CN102116936B - 立体图像显示器 - Google Patents

Abstract

一种立体图像显示器，包括一显示组件和一致动组件。显示组件包括从内到外依次排列的背光模组、液晶显示面板及柱镜光栅。背光模组用于传递光源至液晶显示面板上，液晶显示面板用于显示图像，柱镜光栅设置于液晶显示面板与观看者之间。柱镜光栅包括一支撑部以及一固定在支撑部上的光学部。致动组件包括至少两个磁场相同的线圈以及多个第一磁铁。线圈分别平行设置在支撑部相对的两侧且同时与一电源电连接。第一磁铁分别固定在支撑部上相对的两侧且分别与线圈相邻设置，每两个所述第一磁铁的相对磁极的极性相反，通过控制线圈的电流方向以及电流频率，可控制线圈与第一磁铁吸引或排斥，从而使得柱镜光栅在与液晶显示面板平行的方向来回运动。

Description

立体图像显示器

技术领域

本发明涉及图像显示领域，特别涉及一种立体图像显示器。

背景技术

现在的立体电影和立体图像需借助立体眼镜使观看者左眼只能看到左眼的图像，右眼只能看到右眼的图像，根据左眼图像与右眼图像的细微差别，使观看者产生立体感觉。然而这种方法需要借助外部工具，如偏振片做成的眼镜，观看立体图像时比较麻烦。因此，裸眼就能观看到立体视觉效果就成为本领域技术人员的重要研发课题。

一种现有的直接用裸眼观看立体图像的技术是采用一个液晶显示屏和一个立体光栅，所述立体光栅可以是狭缝光栅或柱镜光栅，立体光栅设置于液晶显示屏与观看者之间，利用立体光栅的折射以及聚焦作用使观看者的左右眼分别只能看到各自的图像，从而形成立体图像。然而这种方法要求合成的立体图像由平行于柱镜光栅轴向的条纹组成，以使得每个条纹上的图像能够对应出射到左右眼，且要求立体图像中的每张图片在同一光栅栅距下等间距顺序排列，因此需要特定显示效果的液晶显示屏才能够达到上述要求，使得普通的液晶显示屏无法实现立体显示。

发明内容

本发明是提供一种立体图像显示器，其可以在普通的液晶显示屏上产生立体图像显示效果。

一种立体图像显示器，包括一显示组件，其包括从内到外依次排列的背光模组、液晶显示面板及柱镜光栅。背光模组用于传递光源至液晶显示面板上，液晶显示面板用于显示图像，柱镜光栅设置于液晶显示面板与观看者之间，其根据光线折射原理使观看者的左右眼分别接收图像的部分光线。柱镜光栅包括一支撑部以及一固定在支撑部上的光学部。该立体图像显示器还包括一致动组件，其包括至少两个磁场相同的线圈以及多个第一磁铁。该线圈分别平行设置在支撑部相对的两侧且同时与一电源电连接。所述第一磁铁分别固定在支撑部上相对的两侧且分别与线圈相邻设置，每两个所述第一磁铁的相对磁极的极性相反。通过控制线圈的电流方向以及电流频率，可控制线圈与第一磁铁吸引或排斥，从而使得柱镜光栅在与液晶显示面板平行的方向来回运动。

与现有技术相比，本发明的立体图像显示器中，致动组件带动柱镜光栅相对液晶显示面板来回运动。由于所显示的立体图像的深度信息通过液晶显示面板上的点在柱镜光栅上从不同位置出射来控制，且通过控制柱镜光栅相对液晶显示面板的位置变化来控制图像的出射位置，因此对于任意平行于柱镜光栅等距排布的图像，通过柱镜光栅显示后均能够产生立体感，从而降低了对液晶显示面板的特殊要求，使得立体图像显示器更加具有通用性。而且，柱镜光栅在移动过程中能够在更大的空间内形成立体图像，扩大了观看者的视场。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的立体图像显示器的分解示意图。

图2是图1的立体图像显示器的组装结构示意图。

图3是图2的立体图像显示器沿III-III方向的剖示图。

图4是图1的立体图像显示器的远景成像原理。

图5是图1的立体图像显示器的近景成像原理。

元件符号说明

立体图像显示器     100

外壳               101

显示组件           10

背光模组           12

液晶显示面板       14

柱镜光栅           16

致动组件           20

线圈               22

第一磁铁           24

电源               26

第二磁铁           28

支撑部             162

光学部             164

橡胶垫片           166

控制器             260

具体实施方式

请参阅图1至图3，本发明实施方式提供的立体图像显示器100包括显示组件10以及致动组件20。该立体图像显示器100包括一个外壳101（请参阅图3），用于收容显示组件10以及致动组件20。显示组件10包括从内到外依次排列的背光模组12、液晶显示面板14及柱镜光栅16。该液晶显示面板14用于显示图像。液晶显示面板14和柱镜光栅16分离且平行设置。所述致动组件20部分固定在柱镜光栅16上且与液晶显示面板14分离设置，所述致动组件20用于驱动柱镜光栅16相对于液晶显示面板14在水平方向上来回移动，以将液晶显示面板14上的图像通过柱镜光栅16分别折射至左眼以及右眼，从而能够通过柱镜光栅16产生立体效果。

