CN102566059B - 无摩尔纹干扰的自由立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于3D显示领域，提供了一种无摩尔纹干扰的自由立体显示器，包括由多个像素组成的像素阵列，每个像素包括发光区和位于发光区周围的水平和垂直遮光条纹，其特征在于，所述像素阵列的出光端设有由多个光导单元组成的光导阵列；相邻光导单元的出光面之间无缝连接；所述光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素。本发明在像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，有效的消除了前置光栅式自由立体显示器中的摩尔纹干扰，改善了立体显示图像的观看效果。

Description

无摩尔纹干扰的自由立体显示器

技术领域

本发明属于立体显示领域，尤其涉及一种无摩尔纹干扰的自由立体显示器。

背景技术

裸眼立体显示技术是3D显示技术的最终发展方向，而光栅式自由立体显示技术是实现裸眼立体显示的一种相对成熟和可行的技术手段。光栅式自由立体显示器的基本构成为平面显示器和视差分离光栅，现在大部分的平面显示器采用液晶显示器或等离子显示器。视差分离光栅分为狭缝光栅和柱镜光栅，视差分离光栅的放置位置分为前置光栅式和后置光栅式，其中前置光栅式居多，即是将光栅设置在平面显示器朝向观看者一侧。

对于平面显示器，无论是液晶显示器还是等离子显示器，都是在水平和垂直方向分别等间距排列基色像素，构成基色像素阵列，而由于原理和结构的限制，每一个基色像素结构的水平和垂直方向都包含不发光的区域(遮光条纹)，如图1所示。在一般情况下，每个基色像素结构的水平遮光条和垂直遮光条同时存在，使得整个基色像素阵列同时具有了等间距的垂直遮光条纹和水平遮光条纹。

对于前置光栅式自由立体显示器，无论是采用狭缝光栅还是柱镜光栅，都是一种条纹状等间距排列的结构化光学器件。如果将自由立体显示器设计为垂直光栅，该光栅的条纹节距和显示屏的基色像素的水平节距或水平节距的整数倍并不相等，这就不可避免地使得视差分离光栅的光学条纹与显示屏像素的垂直遮光条纹产生干涉而形成严重的摩尔纹干扰，使得观看者观看到的3D图像质量大大下降。

为了减轻由摩尔纹干扰对立体图像视觉效果的影响，现在通行的设计方法是将视差分离光栅的光栅条纹设计成为相对于显示屏像素的列方向倾斜的结构，采用此设计方法使得视差分离光栅在平衡显示器水平和垂直方向分辨率损失的同时，减轻了摩尔纹干扰对主观视觉效果的影响，但是，由于倾斜光栅形成的倾斜视线与矩形像素外形的失配，又不可避免地造成人眼观看到的视差子图像之间的交叉干扰(crosstalk)，这使得所观看到的立体图像产生重影并降低立体感。因此，采用现有倾斜光栅只能略微改善摩尔纹干扰对视觉效果的影响，而不能从根本上消除摩尔纹，且现有技术在改善摩尔纹干扰对视觉造成的影响的同时，又降低了立体图像的观看效果。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种无摩尔纹干扰的自由立体显示器，旨在消除摩尔纹干扰对立体图像观看效果的影响。

本发明实施例是这样实现的，无摩尔纹干扰的自由立体显示器，包括由多个像素组成的像素阵列，每个像素包括发光区和位于发光区周围的水平和垂直遮光条纹，

所述像素阵列的出光端设有由多个光导单元组成的光导阵列；

相邻光导单元的出光面之间无缝连接；

所述光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素。

本发明实施例在像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，有效的消除了前置光栅式自由立体显示器中的摩尔纹干扰，改善了立体显示图像的观看效果。

附图说明

图1是现有自由立体显示器像素结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的自由立体显示器的结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的光线经过光导单元的光路图；

图4是本发明第四实施例提供的光导阵列的侧视结构示意图；

图5是本发明第五实施例提供的光导阵列的主视结构示意图；

图6是本发明第六实施例提供的光导阵列的主视结构示意图。

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。

本发明实施例在现有自由立体显示器的像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，以消除自由立体显示器中的摩尔纹干扰。

