置，包括：两块透明板，每块透明板至少一侧附有透明电极；两块透明板之间还有扭曲的向列相液晶，每块透明板与向列相液晶之间有取向层，两块取向层取向方向相互垂直，至少一个所述透明板上的透明电极由至少两个独立透明电极部分构成，用于独立控制相应向列相液晶所处区域的电场，入射的线性偏振光通过没加电场的该偏振光转换装置后偏振方向旋转至与入射时的偏振方向垂直，入射的线性偏振光通过加有电场的该偏振光转换装置后不发生旋转；

所述透镜组件，包括单折射率透镜和双折射率透镜，且所述单折射率透镜和所述双折射率透镜构成组合透镜，所述两个透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，两透镜的曲面部分相互契合，该组合透镜对所述偏振光转换装置旋转后或不旋转的两种偏振光中其中一种表现为凸透镜，对另一种表现为平透镜。

所述单折射率透镜为凸透镜，且所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的其中一个折射率并大于另外一个折射率。

所述双折射率透镜为凸透镜，且所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的其中一个折射率并小于另外一个折射率。

本实用新型还提供第三种2D-3D可转换立体显示装置，包括：显示面板和透镜组件；

所述透镜组件，包括第一和第二单折射透镜、由向列液晶构成并经过取向处理的第一和第二双折射透镜、半波板以及能够独立控制所述第一和第二双折射透镜不同区域产生电场的透明电极，且所述第一单折射透镜和所述第一双折射透镜构成第一组合透镜，所述第二单折射透镜和所述第二双折射透镜构成第二组合透镜，所述第一和第二组合透镜的两个透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，两透镜的曲面部分相互契合；所述半波板位于所述第一和第二组合透镜之间，将从所述第一组合透镜射出的光线旋转90度后入射到所述第二组合透镜；第一双折射透镜的液晶分子排列方向与第二双折射透镜的液晶分子排列方向相同或相互垂直；

其中，所述第一单折射透镜的折射率等于所述第一双折射透镜的其中一个折射率，所述第二单折射率透镜的折射率等于所述第二双折射透镜的其中一个折射率；

自然光线从施加了电场的第一双折射透镜穿过时，具有等于第一单折射透镜的折射率，自然光线从施加了电场的第二双折射透镜穿过时，具有等于第二单折射透镜的折射率。

利用本实用新型的上述技术方案，能够在屏幕上不同区域同时进行2D和3D的显示，并能够任意进行2D-3D转换，实施简单易行。

附图说明

图1为传统立体显示装置示意图；

图2a为偏振光入射在图1所示装置时，在未加电状态下的光路图；

图2b为偏振光入射在图1所示装置时，在加电状态下的光路图；

图3为将图1中的其中一个导电薄层或梯度电极层分成四个独立透明电极部分的示意图；

图4为本实用新型实施例一的立体显示装置的结构和光路图；

图5为本实用新型另一个实施例的立体显示装置的结构和光路图；

图6为本实用新型又一个实施例的立体显示装置的结构和光路图。

具体实施方式

本实施例中将图1中的导电薄层或梯度电极层31和32中的其中一个或两个均分成相互独立的几个部分，图3所示为将导电薄层或梯度电极层32分成四个独立透明电极部分的情况，每个独立透明电极部分均可用独立的开关与电源的一端连接，电源的另一端连接在作为公共电极的导电薄层或梯度电极层31上，这样，可以通过各个开关独立控制每个独立透明电极部分与公共电极之间区域的电场，通过开关就可以控制相应区域是采用2D还是3D显示，而且对于区域的划分以及划分的形状等可以根据实际需要而定。

