CN101907775A - 一种立体显示器、立体显示方法及其背光调制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立体显示器，包括显示面板、背光源以及背光调制单元，背光调制单元对背光源发出的光线进行调制以使调制后的光线在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域，显示面板根据背光调制单元的调制状态选择性显示左眼视差图像或右眼视差图像。本发明还提供一种立体显示方法及背光调制单元。通过上述结构及方法，本发明利用改良的背光系统，以时分复用方式分别将左眼视差图像和右眼视差图像投射到左眼观看区域和右眼观看区域，提高了立体显示的分辨率及显示效果。
Description
【技术领域】
本发明涉及立体显示技术，特别涉及一种立体显示器、立体显示方法及其背光调制单元。
【背景技术】
近几年，三维立体显示技术发展迅速，成为人们研究的热点。立体显示技术在医疗、广告、军事、展览、游戏等领域有重要的应用。早期的立体显示技术主要通过佩戴立体眼镜观看立体画面，而目前的主流产品主要是基于双目视差的裸眼式立体显示装置。裸眼式立体显示装置主要原理是在显示面板前设置光栅，该光栅将显示面板显示的至少两幅视差图像分别提供给观看者的左眼及右眼。其中，该光栅可以为狭缝光栅或柱面光栅。
目前，大多数基于光栅形成的裸眼立体显示器，其清晰度都不能令人满意。主要原因包括：第一，狭缝光栅或柱面光栅会同显示器形成莫尔条纹，形成视觉干扰；第二，光栅会对显示器的像素进行分割，当显示器显示大画面时无大碍，但显示小画面(如文字等)时会形成切割，使观看者看不清楚字体，因此虽然目前有很多二维/三维切换技术，但想在如游戏场面等三维状态下看清楚小的字体尤为困难；第三，光栅分布在显示器前面，使得显示器的像素会出现严重的颗粒感；第四，也是最重要的一点，当前大部分裸眼立体显示由于其立体显示的原理限制，需要在一个画面中同时显示两幅甚至更多图像，导致分辨率大幅下降。
【发明内容】
本发明解决的技术问题是提供一种显示效果好、分辨率高的立体显示器及立体显示方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是提供一种立体显示器，该立体显示器包括显示面板以及为显示面板提供背光的背光源。立体显示器进一步包括设置于背光源与显示面板之间的背光调制单元，背光调制单元对背光源发出的光线进行调制，以使调制后的光线在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域，显示面板根据背光调制单元的调制状态选择性显示左眼视差图像或右眼视差图像。
根据本发明一优选实施例，显示面板在调制后的光线到达左眼观看区域的状态下显示左眼视差图像，且在调制后的光线到达右眼观看区域的状态下显示右眼视差图像。
根据本发明一优选实施例，背光调制单元包括：动态狭缝，用于选择性透过背光源发出的光线；柱透镜阵列，用于改变动态狭缝选择性透过的光线的行进方向，以使动态狭缝选择性透过的光线在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
根据本发明一优选实施例，动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，第一狭缝和第二狭缝交替透过背光源发出的光线。
根据本发明一优选实施例，第一狭缝和第二狭缝交替透过背光源发出的光线的频率与显示面板切换左眼视差图像和右眼视差图像的频率同步。
根据本发明一优选实施例，第一狭缝和第二狭缝的宽度比为1∶1。
根据本发明一优选实施例，动态狭缝位于柱透镜阵列的焦平面上。
本发明解决上述技术问题所采取的一技术方案是提供一种立体显示器，立体显示器包括显示面板以及为显示面板提供背光的背光源。立体显示器进一步包括设置于背光源与显示面板之间的背光调制单元，背光调制单元以第一状态和第二状态对背光源发出的光线进行调制，其中，在第一状态下，调制后的光线在经过显示面板后到达左眼观看区域，在第二状态下，调制后的光线在经过显示面板后到达右眼观看区域，显示面板在第一状态下显示左眼视差图像，并在第二状态下显示右眼视差图像。
根据本发明一优选实施例，背光调制单元包括：动态狭缝，动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，第一狭缝和第二狭缝交替透过背光源发出的光线；柱透镜阵列，用于改变动态狭缝透过的光线的行进方向，以使第一狭缝透过的光线在经过显示面板后到达右眼观看区域，并使得第二狭缝透过的光线在经过显示面板后到达左眼观看区域。
本发明解决上述技术问题所采取的一技术方案是提供一种立体显示方法，该立体显示方法包括：控制背光调制单元以第一状态和第二状态对背光源发出的光线进行调制，其中在第一状态下，调制后的光线在经过显示面板后到达左眼观看区域，在第二状态下，调制后的光线在经过显示面板后到达右眼观看区域；控制显示面板在第一状态下显示左眼视差图像，并在第二状态下显示右眼视差图像。
本发明解决上述技术问题所采取的一技术方案是提供一种背光调制单元，该背光调制单元设置于背光源与显示面板之间，背光调制单元对背光源发出的光线进行调制，以使调制后的光线在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
