本发明提出了一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,该装置包括显示屏、偏振装置
1.一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,其特征在于,该装置包括显示屏、偏振装置I、旋光装置和偏振装置II,偏振装置I具有交替排列的偏振特性单元和透明单元,偏振装置II具有均匀偏振特性,偏振装置I、旋光装置和偏振装置II依次放置在显示屏前方,偏振装置I与显示屏的间距为S,旋光装置和偏振装置I紧贴,偏振装置II和旋光装置紧贴,二维模式时,调节旋光装置的输入电压,使通过旋光装置的入射光线的振动方向旋转90°的偶数倍,xa0此时,显示屏发出的光线通过偏振装置I的调制,然后通过旋光装置的旋光作用后,能够通过偏振装置II继续传播,不影响显示屏的正常显示功能;三维模式时,调节旋光装置的输入电压,使通过旋光装置的入射光线的振动方向旋转90°的奇数倍,此时,显示屏发出的光线通过偏振装置I的偏振单元偏振调制,然后通过旋光装置的旋光作用后,不能通过偏振装置II;而显示屏发出的光线通过偏振装置I的透明单元,然后通过旋光装置的旋光作用后,能正常通过偏振装置II,此时偏振装置I、旋光装置和偏振装置II的组合具有狭缝光栅特性。
2.根据权利要求1所述的一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,其特征在于,所述的偏振装置I,包括以交替方式排列的具有偏振特性的偏振单元和不具有偏振特性的透明单元,所述的偏振装置I的偏振单元和透明单元的宽度分别为W_B、W_S,其中W_B和W_S的值可由公式xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="84"/>和W_B=(N
-1)W_S计算得到,式中W_p表示显示屏上每个子像素的水平宽度,Q表示相邻视点间的间距,约等于人眼的瞳孔间距,N表示三维模式时的视点个数,取大于等于2的任意整数。
3.根据权利要求1所述的一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,其特征在于,所述偏振装置I与显示屏的间距S的计算公式为ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="76"/>,其中W_p表示显示屏上每个子像素的水平宽度,Q表示相邻视点间的间距,L表示最佳观看距离。技术领域
本发明涉及二维三维兼容显示技术,更具体地说,本发明涉及一种裸视光栅二维三维兼容显示技术。
背景技术
多视点裸视光栅自由立体显示技术是指能为观看者在多个位置提供裸眼观看立体画面的立体显示技术。多视点裸视光栅自由立体显示装置结构简单,无需观看者佩戴立体眼镜,给观看者带来方便。多视点裸视光栅自由立体显示装置一般由显示屏与柱透镜光栅或狭缝光栅构成,一个立体场景的N(N大于等于2)幅视差图像合成后显示在显示屏上,利用柱透镜光栅的折射或狭缝光栅挡光条对光的遮挡作用和透光条对光的透光作用将显示屏上的视差图像的光线在观看区域分开,形成立体观看区域,观看者两眼分别接受其中的两幅视差图像(左视差图像和右视差图像),从而产生立体感。当多视点裸视光栅自由立体显示装置能从三维模式切换成二维模式时,这样的显示装置称为裸视光栅二维三维兼容显示装置。
发明内容
xa0xa0本发明提出一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,如附图1所示,该装置包括显示屏、偏振装置xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>,偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>依次放置在显示屏前方,偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>与显示屏的间距为S,旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>紧贴,偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>和旋光装置紧贴。所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>,包括以交替方式排列的具有偏振特性的偏振单元和不具有偏振特性的透明单元。附图2为偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的结构示意图,其中水平条带部分表示对自然光线具有特定方向偏振特性的偏振单元,白色区域表示不具有偏振特性的透明单元。优选地,在所述裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元和透明单元的宽度分别为W_B、W_S,其中W_B和W_S的值可由下式计算得到:xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="98"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(1)xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="114"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(2)式中W_p表示显示屏上每个子像素的水平宽度,Q表示相邻视点间的间距,约等于人眼的瞳孔间距(通常为65mm),N表示三维模式时的视点个数,取大于等于2的任意整数。优选地,在所述裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>与显示屏的间距为S,其中S由下式计算得到:xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="89"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(3)式中L表示最佳观看距离。所述的旋光装置如附图3所示,它包括两层透明导电玻璃和旋光材料,旋光材料置于两层透明导电玻璃之间。在两层透明导电玻璃上加特定的电压时,光线经过旋光装置后,其振动方向旋转一个特定角度。三维模式时,调节旋光装置的输入电压,使通过旋光装置的入射光线的振动方向旋转90°的奇数倍。此时,显示屏发出的光线通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元偏振调制,然后通过旋光装置的旋光作用后,不能通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>;而显示屏发出的光线通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的透明单元,然后通过旋光装置的旋光作用后,能正常通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>,此时偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>重合具有狭缝光栅特性。二维模式时,调节旋光装置的输入电压,使通过旋光装置的入射光线的振动方向旋转90°的偶数倍。此时,显示屏发出的光线通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的调制,然后通过旋光装置的旋光作用后,能够通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>继续传播,不影响显示屏的正常显示功能。优选地,在所述裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的旋光装置可以选用扭曲向列液晶作为所述的旋光材料,选用ITO玻璃作为透明导电玻璃。当ITO玻璃无外电压作用时,入射光线的振动方向将随液晶分子轴方向逐渐旋转90°出射;对ITO玻璃施加电压,扭曲向列液晶的90°旋光性消失。所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>为具有均匀偏振特性的偏振元件,使通过该装置的全部入射光线具有相同的偏振方向。该装置的偏振方向与偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>中偏振单元的偏振方向一致。xa0xa0针对显示屏上每个子像素的水平宽度W_p、三维模式时的视点个数N、相邻视点间的间距Q和最佳观看距离L,根据公式(1)(2)计算出偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元的宽度W_B和透明单元的宽度W_S,然后按照公式(3)计算出偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>到显示屏的间距S。将设计好的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>按顺序安装到显示屏上,就实现了一种裸视光栅二维三维兼容显示装置。
