CN102478730B - 偏光式3d显示装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏光式3D显示装置及系统，其系统包括：进行图像信号扫描生成圆偏振光的偏光式3D显示装置，以及接收所述圆偏振光的圆偏光眼镜；该偏光式3D显示装置在进行图像信号扫描的过程中，光阀液晶进行旋转，并依据偏光板与光阀之间设置的角度，得到光阀出射的圆偏振光；该圆偏光眼镜具有左右两个的眼镜片，该眼镜片由一张1/4λ波片和一张偏光板贴合而成，分别用于接收偏振态方向相反的圆偏振光。因此，配合该圆偏光眼镜，在接收到光阀出射的是圆偏振光，在观看者头部晃动时不会产生马吕斯定律所描述的消光现象，因此能够避免观看者左右旋转头部，产生消光的现象，改善观看效果，提高观看者的观看体验。

Description

偏光式3D显示装置及系统

技术领域

本发明涉及3D显示领域，更具体的说，是涉及一种偏光式3D显示装置及系统。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，多媒体显示技术也得到了快速的发展，使人们在观赏视频或影片时候的感受清楚而真实，为了跟进一步的增强人们的观影体验，更加真实、清晰的显示技术，即3D显示技术也随之快速发展起来了。

3D显示技术利用了人的双眼视差原理，即人左右眼分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前-后、上-下、左-右、远-近等立体方向效果的影像，使人们在观看影片或视频的时候如身临其境。为了在平面显示器件上实现这种立体效果，需要将左右眼图像分开。当前，3D显示技术主要分为眼镜式和裸眼式两大类。裸眼3D目前主要用于公用商务场合，而在家用消费领域，则多采用3D眼镜。其中，需要配合3D眼镜使用的方案有分色、分光和分时法3种。

现在最常用的是分时法，主要是主动快门式3D显示方式，利用左右眼图像以时间为序，交替显现，配合快门眼镜得到立体图像，但是这种方案的快门眼镜不仅价格昂贵、重量重、需要额外的红外线接收器、还会产生电磁波，特别是搭配眼镜后显示画面亮度非常低（只有显示器亮度的约7%），长时间佩戴容易疲劳，产生头晕感。为解决上述问题，现有技术中又提出了一种主动偏光式3D显示方案，其原理同样是利用分时显示的方法，如图1所示，现有技术的方案的结构包括背光源1，偏光板2，显示面板3，偏光板4，光阀5（光阀为TN光阀），在传统的120Hz倍频面板前加贴一层TN（Twisted Nematic扭曲向列）模式的液晶光阀，配合线偏光眼镜6，达到区分左右眼图像的目的，以主动控制出射光的偏振态，使左右眼画面分时以偏振方向相互正交的两种线偏振状态出射，其原理参见图2，图中包括偏光板4、光阀5的下基板7、光阀5的上基板8和线偏光眼镜6，以及表示光阀不加电时透射光的偏射方向的S1，表示光阀加电时透射光的偏射方向S2和表示配向膜摩擦方向I1。该方案不仅可以保证影片或视频的分辨率无损，而且采用普通的3D偏光眼镜，成本更低，亮度更高。

但是，采用上述现有技术的主动偏光式3D显示方案，由于左右眼图像从显示器面板出射的是相互正交的线偏光，而眼镜左右眼镜片是对应的检偏器，如果观看者左右旋转头部，根据马吕斯定律将产生消光现象，画面将变暗影响观看效果，同时，因为对观影者自身观影时的要求非常高，从而降低了观影者的观影体验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种偏光式3D显示装置及系统，以克服现有技术中因为人为原因容易出现消光现象，进而降低观看者观影体验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种偏光式3D显示装置，包括：底层的背光源，以及设置于所述背光源上的显示单元，所述显示单元包括：依次设置的第一偏光板、显示面板、第二偏光板、第一光阀和第二光阀；

所述第一光阀和第二光阀由具有IT0透明导电玻璃的基板构成，所述基板上设有配向膜，并分为上基板和下基板；所述第二偏光板的透振方向与水平方向形成一定角度，所述第一光阀贴合于所述第二偏光板上，其上、下基板的配向膜摩擦方向与第二偏光板的透振方向成45度（或135度），第二光阀贴合于所述第一光阀上，其上、下基板的配向膜摩擦方向与第一光阀的上、下基板的配光膜方向正交；

