CN104297929B - 立体成像的装置、方法和显示器 - Google Patents

立体成像的装置、方法和显示器 Download PDF

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Abstract

本发明的实施例提供了一种立体成像装置、方法和显示器。立体成像装置包括:显示面板,包括多个像素单元,用于按照时分方式显示图像;电光调制层,包括多个电光调制单元,分别布置在与多个像素单元对应的位置,用于根据所施加的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。本发明的实施例的技术方案可以提高了自由立体显示的分辨率。

Description

立体成像的装置、方法和显示器
技术领域
本发明涉及显示技术,尤其是涉及一种立体成像的装置、方法和显示器。
背景技术
自由立体(auto-stereoscopic)也称为裸眼双视显示器或裸眼三维显示器或双目立体视差显示器。在现有的自由立体显示器中,每个微透镜覆盖多个像素,并在中心深度平面(central depth plane)上产生立体图像。用户的双眼聚焦在中心深度平面上时可以看到立体图像。
常规技术方案使用具有固定折射率的微透镜阵列(即静态微透镜阵列),并将指定像素对应的图像的光线折射到N个不同的方向上。在该方案中,在每个方向上,立体图像的分辨率会降低(即总像素数的1/N)。
发明内容
本发明的实施例提供了一种立体成像的装置、方法和显示器,能够提高自由立体显示的分辨率。
第一方面,提供了一种立体成像装置,包括:显示面板,包括多个像素单元,用于按照时分方式显示图像;电光调制层,包括多个电光调制单元,分别布置在与多个像素单元对应的位置,用于根据所施加的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
在第一种可能的实现方式中,多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,其中,电光调制层包括:电光调制介质层,电调制介质层包括电光调制介质,并且具有出光面以及入光面;第一电极层,包括位于电光调制介质层的出光面的电极;第二电极层,包括位于电光调制介质层的入光面的电极,其中多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括位于电光调制介质层中的电光调制介质、位于第一电极层中的至少一个第一电极和位于第二电极层中的至少一个第二电极,电光调制介质根据至少一个第一电极与至少一个第二电极之间施加的电压配置所形成的电场,将电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向。
结合第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括:至少两个第一电极,用于分别接收至少两个电压,至少一个第二电极作为公共电极,用于接收参考电压。
结合第一种或第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第二种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第二种至第四种可能的实现方式中的任一种,在第五种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
结合第二种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,并且相邻电光调制单元在第一时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,并在第二时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
结合第二种至第七种可能的实现方式中的任一种,在第八种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括至少两个第二电极,至少两个第二电极的排布方向与至少两个第一电极的排布方向不相同,在立体成像装置处于第一方向时,至少两个第一电极分别接收至少两个电压,至少两个第二电极作为公共电极接收参考电压,并且在立体成像装置处于第二方向时,至少两个第一电极作为公共电极接收参考电压,至少两个第二电极分别接收至少两个电压。
结合第八种可能的实现方式,在第九种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第八种可能的实现方式,在第十种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第八种至第十种可能的实现方式中的任一种,在第十一种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
结合第八种可能的实现方式,在第十二种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第十二种可能的实现方式,在第十三种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的两个第一电极与两个第二电极上接收的第四电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,并且相邻电光调制单元在第三时段根据相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,并在第四时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
结合第二种至第七种可能的实现方式中的任一种,在第十四种可能的实现方式中,至少一个第二电极包括连续的氧化铟锡ITO透明导电膜。
结合第一种至第十四种可能的实现方式中的任一种,在第十五种可能的实现方式中,电光调制介质包括液晶或铌酸锂晶体。
结合第一种至第十五种可能的实现方式中的任一种,在第十六种可能的实现方式中,每个电光调制单元的宽度小于等于75μm。
结合第一种至第十六种可能的实现方式中的任一种,在第十七种可能的实现方式中,在立体成像装置的至少一个方向上的单位长度内,电光调制单元所包含的电极的数量大于像素单元的数量。
结合第一种至第十七种可能的实现方式中的任一种,在第十八种可能的实现方式中,电光调制层还在未施加电场的情况下使得显示面板呈现二维图像。
第二方面,提供了一种立体成像装置,包括:显示面板,包括多个像素单元,用于显示图像;电光调制层,包括多个电光调制单元,其中多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括电光调制介质、位于电光调制介质的出光面的至少两个第一电极和位于电光调制介质层的入光面的至少两个第二电极,电光调制介质根据至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向,至少两个第一电极的排布方向和至少两个第二电极的排布方向不相同。
在第一种可能的实现方式中,至少两个第一电极在立体成像装置处于第一方向时分别接收至少两个电压并且在立体成像装置处于第二方向时作为公共电极接收参考电压,至少两个第二电极在立体成像装置处于第一方向时作为公共电极接收参考电压,并且在立体成像装置处于第二方向时接收至少两个电压。
结合第二方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第二方面的第一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与公共电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,至少两个第二电极包括的两个第二电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第二方面的第一种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第二方面或第二方面的上述任何一种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中,显示面板按照时分方式显示图像,并且多个电光调制单元根据所接收的电压配置形成的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
第三方面,提供了一种显示器,包括:如上的立体成像装置;背光层,与立体成像装置的电光调制层相叠加,用于发射背光;控制模块,用于控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示图像,并且控制立体成像装置的电光调制层根据所施加的时分变化的电场,将显示面板显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
在第一种可能的实现方式中,控制模块包括:方向计算子模块,用于根据传感器反馈的信息计算图像的投射方向;电压计算子模块,用于根据投射方向计算与投射方向对应的电压配置;显示控制子模块,用于根据投射方向控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示与投射方向对应的图像;电压控制子模块,用于根据电压配置控制立体成像装置的电光调制层施加的时分变化的电场,以控制立体成像装置的电光调制层将图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
结合第三方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,传感器反馈的信息包括人眼位置信息、陀螺仪信息、加速度信息和温度信息中的至少一个。
第四方面,提供了一种立体成像方法,包括:在多个像素单元上按照时分方式显示图像;在多个电光调制单元上施加时分变化的电场;根据时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
在第一种可能的实现方式中,多个像素单元与多个电光调制单元一一对应,在多个电光调制单元上施加时分变化的电场,包括:在多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场。
