CN109254399A - 一种显示装置及显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示装置及显示方法，该显示装置包括上电极层、基电极层、下电极层及多个光提供单元，其中，基电极层连接于上电极层下方，包括多个变焦液体透镜腔体，腔体内自下而上设有油性液体与导电液体，腔体内壁表面设有绝缘疏水膜，腔体内壁表面与绝缘疏水膜之间还设有多个分立设置的金属电极，用以改变液体透镜的光轴倾斜度及成像焦距，使显示装置呈现二维显示模式或三维显示模式，下电极层连接于所述基电极层下方，多个光提供单元设置于下电极层下方并与变焦液体透镜腔体的位置相对应。本发明的显示装置可以在2D与3D显示模式之间快速自由切换，并可自动连续变焦以减少观测者眼疲劳，液体透镜的制造可以与目前工业平板显示技术相融合。
Description
技术领域
本发明属于光学器件领域，涉及一种显示装置及显示方法。
背景技术
传统液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)技术基于液晶分子对光折射率的改变来调控通过红、绿、蓝三种滤波片光的强度，从而显示图像。然而该方法显示的图像是二维(2D)的，传递的信息量较少。
随着平板显示市场愈发趋于饱和，平板显示市场开始寻求新技术来满足用户需求。三维(3D)显示技术作为下一代主流显示技术越来越来越受到人们的关注。为实现3D成像效果，大多数的电影院和电视产品运用特殊改装的眼镜。然而，一般人们在看电视或手机时不大倾向于佩戴眼镜，所以3D成像还没有广泛运用到电视或各种移动电子产品中。
在目前手机与计算机等显示设备中，举例来说，通常是通过白色背景光透过液晶材料，液晶材料由薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)控制其极性趋向，从而改变背景光的透射率，通过液晶(LC)的白光再经滤光片后呈红、绿或者蓝色来实现彩色显示。该种类型的显示是在2维平面上的显示，无法达到3D成像效果。
即使将电影院里面的通过佩戴眼镜来实现3D成像的技术应用到电视或者手机等移动电子终端上，使用者在使用过程中不仅需要佩戴眼镜，而且无法便捷的在2D显示与3D显示中自由切换，用户使用体验值较差。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种显示装置及显示方法，用于解决现有技术中使用者在使用过程中不仅需要佩戴眼镜，而且无法便捷的在2D显示与3D显示中自由切换，用户使用体验值较差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种显示装置，包括：
上电极层；
基电极层，连接于所述上电极层下方，包括多个上下贯穿所述基电极层的变焦液体透镜腔体，所述变焦液体透镜腔体内自下而上设有油性液体与导电液体，所述变焦液体透镜腔体的内壁表面设有绝缘疏水膜，所述变焦液体透镜腔体的内壁表面与所述绝缘疏水膜之间还设有多个分立设置的金属电极，用以改变液体透镜的光轴倾斜度及成像焦距，使所述显示装置呈现二维显示模式或三维显示模式；
下电极层，连接于所述基电极层下方；
多个光提供单元，设置于所述下电极层下方并与所述变焦液体透镜腔体的位置相对应。
可选地，所述变焦液体透镜腔体的内壁表面均匀分布有四个所述金属电极。
可选地，所述下电极层包括透明基板及与所述透明基板结合的导电线路，所述导电线路与所述金属电极连接。
可选地，所述上电极层包括透明导电层。
可选地，所述变焦液体透镜腔体自上而下包括第一截顶锥形空间及第二截顶锥形空间，且所述第一截顶锥形空间与所述第二截顶锥形空间的中心轴重合。
可选地，所述第一截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，且所述第一截顶锥形空间的锥角小于所述第二截顶锥形空间的锥角。
可选地，所述第一截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径小于底面直径。
可选地，所述第一截顶锥形空间的顶面直径小于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径。
可选地，所述光提供单元自上而下包括液晶单元、薄膜晶体管及背光源。
可选地，所述光提供单元自上而下包括发光二极管及薄膜晶体管。
可选地，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈红色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈绿色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈蓝色。
可选地，所述显示装置还包括固体透镜组，设置于所述上电极板上方。
本发明还提供一种如上述任意一项所述的显示装置的显示方法，包括：
定义多个显示单元及多个像素点，每个像素点包括一个所述变焦液体透镜腔体，每个显示单元包括至少三个所述像素点；
