透光模式切换装置及二维三维可切换显示设备的制作方法

专利名称：透光模式切换装置及二维/三维可切换显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种透光模式切换装置及具有该透光模式切 换装置的二维/三维可切换显示设备。
背景技术：
随着显示技术的不断发展，人们愈加追求更加真实的显示画面。近年来，出现了利 用不同技术实现的三维(3D)显示(又称为立体显示)，3D显示相较于二维QD)显示，可以 给观察者带来更逼真的立体效果，因此，受到了人们的欢迎和青睐。人之所以看到的物体是三维的，是因为人有两只眼睛，并且两只眼睛具有一定的 间距，物体在两眼视网膜上产生两幅具有细微差别的图像，经大脑处理后合成为一幅三维 图像。立体显示技术是利用人眼的立体成像原理，人眼看物体时是从不同角度看到两幅稍 有差别的图像，大脑将这两幅具有视差的图像合成后形成立体视觉。目前，常用的立体显示 方法是采用偏振镜法，其原理就是利用光的不同偏振角度，让两个镜片分别透过不同偏振 状态的光，将两幅具有细微差别的图像分别投射到左右眼中，从而给人以三维立体感。但 是，这种立体显示方法需要观察者配戴配套的立体偏振眼镜才能观看到三维图像，配戴立 体眼镜常常会造成观察者的观看不舒适，特别是对于自身已经配戴着眼镜的观察者来说， 观看立体影像则较为困难。因此，出现了不必配戴立体眼镜就能观看立体影像的方法，即裸 眼立体显示方法，以满足观察者的需求。图Ia和图Ib揭示了现有的一种二维/三维可切换显示设备的局部截面示意图。 如图Ia和图Ib所示，该二维/三维可切换显示设备包括液晶显示面板2以及设置在液晶 显示面板2的靠近观察者一侧的液晶棱镜3。液晶显示面板2具有第一像素21 (图Ia和图 Ib中黑色填充的像素)和第二像素22 (图Ia和图Ib中未填充的像素)。液晶棱镜3包括 靠近观察者的第一基板31、远离观察者的第二基板32、以及设置在第一基板31与第二基板 32之间的介质层33。在第一基板31的靠近第二基板32的一侧上设置第一透明电极311， 在第二基板32的靠近第一基板31的一侧上设置第二透明电极321，第一透明电极311和第 二透明电极321通常均由氧化铟锡(ITO)形成。在介质层33的靠近第二基板32的一侧具 有多个呈纵长状的拱形空间34，在拱形空间34中填充有液晶36，液晶36是具有各向异性 光学性质的物质，并且，介质层33的折射率Ii1与液晶36的长轴折射率ne及短轴折射率n0 之间满足Ii1 = n0 < ne拱形空间34具有靠近第一基板31的弧形表面及靠近第二基板32的平坦表面，在 拱形空间34的弧形表面和平坦表面上均具有配向层35，并且，配向层35的配向方向与其所 对应的液晶显示面板2的出光偏光片的透过轴方向相同，如图Ia所示，位于拱形空间34内 部各表面的配向层35的配向方向垂直于纸面。通过变换位于液晶棱镜3中的第一透明电 极311和第二透明电极321之间的电压，该二维/三维可切换显示设备可以实现二维显示 与三维显示的相互切换。
如图Ia所示，当未对第一透明电极311与第二透明电极321之间施加电压时，位 于拱形空间34内的液晶36的长轴沿着平行于配向方向排列，即如图Ia所示的垂直于纸面 排列，此时液晶36的折射率表现为ne，由于ne > n1 因此，液晶棱镜3处于折射模式，液晶 棱镜3对从第二基板32方向入射进来的光线具有汇聚作用，在这种情况下，液晶显示面板 2上的第一像素21和第二像素22发出的光线分别沿着不同的传播路径选择性地分别进入 观察者的右眼和左眼，因第一像素21和第二像素22显示的是两幅具有视差的图像，因此， 进入观察者的右眼和左眼的也将是两幅具有视差的图像，经大脑对这两幅具有视差的图像 合成后形成立体视觉，从而呈现3D显示模式。如图Ib所示，当在第一透明电极311与第二透明电极321之间施加一定电压时， 在第一透明电极311与第二透明电极321之间形成电场，位于拱形空间34内的液晶36的 长轴沿着电场的方向排列，即如图Ib所示的垂直于第一基板31和第二基板32排列，此时 液晶36的折射率表现为n。