CN103913851B - 一种立体显示装置及其亮度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示装置及其亮度控制方法，包括显示模块，在所述显示模块一侧设有背光源，在所述显示模块另一侧设有液晶狭缝光栅，在所述显示模块和所述液晶狭缝光栅之间设有偏光调制液晶光阀；所述偏光调制液晶光阀包括位于所述显示模块一侧的公用电极及设于所述公用电极上的区域控制显示电极；所述区域控制显示电极由设于公用电极上的基板及设于所述基板上分区域独立驱动控制的信号电极构成；本发明偏光调制液晶光阀可对入射光进行分区域偏光调制用以实现分区域的光强度控制，能够使2D和3D显示区域亮度一致。

Description

一种立体显示装置及其亮度控制方法

技术领域

本发明涉及立体显示领域，具体涉及一种立体显示装置及其亮度控制方法。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，多媒体显示技术也得到了快速的发展，使人们在观赏视频或影片时候的感受清楚而真实，为了更进一步的增强人们的观影体验，更加真实、清晰的显示技术，裸眼3D显示技术也随之快速发展起来了。

液晶光栅常被用来制作裸眼3D的分光器件，如图11及12所示为一种常见的液晶狭缝光栅100上下两个电极图形示意图，液晶光栅技术实现局部3D的功能。做到2D与3D在同一屏幕兼容，该技术将液晶狭缝光栅其中一个基板上的电极进行分区，搭配适当的驱动及软件控制，可以在立体显示装置屏幕的某一区域显示3D，于此同时在立体显示装置屏幕的其他区域显示2D，做到2D与3D在同一屏幕兼容。

具体如图12所示，液晶狭缝光栅100，包括第一基板101及第二基板102。图中液晶狭缝光栅100的第一基板101上形成了第一电极1011，第一电极1011为彼此平行的条形电极，在水平方向(x轴)上，各个条形电极1011之间的间隔为S。为减小立体显示形成的摩尔纹，条形电极与y轴形成θ角度，0°≤θ≤90°。图中102表示液晶狭缝光栅的第二基板102，第二基板102上的第二电极1022可以在x/y方向上形成mxn个独立的单元（m和n可以相等或者不等），第二电极形成的mxn个独立的单元可以分别单独驱动。以下以2x2矩阵进行说明：在第二基板102上形成第二电极，图中以S1，S2，S3，S4等表示，即在x轴/y轴方向上形成了2x2的矩阵。各个第二电极如S1，S2，S3，S4等之间彼此独立，形成一定的间隙使得电性上互相不导通。第一基板101和第二基板102可以是玻璃等透明材料，第一电极1011和第二电极如S1，S2，S3，S4等可以是ITO，IZO等透明导电材料。

图12中1022表示各个第二电极如S1，S2，S3，S4等对应的电路引线，用以形成周边电路。1022_1-1022_4分别表示分成的四个显示电极区，1021_1-1021_4分别表示四个显示电极区的驱动电路引线。显示电极区1022_1-1022_4内的电极材料为ITO，IZO等透明导电材料。电路引线1021_1-1021_4可以是ITO，IZO等透明导电材料，考虑到ITO或者IZO等导电材料的阻抗较大，对于周边电路201可以采用金属材料如铜、纯铝等进行制作。

液晶狭缝光栅显示3D的原理如图13所示，通过在2D显示面板（如LCD，PDP，LED等）前置（或者后置）液晶狭缝光栅，3D显示模式下，在液晶狭缝光栅条形电极上施加一定电压形成黑白相间的条纹，使左眼只能看到左眼对应的影像，右眼只能看到右眼对应的影像，由于左右眼同时观看到具有一定视差的影像而产生3D立体显示效果。如图14所示，当需要进行2D显示时，只需要将液晶狭缝光栅条形电极上的电压去除，此时液晶狭缝光栅不会产生黑色条纹，无论是左眼还是右眼，都同时观察到2D液晶显示面板所呈现的图像，因此仍然观看到2D显示效果，在分辨率和亮度等方面没有明显的影响，即通过前置（或者后置）液晶狭缝光栅可以实现2D与3D显示模式的兼容。

但由于分区域液晶狭缝光栅技术通过遮挡部分区域来实现3D分光，会造成3D区域亮度降低，2D/3D共存显示时2D和3D显示区域亮度不统一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能实现2D区域与3D区域亮度的统一，保证3D显示效果的立体显示装置及其亮度控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

