CN108152982A - 一种3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D显示装置，所述3D显示装置包括显示面板、光栅、距离检测单元、控制单元和用于连接光栅和显示面板的伸缩单元，伸缩单元位于显示面板和所述光栅之间，当所述3D显示装置显示3D显示图像时，距离检测单元能够检测观看者与3D显示装置之间的距离，控制单元能够根据距离检测单元检测的距离控制伸缩单元伸长或缩短，以调节显示面板和光栅之间的距离，相应实现根据观看者与3D显示装置之间距离的变化自适应调节显示面板和光栅之间的距离，从而可以避免由于观看者与3D显示装置之间的距离发生变化导致3D显示图像产生串扰区域和摩尔纹的不良，进而可以提高3D显示装置的显示效果。

Description

一种3D显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种3D显示装置。

背景技术

近年来，3D显示领域快速发展，裸眼3D显示由于无需佩戴眼镜，相比于眼镜式3D显示得到了人们更多关注。光栅式裸眼3D显示由于制程简单、串扰小等优点成为目前较为普及的裸眼3D显示。现有光栅式3D显示装置包括显示面板和光栅，观看者的左眼和右眼分别通过光栅分别获取显示面板所显示的左眼视图和右眼视图，以形成3D显示图像。

但是，当观看者前后移动时，即当观看者与3D显示装置之间的距离变化时，观看者左眼容易同时观看到左眼视图和右眼视图，以及右眼容易同时观看到左眼视图和右眼视图，从而导致所形成的3D显示图像产生串扰区域和摩尔纹，影响3D显示效果。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种3D显示装置，用以至少部分解决现有3D显示图像容易出现串扰和摩尔纹的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种3D显示装置，包括显示面板和光栅，还包括距离检测单元、控制单元和用于连接所述光栅和所述显示面板的伸缩单元，所述伸缩单元位于所述显示面板和所述光栅之间，所述距离检测单元用于检测所述3D显示装置与观看者之间的距离，所述控制单元用于根据所述距离检测单元检测的距离控制所述伸缩单元伸长或缩短。

优选的，所述距离检测单元包括第一图像采集装置、第二图像采集装置和处理器，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述3D显示装置的出光侧位于同一平面；

所述第一图像采集装置用于从第一角度采集观看者的第一图像，所述第二图像采集装置用于从第二角度采集观看者的第二图像，所述处理器用于根据所述第一图像、所述第二图像和所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的距离计算所述3D显示装置与观看者之间的距离。

优选的，所述第一图像采集装置具体用于，当观看者的位置发生改变时，从第一角度采集观看者的第一图像；所述第二图像采集装置具体用于，当观看者的位置发生改变时，从第二角度采集观看者的第二图像。

优选的，所述光栅位于所述显示面板的出光侧，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述光栅位于同一平面。

优选的，所述光栅位于所述显示面板与出光侧相对的一侧，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述显示面板位于同一平面。

优选的，所述伸缩单元位于所述显示面板的周边区域。

优选的，所述伸缩单元的至少部分区域位于所述显示面板的显示区域；所述伸缩单元的材料为透明材料。

优选的，所述伸缩单元的大小和形状与所述显示面板的大小和形状相同。

优选的，所述伸缩单元包括层叠设置的第一电极层、第二电极层和由电致伸缩材料制成的第一伸缩层，所述第一电极层邻近所述显示面板，所述第二电极层邻近所述光栅，所述第一伸缩层设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间；

所述控制单元具体用于，根据所述距离检测单元检测的距离生成第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号加载在所述第一电极层上，将所述第二电信号加载在第二电极层上，以利用所述第一电信号和所述第二电信号产生的电场控制所述第一伸缩层在垂直于所述第一电极层和所述第二电极层的方向上伸长或缩短。

