[發明專利]基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備及方法

有效

• 申請號: 201310116207.0
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103176308A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 陸建鋼;談健;王祎君;倪水彬;劉詩雨
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G02F1/1335
• 分類號: G02F1/1335;G02F1/1343;G02F1/133;G02F1/29;G02B27/26;H04N13/04
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 丁惠敏;鄭立

技術領域

本發明涉及自由立體顯示技術，具體地，涉及一種基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備及方法。

背景技術

立體顯示在三維顯示技術中得到了廣泛的應用。立體顯示利用人體左右兩眼的視差使觀看者獲得深度感。而目前比較流行的立體顯示技術，可分為需要佩戴分光眼鏡的立體顯示和直接觀看的自由立體顯示技術。自由立體顯示技術在很多領域都有廣泛的應用，如：軍事、醫療、娛樂、教育、廣告和數據可視化等等。它是目前顯示技術領域的重要課題。

柱面透鏡式(Lenticular?sheets)三維技術是目前常用的一種自由立體顯示技術。它通過固態柱面透鏡陣列使各視點的圖像到達不同的視場。其中，柱面透鏡被放置在液晶顯示屏的前側。背光板提供背光光源，在液晶顯示屏的對應區域上顯示不同視點的圖像，而這些在不同區域的圖像經過對應區域的柱面透鏡，投射到屏幕前的不同視場。觀看者的左右兩眼處于不同的視場中，因而接收到不同圖像，從而產生視差，觀看者可以獲得三維效果。

柱面透鏡式三維顯示技術通過將對應的圖像偏轉投射到相應的視場使觀看者獲得三維效果，具有亮度不衰減的優點。但是由于將整個液晶顯示屏上的圖像拆分成了多個視點的部分，空間分辨率大大下降，而圖像質量也隨之減弱。因此，如何提高柱面透鏡式三維顯示技術的圖像質量是一個重要課題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備及方法，其利用液晶的電控特性，通過在不同時段呈現不同折射率分布的液晶棱鏡陣列分別將不同視點的圖像投射到對應視場來實現高質量的全分辨率的自由立體顯示。

為實現上述目的，本發明提出了一種基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其包括背光板、液晶顯示屏、液晶棱鏡陣列和同步控制器；所述背光板、液晶顯示屏、液晶棱鏡陣列由下至上依次放置，所述同步控制器分別與所述背光板、液晶顯示屏、液晶棱鏡陣列通過信號線相連接。

如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述液晶棱鏡陣列從下到上依次為玻璃基板、ITO電極、液晶層、上方取向膜、common電極和玻璃基板。

進一步地，如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述液晶棱鏡陣列，通過多ITO電極進行單像素驅動，在液晶層施加垂直電場，使液晶層的折射率分布呈現為棱鏡的形貌，從而將當前視點的圖像正確地投射到對應視場。

如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述液晶棱鏡陣列中電極寬度為W1，電極間距為W2，針對單像素電極個數為N，且單像素寬度為N*(W1+W1)。

如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，通過對液晶棱鏡陣列基板配向使液晶棱鏡陣列中液晶分子取向與液晶顯示屏的出光偏振方向一致。

如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述背光板采用準直背光源并以脈沖方式工作；在單幀顯示的開始階段，關閉背光源，在液晶陣列穩定期，打開背光源。

進一步地，如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述背光板的脈沖方式在每幀開始的四分之一周期關閉背光源，在隨后的四分之三的周期打開背光源進行顯示。

如上述的基于液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備，其中，所述同步控制器用于同步調節背光板的脈沖順序，液晶顯示屏的圖像切換和液晶棱鏡陣列形貌的快速轉換，以將對應視點圖像正確地投射到相應視場。

同時，本發明還提供了一種基于上述液晶棱鏡陣列的全分辨率自由立體顯示設備的顯示方法，在顯示過程中采用如下步驟：

在一幀的開始階段，所述背光板關閉背光源，所述液晶顯示屏呈現針對一個視點圖像的調制，此時，所述液晶棱鏡層開始建立棱鏡形貌，并隨著時間越來越接近理想棱鏡；

在建立時間度過之后，所述背光板開始工作，此時所述液晶顯示屏上顯示該視點的圖像，所述液晶棱鏡陣列接近理想棱鏡，將該視點圖像較準確地投射到對應的視場中；

經過一幀時間后，整套顯示設備將為下一個視場提供相應圖像，在轉換時刻，首先，所述背光板關閉光源，所述液晶顯示屏上轉換為新的視點所需要的圖像，相應地，所述液晶棱鏡陣列上的電極瞬時改變為新的棱鏡形貌所需要的驅動電壓，所述液晶棱鏡陣列開始從上一個視點的形貌過渡到當前視點的形貌；然后所述液晶棱鏡陣列的形貌基本穩定，所述背光板重新開始工作，所述液晶顯示屏上顯示當前視點的圖像，所述液晶棱鏡陣列將圖像投射到對應視場。