对于同一个所述变焦液体透镜腔体，分别控制其中不同所述金属电极的施加电压，以改变所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度，其中，当同一像素内各个所述金属电极的施加电压一致且不同的显示单元的控制电压一致时，所有像素点的成像焦距一致且光轴倾斜角度一致，所述显示装置呈现二维显示模式；当同一像素内各个所述金属电极的施加电压不一致或不同的显示单元的控制电压不一致时，所述显示装置呈现三维显示模式，且至少有两组显示单元或像素点的显示图像相同，并分别聚焦于观测者的左眼与右眼处。
可选地，在三维显示模式下，所述像素点聚焦于设定人眼处。
可选地，采用眼睛***寻找观测者的眼睛位置并测量眼睛与所述显示装置之间的距离。
可选地，采用显示相机与距离传感器测量观测者的眼睛与所述显示装置之间的距离。
可选地，采用佩戴相机供观测者佩戴以采集所述显示装置所呈现的图像信息并分析图像清晰度，然后反馈给所述显示装置，所述显示装置根据反馈信息调节像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。
可选地，通过手动调节所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。
如上所述，本发明的显示装置采用了基于电润湿原理的可自动变焦液体透镜，液体透镜中的导电液体可为红绿蓝三种颜色，当液体透镜处于未加电压状态或所有透镜施加相同电压和光轴方向一致时时，便充当传统显示器中的滤光片；当对液体透镜施加电压时，产生一定的屈光度，当处于2D显示模式时，可以调节焦距来适应人眼，比如一个近视眼观测者即使在未佩戴眼镜时也可以看清图像。通过控制电路调节液体透镜的屈光度以及光轴方向，便可实现3D显示。其中，2D与3D显示模式之间可以快速自由切换。此外，由于液体透镜可自动连续变焦，能够减少观测者眼疲劳。本发明的显示装置中，液体透镜的制造可以与目前工业平板显示技术相融合，采用有颜色的液体透镜来滤光可以增加颜料的可选择范围，有利于提高成像质量。
附图说明
图1显示为本发明的显示装置于实施例一中的剖面结构图。
图2显示为本发明的显示装置中变焦液体透镜单元的剖面结构示意图。
图3显示为本发明的显示装置中变焦液体透镜单元的基电极的剖面结构示意图。
图4显示为本发明的显示装置中变焦液体透镜腔体的剖面轮廓图。
图5显示为本发明的显示装置中变焦液体透镜单元的基电极的俯视图。
图6显示为本发明的显示装置中变焦液体透镜单元的基电极在另一变化实施例中的俯视图。
图7显示为图6沿A-O-B剖面线的剖面图。
图8显示为本发明的显示装置在金属电极未加电压状态呈现2D彩色显示的示意图。
图9显示为本发明的显示装置中一个显示单元的电路设计图。
图10显示为本发明的显示装置在金属电极施加电压状态呈现的2D彩色显示的示意图。
图11显示为本发明的显示装置在金属电极施加电压状态呈现的3D彩色显示的示意图。
图12显示为实施例二中一种采用了本发明的显示装置的移动电子设备的结构示意图。
图13显示为本发明的显示装置的2D/3D显示工作流程图。
图14显示为本发明的显示装置3D显示的工作范围。
图15显示为本发明的显示装置于实施例三中在金属电极未加电压状态呈现2D彩色显示的示意图。
图16显示为本发明的显示装置于实施例三中在金属电极施加电压状态呈现的2D彩色显示的示意图。
图17显示为本发明的显示装置于实施例三中在金属电极施加电压状态呈现的3D彩色显示的示意图。
元件标号说明
1 上电极层
2 基电极层
201 变焦液体透镜腔体
2011 第一截顶锥形空间
2012 第二截顶锥形空间
202 油性液体
203 导电液体
204 绝缘疏水膜
205 金属电极
3 下电极层
4 光提供单元
401 液晶单元
402 薄膜晶体管
403 背光源
404 发光二极管
405 薄膜晶体管
5 眼睛
6 移动电子设备
601 眼睛***
602 距离传感器
603 显示相机
604 佩戴相机
7 第一观测者眼睛
8 第二观测者眼睛
9 液体透镜
10 固体透镜组
11 人眼
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图17。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本发明提供一种显示装置，请参阅图1，显示为该显示装置的剖面结构图，包括上电极层1、基电极层2、下电极层3及多个光提供单元4，其中，所述基电极层2连接于所述上电极层1下方，所述下电极层3连接于所述基电极层2下方，所述光提供单元4设置于所述下电极层3下方。
具体的，所述基电极层2包括多个上下贯穿所述基电极层2的变焦液体透镜腔体，所述上电极层1、所述基电极层2及所述下电极层3共同构成变焦液体透镜阵列，每一变焦液体透镜腔体对应一变焦液体透镜单元，所述基电极层2的主体作为变焦液体透镜的基电极。所述光提供单元4与所述变焦液体透镜腔体的位置相对应。