，由于η。= η”因此，液晶棱镜3处于非折射模式，从第二基板32 方向入射进来的光线通过液晶36及介质层33后并不发生折射，而仍然保持原来的传播方 向，在这种情况下，液晶显示面板2上的第一像素21和第二像素22发出的光线透过液晶棱 镜3后均可以同时进入观察者的右眼和左眼，右眼和左眼将看到液晶显示面板2上显示的 相同图像，从而呈现2D显示模式。然而，上述基于液晶棱镜3的显示设备对于二维显示与三维显示的切换是基于偏 振光，因此，这种显示设备目前仅适用于采用了偏光片的液晶显示，而对于阴极射线管显示 (CRT)、等离子显示(PDP)或有机发光二极管显示(OLED)等非偏振光显示模式的显示装置 来说却是不适用的。而且，由于液晶36是各向异性的，其长轴折射率化是随着入射光的方 向改变而改变的，而介质层33为各项同性材料，所以液晶棱镜3的方向依赖性很大。另外， 由于液晶36需要配向层35，所以会受到锚定能(anchoringforce)的影响，液晶棱镜3需要 较大的驱动电压，造成液晶棱镜3的功耗较高。因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容
本发明要解决的主要技术问题是提供一种透光模式切换装置及具有该透光模式 切换装置的二维/三维可切换显示设备，其能够适用于多种显示模式，并且无视角限制。为解决上述技术问题，本发明的一方面提供了一种透光模式切换装置，其包括在 其上设置有第一透明电极的第一基板、在其上设置有第二透明电极的第二基板、以及位于 所述第一基板与所述第二基板之间并由具有各向同性光学性质的物质形成的透光模式切 换层，所述透光模式切换层根据在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间施加的电场 的切换而在第一透光模式和第二透光模式之间相互切换，当所述透光模式切换层工作在所 述第一透光模式下时，光线经过所述透光模式切换层而保持原传播方向；当所述透光模式 切换层工作在所述第二透光模式下时，光线经过所述透光模式切换层而改变原传播方向。本发明的另一方面提供了一种二维/三维可切换显示设备，其用于向预定的观察 者显示二维和三维显示模式，其包括显示装置及如上所述的透光模式切换装置，所述透光 模式切换装置位于所述显示装置与所述预定的观察者之间，当所述显示设备显示二维显示 模式时，所述透光模式切换层工作在所述第一透光模式下；当所述显示设备显示三维显示模式时，所述透光模式切换层工作在所述第二透光模式下。本发明的透光模式切换装置通过在第一基板和第二基板上分别设置第一透明电 极和第二透明电极，并在第一基板和第二基板之间形成具有各向同性光学性质的透光模式 切换层，透光模式切换层可以根据第一透明电极和第二透明电极之间施加的电场的切换而 在不改变光线传播方向的第一透光模式和改变光线传播方向的第二透光模式之间相互切 换，从而可以应用于2D和3D显示模式的相互切换中。本发明的透光模式切换装置可以取代现有的液晶棱镜，以具有各向同性光学性质 的透光模式切换层代替具有各向异性的液晶层，因此，相对于现有的液晶棱镜来说，本发明 的透光模式切换装置由于不受偏振光的限制，因此可以兼容液晶显示、阴极射线管显示、等 离子显示以及有机发光二极管显示等多种显示方式。同时，本发明的透光模式切换层不采 用液晶材料，不需要设置配向层，因此，本发明的透光模式切换装置克服了液晶受到锚定能 的影响，具有相对低的驱动电压。而且，本发明的透光模式切换装置中的透光模式切换层采 用具有各向同性光学性质的物质形成，所以，本发明的透光模式切换装置无视野角限制。通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知 道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考 附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念 地说明此处描述的结构和流程。


