專利名稱：一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件及其制備方法
技術領域：
本發明涉及立體顯示器件技術領域，具體涉及一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件及其制備方法。
背景技術：
自由立體顯示技術是裸視3D顯示技術的一種。它基于雙目視差原理，通過加裝在2D顯示屏前的狹縫光柵或者柱透鏡光柵等分光器件，將2D顯示屏上顯示的左、右視差圖像分別送入觀看者的左、右眼，經過大腦神經融合后獲得立體感知。當今主流的實現3D顯示的趨勢有兩種:需要佩戴輔助式眼鏡的立體顯示和不需要佩戴任何輔助式眼鏡的裸眼立體顯示。顯而易見，裸眼立體顯示較佩戴輔助式眼鏡立體顯示有著優異的舒適性與臨場感。柱透鏡式、光柵式是當前裸眼立體顯示器常用的兩種實現方法，但是，柱透鏡屬于微光器件，工藝上較復雜，制作成本較高，并且一旦制作完成，透鏡參數不易改變，難以實現二維和三維顯示之間的轉換，與之相比，光柵式自由立體顯示具有易于制作、立體感效果突出、2D與3D可相互切換的諸多優勢。但是，現在的光柵大多為單純的電控的液晶器件，還有一部分實現了不加電的立體顯示，但卻不具有切換2D顯示模式的功能。當自由立體顯示要用到非加電裝置或需要切換2D顯示的時候，以上方法都不能使用。因此，研究在不同的工作環境下2D與3D間顯示模式可以自由轉換的光柵自由立體顯示器件及其相關技術，是使信息顯示器件多樣化所必需攻克的前沿性課題。
發明內容
本發明所要解決的問題是:如何提供一種在光控或電控條件下，可在2D與3D顯示模式之間自由轉換的液晶光柵式自由立體顯示器件及其制備方法，該類器件適用范圍廣，立體效果好，豐富了信息顯示器件的內容。本發明所提出的技術問題是這樣解決的:提供一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件，包括顯示器和光控-電控光柵片，所述光控-電控光柵片貼附于顯示器上，光柵片的中線與顯示器中線對齊，顯示器顯示內容為預處理的具有左右眼視差的合成影像，所述光控-電控光柵片內含主鏈型偶氮液晶高分子光致形變材料，該光控-電控光柵片內部為包含光致形變材料的光致變色光柵條與透明光刻膠組成的透明光柵條相間的分布狀態，所述光控-電控光柵片在無紫外光照射并且無電壓狀態下為全透明狀態，在紫外光照射下或加載電壓狀態下或紫外光照射和加載電壓共同狀態下，變為不透明柵條與透明柵條相間狀態，如此，自由立體顯示器件在2D顯示模式與3D顯示模式之間切換。所述光致形變材料為在紫外光照射條件下發生順反異構的主鏈型偶氮液晶高分子。所述光控-電控光柵片中光致變色光柵條的材料由光致形變材料與常規液晶材料的混合體系組成，光致形變材料和液晶材料的質量比范圍為1:1o(Tio:1。
在光控狀態下，對顯示器件進行紫外光照射，光致變色光柵條變為不透明狀態，使顯示器件實現3D顯示，撤去紫外光照后，顯示器件實現2D顯示；在電控狀態下，通過電極對相應光致變色光柵條施加電壓，利用液晶分子的偏轉調控，實現3D的顯示，撤除電壓后，顯示器為2D顯示模式；在同時施加電壓和進行光照的情況下顯示器件實現3D顯示。光控-電控光柵片為光致變色光柵條和透明光刻膠組成的透明光柵條相間組成，光致變色光柵條和透明光柵條的寬度均為
，其中，Q為人眼的瞳距；WP為顯示器件的像素寬度。所述的顯示器件包括陰極射線管顯示器、液晶顯示器、等離子體顯示器、場發射顯示器、LED顯示器、OLED顯示器、電子墨水顯示器、投影顯示器。所述可切換顯示模式的自由立體顯示器件的制備方法，包括以下步驟:
①制作光控-電控光柵片:光控-電控光柵片由光致變色光柵條和透明光刻膠組成的透明光柵條相間組成，所述光致變色光柵條中使用的光致形變材料為在紫外光下可以發生順反異構的主鏈型偶氮液晶高分子，所述光致變色光柵條在無紫外光照射下為透明狀態，使顯示器件實現2D顯示，在紫外光照射下或加載電壓狀態下或同時施加紫外光照射和電壓的狀態下，變為不透明狀態，使顯示器件實現3D顯示；
②將光控-電控光柵片貼附于顯不器上，光柵的中線與顯不屏中線對齊，其中光柵與
顯示屏的距離其中，D為眼睛到顯示屏的距離，Wp為顯示器件的像素寬度，光柵
