专利名称：视差栅栏、全视角立体显示系统以及便携式数字终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于立体(3D)显示技术领域，涉及一种视差栅栏，尤其涉及一种可以消除重影的视差栅栏、以及包括该视差栅栏的全视角立体显示系统。
背景技术：
立体(3D)图像显示装置基本可以分为两大类:眼镜型立体图像显示装置和无眼镜型立体图像显示装置(自动立体图像显示装置)。视差栅栏(Parallax Barrier)作为无眼镜型立体图像显示装置中的一种已经被市场广泛接受。图1所示为利用常规视差栅栏的立体图像显示原理示意图。常规地，视差栅栏可以直接与二维显示模块贴合固定，即可实现3D图像显示，因此视差栅栏法显示3D图像相对结构简单、成本低，适于广泛商业应用。如图1所示，10为二维显示模块(例如TFT-1XD(ThinFilm Transistor-Liquid Crystal Display,薄膜晶体管液晶显示器)),20为视差栅栏形成的光栅，其置于观看者的眼睛和二维显示模块10之间。在视差栅栏显示方法中，将左右眼看到的图像以交替的垂直的样式显示，该样式的若干部分被非常细的垂直格子(即光栅的遮挡部)阻挡。以这种方式，左眼看到的垂直样式图像和右眼看到的垂直样式图像由光栅分开，左右眼分别在不同的视点看图像以便将其结合形成3D图像。如图1所示，视差栅栏形成的光栅20具有孔隙22和遮挡部21，二维显示模块10中具有分别对应于观看者的左眼和右眼的左眼图像像素L (用于形成左眼图像)和右眼图像像素R (用于形成右眼图像)，像素L和R交替地形成于二维显示模块10中。从而每只眼睛通过光栅20的孔隙22看到不同的图像。左眼图像像素L输出光将被输入到左眼，右眼图像输出光将被输入到右眼，由此分别观察到所划分的左眼图像和右眼图像，从而得到立体感。视差栅栏的3D显示原理也决定了其具有视角窄、观看视角少的问题。如图1所示，观看者在平行于视差栅栏的方向(大致在X方向)移动时，如果视差栅栏形成的光栅的孔隙22和遮挡部21相对固定，观察者只能在某些位置(也即视区)实现左眼仅看到左眼图像像素L、右眼仅看到右眼图像像素R，而在某些位置，在视区发生变化的情况下，其中一只眼睛是可以同时看到左眼图像像素L (简称为“左眼图像”)和右眼图像像素R (简称为“右眼图像”)，从而无法获得3D视感，这些视区对应被称之为重影区。图2所示为传统的视差栅栏的3D显示可视区的分布示意图。结合图1和图2所示，人的眼睛在图2所示的视区移动时，一只眼睛位于L、L’与L”所标示的区域时，可以看到完整的无串扰左眼图像；一只眼睛眼位于R、R’与R”所标示的区域时，可以看到完整的无串扰右眼图像；眼睛位于重影区时，由于一只眼睛可以同时看到左眼图像和右眼图像而无法获得3D视感。当观看者大致在X方向移动时，不可避免地会存在其中一只眼睛落入重影区的情形，这样在不同的3D视角移动时，会出现重影现象。中国专利申请号为201120261180.0、题为“三维图像显示系统”的专利中，其公开的技术方案中，其视差栅栏是按3D全分辨率来优化的，从该专利的说明书附图6的分析来看，当观看者改变位置时，虽然在某些视角可以获得较佳的3D效果，但无法避免当观看者头部从一个较佳观看点移动至下一较佳观看点时中间会出现重影现象的情况，严重影响3D观看效果。中国专利申请号为200910000319.3、题为“可调整的视差栅栏三维显示器”的专利中，其所公开的视差栅栏中设置了主光栅和多条次光栅，并且各光栅的遮挡部的宽度不一致，结构复杂，控制也复杂，其适合裸眼3D电视等观看距离比较远的3D显示设备中应用，尤其不适用于观看距离相对比较近的便携式终端；并且，视差栅栏在被调整的过程中，形成的光栅的遮挡部的宽度被调整进而导致亮度会发生变化，即有可能让观看者有忽明忽暗的观看视觉。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于，避免视差栅栏在实现3D显示时存在的重影现象。为实现以上目的或者其他目的，本实用新型提供以下技术方案。按照本实用新型的一方面，提供一种视差栅栏，包括液晶层、位于所述液晶层的一侧的至少一个第一透明电极、位于所述液晶层的另一侧的至少一个第二透明电极；所述第一透明电极包括用于对应形成第一光栅并控制所述第一光栅的形状和在所述液晶层上的位置的第一电极层；所述第二透明电极包括用于对应形成第二光栅并控制所述第二光栅的形状和在所述液晶层上的位置的第二电极层；至少一个所述第一光栅的立体显示可视区与至少一个所述第二光栅的立体显示可视区相互互补以消除每个光栅的重影区。按照本实用新型一实施例的视差栅栏，其中，设置所述第一透明电极的形状与所述第二透明电极的形状相同。按照本实用新型又一实施例的视差栅栏，其中，所述第一透明电极还包括第一透明基片，所述第一电极层形成在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上；所述第二透明电极还包括第二透明基片，所述第二电极层形成在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上。