专利名称：可实现2d/3d切换的led裸眼立体显示装置及制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED裸眼立体显示装置及制作方法，尤其涉及一种可在2D显示模式和3D显示模式之间切换显示模式的LED裸眼立体显示装置及制作方法。
背景技术：
3D (Three-dimensional)显不在国民经济和发展中具有重要意义和可观的商业前景。当今全球的显示市场达到数百亿美元，具有3D显示功能的显示器价格大大高于相应规格的2D显示器，如果3D显示逐步取代2D显示，全球将增加数百亿美元的显示市场。3D显示技术应用前景广阔，可以用在广告、游戏、电视、医疗、科技、教育、制造、建筑和军事诸多领域。裸眼3D显示器因不需要观看者佩戴眼镜或者头盔等助视设备就能观看到3D影像，成为现阶段显示领域研究热点。目前，均采用IXD显示屏来改装成裸眼立体显示器，其尺寸受到IXD显示屏本身尺寸大小的限制，无法提供更大尺寸的裸眼立体显示器，同时由于基于狭缝光栅的裸眼立体显示器在显示平面图像时会产生光线衰弱和不易实现2D/3D模式切换等问题。随着光电技术的发展，LED显示技术已经得到了普遍的应用，LED显示技术具有高亮度、环保节能、响应速度快、耐冲击和性能稳定等优点，LED显示屏作为显示器、展示板、公告板等目的在需要大尺寸、高亮度的场合被广泛使用。此外，LED显示技术可以根据需要任意地拼接显示单元，以形成不同尺寸、不同分辨率和不同形状的显示屏，在广告宣传、文化娱乐和科研教学等领域有着其它显示技术无法取代的优点。随着显示技术的发展，3D-LED显示技术也成为各位领域的研究热点。然而，LED显示器的分辨率低、大尺寸LED显示器经多个显示模块拼接而成，很难保证各个发光单元在水平和垂直方向上一致，从而限制了3D-LED显示技术的发展。因此，需要研发出一种可实现大尺寸显示，水平和垂直方向上均匀发光、观看距离大、并且能够根据显示内容在2D显示模式和3D显示模式之间实现切换显示模式的LED裸眼立体显示装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可实现2D/3D模式切换的LED裸眼立体显示装置。本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实现2D/3D模式切换的LED裸眼立体显示装置，该装置不仅可以使LED显示屏直接具备了三维立体显示的功能，并且能够根据显示内容在2D显示模式和3D显示模式之间实现切换显示模式，而且制作工艺极其简单，易于实现大面积LED裸眼立体显示器的生产制造。本发明采用以下方案实现一种可实现2D/3D模式切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于，包括
一 LED显示屏，用于显示2D或3D模式的图像或视频信号；一微孔阵列基板，设置于所述LED显示屏前方，用于保证所述LED显示屏中的发光子像素在水平和垂直方向上均匀发光，提高LED显示屏三维自由立体显示质量；
一液晶光栅模组，设置于所述微孔阵列基板前方，用于实现所述可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的2D/3D模式切换；以及
一控制模块，连接于所述液晶光栅模组，用于控制所述液晶光栅模组以实现各种形状光栅并驱动液晶分子偏转；
所述LED显示屏、微孔阵列基板、液晶光栅模组和控制模块封装成一整体；所述液晶光栅模组与所述LED显示屏之间的距离为d ；
权利要求
1.一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于，包括 一 LED显示屏，用于显示2D或3D模式的图像或视频信号； 一微孔阵列，设置于所述LED显示屏前方，用于保证所述LED显示屏发光子像素在水平和垂直方向上均匀发光，提高LED显示屏三维自由立体显示质量； 一液晶光栅模组，设置于所述微孔阵列前方，用于实现所述可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的2D/3D模式切换；以及 一控制模块，连接于所述液晶光栅模组，用于控制所述液晶光栅模组，驱动液晶光栅模组中的液晶分子偏转，以实现各种形状液晶光栅； 所述LED显示屏、微孔阵列、液晶光栅模组和控制模块封装成一整体；所述液晶光栅模组与所述LED显示屏之间的距离为d ；d 二 IxD fm, 其中，D为用户最佳观看距离，化为所述LED显示屏中相邻子像素点距；所述液晶光栅模组与所述LED显示屏之间的距离d大于所述LED显示屏中相邻子像素点距％的10倍，即d 彡 10 Wpci
2.根据权利要求I所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于所述液晶光栅模组包括 一前基板，具有一寻址控制电极； 一后基板，相对于该前基板且具有一公共电极； 一取向层，设置于该后基板的公共电极表面，用于实现液晶分子取向偏转；以及一液晶层，位于该前基板的该寻址控制电极与该取向层之间，用于控制光路偏转；所述控制模块连接于所述寻址控制电极和公共电极之间，用于根据显示2D或3D模式来选择控制液晶光栅的“开”与“关”，从而实现LED裸眼立体显示的2D/3D切换。
3.根据权利要求2所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于所述公共电极是在所述后基板上镀膜或印刷上一层透明导电薄膜，所述透明导电薄膜是ITO薄膜、AZO薄膜、FTO薄膜或石墨烯导电薄膜。
