CN105866965B - 立体显示装置及立体显示方法 - Google Patents

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Abstract

一种立体显示装置，包括显示单元和液晶透镜单元，显示单元用于向外出射图像光；液晶透镜单元设置于显示单元的上方，液晶透镜单元接收图像光，并用于在图像光的前半周期形成第一透镜光栅，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅，形成的第一透镜光栅与第二透镜光栅之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅与第二透镜光栅用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像，其中左眼图像和右眼图像在显示单元对应的显示区域的前半周期和后半周期相互交替。本发明的立体显示装置能进行全分辨率显示，提高立体显示效果，且结构简单，生产成本低。本发明还涉及一种立体显示方法。

Description

立体显示装置及立体显示方法
技术领域
本发明涉及液晶显示技术领域，特别涉及一种立体显示装置及立体显示方法。
背景技术
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，而由于根据人眼的视觉特性，当左、右眼分别观看内容相同但具有不同视差的两个影像时，人眼将观察到由两个影像合成的一立体影像。
在相关技术裸眼立体显示的实现方式大体包括：视差狭缝光栅、微柱透镜阵列(或称柱状透镜阵列)和指向性背光等方式。针对上述的微柱透镜阵列的实现方式，相关技术中提出了一种利用液晶的双折射特性设计的液晶透镜阵列的立体分光装置。对于液晶透镜阵列，具体实现方式也各有不同，比如一种方式下，利用液晶在盒后方向上的转角不同而形成透镜效果；另一种方式下，类似于液晶显示中的面内旋转方式，利用液晶在水平面内的不同转角使其对一个偏振方向上的光线具有不同的折射率效果，从而具有透镜的性质。然而，对于上述微柱透镜阵列的实现方式，都是采用空间分割的方式来显示立体图像，因而会造成显示分辨率降低的问题，从而影响立体显示的效果。
因此，如何在使用微柱透镜阵列形成裸眼立体显示时，避免立体显示分辨率的降低，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种立体显示装置，能进行全分辨率显示，提高立体显示效果，且结构简单，生产成本低。
本发明的另一目的在于，提供了一种立体显示方法，能进行全分辨率显示，提高立体显示效果，且结构简单，生产成本低。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
一种立体显示装置，包括显示单元和液晶透镜单元，显示单元用于向外出射图像光；液晶透镜单元设置于显示单元的上方，液晶透镜单元接收图像光，并用于在图像光的前半周期形成第一透镜光栅，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅，形成的第一透镜光栅与第二透镜光栅之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅与第二透镜光栅用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像，其中左眼图像和右眼图像在显示单元对应的显示区域的前半周期和后半周期相互交替。
在本发明的较佳实施例中，上述液晶透镜单元包括第一基板、第二基板、液晶层和电极，第一基板与该第二基板相对设置，液晶层设置于第一基板与第二基板之间，且液晶层靠近第一基板和第二基板的至少一侧设有该电极，电极包括多个电极条，各电极条相互相隔设置，电极条在同侧相邻的电极条之间形成电压差，用以驱使液晶层形成第一透镜光栅和第二透镜光栅。
在本发明的较佳实施例中，上述电极的多个电极条在图像光的前半周期和后半周期分别生成预设周期排列的多个第一电极组和多个第二电极组，多个第一电极组与多个第二电极组之间偏移半个预设周期。
在本发明的较佳实施例中，对上述各第一电极组形成最大折射率的电极条施加第一电压，且第一电极组中的其它电极条施加的电压值沿形成最大折射率的电极条向两侧依次递增且大小相互对称；对各第二电极组形成最大折射率的电极条施加第二电压，且第二电极组中的其它电极条施加的电压值沿形成最大折射率的电极条向两侧依次递增且大小相互对称。
