CN102162958B - 立体显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示系统，包括依次设置的背光源，用于向所述显示面板提供光线；下表面贴附有线性偏光片的液晶显示面板及偏光眼镜；所述液晶显示面板，包括对置的第一基板和第二基板，和密封于第一、第二基板之间的液晶层，并且所述液晶层由多个液晶分子组成；其中，液晶显示面板包括复数个像素单元，每一像素单元包括奇像素单元和偶像素单元；奇像素单元包括彼此平行的第一奇电极和第二奇电极；偶像素单元包括彼此平行的第一偶电极和第二偶电极；所述第一奇电极和第一偶电极的方向呈镜像对称；所述第二奇电极和第二偶电极的方向呈镜像对称。采用本发明的立体显示系统可以提高显示图像的亮度。

Description

立体显示系统

技术领域

本发明涉及三维(3D)立体显示技术领域，尤其涉及一种立体显示系统。

背景技术

随着电视机尺寸的增加以及解析度的提高，为提供给观察者更加逼真的画面，高清晰度电视(HDTV：High Definition Television)技术成为人们不断追求的目标。

众所周知，现实世界是三维立体世界，人的三维视觉效果主要是依靠两只眼睛，即眼睛看到的周围环境其实是具有轻微的方向偏差的。人的两只眼睛或者说是两只眼睛瞳孔之间的距离产生的偏差是不同的。成人的瞳孔间距平均约为65毫米，这就使得在人的视网膜上形成两幅具有轻微视角差异的图像，然后经过人脑的进一步融合作用，则观察者可以感知到一幅具有立体效果的图像。

近年来，随着高清电视技术的发展，人们对于更加真实显示图像技术的追求也越来越高。利用这个三维(3D：3 Dimensional)立体成像的原理，通过显示器将两幅具有位差的左图像和右图像分别呈现给左眼和右眼，即可以获得3D的感觉。目前较常见的立体显示技术主要分为戴眼镜式立体显示技术和裸眼观看式立体显示技术。戴眼镜式立体显示又可以分为滤光式眼镜、偏光眼镜以及快门式眼镜。戴眼镜式立体显示主要的工作原理即观察者佩戴立体显示眼镜，然后由显示器送出具有特殊信息的左右眼图像，立体显示眼镜对该具有特殊信息的左右眼图像进行选择，让观察者的左右眼镜分别只看到左右眼图像，然后进一步融合以形成具有立体显示视觉效果。

对于戴眼镜式立体显示，以偏光眼镜为例来进行说明。在传统的偏光眼镜立体显示系统中，较为常用的为“图案相位差(patterned retarder)”技术，其工作原理为在液晶显示面板上方贴附一层1/4波片(QWP：Quarter-WavelengthPlate)，并且该1/4波片具有多行(列)分行(列)的光轴(optical axis)结构，相邻的行(列)与行(列)之间的光轴相互垂直，例如可以为奇数行(列)的光轴角度为45度，偶数行(列)的光轴角度为-45度，这样，当背光光线从液晶显示面板射出后的线性偏振光经过该1/4波片后则被改变成旋转方向相反的圆形偏振光，即左旋偏振光和右旋偏振光。该左旋偏振光和右旋偏振光分别携带左眼图像信息和右眼图像信息。进一步地，观察者所佩戴的偏光眼镜为圆形偏光眼镜，例如，左眼镜片为左旋检偏器，右眼镜片为右旋检偏器，则经过该圆形偏光眼镜的检偏作用，观察者的左、右眼镜分别感知到左眼图像和右眼图像。进一步地，由于该左眼图像和右眼图像分别为具有轻微差别的图像，从而使得观察者感知到具有立体显示效果的图像。

