專利名稱：微結(jié)構(gòu)透鏡單元和二維/三維可切換的自動立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例總體上涉及ー種用于實(shí)現(xiàn)三維自動立體顯示的微結(jié)構(gòu)透鏡單元。
背景技術(shù)：
當(dāng)觀看者或觀察者通過他或她 的左眼和右眼的視網(wǎng)膜同時在不同方向觀看對象然后通過大腦識別該對象時，可以通過雙眼視差實(shí)現(xiàn)對象的三維(3D)效果。因此，為了顯示3D圖像，允許觀看者的左眼和右眼使用雙眼視差的原理觀看不同的圖像，從而能夠使觀看者識別出3D圖像?？梢詫?D顯示技術(shù)大體上分為立體顯示技術(shù)和自動立體顯示技術(shù)，立體顯示技術(shù)需要觀看者戴上專用眼鏡，例如快門眼鏡和偏光眼鏡，自動立體顯示技術(shù)不需要觀看者戴上眼鏡?？梢詫⒆詣恿Ⅲw顯示裝置總體上分為視差屏障3D顯示裝置和微結(jié)構(gòu)透鏡3D顯示裝置。視差屏障3D顯示裝置包括安裝在具有以行和列的矩陣形式布置的像素的顯示屏或面板前面的、具有開ロ或狹縫的垂直格柵形狀的視差屏障。視差屏障將分別與觀察者的右眼和左眼相關(guān)聯(lián)的右圖像和左圖像分開，從而在顯示面板上的不同圖像之間產(chǎn)生雙眼視差，由此能夠使觀察者識別出3D圖像。然而，不利的是，視差屏障3D顯示裝置會受到由狹縫引起的衍射的影響。另ー方面，微結(jié)構(gòu)透鏡3D顯示裝置使用具有柱形陣列的半圓柱透鏡的微結(jié)構(gòu)透鏡屏或微結(jié)構(gòu)透鏡片而不是垂直格柵形狀的視差屏障來將顯示屏或面板上的一個圖像分為左眼圖像和右眼圖像，從而使觀看者欣賞3D圖像。近來，對能夠在2D模式和3D模式之間切換的3D顯示裝置的需求不斷増加。這種顯示裝置可以根據(jù)從顯示屏或面板提供的圖像信號選擇性地顯示2D圖像和3D圖像中的任何ー種。為了滿足此需求，已經(jīng)開發(fā)出若干種2D/3D-可切換自動立體顯示裝置。參照圖I，傳統(tǒng)的自動立體顯示裝置可以包括背光単元14、液晶顯示(IXD)面板10以及能夠在2D模式和3D模式之間切換的微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15。IXD面板10包括以行和列布置的像素陣列12。來自背光單元14的光掃描IXD面板10。入射在IXD面板10上的光根據(jù)施加到相應(yīng)的像素12的適當(dāng)?shù)尿?qū)動電壓由相應(yīng)的像素12改變，從而產(chǎn)生期望的圖像。微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15設(shè)置在IXD面板10上。微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15包括透明微結(jié)構(gòu)透鏡片或微結(jié)構(gòu)透鏡片30，多個平行的柱形透鏡16布置在其上；透明平坦表面板36，面對微結(jié)構(gòu)透鏡片30 ;透明電極34，形成在微結(jié)構(gòu)透鏡片30的內(nèi)側(cè)上；透明電極37形成在平坦表面板36上；光電介質(zhì)38,位于兩個透明電極34和37之間的空間中。光電介質(zhì)38可以包括適當(dāng)?shù)囊壕Р牧?，即，通?？梢园ㄏ蛄行鸵壕?。微結(jié)構(gòu)透鏡片30具有通過由光學(xué)透明的聚合物材料模制(或處理)而成的ー個平坦表面，并且以由透鏡的輪廓限定的凸肋形狀的形式形成微結(jié)構(gòu)透鏡片30的屏幕。在此結(jié)構(gòu)中，如果沒有在兩個電極34和37之間施加的電壓，則微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15可以與微結(jié)構(gòu)透鏡片30 —樣運(yùn)行，因而微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15將IXD面板10上的一個圖像分為針對觀看者的左眼圖像和右眼圖像，從而使觀看者欣賞3D圖像。相反，如果在兩個電極34和37之間施加適當(dāng)?shù)碾妷?，則光電介質(zhì)38的折射率在觀看方向上與微結(jié)構(gòu)透鏡片30的折射率基本上相同，從而去除微結(jié)構(gòu)透鏡16的透鏡效果。在這種情況下，微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15可以用作僅使2D圖像從IXD面板10穿過的可穿透板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了ー種微結(jié)構(gòu)透鏡單元或微結(jié)構(gòu)透鏡片而不需要由聚合物材料模制的透鏡陣列。本發(fā)明的示例性實(shí)施例還提供了一種將用在2D/3D可切換的自動立體顯示裝置中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元或微結(jié)構(gòu)透鏡片，而不僅不需要由聚合物材料模制的透鏡陣列，而且還不需要調(diào)節(jié)其折射率所需的光電介質(zhì)。 