CN210924112U - 多视点全分辨率自由立体显示屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多视点全分辨率自由立体显示屏，包括背光模块、第一偏振片、黑白液晶基板、第二偏振片、平凸柱面透镜阵列板、彩色液晶显示基板、第三偏振片和微控制器模块，背光模块、第一偏振片、黑白液晶基板、偏振片和平凸柱面透镜阵列板依次紧密排列，平凸柱面透镜阵列板具有平板面和凸柱面，凸柱面上具有多个紧挨设置的竖直微柱透镜，竖直微柱透镜的焦点位于平板面上，平板面朝向第二偏振片设置，凸柱面朝向所述彩色液晶显示基板设置，彩色液晶显示基板和第三偏振片紧密排列，本实用新型具有不容易产生串扰、亮度损失较小的优点，同时可以实现两个以上的视点的多视点。

Description

多视点全分辨率自由立体显示屏

技术领域

本实用新型涉及裸眼3D技术领域，特别是涉及一种多视点全分辨率自由立体显示屏。

背景技术

随着显示技术的不断发展以及3D产品的出现，除了传统的佩戴3D眼镜的技术外，还出现了一种不需要佩戴3D眼镜的裸眼式3D技术。现有的裸眼3D技术主要分为空间复用和时间复用两种类型，时分复用3D显示屏是基于时间复用以及现有的定向背光技术的自动立体显示器，但是，现有的定向背光的光源大多采用表面上设置有单元横截面为三角形导光板，经上述导光板折射后的出射光杂散较大，且在折射过程中光的损耗较大，因此容易产生串扰且亮度会有较大损失，此外现有的定向背光的光源由于其导光板的设计只能实现两视点裸眼3D显示。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种不容易产生串扰、亮度损失较小同时可以实现两个以上的视点的多视点全分辨率自由立体显示屏。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

多视点全分辨率自由立体显示屏，该多视点全分辨率自由立体显示屏具有多个视点，包括背光模块、第一偏振片、黑白液晶基板、第二偏振片、平凸柱面透镜阵列板、彩色液晶显示基板、第三偏振片和微控制器模块；

所述背光模块、所述第一偏振片、所述黑白液晶基板、所述第二偏振片和所述平凸柱面透镜阵列板依次紧密排列，所述平凸柱面透镜阵列板具有平板面和凸柱面，所述平板面与所述第二偏振片紧贴设置，所述凸柱面上具有多个紧挨设置的竖直微柱透镜，每个所述竖直微柱透镜的焦点均位于所述平板面上，所述平板面朝向所述第二偏振片设置；

所述平凸柱面透镜阵列板、所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片依次排列设置，所述凸柱面朝向所述彩色液晶显示基板设置，所述凸柱面的最高处距离所述彩色液晶显示基板的距离为0-5mm，所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片紧密排列；

所述微控制器模块分别与所述黑白液晶基板以及所述彩色液晶显示基板电连接；所述彩色液晶显示基板刷新频率与黑白液晶基板一致；

所述背光模块为具有白光LED背光模块、扩散片和增亮膜的背光模块，所述黑白液晶基板为不包含彩色滤光片和偏光片的黑白液晶面板，所述彩色液晶显示基板为包含彩色滤光片且不包含偏光片的彩色液晶显示面板；

所述黑白液晶基板上设置有多组依次排列的液晶开关组，每组所述液晶开关组具有多列液晶开关，每组所述液晶开关组所包含的液晶开关的数量与所述视点的数量一致,各所述液晶开关组与所述平凸柱面透镜阵列板上的各所述平凸柱面透镜一一对应；

所述第一偏振片和所述第三偏振片的偏振方向一致，所述第二偏振片的偏振方向与所述第一偏振片的偏振方向正交。

进一步的，所述背光模块、所述第一偏振片、所述黑白液晶基板、所述第二偏振片、所述平凸柱面透镜阵列板、所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片的边框处均设置有黑色外框。

