CN103605213A - 视区扩展的低串扰自由立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于视觉图像技术领域，为提供一种立体显示设备，可以用来扩展裸眼自由立体显示的视区范围，同时降低该范围内不同视点间的串扰度，改善3D显示效果。为此，本发明采用的技术方案是，视区扩展的低串扰自由立体显示装置，包括：安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板，狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分，不透明部分阻挡了显示面板的一部分，倾斜挡板具有一定高度且与显示面板保持一定夹角，使左视点所属像素的光线均射入左眼视域，右视点所属像素的光线均射入右眼视域。本发明主要应用于视觉图像显示装置的设计制造。

Description

视区扩展的低串扰自由立体显示装置

技术领域

本发明属于视觉图像技术领域，涉及裸眼3D自由立体显示技术，具体讲，涉及视区扩展的低串扰自由立体显示装置。

背景技术

人类获取信息最有效的渠道是通过视觉。由于人的双眼看到的是自然界中真实的三维景物，因此能够在屏幕上再现真实的三维景物一直是人类追求的目标。随着二维图像压缩、传输、显示技术的日益提高，人类追求再现真实自然景物的下一个目标就是再现景物的立体信息。立体信息再现技术一定会成为继语音、数据、平面图像业务之后信息技术发展的下一个热点。立体成像技术就是基于这样的需求逐步发展起来的，它可以记录、传输和显示立体彩色图像，使观众能够产生身临其境的感觉，应用前景非常广泛，可以用于科研、军事、教育、工业、医疗等诸多领域。例如，在医学领域，体视探测能够提供更多、更有用的信息；在工业领域，立体显示可用于机器人在危险环境下对物体进行处理和检查；在科学勘探和显像领域，立体成像技术能使观看者通过二维屏幕体会到逼真的三维环境。随着电视网、计算机网、电话网（固定电话网和移动电话网）的不断融合和技术的不断提高，通过手机屏幕、电视屏幕、计算机屏幕等显示终端观看立体图像的要求已经逐渐调高。

根据在观看时是否需要使用辅助设备，立体显示技术可分为戴眼镜立体显示和不戴眼镜立体显示两种方式。从光学原理上讲，不戴眼镜立体显示方式利用各种光学面，无需眼镜即可观看立体图像，因此被称为自由立体显示方式(auto-stereoscopic)。如图1所示，常用的光学面包括：透镜柱板(Lenticular Plate)、视差栅栏(Parallax Barrier)、菲涅尔透镜(Fresnel Lens)、光栅阵列(IP Lens Array)、可变形屏幕(Anamorphic Screen)、全息屏幕(Holographic Screen)等。

根据所能提供视点的数目，自由立体显示方式分为双视点和多视点两类。

一般情况下，双视点自由立体显示方式，通过在CRT显示器或者平板显示器前加入透镜柱面或者视差栅栏，控制各像素光线的射出方向，使左视点的图像仅射入左眼，右视点的图像仅射入右眼，利用双目视差，产生立体视觉。

当前已有多种基于狭缝光栅技术的自由立体显示设备产品。然而，在实际使用时，当用户稍微偏离自由立体显示设备产品的最佳观看点时，会有少部分的右眼视图影像进入左眼观看区域。反之亦然，这样便会产生串扰(crosstalk)或者重影的现象，同时将用户局限一个很小的区域内，影响到用户观看3D影像的效果和观看自由度。

发明内容

本发明旨在解决克服现有技术的不足，提供一种立体显示设备，可以用来扩展裸眼自由立体显示的视区范围，同时降低该范围内不同视点间的串扰度，改善3D显示效果。为此，本发明采用的技术方案是，视区扩展的低串扰自由立体显示装置，包括：安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板，狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分，不透明部分阻挡了显示面板的一部分，倾斜挡板具有一定高度且与显示面板保持一定夹角，使左视点所属像素的光线均射入左眼视域，右视点所属像素的光线均射入右眼视域。

如果显示面板为LCD型显示器，则倾斜挡板置于显示面板中的液晶层中，具体位于两个像素之间的黑矩阵(black matrix)上,高度小于液晶层厚度；如果显示面板为LED型显示器，则倾斜挡板置于两个显示二极管之间的框架区域。

