CN108196376A

CN108196376A - 一种3d显示器

Info

Publication number: CN108196376A
Application number: CN201810058489.6A
Authority: CN
Inventors: 吕国皎
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2018-06-22

Abstract

本发明涉及3D显示技术领域，旨在改善现有技术中3D显示器图像显示质量不高的问题，提供一种3D显示器。本发明提供的3D显示器包括2D显示面板、光偏振态调制层和光偏振态解调分光层，光偏振态调制层设置在2D显示面板与光偏振态解调分光层之间。光偏振态调制层将2D显示面板的像素发出的光调制成具有预设偏振方向的第二偏振光，光偏振态解调分光层将第二偏振光分光为具有不同灰度的第三偏振光和第四偏振光，左右眼分别看到灰度不同第三偏振光和第四偏振光，从而产生立体感，与传统光栅3D显示器相比，3D像素提升了一倍，从而提高了3D显示器的图像显示质量。

Description

一种3D显示器

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种3D显示器。

背景技术

基于狭缝光栅或柱透镜光栅的3D显示器是无需任何助视设备的3D显示器。它通过狭缝光栅的遮挡或柱透镜光栅的折射作用，将2D显示面板上不同区域的像素投射到不同的空间方向上，从而实现3D显示。基于狭缝光栅或柱透镜光栅的3D显示器相对于其它3D显示器，其成本较低，因此便于制造与推广。

基于狭缝光栅或柱透镜光栅的3D显示器由2D显示面板和分光光栅组成，分光光栅可以是狭缝光栅也可以是柱透镜光栅。2D显示面板用于提供来自同一立体场景的多幅视差图像，狭缝光栅利用光的遮挡作用，而柱透镜光栅利用对于光的折射作用，将这些视差图像在空间方向上进行分开，形成不同的视点。当观看者双眼分别处于不同的视点时，就能够观看到对应的视差图像，从而实现立体感观。然而，由于狭缝光栅和柱透镜光栅通常只在一维方向上实现分光，因此图像的水平分辨率下降而垂直分辨率保持不变，分辨率的畸变会导致图像显示质量降低。

发明内容

本发明旨在提供一种3D显示器，以改善现有的3D显示器图像显示质量不高的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种3D显示器，其包括2D显示面板；设置在2D显示面板前的光偏振态调制层；以及设置在光偏振态调制层前的光偏振态解调分光层；其中，光偏振态调制层用于将2D显示面板的像素发出的光调制成具有预设偏振方向的第二偏振光，光偏振态解调分光层用于将第二偏振光分光成具有不同灰度的第三偏振光和第四偏振光。

在本发明的一个实施例中：

上述光偏振态解调分光层由第一偏振片与第二偏振片交替排列形成，第一偏振片与第二偏振片的偏振方向不同。

在本发明的一个实施例中：

上述第一偏振片与所述第二偏振片的偏振方向正交。

在本发明的一个实施例中：

上述光偏振态调制层由多个调制单元排列组成，调制单元节距与2D显示面板的像素节距相同。

在本发明的一个实施例中：

上述调制单元与像素一一相对设置。

在本发明的一个实施例中：

上述2D显示面板与光偏振态调制层紧贴设置，光偏振态调制层的调制单元节距p₁，光偏振态解调分光层的单元节距p₂，光偏振态调制层到光偏振态解调分光层的距离l₁，最佳观看距离l₂,视点个数n，且n为偶数,这些参数满足关系式

在本发明的一个实施例中：

上述光偏振态调制层包括起偏器和液晶面板，起偏器设置在2D显示面板与液晶面板之间。

光偏振态解调分光层还包括狭缝光栅或柱透镜光栅，用于使所述3D显示器产生多个视点。

在本发明的一个实施例中：

上述3D显示器还包括设置在所述2D显示面板上的RGB滤色片。

本发明实施例的有益效果是：

本发明的实施例提供的3D显示器包括2D显示面板、光偏振态调制层和光偏振态解调分光层，光偏振态调制层设置在2D显示面板与光偏振态解调分光层之间。光偏振态调制层将2D显示面板的像素发出的光调制成具有预设偏振方向的第二偏振光，光偏振态解调分光层将第二偏振光分光为具有不同灰度的第三偏振光和第四偏振光，左右眼分别看到灰度不同第三偏振光和第四偏振光，从而产生立体感，与传统光栅3D显示器相比，3D像素提升了一倍，从而提高了3D显示器的图像显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的3D显示器的结构原理图；