结合第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,在多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在至少一个第二电极上接收参考电压。
结合第四方面的第二种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在至少一个第二电极上接收参考电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第一电极上分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得多个电光调制单元在多个第一电极上接收的多个电压与至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第二种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在至少一个第二电极上接收参考电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与在至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第二种至第四种可能的实现方式中的任何一种,在第五种可能的实现方式中,根据时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线偏转至不同的投射方向,包括:多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第二时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
结合第四方面的第二种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在至少一个第二电极上接收参考电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中,根据时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线偏转至不同的投射方向,包括:多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据两个第一电极与至少一个第二电极上接收的第一电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第二时段根据两个第一电极与至少一个第二电极上接收的第二电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向;相邻电光调制单元在第一时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向;相邻电光调制单元在第二时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
结合第四方面的第二种至第七种可能的实现方式中的任一种,在第八种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第二电极的排布方向与至少两个第一电极的排布方向不相同,在多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场,包括:在立体成像装置处于第一方向时,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,并在作为公共电极的至少两个第二电极上接收参考电压,其中立体成像方法还包括:在立体成像装置处于第二方向时,在作为公共电极的至少两个第一电极上接收参考电压,并分别在至少两个第二电极上接收至少两个电压。
结合第四方面的第八种可能的实现方式,在第九种可能的实现方式中,分别在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第二电极上分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第二电极上接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第八种可能的实现方式,在第十种可能的实现方式中,分别在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第二电极上接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第八种至第十种可能的实现方式中的任一种,在第十一种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第四时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
结合第四方面的第八种可能的实现方式,在第十二种可能的实现方式中,分别在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第四方面的第十二种可能的实现方式,在第十三种可能的实现方式中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第四时段根据作为公共电极的两个第一电极与两个第二电极上接收的第四电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向;相邻电光调制单元在第三时段根据相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向;相邻电光调制单元在第四时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
第五方面,提供了一种立体成像方法,包括:在多个像素单元上显示图像;在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收电压配置形成电场;根据电场,将每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向,至少两个第一电极的排布方向与至少两个第二电极的排布方向不相同。
在第一种可能的实现方式中,在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收电压配置形成电场,包括:在立体成像装置处于第一方向时,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且将至少两个第二电极作为公共电极接收参考电压;在立体成像装置处于第二方向时,将至少两个第一电极作为公共电极接收参考电压,并且在至少两个第二电极上接收至少两个电压。
结合第五方面的第一种可能的实现方式,在第二种可能的实现方式中,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,包括:在多个第一电极分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向,其中在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:在多个第二电极分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第五方面的第一种可能的实现方式,在第三种可能的实现方式中,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,包括:分别在连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向,其中在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:分别在连接有电阻膜的两个第二电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第五方面的第一种可能的实现方式,在第四种可能的实现方式中,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,包括:分别在连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向,其中在至少两个第二电极上接收至少两个电压,包括:分别在连接有电阻膜的两个第二电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
结合第五方面或第五方面的上述任何一种可能的实现方式,多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,在多个像素单元上显示不同的投射方向的图像,包括:在多个像素单元上按照时分方式显示图像,其中在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收电压配置形成电场,包括:在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收时分变化的电压配置形成时分变化的电场,时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
本发明的实施例的技术方案可以按照时分方式显示不同的方向的图像,并且根据所施加的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线偏转至不同的方向,使得每个方向上呈现的图像的分辨率为显示面板的全部像素单元,从而提高了自由立体显示的分辨率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的一个实施例的一种立体成像装置的结构示意图。
图2是根据本发明的实施例的电光调制单元施加电场前后的液晶分子状态的示意图。
图3是根据本发明的实施例的立体成像装置的不同显示状态的示意图。
图4是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的结构示意图。
