CN102466906A - 一种可旋转显示的立体显示器 - Google Patents

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本发明提供一种可旋转显示的立体显示器,包括:线性菲涅耳透镜、液晶面板、包括若干微透镜的微透镜光栅阵列、点阵结构的固态光源阵列、同步驱动单元、图像源以及传感单元,所述固态光源阵列中对应每一微透镜的固态光源像素均以微透镜的中心划分为上下左右四个光源区,所述图像源通过同步驱动单元连接液晶面板和固态光源阵列,所述图像源为液晶面板提供帧序列的左右眼图像,传感单元感应显示器的放置角度并产生对应的指令给同步驱动单元,同步驱动单元在传感器发出的指令控制下根据左右眼图像的帧序列选择性控制所述上下左右四个光源区中之一所对应的固态光源像素开启,所述线性菲涅耳透镜用于将从微透镜光栅阵列分离出来的时序光路分别进行汇聚,实现图像的立体显示。

Description

一种可旋转显示的立体显示器
技术领域
本发明涉及三维立体显示技术,尤其涉及一种可旋转显示的立体显示器。
背景技术
随着多媒体技术的不断发展,用户对多媒体的要求也越来越高,希望能够体验更加流畅的三维立体(3D)画面的需求亟待解决。
人的肉眼在观看物体时,两只眼睛分别从两个角度来观看物体的,由于角度不同,看到的两幅画面有细微的差别,大脑将眼睛看到的两幅画面混合成一幅完整的画面,并根据它们的差别来感知空间信息,进而产生三维立体的视觉效果。
在多媒体技术领域,三维立体显示技术的种类非常多,应用比较多的主要分为眼镜式和裸眼式两种类型。眼镜式3D立体显示技术主要是通过佩戴开关眼镜或者偏光眼镜实现左右眼两路图像时序分离,从而为观察者双眼提供视差图像。裸眼式3D立体显示技术主要是通过光学组件实现光路分离,并为观察者左右眼分别提供图像,产生立体显示效果。
在一种裸眼式3D立体显示技术中,通过侧背光时序控制,及导光板、3D拉伸膜实现了光路的左右分离效果,从而使得观看者能够观看到立体图像,由于该技术观看视角较狭窄的因素,其在小型手持设备中得到一定程度的应用,例如手机、移动PC、手持影音终端等,但是,由于光路只能左右分离而不能上下分离,因此该技术尚不能实现转动屏幕90度角后的3D立体显示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可旋转显示的立体显示器,其不但可以提供裸眼3D显示,还可以在屏幕旋转后仍然提供3D显示。
本发明的技术方案如下:
一种可旋转显示的立体显示器,包括:线性菲涅耳透镜、液晶面板、微透镜光栅阵列、固态光源阵列、同步驱动单元、图像源以及传感单元,所述微透镜光栅阵列包括若干微透镜,所述固态光源阵列为点阵结构,其对应每一微透镜的固态光源像素均以微透镜的中心划分为上下左右四个光源区,所述图像源通过同步驱动单元连接液晶面板和固态光源阵列,所述图像源为液晶面板提供帧序列的左右眼图像,传感单元用于感应显示器的放置角度并产生对应的指令给同步驱动单元,所述同步驱动单元在传感器发出的指令控制下根据左右眼图像的帧序列选择性控制所述固态光源阵列中上下左右四个光源区中之一所对应的固态光源像素开启,所述线性菲涅耳透镜用于将从微透镜光栅阵列分离出来的时序光路分别进行汇聚。
所述的立体显示器,其中,所述线性菲涅耳透镜、液晶面板、微透镜光栅阵列以及固态光源阵列从上至下依次排列。
所述的立体显示器,其中,所述液晶面板、微透镜光栅阵列以及固态光源阵列从上至下依次排列,所述线性菲涅耳透镜位于液晶面板与微透镜光栅阵列之间。
所述的立体显示器,其中,所述固态光源阵列为无机发光二极管阵列或有机电致发光显示面板。
所述的立体显示器,其中,所述传感单元感应到显示器处于水平放置状态时向同步驱动单元发送指令,控制所述同步驱动单元在图像源向液晶面板发送奇数帧图像时控制固态光源阵列中的左光源区所对应的固态光源像素开启,并在图像源向液晶面板发送偶数帧图像时控制固态光源阵列中的右光源区所对应的固态光源像素开启。
所述的立体显示器,其中,所述传感单元感应到显示器处于垂直放置状态时向同步驱动单元发送指令,控制所述同步驱动单元在图像源向液晶面板发送奇数帧图像时控制固态光源阵列中的上光源区所对应的固态光源像素开启,并在图像源向液晶面板发送偶数帧图像时控制固态光源阵列中的下光源区所对应的固态光源像素开启。
所述的立体显示器,其中,所述上下左右光源区均包括一个固态光源像素。
所述的立体显示器,其中,所述上下左右光源区均包括若干固态光源像素。
所述的立体显示器,其中,所述左右两光源区分别与上下两光源区有至少一固态光源像素共用。
所述的立体显示器,其中,所述传感单元为陀螺仪。
上述可旋转显示的立体显示器中将固态光源阵列中对应微透镜光栅阵列中每一微透镜的固态光源像素均以微透镜的中心划分为上下左右四个光源区,由同步驱动单元根据左右眼图像的帧序列和传感单元发出的指令选择性控制所述固态光源阵列中上下左右四个光源区中之一所对应的固态光源像素开启,再由所述线性菲涅耳透镜将从微透镜光栅阵列分离出来的时序光路分别进行汇聚,从而使用户的左右眼分别观看到液晶面板显示的不同的图像帧,实现了图像的立体显示。
附图说明
图1为本发明一种可旋转显示的立体显示器较佳实施方式的结构示意图;
