CN104597681B - 一种电子光栅及全息显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电子光栅及全息显示装置。全息显示装置包括：前置摄像头、处理器、显示器，显示器包括电子光栅以及显示面板，电子光栅包括控制单元、相对设置的第一基板以及第二基板，在第一基板和第二基板之间依次设置有电解质层、电致变色层，电致变色层电连接第二基板，其中，电致变色层包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片以及设置于相邻弧形电致变色片之间的透光间隙；控制单元用于根据控制信号控制第一基板和第二基板之间的电致变色片所加电压的通/断而使得弧形电致变色片成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。上述方案，能够根据人眼位置信息自适应调整出射光线的方向，使用户在任意位置均能裸眼观看3D图像效果。

Description

一种电子光栅及全息显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别是涉及一种电子光栅及全息显示装置。
背景技术
现有的显示技术中，立体显示技术包括可直接观赏的裸眼式、需要佩戴附件(快门眼镜、偏光眼镜等)观赏的眼镜式。其中，裸眼立体显示技术的工作原理主要是利用光栅装置来控制观赏者左眼与右眼所接收到的影像。根据人眼的视觉特性，当左、右眼分别观看相同的影像内容但是具有不同视差的两个影像时，人眼将观察到的两个影像合成的一立体影像。裸眼立体显示技术因其更接近人们日常使用习惯，应用广泛，而成为3D显示技术发展的趋势。
然而，现有技术中，光栅制作好后，光栅明暗条纹的位置将固定不变。由于光栅明暗条纹的位置固定不变，需要将观看者的看看位置限定在特定区域才能看到理想的立体显示图像效果，当观看者不在特定区域时，则无法观看到立体显示图像效果。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种电子光栅及全息显示装置，能够根据观看者的位置适应性动态调整光栅的明亮条纹的位置，以使电子光栅根据人眼位置信息自适应调整出射光线的方向，使得用户在任意位置均能裸眼观看3D图像效果。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电子光栅，所述电子光栅用于与显示面板相对设置以实现视差效果，所述电子光栅包括控制单元、相对设置的第一基板以及第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有电解质层、电致变色层，所述电致变色层电连接所述第二基板，其中，所述电致变色层包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片以及设置于相邻弧形电致变色片之间的透光间隙；当所述第一基板和所述第二基板之间被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生褪色反应成为透光的明纹；当所述第一基板和所述第二基板之间未被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生着色反应成为不透光的暗纹；所述控制单元用于根据控制信号控制所述第一基板和所述第二基板之间的电致变色片所加电压的通/断而使得弧形电致变色片成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。
其中，所述多个弧形电致变色片弧度相同。
其中，所述电致变色片之间彼此平行。
其中，所述多个电致变色片为椭圆形，且按照相同圆心、长轴和短轴相应递增的方式设置。
其中，所述多个电致变色片为圆形，且按照相同圆心、半径递增的方式设置。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种全息显示装置，所述装置包括前置摄像头、处理器、显示器，所述前置摄像头用于追踪人眼位置信息，所述处理器用于根据所述前置摄像头追踪到的人眼位置信息产生控制信号；所述显示器包括电子光栅以及显示面板，所述电子光栅包括控制单元、相对设置的第一基板以及第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有电解质层、电致变色层，所述电致变色层电连接所述第二基板，其中，所述电致变色层包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