请参阅图2，显示为所述变焦液体透镜单元的剖面结构示意图，所述变焦液体透镜腔体内自下而上设有油性液体202与导电液体203。所述油性液体202与所述导电液体203互不相容。所述油性液体202可以是硅油或烷烃类醇，或者是几种油性液体的混合溶液。所述导电液体203为盐的水溶液，比如KCl、NaCl、Na2SO4等，通过调控盐的浓度可以实现所述油性液体202与所述导电液体203具有相同的密度，从而消除重力对液体透镜的影响。
请参阅图3，显示为所述变焦液体透镜单元的基电极的剖面结构示意图。作为示例，所述变焦液体透镜腔体201采用双锥形结构，能够更好的并且同时固定液体透镜中的导电溶液与油性液体，促使导电溶液与油性液体之间的的球形界面在透镜环形外壳的轴心位置，即使由于液体透镜的结构粗糙或者液体黏度引起的迟滞效应而导致液体界面发生非轴心对称形变，该界面也会自动恢复到中心位置。
请参阅图4，显示为变焦液体透镜腔体201的剖面轮廓图。所述变焦液体透镜腔体201自上而下包括第一截顶锥形空间2011及第二截顶锥形空间2012，且所述第一截顶锥形空间2011与所述第二截顶锥形空间2012的中心轴重合。
作为示例，所述第一截顶锥形空间2011的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间2012的顶面直径大于底面直径，且所述第一截顶锥形空间2011的锥角小于所述第二截顶锥形空间2012的锥角。
在另一变化实施例中，所述第一截顶锥形空间2011的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间2012的顶面直径小于底面直径(未图示)。
在另一变化实施例中，所述第一截顶锥形空间2011的顶面直径小于底面直径，所述第二截顶锥形空间2012的顶面直径大于底面直径(未图示)。
请参阅图5、图6及图7，其中，图5及图6显示为所述变焦液体透镜单元的基电极的俯视图，图7显示为图6沿A-O-B剖面线的剖面图。其中，所述变焦液体透镜腔体201的内壁表面设有绝缘疏水膜204(图5、图6中未显示，图7中显示)，所述变焦液体透镜腔体201的内壁表面与所述绝缘疏水膜204之间还设有多个分立设置的金属电极205，用以改变液体透镜的光轴倾斜度及成像焦距，使所述显示装置呈现二维显示模式或三维显示模式。
作为示例，所述变焦液体透镜腔体201的内壁表面均匀分布有四个所述金属电极205。所述金属电极205的形状可以根据需要进行调整，例如图5中显示所述金属电极205为长条状，图6中显示所述金属电极205为扇形。
具体的，本发明中，变焦液体透镜主要运用电润湿原理，即通过改变电压来调控导电液体在绝缘疏水膜上的电荷分布来改变导电液体与绝缘疏水膜的接触角，导电液体的变化带动油性液体的变化，从而相应的改变油性液体与导电液体界面的曲率，达到改变屈光度的目的。
具体的，所述下电极层3包括透明基板及与所述透明基板结合的导电线路，所述导电线路与所述金属电极205连接以对所述金属电极205进行控制。所述上电极层1包括透明导电层(ITO)。透明导电层可以是连通的一整块，也可以是分开的以分别控制不同的变焦液体透镜单元。
作为示例，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈红色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈绿色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈蓝色，以便实现彩色显示。目前彩色成像是通过不同颜色的滤光片实现的，从成像颜色角度讲，一定程度上限制了成像的质量。本发明采用有颜色的液体透镜来滤光，增加颜料的可选择范围，可以提高成像质量。
本实施例中，所述显示装置基于液晶显示器(LCD)技术，所述光提供单元4自上而下包括液晶单元401、薄膜晶体管402及背光源403，其中，所述薄膜晶体管(Thin FilmTransistor，简称TFT)用于控制液晶，所述背光源(backlight)用于发光。其中，液体透镜阵列的制作可以和液晶(LC)工艺兼容，例如使用光刻技术在硅片或玻璃上制作特殊形状的液体透镜槽作为所述变焦液体透镜腔体，用来填充油性液体和导电液体。
具体的，所述显示装置利用基于电润湿法的液体透镜具有焦距与光轴可调的能力来实现3D成像。概况来讲，原LCD显示技术的红绿蓝滤光片被可以改变导电溶液颜色的液体透镜取代。当液体透镜没有电压施加或者所有液体透镜单元都施加同一电压时，其效果相当于2D显示；当根据图像的特性，通过金属电极来控制不同透镜的屈光度与光轴时，一个3D成像效果便可以实现。因此，通过控制电压便可以自由便捷的控制2D与3D之间的相互转换。
具体的，定义多个显示单元及多个像素点，每个像素点包括一个所述变焦液体透镜腔体，每个显示单元包括至少三个所述像素点。对于同一个所述变焦液体透镜腔体，分别控制其中不同所述金属电极的施加电压，以改变所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度，其中，当同一像素内各个所述金属电极的施加电压一致且不同的显示单元的控制电压一致时，所有像素点的成像焦距一致且光轴倾斜角度一致，所述显示装置呈现二维显示模式；当同一像素内各个所述金属电极的施加电压不一致或不同的显示单元的控制电压不一致时，所述显示装置呈现三维显示模式。
