CN217360462U - 一种2d/3d可切换的显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种2D/3D可切换的显示装置，该显示装置包括用于产生2D或3D图像的图像显示模块和用于控制显示装置在2D显示模式和3D显示模式之间切换的光调制模块；光调制模块包括第一透明基板和第二透明基板，位于第一透明基板靠近第二透明基板一侧的微透镜阵列，位于微透镜阵列靠近第二透明基板一侧的蓝相液晶层，位于第一透明基板和第二透明基板之间的第一透明电极层和第二透明电极层；在2D显示模式下，第一透明电极层和第二透明电极层之间无电压差，在3D显示模式下，第一透明电极层和第二透明电极层之间存在电压差。本实用新型实施例的技术方案可以改善显示装置的3D显示效果，使其趋于真正的3D显示。

Description

一种2D/3D可切换的显示装置

技术领域

本实用新型实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种2D/3D可切换的显示装置。

背景技术

随着显示技术的发展，立体显示装置的应用也越来越广。3D显示原理是使观看者左右眼看到的图像不相同，左眼看到对应左眼的图像，右眼看到对应右眼的图像，这样两个眼睛就有了视差，由于视差的存在，人在观看的过程中就会看到一个立体的图像。裸眼立体显示装置摆脱了3D眼镜的束缚，提高了观看者的舒适度，是未来的发展方向和目标。

裸眼立体显示装置通常包括平面显示器和光调制系统，利用光调制系统将平面显示器的左右眼图像分别提供给观看者的左眼和右眼，实现3D显示。现有的裸眼立体显示技术中，光调制系统常采用柱状液晶透镜技术实现光的调制，并使显示装置可实现2D/3D自由切换。

但是，该裸眼立体显示装置只能利用左右水平视差形成裸眼3D，即将平面显示器提供的在水平方向上具有差异的视差图像，通过柱状液晶透镜式的光调制系统分别提供给观看者的左右眼，使观看者感受到水平视差；而人类看到的真实世界，不仅在水平方向和垂直方向有视差，而且在其它各个方向都有视差，因此，柱状液晶透镜技术无法实现真正的立体显示。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种2D/3D可切换的显示装置，以改善显示装置的3D显示效果，使其趋于真正的3D显示。

本实用新型实施例提供的2D/3D可切换的显示装置，包括：

图像显示模块，用于产生2D或3D图像，其中，3D图像包括至少两个视差图像；

光调制模块，位于图像显示模块的出光侧，用于控制显示装置在2D显示模式和3D显示模式之间切换；

其中，光调制模块包括：

相对设置的第一透明基板和第二透明基板；

位于第一透明基板靠近第二透明基板一侧的微透镜阵列；微透镜阵列包括多个沿第一方向和第二方向阵列排布的多个微透镜；第一方向和第二方向相交，且均平行于第一透明基板所在平面；

蓝相液晶层，位于微透镜阵列靠近第二透明基板的一侧；

第一透明电极层和第二透明电极层，位于第一透明基板和第二透明基板之间；在2D显示模式下，第一透明电极层和第二透明电极层之间无电压差，在3D显示模式下，第一透明电极层和第二透明电极层之间存在电压差。

可选地，微透镜的形状为半球型或者圆台型；

或者，微透镜包括远离第一透明基板一侧的第一表面，第一表面为圆弧面，且朝向第一透明基板凹陷。

可选地，第一方向平行于行方向，第二方向平行于列方向，多个微透镜以矩形方式阵列排布。

可选地，第一方向和第二方向的角平分线平行于行方向或列方向；间隔一行的相邻两个微透镜以及与该两个微透镜相邻且间隔一列的相邻两个微透镜之间的连线构成菱形。

可选地，第一透明电极层位于第一透明基板靠近蓝相液晶层的一侧；第二透明电极层位于第二透明基板靠近蓝相液晶层的一侧。

可选地，第一透明电极层位于第一透明基板与微透镜阵列之间；或者，第一透明电极层位于微透镜阵列靠近蓝相液晶层的一侧。

可选地，第一透明电极层和第二透明电极层异层设置，且均位于第一透明基板与微透镜阵列之间；

第一透明电极层包括多个并排设置的第一透明电极条，第二透明电极层包括多个并排设置的第二透明电极条，第一透明电极条和第二透明电极条的延伸方向相同，且二者在第一透明基板上的正投影不交叠。

