CN102253495B - 双视显示设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双视显示设备和系统。该设备包括：偏振调制装置，设置在显示器与观看者之间，显示器根据输入的视频流周期性切换或区域性间隔显示至少两种图像画面，偏振调制装置将各种图像画面的出射光分别调制为具有不同偏振方向的偏振出射光；至少两副双视眼镜，每副双视眼镜镜片的偏振方向与一种偏振出射光的偏振方向相同。本发明提供的双视显示设备和系统，通过在显示器前加设偏振调制装置，可以控制出射光的偏振方向，使不同观看者佩戴偏振方向不同的双视眼镜以观看不同的图像画面。

Description

双视显示设备和系统
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其涉及一种双视显示设备和系统。
背景技术
在生活与工作中，显示器都是不可或缺的设备。在使用过程中，人们经常产生同时观看一个以上画面的需求。在生活中经常遇到这样的情况，客厅只能放一台电视，家庭成员却想看不同节目的图像画面。现有解决这一问题的方式是在同一个显示设备中分区域显示多种图像画面。但是这种方式下，画面需要成比例的缩小，会影响观看效果。
发明内容
本发明提供一种双视显示设备和系统，以实现通过一台显示器显示至少两种图像画面，且获得良好的观看效果。
本发明提供一种双视显示设备，包括：
偏振调制装置，设置在显示器与观看者之间，所述显示器根据输入的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示至少两种图像画面，所述偏振调制装置将各种图像画面的出射光分别调制为具有不同偏振方向的偏振出射光；
至少两副双视眼镜，每副双视眼镜镜片的偏振方向与一种偏振出射光的偏振方向相同。
本发明还提供了一种双视显示系统，包括显示器，其中还包括本发明所提供的双视显示设备，所述双视显示设备的偏振调制装置贴附在所述显示器出射光线的一侧。
本发明提供的双视显示设备和系统，通过在显示器前加设偏振调制装置，可以控制出射光的偏振方向，使不同观看者佩戴偏振方向不同的双视眼镜以观看不同的图像画面。在阵列区域性间隔显示多种图像画面时，每种图像画面都以阵列形式间隔显示，即呈多条状间隔，或多个块状的矩阵形式，实际上不必缩小整体图像画面的尺寸，能够保证良好的观看效果，且该系统成本低廉。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的双视显示设备的结构示意图；
图2为本发明实施例一中偏振调制装置的结构示意图一；
图3为本发明实施例一中偏振调制装置的结构示意图二；
图4为本发明实施例二提供的双视显示设备中偏振调制装置内位相差板的结构示意图；
图5为本发明实施例三提供的双视显示系统的结构示意图；
图6为本发明实施例四提供的双视显示系统的结构示意图。
附图标记：
10-偏振调制装置；    20-双视眼镜；      30-显示器；
40-视频流混编装置；  11-偏振片；        12-第一透明基板；
13-第二透明基板；    14-透明导电膜；    15-取向膜；
16-液晶层；          31-阵列基板；      32-彩膜基板；
33-上偏振片；        34-下偏振片；      50-位相差板；
51-第一偏振调制区域；52-第二偏振调制区域。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
立体显示已经成为显示领域的发展趋势之一。立体显示的根本原理就是视差产生立体，即，使人的左眼看到左眼图片，右眼看到右眼图片。其中左右眼图片为有视差的一对立体图像对。实现立体显示的一种方法是采用串行式，即：在第一时刻，显示器显示左眼画面，此时只让观看者的左眼看到显示画面；第二时刻，显示器显示右眼画面，只让观看者的右眼看到显示画面，利用图像在人眼视网膜的暂留性，使人感觉到是左右眼同时看到了左右眼画面，从而产生立体感觉。实现立体显示的另一种方法是采用并行式，即：在同一时刻，显示器分区域间隔地显示左眼画面和右眼画面，优选以像素级精度间隔显示图像画面，观看者的左右眼分别看到两种图像画面就能够实现立体显示。本发明的技术方案即利用了立体显示的成像原理来实现双视显示的技术方案。
