专利名称：基于蓝相液晶透镜的2d/3d可切换自由立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示领域，更具体地说，本发明涉及自由立体显示领域，尤指一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D (二维/三维)可切换自由立体显示装置。
背景技术：
自由立体显示技术是一种裸视3D显示技术。它基于双目视差原理，通过加装在2D 显示屏前的狭缝光栅或者柱透镜光栅等分光器件，将2D显示屏上显示的左、右视差图像分别送入观看者的左、右眼，经过大脑融合后获得立体感知。狭缝光栅由一定尺寸的透光条和挡光条相间排列组成，通过其透光及遮挡作用获得视差图像的分离；柱透镜光栅由一定尺寸的柱状透镜阵列组成，通过其折射作用获得视差图像的分离。光栅自由立体显示器由于结构简单、易于实现、无需佩戴眼镜等助视设备、3D显示效果良好等优点而备受关注。光栅自由立体显示器存在3D图像分辨率低、亮度低(尤其是狭缝光栅自由立体显示器)、观看视疲劳以及3D图像的串扰等问题，使其目前还难以在3D显示中普及。而且，由于目前3D片源相对较少，其制作也复杂，所以绝大多数的图像信息都还只能由2D显示器显示。2D/3D可切换技术可以在一台显示器上实现2D模式和3D模式的兼容，使用户在观看传统2D图像时能够切换到3D模式或者2D模式和3D模式同屏显示。采用液晶狭缝光栅代替传统的狭缝光栅可实现自由立体显示器的2D/3D切换，但依然存在3D图像亮度低的问题。 采用液晶透镜与2D显示屏的组合可以实现自由立体显示器的2D/3D切换当液晶透镜单元中心与边缘产生折射率差时，显示器工作于3D模式；当液晶透镜单元中心与边缘没有折射率差时，显示器工作于2D模式。采用液晶透镜不会使图像显示亮度有明显的降低，但由于液晶透镜采用传统液晶材料，其响应速度较慢，且仅对特定偏振态的入射光起作用。蓝相是一种新的液晶相态，蓝相液晶的工作原理基于克尔效应，它具有响应速度快、偏振无关、无需取向层等优点，其发展前景较好。
发明内容
本发明提出一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置，如附图1 所示，它包括蓝相液晶透镜(1)和2D显示屏(2)，蓝相液晶透镜(1)置于2D显示屏(2)正上方。蓝相液晶透镜(1)包括上基板玻璃层(3)、上基板ITO (氧化铟锡)透明弧形电极(4)、 上基板聚合物层(5)、下基板ITO透明平面电极(7)、置于上基板聚合物层(5)和下基板ITO 透明平面电极(7)之间的蓝相液晶层(6)、下基板玻璃层(8)，它们紧密排列。蓝相液晶透镜 (1)由一系列的蓝相液晶透镜单元组成，每个蓝相液晶透镜单元和每个上基板ITO透明弧形电极单元具有相同的节距『。优选地，上基板玻璃层(3)、下基板玻璃层(8)和上基板聚合物层(5)的折射率匹配。优选地，节距『满足公式
W=BiQW0 / {Q+Wd)(1)
其中， 为3D模式的视点数，Q为人眼的瞳孔间距，Wp为2D显示屏的子像素宽度。
附图1为本发明的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置的结构图。附图2为本发明的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置在3D模式下视点的视区分布图。其中，图2 (a)为视点1的视区分布图，图2 (b)为视点2的视区分布图。附图3为本发明的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置在3D模式下视点的亮度分布图。上述各附图中的图示标号为
1.蓝相液晶透镜，2. 2D显示屏，3.上基板玻璃层，4.上基板ITO透明弧形电极，5. 上基板聚合物层，6.蓝相液晶层，7.下基板ITO透明平面电极，8.下基板玻璃层。
具体实施例方式下面详细说明本发明提出的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置的一个典型实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置，如附图1所示，它包括蓝相液晶透镜(1)和2D显示屏(2)，蓝相液晶透镜(1)置于2D显示屏(2)正上方，2D显示屏(2)与蓝相液晶透镜(1)的距离等于0。2D显示屏(2)采用分辨率为10MX600的10. 1 英寸平板2D显示屏，其子像素宽度《=51 μ m。蓝相液晶透镜(1)包括上基板玻璃层(3)、上基板ITO (氧化铟锡)透明弧形电极 (4)、上基板聚合物层(5)、下基板ITO透明平面电极(7)、置于上基板聚合物层(5)和下基板 ITO透明平面电极(7)之间的蓝相液晶层(6)、下基板玻璃层(8)，它们紧密排列。蓝相液晶层(6)的蓝相液晶为聚合物稳定蓝相液晶，其厚度为23 μ m。上基板玻璃层(3)、下基板玻璃层(8)和上基板聚合物层(5)的折射率匹配，都为1.52。