进一步的，所述黑白液晶基板刷新频率为120Hz-240Hz。

进一步的，所述第一偏振片的偏振方向沿纵向设置。

进一步的，所述第一偏振片的偏振方向沿横向设置。

进一步的，所述视点的数量为4个。

进一步的，设所述平凸柱面透镜阵列板厚度最大处的厚度为T，所述视点与所述第三偏振片的直线距离为S，设所述平凸柱面透镜阵列板上的两个相邻的平凸柱面透镜的间距为P,设每组所述液晶开关组的宽度为h，则S、T、P和h满足如下关系：h＝。

进一步的，所述列液晶开关的宽度小于0.3mm

采用上述结构后，本实用新型多视点全分辨率自由立体显示屏具有以下有益效果：背光模块发出的光线经过第一偏振片转换为均匀分布的线偏振光，线偏振光均匀照射在黑白液晶基板上实现光调制，微控制器模控制黑白液晶基板在特定区域加载电信号，使液晶分子偏转打开对应列的液晶开关，在加载电信号的区域，光线偏振方向发生偏转，上述偏振光经过液晶开关以及与第一偏振片相正交的第二偏振片的调制产生平面线光源；在未加载电信号的区域，液晶开关未打开，光线偏振方向未发生偏转，光线不能透射，显示为暗区域，当打开的液晶开关为相互之间等间距设置的多个液晶开关时，经过上述多个打开的液晶开光所调制出的众多线光源整齐间隔排列，形成定向背光裸眼3D技术所需的平面线状背光源，整齐间隔排列的上述线光源发出的光线经过平凸柱面透镜阵列板后变成定向光束，上述定向光束排列均匀且具有间距，作为背光源较为理想，因此产生的杂散光小，从而使裸眼3D显示屏的图像串扰小；黑白液晶基板上设置有依次排列多组液晶开关组，每组所述液晶开关组具有多列液晶开关，微控制器模控制控制每组液晶开关组里的对应液晶开关打开，可以配合偏振片以及平凸柱面透镜阵列板将光线投射到与对应液晶开关相对应的特定位置，每组液晶开关组里的每个液晶开关对应的视点唯一，每组液晶开关组里存在多个液晶开关，所产生的视点就有多个，而现有技术的导光板光源只能实现两视点裸眼3D显示；由于平凸柱面透镜阵列板的保偏作用，本实用新型采用三块偏振片配合可以有效减少亮度损失。

附图说明

图1为本实用新型的实施方式一中的多视点全分辨率自由立体显示屏的结构示意图；

图2为本实用新型的实施方式一中的多视点全分辨率自由立体显示屏的部分结构示意图；

图3为本实用新型的实施方式一中的白光背光模块、第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片的排列结构示意图；

图4-1为本实用新型中的实施方式一中的黑白液晶基板与彩色液晶显示基板在3D模式下的T1时刻加载信号原理示意图；

图4-2为本实用新型中的实施方式一中的黑白液晶基板与彩色液晶显示基板在3D模式下的T2时刻加载信号原理示意图；

图4-3为本实用新型中的实施方式一中的黑白液晶基板与彩色液晶显示基板在3D模式下的T3时刻加载信号原理示意图；

图4-4为本实用新型中的实施方式一中的黑白液晶基板与彩色液晶显示基板在3D模式下的T4时刻加载信号原理示意图；

图5为本实用新型中的实施方式一中的黑白液晶基板与彩色液晶显示基板在2D模式下的T1时刻-T4时刻加载信号原理示意图；

图6为本实用新型中的实施方式一中的多视点全分辨率自由立体显示屏的工作原理示意图；

图7为本实用新型实施方式二中的白光背光模块、第一偏振片、第二偏振片和第三偏振片的排列结构示意图；

图中：白光背光模块1、第一偏振片2、黑白液晶基板3、第二偏振片4、平凸柱面透镜阵列板5、彩色液晶显示基板6、第三偏振片7、微控制器模块8、第一液晶开关31、第二液晶开关32、第三液晶开关33、第四液晶开关34、平凸柱面透镜51、第一视点91、第二视点92、第三视点93、第四视点94、第一入射光111、第二入射光112、第一纵向偏振光211、第二横向偏振光212、第一平面线光源301、第一定向投射光束301a、第二平面线光源302、第二定向投射光束302a、第三平面线光源303、第三定向投射光束303a、第四平面线光源304、第四定向投射光束304a、第一横向偏振光411、第一纵向偏振光412、第一出射光711、第二出射光712。

