CN105739111A - 双折射透镜光栅的对位系统及对位方法 - Google Patents
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Abstract
双折射透镜光栅的对位系统及对位方法，属于立体显示技术领域，本发明为解决现有双折射透镜光栅的对位技术采用人工方式效率低、精度差；采用CCD图像传感器识别对设备要求较、投入大的问题。本发明方案：通过改变液晶光阀的通断电状态来控制双折射透镜光栅呈现2D显示状态；控制器控制液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，采集图像单元采集双折射透镜光栅和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息中包括透过来的遮光矩形参考图案；采集图像单元将采集到的对位偏差图像信息发送给控制器，控制器根据该对位偏差图像信息，并以遮光矩形参考图案为依据驱动对位调节装置工作，调节双折射透镜光栅到达目标位置，完成双折射透镜光栅与液晶显示屏的对位。
Description
技术领域
本发明属于立体显示技术领域。
背景技术
裸眼3D显示技术的发展因提高了观看的舒适度、自由度及拓宽了应用领域而受到广泛关注。在各类实现裸眼3D立体显示技术中，双折射透镜光栅搭配液晶光阀技术，既有好的3D显示功能又有好的2D显示质量且能够实现2D/3D自由切换而被业界广泛重视。
目前，常见的双折射透镜光栅由柱透镜凹光栅基板通过填充固化型液晶材料并进行高温配向及紫外固化制作得到。参见图1和图2介绍2D/3D实现原理：对于正性液晶来说，液晶的非寻常光折射率ne＞寻常光折射率n0，透镜阵列基板折射率为np的单折射材料且n0＝np。如图1所示，通过给液晶光阀的ITO电极3供电时，液晶分子4在电场的作用下，使得2D显示屏1的线偏振光2在通过液晶光阀时，其偏振方向不被改变。该线偏振光入射到柱状透镜光栅时，该光线的偏振方向与光栅中的液晶材料5的液晶分子的长轴方向一致，柱透镜中的液晶分子表现出长轴折射率，由于ne＞np，使得偏振光在液晶材料5和透镜阵列基板6的交界处发生折射，从而实现3D显示。如图2所示，通过给液晶光阀的ITO电极3断电时，2D显示屏1的线偏振光2在通过液晶光阀时，光线的偏振方向被旋转了90°，当该光线入射到柱透镜光栅时，偏振光的方向与柱状透镜光栅中液晶材料5的液晶分子短轴方向一致，柱透镜中液晶表现出短轴的折射率n0＝np，使得最后经过柱透镜光栅的出射光直射出光栅，实现2D显示。
一般地，双折射透镜光栅是实现2D/3D切换技术的关键，其贴合对位的质量直接影响到3D的观看效果及2D的画面清晰与否。目前，由于设备的限制，双折射透镜光栅对位主要依靠人工通过简单的贴合设备来完成，这种对位方式精度差，投入人力大且依赖性强；另外一种常见的对位方法主要通过CCD图像传感器识别双折射透镜光栅膜与玻璃基板的对位图标，这种方式对位精度高，但单独需要在双折射透镜光栅及玻璃基板上蚀刻对位图标，增加了工艺流程，对设备要求较高，投入大。
发明内容
本发明目的是为了解决现有双折射透镜光栅的对位技术采用人工方式效率低、精度差；采用CCD图像传感器识别对设备要求较、投入大的问题，提供了一种双折射透镜光栅的对位系统及对位方法。
本发明所述双折射透镜光栅的对位系统，包括支架、背光、透光承载装置、液晶显示屏、对位调节装置、双折射透镜光栅、采集图像单元和控制器；液晶显示屏包括液晶光阀和2D显示屏；
支架包括竖直杆和顶部水平杆；
透光承载装置设置在支架竖直杆的下半部分，透光承载装置上表面承载液晶显示屏；透光承载装置的正下方设置背光；
对位调节装置设置在支架竖直杆的中间区域，对位调节装置承载双折射透镜光栅；对位调节装置在水平面内沿x轴、y轴平行移动或旋转；通过改变液晶光阀的通断电状态来控制双折射透镜光栅呈现2D显示状态；
采集图像单元设置在支架顶部水平杆上，且位于双折射透镜光栅的正上方；
控制器控制液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，采集图像单元采集双折射透镜光栅和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息中包括透过来的遮光矩形参考图案；采集图像单元将采集到的对位偏差图像信息发送给控制器，控制器根据该对位偏差图像信息，并以遮光矩形参考图案为依据驱动对位调节装置工作，调节双折射透镜光栅到达目标位置，完成双折射透镜光栅与液晶显示屏的对位。
采集图像单元为CCD图像传感器。
