[发明专利]2D与3D影像切换显示设备和柱状透镜元件

权利要求书

1.一种2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，包括：

影像显示器，所述影像显示器的屏幕包括复数个R、G、B三原色的次像素，用于显示2D影像和3D影像；以及

DFD-PDLC柱状透镜阵列，包括复数个平行排列的DFD-PDLC柱状透镜元件，每个所述DFD-PDLC柱状透镜元件长轴的方向正交或斜交于所述影像显示器的屏幕，所述DFD-PDLC柱状透镜阵列安装在所述影像显示器的屏幕的前面，由外部驱动电压V(f)驱动改变所述DFD-PDLC柱状透镜元件的光学折射率，在所述影像显示器的屏幕上实现2D与3D影像切换显示，其中，每个所述DFD-PDLC柱状透镜元件自上向下包括上透明基材、上ITO电极层、聚合物平凹透镜、PDLC平凸透镜、下ITO电极层与下透明基材，所述PDLC平凸透镜，由复数个液晶微滴与聚合物材料构成，具有光学折射率np，所述复数个液晶微滴，为均匀分布于所述聚合物材料的内部；所述复数个液晶微滴与所述聚合物材料通过涂布工序填充于所述PDLC平凸透镜的内部，所述液晶微滴，由复数个杆状的液晶分子构成，所述液晶分子具有寻常光折射率为n⊥、异常光折射率n∥、长轴介电常数ε∥与短轴介电常数ε⊥，其中，n⊥与n∥具有n∥>n⊥的关系、且n⊥与np具有n⊥＝np的关系；ε∥与ε⊥，则具有以下的关系：

当f＝fL<fc时，Δε>0；

当f＝fH>fc时，Δε<0；

当f＝fc时，Δε＝0；

其中，f为所述外部驱动电压V(f)的驱动频率、fL为定向排列频率、fH为均向排列频率、fc为交叉频率、Δε＝ε∥-ε⊥；

当f＝fL<fc时，即Δε>0，所述外部驱动电压所产生的电场，可旋转所述液晶分子空间排列的方向，使所述液晶分子的长轴沿电场的方向排列；当f＝fH>fc时，即Δε<0，所述外部驱动电压所产生的电场使所述液晶分子的短轴沿电场的方向排列；当f＝fc时，即Δε＝0，所述外部驱动电压所产生的电场失去对所述液晶分子旋转的作用。

2.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述影像显示器选自液晶显示器、等离子显示器、OLED显示器和LED显示器，所述影像显示器的屏幕的次像素的排列方式选自垂直条状排列、马赛克排列、三角状排列与Pentile排列。

3.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述上透明基材和所述下透明基材采用的材料是透明玻璃或PET材料。

4.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述上ITO电极层和所述下ITO电极层，为透明的电极层，安装在相应的透明基材的内侧面上，与所述外部驱动电压V(f)连接，通过所述外部驱动电压V(f)产生电场。

5.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述聚合物平凹透镜，由聚合物材料构成，具有光学折射率np，所述聚合物平凹透镜的凹面为圆弧面，通过模具压印成型与卷对卷紫外线固化工序制作出所述聚合物平凹透镜的光学结构。

6.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述液晶微滴的大小大于可见光的波长。

7.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，所述液晶微滴的大小小于可见光的波长。

8.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，对于定向排列频率fL，所述外部驱动电压V(f＝fL)具有预定大小的振幅、且以频率f＝fL来驱动所述液晶分子时，所述液晶分子的长轴沿Y轴方向排列，对于具Z轴方向偏极化的入射光，所述液晶微滴中所述液晶分子的有效光学折射率具有neff＝n⊥＝nP的关系，所述DFD-PDLC柱状透镜元件呈现光穿透的特性。

9.根据权利要求1所述的2D与3D影像切换显示设备，其特征在于，对于定向排列频率fH，所述外部驱动电压V(f＝fH)具有预定大小的振幅、且以频率f＝fH来驱动所述液晶分子时，所述液晶分子的长轴沿Z轴方向排列，对于具Z轴方向偏极化的入射光，所述液晶微滴中所述液晶分子的有效光学折射率具有neff＝n∥>nP的关系，所述DFD-PDLC柱状透镜元件呈现透镜的特性。