图4为本实用新型实施例一的立体显示装置的结构和光路图，图中立体显示装置包括：显示面板1，由单折射率材料构成的微凸透镜阵列2，面对微凸透镜阵列的透明平面板5(该透明平板只是起到辅助固定作用，对光路不会有影响，也可以用其他手段替代)，在微凸透镜阵列的凸面和透明平面板5表面的透明的导电薄层或梯度电极层31和32(后面就称之为透明电极31和32)，还包括与透明电极31和32连接的电源和开关，以及填充在微凸透镜阵列和透明平面板之间的液晶4；其中，透明电极可以由ITO玻璃构成，图中透明电极32分为两个独立透明电极部分，图中相对于每个独立透明电极部分例举了两路光路图，透明电极32的上面的独立透明电极部分对应上两道光线，透明电极32的下面的独立透明电极部分对应下两道光线，在透明电极31和32上均做了取向处理，使得液晶分子在没有电场的情况下的取向方向均平行于入射的偏振光的偏振方向，如果显示面板1的出射光为非线性偏振光，则需在显示面板和微凸透镜阵列2之间置一个偏振片来产生相应的偏振光，所述液晶4形成与由微凸透镜构成的微凸透镜阵列2相对应的凹透镜阵列，因此该凹透镜阵列与凸透镜阵列形成组合透镜阵列，这样与相应光线对应的凸透镜和凹透镜就形成组合透镜。本实施例中微凸透镜阵列的折射率为n_p，双折射率液晶的折射率具有寻常光折射率n_o和非寻常光折射率n_e，其中n_p等于n_o，且n_o＞n_e。双折射率液晶可以采用光学负性液晶，如负性向列相液晶，或胆甾相液晶或方解石等。

下面分别描述上两道光线和下两道光线的光路原理，先描述上两道光线的光路原理：电源开关控制上两道光线所对应的透明电极32的上面的独立透明电极部分与作为公共电极的透明电极31之间产生电场，使得该电场内的液晶指向矢方向顺着电场的方向排布，此时入射的偏振光的偏振方向垂直于液晶的指向矢即光轴方向，该部分液晶4对于该光线的折射率为n_o，由于n_o等于微凸透镜的折射率n_p，因此光线在不发生折射的情况下穿过微凸透镜2、液晶4和透明平面板5，显示为2D效果。

下面描述下两道光线的光路原理：电源开关控制下两道光线所对应的透明电极32的下面的独立透明电极部分与作为公共电极的透明电极31之间无电场(如果在前一个时刻该独立透明电极部分与公共电极之间存在电场，则本过程中需要对独立透明电极部分和公共电极进行放电，或采取其它手段，总之使得该独立透明电极部分与公共电极之间无电场，图中电源和开关仅仅是示意性的，还可以存在一个短路开关，用于放电)，入射的偏振光的偏振方向平行于液晶的指向矢即光轴方向，此时该部分液晶相对于光线的折射率为n_e，由于n_e小于微凸透镜的折射率n_p，光线通过微凸透镜时在微凸透镜表面发生折射，显示为3D效果。

事实上，本实施例中的微凸透镜阵列和液晶4构成的微凹透镜阵列可以作为一个整体进行水平旋转180度，让偏振光从凹透镜阵列入射而从凸透镜阵列射出，同样能产生在无电场时发生折射，在有电场时不发生折射的效果；而且也可以将公共电极设置在透明平板5上，将各个独立透明电极部分设置在微凸透镜阵列2的凸面上，同样能达到控制任一独立透明电极部分与公共电极之间的电场。

作为另一个优选方案，立体显示装置同样采用上述实施例一的结构，但是选取单折射率材料和双折射率材料，使得n_p等于n_e，且n_p＞n_o。电源开关控制上两路光线所对应的独立透明电极部分与公共电极之间有电场时，上两路光线通过微凸透镜时在微凸透镜表面发生折射；电源开关控制下两路光线所对应的独立透明电极部分与公共电极之间无电场时，下两路光线通过微凸透镜时在微凸透镜表面不发生折射。

对于上述实施例中，还可以将凸透镜阵列采用双折射材料制成，而凹透镜阵列采用单折射材料制成，透镜装置存在三种折射率n_o、n_e和n_p，三种折射率中必须有两个相等，很显然n_o和n_e不能相等，只有n_p等于n_e和n_o中的其中一个，如果n_p大于与它不相等的那个双折射率中一个折射率，则n_p所对应的单折射率透镜阵列必须为凸透镜阵列；反之，n_o和n_e所对应的双折射率透镜必须为凸透镜。本实用新型的双折射性的材料的取向处理可以为摩擦取向、光控取向、温控取向或电控取向。

