CN103226247A - 一种立体显示装置及立体显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体显示装置及立体显示方法，所述立体显示装置包括：图像显示单元，用于提供线偏振的图像光线；光线方向调制单元，用于接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；分光装置，用于接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。本发明的立体显示装置将线偏振的图像光线进行偏振方向不同一的调制，使得进入分光装置中的偏振光具有多个偏振方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，相比较于现有的出射光具有同一偏振方向而言，进行图像显示时可以消弱摩尔纹现象。

Description

一种立体显示装置及立体显示方法

技术领域

本发明涉及显示装置领域，特别是涉及一种消除摩尔纹的立体显示装置及立体显示方法。

背景技术

立体显示已经成为显示领域的发展趋势之一。立体显示的根本原理就是视差产生立体，即，使人的左眼看到左眼图片，右眼看到右眼图片。其中左右眼图片为有视差的一对立体图像对。实现立体显示的一种方法是采用串行式，即：在第一时刻，显示器显示左眼画面，此时只让观看者的左眼看到显示画面；第二时刻，显示器显示右眼画面，只让观看者的右眼看到显示画面，利用图像在人眼视网膜的暂留性，使人感觉到是左右眼同时看到了左右眼画面，从而产生立体感觉。实现立体显示的另一种方法是采用并行式，即：在同一时刻，显示器分区域间隔地显示左眼画面和右眼画面，优选以像素级精度间隔显示图像画面，观看者的左右眼分别看到两种图像画面就能够实现立体显示。

现有的立体显示技术所采用的光栅结构具有与显示面板的像素结构相近的空间周期结构。根据摩尔纹效应，在这种情况下，其两者极易产生在观赏者的观看区域内产生的空间摩尔条纹，从而影响立体显示效果。

由于摩尔纹的存在，使得透镜阵列式光栅结构的应用受到很大限制，也制约了立体显示技术的发展。

发明内容

本发明提供一种消除摩尔纹的立体显示装置及立体显示方法，以实现消除立体显示的摩尔纹，改善了立体显示效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种立体显示装置，包括：

图像显示单元，用于提供线偏振的图像光线；

光线方向调制单元，用于接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

分光装置，用于接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

上述立体显示装置中，所述光线方向调制单元包括液晶和设置在液晶两侧的电极，所述电极用于在施加的电压下使得液晶产生方向不同一的偏转。

上述立体显示装置中，所述液晶至少一侧的电极划分为多个区域，每个区域的电极用于和液晶另一侧的电极之间产生大小不同一的电压。

上述立体显示装置中，所述液晶至少一侧的电极划分为条形区域、圆形区域或者环形区域。

上述立体显示装置中，所述液晶两侧的电极都划分为多个区域，两侧电极划分的区域一一对应。

上述立体显示装置中，所述分光装置包括：单折射率透镜和双折射率透镜，所述单折射率透镜和所述双折射率透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，所述单折射率透镜和所述双折射率透镜的曲面部分具有相同曲率，所述单折射率透镜和双折射率透镜对所述偏振光中的其中一种表现为凸透镜，对另一种表现为平透镜。

上述立体显示装置中，所述立体显示装置还包括控制单元，用于给液晶两侧电极的各个区域施加大小不同一的电压，以及用于根据图像的立体显示效果来调整电压大小。

上述立体显示装置中，所述光线方向调制单元还包括第一基板和第二基板；所述第一基板和第二基板的表面上分别形成有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极在施加的电压下使得液晶产生方向不同一的偏转。

上述立体显示装置中，所述光线方向调制单元包括基板、设置在基板上的第一电极、液晶和与第一电极相对设置的划分电极区域的第二电极，在第一电极和第二电极之间设有液晶，所述分光装置和基板结合在一起，位于第一电极和液晶之间。

本发明还提供了一种立体显示方法，包括：

产生线偏振的图像光线；

接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

上述立体显示方法中，所述接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制的步骤，进一步包括：对设置在液晶两侧的电极各区域施加大小不一的电压，使得液晶产生方向不同一的偏转。

本发明还提供了第二种立体显示方法，包括：

产生线偏振的图像光线；

接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示；

根据图像的显示效果来调整图像光线出射光的偏振方向。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明的立体显示装置将线偏振的图像光线进行偏振方向不同一的调制，使得进入分光装置中的偏振光具有多个偏振方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，相比较于现有的出射光具有同一偏振方向而言，进行图像显示时可以消弱摩尔纹现象。本发明突破了人们的既有认识，增加了新的周期结构，在3D显示之中混入了2D显示，使得进入分光装置的光线不再是有规律的，从而可以减少立体显示的摩尔纹。

