CN104317062A - 基于反射偏振针孔阵列的2d/3d可切换集成成像显示装置 - Google Patents

基于反射偏振针孔阵列的2d/3d可切换集成成像显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置，该装置由漫反射片、背光源、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列、以及透射型显示面板组成，漫反射片的反射面朝上，将背光源发出的光线向上反射，反射偏振片对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，反射偏振片与反射偏振针孔阵列的偏振方向相同，在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示，在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示。

Description

基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置
技术领域
本发明涉及集成成像显示技术，特别涉及基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置。
背景技术
集成成像是一种真3D技术，包括拍摄和显示两个过程，拍摄过程采用微透镜阵列拍摄3D物体，获得具有物体不同方向信息的微图像阵列；显示过程中微图像阵列发出的光线被聚集还原，重建出原3D物体的光场信息。集成成像3D显示能再现出3D场景发出或反射的光线信息，从而构建出全真的3D图像，具有真3D显示、不需辅助设备、适合多人观看、全视差、连续视点、成本低廉、结构简单、超薄屏幕和可壁挂等优点，已成为各国科研工作者的研究热点。
采用针孔阵列与背光源组合产生的点光源阵列可用于集成成像3D显示，但由于针孔阵列将阻挡大部分光线，只有小部分光线从针孔透射出来，从而使得背光源的光线利用率很低。由于目前大多数的节目源都是2D内容，既能兼容普通的2D节目源又能实现3D节目播放的2D/3D可切换显示将被更多的使用者所接受。在背光源上方加入偏振片和偏振光转换器能实现2D/3D可切换的显示功能，但偏振片的使用使得背光源的光线利用率又降低了至少一半，这无疑造成了大部分光线的损失。
发明内容
本发明提出基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置，如附图1所示，该装置由漫反射片、背光源、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列、以及透射型显示面板组成。在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示；在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示。
所述漫反射片的反射面朝上，将背光源发出的光线向上反射。
所述反射偏振片对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，反射偏振片与上方反射偏振针孔阵列的偏振方向相同。
所述反射偏振针孔阵列如附图2所示，由反射偏振区和针孔组成。反射偏振区对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射。针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，对入射光进行透射，针孔面积为q，相邻针孔间距为p，针孔的占空比K为
                                                                                                                                                                       (1)
优选地，反射偏振针孔阵列中针孔的占空比K在1%到10%之间最为合适。
所述透射型显示面板在2D显示模式下显示2D图像，在3D显示模式下显示集成成像3D显示所需的微图像阵列。
所述在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示。如附图3中的实线箭头所示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向相同的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光。偏振光到达偏振光转换器，如附图3中的虚线箭头所示，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向平行，入射偏振光经过反射偏振针孔阵列直接透射出来。透射型显示面板上显示2D图像，获得2D显示效果。
所述在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示。如附图4中的实线箭头所示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向平行的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光。偏振光到达偏振光转换器，如附图4中的虚线箭头所示，偏振光转换器将入射偏振光的偏振方向进行了90°的旋转，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向正交，当入射偏振光到达反射偏振针孔阵列时，一部分入射偏振光由针孔透射出去，一部分入射偏振光被反射偏振区反射回偏振光转换器，反射的偏振光再一次经过偏振光转换器产生90°的旋转之后，通过反射偏振片到达底部的漫反射片上，再次经过漫反射片的消偏振、反射偏振片的透射、偏振光转换器的偏振转换后，到达反射偏振针孔阵列，继而又有一部分入射偏振光被针孔透射，一部分入射偏振光被反射偏振区反射，周而复始，最终所有的光线都通过反射偏振针孔阵列的针孔透射出来，从而提升了光源的利用率。透射型显示面板上显示集成成像3D显示所需的微图像阵列，图像元节距与反射偏振针孔阵列的针孔间距相同，都为p，且各图像元与对应的针孔中心对齐，由针孔透射的光线照射到微图像阵列上，获得高亮度的集成成像3D显示效果。
本发明提出的基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示通过改变偏振光转换器的驱动电压，实现2D/3D可切换显示。在3D显示时背光源发出的光线在漫反射片、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列间多次反射和透射，最后都由针孔透射出来，提高了3D显示的亮度。
附图说明
附图1为本发明提出的基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置示意图
附图2为本发明中的反射偏振针孔阵列示意图
附图3为本发明装置的2D显示模式示意图
附图4为本发明装置的3D显示模式示意图
上述附图中的图示标号为：
1漫反射片，2背光源，3反射偏振片，4偏振光转换器，5反射偏振针孔阵列，6透射型显示面板，7反射偏振区，8针孔。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明本发明的基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置的一个典型实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明提出基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置，如附图1所示，该装置由漫反射片、背光源、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列、以及透射型显示面板组成。在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示；在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示。
漫反射片的反射面朝上，将背光源发出的光线向上反射。
反射偏振片对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，反射偏振片与上方反射偏振针孔阵列的偏振方向相同。
反射偏振针孔阵列如附图2所示，由反射偏振区和针孔组成。反射偏振区对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射。针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，对入射光进行透射，针孔面积为q=2mm，相邻针孔间距为p=10mm，针孔的占空比K由公式（1）计算得出为K=4%。
透射型显示面板在2D显示模式下显示2D图像，在3D显示模式下显示集成成像3D显示所需的微图像阵列。
在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示。如附图3中的实线箭头所示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向相同的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光。偏振光到达偏振光转换器，如附图3中的虚线箭头所示，由于不施加驱动电压，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向平行，因此入射偏振光经过反射偏振针孔阵列直接透射出来。透射型显示面板上显示2D图像，获得2D显示效果。
在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示。如附图4中的实线箭头所示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向平行的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光。偏振光到达偏振光转换器，如附图4中的虚线箭头所示，由于施加了驱动电压，偏振光转换器将入射偏振光的偏振方向进行了90°的旋转，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向正交，当入射偏振光到达反射偏振针孔阵列时，一部分入射偏振光由针孔透射出去，一部分入射偏振光被反射偏振区反射回偏振光转换器，反射的偏振光再一次经过偏振光转换器产生90°的旋转之后，通过反射偏振片到达底部的漫反射片上，再次经过漫反射片的消偏振、反射偏振片的透射、偏振光转换器的偏振转换后，到达反射偏振针孔阵列，继而又有一部分入射偏振光被针孔透射，一部分入射偏振光被反射偏振区反射，周而复始，最终所有的光线都通过反射偏振针孔阵列的针孔透射出来，从而提升了光源的利用率。透射型显示面板上显示集成成像3D显示所需的微图像阵列，图像元节距与反射偏振针孔阵列的针孔间距相同，都为p=10mm，且各图像元与对应的针孔中心对齐，由针孔透射的光线照射到微图像阵列上，获得高亮度的集成成像3D显示效果。
本发明提出的基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置通过改变偏振光转换器的驱动电压，实现2D/3D可切换显示。在3D显示时背光源发出的光线在漫反射片、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列间多次反射和透射，最后都由针孔透射出来，提高了3D显示的亮度。

