CN102629009A - 裸眼三维图像显示方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种裸眼三维图像显示方法及装置，涉及三维显示技术领域，解决了由现有透镜式3D显示技术制备的透镜式3D显示器的分辨率会降低的问题。本发明实施例中，由于在同一时刻二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像，不需要将左、右眼观看的图像用不同的像素来显示，因此，避免了透镜式3D显示器的分辨率降低。

Description

裸眼三维图像显示方法及装置
技术领域
本发明涉及三维显示技术领域，尤其涉及裸眼三维图像显示方法及装置。
背景技术
随着三维(3D)显示技术的广泛应用，电视、手机、游戏机等电子产品都开始增加3D显示功能。3D显示技术主要分为两种，裸眼式3D显示技术和眼镜式3D显示技术。
眼镜式3D显示技术具有不降低分辨率的优点，但是在观看图像的3D效果时需要佩戴特制的眼镜，成本较高、便利性差。而裸眼式3D显示技术由于不需要额外佩戴特制的眼镜，就可以直观地看到图像的3D效果，可显著增加便利性和用户体验，因而目前受到广泛地关注。
裸眼式3D显示技术主要分为屏障(barrier)式和透镜(lens)式两种。
现有的透镜式3D显示技术的原理如图1所示，2D(二维)显示屏S用来显示2D效果的图像，其中相邻的两个像素PX1和PX2在同一时刻分别显示左眼图像和右眼图像，PX1发出的光线(实线所示的光线)通过其上方的透镜N时被送到左眼L，而PX2发出的光线(虚线所示的光线)通过其上方的透镜N时被送到右眼R，利用左眼图像和右眼图像间的视差，可在人眼中形成3D效果的图像。
在使用上述透镜式3D显示技术显示3D图像的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于在同一时刻，左、右眼观看的图像需要用不同的像素来显示，因此，利用上述透镜式3D显示技术制备的透镜式3D显示器的分辨率会降低。
发明内容
本发明的实施例提供一种裸眼三维图像显示方法及装置，可防止透镜式3D显示器的分辨率降低。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种裸眼三维图像显示方法，包括：控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至位于所述二维显示屏上方的液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第组二电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
一种裸眼三维图像显示装置，包括：用于显示二维图像的二维显示屏、控制装置及位于所述二维显示屏出光面的液晶透镜；所述控制装置用于在第一时刻使所述二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至所述液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；所述控制装置还用于在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
本发明实施例提供的裸眼三维图像显示方法及装置中，由于在同一时刻二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像，不需要将左、右眼观看的图像用不同的像素来显示，因此，避免了透镜式3D显示器的分辨率降低。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的透镜式3D显示技术的显示原理图；
图2为本发明实施例1中一种裸眼三维图像显示方法的流程图；
图3为本发明实施例1中一种液晶透镜的剖面示意图；
图4a～4b为发明实施例1中显示左眼图像的原理图；
图5a～5b为发明实施例1中显示右眼图像的原理图；
图6为本发明实施例2中一种裸眼三维图像显示装置的方框图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种裸眼三维图像显示方法，包括：控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至位于所述二维显示屏上方的液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
本发明实施例还提供一种裸眼三维图像显示装置，包括：用于显示二维图像的二维显示屏、控制装置及位于所述二维显示屏出光面的液晶透镜；所述控制装置用于在第一时刻使所述二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至所述液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；所述控制装置还用于在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
本发明实施例提供的裸眼三维图像显示方法及装置中，由于在同一时刻二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像，不需要将左、右眼观看的图像用不同的像素来显示，因此，避免了透镜式3D显示器的分辨率降低。
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。
实施例1
本实施例提供一种裸眼三维图像显示方法，该方法是对现有的透镜式3D显示技术的改进，下面参见图2～图5对该方法进行详细说明。
201、控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至位于所述二维显示屏上方的液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼。
具体地，如图3所示，液晶透镜可以是电控透镜，其包括第一透明电极31、第二透明电极32及夹在两个透明电极间的液晶层33，透明电极的、未接触液晶层32的表面上粘接有基板34。液晶透镜利用液晶分子35在电场的作用下绕旋转轴发生旋转的特性，通过在两个透明电极之间施加电压以在液晶层33中形成电场，由此来控制液晶分子35的旋转角度，从而改变液晶透镜的折射率。第一透明电极31的形状为连续板状，第二透明电极32为图案化透明电极，由多个相互绝缘的电极图案构成，为了使液晶透镜在基板34的延伸方向上具有不同的折射率，需要在第二透明电极32的各电极图案与第一透明电极31之间施加不同的电压，以使各电极图案与第一透明电极31之间形成电场强度不同的垂直电场，从而使在基板34的延伸方向上的各液晶分子35具有图3中所示的不同旋转角度。其中，所述基板34可以是玻璃基板，也可以是塑料基板等其他透明基板。
