CN104267525B - 立体显示装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立体显示装置及其制作方法，包括：显示面板包括沿列方向相邻设置的第一行子像素和第二行子像素，显示控制单元获取多个视点图像，并将多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像，进一步控制第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容，光栅透镜包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元和第二行透镜单元，分别覆盖于第一行子像素和第二行子像素上，第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。通过上述方式，本发明能够消除摩尔纹，同时能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。

Description

立体显示装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及便携式电子设备领域，特别是涉及一种立体显示装置及其制作方法。
背景技术
目前，显示技术已从2D显示发展至3D显示。现有的裸眼立体显示装置主要基于双目视差而开发的，其主要工作原理是通过透镜阵列或视差障碍将具有一定视差的两幅图像分别导引观察者的左眼及右眼，以使观察者感受到立体效果。当前裸眼3D显示技术可通过使用视差屏障(parallax barrier)、柱状透镜(lenticular lens)或指向光源(directional backlight)来实现。现有技术中的立体显示装置一般采用柱状透镜阵列，目的是为了解决亮度分布不均的问题使观察者观察到亮度均匀分布的图像。
图1为现有技术中的立体显示装置的结构示意图，如图1所示，以8视点为例，光栅透镜包括沿行方向周期性排列的8个透镜单元，因此在行方向上分辨率牺牲严重，只有原来的1/8，因光栅透镜与显示面板像素排列具有高频的相似度，即光栅透镜组和显示面板上的黑矩阵具有等周期性结构，使得容易形成差拍而产生摩尔纹。因此，在立体显示装置的设计中，避免摩尔纹的产生成为结构设计的首要考虑因素。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种立体显示装置及其制作方法，能够消除摩尔纹，同时能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种立体显示装置，包括：显示面板，显示面板包括沿列方向相邻设置的第一行子像素和第二行子像素，第一行子像素和第二行子像素分别包括沿行方向周期性排列的多个子像素；
显示控制单元，显示控制单元获取多个视点图像，并将多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像，显示控制单元进一步控制第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容；
光栅透镜，光栅透镜包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元和第二行透镜单元，第一行透镜单元和第二行透镜单元分别包括沿行方向周期性排列的多个透镜单元，第一行透镜单元覆盖于第一行子像素上，且第一行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第一行子像素的显示周期一致，第二行透镜单元覆盖于第二行子像素上，且第二行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第二行子像素的显示周期一致，其中第一行透镜单元中的透镜单元与第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
其中，第一行透镜单元中的透镜单元与第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。
其中，第一行透镜单元中的透镜单元的外边缘位于第一行子像素中的子像素的中心线的正上方，第二行透镜单元中的透镜单元的外边缘位于第二行子像素中的两个相邻子像素之间的间隔区域的中心线的正上方。
其中，显示控制单元获取2N个视点图像，第一组视点图像和第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。
其中，光栅透镜进一步包括第一黑矩阵，第一黑矩阵沿行方向设置于第一行透镜单元和第二行透镜单元之间的分界线上，以避免第一组视点图像和第二组视点图像经第一行透镜单元和第二行透镜单元在列方向上的串扰。
其中，显示面板进一步包括第二黑矩阵，第二黑矩阵沿行方向设置于第一行子像素和第二行子像素之间的分界线上，第一黑矩阵和第二黑矩阵彼此重叠。