Claims (2)

1.基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置，其特征在于，该装置由漫反射片、背光源、反射偏振片、偏振光转换器、反射偏振针孔阵列、以及透射型显示面板组成；漫反射片的反射面朝上，将背光源发出的光线向上反射；反射偏振片对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，反射偏振片与上方反射偏振针孔阵列的偏振方向相同；反射偏振针孔阵列由反射偏振区和针孔组成，反射偏振区对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，对入射光进行透射，针孔面积为q，相邻针孔间距为p，针孔的占空比K为                                                ；透射型显示面板在2D显示模式下显示2D图像，在3D显示模式下显示集成成像3D显示所需的微图像阵列；在不施加驱动电压时，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，实现2D显示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向相同的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光，偏振光到达偏振光转换器，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向平行，入射偏振光经过反射偏振针孔阵列直接透射出来，透射型显示面板上显示2D图像，获得2D显示效果；在施加驱动电压时，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，实现高亮度的集成成像3D显示，反射偏振片将背光源发出的与其偏振方向平行的偏振光透射，而将与其偏振方向正交的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片的偏振方向相同的偏振光，偏振光到达偏振光转换器，偏振光转换器将入射偏振光的偏振方向进行了90°的旋转，使得入射偏振光与反射偏振针孔阵列的偏振方向正交，当入射偏振光到达反射偏振针孔阵列时，一部分入射偏振光由针孔透射出去，一部分入射偏振光被反射偏振区反射回偏振光转换器，反射的偏振光再一次经过偏振光转换器产生90°的旋转之后，通过反射偏振片到达底部的漫反射片上，再次经过漫反射片的消偏振、反射偏振片的透射、偏振光转换器的偏振转换后，到达反射偏振针孔阵列，继而又有一部分入射偏振光被针孔透射，一部分入射偏振光被反射偏振区反射，周而复始，最终所有的光线都通过反射偏振针孔阵列的针孔透射出来，从而提升了光源的利用率，透射型显示面板上显示集成成像3D显示所需的微图像阵列，图像元节距与反射偏振针孔阵列的针孔间距相同，都为p，且各图像元与对应的针孔中心对齐，由针孔透射的光线照射到微图像阵列上，获得高亮度的集成成像3D显示效果。
2.根据权利要求1所述的基于反射偏振针孔阵列的2D/3D可切换集成成像显示装置，其特征在于，反射偏振针孔阵列中针孔的占空比K在1%到10%之间最为合适。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150128

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