CN103472587A - 一种立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种立体显示装置，涉及显示技术领域，可降低观看到图像的颗粒感，从而提高观看舒适度；该立体显示装置包括显示面板、以及设置在所述显示面板一侧的光栅；所述显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，在所述显示面板的横向和纵向上，所述第一显示单元和所述第二显示单元交替排列；所述光栅包括平行排列的多个光栅单元，每个光栅单元与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度，且所述光栅用于将所述多个第一显示单元显示的第一图像和所述多个第二显示单元显示的第二图像分别显示在左右眼。用于立体显示装置的制造。

Description

一种立体显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种立体显示装置。

背景技术

随着科技的发展和生活质量的提高，人们已不满足于传统的二维图像显示，二视图立体显示技术已成为当今引人注目的科技领域，在国民经济发展中和国防安全上具有重要的战略意义。目前，用户在观看立体图像时往往需要借助如偏振眼镜、互补色眼镜、液晶快门眼镜以及立体头盔等外界辅助工具来实现，因而在观看显示器的同时无法进行其他工作，使人眼的视觉受到了限制。因此，无需借助外界辅助工具的裸眼二视图立体(Three Dimensions，3D)显示技术成为了当前世界上显示技术领域的一个研究热点。

目前，大部分二视图裸眼立体显示技术是基于双目视差而开发出的，主要是光栅式立体显示技术。应用该技术的显示器称为光栅式立体显示器，它是由平面(Two Dimensions，2D)矩阵显示面板加上光栅而组成的；光栅可为狭缝光栅(Parallax Barrier)或柱透镜光栅(Lenticular Lens)；由于光栅具有分光作用，当作用到显示器时则具有分离图像的作用。

光栅式二视图立体显示技术的原理是在显示面板的入光侧或出光侧放置光栅，由于光栅的分光作用，位于显示面板正前方的观察者的单眼通过光栅只能看到显示面板上的一列像素，如左眼只能看到奇像素列，而看不到偶像素列；同样，右眼只能看到偶像素列，而看不到奇像素列。这样一来，通过大脑对左右眼分别由奇偶像素列显示的两幅具有水平视差的图像对的融合作用，最终形成一幅具有深度感的立体图像。

具体的，如图1所示，在显示面板10中，RGB亚像素被分为左眼亚像素(分别标记为R_L、G_L和B_L)和右眼亚像素(分别标记为R_R、G_R和B_R)，即，可以对第1、3、5、7、9列亚像素输入左眼图像的数据信号，对第2、4、6、8、10列亚像素输入右眼图像的数据信号，这样观察者通过竖直放置在显示面板10出光侧的如图2所示的狭缝光栅201，便可使左眼只看到如图3所示的图案，使右眼看到如图4所示的图案，并最终在大脑中融合成立体图像。

光栅式二视图立体显示技术由于结构简单、容易实现和成本低廉等优点，是目前最有可能实现商业化的裸眼立体显示技术。

然而，如图3和图4所示，由于现有技术中竖直放置的狭缝光栅201将显示面板显示的图像划分为具有条纹图案的左眼图像和具有条纹图案的右眼图像，使得观察者所识别的立体图像中不可避免地会形成如图5所示的条纹图案。这样的话，对于观察者来说，其看到的立体图像颗粒感较强，影响观看舒适度。

发明内容

本发明的实施例提供一种立体显示装置，可降低观看到的立体图像的颗粒感，从而提高观看舒适度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案∶

提供一种立体显示装置，包括显示面板、以及设置在所述显示面板一侧的光栅；所述显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，在所述显示面板的横向和纵向上，所述第一显示单元和所述第二显示单元交替排列；所述光栅包括平行排列的多个光栅单元，每个光栅单元与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度，且所述光栅用于将所述多个第一显示单元显示的第一图像和所述多个第二显示单元显示的第二图像分别显示在左右眼。

优选的，所述预设角度为60～80°。

优选的，任一个第一显示单元和任一个第二显示单元均为一个亚像素；所述亚像素包括与所述显示面板的横向平行的第一边a和与所述显示面板的纵向平行的第二边b；所述预设角度为arctan(b/a)。