本發(fā)明的附加特征將部分地在下面的描述中進(jìn)行說明，井部分地根據(jù)描述將是明顯的，或者可以由本發(fā)明的實(shí)施而明了。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種微結(jié)構(gòu)透鏡単元。所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元包括透明基底；第一電極，所述第一電極是透明的，并設(shè)置在所述基底上；第二電極，所述第二電極是透明的，并具有弾性；以及材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且能響應(yīng)于在所述第一電極和所述第二電極之間施加的電位變形為透鏡形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種ニ維(2D)/三維(3D)可切換的自動立體顯示裝置。所述2D/3D可切換的自動立體顯示裝置包括顯示單元，被構(gòu)造為提供圖像；以及微結(jié)構(gòu)透鏡單元，設(shè)置在所述顯示単元的前面。所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元包括第一電極，所述第一電極是透明的，并設(shè)置在透明基底上；第二電極，所述第二電極是透明的，并具有弾性；以及材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且能響應(yīng)于所述第一電極和所述第二電極之間的電位而變形。在2D顯示模式和3D顯示模式中的ー個顯示模式下，沒有在所述第一電極和所述第二電極之間施加電位，從而所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元的所述材料層可以不變形。在所述2D顯示模式和所述3D顯示模式中的另ー個顯示模式下，在所述第一電極和所述第二電極之間施加電位，使得所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元的所述材料層變形。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了ー種微結(jié)構(gòu)透鏡片，所述微結(jié)構(gòu)透鏡片包括透明基底；第一電極，所述第一電極是透明的，并設(shè)置在所述透明基底上；第二電極，所述第二電極是透明的，并具有弾性；以及材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，井能響應(yīng)于所述第一電極和所述第二電極之間的電位變形為具有凸肋輪廓的柱形透鏡陣列。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了ー種使用顯示面板和設(shè)置在所述顯示面板前面的微結(jié)構(gòu)透鏡單元來顯示圖像的方法。所述方法包括在用于顯示2D圖像和3D圖像中的一種圖像的第一顯示模式下，未使所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元的材料層變形，顯示的圖像穿過所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元。在用于顯示2D圖像和3D圖像中的另ー種圖像的第二顯示模式下，使所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元的所述材料層變形，顯示的圖像穿過所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元。使所述微結(jié)構(gòu)透鏡単元的所述材料層變形包括在所述材料層兩端施加電位，以使所述材料層的基本上平坦的表面變形為柱形透鏡陣列，或者在所述材料層兩端施加電位，以使所述材料層的形成柱形透鏡陣列的表面形成為基本上平坦的表面。應(yīng)當(dāng)理解的是，上面的概括性描述和下面的詳細(xì)描述是示例性的和解釋說明性的，并g在提供如權(quán)利要求所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)ー步解釋。


包括附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，附圖并入到本說明書中，并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖I是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的自動立體顯示裝置的視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的響應(yīng)于施加的電壓可從2D顯示模式切換到3D顯示模式的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的局部放大透視圖。圖3是沿圖2的Ι-Γ線截取的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的2D自動立體微結(jié)構(gòu)透鏡單元的操作。圖4是沿圖2的Ι-Γ線截取的剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的3D自動立體微結(jié)構(gòu)透鏡單元的操作。
