CN104007585A - 液晶透镜电子光栅和裸眼立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶透镜电子光栅和包括该电子光栅的裸眼立体显示装置，该液晶透镜电子光栅包括：第一玻璃板、第二玻璃板、液晶层、设置于液晶层一侧的导电层、第一控制器，导电层包括M组重复平行排布的电极，每组电极包括N条平行间隔排布的电极条，第一控制器包括一个控制信号输入端和N个输出端，每组电极中第1个电极条电连接于第一控制器的第1个输出端、第2个电极条电连接于第一控制器的第2个输出端、......第N个电极条电连接于第一控制器的第N个输出端，第一控制器用于接收控制信号并根据控制信号选择相应的输出端输出相应的电压，M和N为大于1的正整数。本发明可实现液晶透镜电子光栅中心和折射率的动态改变。

Description

液晶透镜电子光栅和裸眼立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种液晶透镜电子光栅和裸眼立体显示装置。
背景技术
目前的光栅技术中，光栅制作好之后，光栅明暗条纹的位置将固定，这给我们的工作带来了不便，尤其在利用视差栅栏技术实现立体图像显示时，由于光栅明暗条纹的位置不可控，只能限制观众的眼睛在某个特定范围内才能观看3D图像效果，影响了视差栅栏立体显示技术在生活中的应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明主要是提供一种液晶透镜电子光栅以及包括该液晶透镜电子光栅的裸眼立体显示装置，通过向重复排布的电极组中相同序数位置处的一组电极条提供电压，使得相应的电极条之间产生横向电场，使得液晶材料产生阶梯折射率，从而使得相对应的电极之间的液晶材料形成类似液晶透镜镜片的效果，且在第一控制器接收的控制信号发生变化时，通电电极的位置序数随之发生改变进而可改变液晶透镜的中心和/或加载在液晶电极上的电压发生改变进而改变液晶透镜的焦距。
为解决上述技术问题，本发明采用的第一种技术方案是提供一种液晶透镜电子光栅，包括：
第一玻璃板；
第二玻璃板；
液晶层，设置于第一玻璃板和第二玻璃板之间；
导电层，设置于第一玻璃板面向液晶层的表面上，包括M组重复平行排布的电极，每组电极包括N条平行间隔排布的电极条；
第一控制器，所述第一控制器包括一个控制信号输入端和N个输出端，每组电极中第1个电极条电连接于第一控制器的第1个输出端、第2个电极条电连接于第一控制器的第2个输出端、......第N个电极条电连接于第一控制器的第N个输出端，第一控制器用于接收控制信号并根据控制信号选择相应的输出端输出相应的电压，其中，第一控制器所选择的输出端决定了液晶透镜的中心位置，输出的电压值决定了液晶透镜的焦距，M和N为大于1的正整数。
其中，所述N＝4或N＝5。
其中，所述导电条为ITO电极条。
其中，所述裸眼立体显示装置包括：
显示器；
权利要求1-4任一项所述的液晶透镜电子光栅，设置于显示器出射光的传播路径上，且显示器的显示像素位于液晶透镜电子光栅的后焦平面上；
人眼追踪器，用于摄取人眼位置图像；
处理器，与人眼追踪部和液晶电子光栅的控制信号输入端、第二控制器电连接，用于根据人眼位置图像生成控制信号并传输控制信号给液晶透镜电子光栅和第二控制器，所述控制信号包含人眼中心相对于显示器显示中心的横向位移和纵向位移；
第二控制器，与显示器电连接，用于接收控制信号，并根据控制信号生成调整显示像素位置的驱动信号，并将驱动信号传输给显示器实现对显示像素的相应改变以适应当前人眼的位置。
