專利名稱：一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體顯示裝置領(lǐng)域，具體為一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示
直O(jiān)
背景技術(shù)：
3D顯示的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，現(xiàn)有技術(shù)中，用于3D顯示技術(shù)的基于視差式的裸眼立體顯示裝置主要有視差屏障式(前置、后置)和柱鏡式顯示裝置兩種。視差屏障立體顯示技術(shù)利用安置在背光模塊及IXD面板間垂直方向的一系列遮光條紋形成視差屏障，將左眼及右眼的畫面分開(kāi)，這樣就可得到3D影像，也有的方案將視差屏障裝置在LCD前方。目前視差屏障一般用液晶實(shí)現(xiàn)，這樣可以控制視差屏障的開(kāi)關(guān)，無(wú)視差屏障時(shí)顯示2D圖像，有視差屏障時(shí)顯示3D圖像。這種技術(shù)的缺點(diǎn)是視差屏障阻擋光線，顯示屏亮度將隨之降低；另外，在觀看立體畫面時(shí)顯示屏分辨率會(huì)下降一半(雙視點(diǎn))， 多視點(diǎn)顯示屏的分辨率將等比例降低。柱狀透鏡立體顯示技術(shù)最早由三洋提出，后來(lái)飛利浦投入很大力量進(jìn)行研究。該技術(shù)在液晶面板上加一層微柱狀透鏡膜，柱狀透鏡精確對(duì)齊液晶屏的一組像素點(diǎn)，各像素點(diǎn)位于柱狀透鏡的焦平面上，這樣不同像素點(diǎn)就被透鏡投影到不同方向，控制顯示屏像素的顯示就可將給左右眼的可視畫面分開(kāi)，分別送到左右眼中，實(shí)現(xiàn)3D顯示。飛利浦方案中， 柱狀透鏡也填充了液晶，可以控制透鏡的折射率，折射光線時(shí)實(shí)現(xiàn)3D顯示，不折射光線時(shí)， 則為2D顯示。柱狀透鏡技技術(shù)不會(huì)阻擋背光，顯示器亮度不受影響，但由于它也是將不同像素分別投射到左右眼中，這與視差屏障技術(shù)相同，所以3D顯示時(shí)分辨率仍將降低，多視點(diǎn)的情況下分辨率也會(huì)成倍降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，利用高亮度數(shù)字像源、組合光柵、三盒液晶光閥等實(shí)現(xiàn)立體信息的顯示，通過(guò)時(shí)分實(shí)現(xiàn)左右兩眼的分開(kāi)顯示，以解決現(xiàn)有技術(shù)立體顯示中存在的顯示分辨率損失的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為
一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于包括有高亮度數(shù)字像源、 設(shè)置在高亮度數(shù)字像源出射光光路前方的組合光柵、設(shè)置在組合光柵出射光光路前方的透鏡組，所述高亮度數(shù)字像源、組合光柵分別位于透鏡組的一倍焦距以內(nèi)，高亮度數(shù)字像源提供高頻左右眼視差圖像，高亮度數(shù)字像源的出射光經(jīng)過(guò)組合光柵后形成空間梳狀分布的子像源，子像源的出射光經(jīng)過(guò)透鏡組透射后成虛像，還包括有設(shè)置在透鏡組透射光路上的三盒液晶光閥、設(shè)置在三盒液晶光閥透射光路上的貼有偏振片的單層液晶光閥，以及設(shè)置在單層液晶光閥透射光路上并緊挨單層液晶光閥的反射鏡，所述三盒液晶光閥、單層液晶光閥的工作狀態(tài)相同且工作狀態(tài)均在反射狀態(tài)和透射狀態(tài)之間切換，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵的光柵面之間呈一定角度的夾角，單層液晶光閥、反射鏡所在平面與三盒液晶光閥所在平面之間呈相同角度的夾角；當(dāng)三盒液晶光閥、單層液晶光閥均工作于反射狀態(tài)時(shí)，所述虛像的出射光中大部分被三盒液晶光閥反射至人體一只眼睛中，其余小部分依次透射過(guò)三盒液晶光閥、單層液晶光閥后，被反射鏡反射回單層液晶光閥，經(jīng)過(guò)貼有偏振片的單層液晶光閥再次透射后偏振態(tài)改變90度，當(dāng)三盒液晶光閥、單層液晶光閥均切換至透射狀態(tài)時(shí)，虛像的出射光依次透射過(guò)三盒液晶光閥、單層液晶光閥后被反射鏡反射至人體另一只眼睛中。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述組合光柵實(shí)現(xiàn)空間梳狀濾波，組合光柵使高亮度數(shù)字像源的出射光經(jīng)過(guò)組合光柵后形成空間梳狀且等間隔分布的多個(gè)子像源，相鄰子像源間的間距與子像源大小相等。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述高亮度數(shù)字像源為基于LED背光的高亮度LCOS像源。