[发明专利]2D－3D可切换立体显示装置

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切换的装置。

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。

现有技术也记载了在立体显示的基础上，实现2D-3D切换的技术方案，参考图1，该可实现2D-3D切换的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n₀，此时n₀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。

但是上述装置只能对偏振光进行操作，无法操作自然光，导致图像的亮度损失严重，而且上述现有的2D-3D切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，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2D-3D可切换立体显示装置，能够对自然光进行操作，作为进一步的改进，还提供另一种可切换立体显示装置，能够同时进行2D和3D的显示，并能够在屏幕的任何区域进行2D-3D动态切换。

为达到本发明的目的，提供一种2D-3D可切换立体显示装置，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、半波板以及控制所述第一和第二双折射透镜所处区域全部或者部分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。

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。

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。

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。

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。

控制所述第一和第二双折射透镜所处区域全部或部分产生电场的透明电极包括第一、第二、第三和第四透明电极，第一透明电极和第二透明电极分别位于第一单折射透镜的曲面表面上和面对第一单折射透镜的半波板的表面上，第三透明电极和第四透明电极分别位于第二单折射透镜的曲面表面上和面对第二单折射透镜的半波板的表面上。