请参阅图8，显示为所述显示装置在金属电极未加电压状态呈现2D彩色显示的示意图。当不施加电压时，液体透镜呈现凹面镜特性。
请参阅图9，显示为所述显示装置中一个显示单元的电路设计图，作为示例，一个显示单元包括6个变焦液体透镜，变焦液体透镜中不同的金属电极分别被不同的线路控制，例如，第一电压V1同时控制6个透镜的左边电极，第二电压V2同时控制6个透镜的上面电极，第三电压V3同时控制6个透镜的下面电极，第四电压V4同时控制6个透镜的右边电极。这样，该显示单元中各个透镜的焦距和光轴倾斜角是一样的。其它显示单元有一样的电路设计，在同一显示器件中，至少有2组显示单元所显示的图像相同，但对相应的液体透镜所施加的电压不同，根据实际成像要求分配电压。图9仅为示例，在其它实施例中，一个显示单元中的透镜数目及透镜排布也可以根据需要进行调整，此处不应过分限制本发明的保护范围。
请参阅图10，显示为所述显示装置在金属电极施加电压状态呈现的2D彩色显示的示意图。当施加适当电压时，一定程度的屈光度可解决人眼因近视当不带近视眼镜的情况下而看不清图像的问题，即不需佩戴近视眼镜便可看到清晰图像。比如，当施加电压足够大时，液体透镜呈现凸透镜效果，此时图像的聚焦平面与图8中相比便发生了变化。
请参阅图11，显示为所述显示装置在金属电极施加电压状态呈现的3D彩色显示的示意图。当通过控制电路同时改变液体透镜的焦距与光轴倾斜度时，3D显示便可实现，其中，当光轴发生偏转时，V1、V2、V3、V4不再相等。图11中示出了眼睛5，在三维显示模式下，像素点聚焦于设定人眼处，其中，至少有两组显示单元或像素点的显示图像相同，并分别聚焦于观测者的左眼与右眼处。作为示例，以相邻红绿蓝为一个滤光片单元，相邻滤光透镜单元将光聚焦在左眼或者右眼，当然，其他可行模式亦可。不同于现有利用透镜使各个显示子单元上具有同一图案的光从各个方向上折射后组合到一起实现3D显示，本发明是利用人眼看物体时人的两眼睛具有角度和距离差而实现的3D显示，即同一图像在两个显示单元中显示，并分别聚焦于不同点，不能被每只眼睛同时看到或同时看清。
目前不管是2D或者3D显示技术，对于近视眼或者远视眼使用者来说都需要佩戴眼镜，尤其是3D显示，近视眼使用者必须佩戴两幅眼镜才能看清图像，这在使用过程中造成了许多麻烦。而本发明的显示装置对于近视眼使用者来说，即使不佩戴眼镜，通过电压调节液体透镜的屈光度也可以清晰的看到图像。此外，目前3D显示技术主要通过佩戴特殊眼镜来实现，无法进行快捷方便的2D/3D成像切换，使用者在使用过程中会有很多不便。本发明利用电润湿原理制作与目前工业平板显示技术相融合的可变焦液体透镜，该液体透镜通过调制其导电液体的颜色来实现红绿蓝滤光片的作用。通过改变电压来控制液体透镜的屈光度，3D成像便可实现。通过控制液体透镜的电压值与光轴方向，该显示技术可在2D与3D显示模式之间快速自由切换。由于液体透镜可自动连续变焦，还能够减少观测者眼疲劳。
实施例二
本发明的显示装置可以应用于各种带显示功能的设备，例如电视、计算机、手机等。作为示例，请参阅图12，显示为一种采用了本发明的显示装置的移动电子设备6的结构示意图，所述移动电子设备6可以是笔记本电脑，其显示屏由外而内至少包括LED背光源层、液晶层及变焦液体透镜层。本实施例中，所述显示装置还可以选择配置眼睛***601、距离传感器602、显示相机603或佩戴相机604，用以采用所述眼睛***601寻找观测者的眼睛位置并测量眼睛与所述显示装置之间的距离，或采用所述显示相机603与所述距离传感器602测量观测者的眼睛与所述显示装置之间的距离，采用所述佩戴相机604供观测者佩戴以采集所述显示装置所呈现的图像信息并分析图像清晰度，然后反馈给所述显示装置，所述显示装置根据反馈信息调节像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。当然，也可以通过手动调节所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。
请参阅图13，显示为所述显示装置的2D/3D显示工作流程图。首先，显示装置上安装眼睛***601用来跟踪寻找目标并且测量显示器与眼睛之间的距离，另外，显示装置上的距离传感器602和显示相机603也可以用来测量眼睛和显示装置之间的距离。根据该距离信息，显示装置中的控制电路控制液体透镜调整光轴并且控制液体透镜的焦距以使观察者能清晰的看到显示屏幕上的图像并且达到2D/3D效果。其中，所述眼睛***601所实现的功能与所述距离传感器602、显示相机603所实现的功能类似，可以择其一运行。
由于液体透镜的焦距可控能力，当所有透镜通过改变光轴屈光度将图像清晰的传送到某一特定观测者时，其他人便无法清晰的观察到显示屏上的内容，因此使用者的隐私便可以被很好的保护，尤其在公共场所里使用手机等移动设备。图12中示出了第一观测者眼睛7与第二观测者眼睛8，只有第一观测者才能看清楚屏幕上的显示图像，其他观察者无法看清楚屏幕上的显示图像。