蓝相液晶透镜(1)由一系列的蓝相液晶透镜单元组成，每个蓝相液晶透镜单元和每个上基板ITO透明弧形电极单元具有相同的节距，由公式r= ^^ / (Q+Wp)计算得到节距r= 101.92“111，其中，》=2，炉65_。当上基板ITO透明弧形电极(4)和下基板ITO透明平面电极(7)之间没有电压时， 蓝相液晶透镜单元中的蓝相液晶层(6)的中心和边缘没有折射率差，2D显示屏(2)显示没有视差的2D图像，此时该装置工作于2D模式；当在上基板ITO透明弧形电极(4)和下基板 ITO透明平面电极(7)之间施加电压时，由于电场的不均勻分布，蓝相液晶透镜单元中的蓝相液晶层(6)的中心和边缘出现折射率差，光线经过蓝相液晶层(6)后会形成类似透镜的相位分布，2D显示屏(2)显示左、右视差2D图像，观看者在最佳观看距离/=SOOmm处即可看到3D图像，此时该装置工作于3D模式。
设置如附图1所示的坐标系，其中坐标原点为上基板玻璃层(3)的上表面中心，该装置的水平方向和竖直方向分别为X轴和Z轴。附图2为本实施例的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置在3D 模式下视点的视区分布图。由2D显示屏(2)发出的光线(附图2中的红色区域)经过蓝相液晶透镜(1)后沿^轴正方向发散，在最佳观看距离7=800mm处形成一系列的视区。附图2 (a)为在3D模式下视点1的视区分布图；附图2 (b)为在3D模式下视点2的视区分布图。 附图2表明本实施例的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置在3D模式下实现了良好的分光。附图3为本实施例的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置在3D 模式下视点的亮度分布图。附图3中的实线和曲线分别代表视点1和视点2在最佳观看距离/=SOOmm处沿ζ轴方向的亮度分布。附图3表明本实施例的基于蓝相液晶透镜的2D/3D 可切换自由立体显示装置在3D模式下视点的亮度分布良好，串扰较小，从而获得了良好的 3D显示效果。
权利要求
1.一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置，其特征在于，该装置包括蓝相液晶透镜(1)和2D显示屏(2)，蓝相液晶透镜(1)置于2D显示屏(2)正上方；蓝相液晶透镜(1)包括上基板玻璃层(3)、上基板ITO (氧化铟锡)透明弧形电极(4)、上基板聚合物层(5)、下基板ITO透明平面电极(7)、置于上基板聚合物层(5)和下基板ITO透明平面电极(7)之间的蓝相液晶层(6)、下基板玻璃层(8)，它们紧密排列；蓝相液晶透镜(1)由一系列的蓝相液晶透镜单元组成，每个蓝相液晶透镜单元和每个上基板ITO透明弧形电极单元具有相同的节距『；当上基板ITO透明弧形电极(4)和下基板ITO透明平面电极(7)之间没有电压时，蓝相液晶透镜单元中的蓝相液晶层(6)的中心和边缘没有折射率差，2D显示屏(2)显示没有视差的2D图像，此时该装置工作于2D模式；当在上基板ITO透明弧形电极 (4)和下基板ITO透明平面电极(7)之间施加电压时，由于电场的不均勻分布，蓝相液晶透镜单元中的蓝相液晶层(6)的中心和边缘出现折射率差，光线经过蓝相液晶层(6)后会形成类似透镜的相位分布，2D显示屏(2)显示左、右视差2D图像，此时该装置工作于3D模式。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置， 其特征在于，上基板玻璃层(3 )、下基板玻璃层(8 )和上基板聚合物层(5 )的折射率匹配。
3.根据权利要求1所述的一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置， 其特征在于，由公式w=mQWp / (QWp)计算得到『，其中， 为3D模式的视点数…为人眼的瞳孔间距，Wp为2D显示屏的子像素宽度。
全文摘要
本发明公开了一种基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置。该装置包括蓝相液晶透镜和2D显示屏两部分，蓝相液晶透镜置于2D显示屏正上方。蓝相液晶透镜包括上基板玻璃层、上基板ITO透明弧形电极、上基板聚合物层、蓝相液晶层、下基板ITO透明平面电极、下基板玻璃层。本发明的基于蓝相液晶透镜的2D/3D可切换自由立体显示装置可以通过电压的控制来实现自由立体显示中2D模式和3D模式的切换当上基板ITO透明弧形电极和下基板ITO透明平面电极之间没有电压时，2D显示屏显示没有视差的2D图像，此时该装置工作于2D模式；当在上基板ITO透明弧形电极和下基板ITO透明平面电极之间施加电压时，2D显示屏显示左、右视差2D图像，此时该装置工作于3D模式。
文档编号G02F1/1335GK102540558SQ201110413039
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者梁栋, 王琼华, 赵悟翔 申请人:四川大学