CN102662249B - 3d显示装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种3D显示装置及其工作方法，涉及显示技术领域，能够解决目前被动式3D显示画面分辨率减半的问题。所述3D显示装置包括显示屏、磁场装置和信号模块，其中：所述磁场装置设置于所述显示屏出光面的前方，所述磁场装置与所述信号模块相连接；所述信号模块为所述磁场装置提供变化的电流信号，以使所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应变化的磁场，所述磁场的变化频率与所述显示屏左右眼画面刷新频率同步，所述磁场旋转自所述显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使得旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。

Description

3D显示装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及3D显示装置及其工作方法。
背景技术
随着人们对高品质图像要求的不断提高，3D显示装置已愈来愈广泛地出现在人们的娱乐生活中。
图1为现有3D显示装置的示意图。如图1所示，目前主流的被动偏光式3D显示装置主要是由显示屏1和设置于显示屏1上的光线分解装置2组成。其中，显示屏1用以输出显示图像，光线分解装置2用以利用图案位相差将显示屏1输出的图像分解为左右眼不同的两组画面：与入射线偏振光的偏振面方向平行的一组画面和与入射线偏振光的偏振面方向垂直的另一组画面。
显示屏1产生的入射线偏振光经过装置2后，图像被分解成了与入射线偏振光的偏振面方向平行和与入射线偏振光的偏振面方向垂直的两组画面。与入射线偏振光的偏振面方向平行的一组画面的出射线偏振光只能通过与其偏振方向一致的左镜片(或右镜片)而被左眼(或右眼)接收。与入射线偏振光的偏振面方向垂直的另一组画面的出射线偏振光只能通过与其偏振方向一致的右镜片(或左镜片)而被右眼(或左眼)接收。这样左右眼看到的不同画面经过大脑合成立体影像，呈现出3D显示效果。
然而，采用此种显示技术后，由于原始图像被分成了两组画面分别被左右眼接收，因而存在显示画面分辨率减半的缺点。
发明内容
本发明的实施例提供一种3D显示装置，能够解决目前被动式3D显示画面分辨率减半的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种3D显示装置，包括显示屏，还包括磁场装置和信号模块，其中：
所述磁场装置设置于所述显示屏出光面的前方，所述磁场装置与所述信号模块相连接；
所述信号模块为所述磁场装置提供变化的电流信号，以使所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应的变化的磁场，所述磁场的变化频率与所述显示屏的左右眼画面刷新频率同步，所述磁场旋转自所述显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使得旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
另一方面，提供一种上述3D显示装置的工作方法，包括：
所述信号模块为所述磁场装置提供变化的电流信号；
所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应的变化的磁场，所述磁场的变化频率与所述显示屏的左右眼画面刷新频率同步；
所述磁场旋转自所述显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使得旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
采用上述技术方案后，本发明实施例提供的3D显示装置及其工作方法，通过在显示屏前加装一个能产生变化磁场的磁场装置，提高画面的刷新频率，信号模块为磁场装置提供变化的电流信号时，磁场装置产生相应的变化的磁场，利用法拉第磁致旋光的原理，使不同时刻经过对应的法拉第旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向和垂直于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向之间快速来回切换，这样左眼(或右眼)在特定时刻能看到对应的一组画面，右眼(或左眼)在特定时刻能看到对应的另一组画面，再经过大脑合成立体影像，呈现3D显示效果。采用这种新型的3D显示装置看到的画面是全分辨率，不存在画面分辨率减半的问题。
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为现有技术提供的被动偏光式3D显示装置的构造示意图；