下面将结合附图，对本发明的具体实施方式
进行详细的说明。图Ia是现有的一种二维/三维可切换显示设备在三维显示模式下的局部截面示 意图。图Ib是现有的一种二维/三维可切换显示设备在二维显示模式下的局部截面示 意图。图2是本发明第一实施方式的透光模式切换装置的局部截面示意图。图3a是图2所示的透光模式切换装置在第一透光模式下的局部截面示意图。图北是图2所示的透光模式切换装置在第二透光模式下的局部截面示意图。图4是本发明第二实施方式的透光模式切换装置的局部截面示意图。图fe是图4所示的透光模式切换装置在第一透光模式下的局部截面示意图。图恥是图4所示的透光模式切换装置在第二透光模式下的局部截面示意图。图6是本发明第三实施方式的透光模式切换装置的局部截面示意图。图7a是图6所示的透光模式切换装置在第一透光模式下的局部截面示意图。图7b是图6所示的透光模式切换装置在第二透光模式下的局部截面示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。在详述本发明的实施方式时，为便于说明，表示其结构的剖面图不依一般比例作 局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中
6应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。另外，需要说明的是，为了图示的清楚和简化起见，本发明的附图仅显示了与本发 明的创作点相关的结构特征，而对于其他的结构特征则进行了省略。本发明的显示设备用于向预定的观察者显示至少两种显示模式，请参图2-7所 示，其包括显示装置(未图示)及透光模式切换装置100、200、300，其中，透光模式切换装 置100、200、300位于显示装置与预定的观察者之间。当透光模式切换装置100、200、300工 作在第一透光模式下时，则显示设备显示第一种显示模式，例如2D显示模式。当透光模式 切换装置100、200、300工作在第二透光模式下时，则显示设备显示第二种显示模式，例如 3D显示模式，本发明的显示设备仅以二维/三维可切换显示设备为例。本发明的透光模式 切换装置100、200、300的模式切换不是基于偏振光，因此，本发明的显示装置不限于液晶 显示装置，其也可以是阴极射线管显示装置、等离子显示装置或者有机发光二极管显示装 置等。以下将对本发明的透光模式切换装置100、200、300的结构及其工作原理进行详细说 明。第一实施方式图2揭示了本发明第一实施方式的透光模式切换装置100的局部截面示意图。如 图2所示，本发明的透光模式切换装置100包括第一基板101、第二基板102、以及位于第一 基板101与第二基板102之间的透光模式切换层110。在第一基板101上设置有第一透明 电极103，优选地，在第一基板101的靠近第二基板102的一侧上设置第一透明电极103。在 第二基板102上设置有第二透明电极104，优选地，在第二基板102的靠近第一基板101的 一侧上设置第二透明电极104。第一透明电极103和第二透明电极104的材料可以采用氧 化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)或者其他透明导电材料。透光模式切换层110由具有各向同 性光学性质的物质形成。根据在第一透明电极103和第二透明电极104之间施加的电场的切换，透光模式 切换层110可在第一透光模式和第二透光模式之间相互切换。在第一透光模式下，透光 模式切换层110本质上具有平光透镜的光学性质而呈非折射模式，因此，当透光模式切换 层110工作在第一透光模式下时，光线经过透光模式切换层110后不发生折射而保持原传 播方向。在第二透光模式下，透光模式切换层110本质上具有聚光透镜的光学性质而呈折 射模式，因此，当透光模式切换层110工作在第二透光模式下时，光线经过透光模式切换层 110后发生折射而改变原传播方向。