可选地，第一透明电极层和第二透明电极层异层设置，且均位于第一透明基板与微透镜阵列之间；

第一透明电极层和第二透明电极层中靠近第一透明基板的一者为整面电极，另一者包括多个并排设置的透明电极条。

可选地，第一透明基板靠近蓝相液晶层的一侧不包括配向层。

可选地，图像显示模块包括液晶显示面板或发光二极管显示面板。

本实用新型实施例通过在光调制模块的第一透明基板和第二透明基板之间设置微透镜阵列、蓝相液晶层、第一透明电极层和第二透明电极层，使微透镜阵列包括沿第一方向和第二方向阵列排布的多个微透镜，可以通过控制第一透明电极层和第二透明电极层之间的电压差，实现显示装置的2D显示模式和3D显示模式切换，同时在3D显示模式时，可以利用该光调制模块使用户的左右眼分别接收在至少两个相交方向上具有差异的视差图像，提高了显示装置的3D显示效果，提升了用户的观看体验。此外，本实用新型实施例中至少第一透明基板靠近蓝相液晶层的一侧无需设置配向层，从而可以简化产品结构和制造工艺，提升显示效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种显示装置在3D显示模式下的剖面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的一种剖面结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的另一种剖面结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的一种俯视结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的另一种俯视结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的另一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图，如图1所示，本实施例提供的显示装置1包括图像显示模块10和位于图像显示模块10的出光侧的光调制模块20。图像显示模块10用于产生2D或3D图像，3D图像包括至少两个视差图像，例如3D图像可包括在至少两个相交方向上具有差异的视差图像；光调制模块20则用于控制显示装置在2D显示模式和3D显示模式之间切换。

示例性的，图像显示模块10可以为液晶显示面板或发光二极管显示面板等本领域技术人员任意可知的平面显示面板，本实用新型实施例对此不作限定。示例性的，3D图像可以包括在水平方向和垂直方向上具有差异的视差图像，在3D显示模式时，通过光调制模块20将在水平方向和垂直方向上具有差异的视差图像分别提供至观看者的左眼和右眼，使观看者感受到水平视差和垂直视差，可以改善显示装置的3D显示效果，提升观看者的观看体验。可以理解的，视差图像在越多方向上具有差异，3D显示效果越好，具体可以通过图像算法使图像显示模块10产生上述3D图像，此技术较为成熟，而且本实用新型实施例主要是对光调制模块20的改进，故在此不做过多说明。

继续参见图1，光调制模块20包括相对设置的第一透明基板201和第二透明基板202，位于第一透明基板201靠近第二透明基板202一侧的微透镜阵列203，位于微透镜阵列203靠近第二透明基板202一侧的蓝相液晶层204，位于第一透明基板201和第二透明基板202之间的第一透明电极层205和第二透明电极层206。

其中，第一透明基板201和第二透明基板202中的一者靠近图像显示模块10，图1以第一透明基板201靠近图像显示模块10为例进行示意。示例性的，第一透明基板201和第二透明基板202可以是玻璃，也可以是其他透明材质形成的基板；此外，第一透明基板201和第二透明基板202可以是刚性基板，也可以是柔性基板，本实用新型实施例对此不作限定。

其中，微透镜阵列203中多个微透镜2031沿第一方向和第二方向阵列排布(参照图5或图6)，可对光进行各个方向的调制。其中，第一方向和第二方向相交，且均平行于第一透明基板201所在平面。示例性的，微透镜2031可以为凸透镜或凹透镜，本实用新型实施例对此不作限定。示例性的，微透镜2031可由透明树脂材料形成。