图2为本发明较佳实施方式中微透镜光栅阵列的平面结构示意图;
图3为本发明较佳实施方式中固态光源阵列的点阵结构示意图;
图4为本发明较佳实施方式中固态光源阵列与微透镜光栅阵列相匹配示意图;
图5a为本发明较佳实施方式中水平方向上单个微透镜与固态光源像素匹配示意图;
图5b为本发明较佳实施方式中垂直方向上单个微透镜与固态光源像素匹配示意图;
图6a为本发明另一实施方式中水平方向上单个微透镜与固态光源像素匹配示意图;
图6b为本发明另一实施方式中垂直方向上单个微透镜与固态光源像素匹配示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参考图1,本发明可旋转显示的立体显示器包括:线性菲涅耳透镜10、液晶面板20、微透镜光栅阵列30、固态光源阵列40、同步驱动单元50、图像源60以及传感单元70,所述线性菲涅耳透镜10、液晶面板20、微透镜光栅阵列30以及固态光源阵列40从上至下依次排列,所述图像源60通过同步驱动单元50连接液晶面板20和固态光源阵列40,所述传感单元70连接所述同步驱动单元50。
本发明所述图像源60的主要作用是提供给LCD面板帧序列的左右眼图像。
参考图2,所述微透镜光栅阵列30由通光孔径及浮雕深度为微米级的微透镜32组成。参考图3,所述的固态光源阵列40为点阵结构,主要目的是在液晶面板20显示奇偶帧图像时,固态光源阵列40也可实现相对应的奇偶列图案顺序发光,所述固态光源阵列40可为无机发光二极管阵列或有机电致发光显示面板(OLED)。
所述固态光源阵列40与微透镜光栅阵列30的匹配关系如图4所示,可以看出,与微透镜32的阵列匹配发光的固态光源像素位于图4所示的水平行42a和垂直列42b上,固态光源阵列40中其他水平行和垂直列在进行图像立体显示时处于关闭状态。这里所说的光源像素是指固态光源阵列40中的最小发光单元,即单一的无机发光二极管或OLED面板中的单一有机电致发光二极管。
参考图5为单个微透镜与固态光源匹配示意图,假定观看者将立体显示器水平角度放置观看时,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40的水平行42a的开关,例如,图5a中单个微透镜水平行中像素46和47的开关,在奇数帧时开启像素46的电源使其发光,其他像素的电源关闭,偶数帧时开启像素47的电源使其发光,其他像素的电源关闭,以此类推,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40的像素按照相对应的奇偶帧时序发光,同时由同步驱动单元50控制图像源60将图像的奇偶帧发送到液晶面板20进行显示,即可达到图像立体显示的目的。上述的固态光源像素即为固态光源阵列40中的单个发光二极管。
在本发明的另一实施例中所述固态光源阵列40与微透镜光栅阵列30匹配也可采取图6a和图6b中所示的方案,假定观看者将视频终端设备水平放置观看时,通过同步驱动单元50控制固态点阵光源水平行42a的开关,即图6a中单个微透镜垂直列中光源像素组46a和47a的开关控制,奇数帧时光源像素组46a的电源开启使其发光,其他像素的电源关闭,偶数帧时光源像素组47a的电源开启使其发光,其他像素的电源关闭,以此类推,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40的像素按照相对应的奇偶帧时序发光,同时由同步驱动单元50控制图像源60将图像的奇偶帧发送到液晶面板20进行显示,即可达到图像立体显示的目的。
在本发明的较佳是实例中所述传感单元70为陀螺仪,所述的传感单元70在立体显示器放置于不同角度时,发出指令使得同步驱动单元50控制固态光源阵列40的像素发光位置发声对应变化,从而实现旋转后的立体显示效果。例如,立体显示器水平放置时,传感单元70检测并记录立体显示器放置状态,并给出指令,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40中水平行42a的开关,即控制图5a中单个微透镜水平行中像素46和47的开关,奇数帧时像素46的电源开启发光,其他像素电源关闭,偶数帧时像素47的电源开启发光,其他像素电源关闭。当立体显示器沿观察面平行转动90度角后,传感单元70检测并记录立体显示器变化后的放置状态,并给出指令,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40垂直列42b的开关,即控制图5b中单个微透镜水平行中像素48和49的开关,奇数帧时像素48的电源开启发光,其他像素的电源关闭,偶数帧时像素49的电源开启发光,其他像素的电源关闭。以此类推,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40的像素按照相对应的奇偶帧时序发光,同时由同步驱动单元50控制图像源60将图像的奇偶帧发送到液晶面板20进行显示,即可达到图像立体显示的目的,且在立体显示器旋转后仍可进行立体显示。