圖5是示出在圖4中示出的3D自動立體微結(jié)構(gòu)透鏡單元的操作的放大透視圖。圖6A、圖6B和圖6C是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造微結(jié)構(gòu)透鏡單元的方法的視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的響應(yīng)于施加的電壓可從2D顯示模式切換到3D顯示模式的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的放大剖視圖。圖8和圖9是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的圖7中的2D/3D可切換的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的操作的剖視圖。圖10和圖13是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的響應(yīng)于施加的電壓可從3D顯示模式切換到2D顯示模式的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的放大剖視圖。圖11和圖12以及圖14和圖15分別是示出在圖10和圖13中示出的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的操作的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為局限于在此提出的示例性實(shí)施例。而是提供這些示例性實(shí)施例以使本公開將是徹底的，并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。在附圖中，相同的標(biāo)號指示相同的元件。將理解的是，當(dāng)元件或?qū)颖环Q作“在”另一元件或?qū)印吧稀保蛘摺斑B接到”另一元件或?qū)訒r，該元件或?qū)涌梢灾苯釉诹硪辉驅(qū)由?，或者直接連接到另一元件或?qū)?，或者可以存在中間元件或中間層。相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件或?qū)印吧稀?，或者“直接連接至IJ ”另一元件或?qū)訒r，不存在中間元件或中間層。應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以代替上面參照圖I描述的傳統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)透鏡機(jī)構(gòu)15。參照圖2，微結(jié)構(gòu)透鏡單元或微結(jié)構(gòu)透鏡片50包括透明基底52。例如，透明基底52可以由玻璃或塑料制成，并且透明基底52可以具有任何合適的厚度，例如大約7_厚。透明電極54和56 ( S卩，第一電極)形成在基底52上。透明電極54和56可以由諸如氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫(ITO)等的材料制成。透明電極54和56可以具有任何合適的厚度，例如大約550A厚。電極54和56可以具有條形狀，它們可以與列方向平行地延伸，以限定透鏡周期或透鏡節(jié)距，如下所述。可具有任何合適的厚度(例如大約500 600A)的絕緣層58形成在電極54和56以及基底52上。絕緣層58可以包括諸如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的絕緣材料。材料層60設(shè)置在絕緣層58上，材料層60可以具有基本上平坦的表面，該平坦的表面可響應(yīng)于施加的電位變形為透鏡形狀，或反之亦然。材料層60可以包括選自于場激活的電活性聚合物(場激活的EAP)的材料。這樣的材料可以是輕的，具有高壓電系數(shù)，并具有作為機(jī)械性能的良好的撓性和高的強(qiáng)度性能。例如，EAP可以是聚偏ニ氟こ烯(PVDF，即，偏ニ氟こ烯的均聚物)、PVDF-三氟こ烯(PVDF-TrFE，即，PVDF的共聚物)、硅和聚氨酷。第二電極或共電極62形成在材料層60上。第二電極62可以包括高強(qiáng)度、高撓性或彈性和低電阻的透明材料。例如，第二電極62可以由石墨烯層制成。石墨烯是賦予密集地填充在苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的ー層石墨碳原子的名稱。ー層碳原子可以為大約1.3A厚。然而，術(shù)語“石墨烯”還在一般意義上已經(jīng)用來描述填充在苯環(huán)結(jié)構(gòu)中的碳原子薄膜(I層至40層)。