其中，光栅透镜为液晶透镜，且包括沿行方向周期性排列的多个驱动电极，每一驱动电极包括沿列方向延伸且对应于第一行透镜单元中的透镜单元的第一子电极、沿列方向延伸且对应于第二行透镜单元中的透镜单元的第二子电极以及沿行方向连接第一子电极和第二子电极的相邻端部的第三子电极，其中同一驱动电极的第一子电极和第二子电极沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种立体显示装置的控制方法，包括：
获取多个视点图像，并将多个视点图像分为第一组视点图像和第二组视点图像；
控制显示面板的第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制显示面板的第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容；
控制光栅透镜形成覆盖于第一行子像素上的第一行透镜单元，并控制光栅透镜形成覆盖于第二行子像素上的第二行透镜单元，其中第一行透镜单元中的每个透镜单元对应于第一行子像素的一个显示周期，第二行透镜单元中的每个透镜单元对应于第二行子像素的一个显示周期，第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
其中，控制光栅透镜形成覆盖于第一行子像素上的第一行透镜单元，并控制光栅透镜形成覆盖于第二行子像素上的第二行透镜单元的步骤包括：
控制第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。
其中，获取多个视点图像，并将多个视点图像分为第一组视点图像和第二组视点图像的步骤包括：
获取2N个视点图像，并将2N个视点图像划分成第一组视点图像和第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。
通过上述方案，本发明的有益效果是：通过显示面板包括沿列方向相邻设置的第一行子像素和第二行子像素，第一行子像素和第二行子像素分别包括沿行方向周期性排列的多个子像素；显示控制单元获取多个视点图像，并将多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像，显示控制单元进一步控制第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容；光栅透镜包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元和第二行透镜单元，第一行透镜单元和第二行透镜单元分别包括沿行方向周期性排列的多个透镜单元，第一行透镜单元覆盖于第一行子像素上，且第一行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第一行子像素的显示周期一致，第二行透镜单元覆盖于第二行子像素上，且第二行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第一行子像素的显示周期一致，其中第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期，能够消除摩尔纹，同时能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。
附图说明
图1是现有技术的立体显示装置的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的立体显示装置的结构示意图；
图3是本发明第一实施例的立体显示装置的亮度分布示意图；
图4是本发明第一实施例的立体显示装置中光栅透镜的结构示意图；
图5是本发明第一实施例的立体显示装置中电极结构的示意图；
图6是本发明第二实施例的立体显示装置的结构示意图；
图7是本发明第三实施例的立体显示装置的结构示意图；
图8是本发明第一实施例的立体显示装置的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
请参阅图2，图2是本发明第一实施例的立体显示装置的结构示意图。如图2所示，立体显示装置10包括显示面板11、光栅透镜12以及显示控制单元13。显示面板11包括沿列方向相邻设置的第一行子像素14和第二行子像素15。第一行子像素14和第二行子像素15分别包括沿行方向周期性排列的多个子像素。显示控制单元13获取多个视点图像，并将多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像。显示控制单元13进一步控制第一行子像素14周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制第二行子像素15周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容。光栅透镜12包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元16和第二行透镜单元17。第一行透镜单元16和第二行透镜单元17分别包括沿行方向周期性排列的多个透镜单元。第一行透镜单元16覆盖于第一行子像素14上，且第一行透镜单元16中的透镜单元的排列周期与第一行子像素14的显示周期一致。第二行透镜单元17覆盖于第二行子像素15上，且第二行透镜单元17中的透镜单元的排列周期与第二行子像素15的显示周期一致，其中第一行透镜单元16中的透镜单元与第二行透镜单元17中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