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述單層液晶光閥指兩塊中間灌有液晶材料的玻璃，液晶材料兩端設(shè)置有電極，具有透射和反射兩種工作模式，不加電壓時(shí)，單層液晶光閥工作于透射模式；加電壓時(shí)，單層液晶光閥工作于反射模式，通過(guò)液晶材料的配比可對(duì)反射波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述所述三盒液晶光閥指分別對(duì)紅、綠、藍(lán)光線進(jìn)行反射的三個(gè)單層液晶光閥液疊加在一起構(gòu)成的液晶光閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)的選擇。本發(fā)明中，高亮度數(shù)字像源輸出高頻左右眼視差圖像，圖像光線以平行光方式時(shí)分交錯(cuò)輸出，經(jīng)過(guò)組合光柵形成梳狀分布子像源(空間周期性均勻分布，且相鄰子像源間距與子像源寬度相等)，梳狀分布子像源圖像經(jīng)透鏡組形成虛像，虛像再經(jīng)過(guò)三盒液晶光閥、 貼有偏振片的單層液晶光閥、反射鏡的光學(xué)配合后，可實(shí)現(xiàn)左右眼圖像分離，形成立體顯示，進(jìn)而可避免立體顯示中分辨率損失的現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明光路原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示。本發(fā)明中，高亮度數(shù)字像源1是采用基于LED背光的高亮度LCOS像源，顯示的立體顯示信息，是高頻左右眼視差圖像。組合光柵2用于變換空間光場(chǎng)分布。凸透鏡3對(duì)變換后的空間光場(chǎng)成虛像。三盒液晶光閥4工作于高反射和高透射兩種狀態(tài)，不加電壓時(shí)，光閥對(duì)光線是透明的，加電壓時(shí)，光閥只對(duì)光線產(chǎn)生反射。帶偏振片的單層液晶光閥5，在加上驅(qū)動(dòng)電壓后，透過(guò)它的光線偏振態(tài)改變45度，三盒液晶光閥4及單層液晶光閥5的驅(qū)動(dòng)頻率要求與像源同步。像源、組合光柵均位于透鏡組的焦點(diǎn)范圍以內(nèi)，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵呈一定角度；單層液晶光閥、反射鏡與三盒液晶光閥成一定角度放置，反射鏡位于單層液晶光閥后側(cè)，緊貼其放置。數(shù)字像源提供高頻左右眼視差圖像源，圖像光線經(jīng)過(guò)組合光柵后形成空間梳狀分布，梳狀分布的子像源經(jīng)過(guò)透鏡組后成虛像顯示，當(dāng)三盒液晶光閥及單層液晶光閥均工作于反射態(tài)時(shí)，圖像大部分光線被三盒液晶光閥反射至人的左眼，透過(guò)的光線通過(guò)貼有偏振片的液晶光閥，反射回來(lái)的偏振態(tài)改變90度，無(wú)法再次透過(guò)三盒液晶光閥，兩者工作于透射態(tài)時(shí)，圖像光線透過(guò)兩光閥，由反射鏡反射至右眼。高亮度數(shù)字像源，是采用基于LED (發(fā)光二極管)背光的高亮度LCOS (硅基液晶) 像源。通過(guò)控制RGB (紅、綠、藍(lán))三原色LED順序發(fā)光就可以形成快速轉(zhuǎn)換的RGB色場(chǎng)。在整個(gè)裸眼立體顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，組合光柵板用于實(shí)現(xiàn)子像源的空間間隔分布。當(dāng)高亮度數(shù)字像源顯示左眼圖像時(shí)，透過(guò)組合光柵，將形成左眼視區(qū)，右眼圖像通過(guò)傾斜一定角度反射鏡反射后，形成偏移，偏移距離約為兩眼間距(65mm左右)，形成右眼視區(qū)。這樣兩眼的觀察區(qū)域正好錯(cuò)開(kāi)，不會(huì)產(chǎn)生重疊，避免了串?dāng)_效應(yīng)。液晶光閥具有透射模式和反射模式兩種工作模式，不加電壓時(shí)，光閥對(duì)光線是透明的，加電壓時(shí)，光閥只對(duì)光線產(chǎn)生反射。當(dāng)像源顯示左眼視圖時(shí)，三盒液晶光閥加電壓，光閥對(duì)光線產(chǎn)生反射，使圖像進(jìn)入左眼顯示，顯示右眼視圖時(shí)，三盒液晶光閥不加電壓，光閥對(duì)光線是透明的，右眼圖像的光線透過(guò)光閥，被與之成一定角度的反射鏡反射進(jìn)入右眼顯示。虛像是光的反射延長(zhǎng)線匯聚而成的像，無(wú)需用顯示屏承接，直接用人眼觀察，具有顯示成像清晰、空間立體感、縱深感強(qiáng)的特點(diǎn)，非常適合用于立體顯示。本裝置將像源、組合光柵放置于透鏡組的焦點(diǎn)范圍以內(nèi)，以使圖像成虛像顯示，可實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)。