为使目标观察者能够清晰的看到图像，同时可选用通过观察者佩戴所述佩戴相机603来采集图像信息并分析图像清晰度，然后反馈给所述眼镜***601或所述距离传感器602与显示相机603。根据这些信息，控制电路对液体透镜的光轴和屈光度进行微调来得到更清晰的观察图像。观察者也可以不用佩戴所述佩戴相机603，可以手动调节液体透镜的焦距从而得到清晰的图像。
此外，即使近视眼使用者不佩戴近视眼镜的情况下，通过液体透镜调节其焦距，观察者也能看到清晰图像。
本发明的显示装置中，液体透镜可以有多种工作模式，通过电压转换，可以实现2D和3D显示之间的转换。RGB像素来自3种不同颜色的透镜，可以减少像素之间的相互串扰从而能提高图像的分辨率。
本发明的显示装置还可进一步包括固体透镜组，设置于所述上电极板上方，用以扩大变焦范围。请参阅图14，显示为所述显示装置3D显示的工作范围，其中，固体透镜组10设置于液体透镜9前方，在3D工作模式下，显示装置能为近视眼观察者呈现清晰图像的工作距离为AB，在此距离AB内，人眼11都能看到清晰图像。
实施例三
本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一的显示装置的光提供单元是基于液晶显示器(LCD)技术，而本实施例中，光提供单元是采用了发光二极管(LED)技术。
作为示例，请参阅图15、图16及图17，所述光提供单元自上而下包括发光二极管404及薄膜晶体管405，所述薄膜晶体管405用来控制所述发光二极管404的亮与不亮，其中，图15显示为本实施例的显示装置在金属电极未加电压状态呈现2D彩色显示的示意图图16显示为本实施例的显示装置在金属电极施加电压状态呈现的2D彩色显示的示意图，图17显示为本实施例的显示装置在金属电极施加电压状态呈现的3D彩色显示的示意图。在此显示装置中，液体透镜的电解质是透明的，当通过电压来改变液体透镜的屈光度时，该显示装置可以在2D显示模式和3D显示模式之间转换。当液体透镜未施加电压时，液体透镜呈现一凹透镜的效果(如图15所示)。当液体透镜被施加适当电压时，液体透镜呈现一凸透镜效果(如图16及图17所示)。当所有透镜的屈光度一样时，该显示装置为2D显示模式(如图16所示)，当透镜的屈光度不同并光轴做相应偏转时，该显示装置呈现3D显示模式(如图17所示)。任何一种显示模式下，液体透镜都可以用来替代近视眼使用者的眼镜。
综上所述，本发明的显示装置采用了基于电润湿原理的可自动变焦液体透镜，液体透镜中的导电液体可为红绿蓝三种颜色，当液体透镜处于未加电压状态时或所有透镜施加相同电压和光轴方向一致时，便充当传统显示器中的滤光片；当对液体透镜施加电压时，产生一定的屈光度，当处于2D显示模式时，可以调节焦距来适应人眼，比如一个近视眼观测者即使在未佩戴眼镜时也可以看清图像。通过控制电路调节液体透镜的屈光度以及光轴方向，便可实现3D显示。其中，2D与3D显示模式之间可以快速自由切换。此外，由于液体透镜可自动连续变焦，能够减少观测者眼疲劳。本发明的显示装置中，液体透镜的制造可以与目前工业平板显示技术相融合，采用有颜色的液体透镜来滤光可以增加颜料的可选择范围，有利于提高成像质量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (18)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
上电极层；
基电极层，连接于所述上电极层下方，包括多个上下贯穿所述基电极层的变焦液体透镜腔体，所述变焦液体透镜腔体内自下而上设有油性液体与导电液体，所述变焦液体透镜腔体的内壁表面设有绝缘疏水膜，所述变焦液体透镜腔体的内壁表面与所述绝缘疏水膜之间还设有多个分立设置的金属电极，用以改变液体透镜的光轴倾斜度及成像焦距，使所述显示装置呈现二维显示模式或三维显示模式；
下电极层，连接于所述基电极层下方；
多个光提供单元，设置于所述下电极层下方并与所述变焦液体透镜腔体的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述变焦液体透镜腔体的内壁表面均匀分布有四个所述金属电极。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述下电极层包括透明基板及与所述透明基板结合的导电线路，所述导电线路与所述金属电极连接。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述上电极层包括透明导电层。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述变焦液体透镜腔体自上而下包括第一截顶锥形空间及第二截顶锥形空间，且所述第一截顶锥形空间与所述第二截顶锥形空间的中心轴重合。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：所述第一截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，且所述第一截顶锥形空间的锥角小于所述第二截顶锥形空间的锥角。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：所述第一截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径小于底面直径。