然而，在传统的图案相位差立体显示技术，由于整个立体显示系统需要使用3片偏光片，即分别位于液晶显示面板的上、下侧的2片偏光片和观察者所佩戴的偏光眼镜中的1片偏光片(此处左右镜片一起被视为1片偏光片)，则必然会导致观察者感知到的图像的亮度降低。进一步地，应用图案相位差立体显示技术，在制作1/4波片时，将其光轴分成多行(列)，并相邻的行(列)与行(列)之间的光轴相互垂直的制作工艺相当复杂，并且该1/4波片与其下方液晶显示面板中的像素对位的问题也常常成为影响立体显示系统的生产良率的一大问题。所以，寻求一种改善前述问题的方法成为业界亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种立体显示系统，其在一定程度上可以提高显示图像的亮度，进一步其制造工艺较为简单。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种立体显示系统包括依次设置的背光源、下表面贴附有线性偏光片的液晶显示面板及偏光眼镜；所述背光源，用于向所述显示面板提供光线；所述液晶显示面板，包括对置的第一基板和第二基板，和密封于第一、第二基板之间的液晶层，并且所述液晶层由多个液晶分子组成；其中，所述液晶显示面板包括复数个像素单元，每一像素单元包括奇像素单元和偶像素单元；奇像素单元包括第一奇电极和第二奇电极，所述第一奇电极和第二奇电极彼此平行；偶像素单元包括第一偶电极和第二偶电极，所述第一偶电极和第二偶电极彼此平行；所述第一奇电极和第一偶电极的方向呈镜像对称；所述第二奇电极和第二偶电极的方向呈镜像对称。

进一步地，所述线性偏光片的通过轴方向与液晶分子的配向方向一致或者垂直。

进一步地，所述奇像素单元位于液晶显示面板的奇数行/列，所述偶像素单元位于液晶显示面板的偶数行/列，则所述线性偏光片的通过轴方向沿液晶显示面板的列/行方向设置。

进一步地，当液晶层被施加电压后，位于奇像素单元和偶像素单元的液晶分子的光轴相对于线性偏光片的通过轴分别具有相反的倾角。

进一步地，奇像素单元和偶像素单元的液晶分子的光轴相对于线性偏光片的通过轴在同一平面上分别具有正、负45度倾角，则背光源提供的光线经过线性偏光片及液晶显示面板后，形成圆偏振光。

进一步地，所述偏光眼镜包括左眼镜片和右眼镜片，所述奇像素单元出射的偏振光只通过左眼镜片，所述偶像素单元出射的偏振光只通过右眼镜片。

进一步地，第一、二奇电极以及第一、二偶电极均位于液晶显示面板的第一基板上。

进一步地，所述第一奇电极、第二奇电极、第一偶电极、第二偶电极均位于液晶显示面板的第一基板上同一金属层。

进一步地，所述第一奇电极还包括呈梳齿状的第一奇梳齿电极、第二奇电极还包括呈梳齿状的第二奇梳齿电极，所述第一奇梳齿电极与第二奇梳齿电极彼此平行且交错咬合排列；所述第一偶电极还包括呈梳齿状的第一偶梳齿电极、第二偶电极还包括呈梳齿状的第二偶梳齿电极，所述第一偶梳齿电极与第二偶梳齿电极彼此平行且交错咬合排列；所述第一奇梳齿电极与第一偶梳齿电极呈镜像对称，所述第二奇梳齿电极与第二偶梳齿电极呈镜像对称。

进一步地，所述左眼镜片和右眼镜片均为圆偏光片。

从上述技术方案可以看出，本发明的立体显示系统，通过对液晶显示面板的设置，替代了现有技术中的1/4波片，也就是说本发明采用2片偏光片，即分别位于液晶显示面板下表面的1片偏光片和观察者所佩戴的偏光眼镜中的1片偏光片，从而相对于现有技术的3片偏光片来说，使得观察者感知到的图像的亮度大大提高；并且较现有技术的立体显示系统，可以节省一片偏光片，从而简化结构，降低成本；同时，省去了1/4波片的设置及制造，从而简化了工艺制程，提高了立体显示系统的生产良率。

附图说明

图1为本发明立体显示系统的结构示意图；

图2为本发明立体显示系统的工作原理示意图；

图3a、3b(1)、3b(2)为本发明一实施例的立体显示系统的工作原理示意图；

图4a、4b(1)、4b(2)为本发明另一实施例的立体显示系统的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以表现为不同的形式，因此并不局限于在此说明的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，其为本发明立体显示系统的结构示意图。如图所示，依照本发明的立体显示系统依次包括：背光源1，线性偏光片2，液晶显示面板3以及偏光眼镜4。再结合参考图2，其为图1所示的本发明立体显示系统的工作原理示意图。首先，背光源1发出光线，该背光光线透射过贴附于液晶显示面板3下表面的线性偏光片2，则转变为线性偏振光。然后，该线性偏振光透射进入液晶显示面板3。