在本发明的较佳实施例中，上述液晶层的液晶分子的初始排列方向平行于电极条的长度方向，第一透镜光栅和第二透镜光栅内的液晶分子沿着垂直于第一基板或第二基板的方向不同程度的偏转。
一种立体显示方法，包括：
显示单元向外出射图像光；
液晶透镜单元接收图像光，并在图像光的前半周期形成第一透镜光栅，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅，形成的第一透镜光栅与第二透镜光栅之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅和第二透镜光栅用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像；以及
显示单元对应的显示区域在前半周期和后半周期对应于左眼图像和右眼图像的像素位置相互交替。
在本发明的较佳实施例中，上述液晶透镜单元包括第一基板、第二基板、液晶层和电极，第一基板与第二基板相对设置，液晶层设置于第一基板与第二基板之间，且液晶层靠近第一基板和第二基板的至少一侧设有电极，电极包括多个电极条，各电极条相互相隔设置，电极条在同侧相邻的电极条之间形成电压差，用以驱使液晶层形成第一透镜光栅和第二透镜光栅。
在本发明的较佳实施例中，上述电极的多个电极条在图像光的前半周期和后半周期分别生成预设周期排列的多个第一电极组和多个第二电极组，多个第一电极组与多个第二电极组之间偏移半个预设周期。
在本发明的较佳实施例中，在形成上述第一透镜光栅前，对各第一电极组形成最大折射率的电极条施加第一电压，且第一电极组中的其它电极条施加的电压值沿形成最大折射率的电极条向两侧依次递增且大小相互对称；在形成第二透镜光栅前，对各第二电极组形成最大折射率的电极条施加第二电压，且第二电极组中的其它电极条施加的电压值沿形成最大折射率的电极条向两侧依次递增且大小相互对称。
在本发明的较佳实施例中，上述液晶层的液晶分子的初始排列方向平行于电极条的长度方向，利用电场形成第一透镜光栅和第二透镜光栅时，第一透镜光栅和第二透镜光栅内的液晶分子在电场的作用下沿着垂直于第一基板或第二基板的方向不同程度的偏转。
本发明的立体显示装置的显示单元用以产生偏振图像光，液晶透镜单元设置于显示单元的上方，液晶透镜单元接收显示单元发出的图像光，并用于在图像光的前半周期形成第一透镜光栅，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅，形成的第一透镜光栅与第二透镜光栅之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅与第二透镜光栅用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像，其中左眼图像和右眼图像在显示单元对应的显示区域的前半周期和后半周期相互交替。因此，本发明的立体显示装置通过图像光的前半周期和后半周期两个时刻分辨率的相互补充，能达到全分辨率显示，提高了立体显示效果。而且，本发明的立体显示装置的结构简单，生产成本低。
此外，本发明的液晶透镜单元内的液晶分子在电场力的作用下沿着垂直于第一基板或第二基板的方向不同程度的偏转，因此进入液晶透镜的光只产生非寻常光，不产生寻常光，非寻常光在第一透镜光栅、第二透镜光栅的调制下产生立体图像，具有较好的立体显示效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明。
附图说明
图1是本发明一实施例的立体显示装置的结构示意图。
图2a是本发明的液晶透镜单元形成第一透镜光栅的示意图。
图2b是本发明的液晶透镜单元形成第二透镜光栅的示意图。
图3是图2a的液晶透镜单元出射光方向进行观察时的液晶分子偏转状态的示意图。
图4是本发明另一实施例的液晶透镜单元的电极设置情况的示意图。
图5a是本发明的液晶透镜单元在前半周期对电极条进行分组的示意图。
图5b是对图5a中的电极组施加的电压变化示意图。
图6a是本发明的液晶透镜单元在后半周期对电极条进行分组的示意图。
图6b是对图6a中的电极组施加的电压变化示意图。
图7a是本发明的立体显示装置在图像光的前半周期传输光线的示意图。
图7b是本发明的立体显示装置在图像光的后半周期传输光线的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的立体显示装置及立体显示方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细如下：
有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