图5是根据本发明的一个实施例的显示器的结构示意图。
图6是根据本发明的一个实施例的立体成像装置的示意性剖面图。
图7是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的示意图。
图8是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的示意图。
图9是根据本发明的实施例的立体成像装置的两种显示状态的示意图。
图10是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的电极配置的示意图。
图11是根据本发明的一个实施例的立体成像方法的示意性流程图。
图12是根据本发明的一个实施例的立体成像方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中,立体成像可以指三维显示或自由立体显示。
除了分辨率较低之外,固定折射率的微透镜阵列还使得立体成像装置无法在立体成像和二维成像之间切换,而且当立体成像装置旋转90度之后,立体成像的效果会完全消失。另外,由于每个微透镜覆盖了多个像素,因此会造成串扰(crosstalk),即一只眼睛看到了另一只眼睛应该看到的图像。为了克服上述固定折射率的微透镜阵列存在的不足之处,本发明的实施例提出了一种使用活动的(或电可调)棱镜阵列和时分复用技术相结合的自由立体显示方案。
图1是根据本发明的一个实施例的一种立体成像装置100的结构示意图。立体成像装置100包括:显示面板110和电光调制层120。
显示面板110包括多个像素单元(或显示单元)111,用于按照时分方式显示图像,例如,显示不同投射方向的图像,其中不同投射方向对应于不同观察方向。电光调制层120包括多个电光调制单元121,分别布置在与多个像素单元对应的位置,用于根据所施加的时分变化的电场E,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,以在呈现立体图像,例如,在中心深度平面上产生裸眼能够看到的立体图像。
例如,上述多个电光调制单元可以直接设置在像素单元上,或者设置在完整覆盖或者包覆多个像素单元的位置处,例如,在像素单元与电光调制单元之间有一定间隔(空间)/或者间隔物(填充物,隔板、绝缘板等。)
根据本发明的实施例,电光调制层可以由液晶构成。液晶在施加电场后能够改变折射率,不同的电场可以对应于不同的折射率,即采用液晶在电光调制层形成电可调的棱镜阵列。当光线通过施加了电场的液晶时,出射光的相位差会随着外加电场的变化而变化。本发明的实施例并不限于此,电光调制层也可以由施加电场时能够改变折射率的其它晶体材料构成,例如,可以由锂酸铌晶体构成。
根据本发明的实施例,可以在液晶的两个相对的平面上布置电极,并且通过给电极施加电压来给液晶施加电场。
在电光调制层120中,每个电光调制单元包括的液晶在施加电场之后相当于一个微透镜,多个电调制单元形成微透镜阵列。图2是根据本发明的实施例的电光调制单元施加电场前后的液晶分子状态的示意图。例如,参见图2中的(a),对于列向型液晶材料来说,液晶分子是棒状的并且是单轴的,棒状的纵向为长轴方向。参见图2中的(b),在一个平面内排列的液晶分子,在没有施加电压的情况下,其长轴指向特定的方向。参见图2中的(c),在所施加的电压超过液晶的阈值电压时,液晶分子会被重定向,即进行机械旋转,从而使得入射光线的相位发生偏移。这种机械旋转是由施加的电压诱导偶极距产生的扭矩所引起的。
显示单元110上的三个像素单元(例如,红、黄和蓝色像素单元)111可以构成一个显示像素(或图像像素),根据本发明的实施例并不限于此,例如,也可以是显示单元110上的每个像素单元构成一个显示像素。
不同的投射方法对应的观察方向可以包括一个左眼观察方向(例如,图1中的实线箭头所指的方向)和一个右眼观察方向(例如,图1中的虚线箭头所指的方向),根据本发明的实施例并不限于此,例如,不同的观察方向可以包括多个左眼观察方向和多个右眼观察方向,以供多人同时观看立体图像。
例如,为了使得立体成像装置呈现出来的立体图像的分辨率为全部像素单元,所施加的电场要满足在视觉暂留的时间内用全部像素显示每个方向的图像。给多个像素单元施加电场时所采用的时分方式可以与显示面板显示不同投射方向的图像时所采用的时分方式一致,使得人眼可以在不同的观察方向上观察到多个像单元呈现的立体图像。以两个投射方向为例,在第一时段,每个像素单元显示第一投射方向(例如,对应于右眼观察方向)的图像,而与该像素单元对应的电光调制单元根据所施加的第一电场将该像素单元发出的光线偏转至第一投射方向,在第二时段,该像素单元显示第二投射方向(例如,对应于左眼观察方向)的图像,而该电光调制单元根据所施加的第二电场将该像素单元发出的光线偏转至第二投射方向。
本发明的实施例的技术方案可以按照时分方式显示不同方向的图像,并且根据所施加的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线偏转至不同的方向,使得每个方向上呈现的图像的分辨率为显示面板的全部像素单元,从而提高了自由立体显示的分辨率。
根据本发明的实施例,电光调制层还在未施加电场的情况下使得显示面板呈现二维图像。
图3是根据本发明的实施例的立体成像装置的不同显示状态的示意图。参见图3中的(a),在施加第一电场的情况下,液晶在第一电场的作用下形成棱镜,以将背光射入显示面板后产生的光线偏转至右眼观察方向。参见图3中的(b),在施加第二电场的情况下,液晶在第二电场的作用下形成棱镜,以将背光射入显示面板后产生的光线偏转至左眼观察方向。参见图3中的(c),在没有施加电场的情况下,液晶将不会使光线偏转,在这种情况下,可以呈现二维的图像。
应理解的是,本发明的实施例并不限于所有像素单元在同一时段显示相同投射方向的图像,例如,也可以是在第一时段,第一部分像素单元显示第一投射方向的图像,而第二部分像素单元显示第二投射方向的图像,在第二时段,第一部分像素单元显示第二投射方向的图像,第二部分像素单元显示第一投射方向的图像,只要能够在人眼视觉暂留的时间内在不同观察方向观察到所有像素单元显示的图像即可,换句话说,只要第一时段与第二时段之和小于人眼视觉暂留的时间即可。
根据本发明的实施例,每次显示的是双目立体视差的一个视野(view),而没有像常规技术方案那样将显示面板进行空间分割,因此,相比常规技术具有较高的分辨率。
应理解的是,在具体实现时,可以在电光调制层上方覆盖玻璃盖板,并且显示面板和电光调制层之间以及电光调制层与玻璃盖板之间可以根据需要设置其它介质。
本发明的实施例可以设置专门的控制模块控制显示面板按时分方式显示不同投射方向的图像,同时控制电光调制单元上施加的电场按照时分方式变化,以在不同的投射方向上显示相应的图像,从而形成裸眼能够观察到的立体图像。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,电光调制层包括:电光调制介质层,电调制介质层包括电光调制介质,并且具有出光面以及入光面;第一电极层,包括位于电光调制介质层的出光面的电极;第二电极层,包括位于电光调制介质层的入光面的电极,其中多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括位于电光调制介质层中的电光调制介质、位于第一电极层中的至少一个第一电极和位于第二电极层中的至少一个第二电极,电光调制介质根据至少一个第一电极与至少一个第二电极之间接收的电压配置所形成的电场,将电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,上述电极可以由透明导电材料制成,例如,可以是氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)之类的透明导电材料。电光调制介质可以包括液晶或铌酸锂晶体等晶体材料,即电光调制介质层可以是液晶层或其它晶体层。上述至少一个第二电极可以是连续的ITO透明导电膜。例如,透明导电膜电极分布在盖板的内表面和电解质基板的上方,除了用于产生电场,还用于分隔显示面板和液晶层。本发明的实施例可以针对每个像素上设置可调液晶棱镜,即设置像素级别的可调液晶棱镜。因此,本发明的实施例能够消除像素之间的串扰现象。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括:至少两个第一电极,用于分别接收至少两个电压,至少一个第二电极作为公共电极,用于接收参考电压。
上述至少两个第一电极可以是一系列导电条纹,这些导电条纹可以均匀分布,也可以非均匀分布,只要布置成在接收电压时能够使得电光调制单元产生微透镜的效果或者线性相位的效果即可。每个第一电极上接收的电压与参考电压之间的电势差在液晶层形成相应的电场。参考电压例如可以是0V。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,通过调整这些电极上接收的电压,可以在液晶层中产生电场,从而给液晶层促生一个需要的相位配置。不同的相位配置取决于不同的电压配置和电极分布。例如,每个电光调制单元可以包括4个第一电极,其中一个电极位于像素单元的边缘,接收的电压分别为V1、V2、V3和V4。每个电光调制单元包括的第一电极可以多于4个或少于4个。液晶的平滑特性使得4个电极足以产生近似平滑的相位分布。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
例如,两个第一电极可以是ITO材料制成的两个导电条纹,沿每个电光调制单元的两个相对的边缘布置,并且与相邻电光调制单元的第一电极保持预设的间隔。连续电阻膜可由具有特定电阻率的透明材料制成,连接在两个导电条纹之间,以便在两个第一电极接收不同的电压时在电阻膜上产生连续变化的电压分布,连续变化的电压分布与参考电压之间的电势差在电阻膜覆盖的液晶层中产生连续变化的电场分布,连续变化的电场分布使与该电阻膜对应的液晶产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
