CN105629621A - 液晶棱镜及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

液晶棱镜及其驱动方法、显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种液晶棱镜及其驱动方法、显示装置，属于显示技术领域。本发明的液晶棱镜，包括第一基板、第二基板、液晶层、人脸识别单元、棱镜形态确定单元和控制单元；液晶棱镜划分为多个棱镜单元，在与每个棱镜单元对应的第一基板或者第二基板靠近液晶层的侧面上设置有多个条状电极；人脸识别单元用于识别人脸中人眼位置信息，并将人眼位置信息发送给控制单元；棱镜形态确定单元用于根据预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及人脸识别单元识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；控制单元用于根据棱镜形态确定单元所确定的棱镜形态，控制施加在各个棱镜单元的条状电极上的电压的大小，以使液晶层中的液晶分子形成相应的棱镜形态。

Description

液晶棱镜及其驱动方法、显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种液晶棱镜及其驱动方法、显示装置。
背景技术
立体显示即3D显示技术主要是根据人类的视觉，获得同一物体在不同角度上的两幅图像，并将这两幅图像分别投射至人的左眼和右眼中，从而使人左、右眼中图像具有一定的视差，大脑对具有视差的左眼图像和右眼图像进行合成，就会产生深度知觉，即形成立体图像的显示效果。
现有的3D显示技术主要分为眼镜式和裸眼式两大类。眼镜式3D显示技术需要佩戴专用的眼镜，因此不利于便携式设备使用。在可移动的电子产品中更注重裸眼式3D显示技术。
液晶棱镜(LClens)的一种实现方式是，其包括第一基板、第二基板，以及设置在第一基板和第二基板之间的液晶层。在第二基板靠近液晶层的侧面上设置有多个电极组，每个电极组中包括多个条状电极，通过在不同条状电极上施加不同的电压形成一个梯度电场，使得不同位置处的液晶受到的电场力不同，液晶旋转方向不同，从而达到液晶棱镜的效果，即多个电极组相对应形成多个棱镜单元，以实现裸眼3D显示。但是，在现有的液晶棱镜通常至适用于一个观看，不适用多人观看，造成了观看视角的局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的液晶棱镜存在的上述问题，提供一种适用于单元多人观看的液晶棱镜及其驱动方法、显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶棱镜，包括第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述液晶棱镜划分为多个棱镜单元，在与每个所述棱镜单元对应的所述第一基板或者所述第二基板靠近所述液晶层的侧面上设置有多个条状电极，所述液晶棱镜还包括：人脸识别单元、棱镜形态确定单元和控制单元；其中，
所述人脸识别单元，用于识别人脸中人眼位置信息，并将所述人眼位置信息发送给所述控制单元；
所述棱镜形态确定单元，用于根据其预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及所述人脸识别单元识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；
所述控制单元，用于根据所述棱镜形态确定单元所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元的条状电极上的电压的大小，以使液晶层中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
优选的是，所述人脸识别单元包括：人脸确认模块和人眼追踪模块；其中，
所述人脸确认模块，用于检测人脸信息，并确定观看者的数量；
所述人眼追踪单元，用于检测所述人脸确定模块所确定出的每一个观看者的人眼位置信息，并将每个人眼位置信息发送给所述棱镜形态确定单元。
进一步优选的是，所述液晶棱镜还包括：液晶高频驱动单元，其用于根据所述人脸确定模块所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的刷新频率。
优选的是，在所述第一基板和所述第二基板中的一者靠近所述液晶层的侧面上设置有条状电极，另一者靠近所述液晶层的侧面上设置有板状电极。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种液晶棱镜的驱动方法，其中液晶棱镜为上述的液晶棱镜；所述驱动方法包括：
识别人脸中人眼位置信息；
根据预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及所识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；
根据所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元的条状电极上的电压的大小，以使液晶层中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
优选的是，所述识别人脸中人眼位置信息，并将所述人眼位置信息，具体包括：
检测人脸信息，并确定观看者的数量；
