專利名稱：2d/3d顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配備有用于顯示圖像的顯示設(shè)備的顯示裝置，該顯示設(shè)備包括多個像素，并且該顯示裝置還配備有用于在源自該像素的不同類型圖像之間進(jìn)行切換的裝置。
在其間發(fā)生切換的不同類型圖像通常是一個二維圖像和一個三維圖像。這樣，所述顯示裝置例如對多個應(yīng)用程序而言，適合于一方面顯示(運(yùn)動的)立體圖像，而另一方面顯示圖形文本。
用于產(chǎn)生該圖像的顯示設(shè)備可以是液晶顯示設(shè)備，也可以是另一適當(dāng)?shù)娘@示設(shè)備，例如基于場致發(fā)光或可切換鏡(switchable mirrors)的設(shè)備。
在US專利6,069,650中公開了這種類型的顯示設(shè)備。在此文檔中，描述了一種液晶材料，該液晶材料位于平襯底和一配備以有透鏡作用的元件(在這種情況下是透鏡狀的元件，被稱作透鏡板)的襯底之間，并且在兩個狀態(tài)之間切換。在一種狀態(tài)下，該液晶材料具有與透鏡板的材料基本上相同的折射系數(shù)，且用于雙眼的信息是相同的(二維圖像)。在另一狀態(tài)下，液晶材料具有與透鏡板的材料不同的折射系數(shù)。同樣通過對該像素的適當(dāng)驅(qū)動，該信息現(xiàn)在對于雙眼是不同的(三維圖像)。
采用適當(dāng)?shù)囊壕Р牧?具有較小的溫度依賴性)，則這兩種狀態(tài)之間的折射系數(shù)差異(約為0.2)是這樣的，使得在此情況下為透鏡狀的元件會要求有很大的曲率，以致該液晶材料的層表現(xiàn)出厚度的差異，且相應(yīng)地導(dǎo)致不均衡的切換性能。
而且，該液晶材料是各向異性的。這意味著，對于通過該液體的光，在正常和異常折射系數(shù)之間的折射系數(shù)差異并非在所有方向上都是相同的。因而，如果相對一個視角進(jìn)行優(yōu)化，則該顯示設(shè)備的性能對于其它的視角將會更差(角度依賴性)。
本發(fā)明的目的尤其是要盡可能地消除所述缺陷。因此根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，用于在不同類型的圖像之間進(jìn)行切換的裝置包括至少一個容器(reservior)，該容器在該容器的一個壁的區(qū)域上配備有多個元件，這些元件具有透鏡作用，并且該容器還配備有裝置，用于在具有透鏡作用的多個元件的區(qū)域處、在配備以具有透鏡作用的多個元件的壁和其面對的透明壁之間以流體填充該容器，該流體的折射系數(shù)基本上與具有透鏡作用的元件相同。
由于在這種情況下，在平襯底和被配備以具有透鏡作用的多個元件的基板之間存在和不存在流體時都出現(xiàn)了各向同性的介質(zhì)，因此所述角度依賴性目前可以忽略。而且，在適當(dāng)流體和空氣之間的折射系數(shù)的差異通常大于所述的0.2(典型的例子中約為0.48)，因此較小厚度的透鏡板是足夠的。
光透射部分將不需要任何(ITO)電極或涂層，從而增強(qiáng)了透射。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，用于在不同類型圖像之間切換的裝置包括至少一個容器，該容器在該容器的一個壁的區(qū)域上配備有多個元件，這些元件具有透鏡作用，且該容器包含至少兩種基本上不混溶的流體，這兩種流體具有不同的折射系數(shù)和不同的電導(dǎo)率，該顯示設(shè)備還配備有用于將所述流體相互相對置換的驅(qū)動裝置。在這種情況下該容器可能被限于一個像素，但是該容器可能替換地普遍有多個像素。
本發(fā)明的這些和其他方面將通過參考以下實(shí)施例的描述而變得更加明顯。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一顯示設(shè)備的截面圖，而圖2表示一個典型的應(yīng)用；和圖3表示圖1的變例。
這些附圖是示意性的，而并非按比例繪制；對應(yīng)的部分通常由相同的參考數(shù)字來表示。
圖1是具有一液晶板2的顯示設(shè)備1的一部分的示意性截面圖，該液晶板2包括多個像素3.該顯示設(shè)備通常配備有(平的)光源或背光4。為了簡便，只表示出像素3和背光4。圖1中沒有示出襯底和其他可能的元件，例如偏振器、扼流圈等等。
圖1的設(shè)備還包括容器5，該容器在容器5的透明壁7的區(qū)域上配備有多個透明元件6，這些透明元件具有透鏡作用。容器5還具有面對所述壁7的一個透明壁10.在此例中，容器5被用一額外部分5a密封。該額外部分5a并不屬于實(shí)際像素并且最好被一黑色掩罩13覆蓋。