片以及设置于相邻弧形电致变色片之间的透光间隙；当所述第一基板和所述第二基板之间被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生褪色反应成为透光的明纹；当所述第一基板和所述第二基板之间未被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生着色反应成为不透光的暗纹；所述控制单元用于根据控制信号控制所述第一基板和所述第二基板之间的电致变色片所加电压的通/断而使得弧形电致变色片成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。
其中，所述多个弧形电致变色片弧度相同。
其中，所述电致变色片之间彼此平行。
其中，所述多个电致变色片为椭圆形，且按照相同圆心、长轴和短轴相应递增的方式设置。
其中，所述多个电致变色片为圆形，且按照相同圆心、半径递增的方式设置。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过在电子光栅的电致变色层中设置多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片，使得电子光栅根据人眼位置信息产生的控制信号适应性动态调整电子光栅中明暗条纹的位置，以使电子光栅根据人眼位置信息自适应调整出射光线的方向，使得电子光栅能够随着人眼位置左右移动而将出射光线的方向左右移动，还可以随着人眼位置上下移动而将出射光线的方向上下移动，能够使得用户在任意位置均能裸眼观看3D图像效果。
附图说明
图1是本申请全息显示装置一实施例的结构示意图；
图2是图1中全息显示装置的电路结构及光线传播一实施例的示意图；
图3是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播另一实施例的示意图；
图4是本申请全息显示装置中电子光栅一实施例的结构示意图；
图5是图4所示的电子光栅140的第一种电路连接示意图；
图6是图4中电子光栅14的第二种电路连接示意图；
图7是本申请全息显示装置中光栅明暗条纹随人眼移动而发生变化的一实例的示意图；
图8是本申请电致变色片另一实施例的结构示意图；
图9是本申请电致变色片再一实施例的结构示意图；
图10是本申请电致变色片又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
参阅图1至图3，图1是本申请全息显示装置一实施例的结构示意图，图2是图1中全息显示装置的电路结构及光线传播一实施例的示意图。图3是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播另一实施例的示意图。全息显示装置可以为手机、电脑、液晶电视等。
本实施中全息显示装置10包括显示器11、前置摄像头12以及处理器13。其中，显示器11包括电子光栅14以及显示面板15，显示面板15包括若干个呈周期性排列的显示像素。处理器13与前置摄像头12电连接，处理器13还与显示器11中的电子光栅14电连接。
如图2所示，前置摄像头12设置于显示器11的前端面上，用于追踪人眼位置信息。处理器13用于接收前置摄像头12追踪到的人眼位置信息，并根据人眼位置信息产生控制信号。
电子光栅14接收处理器13产生的控制信息，并根据控制信息控制电子光栅14的明暗条纹的位置以适应人眼的位置，使得入射到电子光栅14的光线经由电子光栅14的透光间隙透射后再入射到显示面板15的显示像素上，进而使得左眼像素图像光线入射到人的左眼、右眼像素图像光线入射到人的右眼，由于人的双眼接收的图像存在视差，因而左右眼图像经过人脑合成3D图像的效果。
图3与图2的不同之处在于：光线首先入射到显示面板15的显示像素上，使得左眼像素图像光线再经由电子光栅14的透光间隙入射到人的左眼，使得右眼像素图像光线再经由电子光栅14的透光间隙的透射后入射到人的右眼。
请一并参阅图4，图4本申请全息显示装置中电子光栅一实施例的结构示意图。
如图2、图3以及图4所示，电子光栅14包括控制单元141、相对设置的第一基板142以及第二基板143，在第一基板142和第二基板143之间依次设置有电解质层145、电致变色层146，电致变色层146电连接第二基板143。
其中，沿垂直于显示器11的显示面的方向上，第一基板142、电解质层145、电致变色层146、第二基板143依次排列设置。