4.根据权利要求2所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于所述寻址控制电极是在所述前基板上镀膜或印刷上一层透明导电薄膜，所述透明导电薄膜是ITO薄膜、AZO薄膜、FTO薄膜或石墨烯导电薄膜；所述寻址控制电极用光刻技术制作成直条形或阶梯形结构，所述寻址控制电极的排列方向是沿着LED显示屏列方向直线排列、或者沿着LED显示屏列方向按一定角度倾斜排列； 所述相邻寻址电极之间的中心距离，即所述寻址控制电极的周期b由所述LED显示屏中相邻的子像素之间的距离确定，i = /(a+rp), 其中k为视点数(k彡2且k为整数),％为所述LED显示屏中相邻的子像素点距,^为人两眼之间的间距，取值为65毫米，为了平衡显示区域的大小和显示亮度，所述寻址电极宽度和相邻寻址电极之间的距离之比为6 :1-8 : I之间。
5.根据权利要求2所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于所述液晶层包括一绝缘层和一液晶分子，其中所述绝缘层形状为圆形、锥形、柱形，高度小于或等于IOum ;所述液晶分子是正性液晶分子或者负性液晶分子，所述液晶层通过印刷或灌晶或滴注方法封装。
6.根据权利要求2所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于所述取向层是一种各向同性的聚合物，所述聚合物的折射率与液晶分子的寻常光折射率相同，所述聚合物通过印刷或喷涂方式结合摩擦技术制备，摩擦取向的角度大于30°。
7.一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的制作方法，其特征在于 1)提供一LED显示屏； 2)提供一液晶光栅模组，具有一寻址控制电极和一公共电极； 3)提供一微孔阵列，将所述的微孔阵列直接加工在所述液晶光栅模组的后基板表面，所述微孔阵列与所述液晶光栅模组构成一整体； 4)提供一控制模块，将所述控制模块连接于所述液晶光栅模组的所述寻址控制电极和所述公共电极之间； 5)将所述LED显示屏、微孔阵列和液晶光栅模组对准固定。
8.根据权利7所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的制作方法，其特征在于所述的微孔阵列采用印刷技术直接加工在所述液晶光栅模组的后基板表面；或采用印刷、物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀直接在所述液晶光栅模组的后基板表面上沉积不透光的膜料或膜层，再采用曝光和刻蚀技术制作微孔阵列；所述微孔阵列的透光区域形状为圆形、矩形、正方形、菱形或椭圆形，所述每个透光区域的中心点与所述LED显示屏上的每个LED子像素的中心点一一对应，且所述透光区域面积小于所述LED子像素的发光面积。
9.一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的制作方法，其特征在于 1)提供一LED显示屏； 2)提供一微孔阵列，将所述的微孔阵列直接封装在所述LED显示屏表面； 3)提供一液晶光栅模组，具有一寻址控制电极和一公共电极； 4)提供一控制模块，将所述控制模块连接于所述液晶光栅模组的所述寻址控制电极和所述公共电极之间； 5)将所述LED显示屏、微孔阵列和液晶光栅模组对准固定。
10.根据权利9所述的一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的制作方法，其特征在于所述的微孔阵列采用机械法或激光钻孔法在不透明金属板材表面加工而成；或采用印刷技术在透明基板上制作而成；或采用激光绘图技术在透明基片上制作而成；或采用印刷、物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀在透明基板上沉积不透光的膜料或膜层，再采用曝光和刻蚀技术制作而成；所述微孔阵列的透光区域形状为圆形、矩形、正方形、菱形或椭圆形，所述每个透光区域的中心点与所述LED显示屏上的每个LED子像素的中心点一一对应，且所述透光区域面积小于所述LED子像素的发光面积。
全文摘要
本发明涉及一种可实现2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置，其特征在于，包括一LED显示屏，用于显示2D或3D的图像或视频信号；一微孔阵列，设置于所述LED显示屏前方，用于保证所述LED显示屏的发光子像素在水平和垂直方向上均匀发光；一液晶光栅模组，设置于所述微孔阵列前方；以及一控制模块，连接于所述液晶光栅模组。本发明还提供一种2D/3D切换的LED裸眼立体显示装置的制作方法，该装置和方法能提高LED显示屏的发光子像素在水平和垂直方向上发光均匀性，同时，能根据显示内容在2D和3D显示模式实现切换，而且制作工艺简单，易于实现大面积LED裸眼立体显示的生产制造。
文档编号G02F1/1333GK102866508SQ20121038531
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者张永爱, 郭太良, 曾祥耀, 周雄图, 林志贤, 姚剑敏, 叶芸, 胡利勤, 胡海龙, 徐胜 申请人:福州大学