根据本发明一优选实施例，背光调制单元包括：动态狭缝，用于选择性透过背光源发出的光线；柱透镜阵列，用于改变动态狭缝选择性透过的光线的行进方向，以使动态狭缝选择性透过的光线在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
根据本发明一优选实施例，动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，第一狭缝和第二狭缝交替透过背光源发出的光线，柱透镜阵列使第一狭缝透过的光线在经过显示面板后到达右眼观看区域，并使得第二狭缝透过的光线在经过显示面板后到达左眼观看区域。
与现有立体成像技术相比较，本发明利用改良的背光系统，以时分复用方式分别将左眼视差图像和右眼视差图像投射到左眼观看区域和右眼观看区域，提高了立体显示的分辨率及显示效果，具有清晰度高、无颗粒感等优点。
【附图说明】
图1是根据本发明一实施例的立体显示器的主体架构示意图；
图2是显示图1所示的立体显示器的背光调制单元的第一状态的示意图；
图3是显示图1所示的立体显示器的背光调制单元的第二状态的示意图；
图4是显示图1所示的立体显示器的显示面板的第一状态的示意图；以及
图5是显示图1所示的立体显示器的显示面板的第二状态的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参见图1，图1是根据本发明一实施例的立体显示器的主体架构示意图。如图1所示，本发明提供的立体显示器包括背光源11、动态狭缝12、柱透镜阵列13以及显示面板14。在本实施例中，背光源11用于为显示面板14提供背光，显示面板14用于显示图像，动态狭缝12和柱透镜阵列13设置于背光源11与显示面板14之间，以构成一背光调制单元，用于对背光源11发出的光线进行调制。其中，动态狭缝12用于选择性透过背光源11发出的光线，柱透镜阵列13用于改变动态狭缝12选择性透过的光线的行进方向，以使动态狭缝12选择性透过的光线在经过显示面板14后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
具体来说，如图2和图3所示，动态狭缝12包括交替排列的第一狭缝121和第二狭缝122。第一狭缝121和第二狭缝122交替透过背光源11发出的光线。在本实施例中，动态狭缝12优选位于柱透镜阵列13的焦平面上，且第一狭缝121和第二狭缝122的宽度比为1∶1。动态狭缝12可采用本领域技术人员公知的多种方式实现，此处不再赘述。柱透镜阵列13则改变第一狭缝121和第二狭缝122所透过的光线的行进方向，以使其在经过显示面板14后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
如图2所示，在第一状态下，第一狭缝121呈关闭状态，进而阻挡背光源11发出的光线，与此同时第二狭缝122呈打开状态，进而透过背光源11发出的光线。柱透镜阵列13改变第二狭缝122所透过的光线的行进方向，使其在经过显示面板14后到达观看者的左眼23所处的左眼观看区域。此时，观看者的左眼23可以看到光线，而观看者的右眼22则看不到光线。
如图3所示，在第二状态下，第一狭缝121呈打开状态，进而透过背光源11发出的光线，与此同时第二狭缝122呈关闭状态，进而遮挡背光源11发出的光线。柱透镜阵列13改变第一狭缝121所透过的光线的行进方向，使其在经过显示面板14后到达观看者右眼22所处的右眼观看区域。此时，观看者的右眼22可以看到光线，而观看者的左眼23则看不到光线。
在本实施例中，动态狭缝12在第一状态及第二状态之间交替切换，由此使得背光源11发出的光线交替到达左眼观看区域或右眼观看区域。
如图4和图5所示，在动态狭缝12和柱透镜阵列13对背光源11发出的光线进行调制的同时，显示面板14根据动态狭缝12和柱透镜阵列13的调制状态选择性显示左眼视差图像或右眼视差图像。
具体来说，如图4所示，在第一状态下，显示面板14显示左眼视差图像。此时，经动态狭缝12和柱透镜阵列13调制后的光线在经过显示面板14后到达左眼观看区域，使得观看者的左眼23观看到左眼视差图像，而观看者的右眼22则接收不到光线，即接收到的是黑画面。
如图5所示，在第二状态下，显示面板14显示右眼视差图像。此时，经动态狭缝12和柱透镜阵列13调制后的光线在经过显示面板14后到达右眼观看区域，使得观看者的右眼22观看到右眼视差图像，而观看者的左眼23则接收不到光线，即接收到的是黑画面。
在本实施例中，动态狭缝12中的第一狭缝121和第二狭缝122的交替透过背光源11发出的光线的频率与显示面板14切换左眼视差图像和右眼视差图像的频率同步，并优选以120Hz或更高的频率进行刷新。在本实施例中，由于观看者的左眼23和右眼22交替地接收左眼视差图像和右眼视差图像，加之人体视觉的暂留作用，使得左眼23接收到左眼视差图像和右眼22接收到的右眼视差图像在大脑中进行融合，于是便形成立体图像的视觉效应。
同时，由于在本实施例中，左眼视差图像和右眼视差图像以时分复用方式分别投射到左眼23和右眼22，左眼23和右眼22不需同时接收图像，因此，可以将显示面板14的所有像素在某一时刻全部用来显示左眼或者右眼的视差图像，从而达到全分辨率的三维显示效果，并且不会形成莫尔条纹、清晰度高、不会出现颗粒感，立体效果显著。