在关闭所述背光源进行图像信号扫描的过程中，即所述光阀进行旋转的过程中，得到所述光阀出射的圆偏振光。

优选的，所述光阀由3张或4张基板构成。

优选的，所述基板包括：两块IT0透明导电玻璃，以及设置于IT0之间的液晶，所述液晶与所述配向膜的摩擦方向一致，由下至上平行排列。

优选的，所述第二偏光板的透振方向与水平方向成135度、90度、45度或0度。

一种偏光式3D显示装置，包括：底层的背光源，以及设置于所述背光源上的显示单元，所述显示单元包括：下偏光板、上偏光板和设置于上偏光板上的第三光阀；

所述第三光阀由上基板、中基板、下基板和上、下基板上的两层液晶构成，所述上基板的上侧面、中基板两侧面和下基板的下侧面上镀有IT0，在所述IT0上设置配向膜；所述上偏光板的透振方向与水平方向形成一定角度，所述第三光阀贴合于所述上偏光板上，所述第三光阀的下基板和中基板的下侧面的配向膜的摩擦方向均与该上偏光板透振方向成45度（或135度），所述第三光阀的上基板和中基板的上侧面的配向膜摩擦方向均与光阀的下基板的配向膜摩擦方向正交。

在关闭所述背光源进行图像信号扫描的过程中，即所述第三光阀进行旋转的过程中，得到所述第三光阀出射的圆偏振光。

优选的，所述上偏光板的透振方向与水平方向成135度、90度、45度或0度。

优选的，所述基板上的IT0刻蚀出行阵列电极，所述IT0分为n个行区；

所述n个行区上的两层液晶分为奇数行和偶数行，所述奇数行和偶数行上的电极在驱动的过程中可以同步进行控制，也可以由上至下进行扫描控制。

一种偏光式3D显示系统，包括：进行图像信号扫描生成圆偏振光的偏光式3D显示装置，以及接收所述圆偏振光的圆偏光眼镜；

所述偏光式3D显示装置中包括：显示单元包括：依次设置的第一偏光板、显示面板、第二偏光板、第一光阀和第二光阀的偏光式3D显示装置或显示单元包括：下偏光板、上偏光板和设置于上偏光板上的第三光阀的偏光式3D显示装置；在进行图像信号扫描的过程中，光阀的液晶进行旋转，并依据偏光板与光阀之间设置的角度，得到光阀出射的圆偏振光；

所述圆偏光眼镜包括：左右两个的眼镜片，所述眼镜片由一张1/4λ波片（或3/4λ波片）和一张偏光板贴合而成，所述左右两个眼镜片上的波片光学轴方向和偏光板的透振方向形成一定角度，分别用于接收偏振态方向相反的圆偏振光。

优选的，当所述偏光式3D显示装置为显示单元包括：依次设置的第一偏光板、显示面板、第二偏光板、第一光阀和第二光阀的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片上的波片的光学轴相互平行，且平行于所述第一光阀（或第二光阀）中的液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片上的偏光板的透振方向相互垂直；所述左眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成45度（或135度）；所述右眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成135度（或45度）。

优选的，当所述偏光式3D显示装置为显示单元包括：依次设置的第一偏光板、显示面板、第二偏光板、第一光阀和第二光阀的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片上的波片的光学轴相互垂直，其中，所述左眼镜片的波片的光学轴平行于所述第一光阀（或第二光阀）中的液晶光轴，所述右眼镜片的波片的光学轴平行于所述第二光阀（或第一光阀）中的液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互平行；所述左眼镜片的偏光板的透振方向与其波片的光学轴成45度（或135度）；右眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成135度（或45度）。

优选的，当所述偏光式3D显示装置为显示单元包括：下偏光板、上偏光板和设置于上偏光板上的第三光阀的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片的波片的光学轴相互平行，且平行于所述第三光阀的第一层（或第二层）液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互垂直；所述左眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成45度（或135度）；所述右眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成135度（或45度）。

优选的，当所述偏光式3D显示装置为显示单元包括：下偏光板、上偏光板和设置于上偏光板上的第三光阀的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片的波片的光学轴相互垂直，其中，左眼镜片的波片的光学轴平行于所述第三光阀的第一层（或第二层）液晶的光轴，右眼镜片的波片的光学轴平行于所述第三光阀的第二层（或第一层）液晶的光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互平行；所述左眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成45度（或135度）；所述右眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成135度（或45度）。