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的描述，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。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的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施方式一：

如图1-图3所示，多视点全分辨率自由立体显示屏，该多视点全分辨率自由立体显示屏具有多个视点，包括背光模块1、第一偏振片2、黑白液晶基板3、第二偏振片4、平凸柱面透镜阵列板5、彩色液晶显示基板6、第三偏振片7和微控制器模块8，

较佳的，背光模块1、第一偏振片2、黑白液晶基板3、第二偏振片4、平凸柱面透镜阵列板5、彩色液晶显示基板6和第三偏振片7的边框处均设置有黑色外框(图中未示出)，上述黑色外框用于防止杂光进入所对应的背光模块1、第一偏振片2、黑白液晶基板3、第二偏振片4、平凸柱面透镜阵列板5、彩色液晶显示基板6或第三偏振片7内。

背光模块1为具有白光LED背光模块、扩散片和增亮膜的现有的背光模块，可直接购买获得，黑白液晶基板3为不包含彩色滤光片和偏光片的常规黑白液晶面板，可直接购买获得，彩色液晶显示基板6为包含彩色滤光片且不包含偏光片的常规的彩色液晶显示面板，现有的彩色液晶显示面板具有偏光片，可在直接购买获得的现有的彩色液晶显示面板上进行改造去除偏光片后获得彩色液晶显示基板6；黑白液晶基板3上设置有多组依次排列的液晶开关组，每组所述液晶开关组具有多列液晶开关，较佳的，所述列液晶开关的宽度小于0.3mm，每组所述液晶开关组所包含的液晶开关的数量与视点的数量一致,各所述液晶开关组与平凸柱面透镜阵列板5上的各平凸柱面透镜51一一对应；

背光模块1、第一偏振片2、黑白液晶基板3、第二偏振片4和平凸柱面透镜阵列板5依次紧密排列，平凸柱面透镜阵列板5具有平板面和凸柱面，所述平板面与所述第二偏振片紧贴设置，所述凸柱面上具有多个紧挨设置的竖直微柱透镜，所述竖直微柱透镜的焦点均位于所述平板面上，所述平板面朝向第二偏振片4设置，平凸柱面透镜阵列板5、彩色液晶显示基板6和第三偏振片7依次排列设置，所述凸柱面朝向彩色液晶显示基板6设置，所述凸柱面的最高处距离彩色液晶显示基板6的距离为0-5mm，彩色液晶显示基板6和第三偏振片7紧密排列。

微控制器模块8分别与黑白液晶基板3以及彩色液晶显示基板6电连接；彩色液晶显示基板6的刷新频率与黑白液晶基板3一致。

第一偏振片2和第三偏振片7的偏振方向一致，第二偏振片4的偏振方向与第一偏振片2正交。

较佳的，在本实施方式中所述视点数为4个，分别为第一视点91、第二视点92、第三视点93和第四视点94。

进一步的，设平凸柱面透镜阵列板5厚度最大处的厚度为T，设平凸柱面透镜阵列板5上的两个相邻的平凸柱面透镜的间距为P,设每组所述液晶开关组的宽度为h，所述视点与所述第三偏振片的直线距离为S，则S、T、P和h的关系满足：

较佳的在本实施方式中，第一偏振片2的偏振方向为纵向，第二偏振片4的偏振方向为横向，第三偏振片7的偏振方向为纵向，背光模块1发出第一入射光111经过第一偏振片2转换为纵向偏振的第一偏振光211，黑白液晶显示基板3轮流在不同的区域加载电信号打开对应的液晶开关，第一纵向偏振光211能够在加载电信号的区域发生偏转、转换为横向偏振光、在不加载电信号的区域不发生偏转保持为纵向偏振光，第二偏振片4设置在黑白液晶基板3背向第一偏振片2的一侧，第二偏振片4允许横向偏振光通过，阻止纵向偏振光通过，经过第二偏振片4偏转后的出射光为第一横向偏振光411，多束第一横向偏振光411成为线光源。平凸柱面透镜阵列板5具有保偏作用，即光束偏振特性的影响基本可以忽略，第一横向偏振光411穿过平凸柱面透镜阵列板5后的偏振方向不改变、其强度也基本不变，彩色液晶显示基板6通过微控制器模块8加载所需显示的图像，第一横向偏振光411光线被彩色液晶显示基板6调制后穿过纵向偏振的第三偏振片7形成第一出射光711，就能够定向显示所加载的图像。