附图说明

图1为本发明第一种实施例的立体显示装置的结构示意图；

图2为本发明第二种实施例的立体显示装置的结构示意图；

图3为本发明第三种实施例的立体显示装置的结构示意图；

图4为本发明第四种实施例的立体显示装置的结构示意图；

图5为本发明第一种实施例的立体显示方法的流程图；

图6为本发明第二种实施例的立体显示方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，为本发明第一种实施例的立体显示装置的结构示意图，包括：

图像显示单元100，用于提供线偏振的图像光线；

光线方向调制单元200，用于接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

分光装置300，用于接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

本发明的立体显示装置将线偏振的图像光线进行偏振方向不同一的调制，使得进入分光装置中的偏振光具有多个偏振方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，相比较于现有的出射光具有同一偏振方向而言，进行图像显示时可以消弱摩尔纹现象。本发明突破了人们的既有认识，增加了新的周期结构，在3D显示之中混入了2D显示，使得进入分光装置的光线不再是有规律的，从而可以减少立体显示的摩尔纹。

本发明的图像显示单元100可以是任何能够显示图像的装置，例如显示面板，该实施例的显示面板需要满足出射线偏振光的要求，如果显示面板的出射光线不为线偏振光的，如PDP等离子面板，OLED有机发光面板等，此时需要加一层相应的偏光片，使其能够产生符合对应分光装置所需偏振方向的线偏振光。

本发明的光线方向调制单元200用于接收所述线偏振光，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制。该实施例的光线方向调制单元200包括液晶和设置在液晶两侧的电极，所述电极用于在施加的电压下使得液晶产生方向不同一的偏转，包括0度、90度或者0～90度之间的旋转，使得进入分光装置的出射光产生方向不同一的偏振。该电极可以是分区域施加大小不一的电压，还可以是大小相等但周期不同的电压，使得位于电极之间的液晶产生方向不同一的偏转。

本发明可以对液晶的一侧或者两侧的电极划分为多个区域，划分的区域可以是条形区域、圆形区域或者环形区域等等，每个区域的电极用于和液晶另一侧的电极之间产生大小不同一的电压。其中，施加大小不一的电压可以是具有相同最高电位但施加周期不同的电压，或者是大小不等的电压，以使得各个区域的电极与相对的电极之间产生大小不同一的电压。

本发明的分光装置300用于对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。分光装置是利用立体显示的原理，将出射光线进行分离，可以采用并行的方式进行左右眼图像的分离，左右眼图像经过立体分光装置后分别被指引到不同方向，从而使人的左右眼接收到不同的与之相对应的左右图图像，产生立体感，以实现立体显示效果。

本发明的一种实施例中分光装置采用两种折射率的材料，且一种材料具有双折射特性，另一种材料为单一折射率材料，其中双折射材料的一种折射率是与单折射率材料相匹配的。双折射率材料所表现出的折射率特性与入射光线偏振态有关。当入射光线偏振态与双折射材料光轴方向相同时，表现出的折射率为n_e；当入射光线偏振态与双折射材料光轴方向相垂直时，表现出的折射率为n_o。因此，若单折射率材料为n_e或n_o时，可以通过选择入射偏振光偏振态的方法，利用折射率匹配的性质，使分光装置表现为平面玻璃的效果，消除曲面透镜的分光作用，实现2D状态的显示。当选择与上述偏振光方向相垂直的入射光时，双折射材料和单折射材料表现出不同的折射率，此时分光装置具有透镜效应，光线受到其调制后，实现3D显示效果。

再次参阅图1，本发明的立体显示装置还包括一控制单元400，用于给液晶两侧的电极施加大小不同一的电压，以及用于根据图像的立体显示效果来调整电压大小。本实施例的液晶至少一侧的电极划分多个区域，每个区域电极对应液晶上一个区域，给各个区域电极与相对的另一电极之间施加大小不一致的电压，由于液晶上施加的电压不相同，使得位于两个电极之间的液晶产生方向不同一的偏转。该控制单元还可以根据立体显示的效果来调整各个区域电极相对的液晶上的电压，从而可以调整显示效果。