可选的，所述光栅包括狭缝光栅。

可选的，所述光栅包括柱透镜光栅。

优选的，所述立体显示装置还包括驱动模块，所述驱动模块用于驱动所述多个第一显示单元显示第一图像，驱动所述多个第二显示单元显示第二图像。

可选的，所述显示面板包括液晶显示面板；所述光栅设置在所述液晶显示面板的入光侧或出光侧。

进一步可选的，所述立体显示装置还包括设置在所述液晶显示面板入光一侧的背光源，所述光栅设置在所述背光源和所述液晶显示面板之间。

可选的，所述显示面板包括有机电致发光二极管显示面板；所述光栅设置在所述有机电致发光二极管显示面板的出光侧。

本发明的实施例提供了一种立体显示装置，通过将任一个第一显示单元和任一个第二显示单元在显示面板的横向和纵向两个方向上交替排列，并且将光栅的每个光栅单元与显示面板的横向方向的锐角夹角呈预设角度设置，使得所述多个第一显示单元显示的第一图像被左眼识别而呈现左眼图像，所述多个第二显示单元显示的第二图像被右眼识别而呈现右眼图像，然而由于左眼图像是左眼通过识别设置在显示面板上的间隔的多个第一显示单元显示的第一图像得到的，右眼图像也是右眼通过识别设置在显示面板上的间隔的多个第二显示单元显示的第二图像得到的，当左右眼图像融合后，可以使观察者观看不到连续的条纹图案，从而使观察者观看图像时的颗粒感较小，进而可以提高观察者裸眼观看立体图像的舒适度。

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为现有技术显示面板上的亚像素阵列示意图；

图2为现有技术中竖直放置在显示面板入光侧或出光侧的狭缝光栅示意图；

图3为由图2所示的竖直放置的狭缝光栅和图1所示的亚像素阵列显示面板所形成的左眼图像示意图；

图4为由图2所示的竖直放置的狭缝光栅和图1所示的亚像素阵列显示面板所形成的右眼图像示意图；

图5为观察者通过现有技术提供的立体显示装置所看到的具有较强颗粒感的立体图像示意图；

图6为本发明实施例提供的一种立体显示装置的显示单元阵列示意图；

图7为本发明实施例提供的狭缝光栅示意图一；

图8为本发明实施例提供的狭缝光栅示意图二；

图9为本发明实施例提供的柱透镜光栅示意图一；

图10为本发明实施例提供的柱透镜光栅示意图二；

图11为观察者通过本发明实施例提供的立体显示装置所看到的具有较小颗粒感的立体图像示意图；

图12为本发明实施例提供的狭缝光栅设置在显示面板的出光侧时的二视图立体光路图；

图13为本发明实施例提供的狭缝光栅设置在显示面板的入光侧时的二视图立体光路图；

图14为本发明实施例一提供的一种立体显示装置的亚像素阵列示意图；

图15为由图7所示的倾斜放置的狭缝光栅和图14所示的亚像素阵列显示面板所形成的左眼图像示意图；

图16为由图7所示的倾斜放置的狭缝光栅和图14所示的亚像素阵列显示面板所形成的右眼图像示意图。

附图标记∶

10-显示面板；101-第一显示单元；102-第二显示单元；1011-第一亚像素显示单元；1021-第二亚像素显示单元；201-狭缝光栅；201a-光栅片；201b-狭缝；202-柱透镜光栅；202a-柱透镜。

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。

本发明实施例提供了一种立体显示装置，包括显示面板10和设置在所述显示面板10一侧的光栅；其中，如图6所示，所述显示面板10包括多个第一显示单元101和多个第二显示单元102，在所述显示面板10的横向和纵向上，任一个所述第一显示单元101和任一个所述第二显示单元102交替排列；如图7～图10所示，所述光栅包括平行排列的多个光栅单元，每个光栅单元与所述显示面板10横向方向的锐角夹角呈预设角度θ，且所述光栅用于将所述多个第一显示单元101显示的第一图像和所述多个第二显示单元102显示的第二图像分别显示在左右眼。

立体显示是指通过左眼和右眼分别识别左眼图像和右眼图像所获得的融合图像。因此，此处例如对所述多个第一显示单元101输入左眼图像的数据信号，所述多个第一显示单元101显示所述第一图像，并且该第一图像被左眼识别而呈现左眼图像；对所述多个第二显示单元102输入右眼图像的数据信号，所述多个第二显示单元102显示所述第二图像，并且该第二图像被右眼识别而呈现右眼图像，最终在大脑中融合实现立体图像。