图1是本发明一实施例的立体显示装置的结构示意图。如图1所示，在本实施例中，立体显示装置10包括显示单元12和液晶透镜单元15，液晶透镜单元15设置在显示单元12的上方。
显示单元12用于向外出射图像光。在本实施例中，显示单元12包括背光模组13和设置在背光模组13上方的液晶面板14。背光模组13用于向液晶面板14提供初始光源，具体地，背光模组13包括光源、反射板、导光板和光学膜片等。液晶面板14包括下偏光板142、上偏光板144和位于下偏光板142与上偏光板144之间的TFT基板146、液晶层(图未示)、彩色滤光片(图未示)等，下偏光板142与上偏光板144的吸收轴相互垂直。背光模组13发出包含垂直偏振方向和水平方向的初始光，经过下偏光板142时被过滤掉垂直偏振方向的光线，剩余的水平偏振方向的光线入射至TFT基板146和液晶层，不施加电压，经过TFT基板146和液晶层的水平偏振方向的光改变偏振方向为垂直偏振光，垂直偏振光从上偏光板144中射出后成为垂直偏振方向的图像光。为了图示清楚，图1中的液晶面板14仅示出了下偏光板142、上偏光板144及TFT基板146。
定义对应于左眼图像的像素为L1、L2至Ln，对应于右眼图像的像素为R1、R2至Rn，在图像光的前半周期和后半周期时，TFT基板146需要将对应于左眼图像的像素和对应于右眼图像的像素交替排列；例如在图像光的前半周期内，TFT基板146上的像素对应于左眼图像的像素进行偶数列排列和对应于右眼图像的像素进行奇数列排列，即得到“R1L2R3L4……L2nR2n+1”的像素列；在图像光的后半周期内，TFT基板146上的像素对应于左眼图像的像素进行奇数列排列和对应于右眼图像的像素进行偶数列排列，即得到“L1R2L3R4……R2nL2n+1”的像素列。
图2a是本发明的液晶透镜单元形成第一透镜光栅的示意图。图2b是本发明的液晶透镜单元形成第二透镜光栅的示意图。如图1、图2a和图2b所示，液晶透镜单元15包括第一基板16、第二基板17、液晶层18和电极19，第一基板16与第二基板17相对设置，液晶层18设置于第一基板16与第二基板17之间，且液晶层18靠近第一基板16和第二基板17的至少一侧设有电极19。在本实施例中，液晶透镜单元15接收显示单元12发出的图像光，并用于在图像光的前半周期形成第一透镜光栅182，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅184，形成的第一透镜光栅182与第二透镜光栅184之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅182与第二透镜光栅184用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像。
具体地，第一基板16和第二基板17例如为玻璃基板，且第一基板16设置于靠近显示单元12的一侧。
在本实施例中，电极19设置在第一基板16上，即电极19处于液晶层18与第一基板16之间，电极19包括多个电极条192，各电极条192相互相隔设置，各电极条192在同侧相邻的电极条之间形成电压差，从而构成横向电场，用以驱使液晶层18内的液晶分子101发生偏转，并形成第一透镜光栅182和第二透镜光栅184。在本实施例中，液晶层18内的液晶分子101初始排列方向平行于电极条192的长度方向，当液晶分子101受到电极19的横向电场时，液晶分子101沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向不同程度的偏转(液晶分子101沿着液晶盒的厚度方向偏转)，从而形成第一透镜光栅182和第二透镜光栅184。液晶层18内的液晶分子101受电极19的驱动控制，在不同的电极条192对应的位置产生不同的光学折射率，从而形成具有周期性的液晶透镜光栅(第一透镜光栅182或第二透镜光栅184)。因为液晶分子101沿盒厚方向不同程度的站立形成液晶透镜光栅，使得进入液晶层18内的沿垂直方向偏振的图像光线只产生非寻常光(e光)，不产生寻常光(o光)，非寻常光受液晶透镜的调制产生较好的立体效果。
如图2a和图2b所示，图中的虚线部分对根据本发明的液晶透镜单元15形成的液晶透镜光栅进行了示意。其中，液晶透镜光栅呈现为周期性排列，即虚线形成的每个半圆形的区域，对应于一个单位周期，并通过重复排列以形成相当于一排柱状透镜的液晶透镜。其中，通过对电极19中的每个电极条192施加不同的电压，控制液晶分子101的偏转角度，从而能够控制其对偏振光线的折射率，即对于图2a和图2b所示的液晶层18而言，其每个光栅周期的半圆形区域中，中心位置对应的折射率最高，两边对应的折射率最低，从而对应于沿垂直方向偏振的图像光线能够形成“凸透镜”的效果。
