本發(fā)明屬于立體顯示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

顯示設(shè)備是連接五彩繽紛世界與人類(lèi)視覺(jué)的橋梁，人的眼睛通過(guò)顯示裝置可以還原現(xiàn)實(shí)世界，2D顯示僅能體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的一部分，而真實(shí)、清晰、直觀的顯示方式是通過(guò)3D立體顯示展現(xiàn)出來(lái)，目前實(shí)現(xiàn)3D顯示的方式有多種，其中柱透鏡光柵式裸眼3D顯示技術(shù)是目前的一大主流技術(shù)。

柱透鏡光柵式裸眼3D顯示技術(shù)是利用透鏡的分光折射原理，將重新排布的多視差立體圖像分別投射到人眼，使人的左右眼同時(shí)接收到視差圖像，從而產(chǎn)生立體效果；柱透鏡光柵的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但單純的柱透鏡光柵表面有透鏡的凹凸結(jié)構(gòu)，因此最新的技術(shù)方式是在柱透鏡表面用低折射率膠水填平，利用組合透鏡實(shí)現(xiàn)光柵表面的無(wú)棱化。

同時(shí)，柱透鏡式光學(xué)器件是一種利用光的折射原理實(shí)現(xiàn)3D立體效果，損失了顯示器的分辨率，因此使平面的圖像模糊不清，特別是文字，無(wú)法用于觀看，為解決這個(gè)問(wèn)題，以菲利普、超多維為代表的國(guó)內(nèi)外公司紛紛推出具有2D/3D切換功能的裸眼3D顯示器，其中一種方式是在柱透鏡光柵表面填充雙折射率材料(如液晶)利用電控的方式實(shí)現(xiàn)2D/3D的切換。

但是就目前市場(chǎng)情況來(lái)看，不管是無(wú)棱光柵產(chǎn)品還是2D/3D切換產(chǎn)品，雖然在其效果和功能上在不斷的改進(jìn)，但其器件都為單一方向的光柵方向，制作完成的產(chǎn)品只能在某一特定角度下觀看3D顯示效果，以手機(jī)為例，目前大部分的裸眼3D手機(jī)產(chǎn)品均在橫屏?xí)r才能觀看，豎屏情況下無(wú)法觀看3D內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有2D/3D切換產(chǎn)品的光柵方向單一，只能在橫向或豎向才能觀看3D顯示畫(huà)面的問(wèn)題，提供了一種可切換組合光柵結(jié)構(gòu)。

第一種方案為橫豎屏3D切換方案：本發(fā)明所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)包括低折射率凹柱透鏡光柵、高折射率凸柱透鏡光柵和單層可變折射率結(jié)構(gòu)；折射率為n₁的低折射率凹柱透鏡光柵和折射率為n₃的高折射率凸柱透鏡光柵之間夾持單層可變折射率結(jié)構(gòu)，單層可變折射率結(jié)構(gòu)具有尋常光折射率n_o和非尋常光折射率n_e，且滿(mǎn)足條件n_o＝n₃、n_e＝n₁、n₁<n₃；

低折射率凹柱透鏡光柵的光柵層面向內(nèi)側(cè)，且光柵方向?yàn)樗阶呦颍?/p>

高折射率凸柱透鏡光柵的光柵層面向內(nèi)側(cè)，且光柵方向?yàn)樨Q直走向；

低折射率凹柱透鏡光柵的光柵方向與高折射率凸柱透鏡光柵的光柵方向可根據(jù)需求設(shè)計(jì)夾角0～90度；

單層可變折射率結(jié)構(gòu)通電狀態(tài)下折射率為n_o，組合光柵結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為水平方向3D無(wú)棱光柵膜；

單層可變折射率結(jié)構(gòu)斷電狀態(tài)下折射率為n_e，組合光柵結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為豎直方向3D無(wú)棱光柵膜。

優(yōu)選地，單層可變折射率結(jié)構(gòu)包括上電極、下電極及夾在二者之間的液晶層，上電極表面的預(yù)傾角層與低折射率凹柱透鏡光柵的光柵方向一致，且二者結(jié)構(gòu)相吻合，下電極表面的預(yù)傾角層與高折射率凸柱透鏡光柵的光柵方向一致，且二者結(jié)構(gòu)相吻合。

第二種方案為橫豎屏3D切換、3D/2D切換方案：本發(fā)明所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)包括低折射率凹柱透鏡光柵、高折射率凸柱透鏡光柵和多層可變折射率結(jié)構(gòu)；折射率為n₁的低折射率凹柱透鏡光柵和折射率為n₃的高折射率凸柱透鏡光柵之間夾持多層可變折射率結(jié)構(gòu)，

所述多層可變折射率結(jié)構(gòu)包括m層單層可變折射率結(jié)構(gòu)和m-1層中間支撐層；每?jī)蓪訂螌涌勺冋凵渎式Y(jié)構(gòu)之間設(shè)置一層中間支撐層；

