CN101655609A - 一种全分辨率立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全分辨率立体显示装置，包括沿光传播方向顺序排列的显示面板、可控狭缝光栅和柱镜光栅阵列；显示面板在两个相邻显示时刻分别显示左、右眼图像；可控狭缝光栅包括沿横向交替排列且宽度相等的第一区域和第二区域；显示面板的每个子像素列对应于一个第一区域和一个第二区域；在显示面板的任意两个相邻显示时刻，第一区域分别表现为透明区域和遮光区域，第二区域的通光特性与第一区域相反；柱镜光栅阵列包括若干个沿横向排列的柱透镜，每个柱透镜对应于显示面板的一个子像素列，柱镜光栅阵列用于将可控狭缝光栅出射的左、右眼图像光分别导向至观看者的左、右眼。本发明提供的装置的立体显示分辨率等于采用的显示面板分辨率。

Description

一种全分辨率立体显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种全分辨率立体显示装置。

背景技术

随着显示技术的发展，立体显示装置的应用也越来越广泛。立体显示装置通过光栅和其它光学组件，将平面显示器显示的具有视差的两幅图像分别提供给观看者的左眼和右眼，然后观看者的大脑可将这两幅视差图像合成而感知到三维图像。

图1所示为现有的狭缝光栅立体显示装置的结构示意图。该立体显示装置包括：用于提供图像光的显示面板11和位于显示面板11的显示面之前的狭缝光栅12。所述显示面板11的奇数列和偶数列分别显示右眼图像和左眼图像，所述狭缝光栅12将显示面板11显示的左、右眼图像分别提供给观看者的左、右眼。具体地，当所述显示面板11具有2n个像素列时，预先将两幅具有视差的左眼图像和右眼图像分别沿水平方向平均分割成n份左眼子图像和n份右眼子图像，然后所述显示面板11的n个奇像素列分别用于显示n份右眼子图像，n个偶像素列分别用于显示n份左眼子图像。所述狭缝光栅12将n个左眼子图像的图像光同时导向给观看者的左眼L，并将n个右眼子图像的图像光同时导向给观看者的右眼R。这样，观看者即可看到分辨率为所述显示面板11的分辨率一半的三维图像。可见，现有的狭缝光栅立体显示装置的分辨率只能达到显示面板分辨率的一半，因此显示的三维图像不能适用于一些有高分辨率需求的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全分辨率立体显示装置，能够向观看者以显示面板分辨率显示立体图像，显示效果好且实施性强。

本发明提供的一种全分辨率立体显示装置，包括沿光传播方向顺序排列的：显示面板、可控狭缝光栅和柱镜光栅阵列；所述显示面板用于在两个相邻显示时刻分别显示左眼图像和右眼图像；所述可控狭缝光栅包括沿横向交替排列且宽度相等的第一区域和第二区域；所述显示面板的每个子像素列对应于一个所述第一区域和一个所述第二区域；在所述显示面板的任一显示时刻，所述第一区域和第二区域之中的一个区域对所述显示面板出射的图像光表现为透明区域，另一个区域对所述显示面板出射的图像光表现为遮光区域；在所述显示面板的下一显示时刻，所述第一区域和第二区域对所述显示面板出射的图像光表现的通光特性与上一显示时刻完全相反；所述柱镜光栅阵列包括若干个沿横向排列的柱透镜，每个柱透镜对应于所述显示面板的一个子像素列；在所述显示面板的两个相邻显示时刻，所述柱镜光栅阵列用于将所述可控狭缝光栅出射的左、右眼图像光分别导向至观看者的左、右眼。

所述显示面板出射第一线性偏振光；所述可控狭缝光栅包括：薄膜晶体管面板、第一线偏振片和控制电路；所述薄膜晶体管面板位于所述显示面板和所述第一线偏振片之间；所述显示面板的每个子像素列对应于所述薄膜晶体管面板的两个子像素列；所述薄膜晶体管面板的入射面摩擦方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直，所述薄膜晶体管面板的出射面摩擦方向与入射面摩擦方向相互垂直；所述第一线偏振片的光轴方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直；所述控制电路用于在所述显示面板的任意两个相邻显示时刻，分别向所述薄膜晶体管面板的奇数子像素列和偶数子像素列施加阈值电压。

所述显示面板出射非线性偏振光；沿所述显示面板的出射光传播方向，所述可控狭缝光栅包括：第二线偏振片、薄膜晶体管面板和第一线偏振片；所述可控狭缝光栅还包括控制电路；所述第二线偏振片用于将所述显示面板的出射光转换为第一线性偏振光出射；所述显示面板的每个子像素列对应于所述薄膜晶体管面板的两个子像素列；所述薄膜晶体管面板的入射面摩擦方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直，所述薄膜晶体管面板的出射面摩擦方向与入射面摩擦方向相互垂直；所述第一线偏振片的光轴方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直；所述控制电路用于在所述显示面板的任意两个相邻显示时刻，分别向所述薄膜晶体管面板的奇数子像素列和偶数子像素列施加阈值电压。