本发明实施例提供了一种无摩尔纹干扰的自由立体显示器，包括由多个像素组成的像素阵列，每个像素包括发光区和位于发光区周围的水平和垂直遮光条纹，

像素阵列的出光端设有由多个光导单元组成的光导阵列；

相邻光导单元的出光面之间无缝连接；

光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素。

本发明实施例在像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，有效的消除了前置光栅式自由立体显示器中的摩尔纹干扰，改善了立体显示图像的观看效果。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图2示出了本发明第一实施例提供的自由立体显示器的结构示意图，图3示出了本发明第一实施例提供的光线经过光导单元的光路图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

为了彻底消除前置光栅式自由立体显示器的摩尔纹干扰，必须消除显示屏像素阵列中存在的周期性遮光条纹，本实施例提供一种无摩尔纹干扰的自由立体显示器，包括由像素11构成的像素阵列1，以及设置于像素阵列1出光端的光导阵列2。其中，像素11主要包括发光区111和遮光条纹112，该发光区111主要包括液晶调制层彩色滤膜。该光导阵列2包括多个紧密相接的高透光率的光导单元21，每个光导单元21覆盖一个或多个像素11，并且每个光导单元21的出光面211能够完全覆盖与其对应的像素的发光区111与遮光条112。

本发明实施例中的自由立体显示器的像素阵列1由背光源3提供背光。来自像素阵列1的光穿过光导阵列2后，由前方的视差分离光栅将左、右眼图像分别传送至观看者的左、右眼，形成3D图像。

结合附图2，来自像素11的光线经光导单元21的入射面212射入光导单元，部分光线经过光导单元的侧壁213反射或全反射后经光导单元的出光面211射出，光导单元的出光面211成为新的像素发光面，由于该出光面可以完全覆盖与其对应的像素的发光区111与遮光条纹112，因此这个新的像素发光面上不再存在遮光条纹，由此便避免了像素的遮光条与视差分离光栅产生干涉而形成的摩尔纹干扰。

在本发明实施例中，每个光导单元可以对应一个像素，以保证显示屏的分辨率不会降低。

本发明实施例中的一个像素具体可以是一个红、绿、蓝基色像素也可以是一个彩色像素。

本发明实施例在像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，有效的消除了前置光栅式自由立体显示器中的摩尔纹干扰，改善了立体显示图像的观看效果。

实施例二：

在本发明实施例中，在保证各光导单元的出光面211之间无缝连接的前提下，相邻光导单元的侧壁213之间也可以是无缝连接的，使每个光导单元的入光面212可以完全覆盖像素发光区111与遮光条纹112。

进一步结合附图2，在本发明实施例中，在保证各光导单元的出光面211之间无缝连接的前提下，相邻光导单元的侧壁213之间可以具有一楔形的缝隙，使相邻光导单元的入光面213之间留有一定宽度的缝隙，该缝隙的宽度可以大于或等于相对应的遮光条纹112的宽度，这时每个光导单元的入光面212可以全部或部分覆盖像素的发光区111。该缝隙的宽度还可以小于对应的遮光条纹的宽度，这时每个光导单元的入光面212可以覆盖像素的发光区111及遮光条纹112的一部分。

本发明实施例中的相邻光导单元之间具体采用完全无缝拼接的结构，还是具有一楔形缝隙的结构，可以根据实际生产工艺的难易程度确定，无论采用哪种结构，均可消除立体显示的摩尔纹干扰。可以理解，当相邻光导单元的入射面之间的缝隙大于下方的遮光条的宽度时，每个光导单元的入光面不能完全覆盖像素的发光区，这时该装置仍然能够消除摩尔纹干扰，但是像素发出的光会有少部分光线不能射出光导单元，导致显示器亮度有所降低，因此，光导单元的入光面的面积优选等于或大于像素的发光面积，保证其能够完全覆盖像素的发光区。

实施例三：

在本发明实施例中，光导阵列2可以是将侧面镀以光学反射膜或进行金属表面抛光而形成反射面的中空结构。

实施例四：

图4示出了本发明第四实施例提供的光导阵列的侧视结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本发明实施例中，光导阵列2可以是采用玻璃材料加工，或者采用透明工程塑料通过模压的工艺制成的实体。在生产工艺中，具体可以选取一块透明光学平板，采用一次模压成型工艺直接在光学平板上形成一系列出光面紧密相接的光导单元，这种工艺制作的光导阵列在光导单元的出光面上还共同具有一块一定厚度的透光平板4，这种结构的光导阵列比较便于加工，可以简化制造工艺。