该立体显示装置，包括显示模块，在所述显示模块一侧设有背光源，在所述显示模块另一侧设有液晶狭缝光栅，在所述显示模块和所述液晶狭缝光栅之间设有偏光调制液晶光阀；所述偏光调制液晶光阀包括位于所述显示模块一侧的公用电极及设于所述公用电极上的区域控制显示电极；所述区域控制显示电极由设于公用电极上的基板及设于所述基板上分区域独立驱动控制的信号电极构成。

所述公用电极为面电极，所述信号电极以矩阵形式分布在所述基板上，所述信号电极分别连接有驱动电路。

所述液晶狭缝光栅包括第一电极和设于所述第一电极上的第二电极；第一电极由第一基板及设于第一基板上的条形电极构成；所述第二电极由第二基板及设于所述第二基板上的矩阵电极构成；所述信号电极在基板上的分布形式和所述矩阵电极在第二基板上的分布形式相同。

所述显示模块的上偏光角度和所述偏光调整液晶光阀的下摩擦角相同；所述偏光调整液晶光阀的下摩擦角和上摩擦角的绝对值为90°；所述液晶狭缝光栅的下偏光角度和所述偏光调整液晶光阀的上摩擦角相等。

所述显示模块为LCD或OLED模组。

所述液晶狭缝光栅还包括置于第一电极及第二电极间的液晶层，设有第二电极一侧的上偏光片和设于第一电极一侧的下偏光片，用于封装的封框胶及位于液晶层内用于控制液晶狭缝光栅盒厚的间隙子。

所述偏光调整液晶光阀还包括置于公用电极和区域控制显示电极间的液晶层、用于封装的封框胶及位于液晶层内用于控制偏光调整液晶光阀盒厚的间隙子。

一种立体显示装置的亮度控制方法，在液晶狭缝光栅第一电极上加0v电压，在第二电极的部分电极显示区域施加+/-V1的方波电压；在偏光调制液晶光阀公用电极上加0v电压，在与第二电极上施加了方波电压以外的电极显示区域相对应的信号电极上加+/-V’的方波电压；在公用电极与信号电极之间形成电压差，偏光调制液晶光阀的透射光的强度由此电压差进行调制，进而调制入射液晶狭缝光栅的光强，以使2D显示区域亮度和3D显示区域亮度一致。

本发明的优点在于：该立体显示装置及其亮度控制方法，通过在显示模块和液晶狭缝光栅之间设置偏光调制液晶光阀；偏光调制液晶光阀包括位于显示模块一侧的公用电极及设于公用电极上的区域控制显示电极；偏光调制液晶光阀可对入射光进行分区域偏光调制用以实现分区域的光强度控制，同时针对不同透光率的液晶狭缝光栅，相应选择液晶光阀分区的驱动电压，以达到2D和3D显示区域亮度一致的目的；通过分区域控制，以及选择不同的电压控制，能够使2D和3D显示区域亮度一致。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明立体显示装置的结构示意图。

图2为本发明立体显示装置的偏光调制液晶光阀的电极结构的示意图。

图3为图2立体显示装置的偏光调制液晶光阀的电极结构的爆炸图。

图4为本发明立体显示装置的液晶狭缝光栅的下偏光角度及方向的示意图。

图5为本发明立体显示装置的偏光调制液晶光阀上基板上摩擦角方向的示意图。

图6为本发明立体显示装置的偏光调制液晶光阀下基板下摩擦角方向的示意图。

图7为本发明立体显示装置的显示模块上偏光角度及方向的示意图。

图8为本发明立体显示装置的偏光调制液晶光阀分区控制驱动电压示意图。

图9和图10为本发明立体显示装置的背光源的结构示意图。

图11现有技术和本发明中液晶狭缝光栅的电极结构的示意图。

图12为图11液晶狭缝光栅的电极结构的爆炸图。

图13为现有技术和本发明中液晶狭缝光栅的2D和3D显示的原理图。

图14为现有技术和本发明中液晶狭缝光栅的分区控制驱动电压示意图。

上述图中的标记均为：

100为液晶狭缝光栅，101为第一基板，102为第二基板，1011为第一电极，1022为第二电极，1022_1-1022_4为电极显示区，1021_1-1021_4为驱动电路引线，200为偏光调制液晶光阀，201为公用电极，202为区域控制显示电极，2021_1-2021_4为电路引线，2022_1-2022_4为信号电极，300为显示模块，400为背光源，401为LED导光条，402为导光板，403和404为棱镜片，405为增亮膜。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图14所示，该立体显示装置，包括显示模块300，在显示模块300一侧设有背光源400，在显示模块300另一侧设有液晶狭缝光栅100，在显示模块300和液晶狭缝光栅100之间设有偏光调制液晶光阀200；偏光调制液晶光阀200包括位于显示模块300一侧的公用电极201及设于公用电极201上的区域控制显示电极202；公用电极201为整面电极；区域控制显示电极202由设于公用电极201上的基板及设于基板上分区域独立驱动控制的信号电极（2022_1-2022_4）构成。该立体显示装置，偏光调制液晶光阀200可以对入射光进行分区域偏光调制用以实现分区域的光强度控制，以实现2D和3D显示亮度的统一。