第一基板142邻近第二基板143的一侧设置有第一导电层144，第一导电层144全导电。第二基板143邻近第一基板142的一侧设置有第二导电层147，第二导电层147包括多个第二电极1471以及设置于相邻第二电极之间的绝缘黑条。电致变色层146包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片1461以及设置于相邻弧形电致变色片1461之间的透光间隙。电致变色片1461与第二电极1471一一对应接触。
进一步地，多个弧形电致变色片1461弧度相同。
进一步地，电致变色片1461之间彼此平行。
当第一基板142和第二基板143之间被施加电压时，电致变色片1461由电解质层145提供离子发生褪色反应成为透光的明纹，当第一基板142和第二基板143之间未被施加电压时，电致变色片1461由电解质层145提供离子发生着色反应成为不透光的暗纹。控制单元141用于根据控制信号控制第一基板142和第二基板143之间的电致变色片1461所加电压的通/断而使得弧形电致变色片1461成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。
具体地，请参阅图5，图5是图4所示的电子光栅14的第一种电路连接示意图。
如图5所示，第一导电层144与控制单元141电连接，且各个第二电极1471分别通过独立的导线连接到控制单元141上。控制单元141根据控制信号独立地控制相应的开关闭合时，使得第一导电层144与对应的第二电极1471(与相应开关在同一电路上的第二电极1471)之间加有电压的电致变色片1461由电解质层145提供离子发生褪色而成为透光的明纹，使得第一导电层144与对应的第二电极1471(与相应开关在同一电路上的第二电极1471)之间未加有电压的电致变色片1461由电解质层145提供离子发生着色而成为不透光的暗纹，进而使得电致变色层146形成明暗相间的狭缝光栅。
由于光栅的明暗条纹的位置是由控制信号决定的，而控制信号是处理器13根据人眼位置信息产生并发送给控制单元141的，因此，人眼的位置最终决定了光栅的明暗纹的位置，从而使得光栅的明纹和暗纹的位置随着人眼位置发生适应性改变。
当人眼位置左右移动时，光栅的明暗条纹适应性左右移动。由于电致变色层146中的电致变色片为弧形结构，从而使得经过电子光栅14的透光间隙透射出的光线不仅能够随着人眼位置左右移动而左右移动，还可以随着人眼位置上下移动而上下移动。
请参见图6，图6是图4中电子光栅14的第二种电路连接示意图。如图6所示，本实施例的电子光栅14中，多个等间距排列的第二电极147包括交替排列的第一组第二电极和第二组第二电极，第一组第二电极包括N(其中，N≥2，N为自然数)个第二电极1471，第二组第二电极包括M(其中，M≥2，M为自然数)个第二电极1471，第一组第二电极中所有第1条第二电极1471电连接到控制单元141的同一输出端、第一组第二电极中所有第2条第二电极1441电连接到控制单元141的同一输出端、……、第一组第二电极中所有第N条第二电极1441电连接到控制单元141的同一输出端，第二组第二电极中所有第1条第二电极1441电连接到控制单元141的同一输出端、第二组第二电极1441中所有第2条第二电极1441电连接到控制单元141的同一输出端、……、第二组第二电极中所有第M条第二电极1441电连接到控制单元141的同一输出端。
具体地，可参见图6所示，例如M和N都为5，控制单元141的一个控制电压输出端可以同时控制多个第二电极1471与第一导电层144之间电致变色片1461上所加电压的通断，进而实现光栅明暗条纹位置随着人眼位置发生适应性改变改变。
当人眼位置左右移动时，光栅的明暗条纹适应性左右移动。由于电致变色层146中的电致变色片为弧形结构，从而使得经过电子光栅14的透光间隙透射出的光线不仅能够随着人眼位置左右移动而左右移动，还可以随着人眼位置上下移动而上下移动。
在本申请的各实施例中，每个电致变色片146的宽度为a，相邻两个电致变色片146之间的透光间隙的宽度为b，其中，a≥5b。在本申请的电子光栅的具体设计中，优选a>>5b。
其中，第一导电层144包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃。电解质层145包括：可印刷的电解质油墨。电致变色片1461包括：可印刷的电致变色油墨，或电致变色薄膜，或电致变色玻璃，或电控透光薄膜。第二电极147包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃。