例如,公共电极接收参考电压,至少两个第一电极在第一时段和第二时段分别接收相应的电压。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,并且相邻电光调制单元在第一时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,并在第二时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括至少两个第二电极,至少两个第二电极的排布方向与至少两个第一电极的排布方向不相同,至少两个第一电极在立体成像装置处于第一方向时,至少两个第一电极分别接收至少两个电压,至少两个第二电极作为公共电极接收参考电压,并且在立体成像装置处于第二方向时,至少两个第一电极作为公共电极接收参考电压,并且在立体成像装置处于第二方向时接收至少两个电压,至少两个第二电极分别接收至少两个电压。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的两个第一电极与两个第二电极上接收的第四电压配置,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,并且相邻电光调制单元在第三时段根据相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,并在第四时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,每个电光调制单元的宽度可以小于等于75μm。
可选地,作为另一实施例,每个电光调制单元的宽度可以小于等于25μm。
根据本发明的实施例,在立体成像装置的至少一个方向上的单位长度内,电光调制单元所包含的电极的数量大于像素单元的数量。换句话说,每个像素单元对应的电光调制单元包含的电极数量多于一个。
图4是根据本发明的另一实施例的立体成像装置400的结构示意图。立体成像装置400包括:显示面板410和电光调制层420。
显示面板410包括多个像素单元411,用于显示图像。电光调制层420包括多个电光调制单元421,其中多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括电光调制介质、位于电光调制介质的出光面的至少两个第一电极和位于电光调制介质层的入光面的至少两个第二电极,电光调制介质根据至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的电压配置所形成的电场,将与电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向,至少两个第一电极的排布方向和至少两个第二电极的排布方向不相同。
例如,至少两个第一电极的排布方向与至少两个第二电极的排布方向垂直,或者说至少两个第一电极的纵向与至少两个第二电极的纵向垂直。
根据本发明的实施例,至少两个第一电极在立体成像装置处于第一方向时分别接收至少两个电压并且在立体成像装置处于第二方向时作为公共电极接收参考电压,至少两个第二电极在立体成像装置处于第一方向时作为公共电极接收参考电压,并且在立体成像装置处于第二方向时接收至少两个电压。
换句话说,在立体成像装置处于第一方向时,将至少两个第一电极分别接收相应的电压,并且将至少两个第二电极接收相同的参考电压;在立体成像装置处于第二方向时,将至少两个第二电极分别接收相应的电压,并且将至少两个第一电极接收相同的参考电压。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得电光调制介质在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与公共电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,至少两个第二电极包括的两个第二电极用于分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在两个第一电极之间的电阻膜,两个第一电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得电光调制介质在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能;多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在两个第二电极之间的电阻膜,两个第二电极分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得电光调制介质在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,显示面板按照时分方式显示不同的投射方向的图像,并且多个电光调制单元根据所接收的电压配置形成的时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
图5是根据本发明的一个实施例的显示器500的结构示意图。显示器500包括立体成像装置510,背光层520和控制模块530。背光层520与立体成像装置的电光调制层相叠加,用于发射背光。立体成像装置510可以是上述实施例的立体成像装置。控制模块530,用于控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示不同的投射方向的图像,并且控制立体成像装置的电光调制层根据所施加的时分变化的电场,将显示面板显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
根据本发明的实施例,控制模块530包括:方向计算子模块531、电压计算子模块532、电压控制子模块533和显示控制子模块534。
立体显示(例如,3D显示)的内容的切换需要与微透镜阵列的切换保持同步。立体显示的内容可以是存储在设备本地的不同格式的同一个内容,也可以是存储在云端的不同格式的同一个内容。下面以上述采用多个电极的电极配置为例描述立体显示系统。方向计算子模块531用于根据传感器反馈的信息计算图像的投射方向,即根据信息反馈计算显示内容的投射方向(或者投射角度)。例如,方向计算子模块631可以接收下列信息反馈:1)人眼跟踪的信息反馈,例如,人眼的位置信息;2)陀螺仪的信息反馈;3)其他传感器,例如,加速度传感器,温度传感器等的信息反馈。方向计算子模块531可以将内容的投射方向的计算结果提供给电压计算子模块532。电压计算子模块532用于根据投射方向计算与投射方向对应的电压配置,即可以根据显示内容的投射方向的计算结果得到相应的电压配置,例如,通过计算或者查表得到所需要的电极的电压序列模式,并将电压配置(或电压序列模式)输入到电压控制子模块533来控制多个电极接收的电压(例如,V1,V2,V3和V4)的大小,从而来控制电光调制单元(例如,电可调液晶)的相位特性。电压控制子模块533,用于根据电压配置控制立体成像装置的电光调制层施加的时分变化的电场,以控制立体成像装置的电光调制层将图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。显示控制子模块534,用于根据投射方向控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示与投射方向对应的图像
对于上述可旋转的立体成像装置,如果显示的内容存储在云端,当立体成像装置旋转90度的信号反馈到云端的服务器时,云端的服务器可以根据识别出来的立体成像装置的屏幕的特点传送旋转后的立体显示的内容到立体成像装置。根据立体成像装置所在的终端设备的不同,传感器可以包括头部跟踪、眼部跟踪、视点跟踪、陀螺仪和重力加速器等微传感器。根据本发明的实施例可以根据传输感器的反馈信息来确定合适的自由立体显示轴,从而得知液晶透镜阵列所需要的电压模式,进而来显示合适的立体显示内容。
上面描述了本发明的实施例的立体成像装置和显示器。下面详细描述本发明的实施例的立体成像装置的电极配置。
图6是根据本发明的一个实施例的立体成像装置600的示意性剖面图。
在本实施例中,为了描述方便,仅仅示出了电光调制层的六个电光调制单元。在每个电光调制单元中,连续的透明导电膜(即第二电极)设置在液晶电光调制单元的一面(例如,入光面),四个导电条纹(第一电极)设置在液晶电光调制单元的另外一面(例如,出光面),并通过在透明导电膜上接收公共电压,在四个导电条纹上接收相应的电压来产生电场,从而使得相应的电光调制单元产生离轴柱面透镜的效果。在整个电光调制层中,连续的透明导电膜可以是一个整体,而每个导电条纹可以跨过一列像素单元。
参见图6,立体成像装置600包括显示面板610、液晶620、玻璃盖板630、第一电极640和第二电极650。第一电极640是一系列导电条纹,这些导电条纹可以均匀分布,也可以非均匀分布。每个像素单元上可以布置5个第一电极,并且每个像素单元的边缘电极同样是相邻像素的边缘电极,这样,每个像素单元上实际平均布置了4个电极,并且分别接收4个电压V1、V2、V3、和V4,例如,V1、V2、V3、和V4可以是5V左右的电压,根据本发明的实施例并不限于此,例如,根据实际需要,可以选择2.6V至21V之间的电压。第二电极650为连续的透明导电薄膜,位于显示面板610与液晶620之间。通过调整电极电压Vn,可以在每个像素单元对应的液晶上产生满足要求的相位分布。由于液晶具有平滑不连续电压的趋势的性质,因此,4个以上的电压分布足以产生满足要求的相位分布。在第一电极上接收的电压可以以很高的频率(例如,50HZ左右)在+Vn和–Vn之间切换,以便保持直流(DC)电压的平稳。每个像素单元尺寸可以设置为小于等于75μm。
图7是根据本发明的另一实施例的立体成像装置700的示意图。
在本实施例中,为了描述方便,仅仅示出了电光调制层的六个电光调制单元。在每个电光调制单元中,连续的透明导电膜(即第二电极)设置在液晶电光调制单元的一面(例如,入光面),连接在导电条纹之间的电阻膜(第一电极)设置在液晶电光调制单元的另一面(例如,出光面),并通过在透明导电膜上接收公共电压,在导电条纹上接收相应的电压来产生电场,从而使得相应的电光调制单元产生具有线性相位的透镜的效果。在整个电光调制层中,连续的透明导电膜可以是一个整体,而连接在导电条纹之间的电阻膜可以跨过一列像素单元。