該裝置由于是采用了虛像成像，故觀看時(shí)的立體深度感很強(qiáng)，避免了立體深度與重影的沖突；采用工作于透反式的液晶光閥，很好地對(duì)左右眼圖像光線進(jìn)行分離，減少了串?dāng)_現(xiàn)象；采用與三盒液晶光閥呈一定角度放置的反射鏡，可使反射的右眼圖像相對(duì)于左眼圖像有一定的位移，結(jié)合梳狀分布，可使左右眼視區(qū)相對(duì)獨(dú)立，即減少了串?dāng)_現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于包括有高亮度數(shù)字像源、設(shè)置在高亮度數(shù)字像源出射光光路前方的組合光柵、設(shè)置在組合光柵出射光光路前方的透鏡組，所述高亮度數(shù)字像源、組合光柵分別位于透鏡組的一倍焦距以內(nèi)，高亮度數(shù)字像源提供高頻左右眼視差圖像，高亮度數(shù)字像源的出射光經(jīng)過(guò)組合光柵后形成空間梳狀分布的子像源，子像源的出射光經(jīng)過(guò)透鏡組透射后成虛像，還包括有設(shè)置在透鏡組透射光路上的三盒液晶光閥、設(shè)置在三盒液晶光閥透射光路上的貼有偏振片的單層液晶光閥，以及設(shè)置在單層液晶光閥透射光路上并緊挨單層液晶光閥的反射鏡，所述三盒液晶光閥、單層液晶光閥的工作狀態(tài)相同且工作狀態(tài)均在反射狀態(tài)和透射狀態(tài)之間切換，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵的光柵面之間呈一定角度的夾角，單層液晶光閥、反射鏡所在平面與三盒液晶光閥所在平面之間呈相同角度的夾角；當(dāng)三盒液晶光閥、單層液晶光閥均工作于反射狀態(tài)時(shí)，所述虛像的出射光中大部分被三盒液晶光閥反射至人體一只眼睛中，其余小部分依次透射過(guò)三盒液晶光閥、單層液晶光閥后，被反射鏡反射回單層液晶光閥，經(jīng)過(guò)貼有偏振片的單層液晶光閥再次透射后偏振態(tài)改變90度，當(dāng)三盒液晶光閥、單層液晶光閥均切換至透射狀態(tài)時(shí)，虛像的出射光依次透射過(guò)三盒液晶光閥、單層液晶光閥后被反射鏡反射至人體另一只眼睛中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述組合光柵實(shí)現(xiàn)空間梳狀濾波，組合光柵使高亮度數(shù)字像源的出射光經(jīng)過(guò)組合光柵后形成空間梳狀且等間隔分布的多個(gè)子像源，相鄰子像源間的間距與子像源大小相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述高亮度數(shù)字像源為基于LED背光的高亮度LCOS像源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述單層液晶光閥指兩塊中間灌有液晶材料的玻璃，液晶材料兩端設(shè)置有電極，具有透射和反射兩種工作模式，不加電壓時(shí)，單層液晶光閥工作于透射模式；加電壓時(shí)，單層液晶光閥工作于反射模式，通過(guò)液晶材料的配比可對(duì)反射波長(zhǎng)進(jìn)行選擇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述所述三盒液晶光閥指分別對(duì)紅、綠、藍(lán)光線進(jìn)行反射的三個(gè)單層液晶光閥液疊加在一起構(gòu)成的液晶光閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射波長(zhǎng)的選擇。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，包括高亮度數(shù)字像源、組合光柵、三盒液晶光閥、透鏡組、貼有偏振片的單層液晶光閥及反射鏡。高亮度數(shù)字像源像源、組合光柵均位于透鏡組的焦點(diǎn)范圍以內(nèi)，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵呈一定角度；單層液晶光閥、反射鏡與三盒液晶光閥成一定角度放置，反射鏡位于單層液晶光閥后側(cè)，緊貼其放置。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)左右眼圖像分離，形成立體顯示，進(jìn)而可避免立體顯示中分辨率損失的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK102364378SQ20111036231
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者呂國(guó)強(qiáng), 吳娟, 尹靜, 胡躍輝 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)