实施例五：

图5示出了本发明第五实施例提供的光导阵列的主视结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

对于现有的前置光栅式自由立体显示器，其视差分离光栅可以是垂直柱状光栅，这种垂直光栅与显示屏的水平遮光条纹不会产生干涉现象，无摩尔纹干扰，因此对于这种自由立体显示器，仅需消除垂直方向的遮光条纹。本实施例提供一种光导阵列，具有垂直柱状结构，用以和显示器的垂直像素列匹配，消除垂直遮光条纹，进而消除摩尔纹干扰。

在本发明实施例中，垂直柱状的光导阵列优选具有与像素相同宽度的结构，以保证显示器分辨率不会降低。

实施例六：

图6示出了本发明第六实施例提供的光导阵列的主视结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

现有技术有将视差分离光栅的光栅条纹设计成为相对于显示屏像素的列方向倾斜的结构，这种光栅只能略微改善摩尔纹干扰对视觉效果的影响，而不能从根本上消除摩尔纹，并且显示屏上的水平和垂直遮光条纹都会与倾斜光栅产生干涉而造成摩尔纹干扰，同时，采用这种光栅又会导致视差子图像的交叉干扰，降低立体图像的观看效果。本实施例提供一种光导阵列具有矩形结构的光导单元，每个光导单元对应一个像素，这样可以同时消除垂直方向和水平方向的遮光条纹，进而消除垂直和水平摩尔纹干扰。由于采用倾斜光栅可以均衡立体图像在水平和垂直方向的分辨率损失，采用倾斜光栅的自由立体显示器实用性相对较强，因此本实施例提供的光导阵列在实际生产制造中具有更重要的意义。

并且，一种现有的3D显示器采用透镜阵列光栅，能够实现水平和垂直方向的视差分离，因此必然同时存在水平和垂直摩尔纹的干扰，此时同样需要本实施例提供的光导阵列，使之可以消除水平和垂直方向的摩尔纹干扰。

本发明实施例在像素阵列的出光端设置光导阵列，每个光导单元的出光面可以完全覆盖与其对应的像素的发光区与遮光条纹，使光导单元的出光面成为新的没有遮光条纹的像素发光面，有效的消除了前置光栅式自由立体显示器中的摩尔纹干扰，改善了立体显示图像的观看效果。在每一个像素出光端设置一个矩形光导单元，可以同时消除显示屏水平方向和垂直方向的摩尔纹干扰，并可以保证显示屏的分辨率不会降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.无摩尔纹干扰的自由立体显示器，包括由多个像素组成的像素阵列，每个像素包括发光区和位于发光区周围的水平和垂直遮光条纹，其特征在于，

所述像素阵列的出光端设有由多个光导单元组成的光导阵列；

相邻光导单元的出光面之间无缝连接；

所述光导单元的出光面完全覆盖与其对应的像素；

相邻光导单元的侧壁之间具有一楔形的缝隙，使相邻光导单元的入光面之间留有缝隙，所述缝隙的宽度大于或等于相对应的遮光条纹的宽度。

2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述像素为红、绿、蓝基色像素。

3.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，每个光导单元的入光面完全或部分覆盖与其相对应的像素的发光区。

4.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述像素与光导单元一对一设置。

5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述像素与光导单元多对一设置。

6.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述光导阵列是采用玻璃材料加工或者采用透明工程塑料通过模压的工艺制成的实体。

7.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述光导阵列的出光面融接一透光平板。

8.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述光导阵列是将侧面镀以光学反射膜或进行金属表面抛光而形成反射面的中空结构。

9.如权利要求1至8任一项所述的显示器，其特征在于，所述光导阵列由条形光导单元拼接而成，具有垂直柱状结构，用以遮盖所述垂直遮光条纹。

10.如权利要求1至8任一项所述的显示器，其特征在于，所述光导阵列由与像素相匹配的矩形光导单元拼接而成，用以遮盖所述水平和垂直遮光条纹。