CN103744188B - 3d显示设备和3d显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D显示设备和3D显示系统，所述设备包括透明基板，所述透明基板的一面设有散射件，另一面设有多向透射件，所述多向透射件包括多根多向透射光纤，每根所述多向透射光纤包括设置于纤芯周围的入光面和出光面，所述出光面背向所述透明基板，所述入光面面向所述透明基板，每根所述多向透射光纤的纤芯周围还设有多个液晶通道，每个所述液晶通道与两个用于控制通道出射光强的控制电极连接。实施本发明的3D显示设备和3D显示系统，可在不同方向呈现不同的立体影像，提高了显示设备的立体影像的真实度，进而避免观影者眼睛不适，提高了3D显示效果。

Description

3D显示设备和3D显示系统

技术领域

本发明涉及图像显示技术领域，特别是涉及一种3D显示设备和3D显示系统。

背景技术

现有的3D显示设备大多是基于立体视觉的原理，利用人眼存在的视差，分别使两幅略有差异的影像分别投射到人眼，由大脑合成具有深度信息的3D影像。

但是上述两幅影像为两个特定位置的摄像设备拍摄的画面，显示设备在显示时，在不同方向上显示的影像相同，不同方向上投射到人眼的影像相同，造成合成的3D影像失真，易对人眼造成不适，严重影响3D显示效果。

发明内容

基于此，有必要针对上述显示设备易在不同方向显示的影像相同，造成合成的3D影像失真的问题，提供一种3D显示设备和3D显示系统。

一种3D显示设备，包括透明基板，所述透明基板的一面设有散射件，另一面设有多向透射件，所述多向透射件包括多根多向透射光纤，每根所述多向透射光纤包括设置于纤芯周围的入光面和出光面，所述出光面背向所述透明基板，所述入光面面向所述透明基板，每根所述多向透射光纤的纤芯周围还设有多个液晶通道，每个所述液晶通道与两个用于控制通道出射光强的控制电极连接，所述散射件将光源投射的光线进行散射，所述透明基板将所述散射件散射后的光线透入所述多向透射件，所述多向透射件通过所述入光面将所述光线导入每根所述多向透射光纤，并通过多个所述液晶通道将所述光线沿不同方向从所述出光面导出。

一种3D显示系统，包括以上所述的3D显示设备，还包括光场单元和控制单元，所述光场单元用于将光场数据转换为一组用于沿不同方向显示的不同图像，并传送到所述控制单元，所述控制单元用于驱动所述3D显示设备在不同方向显示不同的图像。

以上所述的3D显示设备和3D显示系统，通过所述散射件将光源投射的光线进行散射，所述透明基板将所述散射件散射后的光线透入所述多向透射件，所述多向透射件通过所述入光面将所述光线导入每根所述多向透射光纤，并通过多个所述液晶通道将所述光线沿不同方向导出，可在不同方向呈现不同的立体影像，提高了显示设备的立体影像的真实度，进而避免观影者眼睛不适，提高了3D显示效果。

附图说明

图1为本发明3D显示设备第一实施方式的结构示意图；

图2为本发明3D显示设备第二实施方式的多向透射件的结构示意图；

图3-4为本发明3D显示系统第一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明3D显示设备第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的3D显示设备包括透明基板100，透明基板100的一面设有散射件200，另一面设有多向透射件，所述多向透射件包括多根多向透射光纤300，每根多向透射光纤300包括设置于纤芯周围的入光面和出光面，所述出光面背向透明基板100，所述入光面面向透明基板100，每根多向透射光纤300的纤芯周围还设有多个液晶通道400，每个液晶通道400与两个用于控制通道出射光强的控制电极500连接，散射件200将光源投射的光线进行散射，透明基板100将散射件200散射后的光线透入所述多向透射件，所述多向透射件通过所述入光面将所述光线导入每根多向透射光纤300，并通过多个液晶通道400将所述光线沿不同方向从所述出光面导出。

本实施方式的3D显示设备，通过所述散射件将光源投射的光线进行散射，所述透明基板将所述散射件散射后的光线透入所述多向透射件，所述多向透射件通过所述入光面将所述光线导入每根所述多向透射光纤，并通过多个所述液晶通道将所述光线沿不同方向导出，可在不同方向呈现不同的立体影像，提高了显示设备的立体影像的真实度，进而避免观影者眼睛不适，提高了3D显示效果。