参见图7,立体成像装置700包括显示面板710、液晶720、玻璃盖板730、第一电极740和第二电极750。第一电极740由连接在两个导电条纹之间的电阻膜构成。相邻像素单元的第一电极之间存在电极间隙。每个第一电极的两个导电条纹接收不同的电压V(例如,V=0和V>Vth),从而在电阻膜上形成线性分布的电压。具体而言,两个导电条纹可以为ITO透明导电膜。电压V=0和V>Vth分别接收在两个导电条纹上。由于电阻膜具有导电率R,所以连接在两个导电条纹之间的电阻膜有线性的电压下降,从而会导致液晶呈现一种线性的相位斜坡,如图7中的折线所示。
图8是根据本发明的另一实施例的立体成像装置800的示意图。图8是图8的实施例的立体成像装置在不同状态之间切换的示意图。立体成像装置800包括显示面板810、液晶820、玻璃盖板830、第一电极840和第二电极850。
图8的实施例与图7的实施例类似,第一电极840也是由连接在两个导电条纹之间的电阻膜构成,不同的是,图8的实施例采用了复用导电条纹的方案,即相邻的电光调制单元共用一个导电条纹,并采用时间和空间间隔的波束控制来实现最大的分辨率。具体而言,每个像素单元有两个导电条纹,通过在两个导电条纹上接收电压V1和V2可以产生一个三角形的相位延迟分布,如图8中的折线所示。如图8中的(a)所示,在第一时段(例如,第一图像帧)通过相邻像素的光线会分别偏向两个不同的方向(到左眼和右眼方向)。如果,在第二副图像帧时候,我们交换V1和V2,这样三角形的相位分布会交换。这个相位分布会让光偏转和之前帧不同的方向。因此,与在第一帧将所有像素单元的光线偏转到左眼观察方向,而在第二帧将所有像素单元的光线偏转到右眼观察方向的方法不同,在实施例中,在第一帧将选择第一部分像素单元的光线偏转到左眼观察方向,并将选择的第二部分像素单元的光线偏转到右眼观察方向,然后在下一帧将选择的第一部分像素单元的光线偏转到到右眼观察方向,并将选择的第二部分像素的光线偏转到左眼观察方向。由于人类视觉系统的持久性,可以观察到一个方向上两个时间上的不一致的画面好像是一个画面,从而能够获得和图7的实施例一样的画面分辨率。
图9是根据本发明的实施例的立体成像装置的两种显示状态的示意图。图9中的(a)和(b)分别显示了图8中的(a)和(b)中相应的三角形相位模式的光学行为特性在两个不同状态之间切换。图9中的(a)描述了第一种状态,即在第一时段,像素单元A将光线向左眼观察方向偏转,像素单元B将光线向右眼观察方向偏转。图9中的(b)描述了第二种状态,即在第二时段,像素单元改变相位模式导致偏转方向的交换,即像素单元A将光线向右眼观察方向偏转,像素单元B将光线向左眼观察方向偏转。
图10是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的电极配置的示意图。
在本实施例中,立体成像装置的电极配置可以包括分布在立体成像装置的液晶层一侧(例如,出光面)的多个第一电极,以及分布在立体成像装置的液晶层的另一侧(入光面)的多个第二电极,其中多个第一电极与多个第二电极可以正交布置,即第一电极纵向与第二电极的纵向成90度。本发明的实施例并不限于此,例如,第一电极和第二电极之间的夹角也可以小于90度。与前面的实施例不同的是,第一电极和第二电极均采用多个导电条纹或者包括两个导电条纹和连接在两个导电条纹之间的电阻膜。
在本实施例中,在立体成像装置处于第一方向时,可以将多个第一电极接收用于产生透镜效果所需的电压,而将作为公共电极的多个第二电极接收相同的参考电压(例如,0V),并且在立体成像装置经过旋转处于第二方向时,将多个第一电极作为公共电极接收相同的参考电压,并将多个第二电极接收用于产生透镜效果的电压,使得用户可以在立体成像装置旋转的情况下,仍然可以看到立体图像。下面以第一电极与第二电极正交为例进行说明。应理解,上述参考电压可以大于0V,例如,0.5V。当一个电极(例如,第一电极或第二电极)上接收的参考电压为例如V0伏时,与该电极对应的另一电极(例如,第二电极或第一电极)应该接收纯交流电压再加上V0伏。
具体而言,可以在液晶层的顶面和底面分别设置ITO透明导电膜电极(包含一系列的导电条纹)。例如,对于每个像素单元P(m,n),在液晶层的顶面沿y方向上设置4个电极,并在底面在x方向上设置4个电极。假设共有M×N个像素单元,这样会有4M个电极在x方向上,4N个电极在y方向上。另外,可以优化相邻电极之间的间隔,使得当一个平面上的电极置于相同电势时,在这些电极附近会产生几乎平滑的电势分布。例如,可以将位于液晶层的同一液晶平面上的电极之间的距离设置成一样或者设置成小于两个电极所在液晶平面之间的距离。
根据本发明的实施例,在立体显示装置工作时,为了使显示对准一个方向,可以给一个液晶平面上的所有电极都接收0V电压以作为接地平面或者接收一定的电压以作为参考平面,而将另一液晶平面上的电极接收产生离轴透镜模式(off-axis lens patterns)所需的电压。这样可以保证自由立体显示轴位于相应的方向。当立体成像装置检测到自身旋转了90度,则可以通过交换两个电极平面上的电压的设置将自由立体显示轴切换到另一方向。
下面以液晶透镜为例详细本发明的实施例的时分复用方法。
为了能使用户看到立体图像,可以将离轴液晶透镜或者具有相位斜坡的液晶透镜快速地在不同的状态之间切换。
例如,在两个投射方向(Q=2)且刷新频率(refresh rate)frefresh=25Hz的情况下,需要满足切换时间(switching time)τ<20ms,在frefresh=25Hz且投射方向Q=4的情况下,切换时间τ<10ms,而在投射方向Q=8的情况下,则切换时间τ<5msec,其中切换时间为τ=1/(Q*frefresh)。液晶从一个状态切换到另外一个状态需要一定的时间(对于传统的平面列向型液晶分子而言,接通时间大约为2ms,松弛时间大约为100ms)。这个接通时间和松弛时间是光学单元(cell)的厚度、液晶材料、所接收的电压和温度的函数。一种减小接通时间和松弛时间的方法是过驱动电极(即接收高的+ve or–ve电压脉冲),采用过驱动电极方式可以迫使液晶分子朝想要的状态变化。然后,通过脉动地产生显示背光,能够避免残留瞬态切换效应。这样做的目的是确保在液晶的相位分布稳定之前光线不会入射到液晶透镜阵列上。根据本发明的实施例不限于此,也可以采用其他快速切换的技术,例如,可以使用π型光学单元(pi-cell)的配置,其切换时间比平面对齐(planar aligned)的光学单元要快很多。
这样,在实现多用户/多投射方向的方案时,需要最小化切换时间。这可以通过减少光学单元之间的间距空隙来实现。当然,也可以采用pi-cell和过驱动电压的方式来缩短切换时间。
图11是根据本发明的一个实施例的立体成像方法的示意性流程图。图11的立体成像方法包括以下内容。
1110,在多个像素单元上按照时分方式显示图像。
1120,在多个电光调制单元上施加时分变化的电场。
1130,据时分变化的电场,将多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中时分变化的电场随着按照时分方式显示的图像同步变化。
根据本发明的实施例,多个像素单元与多个电光调制单元一一对应,其中在1120中,可以在多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在至少一个第二电极上接收参考电压。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第一电极上分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得多个电光调制单元在多个第一电极上接收的多个电压与至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与在至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,在1130中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第一时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第二时段根据至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,在1130中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第一时段根据两个第一电极与至少一个第二电极上接收的第一电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第二时段根据两个第一电极与至少一个第二电极上接收的第二电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向;相邻电光调制单元可以在第一时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向;相邻电光调制单元可以在第二时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,其中第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第二电极的排布方向与至少两个第一电极的排布方向不相同,其中在1120中,可以在立体成像装置处于第一方向时,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,并在作为公共电极的至少两个第二电极上接收参考电压,其中图11的立体成像方法还包括:在立体成像装置处于第二方向时,在作为公共电极的至少两个第一电极上接收参考电压,并分别在至少两个第二电极上接收至少两个电压。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第二电极上分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第二电极上接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第二电极上接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能。