在本实施方式中，透光模式切换层110包括位于第一基板101与第二基板102之 间并在其上开设有多个空间108的固体介质层105、填充在多个空间108内的流体介质 106、以及分散在多个空间108的流体介质106中的可以移动的多个透明颗粒107。优选地， 固体介质层105和流体介质106均为介电质，透明颗粒107为带电颗粒。固体介质层105、 流体介质106及透明颗粒107均具有各向同性的光学性质，并且，优选地，固体介质层105 的折射率Ii1本质上等于流体介质106的折射率n2，固体介质层105的折射率Ii1本质上小于 透明颗粒107的折射率叫，即Ii1 = n2 < n3例如，固体介质层105的材料可以采用有机聚合物，比如采用聚环氧乙稀(PEO)， 其折射率大约为1. 45 ；流体介质106的材料可以采用碳氢化合物的油类，比如采用四氯化碳，其折射率大约为1. 46 ；带电透明颗粒107的材料则可以选择二氧化钛(TiO2)颗粒，其折 射率大约为2. 48。多个空间108均呈纵长状，并且，多个空间108在平行于第一基板101的平面上的 投影彼此相邻接。每个空间108具有弧形表面1080及平坦表面1082，其中，弧形表面1080 为内柱面，并且每个空间108的内柱面的轴线相互平行。每个空间108的弧形表面1080与 平坦表面1082相对设置。在本实施方式中，第一基板101靠近观察者而第二基板102远离观察者设置，弧形 表面1080靠近第一基板101设置而平坦表面1082靠近第二基板102设置。在本实施方式中，每个空间108的弧形表面1080与平坦表面1082相接。并且，对 每一个空间108产生电场的相应第一透明电极103和第二透明电极104均整层连续设置。当透光模式切换层110工作在第二透光模式下时，多个透明颗粒107在第一透明 电极103和第二透明电极104之间施加的电场的驱动下附着在空间108的弧形表面1080 上。当透光模式切换层110工作在第一透光模式下时，多个透明颗粒107在第一透明电极 103和第二透明电极104之间施加的另一电场的驱动下附着在空间108的平坦表面1082 上。其中，在第一透光模式下与在第二透光模式下时的电场方向相反。图3a揭示了本发明第一实施方式的透光模式切换装置100在第一透光模式下的 局部截面示意图。如图3a所示，假定本实施方式中的多个透明颗粒107均带正电。当在第 一透明电极103上施加的电压大于在第二透明电极104上施加的电压时，例如，在第一透明 电极103上施加正电压，在第二透明电极104上施加负电压时，在第一透明电极103与第二 透明电极104之间形成电场，其电场线的方向垂直向下，此时，带正电的透明颗粒107在该 电场的作用下沿着电场线的方向垂直向下移动而附着在空间108的平坦表面1082上，透光 模式切换装置100工作在第一透光模式下。优选地，透明颗粒107均勻地铺满空间108的 整个平坦表面1082而形成平坦的一层。在这种情况下，从显示装置出射的光线经过第二基 板102和第二透明电极104后仍然按照原来的传播方向传播，之后透过透明颗粒107组成 的平坦层，由于组成平坦一层的透明颗粒107本质上具有平光透镜的光学性质，因此，经过 平坦层的透明颗粒107后的光线仍然保持原来的传播方向，随后光线进一步经过各向同性 的流体介质106传播到各向同性的固体介质层105，由于流体介质106的折射率n2与固体 介质层105的折射率Ii1相同，故在二者边界也不发生折射，光线仍按照原来的传播方向传 播，之后透过第一透明电极103和第一基板101。光线在整个透光模式切换装置100的传播 过程中始终保持原来的传播方向不变而不发生折射。从显示装置上任何一点发出的光线均 可以进入观察者的右眼和左眼，右眼和左眼可以看到显示装置上显示的相同图像，从而，在 这种情况下，本发明的显示设备呈现2D显示模式。图北揭示了本发明第一实施方式的透光模式切换装置100在第二透光模式下的 局部截面示意图。