CN108319031A

CN108319031A - 一种3d显示器

Info

Publication number: CN108319031A
Application number: CN201810124403.5A
Authority: CN
Inventors: 吕国皎
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-07-24

Abstract

本发明涉及3D显示技术领域，旨在改善现有的3D显示器图像显示质量不高的问题，提供一种3D显示器。本发明提供的3D显示器，其包括背光源、光栅、散射层、投射层和液晶显示面板。沿由后至前的方向，背光源、光栅、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方。由于本发明实施例提供的3D显示器可在左右方向上进行像素的时分复用，因此和传统的光栅3D显示器相比，其可实现高分辨率的3D显示。

Description

一种3D显示器

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种3D显示器。

背景技术

基于柱透镜光栅的3D显示器是无需任何助视设备的3D显示器。它通过柱透镜光栅的折射作用，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，从而实现3D显示。基于柱透镜光栅的3D显示器相对于其它3D显示器，其成本较低，因此便于制造与推广。

基于柱透镜光栅的3D显示器由2D显示面板和柱透镜光栅组成。2D显示面板用于提供来自同一立体场景的多幅视差图像，而柱透镜光栅利用对于光的折射作用，将这些视差图像在空间方向上进行分开，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，从而实现立体感观。然而，由于柱透镜光栅通常只在一维方向上实现分光，因此图像的左右分辨率下降而上下分辨率保持不变，分辨率的畸变会导致图像显示质量降低。

发明内容

本发明旨在提供一种3D显示器，以改善现有的3D显示器的图像显示质量不高的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种3D显示器，其包括背光源、光栅、散射层、投射层和液晶显示面板；沿由后至前的方向，背光源、光栅、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方；投射层为狭缝光栅或二维投射层。

在本发明的一个实施例中：

上述二维投射层为针孔阵列。

在本发明的一个实施例中：

上述光栅为柱透镜光栅。

在本发明的一个实施例中：

上述光栅为狭缝光栅。

在本发明的一个实施例中：

上述背光源平面到柱透镜光栅的距离为l₁，柱透镜光栅的焦距为f₁，柱透镜光栅到散射层的距离为l₂，其中：

l₁≥l₂。

在本发明的一个实施例中：

上述液晶显示面板设置在散射层与投射层之间。

在本发明的一个实施例中：

上述背光源由点状或条状发光单元构成。

在本发明的一个实施例中：

上述背光源的发光单元能够进行周期性的扩展。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的3D显示器，其包括背光源、光栅、散射层、投射层和液晶显示面板。沿由后至前的方向，背光源、光栅、散射层和投射层依次设置，液晶显示面板设置在背光源前方。由于本发明实施例提供的3D显示器可在左右方向上进行像素的时分复用，因此和传统的光栅3D显示器相比，其可实现高分辨率的3D显示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的3D显示器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的3D显示器的左右分光的结构原理图；

图3为本发明实施例1提供的3D显示器的上下分光的结构原理图；

图4为本发明实施例1提供的3D显示器设置扩展背光源的整体结构示意图。

图标：010-3D显示器；100-背光源；110-发光单元；111-第一发光单元；112-第二发光单元；113-第一光线；114-第二光线；120-扩展背光源；200-柱透镜光栅；300-散射层；400-针孔阵列；500-液晶显示面板；510-第一视差图像；520-第二视差图像；530-第三视差图像；540-第四视差图像；610-第一左右方向；620-第二左右方向；630-第一上下方向；640-第二上下方向；650-第三上下方向；660-第四上下方向。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例的附图中，a-b方向表示左右方向，c-d方向表示上下方向，e-f方向表示前后方向。

实施例1

图1为本实施例提供的3D显示器010的整体结构原理图。请参照图1，本实施例提供一种3D显示器010，其包括背光源100、光栅、散射层300、投射层和液晶显示面板500。沿由后至前的方向，背光源100、光栅、散射层300和投射层依次设置，液晶显示面板500设置在背光源100前。当液晶显示面板500设置在投射层与背光源100之间时，则形成前置狭缝光栅3D显示器；当液晶显示面板500设置在投射层前时，则形成后置狭缝光栅3D显示器。在本实施例中，投射层为二维投射层。

下面对本实施例提供的3D显示器010进行进一步说明：

图2为本实施例提供的3D显示器010的左右分光的结构原理图，图3为本实施例提供的3D显示器010的上下分光的结构原理图。请结合参照图1、图2和图3，在本实施例中，背光源100设置在最后，用于提供显示用的光能，其由点状发光单元110构成，且其可控制指定位置的发光单元110发光。可以理解的，在其他实施例中，也可以根据用户的需求，将背光源100设置为由条状发光单元构成。

进一步的，背光源100可进行周期性的扩展。在生产或使用中，可根据需求设置扩展背光源120(如图4所示)。

在本实施例中，光栅为柱透镜光栅200，柱透镜光栅200设置在背光源100前，用于将背光源100上发光单元110所发射的光线汇聚到散射层300处。散射层300设置在柱透镜光栅200前，用于接收柱透镜光栅200汇聚来的光线，并将其向前散射到任意方向。