其中，第一透明电极层205和第二透明电极层206位于第一透明基板201和第二透明基板202之间，通过控制第一透明电极层205和第二透明电极层206之间的电压差，可以改变蓝相液晶层204的折射率分布，进而调整蓝相液晶层204与微透镜2031的折射率差异，使光调制模块20在无透镜效应和具有透镜效应之间切换，从而实现2D显示模式和3D显示模式的切换。

具体的，如图1所示，在2D显示模式下，需控制第一透明电极层205和第二透明电极层206之间无电压差，如此，蓝相液晶层204中的蓝相液晶各向同性，各个方向折射率相同，呈现球形，此时，蓝相液晶的折射率与微透镜2031的折射率相匹配，不会产生透镜效应，因而不会对图像显示模块10发出的光进行调制，可实现2D显示模式。而且。微透镜与蓝相液晶的折射率可以在任意视角下完美匹配，从而可以保证2D显示效果，避免大角度观看时仍会有透镜效应而影响2D显示质量。

图2是本实用新型实施例提供的一种显示装置在3D显示模式下的剖面结构示意图，如图2所示，在3D显示模式下，需控制第一透明电极层205和第二透明电极层206之间存在电压差(可根据实际情况设定)，如此，可使蓝相液晶沿电场方向进行拉伸，由克尔效应可知，此时蓝相液晶的折射率分布类似于椭球，蓝相液晶与微透镜2031之间会形成折射率差，从而形成透镜效应，将图像显示模块10发出的相关光线调制到相应的位置，使观察者的左右眼接收到在至少两个相交方向上具有差异的视差图像，以提高3D显示效果，提升用户的观看体验。具体的，当微透镜2031为凸透镜时，需通过设置第一透明电极层205和第二透明电极层206的电压差，使蓝相液晶的折射率小于微透镜2031的折射率；当微透镜2031为凹透镜时，需通过设置第一透明电极层205和第二透明电极层206的电压差，使蓝相液晶的折射率大于微透镜2031的折射率，以实现与凸透镜相同的光线调制效果。

示例性的，图1和图2仅以第一透明电极层205位于第一透明基板201靠近蓝相液晶层204的一侧，第二透明电极位于第二透明基板202靠近蓝相液晶层204的一侧为例进行示意，此时，可形成垂直电场，使蓝相液晶在水平方向上与微透镜2031产生折射率差，形成透镜效应。需要说明的是，此设置方式并非限定，后续提供第一透明电极层205和第二透明电极层206的其他可选设置方式，在此暂不做过多说明。还需要说明的是，当第一透明电极层205位于第一透明基板201靠近蓝相液晶层204的一侧，第二透明电极层206位于第二透明基板202靠近蓝相液晶层204的一侧时，第一透明电极层205可以位于第一透明基板201与微透镜阵列203之间(如图1)，也可以位于微透镜阵列203靠近蓝相液晶层204的一侧，本实用新型实施例对此不作限定。

示例性的，第一透明电极层205和第二透明电极层206的电极材料例如可以是氧化铟锡(ITO)。

此外，值得说明的是，现有技术中柱状透镜与液晶结合的方案，需要对液晶进行配向才能基于电场调控液晶的折射率，进行显示装置的2D显示和3D显示切换，且在3D显示时只能利用左右水平视差形成裸眼3D。而本实施例中，鉴于微透镜阵列203的排布方式导致液晶配向困难，因而采取了可以制造其自身的配向层的蓝相液晶，通过微透镜阵列203与蓝相液晶层204的结合，使得至少第一透明基板201靠近蓝相液晶层204的一侧无需设置配向层，便可以实现显示装置的2D显示和3D显示切换，从而可以简化产品结构和制造工艺，同时，还可在3D显示时利用光调制模块20的透镜效应实现对光线沿各个方向的调制，使显示装置的3D显示效果接近真实3D。需要说明的是，第二透明基板202靠近蓝相液晶层204的一侧可设置配向层，也可不设置配向层，本实用新型实施例对此不作限定。此外，当光调制模块20不包括配向层时，一方面可以避免配向材料的谷底堆积影响透镜的光学效果，降低整个2D/3D可切换显示装置的串扰，提高观看的舒适度，另一方面还可以避免使用摩擦配向，从根本上解决高低不平的表面对配向不均产生的影响，也解决了只有阵列透镜迎风坡可以摩擦到，背风坡摩擦不到的问题。

