CN105911714A - 一种基于像素掩模的均匀分辨率3d显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器，包括依次相互平行设置的背光源、后置像素掩模、液晶显示面板以及前置柱透镜光栅；其中，背光源用于提供显示用的光能；液晶显示面板包括平行设置的像素列和平行设置的像素行，每一像素列中相邻的n个像素用于显示n幅视差图像，每一像素行中相邻的m个像素用于显示m幅视差图像；后置像素掩模包括透光条和遮光条，紧贴设置在液晶显示面板的一侧，用于遮挡属于同一像素列且属于不同像素行的n个相邻像素的不同水平位置的垂直区域；前置柱透镜光栅设置在液晶显示面板的另一侧，与后置像素掩模的距离等于前置柱透镜光栅的焦距，用于将经过透光条的光线投射到不同的水平方向。

Description

一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基于像素掩模的均匀分辨率(Three-Dimensional，3D)显示器。

背景技术

现有技术中，基于柱透镜光栅的3D显示器是一种不需要助视设备的3D显示器，其主要由2D显示面板和柱透镜光栅组成。其中，2D显示面板用于提供来自同一立体场景的多幅视差图像，而柱透镜光栅利用光的折射作用，将2D显示面板上不同区域的像素投射到不同的空间方向上，使这些视差图像在空间方向上分开，形成不同的视点。当观看者双眼分别处于不同的视点时，就能够观看到对应的视差图像，从而实现3D图像的显示。基于柱透镜光栅的3D显示器相对于其它3D显示器，成本较低，因此便于制造与推广。

然而，现有的基于柱透镜光栅的3D显示器中的柱透镜光栅通常只能在一个维度方向上实现分光，例如仅在水平方向上或者仅在垂直方向上进行分光。因此，其显示的3D图像在水平方向上分辨率可能减半(例如，在水平方向上相间显示两幅不同的视差图像)，甚至下降至更低(例如，在水平方向上相间显示三幅以上不同的视差图像)；而在垂直方向上分辨率保持不变，即相对于原视差图像的水平分辨率下降而垂直分辨率保持不变。由于不同维度方向上分辨率变化比例不同，使垂直方向与水平方向的分辨率比例与原图像的分辨率比例发生变化，从而产生分辨率畸变，导致3D图像显示质量降低。因此，现有的基于柱透镜光栅的3D显示器存在3D图像显示质量不高等问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种分辨率比例均匀、3D图像显示质量高的基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器，包括依次相互平行设置的背光源、后置像素掩模、液晶显示面板以及前置柱透镜光栅；其中，

所述背光源用于提供显示用的光能；

所述液晶显示面板包括平行设置的像素列和平行设置的像素行，每一像素列中相邻的n个像素用于显示n幅视差图像，每一像素行中相邻的m个像素用于显示m幅视差图像，其中，n和m均为大于一的正整数；

所述后置像素掩模包括透光条和遮光条，紧贴设置在所述液晶显示面板的一侧，用于遮挡属于同一像素列且属于不同像素行的n个相邻像素的不同水平位置的垂直区域；

所述前置柱透镜光栅设置在所述液晶显示面板的另一侧，与所述后置像素掩模的距离等于所述前置柱透镜光栅的焦距，用于将经过透光条的光线投射到不同的水平方向。

优选地，上述n和m的取值相同，或者不同。

优选地，上述前置柱透镜光栅的节距p_l，所述前置柱透镜光栅的焦距f，所述液晶显示面板的像素节距p_p，所述后置像素掩模的透光条节距p_b，所述后置像素掩模的透光条宽度w_s，所述液晶显示面板相邻像素行对应的所述后置像素掩模的透光条位移为l_s，所述显示器视点个数x，同一列像素列对应的视点个数n，相邻视点间距w_v，所述显示器最佳观看距离为D之间满足：