本发明提供的全分辨率立体显示装置将现有的狭缝光栅立体显示装置和柱镜光栅立体显示装置结合在一起，能够在显示面板的两个相邻显示时刻，分别向该显示装置前的观看者的左、右眼显示整屏的左眼图像和右眼图像，因此立体显示分辨率等于采用的显示面板分辨率，该装置实现简单、控制方便、立体显示效果好。

附图说明

图1为现有的狭缝光栅立体显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的全分辨率立体显示装置的结构示意图；

图3A为图2所示装置在T1时刻的光路图；

图3B为图2所示装置在T2时刻的光路图。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明实施例。

图2所示为本发明实施例提供的全分辨率立体显示装置的结构示意图，该装置包括：显示面板21、可控狭缝光栅22和柱镜光栅阵列23。显示面板21、可控狭缝光栅22和柱镜光栅阵列23相互平行，且可控狭缝光栅22位于显示面板21与柱镜光栅阵列23之间。

显示面板21包括若干个红色(Red，R)、绿色(Green，G)、蓝色(Blue，B)子像素，形成若干个子像素列26。显示面板21用于在两个相邻时刻分别显示左眼图像和右眼图像。此处所述R、G、B子像素为显示面板21的最小颜色发光单元。图2中为方便表示，仅画出显示面板21左侧数起的六个子像素列26。

沿显示面板22的行方向，可控狭缝光栅22包括交替排列且宽度相等的第一区域24和第二区域25，显示面板21的每个子像素列26对应于可控狭缝光栅22的一个第一区域24和第二区域25。在某个固定时刻，对应于同一子像素列26的第一区域24和第二区域25中的一个对所述显示面板21出射的图像光表现为透明区域，另一个表现为遮光区域；在下一时刻，第一区域24和第二区域25对显示面板21出射的图像光表现的通光特性与上一时刻相反。例如：对于图2所示装置，当显示面板21显示左眼图像时，第一区域24表现为遮光区域，第二区域25表现为透明区域；而当显示面板21显示右眼图像时，第一区域24表现为透明区域，第二区域25表现为遮光区域。可调狭缝光栅22可以采用现有的任意一种可电控的液晶光栅，且可电控的最小区域(子像素)宽度为显示面板21的半个子像素宽。例如：当显示面板21的出射光为线性偏振光时，该可调狭缝光栅22可以包括：薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)面板、第一线偏振片和所述TFT面板的控制电路，所述TFT面板位于所述第一线偏振片之间，且显示面板21的每个子像素列26对应TFT面板的两个子像素列。显然，若显示面板21的出射光为非线性偏振光，该可调狭缝光栅22还应包括：位于所述显示面板21和TFT面板之间的第二线偏振片。所述TFT面板的入射面摩擦方向与显示面板21(或第二线偏振片)出射的第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直，TFT面板的出射面的摩擦方向与入射面的摩擦方向相互垂直。所述第一线偏振片的光轴方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直。具体实施时，在显示面板21的任一显示时刻，通过控制电路使TFT面板的奇、偶子像素列之中的一个外加阈值电压而另一个不外加阈值电压，可使TFT面板的奇、偶子像素列与第一线偏振片(或者与第一、和第二线偏振片)分别形成上述对第一线性偏振光表现为透明和遮光功能的第一区域24和第二区域25；所述阈值电压为能使所述TFT面板的子像素列变为透明状态的电压值。由于可电控的液晶光栅已是成熟的现有技术，在此不再多做描述。

柱镜光栅阵列23上的柱透镜沿显示面板21的行方向排列，每个柱透镜对应于显示面板21的一个子像素列26，即每个柱镜对应于可控狭缝光栅22的一个第一区域24和一个第二区域25。

以下详细说明图2所示装置的具体实施方式。

图3A所示为图2所示装置在T1时刻的光路图。所述T1时刻为显示面板21的任一显示时刻。如图3A所示，在T1时刻，显示面板21显示右眼图像，可控狭缝光栅22的第一区域24对显示面板21出射的图像光表现为透明区域，第二区域25对显示面板21出射的图像光表现为遮光区域。可见，显示面板21的各子像素列26显示的右眼图像光(见图中实线)经其对应的第一区域24及柱镜光栅阵列23后传播至观看者的右眼，理论上，如图中虚线所示，此时观看者的左眼也应经柱镜光栅阵列23看到第二区域25后的子像素列26显示的图像光，但是由于此时刻第二区域25对显示面板21显示的图像光表现为遮光区域，因此该观看者的左眼在T1时刻看不到显示面板21显示的任何图像。