按照本实用新型还一实施例的视差栅栏，其中，所述第一透明电极还包括:第一透明基片，在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第一辅助电极层，以及位于所述第一辅助电极层和所述第一电极层之间的第一绝缘层；所述第二透明电极还包括:第二透明基片；在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第二辅助电极层；以及位于所述第二辅助电极层和所述第二电极层之间的第二绝缘层；其中，所述第一辅助电极层被构图以使其与所述第一电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极；所述第二辅助电极层被构图以使其与所述第二电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极。进一步，所述第一辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第一条状电极，所述第一条状电极的宽度大于或等于所述第一光栅的间距。进一步，所述第二辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第二条状电极，所述第二条状电极的宽度大于或等于所述第二光栅的间距。在又一实施例中，所述第一辅助电极层和/或所述第二辅助电极层可以为连续的整面电极。优选地，所述第一电极层和所述第二电极层均由条状电极形成，每条所述条状电极的宽度被设置为相同以使所述第一光栅的遮挡部的宽度等于所述第二光栅的遮挡部的览度。进一步，所述视差栅栏还包括设置在所述第一透明电极之上偏光片。按照本实用新型再一实施例的视差栅栏，其中，所述第一透明电极还包括:第一透明基片，在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的所述第一电极层，位于所述第一电极层之上的第一绝缘层，以及位于所述第一绝缘层之上的第一辅助电极层；所述第二透明电极还包括:第二透明基片；在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第二电极层；以及位于所述第二电极层之上的第二绝缘层，以及位于所述第二绝缘层之上的第二辅助电极层；其中，所述第一辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第一条状电极，所述第一条状电极的宽等于所述第一光栅的间距，所述第一辅助电极层与所述第一电极层在同时被激活时互补地形成等效平面电极；所述第二辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第二条状电极，所述第二条状电极的宽等于所述第二栅的间距，所述第二辅助电极层与所述第二电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极。按照本实用新型的又一方面，提供一种立体显示系统，其包括:以上所述及的任一种视差栅栏；头部检测模块，其用于检测观看者的眼睛相对所述视差栅栏的立体显示可视区的位置；光栅控制模块，其用于根据头部检测模块检测的位置信息的反馈控制所述视差栅栏可切换地形成第一光栅或第二光栅；以及立体图像格式转换模块，其用于根据头部检测模块检测的位置信息的反馈控制是否交换左眼图像和右眼图像的位置。较佳地，该立体显示系统还可以包括各视角图像生成模块，所述头部检测模块输出所述位置信息至所述各视角图像生成模块。按照本实用新型的还一方面，提供一种便携式数字终端，其使用以上所述及的立体显示系统。本实用新型的技术效果是，该视差栅栏可以切换地形成多个光栅，并且光栅之间的3D显示可视区相互互补，从而，视差栅栏的重影区可以通过对多个光栅的切换应用得到消除。使用该视差栅栏的3D显示系统可以根据头部位置来控制多个光栅之间的切换使用，从而该视差栅栏的3D显示视角广，消除了重影现象，并且整体结构简单、控制也相对简单， 尤其适用于便携式数字终端应用。
从结合附图的以下详细说明中，将会使本实用新型的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图1是利用常规视差栅栏的立体图像显示原理示意图。图2是传统的视差栅栏的3D显示可视区的分布示意图。图3是按照本实用新型一实施例的视差栅栏的截面结构示意图。图4是图3中使用的视差栅栏的透明电极的电极层平面图案示意图，其中(a)为A-A截面图，(b)为B-B截面图。图5是图3所示视差栅栏所形成的光栅的示意图。图6是图3所示视差栅栏的3D显示可视区分布示意图。图7是按照本实用新型又一实施例的视差栅栏的截面结构示意图。图8是图7中使用的视差栅栏的透明电极的电极层平面图案示意图，其中(a)为D-D截面图，(b)为E-E截面图，(c)为F-F截面图，Cd)为G-G截面图。图9是图7所示视差栅栏所形成的光栅的示意图。图10是按照本实用新型还一实施例的视差栅栏的3D显示可视区分布示意图。图11是按照本实用新型一实施例的全视角立体显示系统的模块结构示意图。
