CN103402111B - 一种大尺寸2d-3d切换显示装置 - Google Patents

Abstract

一种大尺寸2D-3D切换显示装置，属于光学领域，本发明为解决现有LED大屏幕裸眼3D显示领域存在的问题。本发明包括LED屏幕、玻璃基板和光源方盒；玻璃基板设置在LED屏幕和光源方盒之间，LED屏幕和玻璃基板平行；玻璃基板面向光源方盒一侧的表面设置有光学薄膜；光源方盒内置光源，在光源方盒的面向玻璃基板的出光侧表面设置有掩膜板；LED屏幕的尺寸为10平方米～20平方米。

Description

一种大尺寸2D-3D切换显示装置

技术领域

本发明涉及一种大尺寸2D-3D切换显示装置，属于光学领域。

背景技术

还原真实是人们一直追求的目标，因此近年来，立体显示技术已经成为显示领域的一大趋势，通过立体显示器，可以还欣赏逼真的三维世界，能够为观众带来视觉和感官上的全新感受。随着大屏幕LED的发展和普及，像素点距越来越小、单位平米价格数越来越低，因此极具震撼效果的裸眼3D的大屏幕LED需求越来越大。

目前的3D影像显示方式大致可分为三类，即眼镜式、头戴显示器式、以及裸眼式。裸眼式3D无需佩戴任何辅助设备，成为3D技术发展的最终目标，可分为在空间中分离图像的方式（空间分割方式）以及时间分割方式（交互显示方式）。裸眼3D最先开始开发的是小尺寸2视点（双眼）方式。最先投放市场的也是小尺寸双眼方式，但双眼方式对于中大尺寸而言，由于其视角狭小，妨碍人们欣赏。继双眼方式之后，多视点以及3D视点数更多的超多视点方式相继被研发出来。

视差格栅（Parallax Barrier）方式属于裸眼3D技术中非常成熟的技术之一，基本构造如图1所示。液晶面板的背面配置有背照灯。在液晶面板上设置起遮光板作用的狭长切口（图中的视差栅格）。通过狭长的切口，R（右图像）只到达右眼，L（左眼图像）只到达左眼，对于位于画面正前方的观看者而言，由于产生了视差，从而获得立体视觉。

设液晶面板的像素点距为P，视差栅格的栅格间距为Q，液晶面板像素与视差栅格的距离为G。另外，设观看者到视差栅格的观看距离为D，人的双眼间距为E，一个视差栅格所包含的像素个数为n（3D显示所采用的3D视点数）。可计算得出：

$G=D\×\frac{P}{E}$

$Q=\mathrm{nP}(1-\frac{P}{E})$

但由于这样的视差栅格是物理存在的，因此视差栅格的遮挡作用使得显示屏本身的物理分辨率下降，导致在正常显示的二维画面（2D）时，人们看不清原来的内容，即分辨率的下降，以常见的8视点技术为例，若采用点距有P3的LED，在6米×3米的范围内，分辨率才能达到1080P，即所谓的高清显示，而这样的分辨率在20寸的台式显示器上即可实现，因此对于大屏幕LED而言，这样的分辨率是较低的，而增加视差栅格后分辨率仅为原来的1/8，因此严重影响了大屏幕的正常使用。因此只有解决了大屏幕LED的裸眼3D和二维画面的切换技术才能使得大屏幕裸眼3D得以普及应用。

对于LED大屏幕裸眼3D显示领域的应用主要存在三个问题：一是目前的TN型光开关主要依赖于TFT面板厂家，即便不考虑加工成本，目前单片最大面积可以到110寸（3平方米左右），相比日益发展的LED大屏幕（10平米以上）发展，显然不能满足。二是目前的LED屏幕表面均没有偏光片这样的器件存在，额外增加偏光片将会使得LED的亮度损失50%，影响了LED本身高亮的特点，限制了LED使用的场合；三是对于大屏幕LED而言，面积比较大，而起到视差格栅的器件需要与LED表面间隔一定的距离，因此对于已经加工好视差格栅（直接存在的或是通电后显现）的器件而言，需要拼接，而对于如此大的幅面，拼接是非常困难的。因此对于大屏幕LED的2D/3D切换需要新的技术形式。

