CN102109706A - 一种立体显示器及其光栅 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体显示器及其光栅。该光栅设置于显示面板上。该光栅包括多个光栅单元，其中光栅单元的节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。通过上述方式，本发明提供的立体显示器及其光栅可有效地降低串扰，提高立体显示的视觉效果。

Description

一种立体显示器及其光栅

技术领域

本发明涉及立体显示领域，特别涉及一种立体显示器及其光栅。

背景技术

随着立体显示技术的快速发展，立体显示器也有了越来越大量的需求。目前裸眼立体显示器由于不用佩戴专门的眼镜，越来越受到人们的关注。现有的裸眼立体显示器主要基于双目视差而开发的，其主要工作原理是通过适当的光栅元件将具有一定视差的两幅图像分别导引到观看者的左眼及右眼，以使观看者感受到立体效果。

液晶光栅是立体显示技术中的重要的光栅元件。液晶光栅主要分为液晶透镜光栅和液晶狭缝光栅两种，其中液晶狭缝光栅是利用电压控制液晶分子的排列状态，进而对偏振光起到选择性透过和阻挡的作用，液晶透镜光栅是利用电压控制液晶分子的排列状态，进而实现折射率的变化，因此它具有参数可调整特性，在立体显示方面有更多的优势。

现在的立体显示器主要面临串扰方面的问题。具体来说，在视差图像的传递过程中，由于光学器件本身的像差，以及视差图像调整处理中采取的插值等图像处理手法，会造成最终在观看者接收的视差图像时，左右眼将分别接收到对方的部分图像信息，此种现象即为串扰。目前的立体显示器在串扰方面仍旧存在较大问题。

例如，如图1所示，图1是现有技术的液晶透镜光栅式立体显示器的光路示意图。在图1中，液晶透镜光栅51的每个透镜(光栅单元)511的节距是统一的。因此，显示面板50的同一位置发出的光线，在经过不同的透镜511时，其聚焦位置与显示面板50之间的距离并不相同。如图1所示，对于相对其通过的透镜511具有相同的入射高度的一组光线来说，如果透镜511距离显示面板50的发光位置越远，则经过该透镜511的光线的聚焦位置距离显示面板50也越远。由于聚焦的距离变远，那么其对应的观看区域会变窄，对于观看者的眼睛来说在接受到单一视差图像的信息的同时，会接收到的更多的其它视差图像的信息，因此串扰便会增强。对于液晶狭缝光栅以及用于立体显示器的其他类型的光栅，由于其光栅单元的节距是统一的，因此也面临显示面板边缘区域的串扰增强的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种立体显示器及其光栅，能够有效地降低串扰，并提高立体显示器的视觉效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光栅，该光栅设置于显示面板上。该光栅包括多个光栅单元，其中光栅单元的节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。

其中，光栅包括多个间隔设置的条形电极。

其中，条形电极的宽度或间距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。

其中，条形电极分为多组，其中每组条形电极对应一光栅单元，不同组的条形电极的宽度或间距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。

其中，同一组的条形电极的宽度和间距相同。

其中，不同组的条形电极的数量在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。

其中，条形电极分为多组，其中每组条形电极对应一光栅单元，不同组的条形电极的数量在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小。

其中，光栅进一步包括第一基板、第二基板、面电极以及液晶层，其中条形电极设置于第一基板上，面电极设置于第二基板上并与条形电极间隔设置，液晶层夹置于条形电极与面电极之间。

其中，光栅为液晶透镜光栅或液晶狭缝光栅。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种立体显示器，该立体显示器包括显示面板以及上述的光栅。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的光栅的光栅单元节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小，可有效地降低立体显示器的串扰，提高立体显示的视觉效果。

附图说明

图1是现有技术的液晶透镜光栅式立体显示器的光路示意图。

图2是本发明的立体显示器的第一实施例的截面图。

图3是本发明的立体显示器的第二实施例的截面图。

图4是图2与图3的实施例中的立体显示器的光路示意图。

图5是本发明的立体显示器的第三实施例的截面图。

图6是本发明的立体显示器的第四实施例的截面图。

具体实施方式

参见图2，图2是本发明的立体显示器的第一实施例的截面图。在本实施例中，立体显示器1包括显示面板10与光栅11。光栅11设置于显示面板10上，用于将显示面板10上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。