图3是图2a的液晶透镜单元出射光方向进行观察时的液晶分子偏转状态的示意图。如图3所示，从液晶透镜单元15的出射光方向观察，通过对构成电极19的各电极条192施加不同大小的驱动电压，使得液晶层18中不同位置的液晶分子101沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向偏转。由于施加至不同电极条192上的电压不一致，即相邻的电极条192之间形成电压差，使得形成的电场分布不均匀；而通过对施加电压的大小控制，使得电场在不均匀的分布情况下，能够呈现出折射率渐变，并形成透镜效果。
在上述实施例中，示出了单独在第一基板16上设置电极19对液晶层18进行驱动的情形，但并不以此为限，还可在第二基板17上设置电极19，即在液晶层18的两侧均设置电极19。
具体地，图4是本发明另一实施例的液晶透镜单元的电极设置情况的示意图。如图4所示，第一基板16和第二基板17上均设有电极19，从而通过双面电极19实现对液晶层18的共同驱动，有助于获得更强的驱动能力。其中，第一基板16上的各电极条192与第二基板17上的各电极条192一一对应，并沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向上对称设置，从而能够抵消可能存在的纵向电场，确保在每一侧的相邻的电极条192之间均产生电压差，以构成横向电场，实现对液晶层18的准确、有效地驱动。值得一提的是，第一基板16上的各电极条192与第二基板17上的各电极条192也可相互错开一定角度设置，同样能够实现对液晶层18的有效驱动。
针对上述技术方案提及的液晶透镜光栅的形成过程，下面进行详细说明。
为了形成如图2a和图2b所示的按照一定周期、顺序排列的液晶透镜光栅，需要对排列在液晶层18至少一侧的多个电极条192进行分组，从而每个电极组都能够对应于液晶透镜光栅中的一个周期，并用于产生对应的“单位光栅”，且所有电极组对应的“单位光栅”共同构成了整个液晶透镜光栅。
由于在图像光的前半周期和后半周期分别需要产生不同的液晶透镜光栅，用于在前后周期的图像光线进行分光处理，因而下面以液晶透镜单元15中以在第一基板16上设置电极19为例，分别对应图像光的前半周期和后半周期对各电极条192分组方式进行详细说明。
图像光的前半周期
图5a是本发明的液晶透镜单元在前半周期对电极条进行分组的示意图。如图5a所示，例如在第一基板16上设置奇数个电极条192，以便于形成最大折射率至最小折射率的渐变效果。其中，为了使得多个电极条192之间的折射率变化更加连续，相邻的电极组可以共用同一个电极条192。
在本实施例中，电极19的多个电极条192在图像光的前半周期生成预设周期排列的多个第一电极组193，具体地，如图5a所示，可将电极条192a、电极条192b、电极条192c、电极条192d、电极条192e、构成一个第一电极组193，将电极条192e、电极条192f、电极条192g、电极条192h、电极条192i构成另一个第一电极组193’，将电极条192i、电极条192j、电极条192k、电极条192l、电极条192m构成另一个第一电极组193”，且三个电极组之间共用一个电极条192e和电极条192j。因此，在图像光的前半周期射入液晶透镜单元15的图像光线，第一电极组193在电极条192c处形成最大折射率，在电极条192a和电极条192e出现场最小折射率，且从电极条192c至电极条192a、电极条192e之间形成的折射率逐渐减小。类似地，另一第一电极组193’在电极条192g处形成最大折射率，在电极条192e和电极条192i出现场最小折射率，且从电极条192g至电极条192e、电极条192i之间形成的折射率逐渐减小。类似地，另一第一电极组193”在电极条192k处形成最大折射率，在电极条192i和电极条192m出现场最小折射率，且从电极条192k至电极条192i、电极条192m之间形成的折射率逐渐减小。对于第一电极组193、193’、193”中的电极条192与折射率之间的对他关系，此处不再赘述。