若采用另一实施例中固态光源阵列40的匹配方案,则立体显示器水平放置时,传感单元70检测并记录立体显示器的放置状态,并给出指令,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40中水平行42a的开关,即控制图6a中单个微透镜水平行中像素组46a和47a的开关,奇数帧时像素组46a的电源开启发光,其他像素的电源关闭,偶数帧时像素组47a的电源开启发光,其他像素的电源关闭;在立体显示器沿观察面平行转动90度角后(垂直放置),传感单元70检测并记录立体显示器的放置状态,并给出指令,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40中垂直列行42b的开关,即控制图6b中单个微透镜水平行中像素组48a和49a的开关,奇数帧时像素组48a的电源开启发光,其他像素电源关闭,偶数帧时像素组49a的电源开启发光,其他像素电源关闭,以此类推,通过同步驱动单元50控制固态光源阵列40的像素按照相对应的奇偶帧时序发光,同时由同步驱动单元50控制图像源60将图像的奇偶帧发送到液晶面板20进行显示,即可达到图像立体显示的目的,且在立体显示器旋转后仍可进行立体显示。
综合上述两个实施方式可以看出,在本发明中是将固态光源阵列40中对应每一微透镜的固态光源像素均以微透镜32的中心划分为上下左右四个光源区,每一光源区包括一个或多个固态光源像素,所述同步驱动单元50根据左右眼图像的帧序列和传感单元70发出的指令选择性控制所述固态光源阵列40中上下左右四个光源区中之一所对应的固态光源像素开启,再由所述线性菲涅耳透镜10将从微透镜光栅阵列30分离出来的时序光路分别进行汇聚,从而使用户的左右眼分别观看到液晶面板20显示的不同的图像帧,实现了图像的立体显示。
本发明中所述线性菲涅耳透镜10的作用是将通过液晶面板20的从微透镜光栅分离出来的时序(即奇偶帧)光路分别汇聚到观看者的左右眼中。因此,观看者应当位于线性菲涅耳透镜10的焦平面附近,方能观看到舒适的3D立体显示图像。在本发明中所述线性菲涅耳透镜10也可以放置于液晶面板20和微透镜光栅阵列30之间,其结果是立体显示器的显示立体区域会有一定程度的缩减。在本发明中所述的液晶面板20应采用较高响应速率的液晶面板,一般情况下采用120Hz及以上频率的TFT液晶面板。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种可旋转显示的立体显示器,包括:线性菲涅耳透镜、液晶面板、微透镜光栅阵列、固态光源阵列、同步驱动单元、图像源以及传感单元,所述微透镜光栅阵列包括若干微透镜,所述固态光源阵列为点阵结构,其对应每一微透镜的固态光源像素均以微透镜的中心划分为上下左右四个光源区,所述图像源通过同步驱动单元连接液晶面板和固态光源阵列,所述图像源为液晶面板提供帧序列的左右眼图像,传感单元用于感应显示器的放置角度并产生对应的指令给同步驱动单元,所述同步驱动单元在传感器发出的指令控制下根据左右眼图像的帧序列选择性控制所述固态光源阵列中上下左右四个光源区中之一所对应的固态光源像素开启,所述线性菲涅耳透镜用于将从微透镜光栅阵列分离出来的时序光路分别进行汇聚。
2.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述线性菲涅耳透镜、液晶面板、微透镜光栅阵列以及固态光源阵列从上至下依次排列。
3.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述液晶面板、微透镜光栅阵列以及固态光源阵列从上至下依次排列,所述线性菲涅耳透镜位于液晶面板与微透镜光栅阵列之间。
4.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述固态光源阵列为无机发光二极管阵列或有机电致发光显示面板。
5.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述传感单元感应到显示器处于水平放置状态时向同步驱动单元发送指令,控制所述同步驱动单元在图像源向液晶面板发送奇数帧图像时控制固态光源阵列中的左光源区所对应的固态光源像素开启,并在图像源向液晶面板发送偶数帧图像时控制固态光源阵列中的右光源区所对应的固态光源像素开启。
6.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述传感单元感应到显示器处于垂直放置状态时向同步驱动单元发送指令,控制所述同步驱动单元在图像源向液晶面板发送奇数帧图像时控制固态光源阵列中的上光源区所对应的固态光源像素开启,并在图像源向液晶面板发送偶数帧图像时控制固态光源阵列中的下光源区所对应的固态光源像素开启。
7.根据权利要求1、5或6中任一权利要求所述的立体显示器,其特征在于:所述上下左右光源区均包括一个固态光源像素。
8.根据权利要求1、5或6中任一权利要求所述的立体显示器,其特征在于:所述上下左右光源区均包括若干固态光源像素。
9.根据权利要求8所述的立体显示器,其特征在于:所述左右两光源区分别与上下两光源区有至少一固态光源像素共用。
10.根据权利要求1所述的立体显示器,其特征在于:所述传感单元为陀螺仪。
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