具体实施方式
下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本实用新型的基本了解，并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式
以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且，由于构图引起的圆润等形状特征未在附图中示意出。另外对一些不影响描述本专利的功能层未在图中标出，例如液晶配向层等，它们同样是可以设置在本实用新型的视差栅栏和立体显示系统中。。下面的描述中，为描述得清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述。附图中示出的多个部件为本领域普通技术人员提供本实用新型的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，在本实用新型的揭示下，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。在本文描述中，使用方向性术语(例如“上”、“下”、“横向”、“纵向”等)以及类似术语来描述的各种结构实施例表示附图中示出的方向或者能被本领域技术人员理解的方向。这些方向性术语用于相对的描述和澄清，而不是要将任何实施例的定向限定到具体的方向或定向。图3所示为按照本实用新型一实施例的视差栅栏，的截面结构示意图。如图3所示，为方便示意视差栅栏30的相对位置，其中示意性地给出了二维显示模块100。在该实施例中，视差栅栏30被贴合于二维显示模块100上，二者大致可以形成具有2D/3D可切换显示功能的立体图像显示装置。其中，z方向定义为垂直于二维显示模块的显示平面并指向视差栅栏的方向。当然，在其他实施例中，当二维显示模块100为TFT-LCD显示屏时，视差栅栏30亦可以放置于二维显示模块100之下。视差栅栏30由下至上依次地主要包括下透明电极320、上透明电极340以及位于下透明电极320和上透明电极340之间的液晶层330，液晶层330可以在上透明电极340和下透明电极320之间的电信号的控制下形成各种光栅，其具体控制原理将在其后描述；当然液晶层330的具体类型和结构不是限制性的，例如，其可以为液晶盒中的液晶层。下透明电极320包括透明基片322以及形成在透明基片322的相向于液晶层330的一面上的下电极层321 ;同样地，上透明电极340包括透明基片342以及形成在透明基片342的相向于液晶层330的一面上的上电极层341。透明基片342和322可以但不限于为玻璃基片，上电极层341和下电极层321可以但不限于为ITO(Indium TinOxide，铟锡金属氧化物)透明电极，上电极层341和下电极层321分别构图形成在透明基片342和透明基片322之上，当然其也可以选择用其他透明材料构图形成。图4所示为图3中使用的视差栅栏的透明电极的电极层平面图案示意图，其中(a)为A-A截面图，(b )为B-B截面图。结合图3和图4所示，在该实施例中，上电极层341由纵向条状电极34Ia和34Ib组成，其中，纵向条状电极34Ia连接电极端Cl，纵向条状电极34Ib连接电极端C2。在Cl和C2同时激活时，纵向条状电极341a和341b可以被同时激活以形成位于液晶层330的上侧的平面电极。同样，下电极层321由纵向条状电极321a和321b组成，其中，纵向条状电极321a连接电极端SI，纵向条状电极321b连接电极端S2。在SI和S2同时激活时，纵向条状电极321a和321b可以被同时激活以形成位于液晶层330的下侧的平面电极。进一步，上电极层341的纵向条状电极341a的形状被构造为对应于欲形成的第一光栅(例如纵向光栅)的形状，例如，纵向条状电极341a的宽度基本等于欲形成的第一光栅的遮挡部的宽度。下电极层321的纵向条状电极321a的形状被构造为对应于欲形成的第二光栅(例如纵向光栅)的形状，例如，纵向条状电极321a的宽度基本等于欲形成的第二光栅的遮挡部的宽度。图5所示为图3所示视差栅栏所形成的光栅的示意图。在本实用新型中，视差栅栏至少地可以形成两个光栅，即第一光栅和第二光栅。在激活Cl、S1、S2时，纵向条状电极341a被激活，在该实施例中，形成形状和位置(在X轴上的位置)基本对应于纵向条状电极341a的第一光栅，因此，第一光栅的形状和在液晶层330上的位置均基本由上电极层341的纵向条状电极341a对应决定，而液晶层330的下侧的下电极层321此时只是用于辅助地形成平面电极。在其他实施例中，也可以采用在液晶层330的下侧的用于实现类似平面电极功能的其他结构的电极层。