图3B为图2所示装置在T2时刻的光路图。所述T2时刻为T1时刻的下一显示时刻。如图3B所示，在T2时刻，显示面板21显示左眼图像，可控狭缝光栅22的第一区域24对显示面板21出射的图像光表现为遮光区域，第二区域25对显示面板21出射的图像光表现为透明区域。显示面板21的各子像素列26显示的左眼图像光经其对应的第二区域25后传播至观看者的左眼，类似于上一时刻，如图中虚线所示，理论上此时观看者的右眼也应能看到第一区域24后的子像素列26显示的图像光，但是由于此时刻第一区域24对显示面板21显示的图像光表现为遮光区域，因此该观看者的右眼在T2时刻看不到显示面板21显示的任何图像。

综上所述，图2所示的显示面板21在两个相邻显示时刻分别显示左眼图像和右眼图像，并在两个相邻时刻使可控狭缝光栅22形成不同的狭缝光栅，以在所述两个相邻显示时刻中的每一个时刻，观看者仅有一只眼睛能够通过柱镜光栅阵列23和可控狭缝光栅22看到显示面板。由于每一时刻，可调狭缝光栅仅对显示面板21的部分最小发光单元发出的颜色光进行了遮挡，即：任一显示时刻，显示面板21的所有子像素显示的左(或右)图像光均可进入观看者的左(或右)眼，因此不会影响对观看者的那只眼睛看到的图像分辨率造成影响，无非在一定程度上降低了显示亮度。

根据人眼的视觉惰性：作用于人眼的光消失后，视亮度近似于指数规律衰减，如果人眼受周期性光脉冲照射，则当该光脉冲的重复频率不够高时，人眼会觉得看到的光线在闪烁，因此本发明提供的全分辨率立体显示装置中，显示面板21的刷新率必须为人眼能够感觉不到图像闪烁时的最高显示刷新率的2倍，例如：显示面板21的刷新率可以为120Hz。同时使可控狭缝光栅22中第一区域和第二区域中透光区域的变换频率等于显示面板21的刷新率，从而使观看者感受到立体图像。

上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1、一种全分辨率立体显示装置，其特征在于，包括沿光传播方向顺序排列的：显示面板、可控狭缝光栅和柱镜光栅阵列；

所述显示面板用于在两个相邻显示时刻分别显示左眼图像和右眼图像；

所述可控狭缝光栅包括沿横向交替排列且宽度相等的第一区域和第二区域；所述显示面板的每个子像素列对应于一个所述第一区域和一个所述第二区域；在所述显示面板的任一显示时刻，所述第一区域和第二区域之中的一个区域对所述显示面板出射的图像光表现为透明区域，另一个区域对所述显示面板出射的图像光表现为遮光区域；在所述显示面板的下一显示时刻，所述第一区域和第二区域对所述显示面板出射的图像光表现的通光特性与上一显示时刻完全相反；

所述柱镜光栅阵列包括若干个沿横向排列的柱透镜，每个柱透镜对应于所述显示面板的一个子像素列；在所述显示面板的两个相邻显示时刻，所述柱镜光栅阵列用于将所述可控狭缝光栅出射的左、右眼图像光分别导向至观看者的左、右眼。

2、如权利要求1所述的全分辨率立体显示装置，其特征在于，所述显示面板出射第一线性偏振光；所述可控狭缝光栅包括：薄膜晶体管面板、第一线偏振片和控制电路；

所述薄膜晶体管面板位于所述显示面板和所述第一线偏振片之间；所述显示面板的每个子像素列对应于所述薄膜晶体管面板的两个子像素列；所述薄膜晶体管面板的入射面摩擦方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直，所述薄膜晶体管面板的出射面摩擦方向与入射面摩擦方向相互垂直；

所述第一线偏振片的光轴方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直；

所述控制电路用于在所述显示面板的任意两个相邻显示时刻，分别向所述薄膜晶体管面板的奇数子像素列和偶数子像素列施加阈值电压。

3、如权利要求1所述的全分辨率立体显示装置，其特征在于，所述显示面板出射非线性偏振光；沿所述显示面板的出射光传播方向，所述可控狭缝光栅包括：第二线偏振片、薄膜晶体管面板和第一线偏振片；所述可控狭缝光栅还包括控制电路；

所述第二线偏振片用于将所述显示面板的出射光转换为第一线性偏振光出射；

所述显示面板的每个子像素列对应于所述薄膜晶体管面板的两个子像素列；所述薄膜晶体管面板的入射面摩擦方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直，所述薄膜晶体管面板的出射面摩擦方向与入射面摩擦方向相互垂直；

所述第一线偏振片的光轴方向与所述第一线性偏振光的偏振方向平行或垂直；

所述控制电路用于在所述显示面板的任意两个相邻显示时刻，分别向所述薄膜晶体管面板的奇数子像素列和偶数子像素列施加阈值电压。

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