如图4-1、图4-2、图4-3和图4-4所示，黑白液晶基板3具有多组液晶开关组，每组液晶开关组均具有依次排列的第一液晶开关31、第二液晶开关32、第三液晶开关33和第四液晶开关34，在3D显示模式时，微控制器模块8在T1时刻在黑白液晶基板3的第一液晶开关31加载电信号，同时在彩色液晶显示基板6加载图像A；在T2时刻在黑白液晶基板3的第二液晶开关32加载电信号，同时在彩色液晶显示基板6加载图像B；在T3时刻在黑白液晶基板3的第三液晶开关33加载电信号，同时在彩色液晶显示基板6加载图像C；在T4时刻在黑白液晶基板3的第四液晶开关34加载电信号，同时在彩色液晶显示基板6加载图像D；T1时刻、T2时刻、T3时刻和T4时刻为一个周期连续的4个时刻，图像A、图像B、图像C和图像D为具有视差的4个不同图像，黑白液晶基板3和彩色液晶显示基板6的刷新频率均为120Hz-240Hz，每秒刷新30-60个周期，人眼才能够在不同视点观看到连续的视差图像。

如图5所示，在2D显示模式时，微控制器模块8在T1时刻-T4时刻在黑白液晶基板3上的第一液晶开关31、第二液晶开关32、第三液晶开关33和第四液晶开关34上都加载电信号，同时在彩色液晶显示基板6都加载相同的图像A。T1-T4为一个画面显示周期，在不同的时刻显示不同的图像同时打开相应的液晶开关，较佳的，黑白液晶基板3和彩色液晶显示基板6的刷新频率为120Hz-240Hz，每秒刷新30-60个周期，人眼才能够在不同视点观看到连续的相同图像。

本实用新型的工作原理如下：

参照图6，正第一偏振片2、黑白液晶基板3和第二偏振片4调制的第一平面线光源301发出的光线经过平凸柱面透镜阵列板5的正面柱透镜转换为第一定向投射光束301a投射到第一视点91；同理，平面线光源发出的光线经过平凸柱面透镜阵列板的正面柱透镜转换为第二定向投射光束302a、第三定向投射光束303a、第四定向投射光束304a分别投射到第二视点92、第三视点93和第四视点94，视区间距为人眼瞳距。彩色液晶显示基板6和偏光片7放置于定向投射光束的光路中，上述彩色液晶显示基板6与第一平面线光源301、第二平面线光源302、第三平面线光源303和第四平面线光源304同步分时显示第一视点91-第四视点94的图像。当第一平面线光源301发光时，产生的第一定向投射光束301a透过彩色液晶显示基板6显示第一视点91的图像、将在第一视点91能看到的图像投射到第一视点91；同理，当第二平面线光源302、第三平面线光源303和第四平面线光源304发光时，产生的第二定向投射光束302a、第三定向投射光束303a和第四定向投射光束304a分别透过彩色液晶显示基板6显示的第二视点92、第三视点93和第四视点94图像各自所对应的图像投射到不同的上述视点位置。观看者的左眼和右眼置于任意上述两个视点看到的是两幅具有视差的不同图像，从而产生3D立体感。实现了多视点观看3D图像的目的。

在2D显示模式时，由于观看者看到的左右图像完全相同，因此2D显示模式中第一平面线光源301、第二平面线光源302、第三平面线光源303和第四平面线光源304同时发光，产生的光线透过彩色液晶显示基板6显示相同的图像，人眼在不同的视点位置观看的图像没有视差，因此，本实用新型的侧面发光光纤定向背光裸眼3D显示屏实现了2D/3D显示完全兼容。