由例如玻璃制成的容器5以如此的方式調(diào)整，使得該容器可以在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換，在該第一狀態(tài)中，壁7和透明壁10之間的容器被以具有一折射系數(shù)的流體完全填充，所述折射系數(shù)基本上與透鏡狀的元件的折射系數(shù)相同，在該第二狀態(tài)中，在壁7和透明壁10之間沒有流體9。在圖1的左手部分示出了第一狀態(tài)，其中壁6和10之間的空間充滿了鹽溶液9a，在此例中是30％重量的水和70％重量的偏鎢酸銫(cesium metatungstate)的混合物。此混合物具有大約為1.486的各向同性的折射系數(shù)，該折射系數(shù)基本上等于所使用的透鏡系統(tǒng)的折射系數(shù)，在本例中該透鏡系統(tǒng)由紫外線回火的丙烯酸鹽聚合物構(gòu)成。替換地，也可使用其他的偏鎢酸鹽，諸如舉例而言，偏鎢酸氨，或其他合適的鹽溶液。
在此狀態(tài)下，來自背光4的光基本上沒有被透鏡狀的元件6折射，如圖1中的箭頭14所示。
圖1的右手部分示出了第二狀態(tài)，其中壁6和10之間的空間充滿了空氣，該空氣由參考標(biāo)記9b表示、它具有約為1的各向同性的折射系數(shù)。在此狀態(tài)下，來自背光4的光被透鏡狀的元件6折射，如圖1中的箭頭15所示。
因此這兩種狀態(tài)的差異由壁7和壁10之間是存在還是不存在流體9a來確定。該流體的存在或不存在可通過諸如泵送方式來實(shí)現(xiàn)。電子泵送在這方面是合適的，而另一種可能方式是電加濕(electrowetting)，尤其是在涉及很小的表面時。泵送可通過利用具有低折射系數(shù)的液體而不是空氣來加速。
圖2示出了可如何使用圖1的顯示設(shè)備1。在此圖中，示出了平板2的一部分以及被配備以透鏡狀的元件6的容器5的一部分，該平板2的一部分具有與像素(或像素列)A，B，C，D相關(guān)的一些典型光路。圖2A涉及上述第二狀態(tài)的情況，其中來自每個像素(或像素列)A，B，C，D的光由該透鏡狀的元件6以不同的方式折射(分別由虛線、實(shí)線、間斷線和點(diǎn)劃線表示)。由于透鏡狀的元件6的透鏡作用，來自像素(或像素列)A，B，C，D的光在不同的方向上被偏轉(zhuǎn)，且觀看者用不同的眼睛去看來自不同像素的光(立體圖像)。在涉及上述第一狀態(tài)的情況的圖2B中，透鏡作用被消除，且觀看者用每只眼睛去看所有的像素(像素列)A，B，C，D。
如果必要，也可以部分地在壁7和壁10之間泵送流體9a，例如，當(dāng)在一個平板上同時顯示文本和立體圖像時。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例。例如代替液晶顯示設(shè)備，還替換地可能使用其他的、基于例如場致發(fā)光或可切換鏡的適當(dāng)顯示設(shè)備。對于具有透鏡作用的元件的實(shí)施而言，也可能使用幾種變化方式。
最后，圖3的變例示出了具有多個子容器5”的顯示設(shè)備，該子容器5’在透明的、例如玻璃或塑料的封殼內(nèi)含有兩種液體或流體9a，9b(具有約為1.486和1.3的各向同性折射系數(shù))，這兩者并不相互混合，且其中一種是導(dǎo)電的，而另一種是絕緣的。在此例中，子容器包含，例如偏鎢酸鹽的水溶液9a(導(dǎo)電的)，而一種非極性油被選為絕緣流體，所述非極性油是諸如烷族(alcane)(諸如十二烷或十六烷)、硅油、氯萘(chloronaphtalene)、溴萘(bromonaphtalene)或1-溴代十二烷。
如果必要的話，則流體9a，9b可以在玻璃或塑料的封殼內(nèi)改變位置。
為了在兩種狀態(tài)(二維和三維，由圖3中的2D和3D表示)之間進(jìn)行電切換的目的，每個子容器都包括與電導(dǎo)性流體相耦合的一個電極16，和與透明(ITO)電極22相耦合的另外的電極17，該透明電極22被涂敷以憎水膜23。通過電極16，17，個體像素或多個像素(通過示意性示出的電源18的電勢V)被共同提供給電壓。雖然為了便于理解本發(fā)明，這些電極被表示在容器之外，但實(shí)際上它們是被提供在容器的內(nèi)部，并通過具有低潤濕滯后的絕緣涂層(諸如含氟聚合物)與該流體絕緣。其他的參考數(shù)字表示與前述實(shí)施例相同的含義。
導(dǎo)電流體被靜電力吸引到電極上。靜電力確定了該流體的相互位置。通過改變電勢V，可以由此而影響該流體的位置。也可以通過電容耦合來向該導(dǎo)電液體提供電勢。