检测所确定出的每一个观看者的人眼位置信息。
进一步优选的是，还包括根据所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的刷新频率。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，其包括上述的液晶棱镜。
优选的是，所述显示装置还包括设置在所述液晶棱镜的入光面侧的背光源。
进一步优选的是，所述显示装置还包括贴附在所述第二基板的入光面侧的偏光片，以及设置在所述背光源与所述偏光片之间的分光膜。
本发明具有如下有益效果：
在本发明的液晶棱镜中，通过人脸识别单元可以检测人眼位置，并通过棱镜形态确定单元确定人眼位置所对应的棱镜形态，之后通过控制单元来调整每个棱镜单元中的棱镜形态，以使观看到正确的光路。由此可知，本发明的液晶棱镜更加智能。
附图说明
图1为本发明的实施例1的液晶棱镜的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的液晶棱镜的构架示意图；
图3为本发明的实施例1的液晶棱镜的1个人观看时的棱镜形态的示意图；
图4-7为本发明的实施例1的液晶棱镜的2个人观看时4个视点的棱镜形态的示意图；
图8为本发明的实施例2的液晶棱镜的驱动方法的流程图；
图9为本发明的实施例3的显示装置的示意图。
其中附图标记为：1、第一基板；2、第二基板；3、液晶层；4、棱镜单元；41、条状电极；5、人脸识别单元；6、棱镜形态确定单元；7、控制单元；8、偏光片；9、分光膜；10、背光源。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
结合图1和2所示，本实施例提供一种液晶棱镜，包括第一基板1和第二基板2，以及设置在第一基板1和第二基板2之间的液晶层3；液晶棱镜划分为多个棱镜单元4，在与每个棱镜单元4对应的第二基板2靠近所述液晶层3的侧面上设置有多个条状电极41，通过调整调整电极上所施加的电压的大小，形成阶梯电场，以使棱镜单元4呈现特定的棱镜形态。特别的是，本实施例中的液晶棱镜还包括：人脸识别单元5、棱镜形态确定单元6和控制单元7；其中，人脸识别单元5用于识别人脸中人眼位置信息，并将人眼位置信息发送给控制单元7；棱镜形态确定单元6用于根据其预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及人脸识别单元5识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；所述控制单元7，用于根据棱镜形态确定单元6所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元4的条状电极41上的电压的大小，以使液晶层3中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
在此需要说明的是，上述的映射表示是预先存储在液晶透镜状态确定单元中，可以理解的是在液晶透镜状态确定单元中设置有存储模块，在该处模块中存储有查找表，查找表则是预先存储的一张人眼位置信息与液晶透镜形态的对应表。
在本实施例的液晶棱镜中，通过人脸识别单元5可以检测人眼位置，并通过棱镜形态确定单元6确定人眼位置所对应的棱镜形态，之后通过控制单元7来调整每个棱镜单元4中的棱镜形态，以使观看到正确的光路。由此可知，本实施例的液晶棱镜更加智能。
其中，本实施例的液晶棱镜的人脸识别单元5包括：人脸确认模块和人眼追踪模块；其中，人脸确认模块用于检测人脸信息，并确定观看者的数量；人眼追踪单元用于检测人脸确定模块所确定出的每一个观看者的人眼位置信息，并将每个人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6。
具体的，当人脸确认模块检测到人脸信息，并确定出观看者的数量为1个人时，人眼追踪模块将这个人的人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6；此时，棱镜形态确定单元6确定出的根据其内的映射表确定出的此人可以观看到画面的棱镜形态，该棱镜形态如图3所示，即每两相邻的棱镜单元4组成一个三角形，其中，“1”所对应的是左眼，“2”所对应的是右眼，从而实现单个人的3D视图显示。
结合图4-7所示，当人脸确认模块检测到人脸信息，并确定出观看者的数量为多个人时，人眼追踪模块多个人的人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6；此时，棱镜形态确定单元6确定出的根据其内的映射表确定出的这多个人分别可以观看到画面所对应的棱镜形态，此时控制单元7则依次控制棱镜单元4的条状电极41上所施加的电压，以使棱镜单元4依次生成，与多个人的人眼位置所对应的棱镜形态。例如，依次生成第一个人的左眼所对应的棱镜形态，右眼所对应的棱镜形态；第二个人的左眼所对应的棱镜形态，右眼所对应的棱镜形态；依此类推生成其他人的左右眼所对应的棱镜形态，从而实现多个人的3D视图显示。
进一步的，无论是上述的单人3D视图显示，还是上述的多人3D视图显示，采用现有2D视图显示时的刷新频率进行扫描时，3D视图的分辨率都会降低。因此在本实施例的液晶棱镜中还设置有液晶高频驱动单元，其用于根据所述人脸确定模块所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的高频刷新频率。