同样地，如图3至图5所示，在激活S1、Cl、C2时，纵向条状电极321a被激活，在该实施例中，形成形状和位置(在X轴上的位置)基本对应于纵向条状电极321a的第二光栅(如图5中虚线所示)，因此，第二光栅的形状和在液晶层330上的位置均基本由下电极层321的纵向条状电极321a对应决定，而液晶层330的上侧的上电极层341此时只是用于辅助地形成平面电极，在其他实施例中，也可以采用在液晶层330的上侧的用于实现类似平面电极功能的其他结构的电极层。[0071]需要理解的是，尽管在图5中将形成的第一光栅和第二光栅分开示意，实际上两个纵向光栅均是在液晶层330上形成。第一光栅的遮挡部和第二光栅的遮挡部在X方向的位置差al，可以通过以下关于3D显示可视区的说明来设置。根据本文揭示，本领域技术人员也将理解到，位置差al实际上也基本由纵向条状电极34Ia和纵向条状电极32Ia之间在X方向的位置差来决定。图6所示为图3所示视差栅栏的3D显示可视区分布示意图。如图6 (a)所示，在激活Cl、S1、S2形成第一光栅时，此时视差栅栏30的3D显示可视区间隔地分布，其中间包括重影区。如图6 (b)所示，在激活S1、C1、C2形成第二光栅时，此时视差栅栏30的3D显示可视区间隔地分布，其中间包括重影区。需要理解的是，根据第一光栅的形状和位置或者第二光栅的遮挡部的形状和位置，在二维显示模块100与液晶层330之间的间距等条件已经确定已知的情况下，本领域技术人员可以分别地计算出其3D显示可视区、重影区分布情形。在本实用新型中，为避免观看者的眼睛落入任何一光栅对应的重影区时出现的重影现象，在该实施例中，在X方向上，将第一光栅的3D显示可视区与第二光栅的重影区对应，将第二光栅的3D显示可视区与第一光栅的重影区对应，从而实现第一光栅的3D显示可视区与第二光栅的3D显示可视区相互互补，在两个光栅交替作用时，观察者在X方向的3D显示可视区的分布如图6 (c)所示。视差栅栏30可以根据观看者的眼睛位置的反馈，可操作地形成第一光栅或第二光栅。以下结合图6说明消除重影现象的原理。图6中以左眼处于LI可视区，右眼处于Rl可视区作为初始状态，此时第一光栅打开使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左眼，右眼图像进入右眼。以LI或Rl作为前缀命名的可视区表示保持二维显示模块100在初始状态下的图像显示格式时，第一光栅打开时对应的可视区分别可以看到左图或右图。以L2或R2作为前缀命名的可视区表示保持二维显示模块100在初始状态下的图像显示格式时，第二光栅打开时对应的可视区分别可以看到左图或右图。二维显示模块100交换左右眼图像的规律:若当前左右眼分别处于L/R为前缀命名的可视区，移动观看位置后，左右眼分别处于R/L为前缀命名的可视区，则二维显示模块100需交换左右眼图像；若当前左右眼分别处于R/L为前缀命名的可视区，移动观看位置后，左右眼分别处于L/R为前缀命名的可视区，则二维显示模块100需交换左右眼图像。若当前左右眼分别处于L/R为前缀命名的可视区，移动观看位置后，左右眼仍然分别处于L/R为前缀命名的可视区，则二维显示模块100无需交换左右眼图像；若当前左右眼分别处于R/L为前缀命名的可视区，移动观看位置后，左右眼仍然分别处于R/L为前缀命名的可视区，则二维显示模块100无需交换左右眼图像。当观看者的眼睛从LI和Rl区沿X方向向右移动时，例如，双眼分别进入L2与R2区时(也即第一光栅的重影区时)，视差栅栏30被控制切换至形成第二光栅(激活S1、Cl、C2)，第二光栅使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左眼，右眼图像进入右眼，观看者获得3D观看效果；继续地，双眼分别进入Rl与LI’区时(也即第二光栅的重影区时)，视差栅栏30被控制切换至形成第一光栅(激活C1、S1、S2)，二维显示模块100的左眼图像和右眼图像位置作位置交换，第一光栅使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左眼，右眼图像进入右眼；继续地，双眼分别进入R2与L2’区时(也即第一光栅的重影区时)，视差栅栏30被控制切换至第二光栅，第二光栅使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左目艮，右眼图像进入右眼，观看者继续获得3D观看效果；继续地，双眼分别进入LI’与R1’区时(也即第二光栅的重影区时)，二维显示模块100的左眼图像和右眼图像位置继续作位置交换，切换至第一光栅，第一光栅使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左眼，右眼图像进入右眼；双眼分别进入L2’与R2’区时(也即第一光栅的重影区时)，切换至第二光栅，第二光栅使得二维显示模块100所显示的左眼图像进入左眼，右眼图像进入右眼。因此，双眼在X方向从左向右移动时均可以获得3D显示效果。同样地，当观看者的眼睛从LI和Rl区沿X方向向左移动时，例如，双眼分别进入R2”与L2区时(也即第一光栅的重影区时)，切换至第二光栅，二维显示模块100的左眼图像和右眼图像作位置交换，第二光栅使得二维显示模块100所显示的左图像进入左眼，右图像进入右眼；继续地，依次类推。