优选的，所述偏光式3D显示装置中的光阀的IT0上刻蚀有行阵列电极，所述IT0分为n个行区；

所述n个行区上的两层液晶分为奇数行和偶数行，所述奇数行和偶数行上的电极在驱动的过程中可以同步进行控制，也可以由上至下进行扫描控制。

优选的，在所述系统处于主动偏光的工作模式下：

背光源依据其时序，在进行每一帧图像信号扫描时关断，在图像信号扫描完成进入消隐期时打开；

其中，当显示左眼图像信号时，所述光阀的第一液晶所有区和第二液晶所有区所处的关断或打开状态相反；

当显示右眼图像信号时，所述光阀的第一液晶所有区和第二液晶所有区所处的关断或打开状态与显示左眼图像信号时相反。

优选的，当所述系统处于被动偏光模式下时：

背光源依据其时序，在进行每一帧图像信号扫描时关断，在图像信号扫描完成进入消隐期时打开；

其中，当显示左右眼图像信号时，所述光阀的第一液晶奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态相反，所述第二液晶奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态与所述第一液晶奇数行区和偶数行区所处状态相反。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种偏光式3D显示装置及系统，通过利用偏光板和光阀之间所设置的相对角度，在将左右眼图像分开的过程中，即对左右眼图像信号扫描的过程中，光阀进行旋转，并得到出射的左右偏振态方向相反的圆偏振光，同时可以配合相应的圆偏光眼镜得到3D视觉，使观看者如身临其境。通过采用本发明的装置及系统，因为光阀出射的是圆偏振光，在观看者头部晃动时并不会产生马吕斯定律所描述的消光现象，因此能够避免观看者左右旋转头部，产生消光的现象，改善观看效果，提高观看者的观看体验；同时，采用本发明所公开的装置及系统，不仅可以兼容快门眼镜、而且也适用于主动偏光和被动偏光的3D信号源，进一步扩展了本发明公开的装置及系统的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术主动偏光立体显示系统结构示意图；

图2为现有技术主动偏光立体显示系统光学原理示意图；

图3为本发明实施例一公开的一种偏光式3D显示装置结构示意图；

图4为本发明实施例一公开的一种偏光式3D显示装置光学原理示意图；

图5为本发明实施例二公开的一种偏光式3D显示装置结构示意图；

图6为本发明实施例二公开的一种偏光式3D显示装置上的光阀结构示意图；

图7为本发明实施例三公开的主动偏光模式下的时序图；

图8为本发明实施例三公开的一种偏光式3D显示系统结构示意图；

图9为本发明实施例三公开的一种偏光式3D显示系统光学原理示意图；

图10A为本发明实施例四公开的一种偏光式3D显示系统结构示意图；

图10B为本发明实施例四公开的圆偏光眼镜的结构示意图；

图11A为本发明实施例二公开的IT0电极结构，以及实现主动偏光3D功能的示意图；

图11B为本发明实施例二公开的实现被动偏光3D功能的示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下：

3D：三维立体；

TFT面板：Thin film Transistor，薄膜晶体管面板；

TN模式：Twisted Nematic，扭曲向列模式；

IT0玻璃：表示透明导电玻璃；

VBI：Vertical Blanking Interval，消隐期；

LED：Light Emitting Diode，发光二极管。

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，所描述的实施例仅仅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做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。

在本发明实施例公开的装置及系统中，主要利用背光源、偏光板、显示面板和具有液晶层的光阀之间的相互作用，并设置偏光板与光阀之间的相对角度，在进行图像扫描的过程中，光阀进行旋转，即光阀液晶进行旋转时，出射出圆偏振光，所谓圆偏振光是指光的电矢量末端在垂直于传播方向的平面上描绘的轨迹为一圆的偏振光，然后，再配合对应的偏光眼镜接收该圆偏振光，得到相应的3D视觉。为使该技术方案更加清楚，下面列举实施例进行详细说明。

实施例一

请参阅附图3，为本发明实施例公开一种偏光式3D显示装置，主要包括：背光源101、第一偏光板102、显示面板103、第二偏光板104、第一光阀105和第二光阀106。

背光源101位于该装置的最底层，即位于该装置的显示单元的后方。该装置的显示单元则由第一偏光板102、显示面板103、第二偏光板104、第一光阀105和第二光阀106构成。

其中，第一光阀105和第二光阀106由基板（图中未标示）构成。如图4中所示，基板分为上基板1071和下基板1072，并且基板上设有配向膜（图中未标示），即在上基板1071和下基板1072上都设有配向膜。

如图3和图4中所示，第二偏光板104的透振方向与水平方向形成一定角度，在本实施例中表示为45°。第二偏光板104与第一光阀105及第二光阀106紧密贴合，且第一光阀105上基板1071、下基板1072的配向膜摩擦方向均与第二偏光板104的透振方向成45°；第二光阀106贴合于所述第一光阀105上，并且第二光阀106上的上基板1071、下基板1072的配向膜摩擦方向均与第一光阀105上的上基板1071、下基板1072的配光膜方向正交。（在图4中I1表示配向膜摩擦方向，I2表示透射光偏振方向）。