对于可电控2D-3D转换的立体显示器除了上述实施例中记载的外，还有其它实施方案，下面列举几个例子。

图5为其中一例立体显示装置的结构和光路图，图中立体显示装置包括：提供图像的显示面板1、用于选择性的将由显示面板1提供的光线偏振方向不旋转或旋转90度的偏振光转换装置，以及由单折射率透镜和双折射率透镜构成的透镜组件，用于在2D模式中透射所述提供的图像、在3D模式中将入射的图像分成右眼图像和左眼图像。所述偏振光转换装置包括由ITO材料构成的透明电极11a、由ITO材料构成的公共电极11b、取向层12a、12b和向列相液晶13，其中透明电极11a由上下两个相互不电连接的独立透明电极部分构成，独立透明电极部分可以是方形、圆形或其它不规则形状；电源的一端连接到所述独立透明电极部分，另一端通过开关连接到公共电极11b，两取向层12a、12b的分子取向相互垂直(向列相液晶13为TN型液晶)。当显示面板1的出射光为非线性偏振光时需在显示面板和偏振光转换装置之间置一片偏光片，使入射在偏振光转换装置的光为线性偏振光，该线性偏振光的偏振方向与当独立透明电极部分和公共电极11b之间没有电场时取向层12a表面液晶分子取向相同。透镜组件包括单折射率凸透镜14、双折射率凹透镜15以及玻璃基板16。本实施例中的凸透镜或凹透镜其实均由多个微透镜构成，也可以称之为透镜阵列。本实施例中单折射率凸透镜14的折射率为n_p，双折射率凹透镜15具有寻常光折射率n_o和非寻常光折射率n_e，且n_p＝n_o，n_o＞n_e。其中单折射透镜材料可为高分子聚合物或其他透明硬质材料，双折射率透镜的材料可以选择负性向列相液晶，或胆甾相液晶或方解石；如果选择液晶，可以在液态状态下填充进入由单折射率透镜14和玻璃片16所构成的空间内。在玻璃基板16表面施加取向层，例如涂覆取向剂，在单折射凸透镜14表面也通过对液晶的取向处理(如涂覆取向剂)使得液晶排列方向与显示设备出射的偏振光的偏振方向相同。当然，可以根据偏振光转换装置的设定而灵活设定，这里只是一个具体的例子。

下面根据图5描述该实施例的光路原理，图中分别是四道光线通过本实用新型装置的光路图，其中上两道光线最后发生折射，下两道光线直接透射，下面具体说明它们的原理。

从图5中可以看出，由于需要对上两道光线进行3D显示，电源给上面的独立透明电极部分和公共电极供电，使得该独立透明电极部分与公共电极11b之间产生电场，致使在该电场区域的液晶分子全部顺电场方向排列，偏振光通过时，不会改变偏振方向，接着穿过凸透镜14而入射到凹透镜15，此时光线的偏振方向与凹透镜15的液晶排列方向平行，因此凹透镜15对于该光线的折射率为n_e，由于单折射率凸透镜14的折射率n_p大于n_e，即此时单折射率凸透镜14的折射率大于双折射率液晶所形成的凹透镜15的折射率，因此组合透镜的光学效果为凸透镜，光线经过时会发生折射。这种情况下，该立体显示装置可以将两道光线分别显示在人眼的左眼和右眼，使人眼看到的是3D立体图像，即立体显示装置将上两道光线采用3D方式显示。

