CN113050294B - 一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

为解决传统立体显示器存在彩色摩尔条纹且串扰较大的问题，本发明提出了一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置。该无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置由从后至前排列的彩色光源组阵列、透明液晶显示面板、散射层及狭缝光栅组成；彩色光源组包含红、绿、蓝三种颜色的光源；三色光源可分别将透明液晶显示面板上构成像素的红、绿及蓝色子像素投射至散射层上同一位置，从而形成一个新建像素；新建像素上，三种颜色发生重叠，从而消除彩色摩尔条纹；分属于不同视差图像的新建像素可由狭缝光栅分别投射至不同的视点位置，狭缝光栅挡光条尺寸按照新建像素间距设计，其能降低串扰。人眼在不同的视点位置可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

Description

一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置
技术领域
本发明属于立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置。
背景技术
立体显示装置通常由2D显示面板及分光元件耦合而成，分光元件通常为狭缝光栅、柱透镜光栅、透镜阵列等。传统2D显示面板像素由红绿蓝三种颜色的子像素构成，且三种颜色的子像素位置并不重叠。因2D显示面板与分光元件组合成立体显示装置后，观看者通过分光元件仅能看到2D显示上部分的像素区域，且因三种颜色的子像素位置并不重叠，因此当显示屏某区域内所看到的某种颜色的子像素较多时，则该区域内图像整体偏向该子像素颜色。因分光元件和子像素排列的周期性结构，这种向某种颜色偏色的现象在空间中也存在周期性分布，从而导致彩色摩尔条纹。为解决上述问题，本发明提出了一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置。该装置通过投射三种颜色的子像素至同一空间位置，从而形成新建像素。因新建像素中三种颜色位置重合，在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成，因此人眼通过光栅狭缝看到任意新建像素时，无论其看到该新建像素的哪个部分，其均不会偏向于某一子像素的颜色，从而其可以消除彩色摩尔条纹。同时由于投射形成的各个新建像素之间存在间距，其可配合狭缝光栅实现低串扰立体显示。
发明内容
为解决传统立体显示器存在彩色摩尔条纹的问题，本发明提出了一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置。
该无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置由彩色光源组阵列、透明液晶显示面板、散射层及狭缝光栅组成。彩色光源组阵列、透明液晶显示面板、散射层及狭缝光栅从后至前依次放置。
彩色光源组阵列由彩色光源组在一维方向上排列而成。彩色光源组包含红、绿、蓝三种颜色的光源。
透明液晶显示面板上的像素由红、绿、蓝三种颜色的子像素构成。
彩色光源组中，不同颜色光源之间的间距为W2，彩色光源组到透明液晶显示面板之间的距离为D1，透明液晶显示面板到散射层的距离为D2，透明液晶显示面板上构成同一像素不同颜色的子像素其节距为S1，上述参数满足：W2=S1×(D1+D2)/D2。当如上所述的参数满足W2=S1×(D1+D2)/D2时，由相似三角形几何关系，红色光源、绿色光源及蓝色光源将必然分别将红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素投射到散射层上同一位置，从而使红、绿、蓝三种颜色发生重叠，进而构成一个新建像素。根据上述投射关系，新建像素之间存在无新建像素的间距区域。
因新建像素中红绿蓝三种颜色重叠，其在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成，因此人眼通过光栅狭缝看到任意新建像素时，无论其看到该新建像素的哪个部分，其均不会偏向于某一子像素的颜色，从而其可以消除彩色摩尔条纹。
需要进一步说明的是，由于液晶显示中，子像素上覆盖有彩色滤光片，因此，某一颜色的子像素不会被其他颜色的光源进行投射。
设散射层上所形成的新建像素节距为P1，P1=3S1× (D1+D2)/D1。
具体的，为使得散射层上形成的相邻新建像素分别属于不同的视差图像，设彩色光源组阵列中各彩色光源组的节距为W1，立体显示器的视点数目（即视差图像的数目）为N，则有W1=3N×W2。
进一步的，散射层向前散射光线，光线经由狭缝光栅投射至视点位置。具体的，分属于不同视差图像的新建像素可由狭缝光栅分别投射至不同的视点位置。人眼在不同的视点位置可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
具体的，设狭缝光栅的狭缝节距为P2，散射层到狭缝光栅的距离为D3，最佳观看距离为D4，则有P2=N×P1×D4/(D3+D4)。
具体的，为降低最佳观看距离上的串扰，以实现低串扰立体显示，设散射层上各新建像素之间的间距为W3，狭缝光栅周期内的挡光条宽度为W4，则有W4≥P2－N×W3×D4/(D3+D4)。当狭缝光栅周期内的挡光条宽度满足上述条件时，在最佳观看距离上任意位置，人眼都无法同时看到属于不同视差图像的新建像素，从而有效降低串扰。