优选的，所述伸缩单元包括层叠设置的第三电极层和第二伸缩层，所述第二伸缩层的材料为磁致伸缩材料；

所述控制单元具体用于，根据所述距离检测单元检测的距离生成第三电信号，并将所述第三电信号加载在所述第三电极层上，以利用所述第三电信号产生的磁场控制所述第二伸缩层在垂直于所述第三电极层的方向上伸长或缩短，其中，所述第三电信号为交流电信号。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种3D显示装置，所述3D显示装置包括显示面板、光栅、距离检测单元、控制单元和用于连接光栅和显示面板的伸缩单元，伸缩单元位于显示面板和所述光栅之间，当所述3D显示装置显示3D显示图像时，距离检测单元能够检测观看者与3D显示装置之间的距离，控制单元能够根据距离检测单元检测的距离控制伸缩单元伸长或缩短，以调节显示面板和光栅之间的距离，即实现根据观看者与3D显示装置之间距离的变化自适应调节显示面板和光栅之间的距离，在观看者前后移动之后，观看者的左眼通过光栅仅能观看到显示面板所显示的左眼视图，右眼通过光栅仅能观看到显示面板所显示的右眼视图，从而可以避免由于观看者与3D显示装置之间的距离发生变化导致3D显示图像产生串扰区域和摩尔纹的不良，进而可以提高3D显示装置的显示效果。

附图说明

图1为本实施例提供的3D显示装置的结构示意图一；

图2为本实施例提供的3D显示装置的结构示意图二。

图例说明：

1、显示面板 2、光栅 3、距离检测单元 31、第一图像采集装置

32、第二图像采集装置 4、伸缩单元 41、第一电极层

42、第二电极层 43、第一伸缩层 44、第三电极层 45、第二伸缩层

5、观看者

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种3D显示装置进行详细描述。

本发明实施例提供一种3D显示装置，如图1所示，所述3D显示装置包括显示面板1、光栅2、距离检测单元3、控制单元(图中未绘示)和伸缩单元4，伸缩单元4位于显示面板1和光栅2之间，且两端分别与显示面板1和光栅2连接，距离检测单元3能够检测3D显示装置与观看者5之间的距离L1，并将所检测的距离L1发送至控制单元，控制单元能够根据所接收到的距离L1控制伸缩单元4伸长或缩短。

具体的，控制单元通过控制伸缩单元4伸长或缩短，调节伸缩单元4的整体厚度，以调节显示面板1和光栅2之间的距离L2。显示面板1和光栅2之间的距离其中，L1为观看者5与3D显示装置之间的距离，S为观看者两眼之间的瞳距，P为显示面板中相邻两像素之间的距离。观看者两眼之间的瞳距S和显示面板中相邻两像素之间的距离P均为定值，相应显示面板1和光栅2之间的距离L2与观看者5与3D显示装置之间的距离L1成正比。

根据显示面板1和光栅2之间的距离L2与观看者5与3D显示装置之间的距离L1之间的正比例关系，当观看者5远离3D显示装置进行观看(即观看者5与3D显示装置之间的距离L1变大)时，控制单元控制伸缩单元4伸长，以增大显示面板1和光栅2之间的距离L2；当观看者5邻近3D显示装置进行观看(观看者5与3D显示装置之间的距离L1变小)时，控制单元控制伸缩单元4缩短，以减小显示面板1和光栅2之间的距离L2。

控制单元可以包括单片机或中央处理器，本发明实施例未对控制单元的位置进行具体限定，控制单元可以集成于显示面板1的周边区域，也可以单独设置且位于显示面板1的一侧。

需要说明的是，显示面板1可以包括液晶显示面板或有机发光二极管显示面板，光栅2可以包括狭缝光栅或柱镜光栅，显示面板1和光栅2的结构和功能与现有技术相同，在此不再赘述。

本发明实施例提供的3D显示装置，通过设置控制单元、距离检测单元3和伸缩单元4，伸缩单元4位于显示面板1和光栅2之间，且两端分别与显示面板1和光栅2连接，当3D显示装置显示3D显示图像时，距离检测单元3能够检测观看者5与3D显示装置之间的距离L1，控制单元能够根据距离检测单元3检测的距离L1控制伸缩单元4伸长或缩短，以调节显示面板1和光栅2之间的距离L2，即实现根据观看者5与3D显示装置之间距离L1的变化自适应调节显示面板1和光栅2之间的距离L2，相应使在观看者5前后移动之后，观看者5的左眼通过光栅2仅能观看到显示面板1所显示的左眼视图，右眼通过光栅2仅能观看到显示面板1所显示的右眼视图，从而可以避免由于观看者5与3D显示装置之间的距离L1发生变化导致3D显示图像产生串扰区域和摩尔纹的不良，进而可以提高3D显示装置的3D显示效果。