下面描述下两道光线的光路原理：电源没有给下面的独立透明电极部分和公共电极供电，(在实际应用中，如果前一时间段该独立透明电极部分被充电，本实施例中的这个过程，将进行放电，总之就是使得该独立透明电极部分与公共电极11b之间没有电场，控制的方式可以灵活调整)，入射到偏振光转换装置的偏振光的偏振方向与取向层12a表面的取向方向相同，光线通过偏振光转换装置的内部TN型液晶后，被旋转90度，偏振方向与入射时的偏振方向垂直，该光线从单折射率凸透镜14的平面部分垂直入射，从凸面部分射出到双折射率凹透镜15，此时偏振方向与凹透镜15的液晶分子排列方向垂直，因此凹透镜15相对于该偏振光的折射率为n_o，由于单折射凸透镜14的折射率n_p等于n_o，即此时单折射率凸透镜14的折射率与凹透镜15的折射率相同，因此该偏振光在凸透镜14和凹透镜15的界面处不发生折射，光线直线通过。这种情况下，该立体显示装置将所述下两道光线采用2D方式显示。

事实上，本实施例中单折射率凸透镜14与双折射率凹透镜15在组合形态上可以稍作变化，将凹透镜15和凸透镜14的组合水平旋转180度。使得凹透镜的平面部分正对着光线的入射方向，凸透镜14的凸面部分也对着光线入射的方向。当入射到组合透镜的光线的偏振方向平行于双折射率凹透镜15的液晶的排列方向时，相对于该偏振光，双折射率凹透镜15的折射率为n_e，由于单折射凸透镜14的折射率n_p大于n_e，故组合透镜仍然表现为凸透镜，使入射的光线发生折射，显示为3D效果。当入射到组合透镜的光线的偏振方向垂直于双折射率透镜的液晶的排列方向时，相对于该偏振光，双折射率凹透镜15的折射率为n_o，由于单折射凸透镜14的折射率n_p等于n_o，光线通过凸透镜14和凹透镜15的组合透镜时不发生折射，进行2D方式显示。

如果本实施例中入射到偏振光转换装置的偏振光的偏振方向为垂直于双折射率液晶的排列方向，则，上述控制过程相反，即：偏振光转换装置中不加电的部分所对应的光线进行3D方式显示；加电的部分所对应的光线进行2D方式显示。

当然，无论入射到偏振光转换装置的偏振光是什么方向，该偏振光转换装置的入射端的液晶分子取向与入射的偏振光的偏振方向必须相同或垂直，使得偏振光能够被旋转90度，而且只要能够控制旋转和不旋转90度的装置都能够配合组合透镜实现本实用新型的目的。本领域技术人员根据本实用新型的说明可以灵活配置。

作为另一个优选实施例，选用双折射率凹透镜15中的液晶为光学正性液晶(即n_e＞n_o)，如正性向列相液晶，并且，双折射率凹透镜15的液晶分子排列方向与入射到偏振光转换装置的偏振光振动方向垂直。取向层12a表面的取向方向与入射到偏振光转换装置的偏振光的偏振方向相同，且单折射率凸透镜14的折射率n_p等于n_e，则n_p＞n_o。

有电场时，光线通过组合透镜会发生折射，该立体显示装置可以将通过的两道光线分别显示在人眼的左眼和右眼，使人眼看到的是3D立体图像，即立体显示装置将两道光线采用3D方式显示。无电场时，光线直线通过组合透镜。这种情况下，该立体显示装置将通过的光线采用2D方式显示。由于原理类似，这里就不再详细描述。

作为另一个优选实施例，凸透镜采用双折射率材料，通常选用液晶，本实施例中选用光学正性液晶，折射率分别为n_o和n_e，n_e＞n_o。凹透镜采用单折射率材料，折射率为n_p，选取适当材料使得n_p＝n_o，凸透镜中的液晶的取向方向与入射到偏振光转换装置的光线偏振方向相同。

当存在电场时，光线经过凸透镜时会在其凸面发生折射。这种情况下，该立体显示装置可以将两道光线分别显示在人眼的左眼和右眼，使人眼看到的是3D立体图像，即立体显示装置将两道光线采用3D方式显示。