通过上述结构所述立体显示装置10中光栅透镜12的设置方式，使显示面板11的像素结构与光栅透镜12之间形成偏差，可以避免光栅透镜12与显示面板11的像素结构完全重合或平行产生的周期差拍问题，从而消除立体显示中的摩尔纹，达到优化可视化效果的目的。
具体地，显示控制单元13获取2N个视点图像，第一组视点图像和第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。在本发明实施例中，以8视点为例，显示控制单元13将获取的标号为1、2、3、4、5、6、7、8的8个视点图像按奇偶划分为第一组视点图像(标号为1、3、5、7)和第二组视点图像(标号为2、4、6、8)，并控制第一行子像素14周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，控制第二行子像素15周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容。由于第一行透镜单元16覆盖于第一行子像素14上，第二行透镜单元17覆盖于第二行子像素15上，并且第一行透镜单元16中的透镜单元与第二行透镜单元17中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期，优选地，第一行透镜单元16中的透镜单元与第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。
在本发明实施例中，第一行透镜单元16中的透镜单元的外边缘位于第一行子像素14中的子像素的中心线的正上方，第二行透镜单元17中的透镜单元的外边缘位于第二行子像素15中的两个相邻子像素之间的间隔区域的中心线的正上方。具体地，如图2所示，子像素1距光栅透镜12外边缘的距离为1/2个子像素的距离，子像素2距光栅透镜12外边缘的距离为1个子像素的距离，子像素3距光栅透镜12外边缘的距离为1.5个子像素的距离，子像素4距光栅透镜12外边缘的距离为2个子像素的距离，子像素5距光栅透镜12外边缘的距离为2.5个子像素的距离，子像素6距光栅透镜12外边缘的距离为3个子像素的距离，子像素7距光栅透镜12外边缘的距离为3.5个子像素的距离，子像素8距光栅透镜12外边缘的距离为4个子像素的距离。亮度分布如图3所示，其中，图a是图1中的立体显示装置对应的8视点的亮度分布示意图，图b是图2中的立体显示装置对应的8视点的亮度分布示意图。可见，图a中，在列方向分辨率保持不变，而行方向分辨率牺牲严重，为原来的1/8。图b中，在列方向分辨率牺牲1/2，而行方向分辨率牺牲1/4，在行方向和列方向两者分辨率较为匹配。
图4是本发明第一实施例的立体显示装置中光栅透镜的结构示意图。如图4所示，光栅透镜12包括第一基板121、第二基板122以及置于第一基板121和第二基板122中的液晶分子123。在图a中的关闭状态时，所有液晶分子123的折射率相同，平行光线不发生折射直接通过液晶分子123。在图b中的开启状态时，液晶分子123在第一基板121和第二基板122间电场作用下发生偏移定向，平行光线在经过液晶分子123时会发生折射，不同液晶分子123的折射率可能不相同，不同的平行光线经过不同的光学路径后发生聚集，此时液晶分子123形成光栅透镜以应用于立体显示。
如图5所示，光栅透镜12为液晶透镜，且包括沿行方向周期性排列的多个驱动电极，每一驱动电极包括沿列方向延伸且对应于第一行透镜单元16中的透镜单元的第一子电极124、沿列方向延伸且对应于第二行透镜单元17中的透镜单元的第二子电极125以及沿行方向连接第一子电极124和第二子电极125的相邻端部的第三子电极126，其中同一驱动电极的第一子电极124和第二子电极125沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。在第一基板121和第二基板122间施加电场后，液晶分子123会根据电场的变化发生偏转，从而形成所需要的透镜效果。沿箭头所示的列方向的显示内容如右图所示，一个视点发出的光线会串扰到临近的视点内，形成该视点的串扰，如视点v2发出的光线会串扰到视点v3的显示区域内，形成视点v3的串扰，如此会造成在列方向上的视角变窄。
如图6所示，光栅透镜12还包括第一黑矩阵127，第一黑矩阵127沿行方向设置于第一行透镜单元16和第二行透镜单元17之间的分界线上，以避免第一组视点图像和第二组视点图像经第一行透镜单元16和第二行透镜单元17在列方向上的串扰。显示面板11进一步包括第二黑矩阵112，第二黑矩阵112沿行方向设置于第一行子像素14和第二行子像素15之间的分界线上，第一黑矩阵127和第二黑矩阵112彼此重叠。对比左右图可以看出，视点v2发出的形成串扰的光线被黑矩阵127阻挡。因此通过在光栅透镜下方增加第一黑矩阵127，可以降低列方向上各视点间的串扰，从而扩大在列方向上的观看视角。第一黑矩阵127可以制作在第一基板121上，如图7中的图a所示，在第一基板121上制作第一黑矩阵127，然后再在第一黑矩阵127上制作包括第一电极124、第二电极125以第三电极126的电极图形18。第一黑矩阵127也可以制作在第一基板121的背面，或者制作在间隙玻璃19的上表面，如图7中的图b所示。不管第一黑矩阵127是制作在第一基板121上，或是第一基板121的背面，第一黑矩阵127和第二黑矩阵112在行方向上彼此重叠，以保证第一黑矩阵不被看到。通过上述结构，在消除摩尔纹在基础上，同时还能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。