为了实现上述折射率变化，需要具体对电极19施加驱动电压。图5b是对图5a中的电极组施加的电压变化示意图。如图5b所示，由于在图像光的前半周期射入液晶透镜单元15的光线偏振方向为垂直方向，使得液晶层18内的液晶分子101在初始状态时，对线偏振图像光线的折射率最大。因此，根据对折射率的变化情况的实际需要，可以对形成最大折射率的电极条192c施加第一电压，第一电压为最小电压Vmin(Vmin大于或等于0V)，且同一电极组中的其它电极条192施加的电压值沿形成最大折射率的电极条192c向两侧依次递增且大小相互对称，即对电极条192a和电极条192e施加最大电压Vmax，而对于电极条192b、电极条192d施加电压V1，且Vmax＞V1＞Vmin。同理，其它第一电极组193’、193”也具有上述电压分布，此处不再赘述。
图像光的后半周期
图6a是本发明的液晶透镜单元在后半周期对电极条进行分组的示意图。如图6a所示，类似于前半周期的情形，在一种较为具体的分组方式中，每个电极组可以包括奇数个电极条192，以便形成最大折射率至最小折射率的渐变效果。其中，为了使得多个电极条192之间的折射率变化更加连续，相邻的电极组可以共用同一个电极条192。
在本实施例中，电极19的多个电极条192在图像光的后半周期生成预设周期排列的多个第二电极组194，具体地，如图6a所示，可将电极条192c、电极条192d、电极条192e、电极条192f、电极条192g构成一个第二电极组194，将电极条192g、电极条192h、电极条192i、电极条192j、电极条192k构成另一个第二电极组194’，且第二电极组194与其他第二电极组分别共用包含电极条192c和电极条192g，第二电极组194’与其他第二电极组分别共用包含电极条192g和电极条192k。因此，在图像光的后半周期射入液晶透镜单元15的图像光线，第二电极组194在电极条192e处形成最大折射率，在电极条192c和电极条192g出现场最小折射率，且从电极条192e至电极条192c、电极条192g之间形成的折射率逐渐减小。类似地，在另一第二电极组194’在电极条192i处形成最大折射率，在电极条192g和电极条192k出现场最小折射率，且从电极条192i至电极条192g、电极条192k之间形成的折射率逐渐减小。
为了实现上述折射率变化，需要具体对电极19施加驱动电压。图6b是对图6a中的电极组施加的电压变化示意图。如图6b所示，由于在图像光后前半周期射入液晶透镜单元15的光线偏振方向为垂直方向，使得液晶层18内的液晶分子101在初始状态时，对线偏振图像光线的折射率最大。因此，根据对折射率的变化情况的实际需要，可以对形成最大折射率的电极条192e施加第二电压，第二电压为最小电压Vmin(Vmin大于或等于0V)，且同一电极组中的其它电极条192施加的电压值沿形成最大折射率的电极条192e向两侧依次递增且大小相互对称，即电极条192c和电极条192g施加最大电压Vmax，而对于电极条192d和电极条192f施加电压V1，且Vmax＞V1＞Vmin。同理，其它第二电极组194’也具有上述电压分布，此处不再赘述。
需要说明的是，通过在图像光的前半周期和后半周期分别采用不同的分组方式，使得分别形成的液晶透镜光栅存在半个周期的相位差，实现对图像光线的有效分光处理。
值得一提的是，液晶透镜光栅具有偏振依赖性，非寻常光受液晶透镜调制产生立体效果，寻常光不被调制产生串扰，影响立体显示效果，因此本发明的液晶层18可采用蓝相液晶，由于蓝相液晶无偏振依赖性，在横向电场的作用下能形成可变焦的液晶透镜光栅，进入液晶透镜光栅的偏振光只产生非寻常光，不产生寻常光，因此采用蓝相液晶形成的液晶透镜光栅不仅能产生较好的立体显示效果，而且形成的液晶透镜光栅具有较快的响应速度。
以下对采用立体显示装置10进行立体图像显示的立体显示方法进行说明，立体显示方法包括如下步骤：
首先，显示单元12向外出射图像光；
然后，液晶透镜单元15接收图像光，并在图像光的前半周期形成第一透镜光栅182，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅184，形成的第一透镜光栅182与第二透镜光栅184之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅182与第二透镜光栅184用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像；
显示单元对应的显示区域在前半周期和后半周期对应于左眼图像和右眼图像的像素位置相互交替。
具体地，图7a是本发明的立体显示装置在图像光的前半周期传输光线的示意图。如图7a所示，首先，显示单元12的背光模组13产生包含垂直偏振方向和水平偏振方向的图像光线，该光线经过下偏光板142时被过滤掉垂直偏振方向的光线，剩余水平偏振方向的光线入射TFT基板146，水平偏振方向的光经过TFT基板146时，通过对TFT基板146不加电，使其改变入射光线的偏振方向，并出射垂直偏振方向的图像光线，垂直偏振方向的光线从上偏光板144射出。