双折射透镜光栅的对位方法包括以下步骤：
步骤一、对位调节装置带着双折射透镜光栅放置在液晶显示屏上方，二者初始相对位置随意；
步骤二、控制器输出指令让液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，该遮光矩形参考图案透过双折射透镜光栅；
步骤三、控制器接收采集图像单元采集到的双折射透镜光栅和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息呈现双折射透镜光栅与液晶显示屏的相对位置关系，并包括透过来的遮光矩形参考图案；
步骤四、以遮光矩形参考图案的长边作为参考边，获取当前状态下双折射透镜光栅的光栅单元轴线与该参考边的夹角θ，控制器以双折射透镜光栅的实际光栅倾角为目标值调整角度θ，对位调节装置带动双折射透镜光栅在水平面内旋转，旋转完成后，采集的图像中双折射透镜光栅和液晶显示屏的长边相互平行、短边相互平行；
步骤五、测量旋转后图像中双折射透镜光栅和液晶显示屏的x轴偏差值Δx和y轴偏差值Δy；控制器根据x轴、y轴偏差值控制对位调节装置带动双折射透镜光栅在水平面内平行移动达到目标位置，完成双折射透镜光栅和液晶显示屏的对位。
本发明的优点：本发明的优势在于利用双折射透镜光栅与液晶光阀搭配成2D的画面，该2D画面设置成已知的规则的遮光矩形与透光矩形，采用CCD图像传感器来拾取该画面与光栅单元轴所成的图像偏差，通过对位调节装置来补偿图像偏差，该对位系统及对位方法对位简单、效率高、精度高、成本低且易于实现，适用于各种尺寸的双折射透镜光栅膜的贴合。
附图说明
图1是现有2D/3D切换装置，加电显示模式为3D；
图2是现有2D/3D切换装置，不加电显示模式为2D；
图3是本发明所述双折射透镜光栅的对位系统的结构示意图；
图4是遮光矩形与光栅单元轴方向一致对位示意图；
图5是补偿图4角度偏差形成的x轴、y轴错位示意图；
图6是遮光矩形与光栅单元轴方向相反对位示意图；
图7是补偿图6角度偏差形成的x轴、y轴错位示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图3～图7说明本实施方式，本实施方式所述双折射透镜光栅的对位系统，包括支架101、背光102、透光承载装置103、液晶显示屏、对位调节装置106、双折射透镜光栅107、采集图像单元108和控制器109；液晶显示屏包括液晶光阀105和2D显示屏104；
支架101包括竖直杆和顶部水平杆；
透光承载装置103设置在支架101竖直杆的下半部分，透光承载装置103上表面承载液晶显示屏；透光承载装置103的正下方设置背光102；
对位调节装置106设置在支架101竖直杆的中间区域，对位调节装置106承载双折射透镜光栅107；对位调节装置106在水平面内沿x轴、y轴平行移动或旋转；通过改变液晶光阀105的通断电状态来控制双折射透镜光栅107呈现2D显示状态；至于液晶光阀105通电时双折射透镜光栅107呈现2D显示状态，还是液晶光阀105断电时双折射透镜光栅107呈现2D显示状态，这要根据具体设计情况而定。
采集图像单元108设置在支架101顶部水平杆上，且位于双折射透镜光栅107的正上方；
控制器109控制液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，采集图像单元108采集双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息中包括透过来的遮光矩形参考图案；采集图像单元108将采集到的对位偏差图像信息发送给控制器109，控制器109根据该对位偏差图像信息，并以遮光矩形参考图案为依据驱动对位调节装置106工作，调节双折射透镜光栅107到达目标位置，完成双折射透镜光栅107与液晶显示屏的对位。
该遮光矩形参考图案位于2D显示屏104的长边中心位置，其长度与2D显示屏104的短边相等；或该遮光矩形参考图案位于2D显示屏104的短边中心位置，其长度与2D显示屏104的长边相等；
采集图像单元108为CCD图像传感器。
透光承载装置103采用亚克力材质。主要用于透光。
双折射透镜光栅107包括透镜阵列基板及液晶材料，所述的透镜阵列基板包括一个个径向排列的柱状凹槽形成的凹槽阵列；所述的液晶材料填充于柱状凹槽内且通过摩擦配向或电场配向方式使得液晶材料的液晶分子沿预定的方向排列。
背光102点亮，主要提供2D显示屏所需要的背光源，将遮光矩形参考图案透过双折射透镜光栅107，以遮光矩形参考图案为基准判断双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位图像信息。2D显示屏104通过点亮遮光矩形参考图案，该图形包括遮光区、透光区，该图形遮光与透光交界处作为对位的两条参考边。