如图1所示，距离检测单元3可以包括第一图像采集装置31、第二图像采集装置32和处理器(图中未绘示)，第一图像采集装置31、第二图像采集装置32和3D显示装置的出光侧位于同一平面。第一图像采集装置31能够从第一角度采集观看者5的第一图像，并将所采集的第一图像发送至处理器，第二图像采集装置32能够从第二角度采集观看者5的第二图像，并将所采集的第二图像发送至处理器，处理器能够根据接收到的第一图像、第二图像和第一图像采集装置31与第二图像采集装置32之间的距离L3计算3D显示装置与观看者5之间的距离L1。

具体的，光栅2位于显示面板1的出光侧(即前置光栅结构)，相应第一图像采集装置31和第二图像采集装置32与光栅2位于同一平面。处理器能够根据接收到的第一图像和第二图像计算出第一图像采集装置31和第二图像采集装置32与观看者5之间的视差α，并根据第一图像采集装置31和第二图像采集装置32与观看者5之间的视差α与第一图像采集装置31和第二图像采集装置32之间的距离L3计算观看者5与第一图像采集装置31和第二图像采集装置32的成像面(即光栅2远离显示面板1的表面)之间的距离。在3D显示装置为前置光栅结构的情况下，观看者5与3D显示装置之间的距离L1为观看者5与光栅2远离显示面板1的表面之间的距离。所述距离检测单元3的测距误差较小，相应得到的观看者5与3D显示装置之间的距离L1的精度较高。

需要说明的是，光栅2也可以位于显示面板1与出光侧相对的一侧(即后置光栅结构)，相应第一图像采集装置31、第二图像采集装置32和显示面板1位于同一平面。处理器能够根据接收到的第一图像、第二图像和第一图像采集装置31与第二图像采集装置32之间的距离L3计算观看者5与显示面板1的出光侧表面之间的距离。在3D显示装置为后置光栅结构的情况下，观看者5与3D显示装置之间的距离L1为观看者5与显示面板1的出光侧表面之间的距离。

本发明实施例是以第一图像采集装置31和第二图像采集装置32分别设置在显示面板1相对的两个边缘为例进行说明的。当然，第一图像采集装置31和第二图像采集装置32分别设置在显示面板相邻的两个边缘，或者，第一图像采集装置31和第二图像采集装置32均设置在显示面板1的一个边缘也是可行的。

需要说明的是，距离检测单元3也可以为激光测距装置，但是，激光测距的方式相比于视差测距的方式的测距误差较大，相应使得到的观看者5与3D显示装置之间距离L1的精度较低。

优选的，第一图像采集装置31具体用于，当观看者5的位置发生改变时，从第一角度采集观看者5的第一图像，第二图像采集装置32具体用于，当观看者5的位置发生改变时，从第二角度采集观看者5的第二图像。

具体的，距离检测单元3判断观看者5的位置是否发生改变，若观看者5的位置发生改变，则控制第一图像采集装置31从第一角度采集观看者5的第一图像，并控制第二图像采集装置32从第二角度采集观看者5的第二图像。这样，当观看者5的位置未发生改变时，第一图像采集装置31和第二图像采集装置32均不需要采集观看者5的图像(即不需要工作)，相应可以降低3D显示装置的功耗，也可以减少处理器所需要处理的数据。

需要说明的是，第一图像采集装置31和第二图像采集装置32周期采集观看者5的第一图像和第二图像也是可行的。但是，周期检测观看者5图像的方式使第一图像采集装置31和第二图像采集装置32的耗电量较大，以及使处理器所需要处理的数据量较大，相应增加3D显示装置的功耗和处理器的处理速度。

如图1所示，伸缩单元4可以位于显示面板1的周边区域。具体的，伸缩单元4邻近显示面板1和光栅2的边缘设置，这样，伸缩单元4不占用3D显示装置的显示区域，相应不会影响3D显示装置的3D显示效果。

需要说明的是，如图2所示，伸缩单元4的至少部分区域位于显示面板1的显示区域也是可行的，相应伸缩单元4的材料选用透明材料，以避免影响3D显示装置的3D显示效果。优选的，伸缩单元4的大小和形状与显示面板1的大小和形状相同，也就是说，伸缩单元4的大小和形状与显示面板1和光栅2的大小和形状相同，这样，可以提高显示面板1和光栅2之间不同位置的距离的均一性，相应可以更佳提高3D显示装置的3D显示效果。