请参阅图8，图8是本发明第一实施例的立体显示装置的控制方法的流程示意图。如图8所示，立体显示装置的控制方法包括：
步骤S10：获取多个视点图像，并将多个视点图像分为第一组视点图像和第二组视点图像。
在S10中，获取2N个视点图像，并将2N个视点图像划分成第一组视点图像和第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。
步骤S11：控制显示面板的第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制显示面板的第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容。
步骤S12：控制光栅透镜形成覆盖于第一行子像素上的第一行透镜单元，并控制光栅透镜形成覆盖于第二行子像素上的第二行透镜单元，其中第一行透镜单元中的每个透镜单元对应于第一行子像素的一个显示周期，第二行透镜单元中的每个透镜单元对应于第二行子像素的一个显示周期，第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
具体地，在步骤S12中，控制第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。使得显示面板的像素结构与光栅透镜的设置方式之间形成偏差，可以避免光栅透镜的设置方式与显示面板的像素结构完全重合或平行产生的周期差拍问题，从而消除立体显示中的摩尔纹，达到优化可视化效果的目的。
在本发明实施例中，光栅透镜为液晶透镜，且包括沿行方向周期性排列的多个驱动电极，每一驱动电极包括沿列方向延伸且对应于第一行透镜单元中的透镜单元的第一子电极、沿列方向延伸且对应于第二行透镜单元中的透镜单元的第二子电极以及沿行方向连接第一子电极和第二子电极的相邻端部的第三子电极，其中同一驱动电极的第一子电极和第二子电极沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。在第一基板和第二基板间施加电场后，液晶分子会根据电场的变化发生偏转，从而形成所需要的透镜效果。在沿列方向上，一个视点发出的光线会串扰到临近的视点内，造成在列方向上的视角变窄。为防止串扰，在第一行透镜单元和第二行透镜单元之间的分界线上沿行方向设置第一黑矩阵。第一黑矩阵可以避免第一组视点图像和第二组视点图像经第一行透镜单元和第二行透镜单元在列方向上的串扰，从而可以扩大在列方向上的观看视角。第一黑矩阵可以制作在第一基板上，然后再在第一黑矩阵上制作包括第一电极、第二电极以第三电极的电极图形。第一黑矩阵也可以制作在第一基板的背面，或者制作在间隙玻璃的上表面。但是不管第一黑矩阵是制作在第一基板上，或是第一基板的背面，第一黑矩阵和第二黑矩阵在行方向上彼此重叠，以保证第一黑矩阵不被看到。如此可以在消除摩尔纹在基础上，同时还能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。
综上所述，本发明通过显示面板包括沿列方向相邻设置的第一行子像素和第二行子像素，第一行子像素和第二行子像素分别包括沿行方向周期性排列的多个子像素；显示控制单元获取多个视点图像，并将多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像，显示控制单元进一步控制第一行子像素周期性显示第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制第二行子像素周期性显示第二组视点图像中的各视点图像的内容；光栅透镜包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元和第二行透镜单元，第一行透镜单元和第二行透镜单元分别包括沿行方向周期性排列的多个透镜单元，第一行透镜单元覆盖于第一行子像素上，且第一行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第一行子像素的显示周期一致，第二行透镜单元覆盖于第二行子像素上，且第二行透镜单元中的透镜单元的排列周期与第一行子像素的显示周期一致，其中第一行透镜单元中的透镜单元与第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期，能够消除摩尔纹，同时能够解决相邻像素单元之间的串扰问题。
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 (9)

1.一种立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置包括：