然后，液晶透镜单元15在图像光的前半周期对电极19施加如图5b所示的驱动电压后，形成图中所示的透镜形态的第一透镜光栅182。对于垂直偏振光，初始排列的液晶分子101具有最大的折射率n0；由于电场作用，部分液晶分子101沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向发生90°偏转，则垂直偏振光经过这部分液晶分子101时具有最小的折射率ne。所以，通过对多个电极条192的控制，可以产生从ne到n0的折射率渐变，从而产生图中所示的第一透镜光栅182的折射率分布(如虚线所示)。
前半周期的图像光经过液晶透镜单元15形成的第一透镜光栅182的分光作用，分别进入观看者的左右眼，例如图7a中对应于R的图像光线进入用户右眼，对应于L的图像光线进入用户左眼。其中，图中示例的不同位置处光线出射的方向，用来和后半周期的光线传输方向进行比较，来说明全分辨率的效果。
图7b是本发明的立体显示装置在图像光的后半周期传输光线的示意图。如图7b所示，首先，显示单元12的背光模组13产生包含垂直偏振方向和水平偏振方向的光线，该光线经过下偏光板142时被过滤掉垂直偏振方向的光线，剩余水平偏振方向的光线入射TFT基板146，水平偏振方向的光经过TFT基板146时，通过对TFT基板146不加电，使其改变入射光线的偏振方向，并出射垂直偏振方向的图像光线，垂直偏振方向的光线从上偏光板144射出。
然后，液晶透镜单元15在图像光的后半周期对电极19施加如图6b所示的驱动电压后，形成图中所示的透镜形态的第二透镜光栅184，且在前半周期形成的第一透镜光栅182与在后半周期形成的第二透镜光栅184之间偏移半个预设周期。对于垂直偏振光，初始排列的液晶分子101具有最大的折射率n0；由于电场作用，部分液晶分子101沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向发生90°偏转，则垂直偏振光经过这部分液晶分子101时具有最小的折射率ne。所以，通过对多个电极条192的控制，可以产生从ne到n0的折射率渐变，从而产生图中所示的第二透镜光栅184的折射率分布(如虚线所示)。
后半周期的图像光经过液晶透镜单元15形成的第二透镜光栅184的分光作用，分别进入观看者的左右眼，例如图7b中对应于R’的图像光线进入用户右眼，对应于L’的图像光线进入用户左眼。通过对图7a和图7b的比较可知，显示单元12在对应的显示区域的前半周期和后半周期对应于左眼图像和右眼图像的像素位置相互交替，使得对于左眼而言的像素L和L’互补，对于右眼而言的像素R和R’互补，因而通过图像光的前半周期和后半周期两个时刻分辨率的相互补充，最终达到全分辨率的显示效果。
本发明的立体显示装置10的显示单元12用以产生偏振图像光，液晶透镜单元15设置于显示单元12的上方，液晶透镜单元15接收显示单元12发出的图像光，并用于在图像光的前半周期形成第一透镜光栅182，在图像光的后半周期形成第二透镜光栅184，形成的第一透镜光栅182与第二透镜光栅184之间偏移半个预设周期，第一透镜光栅182与第二透镜光栅184用以将接收到的图像光分离为左眼图像和右眼图像，其中左眼图像和右眼图像在显示单元12对应的显示区域的前半周期和后半周期相互交替。因此，本发明的立体显示装置10通过图像光的前半周期和后半周期两个时刻分辨率的相互补充，能达到全分辨率的显示，提高了立体显示效果。而且，本发明的液晶透镜单元15内的液晶分子101在电场力的作用下沿着垂直于第一基板16或第二基板17的方向不同程度的偏转，因此进入液晶透镜的光只产生非寻常光，不产生寻常光，非寻常光在第一透镜光栅182、第二透镜光栅184的调制下产生立体图像，具有较好的立体显示效果。此外，本发明的立体显示装置10的结构简单，生产成本低。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种立体显示装置，其特征在于，包括：
显示单元(12)，该显示单元(12)用于向外出射图像光；以及