图2为本发明实施例1提供的3D显示器中光偏振态调制层的结构原理图；

图3为本发明实施例2提供的3D显示器的结构原理图；

图4为本发明实施例2提供的3D显示器的结构图。

图标：010-3D显示器；100-2D显示面板；110-像素；200-光偏振态调制层；210-起偏器；220-液晶面板；230-调制单元；300-光偏振态解调分光层；310-第一偏振片；320-第二偏振片；410-第一偏振光；420-第二偏振光；430-第三偏振光；440-第四偏振光；500-视点；610-狭缝光栅挡光条；620-柱透镜。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

图1为本实施例提供的3D显示器010的结构原理图。请参照图1，本实施例提供一种3D显示器010，其包括依次排列设置的2D显示面板100、光偏振态调制层200和光偏振态解调分光层300。2D显示面板100的像素110发出的光经过光偏振态调制层200被调制成具有预设方向的第二偏振光420，第二偏振光420经过光偏振态解调分光层300被分光成具有不同灰度的第三偏振光430和第四偏振光440。

下面对本实施例提供的3D显示器010进行进一步说明：

图2为本实施例提供的3D显示器010中光偏振态调制层200的结构原理图。请结合参照图1和图2，在本实施例中，2D显示面板100由多个像素110排列构成，用于提供灰度为cei l((a+b)/2)的合成视差图像。光偏振态调制层200包括起偏器210和液晶面板220，起偏器210设置在2D显示面板100与液晶面板220之间。由于起偏器210可以获得特定方向的偏振光，2D显示面板100上像素110发出的光经过起偏器210后得到第一偏振光410，其偏振方向与液晶面板220上的液晶盒取向矢(图中未示出)的方向一致。第一偏振光410进入液晶面板220后，由于液晶面板220的光波导作用，第一偏振光410的偏振方向将会发生改变(如图2所示)，获得第二偏振光420。由于液晶面板220的光波导作用对偏振方向的改变量θ取决于电压的大小，因此，可以通过控制电压大小得到具有预设偏振方向的第二偏振光420。第二偏振光420在相应的正交偏振方向上的分量的灰度分别为a/2和b/2。

进一步的，2D显示面板100的像素110节距与光偏振态调制层200的调制单元230节距相同，且像素110与调制单元230一一相对设置，使得2D显示面板100上的每一像素110发出的光都能在经过光偏振态调制层200上对应的调制单元230后获得相应的预设偏振方向。

在本实施例中，光偏振态解调分光层300由第一偏振片310和第二偏振片320交替排列构成，第一偏振片310的偏振方向与第二偏振片320的偏振方向正交。同一像素110发出的光线，在经过第一偏振片310后会获得与第一偏振片310偏振方向相同的第三偏振光430，第三偏振光430的灰度为a/2；经过第二偏振片320后会获得与第二偏振片320偏振方向相同的第四偏振光440，第四偏振光440的灰度为b/2。由于第三偏振光430与第四偏振光440的灰度不同，因此3D显示器010在两个视点500处形成的图像的灰度也不同。当人的左右眼分别位于两个视点500处时，由于可以看到灰度不同的视差图像，从而产生立体感。由于同一像素110发出的光线经过光偏振态解调分光层300后同时得到了第三偏振光430和第四偏振光440，因此与传统的光栅3D显示器相比，能够将3D像素的数目提升一倍。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，采用其他装置获得灰度不同第三偏振光430和第四偏振光440，例如尼科尔棱镜。

具体的，在本实施例中，第三偏振光430的灰度a/2＝128，第四偏振光440的灰度b/2＝128，则2D显示面板100相应像素110提供的光线的灰度ceil((a+b)/2)＝255，灰度为255的光线经过光偏振态调制层200上相应的调制单元230被调制成偏振方向为与第一偏振片310的偏振方向夹角为45°的第二偏振光420，当第二偏振光420经过第一偏振片310后，形成偏振方向与第一偏振片310相同、灰度为128的第三偏振光430；当第二偏振光420经过第二偏振片320后，形成偏振方向与第二偏振片320相同、灰度为128的第四偏振光440。

需要说明的，在本实施例中，第一偏振片310与第二偏振片320的偏振方向正交，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求设置第一偏振片310与第二偏振片320的偏振方向之间的关系，保证第三偏振光430与第四偏振光440的灰度不同即可。