其中，对于透明基板100，可用于固定和承载所述多向透射件。

对于散射件200，对来自显示设备的光源的光线散射后，可使光线均匀的摄入多向透射件。散射件200优选地为散光板，还可以是本领域技术人员惯用的其他散光器件。

对于多向透射件，优选地，其所包含的多根多向透射光纤300可平铺在透明基板上，每根多向透射光纤300的入光面紧贴在透明基板上，两个端面垂直透明基板。

对于多向透射光纤300，其纤芯优选地为中空的纤芯，所述入光面不是纤芯的端面。优选地，纤芯的四周可覆以多层不同光学性质的材料，光纤纤芯的四周还有多个液晶通道，灌入液晶，每条通道与两个电极相连，通过改变施加在液晶上的电压，控制液晶颗粒的偏转角度，进而不同方向出射光线的强弱，可以改变其透明度。这种光纤的直径优选地为400微米（0.4毫米）。

进一步地，可在所述入光面喷涂吸光涂层600。

在另一个实施例中，设置多向透射光纤300的入光面的操作过程如下：

将多向透射光纤300平铺在两层设有配向槽的工作基板之间，控制光斑缩小为0.1mm以下的激光束沿多向透射光纤300的端面直径方向进行切割，分离出另外半边光纤之后，在剩下的半边光纤的切口上涂上一层吸光涂层。

在其他实施例中，还可以沿切割2/3或部分比例的光纤，平铺在透明基板上，切割面朝向基板，用于实现多向透射。

进一步地，可将半边光纤固定在透明基板上，撤去底层带配向槽的工作基板，透明基板另一面安装散光板。

在另一个实施例中，多向透射光纤300为400微米，在纤芯周围分布有8个不同方向的液晶通道，相当于在300～400微米左右的空间内，具备了显示4*8=32个像素的能力，可显示大规模的光场数据。采用LED光源和散光板近似产生沿各个方向发散的入射光源，通过所述入光面将光线投入多向透射光纤300，基于其多向透射能力，可快速地重建出分辨率较高的光场。当光线从LED光源发出，经过散光板散射后产生各方向均匀分布的入射光线，通过透明基板和所述入光面进入多向透射光纤，可沿不同方向的液晶通道射出，每对控制电极可以控制每个通道的出射光线的强弱。

对于液晶通道400，其内设置有液晶。每个液晶通道400优选地，可沿纤芯端面的直径方向贯穿所述出光面。

在其他实施例中，所述3D显示设备还包括显示光源，所述显示光源优选地为背投光源，所述背投光源用于将生成的光线投射到散射件200。

请参阅图2，图2是本发明3D显示设备第二实施方式的多向透射件的结构示意图。

本实施方式的3D显示设备与第一实施方式的区别在于：在透明基板100的同一面设有至少两层所述多向透射件，每层所述多向透射件包括多根并行排列的多向透射光纤300，相邻两层所述多向透射件所含的多向透射光纤300间的夹角大于0度。

本实施方式的3D显示设备，通过多向透射光纤朝向不同的两层以上的多向透射件，可扩展光线从出光面的出光角度，扩展3D显示设备的成像广角。

在一个实施例中，如图2所示，在所述透明基板的所述另一面，包括至三层所述多向透射件，第一层多向透射件710，第二层多向透射件720，第三层多向透射件730，第一层多向透射件710所含的多向透射光纤300与第二层多向透射件720所含的多向透射光纤300间的夹角为90度，第二层多向透射件720所含的多向透射光纤300与第三层多向透射件730所含的多向透射光纤300间的夹角为45度或135度。

请参阅图3和图4，图3和图4是本发明3D显示系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的3D显示系统包括图1或图2所示的3D显示设备，还包括光场单元800和控制单元900，光场单元800用于将光场数据转换为一组用于沿不同方向显示的不同图像，并传送到控制单元900，控制单元900再驱动所述3D显示设备，可在不同方向呈现不同的立体影像，提高3D显示系统的立体影像的真实度，进而避免观影者眼睛不适，提高了3D显示效果。

其中，对于光场单元900，如图4所示，可包括光场数据分析器、控制器和光场计算引擎，所述光场数据分析器用于判断所述光场单元接收的图像信号是否为光场数据，以及所述图像信号的数据类型，所述光场计算引擎用于在所述图像信号是光场数据时，根据所述3D显示设备的显示参数将所述图像信号转换为一组用于沿不同方向显示的不同图像，所述控制器用于协调所述光场数据分析器和所述光场计算引擎。