综上所述，本发明可以通过将构成像素的红、绿、蓝三种颜色的子像素投射到散射层上同一位置从而形成新建像素，新建像素在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成，因此人眼通过光栅狭缝看到任意新建像素时，无论其看到该新建像素的哪个部分，其均不会偏向于某一子像素的颜色，从而其可以消除彩色摩尔条纹；此外，本发明可以利用新建像素之间存在间距的特性，设置合适的狭缝光栅挡光条宽度，从而消除最佳观看距离上的串扰。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图标：100-彩色光源组；200-透明液晶显示面板；300-散射层；400-狭缝光栅；101-红色光源；102-绿色光源；103-蓝色光源；201-红色子像素；202-绿色子像素；203-蓝色子像素；301-第一视差图像新建像素；302-第二视差图像新建像素；501-第一视点；502-第二视点。
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
图1为本实施例提供的无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置的结构原理示意图。该无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置其能提供两个视点，两个视点分别为第一视点501，第二视点502。该无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置由彩色光源组阵列、透明液晶显示面板200、散射层300及狭缝光栅400组成。彩色光源组阵列、透明液晶显示面板200、散射层300及狭缝光栅400从后至前依次放置。
彩色光源组阵列由彩色光源组100在一维方向上排列而成。彩色光源组100包含红、绿、蓝三种颜色的光源，分别为红色光源101，绿色光源102及蓝色光源103。
透明液晶显示面板200上的像素由红、绿、蓝三种颜色的子像素构成，分别为红色子像素201、绿色子像素202、蓝色子像素203。
彩色光源组100中，不同颜色光源之间的间距W2为1.502 mm，彩色光源组100到透明液晶显示面板200之间的距离D1为50 mm，透明液晶显示面板200到散射层300的距离D2为3mm，透明液晶显示面板200上构成同一像素不同颜色的子像素其节距S1为0.085 mm，上述参数满足：W2=S1×(D1+D2)/D2；由相似三角形几何关系，红色光源101、绿色光源102及蓝色光源103将必然分别将红色子像素201、绿色子像素202和蓝色子像素203投射到散射层上同一位置，从而使红、绿、蓝三种颜色发生重叠，进而构成一个新建像素。根据上述投射关系，新建像素之间存在无新建像素的间距区域。
因新建像素中红绿蓝三种颜色重叠，其在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成，因此人眼通过光栅狭缝看到任意新建像素时，无论其看到该新建像素的哪个部分，其均不会偏向于某一子像素的颜色，从而其可以消除彩色摩尔条纹。
需要进一步说明的是，由于液晶显示中，子像素上覆盖有彩色滤光片，因此，某一颜色的子像素不会被其他颜色的光源进行投射。
散射层300上所形成的新建像素节距P1为0.270 mm，P1=3S1× (D1+D2)/D1。
具体的，为使得散射层300上形成的相邻新建像素分别属于不同的视差图像，彩色光源组阵列中各彩色光源组100的节距W1为9.01 mm，本实施例中的视点数目（即视差图像的数目）N为2，则有W1=6W2，其满足W1=3N×W2。因此，透明液晶显示面板200上属于第一视差图像的子像素被投射后，形成第一视差图像新建像素301，其投射过程由图1中的虚线光线表述；属于第二视差图像的子像素被投射后，形成第二视差图像新建像素302，其投射过程由图1中的实线光线表述。
进一步的，散射层300向前散射光线，光线经由狭缝光栅400投射至视点位置。具体的，第一视差图像新建像素301被狭缝光栅400投射至第一视点501；第二视差图像新建像素302被狭缝光栅400投射至第二视点502。人眼在第一视点501位置可以看到第一视差图像；在第二视点502位置可以看到第二视差图像，从而产生立体视觉。
狭缝光栅的狭缝节距P2为0.536 mm，散射层到狭缝光栅的距离D3为5 mm，最佳观看距离D4为600 mm，其满足P2=N×P1×D4/(D3+D4)。
具体的，为降低最佳观看距离上的串扰，以实现低串扰立体显示，散射层300上各新建像素之间的间距W3为0.124 mm，狭缝光栅400周期内的挡光条宽度W4为0.3 mm，其满足W4≥P2－N×W3×D4/(D3+D4)。因此，在最佳观看距离上任意位置，人眼都无法同时看到属于不同视差图像的新建像素，从而有效降低串扰。
综上所述，本发明可以通过将构成像素的红、绿、蓝三种颜色的子像素投射到散射层300上同一位置从而形成新建像素，新建像素在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成，因此人眼通过光栅狭缝看到任意新建像素时，无论其看到该新建像素的哪个部分，其均不会偏向于某一子像素的颜色，从而其可以消除彩色摩尔条纹；此外，本发明可以利用新建像素之间存在间距的特性，设置合适的狭缝光栅400挡光条宽度，从而消除最佳观看距离上的串扰。