请参照图1，在本实施例中，光偏振态调制层200紧贴2D显示面板100设置，因此光偏振态调制层200与2D显示面板100之间的距离可忽略不计。光偏振态调制层200的调制单元230节距p₁，光偏振态解调分光层300的单元节距p₂，光偏振态调制层200到光偏振态解调分光层300的距离l₁，最佳观看距离l₂,视点500个数n，且n为偶数,这些参数满足关系式1：具体的，在本实施例中，光偏振态调制层200到光偏振态解调分光层300的距离l₁＝2.35mm，光偏振态调制层200的调制单元230节距p₁＝0.255mm，光偏振态解调分光层300单元节距p₂＝0.254005mm，最佳观看距离l₂＝600mm，视点500个数n＝2，满足关系式1。当左右眼分别位于光偏振态解调分光层300前600mm远的两个视点500处时，可以分别看到灰度不同的两幅图像，从而产生立体感。

进一步的，可以为2D显示面板100的每个像素110添加RGB滤色片，使形成的3D图像为彩色，提高观赏性。

本发明的实施例中提供的3D显示器010，通过液晶面板220的光波导作用形成具有特定偏振方向的第二偏振光420，第二偏振光420穿过第一偏振片310得到灰度为a的第三偏振光430，穿过第二偏振片320得到灰度为b的第四偏振光440，第三偏振光430与第四偏振光440的灰度不同使3D显示器010的两个视点500处的图像的灰度不同。由于两个视点500处的图像的灰度不同，当人的左右眼分别看到3D显示器010的两个视点500处的图像时，会产生立体感。通过第一偏振片310和第二偏振片320的分光作用，实现了在二维方向上同时分光，避免了只能实现在一维方向上分光，图像的水平分辨率下降而垂直分辨率保持不变，导致的图像显示质量降低的问题。而且同一像素110发出的光线经过光偏振态解调分光层300后同时得到了第三偏振光430和第四偏振光440，因此与传统的光栅3D显示器010相比，能够将3D像素的数目提升一倍，进一步提高了3D显示器010的图像显示质量。

实施例2

本实施例也提供了一种3D显示器010，本实施例是在实施例1的技术方案的基础上的进一步改进，实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例，实施例1已记载的技术方案不再重复描述。

图3为本实施例提供的3D显示器010的结构原理图。请参照图3，具体的，本实施例与实施例1的区别在于，形成的视点500数量不同。在本实施例中，3D显示器010还包括狭缝光栅。狭缝光栅为设置在光偏振态解调分光层300的狭缝光栅挡光条610，狭缝光栅挡光条610设置在第一偏振片310和第二偏振片320之间，将光偏振态解调分光层300上的部分位置挡住，形成了狭缝分光，从而可以形成多个视点500，具体的，在本实施例中，形成了四个视点500。可以理解的，在其他具体实施例中，也可以通过在光偏振态解调分光层300前增加柱透镜光栅(如图4所示)，通过柱透镜620的折射产生多个视点500。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种3D显示器，其特征在于，包括：

2D显示面板；

设置在所述2D显示面板前的光偏振态调制层；以及

设置在所述光偏振态调制层前的光偏振态解调分光层；

其中，所述光偏振态调制层用于将所述2D显示面板的像素发出的光调制成具有预设偏振方向的第二偏振光，所述光偏振态解调分光层用于将所述第二偏振光分光成具有不同灰度的第三偏振光和第四偏振光。

2.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光偏振态解调分光层由第一偏振片与第二偏振片交替排列形成，所述第一偏振片与所述第二偏振片的偏振方向不同。

3.根据权利要求2所述的3D显示器，其特征在于：

所述第一偏振片与所述第二偏振片的偏振方向正交。

4.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光偏振态调制层由多个调制单元排列组成，所述调制单元节距与所述2D显示面板的像素节距相同。

5.根据权利要求4所述的3D显示器，其特征在于：

所述调制单元与所述像素一一相对设置。

6.根据权利要求4所述的3D显示器，其特征在于：

所述2D显示面板与所述光偏振态调制层紧贴设置，所述光偏振态调制层的调制单元节距p₁，所述光偏振态解调分光层的单元节距p₂，所述光偏振态调制层到所述光偏振态解调分光层的距离l₁，最佳观看距离l₂,视点个数n，且n为偶数,这些参数满足关系式

7.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光偏振态调制层包括起偏器和液晶面板，所述起偏器设置在所述2D显示面板与所述液晶面板之间。

8.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光偏振态解调分光层还包括狭缝光栅或柱透镜光栅，用于使所述3D显示器产生多个视点。

9.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述3D显示器还包括设置在所述2D显示面板上的RGB滤色片。