需要说明的是，这里并不对光栅进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将光栅设置为狭缝光栅。

在本实施例中，二维投射层为针孔阵列400，用于将散射层300上散射来的光线投射到预设方向。当背光源100点亮某一发光单元110时，发光单元110发出的光线经柱透镜光栅200在散射层300上汇聚成一系列的亮条纹，该亮条纹序列通过针孔阵列400后被投射到预设左右位置。

需要说明的，这里并不对二维投射层进行限制，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将二维投射层设置为透镜阵列。

在本实施例中，液晶显示面板500设置在散射层300与针孔阵列400之间，用于提供上下视差合成图像，例如具有上下方向视差的第一视差图像510、第二视差图像520、第三视差图像530和第四视差图像540。需要说明的，这里并不对液晶显示面板500的位置进行限定，可以理解的，在其他具体实施例中，也可以根据用户的需求，将液晶显示面板500设置在背光源100前的其他位置，例如，设置在背光源100与柱透镜光栅200之间、柱透镜光栅200与散射层300之间或针孔阵列400之前。

在本实施例中，背光源100平面到柱透镜光栅200的距离为l₁，柱透镜光栅200的焦距为f₁，柱透镜光栅200到散射层300的距离为l₂，这些参数满足公式：

l₁≥l₂ (2)

本发明的实施例提供的3D显示器010，当背光源100点亮不同左右位置的发光单元110时，发光单元110位置的变化导致光线经柱透镜光栅200汇聚到散射层300上形成的亮条纹序列的位置发生变化，从而使亮条纹序列通过针孔阵列400投射到的预设左右位置不同。具体的，如图2所示，当背光源100点亮第一发光单元111发出第一光线113时，第一光线113经柱透镜光栅200、散射层300及针孔阵列400后被投射到第一左右方向610；当背光源100点亮第二发光单元112发出第二光线114时，第二光线114经柱透镜光栅200、散射层300及针孔阵列400后被投射到第二左右方向620。当按时序，时分复用地点亮不同的发光单元110时，液晶显示面板500提供与之对应的视差图像，从而该显示器能够在不同的左右位置上显示不同的左右视差图像。同时，液晶显示面板500在上下方向上同时提供多组具有上下视差的合成图像，如图3所示，第一视差图像510经过针孔阵列400后被投射到第一上下方向630，第二视差图像520经过针孔阵列400后被投射到第二上下方向640，第三视差图像530经过针孔阵列400后被投射到第三上下方向650，第四视差图像540经过针孔阵列400后被投射到第四上下方向660，从而形成上下视差。

综上，本发明的实施例提供的3D显示器010将背光源100点亮不同位置的发光单元110对应的多幅具有上下视差的图像，在不同的左右位置上进行显示，同时，针孔阵列400将这些具有上下视差的合成图像投射到预定的上下方向，从而同时形成左右和上下视差。当观看者的左右眼分别位于对应视点时，可以看到与视点对应的不同的视差图像，从而产生立体感。由于本发明的实施例提供的3D显示器010可以在左右方向上进行像素的时分复用，因此和传统的光栅3D显示器相比，可实现高分辨率的3D显示，提高了图像显示质量。此外，由于柱透镜光栅200可将尺寸较大的背光源100的发光单元阵列发出的光线利用公式(1)和(2)缩小成像于散射层300，因此，散射层300上条纹移动的间距可以控制在很小的量级，从而经针孔阵列400形成间距很小的视点集合，以便形成连续左右视差。

实施例2

本实施例也提供了一种3D显示器010。本实施例提供的3D显示器010与实施例1提供的基本相同，不同之处在于形成的视差图像不同。

具体的，在本实施例中，形成的视差图像为左右视差图像，液晶显示面板500仅提供单幅视差图像。需要说明的，在本实施例中，投射层除针孔阵列和透镜阵列外还可以设置为狭缝光栅。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种3D显示器，其特征在于，包括：

背光源、光栅、散射层、投射层和液晶显示面板；

沿由后至前的方向，所述背光源、所述光栅、所述散射层和所述投射层依次设置，所述液晶显示面板设置在所述背光源前方；

所述投射层为狭缝光栅或二维投射层。

2.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述二维投射层为针孔阵列。

3.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光栅为柱透镜光栅。

4.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述光栅为狭缝光栅。

5.根据权利要求3所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源平面到所述柱透镜光栅的距离为l₁，所述柱透镜光栅的焦距为f₁，所述柱透镜光栅到所述散射层的距离为l₂，其中：

l₁≥l₂。

6.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述液晶显示面板设置在所述散射层与所述投射层之间。

7.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源由点状或条状发光单元构成。

8.根据权利要求1所述的3D显示器，其特征在于：

所述背光源的发光单元能够进行周期性的扩展。