需要说明的是，本发明关于第二偏光板104的透振方向与水平方向所成角度并仅限于实施例中给出的45°，也可以与水平方向成90°，或者与水平方向成0°。

此外，关于基板的结构，基板由两块IT0玻璃中间加夹有快速响应的液晶构成。并且在IT0层的上面配置或涂抹上配向膜，使基板其具有一定的摩擦方向，位于基板上的液晶分子的方向与基板上下基板的配向膜的摩擦方向一致，若上下基板的配向膜的摩擦方向一致，则液晶由下至上平行排列。需要说明的是，在靠近光阀基板的液晶分子的沿长轴的方向与光阀基板平面形成一定的夹角（即预倾角）。但是，液晶分子长轴在光阀基板上的投影，仍然平行于该基板的配向膜的摩擦方向。

在本发明公开的该偏光式3D显示装置中，如图3和图4所示，第一光阀105和第二光阀106分别具有两种状态：打开和关断状态。打开状态是指光阀两个基板的IT0电极加有电压的状态，而关断状态是指光阀两个基板的IT0电极没有加电压的状态。

上述光阀在打开状态时，不会改变入射光的偏振态；在关断状态时，上述光阀相当于一个主轴平行于第二偏光板104透振方向的单轴双折射晶体，即称为“波片”。其中，入射光阀的线偏振光经过该“波片”后的偏振态取决于液晶的双折射率Δn和光阀的盒厚d，通过设置适当的Δn*d，使得第一光阀105和第二光阀106都相当于1/4λ波片的作用，这样两个“波片”的主光轴正交，使得第一光阀105，以及第二光阀106在关断和打开状态之间不同组合时，可以使出射光的偏振态变为方向相反的圆偏振光。需要说明的是，在本发明公开的实施例中，第一光阀105和第二光阀106采用整面IT0电极，在显示区域IT0电极不做分区域控制，即整面IT0各点电位一致。

此外，在本发明公开的该实施例中，当第一光阀105关断、第二光阀106打开时，显示左眼图像；当第一光阀105打开、第二光阀106关断时，显示右眼图像。由于在进行左右眼图像信号传输切换的过程中，存在一个左右眼图像内容同时出现在屏幕上的过程，而在这个过程中光阀中的液晶还没有完全旋转到位，左右眼图像会有一定程度被另一只眼睛看到，从而产生一定的串扰。

因此，在采用本发明实施例公开的偏光式3D显示装置时，在图像信号进行扫描的过程中，即左右眼图像切换和光阀液晶进行旋转的过程中，关闭背光源101，即依据背光的时序，（请参阅图7，在各个时序图中，101对应背光源，108对应第一液晶显示器（位于第一光阀105上），109对应第二液晶显示器（位于第二光阀106上），L1、R1、L2和R2对应左右眼图像信号数据），背光源101在每一帧图像信号扫描的过程中关断，在信号扫描完成进入VBI时打开。具体时序描述如下：每一帧数据，自第一液晶显示器108的行扫描（Gate IC）扫描第一行第一个子像素开始，背光源101处于关闭状态，直到Gate IC扫描最后一行（以1080p分辨率为例就是第1080行）扫描完成，这时第一层液晶显示器109进入消隐期（VBI），背光源101打开，直到下一帧第二液晶显示器109扫描第一行第一个子像素开始，背光源101再次处于关闭状态，按此循环。不仅可以有效的避免串扰的同时，还可以得到第二光阀106出射的圆偏振光，因此，在观看者头部晃动时不会有马吕斯定律所描述的消光现象产生，使观看效果更优，进一步提高了观看者的观影体验。

需要说明的是，在本发明公开的实施例中，第一光阀105和第二光阀106可以由3张或4张基板构成。

实施例二

请参阅附图5，为本发明公开的另一种偏光式3D显示装置，主要包括：背光源201、下偏光板202、上偏光板203和第三光阀204。

背光源201为LED，位于该装置的最底层，即位于该装置的显示单元的后方。该装置的显示单元为TN模式的T面板，该TN模式的TFT面板由下偏光板202、上偏光板203和第三光阀204构成。