在本发明中，以动态狭缝和柱透镜阵列为例描述本发明的背光调制单元，但是本领域技术人员完全可以理解通过能够选择性改变背光源发出光线的进行方向，以使其在经过显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域的其他调制方式来代替动态狭缝和柱透镜阵列。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (13)
1.一种立体显示器，所述立体显示器包括显示面板以及为所述显示面板提供背光的背光源，其特征在于，所述立体显示器进一步包括设置于所述背光源与所述显示面板之间的背光调制单元，所述背光调制单元对所述背光源发出的光线进行调制，以使调制后的光线在经过所述显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域，所述显示面板根据所述背光调制单元的调制状态选择性显示左眼视差图像或右眼视差图像。
2.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述显示面板在所述调制后的光线到达所述左眼观看区域的状态下显示所述左眼视差图像，且在所述调制后的光线到达所述右眼观看区域的状态下显示所述右眼视差图像。
3.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述背光调制单元包括：
动态狭缝，用于选择性透过所述背光源发出的光线；
柱透镜阵列，用于改变所述动态狭缝选择性透过的光线的行进方向，以使所述动态狭缝选择性透过的光线在经过所述显示面板后选择性到达所述左眼观看区域或所述右眼观看区域。
4.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，所述动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝交替透过所述背光源发出的光线。
5.根据权利要求4所述的立体显示器，其特征在于，所述第一狭缝和所述第二狭缝交替透过所述背光源发出的光线的频率与所述显示面板切换所述左眼视差图像和所述右眼视差图像的频率同步。
6.根据权利要求4所述的立体显示器，其特征在于，所述第一狭缝和所述第二狭缝的宽度比为1∶1。
7.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，所述动态狭缝位于所述柱透镜阵列的焦平面上。
8.一种立体显示器，所述立体显示器包括显示面板以及为所述显示面板提供背光的背光源，其特征在于，所述立体显示器进一步包括设置于所述背光源与所述显示面板之间的背光调制单元，所述背光调制单元以第一状态和第二状态对所述背光源发出的光线进行调制，其中，在所述第一状态下，调制后的光线在经过所述显示面板后到达左眼观看区域，在所述第二状态下，调制后的光线在经过所述显示面板后到达右眼观看区域，所述显示面板在所述第一状态下显示左眼视差图像，并在所述第二状态下显示右眼视差图像。
9.根据权利要求8所述的立体显示器，其特征在于，所述背光调制单元包括：
动态狭缝，所述动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝交替透过所述背光源发出的光线；
柱透镜阵列，用于改变所述动态狭缝透过的光线的行进方向，以使所述第一狭缝透过的光线在经过所述显示面板后到达所述右眼观看区域，并使得所述第二狭缝透过的光线在经过所述显示面板后到达所述左眼观看区域。
10.一种立体显示方法，其特征在于，所述立体显示方法包括：
控制背光调制单元以第一状态和第二状态对背光源发出的光线进行调制，其中在所述第一状态下，调制后的光线在经过显示面板后到达左眼观看区域，在所述第二状态下，调制后的光线在经过所述显示面板后到达右眼观看区域；
控制显示面板在所述第一状态下显示左眼视差图像，并在所述第二状态下显示右眼视差图像。
11.一种背光调制单元，其特征在于，所述背光调制单元设置于背光源与显示面板之间，所述背光调制单元对所述背光源发出的光线进行调制，以使调制后的光线在经过所述显示面板后选择性到达左眼观看区域或右眼观看区域。
12.根据权利要求11所述的背光调制单元，其特征在于，所述背光调制单元包括：
动态狭缝，用于选择性透过所述背光源发出的光线；
柱透镜阵列，用于改变所述动态狭缝选择性透过的光线的行进方向，以使所述动态狭缝选择性透过的光线在经过所述显示面板后选择性到达所述左眼观看区域或所述右眼观看区域。
13.根据权利要求12所述的背光调制单元，其特征在于，所述动态狭缝包括交替排列的第一狭缝和第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝交替透过所述背光源发出的光线，所述柱透镜阵列使所述第一狭缝透过的光线在经过所述显示面板后到达所述右眼观看区域，并使得所述第二狭缝透过的光线在经过所述显示面板后到达所述左眼观看区域。
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