8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于：所述第一截顶锥形空间的顶面直径小于底面直径，所述第二截顶锥形空间的顶面直径大于底面直径。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述光提供单元自上而下包括液晶单元、薄膜晶体管及背光源。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述光提供单元自上而下包括发光二极管及薄膜晶体管。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈红色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈绿色，至少有一个所述变焦液体透镜腔体内的所述导电液体呈蓝色。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于：所述显示装置还包括固体透镜组，设置于所述上电极板上方。
13.一种如权利要求1-12任意一项所述的显示装置的显示方法，其特征在于，包括：
定义多个显示单元及多个像素点，每个像素点包括一个所述变焦液体透镜腔体，每个显示单元包括至少三个所述像素点；
对于同一个所述变焦液体透镜腔体，分别控制其中不同所述金属电极的施加电压，以改变所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度，其中，当同一像素内各个所述金属电极的施加电压一致且不同的显示单元的控制电压一致时，所有像素点的成像焦距一致且光轴倾斜角度一致，所述显示装置呈现二维显示模式；当同一像素内各个所述金属电极的施加电压不一致或不同的显示单元的控制电压不一致时，所述显示装置呈现三维显示模式，且至少有两组显示单元或像素点的显示图像相同，并分别聚焦于观测者的左眼与右眼处。
14.根据权利要求13所述的显示方法，其特征在于：在三维显示模式下，所述像素点聚焦于设定人眼处。
15.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于：采用眼睛***寻找观测者的眼睛位置并测量眼睛与所述显示装置之间的距离。
16.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于：采用显示相机与距离传感器测量观测者的眼睛与所述显示装置之间的距离。
17.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于：采用佩戴相机供观测者佩戴以采集所述显示装置所呈现的图像信息并分析图像清晰度，然后反馈给所述显示装置，所述显示装置根据反馈信息调节像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。
18.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于：通过手动调节所述像素点的成像焦距与光轴倾斜度以得到清晰度更高的图像。
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|---|---|
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110661956A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-07 | Oppo广东移动通信有限公司 | 摄像模组及终端设备 |
| CN111897130A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-06 | 四川大学 | 一种变焦显示一体化透镜屏 |
| CN112331709A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-05 | 福州京东方光电科技有限公司 | 一种显示基板的驱动方法、显示基板及显示装置 |
| CN113433686A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-09-24 | 广东小天才科技有限公司 | 一种基于电润湿的显示器件 |
| CN113691714A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 维沃移动通信（杭州）有限公司 | 电子设备 |
| CN113820766A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 镜头模组及其色彩还原方法、成像*** |