液晶透镜单元(15)，该液晶透镜单元(15)设置于该显示单元(12)的上方，该液晶透镜单元(15)接收该图像光，并用于在该图像光的前半周期形成第一透镜光栅(182)，在该图像光的后半周期形成第二透镜光栅(184)，形成的该第一透镜光栅(182)与该第二透镜光栅(184)之间偏移半个预设周期，该第一透镜光栅(182)与该第二透镜光栅(184)用以将接收到的该图像光分离为左眼图像和右眼图像，其中该左眼图像和该右眼图像在该显示单元(12)对应的显示区域的前半周期和后半周期相互交替；该液晶透镜单元(15)包括第一基板(16)、第二基板(17)、液晶层(18)和电极(19)，该第一基板(16)与该第二基板(17)相对设置，该液晶层(18)设置于该第一基板(16)与该第二基板(17)之间，且该液晶层(18)靠近该第一基板(16)和该第二基板(17)的至少一侧设有该电极(19)，该液晶透镜单元(15)为单层液晶结构；
该显示单元(12)包括液晶面板(14)，该液晶面板(14)包括下偏光板(142)、上偏光板(144)以及位于下偏光板(142)与上偏光板(144)之间的TFT基板(146)、液晶层和彩色滤光片，背光经过该下偏光板(142)形成水平偏振方向的光，不施加电压，经过该TFT基板(146)的光改变偏振方向为垂直偏振光，垂直偏振光从上偏光板(144)射出形成图像光；
该电极(19)包括多个电极条(192)，各该电极条(192)相互相隔设置，该电极条(192)在同侧相邻的电极条(192)之间形成电压差，用以驱使该液晶层(18)形成该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)，该电极(19)的多个电极条(192)在该图像光的前半周期和后半周期分别生成预设周期排列的多个第一电极组(193)和多个第二电极组(194)，该多个第一电极组(193)与该多个第二电极组(194)之间偏移半个预设周期。
2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，该液晶透镜单元(15)包括第一基板(16)、第二基板(17)、液晶层(18)和电极(19)，该第一基板(16)与该第二基板(17)相对设置，该液晶层(18)设置于该第一基板(16)与该第二基板(17)之间，且该液晶层(18)靠近该第一基板(16)和该第二基板(17)的至少一侧设有该电极(19)。
3.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，对各该第一电极组(193)形成最大折射率的该电极条(192)施加第一电压，且该第一电极组(193)中的其它电极条(192)施加的电压值沿形成最大折射率的该电极条(192)向两侧依次递增且大小相互对称；对各该第二电极组(194)形成最大折射率的该电极条(192)施加第二电压，且该第二电极组(194)中的其它电极条(192)施加的电压值沿形成最大折射率的该电极条(192)向两侧依次递增且大小相互对称。
4.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该液晶层(18)的液晶分子(101)的初始排列方向平行于该电极条(192)的长度方向，该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)内的液晶分子(101)沿着垂直于该第一基板(16)或该第二基板(17)的方向不同程度的偏转。
5.一种立体显示方法，其特征在于，包括：
显示单元(12)向外出射图像光；
液晶透镜单元(15)接收该图像光，并在该图像光的前半周期形成第一透镜光栅(182)，在该图像光的后半周期形成第二透镜光栅(184)，形成的该第一透镜光栅(182)与该第二透镜光栅(184)之间偏移半个预设周期，该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)用以将接收到的该图像光分离为左眼图像和右眼图像；以及
该显示单元(12)对应的显示区域在前半周期和后半周期对应于左眼图像和右眼图像的像素位置相互交替；该液晶透镜单元(15)包括第一基板(16)、第二基板(17)、液晶层(18)和电极(19)，该第一基板(16)与该第二基板(17)相对设置，该液晶层(18)设置于该第一基板(16)与该第二基板(17)之间，且该液晶层(18)靠近该第一基板(16)和该第二基板(17)的至少一侧设有该电极(19)，该液晶透镜单元(15)为单层液晶结构；
该显示单元(12)包括液晶面板(14)，该液晶面板(14)包括下偏光板(142)、上偏光板(144)以及位于下偏光板(142)与上偏光板(144)之间的TFT基板(146)、液晶层和彩色滤光片，背光经过该下偏光板(142)形成水平偏振方向的光，不施加电压，经过该TFT基板(146)的光改变偏振方向为垂直偏振光，垂直偏振光从上偏光板(144)射出形成图像光；