本申请的全息显示装置10利用摄像头12追踪人眼的位置信息以实现电子光栅14的明暗条纹的位置根据人眼位置的改变而动态适应性改变，进而广角度实现本申请的全息显示装置10的3D裸眼可视效果。
具体请参见图7，图7是本申请全息显示装置中光栅明暗条纹随人眼移动而发生位置变化的一实例的示意图。图7A-图7C中，光栅的明暗条纹的一个周期宽度等于1-6所标识的电致变色片以及电致变色片之间的透光间隙的宽度总和。
如图7A所示，摄像头12拾取到人眼处于显示屏和光栅中线上，处理器13接收并处理人眼的位置信息后生成控制信号，控制单元141接收并根据控制信号控制1和6所标识的电致变色片上所加电压的通/断，使得本申请的光栅的明暗条纹的位置适应人眼所处的位置，进而使得人眼能够观看到显示屏显示的左右格式的图像形成3D图像效果。
具体地，如图7A中所示，控制单元141控制1和6标识的电致变色片加有电压，使得1和6标识的电致变色片在电解质层提供离子发生褪色而变成透光的明纹，控制单元141控制2-5标识的电致变色片未加有电压，使得2-5标识的电致变色片在电解质层提供离子发生着色而变成不透光的暗纹，进而使得处于显示屏和光栅中线上的人的双眼最终能感受到3D图像效果。当然，在具体应用中，明暗条纹的周期宽度不限于图7A-图7C中K1或K2所指出的光栅周期宽度，可以根据实际需要设置光栅周期，此处不做限制。
如图7B所示，当人眼向左移动时，K1或K2向左相应地也跟着向左移动一定的距离，具体为图7A中的一个周期的明暗条纹整体向左移动一定距离，使得5-6所标识的电致变色片表现为透光的明条纹，而1-4所标识的电致变色片表现为不透光的暗条纹。其中，图7A-图7B中，电子光栅中一个周期的明暗条纹向右或向右移动的具体距离视人眼的位置而定。人眼向左移动时，电子光栅14通过将明暗条纹向左移动，以使得电子光栅14将出射光线的方向根据人眼位置适应性动态调整为向左移动。
如图7C所示，当人眼向右移动到图7C中所示的一个位置时，在控制单元141的控制下，K1或K2向右移动一定的距离d，具体为图7A中的一个周期的明暗条纹整体表现为向右移动距离d，1和2所标识的电致变色片表现为明条纹，而4-6所标识的电致变色片表现为暗条纹。当然，人眼进一步向右移动到另一个确定的位置时，在控制单元146的控制下，K1或K2相对于图7A进一步向右移动一定的距离。当然随着人眼的继续向右移动，K1或K2相对于图7A向右移动更大的距离，这需要根据人眼移动的具体距离而定。人眼向右移动时，电子光栅14通过将明暗条纹向右移动，以使得电子光栅14将出射光线的方向根据人眼位置适应性动态调整为向右移动。
如图7D所示，当人眼在图7B的基础上向上移动到图7D中所示的一个位置时，在控制单元141的控制下，K1或K2向右移动一定的距离d，具体为图7B中的一个周期的明暗条纹整体表现为向右移动距离d，6和1所标识的电致变色片表现为明条纹，而2-5所标识的电致变色片表现为暗条纹。当然，人眼进一步向上移动到另一个确定的位置时，在控制单元146的控制下，K1或K2相对于图7C进一步向右移动一定的距离。当然随着人眼的继续向上移动，K1或K2相对于图7C向右移动更大的距离，这需要根据人眼移动的具体距离而定。通过这种方式，人眼向上移动时，电子光栅14通过将明暗条纹向右移动，以使得电子光栅14将出射光线的方向根据人眼位置适应性动态调整为向上移动。
同理，当人眼向下移动时，电子光栅14通过将明暗条纹向左移动，以使得电子光栅14将出射光线的方向根据人眼位置适应性动态调整为向下移动。
可以理解的是，电致变色片1461的结构以及排列方式并不限于图4-图8所示的结构及排列方式，还可以为其他的弧形结构以及排列方式。其中，多个弧形电致变色片弧度相同，电致变色片之间彼此平行。一个周期内的多个弧形电致变色的大小可以相同也可以不同。
例如，请参阅图8-图10，图8是本申请电致变色片另一实施例的结构示意图。图9是电致变色片再一实施例的结构示意图。图10是电致变色片又一实施例的结构示意图。
可选地，电致变色片1461可以用图8A所示的电致变色片替代，其排列方式与图4-图7所示的排列方式相同，同一周期内的电致变色片1461的大小相同。
可选地，多个电致变色片1461为椭圆形，电致变色片1461可以用图8B所示的电致变色片替代，其排列方式按照相同圆心、长轴和短轴相应递增的方式且等间隔呈周期性设置(如图9所示)。其中，同一周期内的电致变色片1461的大小各不相同，不同周期同一位置的电致变色片1461相同。
可选地，在其他实施例中，多个电致变色片1461为圆形，本申请中的电致变色片1461可以用图8C所示的电致变色片替代，其排列方式按照相同圆心、半径递增的方式方式且等间隔呈周期性设置(如图10所示)。其中，同一周期内的电致变色片1461的大小各不相同，不同周期同一位置的电致变色片1461相同。