该背光模组12的出光面与液晶显示面板14贴合，其用于传递光源至液晶显示面板14上，以增加光源的均匀度。

本实施方式中，该液晶显示面板14为薄膜晶体管（Thin FilmTransistor，TFT）型液晶面板。所述液晶显示面板14的图像可以是由多张不同角度获得的合成立体图像，也可以是多张并列等距排布的同一景物的不同拍摄角度的平面图像。本实施方式中，所述液晶显示面板14显示的是由多张不同角度获得的合成立体图像，该合成立体图像通过至少两个光学镜头（图未示）获得并通过软体合成。

该柱镜光栅16设置于液晶显示面板14与观看者之间。柱镜光栅16包括一支撑部162以及一固定在支撑部162上的光学部164。本实施方式中，支撑部162与光学部164一体成型。支撑部162的形状与液晶显示面板14的形状大致相同，其远离光学部164的表面与液晶显示面板14的出光面之间形成有间隙，以防止柱镜光栅16与液晶显示面板14之间产生磨擦。本实施方式中，支撑部162的材料为透明材料。光学部164由许多结构参数和性能完全相同的柱状透镜组成，其作用是使得平面上的任何一点的光线只能按特定的方位出射，而不是向四周出射。

所述支撑部162的边缘设置有多个橡胶垫片166，多个橡胶垫片166处于外壳101内侧与支撑部162的边缘之间，防止柱镜光栅16在运动过程中与外壳101碰撞而受损。

该致动组件20包括至少两个线圈22以及多个第一磁铁24。该线圈22分别平行设置在支撑部162相对的两侧且与支撑部162分离设置。该至少两个线圈22同时与一电源26电连接，本实施方式中所述线圈22固定在外壳101内侧，所述电源26为交流电源。所述电源26与一个控制器260连接，所述控制器260用于根据预先设定的值控制电源26的电流方向、电流大小以及电流频率。所述每个线圈22在通电时分别能够产生一个磁场，每个磁场方向相同。所述两个线圈22极性相同的两个端分别与所述第一磁铁24对正。

所述多个第一磁铁24分别对应固定在支撑部162上且分别与所述两个线圈22相邻设置。具体的，所述第一磁铁24分别设置在支撑部162相对的两侧，两个相对设置的第一磁铁24的极性相反。本实施方式中，所述第一磁铁24的数量为4个，支撑部162每个边缘的上下表面分别设置有一个所述第一磁铁24，且两个所述第一磁铁24的磁场方向相同。可以理解，所述两对第一磁铁24可设置在支撑部162同一个表面上，也可以设置在支撑部162相反的两个表面上，或者每对第一磁铁24分别设置在支撑部162同一侧且相反的两个表面上。

通过控制线圈22的电流方向，可控制线圈22与第一磁铁24吸引或排斥，从而控制柱镜光栅16在与液晶显示面板14平行的方向上来回运动。具体的，由于磁场力与电流大小有关，可通过控制电流大小控制线圈22与第一磁铁24的吸引力或排斥力，以控制第一磁铁24带动柱镜光栅16运动的距离；通过控制电源26的电流频率，可以控制第一磁铁24带动柱镜光栅16运动的速度，结合柱镜光栅16运动的距离，可控制柱镜光栅16在每一个方向上的运动时间。本实施方式中，柱镜光栅16在每一个方向上的运动时间小于等于人眼视觉暂留时间。

该致动组件20还包括至少四对第二磁铁28，每两对第二磁铁28分别设置在支撑部162相反的两面上，每对第二磁铁28对应的极性相反且磁场强度相等，每对第二磁铁28的其中一个第二磁铁28固定在支撑部162上，另一个第二磁铁28固定在外壳101内表面。每对第二磁铁28之间产生相等的吸引力，使得所述柱镜光栅16能够维持处于力平衡状态，从而保持稳定定位。本实施方式中，该第二磁铁28以及第一磁铁24均通过粘结方式与柱镜光栅16的支撑部162固定连接。