在本实施例中，光栅11为液晶透镜光栅，并具体包括第一基板12、多个条形电极13、第二基板14、面电极15以及液晶层16。条形电极13彼此间隔地设置于第一基板12上。面电极15设置于第二基板14上，且与条形电极13间隔设置。液晶层16夹置于条形电极13与面电极15之间。当然，本领域技术人员完全可以想到利用与条形电极13交叉的多个条形电极来代替面电极15。其中，条形电极13分成多组，其中每组条形电极13对应一个液晶透镜(即，光栅单元)17。在图2中，显示了每组包括7个条形电极13，但本领域技术人员完全可以想到在每组中设置其他数量的条形电极13。通过在每组条形电极13和面电极15上施加适当的电压来改变液晶层16中的液晶分子的排列状态，进而在液晶层16内形成与每组条形电极13对应的液晶透镜17。

在具体实施例中，可在面电极15上施加一参考电压，并每组条形电极13中以中心对称方式在每一条形电极13上施加对应的操作电压，由此在面电极15与条形电极13之间产生不同的电压差。该电压差在与每组条形电极13对应的液晶层16内产生呈中心对称的电场。液晶层16内的液晶分子在该电场的作用下排列状态发生改变，并沿电场的方向排列。在本实施例中，由于与每组条形电极13对应的液晶层16的不同区域内的液晶分子的偏向角度不同，使得液晶分子的折射率呈现中心对称的抛物线形变化，进而在液晶层16内形成分别与每组条形电极13对应的液晶透镜17。

在本实施例中，各条形电极13的宽度相同，但条形电极13的间距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，进而使得液晶透镜17的节距(即，光栅单元的节距)在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板10的中心，条形电极13的间距越大，液晶透镜17的节距越大，越靠近显示面板10的边缘，条形电极13的间距越小，液晶透镜17的节距越小。在本实施例中，同一液晶透镜17所对应的该组条形电极13中的各条形电极13之间的间距相同，不同组的条形电极13之间的间距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶透镜17所对应的同组条形电极13中的各条形电极13之间的间距也可以设置成在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶透镜17所对应的每组条形电极13中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极13的间距变化的同时，可使得每一液晶透镜17对应的每组条形电极13中的电极数量也在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶透镜17的节距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极13中的电极数量来达到调整液晶透镜17的节距的目的。具体来说，每组条形电极13中的电极数量在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小，使得液晶透镜17的节距在从显示面板10的中心到显示面板10的边缘的方向上减小。

参见图3，图3是本发明的立体显示器的第二实施例的截面图。在本实施例中，立体显示器2包括显示面板20与光栅21。光栅21设置于显示面板20上，用于将显示面板20上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。

在本实施例中，光栅21同样为液晶透镜光栅，并具体包括第一基板22、多个条形电极23、第二基板24、面电极25以及液晶层26。条形电极23彼此间隔地设置于第一基板22上。面电极25设置于第二基板24上，且与条形电极23间隔设置。液晶层26夹置于条形电极23与面电极25之间。其中，条形电极23分成多组，其中每组条形电极23对应一个液晶透镜(即，光栅单元)27。在图3中，显示了每组包括7个条形电极23，但本领域技术人员完全可以想到在每组设置其他数量的条形电极23。通过在每组条形电极23和面电极25上施加适当的电压来改变液晶层26中的液晶分子的排列状态，进而在液晶层26内形成与每组条形电极23对应的液晶透镜27。

本实施例与图2所示的第一实施例的区别之处在于：在本实施例中，条形电极23之间的间距相同，而条形电极23的宽度在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，进而使得液晶透镜27的节距(即，光栅单元的节距)在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板20的中心，条形电极23的宽度越大，液晶透镜27的节距越大，越靠近显示面板20的边缘，条形电极23的宽度越小，液晶透镜27的节距越小。在本实施例中，同一液晶透镜27所对应的该组条形电极23中的各条形电极23的宽度相同，不同组的条形电极23的宽度在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶透镜27所对应的同组条形电极23中的各条形电极23的宽度也可以设置成在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶透镜27所对应的每组条形电极23中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极23的宽度变化的同时，可使得每一液晶透镜27对应的每组条形电极23中的电极数量也在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶透镜27的节距在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极23中的电极数量来达到调整液晶透镜27的节距的目的。具体来说，每组条形电极23中的电极数量在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小，使得液晶透镜27的节距在从显示面板20的中心到显示面板20的边缘的方向上减小。