结合参考附图3a、3b(1)、3b(2)，其为本发明一实施例的立体显示系统的工作原理示意图。其中，液晶显示面板3包括：相对置的第一基板和第二基板，以及密封于该第一、第二基板之间的液晶层。将该液晶显示面板分成呈矩阵排列的多个像素单元，进一步地，每一像素单元又分成奇像素单元和偶像素单元。在本发明的该实施例中，定义所有位于奇数行的子像素单元为奇像素单元，所有位于偶数行的子像素单元为偶像素单元。与奇像素单元和偶像素单元分别对应地，将液晶层分为奇液晶单元和偶液晶单元。进一步，奇像素单元与偶像素单元所显示的图像分别为不同的左眼图像和右眼图像，如图3a所示，此处以左眼图像与右眼图像，分别为图像内容具有轻微差别的两幅图像为例进行说明。

进一步地，参考图3b(1)或3b(2)，此处以液晶显示面板3中的一对奇数行和偶数行的像素单元为例来进行说明。该像素单元被分成位于不同行的奇像素单元与偶像素单元。其中，奇像素单元包括：第一奇电极31a、第二奇电极32a以及奇液晶单元33a；偶像素单元包括：第一偶电极31b、第二偶电极32b以及偶液晶单元33b，其中，第一奇电极31a和第二奇电极32a彼此平行；第一偶电极32a和第二偶电极32b彼此平行。进一步地，第一奇电极31a、第一偶电极31b和第二奇电极32a、第二偶电极32b均位于液晶显示面板3的第一基板的朝向液晶层的上表面；更进一步地，第一奇电极31a、第二奇电极32a以及第一偶电极31b、第二偶电极32b均位于液晶显示面板的第一基板上同一金属层。进一步地，以图3b(1)和图3b(2)中的奇像素单元为例，第一奇电极31a与第二奇电极32a的形状优选地还分别包括呈梳齿状的第一奇梳齿电极311a和第二奇梳齿电极321a，所述第一奇梳齿电极311a与第二奇梳齿电极321a彼此平行且交错咬合排列；同理对于偶像素单元，所述第一偶电极还包括呈梳齿状的第一偶梳齿电极311b、第二偶电极还包括呈梳齿状的第二偶梳齿电极321b，所述第一偶梳齿电极311b与第二偶梳齿电极321b彼此平行且交错咬合排列。进一步地，所述第一奇梳齿电极311a与第一偶梳齿电极311b呈镜像对称，所述第二奇梳齿电极321a与第二偶梳齿电极322b呈镜像对称。

参考图3b(1)，其为该实施例的立体显示系统中液晶显示面板3一个像素单元中在第一奇电极31a、第二奇电极32a之间未施加电压差以及在第一偶电极31b、第二偶电极32b之间未施加电压差的液晶分子排布示意图。结合参考图2，图2中贴附于液晶显示面板3下表面的线性偏光片2的通过轴如图中所标箭头21所示，示例性地，该线性偏光片的通过轴方向优选地沿液晶显示面板3的列方向设置，当然，该线性偏光片的通过轴方向并不仅限于沿液晶显示面板3的列方向设置，只要满足该线性偏光片的通过轴方向和液晶分子光轴方向一致或者垂直即可。在图3b(1)中，当第一奇电极31a、第二奇电极32a之间未施加电压差以及第一偶电极31b、第二偶电极32b之间未施加电压差时，该像素单元中的液晶分子的配向(alignment)方向为与线性偏光片的通过轴21方向一致(平行)，即液晶分子的长轴垂直于液晶显示面板3的行方向。当然，液晶分子的配向方向并不仅限于与线性偏光片的通过轴21方向一致。进一步地，位于奇像素单元的第一奇梳齿电极311a、第二奇梳齿电极321a以及位于偶像素单元中的第一偶梳齿电极311b、第二偶梳齿电极321b方向均与液晶分子的配向方向不平行，并且，所述第一奇梳齿电极311a与第一偶梳齿电极311b呈镜像对称，所述第二奇梳齿电极321a与第二偶梳齿电极321b呈镜像对称。