在一个实施例中，可通过DSP或FPGA芯片实现光场数据分析器、控制器和光场计算引擎的功用。

在另一个实施例中，所述光场计算引擎还用于在所述图像信号不是光场数据时，将所述图像信号转换为一组沿不同方向显示的相同图像。

本实施例中的3D显示系统可以与普通的2D显示技术兼容，当输入影像为普通2D影像时，可以通过光场数据分析器识别出这种情况，并让3D显示设备在各个方向的液晶通道都显示相同的颜色和亮度，这样观众在各个不同的视点看到的都是相同的图像，可以解决普通液晶屏幕由于要经过两层偏振膜造成在正面亮度较强而其他方向亮度较暗的问题。

对于控制单元900，可包括显示存储器、控制器、显示数据输出单元、驱动时序单元和数据缓冲器。

在一个实施例中，控制单元900与现有普通TFT平面液晶屏的显示控制单元结构基本一致，相关的器件也基本一致。主要区别是在于：

显示存储器的容量较大，用于存储光场数据量；控制显示数据输出的电路规模大于普通液晶屏幕显示的控制规模，显示存储器的存储方式不同，以光场基元为单位进行存储，若显示分辨率是1024×768，则有1024×768个光场基元，若每根光纤沿径向有8个不同方向的液晶通道400，则每个光场基元包含4×8＝32个显示像素，此外为了快速访问显示存储器上属于某个光场基元的各个显示像素，还需要建立快速访问的地址索引表并存放在缓存中。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D显示设备，其特征在于，包括透明基板，所述透明基板的一面设有散射件，另一面设有多向透射件，所述多向透射件包括多根多向透射光纤，每根所述多向透射光纤包括设置于纤芯周围的入光面和出光面，所述出光面背向所述透明基板，所述入光面面向所述透明基板，每根所述多向透射光纤的纤芯周围还设有多个液晶通道，每个所述液晶通道与两个用于控制通道出射光强的控制电极连接，所述散射件将光源投射的光线进行散射，所述透明基板将所述散射件散射后的光线透入所述多向透射件，所述多向透射件通过所述入光面将所述光线导入每根所述多向透射光纤，并通过多个所述液晶通道将所述光线沿不同方向从所述出光面导出。

2.根据权利要求1所述的3D显示设备，其特征在于，所述散射件包括散光板。

3.根据权利要求1所述的3D显示设备，其特征在于，所述入光面设有吸光涂层。

4.根据权利要求1所述的3D显示设备，其特征在于，还包括背投光源，所述背投光源用于将生成的光线投射到所述散射件。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的3D显示设备，其特征在于，在所述透明基板的同一面设有至少两层所述多向透射件，每层所述多向透射件包括多根并行排列的所述多向透射光纤，相邻两层所述多向透射件所含的所述多向透射光纤间的夹角大于0度。

6.根据权利要求5所述的3D显示设备，其特征在于，在所述透明基板的同一面设有三层所述多向透射件，第一层所述多向透射件所含的多向透射光纤与第二层所述多向透射件所含的多向透射光纤间的夹角为90度，第二层所述多向透射件所含的多向透射光纤与第三层所述多向透射件所含的多向透射光纤间的夹角为45度。

7.一种3D显示系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的3D显示设备，还包括光场单元和控制单元，所述光场单元用于将光场数据转换为一组用于沿不同方向显示的不同图像，并传送到所述控制单元，所述控制单元用于驱动所述3D显示设备在不同方向显示不同的图像。

8.根据权利要求7所述的3D显示系统，其特征在于，所述光场单元包括光场数据分析器、控制器和光场计算引擎，所述光场数据分析器用于判断所述光场单元接收的图像信号是否为光场数据，以及所述图像信号的数据类型，所述光场计算引擎用于在所述图像信号是光场数据时，根据所述3D显示设备的显示参数将所述图像信号转换为一组用于沿不同方向显示的不同图像，所述控制器用于控制所述光场数据分析器和所述光场计算引擎。

9.根据权利要求8所述的3D显示系统，其特征在于，所述光场计算引擎还用于在所述图像信号不是光场数据时，将所述图像信号转换为一组沿不同方向显示的相同图像。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的3D显示系统，其特征在于，所述控制单元还包括显示存储器、控制器、显示数据输出单元、驱动时序单元和数据缓冲器。