进一步地，信号电极（2022_1-2022_4）以矩阵形式分布在基板上，信号电极（2022_1-2022_4）分别连接有驱动电路，2021_1-2021_4为驱动电路的电路引线。优选区域控制显示电极202分成P_S1、P_S2、P_S3及P_S4四个显示电极区，2021_1-2021_4分别表示四个显示电极区的电路引线。公用电极201和区域控制显示电极202（如P_S1，P_S2，P_S3，P_S4）为ITO，IZO等透明导电材料。电路引线2021_1-2021_4可以是ITO，IZO等透明导电材料，考虑到ITO或者IZO等导电材料的阻抗较大，对于公用电极201周边电路可采用金属材料如铜、纯铝等进行制作。

进一步地，液晶狭缝光栅100包括第一电极1011和设于第一电极1011上的第二电极1022；第一电极1011由第一基板101及设于第一基板101上的条形电极构成；第二电极1022由第二基板102及设于第二基板102上的矩阵电极（mxn个独立的单元，m和n可以相等或者不等，如图12中的S1、S2、S3及S4四个显示电极）构成；信号电极（2022_1-2022_4）在基板上的分布形式和矩阵电极在第二基板102上的分布形式相同。

首先说明显示模块300和液晶狭缝光栅100偏光方向及偏光调制液晶光阀200摩擦方向。如图7所示显示模块300上基板的偏光方向（透过轴）角度（上偏光角）为θ1，0°≤θ1≤180°，如图6所示偏光调制液晶光阀200下基板摩擦方向（下摩擦角）为θ2，θ2的大小与θ1接近较好，最优情况为θ2=θ1，如图5所示偏光调制液晶光阀200上基板摩擦方向（上摩擦角）为θ3，θ3-θ2的绝对值为90°，以使得向列相液晶分子呈TN90°扭曲。如图4所示液晶狭缝光栅100下基板偏光方向（透过轴）（上偏光角）为θ4，θ4的大小与θ3接近较好，最优情况为θ4=θ3。

在偏光调制液晶光阀200公用电极201上的电压为0v，而施加到某个信号电极上的电压为+/-V’的方波，在区域控制显示电极202与公用电极201之间形成了一定的电压差，偏光调制液晶光阀200的透射光的强度可由此电压差进行调制。如果将偏光调制液晶光阀200的分区方法和液晶狭缝光栅100一致，由此原理便可调制入射液晶狭缝光栅100的光强。不同的液晶狭缝光栅100具有不同的透光率，本发明可针对不同透光率的液晶狭缝光栅100，相应选择偏光调制液晶光阀200分区的驱动电压，以达到2D和3D显示区域亮度一致的效果。

作为优选方案，显示模块300的上偏光角度和偏光调整液晶光阀200的下摩擦角相同；偏光调整液晶光阀200的下摩擦角和上摩擦角的绝对值为90°；液晶狭缝光栅100的下偏光角度和偏光调整液晶光阀200的上摩擦角相等。

进一步地，显示模块300为2D显示模块，优选显示模块300为LCD或OLED模组。

进一步地，液晶狭缝光栅100还包括置于第一电极1011及第二电极1022间的液晶层，设有第二电极1022一侧的上偏光片和设于第一电极1011一侧的下偏光片，用于封装的封框胶及位于液晶层内用于控制液晶狭缝光栅100盒厚的间隙子。

进一步地，偏光调整液晶光阀200还包括置于公用电极201和区域控制显示电极202间的液晶层、用于封装的封框胶及位于液晶层内用于控制偏光调整液晶光阀200盒厚的间隙子。

如图9和图10所示，本发明采用的背光源400是一种常见背光源，为侧入光式LED背光源，包括LED导光条401，LED灯，导光板402，棱镜片403和404及增量膜405等。光源部分也可采用冷阴极灯（CCFL）灯管。背光源400也可采用直下式结构，直下式结构通常应用于大尺寸。不管是哪种结构的背光源400其最终都会形成一个均匀的面光源供给给液晶光栅使用。