当然，本领域技术人员在阅读上述内容后，完全可以想到将第一实施例和第二实施例进行组合，也就是，通过使条形电极的间距和宽度同时在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小来实现使液晶透镜的节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小的目的。

参见图4，在第一实施例与第二实施例中，液晶透镜17、27的节距在从显示面板10、20的中心到显示面板10、20的边缘的方向上减小，使得液晶透镜17、27的曲率变大，焦距变小，因此显示面板10、20的同一位置发出的光线在经过不同的液晶透镜17、27时，可以将光线聚焦到与显示面板10、20的距离基本相同的位置，进而可有效地降低串扰。

参见图5，图5是本发明的立体显示器的第三实施例的截面图。在本实施例中，立体显示器3包括显示面板30与光栅31。光栅31设置于显示面板30上，用于将显示面板30上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。

在本实施例中，光栅31为液晶狭缝光栅，并具体包括第一基板32、多个条形电极33、第二基板34、面电极35以及液晶层36。条形电极33彼此间隔地设置于第一基板32上。面电极35设置于第二基板34上，且与条形电极33间隔设置。液晶层36夹置于条形电极33与面电极35之间。其中，条形电极33分成多组，其中每组条形电极33对应一个液晶狭缝(即，光栅单元)。通过在每组条形电极33和面电极35上施加适当的电压来改变液晶层36中的液晶分子的旋光性能，进一步配合设置在第一基板32和第二基板34的偏振片(未图示)，进而形成与每组条形电极33对应的能够选择性透过和阻挡光线的液晶狭缝。

在具体实施例中，通过适当的配向机制(例如，配向膜)对液晶层36中的液晶分子进行配向，以使得在不施加电压的情况下，液晶分子的指向矢(即，光轴方向)平行于第一基板32和第二基板34，并且液晶分子的指向矢从第一基板32的表面到第二基板34的表面逐步扭转90°。此时，当入射到液晶层36上的光线的偏振方向与处于第一基板32表面的液晶分子的指向矢平行时，光线的偏振方向会随着液晶层36中的液晶分子的逐步扭转而发生同步旋转，并在到达第二基板34的表面时，光线的偏振方向旋转达到90°，并被第二基板34上的偏振片所透过或阻挡。当一组条形电极33和面电极35之间的电压差超过一定阈值后，除了第一基板32和第二基板34的表面处的液晶分子外其他所有液晶分子变为沿电场方向排列。此时，与该组条形电极33对应的液晶层36的90°旋光性能消失，光线在经过该区域后其偏振方向不发生变化，进而被第二基板34上的偏振片所阻挡或透过。

在本实施例中，各条形电极33的宽度相同，但条形电极33的间距在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小，进而使得液晶狭缝的节距(即，光栅单元的节距)在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板30的中心，条形电极33的间距越大，对应液晶狭缝的节距越大，越靠近显示面板30的边缘，条形电极33的间距越小，对应液晶狭缝的节距越小。在本实施例中，同一液晶狭缝所对应的该组条形电极33中的各条形电极33之间的间距相同，不同组的条形电极33之间的间距在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶狭缝所对应的同组条形电极33中的各条形电极33之间的间距也可以设置成在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶狭缝所对应的每组条形电极33中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极33的间距变化的同时，可使得每一液晶狭缝对应的每组条形电极33中的电极数量也在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶狭缝的节距在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极33中的电极数量来达到调整液晶狭缝节距的目的。具体来说，每组条形电极33中的电极数量在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小，使得液晶狭缝的节距在从显示面板30的中心到显示面板30的边缘的方向上减小。

