專利名稱：一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及立體顯示裝置領域，具體為一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示
直O
背景技術：
3D顯示的應用越來越廣泛，現有技術中，用于3D顯示技術的基于視差式的裸眼立體顯示裝置主要有視差屏障式(前置、后置)和柱鏡式顯示裝置兩種。視差屏障立體顯示技術利用安置在背光模塊及IXD面板間垂直方向的一系列遮光條紋形成視差屏障，將左眼及右眼的畫面分開，這樣就可得到3D影像，也有的方案將視差屏障裝置在LCD前方。目前視差屏障一般用液晶實現，這樣可以控制視差屏障的開關，無視差屏障時顯示2D圖像，有視差屏障時顯示3D圖像。這種技術的缺點是視差屏障阻擋光線，顯示屏亮度將隨之降低；另外，在觀看立體畫面時顯示屏分辨率會下降一半(雙視點)， 多視點顯示屏的分辨率將等比例降低。柱狀透鏡立體顯示技術最早由三洋提出，后來飛利浦投入很大力量進行研究。該技術在液晶面板上加一層微柱狀透鏡膜，柱狀透鏡精確對齊液晶屏的一組像素點，各像素點位于柱狀透鏡的焦平面上，這樣不同像素點就被透鏡投影到不同方向，控制顯示屏像素的顯示就可將給左右眼的可視畫面分開，分別送到左右眼中，實現3D顯示。飛利浦方案中， 柱狀透鏡也填充了液晶，可以控制透鏡的折射率，折射光線時實現3D顯示，不折射光線時， 則為2D顯示。柱狀透鏡技技術不會阻擋背光，顯示器亮度不受影響，但由于它也是將不同像素分別投射到左右眼中，這與視差屏障技術相同，所以3D顯示時分辨率仍將降低，多視點的情況下分辨率也會成倍降低。

發明內容
本發明的目的是提供一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，利用高亮度數字像源、組合光柵、三盒液晶光閥等實現立體信息的顯示，通過時分實現左右兩眼的分開顯示，以解決現有技術立體顯示中存在的顯示分辨率損失的問題。為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為
一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于包括有高亮度數字像源、 設置在高亮度數字像源出射光光路前方的組合光柵、設置在組合光柵出射光光路前方的透鏡組，所述高亮度數字像源、組合光柵分別位于透鏡組的一倍焦距以內，高亮度數字像源提供高頻左右眼視差圖像，高亮度數字像源的出射光經過組合光柵后形成空間梳狀分布的子像源，子像源的出射光經過透鏡組透射后成虛像，還包括有設置在透鏡組透射光路上的三盒液晶光閥、設置在三盒液晶光閥透射光路上的貼有偏振片的單層液晶光閥，以及設置在單層液晶光閥透射光路上并緊挨單層液晶光閥的反射鏡，所述三盒液晶光閥、單層液晶光閥的工作狀態相同且工作狀態均在反射狀態和透射狀態之間切換，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵的光柵面之間呈一定角度的夾角，單層液晶光閥、反射鏡所在平面與三盒液晶光閥所在平面之間呈相同角度的夾角；當三盒液晶光閥、單層液晶光閥均工作于反射狀態時，所述虛像的出射光中大部分被三盒液晶光閥反射至人體一只眼睛中，其余小部分依次透射過三盒液晶光閥、單層液晶光閥后，被反射鏡反射回單層液晶光閥，經過貼有偏振片的單層液晶光閥再次透射后偏振態改變90度，當三盒液晶光閥、單層液晶光閥均切換至透射狀態時，虛像的出射光依次透射過三盒液晶光閥、單層液晶光閥后被反射鏡反射至人體另一只眼睛中。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述組合光柵實現空間梳狀濾波，組合光柵使高亮度數字像源的出射光經過組合光柵后形成空間梳狀且等間隔分布的多個子像源，相鄰子像源間的間距與子像源大小相等。