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WO2013060273A1 - 裸眼三维图像显示方法及装置 - Google Patents

裸眼三维图像显示方法及装置 Download PDF

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WO2013060273A1
WO2013060273A1 PCT/CN2012/083450 CN2012083450W WO2013060273A1 WO 2013060273 A1 WO2013060273 A1 WO 2013060273A1 CN 2012083450 W CN2012083450 W CN 2012083450W WO 2013060273 A1 WO2013060273 A1 WO 2013060273A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid crystal
transparent electrode
eye
voltages
crystal lens
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/CN2012/083450
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English (en)
French (fr)
Inventor
张俊瑞
林准焕
冯远明
石博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BOE Technology Group Co Ltd
Chengdu BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Original Assignee
BOE Technology Group Co Ltd
Chengdu BOE Optoelectronics Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by BOE Technology Group Co Ltd, Chengdu BOE Optoelectronics Technology Co Ltd filed Critical BOE Technology Group Co Ltd
Priority to US13/805,038 priority Critical patent/US9329399B2/en
Publication of WO2013060273A1 publication Critical patent/WO2013060273A1/zh
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/003—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to produce spatial visual effects

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for displaying a three-dimensional image of a tree eye. Background technique
  • 3D display technology is mainly divided into two types, eye-type 3D display technology and glasses-type 3D display technology.
  • the glasses-type 3D display technology has the advantage of not reducing the resolution, but special glasses are required to see the 3D image, and the special glasses are expensive, so the glasses-type 3D display technology has high cost and poor convenience.
  • the eye-type 3D display technology can be seen in 3D images without the need to wear special glasses, which can significantly increase the convenience, and thus has received widespread attention.
  • the eye-type 3D display technology is mainly divided into two types: barrier type and lens type.
  • the principle of the existing lenticular 3D display technology is shown in FIG. 1.
  • the 2D (two-dimensional) display screen S is used to display a two-dimensional image, wherein two adjacent pixels PX1 and PX2 respectively display a left-eye image and In the image of the right eye, the light emitted by the PX1 (the light shown by the solid line) is sent to the left eye L through the lens N on the light exiting side, and the light emitted by the PX2 (the light shown by the broken line) passes through the lens N on the light exiting side. The time is sent to the right eye R. Since the left eye image and the right eye image are a pair of images having parallax, a 3D image can be formed in the human eye.
  • Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for displaying a three-dimensional image of a tree eye, which can prevent a decrease in resolution of a lenticular 3D display.
  • An aspect of the present invention provides a three-dimensional image display method for a tree eye, comprising: the control device causing a two-dimensional display screen to display a left eye image at a first moment, and simultaneously applying a first set of voltages to the located location a liquid crystal lens on the light-emitting side of the two-dimensional display screen, such that the left-eye image is projected through the liquid crystal lens to the left eye of the observer; and the control device causes the two-dimensional display screen to display the right-eye image at the second moment.
  • a three-dimensional image display device for a tree eye, comprising: a display screen for displaying a two-dimensional image; a control device; and a liquid crystal lens located on a light exiting side of the display screen; And causing the display screen to display a left eye image at a first moment, and simultaneously applying a first set of voltages to the liquid crystal lens to cause the left eye image to be projected through the liquid crystal lens to an observer's left eye;
  • the control device is further configured to cause the display screen to display a right eye image at a second time, and synchronously apply a second set of voltages to the liquid crystal lens to cause the right eye image to be projected through the liquid crystal lens to observe The right eye of the person; the time interval between the first time and the second time is not greater than the visual persistence time of the human eye.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the display of a conventional lenticular 3D display technology
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example structure of a liquid crystal lens according to Embodiment 1 of the present invention
  • 3a to 3b are schematic diagrams showing an image of a left eye in Embodiment 1 of the invention.
  • 4a to 4b are schematic diagrams showing an image of a right eye in Embodiment 1 of the invention.
