[发明专利]一种基于蓝相液晶微透镜阵列的集成成像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及集成成像显示技术，尤指一种基于蓝相液晶微透镜阵列的集成成像显示技术。

背景技术

集成成像是一种利用微透镜阵列来记录和再现三维（3D）场景的技术，它包括拍摄和显示两个过程。在拍摄过程中，采用由许多透镜元在水平和垂直方向上并行排列组成的微透镜阵列获取3D场景的立体信息，并把立体信息记录到位于微透镜阵列焦平面的图像记录设备上得到图像元，所有的图像元在水平和垂直方向上并行排列，组成了微图像阵列。在显示过程中采用的微透镜阵列与拍摄时采用的微透镜阵列一般具有相同的参数，微图像阵列显示于图像显示设备上，图像显示设备放置在微透镜阵列后一定距离处，根据光路可逆原理，微透镜阵列将许许多多图像元透射出来的光线聚集还原，从而在微透镜阵列的附近重建出3D场景的全真立体图像，该立体图像包含全真色彩以及连续的视差信息，观看者无需佩戴辅助设备就可获得观看真实场景的感觉，且没有立体观看视疲劳。

微透镜阵列是集成成像显示系统的关键组成部分，目前主要分为常规微透镜阵列和常规液晶微透镜阵列两种。常规微透镜阵列一般由玻璃或有机材料等制造，其技术要求较高，且不可调焦，因此基于常规微透镜阵列的集成成像显示只能实现3D显示。基于常规液晶微透镜阵列的集成成像显示能实现2D/3D显示之间的自由切换，但其制作需要取向层，工艺复杂，2D/3D切换速度较慢。

蓝相是一种新的液晶相态，其工作原理基于克尔效应，由外加电场引起的诱导双折射由下式决定：

                                                                                                （1）

其中λ为光波长，K为克尔常数，E为电场强度。由式（1）可知，诱导双折射(Δn)_ind与外加电场E的平方呈线性关系。研究表明，随着E的持续增大，(Δn)_ind会逐渐趋于饱和。当不施加驱动电压时，蓝相液晶呈光学各向同性，诱导双折射为零；当施加驱动电压时，蓝相液晶变为光学各向异性，在外加驱动电压变化的过程中，它没有常规液晶中液晶分子的转动等重排布问题，且无需取向层，其响应速度大大加快。

发明内容

本发明提出一种基于蓝相液晶微透镜阵列的集成成像显示装置，如附图1所示，该装置包括图像显示设备和蓝相液晶微透镜阵列。图像显示设备用于显示2D图像或者微图像阵列，它放置在蓝相液晶微透镜阵列后一定距离处，且两者中心对齐。当蓝相液晶微透镜阵列上施 加适当的驱动电压V₀且图像显示设备显示2D图像时，该装置实现2D显示；当蓝相液晶微透镜阵列上施加不等于V₀的适当驱动电压且图像显示设备显示微图像阵列时，该装置实现集成成像3D显示。

优选地，在所述装置中，如附图2所示，蓝相液晶微透镜阵列包括上基板玻璃层、上基板弧形ITO透明电极、介质层、蓝相液晶层、下基板平面ITO透明电极、下基板玻璃层，它们紧密排列。其中上基板弧形ITO透明电极曲率半径为r，每段弧形电极严格对应一个节距为p的蓝相液晶透镜元，蓝相液晶透镜元边缘处介质层的厚度为d。

优选地，在所述装置中，蓝相液晶微透镜阵列中的蓝相液晶透镜元采取二维周期性紧密排布形式。

优选地，在所述装置中，蓝相液晶微透镜阵列的焦距f与驱动电压V满足关系：

                       （2）  

其中，n₁为上、下基板玻璃折射率，n₂为介质层折射率，d_b为蓝相液晶层厚度。

优选地，在所述装置中，由关系式（2）可知，若对蓝相液晶微透镜阵列施加驱动电压，则蓝相液晶微透镜阵列焦距f变为无穷大，该装置可实现2D显示。