如图5和图6所示，第三光阀204的结构为3张基板2层液晶结构。3张基板均为IT0玻璃，其中，3张基板分别为下基板2041、中基板2042和上基板2043；2层液晶为上、下基板上的两层液晶（图中未标示）。在下基板2041的上侧面、中基板2042的两侧面和上基板2043的下侧面分别镀有IT0（图中为标示），并且在各个IT0上设置有配向膜(PI层)。

该第三光阀204的下基板2041和中基板2042的下侧面的配向膜的摩擦方向均与该上偏光板203透振方向成45度（或135度），并且该第三光阀204的上基板2043和中基板2042的上侧面的配向膜摩擦方向均与该第三光阀的下基板2041的配向膜摩擦方向正交。

第三光阀204的下基板2041和中基板2042的下侧面的配向膜摩擦方向均为0°（图6中用I3表示），上基板2043和中基板2042的上侧面的配向膜摩擦方向均为90°（图6中I4表示）；设置于该第三光阀204下基板2041与中基板2042之间的第一层液晶的光轴方向均为0°（图6中用I101表示）；设置于该第三光阀204上基板2043与中基板2042之间的第二层液晶的光轴方向为90°（图6中用I102表示）。

此外，上偏光板203的透振方向与水平方向形成一定角度，第三光阀204贴合于该上偏光板203上，需要说明的是在本发明公开该实施例中该角度为45°。

另外，在本发明所公开的该装置中，关于上偏光板203的透振方向与水平方向所成角度并不仅限于实施例中给出的45°，也可以为任意方向。

请参阅图11中IT0的电极结构，设置于上述图5所示的第三光阀204基板上的IT0，在本发明公开的实施例中刻蚀出行阵列电极205，将上述整个基板的IT0分成n个行区，n是面板的垂直分辨率，例如n=1080。相应的第一层液晶206和第二层液晶207也被分为了n个行区。这n个行区的两层液晶再分成奇数行和偶数行区分别控制，每层液晶所有的奇数行（偶数行）电极可以连接在一起同步控制，也可以由上至下扫描控制。在本发明公开的实施例中是同步控制。每个区的液晶分为两种状态：打开(on)和关断（off），打开是指在IT0电极上加驱动电压，关断是指在IT0电极上不加驱动电压。

需要说明的是，上述本发明公开的该实施例中的装置，可以工作于两种模式下：一是主动偏光模式；二是被动偏光模式。

主动偏光模式下的工作方式：

请参阅附图5和附图11A，左右眼3D数据信号以时间为序进入该装置的显示器件进行显示，例如频率为120Hz，其中60Hz为左眼信号，60Hz为右眼信号。当显示左眼信号L时，第三光阀204的第一层液晶206所有区都关断，第二层液晶207所有区都打开；当显示右眼信号R时，第三光阀204的第一层液晶206所有区都打开，第二层液晶207所有区都关断。这样显示左眼信号时，经过第三光阀204出射的光为左旋圆偏振光（所谓左旋圆偏振光是指：当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为

的两平面偏振光叠加后可合成光矢量有规则变化，即迎着光传播方向看光的电矢量振动方向沿逆时针圆形轨迹变化的圆偏振光）；而显示右眼信号时，经过第三光阀204出射的光为右旋圆偏振光（所谓右旋圆偏振光是指：当传播方向相同，振动方向相互垂直且相位差恒定为

的两平面偏振光叠加后可合成光矢量有规则变化，即迎着光传播方向看光的电矢量振动方向沿顺时针圆形轨迹变化的圆偏振光）。由于在进行左右眼图像信号传输切换的过程中，存在一个左右眼图像内容同时出现在屏幕上的过程，而在这个过程中光阀中的液晶还没有完全旋转到位，左右眼图像会有一定程度被另一只眼睛看到，从而产生一定的串扰。

因此，在采用本发明实施例公开的偏光式3D显示装置时，在图像信号进行扫描的过程中，即左右眼图像切换和光阀液晶进行旋转的过程中，关闭背光源，即依据背光源的时序，背光源201在每一帧图像信号扫描的过程中关断，在信号扫描完成进入VBI时打开。不仅可以有效的避免串扰的同时，还可以得到第三光阀204出射的圆偏振光，因此，在观看者头部晃动时不会有马吕斯定律所描述的消光现象产生，使观看效果更优，进一步提高了观看者的观影体验。

被动偏光模式下的工作方式：

请参阅附图5和附图11B，左右眼3D数据信号同时进入显示器件进行分空间显示，当显示左右眼图像信号时，光阀204的第一液晶206奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态相反，第二液晶207奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态与第一液晶206奇数行区和偶数行区所处的状态相反。