構(gòu)成第二電極62的石墨烯層可以具有I層至5層。隨著層的數(shù)量増加，層的電阻減小。然而，過多的層會導(dǎo)致透明度損失。因此，為了避免該透明度損失，第二電極62不應(yīng)當(dāng)超過5個石墨烯層。雖然未示出，但是電極56可以在它們的上端或下端連接在一起，并且電極54可以在這些電極56的相對端連接在一起。電極54和56可以包括石墨烯層而不是IZO或ΙΤ0。在這種情況下，因?yàn)槭涌梢员菼ZO或ITO薄，所以可以減小它們的總厚度，并可以提高它們的總撓性。將參照圖3和圖4描述用于根據(jù)在第一電極54和56與第二電極或共電極62之間施加的電壓來操作或使用微結(jié)構(gòu)透鏡單元的方法。參照圖3，在2D顯示模式下，沒有在第一電極54和56與第二電極62之間施加電壓。在這種情況下，來自顯示単元(未示出)的2D圖像可以穿過透明基底52、第一電極54和56、絕緣層58、材料層60以及第ニ電極62，以使觀看者看到2D圖像。參照圖4，在3D顯示模式下，可以向電極54施加相對于第二電極62的電壓+V，并可以向電極56施加相對于第二電極62的電壓-V。然后，由于壓電效應(yīng)，電極54上的壓電材料沿厚度方向膨脹，電極56上的壓電材料沿厚度方向緊縮(或收縮)，從而產(chǎn)生位移。因此，微結(jié)構(gòu)透鏡単元的前面可以變形為具有凸肋輪廓并縱向地延伸的平行透鏡陣列。因此，微結(jié)構(gòu)透鏡單元50中的透鏡陣列可以將顯示単元上的圖像分為針對觀看者的左眼圖像和右眼圖像，以使觀看者看到3D圖像。換言之，如圖5所示，微結(jié)構(gòu)透鏡單元50可以變形為與常規(guī)的微結(jié)構(gòu)透鏡片的形狀類似的形狀?？梢酝ㄟ^下面的等式(I)至(3)來限定在圖5中示出的透鏡特性，包括焦距F、透鏡周期(或節(jié)距)P和壓層厚度T，壓層厚度T是指從顯示單元上的像素(或彩色顯示器中的子像素)到微結(jié)構(gòu)透鏡單元50的透鏡的層數(shù)。F =.......... ( I )
M + 1P = NxPLx^-......... (2)
M + 1
T = rx —......... (3)
M其中，M表示放大倍率，VL表示可視距離，N表示視野數(shù)量，PL表示沿行方向或水平方向的像素周期或節(jié)距，r表示基底52的折射率。放大倍率M = “視野周期或節(jié)距”/ “沿水平方向的像素的周期或節(jié)距”。因此，一旦確定了視野的數(shù)量和布置、指示從視野的中心位置到微結(jié)構(gòu)透鏡單元的表面的距離的可視距離以及顯示単元的像素陣列，就可以使用等式(I)至(3)來確定透鏡特性，從而可以設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)透鏡單元。每個透鏡節(jié)距可以包括與視野數(shù)量一祥多的行形式的像素。微結(jié)構(gòu)透鏡單元50的一系列凸肋透鏡列布置為沿垂直方向或列方向彼此平行。在示例性實(shí)施例中，可以布置微結(jié)構(gòu)透鏡單元50的凸肋透鏡，使得它們與顯示單元下方的像素列平行?？蛇x地，微結(jié)構(gòu)透鏡單元50的凸肋透鏡可以相對于顯示単元上的像素列傾 斜。在授予Cornelis van Berkel等人的第6，064，424號美國專利中公開了用于確定透鏡列和像素列之間的傾斜角的方法。將參照圖6A至圖6C描述根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制造微結(jié)構(gòu)透鏡單元50的方法。參照圖6A，在可以由諸如玻璃或塑料的透明材料制成的基底52上形成可以由諸如ΙΖ0、ΙΤ0或石墨烯的透明導(dǎo)電材料制成的透明電極54和56的圖案。應(yīng)當(dāng)指出，電極56之間的間隙提供透鏡節(jié)距?？梢允褂弥T如濺射沉積和光刻的任何合適的方法來形成IZO或ITO的透明電極。當(dāng)電極54和56由石墨烯層形成時，可以使用任何合適的方法來形成石墨烯膜(I層至5層)。例如，可以使用微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(CVD)エ藝在基底52上沉積石墨烯膜?？梢允褂弥T如CH4、C2H2和C3H8、氫(H2)氣和氬(Ar)的烴前體。為了獲得石墨烯膜的厚度，可以在大約300 400°C的低溫度下施加大約每分鐘300標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(SCCM)的CH4氣體、大約10SCCM的H2氣體和大約20SCCM的Ar氣體達(dá)適當(dāng)時間，同時適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)微波功率。石墨烯膜可以具有I層至5層的厚度，如上所述。在形成石墨烯膜之后，可以執(zhí)行蝕刻エ藝，以形成條形電極54和56。利用該エ藝，將光致抗蝕劑層涂覆到石墨烯膜上?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)(例如，深UV光致抗蝕劑)將光致抗蝕劑層圖案化?？梢酝ㄟ^例如O2反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)エ藝來蝕刻石墨烯膜或?qū)拥谋┞恫糠?。然后可以通過剝離溶劑(strip solvent)去除未蝕刻的石墨烯膜上的光致抗蝕劑。在將電極54和56圖案化之后，可以通過諸如CVDエ藝的任何合適的エ藝在暴露的基底以及電極54和56上沉積可由諸如SiOx或SiNx的絕緣材料制成的絕緣層58，如圖6B所示。