因此，双眼在X方向从右向左移动时均可以获得3D显示效果。因此，视差栅栏30可以获得如图6 (C)所示的3D显示可视区分布，从而消除了重影现象。需要理解的是，在第一光栅对应的3D显示可视区和第二光栅对应的3D显示可视区之间的位置关系被确定后，本领域技术人员可以根据其计算确定第一光栅对应的纵向条状电极341a与第二光栅对应的纵向条状电极321a之间的位置关系，也即可以确定第一光栅与第二光栅在X方向的位置差al。进一步，上电极层341中的纵向条状电极341a的具体数量等不是限制性的，优选地，每条纵向条状电极341a之间的形状相同并且等间距地平行设置。同样地，下电极层321中的纵向条状电极321a的具体数量等不是限制性的，优选地，每条纵向条状电极32Ia之间的形状相同并且等间距地平行设置。进一步优选地，每条纵向条状电极321a与每条纵向条状电极341a的宽度对应相同，相邻纵向条状电极321a之间的间距等于相邻纵向条状电极341a之间的间距，这样，分布对应形成的第一光栅和第二光栅的形状基本相同(尽管位置不同)，在第一光栅和第二光栅切换使用的过程中，视差栅栏30表现的透光率基本相同，从而不会发生亮度变化，观看者没有忽明忽暗的观看视觉。进一步，二维显示模块100可以为TFT-1XD显示器，这些显示器自身带有偏光片层，因此，该二维显示模块100中的偏光片层在与视差栅栏30形成立体图像显示装置时，同时用作视差栅栏30的下偏光片层，视差栅栏30不需要下偏光片，也即在二维显示模块100与下透明电极320之间未设置下偏光片。在其他实施例中，当二维显示模块100为不带偏光片层的显示器时，例如，等离子显示器、OLED (Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)显示器，还可以在二维显示模块100和下透明电极320之间设置下偏光片。同样地，视差栅栏30也包括设置在上透明电极440之上的上偏光片350，在该实施例中，偏光片350设置在透明基片342之上。图7所示为按照本实用新型又一实施例的视差栅栏的截面结构示意图。如图7所示，为方便示意视差栅栏70的相对位置，其中示意性地给出了二维显示模块100。同样地，视差栅栏70同样地可以形成如图6所示的3D显示可视区分布，可以消除重影现象。相比于图3所示实施例，其主要在于改变电极层的构图以使其生产线工艺精度要求降低，提高视差栅栏的制造成品率。视差栅栏70由下至上依次地主要包括下透明电极720、液晶层730和上透明电极740，液晶层730可以在上透明电极740和下透明电极720之间的电信号的控制下形成各种光栅，其具体控制原理将在其后描述；当然液晶层730的具体类型和结构不是限制性的，例如，其可以为液晶盒中的液晶层。进一步，下透明电极720包括由下至上依次设置的透明基片724、辅助电极层723、绝缘层722和下电极层721，在该实施例中，辅助电极层723构图形成相向于液晶层730的一面上，绝缘层722位于辅助电极层723和下电极层721之间以实现二者之间的电隔离。上透明电极740包括由上至下依次设置的透明基片744、辅助电极层743、绝缘层742和上电极层741，在该实施例中，辅助电极层743构图形成相向于液晶层730的一面上，绝缘层742位于辅助电极层743和上电极层741之间以实现二者之间的电隔离。因此，在该实施例中，下透明电极720的辅助电极层723和下电极层721形成双层结构电极，其可以通过两次构图制备形成；上透明电极740的辅助电极层743和上电极层741也形成双层结构电极，其也可以通过两次构图制备形成。具体地，透明基片744和724可以但不限于为玻璃基片，辅助电极层723、下电极层721、辅助电极层743和/或上电极层741可以但不限于为ITO (Indium Tin Oxide，铟锡金属氧化物)透明电极，上电极层741和下电极层721分别构图形成在绝缘层742和722之上，当然其也可以选择用其他透明材料构图形成。图8所示为图7中使用的视差栅栏的透明电极的电极层平面图案示意图，其中(a)为D-D截面图，(b)为E-E截面图，(c)为F-F截面图，Cd)为G-G截面图。结合图8和图7所示，辅助电极层743 (如图8 (a)所示)由多条平行的纵向的第一条状电极形成，每条第一条状电极的形状结构基本相同(例如，每条第一条状电极的宽度d3相同)，并且相邻的第一条状电极之间的间距相等，辅助电极层743连接电极端C3。上电极层741 (如图8 (b)所示)由多条平行的纵向的第二条状电极形成，每条第二条状电极形状结构基本相同，并且相邻的第二条状电极之间的间距d4相等，上电极层741连接电极端C4。同样地，辅助电极层723 (如图8 (d)所示)由多条平行的纵向的第三条状电极形成，每条第三条状电极的形状结构基本相同(例如，每条第三条状电极的宽度d2相同)，并且相邻的第三条状电极之间的间距相等，辅助电极层723连接电极端S3。