该电极(19)包括多个电极条(192)，各该电极条(192)相互相隔设置，该电极条(192)在同侧相邻的电极条(192)之间形成电压差，用以驱使该液晶层(18)形成该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)，该电极(19)的多个电极条(192)在该图像光的前半周期和后半周期分别生成预设周期排列的多个第一电极组(193)和多个第二电极组(194)，该多个第一电极组(193)与该多个第二电极组(194)之间偏移半个预设周期。
6.如权利要求5所述的立体显示方法，其特征在于，该液晶透镜单元(15)包括第一基板(16)、第二基板(17)、液晶层(18)和电极(19)，该第一基板(16)与该第二基板(17)相对设置，该液晶层(18)设置于该第一基板(16)与该第二基板(17)之间，且该液晶层(18)靠近该第一基板(16)和该第二基板(17)的至少一侧设有该电极(19)。
7.如权利要求6所述的立体显示方法，其特征在于，在形成该第一透镜光栅(182)前，对各该第一电极组(193)形成最大折射率的该电极条(192)施加第一电压，且该第一电极组(193)中的其它电极条(192)施加的电压值沿形成最大折射率的该电极条(192)向两侧依次递增且大小相互对称；在形成该第二透镜光栅(184)前，对各该第二电极组(194)形成最大折射率的该电极条(192)施加第二电压，且该第二电极组(194)中的其它电极条(192)施加的电压值形成最大折射率的的该电极条(192)向两侧依次递增且大小相互对称。
8.如权利要求5所述的立体显示方法，其特征在于，该液晶层(18)的液晶分子(101)的初始排列方向平行于该电极条(192)的长度方向，利用电场形成该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)时，该第一透镜光栅(182)和该第二透镜光栅(184)内的液晶分子(101)在电场的作用下沿着垂直于该第一基板(16)或该第二基板(17)的方向不同程度的偏转。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107918233B (zh) * 2016-10-24 2023-12-01 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置
CN107247336A (zh) * 2017-06-16 2017-10-13 中航华东光电（上海）有限公司 无损分辨率的液晶透镜式裸眼立体显示装置和驱动方法
CN108614369B (zh) * 2018-07-13 2023-11-03 京东方科技集团股份有限公司 显示装置
CN110780471A (zh) * 2019-10-22 2020-02-11 惠州市华星光电技术有限公司 一种3d显示装置及3d显示装置的制程方法
CN113589546B (zh) * 2021-08-03 2023-08-11 深圳雷曼光电科技股份有限公司 显示装置及其驱动方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749717A (zh) * 2012-07-27 2012-10-24 深圳超多维光电子有限公司 一种裸眼式立体显示装置
CN104460132A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 京东方科技集团股份有限公司 液晶光栅及其制作方法、显示装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101907778B (zh) * 2010-07-01 2014-07-30 深圳超多维光电子有限公司 二维/三维可转换显示装置、显示方法、个人数字助理及电脑
CN101893788B (zh) * 2010-07-09 2012-02-08 昆山龙腾光电有限公司 自动立体显示装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749717A (zh) * 2012-07-27 2012-10-24 深圳超多维光电子有限公司 一种裸眼式立体显示装置
CN104460132A (zh) * 2014-12-16 2015-03-25 京东方科技集团股份有限公司 液晶光栅及其制作方法、显示装置

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