如图2所示，为本发明第二种实施例的立体显示装置的结构示意图，该实施例的光线方向调制单元200包括第一基板201、与第一基板相对设置的第二基板202和液晶205，液晶205设置在第一基板201和第二基板202之间，第一基板201在朝向第二基板的面上设有透明的第一电极203和取向层，第一电极203划分为多个电极区域，该电极划分为并列的条状区域，当然也可以是圆形、三角形、环形或者扇形等等。电极区域的大小可以根据需要进行划分，该实施例第一电极203划分为十一个电极区域，分别是电极区域A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K。第二基板202在朝向第一基板的面上设有透明的第二电极204和取向层，第二电极204也划分为多个电极区域，该实施例划分为十一个电极区域，分别是电极区域1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11。其中，第一电极203上的电极区域与第二电极204上的电极区域一一对应设置。控制单元400与第一电极203和第二电极204相连接，用于控制第一电极203和第二电极204上各个区域电极之间电压为大小不同一。控制单元还可以根据显示效果来调整第一电极203和第二电极204上各个区域电极之间电压大小，从而可以调整立体显示的效果。

当第一基板201上的第一电极与第二基板202上的第二电极之间无电压时，穿过所述电极之间的液晶层的线性偏振光的偏振方向被旋转至与入射时的偏振方向垂直；当第一表面上的电极区域A—K与第二表面上的电极区域1—11之间存在预定的电压时，穿过线性偏振光不发生旋转。由于各个区域施加的电压大小不同一，液晶层会产生偏转方向不同一。例如，电极区域A和电极区域1之间施加第一电压，电极区域B和电极区域2之间施加第二电压等等，从而使得该划分区域的电极所对应的扭曲液晶的偏转方向不同一。控制单元400还可以根据图像的显示效果来调整电极之间的电压，可以是根据图像检测装置或者人眼观察来获取成像效果，根据图像的成像效果来调整相应电极之间的电压，进一步提高立体显示的成像效果。

如图3所示，为本发明第三种实施例的立体显示装置的结构示意图，该实施例的光线方向调制单元200包括划分区域的第二电极204和公共电极206，公共电极206为一整面电极，没有划分区域，液晶205位于第二电极和公共电极之间，控制单元400与公共电极和第二电极相连接，通过给第二电极的各个区域施加不同一的电压，使得位于第二电极一侧的液晶发生方向不同一的偏转。

该实施例的第一基板上覆盖有公共电极206，公共电极206为一整面，没有划分区域，在第二基板上覆盖有划分电极区域1-7共七个区域的第二电极204，在第二电极204和公共电极206之间设有呈90度扭曲的液晶205，该实施列中使用的液晶阈值电压V10=1.89v，饱和电压V90=2.67v，为了是液晶让尽可能的竖直，驱动电压最大需要加到5V。如图中所示，电极区域1驱动电压为5v，使液晶完全站立起来，从显示面板发出的偏振光500不发生旋转直接透过，形成与原偏振光相一致的出射光600进入分光装置进行图像显示；2号和3号电极区域驱动电压为1.5v，使液晶轻微倾斜，从显示面板发出的偏振光500会扭曲一定角度后透过，形成与原偏振光具有一定倾角的出射光600；电极区域4号不加电压，液晶为90°扭曲排列，从显示面板发出的偏振光500旋转90°后透过，形成与原偏振光具有90度倾角的出射光600；5号和6号电极区域与2号、3号电压一致，7号电极区域与1号电极区域电压一致。这样从面板出射的偏振光经过不同驱动电压的施加，偏振方向进行不同一的改变，就在空间中加入了新的周期，使原来的摩尔纹效果发生变化，从而达到消弱摩尔纹的效果。尽管显示面板的阵列不同，但对于相同的透镜光栅来说，可以通过在不同周期电极上加不同的电压以及不同的加电周期控制下来改变局部光线的方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，减少立体显示的摩尔纹。

如图4所示，为本发明第四种实施例的立体显示装置的结构示意图，该实施例的光线方向调制单元和分光装置组合在一起，从而使得该装置的体积减小，便于运输。具体组合关系是:所述光线方向调制单元包括一基板、覆盖在基板上整面的公共电极206、液晶205和与公共电极相对设置的划分电极区域的第二电极204，在公共电极206和第二电极204之间设有液晶205，所述分光装置300和基板结合在一起，所述分光装置300位于公共电极206和液晶205之间。所述分光装置300由单折射率材料制成，其折射率与由液晶构成的双折射率材料的一种折射率相同。本实施例中，所述分光装置300包括多个平行排列的凹透镜单元。当分光装置300的折射率和液晶其中一种折射率相同，显示表现为2D,当液晶表象为另一种折射率时，和透镜结构形成折射率差，显示表现为3D。

