CN207799250U

CN207799250U - 一种3d显示器

Info

Publication number: CN207799250U
Application number: CN201820217992.7U
Authority: CN
Inventors: 赵百川; 吕国皎
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-08-31
Anticipated expiration: 2028-02-07

Abstract

本实用新型涉及3D显示技术领域，旨在改善现有技术中图像显示质量不高的问题，提供一种3D显示器。本实用新型提供的3D显示器包括背光源、聚光层、散射层、投射层和液晶显示面板。沿从后至前的方向，背光源、聚光层、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方。背光源上发光单元发出的光通过聚光层、散射层和投射层后被投射到预定方向，液晶显示面板提供与之对应的视差图像，从而液晶显示面板能够在不同的方向上显示不同的视差图像使观看者产生立体视觉。由于本实用新型实施例提供的3D显示器可进行像素的时分复用，因此和传统的光栅3D显示器相比，其可实现高分辨率的3D显示，从而提高图像显示质量。

Description

一种3D显示器

技术领域

本实用新型涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种3D显示器。

背景技术

光栅3D显示器不需要观看者佩戴眼镜或者头盔等任何助视设备就能观看到3D影像。而且由于光栅显示器具有结构简单、造价低廉、性能良好等优点而备受关注。

传统的光栅3D显示器由2D显示面板和光栅组成，2D显示面板用于提供来自同一立体场景的多幅视差图像，而光栅则将这些视差图像在空间方向上进行分开，形成不同的视点。然而，由于光栅通常只在一维方向上实现分光，因此图像的左右分辨率下降而上下分辨率保持不变，分辨率的畸变会导致图像显示质量降低。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种3D显示器，以改善现有技术中图像显示质量不高的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种3D显示器，其包括背光源、聚光层、散射层、投射层和液晶显示面板；

沿由后至前的方向，背光源、聚光层、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方；

聚光层为狭缝光栅或二维聚光层。

在本实用新型的一个实施例中：

上述背光源由点状发光单元构成。

在本实用新型的一个实施例中：

上述二维聚光层为后置微透镜阵列。

在本实用新型的一个实施例中：

上述投射层为前置微透镜阵列。

在本实用新型的一个实施例中：

上述背光源到后置微透镜阵列的距离为l₁，后置微透镜阵列的焦距为f₁，后置微透镜阵列到散射层的距离为l₂，散射层到前置微透镜阵列的距离为l₃，前置微透镜阵列的焦距为f₂，其中：

l₁≥l₂；

l₃＝f₂。

在本实用新型的一个实施例中：

上述二维聚光层为针孔阵列。

在本实用新型的一个实施例中：

上述投射层为针孔阵列。

在本实用新型的一个实施例中：

上述投射层为柱透镜光栅。

在本实用新型的一个实施例中：

上述投射层为狭缝光栅。

在本实用新型的一个实施例中：

上述背光源的发光单元能够进行周期性的扩展。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型的实施例提供的3D显示器，其包括背光源、聚光层、散射层、投射层和液晶显示面板。沿从后至前的方向，背光源、聚光层、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方。背光源上发光单元发出的光通过聚光层、散射层和投射层后被投射到预定方向，液晶显示面板提供与之对应的视差图像，从而液晶显示面板能够在不同的方向上显示不同的视差图像从而使观看者产生立体视觉。由于本实用新型实施例提供的3D显示器可进行像素的时分复用，因此和传统的光栅3D显示器相比，其可实现高分辨率的3D显示，从而提高图像显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型实施例1提供的3D显示器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的3D显示器实现左右视差的原理图；

图3为本实用新型实施例1提供的3D显示器实现上下视差的原理图；

图4为本实用新型实施例1提供的3D显示器设置扩展背光源的整体结构示意图。

图标：010-3D显示器；100-背光源；110-发光单元；111-第一发光单元；112-第二发光单元；113-第三发光单元；114-第四发光单元；121-第一光线；122-第二光线；123-第三光线；124-第四光线；130-扩展背光源；200-后置微透镜阵列；300-散射层；400-前置微透镜阵列；500-液晶显示面板；610-第一左右方向；620-第二左右方向；630-第一上下方向；640-第二上下方向。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型实施例的描述中，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。

本实用新型实施例的附图中，a-b方向表示左右方向，c-d方向表示上下方向，e-f方向表示前后方向。

实施例1

图1为本实施例提供的3D显示器010的整体结构示意图。请参照图1，本实施例提供一种3D显示器010，其包括背光源100、聚光层、散射层300、投射层和液晶显示面板500。沿由后至前的方向，背光源100、聚光层、散射层300和投射层依次设置，液晶显示面板500设置在背光源100前方。当液晶显示面板500设置在背光源100与投射层之间时，形成前置狭缝光栅3D显示器；当液晶显示面板500设置在投射层之前时，则形成后置狭缝光栅3D显示器。在本实施例中，聚光层为二维聚光层。

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实现左右视差的原理图，图3为本实施例提供的3D显示器010实现上下视差的原理图。请结合参照图1、图2和图3，在本实施例中，背光源100设置在最后，用于提供显示用的光能，其由点状发光单元110构成，且其可控制预设位置的发光单元110发光。

