CN106405703A - 3d光栅与3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D光栅与3D显示装置，该3D光栅包括由多个形状和面积均相同的矩形栅格构成的栅格矩阵，所述栅格包括能够透光的透光栅格与不能够透光的不透光栅格，所述透光栅格与不透光栅格沿所述栅格矩阵的行的方向和列的方向间隔设置。将该3D光栅应用于3D显示装置，能够解决现有技术中当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题，该3D光栅与3D显示装置结构简单，无需复杂的控制。

Description

3D光栅与3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术领域，尤其涉及一种3D光栅与3D显示装置。
背景技术
随着显示技术的发展，3D显示装置的应用日益普遍。相比于普通的2D显示，3D显示更加立体逼真，可以带给观看者身临其境的体验。
3D显示技术主要依靠人眼的视觉移位产生，即使观看者的左眼和右眼分别接收到不同的图像，再将左、右眼或得的两种图像经过人的大脑分析并重叠，从而使观看者感知到图像画面的层次感，进而产生立体感。因此3D显示对于观看者与显示装置之间的方位、方向等要求严格，如果不能满足设定的关系，将可能无法显示3D画面。
图1为现有技术中裸眼3D技术的视差屏障式3D显示的工作示意图，视差屏障式3D显示主要是通过3D光栅来阻挡光线，保证相应的光线能够进入到正确的人眼位置。如图所示，3D光栅11位于显示屏12的出光面一侧，其中3D光栅11的空白区域为透光位置，斜条纹区域为遮光位置。在进行3D画面显示时，使显示屏的第一列显示左眼画面，第二列显示右眼画面，如图2所示，则当观看者的观看距离固定后，且其左眼和右眼分别位于视图焦点L1和视图焦点R1处时，观看者可以观看到完整且无串扰的3D图像画面。
由上述工作过程可知，要正常显示3D画面，3D光栅以及显示屏都必须是固定方位和固定方向放置的，如果将屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度，则无法观看到3D画面。
综上，本发明提出一种用于3D显示的结构以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种用于3D显示的结构以解决当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种3D光栅，包括由多个形状和面积均相同的矩形栅格构成的栅格矩阵，所述栅格包括能够透光的透光栅格与不能够透光的不透光栅格，所述透光栅格与不透光栅格沿所述栅格矩阵的行的方向和列的方向间隔设置。
优选地，所述栅格为正方形栅格。
本申请的实施例还提供了一种3D显示装置，包括显示屏与3D光栅，所述3D光栅设置于所述显示屏的出光面侧。
优选地，所述栅格的长与宽根据设定的观看距离、显示屏的像素单元的数量与尺寸确定。
优选地，所述3D光栅的栅格的形状与所述显示屏的像素单元的形状相同。
优选地，所述3D光栅的栅格的面积与所述显示屏的像素单元的面积相同。
优选地，所述显示屏的奇数列或偶数列输出左眼画面，所述显示屏为LCD显示屏或者OLED显示屏。
优选地，所述显示屏的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示左眼画面，所述显示屏的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示右眼画面；或者所述显示屏的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示右眼画面，所述显示屏的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示左眼画面。
优选地，所述3D光栅为液晶光栅，所述液晶光栅包括液晶盒，通过液晶盒不同位置处的开启与关闭调整透光栅格与不透光栅格的设置。
优选地，所述透光栅格与所述不透光栅格各自沿所述栅格矩阵的列/行的方向整列/行设置且整列/行的透光栅格与不透光栅格间隔设置被调整为：所述透光栅格与所述不透光栅格各自沿所述栅格矩阵的行/列的方向整行/列设置且整行/列的透光栅格与不透光栅格间隔设置，以适应当所述显示屏发生90度的旋转时3D画面的显示。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
通过采用由间隔设置的多个形状和面积均相同的矩形栅格构成的3D光栅，并配合对显示屏的左眼画面与右眼画面的像素单元进行划分，解决了现有技术中当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题，该3D光栅与3D显示装置结构简单，无需复杂的控制。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为现有技术的视差屏障式3D显示的工作示意图；