如图北所示，当在第一透明电极103上施加的电压小于在第二透明电极 104上施加的电压时，例如，在第一透明电极103上施加负电压，在第二透明电极104上施 加正电压时，在第一透明电极103与第二透明电极104之间形成另一电场，其电场线的方向 垂直向上，此时，带正电的透明颗粒107在该电场的作用下沿着电场线的方向垂直向上移 动而附着在空间108的弧形表面1080上以致形成一凸层，透光模式切换装置100工作在第 二透光模式下。在这种情况下，从显示装置出射的光线经过第二基板102和第二透明电极104后仍然按照原来的传播方向传播，之后光线经过各向同性的流体介质106后同样按照 原来的传播方向传播，并进一步入射到由多个透明颗粒107组成的凸层，再进入固体介质 层105，由于固体介质层105的折射率Ii1等于流体介质106的折射率n2，且都小于透明颗粒 107的折射率n3，此时，由多个透明颗粒107组成的凸层本质上具有聚光透镜的几何光学的 性质，因此，光线经过多个透明颗粒107组成的凸层后将发生折射，经汇聚后沿着不同的传 播方向传播，之后透过第一透明电极103和第一基板101。光线在透光模式切换装置100的 传播过程中将发生折射而改变原来的传播方向。从显示装置上的不同像素发出的光线经过 透光模式切换装置100后将选择性地分别进入观察者的右眼和左眼，因显示装置上的不同 像素所显示的是两幅具有视差的图像，因而，进入观察者的右眼和左眼的也将是两幅具有 视差的图像，经大脑对这两幅具有视差的图像合成后形成立体视觉，从而，在这种情况下， 本发明的显示设备呈现3D显示模式。以上是以多个透明颗粒107均带正电为例来说明本发明的透光模式切换装置100 的工作原理。然而，本发明的透明颗粒107并不限于带正电，其也可以带负电。对于透明颗 粒107带负电的情况，相应地，为了实现显示设备的2D和3D显示模式，仅需要调整在第一 透明电极103和第二透明电极104之间所施加的电场方向即可，同样可以达到透光模式切 换装置100在第一透光模式和第二透光模式之间转换的目的。本发明的透光模式切换装置100通过在第一基板101和第二基板102上分别设 置第一透明电极103和第二透明电极104，并在第一基板101和第二基板102之间形成具 有各向同性光学性质的透光模式切换层110，透光模式切换层110可以根据第一透明电极 103和第二透明电极104之间施加的电场的切换而在不改变光线传播方向的第一透光模式 和改变光线传播方向的第二透光模式之间相互切换，从而可以应用于2D和3D显示模式的 相互切换中。本发明的透光模式切换装置100可以取代现有的液晶棱镜，以具有各向同性 光学性质的透光模式切换层110代替具有各向异性的液晶层，因此，相对于现有的液晶棱 镜来说，本发明的透光模式切换装置100由于不受偏振光的限制，因此可以兼容液晶显示、 阴极射线管显示、等离子显示以及有机发光二极管显示等多种显示方式；同时，本发明的透 光模式切换层110不采用液晶材料，不需要设置配向层，因此，本发明的透光模式切换装置 100克服了液晶受到锚定能的影响，具有相对低的驱动电压。而且，本发明的透光模式切换 装置100中的透光模式切换层110采用具有各向同性光学性质的物质形成，所以，本发明的 透光模式切换装置100无观察方向的限制，即无视野角限制。另外，本发明的透光模式切换装置100采用带电透明颗粒107，因此，可以借助于 带电透明颗粒107的电泳现象，在维持2D或3D显示模式下不需要持续在第一透明电极103 与第二透明电极104之间施加电压，可完全凭借电泳现象的记忆功能而保持带电透明颗粒 107的位置和状态，因此，本发明的透光模式切换装置100具有更低的功耗。第二实施方式图4揭示了本发明第二实施方式的透光模式切换装置200的局部截面示意图。第 二实施方式的透光模式切换装置200与第一实施方式的相同之处在此不再赘述，其不同之 处主要在于在第二实施方式的透光模式切换装置200中，对每一个空间208产生电场的 相应第一透明电极203和第二透明电极204中靠近空间208的弧形表面2080的透明电极 (例如本实施方式中的位于第一基板201上的第一透明电极203)整层连续设置，而靠近空间208的平坦表面2082的透明电极(例如本实施方式中的位于第二基板202上的第二透 明电极204)并非整层连续设置而是仅设置在靠近每个空间208的边缘处。