综上，本实用新型实施例通过在光调制模块的第一透明基板和第二透明基板之间设置微透镜阵列、蓝相液晶层、第一透明电极层和第二透明电极层，使微透镜阵列包括沿第一方向和第二方向阵列排布的多个微透镜，可以通过控制第一透明电极层和第二透明电极层之间的电压差，实现显示装置的2D显示模式和3D显示模式切换，同时在3D显示模式时，可以利用该光调制模块使用户的左右眼分别接收在至少两个相交方向上具有差异的视差图像，提高了显示装置的3D显示效果，提升了用户的观看体验。此外，本实用新型实施例中至少第一透明基板靠近蓝相液晶层的一侧无需设置配向层，从而可以简化产品结构和制造工艺，提升显示效果。

在上述实施例的基础上，继续参见图1，可选微透镜2031的形状为半球型。当然，此结构并非限定，图3是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的一种剖面结构示意图，如图3所示，在其他实施例中，可选微透镜2031的形状为圆台型。当微透镜2031为半球形或圆台型时，可形成凸透镜。如上所述，此时，在3D显示模式下，需控制蓝相液晶层204的折射率小于微透镜2031的折射率。

此外，图4是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的另一种剖面结构示意图，如图4所示，在其他实施例中，可选微透镜2031包括远离第一透明基板201一侧的第一表面F1，第一表面F1为圆弧面，且朝向第一透明基板201凹陷，如此，微透镜2031为凹透镜。如上所述，此时，在3D显示模式下，需控制蓝相液晶层204的折射率大于微透镜2031的折射率。

下面针对微透镜2031的排布方式提供两种可行的实施方式。作为一种可行的实施方式，图5是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的一种俯视结构示意图，如图5所示，可选第一方向平行于行方向，第二方向平行于列方向。示例性的，显示装置的显示面常采取矩形平面，行方向和列方向分别平行于矩形平面的长边方向和短边方向，如此，可使多个微透镜2031以矩形方式阵列排布。

作为另一种可行的实施方式，图6是本实用新型实施例提供的显示装置中微透镜阵列的另一种俯视结构示意图，如图6所示，可选第一方向和第二方向的角平分线平行于行方向或列方向，间隔一行的相邻两个微透镜2031以及与该两个微透镜2031相邻且间隔一列的相邻两个微透镜2031之间的连线构成菱形，示例性的，图6中，微透镜2031-1和微透镜2031-2间隔一行且沿列方向相邻，微透镜2031-3和微透镜2031-4间隔一列且沿行方向相邻，并且二者均与微透镜2031-1和微透镜2031-2相邻，微透镜2031-1、微透镜2031-2、微透镜2031-3和微透镜2031-4之间的连线构成菱形，如此，多个微透镜2031可以菱形方式阵列排布。当然，微透镜阵列的排布方式不限于此，本领域技术人员也可根据实际需求选择其他排布方式。

下面，针对第一透明电极层205和第二透明电极层206，提供另外两种可行的设置方式。作为一种可行的设置方式，图7是本实用新型实施例提供的另一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图，如图7所示，可选第一透明电极层205和第二透明电极层206异层设置，且均位于第一透明基板201与微透镜阵列203之间；第一透明电极层205包括多个并排设置的第一透明电极条2051，第二透明电极层206包括多个并排设置的第二透明电极条2061，第一透明电极条2051和第二透明电极条2061的延伸方向相同(例如均沿垂直于图7所示截面的方向延伸)，且二者在第一透明基板201上的正投影不交叠。如此，在3D显示模式下，第一透明电极层205和第二透明电极层206可形成平面电场，对蓝相液晶的折射率进行调节。此外，由于本实施例中第一透明电极层205和第二透明电极层206均不是整层的电极，因而可以降低第一透明电极层205和第二透明电极层206对光的反射，提高光利用率，减少功耗。