无电场时，光线通过凸透镜和凹透镜的界面处时不发生折射，光线直线通过。这种情况下，该立体显示装置将两道光线采用2D方式显示。

如果将该实施例中的凸透镜的液晶选为光学负性液晶，即n_o＞n_e，且使单折射率凹透镜18的折射率n_p等于n_e，则存在电场时，光线经过凸透镜和凹透镜时会在它们的交界面发生折射，立体显示装置将通过的光线采用3D方式显示。无电场时，光线经过凸透镜和凹透镜时在交界面处不发生折射，光线直线通过。这种情况下，该立体显示装置将通过的光线采用2D方式显示。

在透镜组件中，有三种折射率n_o、n_e和n_p，三种折射率中必须有两个相等，很显然n_o和n_e不能相等，只有n_p等于n_e和n_o中的其中一个，如果n_p大于与它不相等的那个双折射率中一个折射率，则n_p所对应的单折射率透镜必须为凸透镜；反之，n_o和n_e所对应的双折射率透镜必须为凸透镜。对于两个透镜的物理位置可以前后调换，都可以达到本实用新型的目的。而对于偏振光转换装置来说，很明显，只要从该装置出来的偏振光在控制条件下有两种形态就行，一种是从偏振光转换装置出来的偏振光垂直于双折射率透镜的液晶排列方向，另一种是平行于双折射率透镜的液晶排列方向。至于旋转多少度不是必要限制，如果能够旋转270度，则与旋转90度的效果相同。透镜组件中的其它辅助材料如玻璃基板等并非必要结构，对本实用新型的方案不起主要作用，有无均不构成影响本实用新型的实施，这些技术手段本领域普通技术人员均可以灵活调整进行组合，以实现本实用新型的目的。

下面列举另一个可以进行2D-3D转换的立体显示装置，见图6，立体显示装置包括显示面板1和透镜组件，透镜组件包括第一和第二单折射透镜阵列32和36、第一和第二双折射透镜阵列33和35、半波板34以及透明电极；本实施例中，第一和第二单折射透镜阵列32和36均为凸透镜阵列，具有彼此面对的凸起内表面，第一和第二双折射透镜阵列为凹透镜阵列，第一单折射透镜阵列的凸面与第一双折射透镜阵列的凹面契合，第二单折射透镜阵列的凸面与第二双折射透镜阵列的凹面契合，用于向第一双折射透镜阵列33施加电场的第一透明电极37a和第二透明电极37b分别位于第一单折射透镜阵列32的内表面(曲面)上和面对第一单折射透镜阵列32的半波板34的表面上。其中第二透明电极37b分为相互独立的上独立透明电极部分和下独立透明电极部分，透明电极可以是由铟锡氧化物(ITO)构成。用于向第二双折射透镜阵列35施加电场的第三透明电极38a和第四透明电极38b分别位于第二单折射透镜阵列36的内表面(曲面)上和面对第二单折射透镜阵列36的半波板34的另一表面上。其中第三透明电极38a分为与第二透明电极37b对应的相互独立的上独立透明电极部分和下独立透明电极部分，每个独立透明电极均通过一个开关连接到电源的一端，第一透明电极37a和第四透明电极38b均作为公共电极，连接在相应电源的另外一端；第一和第二双折射透镜阵列33和35可以由向列液晶构成，该液晶具有负的双折射率(n_o＞n_e)，取向层30形成在透明电极37a、37b、38a和38b上，取向方式可以采用现有的取向方式，如电控取向、涂覆取向层等，均为较成熟的现有技术。其中，相对于寻常光线的折射率n_o大于相对于非寻常光线的折射率n_e，第一和第二单折射透镜阵列32和36的折射率均为n_p，且n_o＝n_p。

图6中上两道光线所对应的第一和第二双折射透镜阵列33和35的相应区域没有被施加电场，该相应区域的向列液晶的指向失(光轴)平行于半波板的平面。下两道光线所对应的第一和第二双折射透镜阵列33和35的相应区域被施加了电场，该相应区域的向列液晶的指向失平行于电场方向；入射在透镜组件上的非偏振光(自然光)被分成两种光线，也就是彼此垂直偏振的寻常光线和非寻常光线，在图中具有垂直线的光线代表非寻常光线，具有点的光线代表寻常光线。