下电极层721 (如图8 (c)所示)由多条平行的纵向的第四条状电极形成，每条第四条状电极形状结构基本相同，并且相邻的第四条状电极之间的间距dl相等，下电极层721连接电极端S4。在该实施例中，上电极层741中的相邻第二条状电极之间的间距d4在该实施例中基本地被设置为欲形成的第一光栅(例如纵向光栅)之间的间距(也即遮挡部之间的间隙)。辅助电极层743的第一条状电极对应于上电极层741的相邻第二条状电极之间的间隙处而设置，辅助电极层743的条状电极的宽度d3大于或等于上电极层741中的相邻第二条状电极之间的间距d4，从而，在辅助电极层743连接的电极端C3和上电极层741连接的电极端C4被偏置某一电压激活辅助电极层743和上电极层741时，双层结构的辅助电极层743和上电极层741可以互补地形成等效平面电极。在其他实施例中，当辅助电极层743的条状电极的宽度d3等于上电极层741中的相邻第二条状电极之间的间距d4时，辅助电极层743与上电极层741的位置可以互换。同样地，下电极层721中的相邻第四条状电极之间的间距dl在该实施例中被设置为欲形成的第二光栅之间的间距(也即遮挡部之间的间隙)。辅助电极层723的第三条状电极对应于下电极层721的相邻第四条状电极之间的间隙处而设置，辅助电极层723的条状电极的宽度d2大于或等于下电极层721中的相邻第四条状电极之间的间距dl，从而，在辅助电极层723连接的电极端S3和下电极层721连接的电极端S4被偏置某一电压激活辅助电极层723和下电极层721时，双层结构的辅助电极层723和下电极层721可以互补地形成等效平面电极。在其他实施例中，当辅助电极层723的条状电极的宽度d2等于上电极层721中的相邻第二条状电极之间的间距dl时，辅助电极层723与上电极层721的位置可以互换。图9所示为图7所示视差栅栏所形成的光栅的示意图。在本实用新型中，视差栅栏至少地可以形成两个光栅，即第一光栅和第二光栅。与图5所示实施例的第一光栅和第二光栅类似，在激活C4、S3、S4时，上电极层741被激活，在该实施例中，形成形状和位置(在X轴上的位置)基本对应于上电极层741的第一光栅(即其遮挡部基本对应于上电极层741的第二条状电极)，因此，第一光栅的形状和其在液晶层730上的位置均基本由上电极层741对应决定；而液晶层730的下侧的下电极层721以及辅助电极层723此时只是用于辅助地形成以上所述的等效平面电极。同样地，继续如图7至图9所示，在激活S4、C3、C4时，下电极层721被激活，在该实施例中，形成形状和位置(在X轴上的位置)基本对应于下电极层721的第二光栅(即其遮挡部基本对应于下电极层721的第四条状电极)，因此，第二光栅的形状和其在液晶层730上的位置均基本由下电极层721对应决定；而液晶层730的上侧的上电极层741以及辅助电极层743此时只是用于辅助地形成以上所述的等效平面电极。需要理解的是，尽管在图9中将形成的第一光栅和第二光栅分开示意，实际上两个纵向光栅均是在液晶层730上形成。第一光栅的遮挡部和第二光栅的遮挡部在X方向的位置差a2，可以通过以下关于3D显示可视区的说明来设置。根据揭示，本领域技术人员也将理解到，位置差a2实际上也基本由上电极层741和下电极层721之间在x方向的位置差来决定。图9所不的基于视差栅栏70形成的第一光栅和第二光栅与图5所不的第一光栅和第二光栅具有基本相同的3D可视区分布。同样地参阅如图6所示，在本实用新型中，为避免观看者的眼睛落入任何一光栅对应的重影区时出现的重影现象，在该实施例中，在X方向上，将第一光栅的3D显示可视区与第二光栅的重影区对应，将第二光栅的3D显示可视区与第一光栅的重影区对应，从而实现第一光栅的3D显示可视区与第二光栅的3D显示可视区相互互补，在两个光栅交替作用时，观察者在X方向的3D显示可视区的分布如图6 (c)所示。视差栅栏70可以根据观看者的眼睛位置的反馈，可操作地形成的第一光栅或第二光栅。其消除重影现象的原理基本相同，在此不再赘述。需要理解的是，在第一光栅对应的3D显示可视区和第二光栅对应的3D显示可视区之间的位置关系被确定后，本领域技术人员可以根据其计算确定第一光栅对应的上电极层741与第二光栅对应的下电极层721之间的位置关系,也即可以确定第一光栅与第二光栅在X方向的位置差a2。进一步，优选地，下电极层721与上电极层741之间，尽管其条状电极的位置并不对应形同，但是其形状对应相同，例如，条状电极的宽度相同，相邻的第二条状电极之间的间距等于相邻的第四条状电极之间的间距(d4=dl)，这样，分布对应形成的第一光栅和第二光栅的形状基本相同(尽管位置不同)，在第一光栅和第二光栅切换使用的过程中，视差栅栏70表现的透光率基本相同，从而不会发生亮度变化，观看者有没有忽明忽暗的观看视觉。继续如图7所示，视差栅栏70也包括设置在上透明电极740之上的上偏光片750，在该实施例中，偏光片750设置在透明基片744之上。在图7所示实施例中，上透明电极740和下透明电极720均包括双层结构电极(例如，辅助电极层743与上电极层741、辅助电极层723与下电极层721)，每层电极层之间电极构图精细度要求被大大减小，例如，其条状电极的间距可以设置较大，因此构图制备简单，对生产线的工艺精度要求小。