CN107357047A - 立体显示装置及其显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种立体显示装置及其显示方法，属于显示技术领域。其中，立体显示装置，包括显示屏，设置在所述显示屏出光侧的透镜阵列，还包括：位于所述显示屏和所述透镜阵列之间的空间光调制器，所述空间光调制器能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。本发明的技术方案能够提供多个成像中心深度平面。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种立体显示装置及其显示方法。
背景技术
集成成像显示系统的物距和透镜焦距决定了像距的大小，即集成成像中心深度平面的位置。由于每一成像中心深度平面都有其相应的景深范围，因此，可以通过改变物距，即显示设备与再现透镜阵列之间的距离，改变成像中心深度平面的位置，并产生多个成像中心深度平面，从而增大系统的立体显示深度。
现有技术中的一种实现方式是将透镜阵列中的透镜分为两部分，第一部分透镜的物距相同，第二部分透镜的物距相同，第一部分透镜和第二部分透镜的物距不同，第一部分透镜和第二部分透镜交替排布在显示屏前面不同距离处，这样会产生两个成像中心深度平面，因而可以增加相应的景深范围，但是对于每一成像中心深度平面，仅有一半的透镜参与成像过程，因此图像的分辨率会降低且需要快速在两个透镜阵列之间切换来获得完整的像。
现有技术的另外一种实现方式是透镜阵列包括多个焦距和口径不同的透镜，这样可以对应的产生多个成像中心深度平面，因此可以增加其景深范围，但是由于需要加工具有不同口径和焦距的透镜，因此实现成本很高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种立体显示装置及其显示方法，能够提供多个成像中心深度平面。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种立体显示装置，包括显示屏，设置在所述显示屏出光侧的透镜阵列，还包括：
位于所述显示屏和所述透镜阵列之间的空间光调制器，所述空间光调制器能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
进一步地，所述空间光调制器能够在第一状态和第二状态之间进行切换，第一状态下所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的第一光程不同于第二状态下所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的第二光程。
进一步地，所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏的距离均相同，且所述多个透镜的焦距和口径均相同；或
所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏的距离不完全相同。
进一步地，所述空间光调制器包括层叠设置的第一液晶显示面板和第二液晶显示面板，
第一状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板均不加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向均平行于所述第一液晶显示面板的衬底基板，且所述第一液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向相互垂直；
第二状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的取向方向均垂直于所述第一液晶显示面板的衬底基板。
进一步地，所述第一液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板；
位于所述第一衬底基板上的第一电极；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
位于所述第二衬底基板朝向所述第一衬底基板一侧的第二电极；
位于所述第一电极和所述第二电极之间的第一液晶层；
所述第二液晶显示面板具体包括：
第三衬底基板；
位于所述第三衬底基板上的第三电极；
与所述第三衬底基板相对设置的第四衬底基板；
位于所述第四衬底基板朝向所述第三衬底基板一侧的第四电极；
位于所述第三电极和所述第四电极之间的第二液晶层。
进一步地，所述空间光调制器包括液晶显示面板和设置在所述液晶显示面板入光侧的偏振片，所述液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述偏振片的透光轴方向平行。
进一步地，所述液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板；
位于所述第一衬底基板上的第一电极；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
位于所述第二衬底基板朝向所述第一衬底基板一侧的第二电极；
位于所述第一电极和所述第二电极之间的第一液晶层。
本发明实施例还提供了一种立体显示装置的显示方法，应用于如上所述的立体显示装置，所述显示方法包括：
控制所述空间光调制器在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