根据本发明的实施例,在1130中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第三时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第四时段根据作为公共电极的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
根据本发明的实施例,在1120中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别用于接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,在1130中,多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第三时段根据两个第一电极与作为公共电极的至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;多个电光调制单元中的每个电光调制单元可以在第四时段根据作为公共电极的两个第一电极与两个第二电极上接收的第四电压配置,将与每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向;相邻电光调制单元可以在第三时段根据相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向;相邻电光调制单元可以在第四时段根据相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,其中第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
图12是根据本发明的一个实施例的立体成像方法的示意性流程图。图12的立体成像方法包括以下内容。
1210,在多个像素单元上显示图像。
1220,在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间接收电压配置形成电场。
1230,根据电场,将每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向,至少两个第一电极的排布方向与至少两个第二电极的排布方向不相同。
在1220中,可以在立体成像装置处于第一方向时,分别在至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且将至少两个第二电极作为公共电极接收参考电压;在立体成像装置处于第二方向时,将至少两个第一电极作为公共电极接收参考电压,并且在至少两个第二电极上接收至少两个电压。
在1220中,可以在多个第一电极分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,并且可以在多个第二电极分别接收多个电压,其中多个电压中的至少两个电压不同,使得每个电光调制单元在多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
在1220中,可以分别在连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,并且可以分别在连接有电阻膜的两个第二电极上接收两个电压,其中两个电压不同,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
在1220中,可以分别在连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得每个电光调制单元在两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,并且可以分别在连接有电阻膜的两个第二电极上接收两个电压,其中两个电压不同,并且每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得每个电光调制单元在两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
根据本发明的实施例,多个电光调制单元与多个像素单元一一对应,其中1210中,可以在多个像素单元上按照时分方式显示不同的投射方向的图像,并且在1220中,可以在多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极与至少两个第二电极之间施加时分变化的电压配置形成时分变化的电场。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (38)

1.一种立体成像装置,其特征在于,包括:
显示面板,包括多个像素单元,用于按照时分方式显示图像;
电光调制层,包括多个电光调制单元,分别布置在与所述多个像素单元对应的位置,用于根据所施加的时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中所述时分变化的电场随着所述按照时分方式显示的图像同步变化;
所述多个电光调制单元与所述多个像素单元一一对应,其中,所述电光调制层包括:
电光调制介质层,所述电光调制介质层包括电光调制介质,并且具有出光面以及入光面;
第一电极层,包括位于所述电光调制介质层的出光面的电极;
第二电极层,包括位于所述电光调制介质层的入光面的电极,
其中所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括位于电光调制介质层中的电光调制介质、位于第一电极层中的至少一个第一电极和位于第二电极层中的至少一个第二电极,所述电光调制介质根据所述至少一个第一电极与所述至少一个第二电极之间施加的电压配置所形成的电场,将所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向;
所述每个电光调制单元包括连接在所述至少一个第一电极中的两个第一电极之间的电阻膜。
2.根据权利要求1所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括:至少两个第一电极,用于分别接收至少两个电压,所述至少一个第二电极作为公共电极,用于接收参考电压。
3.根据权利要求1所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的所述至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
4.根据权利要求2所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在所述两个第一电极之间的电阻膜,所述两个第一电极用于分别接收两个电压,其中所述两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的所述至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
5.根据权利要求2或3所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据所述至少两个第一电极与作为公共电极的至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据所述至少两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中所述第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
6.根据权利要求2所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第一电极和连接在所述两个第一电极之间的电阻膜,所述两个第一电极分别用于接收两个电压,其中所述两个电压不同,并且所述每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得所述电光调制介质在所述两个第一电极接收的两个电压与作为公共电极的所述至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
7.根据权利要求6所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据所述两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向,并在第二时段根据所述两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第二电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,并且所述相邻电光调制单元在所述第一时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的所述第二电压配置,将与所述相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第二投射方向,并在所述第二时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与所述相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第一投射方向,其中所述第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
8.根据权利要求2-4、6-7中的任一项所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括至少两个第二电极,所述至少两个第二电极的排布方向与所述至少两个第一电极的排布方向不相同,在所述立体成像装置处于第一方向时,所述至少两个第一电极分别接收所述至少两个电压,所述至少两个第二电极作为公共电极接收所述参考电压,并且在所述立体成像装置处于第二方向时,所述至少两个第一电极作为公共电极接收所述参考电压,所述至少两个第二电极分别接收所述至少两个电压。
9.根据权利要求8所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
10.根据权利要求8所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在所述两个第二电极之间的电阻膜,所述两个第二电极用于分别接收两个电压,其中所述两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