$p_1=\frac{{\mathrm{xl}}_{s}D}{(D+f)},$

$l_s=\frac{w_{v}f}{D},$

$n=\frac{p_p}{l_s},$

p_b＝p_p，

w_s≤l_s，以及

x＝nm；

其中m为不大于x的正整数。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

通过遮挡属于同一像素列且属于不同像素行的相邻像素的不同水平位置的垂直区域，将经过透光条的光线投射到不同的水平方向，使每一列像素列对应多个视点，因此水平方向与垂直方向上的显示分辨率变化比例一致或保持为预设的比例，从而保持了分辨率比例的均匀，避免了显示分辨率畸变的产生，提高了3D图像的显示质量。

附图说明

图1是本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器的水平方剖面结构示意图；

图2是本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器的后置像素掩模结构示意图；

图3是本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器的分光示意图。

应当理解，上述附图仅是示意性的，其绘图比例并不用于对各元件的实际尺寸比例进行限制。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1所示，本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器包括依次相互平行设置的背光源1、后置像素掩模2、液晶显示面板3以及前置柱透镜光栅4；其中，

背光源1用于提供显示用的光能；

液晶显示面板3包括平行设置的像素列和平行设置的像素行，每一像素列中相邻n个像素用于显示n幅视差图像，每一像素行中相邻m个像素用于显示m幅视差图像，其中，n和m均为大于一的正整数；

后置像素掩模2包括透光条21和遮光条22，紧贴设置在液晶显示面板3的一侧，用于遮挡属于同一像素列且属于不同像素行的n个相邻像素的不同水平位置的垂直区域；其中，透光条21和遮光条22，以及该垂直区域都可以为矩形，也可以为其他与像素形状相对应的形状。

前置柱透镜光栅4设置在液晶显示面板3的另一侧，与后置像素掩模2的距离等于前置柱透镜光栅4的焦距，用于将经过透光条21的光线投射到不同的水平方向。

如图2所示，本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器的后置像素掩模中，后置像素掩模能够对于属于同一像素列且属于不同像素行的三个相邻像素P1、P2和P3的不同水平位置的垂直区域进行遮挡，使与三个像素P1、P2和P3各自对应的三个透光条(字母A、B和C所在的白色区域)的水平位置各不相同。

当同一像素列中的三个相邻像素P1、P2和P3分别显示三幅不同的视差图像A、B和C时，设置在液晶显示面板3的另一侧前置柱透镜光栅4将通过透光条的光线投射到三个不同的水平方向，因此，每一列像素列可以在最佳观看距离分别形成对应的视点A、视点B和视点C，分别显示三幅不同的视差图像A、B和C。进一步地，依次的两列像素列分别显示不同的视差图像D、E和F，以及视差图像G、H和I，并经过对应的透光条后在最佳观看距离分别形成对应的视点D、E和F，以及视点G、H和I。

如图3所示，液晶显示面板3中每一列像素列分别显示三幅不同的视差图像，前置柱透镜光栅4将经过如图2所示的后置像素掩模(图中没有示出)的透光条的光线投射到不同的水平方向，在水平方向形成视点G、视点H、视点I、视点D、视点E、视点F、视点A、视点B以及视点C，当位于观看方向的观看者的左眼和右眼分别处于不同的视点时，可以根据观看到的不同视差图像产生立体图像观感，实现3D图像显示。

以水平方向和垂直方向上分别有1800个像素的显示面积为例，当需要同时显示九幅视差图像时，如果采用现有技术中的方法，仅能够在一个维度方向上进行分光，则显示每一幅视差图像的水平像素数量为200，而垂直像素数量为1800，即水平方向的分辨率与方向垂直的分辨率比例为一比九，因此产生分辨率畸变，导致3D图像的显示质量下降。然而，通过本发明上述实施例中的显示器，显示每一幅视差图像的水平像素数量和垂直像素数量都为600，即垂直方向的分辨率与水平方向的分辨率相同，保持了分辨率比例的均匀，避免了显示分辨率畸变的产生，提高了3D图像的显示质量。

