CN110456549B - 一种最佳观看距离可调的立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了最佳观看距离可调的立体显示装置。该最佳观看距离可调的立体显示装置由光源阵列、多个聚合物分散液晶板及液晶显示面板组成。光源阵列、聚合物分散液晶板用于构成后置狭缝光栅。液晶显示面板用于提供视差合成图像。后置狭缝光栅可将不同视差图像的像素在水平方向上投射至不同的空间位置，从而形成视点。当人眼分处于不同视点位置时可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。聚合物分散液晶板可在散射和透明两种状态间转换。同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态。因聚合物分散液晶板到的液晶显示面板的距离不同，故可获得不同的最佳观看距离。

Description

一种最佳观看距离可调的立体显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及立体显示技术。

背景技术

3D显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。后置光栅立体显示是立体显示技术的一种重要种类，后置光源可将其前方分属于不同视差图像的像素分别投射于不同的空间方向，从而形成视点。当人眼分别处于不同视点时，左右眼可以分别看到不同的视差图像，从而产生立体视觉。然而由于传统后置光栅立体显示装置其几何结构固定，因此其最佳观看距离无法调节。因此，本发明提出了一种最佳观看距离可调的立体显示装置，该装置能按照实际需要改变最佳观看距离。

发明内容

本发明提出了一种最佳观看距离可调的立体显示装置。附图1为该最佳观看距离可调的立体显示装置的结构示意图。该最佳观看距离可调的立体显示装置由光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板及液晶显示面板组成。光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板及液晶显示面板前后依次排列。

所述光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板用于构成后置狭缝光栅。所述光源阵列中的周期性结构单元均可以向前发射光束，其发射的光束不在传播方向上水平发散。所述第一、第二、第三聚合物分散液晶板可在散射和透明两种状态间转换。同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态。光源阵列投射的光束将投射至处于散射态的聚合物分散液晶板位置，形成水平方向排列的垂向条纹，并向液晶显示面板方向散射，从而构成用于实现后置狭缝光栅结构中的后置光栅。

液晶显示面板用于提供视差合成图像，分属于不同视差图像的像素在液晶显示面板上按列依次排列。

所述光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板构成的后置狭缝光栅，可将属于不同视差图像的像素在水平方向上投射至不同的空间位置，从而形成视点。当人眼分处于不同视点位置时可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

所述最佳观看距离可调的立体显示装置中，处于散射态的聚合物分散液晶板到液晶显示面板的距离为d，液晶显示面板上属于同一视差图像的像素列节距为p，光源阵列周期性结构单元的水平节距为l，最佳观看距离为D。上述参数满足D=pd/(l-p)。

根据上式，所述最佳观看距离可调的立体显示装置中可根据观看者位置选择并使所述对应的聚合物分散液晶板处于散射状态。因第一、第二及第三聚合物分散液晶板到的液晶显示面板的距离d不同，故可获得不同的最佳观看距离D。

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为本发明的结构示意图。

图2为本发明中聚合物分散液晶板的原理示意图。

图3为光源阵列结构单元原理示意图。

图标：010-最佳观看距离可调的立体显示装置；100-光源阵列；210-第一聚合物分散液晶板；220-第二聚合物分散液晶板；230-第三聚合物分散液晶板；300-液晶显示面板；020-聚合物分散液晶板光路；030-光源阵列结构单元；110-光源；120-第一柱透镜；130-第二柱透镜。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

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。

实施例

图1为本实施例提供的最佳观看距离可调的立体显示装置010的结构示意图。图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z表示与x-y平面垂直的方向。请参照图1，本实施例提供一种最佳观看距离可调的立体显示装置010，由光源阵列100、第一聚合物分散液晶板210、第二聚合物分散液晶板220、第三聚合物分散液晶板230及液晶显示面板300组成。光源阵列100、第一聚合物分散液晶板210、第二聚合物分散液晶板220、第三聚合物分散液晶板230及液晶显示面板300前后依次排列。