參照圖6C，在絕緣層58上形成壓電材料層60，壓電材料層60根據(jù)沿厚度方向施加的電場產(chǎn)生其厚度的位移。在該示例性實(shí)施例中，材料層60的材料為PVDF。關(guān)于PVDF的壓電性能，沿厚度方向的壓電系數(shù)為Dt = 13 22pC/V，相對介電常數(shù)為10 12。關(guān)于PVDF的機(jī)械性能，沿厚度方向的彈性系數(shù)為1600 2200MPa。可以使用任何合適的エ藝來形成材料層60。例如，可以如下形成PVDF層通過附著具有以上性能的PVDF壓電膜；或者通過經(jīng)由狹縫噴嘴在絕緣層58的整個表面上涂覆溶液相PVDF，隨后經(jīng)由熱烘焙將其硬化。PVDF層可以由于施加到其的適當(dāng)電壓或電位而沿厚度方向發(fā)生位移。因此，如果給出透鏡的厚度，則可以確定將施加到PVDF層的電壓。在形成PVDF層之后，可以在PVDF層上形成構(gòu)成共電極或第二電極62的石墨烯層或膜,如上所述。在圖7中示出了本發(fā)明的另ー示例性實(shí)施例。除了將在圖2中示出的第一電極54和56以及第ニ電極62的位置重排為分別對應(yīng)于在圖7中示出的第一電極74和76以及第ニ電極72的位置之外，該實(shí)施例與在圖2中示出的實(shí)施例相同。作為用于向第一電極74和76供給功率的布線，電極74可以在它們的上端或下端 連接在一起，并且電極76可以在這些電極74的相對端連接在一起，如上面參照圖2的電極54和56描述的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，可以通過與參照圖6A至圖6C的方法類似的方法來制造在圖7中示出的微結(jié)構(gòu)透鏡單元。圖8和圖9示出了圖7的微結(jié)構(gòu)透鏡單元分別在2D顯示模式和3D顯示模式的操作。因?yàn)闆]有施加電壓V，所以圖8中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以在參照圖3描述的2D顯示模式下操作。為了使微結(jié)構(gòu)透鏡單元在3D顯示模式下操作，可以將相對于共電極72的電壓-V施加到電極76，而可以將相對于共電極72的電壓+V施加到電極74，如圖9所示。然后，由于壓電效應(yīng)，電極76下方的壓電材料沿厚度方向收縮，并且電極74下方的壓電材料沿厚度方向膨脹，由此產(chǎn)生凸肋的平行柱形透鏡。因此，微結(jié)構(gòu)透鏡単元可以將來自顯示単元的圖像分為針對觀看者的左眼圖像和右眼圖像，從而使觀看者欣賞到3D圖像。本發(fā)明的另ー示例性實(shí)施例提供了可從3D顯示模式切換到2D顯示模式的微結(jié)構(gòu)透鏡單元。參照圖10和圖13，對于3D顯示，可變形的材料層60包括具有凸肋輪廓的平行柱形透鏡。因此，在圖10和圖13中示出的微結(jié)構(gòu)透鏡單元用于3D顯示，但是如下所述，它們也可以在2D顯示模式下操作?？梢允褂门c參照圖6A至圖6C以及圖7描述的制造方法相同的制造方法來制造在圖10中示出的電極54、56和62以及在圖13中示出的電極72、74和76。圖11是用于使用在圖10中示出的3D顯示微結(jié)構(gòu)透鏡單元作為用于3D顯示的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的布線圖，圖12是用于使在圖10中示出的3D顯示微結(jié)構(gòu)透鏡單元變形為用于2D顯示的微結(jié)構(gòu)透鏡單元的布線圖。參照圖11，沒有將電壓施加到第一電極54和56以及第ニ電極62,因而微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以像正常的微結(jié)構(gòu)透鏡片那樣操作。因此，圖10中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以實(shí)現(xiàn)自動立體3D顯示。參照圖12，將相對于共電極62的電壓-V和電壓+V分別施加到電極54和電極56。由于電壓的供給，電極54上的材料層60沿厚度方向收縮，并且電極56上的材料層60沿厚度方向膨脹，以使材料層60的表面基本上平坦。因此，在這種情況下，微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以用作僅使來自顯示單元的2D圖像穿過的可穿透板。