需要说明的是，第一，当所述显示面板10为需要外部提供的光源才能实现显示的显示面板例如液晶显示面板时，所述光栅设置在所述显示面板一侧即为：所述光栅设置在所述显示面板的入光一侧或出光一侧；当所述显示面板10为自发光的显示面板例如有机电致二极管显示面板时，所述光栅设置在所述显示面板一侧即为：所述光栅设置在所述显示面板的出光侧。

第二，在本发明实施例中，所述光栅具有周期性。

第三，所述光栅可以为狭缝光栅201，也可以是柱透镜光栅202；其中，如图7或图8所示，当所述光栅为狭缝光栅201时，所述光栅单元即为所述狭缝光栅201的光栅片201a，在此基础上，所述狭缝光栅201的一个周期即由一个光栅片201a和与该光栅片相邻的另一个光栅片之间的狭缝201b构成，所述狭缝光栅201由多个这样的周期构成；如图9或图10所示，当所述光栅为柱透镜光栅202时，所述光栅单元即为所述柱透镜光栅202的柱透镜202a，在此基础上，所述柱透镜光栅202的一个周期即由一个柱透镜202a构成，所述柱透镜光栅202由紧密排列的多个这样的所述柱透镜202a构成；此外，所述柱透镜光栅202的一个周期也可由一个柱透镜202a和与该柱透镜相邻的另一个柱透镜之间的间隔部构成。

第四，所述立体显示装置，可以为液晶电视、液晶显示器、OLED电视、OLED显示器、手机、导航仪、掌上电脑或电子书等。

本发明的实施例提供了一种立体显示装置，包括显示面板、以及设置在所述显示面板一侧的光栅；所述显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，在所述显示面板的横向和纵向上，任一个所述第一显示单元和任一个所述第二显示单元交替排列；所述光栅包括平行排列的多个光栅单元，每个光栅单元与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度，且所述光栅用于将所述多个第一显示单元显示的第一图像和所述多个第二显示单元显示的第二图像分别显示在左右眼。

相对现有技术中，由于左眼亚像素和右眼亚像素在显示面板的横向或纵向单一方向上交替排列，且光栅的每个光栅单元与显示面板的横向或纵向单一方向呈垂直夹角，使得该显示面板显示的图像被划分为具有连续条纹图案的左眼图像和具有连续条纹图案的右眼图像，从而使观察者所识别的立体图像中形成连续的条纹图案，造成观察者观看图像时颗粒感较强而导致观看不适。

本发明实施例通过将任一个第一显示单元和任一个第二显示单元在显示面板的横向和纵向两个方向上交替排列，并且将每个光栅单元与显示面板的横向方向的锐角夹角呈预设角度设置，使得所述多个第一显示单元显示的第一图像被左眼识别而呈现左眼图像，所述多个第二显示单元显示的第二图像被右眼识别而呈现右眼图像，由于左眼图像是左眼通过识别设置在显示面板上的间隔的多个第一显示单元显示的第一图像得到的，右眼图像也是右眼通过识别设置在显示面板上的间隔的多个第二显示单元显示的第二图像得到的，如图11所示，当左右眼图像融合后，可以使观察者观看不到连续的条纹图案，从而使观察者观看图像时的颗粒感较小，进而可以提高观察者裸眼观看立体图像的舒适度。

此处，由于本发明实施例中将每个光栅单元与显示面板的横向方向的锐角夹角呈预设角度设置，当观察者分别通过左右眼看到的第一图像和第二图像融合后，可以使观察者观看不到连续的条纹图案，然而当所述锐角夹角数值过大或过小时，观察者观看图像时的颗粒感减小程度较小；因此，为了能够使观察者观看到的图像颗粒感明显较小，本发明实施例中优选的，所述预设角度θ为60～80°。

进一步优选的，任一个第一显示单元101和任一个第二显示单元102均为一个亚像素(红、或绿、或蓝)；所述亚像素包括与所述显示面板10的横向平行的第一边a和与所述显示面板10的纵向平行的第二边b，所述预设角度θ为arctan(b/a)。

这样，所述预设角度θ的光栅单元与所述亚像素的对角线平行，能够使观察者观看到的图像颗粒感减小程度最大。

进一步的，所述光栅可以为狭缝光栅；或者，所述光栅可以为柱透镜光栅。

由于目前狭缝光栅应用范围较广，且其制作工艺简单，因此，在本发明实施例中，所述光栅可以为狭缝光栅201，且进一步的，所述狭缝光栅201的开口率数值范围为1/3～1/2，为了保证观察者看到的图像的亮度较高，本发明实施例中所述狭缝光栅201的开口率为1/2。当然，所述光栅也可以为柱透镜光栅202。