进一步地，所述显示方法具体包括：
按照预设频率控制所述空间光调制器在所述第一状态和所述第二状态之间进行切换。
进一步地，所述预设频率不小于60HZ。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，在显示屏和透镜阵列之间设置有空间光调制器，空间光调制器能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，显示屏发出的光线在空间光调制器中的光程不同，这样通过控制空间光调制器在不同的状态之间进行切换，能够改变显示屏发出的光线的光程，从而使得显示屏和透镜阵列之间的物距发生变化，这样显示屏的图像经过透镜阵列后可以有两个或多个成像中心深度平面。
附图说明
图1和图2为现有立体显示装置进行显示的示意图；
图3为本发明实施例立体显示装置进行显示的示意图；
图4和图5为本发明一实施例空间光调制器的结构示意图；
图6和图7为本发明另一实施例空间光调制器的结构示意图。
附图标记
1 显示屏
21 第一部分透镜
22 第二部分透镜
23 第三部分透镜
2 透镜阵列
3 空间光调制器
4 第一成像中心深度平面
5 第二成像中心深度平面
31 第一衬底基板
32 第一电极
33 第一液晶层
34 第二电极
35 第二衬底基板
36 第三衬底基板
37 第三电极
38 第二液晶层
39 第四电极
40 第四衬底基板
41 偏振片
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，现有技术中的一种立体显示装置是将透镜阵列中的透镜分为两部分，第一部分透镜21的物距相同，第二部分透镜22的物距相同，第一部分透镜21和第二部分透镜22的物距不同，第一部分透镜21和第二部分透镜22交替排布在显示屏1前面不同距离处，这样会产生两个成像中心深度平面D1和D2，因而可以增加相应的景深范围，但是对于每一成像中心深度平面，仅有一半的透镜参与成像过程，因此图像的分辨率会降低且需要快速在两部分透镜阵列之间切换来获得完整的像。
如图2所示，现有技术中的另外一种立体显示装置是透镜阵列包括多个焦距和口径不同的透镜，比如包括第一部分透镜21、第二部分透镜22和第三部分透镜23，第一部分透镜21、第二部分透镜22和第三部分透镜23的焦距和口径不同，这样可以对应的产生3个成像中心深度平面D1、D2和D3，因此可以增加其景深范围，但是由于需要加工具有不同口径和焦距的透镜，因此实现成本很高。
本发明的实施例针对上述问题，提供一种立体显示装置及其显示方法，能够以较低的成本提供多个成像中心深度平面。
本发明实施例提供一种立体显示装置，如图3所示，包括显示屏1，设置在所述显示屏1出光侧的透镜阵列2，还包括：
位于所述显示屏1和所述透镜阵列2之间的空间光调制器3，所述空间光调制器3能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
本实施例中，在显示屏1和透镜阵列2之间设置有空间光调制器3，空间光调制器3能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，显示屏1发出的光线在空间光调制器中的光程不同，这样通过控制空间光调制器3在不同的状态之间进行切换，能够改变显示屏1发出的光线的光程，从而使得显示屏1和透镜阵列2之间的物距发生变化，这样显示屏1的图像经过透镜阵列2后可以有两个或多个成像中心深度平面。
所述立体显示装置可以为：液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件，其中，所述显示装置还包括柔性电路板、印刷电路板和背板。
具体实施例中，所述空间光调制器3能够在第一状态和第二状态之间进行切换，第一状态下所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的第一光程不同于第二状态下所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的第二光程，这样立体显示装置可以提供至少两个成像中心深度平面。
进一步地，所述透镜阵列2包括多个透镜，一具体实施方式中，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏1的距离均相同，且所述多个透镜的焦距和口径均相同，这样立体显示装置可以提供两个成像中心深度平面；另一具体实施方式中，所述透镜阵列2包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏1的距离不完全相同，这样立体显示装置可以提供多于两个的成像中心深度平面。
如图3所示，在多个透镜中每一透镜到所述显示屏1的距离均相同，且所述多个透镜的焦距和口径均相同时，显示屏1出射的光线经过空间光调制器3和透镜阵列2后，能够形成第一成像中心深度平面4和第二成像中心深度平面5。
具体地，空间光调制器3可以利用材料对应不同偏振光折射率变化的特性，来实现显示屏1发出的光线在空间光调制器3中的光程变化的效果。
一具体实施例中，所述空间光调制器3包括层叠设置的第一液晶显示面板和第二液晶显示面板，