Claims (5)

1.一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置，其特征在于：该无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置由彩色光源组阵列、透明液晶显示面板、散射层及狭缝光栅组成；彩色光源组阵列、透明液晶显示面板、散射层及狭缝光栅从后至前依次放置；彩色光源组阵列由彩色光源组在一维方向上排列而成；彩色光源组包含红、绿、蓝三种颜色的光源；透明液晶显示面板上的像素由红、绿、蓝三种颜色的子像素构成；彩色光源组阵列中的各个彩色光源组中，红色光源、绿色光源及蓝色光源分别将透明液晶显示面板上构成一个像素的红色子像素、绿色子像素及蓝色子像素投射至散射层上同一位置，从而形成一个新建像素；新建像素中红绿蓝三种颜色完全重叠，其在空间上不再由红、绿、蓝子像素排列构成；新建像素之间存在无新建像素的间距区域；分属于不同视差图像的新建像素由狭缝光栅分别投射至不同的视点位置。
2.如权利要求1所述的一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置，其特征在于：设彩色光源组中，不同颜色光源之间的间距为W2，彩色光源组到透明液晶显示面板之间的距离为D1，透明液晶显示面板到散射层的距离为D2，透明液晶显示面板上构成同一像素不同颜色的子像素其节距为S1，上述参数满足：W2=S1×(D1+D2)/D2；设散射层上所形成的新建像素节距为P1，P1=3S1× (D1+D2)/D1。
3.如权利要求2所述的一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置，其特征在于：设彩色光源组阵列中各彩色光源组的节距为W1，立体显示器的视点数目为N，即视差图像的数目为N，则有W1=3N×W2。
4.如权利要求3所述的一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置，其特征在于：设狭缝光栅的狭缝节距为P2，散射层到狭缝光栅的距离为D3，最佳观看距离为D4，则有P2=N×P1×D4/(D3+D4)。
5.如权利要求4所述的一种无彩色摩尔条纹的低串扰立体显示装置，其特征在于：设散射层上各新建像素之间的间距为W3，狭缝光栅周期内的挡光条宽度为W4，则有W4≥P2－N×W3×D4/(D3+D4)。
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