附图说明
附图1为本发明的一种裸视光栅二维三维兼容显示装置示意图。附图2为本发明的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的结构示意图。附图3为本发明的旋光装置的结构示意图。附图4为本发明的三维模式时偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置与偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>的工作状态示意图。附图5为本发明的三维显示模式原理示意图。附图6为本发明的二维模式时偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置与偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>的工作状态示意图。上述附图中的图示标号为:(1)显示屏,(2)偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>,(3)旋光装置,(4)偏振装置II,(5)偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的透明单元,(6)偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元,(7)旋光装置的透明导电玻璃,(8)旋光装置的旋光材料。应该理解上述附图只是示意性的,并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明利用本发明的一种裸视光栅二维三维兼容显示装置的实施例,对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于本发明做进一步的说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。本发明提出一种裸视光栅二维三维兼容显示装置,如附图1所示,该装置包括显示屏、偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>。偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>依次放置在显示屏前方,偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>与显示屏的间距为S,旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>紧贴放置,偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>和旋光装置紧贴放置。在该裸视光栅二维三维兼容显示装置中,针对显示屏上每个子像素的水平宽度W_p、三维模式时的视点个数N、相邻视点间的间距Q和最佳观看距离L,所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元的宽度W_B和透明单元的宽度W_S由下式计算得到:xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="98"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(1)xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="114"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(2)。在该裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>与显示屏的间距S由下式计算得到:xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="89"/>xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0(3)。在该裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的旋光装置选用扭曲向列液晶作为所述的旋光材料,选用ITO玻璃作为透明导电玻璃。三维模式时,ITO玻璃无外电压作用,入射光线将随液晶分子轴方向逐渐旋转90°,使显示屏发出的光线通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元偏振调制,然后通过旋光装置的旋光作用后,不能通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>;而显示屏发出的光线通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的透明单元,然后通过旋光装置的旋光作用后,能正常通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>,此时偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>重合具有狭缝光栅特性,如附图4所示。附图5所示为本发明的三维显示模式原理示意图,图中的标号表示该子像素被用于显示第几幅视差图像,显示屏发出的光线经过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>的调制后,在观看区域分开,形成立体观看视点,实现三维显示效果。二维模式时,对ITO玻璃施加电压,扭曲向列液晶的90°旋光性消失,使通过旋光装置的入射光线的振动方向不改变,显示屏发出的光线经过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的调制,然后通过旋光装置后,能够通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>继续传播,不影响显示屏的正常显示功能,如附图6所示。在该裸视光栅二维三维兼容显示装置中,所述的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>为具有均匀偏振特性的偏振元件,使通过该装置的全部入射光线具有相同的偏振方向。该装置的偏振方向与偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>中偏振单元的偏振方向一致。针对显示屏上每个子像素的水平宽度W_p、三维模式时的视点个数N、相邻视点间的间距Q和最佳观看距离L,根据公式(1)(2)计算出偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元的宽度W_B和透明单元的宽度W_S,然后按照公式(3)计算出偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>到显示屏的间距S。将设计好的偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>按顺序安装到显示屏上,就实现了一种裸视光栅二维三维兼容显示装置。一台42寸的裸视光栅二维三维兼容显示装置,显示屏为液晶显示屏,其上每个子像素的水平宽度W_p为0.1614mm,相邻视点间的间距Q应该约等于人眼的瞳孔间距65mm,三维模式时的观看视点个数N为8,最佳观看距离L为2000mm。由式(3)计算得到偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>与显示屏的间距S为4.9539mm;偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元具有水平方向的偏振特性,由式(1)和(2)计算得到偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>的偏振单元的宽度W_B为1.1270mm,透明单元的宽度W_S为0.1610mm;旋光装置采用扭曲向列液晶和ITO玻璃制作;偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>具有水平方向的偏振特性。通过调节施加到旋光装置上的电压,可以调节该旋光装置的旋光角度,控制通过偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="8"/>、旋光装置和偏振装置ntent="drawing" img-format="jpg" inline="no" orientation="portrait" wi="13"/>的光束,从而实现裸视光栅二维三维兼容显示。