采集图像单元108用于拾取遮光矩形参考图案与双折射透镜光栅107单元轴所成的对位偏差图像，并将对位偏差图像信息传递给控制器109，该对位偏差图像同时包括遮光区与透光区交界的参考边；控制器109根据从采集图像单元108获得的对位偏差图像计算出偏差角度通过对位调节装置106来补偿该偏差角度，补偿后双折射透镜光栅107和液晶显示屏沿x轴、y轴都相互平行，且错开，测量出x轴、y轴偏差值，利用平行移动方式来补偿，对位成功后，双折射透镜光栅107和液晶显示屏完全齐边；然后再利用贴合装置110将双折射透镜光栅107和液晶显示屏贴合在一起，所述贴合装置110沿竖直滑块111上下运动，竖直滑块111还可利用传动装置沿支架101竖直杆上伸出的水平滑块水平方向移动，对位完成后，贴合装置110首先沿水平方向行进至与双折射透镜光栅107中心位置上方，然后沿竖直滑道111向下压接双折射透镜光栅107至液晶显示屏表层，再沿水平方向向左右两侧贴合二者。
具体实施方式二：下面结合图3～图7说明本实施方式，本实施方式所述双折射透镜光栅的对位方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、对位调节装置106带着双折射透镜光栅107放置在液晶显示屏上方，二者初始相对位置随意；
步骤二、控制器109输出指令让液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，该遮光矩形参考图案透过双折射透镜光栅107；
步骤三、控制器109接收采集图像单元108采集到的双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息呈现双折射透镜光栅107与液晶显示屏的相对位置关系，并包括透过来的遮光矩形参考图案；
步骤四、以遮光矩形参考图案的长边作为参考边，获取当前状态下双折射透镜光栅107的光栅单元轴线与该参考边的夹角θ，控制器109以双折射透镜光栅107的实际光栅倾角为目标值调整角度θ，对位调节装置106带动双折射透镜光栅107在水平面内旋转，旋转完成后，采集的图像中双折射透镜光栅107和液晶显示屏的长边相互平行、短边相互平行；
步骤五、测量旋转后图像中双折射透镜光栅107和液晶显示屏的x轴偏差值Δx和y轴偏差值Δy；控制器109根据x轴、y轴偏差值控制对位调节装置106带动双折射透镜光栅107在水平面内平行移动达到目标位置，完成双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位。
具体实施方式三：本实施方式是对实施方式二的进一步说明。
当双折射透镜光栅107的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向一致时，调整角度θ至双折射透镜光栅107的实际光栅倾角为止；当双折射透镜光栅107的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向相反时，调整角度(90°-θ)至双折射透镜光栅107的实际光栅倾角为止。
当双折射透镜光栅107的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向一致时，遮光矩形参考图案如图4所示，此时夹角θ的目标值是双折射透镜光栅107的实际光栅倾角，先旋转至目标后，如图5所示，然后再根据x轴偏差值Δx和y轴偏差值Δy来精确移动，实现双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位。
当双折射透镜光栅107的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向相反时，遮光矩形参考图案如图6所示，此时夹角θ的目标值是(90°-双折射透镜光栅107的实际光栅倾角)，如图7所示，然后再根据x轴偏差值Δx和y轴偏差值Δy来精确移动，实现双折射透镜光栅107和液晶显示屏的对位。
Claims (6)
1.双折射透镜光栅的对位系统，其特征在于，包括支架(101)、背光(102)、透光承载装置(103)、液晶显示屏、对位调节装置(106)、双折射透镜光栅(107)、采集图像单元(108)和控制器(109)；液晶显示屏包括液晶光阀(105)和2D显示屏(104)；
支架(101)包括竖直杆和顶部水平杆；
