一种光偏转装置、方法和显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光偏转装置、方法和显示装置，所述光偏转装置设置在显示面板出光侧，所述光偏转装置包括：设置在显示面板上的摄像头，用于获取观看者当前所在位置的图像；光偏转单元；计算单元，用于根据图像计算显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中第一连线为观看者当前所在位置与光偏转单元中心点之间的连线；控制单元，用于根据第一角度值自动控制光偏转单元将显示面板的出射光线向观看者当前所在位置进行偏转，使得从光偏转单元射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。本发明将显示面板的出射光线向观看者当前所在位置进行偏转，最终在不改变显示面板对比度的情况下，增大了观看者的观看视角。
【专利说明】一种光偏转装置、方法和显示装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及显示领域，尤其涉及一种光偏转装置、方法和显示装置。
【背景技术】
[0002]目前，当观看者通过普通的液晶显示面板观看显示内容时，除非观看者当前所在的位置正对着显示面板中心位置，否则在观看者的不同视角下，显示面板的亮度和颜色显示均存在偏差。观看者当前所在的位置越偏离显示面板中心位置，显示面板产生的图像质量越差，观看者看到的显示效果也越差。
[0003]针对普通液晶显示面板，观看者最多可以在左右视角(相对于显示面板中心位置)最大60度左右的范围内观看显示内容。即使是采用宽视角技术(例如，显示面板采用宽视角偏光片或宽视角显示模式)，观看者的视角最多能达到约85度，但是这是在对比度大于10的基准下。实际情况下，随着观看者视角的增大，显示面板的实际对比度也急剧下降。导致观看者在斜视角下无法接收到与正视角相当对比度的画面品质。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种光偏转装置、方法和显示装置，将显示面板的出射光线向观看者当前所在位置进行偏转，最终在不改变显示面板对比度的情况下，增大观看者的观看视角。
[0005]为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种光偏转装置，所述光偏转装置设置在显示面板出光侧，所述光偏转装置包括:
[0006]设置在所述显示面板上的摄像头，用于获取观看者当前所在位置的图像；
[0007]光偏转单元；
[0008]计算单元，用于根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元中心点之间的连线；
[0009]控制单元，用于根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元将所述显示面板的出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元射出的光线与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
[0010]上述的光偏转装置，其中，所述计算单元具体为电荷耦合元件传感器。
[0011]上述的光偏转装置，其中，所述光偏转单元具体包括:
[0012]平行于所述显示面板的第一平面和第二平面，其中所述第一平面和所述第二平面之间的间隔为第一长度值；
[0013]多个双面光偏转镜，所述双面光偏转镜的长边垂直固定在所述第一平面和第二平面之间，所述双面光偏转镜的短边长度为所述第一长度值。
[0014]上述的光偏转装置，其中，所述第一平面采用透明玻璃或塑料基板制作；所述第二平面采用透明玻璃或塑料基板制作。
[0015]上述的光偏转装置，其中，所述多个双面光偏转镜的任意两个相邻双面光偏转镜之间的间距为所述第一长度值。
[0016]上述的光偏转装置，其中，所述第一长度值不小于所述显示面板当前显示画面中一个亚像素的大小。
[0017]上述的光偏转装置，其中，所述控制单元具体包括:
[0018]控制子单元，用于控制所述第一平面和第二平面中的至少一个沿平行所述显示面板的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
[0019]为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种光偏转方法，所述方法包括:
[0020]通过设置在显示面板上的摄像头获取观看者当前所在位置的图像；
[0021]根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与设置在所述显示面板出光侧的光偏转单元中心点之间的连线；
[0022]根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元将所述显示面板的出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元射出的光线与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
[0023]上述的光偏转方法，其中，所述根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值具体为:
[0024]根据所述图像通过电荷耦合元件传感器计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值。
[0025]上述的光偏转方法，其中，所述光偏转单元包括:
[0026]平行于所述显示面板的第一平面和第二平面，其中所述第一平面和所述第二平面之间的间隔为第一长度值；
[0027]多个双面光偏转镜，所述双面光偏转镜的长边垂直固定在所述第一平面和第二平面之间，所述双面光偏转镜的短边长度为所述第一长度值；
[0028]所述根据所述第一角度值控制所述光偏转单元将所述出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转具体为:
[0029]控制所述第一平面和第二平面中的至少一个沿平行所述显示面板的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
[0030]上述的光偏转方法，其中，所述第一长度值不小于所述显示面板当前显示画面中一个亚像素的大小。
[0031 ] 为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示装置还包括上述任一项所述的光偏转装置。
[0032]为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示装置还包括:
[0033]设置在所述显示面板出光侧且能够沿平行所述显示面板的方向移动设定距离的光偏转单元，使得所述显示面板的出射光线经过所述光偏转单元后射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元中心点之间的连线。
[0034]在本发明实施例中，光偏转单元将显示面板的出射光线向观看者当前所在位置进行偏转，使得从光偏转单元射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小，其中所述第一连线为观看者当前所在位置与光偏转单元中心点之间的连线，从而在不改变显示面板对比度的情况下，增大观看者的观看视角。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明实施例提供的光偏转装置的结构示意图；
[0036]图2-3为本发明实施例提供的进行光偏转过程中光偏转装置的结构示意图；
[0037]图4为本发明实施例提供的光偏转装置中光偏转单元的示意图；
[0038]图5a_5d为优选实施例中光偏转装置和光偏转单元的示意图。
【具体实施方式】
[0039]为使本发明实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0040]本发明实施例提供了一种光偏转装置，所述光偏转装置设置在显示面板出光侧，所述光偏转装置如图1所示，包括:
[0041]设置在所述显示面板I上的摄像头3，用于获取观看者当前所在位置的图像；
[0042]光偏转单元4 ；
[0043]计算单元5，用于根据所述图像计算所述显示面板I的出射光线2与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元4中心点之间的连线；
[0044]控制单元6，用于根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元4将所述显示面板I的出射光线2向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元4射出的光线7与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
[0045]对利用上述光偏转装置实现显示面板出射光线偏转的过程介绍如下。
[0046]上述光偏转装置中，所述摄像头3应设置在不影响显示面板的出射光线并能够获取到所述图像的位置，优选地，可以设置在显示面板I边缘上方中间位置。
[0047]观看者当前所在位置可以用人眼所在位置进行确定。所述计算单元5具体为电荷耦合元件传感器，电荷耦合传感器能够把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，进而计算出所述第一角度值，这里的第一夹角为锐角，如图2所示。
[0048]进一步地,控制单元6会根据计算单元5计算出的第一角度值,控制光偏转单元4将所述显示面板I的出射光线2向所述观看者当前所在位置进行偏转。
[0049]具体地,如图3所示，当观看者当前所在位置正对着显示面板I的中心位置时，所述控制单元6不工作(即出射光线2经过所述光偏转单元4不发生偏转)，从所述光偏转单元4射出的光线7与出射光线2的原始出射方向重合，此时第二夹角的第二角度值与所述第一角度值相同；而当观看者当前所在位置偏离了显示面板I的中心位置时，所述控制单元6开始工作(即射光线2经过所述光偏转单元4发生偏转)，根据第一角度值控制出射光线2向所述观看者当前所在位置进行偏转，就能够不断减小第二角度值。也就是说观看者在偏离了显示面板的中心位置后，仍然能够在当前所在位置实现近似于正对着显示面板I的中心位置时的观看效果。因此，本发明实施例可以在不改变显示面板对比度的情况下，增大观看者的观看视角。
[0050]进一步地，上述的光偏转装置中的光偏转单元4可以通过设置在两个平行平面之间的多个双面光偏转镜实现，即如图4所示，所述光偏转单元4包括:
[0051]平行于所述显示面板I的第一平面4-1和第二平面4-2，其中所述第一平面4-1和所述第二平面4-2之间的间隔h为第一长度值；
[0052]多个双面光偏转镜4-3，所述双面光偏转镜4-3的长边垂直固定在所述第一平面4-1和第二平面4-2之间，所述双面光偏转镜4-3的短边长度h为所述第一长度值。
[0053]所述多个双面光偏转镜4-3的任意两个相邻双面光偏转镜之间的间距a为所述第一长度值。
[0054]其中，所述第一长度值不小于所述显示面板I当前显示画面中一个亚像素的大小。
[0055]优选地,所述第一平面4-1和第二平面4-2大小一致,并能够对所述显示面板I的全部出射光线2进行偏转。在具体实现时，第一平面4-1和第二平面4-2应不小于显示面板的显示面积。同时，所述第一平面4-1和所述第二平面4-2均可以采用透明玻璃或塑料基板制作。即制作第一平面4-1和第二平面4-2的材料折射率与空气相当或接近，从而减少显示面板I的出射光线2在经过两个平面后由于折射带来的光线损失。
[0056]另外，上述的双面反射镜可以采用塑料或晶体等基板在其表面金属蒸镀的方法实现。
[0057]为了让观看者在偏离了显示面板的中心位置后，仍然能够在当前所在位置实现近似于正对着显示面板I的中心位置时的观看效果，优选地，所述控制单元6具体包括:
[0058]控制子单元，用于控制所述第一平面4-1和第二平面4-2中的至少一个沿平行所述显示面板I的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜4-3与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
[0059]在具体实现时，控制子单元可以控制第一平面4-1或第二平面4-2移动设定距离，也可以同时控制第一平面4-1和第二平面4-2沿平行所述显示面板I的相反方向移动设定距离。具体说明如下。
[0060]<实施例1>
[0061]当观看者当前所在位置正好与所述显示面板I的中心位置重合时，显示面板I的出射光线2，在经过光偏转单元4时，双面反射镜4-3不发生偏转，即出射光线2方向保持不变。对应地，光偏转装置的结构如图5a所示，其中的光偏转单元如图5b所示。
[0062]当观看者当前所在位置偏离了所述显示面板I的中心位置，摄像头3获取到观看者当前所在位置的图像，由计算单元5计算得出第一夹角的第一角度值为Θ。
[0063]此时，控制单元6控制所述光偏转单元4中的第一平面4-1沿平行所述显示面板I向左移动，同时第二平面4-2沿平行所述显示面板I向右移动，确保双面反射镜4-3绕其中心点O偏转，进行光偏转的调节，其中第一平面4-1和第二平面4-2分别移动的设定距离为:
[0064]Xl = X2 = (h/2)*tg( Θ /2)。
[0065]对应地，光偏转装置的结构如图5c所示，其中的光偏转单元如图5d所示。
[0066]当然，除了第一平面4-1和第二平面4-2同时移动外，控制单元还可以仅仅控制其中一个平面进行移动，具体过程如下。
[0067]<实施例2>
[0068]当观看者当前所在位置正好与所述显示面板I的中心位置重合时，显示面板I的出射光线2，在经过光偏转单元4时，双面反射镜4-3不发生偏转，即出射光线2方向保持不变。对应地，光偏转装置的结构如图5a所示，其中的光偏转单元如图5b所示。
[0069]当观看者当前所在位置偏离了所述显示面板I的中心位置，摄像头3获取到观看者当前所在位置的图像，由计算单元5计算得出第一夹角的第一角度值为Θ。
[0070]此时，控制单元6控制所述光偏转单元4中的第一平面4-1沿平行所述显示面板I的方向向左移动，进行光偏转的调节，其中第一平面4-1移动的设定距离为:
[0071]Xl = h*tg( Θ/2)。
[0072]同样地，如果控制单元6仅控制所述光偏转单元4中的第二平面4-2沿平行所述显示面板I的方向向右移动，则第二平面4-2移动的设定距离同样为:
[0073]X2 = h*tg( Θ/2)。
[0074]在本发明实施例中，光偏转单元会将显示面板的出射光线向观看者当前所在位置进行偏转，使得从光偏转单元射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小，其中所述第一连线为观看者当前所在位置与光偏转单元中心点之间的连线，从而在不改变显示面板对比度的情况下，增大观看者的观看视角。
[0075]另外，本发明实施例还提供了一种光偏转方法，所述方法包括:
[0076]通过设置在显示面板上的摄像头获取观看者当前所在位置的图像；
[0077]根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与设置在所述显示面板出光侧的光偏转单元中心点之间的连线；
[0078]根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元将所述显示面板的出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元射出的光线与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
[0079]上述的光偏转方法，其中，所述根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值具体为:
[0080]根据所述图像通过电荷耦合元件传感器计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值。
[0081]上述的光偏转方法，其中，所述光偏转单元包括:
[0082]平行于所述显示面板的第一平面和第二平面，其中所述第一平面和所述第二平面之间的间隔为第一长度值；
[0083]多个双面光偏转镜，所述双面光偏转镜的长边垂直固定在所述第一平面和第二平面之间，所述双面光偏转镜的短边长度为所述第一长度值；
[0084]所述根据所述第一角度值控制所述光偏转单元将所述出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转具体为:
[0085]控制所述第一平面和第二平面中的至少一个沿平行所述显示面板的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
[0086]上述的光偏转方法，其中，所述第一长度值不小于所述显示面板当前显示画面中一个亚像素的大小。
[0087]本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示装置还包括上述任一项所述的光偏转装置。
[0088]上述的显示装置中包括了显示面板以及可以自动进行光偏转的光偏转装置。另夕卜，在本发明实施例中，在进行光偏转时，还可以由操作者手动控制光偏转装置尽可能的将出射光线偏转到观看者所在的位置，即本发明实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示面板，所述显示装置还包括:
[0089]设置在所述显示面板出光侧且能够沿平行所述显示面板的方向移动设定距离的光偏转单元，使得所述显示面板的出射光线经过所述光偏转单元后射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元中心点之间的连线。
[0090]上述的显示装置中，不需要精确计算第一角度值并根据第一角度值进行光偏转，可以由操作者目测观看者当前所在的位置，进而手动控制光偏转装置对显示面板的出射光线进行偏转，同样可以达到本发明在不改变显示面板对比度的情况下，增大观看者的观看视角的目的。
[0091]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种光偏转装置，其特征在于，所述光偏转装置设置在显示面板出光侧，所述光偏转装置包括: 设置在所述显示面板上的摄像头，用于获取观看者当前所在位置的图像； 光偏转单元； 计算单元，用于根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元中心点之间的连线； 控制单元，用于根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元将所述显示面板的出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元射出的光线与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
2.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述计算单元具体为电荷耦合元件传感器。
3.如权利要求1所述的光偏转装置，其特征在于，所述光偏转单元具体包括: 平行于所述显示面板的第一平面和第二平面，其中所述第一平面和所述第二平面之间的间隔为第一长度值； 多个双面光偏转镜，所述双面光偏转镜的长边垂直固定在所述第一平面和第二平面之间，所述双面光偏转镜的短边长度为所述第一长度值。
4.如权利要求3所述的光偏转装置，其特征在于，所述第一平面采用透明玻璃或塑料基板制作；所述第二平面采用透明玻璃或塑料基板制作。
5.如权利要求3所述的光偏转装置，其特征在于，所述多个双面光偏转镜的任意两个相邻双面光偏转镜之间的间距为所述第一长度值。
6.如权利要求3-5任一项所述的光偏转装置，其特征在于，所述第一长度值不小于所述显示面板当前显示画面中一个亚像素的大小。
7.如权利要求6所述的光偏转装置，其特征在于，所述控制单元具体包括: 控制子单元，用于控制所述第一平面和第二平面中的至少一个沿平行所述显示面板的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
8.一种光偏转方法，其特征在于，所述方法包括: 通过设置在显示面板上的摄像头获取观看者当前所在位置的图像； 根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与设置在所述显示面板出光侧的光偏转单元中心点之间的连线； 根据所述第一角度值自动控制所述光偏转单元将所述显示面板的出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转，使得从所述光偏转单元射出的光线与所述第一连线之间第二夹角的第二角度值减小。
9.如权利要求8所述的光偏转方法，其特征在于，所述根据所述图像计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值具体为: 根据所述图像通过电荷耦合元件传感器计算所述显示面板的出射光线与第一连线之间第一夹角的第一角度值。
10.如权利要求8所述的光偏转方法，其特征在于，所述光偏转单元包括: 平行于所述显示面板的第一平面和第二平面，其中所述第一平面和所述第二平面之间的间隔为第一长度值； 多个双面光偏转镜，所述双面光偏转镜的长边垂直固定在所述第一平面和第二平面之间，所述双面光偏转镜的短边长度为所述第一长度值； 所述根据所述第一角度值控制所述光偏转单元将所述出射光线向所述观看者当前所在位置进行偏转具体为: 控制所述第一平面和第二平面中的至少一个沿平行所述显示面板的方向移动设定距离，使得所述多个双面光偏转镜与所述出射光线形成第三夹角，其中所述第三夹角的第三角度值为所述第一角度值的一半。
11.如权利要求10所述的光偏转方法，其特征在于，所述第一长度值不小于所述显示面板当前显示画面中一个亚像素的大小。
12.—种显示装置，所述显示装置包括显示面板，其特征在于，所述显示装置还包括权利要求1-7任一项所述的光偏转装置。
13.一种显示装置，所述显示装置包括显示面板，其特征在于，所述显示装置还包括: 设置在所述显示面板出光侧且能够沿平行所述显示面板的方向移动设定距离的光偏转单元，使得所述显示面板的出射光线经过所述光偏转单元后射出的光线与第一连线之间第二夹角的第二角度值减小，其中所述第一连线为所述观看者当前所在位置与所述光偏转单元中心点之间的连线。
【文档编号】G02F1/1335GK104267535SQ201410598472
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】占红明 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司