一种立体显示装置的亮度控制方法，在液晶狭缝光栅100第一电极1011上加0v电压，在第二电极1022的部分电极显示区域施加+/-V1的方波电压；在偏光调制液晶光阀200公用电极201上加0v电压，在与第二电极1022上施加了方波电压以外的电极显示区域相对应的信号电极上加+/-V’的方波电压；在公用电极201与信号电极（2022_1-2022_4）之间形成电压差，偏光调制液晶光阀200的透射光的强度由此电压差进行调制，进而调制入射液晶狭缝光栅100的光强，以使2D显示区域亮度和3D显示区域亮度一致。

接下来具体说明驱动方法。首先说明液晶狭缝光栅100的驱动方法，设某一时刻施加到液晶狭缝光栅100第一电极1011上的电压为0v，而施加到某个第二电极1022如S4上的电压为+/-V1的方波以防止液晶材料极化，电压V1的大小以及方波频率/周期等依照液晶材料等特性决定。由于S4区域内第一电极1011与信号电极S4之间形成了一定的电压差，在S4区域内形成黑白相间的条纹（条纹间距与角度由第一电极1011的具体参数决定），根据图13的3D显示原理，即可以在S4区域之内形成3D显示。与此同时，由于第二电极1022的mxn矩阵都进行独立控制，当S4以外的其他第二电极1022上施加的电压为0时，则在S4以外的其他第二电极1022区域内形成2D显示，达到2D与3D在同一个屏幕显示的目的。

如图14所示，图14纵坐标为电压，横坐标为显示区标号。对应液晶狭缝光栅100的驱动，在本例中液晶狭缝光栅100的S4区为3D显示区，S1-S3区为2D显示区。对应液晶狭缝光栅100的3D显示区，偏光调制液晶光阀200相应的区驱动方式为偏光调制液晶光阀200的公用电极201上的电压为0v，而施加到区域控制显示电极202区（本例中为P_S4）上信号电极的电压也为0v，与公用电极201电压保持一致；对应液晶狭缝光栅100的2D显示区，偏光调制液晶光阀200相应的分区驱动方式为偏光调制液晶光阀200的公用电极201上的电压为0v，而施加到区域控制显示电极202的其它分区（本例中是P_S1-P_S3）上信号电极的电压为+/-V2的方波；这样可降低2D显示区的亮度，实现3D显示区与2D显示区亮度一致的3D显示装置。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种立体显示装置，包括显示模块，在所述显示模块一侧设有背光源，在所述显示模块另一侧设有液晶狭缝光栅，其特征在于：所述显示模块和所述液晶狭缝光栅之间设有偏光调制液晶光阀；所述偏光调制液晶光阀包括位于所述显示模块一侧的公用电极及设于所述公用电极上的区域控制显示电极；所述区域控制显示电极由设于公用电极上的基板及设于所述基板上分区域独立驱动控制的信号电极构成；所述公用电极为面电极，所述信号电极以矩阵形式分布在所述基板上，所述信号电极分别连接有驱动电路；

所述液晶狭缝光栅包括第一电极和设于所述第一电极上的第二电极；第一电极由第一基板及设于第一基板上的条形电极构成；所述第二电极由第二基板及设于所述第二基板上的矩阵电极构成；所述信号电极在基板上的分布形式和所述矩阵电极在第二基板上的分布形式相同。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：所述显示模块为LCD或OLED模组。

3.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于：所述液晶狭缝光栅还包括置于第一电极及第二电极间的液晶层、设于第二电极一侧的上偏光片和设于第一电极一侧的下偏光片、用于封装的封框胶及位于液晶层内用于控制液晶狭缝光栅盒厚的间隙子。

4.如权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于：所述偏光调整液晶光阀还包括置于公用电极和区域控制显示电极间的液晶层及位于液晶层内用于控制偏光调整液晶光阀盒厚的间隙子，包括位于公用电极一侧的下基板、位于区域控制显示电极一侧的上基板及用于封装的封框胶。

5.一种权利要求1所述的立体显示装置的亮度控制方法，其特征在于：在液晶狭缝光栅第一电极上加0v电压，在第二电极的部分电极显示区域施加+/-V1的方波电压；在偏光调制液晶光阀公用电极上加0v电压，在与第二电极上施加了方波电压以外的电极显示区域相对应的信号电极上加+/-V’的方波电压；在公用电极与信号电极之间形成电压差，偏光调制液晶光阀的透射光的强度由此电压差进行调制，进而调制入射液晶狭缝光栅的光强，以使2D显示区域亮度和3D显示区域亮度一致。