其中，所述狭缝光栅201包括由光栅片201a形成的遮光部分和由狭缝201b形成的透光部分，开口率即为透光部分的面积与透光部分和遮光部分的面积的总和的比值。

在此基础上，在将所述狭缝光栅201设置在显示面板的出光侧的情况下，如图12所示，由其光路图可推导出狭缝光栅201的一个周期的周期长度p与一个显示单元沿所述周期长度方向的长度m之间的关系式，即，由以下公式：

$\frac{f}{m}=\frac{s}{e/2};$

$\frac{p}{2m}=\frac{s}{s+f};$

可以推导出公式一：

其中，e为瞳距，f为狭缝光栅到显示面板出光侧的距离，s为人眼到狭缝光栅的距离。

对于柱透镜光栅202设置在显示面板的出光侧的情况，公式一同样适用，对于其推导过程不再详述。

进一步的，在所述狭缝光栅201设置在显示面板的入光侧情况下，如图13所示，由其光路图可推导出狭缝光栅201的的一个周期的周期长度p与一个显示单元沿所述周期长度方向的长度m之间的关系式，即，由以下公式：

$\frac{m}{e}=\frac{f}{t+f};$

$\frac{p}{2m}=\frac{t+f}{t};$

可以推导出公式二：

其中，e为瞳距，f为狭缝光栅到显示面板出光侧的距离，t为人眼到显示单元出光侧的距离。

对于柱透镜光栅202设置在显示面板的入光侧的情况，公式二同样适用，对于其推导过程不再详述。

此外，参考图7或图8所示，对于将所述狭缝光栅201设置在显示面板的出光侧的情况，通过上述公式一便可以确定狭缝光栅201的一个周期的周期长度p；对于将所述狭缝光栅201设置在显示面板的入光侧的情况，通过上述公式二便可以确定此时狭缝光栅201的一个周期的周期长度p；基于此，便可以确定能够实现裸眼3D效果所需的所述狭缝光栅201的周期长度p；进一步的，为了减少观看者看到的立体图像的颗粒感，所述狭缝光栅201中的光栅单元还需与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度θ，当θ值一定时，便可以得到具有固定周期长度p和固定狭缝201b倾斜角度的所述狭缝光栅201。

同样，参考图9或图10所示，对于将所述柱透镜光栅202设置在显示面板的出光侧的情况，通过上述公式一也可以确定柱透镜光栅202的一个周期的周期长度p；当将所述柱透镜光栅202设置在显示面板的入光侧的情况，通过上述公式二也可以确定柱透镜光栅202的一个周期的周期长度p；基于此，便可以确定能够实现裸眼3D效果所需的所述柱透镜光栅202的周期长度p；进一步的，为了减少观看者看到的立体图像的颗粒感，所述柱透镜光栅202中的柱透镜202a还需与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度θ，当θ值一定时，便可以得到具有固定周期长度p和固定柱透镜202a倾斜角度的所述柱透镜光栅202。

下面提供2个具体实施例，以详细描述上述的立体显示装置。

实施例一，所述立体显示装置，包括显示面板10和设置在所述显示面板10的出光侧的狭缝光栅201。

其中，如图14所示，所述显示面板10包括多个亚像素，每个亚像素包括与所述显示面板10的横向平行的第一边a和与所述显示面板10的纵向平行的第二边b，且该多个亚像素被分为第一亚像素显示单元1011(分别标记为R_L、G_L和B_L)和第二亚像素显示单元1021(分别标记为R_R、G_R和B_R)；在所述显示面板10的横向和纵向上，任一个所述第一亚像素显示单元1011和第二亚像素显示单元1021交替排列。

参考图7所示，所述狭缝光栅201包括平行且周期性排列的多个光栅片201a以及任意相邻的两个光栅片之间的狭缝201b，每个光栅片201a与所述显示面板10横向方向的锐角夹角θ为arctan(b/a)。此外，所述狭缝光栅201的周期方向与所述显示面板的横向平行，所述狭缝光栅201的一个周期的周期长度为