  • Fig. 5 is a block diagram showing a three-dimensional image display device for a human eye according to a second embodiment of the present invention. detailed description
  • An embodiment of the present invention provides a three-dimensional image display method for a tree eye, including: the control device causes a two-dimensional display screen to display a left eye image at a first moment, and synchronously applies a first group of voltages to the light exiting side of the two-dimensional display screen Liquid crystal lens, such that the left eye image is projected through the liquid crystal lens to the left eye of the observer; the control device causes the two-dimensional display screen to display the right eye image at the second moment, and synchronizes the second group of voltages Applying to the liquid crystal lens such that the right eye image is projected through the liquid crystal lens to the right eye of the observer; the time interval between the first time and the second time is not greater than the vision of the human eye Temporary time.
  • the embodiment of the present invention further provides a three-dimensional image display device for a tree eye, comprising: a two-dimensional display screen for displaying a two-dimensional image, a control device, and a liquid crystal lens located on a light exiting side of the two-dimensional display screen; Displaying the left eye image on the two-dimensional display screen at a first moment, and simultaneously applying a first set of voltages to the liquid crystal lens to cause the left eye image to be projected through the liquid crystal lens to the left of the observer
  • the control device is further configured to display the right eye image on the two-dimensional display screen at a second time, and synchronously apply a second set of voltages to the liquid crystal lens to transmit the right eye image through the The liquid crystal lens is projected to the right eye of the observer; the time interval between the first time and the second time is not greater than the visual retention time of the human eye.
  • the eye-eye three-dimensional image display method and apparatus provided by the embodiments of the present invention, since all the pixels on the two-dimensional display screen are used to display the left eye image or the right eye image at the same time, the images to be viewed by the left and right eyes are not required. Displayed with different pixels, therefore, the resolution reduction of the lenticular 3D display is avoided.
  • This embodiment provides a three-dimensional image display method for a tree eye. The method will be described in detail below with reference to Figs. 2, 3a-3b and 4a-4b.
  • Step 1 The control device displays the left eye image on the two-dimensional display screen at the first moment, and synchronously applies the first group of voltages to the liquid crystal lens located on the light exit side of the two-dimensional display screen, so that the left eye image is transmitted.
  • the liquid crystal lens is projected to the left eye of the observer.
  • the liquid crystal lens may be an electronically controlled lens including a first transparent electrode 31, a second transparent electrode 32, and a liquid crystal layer 33 sandwiched between two transparent electrodes, and the transparent electrode is not in contact with the liquid crystal.
  • a substrate 34 is bonded to the surface of the layer 32.
  • the liquid crystal lens controls the rotation angle of the liquid crystal molecules 35 by applying a voltage between the two transparent electrodes to form an electric field in the liquid crystal layer 33 by utilizing the characteristics that the liquid crystal molecules 35 rotate around the rotation axis under the action of the electric field.
  • the refractive index of the liquid crystal lens is changed.
  • the first transparent electrode 31 has a continuous plate shape
  • the second transparent electrode 32 is a patterned transparent electrode, and is composed of a plurality of mutually insulated electrode patterns.
  • the substrate 34 may be a glass substrate or another transparent substrate such as a plastic substrate.
  • the transparent electrode may be formed only on one of the two substrates, the transparent electrode being a patterned transparent electrode, and may have the same shape as the second transparent electrode 32 of FIG. 2, that is, a plurality of mutual electrodes Insulated electrode pattern composition.
  • a horizontal electric field having different electric field strengths can be formed between the electrode patterns, so that the liquid crystal molecules in the extending direction of the substrate have different rotation angles.
  • the liquid crystal lens may have the following structure: an upper substrate; a lower substrate opposite to the upper substrate; a liquid crystal layer interposed between the upper substrate and the lower substrate; and a first transparent electrode and a second transparent electrode formed thereon a surface of the substrate opposite to the lower substrate; an insulating layer formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode, wherein the first transparent electrode further away from the liquid crystal layer of the first transparent electrode and the second transparent electrode is formed to be continuous a plate shape, and the second transparent electrode is formed to have a stripe pattern insulated from each other, wherein the first transparent electrode can be grounded, and each stripe pattern of the second transparent electrode can apply a different voltage, and can be extended on both substrates Horizontal and vertical electric fields having different electric field strengths are generated in the direction, so that liquid crystal molecules in the extending direction of the substrate have different rotation angles.