图1为本发明实施例一提供的双视显示设备的结构示意图，该设备包括偏振调制装置10和至少两副双视眼镜20。偏振调制装置10设置在显示器30与观看者之间，显示器30根据输入的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示至少两种图像画面，偏振调制装置10将各种图像画面的出射光分别调制为具有不同偏振方向的偏振出射光。多副双视眼镜20中，每副双视眼镜20两个镜片的偏振方向相同，每副双视眼镜20的镜片偏振方向与一种偏振出射光的偏振方向相同。
实际应用中，通过视频流的编码可以将两种图像画面的视频流混合编码在一起，使得显示器30能够周期性切换或阵列区域性间隔显示两种图像画面，例如显示两个电视频道的图像画面。对视频流的混编可以由视频流源提供，例如某些提供视频流的服务器。或者，该双视显示设备可以进一步包括一视频流混编装置40，与显示器30相连，用于将提供给显示器30的各种视频流进行混编，以便显示器30根据混编的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示各种图像画面。该视频流混编装置40可以集成在显示器30中、机顶盒中，或者也可以为独立的装置，能够将常规的视频流进行混编，以适应双视显示技术的播放需求。
显示器所显示的图像画面为至少两种，下面以显示器周期性切换或阵列区域性间隔显示两种图像画面为例进行说明。不同偏振方向的偏振出射光分别为第一偏振出射光和第二偏振出射光；第一偏振出射光和第二偏振出射光可以是偏振方向正交的两个线偏光，相应的镜片可以是方向垂直的光栅。或者，第一偏振出射光和第二偏振出射光可以是偏振方向相反的左旋椭圆偏光和右旋椭圆偏光，则相应的镜片可以是左旋椭圆偏光片和右旋椭圆偏光片。采用两种偏振方向，可以降低偏振光之间的串扰。
图2和图3分别为本发明实施例一中偏振调制装置的结构示意图，该偏振调制装置10适用于显示器周期性切换显示两种图像画面的情况，该偏振调制装置10包括偏振片11、第一透明基板12和第二透明基板13；偏振片11设置在显示器和第一透明基板12之间，将显示器的出射光调制为与偏振片11偏振方向相同的偏振出射光；第一透明基板12和第二透明基板13相对的表面上分别形成有透明导电膜14；两个透明导电膜14相对的表面上还分别布设有取向膜15，且两个取向膜15上的取向槽之间可以形成第一夹角，第一夹角优选为90度，或者取向槽之间也可以是相互平行的；两个取向膜15之间填充有液晶层16，在两个透明基板之间以隔垫物维持盒厚，通过封框胶将液晶层16封装在透明基板之间，第一透明基板12上的取向槽方向可以与偏振片11的偏振方向相同或者垂直，使得从偏振片11出射的偏振调制光能够进入第一透明基板12，并传输至液晶层16。液晶层16用于在透明导电膜14通入的开关信号驱动下周期性地扭转，周期性扭转与显示器显示两种图像画面的切换周期性同步。
液晶分子具有在电场控制下扭转的特性，在两透明导电膜14所施加的电场作用下，液晶层16中的液晶分子扭转，将入射的偏振出射光旋转一定角度，从而改变偏振出射光的偏振方向。取向膜15上取向槽的方向决定了液晶分子的初始扭转角度，当开关信号施加的电场为低电压的关闭状态，则液晶分子维持为初始扭转角度；当开关信号施加的电场为高电压的开启状态时，液晶分子在电场作用下克服取向槽的束缚，达到一定的扭转角度。扭转角度的大小与电场大小和液晶特性有关。因此，该偏振调制装置10可以将出射光调制为偏振方向之间具有一定角度的两种偏振出射光。图2和图3示出了偏振方向相互垂直的两种偏振出射光，分别适用于不同的两幅双视眼镜20。
结合双视眼镜的使用，每副双视眼镜的镜片均包括偏振片，两个镜片的偏振方向相同，且与一种偏振出射光的偏振方向相同，则每副双视眼镜只能够允许与镜片具有相同偏振方向的一种图像画面的偏振出射光通过。通过一双视眼镜只能看到一种图像画面，多个观看者佩戴不同的双视眼镜，就能够看到不同的图像画面。当多种图像画面分时显示的切换频率较高时，由于图像画面在人眼中的暂留特性，使得观看者不会感觉到图像画面的切换，而是看到连续的图像画面。
图4为本发明实施例二提供的双视显示设备中偏振调制装置内位相差板的结构示意图，该偏振调制装置适用于显示器阵列区域性间隔显示两种图像画面的情况。该偏振调制装置包括偏振片和位相差板50；偏振片设置在显示器和位相差板50之间，将显示器的出射光调制为偏振出射光。该位相差板50包括第三透明基板(图中未示)，第三透明基板上间隔形成有与显示器分别显示两种图像画面的区域相对应的第一偏振调制区域51和第二偏振调制区域52，第一偏振调制区域51用于调制一种图像画面的偏振出射光以形成第一偏振出射光，第二偏振调制区域52用于调制另一种图像画面的偏振出射光以形成第二偏振出射光。优选的是第一偏振调制区域51为零相位差区域，第二偏振调制区域52为半波长相位差区域。