开口率为1/2。

这样，间隔排列的第一亚像素显示单元1011显示的第一图像在被左眼识别后呈现如图15所示的左眼图像，间隔排列的第二亚像素显示单元1021显示的第二图像在被右眼识别后呈现如图16所示的右眼图像，并最终在大脑中融合成立体图像而使观察者观看不到连续的条纹图案，从而使观察者观看图像时的颗粒感较小，进而可以提高观察者裸眼观看立体图像的舒适度。

实施例二，所述立体显示装置也可以包括显示面板10和设置在所述显示面板10的出光侧的柱透镜光栅202。

其中，参考图14所示，所述显示面板10包括多个亚像素，每个亚像素包括与所述显示面板10的横向平行的第一边a和与所述显示面板10的纵向平行的第二边b，且该多个亚像素被分为第一亚像素显示单元1011(分别标记为R_L、G_L和B_L)和第二亚像素显示单元1021(分别标记为R_R、G_R和B_R)；在所述显示面板10的横向和纵向上，任一个所述第一亚像素显示单元1011和第二亚像素显示单元1021交替排列。

参考图9所示，所述柱透镜光栅202包括平行且紧密排列的多个柱透镜202a，每个柱透镜202a与所述显示面板10横向方向的锐角夹角θ为arctan(b/a)。此外，所述柱透镜光栅202的周期方向与所述显示面板的横向平行，所述柱透镜光栅202的一个周期的周期长度为 $p=\frac{2a}{1+\frac{a}{e/2}}.$

这样，间隔排列的第一亚像素显示单元1011显示的第一图像在被左眼识别后呈现如图15所示的左眼图像，间隔排列的第二亚像素显示单元1021显示的第二图像在被右眼识别后呈现如图16所示的右眼图像，并最终在大脑中融合成立体图像而使观察者观看不到连续的条纹图案，从而使观察者观看图像时的颗粒感较小，进而可以提高观察者裸眼观看立体图像的舒适度。

基于上述描述的所述立体显示装置，可选的，所述立体显示装置10还包括驱动模块，所述驱动模块用于驱动所述多个第一显示单元101显示第一图像，驱动所述多个第二显示单元102显示第二图像。

具体的，所述驱动模块用来驱动所述多个第一亚像素显示单元1011显示第一图像，驱动多个第二亚像素显示单元1021显示第二图像。

此外，对于上述的所述显示面板10可以是液晶显示面板，也可以是有机电致发光二极管显示面板，当然也可以是其他类型的显示面板。

其中，当所述显示面板10为液晶显示面板时，所述光栅可以设置在所述液晶显示面板的入光侧或出光侧。

进一步，所述立体显示装置还包括设置在所述液晶显示面板入光一侧的背光源；所述光栅设置在所述背光源和所述液晶显示面板之间。

可选的，当所述显示面板10为有机电致发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)显示面板时，所述光栅设置在所述有机电致发光二极管显示面板的出光侧。

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 (9)

1.一种立体显示装置，包括显示面板、以及设置在所述显示面板一侧的光栅；其特征在于，

所述显示面板包括多个第一显示单元和多个第二显示单元，在所述显示面板的横向和纵向上，所述第一显示单元和所述第二显示单元交替排列；

所述光栅包括平行排列的多个光栅单元，每个光栅单元与所述显示面板横向方向的锐角夹角呈预设角度，且所述光栅用于将所述多个第一显示单元显示的第一图像和所述多个第二显示单元显示的第二图像分别显示在左右眼。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述预设角度为60～80°。

3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，任一个第一显示单元和任一个第二显示单元均为一个亚像素；所述亚像素包括与所述显示面板的横向平行的第一边a和与所述显示面板的纵向平行的第二边b；

所述预设角度为arctan(b/a)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅包括狭缝光栅。

5.根据权利要求1至3任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅包括柱透镜光栅。

6.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还包括驱动模块，所述驱动模块用于驱动所述多个第一显示单元显示第一图像，驱动所述多个第二显示单元显示第二图像。

7.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述显示面板包括液晶显示面板；

所述光栅设置在所述液晶显示面板的入光侧或出光侧。

8.根据权利要求7所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还包括设置在所述液晶显示面板入光一侧的背光源，所述光栅设置在所述背光源和所述液晶显示面板之间。

9.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述显示面板包括有机电致发光二极管显示面板；

所述光栅设置在所述有机电致发光二极管显示面板的出光侧。

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