其中，所述液晶透镜电子光栅的电极条排布方向与显示器屏幕的长度方向夹角为15±5度。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的液晶透镜电子光栅，通过向排布于液晶层同一侧的电极提供横向电场改变液晶材料的折射率形成阶梯状折射率分布，进而可使液晶材料形成柱状透镜的效果，且可通过第一控制器改变液晶透镜的中心位置及焦距。本发明提供的包括液晶透镜电子光栅的裸眼立体显示装置通过人眼追踪器扑捉人眼中心位置，进而利用第一控制器实现液晶透镜电子光栅中心位置的变化和焦距的变化、利用第二控制器实现显示器显示像素位置的改变来适应人眼位置的改变，使得人在运动过程中能够观看到显示器显示的图像的裸眼立体显示效果。
附图说明
图1是本发明的液晶透镜电子光栅的一实施例的结构示意图；
图2是本发明的裸眼立体显示装置的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为解决上述技术问题，本发明提供的第一种技术方案是提供一种液晶透镜电子光栅，请参见图1，图1是本发明的液晶透镜电子光栅的一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的液晶透镜电子光栅10包括第一玻璃板11、第二玻璃板12、液晶层13、导电层14和第一控制器15。
在本实施例中，液晶层13设置于第一玻璃板11和第二玻璃板12之间，导电层14设置于第一玻璃板11面向液晶层13的表面上。其中，导电层14包括M组重复平行排布的电极，每组电极包括N条平行间隔排布的相同电极条(未标识)，其中，M和N为大于1的正整数，各电极条之间的间隙分布有绝缘透明材料。
在本实施例中，第一控制器15包括一个控制信号输入端和N个输出端，每组电极中第1个电极条电连接于第一控制器15的第1个输出端、第2个电极条电连接于第一控制器15的第2个输出端、......第N个电极条电连接于第一控制器15的第N个输出端。因此，第一控制器15的一个输出端电连接多个等间距规律性分布的电极条。
在本实施例的液晶透镜电子光栅10工作的过程中，第一控制器15接收到控制信号后，根据控制信号选择输出端以及相应的输出电压值的大小。在第一控制器15提供驱动电压给相应的电极条后，相应的电极条之间形成横向电压场，使得分布于其间的液晶材料的折射率呈现阶梯型，进而使得通电的各电极之间的液晶材料形成类似柱状透镜镜片的效果。且在控制信号发生改变时，第一控制器15的电压输出端及相应的输出电压也发生相应的改变以适应控制信号的变化。其中，输出端口的改变实现了透镜中心的改变，输出电压值大小的改变实现了透镜折射率的改变。
因此本发明提供的液晶透镜电子光栅可以实现光栅中心的位置及焦距的移动以满足实际的需求。
在本发明的一个实施例中，N＝4或N＝5，当然也可以根据具体的需求及生产条件设计出满足需要的其他N值的液晶透镜电子光栅，本发明对此不作限制。在本发明的优选实施例中，导电条为ITO电极条，当然也可以选择其他满足需要的导电材料，本发明对此不做限制。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二种技术方案是提供一种包括上述的液晶透镜电子光栅的裸眼立体显示装置，具体请参见图2，图2是本发明的裸眼立体显示装置的一实施例的结构示意图。
如图2所示，在本实施例中，裸眼立体显示装置包括显示器(未标识)、液晶透镜电子光栅10、人眼追踪器20、处理器30以及第二控制器40，处理器30电连接于液晶透镜电子光栅10、人眼追踪器20和第二处理器40，第二控制器40与显示器电连接。
其中，液晶透镜电子光栅10设置于显示器出射光的传播路径上，且显示器的显示像素位于液晶透镜电子光栅的后焦平面上，具体地，液晶透镜电子光栅10固定或活动设置于显示器上。显示器的显示像素发出的图像光线经过液晶透镜电子光栅10中各柱透镜效果的液晶材料折射后，左眼图像光入射到左眼视点处，右眼图像光入射到右眼视点处。当观看者的双眼处于相应视点处即可观看到立体图像效果，无需佩戴眼镜，提高了用户的观看体验。其中，液晶透镜电子光栅10的结构及工作原理在本发明的第一种技术方案中已经做了详细描述，在此不再赘述。