| CN113917694A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 合肥视涯技术有限公司 | 图像电子装置及驱动方法 |
| CN115166964A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 合肥京东方显示技术有限公司 | 3d显示器件以及3d显示装置 |
| CN115469386A (zh) * | 2021-06-11 | 2022-12-13 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 液体透镜和摄像模组 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101059600A (zh) * | 2007-05-29 | 2007-10-24 | 东南大学 | 可变焦透镜三维显示器 |
| CN101539639A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-23 | 施舒楠 | 一种可改变光轴的双液体变焦透镜 |
| CN107688243A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 上海天马微电子有限公司 | 一种显示装置 |
-
2018
- 2018-11-02 CN CN201811298757.8A patent/CN109254399A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101059600A (zh) * | 2007-05-29 | 2007-10-24 | 东南大学 | 可变焦透镜三维显示器 |
| CN101539639A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-23 | 施舒楠 | 一种可改变光轴的双液体变焦透镜 |
| CN107688243A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-13 | 上海天马微电子有限公司 | 一种显示装置 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110661956A (zh) * | 2019-10-14 | 2020-01-07 | Oppo广东移动通信有限公司 | 摄像模组及终端设备 |
| CN111897130A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-06 | 四川大学 | 一种变焦显示一体化透镜屏 |
| CN112331709A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-05 | 福州京东方光电科技有限公司 | 一种显示基板的驱动方法、显示基板及显示装置 |
| CN112331709B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-10-11 | 福州京东方光电科技有限公司 | 一种显示基板的驱动方法、显示基板及显示装置 |
| CN115469386A (zh) * | 2021-06-11 | 2022-12-13 | 宁波舜宇光电信息有限公司 | 液体透镜和摄像模组 |
| CN113433686A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-09-24 | 广东小天才科技有限公司 | 一种基于电润湿的显示器件 |
| CN113691714A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-11-23 | 维沃移动通信（杭州）有限公司 | 电子设备 |
| CN113691714B (zh) * | 2021-08-24 | 2023-07-25 | 维沃移动通信（杭州）有限公司 | 电子设备 |
| CN113820766A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-21 | 珠海格力电器股份有限公司 | 镜头模组及其色彩还原方法、成像*** |
| CN113917694A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-01-11 | 合肥视涯技术有限公司 | 图像电子装置及驱动方法 |
| CN115166964A (zh) * | 2022-06-29 | 2022-10-11 | 合肥京东方显示技术有限公司 | 3d显示器件以及3d显示装置 |
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