接着参考图3b(2)，其为该实施例的立体显示系统中液晶显示面板3一个像素单元中第一奇电极31a、第二奇电极32a之间施加电压差以及第一偶电极31b、第二偶电极32b之间施加电压差的液晶分子排布示意图。其中，分别向第一奇电极31a、第二奇电极32a之间施加电压差以及第一偶电极31b、第二偶电极32b之间施加电压差，由于位于奇像素单元的第一奇梳齿电极311a、第二奇梳齿电极321a和位于偶像素单元中的第一偶梳齿电极311b、第二偶梳齿电极321b的方向均与液晶分子的配向方向之间存在力矩，所以在电场的作用下，液晶分子均发生偏转；又由于位于奇像素单元的第一奇梳齿电极311a、第二奇梳齿电极321a分别和位于偶像素单元中的第一偶梳齿电极311b、第二偶梳齿电极321b的呈镜像对称，所以，分别位于奇像素单元和位于偶像素单元中的液晶分子的偏转方向也相反。进一步地，在第一奇电极31a、第二奇电极32a之间施加特定的电压，同时在第一偶电极31b、第二偶电极32b之间也施加特定的电压差，使得分别位于奇、偶像素单元中的液晶分子分别偏转特定的角度，优选地，使得奇像素单元中的液晶分子33a的光轴与线性偏光片的通过轴21在线性偏光片所在的平面内呈45度的夹角，同理，优选地，使得偶像素单元中的液晶分子33b的光轴与线性偏光片的通过轴21在线性偏光片所在的平面内呈-45度的夹角，即，如图2、图3b(2)中所示。由于奇像素单元中的液晶分子33a的光轴与线性偏光片的通过轴21在线性偏光片所在的平面内优选地呈45(-45)度的夹角，偶像素单元中的液晶分子33b的光轴与线性偏光片的通过轴21在线性偏光片所在的平面内优选地呈-45(45)度的夹角，则再结合参考图1或图2，经过偏光片2的线偏振光经过奇像素单元与偶像素单元时，分别形成旋转方向相反的圆形偏振光，即左旋/右旋偏振光(或者右旋/左旋偏振光)。当然，以上所述仅为本发明一较佳实施方式，经过偏光片2的线偏振光经过奇像素单元与偶像素单元后不仅限于形成旋转方向相反的圆形偏振光，也可以形成旋转方向相反的椭圆偏振光，只要使得奇液晶单元33a和偶液晶单元33b中的液晶分子旋转方向相反，且保持正交即可(相应地，偏光眼镜4为与该液晶显示面板相对应的椭圆偏振检偏装置即可)。

继续结合参考图1或图2，经过液晶显示面板3的圆形偏振光入射至偏光眼镜4时，由于偏光眼镜4的左眼镜片41、右眼镜片42均为圆偏光片，进一步地，分别为左旋偏光检偏器/右旋偏光检偏器(当然因应奇像素单元与偶像素单元形成的圆形偏光状态不同也可以是右旋偏光检偏器/左旋偏光检偏器)。这样，从液晶显示面板3射出的圆形偏振光经过左眼镜片41、右眼镜片42的检偏作用，使得对应于奇像素单元的左旋偏振光只能通过左眼镜片41而不能通过右眼镜片42，而对应于偶像素单元的右旋偏振光只能通过右眼镜片42而不能通过左眼镜片41。这样，观察者的左眼只能看到与液晶显示面板3的奇像素单元对应的左眼图像，而右眼只能看到与液晶显示面板3的偶像素单元对应的右眼图像，这样，左、右眼图像经过观察者大脑的进一步融合，即形成了一幅具有立体视觉效果的图像。

进一步地，在本发明的立体显示系统中，对于偏光眼镜4的实现，其左右眼镜片既可以是被动式(passive)左右旋偏光片，也可以是主动式(active)左右旋偏光片。然而，对于被动式(passive)左右旋偏光片的眼镜片而言，则要求液晶显示面板3中的液晶层选择双频驱动型(dual-frequency)液晶材料，进一步地，低频电压驱动时液晶分子呈正性，即液晶分子朝向平行于电场方向(或垂直于电极方向)排列，而高频电压驱动时液晶分子呈负性，即液晶分子朝向垂直于电场方向(或平行于电极)排列，以分别得到暗态与亮态。而对于主动式(active)左右旋偏光片的眼镜片而言，则要求液晶显示面板3中的液晶层选择单频驱动型(single-frequency)液晶材料，此时，可以示例性地选择液晶显示面板3中的液晶分子为正性液晶材料，通过分别施加低电压(例如可以是0伏)和高电压(例如可以是5伏)，以分别得到暗态与亮态。以在亮态时，左、右眼镜片分别实现检偏作用。