具体的，假设2D视图显示时的刷新频率的为60Hz时，此时单人3D视图显示时，左右眼视图的刷新频率均为60Hz，观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为30Hz，明显所显示视图的分辨率下降，在本实施例中液晶高频驱动单元则可以提高液晶棱镜的刷新频率，将左右眼视图的刷新频率提高为120Hz，此时观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为60Hz，从而实现单人全分辨率显示。
同样的，假设2D视图显示时的刷新频率的为60Hz时，此时观看者为多人，例如观看者为两个人(4个观看视点，即视点1、视点2、视点3、视点4)，每个人3D视图显示时，左右眼视图的刷新频率均为60Hz，观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为15Hz，明显所显示视图的分辨率下降，在本实施例中液晶高频驱动单元则可以提高液晶棱镜的刷新频率，将两个观看者(4个观看视点，即视点1、视点2、视点3、视点4)的左右眼视图的刷新频率提高为240Hz，此时观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为60Hz，从而实现多人全分辨率显示。
上述的液晶棱镜的每个棱镜单元4中，为形成相应的棱镜形态是在第二基板2上设置条状电极41，形成阶梯电场所致。同理，也可以在第一基板1上设置条状电极41；或者在第一基板1上形成板状电极，在第二基板2上形成条状电极41；亦或者在第一基板1上形成条状电极41，在第二基板2上形成板状电极。当然，无论是哪一种电极的设置方式，均是可以通过调节条状电极41上所施加的电压大小，控制棱镜单元4中所形成的棱镜的形态。
实施例2：
结合图8所示，本实施例提供一种液晶棱镜的驱动方法，液晶棱镜可以采用实施例1中的液晶棱镜。本实施例中的驱动方法具体包括如下步骤：
步骤一、识别人脸中人眼位置信息。其中，可以采用人脸识别单元5对人脸的中人眼位置信息进行检测。
该步骤具体可以包括：首先，检测人脸信息，并确定观看者的数量；之后检测所确定出的每一个观看者的人眼位置信息。
其中，可以通过人脸识别单元5中的人脸确认模块检测人脸信息，并确定观看者的数量；之后通过人脸识别单元5中的人眼追踪单元检测人脸确定模块所确定出的每一个观看者的人眼位置信息，并将每个人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6。
步骤二、根据预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及所识别的人眼位置信息，确定棱镜形态。
该步骤具体包括：通过棱镜形态确定单元6根据其预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及人脸识别单元5识别的人眼位置信息，确定棱镜形态。
步骤三、根据所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元4的条状电极41上的电压的大小，以使液晶层3中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
该步骤具体包括：通过述控制单元7根据棱镜形态确定单元6所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元4的条状电极41上的电压的大小，以使液晶层3中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
为了更清楚本实施例的驱动方法么具体进行说明。当人脸确认模块检测到人脸信息，并确定出观看者的数量为1个人时，人眼追踪模块将这个人的人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6；此时，棱镜形态确定单元6确定出的根据其内的映射表确定出的此人可以观看到画面的棱镜形态，该棱镜形态如图3所示，即每两相邻的棱镜单元4组成一个三角形，其中，“1”所对应的是左眼，“2”所对应的是右眼，从而实现单个人的3D视图显示。
当人脸确认模块检测到人脸信息，并确定出观看者的数量为多个人时，人眼追踪模块多个人的人眼位置信息发送给棱镜形态确定单元6；此时，棱镜形态确定单元6确定出的根据其内的映射表确定出的这多个人分别可以观看到画面所对应的棱镜形态，此时控制单元7则依次控制棱镜单元4的条状电极41上所施加的电压，以使棱镜单元4依次生成，与多个人的人眼位置所对应的棱镜形态。例如，依次生成第一个人的左眼所对应的棱镜形态，右眼所对应的棱镜形态；第二个人的左眼所对应的棱镜形态，右眼所对应的棱镜形态；依此类推生成其他人的左右眼所对应的棱镜形态，从而实现多个人的3D视图显示。例如，如图4-7所示，这四幅图示意了4个观看视点(视点1至视点4)，也即2个人观看的棱镜形态。
本实施例所提供的上述液晶棱镜的驱动方法无论是单人3D视图显示，还是多人3D视图显示，采用现有2D视图显示时的刷新频率进行扫描时，3D视图的分辨率都会降低。因此在本实施例的液晶棱镜的驱动方法还包括：根据所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的高频刷新频率。该步骤可以在步骤一和步骤二之间，也可以在步骤二和步骤三之间，也可以在步骤三之后。