第一状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板均不加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向均平行于所述第一液晶显示面板的衬底基板，且所述第一液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向相互垂直；
第二状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的取向方向均垂直于所述第一液晶显示面板的衬底基板。
进一步地，如图4和图5所示，所述第一液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板31；
位于所述第一衬底基板31上的第一电极32；
与所述第一衬底基板31相对设置的第二衬底基板35；
位于所述第二衬底基板35朝向所述第一衬底基板31一侧的第二电极34；
位于所述第一电极32和所述第二电极34之间的第一液晶层33；
所述第二液晶显示面板具体包括：
第三衬底基板36；
位于所述第三衬底基板36上的第三电极37；
与所述第三衬底基板36相对设置的第四衬底基板40；
位于所述第四衬底基板40朝向所述第三衬底基板36一侧的第四电极39；
位于所述第三电极37和所述第四电极39之间的第二液晶层38。
其中，为了减低空间光调制器的厚度及降低空间光调制器的成本，第三衬底基板36可以复用为第二衬底基板35。
在立体显示装置工作时，从显示屏1发出的自然光经过第一液晶显示面板可以对竖直方向的偏光分量进行调制。即第一液晶显示面板不加电时液晶分子会沿着平行于第一衬底基板31的方向排列，经过第一液晶显示面板的自然光中跟液晶分子排列方向相同的分量(竖直向量)经过第一液晶显示面板时的光程为ned1，而自然光中跟液晶分子排列方向垂直的分量(水平向量)经过第一液晶显示面板时的光程为nod1，其中ne和no是液晶材料的双折射率，d1为第一液晶层33的厚度。第二液晶显示面板内液晶分子的初始取向方向与第一液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向垂直，且第二液晶显示面板内液晶分子的初始取向方向平行于第一衬底基板31，当自然光经过第二液晶显示面板时，竖直方向的分量和水平方向的分量的光程分别为nod2和ned2，其中，ne和no是液晶材料的双折射率，d2为第二液晶层38的厚度。当第一液晶层33的厚度等于第二液晶层38的厚度即：d1＝d2＝d时，经过两个液晶显示面板后，来自显示屏1的水平方向分量的光和竖直方向分量的光的光程均为(no+ne)d。若对两个液晶显示面板加电，两个液晶显示面板中的液晶分子竖直于第一衬底基板31，此时来自显示屏1的水平方向分量的光和竖直方向分量的光经过此空间光调制器3时产生的光程均为2nod。
这样显示屏1到透镜阵列2的光程(物距)会随着空间光调制器3的两个液晶显示面板的加电状态而变化，控制空间光调制器3在这两个状态之间切换时会分别产生两个成像深度中心平面，且每个状态下所有的透镜都可参与成像，能够保证图像的分辨率和显示质量。并且本实施例的技术方案不需要制作不同口径和焦距的透镜，因此，实现成本较低。
其中，第一电极32可以是条状电极，第二电极34是面状电极，当然第一电极32也可以是条状电极；第三电极37可以是条状电极，第四电极39是面状电极，当然第三电极37也可以是条状电极。当然，在第一电极32和第二电极34上还设置有对应的取向层来使液晶分子保持初始取向方向，同样的，在第三电极37和第四电极39上还设置有对应的取向层来使液晶分子保持初始取向方向。
另一具体实施例中，如图6和图7所示，所述空间光调制器3包括液晶显示面板和设置在所述液晶显示面板入光侧的偏振片41，所述液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述偏振片41的透光轴方向平行。
进一步地，如图6和图7所示，所述液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板31；
位于所述第一衬底基板31上的第一电极32；
与所述第一衬底基板31相对设置的第二衬底基板35；
位于所述第二衬底基板35朝向所述第一衬底基板31一侧的第二电极34；
位于所述第一电极32和所述第二电极34之间的第一液晶层33。
其中，第一电极32可以是条状电极，第二电极34是面状电极，当然第一电极32也可以是条状电极。当然，在第一电极32和第二电极34上还设置有对应的取向层来使液晶分子保持初始取向方向。
本实施例中，利用偏光片把来自显示屏1的自然光变为线偏振光，线偏振光经过液晶显示面板时，液晶显示面板对其进行调制，当液晶显示面板不加电时，线偏振光的偏振方向平行于液晶显示面板中液晶分子的初始取向方向，光经过液晶显示面板时产生的光程为ned，d为第一液晶层33的厚度，当液晶显示面板加电时，线偏振光液晶显示面板时产生的光程为nod。
这样显示屏1到透镜阵列2的光程(物距)会随着空间光调制器3中液晶显示面板的加电状态而变化，控制空间光调制器3在这两个状态之间切换时会分别产生两个成像深度中心平面，且每个状态下所有的透镜都可参与成像，能够保证图像的分辨率和显示质量。并且本实施例的技术方案不需要制作不同口径和焦距的透镜，因此，实现成本较低。
本发明实施例还提供了一种立体显示装置的显示方法，应用于如上所述的立体显示装置，所述显示方法包括：
控制所述空间光调制器3在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