位相差板是一种光学器件，可以以玻璃等透明基板作为基板，形成位相差薄膜。位相差薄膜包括具有不同光学特性的零相位差区域薄膜和半波长相位差区域薄膜，两种区域可以呈条状间隔，也可以呈块状类似矩阵形式间隔，精度可以达到像素级别。显示器的出射光经过偏振片调制为具有设定方向的偏振出射光，偏振出射光经过零相位差区域的部分偏振方向不变，经过半波长相位差区域的部分偏振方向旋转90°，每种图像画面所对应产生的偏振出射光的偏振方向不变。只要在对应零相位差区域的像素里输入一种图像画面的信号，在半波长相位差区域对应的像素里输入另一种图像画面的信号，就可以使戴着偏振方向一致的两个镜片的观看者只看到一种图像信号。当两种图像画面的显示区域划分达到一定精度等级，就可以实现双视显示。
图5为本发明实施例三提供的双视显示系统的结构示意图，该系统包括显示器30，还包括本发明任意实施例所提供的双视显示设备，双视显示设备贴附在显示器30出射光线的一侧。该显示器30可以为任意常规的显示设备。
在本实施例中，优选的是显示器30周期性切换显示两种图像画面，且偏振调制装置10包括偏振片11、第一透明基板12和第二透明基板13；偏振片11设置在显示器30和第一透明基板12之间，将显示器30的出射光调制为偏振出射光；第一透明基板12和第二透明基板13相对的表面上分别形成有透明导电膜14；两个透明导电膜14相对的表面上还分别布设有取向膜15；两个取向膜15之间填充有液晶层16，液晶层16用于在透明导电膜14通入的开关信号驱动下周期性地扭转，周期性扭转与显示器30显示两种图像画面的切换周期性同步。
进一步的，显示器30优选为液晶显示面板，液晶显示面板包括对盒设置的阵列基板31和彩膜基板32，阵列基板31和彩膜基板32外分别贴附有偏振方向相互垂直的上偏振片33和下偏振片34，此时，可以直接采用彩膜基板32外的上偏振片33作为偏振调制装置10的偏振片11。由此提高双视显示系统的集成度。
图6为本发明实施例四提供的双视显示系统的结构示意图，该系统包括显示器30，还包括本发明任意实施例所提供的双视显示设备，双视显示设备的偏振调制装置贴附在显示器30出射光线的一侧。该显示器30可以为任意常规的显示设备，例如液晶显示器或等离子显示器(Plasma Display Panel，简称PDP)等。
优选的是在本实施例中，偏振调制装置10包括偏振片11和位相差板50；偏振片11设置在显示器30和位相差板50之间，将显示器30的出射光调制为偏振出射光。该位相差板50包括第三透明基板，第三透明基板上间隔形成有与显示器30分别显示两种图像画面的区域相对应的第一偏振调制区域51和第二偏振调制区域52，第一偏振调制区域51用于调制一种图像画面的偏振出射光以形成第一偏振出射光，第二偏振调制区域52用于调制另一种图像画面的偏振出射光以形成第二偏振出射光。优选的是第一偏振调制区域51为零相位差区域，第二偏振调制区域52为半波长相位差区域。
在该技术方案的基础上，显示器30也可以采用液晶显示面板，并直接采用彩膜基板外的上偏振片作为偏振调制装置的偏振片11。由此提高双视显示系统的集成度。
本发明通过在显示器前加设偏振调制装置，可以控制出射光的偏振方向，使不同观看者佩戴偏振方向不同的双视眼镜以观看不同的图像画面。在阵列区域性间隔显示多种图像画面时，每种图像画面都以阵列形式间隔显示，即呈多条状间隔，或多个块状的矩阵形式，实际上不必缩小整体图像画面的尺寸，能够保证良好的观看效果。该系统成本低廉，且双视眼镜不需额外控制电路即可看到双视效果。
本发明的技术方案不仅适用于串行式的显示图像画面，还适用于并行式偏光眼镜双视显示。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双视显示设备，包括：
偏振调制装置，设置在显示器与观看者之间，所述显示器根据输入的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示至少两种图像画面，所述偏振调制装置将各种图像画面的出射光分别调制为具有不同偏振方向的偏振出射光；