作为另一种可行的设置方式，图8是本实用新型实施例提供的另一种显示装置在2D显示模式下的剖面结构示意图，如图8所示，可选第一透明电极层205和第二透明电极层206异层设置，且均位于第一透明基板201与微透镜阵列203之间；第一透明电极层205和第二透明电极层206中靠近第一透明基板201的一者为整面电极，另一者包括多个并排设置的透明电极条。示例性的，图8以第一透明电极层205为整面电极，第二透明电极层206包括多个并排设置的第二透明电极条2061为例进行示意，如此，在3D显示模式下，第一透明电极层205和第二透明电极层206可形成边缘电场，对蓝相液晶的折射率进行调节。此外，本实施例的技术方案同样有利于提高光利用率，减少功耗。

最后，需要说明的是，除应用于2D/3D可切换的显示装置以外，本实用新型实施例的技术方案也可以应用于其他利用液晶实现显示模式可切换的光调制器件上，例如宽窄视角可切换的防窥器件上，本实用新型实施例对此不作限定。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种2D/3D可切换的显示装置，其特征在于，包括：

图像显示模块，用于产生2D或3D图像，其中，所述3D图像包括至少两个视差图像；

光调制模块，位于所述图像显示模块的出光侧，用于控制所述显示装置在2D显示模式和3D显示模式之间切换；

其中，所述光调制模块包括：

相对设置的第一透明基板和第二透明基板；

位于所述第一透明基板靠近所述第二透明基板一侧的微透镜阵列；所述微透镜阵列包括多个沿第一方向和第二方向阵列排布的多个微透镜；所述第一方向和所述第二方向相交，且均平行于所述第一透明基板所在平面；

蓝相液晶层，位于所述微透镜阵列靠近所述第二透明基板的一侧；

第一透明电极层和第二透明电极层，位于所述第一透明基板和所述第二透明基板之间；在2D显示模式下，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间无电压差，在3D显示模式下，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层之间存在电压差。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述微透镜的形状为半球型或者圆台型；

或者，所述微透镜包括远离所述第一透明基板一侧的第一表面，所述第一表面为圆弧面，且朝向所述第一透明基板凹陷。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一方向平行于行方向，所述第二方向平行于列方向，多个所述微透镜以矩形方式阵列排布。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向的角平分线平行于行方向或列方向；间隔一行的相邻两个所述微透镜以及与该两个微透镜相邻且间隔一列的相邻两个所述微透镜之间的连线构成菱形。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明电极层位于所述第一透明基板靠近所述蓝相液晶层的一侧；所述第二透明电极层位于所述第二透明基板靠近所述蓝相液晶层的一侧。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明电极层位于所述第一透明基板与所述微透镜阵列之间；或者，所述第一透明电极层位于所述微透镜阵列靠近所述蓝相液晶层的一侧。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层异层设置，且均位于所述第一透明基板与所述微透镜阵列之间；

所述第一透明电极层包括多个并排设置的第一透明电极条，所述第二透明电极层包括多个并排设置的第二透明电极条，所述第一透明电极条和所述第二透明电极条的延伸方向相同，且二者在所述第一透明基板上的正投影不交叠。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明电极层和所述第二透明电极层异层设置，且均位于所述第一透明基板与所述微透镜阵列之间；

所述第一透明电极层和所述第二透明电极层中靠近所述第一透明基板的一者为整面电极，另一者包括多个并排设置的透明电极条。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一透明基板靠近所述蓝相液晶层的一侧不包括配向层。

10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述图像显示模块包括液晶显示面板或发光二极管显示面板。

Images