图2为本发明实施例提供的3D显示装置的构造示意图；
图3为图2中的信号模块提供的脉冲电流信号的一范例的示意图；
图4为本发明实施例提供的3D显示装置在图3的第一个1/F帧频时间内的原理示意图；
图5为本发明实施例提供的3D显示装置在图3的第二个1/F帧频时间内的原理示意图；
图6为本发明实施例提供的3D显示装置的工作方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例提供的3D(ThreeDimensional，三维)显示装置的构造示意图。
如图2所示，本发明实施例提供一种3D显示装置，包括显示屏10、磁场装置20、信号模块30。其中：磁场装置20设置于显示屏10出光面的前方，磁场装置20与信号模块30相连接；信号模块30为磁场装置20提供变化的电流信号，以使磁场装置20产生与所述变化的电流信号相对应的变化的磁场，所述磁场的变化频率与显示屏10的左右眼画面刷新频率同步，所述磁场旋转自显示屏20发出的线偏振光的偏振面方向，使得旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
具体地，磁场装置20为在信号模块30提供变化的电流信号后可产生变化的磁场的装置。举例而言，磁场装置20可包括线圈12、透明介质14。透明介质14位于显示屏出光面的前方，与所述显示屏10间隔设置或者直接与所述显示屏10无间隔设置，本发明中所述透明介质14优选地与显示屏10无间隔设置。所述透明介质14完全覆盖所述显示屏10的有效显示区域，其面积大于等于所述显示屏10的有效显示区域的面积。线圈12环绕透明介质14的薄边(指沿显示屏出光方向的边)设置，例如设置于显示屏10的外侧四周边框上充当显示屏10的外框，用以在接收到信号模块30提供的变化的电流信号时产生变化的磁场。举例而言，线圈12可为螺线管。信号模块30的一端连接线圈12，用以为线圈12提供变化的电流信号，可选地，其另一端连接显示屏10，用以感知显示屏10的画面变化。其中可选地，所述电流信号为非均匀变化的电流信号，该电流信号感生出的磁场的变化频率与显示屏10的画面刷新频率同步。
所述3D显示装置在工作时，显示屏10输出显示画面，信号模块30为线圈12提供非均匀变化的电流信号，通电线圈12产生与所述非均匀变化的电流信号相应的变化磁场。依据电磁感应定律，所述非均匀变化的电流信号使通电线圈12产生与所述非均匀变化的电流信号相对应的变化磁场。优选地，所述非均匀变化的电流信号为脉冲电流信号。当然也可以采用其他任何可以提供所需对应磁场的非均匀变化的电流信号，本发明实施例对非均匀变化的电流信号的具体形式不作限定，可以根据实际情况进行选择。
所述变化磁场对偏振光的偏转依据法拉第磁致旋光效应。法拉第磁致旋光效应是指偏振光通过介质时由于磁场的作用而导致光偏振面旋转的现象，旋转角度可以表示为θ(ω)＝V(ω)BL；其中，ω为偏振光的频率，B为磁场强度，L为偏振光在介质中的传播长度，也即介质厚度，V(ω)为介质的费尔德(Verdet)常数。
法拉第磁致旋光效应在磁性介质和非磁性介质中均能发生，但在磁性介质中对偏振光的偏振面的旋转角度要远大于在非磁性介质中的旋转角度，本领域技术人员可以具体根据需要的法拉第旋转角度来选择磁性或者非磁性介质，本发明实施例对此不做限定。根据公式θ(ω)＝V(ω)BL，旋转角度与费尔德常数V(ω)、磁场强度B及透明介质厚度L相关，综合磁场强度B及透明介质厚度L优选较高费尔德常数的透明介质。在本发明实施例中，为取得较大的旋转角度，可限定所述磁性介质或非磁性介质的费尔德常数的绝对值大于0.33分/奥·厘米。这样磁场强度B和介质厚度L可以相对减小，依据电磁感应定律，即可以采用相对较小的电流信号和较薄的透明介质的厚度完成对偏振光的偏振面的旋转。
通过采用具有较高费尔德常数的透明介质，可以选择相对较小的电流信号和厚度较薄的透明介质，因此能够达到节能和减轻3D显示装置重量的效果。
进一步优选地，本发明实施例提供的透明介质为透明磁光玻璃或透明稀磁半导体薄膜或透明磁光薄膜等透明磁性介质，用于和线圈12产生的磁场共同作用，对通过其的光线的偏振面方向进行更好的旋转。
磁光玻璃各向均匀性好，能够进一步提高3D眼镜的显示效果，透明稀磁半导体薄膜和透明磁光薄膜的磁光性能优异，且为薄膜构造，能进一步减轻3D显示装置的重量。
根据电磁学理论，通电后的线圈在其内部能够产生磁场，能够使通过该线圈的偏振光的偏振面统一旋转所需角度。线圈由细密的导线多重卷绕而成，具有一定的机械强度，可以在显示屏10的周边外侧充当显示屏的外框。这样，无需再额外设置显示屏外框，使3D显示装置具有更好的3D显示效果且具有更简洁的构造。