片與顯示屏的距離和顯示器保護層、光柵本身厚度有關； ③將顯示信息源的左右眼圖像經過列像素的分解再相應合并，合成圖像的奇數列像素為左眼的相應列像素，偶數列像素為右眼的相應列像素，或者奇數列像素為右眼的相應列像素，偶數列像素為左眼的相應列像素。其中，在步驟①中，所述的光控-電控光柵片制作方法如下:
①選取兩塊與顯示器面積大小匹配的基板，在其中一塊基板上制備寬度為W，相間距離
為W的平行條狀ITO電極，，其中，Q為人眼的瞳距，Wp為顯示器件的像素寬度。
另一塊基板有相同形狀的ITO電極或完整的ITO電極，兩塊基板標有貼合對齊標記；
②對兩塊基板進行表面涂覆取向層，并進行取向；
③對其中一塊有平行條狀ITO電極基板的取向層表面涂覆透明光刻膠，光刻膠的厚度為1-100 Pm，利用與ITO形狀相同的掩膜，進行曝光，顯影，兩塊基板對齊，使無ITO部位留存光刻膠，如此便形成寬度為W，間隔為W的相間孔槽，通過所選液晶的性質，調節光刻膠的厚度，使光刻膠同時起到間隔子和分隔液晶的作用；
④在兩基板貼合封裝時，預留液晶灌注口，灌注液晶與光致形變材料的混合物，并封□。本發明的有益效果是，本發明的光柵為光控-電控結合的可切換光柵，在光照或加電的條件下皆可以實現顯示模式的切換，拓展了信息顯示器件的內容，該器件不僅可以正常的顯示2D影像，也可以觀看到理想的3D效果，本設計適用范圍廣，使用方便，立體效果好。
圖1是自由立體顯示器件的截面示意 圖2是自由立體顯示器件的總體框圖，其中本發明使用的狹縫光柵是可切換式的；
圖3為光控-電控光柵片的ITO電極圖形；
圖4為光控-電控光柵片在光照條件下實現2D/3D顯示模式切換的原理示意 圖5是光致變色光柵條在透明狀態下的2D顯示模式，此時顯示屏顯示內容為普通二維圖像；
圖6是自由立體顯示器件的3D顯示狀態，此時顯示屏顯示內容為預處理的具有左右眼視差的合成影像。附圖標記為:其中I為顯示器,2為光柵內側基板,3為ITO電極,4為取向層,5為透明的光刻膠，6為填充液晶材料,7為光柵外側基板,8為光控-電控光柵片；
具體實施例方式本發明將顯示器件、光控-電控光柵片進行組合，光控-電控光柵片在紫外光的照射下或電壓加載條件下實現光柵的切入，進而達到顯示器的3D顯示模式:在無紫外光光照和無電壓加載條件下光柵片為全透明態，此時為顯示器的2D顯示模式。底層的顯示器為任何具有顯示功能的顯示器，并且顯示器顯示內容為預處理的具有左右眼視差的合成影像，避免3D視覺畫面的失真。此種預處理的3D畫面，包括文字、圖片、視頻等信息，可以采用計算機軟件生成、立體相機實景拍攝、實景拍攝與軟件合成相結合等的形式制作。
實施實例I
如圖1所示，顯示器為0LED，光柵片中的液晶光柵中為TN型液晶與主鏈型偶氮液晶高分子DA9AB以50:1的比例混合的混合物，厚度為25 Um0其分子式如下:
權利要求
1.一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件，包括顯示器和光控-電控光柵片，所述光控-電控光柵片貼附于顯示器上，光控-電控光柵片的中線與顯示器中線對齊，顯示器顯示內容為預處理的具有左右眼視差的合成影像，其特征在于:所述光控-電控光柵片內含主鏈型偶氮液晶高分子光致形變材料，該光控-電控光柵片內部為包含光致形變材料的光致變色光柵條與透明光刻膠組成的透明光柵條相間的分布狀態，所述光控-電控光柵片在無紫外光照射并且無電壓狀態下為全透明狀態，在紫外光照射下或加載電壓狀態下或同時施加紫外光照射和電壓的狀態下，變為不透明柵條與透明柵條相間狀態。
2.根據權利要求1所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件，其特征在于:所述主鏈型偶氮液晶高分子光致形變材料在紫外光照射下發生順反異構。
3.根據權利要求1所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件，其特征在于，所述光控-電控光柵片中光致變色光柵條的材料由光致形變材料與常規液晶材料的混合體系組成，光致形變材料和液晶材料的質量比范圍為1:1o(Tio:1。