实施方式二：

如图7所示，本实施方式与实施方式一的不同之处在于：第一偏振片2的偏振方向为横向，第二偏振片4的偏振方向为纵向，第三偏振片7的偏振方向为横向，背光模块1发出第二入射光112经过第一偏振片2转换为纵向偏振的第二横向偏振光212，黑白液晶显示基板3轮流在不同的区域加载电信号打开对应的液晶开关，第二横向偏振光212能够在加载电信号的区域发生偏转、转换为纵向偏振光、在不加载电信号的区域不发生偏转保持为横向偏振光，第二偏振片4设置在黑白液晶基板3背向第一偏振片2的一侧，第二偏振片4允许纵向偏振光通过，阻止横向偏振光通过，经过第二偏振片4偏转后的出射光为第二纵向偏振光412，多束第一纵向偏振光412成为线光源。平凸柱面透镜阵列板(图中未示出)具有保偏作用，即光束偏振特性的影响基本可以忽略，第二纵向偏振光412穿过平凸柱面透镜阵列板5后的偏振方向不改变、其强度也基本不变，彩色液晶显示基板(图中未示出)通过微控制器模块(图中未示出)加载所需显示的图像，第二纵向偏振光412被彩色液晶显示基板(图中未示出)调制后穿过纵向偏振的第三偏振片7形成第二出射光712，就能够定向显示所加载的图像。

Claims (8)

1.多视点全分辨率自由立体显示屏，该多视点全分辨率自由立体显示屏具有多个视点，其特征在于：包括背光模块、第一偏振片、黑白液晶基板、第二偏振片、平凸柱面透镜阵列板、彩色液晶显示基板、第三偏振片和微控制器模块；

所述背光模块、所述第一偏振片、所述黑白液晶基板、所述第二偏振片和所述平凸柱面透镜阵列板依次紧密排列，所述平凸柱面透镜阵列板具有平板面和凸柱面，所述平板面与所述第二偏振片紧贴设置，所述凸柱面上具有多个紧挨设置的竖直微柱透镜，每个所述竖直微柱透镜的焦点均位于所述平板面上，所述平板面朝向所述第二偏振片设置；

所述平凸柱面透镜阵列板、所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片依次排列设置，所述凸柱面朝向所述彩色液晶显示基板设置，所述凸柱面的最高处距离所述彩色液晶显示基板的距离为0-5mm，所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片紧密排列；

所述微控制器模块分别与所述黑白液晶基板以及所述彩色液晶显示基板电连接；所述彩色液晶显示基板刷新频率与黑白液晶基板一致；

所述背光模块为具有白光LED背光模块、扩散片和增亮膜的背光模块，所述彩色液晶显示基板为包含彩色滤光片且不包含偏光片的彩色液晶显示面板；

所述黑白液晶基板上设置有多组依次排列的液晶开关组，每组所述液晶开关组具有多列液晶开关，每组所述液晶开关组所包含的液晶开关的数量与所述视点的数量一致,各所述液晶开关组与所述平凸柱面透镜阵列板上的各所述平凸柱面透镜一一对应；

所述第一偏振片和所述第三偏振片的偏振方向一致，所述第二偏振片的偏振方向与所述第一偏振片的偏振方向正交。

2.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述背光模块、所述第一偏振片、所述黑白液晶基板、所述第二偏振片、所述平凸柱面透镜阵列板、所述彩色液晶显示基板和所述第三偏振片的边框处均设置有黑色外框。

3.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述黑白液晶基板刷新频率为120Hz-240Hz。

4.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述第一偏振片的偏振方向沿纵向设置。

5.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述第一偏振片的偏振方向沿横向设置。

6.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述视点的数量为4个。

7.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：设所述平凸柱面透镜阵列板厚度最大处的厚度为T，所述视点与所述第三偏振片的直线距离为S，设所述平凸柱面透镜阵列板上的两个相邻的平凸柱面透镜的间距为P,设每组所述液晶开关组的宽度为h，则S、T、P和h满足如下关系：

8.根据权利要求1所述的多视点全分辨率自由立体显示屏，其特征在于：所述列液晶开关的宽度小于0.3mm。

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