上述实施例中，n和m的取值相同，均为三，即原图像的垂直方向的分辨率与水平方向的分辨率比例为一比一。在本发明另一实施例中，可以根据3D显示器的应用场景需要设置特定的分辨率比例，即可以通过设置n和m为不同的值，来分别调整垂直方向的分辨率与水平方向的分辨率，从而使分辨率的比例均匀地保持为预设的设置，从而提高3D图像的显示质量。

实施例二

如图1、图2以及图3所示，本发明一实施例公开的一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器中，前置柱透镜光栅4的节距p_l，前置柱透镜光栅4的焦距f，液晶显示面板3的像素节距p_p，后置像素掩模2的透光条节距p_b，后置像素掩模2的透光条宽度w_s，液晶显示面板3相邻像素行对应的后置像素掩模2的透光条位移l_s，显示器视点个数x，同一列像素列对应的视点个数n，相邻视点间距w_v，显示器最佳观看距离D之间满足：

$p_1=\frac{{\mathrm{xl}}_{s}D}{(D+f)},$

$l_s=\frac{w_{v}f}{D},$

$n=\frac{p_p}{l_s},$

p_b＝p_p，

w_s≤l_s，以及

x＝nm；

其中m为不大于x的正整数。

图3中，w_v表示属于同一像素列的相邻视点的间距，而nw_v表示属于同一像素行的但分别属于相邻的不同像素列的两个像素对应的视点的间距。

在本发明一优选的实施例中，前置柱透镜光栅4的节距p_l为2.241mm，前置柱透镜光栅4的焦距f为4mm，液晶显示面板3的像素节距p_p为0.75mm，后置像素掩模2的透光条节距p_b为0.75mm，后置像素掩模2的透光条宽度w_s为0.2mm，液晶显示面板3相邻像素行对应的后置像素掩模2的透光条位移l_s为0.25mm，显示器视点个数x为9，m为3，同一列像素列对应的视点个数n为3，相邻视点间距w_v为65mm，显示器最佳观看距离D为1040mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器，其特征在于，所述显示器包括依次相互平行设置的背光源、后置像素掩模、液晶显示面板以及前置柱透镜光栅；其中，

所述背光源用于提供显示用的光能；

所述液晶显示面板包括平行设置的像素列和平行设置的像素行，每一像素列中相邻的n个像素用于显示n幅视差图像，每一像素行中相邻的m个像素用于显示m幅视差图像，其中，n和m均为大于一的正整数；

所述后置像素掩模包括透光条和遮光条，紧贴设置在所述液晶显示面板的一侧，用于遮挡属于同一像素列且属于不同像素行的n个相邻像素的不同水平位置的垂直区域；

所述前置柱透镜光栅设置在所述液晶显示面板的另一侧，与所述后置像素掩模的距离等于所述前置柱透镜光栅的焦距，用于将经过透光条的光线投射到不同的水平方向。

2.根据权利要求1所述的基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器，其特征在于，n和m的取值相同，或者不同。

3.根据权利要求1或2所述的基于像素掩模的均匀分辨率3D显示器，其特征在于，所述前置柱透镜光栅的节距p_l，所述前置柱透镜光栅的焦距f，所述液晶显示面板的像素节距p_p，所述后置像素掩模的透光条节距p_b，所述后置像素掩模的透光条宽度w_s，所述液晶显示面板相邻像素行对应的所述后置像素掩模的透光条位移l_s，所述显示器视点个数x，同一列像素列对应的视点个数n，相邻视点间距w_v，所述显示器最佳观看距离D之间满足：

$p_1=\frac{{\mathrm{xl}}_{s}D}{(D+f)},$

$l_s=\frac{w_{v}f}{D},$

$n=\frac{p_p}{l_s},$

p_b＝p_p，

w_s≤l_s，以及

x＝nm；

其中m为不大于x的正整数。