透光承载装置(103)设置在支架(101)竖直杆的下半部分，透光承载装置(103)上表面承载液晶显示屏；透光承载装置(103)的正下方设置背光(102)；
对位调节装置(106)设置在支架(101)竖直杆的中间区域，对位调节装置(106)承载双折射透镜光栅(107)；对位调节装置(106)在水平面内沿x轴、y轴平行移动或旋转；通过改变液晶光阀(105)的通断电状态来控制双折射透镜光栅(107)呈现2D显示状态；
采集图像单元(108)设置在支架(101)顶部水平杆上，且位于双折射透镜光栅(107)的正上方；
控制器(109)控制液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，采集图像单元(108)采集双折射透镜光栅(107)和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息中包括透过来的遮光矩形参考图案；采集图像单元(108)将采集到的对位偏差图像信息发送给控制器(109)，控制器(109)根据该对位偏差图像信息，并以遮光矩形参考图案为依据驱动对位调节装置(106)工作，调节双折射透镜光栅(107)到达目标位置，完成双折射透镜光栅(107)与液晶显示屏的对位。
2.根据权利要求1所述双折射透镜光栅的对位系统，其特征在于，该遮光矩形参考图案位于2D显示屏(104)的长边中心位置，其长度与2D显示屏(104)的短边相等；或该遮光矩形参考图案位于2D显示屏(104)的短边中心位置，其长度与2D显示屏(104)的长边相等。
3.根据权利要求2所述双折射透镜光栅的对位系统，其特征在于，采集图像单元(108)为CCD图像传感器。
4.根据权利要求1所述双折射透镜光栅的对位系统，其特征在于，透光承载装置(103)采用亚克力材质。
5.双折射透镜光栅的对位方法，该方法是采用权利要求3所述的双折射透镜光栅的对位系统来实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对位调节装置(106)带着双折射透镜光栅(107)放置在液晶显示屏上方，二者初始相对位置随意；
步骤二、控制器(109)输出指令让液晶显示屏显示遮光矩形参考图案，该遮光矩形参考图案透过双折射透镜光栅(107)；
步骤三、控制器(109)接收采集图像单元(108)采集到的双折射透镜光栅(107)和液晶显示屏的对位偏差图像信息，该对位偏差图像信息呈现双折射透镜光栅(107)与液晶显示屏的相对位置关系，并包括透过来的遮光矩形参考图案；
步骤四、以遮光矩形参考图案的长边作为参考边，获取当前状态下双折射透镜光栅(107)的光栅单元轴线与该参考边的夹角θ，控制器(109)以双折射透镜光栅(107)的实际光栅倾角为目标值调整角度θ，对位调节装置(106)带动双折射透镜光栅(107)在水平面内旋转，旋转完成后，采集的图像中双折射透镜光栅(107)和液晶显示屏的长边相互平行、短边相互平行；
步骤五、测量旋转后图像中双折射透镜光栅(107)和液晶显示屏的x轴偏差值Δx和y轴偏差值Δy；控制器(109)根据x轴、y轴偏差值控制对位调节装置(106)带动双折射透镜光栅(107)在水平面内平行移动达到目标位置，完成双折射透镜光栅(107)和液晶显示屏的对位。
6.根据权利要求5所述的双折射透镜光栅的对位方法，当双折射透镜光栅(107)的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向一致时，调整角度θ至双折射透镜光栅(107)的实际光栅倾角为止；当双折射透镜光栅(107)的光栅单元轴方向与遮光矩形参考图案的长度方向相反时，调整角度(90°-θ)至双折射透镜光栅(107)的实际光栅倾角为止。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 315100 Zhejiang city of Ningbo province Yinzhou District Qiming road 655 Lane 77 Applicant after: Ningbo Regent Polytron Technologies Inc Address before: 315100 Zhejiang city of Ningbo province Yinzhou District Qiming road 655 Lane 77 Applicant before: Ningbo Vision Display Technology Co., Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |