专利名称：基于偏光视差条栅屏的三维自由立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维(3D)立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及3D裸眼自由立体显示技术领域。
背景技术：
实现3D显示是人类长期的梦想。随着3D裸眼自由立体显示技术的发展，这个梦想逐步在实现。其中基于双目视差和光栅分光原理的狭缝光栅式立体显示器是一种重要的裸眼3D自由立体显示器，它由二维(2D)平面显示器上加装狭缝光栅而成。2D平面显示器包括常规液晶显示器LCD、等离子显示器PDP、场发射显示器FED、有机电致发光显示器OLED等。狭缝光栅式立体显示器具有很好的立体显示特性，但由于左右眼视差图是相间显示在同一个显示屏上，导致它的固有缺陷分辨率最多只是相应2D显示的一半。这对于当今追求高分辨率显示潮流来讲极为不利，急待改进。
发明内容
为此，本发明提出一种基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置及其实现方法。如附
图1所示，该装置由平面显示屏、偏振开关屏和偏光视差条栅屏构成，其中偏光视差条栅屏包含部分半波屏、漫射屏和偏光条栅屏。附图1中的部分半波屏的黑色部分代表有条状半波片，白色部分代表没有条状半波片；漫射屏只在垂直方向具有漫射特性；偏光条栅屏是由两种偏振方向垂直的条状偏光片相间排列构成。该发明装置突出的特征是3D立体显示的分辨率与相应2D显示一样，没有降低。
本发明装置实现方法的原理如附图2所示，图中的箭头表示光的偏振方向，虚线是为了分析问题方便，将平面显示屏在偏振开关屏的“开”和“关”两种显示状态画在了同一图上，虚线之上为偏振开关屏“关”状态，虚线之下为偏振开关屏“开”状态。平面显示屏在偏振开关屏的“开”和“关”状态所显示的图像的偏振方向相互垂直。
附图2虚线之上所示的偏振开关屏处于“关”状态时，左右眼视差图的一半像素在平面显示屏上相间显示，如附图3所示的虚线之上的情形。由于左右眼视差图的图像光的偏振方向相互垂直，经偏光视差条栅屏后的出射光分开并相聚在不同位置，形成左右眼视差图像的视点对，如R1、L1，当它们相距约65mm时，即人双眼瞳孔的间距，观看者在此就可分别看到左右眼图像，从而在大脑中获得3D立体效果。图中的R2、L2和R3、L3是另外两个视差图像的视点对，其两边还有更多视差图像的视点对，即该系统可供多人观看。此时的3D立体显示的分辨率只有相应2D显示的一半。
同理，附图2虚线之下所示的偏振开关屏“开”状态时，左右眼视差图的另一半像素在平面显示屏上相间显示，如附图3所示的虚线之下的情形，由于左右眼视差图的排列与前一种不同，再加之图像光的偏振特性与前一种的不同，经偏光视差条栅屏后，左右眼视差图的出射光刚好能形成与前一种一样的左右眼视差图像的视点对R1、L1，R2、L2和R3、L3等，这样观看者在此就可分别看到左右眼视差图的另一半像素，从而在大脑中获得3D立体效果。此时的3D立体显示的分辨率也只有相应2D显示的一半。
“关”和“开”这两种状态的切换频率高于人的视觉暂留对应的频率，如50-60Hz，最好120Hz时，观看者实际“同时”看到上述两种状态的3D立体图像，即两种状态合成的全分辨率的3D立体图像，与相应2D显示的分辨率一样了。
本发明的实现方法兼顾了图像的时间分割及其合成、空间分割及其合成，因而实现了图像全分辨率的3D立体显示效果。
四、附图的说明附图1为本发明的基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置。
附图2为本发明的基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置的实现原理。
附图3为本发明的基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置的左右眼视差图的像素排列。
上述各附图中的图示标号为1平面显示屏，2偏振开关屏，3偏光视差条栅屏，4部分半波屏，5漫射屏，6偏光条栅屏，7条状半波片，8水平偏光片，9垂直偏光片，10左眼视差图的像素，11右眼视差图的像素。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
五具体实施例方式
下面详细说明本发明提出的一种基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
根据本发明，制作一个2.2英寸的3D自由立体显示屏。采用2.2英寸176×220分辨率的TFT(场薄膜晶体管)液晶显示屏，以120Hz的频率分时显示左右眼视差图，偏振开关屏采用OCB(光控双折射)模式的液晶，以利于快速切换。这个3D自由立体显示屏的3D显示图像分辨率可达176×220。
权利要求
1.一种基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置及其实现方法，其特征是该装置由平面显示屏、偏振开关屏和偏光视差条栅屏构成，其中偏光视差条栅屏包含部分半波屏、只在垂直方向具有漫射特性的漫射屏和偏光条栅屏，偏光条栅屏是由两种偏振方向垂直的条状偏光片相间排列构成，平面显示屏在偏振开关屏的“开”状态显示一半分辨率的左右眼视差图，在偏振开关屏的“关”状态显示另一半分辨率的左右眼视差图，它们经偏光视差条栅屏后都形成左右眼视差图像视点对，从而使观众裸眼自由看到全分辨率的3D立体显示图像。
2.根据权利要求1所述的一种基于偏振视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置及其实现方法，其特征是偏振开关屏的“关”和“开”两种状态的切换频率高于人的视觉暂留对应的频率，如50-60Hz，最好120Hz。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于偏振视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置及其实现方法，其特征是偏振开关可采用光控双折射模式的液晶制作。
全文摘要
本发明公开了一种基于偏光视差条栅屏的全分辨率3D自由立体显示装置及其实现方法。该装置由平面显示屏、偏振开关屏和偏光视差条栅屏构成，其中偏光视差条栅屏包含部分半波屏、漫射屏和偏光条栅屏。漫射屏只在垂直方向具有漫射特性；偏光条栅屏是由两种偏振方向垂直的条状偏光片相间排列构成。平面显示屏在偏振开关屏的“开”状态时显示一半分辨率的左右眼视差图，在偏振开关屏的“关”状态显示另一半分辨率的左右眼视差图，它们经偏光视差条栅屏后都形成左右眼视差图像的视点对。“关”和“开”这两种状态的切换频率高于人的视觉暂留对应的频率，如120Hz时，观看者实际“同时”看到上述两种状态的3D立体图像，从而使观众裸眼自由看到与相应2D显示一样的全分辨率的3D立体显示图像。本发明的实现方法兼顾了图像的时间分割及其合成、空间分割及其合成。
文档编号G02B27/22GK101017251SQ20071004838
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者王琼华, 田军, 赵仁亮 申请人:四川大学