透明电极也可以只形成在两个基板中的一个基板上，该透明电极为图案化透明电极，可具有与图3中第二透明电极32相同的形状，即由多个相互电绝缘的电极图案组成。通过在各电极图案之间施加不同的电压，可以使各电极图案之间形成电场强度不同的水平电场，从而使在基板的延伸方向上的各液晶分子具有不同旋转角度。
当然，液晶透镜的结构并不限于上述两种结构，也可以是本领域技术人员所知的能通过改变施加在透明电极上的电压而改变各部分折射率的其它结构。
本实施例中，如图4a及图4b所示，利用控制装置(图中未示出)在第一时刻将第一组电压V11、V12、…V1n施加至液晶透镜，即施加在液晶透镜的第二透明电极42的各电极图案43与第一透明电极41之间，第一透明电极41为公共电极，可接地，第一组电压V11、V12、…V1n中的各电压分别施加在各电极图案43上，此时，通过控制施加在各电极图案43上电压的大小，可控制液晶分子44受到电场的作用后旋转的角度，从而使得图4b中由二维显示屏45各像素PX发出的光线经过液晶透镜46时发生折射并进入观察者的左眼L。
由于此时二维显示屏45上同步地显示有左眼图像，因此使得二维显示屏45上显示的左眼图像透过液晶透镜46投射至观察者的左眼L。图4b中施加了第一组电压V11、V12、…V1n的液晶透镜46具有从左至右依次增大的折射率，根据折射率的变化情况可将液晶透镜等效为图4b所示的光学透镜。
202、控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二电压组施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼，所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
具体地，与步骤201相同，如图5a及图5b所示，在第二时刻，利用控制装置将第二组电压V21、V22、…V2n施加至液晶透镜，即施加在液晶透镜的第二透明电极52的各电极图案53与第一透明电极51之间，第一透明电极51为公共电极，可接地，第二组电压V21、V22、…V2n中的各电压分别施加在各电极图案53上，此时，通过控制施加在各电极图案53上电压的大小，可控制液晶分子54受到电场的作用后旋转的角度，从而使得图5b中由二维显示屏55各像素PX′发出的光线经过液晶透镜56时发生折射并进入观察者的右眼R。
由于此时二维显示屏55上同步地显示有右眼图像，因此使得二维显示屏55上显示的右眼图像透过液晶透镜56投射至观察者的右眼R。图5b中施加了第二组电压V21、V22、…V2n的液晶透镜56具有从左至右依次减小的折射率，根据折射率的变化情况可将液晶透镜等效为图5b所示的光学透镜。
另外，由于第一时刻与第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间，使得人眼察觉不到左眼图像与右眼图像之间的变换，感觉左眼和右眼几乎同时接收到图像，此时，左眼图像和右眼图像叠加以在观察者眼中形成3D图像。
本发明实施例提供的裸眼三维图像显示方法中，由于在同一时刻二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像，不需要将左、右眼观看的图像用不同的像素来显示，因此，避免了透镜式3D显示器的分辨率降低。
二维显示屏的图像和施加在液晶透镜上的电压同步刷新，为了能达到更好的3D显示效果，刷新频率优选为不小于120Hz。
图4a、图4b、图5a及图5b示出了液晶透镜的长度与观察者两只眼睛的间距相同的情形，即观察者的两只眼睛分别位于液晶透镜两个边缘的正上方。此时，为了使由二维显示屏发出的光线能准确地汇聚至观察者的一只眼睛，需要使液晶层中的电场的电场强度沿液晶透镜延伸方向呈梯度变化，从而使得液晶透镜的折射率呈梯度变化。
例如：图4a及图4b中，当液晶透镜44中的电场强度从左到右依次增强时，折射率也从左到右依次增加，即从液晶透镜44中射出光线的出射角从左到右依次减小，从而进入观察者的左眼；图5a及图5b中，当液晶透镜54中的电场强度从左到右依次减弱时，折射率也从左到右依次减小，即从液晶透镜54中射出光线的出射角从左到右依次增大，从而进入观察者的右眼。
当然，液晶透镜与观察者两只眼睛之间的位置关系并不限于图4a、图4b、图5a及图5b所示的情形，电场强度的分布也不限于上述的梯度变化，可根据实际的位置关系，通过改变施加在液晶透镜上的电压来控制液晶层中电场强度的分布。
实施例2
本实施例提供一种裸眼三维图像显示装置，该装置对现有的透镜式3D显示器进行了改进，下面参见图6对该装置进行详细说明。
裸眼三维图像显示装置包括：用于显示二维图像的二维显示屏61、控制装置62及位于所述二维显示屏出光面的液晶透镜63。本领域的技术人员可以理解，出光面是指二维显示屏的显示图像的一侧。
其中，所述控制装置62用于在第一时刻使所述二维显示屏61显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至所述液晶透镜63，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜63投射至观察者的左眼；所述控制装置62还用于在第二时刻使所述二维显示屏61显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜63，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜63投射至观察者的右眼；所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
上述控制装置所执行的方法已在实施例1中做了详细描述，在此不再赘述。
二维显示屏的图像和施加在液晶透镜上的电压同步刷新，为了能达到更好的3D显示效果，刷新频率优选为不小于120Hz。
另外，液晶透镜可如图3所示包括：上基板、下基板及夹在两基板34之间的液晶层33；在所述上基板的朝向所述液晶层33的表面形成有第一透明电极31，所述第一透明电极31的形状为连续板状；在所述下基板的朝向所述液晶层33的表面形成有图案化的第二透明电极32，所述第二透明电极32由多个相互电绝缘的电极图案组成。如实施例1所述，为了使液晶透镜在基板34的延伸方向上具有不同的折射率，需要在第二透明电极32的各电极图案与第一透明电极31之间施加不同的电压，以使各电极图案与第一透明电极31之间形成电场强度不同的垂直电场，从而使在基板34的延伸方向上的各液晶分子35具有图3中所示的不同旋转角度。