图2为现有技术的视差屏障式3D显示的显示屏的左右眼像素单元的划分示意图；
图3为根据本发明第一实施例的3D光栅的结构示意图；
图4a和图4b为根据本发明第二实施例的3D显示装置的结构示意图；
图5a和图5b为根据本发明第二实施例的3D显示装置的显示屏的左右眼像素单元的划分示意图；
图6为液晶光栅的结构示意图；
图7a和图7b为根据本发明第三实施例的3D显示装置的工作示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
第一实施例：
图3为根据本发明第一实施例的3D光栅的结构示意图，如图所示，该3D光栅包括多个形状和面积均相同的矩形的栅格31，这些栅格31排列成矩阵的形式。
进一步地，沿栅格矩阵的行的方向和列的方向分别间隔设置有能够透光的透光栅格与不能够透光的不透光栅格。如图3所示，图中空白区域32表示能够透光的栅格区域，暗色区域33表示不能够透光的栅格区域，两者交错排列，呈明暗相间的棋盘形状。
容易理解的是，栅格矩阵的每一行栅格均相当于一个现有技术中的狭缝形式的3D光栅。其中，透光栅格的区域相当于现有3D光栅中的狭缝，可以分别用于形成左眼图像和右眼图像。不透光栅格的区域相当于现有3D光栅中的遮光区域，本实施例中的3D光栅工作时的光路图可以根据图1推得，此处不再赘述。
将本发明实施例的3D光栅应用于3D显示，能够解决当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题，因此，本发明实施例还基于该3D光栅提出了一种3D显示装置。
第二实施例：
图4a为根据本发明第二实施例的3D显示装置的结构示意图，如图所示，该3D显示装置由显示屏41与3D光栅42组成，且3D光栅42设置于显示屏41的出光面侧(图中为垂直于纸面向外的一侧)。其中显示屏41可以为LCD液晶显示屏或OLED有机电致发光显示屏等形式，本实施例中对此不作限定。
在本实施例中，采用的是第一实施例中的3D光栅，每个栅格的尺寸(长与宽)根据设定的观看距离、显示屏的像素单元的数量以及像素单元的尺寸确定。
其中，设定的观看距离为实际中观看者在使用3D显示装置时与显示装置的屏幕之间的距离。显示屏的像素单元的数量以及像素单元的尺寸与显示装置的整体尺寸以及屏幕的分辨率有关。
进一步地，在本实施例中，可以将3D光栅42的栅格的形状设置为正方形。这样当将屏幕沿垂直于3D光栅42和显示屏41的法线方向旋转90度后，栅格的长与宽的方向相当于互换，仍能满足对栅格的长与宽的尺寸的设计要求。
当然，也可以根据显示屏41的像素单元的形状与尺寸来设计3D光栅42，具体为，使3D光栅42的栅格的形状与显示屏41的像素单元的形状相同，或者使3D光栅42的栅格的面积与显示屏41的像素单元的面积相同，或者使3D光栅42的栅格的形状与显示屏41的像素单元的形状相同且其面积与显示屏41的像素单元的面积相同。
利用本发明实施例的3D显示装置进行3D显示时，能够解决当屏幕沿垂直于3D光栅42和显示屏41的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题，下面结合图5a和图5b对3D显示装置的工作过程进行说明。
图5a和图5b为根据本发明第二实施例的3D显示装置的显示屏41的左右眼像素单元的划分示意图，如图5a所示，以显示屏41的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示左眼画面，如图中的L所示。以显示屏41的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示右眼画面，如图中的R所示。
当然容易理解的是，也可以以显示屏41的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示右眼画面，以显示屏41的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示左眼画面，即将图中的L与R互换。
通过时序控制器(Tcon)对输出的数据信号的时序进行控制，使3D显示装置的显示屏41的左右眼像素单元的划分如图5a所示，便可以通过显示屏41与3D光栅42的配合实现3D画面的显示。
当显示屏41沿垂直于3D光栅42和显示屏41的法线方向旋转90度时，通过重力传感器判断出显示屏41的使用方向，根据3D显示装置旋转90度之后3D光栅42的形式，如图4b所示，通过时序控制器(Tcon)对输出的数据信号的时序进行控制，使3D显示装置的显示屏41的左右眼像素单元的划分如图5b所示，此时可以通过显示屏41与3D光栅42的配合继续实现3D画面的显示。
本发明实施例的3D显示装置解决了当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时无法观看到3D画面的问题，且该3D显示装置结构简单，在做适应性调整的时候也无需复杂的控制。
第三实施例：