显示面板，所述显示面板包括沿列方向相邻设置的第一行子像素和第二行子像素，所述第一行子像素和所述第二行子像素分别包括沿行方向周期性排列的多个子像素；
显示控制单元，所述显示控制单元获取多个视点图像，并将所述多个视点图像划分为第一组视点图像和第二组视点图像，所述显示控制单元进一步控制所述第一行子像素周期性显示所述第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制所述第二行子像素周期性显示所述第二组视点图像中的各视点图像的内容；
光栅透镜，所述光栅透镜包括沿列方向相邻设置的第一行透镜单元和第二行透镜单元，所述第一行透镜单元和所述第二行透镜单元分别包括沿行方向周期性排列的多个透镜单元，所述第一行透镜单元覆盖于所述第一行子像素上，且所述第一行透镜单元中的透镜单元的排列周期与所述第一行子像素的显示周期一致，所述第二行透镜单元覆盖于所述第二行子像素上，且所述第二行透镜单元中的透镜单元的排列周期与所述第二行子像素的显示周期一致，其中所述第一行透镜单元中的透镜单元与所述第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期；
所述光栅透镜为液晶透镜，且包括沿所述行方向周期性排列的多个驱动电极，每一驱动电极包括沿所述列方向延伸且对应于所述第一行透镜单元中的透镜单元的第一子电极、沿所述列方向延伸且对应于所述第二行透镜单元中的透镜单元的第二子电极以及沿所述行方向连接所述第一子电极和所述第二子电极的相邻端部的第三子电极，其中同一所述驱动电极的所述第一子电极和所述第二子电极沿所述行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一行透镜单元中的透镜单元与所述第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一行透镜单元中的透镜单元的外边缘位于所述第一行子像素中的子像素的中心线的正上方，所述第二行透镜单元中的透镜单元的外边缘位于所述第二行子像素中的两个相邻子像素之间的间隔区域的中心线的正上方。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述显示控制单元获取2N个视点图像，所述第一组视点图像和所述第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述光栅透镜进一步包括第一黑矩阵，所述第一黑矩阵沿所述行方向设置于所述第一行透镜单元和所述第二行透镜单元之间的分界线上，以避免所述第一组视点图像和所述第二组视点图像经所述第一行透镜单元和所述第二行透镜单元在所述列方向上的串扰。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述显示面板进一步包括第二黑矩阵，所述第二黑矩阵沿所述行方向设置于所述第一行子像素和所述第二行子像素之间的分界线上，所述第一黑矩阵和所述第二黑矩阵彼此重叠。
7.一种立体显示装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
获取多个视点图像，并将所述多个视点图像分为第一组视点图像和第二组视点图像；
控制显示面板的第一行子像素周期性显示所述第一组视点图像中的各视点图像的内容，并控制所述显示面板的第二行子像素周期性显示所述第二组视点图像中的各视点图像的内容；
控制光栅透镜形成覆盖于所述第一行子像素上的第一行透镜单元，并控制所述光栅透镜形成覆盖于所述第二行子像素上的第二行透镜单元，其中所述第一行透镜单元中的每个透镜单元对应于所述第一行子像素的一个显示周期，所述第二行透镜单元中的每个透镜单元对应于所述第二行子像素的一个显示周期，所述第一行透镜单元中的透镜单元与所述第一行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期；
所述光栅透镜为液晶透镜，形成沿所述行方向周期性排列的多个驱动电极，每一驱动电极包括沿列方向延伸且对应于所述第一行透镜单元中的透镜单元的第一子电极、沿所述列方向延伸且对应于所述第二行透镜单元中的透镜单元的第二子电极以及沿所述行方向连接所述第一子电极和所述第二子电极的相邻端部的第三子电极，其中同一所述驱动电极的所述第一子电极和所述第二子电极沿所述行方向彼此错开，且错开量小于一个子像素周期。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制光栅透镜形成覆盖于所述第一行子像素上的第一行透镜单元，并控制所述光栅透镜形成覆盖于所述第二行子像素上的第二行透镜单元的步骤包括：
控制所述第一行透镜单元中的透镜单元与所述第二行透镜单元中的透镜单元沿行方向彼此错开半个子像素周期。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取多个视点图像，并将所述多个视点图像分为第一组视点图像和第二组视点图像的步骤包括：
获取2N个视点图像，并将所述2N个视点图像划分成所述第一组视点图像和所述第二组视点图像分别包括N个视点图像，N为大于或等于2的正整数。
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