在其他实施例中，辅助电极层743和辅助电极层723也可以设置成连续的整面电极。需要理解的是，尽管以上实施例中，仅以纵向光栅为例进行了说明，本领域技术人员可以根据以上教导和/或启示，相应地制备形成3D显示可视区互补的横向光栅，更可以相应地同时制备形成3D显示可视区互补的横向光栅以及纵向光栅，从而，在双向3D裸眼显示时，纵向显示和横向显示均可以消除重影现象。进一步需要理解是，尽管以上实施例仅示例性地分别在液晶层的两侧各形成一个透明电极(例如，透明电极320和340，透明电极720和740)，在重影区面积较大的情况下，也可以分别在液晶层的两侧各形成多层类似的透明电极，例如各形成2层透明电极。图10所示为按照本实用新型还一实施例的视差栅栏的3D显示可视区分布示意图。在该实施例中，液晶层的两侧各形成2层如图3或图7所示的透明电极，该视差栅栏其可操作地形成4个光栅，例如，两个第一光栅和两个第二光栅，4个光栅之间的3D显示可视区相互互补从而形成如图10所示的3D显示可视区，其消除重影的原理与图6所对应的视差栅栏(30或70)的原理基本类似。但是，需要理解的是，增加液晶层的两侧的透明电极，也进一步使视差栅栏的结构复杂化，并且透光率会因此有所降低。图11所示为按照本实用新型一实施例的全视角立体显示系统的模块结构示意图。在该系统中，可以使用以上所述及的本实用新型的任一实施例的视差栅栏。如图11所示，全视角立体显示系统包括视差栅栏30或70、二维显示模块100、3D图像格式转换模块110、各视角图像生成模块120、头部检测模块900、光栅控制模块800等。在该实施例中，双向箭头表示头部移动方向，即头部在平行于二维显示模块100的方向(X方向)可左右移动；二维显示模块100可以为FPD (Flat Panel Display，平板显示屏)；头部检测模块900可以检测观看者的眼睛相对视差栅栏30或70的位置(可以通过头部位置计算得出)，并进一步确定眼睛相对视差栅栏的3D显示可视区的位置；光栅控制模块800根据头部检测模块反馈提供的位置信息，被控制地执行相关操作，以实现对视差栅栏(30或70)的第一光栅或第二光栅的形成进行控制，例如，打开或关闭相应的光栅，实现第一光栅和第二光栅之间的切换；各视角图像生成模块120 (或称为各视角选择模块)根据头部检测模块900提供的头部位置信号输出不同的图像，以提供立体环视效果，当然为了简化系统，该模块亦可输出固定的立体图像；3D图像格式转换模块110根据头部检测模块检测的位置信息的反馈控制是否交换左眼图像和右眼图像的位置，例如，在需要切换第一光栅和第二光栅时，通过3D图像格式转换模块110控制使左眼图像和右眼图像的位置交换后输出至二维显示模块100。因此，图11所示实施例的立体图像显示系统可以根据观看者的头部的移动，动态选择地形成第一光栅或者第二光栅，并相应调整左眼图像和右眼图像的位置，进而可以获得全视角的3D显示效果，避免了重影现象的发生，并且结构相对简单，控制也简单。尤其需要说明的是，该立体图像显示系统仅说明了在大致平行于二维显示模块的屏幕方向的移动的3D显示原理和效果，因此，而对于便携式数字终端来说(例如手机或者平板电脑)，其观看者通常是一个人，并且在通常使用条件下，其头部在大致平行于二维显示模块的屏幕方向(头部在z方向的距离变化在几十厘米以内)移动的。因此，该立体图像显示系统尤其适合应用于便携式数字终端。以上例子主要说明了本实用新型的视差栅栏、包括该视差栅栏的立体显示系统以及使用该立体显示系统的便携式数字终端。尽管只对其中一些本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本实用新型可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本实用新型精神及范围的情况下，本实用新型可能涵盖各种的修改与替换。
权利要求1.一种视差栅栏，包括液晶层、位于所述液晶层的一侧的至少一个第一透明电极、位于所述液晶层的另一侧的至少一个第二透明电极；其特征在于， 所述第一透明电极包括用于对应形成第一光栅并控制所述第一光栅的形状和在所述液晶层上的位置的第一电极层； 所述第二透明电极包括用于对应形成第二光栅并控制所述第二光栅的形状和在所述液晶层上的位置的第二电极层； 至少一个所述第一光栅的立体显示可视区与至少一个所述第二光栅的立体显示可视区相互互补。
2.如权利要求1所述的视差栅栏，其特征在于，设置所述第一透明电极的形状与所述第二透明电极的形状相同。
3.如权利要求1所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一透明电极还包括第一透明基片，所述第一电极层形成在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上； 所述第二透明电极还包括第二透明基片，所述第二电极层形成在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上。