当然，以上所述仅给出了本发明的一种实施方式。在前一实施例中，是将所有位于奇数行的子像素单元为定义奇像素单元，所有位于偶数行的子像素单元定义为偶像素单元，从而形成的图3a所示的左眼图像与右眼图像分别位于液晶显示面板3的显示画面的奇数行与偶数行。

图4a、4b(1)、4b(2)则给出了本发明另一实施例的立体显示系统的工作原理示意图。二者不同之处仅在于对显示画面的划分方式不同。在第二实施例中，将所有位于奇数列的子像素单元定义为奇像素单元，所有位于偶数列的子像素单元定义为偶像素单元，从而形成的图4a所示的左眼图像与右眼图像分别位于液晶显示面板3的显示画面的奇数列与偶数列。然其工作原理与第一实施例的工作原理相同，故此处不再赘述。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种立体显示系统，包括依次设置的背光源、下表面贴附有线性偏光片的液晶显示面板及偏光眼镜；

所述背光源，用于向所述显示面板提供光线；

所述液晶显示面板，包括对置的第一基板和第二基板，和密封于第一、第二基板之间的液晶层，并且所述液晶层由多个液晶分子组成；

其特征在于，所述液晶显示面板包括复数个像素单元，每一像素单元包括奇像素单元和偶像素单元；

奇像素单元包括第一奇电极和第二奇电极，所述第一奇电极和第二奇电极彼此平行；

偶像素单元包括第一偶电极和第二偶电极，所述第一偶电极和第二偶电极彼此平行；

所述第一奇电极和第一偶电极的方向呈镜像对称；所述第二奇电极和第二偶电极的方向呈镜像对称；

所述奇像素单元与偶像素单元所显示的图像分别为不同的左眼图像和右眼图像；

所述第一、二奇电极、第一、二偶电极均位于液晶显示面板的第一基板上；

所述线性偏光片的通过轴方向与液晶分子的配向方向一致或者垂直；

所述偏光眼镜为与液晶显示面板相对应的圆偏光片或椭圆偏振检偏装置；

当液晶层被施加电压后，位于奇像素单元和偶像素单元的液晶分子的光轴相对于线性偏光片的通过轴分别具有相反的倾角。

2.如权利要求1所述的立体显示系统，其特征在于，所述奇像素单元位于液晶显示面板的奇数行/列，所述偶像素单元位于液晶显示面板的偶数行/列，则所述线性偏光片的通过轴方向沿液晶显示面板的列/行方向设置。

3.如权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，奇像素单元和偶像素单元的液晶分子的光轴相对于线性偏光片的通过轴在同一平面上分别具有正、负45度倾角，则背光源提供的光线经过线性偏光片及液晶显示面板后，形成圆偏振光。

4.如权利要求2所述的立体显示系统，其特征在于，所述偏光眼镜包括左眼镜片和右眼镜片，所述奇像素单元出射的偏振光只通过左眼镜片，所述偶像素单元出射的偏振光只通过右眼镜片。

5.如权利要求1至4中任一项所述的立体显示系统，其特征在于，所述第一奇电极、第二奇电极、第一偶电极、第二偶电极均位于液晶显示面板的第一基板上同一金属层。

6.如权利要求5所述的立体显示系统，其特征在于，所述第一奇电极还包括呈梳齿状的第一奇梳齿电极、第二奇电极还包括呈梳齿状的第二奇梳齿电极，所述第一奇梳齿电极与第二奇梳齿电极彼此平行且交错咬合排列；所述第一偶电极还包括呈梳齿状的第一偶梳齿电极、第二偶电极还包括呈梳齿状的第二偶梳齿电极，所述第一偶梳齿电极与第二偶梳齿电极彼此平行且交错咬合排列；所述第一奇梳齿电极与第一偶梳齿电极呈镜像对称，所述第二奇梳齿电极与第二偶梳齿电极呈镜像对称。

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