11.根据权利要求7所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据作为公共电极的所述至少两个第一电极与所述至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的所述至少两个第一电极与所述至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中所述第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
12.根据权利要求8所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括两个第二电极和连接在所述两个第二电极之间的电阻膜,所述两个第二电极分别用于接收两个电压,其中所述两个电压不同,并且所述每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得所述电光调制介质在所述两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
13.根据权利要求12所述的立体成像装置,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据所述两个第一电极与作为公共电极的所述至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向,并在第四时段根据作为公共电极的所述两个第一电极与所述两个第二电极上接收的第四电压配置,将与所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,并且所述相邻电光调制单元在所述第三时段根据所述相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的所述第四电压配置,将与所述相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第四投射方向,并在所述第四时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与所述相邻电光调制单元的电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第三投射方向,其中所述第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
14.根据权利要求2-4、6-7中的任一项所述的立体成像装置,其特征在于,所述至少一个第二电极包括连续的氧化铟锡ITO透明导电膜。
15.根据权利要求2-4、6-7、9-10、12-13中的任一项所述的立体成像装置,其特征在于,所述电光调制介质包括液晶或铌酸锂晶体。
16.根据权利要求1-4、6-7、9-10、12-13中的任一项所述的立体成像装置,其特征在于,所述每个电光调制单元的宽度小于等于75μm。
17.根据权利要求1-4、6-7、9-10、12-13中的任一项所述的立体成像装置,在立体成像装置的至少一个方向上的单位长度内,所述电光调制单元所包含的电极的数量大于像素单元的数量。
18.根据权利要求1-4、6-7、9-10、12-13中的任一项所述的立体成像装置,其特征在于,所述电光调制层还在未施加电场的情况下使得所述显示面板呈现二维图像。
19.一种立体成像装置,其特征在于,包括:
显示面板,包括多个像素单元,用于按照时分方式显示图像;
电光调制层,包括多个电光调制单元,分别布置在与所述多个像素单元对应的位置,用于根据所施加的时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中所述时分变化的电场随着所述按照时分方式显示的图像同步变化;
所述多个电光调制单元与所述多个像素单元一一对应,其中,所述电光调制层包括:
电光调制介质层,所述电光调制介质层包括电光调制介质,并且具有出光面以及入光面;
第一电极层,包括位于所述电光调制介质层的出光面的电极;
第二电极层,包括位于所述电光调制介质层的入光面的电极,
其中所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括位于电光调制介质层中的电光调制介质、位于第一电极层中的至少一个第一电极和位于第二电极层中的至少一个第二电极,所述电光调制介质根据所述至少一个第一电极与所述至少一个第二电极之间施加的电压配置所形成的电场,将所述电光调制介质对应的像素单元显示的图像的光线偏转至预设的投射方向;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,用于分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的所述至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
20.根据权利要求19所述的立体成像装置,其特征在于,
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括至少两个第二电极,所述至少两个第二电极的排布方向与所述至少两个第一电极的排布方向不相同,在所述立体成像装置处于第一方向时,所述至少两个第一电极分别接收所述至少两个电压,所述至少两个第二电极作为公共电极接收所述参考电压,并且在所述立体成像装置处于第二方向时,所述至少两个第一电极作为公共电极接收所述参考电压,所述至少两个第二电极分别接收所述至少两个电压;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第二电极,用于分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述多个第二电极接收的多个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
21.一种显示器,其特征在于,包括:
如权利要求1至20任一项所述的立体成像装置;
背光层,与所述立体成像装置的电光调制层相叠加,用于发射背光;
控制模块,用于控制所述立体成像装置的显示面板按照时分方式显示图像,并且控制所述立体成像装置的电光调制层根据所施加的时分变化的电场,将所述显示面板显示的图像的光线交替地偏转至所述不同的投射方向。
22.根据权利要求21所述的显示器,其特征在于,所述控制模块包括:
方向计算子模块,用于根据传感器反馈的信息计算所述图像的投射方向;
电压计算子模块,用于根据所述投射方向计算与所述投射方向对应的电压配置;
显示控制子模块,用于根据所述投射方向控制所述立体成像装置的显示面板按照时分方式显示与所述投射方向对应的图像;
电压控制子模块,用于根据所述电压配置控制所述立体成像装置的电光调制层施加的时分变化的电场,以控制所述立体成像装置的电光调制层将所述图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
23.根据权利要求22所述的显示器,其特征在于,所述传感器反馈的信息包括人眼位置信息、陀螺仪信息、加速度信息和温度信息中的至少一个。
24.一种立体成像方法,其特征在于,包括:
在多个像素单元上按照时分方式显示图像;
在多个电光调制单元上施加时分变化的电场,所述多个像素单元与所述多个电光调制单元一一对应;
根据所述时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中所述时分变化的电场随着所述按照时分方式显示的图像同步变化;
其中,
所述在多个电光调制单元上施加时分变化的电场,包括:
在所述多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场;
所述每个电光调制单元包括连接在所述至少一个第一电极中的两个第一电极之间的电阻膜。
25.根据权利要求24所述的立体成像方法,所述在所述多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在所述至少一个第二电极上接收参考电压。
26.根据权利要求25所述的立体成像方法,其特征在于,所述在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在所述至少一个第二电极上接收参考电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第一电极上分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述多个电光调制单元在所述多个第一电极上接收的多个电压与所述至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
27.根据权利要求25所述的立体成像方法,其特征在于,所述在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在所述至少一个第二电极上接收参考电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中所述两个电压不同,使得所述每个电光调制单元在所述两个第一电极接收的两个电压与在所述至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
28.根据权利要求25所述的立体成像方法,其特征在于,所述根据所述时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线偏转至所述不同的投射方向,包括:
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据所述至少两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第一电压配置所形成的电场,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第二时段根据所述至少两个第一电极与作为公共电极的所述至少一个第二电极之间接收的第二电压配置所形成的电场,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向,其中所述第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