如图4、图5所示，该立体图像显示器100形成立体图像的理论基础在于：利用柱镜光栅16对光线的折射配合人的双眼视差和会聚形成立体感。具体的，当液晶显示面板14上表示同一个景点的两个图像点从柱镜光栅16上不同的起始位置出射，并分别折射到左眼和右眼时，该图像点的出射光线的交点合成一个立体图像点，人眼沿着出射光线的出射方向感知该立体图像点，该立体图像点处于液晶显示面板14的前方或者后方，从而使人觉得看到的图像具有立体感。如图4所示，设a、b为特征相同的两个点，如a点发出的光线能够到达左眼，而b点发出的光线能够到达右眼，人眼凭这两条光线就会形成一种错觉，认为这两点是一个点c，c点在平面m以下，即形成远景。如果a点发出的光线能够到达右眼，而b点发出的光线能够到达左眼，如图5，人眼就会认为c点浮出在平面m上，即形成近景。根据上述原理，在本实施方式中，由于柱镜光栅16相对于液晶显示面板14移动，当控制柱镜光栅16的运动距离时，a点能够在柱镜光栅16移动后到达b点位置，且移动时间在人眼视觉暂留时间内，从而使人眼觉得产生上述的点a、b，所述a、b点经过柱镜光栅16后能够分别到达左眼/右眼和右眼/左眼，从而能够产生立体图像。

另外，由于柱镜光栅16在每一个方向上的运动时间小于等于人眼视觉暂留时间，可充分利用光线产生人眼滞留的效果，减少光源的数量。而且，柱镜光栅16在移动过程中能够折射更多由液晶显示面板14出射的光线，使得能够形成立体图像的空间更大，扩大了观看者的视场。

本发明的立体图像显示器100中，致动组件20带动柱镜光栅16相对液晶显示面板14来回运动。由于所显示的立体图像的深度信息通过液晶显示面板14上的点在柱镜光栅16上从不同位置出射来控制，且通过控制柱镜光栅16相对液晶显示面板14的位置变化来控制图像的出射位置，因此对于任意平行于柱镜光栅16等距排布的图像，通过柱镜光栅16显示后均能够产生立体感，从而降低了对液晶显示面板14的特殊要求，使得立体图像显示器100更加具有通用性。而且，柱镜光栅16在移动过程中能够在更大的空间内形成立体图像，扩大了观看者的视场。

另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，以用于本发明等设计，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种立体图像显示器，包括：

一显示组件，其包括从内到外依次排列的背光模组、液晶显示面板及柱镜光栅，背光模组用于传递光源至液晶显示面板上，液晶显示面板用于显示图像，柱镜光栅设置于液晶显示面板与观看者之间，其根据光线折射原理使观看者的左右眼分别接收图像的部分光线，柱镜光栅包括一支撑部以及一固定在支撑部上的光学部；

其特征在于，所述立体图像显示器还包括：

一致动组件，其包括至少两个匝数相同的线圈以及多个第一磁铁，该至少两个线圈分别平行设置在支撑部相对的两侧且同时与一电源电连接，所述第一磁铁分别固定在支撑部上相对的两侧且分别与线圈相邻设置，每两个所述第一磁铁的相对磁极的极性相反，通过控制电源的电流方向以及电流频率，可控制线圈与第一磁铁的吸引力或排斥力，从而使得柱镜光栅在与液晶显示面板平行的方向来回运动；

该致动组件还包括至少四对第二磁铁，每两对第二磁铁分别设置在支撑部相反的两面上，每对第二磁铁相对应磁极的极性相反且磁场强度相等，每对第二磁铁的其中一个第二磁铁固定在支撑部上，另一个固定在外壳内表面，每对第二磁铁之间产生相等的吸引力，使得所述柱镜光栅能够维持处于力平衡状态。

2.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：该立体图像显示器还包括一个外壳，所述外壳收容所述显示组件以及致动组件，所述线圈固定在外壳内侧。

3.如权利要求2所述的立体图像显示器，其特征在于：所述支撑部的边缘设置有多个橡胶垫片，多个橡胶垫片固定于外壳内侧与支撑部的边缘之间。

4.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：该第二磁铁以及第一磁铁通过粘结方式与柱镜光栅的支撑部固定连接。

5.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：所述多个第一磁铁为两对，所述两对第一磁铁可设置在支撑部同一个表面上，也可以设置在支撑部相反的两个表面上，或者每对第一磁铁分别设置在支撑部同一侧且相反的两个表面上。

6.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：柱镜光栅在每一个方向上的运动时间小于等于人眼视觉暂留时间。

7.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：该液晶显示面板为薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）型液晶面板。

8.如权利要求1所述的立体图像显示器，其特征在于：所述电源与一个控制器连接，所述控制器用于根据预先设定的值控制电源的电流方向、电流大小以及电流频率。

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