专利名称：一种三维显示器及其系统的制作方法
一种三维显示器及其系统
技术领域：
本发明涉及一种显示设备，特别地提供一种三维显示器及其系统。背景技术：
人的视觉之所以能分辨远近，是靠两只眼睛的差距。人的两眼分开约5公分，两只眼睛除了瞄准正前方以外，看任何一样东西，两眼的角度都不会相同。虽然差距很小，但经视网膜传到大脑里，脑子就用这微小的差距，产生远近的深度，从而产生立体感。一只眼睛虽然能看到物体，但对物体远近的距离却不易分辨。根据这一原理，如果把同一景象，用两只眼睛视角的差距制造出两个影像，然后让两只眼睛一边一个，各看到自己一边的影像，透过视网膜就可以使大脑产生景深的立体感了。目前的三维立体显示技术，也多是运用这一原理，我们称其为“偏光原理”。根据该原理，出现了三维立体电影、三维电视机等。目前观看三维图像时，主要分为佩戴眼镜和不佩戴眼镜两种形式，前者成本较高， 而且技术也不够成熟，因此没有得到广泛的应用，而后者则得到了广泛的应用。根据三维显示设备的不同，一般所佩戴的眼镜也不同，如果采用的是两台显示设备，并且根据两台显示设备交替显示图像，则可以采用价值低廉的偏光片眼镜，例如三维立体电影院所佩戴的眼镜，此方式虽然对于眼镜的要求比较低，但是需要两台显示设备，使得整个装置的体积庞大、功耗大，生产成本与运行成本也高；如果所采用的是一台显示设备，例如三维电视机、 三维电脑显示器等，则所佩戴的眼镜是采用快门式的偏光眼镜。该眼镜的两个镜片都是液晶，成本高，而且在观看时，需要额外的电池供电，并且要和显示设备具有同步时钟信号，保证能在显示设备显示左眼图像时眼镜遮挡右眼，显示设备显示右眼图像时遮挡左眼。这样很难保证快门式偏光眼镜与显示设备的同步，如果同步不好就会导致显示的三维图像出问题。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种三维显示器及其系统，该可以利用一台该三维显示器及价值低廉的偏光片眼镜实现三维显示的效果，成本低廉、容易控制，而且减小了整个三维显示装置的体积和运行成本。为解决以上技术问题，本发明是采用以下技术方案来实现的一种三维显示器，其包括显示层及偏振光控制层，所述偏振光控制层包括两组透明导电薄膜和位于透明导电薄膜之间的液晶层，以及与透明导电薄膜连接的液晶偏振控制器；所述液晶偏振控制器向所述的透明导电薄膜施加一定电压，控制液晶层的液晶分子的排列方向，不同的液晶分子排列方向控制穿过偏振光控制层的偏振光具有不同的振动方向。所述显示设备的偏振光控制层还设有一个偏振片，该偏振片位于显示层与透明导电薄膜之间。所述偏振光控制层的液晶偏振控制层向透明导电薄膜交替加上两种不同的电压。所述透明导电薄膜所加两个电压之间交替变化的频率与所述显示层显示图像变化的频率相同。所述液晶偏振控制器向透明导电薄膜加上第一种电压后，液晶分子将偏振光振动方向偏转到第一角度；液晶偏振控制器向透明导电薄膜加上第二种电压后，液晶分子将偏振光振动方向偏转到第二角度，所述第一角度与第二角度的差值为90度。所述显示层显示图像与液晶分子改变偏振光振动方向是同步的。该三维显示器的显示刷新频率高于120hz。本发明还可通过以下方式实现一种三维显示系统，其包括一个三维显示器及用来接收来自该三维显示器的偏振光图像的偏振光眼镜，该三维显示器包括，显示层及偏振光控制层，所述偏振光控制层包括两组透明导电薄膜和位于透明导电薄膜之间的液晶层，以及与透明导电薄膜连接的液晶偏振控制器；所述液晶偏振控制器向所述的透明导电薄膜施加一定电压，控制液晶层的液晶分子的排列方向，不同的液晶分子排列方向控制穿过偏振光控制层的偏振光具有不同的振动方向。所述偏振光眼镜的两个镜片为两个具有不同方向的偏光片。本发明的三维显示器及其系统具有下列优点一方面，本发明的三维显示器利用在投影系统中时，只需要一套投影机的投影光学设备(投影透镜、光源、偏振片、显示器等)就可实现三维立体图像，因此降低了三维投影系统的制造成本，同时减小了整个装置的体积和重量，也节约了一半的光源耗能。另一方面，本发明的技术方案通过液晶偏振控制器来控制偏振光振动方向，只需要采用偏振片的偏振光眼镜即可观看三维立体图像，降低了用户的使用成本。再者，本发明的三维显示器只需要保证显示层显示图像与液晶分子改变偏振光振动方向是同步的即可，无需同时控制偏振光眼镜，在技术上较容易控制，而且省去了偏振光眼镜上的电池，同时方便用户的使用。
图1为本发明的三维显示器及其系统的示意图。具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种三维显示器及其系统的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。所述三维显示系统包括产生非偏振光的光源1、可控制偏振光振动方向的三维显示器2以及偏振光眼镜3。所述偏振光眼镜的镜片利用两个方向不同的偏光片制成。所述的三维显示器2包括显示层20和偏振光控制层(未标号)，该显示层与现有的二维显示器的显示层结构及功能相同，因此在此不再详述。所述偏振光控制层包括一个偏振片23、两组透明导电薄膜22、位于透明导电薄膜之间的液晶层，以及与透明导电薄膜 22连接的液晶偏振控制器21。