下面对本实施例提供的最佳观看距离可调的立体显示装置010进行进一步说明。

请参考图1，所述光源阵列100、第一聚合物分散液晶板210、第二聚合物分散液晶板220、第三聚合物分散液晶板230用于构成后置狭缝光栅。具体地，请参考图3，所述光源阵列100中的周期性结构单元由光源110、第一柱透镜120、第二柱透镜130构成。光源110发射的光线可经第一柱透镜120汇聚，其光线汇聚位置到第二柱透镜130的距离等于第二柱透镜130的焦距，因此，光束可经第二柱透镜130后形成不在x方向上发散且仅在y-z平面内传播的光束。所述第一、第二、第三聚合物分散液晶板210~230可在散射和透明两种状态间转换，请参照图2，第一聚合物分散液晶板210与第二、第三聚合物分散液晶板220~230相同，其上下两层聚合物材料上设置有电极，电极之间设置有均匀分布的液晶微粒，可在散射和透明两种状态间进行切换，当在聚合物分散液晶板210的电极上不施加电压时，电极间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率匹配，入射光线被强烈散射；当在电极间施加电压时，液晶微粒的折射率与聚合物的折射率基本匹配，聚合物分散液晶板210呈透明状，入射光不会发生散射。同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态。请参考图1，此时，第二聚合物分散液晶板220处于散射态，第一及第三聚合物分散液晶板210、230处于透明态，由光源阵列100每一周期性结构单元投射的仅在y-z平面内传播光束将在第二聚合物分散液晶板220位置，形成水平方向排列的垂向条纹，并向液晶显示面板300方向散射，从而构成用于实现后置狭缝光栅结构中的后置光栅。

液晶显示面板300用于提供视差合成图像，分属于不同视差图像的像素在液晶显示面板上按列依次排列。请参考图1，液晶显示面板300上按列周期性依次排列了分属于4幅不同视差图像的像素列，后置光栅可将这些像素在水平方向上投射至不同的空间位置，从而形成4个视点。当人眼分处于不同视点位置时可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

所述最佳观看距离可调的立体显示装置010中，第一、第二、第三聚合物分散液晶板210~230到液晶显示面板300的距离d分别为5.2 mm，5 mm，及 4.8 mm ，液晶显示面板300上属于同一视差图像的像素列节距p为1 mm，光源阵列100周期性结构单元的水平节距l为1.01 mm，最佳观看距离为D。上述参数满足D=pd/(l-p)。

根据上式，当第一聚合物分散液晶板210处于散射态时，最佳观看距离D应为520mm；当第二聚合物分散液晶板220处于散射态时，最佳观看距离D应为500 mm；当第三聚合物分散液晶板230处于散射态时，最佳观看距离D应为480 mm。

综上所述，所述最佳观看距离可调的立体显示装置010中可根据观看者位置选择并使所述对应的聚合物分散液晶板处于散射状态，并有效调节最佳观看距离。

Claims (2)

1. 一种最佳观看距离可调的立体显示装置，其特征在于：该最佳观看距离可调的立体显示装置由光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板及液晶显示面板组成，光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板及液晶显示面板前后依次排列， 所述光源阵列中的周期性结构单元均可以向前发射光束，其发射的光束不在传播方向上水平发散，所述第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板及第三聚合物分散液晶板可在散射和透明两种状态间转换，同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态，光源阵列投射的光束将投射至处于散射态的聚合物分散液晶板位置，形成水平方向排列的垂向条纹，并向液晶显示面板方向散射，从而构成用于实现后置狭缝光栅结构中的后置光栅， 液晶显示面板用于提供视差合成图像，分属于不同视差图像的像素在液晶显示面板上按列依次排列， 所述光源阵列、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板、第三聚合物分散液晶板构成的后置狭缝光栅，可将属于不同视差图像的像素在水平方向上投射至不同的空间位置，从而形成视点，当人眼分处于不同视点位置时可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉；处于散射态的聚合物分散液晶板到液晶显示面板的距离为d，液晶显示面板上属于同一视差图像的像素列节距为p，光源阵列周期性结构单元的水平节距为l，最佳观看距离为D，上述参数满足D=pd/(l-p)；光源阵列中的周期性结构单元由光源及柱透镜组合构成。

2.如权利要求1所述的一种最佳观看距离可调的立体显示装置，其特征在于：聚合物分散液晶板的数量可以增减。