至少两副双视眼镜，每副双视眼镜镜片的偏振方向与一种偏振出射光的偏振方向相同;
其特征在于，所述显示器周期性切换显示两种图像画面，且所述偏振调制装置包括偏振片、第一透明基板和第二透明基板；所述偏振片设置在所述显示器和第一透明基板之间，将所述显示器出射光调制为偏振出射光；所述第一透明基板和第二透明基板相对的表面上分别形成有透明导电膜；两个所述透明导电膜相对的表面上还分别布设有取向膜；两个所述取向膜之间填充有液晶层，所述液晶层用于在所述透明导电膜通入的开关信号驱动下周期性地扭转，所述周期性扭转与显示器显示两种图像画面的切换周期性同步，所述液晶层用于将入射的偏振出射光旋转一定的角度，从而将偏振出射光转变为不同的偏振方向。
2.根据权利要求1所述的双视显示设备，其特征在于：
所述图像画面的种类为两种，所述不同偏振方向的偏振出射光分别为第一偏振出射光和第二偏振出射光；
所述第一偏振出射光和第二偏振出射光是偏振方向正交的两个线偏光，或者，所述第一偏振出射光和第二偏振出射光是偏振方向相反的左旋椭圆偏光和右旋椭圆偏光。
3.根据权利要求2所述的双视显示设备，其特征在于，还包括：视频流混编装置，与所述显示器相连，用于将提供给显示器的各种视频流进行混编，以便显示器根据混编的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示各种图像画面。
4.一种双视显示设备，包括：
偏振调制装置，设置在显示器与观看者之间，所述显示器根据输入的视频流周期性切换或阵列区域性间隔显示至少两种图像画面，所述偏振调制装置将各种图像画面的出射光分别调制为具有不同偏振方向的偏振出射光；
至少两副双视眼镜，每副双视眼镜镜片的偏振方向与一种偏振出射光的偏振方向相同;
其特征在于，所述显示器阵列区域性间隔显示两种图像画面，所述偏振调制装置包括偏振片和所述位相差板；所述偏振片设置在所述显示器和位相差板之间，将所述显示器的出射光调制为偏振出射光；所述位相差板包括第三透明基板，所述第三透明基板上间隔形成有与所述显示器分别显示两种图像画面的区域相对应的第一偏振调制区域和第二偏振调制区域，所述第一偏振调制区域用于调制一种图像画面的偏振出射光以形成第一偏振出射光，所述第二偏振调制区域用于调制另一种图像画面的偏振出射光以形成第二偏振出射光。
5.根据权利要求4所述的双视显示设备，其特征在于：所述第一偏振调制区域为零相位差区域，所述第二偏振调制区域为半波长相位差区域。
6.一种双视显示系统，包括显示器，其特征在于：还包括权利要求1～3任一所述的双视显示设备，所述双视显示设备的偏振调制装置贴附在所述显示器出射光线的一侧;
所述显示器周期性切换显示两种图像画面，且所述偏振调制装置包括偏振片、第一透明基板和第二透明基板；所述偏振片设置在所述显示器和第一透明基板之间，将所述显示器的出射光调制为偏振出射光；所述第一透明基板和第二透明基板相对的表面上分别形成有透明导电膜；两个所述透明导电膜相对的表面上还分别布设有取向膜；两个所述取向膜之间填充有液晶层，所述液晶层用于在所述透明导电膜通入的开关信号驱动下周期性地扭转，所述周期性扭转与显示器显示两种图像画面的切换周期性同步。
7.一种双视显示系统，包括显示器，其特征在于：还包括权利要求4或者5所述的双视显示设备，所述双视显示设备的偏振调制装置贴附在所述显示器出射光线的一侧;
所述显示器阵列区域性间隔显示两种图像画面，所述偏振调制装置包括偏振片和位相差板；所述偏振片设置在所述显示器和位相差板之间，将所述显示器的出射光调制为偏振出射光；所述位相差板包括第三透明基板，所述第三透明基板上间隔形成有与所述显示器分别显示两种图像画面的区域相对应的第一偏振调制区域和第二偏振调制区域，所述第一偏振调制区域用于调制一种图像画面的偏振出射光以形成第一偏振出射光，所述第二偏振调制区域用于调制另一种图像画面的偏振出射光以形成第二偏振出射光。
8.根据权利要求7所述的双视显示系统，其特征在于：所述第一偏振调制区域为零相位差区域，所述第二偏振调制区域为半波长相位差区域。
9.根据权利要求6或7或8所述的双视显示系统，其特征在于：
所述显示器为液晶显示面板，所述液晶显示面板包括对盒设置的阵列基板和彩膜基板，所述阵列基板和彩膜基板外分别贴附有偏振方向相互垂直的上偏振片和下偏振片，采用所述上偏振片作为所述偏振调制装置的偏振片。
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