信号模块30为线圈12提供非均匀变化的电流信号，通电线圈12产生与所述非均匀变化的电流信号相应的变化磁场之后，依据法拉第磁致旋光效应，所述变化磁场对来自显示屏10的线偏振光的偏振面方向进行偏转，使得来自显示屏10的线偏振光经过透明介质14和通电线圈12时其偏振面方向发生旋转。在本发明实施例中，旋转后的偏振面的方向与旋转前的偏振面的方向平行或垂直，并在显示屏画面刷新时，通过信号模块30控制电流使得经过透明介质14和通电线圈12后的线偏振光的偏振面也相应地发生转变，即为，旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
特别需要说明的是，为了能够同步观看3D影像，信号模块30为线圈12提供的非均匀变化的电流信号而感生出的磁场的变化频率是与3D显示屏的画面刷新频率同步的。信号模块30保证提供给线圈12的非均匀变化的电流信号所感生出的磁场的变化频率与显示屏10的画面刷新频率同步，这样一来，在显示屏10的画面变化时，经磁场装置20旋转后的线偏振光的偏振面的方向也相应变化。信号模块30的同步控制技术具体可参照现有技术中的内容，本发明对此不再赘述。
另外，为保证人眼观看3D显示画面不闪烁，优选地，保持显示屏幕10的刷新频率F在120Hz以上。在通电线圈12中输入频率为F/4的电流脉冲信号。通过信号模块30使所述电流脉冲信号感生出磁场的变化频率与显示屏10的刷新频率精确同步。
现有3D眼镜的左、右镜片中的一个镜片透过与经过透明介质14和通电线圈12前的入射线偏振光的偏振面平行的光线，另一个镜片透过与经过透明介质14和通电线圈12前的入射线偏振光的偏振面垂直的光线。
在本发明实施例中，在各不同时刻，显示屏10发出的经过磁场装置20旋转后的出射线偏振光的偏振面的方向在平行于经过磁场装置20旋转前的线偏振光的偏振面的方向和垂直于经过磁场装置20旋转前的线偏振光的偏振面的方向之间来回切换，并通过3D眼镜的左、右镜片分别进入人的左右眼。左眼在特定时刻会看到对应的一组左眼画面，右眼在特定时刻会看到对应的一组右眼画面，这样，通过大脑合成立体影像，眼睛就可以看到一组全分辨率的画面。
本发明实施例相比于现有技术而言，虽然仍然采用左右眼分别透过不同偏振方向(与入射线偏振光的偏振面平行方向和垂直方向)线偏振光的偏光镜片的3D眼镜，但通过在显示屏10前加装一个能产生变化磁场的磁场装置20，提高画面的刷新频率，利用法拉第磁致旋光的原理，使不同时刻经过对应的法拉第旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向和垂直于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向之间快速来回切换，这样左眼在特定时刻能看到对应的一组左眼画面，右眼在特定时刻能看到对应的另一组右眼画面，再经过大脑合成立体影像，呈现3D显示效果。采用这种新型的3D显示装置看到的画面是全分辨率，不存在画面分辨率减半的问题。
为更好地理解本发明实施例，下面进行进一步说明。
图3为图2中的信号模块提供的脉冲电流信号的一范例的示意图。在图3所示范例中，脉冲电流信号的周期是4/F，通电线圈12中输入的电流脉冲信号的频率为F/4。需指出，这里仅是以脉冲电流信号为例来进行说明，其他非均匀变化的电流信号也可以应用于本发明。
参见图3，在第一个1/F帧频时间里，显示屏10输出左眼需要看到的画面。与此同时，信号模块30对通电线圈12输入的电流为零，此时，没有感应磁场的产生。依据法拉第磁致旋光的公式θ(ω)＝V(ω)BL，在V(ω)和L不变的情况下，θ(ω)与B成正比的关系。此时入射的线偏振光的偏振面不会发生法拉第旋转，如图4所示，光线的偏振面方向也相应的不发生变化，此时，该线偏振光只能通过与其偏振面平行的左镜片。因此在第一个1/F帧频时间里，只有左眼看到了来自显示屏显示的对应左眼的画面。
在第二个1/F帧频时间里，显示屏10输出右眼需要看到的画面。与此同时，信号模块30对通电线圈12输入的电流由零变化成I′，电流由零变化到I′能感生出使入射线偏振光的偏振面旋转90°的磁场B′，如附图5所示，光线的偏振面方向也相应的偏转90°，此时，该线偏振光只能通过与其偏振面平行的右镜片。因此在第二个1/F帧频时间里，只有右眼看到了来自显示屏显示的对应右眼的画面。
在第三个1/F帧频时间里，显示屏10再次输出左眼需要看到的画面。与此同时，信号模块30对通电线圈12输入的电流为I′。此时，电流由I′变化到I′，ΔI＝0，依据电磁感应公式E＝LΔI/Δt＝nΔΦ/Δt，通电线圈12中没有磁通量，不会发生法拉第旋转。亦如图4所示，光线的偏振面方向也相应的不发生变化，此时，该线偏振光只能通过与其偏振面平行的左镜片。因此在第三个1/F帧频时间里，只有左眼看到了来自显示屏显示的对应于左眼的画面。