參照圖13，如上所述，除了電極的布置之外，圖13中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元與圖10中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元相同。參照圖14，如上所述，對于3D顯示，沒有將電壓施加到電極。在這種情況下，圖13中的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以實(shí)現(xiàn)自動立體3D顯示。參照圖15，將相對于共電極72的電壓+V和電壓-V分別施加到電極76和電極74。然后，電極76下方的材料層60沿厚度方向膨脹，并且電極74下方的材料層沿厚度方向收縮，以使材料層60的表面基本上平坦。因此，在這種情況下，微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以用作僅使來自顯示單元的2D圖像穿過的可穿透板。因此，在圖13中示出的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可從3D顯示模式切換到2D顯示模式。根據(jù)以上描述明顯的是，對于微結(jié)構(gòu)透鏡片，本發(fā)明的示例性實(shí)施例包括能夠根據(jù)施加的電壓或電位膨脹和收縮的電活性聚合物(EAP)材料，從而不需要使用從聚合物材料模制并具有凸肋輪廓的平行柱形透鏡。對于2D/3D可切換的自動立體顯示器，本發(fā)明的 示例性實(shí)施例使用能夠根據(jù)施加的電壓或電位膨脹和收縮的EAP材料用于微結(jié)構(gòu)透鏡片，從而不需要使用電光介質(zhì)。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有簡單結(jié)構(gòu)和制造方法的3D自動立體顯示裝置以及用于2D/3D可切換的自動立體顯示裝置的微結(jié)構(gòu)透鏡單元或微結(jié)構(gòu)透鏡片。根據(jù)上面的描述，以上和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)可以是明顯的。在上面描述的不例性實(shí)施例中，電壓+V和-V用于在材料層60兩端產(chǎn)生電位，由此在材料層60中形成凸肋的平行柱形透鏡或基本上平坦的表面。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解到，這些值僅是可用于產(chǎn)生電位的電壓的示例。例如，通過向第一電極54和56或74和76施加不同的電壓幅值,或通過向第一電極54和56以及共電極62或者向第一電極74和76以及共電極72( S卩，共電極62和72不需要接地)施加不同的電壓幅值，可以實(shí)現(xiàn)如在圖3、圖4、圖8、圖9、圖11、圖12、圖14和圖15中示出的相同效果。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以結(jié)合任何合適的顯示裝置使用。例如，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的微結(jié)構(gòu)透鏡單元可以與等離子體顯示面板、液晶顯示面板、有機(jī)發(fā)光二極管顯示器、電濕潤顯示面板等使用。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以在本發(fā)明中做出各種修改和改變。因此，如果對本發(fā)明的修改和改變落在權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，則本發(fā)明g在覆蓋這些修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種微結(jié)構(gòu)透鏡單元，所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元包括 透明基底； 第一電極，設(shè)置在所述透明基底上，所述第一電極是透明的； 第二電極，所述第二電極是透明的，并具有彈性；以及 材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且能響應(yīng)于所述第一電極和所述第二電極之間的電位變形為或形成透鏡形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述第二電極包括石墨烯膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述第一電極包括石墨烯膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，能變形的材料層包括具有壓電效應(yīng)的電活性聚合物材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，能變形的材料層包括具有壓電效應(yīng)的電活性聚合物材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述電活性聚合物材料包括聚偏二氟乙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述電活性聚合物材料包括聚偏二氟乙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述透鏡形狀為凸的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微結(jié)構(gòu)透鏡單元，其中，所述透鏡形狀為凸的。