單層可變折射率結(jié)構(gòu)具有尋常光折射率n_o和非尋常光折射率n_e，且滿(mǎn)足條件n_o＝n₃、n_e＝n₁、n₁<n₃；

低折射率凹柱透鏡光柵的光柵層面向內(nèi)側(cè)，且光柵方向?yàn)樗阶呦颍?/p>

高折射率凸柱透鏡光柵的光柵層面向內(nèi)側(cè)，且光柵方向?yàn)樨Q直走向；

低折射率凹柱透鏡光柵的光柵方向與高折射率凸柱鏡光柵的光柵方向可根據(jù)需求設(shè)計(jì)夾角0～90度；

當(dāng)m層單層可變折射率結(jié)構(gòu)都處于通電狀態(tài)時(shí)，組合光柵結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為水平方向3D無(wú)棱光柵膜；

當(dāng)m層單層可變折射率結(jié)構(gòu)都處于斷電狀態(tài)時(shí)，組合光柵結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為豎直方向3D無(wú)棱光柵膜；

當(dāng)m層單層可變折射率結(jié)構(gòu)部分處于通電狀態(tài)，部分處于斷電狀態(tài)時(shí)，組合光柵結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為2D顯示狀態(tài)。

優(yōu)選地，單層可變折射率結(jié)構(gòu)包括上電極、下電極及夾在二者之間的液晶層，與低折射率凹柱透鏡光柵相鄰的單層可變折射率結(jié)構(gòu)的上電極表面具有預(yù)傾角層，該預(yù)傾角層與低折射率凹柱透鏡光柵的光柵方向一致，且該單層可變折射率結(jié)構(gòu)與低折射率凹柱透鏡光柵的結(jié)構(gòu)相吻合，該單層可變折射率結(jié)構(gòu)的下電極為平面結(jié)構(gòu)；

與高折射率凸柱透鏡光柵相鄰的單層可變折射率結(jié)構(gòu)的下電極表面具有預(yù)傾角層，該預(yù)傾角層與高折射率凸柱透鏡光柵的光柵方向一致，且該單層可變折射率結(jié)構(gòu)與高折射率凸柱透鏡光柵的結(jié)構(gòu)相吻合，該單層可變折射率結(jié)構(gòu)的上電極為平面結(jié)構(gòu)；

其余單層可變折射率結(jié)構(gòu)的上電極和下電極均為平面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

(1)同一個(gè)光柵結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)光柵方向的不同角度切換(如橫豎切換)；

(2)通過(guò)電壓的控制實(shí)現(xiàn)2D/3D切換，以及光柵角度切換；

(3)可變折射率層包括使用電場(chǎng)控制但不限于電場(chǎng)控制；通過(guò)條件控制實(shí)現(xiàn)可變折射率層的全部或局域?qū)诱凵渎拾l(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)光柵方向的切換及2D/3D的器件切換；

(4)由于各角度的光柵厚度差僅幾十微米，相對(duì)于柱透鏡光柵的焦距可忽略不計(jì)，因此實(shí)現(xiàn)組合光柵的焦距相同。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，單層可變雙折射率結(jié)構(gòu)；

圖2是本發(fā)明所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)的裂解圖，單層可變雙折射率結(jié)構(gòu)；

圖3是通電狀態(tài)下表現(xiàn)為水平無(wú)棱光柵膜，橫屏顯示；

圖4是不通電狀態(tài)下表現(xiàn)為豎直無(wú)棱光柵膜，豎屏顯示；

圖5是雙層可變雙折射率結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中雙層可變雙折射率結(jié)構(gòu)都通電狀態(tài)下表現(xiàn)為水平無(wú)棱光柵膜，橫屏顯示；

圖7是圖5中雙層可變雙折射率結(jié)構(gòu)一層通電、一層不通電狀態(tài)下表現(xiàn)為2D顯示；

圖8是圖5中雙層可變雙折射率結(jié)構(gòu)都通電狀態(tài)下表現(xiàn)為豎直無(wú)棱光柵膜，豎屏顯示；

圖9是手機(jī)橫屏顯示；

圖10是手機(jī)豎屏顯示。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：下面結(jié)合圖1至圖4、圖9和圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)為橫豎兩種3D顯示狀態(tài)切換，中間夾持的為單層可變折射率結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的開(kāi)關(guān)變化，實(shí)現(xiàn)3D顯示用的光柵膜方向變化；單層可變折射率層200由上電極201與下電極202，及夾在中間的液晶層203構(gòu)成，當(dāng)上、下電極通電狀態(tài)下液晶層203為ON狀態(tài)，參見(jiàn)圖3所示，表現(xiàn)的折射率為尋常光折射率n_o＝n₃，此時(shí)表現(xiàn)為低折射率凹柱透鏡光柵100與單層可變折射率結(jié)構(gòu)200、高折射率凸柱透鏡光柵300形成水平方向的3D無(wú)棱光柵膜(液晶光柵)，在上、下電極斷電狀態(tài)下液晶層203為OFF狀態(tài)，參見(jiàn)圖4所示，表現(xiàn)的折射率為非尋常光折射率n_e＝n₁，此時(shí)表現(xiàn)為高折射率凸柱透鏡光柵300與單層可變折射率結(jié)構(gòu)200、低折射率凹柱透鏡光柵100形成豎直方向的3D無(wú)棱光柵膜；通過(guò)電源的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了3D光柵膜的橫豎自由切換，如在手機(jī)觀看裸眼3D過(guò)程中隨屏幕旋轉(zhuǎn)而不改變觀看3D的功能。