当没有施加电场时(对应上两道光线)，向列液晶的第一和第二双折射透镜阵列33和35的液晶指向失(光轴)平行于非寻常光线的偏振并且垂直于寻常光线的偏振。第一单折射透镜阵列32和第一双折射透镜阵列33具有相对于寻常光线的相同折射率，因此，寻常光线在未被第一单折射透镜阵列32折射的情况下入射在半波板34上。在另一方面，相对于非寻常光线的第一单折射透镜阵列32的折射率要大于第一双折射透镜阵列33的折射率，即n_p＞n_e，因此，非寻常光线由第一单折射透镜阵列32折射并且入射在半波板34上，半波板34将入射光的偏振方向均旋转90度，寻常光线被半波板34转换成非寻常光线，非寻常光线被半波板转换成寻常光线，入射在半波板34上的未被第一单折射透镜阵列32折射的寻常光线被半波板34转换成非寻常光线，并且随后折射地穿过第二双折射透镜阵列35和第二单折射透镜阵列36；另一方面，由第一单折射透镜阵列32折射的非寻常光线被半波板34转换成寻常光线，随后穿过第二双折射透镜阵列35和第二单折射透镜阵列36，寻常光或非寻常光在穿过第二单折射透镜阵列36时，均由于光线非垂直射出，在第二单折射透镜阵列与空气的交界面还会发生折射。因此，入射在透镜组件上的寻常光线和非寻常光线在穿过透镜组件时均被折射，结果，由显示面板1提供的图像被分成左眼图像和右眼图像，显示为3D效果。当然，第一单折射透镜阵列和第二单折射透镜阵列的折射率可以不用相等，第一双折射透镜阵列和第二双折射透镜阵列的折射率也可以不相等。

当施加电场时(对应上两道光线)，寻常光线和非寻常光线均无折射的穿过第一和第二单折射透镜阵列32和36，因此，入射在透镜组件上的寻常光线和非寻常光线在穿过透镜组件时均无折射，显示为2D效果。由于本实施例中需要同时控制两个区域的电场，因此，可以将两组电极并联连接，采用一个电源同时进行控制，也可以采用两个独立的电源分别进行控制。

作为另一个优选实施例：当第一和第二双折射透镜阵列选用正的双折射率材料时，相对于寻常光线的折射率小于相对于非寻常光线的折射率，即n_o＜n_e，且折射率n_o等于第一和第二单折射透镜阵列的折射率n_p，即n_o＝n_p，且第一和第二单折射透镜阵列为凹透镜阵列，第一和第二双折射透镜阵列为凸透镜阵列，其它结构与前一个实施例中相同，由于光路原理与上一个实施例相同，这里就不再一一赘述。

作为另一个优选实施例，将前面两个实施例中第一双折射透镜阵列和第二双折射透镜阵列的液晶分子的取向设置成相互垂直。

对于透明电极，也可以只需要两个透明电极，分别形成在第一和第二单折射透镜阵列32和36中。

上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1、一种2D-3D可转换立体显示装置，包括：提供图像光线的装置和组合透镜；

所述提供图像光线的装置，用于提供线性偏振的图像光线；

所述组合透镜包括：

由双折射材料构成的双折射透镜；

与所述双折射透镜的曲面契合的单折射透镜；

用于给所述双折射透镜施加电场的至少两块相对的透明电极；

其特征在于，所述透明电极至少一块是由至少两个独立透明电极部分组成，每个独立透明电极部分能够被独立充放电；

入射到透镜组件的偏振光线在有电场和无电场的其中一种情况下会在通过透镜组件时发生折射，在另一种情况下直接透射。

2、一种2D-3D可转换立体显示装置，包括：提供图像光源的装置，其特征在于，还包括偏振光转换装置和透镜组件；

所述提供图像光源的装置，用于提供图像的线性偏振光光源；

所述偏振光转换装置，包括：两块透明板，每块透明板至少一侧附有透明电极；两块透明板之间还有扭曲的向列相液晶，每块透明板与向列相液晶之间有取向层，两块取向层取向方向相互垂直，至少一个所述透明板上的透明电极由至少两个独立透明电极部分构成，用于独立控制相应向列相液晶所处区域的电场，入射的线性偏振光通过没加电场的该偏振光转换装置后偏振方向旋转至与入射时的偏振方向垂直，入射的线性偏振光通过加有电场的该偏振光转换装置后不发生旋转；