当液晶透镜具有上述结构时，所述控制装置还用于将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
另外，液晶透镜也可以具有如下结构。
液晶透镜包括：上基板、下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的透明电极，所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。如实施例1所述，通过在各电极图案之间施加不同的电压，可以使各电极图案之间形成电场强度不同的水平电场，从而使在基板的延伸方向上的各液晶分子具有不同旋转角度。
当液晶透镜具有上述结构时，控制装置还用于：将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述透明电极的各电极图案之间。
当然，液晶透镜的结构并不限于上述两种结构，也可以是本领域技术人员所知的能通过改变施加在透明电极上的电压而改变各部分折射率的其它结构。
上述各种结构的液晶透镜中，液晶层可以由正性向列相液晶构成，或由蓝相液晶构成。当使用蓝相液晶时，需要给透明电极提供较高的驱动电压。
另外，二维显示屏可以为液晶显示屏，或者为有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，简称为：OLED)显示屏。所述的裸眼三维图像显示装置可以是手机、平板电脑、电视、笔记本、显示器等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种裸眼三维图像显示方法，其特征在于，包括：
控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至位于所述二维显示屏上方的液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；
控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；
所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维显示屏的图像和所述施加在液晶透镜上的电压同步刷新，且刷新频率不小于120Hz。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液晶透镜包括：上基板、下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
在所述上基板的朝向所述液晶层的表面形成有第一透明电极，所述第一透明电极的形状为连续板状；
在所述下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的第二透明电极，所述第二透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成；
所述将所述第一组电压或所述第二组电压施加至所述液晶透镜包括：
将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液晶透镜包括：上基板、下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的透明电极，所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成；
所述将所述第一组电压或所述第二组电压施加至所述液晶透镜包括：
将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述透明电极的各电极图案之间。
5.一种裸眼三维图像显示装置，包括用于显示二维图像的二维显示屏，其特征在于，还包括：控制装置及位于所述二维显示屏出光面的液晶透镜；
所述控制装置用于在第一时刻使所述二维显示屏显示左眼图像，并同步将第一组电压施加至所述液晶透镜，以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼；
所述控制装置还用于在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜，以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者的右眼；
所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二维显示屏的图像和所述施加在液晶透镜上的电压同步刷新，且刷新频率不小于120Hz。
7.根据权利要求5或6所述的裸眼三维图像显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括：上基板、下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
在所述上基板的朝向所述液晶层的表面形成有第一透明电极，所述第一透明电极的形状为连续板状；
在所述下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的第二透明电极，所述第二透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成；
所述控制装置还用于将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
8.根据权利要求5或6所述的裸眼三维图像显示装置，其特征在于，所述液晶透镜包括：上基板、下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的透明电极，所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成；
所述控制装置还用于：将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述透明电极的各电极图案之间。
9.根据权利要求5或6所述的裸眼三维图像显示装置，其特征在于，所述液晶透镜中的液晶层由正性向列相液晶构成，或由蓝相液晶构成。
10.根据权利要求5或6所述的裸眼三维图像显示装置，其特征在于，所述二维显示屏为液晶显示屏，或者为有机发光二极管显示屏。
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