給出一個(gè)具體實(shí)施例：以6寸3D手機(jī)為例，6寸屏的有效區(qū)域是74.52mm*132.48mm。

其高折射率凸柱透鏡光柵300折射率為n₃＝1.6，低折射率凹柱透鏡光柵100的折射率為n₁＝1.45，單層可變折射率結(jié)構(gòu)200填充雙折射材料液晶層，其尋常光折射率n_o＝1.45，非尋常光折射率n_e＝1.6；上、下電極控制層為透明ITO材料，透明電極表面有預(yù)傾角層，預(yù)傾角方向與各自光柵方向一致。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)制作的光柵電極接出，電極通電，液晶分子在電場(chǎng)作用下表現(xiàn)為如圖3所示的狀態(tài)，形成水平方向3D無(wú)棱光柵膜，實(shí)現(xiàn)橫屏顯示，如圖9所示。電極斷電，液晶分子恢復(fù)為如圖4所示的狀態(tài)，形成豎直方向3D無(wú)棱光柵膜，實(shí)現(xiàn)豎屏顯示，如圖10所示。實(shí)現(xiàn)橫屏/豎屏顯示切換，解決了現(xiàn)有3D產(chǎn)品只能橫屏觀看3D的問(wèn)題。

具體實(shí)施方式二：下面結(jié)合圖5至圖10說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述可切換組合光柵結(jié)構(gòu)為橫豎兩種3D顯示狀態(tài)切換、及3D/2D切換，中間夾持的為多層可變折射率結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的不同的開(kāi)關(guān)變化，實(shí)現(xiàn)3D/2D顯示用的光柵膜方向變化。

給出一個(gè)具體實(shí)施例，以6寸多參數(shù)切換光柵3D手機(jī)為例，使用多層可變折射率層結(jié)構(gòu)。

6寸屏的有效區(qū)域是74.52mm*132.48mm。

其高折射率凸柱鏡光柵300折射率為n₃＝1.6，低折射率凹柱鏡光柵100的折射率為n₁＝1.45，m＝2，即兩層可變折射率結(jié)構(gòu)，其中單層可變折射率結(jié)構(gòu)200填充的雙折射液晶層(204、205)使用相同的液晶材料，其尋常光折射率n_o＝1.45，非尋常光折射率n_e＝1.6；第一層單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的上電極201有預(yù)傾角，第一層單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的下電極206為平面結(jié)構(gòu)，第二層單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的下電極202有預(yù)傾角，第二層單層可變折射率結(jié)構(gòu)200的上電極208為平面結(jié)構(gòu)。電極的控制層為透明ITO材料，預(yù)傾角方向與各自光柵方向一致，中間支撐層207為30微米的透明聚酰亞胺材料。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)制作的光柵電極接出，通過(guò)控制電極特性，實(shí)現(xiàn)2D/3D切換，橫屏/豎屏顯示切換。兩層結(jié)構(gòu)均通電時(shí)，液晶層204、205在電場(chǎng)的控制下其液晶分子表現(xiàn)為如圖6所示，形成水平方向3D無(wú)棱光柵膜，實(shí)現(xiàn)橫屏顯示，如圖9所示。兩層結(jié)構(gòu)均斷電時(shí)，液晶層204、205在電場(chǎng)的控制下其液晶分子恢復(fù)為如圖8所示的狀態(tài)，形成豎直方向3D無(wú)棱光柵膜，實(shí)現(xiàn)豎屏顯示，如圖10所示。第一層斷電、第二層通電時(shí)，第二層的液晶層204折射率與n₁一致，第一層的液晶層205折射率與n₃一致，實(shí)現(xiàn)2D顯示效果，以此類(lèi)推，單層可變折射率層200可根據(jù)實(shí)際需要增加相應(yīng)的層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了3D光柵膜的多角度切換、2D/3D切換等多種用途和功能。

此多參數(shù)光柵切換3D手機(jī)可以隨屏幕旋轉(zhuǎn)結(jié)合軟件運(yùn)作實(shí)現(xiàn)橫屏/豎屏的3D顯示自動(dòng)切換，同時(shí)在觀看2D內(nèi)容時(shí)切換為2D光柵狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)2D/3D的切換，真正讓用戶(hù)隨時(shí)切換為自己喜歡的狀態(tài)。