[發(fā)明專利]基于可調(diào)液晶微透鏡陣列的集成成像顯示裝置

在審

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• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112230443A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸敏;陳靖宇;康江輝;賈甲;濮怡瑩;談寶林;馬驍騏
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳英倫科技股份有限公司
• 主分類號: G02B30/24
• 分類號: G02B30/24;G02B30/28
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發(fā)明提供了一種基于可調(diào)液晶微透鏡陣列的集成成像顯示裝置，包括顯示器和可調(diào)液晶微透鏡陣列，所述的可調(diào)液晶微透鏡陣列貼合在顯示器前。所述的可調(diào)液晶微透鏡陣列為電控液晶微透鏡陣列或偏振光調(diào)制液晶微透鏡陣列。本發(fā)明利用微透鏡單元可平移、焦距可調(diào)的液晶微透鏡陣列替代傳統(tǒng)微透鏡陣列的集成成像顯示器，能夠在增加景深的同時增加像素，實現(xiàn)大景深、高分辨率和大視角的三維顯示圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成成像顯示技術(shù)。

背景技術(shù)

光場顯示技術(shù)是一種利用再現(xiàn)空間中物體表面散射光場的方法來實現(xiàn)三維顯示的技術(shù)。集成成像顯示技術(shù)作為實現(xiàn)光場顯示技術(shù)的方法之一，其具體實現(xiàn)的方法如圖1所示，是在顯示器前附加一微透鏡陣列來實現(xiàn)對連續(xù)的光場信息的離散重建，具有造價低、便于實現(xiàn)等優(yōu)點，極具產(chǎn)業(yè)化的可能。但該技術(shù)受制于傳統(tǒng)微透鏡陣列的物理特性影響，有三維圖像分辨率低、視角小和景深淺的問題，該缺陷限制了集成成像顯示技術(shù)的商業(yè)話。

如圖1所示的傳統(tǒng)的集成成像顯示技術(shù)是采用了傳統(tǒng)的固定微透鏡陣列。由于該技術(shù)是對連續(xù)光場信息的重建，因此，當(dāng)用于重建的離散點越多，則還原的三維畫面圖像質(zhì)量越好，圖像越平滑，分辨率越高。在顯示器大小不變的情況下，受傳統(tǒng)微透鏡陣列的局限，重建的離散點個數(shù)是固定不變的，可近似的認(rèn)為等于該微透鏡陣列上微透鏡的個數(shù)；而三維圖像的視角又與該微透鏡的大小有關(guān)。圖2顯示了影響視角的因素為微透鏡的大小、以及屏與微透鏡陣列間的距離，該三維圖像的橫向視角α和縱向視角β分別可用以下方法計算：

α＝2arctan(w/2g)

β＝2arctan(h/2g)

其中，g是顯示器與微透鏡陣列的距離，w是基礎(chǔ)圖像寬度，h是基礎(chǔ)圖像高度。

當(dāng)增加重建的離散點時，需減小微透鏡的大小，以增加微透鏡的個數(shù)，為維持原有三維圖像視角，則屏與透鏡陣列間的距離也需減小，但這樣就會使圖像景深減小，影響三維圖像的可視深度。

上述分析表明了衡量集成成像顯示技術(shù)三維圖像質(zhì)量的各個因素(三維圖像的像素、視角和景深)之間存在一定的權(quán)衡。具體表現(xiàn)為：在顯示屏不變的情況下，增加微透鏡的個數(shù)可以擴大三維圖像分辨率，但視角下降；增加透鏡的焦距，可以增加景深，但同時減小視角；增加微透鏡的大小(減小微透鏡的個數(shù))，則可以增加視角，但降低圖像分辨率。

根據(jù)以上對傳統(tǒng)微透鏡陣列集成成像技術(shù)的描述可知，造成這些制約條件的原因在于現(xiàn)有的傳統(tǒng)微透鏡陣列自身構(gòu)造的局限，限定了集成成像顯示的三維顯示像素固定的內(nèi)奎斯特采樣頻率上限，從而限制了集成圖像顯示的圖像質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)微透鏡陣列帶來的奈奎斯特采樣定理的局限，本發(fā)明提供一種基于可調(diào)液晶微透鏡陣列的集成成像顯示裝置，利用微透鏡單元可平移、焦距可調(diào)的液晶微透鏡陣列替代傳統(tǒng)微透鏡陣列的集成成像顯示器，能夠在增加景深的同時增加像素，實現(xiàn)大景深、高分辨率和大視角的三維顯示圖像。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于可調(diào)液晶微透鏡陣列的集成成像顯示裝置，包括顯示器和可調(diào)液晶微透鏡陣列，所述的可調(diào)液晶微透鏡陣列貼合在顯示器前。

所述的可調(diào)液晶微透鏡陣列為電控液晶微透鏡陣列或偏振光調(diào)制液晶微透鏡陣列。

所述的電控可調(diào)微透鏡陣列，包括上下基板、上下電極對和液晶，所述的上下電極對分別布設(shè)在上下基板上，在上下基板之間填充液晶，通過對上下電極對施加電壓形成液晶透鏡，通過對不同位置處的上下電極對施加電壓控制液晶微透鏡單元的平移，通過在上下電極對上施加不同的電壓值實現(xiàn)液晶透鏡的焦距變化。

所述的上下電極上涂布有導(dǎo)向?qū)樱Σ梁髮σ壕Х肿悠饘?dǎo)向作用。