所述的光源发射出去的非偏振光经过偏振片23处理后成为偏振光并穿过液晶层，此时，液晶偏振控制器21向透明导电薄膜22加上交替变化的两种电压，以控制液晶分子的排列方向，进而控制偏振光的振动方向。所述两个电压之间的变化频率与显示层显示图像变化的频率相同，即显示层显示图像与液晶分子改变偏振光振动方向是同步的。例如， 显示左眼图像时液晶偏振控制器21向透明导电薄膜22加上第一种电压，使得液晶分子将偏振光振动方向偏转到45度；显示右眼图像时，液晶偏振控制器21向透明导电薄膜22加上第二种电压，使得偏振光振动方向偏转到135度。当然具体实施时，只要左眼偏振光振动方向与右眼偏振光振动方向的差值为90度即可，使得偏振光眼镜左右眼接收到的图像能够交替显示。具体地，偏振光眼镜3的两个镜片分别用于接收不同振动方向的偏振光，使得人的左眼和右眼能够在短时间内接收到两种不同偏振光图像，再通过双眼汇聚功能将左、右眼获得的图像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果。为了能够有好的显示效果，该三维显示器的显示刷新频率高于120hz，以保证一秒种之内偏振光眼镜的左右眼都能有60帧以上图像，避免闪烁。所述实施例中是以基于非偏振光类的显示设备为例的，当然对于基于偏振光类的显示设备，例如液晶显示设备，由于从光源发出的非偏振光经过液晶显示设备的显示层处理后成为偏振光，因此在所述的偏振光控制层中无需设置偏振片23。本发明中的三维显示器通过在现有二维显示器上增加一层偏振光控制层来实现三维显示效果，其不仅可以作为例如电视机、电脑等的显示屏，实现三维电视机、三维电脑的效果，而且也可以用在三维电影院内，并且只需要一台本发明的三维显示器即可；除此之外，也可以应用在例如手机、多媒体播放器等便携式电子设备的显示屏上。本发明的核心是在现有二维显示屏上增加偏振光控制层，该偏振光控制层上设置液晶偏振控制器，其可以向液晶层发送一定的电压，通过电压的变化来控制液晶分子的频率，使得穿过液晶层的偏振光的振动方向具有两个固定的角度，用户佩戴的眼镜的左右眼接收到不同的偏振光，进而产生了三维的立体图像。通过本发明的技术方案，在进行三维投影播放中，只需要一套投影机的投影光学设备(投影透镜、光源、偏振片等)就可实现三维立体效果，因此降低了三维投影系统的制造成本，同时减小了整个装置的体积和重量，也节约了一半的光源耗能。另外，本发明的三维立体投影系统对偏振光眼镜的要求也比较低，只要是两个可以接收不同偏振光图像的偏振片即可，制造成本低，有利于三维显示器的普及。以上仅对本发明的实施例加以描述，但并非用以限制本发明，依本发明精神所做出的各种变化或修饰，都在本发明的权利要求的保护范畴之内。
权利要求
1.一种三维显示器，其包括显示层及偏振光控制层，其特征在于所述偏振光控制层包括两组透明导电薄膜和位于该两组透明导电薄膜之间的液晶层，以及与透明导电薄膜连接的液晶偏振控制器；所述液晶偏振控制器向所述的两组透明导电薄膜施加一定电压，控制液晶层的液晶分子的排列方向；不同的液晶分子排列方向可控制穿过偏振光控制层的偏振光具有不同的振动方向。
2.根据权利要求1所述的三维显示器，其特征在于所述显示设备的偏振光控制层还设有一个偏振片，该偏振片位于显示层与透明导电薄膜之间。
3.根据权利要求1所述的三维显示器，其特征在于所述偏振光控制层的液晶偏振控制层向透明导电薄膜交替加上两种不同的电压。
4.根据权利要求3所述的三维显示器，其特征在于所述透明导电薄膜所加两个电压之间交替变化的频率与所述显示层显示图像变化的频率相同。
5.根据权利要求4所述的三维显示器，其特征在于所述液晶偏振控制器向透明导电薄膜加上第一种电压后，液晶分子将偏振光振动方向偏转到第一角度；液晶偏振控制器向透明导电薄膜加上第二种电压后，液晶分子将偏振光振动方向偏转到第二角度，所述第一角度与第二角度的差值为90度。
6.根据权利要求1所述的三维显示器，其特征在于所述显示层显示图像与液晶分子改变偏振光振动方向是同步的。
7.根据权利要求1至6任意项所述的三维显示器，其特征在于该三维显示器的显示刷新频率高于120hz。
8.一种包括如权利要求1所述三维显示器的三维显示系统，其特征在于所述三维显示器为一个，该三维显示系统还包括用于接收来自所述三维显示器的偏振光图像的偏振光眼镜。
9.根据权利要求8所述的三维显示系统，其特征在于所述偏振光眼镜的两个镜片为两个具有不同方向的偏光片。
全文摘要
本发明关于一种三维显示器，其包括显示层及偏振光控制层，所述偏振光控制层包括两组透明导电薄膜和位于透明导电薄膜之间的液晶层，以及与透明导电薄膜连接的液晶偏振控制器；所述液晶偏振控制器向所述的透明导电薄膜施加一定电压，控制液晶层的液晶分子的排列方向，不同的液晶分子排列方向控制穿过偏振光控制层的偏振光具有不同的振动方向。通过本发明的三维显示器，可以利用价格低廉的偏振光眼镜来观看三维图像，并且容易控制。
文档编号G02F1/13GK102200646SQ20101013164
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者李立纲 申请人:北京爱国者信息技术有限公司