倾斜挡板是由不透明的高分子聚合物或者电控光栅制成。

倾斜挡板与显示面板保持的一定夹角为10°到65°，倾斜挡板的高度并非固定，而是与显示面板上特定像素位置相关，达到串扰降到最低和视区达到最大。

本发明的技术特点及效果：

1、扩展了视区，提高了用户观看自由度。

2、适合LCD显示器和LED显示器。

3、采用狭缝光栅和倾斜挡板，视区内的串扰大幅度降低。

附图说明

图1本发明的立体显示器的示意图。

具体实施方式

本发明包括一个显示面板(LCD或者LED)、一个狭缝光栅及多个挡板结构。其中，所述狭缝光栅是安装在显示面板前方的垂直平板，每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分。对每只眼，它都阻挡了屏幕的一部分，使左视点所属像素的光线均射入左眼视域，右视点所属像素的光线均射入右眼视域。但是，因为狭缝光栅不透明部分的遮光作用，显示的图像较暗。根据显示面板的种类，所述多个挡板结构，如果应用于LCD型显示器，则可以置于显示面板中的液晶层中，具体位于两个像素之间的黑矩阵(black matrix)上,高度小于液晶层厚度;如果应用于LED型显示器，则可以置于两个显示二极管之间的框架区域。在本发明的立体显示器中，所述多个挡板结构可以是由不透明的高分子聚合物所制成，也可以是由电控光栅组成。在本发明的立体显示器中，所述多个挡板结构并非垂直与显示器平面，而是与显示器平面成一定夹角，同时所述多个挡板结构的高度并非固定，而是与特定像素位置相关，此时该立体显示器将达到最佳的串扰降低性能，视区也将达到最大；但如果考虑到加工工艺的难度，则多个挡板结构的高度也可以固定，此时该立体显示器的串扰降低性能将略微下降，但相比现有的裸眼立体显示器串扰性能，仍有较大幅度提高。本发明相对现有技术，由于在相邻的像素行之间设有倾斜特定角度的、且与像素位置相关的多个不透明挡板状结构，配合置于显示器外表面的狭缝光栅，因此当用户在自由立体显示器的最佳观看距离横向水平移动时，在一定距离内，由于用户视线将交与倾斜挡板，从而避免看到相邻视点所属的像素，因此降低了影像串扰现象，提高了立体显示器的显示效果。为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

例如：参照图1，图1为本发明的立体显示器的示意图，本发明较佳实施例的立体显示器包括：狭缝光栅100，平板显示器103。其中，100包括不透明部分101和透明部分102。103包括R视点所属的像素104和L视点所属的像素105，以及相邻两个像素之间的部分106。任何一个106上都会有挡板状结构107或者108，107是L视点像素的挡板，108是R视点像素的挡板。标号L的像素所发出的影像定义为左眼影像L，标号R的像素行所发出的影像定义为右眼影像R。

具体以LED性显示面板为例进行详细说明。请再参照图1，所述多个倾斜挡板107和108设置于所述显示面板103中的像素间隙上，显示面板103的像素点距104或者105为0.299mm，像素间的间隔106为0.01mm。103的分辨率为1920*1080。101和102均为0.3075mm。α和β值相同，如果单纯从串扰性能和视区扩展度上讲，则均可为10°到65°，但倾斜角度越小，被挡板遮住的光就越多，用户感知到的3D影响就越暗，因此本最佳实施例中，选取α=β=60°。

本最佳实施例中，狭缝光栅贴装方式为垂直贴装，不采取倾斜贴装，因此显示面板上每一行的R和L像素位置都是类似的，由此导致每一行像素间隙106上的挡板高度、倾斜角度都是相同的，因此本实施例仅列举某一行上挡板的高度分布情况，同时，由于显示面板一行有1920个像素，数据过多，表格1中仅列举了部分数据(步距100个像素)。

表1像素间隙的挡板高度(mm)

L像素-R像素之间	R像素-L像素之间
		0.17892	0.18913
0.18871	0.2001
		0.19975	0.21256
0.21216	0.22667
		0.22622	0.24279
0.24227	0.26137
		0.26077	0.28304
0.28233	0.30862
		0.30778	0.33928
0.33827	0.37671

最终得到的视区宽度为R视图30mm，L视图30mm，在这个范围内串扰度为0，可见串扰得到可很大的降低。本实施例中的挡板不均匀，如果采取均匀挡板，比如将挡板高度取表格1中的均值，可以得到视区宽度为R视图24mm，L视图24mm，性能比本实施例略有减低。但相比现有技术，仍然可以创造出一个无串扰的视区，实现用户较为自由的观看度。

Claims (4)

1.一种视区扩展的低串扰自由立体显示装置，其特征是，包括：是安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板，狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分，不透明部分阻挡了显示面板的一部分，倾斜挡板具有一定高度且与显示面板保持一定夹角，使左视点所属像素的光线均射入左眼视域，右视点所属像素的光线均射入右眼视域。

2.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置，其特征是，如果显示面板为LCD型显示器，则倾斜挡板置于显示面板中的液晶层中，具体位于两个像素之间的黑矩阵(black matrix)上,高度小于液晶层厚度；如果显示面板为LED型显示器，则倾斜挡板置于两个显示二极管之间的框架区域。

3.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置，其特征是，倾斜挡板是由不透明的高分子聚合物或者电控光栅制成。

4.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置，其特征是，倾斜挡板与显示面板保持的一定夹角为10°到65°，倾斜挡板的高度并非固定，而是与显示面板上特定像素位置相关，达到串扰降到最低和视区达到最大。