[发明专利]2D-3D可转换立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种可在屏幕的任何区域进行2D或3D转换的装置。

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3，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。

由于微透镜阵列精度要求非常高，且为非平整表面，因此这种在微透镜阵列表面镀导电薄层或梯度电极层的工艺非常困难，而且镀完导电薄层后难以保证的微透镜阵列的精度；且电压施加在微透镜阵和透明平面板之间的导电薄层上，形成电场，此电场的间距大，在供电电压相同的情况下电场强度很小，微透镜阵列和透明板间的液晶指向矢趋向电场排布的时间和撤消电场时液晶指向矢回到原先取向位置的时间非常长，从而导致该装置在2D-3D之间转换的响应时间非常长，令观众眼睛产生不适感。而且，上述现有的2D-3D转换并不能对每个像素点实现独立控制，不能给观众同时显示立体和平面图像，更加不能动态显示立体或平面图像，显示的功能和效果均不如人意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体显示装置，能够同时进行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。而且转换速度快，实施难度低。

为达到本发明的目的，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，还包括偏振光转换装置和透镜组件；

所述提供图像光线的装置，用于提供线性偏振的图像光线；

所述偏振光转换装置，用于可控制的把入射的所述线性偏振的图像光线全部或部分不旋转直接透射或旋转成与入射时的偏振方向垂直的偏振光，出射的光入射到所述透镜组件；

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出射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。

优选的，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。