在本实施例中，3D光栅采用了液晶光栅的形式，常用的液晶光栅的结构示意图如图6所示，液晶光栅的结构类似于液晶面板的结构，由上下两个玻璃板以及两个玻璃板之间所填充的液晶60封装成液晶盒的形式。在上玻璃板61的下表面依次覆盖有光栅电极63以及液晶的导向模65，在下玻璃板62的上表面依次覆盖有公共电极64以及液晶的导向模66。
液晶光栅工作时，在光栅电极与公共电极上分别施加对应的电压，使得液晶盒内部的液晶产生偏转，进而形成透光部分与不透光部分，形成光栅。光栅电极的材料一般采用常用的铟锡氧化物ITO材料。
采用液晶光栅形式的3D光栅，可以通过液晶盒不同位置处的开启与关闭调整透光栅格与不透光栅格的设置。进而当屏幕沿垂直于3D光栅和显示屏的法线方向旋转90度时，可以通过调整3D光栅中透光栅格与不透光栅格的位置来继续3D画面的显示。当然，容易理解的是，也可以将调整3D光栅中透光栅格与不透光栅格的位置，与通过时序控制器(Tcon)调整输出数据信号的时序进而调整左右画面的像素单元的划分相配合来继续3D画面的显示。
举例而言，图7a和图7b为根据本发明第三实施例的3D显示装置的工作示意图，当显示屏71的屏幕的长边方向水平放置时，将3D光栅72的透光栅格与不透光栅格各自排列成列，且沿平行于栅格矩阵的短边的方向设置，如图7a所示，此时通过显示屏71与3D光栅72的配合可以实现3D画面的显示。
当显示屏71的屏幕的短边方向水平放置时，通过重力传感器判断出显示屏71的使用方向，将3D光栅72的透光栅格与不透光栅格各自排列成列，且沿平行于栅格矩阵的长边的方向设置，如图7b所示，此时通过显示屏71与3D光栅72的配合可以继续实现3D画面的显示。
还需要说明的是，在本实施例中，可以通过对液晶光栅的光栅电极与公共电极施加电压，使得液晶光栅上不透光的栅格部分也成为透光栅格，此时可以实现2D画面的显示，即采用液晶光栅形式的3D显示装置可以实现2D画面与3D画面之间的切换显示。
通过重力传感器判断出显示屏71的使用方向，通过利用液晶光栅来实现3D光栅72的调整，使得当显示屏71沿垂直于3D光栅72和显示屏71的法线方向旋转90度时，可以方便快速地对3D光栅72进行调整，满足3D显示的要求以及实现2D显示与3D显示之间的切换。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种3D光栅，其特征在于，
包括由多个形状和面积均相同的矩形栅格构成的栅格矩阵，所述栅格包括能够透光的透光栅格与不能够透光的不透光栅格，所述透光栅格与不透光栅格沿所述栅格矩阵的行的方向和列的方向间隔设置。
2.根据权利要求1所述的3D光栅，其特征在于，所述栅格为正方形栅格。
3.一种3D显示装置，其特征在于，包括显示屏与如权利要求1或2所述的3D光栅，所述3D光栅设置于所述显示屏的出光面侧。
4.根据权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述栅格的长与宽根据设定的观看距离、显示屏的像素单元的数量与像素单元的尺寸确定。
5.根据权利要求4所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D光栅的栅格的形状与所述显示屏的像素单元的形状相同。
6.根据权利要求5所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D光栅的栅格的面积与所述显示屏的像素单元的面积相同。
7.根据权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏或者OLED显示屏。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的3D显示装置，其特征在于，
所述显示屏的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示左眼画面，所述显示屏的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示右眼画面；或者
所述显示屏的奇数列与奇数行相交的像素单元以及偶数列与偶数行相交的像素单元显示右眼画面，所述显示屏的奇数列与偶数行相交的像素单元以及偶数列与奇数行相交的像素单元显示左眼画面。
9.根据权利要求3至7中任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D光栅为液晶光栅，所述液晶光栅包括液晶盒，通过液晶盒不同位置处的开启与关闭调整透光栅格与不透光栅格的设置。
10.根据权利要求9所述的3D显示装置，其特征在于，
所述透光栅格与所述不透光栅格各自沿所述栅格矩阵的列/行的方向整列/行设置且整列/行的透光栅格与不透光栅格间隔设置被调整为：所述透光栅格与所述不透光栅格各自沿所述栅格矩阵的行/列的方向整行/列设置且整行/列的透光栅格与不透光栅格间隔设置，以适应当所述显示屏发生90度的旋转时3D画面的显示。
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