进一步的，背光源100可进行周期性的扩展。在生产或使用中，可根据需求设置扩展背光源130(如图4所示)。

在本实施例中，二维聚光层设置在背光源100前，二维聚光层为后置微透镜阵列200，用于将背光源100上发光单元110发出的光线汇聚到散射层300处。将聚光层设置为后置微透镜阵列200，则可以实现同时上下方向以及左右方向的视差。散射层300设置在后置微透镜阵列200前，用于接收后置微透镜阵列200汇聚来的光线，并将其向前散射到任意方向。

需要说明的是，这里并不对二维聚光层进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求将二维聚光层设置为针孔阵列。

具体的，在本实施例中，投射层为前置微透镜阵列400，前置微透镜阵列400设置在散射层300前，用于将散射层300上所散射来的光线投射到预设方向。当背光源100点亮预设发光单元110时，发光单元110发出的光线经过后置微透镜阵列200后，在散射层300上形成一系列亮斑，该亮斑阵列通过前置微透镜阵列400被投射到预设方向。

需要说明的是，这里并不对投射层进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将投射层设置为针孔阵列。

在本实施例中，液晶显示面板500设置在散射层300与前置微透镜阵列400之间，用于提供视差图像。需要说明的，这里并不对液晶显示面板500的位置进行限定，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将液晶显示面板500设置在背光源100前的其他位置，例如，设置在背光源100与聚光层之间、聚光层与散射层300之间或投射层之前。

在本实施例中，背光源100到后置微透镜阵列200的距离为l₁，后置微透镜阵列200的焦距为f₁，后置微透镜阵列200到散射层300的距离为l₂，散射层300到前置微透镜阵列400的距离为l₃，前置微透镜阵列400的焦距为f₂，这些参数满足公式：

l₁≥l₂ (2)

l₃＝f₂ (3)

本实用新型的实施例提供的3D显示器010，当背光源100点亮不同的发光单元110时，发光位置的变化会导致经后置微透镜阵列200汇聚到散射层300上所形成的亮斑阵列位置发生变化，从而经前置微透镜阵列400投射到不同的位置。具体的，如图2所示，当背光源100点亮左右方向上的第一发光单元111和第二发光单元112时，第一发光单元111发出的第一光线121，依次经过后置微透镜阵列200、散射层300和前置微透镜阵列400后被投射到第一左右方向610，第二发光单元112发出的第二光线122依次经过后置微透镜阵列200、散射层300和前置微透镜阵列400后被投射到第二左右方向620；如图3所示，当背光源100点亮上下方向上的第三发光单元113和第四发光单元114时，第三发光单元113发出的第三光线123，依次经过后置微透镜阵列200、散射层300和前置微透镜阵列400后被投射到第一上下方向630，第四发光单元114发出的第四光线124，依次经过后置微透镜阵列200、散射层300和前置微透镜阵列400后被投射到第二上下方向640。当按时序，时分复用地点亮不同的发光单元110时，液晶显示面板500提供与之对应的视差图像，并在相应的视点位置上进行显示，当观看者的左右眼，分别位于对应视点时，可以看到与视点对应的不同的视差图像，从而产生立体感。

综上，本实用新型的实施例提供的3D显示器010将背光源100点亮不同位置的发光单元110时对应的视差图像在不同的视点位置上进行显示。当观看者的左右眼，分别位于对应视点时，可以看到与视点对应的不同的视差图像，从而产生立体感。由于本实用新型的实施例提供的3D显示器010可将整个液晶显示面板500所有像素所提供的视差图像投射到指定方向，因此和传统的基于双目视差的3D显示器相比，其可实现全分辨率的3D显示，图像显示质量高。此外，由于后置微透镜阵列200可将尺寸较大的背光源100的发光单元110阵列利用公式(1)和(2)缩小成像于散射层300，因此散射层300上亮斑移动的间距可以控制在很小的量级，从而经前置微透镜阵列400形成间距很小的视点集合，以便形成连续视差。

实施例2

本实施例也提供了一种3D显示器010。本实施例提供的3D显示器010与实施例1提供的基本相同，不同之处在于形成的视差图像不同。

具体的，在本实施例中，形成的视差图像为左右视差图像，聚光层为狭缝光栅。进一步的，在本实施例中，背光源100由条状发光单元构成，投射层除前置微透镜阵列400和针孔阵列外还可以设置为柱透镜光栅或狭缝光栅。

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

Claims

1.一种3D显示器，其特征在于，包括：

背光源、聚光层、散射层、投射层和液晶显示面板；

沿由后至前的方向，所述背光源、所述聚光层、所述散射层和所述投射层依次设置，所述液晶显示面板设置在所述背光源前方；

所述聚光层为狭缝光栅或二维聚光层。

2.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源由点状发光单元构成。

3.根据权利要求2所述的3D显示器，其特征在于：

所述二维聚光层为后置微透镜阵列。

4.根据权利要求3所述的3D显示器，其特征在于：

所述投射层为前置微透镜阵列。

5.根据权利要求4所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源到所述后置微透镜阵列的距离为l₁，所述后置微透镜阵列的焦距为f₁，所述后置微透镜阵列到所述散射层的距离为l₂，所述散射层到所述前置微透镜阵列的距离为l₃，所述前置微透镜阵列的焦距为f₂，其中：

l₁≥l₂；

l₃＝f₂。

6.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述二维聚光层为针孔阵列。

7.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述投射层为针孔阵列。

8.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述投射层为柱透镜光栅。

9.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述投射层为狭缝光栅。

10.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源的发光单元能够进行周期性的扩展。