也就是说，在呈 纵长状的空间208的正下方的第二透明电极204中设有长条形空隙2041，若本实施例中透 光模式切换装置200应用在液晶显示装置上，优选地，第二透明电极204设置的位置与液晶 显示装置中的像素间的黑矩阵位置相对应，以提高其穿透率。如图fe所示，同样假定多个透明颗粒207均带正电。当在第一透明电极203上施 加的电压大于在第二透明电极204上施加的电压时，在第一透明电极203与第二透明电极 204之间形成电场，其电场线的方向垂直向下，此时，带正电的透明颗粒207在该电场的作 用下沿着电场线的方向垂直向下移动，由于第二透明电极204仅设置在靠近每个空间208 的边缘处，因此，透明颗粒207仅集中附着在对应于第二透明电极204处的空间208的平 坦表面2082上。由于透明颗粒207仅集中位于平坦表面2082的两侧边缘处，而在平坦表 面2082中部的大部分区域没有透明颗粒207，因此，在这种情况下，入射到透光模式切换层 210的光线不需经过透明颗粒207而直接通过各向同性的流体介质206传播到各向同性的 固体介质层205，透光模式切换层210工作在第一透光模式下，光线在整个透光模式切换装 置200的传播过程中不发生折射而始终保持原来的传播方向不变，从而，可以实现2D显示 模式。在用于2D显示模式时，第二实施方式的透光模式切换装置200相对于第一实施方式 来说，由于入射光线经过透光模式切换层210时无需经过透明颗粒207，因此，可以减少由 于透明颗粒207组成的一层带来的对入射光线的反射作用，提高入射光线的透过量，进而 提高2D显示模式下光线的利用率，增加2D显示时的图像亮度。如图恥所示，当将在第一透明电极203和第二透明电极204之间施加的电场方向 反向时，此时，电场线的方向垂直向上，带正电的透明颗粒207在该电场的作用下沿着电场 线的方向垂直向上移动而附着在空间208的弧形表面2080上以致形成一凸层，透光模式切 换层210工作在第二透光模式下，光线在透光模式切换装置200的传播过程中将发生折射 而改变原来的传播方向，从而，可以实现3D显示模式。其工作原理与第一实施方式中的图 3b类似，故，在此不再赘述。第三实施方式图6揭示了本发明第三实施方式的透光模式切换装置300的局部截面示意图。第 三实施方式的透光模式切换装置300与第一实施方式的相同之处在此不再赘述，其不同之 处主要在于第三实施方式的空间308的弧形表面3080的曲率与第一实施方式相同，但每 个空间308的弧形表面3080与平坦表面3082并非相接而是彼此互相间隔一定的距离。因 此，第三实施方式的空间308内可以容纳更多的流体介质306以及分散在流体介质306中 的透明颗粒307。图7a揭示了本发明第三实施方式的透光模式切换装置300在第一透光模式下的 局部截面示意图，其工作原理与第一实施方式的图3a类似，故，在此不再赘述。相对于第一 实施方式来说，第三实施方式的空间308更大以致于可以容纳更多的流体介质306及透明 颗粒307，因此，光线需要透过由透明颗粒307组成的较厚的平坦层。图7b揭示了本发明第三实施方式的透光模式切换装置300在第二透光模式下的 局部截面示意图，其工作原理与第一实施方式的图北类似，故，在此不再赘述。相对于第一 实施方式来说，第三实施方式的空间308更大以致于可以容纳更多的流体介质306及透明颗粒307，因此，可以避免出现透明颗粒307仅集中附着在弧形表面3080的中部区域，以及 由于透明颗粒307附着在一起而引起由透明颗粒307组成的凸层的不均勻现象。以上的第三实施方式的透光模式切换装置300是以对第一实施方式所做的改进 为例进行说明的。当然，第三实施方式的这种空间308的结构变形也可以应用到第二实施 方式中，其同样属于本发明的透光模式切换装置300结构的等同变形，而不脱离本发明的 实质。