本实施例中，在显示屏1和透镜阵列2之间设置有空间光调制器3，空间光调制器3能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，显示屏1发出的光线在空间光调制器中的光程不同，这样通过控制空间光调制器3在不同的状态之间进行切换，能够改变显示屏1发出的光线的光程，从而使得显示屏1和透镜阵列2之间的物距发生变化，这样显示屏1的图像经过透镜阵列2后可以有两个或多个成像中心深度平面。
进一步地，在所述空间光调制器3能够在第一状态和第二状态之间进行切换，第一状态下所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的第一光程不同于第二状态下所述显示屏1发出的光线在所述空间光调制器中的第二光程时，所述显示方法具体包括：
按照预设频率控制所述空间光调制器3在所述第一状态和所述第二状态之间进行切换，这样立体显示装置可以提供至少两个成像中心深度平面。
进一步地，为了保证显示效果，使得用户观看到连续的显示画面，所述预设频率不小于60HZ。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种立体显示装置，包括显示屏，设置在所述显示屏出光侧的透镜阵列，其特征在于，还包括：
位于所述显示屏和所述透镜阵列之间的空间光调制器，所述空间光调制器能够在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器能够在第一状态和第二状态之间进行切换，第一状态下所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的第一光程不同于第二状态下所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的第二光程。
3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏的距离均相同，且所述多个透镜的焦距和口径均相同；或
所述透镜阵列包括多个透镜，所述多个透镜中每一透镜到所述显示屏的距离不完全相同。
4.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器包括层叠设置的第一液晶显示面板和第二液晶显示面板，
第一状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板均不加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向均平行于所述第一液晶显示面板的衬底基板，且所述第一液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述第二液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向相互垂直；
第二状态下，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板加电，所述第一液晶显示面板和所述第二液晶显示面板的液晶分子的取向方向均垂直于所述第一液晶显示面板的衬底基板。
5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板；
位于所述第一衬底基板上的第一电极；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
位于所述第二衬底基板朝向所述第一衬底基板一侧的第二电极；
位于所述第一电极和所述第二电极之间的第一液晶层；
所述第二液晶显示面板具体包括：
第三衬底基板；
位于所述第三衬底基板上的第三电极；
与所述第三衬底基板相对设置的第四衬底基板；
位于所述第四衬底基板朝向所述第三衬底基板一侧的第四电极；
位于所述第三电极和所述第四电极之间的第二液晶层。
6.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，所述空间光调制器包括液晶显示面板和设置在所述液晶显示面板入光侧的偏振片，所述液晶显示面板的液晶分子的初始取向方向与所述偏振片的透光轴方向平行。
7.根据权利要求6所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶显示面板具体包括：
第一衬底基板；
位于所述第一衬底基板上的第一电极；
与所述第一衬底基板相对设置的第二衬底基板；
位于所述第二衬底基板朝向所述第一衬底基板一侧的第二电极；
位于所述第一电极和所述第二电极之间的第一液晶层。
8.一种立体显示装置的显示方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的立体显示装置，所述显示方法包括：
控制所述空间光调制器在不同的状态之间进行切换，在不同的状态下，所述显示屏发出的光线在所述空间光调制器中的光程不同。
9.根据权利要求8所述的立体显示装置的显示方法，其特征在于，应用于如权利要求2所述的立体显示装置，所述显示方法具体包括：
按照预设频率控制所述空间光调制器在所述第一状态和所述第二状态之间进行切换。
10.根据权利要求9所述的立体显示装置的显示方法，其特征在于，所述预设频率不小于60HZ。
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