例如频率为60Hz，偶数行像素为左眼信号，奇数行像素为右眼信号。当显示时，第三光阀204的第一层液晶206奇数行区关断，偶数行区打开；第二层液晶207奇数行区打开，偶数行区关断；这样偶数行像素显示左眼信号，发出的光经过第三光阀204出射的光为左旋圆偏振光；奇数行像素显示右眼信号，经过第三光阀204出射的光为右旋圆偏振光。这里只是举例说明其中一种情况，当然也存在其他可行的搭配。例如也可以使偶数行像素为右眼信号，奇数行像素为左眼信号。只要能将左右眼信号分别形成旋转方向相反的两种圆偏振光，再通过左右眼圆偏光镜片分别接收相应的圆偏光即可。

在图像信号进行扫描的过程中，即左右眼图像切换和光阀液晶进行旋转的过程中，依据背光源的时序（请参阅图7），背光源在每一帧图像信号扫描的过程中关断，在信号扫描完成进入VBI时打开。不仅可以有效的避免串扰的同时，还可以得到第三光阀204出射的圆偏振光，因此，在观看者头部晃动时不会有马吕斯定律所描述的消光现象产生，使观看效果优于现有技术，进一步提高了观看者的观影体验。

此外，在本发明实施例公开的装置中，基板上的IT0采用行阵列电极，两层液晶的奇偶行区可分别独立控制，可以实现主动偏光和被动偏光两种工作模式。同时兼容主动偏光和被动偏光的3D信号源，使得应用本发明的3D系统的片源适应性更广。

上述本发明公开的实施例中详细描述了一种偏光式3D显示装置，基于该装置，上述本发明还公开了一种偏光式3D显示系统，在该系统中主要包括：进行图像信号扫描生成圆偏振光的偏光式3D显示装置，以及接收所述圆偏振光的圆偏光眼镜。

其中，偏光式3D显示装置可以是实施例一中公开的偏光式3D显示装置，也可以是实施例二中公开的偏光式3D显示装置，两者都采用偏光板，以及与偏光板设定一定角度的光阀。并且所使用的光阀具有IT0和液晶，以及对光阀上的配向膜的摩擦方向进行设定。在进行图像信号扫描的过程中，光阀液晶进行旋转，并依据偏光板与光阀之间设置的角度，得到光阀出射的圆偏振光；

其中，圆偏光眼镜包括：左右两个的眼镜片，该眼镜片由一张1/4λ波片（或3/4λ波片）和一张偏光板贴合而成，所述左右两个眼镜片上的波片光学轴方向和偏光板的透振方向有所不同，分别用于接收偏振态方向相反的圆偏振光。

下面根据偏光式3D显示装置的不同，举例进行详细说明。

实施例三

请参阅附图8，当偏光式3D显示装置为实施例一中所描述的装置时，该系统主要包括：偏光式3D显示装置301和圆偏光眼镜302。

其中，偏光式3D显示装置301包括：背光源101、第一偏光板102、显示面板103、第二偏光板104、第一光阀105和第二光阀106。其结构与功能均与实施例一中所描述的偏光式3D显示装置一致，这里不再赘述。

而圆偏光眼镜302则由左眼镜片3021和右眼镜片3022构成。如图图8和图9所示，上述眼镜片由一张1/4λ波片303和一张偏光板304贴合而成。其中波片303的光学轴方向和偏振片304的透振方向的设置有多种组合。在本发明实施例公开的该实施例中，当偏光式3D显示装置301上的第一光阀105关断，第二光阀106打开时，显示左眼图像；当第一光阀105打开，第二光阀106断时，显示右眼图像。那么在本实施例中，圆偏光眼镜302上的眼镜片中波片303的光学轴方向和偏振片304的透振方向的设置可以进行如下设置：

左眼镜片3021的波片303光轴与第一光阀105的光轴（光轴即第一光阀105上下基板的配向膜的摩擦方向，因光阀相当于波片的功能，这个波片的光轴为液晶分子的长轴方向即配向膜的摩擦方向，为描述方便，称这一方向为光阀2的光轴方向）一致，左眼镜片3021的偏光板304的透振方向与第二偏光板104正交；右眼镜片3022的波片303光轴与第二光阀106的光轴方向一致，右眼镜片3022的偏光板304的透振方向也与第二偏光板104正交。