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述高亮度數字像源為基于LED背光的高亮度LCOS像源。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述單層液晶光閥指兩塊中間灌有液晶材料的玻璃，液晶材料兩端設置有電極，具有透射和反射兩種工作模式，不加電壓時，單層液晶光閥工作于透射模式；加電壓時，單層液晶光閥工作于反射模式，通過液晶材料的配比可對反射波長進行選擇。所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述所述三盒液晶光閥指分別對紅、綠、藍光線進行反射的三個單層液晶光閥液疊加在一起構成的液晶光閥，實現對發射波長的選擇。本發明中，高亮度數字像源輸出高頻左右眼視差圖像，圖像光線以平行光方式時分交錯輸出，經過組合光柵形成梳狀分布子像源(空間周期性均勻分布，且相鄰子像源間距與子像源寬度相等)，梳狀分布子像源圖像經透鏡組形成虛像，虛像再經過三盒液晶光閥、 貼有偏振片的單層液晶光閥、反射鏡的光學配合后，可實現左右眼圖像分離，形成立體顯示，進而可避免立體顯示中分辨率損失的現象。


圖1為本發明光路原理圖。
具體實施例方式如圖1所示。本發明中，高亮度數字像源1是采用基于LED背光的高亮度LCOS像源，顯示的立體顯示信息，是高頻左右眼視差圖像。組合光柵2用于變換空間光場分布。凸透鏡3對變換后的空間光場成虛像。三盒液晶光閥4工作于高反射和高透射兩種狀態，不加電壓時，光閥對光線是透明的，加電壓時，光閥只對光線產生反射。帶偏振片的單層液晶光閥5，在加上驅動電壓后，透過它的光線偏振態改變45度，三盒液晶光閥4及單層液晶光閥5的驅動頻率要求與像源同步。像源、組合光柵均位于透鏡組的焦點范圍以內，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵呈一定角度；單層液晶光閥、反射鏡與三盒液晶光閥成一定角度放置，反射鏡位于單層液晶光閥后側，緊貼其放置。數字像源提供高頻左右眼視差圖像源，圖像光線經過組合光柵后形成空間梳狀分布，梳狀分布的子像源經過透鏡組后成虛像顯示，當三盒液晶光閥及單層液晶光閥均工作于反射態時，圖像大部分光線被三盒液晶光閥反射至人的左眼，透過的光線通過貼有偏振片的液晶光閥，反射回來的偏振態改變90度，無法再次透過三盒液晶光閥，兩者工作于透射態時，圖像光線透過兩光閥，由反射鏡反射至右眼。高亮度數字像源，是采用基于LED (發光二極管)背光的高亮度LCOS (硅基液晶) 像源。通過控制RGB (紅、綠、藍)三原色LED順序發光就可以形成快速轉換的RGB色場。在整個裸眼立體顯示系統設計中，組合光柵板用于實現子像源的空間間隔分布。當高亮度數字像源顯示左眼圖像時，透過組合光柵，將形成左眼視區，右眼圖像通過傾斜一定角度反射鏡反射后，形成偏移，偏移距離約為兩眼間距(65mm左右)，形成右眼視區。這樣兩眼的觀察區域正好錯開，不會產生重疊，避免了串擾效應。液晶光閥具有透射模式和反射模式兩種工作模式，不加電壓時，光閥對光線是透明的，加電壓時，光閥只對光線產生反射。當像源顯示左眼視圖時，三盒液晶光閥加電壓，光閥對光線產生反射，使圖像進入左眼顯示，顯示右眼視圖時，三盒液晶光閥不加電壓，光閥對光線是透明的，右眼圖像的光線透過光閥，被與之成一定角度的反射鏡反射進入右眼顯示。虛像是光的反射延長線匯聚而成的像，無需用顯示屏承接，直接用人眼觀察，具有顯示成像清晰、空間立體感、縱深感強的特點，非常適合用于立體顯示。本裝置將像源、組合光柵放置于透鏡組的焦點范圍以內，以使圖像成虛像顯示，可實現上述優點。該裝置由于是采用了虛像成像，故觀看時的立體深度感很強，避免了立體深度與重影的沖突；采用工作于透反式的液晶光閥，很好地對左右眼圖像光線進行分離，減少了串擾現象；采用與三盒液晶光閥呈一定角度放置的反射鏡，可使反射的右眼圖像相對于左眼圖像有一定的位移，結合梳狀分布，可使左右眼視區相對獨立，即減少了串擾現象。