发明内容

本发明目的是为了解决现有LED大屏幕裸眼3D显示领域存在的问题，提供了一种大尺寸2D-3D切换显示装置。

本发明所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，它包括LED屏幕、玻璃基板和光源方盒；

玻璃基板设置在LED屏幕和光源方盒之间，LED屏幕和玻璃基板平行；

玻璃基板面向光源方盒一侧的表面设置有光学薄膜；

光源方盒内置光源，在光源方盒的面向玻璃基板的出光侧表面设置有掩膜板；

LED屏幕的尺寸为10平方米～20平方米。

掩膜板上的图像为通光条纹和遮光条纹相间构成的条纹图像，通光条纹宽度占节距的比例为1/n，其中：n为LED屏幕的3D视点数，节距=通光条纹宽度+遮光条纹宽度；

掩膜板上条纹的水平间距q随LED屏幕的3D视点数n的改变而改变：

$q=\frac{d}{D1}\×\mathrm{nP}\×(1-\frac{P}{E});$

式中：d为掩模板与光源的距离；

D1为光学薄膜所在平面与光源的距离；

P为LED屏幕的像素点距；

E为人的双眼间距；

掩膜板采用黑白液晶屏来实现，掩膜板上的条纹图像根据获取的水平间距q来实时改变。

本发明的优点：

1、光学薄膜可以随意贴附在玻璃表面，无需严格的拼接要求，解决了大屏幕裸眼3D器件组装的难题。

2、可以很容易的实现大屏幕的裸眼3D和二维图像的切换显示。

3、通过调解掩模板图像的遮光区域，可以显示二维画面和裸眼3D画面的同画面共存。

4、通过摄像头对观看人的捕捉，结合特殊光源或掩模板的微机械运动，可以实现无论观察着处于任何，均保持最佳的裸眼3D效果。

附图说明

图1是背景技术中视差格栅的原理图；图中E表示双眼间距，H表示视差栅格，Q表示视差栅格的栅格间距，D表示自狭光光栅到眼睛的观看距离，G表示液晶面板的像素与视差栅格的距离，P表示液晶面板的像素点距，R呈现只到达右眼的右图像，L呈现只到达左眼的左图像。

图2是实施方式一所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置的结构示意图；

图3是本发明所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，它包括LED屏幕1、玻璃基板2和光源方盒；

玻璃基板2设置在LED屏幕1和光源方盒之间，LED屏幕1和玻璃基板2平行；

玻璃基板2面向光源方盒一侧的表面设置有光学薄膜3；

光源方盒内置光源4，在光源方盒的面向玻璃基板2的出光侧表面设置有掩膜板5；

LED屏幕1的尺寸为10平方米～20平方米。

玻璃基板2采用整块玻璃或多块玻璃拼接而成。

光学薄膜3采用有机变色材料单体制成，采用变色材料混合一种或多种有机物制成，或者采用变色材料混合一种或多种无机物制成。

光学薄膜5采用整张或多块拼接而成。

LED屏幕1和玻璃基板2之间的距离G按如下公式获取：

$G=D\×\frac{P}{E},$

式中：D为观看者到玻璃基板2的观看距离，在出厂前设置好了；P为LED屏幕1的像素点距，E为人的双眼间距，

LED屏幕1和玻璃基板2之间的距离G在100mm～300mm之间。G在出厂前就定好，使用时不会改变。

掩膜板5上的图像为通光条纹和遮光条纹相间构成的条纹图像，通光条纹宽度占节距的比例为1/n，1/n也被称为开口率；

其中：n为LED屏幕1的3D视点数，3D视点数n可由用户根据个人喜好进行调整；

节距=通光条纹宽度+遮光条纹宽度；

掩膜板5上条纹的水平间距q随LED屏幕1的3D视点数n的改变而改变：

$q=\frac{d}{D1}\×\mathrm{nP}\×(1-\frac{P}{E});$

式中：d为掩模板5与光源4的距离；

D1为光学薄膜3所在平面与光源4的距离；

P为LED屏幕1的像素点距；

E为人的双眼间距；

掩膜板5采用黑白液晶屏来实现，掩膜板5上的条纹图像根据获取的水平间距q来实时改变。

当用户将3D视点数n改变后，掩膜板5上的条纹图像的水平间距q会跟随变化，即掩膜板5上的条纹图像需要变化，本实施方式中，掩膜板5采用黑白液晶屏来实现，即该黑白液晶屏根据实际需要显示相应的条纹图像，采用黑白色，更好的达到立体效果。