以下结合图1和图2对伸缩单元4的两种优选结构进行详细的描述。

如图1所示，伸缩单元4可以包括层叠设置的第一电极层41、第二电极层42和第一伸缩层43，第一电极层41邻近显示面板1，第二电极层42邻近光栅2，第一伸缩层43设置于第一电极层41和第二电极层42之间，第一伸缩层43由电致伸缩材料制成。控制单元具体用于，根据距离检测单元3检测的距离L1生成第一电信号和第二电信号，并将第一电信号加载在第一电极层41上，将第二电信号加载在第二电极层42上，以利用第一电信号和第二电信号产生的电场控制第一伸缩层43在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上伸长或缩短。

具体的，第一电信号和第二电信号均为电压信号，且第一电信号的电压与第二电信号的电压不同，相应第一电信号和第二电信号之间能够产生电场。电致伸缩材料可以包括丙烯酸酯类、硅橡胶类、聚氨酯类材料或类似陶瓷的多晶材料，上述材料能够在电场的作用下产生形变，相应由上述电致伸缩材料构成的第一伸缩层43能够在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上伸长或缩短(即第一伸缩层43的厚度能够发生变化)，以使伸缩单元4的整体厚度发生变化。

根据电致伸缩材料的材料特性，第一伸缩层43的厚度可以与电场的强度成正比，也可以与电场的强度成反比。本发明实施例是以第一伸缩层43的厚度与电场的强度成正比为例进行说明的，当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变大时，控制单元生成的第一电信号的电压和第二电信号的电压的差值变大，相应第一电极层41和第二电极层42之间的电场强度变大，以使第一伸缩层43在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上伸长，以增加伸缩单元4的整体厚度。当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变小时，控制单元生成的第一电信号的电压和第二电信号的电压的差值变小，相应第一电极层41和第二电极层42之间的电场强度变小，以使第一伸缩层43在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上缩短，以减小伸缩单元4的整体厚度。

需要说明的是，第一伸缩层43的厚度与电场的强度成反比也是可行的，相应当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变大时，控制单元生成的第一电信号的电压和第二电信号的电压的差值变小，相应第一电极层41和第二电极层42之间的电场强度变小，以使第一伸缩层43在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上伸长，以增加伸缩单元4的整体厚度。当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变小时，控制单元生成的第一电信号的电压和第二电信号的电压的差值变大，相应第一电极层41和第二电极层42之间的电场强度变大，以使第一伸缩层43在垂直于第一电极层41和第二电极层42的方向上缩短，以减小伸缩单元4的整体厚度。

还需要说明的是，本发明实施例未对第一电信号的电压和第二电信号的电压之间的大小关系进行限定，第一电信号的电压大于第二电信号的电压，或者，第一电信号的电压小于第二电信号的电压均是可行的。

第一电极层41和第二电极层42的材料可以采用透明材料，例如，氧化铟锡、氧化锌、石墨烯、纳米银或碳纳米管。上述材料具有较好的透明性，可以进一步保证3D显示图像的亮度。

伸缩单元4的另一种优选结构，如图2所示，伸缩单元4可以包括层叠设置的第三电极层44和第二伸缩层45，第二伸缩层45的材料为磁致伸缩材料。控制单元具体用于，根据距离检测单元3检测的距离L1生成第三电信号，并将第三电信号加载在第三电极层44上，以利用第三电信号产生的磁场控制第二伸缩层45在垂直于第三电极层44的方向上伸长或缩短，其中，第三电信号为交流电信号。

具体的，第三电极层44邻近光栅2设置，第二伸缩层45邻近显示面板1设置，第三电信号为交变电流信号。磁致伸缩材料可以包括镍基合金、铁基合金或铁氧体材料等，上述材料能够在磁场的作用下产生形变，相应由上述磁致伸缩材料构成的第二伸缩层45能够在垂直于第三电极层44的方向上伸长或缩短(即第二伸缩层45的厚度能够发生变化)，以使伸缩单元4的整体厚度发生变化。