權利要求
1.一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于包括有高亮度數字像源、設置在高亮度數字像源出射光光路前方的組合光柵、設置在組合光柵出射光光路前方的透鏡組，所述高亮度數字像源、組合光柵分別位于透鏡組的一倍焦距以內，高亮度數字像源提供高頻左右眼視差圖像，高亮度數字像源的出射光經過組合光柵后形成空間梳狀分布的子像源，子像源的出射光經過透鏡組透射后成虛像，還包括有設置在透鏡組透射光路上的三盒液晶光閥、設置在三盒液晶光閥透射光路上的貼有偏振片的單層液晶光閥，以及設置在單層液晶光閥透射光路上并緊挨單層液晶光閥的反射鏡，所述三盒液晶光閥、單層液晶光閥的工作狀態相同且工作狀態均在反射狀態和透射狀態之間切換，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵的光柵面之間呈一定角度的夾角，單層液晶光閥、反射鏡所在平面與三盒液晶光閥所在平面之間呈相同角度的夾角；當三盒液晶光閥、單層液晶光閥均工作于反射狀態時，所述虛像的出射光中大部分被三盒液晶光閥反射至人體一只眼睛中，其余小部分依次透射過三盒液晶光閥、單層液晶光閥后，被反射鏡反射回單層液晶光閥，經過貼有偏振片的單層液晶光閥再次透射后偏振態改變90度，當三盒液晶光閥、單層液晶光閥均切換至透射狀態時，虛像的出射光依次透射過三盒液晶光閥、單層液晶光閥后被反射鏡反射至人體另一只眼睛中。
2.根據權利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述組合光柵實現空間梳狀濾波，組合光柵使高亮度數字像源的出射光經過組合光柵后形成空間梳狀且等間隔分布的多個子像源，相鄰子像源間的間距與子像源大小相等。
3.根據權利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述高亮度數字像源為基于LED背光的高亮度LCOS像源。
4.根據權利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述單層液晶光閥指兩塊中間灌有液晶材料的玻璃，液晶材料兩端設置有電極，具有透射和反射兩種工作模式，不加電壓時，單層液晶光閥工作于透射模式；加電壓時，單層液晶光閥工作于反射模式，通過液晶材料的配比可對反射波長進行選擇。
5.根據權利要求1所述的一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，其特征在于所述所述三盒液晶光閥指分別對紅、綠、藍光線進行反射的三個單層液晶光閥液疊加在一起構成的液晶光閥，實現對發射波長的選擇。
全文摘要
本發明公開了一種基于液晶光閥幕裝置的裸眼立體顯示裝置，包括高亮度數字像源、組合光柵、三盒液晶光閥、透鏡組、貼有偏振片的單層液晶光閥及反射鏡。高亮度數字像源像源、組合光柵均位于透鏡組的焦點范圍以內，三盒液晶光閥所在平面與組合光柵呈一定角度；單層液晶光閥、反射鏡與三盒液晶光閥成一定角度放置，反射鏡位于單層液晶光閥后側，緊貼其放置。本發明可實現左右眼圖像分離，形成立體顯示，進而可避免立體顯示中分辨率損失的現象。
文檔編號G02F1/1335GK102364378SQ20111036231
公開日2012年2月29日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者呂國強, 吳娟, 尹靜, 胡躍輝 申請人:合肥工業大學