根據(jù)提供或不提供電勢V，圖3中的流體之間的界面將基本平行于子容器的上下壁(2D圖像，在其中一個界面上沒有折射)或(在此實(shí)施例中)基本平行于側(cè)壁(3D圖像，在透鏡狀的元件6和流體9b之間的界面上有折射)。
在此例中，只在像素的底側(cè)示出了電極6，因?yàn)楫?dāng)例如在矩陣顯示設(shè)備中、在一個襯底上結(jié)合有多個像素時，這是有利的。而在其他情況下，還沿容器13的壁來提供電極6是有利的。這在圖3中由間斷線來概略地表示。
代替透鏡狀的元件6，也可以替換地使用具有透鏡作用的其他元件，諸如舉例而言一個漸變折射率透鏡或菲涅爾結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明在于每一個新穎的特性特征以及這些特性特征的每一種組合。權(quán)利要求中的參考數(shù)字并不限制它們的保護(hù)范圍。使用動詞“包括”及其詞形變化并不排除權(quán)利要求所述之外的其他元件的存在。在一個元件之前使用冠詞“一”或“一個”并不排除多個同類元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種配備有用于顯示圖像的顯示設(shè)備的顯示裝置，該顯示設(shè)備包括多個像素，并且該顯示裝置還配備有用于在來自該像素的不同類型圖像之間進(jìn)行切換的裝置，其中該用于在不同類型圖像之間切換的裝置包括至少一個容器，該容器在該容器的一個壁的區(qū)域上配備有多個元件，這些元件具有透鏡作用，并且該容器還配備有用于在該具有透鏡作用的多個元件的區(qū)域處、在配備以具有透鏡作用的多個元件的壁和其面對的透明壁之間以流體填充該容器的裝置，該流體的折射系數(shù)基本上與具有透鏡作用的元件的折射系數(shù)相同。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該切換裝置在立體圖像和平面圖像之間切換該顯示設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該容器包含一種流體，該流體的折射系數(shù)基本上等于具有透鏡作用的多個元件的折射系數(shù)，包含折射系數(shù)基本上相同的多個流體。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中所述具有透鏡作用的多個元件的間距大于像素的間距。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該流體包括偏鎢酸鹽。
6.一種配備有用于顯示圖像的顯示設(shè)備的顯示裝置，該顯示設(shè)備包括多個像素，并且該顯示裝置還配備有用于在來自該像素的不同類型圖像之間進(jìn)行切換的裝置，其中該用于在不同類型圖像之間切換的裝置包括至少一個容器，該容器在該容器的一個壁的區(qū)域上配備有多個元件，這些元件具有透鏡作用，并且該容器包含至少兩種基本上不混溶的流體，這兩種流體具有不同的折射系數(shù)及電導(dǎo)率的差異，所述顯示設(shè)備還配備有用于將所述流體相互置換的驅(qū)動裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中該切換裝置在立體圖像和平面圖像之間切換該顯示設(shè)備。
8.如權(quán)利要求6所述的顯示裝置，使兩種不混溶的流體具有不同的折射系數(shù)，其中一種是導(dǎo)電的而另一種是基本絕緣的。
9.如權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中該驅(qū)動裝置包括位于該容器的壁的區(qū)域處的至少兩個電極，該電極可以與該流體電耦合。
全文摘要
通過可帶入透鏡板(6，7)和頂板(10)之間的光學(xué)指數(shù)匹配的流體(9)來實(shí)現(xiàn)2D和3D顯像之間的切換。該流體可包括兩種不混溶流體，而切換是基于由于靜電力而導(dǎo)致的流體的(重)分布。
文檔編號H04N13/04GK1568624SQ02820017
公開日2005年1月19日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月11日
發(fā)明者B·J·菲斯特拉, M·W·J·普林斯, G·F·A·范德瓦爾勒, H·F·J·J·范托格恩 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司