在采用本发明实施例公开的偏光式3D显示系统时，在图像信号进行扫描的过程中，即左右眼图像切换和光阀液晶进行旋转的过程中，关闭背光源，即依据背光的时序，在每一帧图像信号扫描的过程中关断，在信号扫描完成进入VBI时打开。不仅可以有效的避免串扰的同时，还可以得到第二光阀106出射的圆偏振光，并经由圆偏光眼镜302接收，将左右眼图像分开使观看者的左右眼看到，并且，在观看者头部晃动时不会有马吕斯定律所描述的消光现象产生，使观看效果更优，进一步提高了观看者的观影体验。

实施例四

请参阅附图10A和图10B，当偏光式3D显示装置为实施例二中所描述的装置时，该系统主要包括：偏光式3D显示装置401和圆偏光眼镜402。

其中，偏光式3D显示装置401包括：背光源201、下偏光板202、上偏光板203和第三光阀204。其结构与功能均与实施例二中所描述的偏光式3D显示装置一致，这里不再赘述。

而圆偏光眼镜402则由左眼镜片4021和右眼镜片4022构成。上述眼镜片由一张1/4λ波片403和一张偏光板404贴合而成。其中波片403的光学轴方向和偏振片404的透振方向的设置可以进行如下设置：

该圆偏光眼镜402上的左眼镜片4021上的波片403光学轴方向与第三光阀204的第一层液晶光轴一致，其左眼镜片4021上的偏光板404的透振方向与上偏光板203的透振方向一致；圆偏光眼镜上402的右眼镜片4022上的波片403光学轴方向与第三光阀204中的第二层液晶光轴一致，其右眼镜片4022上偏光板404的透振方向与上偏光板203的透振方向一致。

需要说明的是，在上述本发明公开的实施例中，圆偏光眼镜的左右眼镜片上的波片可以是1/4λ波片，也可以是3/4λ波片，本发明并不仅限于1/4λ波片。

上述本发明公开的该实施例中的系统，同样可以工作于两种模式下：一是主动偏光模式；二是被动偏光模式。

在主动偏光模式或被动偏光模式下：第三光阀204出射的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，分别经由圆偏光眼镜402接收，将左右眼图像分开使观看者的左右眼看到，并且，在观看者头部晃动时不会有马吕斯定律所描述的消光现象产生，使观看效果更优，进一步提高了观看者的观影体验；同时，同时兼容快门眼镜、主动偏光和被动偏光的3D信号源，使得应用本发明的3D系统的片源适应性更广。

综上所述：

通过本发明实施例公开的装置及系统，通过利用偏光板和光阀之间所设置的相对角度，在将左右眼图像分开的过程中，即对左右眼图像信号扫描的过程中，光阀进行旋转，并得到出射的左右偏振态方向相反的圆偏振光，同时可以配合相应的圆偏光眼镜得到3D视觉，使观看者如身临其境。而且，由于光阀出射的是圆偏振光，在观看者头部晃动时并不会产生马吕斯定律所描述的消光现象，因此能够避免观看者左右旋转头部，产生消光的现象，改善观看效果，提高观看者的观看体验；同时，采用本发明所公开的装置及系统，不仅可以兼容快门眼镜、而且也适用于主动偏光和被动偏光的3D信号源，进一步扩展了本发明公开的装置及系统的使用范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种偏光式3D显示装置，其特征在于，包括：底层的背光源，以及设置于所述背光源上的显示单元，所述显示单元包括：依次设置的第一偏光板、显示面板、第二偏光板、第一光阀和第二光阀；

所述第一光阀和第二光阀由具有IT0透明导电玻璃的基板构成，所述基板上设有配向膜，并分为上基板和下基板；所述第二偏光板的透振方向与水平方向形成一定角度，所述第一光阀贴合于所述第二偏光板上，其上、下基板的配向膜摩擦方向与第二偏光板的透振方向成45度或135度，第二光阀贴合于所述第一光阀上，其上、下基板的配向膜摩擦方向与第一光阀的上、下基板的配光膜方向正交；

在关闭所述背光源进行图像信号扫描的过程中，即所述光阀进行旋转的过程中，得到所述光阀出射的圆偏振光。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光阀由3张或4张基板构成。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基板包括：两块IT0透明导电玻璃，以及设置于IT0之间的液晶，所述液晶与所述配向膜的摩擦方向一致，由下至上平行排列。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二偏光板的透振方向与水平方向成135度、90度、45度或0度。