29.根据权利要求25所述的立体成像方法,其特征在于,所述在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第一电极上接收至少两个电压,并且在所述至少一个第二电极上接收参考电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个电压,其中所述两个电压不同,并且所述每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第一电极,使得所述每个电光调制单元在所述两个第一电极接收的两个电压与所述至少一个第二电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
30.根据权利要求29所述的立体成像方法,其特征在于,所述根据所述时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线偏转至所述不同的投射方向,包括:
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第一时段根据所述两个第一电极与所述至少一个第二电极上接收的第一电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第一投射方向;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第二时段根据所述两个第一电极与所述至少一个第二电极上接收的第二电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第二投射方向;
所述相邻电光调制单元在所述第一时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与所述至少一个第二电极之间接收的所述第二电压配置,将与所述相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第二投射方向;
所述相邻电光调制单元在所述第二时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与所述至少一个第二电极之间接收的第一电压配置,将与所述相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第一投射方向,其中所述第一电压配置不同于第二电压配置,以便在第一时段和第二时段形成时分变化的电场。
31.根据权利要求25至30中的任一项所述的立体成像方法,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第二电极的排布方向与所述至少两个第一电极的排布方向不相同,所述在所述多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场,包括:
在所述立体成像装置处于第一方向时,分别在所述至少两个第一电极上接收所述至少两个电压,并在作为公共电极的所述至少两个第二电极上接收所述参考电压,其中所述立体成像方法还包括:
在所述立体成像装置处于第二方向时,在作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收所述参考电压,并分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压。
32.根据权利要求31所述的立体成像方法,其特征在于,所述分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第二电极上分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述每个电光调制单元在所述多个第二电极上接收的多个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
33.根据权利要求31所述的立体成像方法,其特征在于,所述分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别接收两个电压,其中所述两个电压不同,使得所述每个电光调制单元在所述两个第二电极上接收的两个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
34.根据权利要求31所述的立体成像方法,其特征在于,
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据作为公共电极的所述至少两个第一电极与所述至少两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第四时段根据作为公共电极的所述至少两个第一电极与所述至少两个第二电极之间接收的第四电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向,其中所述第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
35.根据权利要求31所述的立体成像方法,其特征在于,所述分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的连接有电阻膜的两个第二电极上分别用于接收两个电压,其中所述两个电压不同,并且所述每个电光调制单元与相邻电光调制单元共用一个第二电极,使得所述每个电光调制单元在所述两个第二电极接收的两个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生具有线性相位倾斜的透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
36.根据权利要求35所述的立体成像方法,其特征在于,
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第三时段根据所述两个第一电极与作为公共电极的所述至少两个第二电极接收的第三电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第三投射方向;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元在第四时段根据作为公共电极的所述两个第一电极与所述两个第二电极上接收的第四电压配置,将与所述每个电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至第四投射方向;
所述相邻电光调制单元在所述第三时段根据所述相邻电光调制单元的作为公共电极的两个第一电极与至少两个第二电极之间接收的所述第四电压配置,将与所述相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第四投射方向;
所述相邻电光调制单元在所述第四时段根据所述相邻电光调制单元的两个第一电极与作为公共电极的两个第二电极之间接收的第三电压配置,将与所述相邻电光调制单元对应的像素单元显示的图像的光线偏转至所述第三投射方向,其中所述第三电压配置不同于第四电压配置,以便在第三时段和第四时段形成时分变化的电场。
37.一种立体成像方法,其特征在于,包括:
在多个像素单元上按照时分方式显示图像;
在多个电光调制单元上施加时分变化的电场,所述多个像素单元与所述多个电光调制单元一一对应;
根据所述时分变化的电场,将所述多个像素单元显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向,其中所述时分变化的电场随着所述按照时分方式显示的图像同步变化;
其中,
所述像素单元与所述多个电光调制单元一一对应,所述在多个电光调制单元上施加时分变化的电场,包括:
在所述多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场;
所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元包括多个第一电极,所述多个第一电极分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述电光调制介质在所述多个第一电极接收的多个电压与作为公共电极的所述至少一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,将光线偏转至预设的投射方向。
38.根据权利要求37所述的立体成像方法,其特征在于,所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的至少两个第二电极的排布方向与所述至少两个第一电极的排布方向不相同,所述在所述多个像素单元中的每个像素单元的至少一个第一电极和至少一个第二电极层之间接收电压配置形成电场,包括:
在所述立体成像装置处于第一方向时,分别在所述至少两个第一电极上接收所述至少两个电压,并在作为公共电极的所述至少两个第二电极上接收所述参考电压,其中所述立体成像方法还包括:
在所述立体成像装置处于第二方向时,在作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收所述参考电压,并分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压;
所述分别在所述至少两个第二电极上接收所述至少两个电压,包括:
在所述多个电光调制单元中的每个电光调制单元的多个第二电极上分别接收多个电压,其中所述多个电压中的至少两个电压不同,使得所述每个电光调制单元在所述多个第二电极上接收的多个电压与作为公共电极的所述至少两个第一电极上接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能,用于将光线偏转至预设的投射方向。
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