4.如权利要求1所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一透明电极还包括: 第一透明基片， 在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第一辅助电极层，以及 位于所述第一辅助电极层和所述第一电极层之间的第一绝缘层； 所述第二透明电极还包括: 第二透明基片； 在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第二辅助电极层；以及 位于所述第二辅助电极层和所述第二电极层之间的第二绝缘层； 其中，所述第一辅助电极层被构图以使其与所述第一电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极；所述第二辅助电极层被构图以使其与所述第二电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极。
5.如权利要求4所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第一条状电极，所述第一条状电极的宽度大于或等于所述第一光栅的间距。
6.如权利要求4所述的视差栅栏，其特征在于，所述第二辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第二条状电极，所述第二条状电极的宽度大于或等于所述第二光栅的间距。
7.如权利要求4所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一辅助电极层和/或所述第二辅助电极层为连续的整面电极。
8.如权利要求3或4所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层均由条状电极形成，每条所述条状电极的宽度被设置为相同以使所述第一光栅的遮挡部的宽度等于所述第二光栅的遮挡部的宽度。
9.如权利要求1所述的视差栅栏，其特征在于，所述第一透明电极还包括: 第一透明基片， 在所述第一透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的所述第一电极层，位于所述第一电极层之上的第一绝缘层，以及 位于所述第一绝缘层之上的第一辅助电极层； 所述第二透明电极还包括: 第二透明基片； 在所述第二透明基片的相向于所述液晶层的表面上形成的第二电极层；以及 位于所述第二电极层之上的第二绝缘层，以及 位于所述第二绝缘层之上的第二辅助电极层； 其中，所述第一辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第一条状电极，所述第一条状电极的宽等于所述第一光栅的间距，所述第一辅助电极层与所述第一电极层在同时被激活时互补地形成等效平面电极； 所述第二辅助电极层被构图为多条平行的等间距排列的第二条状电极，所述第二条状电极的宽等于所述第二栅的间距，所述第二辅助电极层与所述第二电极层在同时被激活时至少互补地形成等效平面电极。
10.如权利要求1所述的视差栅栏，其特征在于，所述视差栅栏还包括设置在所述第一透明电极之上偏光片。
11.一种全视角立体显示系统，其特征在于，包括: 如权利要求1至10中任一项所述的视差栅栏； 头部检测模块，其用于检测观看者的眼睛相对所述视差栅栏的立体显示可视区的位置； 光栅控制模块，其用于根据头部检测模块检测的位置信息的反馈控制所述视差栅栏可切换地形成第一光栅或第二光栅；以及 立体图像格式转换模块，其用于根据头部检测模块检测的位置信息的反馈控制是否交换左眼图像和右眼图像的位置。
12.如权利要求11所述的全视角立体显示系统，其特征在于，还包括各视角图像生成模块，所述头部检测模块输出所述位置信息至所述各视角图像生成模块。
13.一种便携式数字终端，其特征在于，使用如权利要求11所述的全视角立体显示系统。
专利摘要本实用新型提供一种视差栅栏以及包括其的全视角立体显示系统，属于立体(3D)显示技术领域。该视差栅栏包括液晶层、位于液晶层的一侧的至少一个第一透明电极、位于液晶层的另一侧的至少一个第二透明电极；第一透明电极包括用于对应形成第一光栅并控制第一光栅的形状和在液晶层上的位置的第一电极层；第二透明电极包括用于对应形成第二光栅并控制第二光栅的形状和在液晶层上的位置的第二电极层；至少一个第一光栅的立体显示可视区与至少一个第二光栅的立体显示可视区相互互补以消除每个光栅的重影区。使用该视差栅栏的3D显示系统3D显示视角广、消除了重影现象，并且结构简单、控制也相对简单，尤其适用于便携式数字终端应用。
文档编号G02B27/26GK203069939SQ20122026931
公开日2013年7月17日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者钟雄光, 彭超建, 何光彩 申请人:上海立体数码科技发展有限公司