10.一種二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，所述二維/三維可切換的自動立體顯示裝置包括顯示單元和微結(jié)構(gòu)透鏡單元，所述顯示單元被構(gòu)造為提供圖像，所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元設(shè)置在所述顯示單元的前面，并且所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元包括 透明基底； 第一電極，設(shè)置在所述透明基底上，所述第一電極是透明的； 第二電極，所述第二電極是透明的，并具有彈性；以及 材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且能響應(yīng)于所述第一電極和所述第二電極之間的電位而變形， 其中，在二維顯示模式和三維顯示模式中的一個顯示模式下，沒有在所述第一電極和所述第二電極之間施加電位，從而所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元的所述材料層不變形；以及 其中，在所述二維顯示模式和所述三維顯示模式中的另一個顯示模式下，在所述第一電極和所述第二電極之間施加電位，使得所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元的所述材料層變形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，其中，能變形的材料層包括具有壓電效應(yīng)的電活性聚合物材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，其中，所述第二電極包括石墨烯膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，其中，所述第一電極包括石墨烯膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，其中，所述電活性聚合物材料包括聚偏二氟乙烯。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的二維/三維可切換的自動立體顯示裝置，其中，透鏡形狀是凸的。
16.一種微結(jié)構(gòu)透鏡片，所述微結(jié)構(gòu)透鏡片包括 透明基底； 第一電極，設(shè)置在所述透明基底上，所述第一電極是透明的； 第二電極，所述第二電極是透明的，并具有彈性；以及 材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并能響應(yīng)于所述第一電極和所述第二電極之間的電位變形為或形成具有凸肋輪廓的柱形透鏡陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微結(jié)構(gòu)透鏡片，其中，能變形的材料層包括具有壓電效應(yīng)的電活性聚合物材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微結(jié)構(gòu)透鏡片，其中，所述電活性聚合物材料包括聚偏二氟乙烯。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微結(jié)構(gòu)透鏡片，其中，所述第二電極包括石墨烯膜，或者所述第一電極和所述第二電極包括石墨烯膜。
20.一種使用顯示面板和設(shè)置在所述顯示面板前面的微結(jié)構(gòu)透鏡單元來顯示圖像的方法，所述方法包括 在用于顯示二維圖像和三維圖像中的一種圖像的第一顯示模式下，未使所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元的材料層變形，顯示的圖像穿過所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元；以及 在用于顯示二維圖像和三維圖像中的另一種圖像的第二顯示模式下，使所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元的所述材料層變形，顯示的圖像穿過所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元， 其中，使所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元的所述材料層變形包括在所述材料層兩端施加電位，以使所述材料層的基本上平坦的表面變形為柱形透鏡陣列，或者在所述材料層兩端施加電位，以使所述材料層的形成柱形透鏡陣列的表面形成為基本上平坦的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微結(jié)構(gòu)透鏡單元、一種微結(jié)構(gòu)透鏡片、一種顯示裝置及一種顯示圖像的方法，所述微結(jié)構(gòu)透鏡單元包括透明基底；第一電極，所述第一電極是透明的，并設(shè)置在所述基底上；第二電極，所述第二電極是透明的，并具有彈性；以及透明材料層，設(shè)置在所述第一電極和所述第二電極之間，并且能根據(jù)在所述第一電極和所述第二電極之間施加的電位而沿厚度方向變形為透鏡形狀。
文檔編號H04N13/00GK102736243SQ20121010140
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者姜閏浩, 李镕守, 柳世桓 申請人:三星電子株式會社