所述透镜组件，包括单折射率透镜和双折射率透镜，且所述单折射率透镜和所述双折射率透镜构成组合透镜，所述两个透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，两透镜的曲面部分相互契合，该组合透镜对所述偏振光转换装置旋转后或不旋转的两种偏振光中其中一种表现为凸透镜，对另一种表现为平透镜。

3、根据权利要求1或2所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述单折射率透镜为凸透镜，且所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的其中一个折射率并大于另外一个折射率。

4、根据权利要求1或2所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜为凸透镜，且所述单折射率透镜的折射率等于所述双折射率透镜的其中一个折射率并小于另外一个折射率。

5、根据权利要求3所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率n_o和相对于非寻常光的非寻常光折射率n_e，所述单折射率透镜的折射率等于所述寻常光折射率n_o并大于所述非寻常光折射率n_e。

6、根据权利要求3所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率n_o和相对于非寻常光的非寻常光折射率n_e，所述单折射率透镜的折射率等于所述非寻常光折射率n_e并大于所述寻常光折射率n_o。

7、根据权利要求4所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率n_o和相对于非寻常光的非寻常光折射率n_e，所述单折射率透镜的折射率等于所述寻常光折射率n_o并小于所述非寻常光折射率n_e。

8、根据权利要求4所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率n_o和相对于非寻常光的非寻常光折射率n_e，所述单折射率透镜的折射率等于所述非寻常光折射率n_e并小于所述寻常光折射率n_o。

9、一种2D-3D可转换立体显示装置，包括：显示面板和透镜组件；其特征在于，

所述透镜组件，包括第一和第二单折射透镜、由向列液晶构成并经过取向处理的第一和第二双折射透镜、半波板以及能够独立控制所述第一和第二双折射透镜不同区域产生电场的透明电极，且所述第一单折射透镜和所述第一双折射透镜构成第一组合透镜，所述第二单折射透镜和所述第二双折射透镜构成第二组合透镜，所述第一和第二组合透镜的两个透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，两透镜的曲面部分相互契合；所述半波板位于所述第一和第二组合透镜之间，将从所述第一组合透镜射出的光线旋转90度后入射到所述第二组合透镜；第一双折射透镜的液晶分子排列方向与第二双折射透镜的液晶分子排列方向相同或相互垂直；

其中，所述第一单折射透镜的折射率等于所述第一双折射透镜的其中一个折射率，所述第二单折射率透镜的折射率等于所述第二双折射透镜的其中一个折射率；

自然光线从施加了电场的第一双折射透镜穿过时，具有等于第一单折射透镜的折射率，自然光线从施加了电场的第二双折射透镜穿过时，具有等于第二单折射透镜的折射率。

10、根据权利要求9所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述单折射透镜为凸透镜，且所述单折射透镜的折射率大于与其契合的所述双折射透镜的另外一个折射率。

11、根据权利要求9所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射透镜为凸透镜，且所述单折射透镜的折射率小于与其契合的所述双折射率透镜的另外一个折射率。

12、根据权利要求10所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率和相对于非寻常光的非寻常光折射率，所述单折射率透镜的折射率等于所述寻常光折射率并大于所述非寻常光折射率。

13、根据权利要求11所述的一种2D-3D可转换立体显示装置，其特征在于，所述双折射率透镜的折射率包括相对于寻常光的寻常光折射率和相对于非寻常光的非寻常光折射率，所述单折射率透镜的折射率等于所述寻常光折射率并小于所述非寻常光折射率。

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