参见图6，图6是本发明的立体显示器的第四实施例的截面图。在本实施例中，立体显示器4包括显示面板40与光栅41。光栅41设置于显示面板40上，用于将显示面板40上显示的具有一定视差的两幅或多幅视差图像分别导引到不同区域，进而被观看者的左眼及右眼接收，以使观看者感受到立体效果。

在本实施例中，光栅41为液晶狭缝光栅，并具体包括第一基板42、多个条形电极43、第二基板44、面电极45以及液晶层46。条形电极43彼此间隔地设置于第一基板42上。面电极45设置于第一基板44上，且与条形电极43间隔设置。液晶层46夹置于条形电极43与面电极45之间。其中，条形电极43分成多组，其中每组条形电极43对应一个液晶狭缝(即，光栅单元)。通过在每组条形电极43和面电极45上施加适当的电压来改变液晶层46中的液晶分子的旋光性能，进一步配合设置在第一基板42和第二基板44的偏振片(未图示)，可形成与每组条形电极43对应的能够选择性透过和阻挡偏振光的液晶狭缝。

本实施实例与图5所示的第三实施例的区别之处在于：在本实施例中，各条形电极43之间的间距相同，但条形电极43的宽度在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小，进而使得液晶狭缝的节距(即，光栅单元的节距)在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小。具体来说，越靠近显示面板40的中心，条形电极43的宽度越大，对应液晶狭缝的节距越大，越靠近显示面板40的边缘，条形电极43的宽度越小，对应液晶狭缝的节距越小。在本实施例中，同一液晶狭缝所对应的该组条形电极43中的各条形电极43的宽度相同，不同组的条形电极43的宽度在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小。在其他实施例中，同一液晶狭缝所对应的同组条形电极43中的各条形电极43的宽度也可以设置成在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小。在本实施例中，每一液晶狭缝所对应的每组条形电极43中的电极数量是相同的。在其他实施例中，在条形电极43的宽度变化的同时，可使得每一液晶狭缝对应的每组条形电极43中的电极数量也在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小，由此进一步控制液晶狭缝的节距在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小。当然，也可以通过单独改变每组条形电极43中的电极数量来达到调整液晶狭缝节距的目的。具体来说，每组条形电极43中的电极数量在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小，使得液晶狭缝的节距在从显示面板40的中心到显示面板40的边缘的方向上减小。

当然，本领域技术人员在阅读上述内容后，完全可以想到将第三实施例和第四实施例进行组合，也就是，通过使条形电极的间距和宽度同时在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小来实现使液晶狭缝的节距在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小的目的。

同样的，采取第三实施例与第四实施例的技术手段，也可有效地降低立体显示器的串扰，提高了立体显示的视觉效果。

本发明同样适用于立体显示器中的其他类型的光栅，其中通过适当的方式将光栅中的光栅单元的节距设置成在从显示面板的中心到显示面板的边缘的方向上减小来有效地降低立体显示器的串扰，提高立体显示的视觉效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光栅，所述光栅设置于显示面板上，其特征在于，所述光栅包括多个光栅单元，所述光栅单元的节距在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括多个间隔设置的条形电极。

3.根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，所述条形电极的宽度或间距在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。

4.根据权利要求3所述的光栅，其特征在于，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述光栅单元，不同组的所述条形电极的宽度或间距在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。

5.根据权利要求4所述的光栅，其特征在于，同一组的所述条形电极的宽度和间距相同。

6.根据权利要求4所述的光栅，其特征在于，不同组的所述条形电极的数量在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。

7.根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，所述条形电极分为多组，其中每组所述条形电极对应一所述光栅单元，不同组的所述条形电极的数量在从所述显示面板的中心到所述显示面板的边缘的方向上减小。

8.根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，所述光栅进一步包括第一基板、第二基板、面电极以及液晶层，其中所述条形电极设置于所述第一基板上，所述面电极设置于所述第二基板上并与所述条形电极间隔设置，所述液晶层夹置于所述条形电极与所述面电极之间。

9.根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，所述光栅为液晶透镜光栅或液晶狭缝光栅。

10.一种立体显示器，所述立体显示器包括显示面板以及如权利要求1-9中任意一项所述的光栅。

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