根据磁致伸缩材料的材料特性，第二伸缩层45的厚度可以与磁场的强度成正比，也可以与磁场的强度成反比。本发明实施例是以第二伸缩层45的厚度与磁场的强度成正比为例进行说明的，当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变大时，控制单元生成的第三电信号的电流变大，相应第三电极层44周边的磁场强度变大，以使第二伸缩层45在垂直于第三电极层44的方向上伸长，以增加伸缩单元4的整体厚度。当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变小时，控制单元生成的第三电信号的电流变小，相应第三电极层44周边的磁场强度变小，以使第二伸缩层45在垂直于第三电极层44的方向上缩短，以减小伸缩单元4的整体厚度。

需要说明的是，第二伸缩层45的厚度与磁场的强度成反比也是可行的，相应当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变大时，控制单元生成的第三电信号的电流变小，相应第三电极层44周边的磁场强度变小，以使第二伸缩层45在垂直于第三电极层44方向上伸长，以增加伸缩单元4的整体厚度。当观看者5与3D显示装置之间的距离L1变小时，控制单元生成的第三电信号的电流变大，相应第三电极层44周边的磁场强度变大，以使第二伸缩层45在垂直于第三电极层44方向上缩短，以减小伸缩单元4的整体厚度。

还需要说明的是，第三电极层44邻近显示面板1设置，第二伸缩层45邻近光栅2设置也是可行的。

第三电极层44的材料可以采用透明材料，例如，氧化铟锡、氧化锌、石墨烯、纳米银或碳纳米管。上述材料具有较好的透明性，可以进一步保证3D显示图像的亮度。

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3D显示装置，包括显示面板和光栅，其特征在于，还包括距离检测单元、控制单元和用于连接所述光栅和所述显示面板的伸缩单元，所述伸缩单元位于所述显示面板和所述光栅之间，所述距离检测单元用于检测所述3D显示装置与观看者之间的距离，所述控制单元用于根据所述距离检测单元检测的距离控制所述伸缩单元伸长或缩短。

2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述距离检测单元包括第一图像采集装置、第二图像采集装置和处理器，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述3D显示装置的出光侧位于同一平面；

所述第一图像采集装置用于从第一角度采集观看者的第一图像，所述第二图像采集装置用于从第二角度采集观看者的第二图像，所述处理器用于根据所述第一图像、所述第二图像和所述第一图像采集装置与所述第二图像采集装置之间的距离计算所述3D显示装置与观看者之间的距离。

3.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一图像采集装置具体用于，当观看者的位置发生改变时，从第一角度采集观看者的第一图像；所述第二图像采集装置具体用于，当观看者的位置发生改变时，从第二角度采集观看者的第二图像。

4.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述光栅位于所述显示面板的出光侧，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述光栅位于同一平面。

5.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述光栅位于所述显示面板与出光侧相对的一侧，所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述显示面板位于同一平面。

6.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述伸缩单元位于所述显示面板的周边区域。

7.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述伸缩单元的至少部分区域位于所述显示面板的显示区域；所述伸缩单元的材料为透明材料。

8.根据权利要求7所述的3D显示装置，其特征在于，所述伸缩单元的大小和形状与所述显示面板的大小和形状相同。

9.根据权利要求1-8任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述伸缩单元包括层叠设置的第一电极层、第二电极层和由电致伸缩材料制成的第一伸缩层，所述第一电极层邻近所述显示面板，所述第二电极层邻近所述光栅，所述第一伸缩层设置于所述第一电极层和所述第二电极层之间；

所述控制单元具体用于，根据所述距离检测单元检测的距离生成第一电信号和第二电信号，并将所述第一电信号加载在所述第一电极层上，将所述第二电信号加载在第二电极层上，以利用所述第一电信号和所述第二电信号产生的电场控制所述第一伸缩层在垂直于所述第一电极层和所述第二电极层的方向上伸长或缩短。

10.根据权利要求1-8任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述伸缩单元包括层叠设置的第三电极层和第二伸缩层，所述第二伸缩层的材料为磁致伸缩材料；

所述控制单元具体用于，根据所述距离检测单元检测的距离生成第三电信号，并将所述第三电信号加载在所述第三电极层上，以利用所述第三电信号产生的磁场控制所述第二伸缩层在垂直于所述第三电极层的方向上伸长或缩短，其中，所述第三电信号为交流电信号。