以上所述的所有实施方式的透光模式切换装置100、200、300均是以多个空间 108,208,308的弧形表面1080、2080、3080靠近观察者而平坦表面1082、2082、3082远离观 察者设置为例来进行说明的。然而，本发明并不限于此，本发明的透光模式切换装置100、 200,300的多个空间108、208、308的弧形表面1080、2080、3080也可以远离观察者而平坦 表面1082、2082、3082靠近观察者设置，S卩，多个空间108、208、308的弧形表面1080、2080、 3080靠近第二基板102、202、302设置而平坦表面1082、2082、3082靠近第一基板101、201、 301设置；或者，甚至本发明的多个空间108、208、308中的其中一部分空间108、208、308 的弧形表面1080、2080、3080靠近观察者设置，而另一部分空间108、208、308的弧形表面 1080、2080、3080远离观察者设置，S卩，多个空间108、208、308中的其中一部分空间108、 208,308的弧形表面1080、2080、3080靠近第一基板101、201、301设置，其平坦表面1082、 2082,3082靠近第二基板102、202、302设置，而另一部分空间108、208、308的弧形表面 1080、2080、3080靠近第二基板102、202、302设置，其平坦表面1082、2082、3082靠近第一基 板101、201、301设置。以上空间108、208、308设置的等同变换仍然可以实现透光模式切换 装置100、200、300的第一透光模式和第二透光模式的相互切换，同样可以达到本发明的目 的。本发明的空间108、208、308的弧形表面1080、2080、3080的曲率可以根据显示装
置的不同型号以及观察者距离显示装置的距离作适当调整。总之，本发明的透光模式切换装置100、200、300的透光模式切换层110、210、310 及其空间108、208、308的形状和设置并不局限于以上所述，实际上，只要是满足在用于2D 显示时，经过透光模式切换层110、210、310后的光线不发生折射，而在用于3D显示时，经过 透光模式切换层110、210、310后的光线发生折射的结构设计均在本发明的保护范围之内。以上对本发明所提供的透光模式切换装置及显示设备进行了详细介绍，本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助 理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想， 在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本 发明的限制，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所限定的范围为准。
权利要求
1.透光模式切换装置，其特征在于，其包括第一基板，在其上设置有第一透明电极；第二基板，在其上设置有第二透明电极；及透光模式切换层，其位于所述第一基板与所述第二基板之间并由具有各向同性光学性 质的物质形成；其中，所述透光模式切换层根据在所述第一透明电极和所述第二透明电极之间施加的 电场的切换而在第一透光模式和第二透光模式之间相互切换，当所述透光模式切换层工作 在所述第一透光模式下时，光线经过所述透光模式切换层而保持原传播方向；当所述透光 模式切换层工作在所述第二透光模式下时，光线经过所述透光模式切换层而改变原传播方 向。
2.如权利要求1所述的透光模式切换装置，其中，在所述第一透光模式下，所述透光模 式切换层本质上具有平光透镜的光学性质；在所述第二透光模式下，所述透光模式切换层 本质上具有聚光透镜的光学性质。