5.一种偏光式3D显示装置，其特征在于，包括：底层的背光源，以及设置于所述背光源上的显示单元，所述显示单元包括：下偏光板、上偏光板和设置于上偏光板上的第三光阀；

所述第三光阀由上基板、中基板、下基板和上、下基板上的两层液晶构成，所述上基板的上侧面、中基板两侧面和下基板的下侧面上镀有IT0，在所述IT0上设置配向膜；所述上偏光板的透振方向与水平方向形成一定角度，所述第三光阀贴合于所述上偏光板上，所述第三光阀的下基板和中基板的下侧面的配向膜的摩擦方向均与该上偏光板透振方向成45度或135度，所述第三光阀的上基板和中基板的上侧面的配向膜摩擦方向均与所述第三光阀的下基板的配向膜摩擦方向正交在关闭所述背光源进行图像信号扫描的过程中，即所述第三光阀进行旋转的过程中，得到所述第三光阀出射的圆偏振光。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述上偏光板的透振方向与水平方向成135度、90度、45度或0度。

7.根据权利要求1或权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基板上的IT0刻蚀出行阵列电极，所述IT0分为n个行区，所述n是面板的垂直分辨率；

所述n个行区上的两层液晶分为奇数行和偶数行，所述奇数行和偶数行上的电极在驱动的过程中同步进行控制，或者由上至下进行扫描控制。

8.一种偏光式3D显示系统，其特征在于，包括：进行图像信号扫描生成圆偏振光的偏光式3D显示装置，以及接收所述圆偏振光的圆偏光眼镜；

所述偏光式3D显示装置中包括：权利要求1所述的偏光式3D显示装置或权利要求5所述的偏光式3D显示装置；在进行图像信号扫描的过程中，光阀的液晶进行旋转，并依据偏光板与光阀之间设置的角度，得到光阀出射的圆偏振光；

所述圆偏光眼镜包括：左右两个的眼镜片，所述眼镜片由一张1/4λ波片或3/4λ波片和一张偏光板贴合而成，所述左右两个眼镜片上的波片光学轴方向和偏光板的透振方向形成一定角度，分别用于接收偏振态方向相反的圆偏振光。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述偏光式3D显示装置为权利要求1所述的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片上的波片的光学轴相互平行，且平行于所述第一光阀或第二光阀中的液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片上的偏光板的透振方向相互垂直；所述左眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成45度或135度；所述右眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成135度或45度。

10.据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述偏光式3D显示装置为权利要求1所述的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片上的波片的光学轴相互垂直，其中，所述左眼镜片的波片的光学轴平行于所述第一光阀或第二光阀中的液晶光轴，所述右眼镜片的波片的光学轴平行于所述第二光阀或第一光阀中的液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互平行；所述左眼镜片的偏光板的透振方向与其波片的光学轴成45度或135度；右眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成135度或45度。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述偏光式3D显示装置为权利要求5所述的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片的波片的光学轴相互平行，且平行于所述第三光阀的第一层或第二层液晶光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互垂直；所述左眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成45度或135度；所述右眼镜片的波片的光学轴与其偏光板的透振方向成135度或45度。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当所述偏光式3D显示装置为权利要求5所述的装置时：

所述圆偏光眼镜上的左眼镜片和右眼镜片的波片的光学轴相互垂直，其中，左眼镜片的波片的光学轴平行于所述第三光阀的第一层或第二层液晶的光轴，右眼镜片的波片的光学轴平行于所述第三光阀的第二层或第一层液晶的光轴；

所述左眼镜片和右眼镜片的偏光板的透振方向相互平行；所述左眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成45度或135度；所述右眼镜片偏光板的透振方向与其波片的光学轴成135度或45度。

13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述偏光式3D显示装置中的光阀的IT0上刻蚀有行阵列电极，所述IT0分为n个行区，所述n是面板的垂直分辨率；

所述n个行区上的两层液晶分为奇数行和偶数行，所述奇数行和偶数行上的电极在驱动的过程中同步进行控制，或者由上至下进行扫描控制。

14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，在所述系统处于主动偏光的工作模式下：

背光源依据其时序，在进行每一帧图像信号扫描时关断，在图像信号扫描完成进入消隐期时打开；

其中，当显示左眼图像信号时，所述光阀的第一液晶所有区和第二液晶所有区所处的关断或打开状态相反；

当显示右眼图像信号时，所述光阀的第一液晶所有区和第二液晶所有区所处的关断或打开状态与显示左眼图像信号时相反。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，当所述系统处于被动偏光模式下时：

背光源依据其时序，在进行每一帧图像信号扫描时关断，在图像信号扫描完成进入消隐期时打开；

其中，当显示左右眼图像信号时，所述光阀的第一液晶奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态相反，所述第二液晶奇数行区和偶数行区所处的关断或打开状态与所述第一液晶奇数行区和偶数行区所处的状态相反。

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