该实施列中由于光线方向调制单元和分光装置组合到一起，液晶层厚度会增加到50μm左右，因此针对驱动电压需要加到8V左右。如图中所示，电极区域1号、3号、5号、7号驱动电压为8v，使液晶完全站立起来，液晶材料表现为短轴折射率，2号、4号、6号电极区域驱动电压为0v，使液晶不发生旋转，液晶材料表现为长轴折射率，在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，使原来的摩尔纹效果发生变化，从而达到消弱摩尔纹的效果。尽管显示面板的阵列不同，但对于相同的透镜光栅来说，可以通过在不同周期电极上加不同的电压以及不同的加电周期控制下来改变局部光线的方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，减少立体显示的摩尔纹。

如图5所示，为本发明一种实施例的立体显示方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S101:产生线偏振的图像光线；

步骤S102:接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

步骤S103:接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

步骤S101中，用于产生线偏振的图像光线，可以利用显示面板来产生偏振的图像光线，需要满足出射线偏振光，如果显示面板的出射光线不为线偏振光的，如PDP等离子面板，OLED有机发光面板等，此时需要加一层相应的偏光片，使其能够产生符合对应分光装置所需偏振方向的线偏振光。

步骤S102中，对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制，可以是通过给电极施加电压来使得液晶产生方向不同一的偏转。该电极可以是分区域施加大小不一的电压，使得位于电极之间的液晶产生方向不同一的偏转。

步骤S103中，对出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

如图6所示，为本发明第二种实施例的立体显示方法的流程图，该方法包括：

步骤S101:产生线偏振的图像光线；

步骤S102:接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

步骤S103:接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示；

步骤S104:根据图像的显示效果来调整图像光线出射光的偏振方向。

本实施例的还可以进行光线的调整，根据图像的显示效果来调整出射光的偏振方向。具体实现过程中，可以是通过检测装置或者人眼来观察显示图像的效果，如果检测到某区域摩尔纹较多，可以通过调整相应区域的出射光的偏振方向的角度，来进一步调整图像的成像效果。

上述技术方案具有如下效果：本发明将线偏振的图像光线进行偏振方向不同一的调制，使得进入分光装置中的偏振光具有多个偏振方向，从而在规则的分光装置与图像显示单元的阵列结构之间加入了新的周期结构，在3D显示中混入了2D显示，相比较于现有的出射光具有同一偏振方向而言，进行图像显示时可以消弱摩尔纹现象。本发明突破了人们的既有认识，增加了新的周期结构，在3D显示之中混入了2D显示，使得进入分光装置的光线不再是有规律的，从而可以减少立体显示的摩尔纹。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种立体显示装置，其特征在于，包括：

图像显示单元，用于提供线偏振的图像光线；

光线方向调制单元，用于接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

分光装置，用于接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述光线方向调制单元包括液晶和设置在液晶两侧的电极，所述电极用于在施加的电压下使得液晶产生方向不同一的偏转。

3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶至少一侧的电极划分为多个区域，每个区域的电极用于和液晶另一侧的电极之间产生大小不同一的电压。

4.根据权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶至少一侧的电极划分为条形区域、圆形区域或者环形区域。

5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，所述液晶两侧的电极都划分为多个区域，两侧电极划分的区域一一对应。

6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述分光装置包括：单折射率透镜和双折射率透镜，所述单折射率透镜和所述双折射率透镜均包括平面部分和与之相对的曲面部分，所述单折射率透镜和所述双折射率透镜的曲面部分具有相同曲率，所述单折射率透镜和双折射率透镜对所述偏振光中的其中一种表现为凸透镜，对另一种表现为平透镜。

7.根据权利要求6所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还包括控制单元，用于给液晶两侧电极的各个区域施加大小不同一的电压，以及用于根据图像的立体显示效果来调整电压大小。

8.根据权利要求1-7任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述光线方向调制单元还包括第一基板和第二基板；所述第一基板和第二基板的表面上分别形成有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极在施加的电压下使得液晶产生方向不同一的偏转。

9.根据权利要求1-7任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述线方向调制单元包括基板、设置在基板上的第一电极、液晶和与第一电极相对设置的划分电极区域的第二电极，在第一电极和第二电极之间设有液晶，所述分光装置和基板结合在一起，位于第一电极和液晶之间。

10.一种立体显示方法，其特征在于，包括：

产生线偏振的图像光线；

接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示。

11.根据权利要求10所述的立体显示方法，其特征在于，所述接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏转方向不同一的调制的步骤，进一步包括：对设置在液晶两侧的电极各区域施加大小不一的电压，使得液晶产生方向不同一的偏转。

12.一种立体显示方法，其特征在于，包括：

产生线偏振的图像光线；

接收所述图像光线，并对所述图像光线进行偏振方向不同一的调制；

接收调制之后的出射光线，并对所述出射光线进行分离，以进行图像的立体显示；

根据图像的显示效果来调整图像光线出射光的偏振方向。

Images