3.如权利要求2所述的透光模式切换装置，其中，所述透光模式切换层包括固体介质层，其位于所述第一基板和所述第二基板之间，其中，在所述固体介质层上开 设有多个空间，每个所述空间具有弧形表面；流体介质，其填充在所述多个空间内；及多个透明颗粒，其位于所述多个空间中的所述流体介质中并且可以移动，其中，当所述透光模式切换层工作在所述第二透光模式下时，所述多个透明颗粒在电 场的驱动下附着到所述空间的所述弧形表面上。
4.如权利要求3所述的透光模式切换装置，其中，每个所述空间还具有平坦表面，当所 述透光模式切换层工作在所述第一透光模式下时，所述多个透明颗粒在电场的驱动下附着 在所述空间的所述平坦表面上。
5.如权利要求4所述的透光模式切换装置，其中，在所述第一透光模式下与在所述第 二透光模式下时的电场方向相反。
6.如权利要求4所述的透光模式切换装置，其中，所述固体介质层、所述流体介质及所 述透明颗粒均具有各向同性的光学性质，所述固体介质层的折射率本质上等于所述流体介 质的折射率，并且，所述固体介质层的折射率小于所述透明颗粒的折射率。
7.如权利要求4所述的透光模式切换装置，其中，每个所述空间的所述弧形表面与所 述平坦表面相对设置。
8.如权利要求7所述的透光模式切换装置，其中，对所述每一个空间产生电场的相应 所述第一透明电极和所述第二透明电极均整层连续设置。
9.如权利要求7所述的透光模式切换装置，其中，对所述每一个空间产生电场的相应 所述第一透明电极和所述第二透明电极中靠近所述空间的弧形表面的透明电极整层连续 设置，而靠近所述空间的平坦表面的透明电极仅设置在靠近每个所述空间的边缘处。
10.如权利要求7所述的透光模式切换装置，其中，所述多个空间的所述弧形表面靠近 所述第一基板设置；或者，所述多个空间的所述弧形表面靠近所述第二基板设置；或者，所述多个空间中的其中一部分空间的所述弧形表面靠近所述第一基板设置，而另一部分空间的所述弧形表面靠近所述第二基板设置。
11.如权利要求7所述的透光模式切换装置，其中，每个所述空间的所述弧形表面与所 述平坦表面相接或者互相间隔一定距离。
12.如权利要求7所述的透光模式切换装置，其中，所述多个空间均呈纵长状，所述弧 形表面为内柱面，并且多个空间的内柱面的轴线相互平行。
13.如权利要求12所述的透光模式切换装置，其中，所述多个空间在平行于所述第一 基板的平面上的投影彼此相邻接。
14.如权利要求1至13中任一项所述的透光模式切换装置，其中，所述固体介质层和所 述流体介质均为介电质，所述透明颗粒为带电颗粒。
15.一种二维/三维可切换显示设备，其用于向预定的观察者显示二维和三维显示模 式，其特征在于其包括显示装置及如权利要求1至14中任一项所述的透光模式切换装置， 所述透光模式切换装置位于所述显示装置与所述预定的观察者之间，当所述显示设备显示 二维显示模式时，所述透光模式切换层工作在所述第一透光模式下；当所述显示设备显示 三维显示模式时，所述透光模式切换层工作在所述第二透光模式下。
16.如权利要求15所述的二维/三维可切换显示设备，其中，所述显示装置为液晶显示 装置、阴极射线管显示装置、等离子显示装置以及有机发光二极管显示装置中的任意一种。
全文摘要
本发明公开了透光模式切换装置及二维/三维可切换显示设备。透光模式切换装置包括在其上设置有第一透明电极的第一基板、在其上设置有第二透明电极的第二基板、以及位于第一基板与第二基板之间并由具有各向同性光学性质的物质形成的透光模式切换层，透光模式切换层根据在第一透明电极和第二透明电极之间施加的电场的切换而在第一透光模式和第二透光模式之间相互切换，当透光模式切换层工作在第一透光模式下时，光线经过透光模式切换层而保持原传播方向；当透光模式切换层工作在第二透光模式下时，光线经过透光模式切换层而改变原传播方向。本发明的透光模式切换装置能够适用于多种显示模式，并且无视角限制且功耗较低。
文档编号G02F1/1337GK102141707SQ20111008081
公开日2011年8月3日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者陈超平 申请人:昆山龙腾光电有限公司