具体的，假设2D视图显示时的刷新频率的为60Hz时，此时单人3D视图显示时，左右眼视图的刷新频率均为60Hz，观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为30Hz，明显所显示视图的分辨率下降，在本实施例中液晶高频驱动单元则可以提高液晶棱镜的刷新频率。假设2D视图显示时的刷新频率的为60Hz时，此时单人3D视图显示时，左右眼视图的刷新频率均为60Hz，观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为30Hz，明显所显示视图的分辨率下降，在本实施例中液晶高频驱动单元则可以提高液晶棱镜的刷新频率，将左右眼视图的刷新频率提高为120Hz，此时观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为60Hz，从而实现单人全分辨率显示。
同样的，假设2D视图显示时的刷新频率的为60Hz时，此时观看者为多人，例如观看者为两个人，此时将两个观看者(4个观看视点，即视点1、视点2、视点3、视点4)的左右眼视图的刷新频率提高为240Hz，此时观看者所观看到的3D视图的刷新频率则为60Hz，从而实现多人全分辨率显示。其中，视点1至视点4的驱动方式可以是，视点1至视点4轮流驱动一帧画面的时间，即1/240s。当然，也可以按照任意顺序驱动这4个视点对应的视图。
实施例3：
如图9所示，本实施例提供一种显示装置，其包括实施例1中的液晶棱镜。该液晶透镜兼作显示面板，通过调节条状电极41上的电压的大小形成液晶棱镜的同时实现不同灰阶的显示。
该显示装置还包括设置在所述液晶棱镜的入光面侧的背光源10，贴附在所述第二基板2的入光面侧的偏光片8(下偏光片8)，以及设置在所述背光源10与所述偏光片8之间的分光膜9。
其中，背光源10所发出的光经过分光膜9之后，被分离出红、绿、蓝三种不同颜色的光，再经过下偏光片通过液晶透镜实现显示。不难看出的是，本实施例的显示装置无需设置彩膜，且省略上偏光片，从而实现显示装置的轻薄化。
其中，本实施例的显示装置可以为液晶面板、电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种液晶棱镜，包括第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；所述液晶棱镜划分为多个棱镜单元，在与每个所述棱镜单元对应的所述第一基板或者所述第二基板靠近所述液晶层的侧面上设置有多个条状电极，其特征在于，所述液晶棱镜还包括：人脸识别单元、棱镜形态确定单元和控制单元；其中，
所述人脸识别单元，用于识别人脸中人眼位置信息，并将所述人眼位置信息发送给所述控制单元；
所述棱镜形态确定单元，用于根据其预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及所述人脸识别单元识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；
所述控制单元，用于根据所述棱镜形态确定单元所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元的条状电极上的电压的大小，以使液晶层中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
2.根据权利要求1所述的液晶棱镜，其特征在于，所述人脸识别单元包括：人脸确认模块和人眼追踪模块；其中，
所述人脸确认模块，用于检测人脸信息，并确定观看者的数量；
所述人眼追踪单元，用于检测所述人脸确定模块所确定出的每一个观看者的人眼位置信息，并将每个人眼位置信息发送给所述棱镜形态确定单元。
3.根据权利要求2所述的液晶棱镜，其特征在于，所述液晶棱镜还包括：液晶高频驱动单元，其用于根据所述人脸确定模块所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的刷新频率。
4.根据权利要求1所述的液晶棱镜，其特征在于，在所述第一基板和所述第二基板中的一者靠近所述液晶层的侧面上设置有条状电极，另一者靠近所述液晶层的侧面上设置有板状电极。
5.一种液晶棱镜的驱动方法，其特征在于，所述液晶棱镜为权利要求1-4中任意一项所述的液晶棱镜，所述驱动方法包括：
识别人脸中人眼位置信息；
根据预先存储的人眼位置信息与棱镜形态的对应关系映射表，以及所识别的人眼位置信息，确定棱镜形态；
根据所确定的棱镜形态，控制施加在各个所述棱镜单元的条状电极上的电压的大小，以使液晶层中的液晶分子形成相应的棱镜形态。
6.根据权利要求5所述的液晶棱镜的驱动方法，其特征在于，所述识别人脸中人眼位置信息，并将所述人眼位置信息，具体包括：
检测人脸信息，并确定观看者的数量；
检测所确定出的每一个观看者的人眼位置信息。
7.根据权利要求6所述的液晶棱镜的驱动方法，其特征在于，还包括：
根据所确定出的观看者数量，为所述液晶棱镜提供相应的高频刷新频率。
8.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1-4中任一项所述的液晶棱镜。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括设置在所述液晶棱镜的入光面侧的背光源。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括贴附在所述第二基板的入光面侧的偏光片，以及设置在所述背光源与所述偏光片之间的分光膜。
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