掩模板8上的条纹图案可以是倾斜的，也可以是垂直等其他角度。

光学薄膜3是有机变色材料单体制成，或者是变色材料混合其他一种或多种有机物或无机物制成。

把光源4打在光学薄膜5上，它上面的变色材料发生变色，图中的黑色条纹即是涂覆变色材料后受光照变色部分。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，当光学薄膜3采用有机变色材料单体制成时，光学薄膜3设置在玻璃基板2上的方式为：光学薄膜3通过双面胶或OCA胶贴附于玻璃基板2上。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式一作进一步说明，当光学薄膜3采用变色材料混合一种或多种有机物制成时，光学薄膜3设置在玻璃基板2上的方式为：光学薄膜3通过双面胶或OCA胶贴附于玻璃基板2上。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式一作进一步说明，当光学薄膜3采用变色材料混合一种或多种无机物制成时，光学薄膜3设置在玻璃基板2上的方式为：通过溅射或沉积工艺直接在玻璃基板2的表面进行加工而成。

具体实施方式五：本实施方式对实施方式一、二、三或四作进一步说明，变色材料为二芳基乙烯、俘精酸酐或螺旋吡喃中的任意一种，光源方盒内置的光源4为紫外光源。

具体实施方式六：下面结合图2和图3给出一个具体实施例：

LED屏幕1为水平点距1mm，垂直方向点距为3mm，分辨率为4098*768，面积为4米*2.4米。

人的观看距离D为10米；

人的双眼的距离设为65mm；

LED屏幕1的3D视点数n为5，遮光条纹与水平方向的夹角选定为77.47度；

光源4波长选择紫外光谱；

掩模板5与光源4的距离d为0.1米；

光学薄膜5所在平面与光源4的距离D1为4米；

因此光学薄膜5的放置距离（即与LED屏幕1的距离G）为153mm。掩膜板5的水平节距p为0.123mm。

Claims (9)

1.一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，它包括LED屏幕(1)、玻璃基板(2)和光源方盒；

玻璃基板(2)设置在LED屏幕(1)和光源方盒之间，LED屏幕(1)和玻璃基板(2)平行；

玻璃基板(2)面向光源方盒一侧的表面设置有光学薄膜(3)，光学薄膜(3)采用有机变色材料单体制成，采用变色材料混合一种或多种有机物制成，或者采用变色材料混合一种或多种无机物制成；

光源方盒内置光源(4)，在光源方盒的面向玻璃基板(2)的出光侧表面设置有掩膜板(5)，掩膜板(5)上的图像为通光条纹和遮光条纹相间构成的条纹图像；

LED屏幕(1)的尺寸为10平方米～20平方米。

2.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，玻璃基板(2)采用整块玻璃或多块玻璃拼接而成。

3.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，当光学薄膜(3)采用有机变色材料单体制成时，光学薄膜(3)设置在玻璃基板(2)上的方式为：光学薄膜(3)通过双面胶或OCA胶贴附于玻璃基板(2)上。

4.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，当光学薄膜(3)采用变色材料混合一种或多种有机物制成时，光学薄膜(3)设置在玻璃基板(2)上的方式为：光学薄膜(3)通过双面胶或OCA胶贴附于玻璃基板(2)上。

5.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，当光学薄膜(3)采用变色材料混合一种或多种无机物制成时，光学薄膜(3)设置在玻璃基板(2)上的方式为：通过溅射或沉积工艺直接在玻璃基板(2)的表面进行加工而成。

6.根据权利要求3、4或5所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，变色材料为二芳基乙烯、俘精酸酐或螺旋吡喃中的任意一种，光源方盒内置的光源(4)为紫外光源。

7.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，光学薄膜(3)采用整张或多块拼接而成。

8.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，LED屏幕(1)和玻璃基板(2)之间的距离G按如下公式获取：

式中：D为观看者到玻璃基板(2)的观看距离，P为LED屏幕(1)的像素点距，E为人的双眼间距，

LED屏幕(1)和玻璃基板(2)之间的距离G在100mm～300mm之间。

9.根据权利要求1所述一种大尺寸2D-3D切换显示装置，其特征在于，掩膜板(5)上的图像为通光条纹和遮光条纹相间构成的条纹图像，通光条纹宽度占节距的比例为1/n，其中：n为LED屏幕(1)的3D视点数，节距＝通光条纹宽度+遮光条纹宽度；

掩膜板(5)上条纹的水平间距q随LED屏幕(1)的3D视点数n的改变而改变：

式中：d为掩模板(5)与光源(4)的距离；

D1为光学薄膜(3)所在平面与光源(4)的距离；

P为LED屏幕(1)的像素点距；

E为人的双眼间距；

掩膜板(5)采用黑白液晶屏来实现，掩膜板(5)上的条纹图像根据获取的水平间距q来实时改变。