本实施例中，人眼追踪器20捕捉裸眼立体显示装置视野内的观看者的人眼位置图像，然后将位置图像数据传递给处理器30进行数据处理。处理器30根据图像数据计算出包括人眼中心相对于显示器显示中心的横向位移和纵向位移的控制信号，并将控制信号分别传输给液晶透镜电子光栅10和第二控制器40。在液晶透镜电子光栅10根据接收到的控制信号控制相应的电压输出端输出相应的电压信号的同时，第二控制器40根据控制信号生成调制显示器显示像素位置的驱动信号，并将驱动信号传输给显示器实现像素位置的相应改变以适应人眼当前的位置，使得左右眼图像分别进入左眼和右眼，实现3D立体显示的目的。其中，液晶透镜电子光栅10和显示器像素位置联合动作变动，使得显示器的显示像素处于液晶透镜的后焦平面上。
在本发明的优选实施例中，为了降低莫尔纹的影响，将液晶透镜电子光栅10的电极条排布方向设置为与显示器屏幕的长度方向夹角为15±5度，将莫尔纹降低到1.0以下，以提高图像显示的质量。
通过上述方式，本发明的液晶透镜电子光栅，通过向排布于液晶层同一侧的电极提供横向电场改变液晶材料的折射率形成阶梯状折射率分布，进而可使液晶材料形成柱状透镜的效果，且可通过第一控制器改变液晶透镜的中心位置及焦距。本发明提供的包括液晶透镜电子光栅的裸眼立体显示装置通过人眼追踪器扑捉人眼中心位置，进而利用第一控制器实现液晶透镜电子光栅中心位置的变化和焦距的变化、利用第二控制器实现显示器显示像素位置的改变来适应人眼位置的改变，使得人在运动过程中能够观看到显示器显示的图像的裸眼立体显示效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种液晶透镜电子光栅，其特征在于，所述液晶透镜电子光栅包括：
第一玻璃板；
第二玻璃板；
液晶层，设置于第一玻璃板和第二玻璃板之间；
导电层，设置于第一玻璃板面向液晶层的表面上，包括M组重复平行排布的电极，每组电极包括N条平行间隔排布的电极条；
第一控制器，所述第一控制器包括一个控制信号输入端和N个输出端，每组电极中第1个电极条电连接于第一控制器的第1个输出端、第2个电极条电连接于第一控制器的第2个输出端、......第N个电极条电连接于第一控制器的第N个输出端，第一控制器用于接收控制信号并根据控制信号选择相应的输出端输出相应的电压，其中，第一控制器所选择的输出端决定了液晶透镜的中心位置，输出的电压值决定了液晶透镜的焦距，M和N为大于1的正整数。
2.根据权利要求1所述的液晶透镜电子光栅，其特征在于，所述N＝4或N＝5。
3.根据权利要求1所述的液晶透镜电子光栅，其特征在于，所述导电条为ITO电极条。
4.一种裸眼立体显示装置，其特征在于，所述裸眼立体显示装置包括：
显示器；
权利要求1-3任一项所述的液晶透镜电子光栅，设置于显示器出射光的传播路径上，且显示器的显示像素位于液晶透镜电子光栅的后焦平面上；
人眼追踪器，用于摄取人眼位置图像；
处理器，与人眼追踪部和液晶电子光栅的控制信号输入端、第二控制器电连接，用于根据人眼位置图像生成控制信号并传输控制信号给液晶透镜电子光栅和第二控制器，所述控制信号包含人眼中心相对于显示器显示中心的横向位移和纵向位移；
第二控制器，与显示器电连接，用于接收控制信号，并根据控制信号生成调整显示像素位置的驱动信号，并将驱动信号传输给显示器实现对显示像素的相应改变以适应当前人眼的位置。
5.根据权利要求4所述的裸眼立体显示装置，其特征在于，所述液晶透镜电子光栅的电极条排布方向与显示器屏幕的长度方向夹角为15±5度。
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