在第四个1/F帧频时间里，显示屏10再次输出右眼需要看到的画面。与此同时，信号模块30对通电线圈12输入的电流由I′变化成零，电流由I′变化到零能感生出使入射线偏振光的偏振面旋转90°的磁场B′，亦如图5所示，光线的偏振面方向也相应的偏转90°，此时，该线偏振光只能通过与其偏振面平行的右镜片。因此在第四个1/F帧频时间里，只有右眼看到了来自显示屏显示的对应于右眼的画面。
据上原理以此类推，4个1/F帧频时间为所述电流脉冲信号的一个周期。这样左右镜片就能实现与显示屏同步的画面切换。进而实现了3D显示的效果。
需要说明的是，上面所提及的“左眼”和“右眼”均是以举例的方式来说明，在本发明实施例中也可进行相应地替换。例如，在第一个1/F帧频时间里，显示屏10也可先输出右眼需要看到的画面。然后，在第二个1/F帧频时间里，显示屏10输出左眼需要看到的画面，对于后续1/F帧频时间，显示屏10依此顺序交替重复输出画面。
此外，与本发明提供的3D显示装置相对应，本发明还提供前述本发明实施例所提供的3D显示装置的工作方法，如图6所示，包括：
101、信号模块为磁场装置提供变化的电流信号；
102、所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应的变化的磁场，所述磁场的变化频率与所述显示屏的左右眼画面刷新频率同步；
103、所述磁场旋转自显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使得旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
本发明实施例相比于现有技术而言，仍然采用左右眼分别透过不同偏振方向(与入射线偏振光的偏振面平行方向和垂直方向)的线偏振光的偏光镜片的3D眼镜，通过在显示屏前加装一个能产生变化磁场的磁场装置，利用法拉第磁致旋光的原理，通过提高画面的刷新频率，使不同时刻经过对应的法拉第旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向和垂直于旋转前入射线偏振光的偏振面的方向之间快速来回切换，这样左眼在特定时刻能看到对应的一组画面，右眼在特定时刻能看到对应的另一组画面，再经过大脑合成立体影像，呈现3D显示效果。采用这种新型的3D显示装置看到的画面是全分辨率，不存在画面分辨率减半的问题。
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 (8)

1.一种3D显示装置，包括显示屏，其特征在于，
还包括磁场装置和信号模块，其中：
所述磁场装置设置于所述显示屏出光面的前方，所述磁场装置与所述信号模块相连接；
所述信号模块为所述磁场装置提供变化的电流信号，以使所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应变化的磁场，所述磁场的变化频率与所述显示屏的左右眼画面的刷新频率同步，所述磁场旋转自所述显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使不同时刻经过旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述磁场装置包括线圈和透明介质，所述透明介质完全覆盖所述显示屏的有效显示区域，所述线圈环绕所述透明介质的薄边设置。
3.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述线圈设置于所述显示屏的外侧四周边框上充当所述显示屏的外框。
4.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，
所述透明介质为透明磁性介质或透明非磁性介质，且所述透明磁性介质或透明非磁性介质的费尔德常数的绝对值大于0.33分/奥·厘米。
5.根据权利要求4所述的3D显示装置，其特征在于，
所述透明磁性介质为透明磁光玻璃或透明稀磁半导体薄膜或透明磁光薄膜。
6.根据权利要求1-5中任一所述的3D显示装置，其特征在于，
所述电流信号为脉冲电流信号。
7.根据权利要求2-5中任一所述的3D显示装置，其特征在于，
所述透明介质与所述显示屏出光面的外表面无间隔设置。
8.一种如权利要求1-7中任一所述的3D显示装置的工作方法，其特征在于，所述方法包括：
信号模块为磁场装置提供变化的电流信号；
所述磁场装置产生与所述变化的电流信号相对应的变化的磁场；所述磁场的变化频率与所述显示屏的左右眼画面刷新频率同步；
所述磁场旋转自所述显示屏发出的线偏振光的偏振面方向，使不同时刻经过旋转后的线偏振光的偏振面的方向在平行于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向和垂直于所述旋转前的所述线偏振光的偏振面的方向之间来回切换。
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