4.根據權利要求1至3任一所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件，其特征在于:在光控狀態下，對顯示器件進行紫外光照射，光致變色光柵條變為不透明狀態，使顯示器件實現3D顯示，撤去紫外光照后，顯示器件實現2D顯示；在電控狀態下，通過電極對相應光致變色光柵條施加電壓，利用液晶分子的偏轉調控，實現3D的顯示，撤除電壓后，顯示器為2D顯示模式；在同時施加電壓和進行光照的情況下顯示器件實現3D顯示。
5.根據權利要求1所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件，其特征在于，光控-電控光柵片為光致變色光柵條和透明光刻膠組成的透明光柵條相間組成，光致變色光柵條和透明光柵條的寬度均為w=w^~，其中，Q為人眼的瞳距；wP為顯示器件的像素寬度。
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6.根據權利要求1所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件，其特征在于:所述的顯示器包括陰極射線管顯示器，液晶顯示器，等離子體顯示器，場發射顯示器，LED顯示器，OLED顯不器，電子墨水顯不器,投影顯不器。
7.一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: ①制作光控-電控光柵片:光控-電控光柵片由光致變色光柵條和透明光刻膠組成的透明光柵條相間組成，所述光致變色光柵條中使用的光致形變材料為在紫外光下可以發生順反異構的主鏈型偶氮液晶高分子，所述光致變色光柵條在無紫外光照射下為透明狀態，使顯示器件實現2D顯示，在紫外光照射下或加載電壓狀態下或同時施加紫外光照射和電壓的狀態下，變為不透明狀態，使顯示器件實現3D顯示； ②將光控-電控光柵片貼附于顯不器上，光柵的中線與顯不屏中線對齊，其中光柵與 ,DWp顯示屏的距離其中，D為眼睛到顯示屏的距離，Wp為顯示器件的像素寬度，光柵片與顯示屏的距離和顯示器保護層、光柵本身厚度有關； ③將顯示信息源的左右眼圖像經過列像素的分解再相應合并，合成圖像的奇數列像素為左眼的相應列像素，偶數列像素為右眼的相應列像素，或者奇數列像素為右眼的相應列像素，偶數列像素為左眼的相應列像素。
8.根據權利要求7所述的可切換顯示模式的自由立體顯示器件的制備方法，其特征在于，步驟①中，所述的光控-電控光柵片制作方法如下: ①選取兩塊與顯示器面積大小匹配的基板，在其中一塊基板上制備寬度為W，相間距離為W的平行條狀ITO電極，，其中，Q為人眼的瞳距，Wp為顯示器件的像素寬度。 另外一塊基板為相同形狀的ITO電極或完整的ITO電極，兩塊基板標有貼合對齊標記； ②對兩塊基板進行表面涂覆取向層，并進行取向； ③對其中一塊有平行條狀ITO電極的基板的取向層表面涂覆透明光刻膠，光刻膠的厚度為1-100 Pm，利用與ITO形狀相同的掩膜，進行曝光，顯影，兩塊基板對齊，使無ITO部位留存光刻膠，如此便形成寬度為W，間隔為W的相間孔槽，通過所選液晶的性質，調節光刻膠的厚度，使光刻膠同時起到間隔子和分隔液晶的作用； ④在兩基板貼合封裝時，預留液晶灌注口，灌注液晶與光致形變材料的混合物，并封□。
全文摘要
本發明公開了一種可切換顯示模式的自由立體顯示器件及其制備方法，包括顯示器和光控-電控光柵片，所述光控-電控光柵片內含主鏈型偶氮液晶高分子光致形變材料，該光控-電控光柵片內部為包含光致形變材料的光致變色光柵條與透明光刻膠組成的透明光柵條相間的分布狀態，所述光控-電控光柵片在無紫外光照射并且無電壓狀態下為全透明狀態，在紫外光照射下或加載電壓狀態下或同時施加紫外光照射和電壓的狀態下，變為不透明柵條與透明柵條相間狀態，如此，自由立體顯示器件在2D顯示模式與3D顯示模式之間切換。該顯示器件適用范圍廣，使用方便，立體效果好，豐富了信息顯示器件的種類。
文檔編號G02F1/133GK103105680SQ201310058859
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者于軍勝, 李海強, 劉勝強, 黃江 申請人:電子科技大學