可以理解的是，本申请上述各实施例中电致变色片的周期均为6，但并不限于此，可以根据实际需要将周期设置为其他值，此处不作限制。
上述方案，本申请的全息显示装置通过摄像头追踪人眼位置信息，进而根据人眼位置信息适应性动态调整电子光栅中明暗条纹的位置，以使电子光栅根据人眼位置信息自适应调整出射光线的方向。由于电子光栅的电致变色层中的电致变色片为弧形结构，从而能够随着人眼位置左右移动而将出射光线的方向左右移动，还可以随着人眼位置上下移动而将出射光线的方向上下移动，能够使得用户在任意位置均能裸眼观看3D图像效果。
以上描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、接口、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

Claims (10)

1.一种电子光栅，所述电子光栅用于与显示面板相对设置以实现视差效果，所述电子光栅包括控制单元、相对设置的第一基板以及第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有电解质层、电致变色层，所述电致变色层电连接所述第二基板，其特征在于，
所述电致变色层包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片以及设置于相邻弧形电致变色片之间的透光间隙；
当所述第一基板和所述第二基板之间被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生褪色反应成为透光的明纹；当所述第一基板和所述第二基板之间未被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生着色反应成为不透光的暗纹；
所述控制单元用于根据控制信号控制所述第一基板和所述第二基板之间的电致变色片所加电压的通/断而使得弧形电致变色片成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。
2.根据权利要求1所述的电子光栅，其特征在于，所述多个弧形电致变色片弧度相同。
3.根据权利要求1或2所述的电子光栅，其特征在于，所述电致变色片之间彼此平行。
4.根据权利要求1所述的电子光栅，其特征在于，所述多个电致变色片为椭圆形，且按照相同圆心、长轴和短轴相应递增的方式设置。
5.根据权利要求1所述的电子光栅，其特征在于，所述多个电致变色片为圆形，且按照相同圆心、半径递增的方式设置。
6.一种全息显示装置，所述装置包括前置摄像头、处理器、显示器，所述前置摄像头用于追踪人眼位置信息，所述处理器用于根据所述前置摄像头追踪到的人眼位置信息产生控制信号；所述显示器包括电子光栅以及显示面板，所述电子光栅包括控制单元、相对设置的第一基板以及第二基板，在所述第一基板和所述第二基板之间依次设置有电解质层、电致变色层，所述电致变色层电连接所述第二基板，其特征在于，
所述电致变色层包括多个相同且等间隔设置的弧形电致变色片以及设置于相邻弧形电致变色片之间的透光间隙；当所述第一基板和所述第二基板之间被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生褪色反应成为透光的明纹；当所述第一基板和所述第二基板之间未被施加电压时，所述电致变色片由所述电解质层提供离子发生着色反应成为不透光的暗纹；
所述控制单元用于根据控制信号控制所述第一基板和所述第二基板之间的电致变色片所加电压的通/断而使得弧形电致变色片成为明纹和暗纹的位置根据人眼位置作出相应地改变。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个弧形电致变色片弧度相同。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述电致变色片之间彼此平行。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个电致变色片为椭圆形，且按照相同圆心、长轴和短轴相应递增的方式设置。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述多个电致变色片为圆形，且按照相同圆心、半径递增的方式设置。
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