  • the structure of the liquid crystal lens is not limited to the above structure, and other structures known to those skilled in the art that can change the refractive index of each portion by changing the voltage applied to the transparent electrode can be used.
  • step 1 will be described in detail by taking the liquid crystal lens structure shown in FIG. 2 as an example. It should be understood by those skilled in the art that the following detailed description is also applicable to other structures of liquid crystal lenses. And, and can be appropriately falsified to suit the implementation.
  • a first set of voltages VI I, V12, —Vln is applied to the liquid crystal lens at a first moment by a control device (not shown), that is, applied to the liquid crystal lens.
  • the first transparent electrode 41 is a common electrode and can be grounded, and the voltages of the first set of voltages VI I, V12, ... Vln are respectively It is applied to each electrode pattern 43.
  • the voltage of Vll ... Vln can generally be between 0 and 7V, decreasing from VI I to Vln.
  • V12 5V
  • V13 3.5V
  • V14 2V
  • V15 0V.
  • the angle at which the liquid crystal molecules 44 are rotated by the action of the electric field can be controlled, so that the light emitted by all the pixels PX of the two-dimensional display screen 45 in FIG. 4b passes through the liquid crystal.
  • the lens 46 is refracted and enters the observer's left eye L.
  • the magnitude of the voltage applied to the different electrode regions can be adjusted according to the characteristics of the actual liquid crystal lens as long as the distribution of the refractive index of the liquid crystal is satisfied to satisfy the lens requirements.
  • the two-dimensional display Since the left eye image is synchronously displayed on the two-dimensional display screen 45 at this time, the two-dimensional display is made
  • the left eye image displayed on 45 is projected through the liquid crystal lens 46 to the viewer's left eye L.
  • the liquid crystal lens 46 to which the first group of voltages VII, V12, ... Vln is applied in Fig. 3b has a refractive index which increases from left to right, and the liquid crystal lens can be equivalent to the optical body shown in Fig. 3b according to the change of the refractive index. lens.
  • Step 2 The control device displays the right eye image on the two-dimensional display screen at a second time, and synchronously applies a second voltage group to the liquid crystal lens, so that the right eye image is projected through the liquid crystal lens to The right eye of the observer, the time interval between the first moment and the second moment is not greater than the visual persistence time of the human eye.
  • step 1 the second group of voltages V21, V22, -V2n are applied to the liquid crystal lens by the control means, that is, the second transparent layer applied to the liquid crystal lens.
  • the control means that is, the second transparent layer applied to the liquid crystal lens.
  • the first transparent electrode 51 is a common electrode and can be grounded, and each voltage of the second group of voltages V21, V22, ..., V2n is applied to each electrode pattern. 53 on.
  • V21 to V2n apply voltages in the reverse order of Vl l ⁇ Vln.
  • V21 0 V
  • V22 2 V
  • V23 3.5 V
  • V24 5 V
  • the magnitude of the voltage applied to each of the electrode patterns 53 the angle at which the liquid crystal molecules 54 are rotated by the action of the electric field can be controlled, thereby causing the two-dimensional display in FIG. 5b.
  • Light emitted by each pixel PX' of the display screen 55 is refracted by the liquid crystal lens 56 and enters the observer's right eye R.
  • the magnitude of the voltage applied to the different electrode regions can be adjusted according to the characteristics of the actual liquid crystal lens as long as the distribution of the refractive index of the liquid crystal is satisfied to satisfy the lens requirements.
  • the two-dimensional display Since the right eye image is synchronously displayed on the two-dimensional display screen 55 at this time, the two-dimensional display is made
  • the right eye image displayed on 55 is projected through the liquid crystal lens 56 to the observer's right eye R.
  • the liquid crystal lens 56 to which the second group of voltages V21, V22, ... V2n is applied in Fig. 5b has a refractive index which decreases from left to right in order, and the liquid crystal lens can be equivalent to the one shown in Fig. 5b according to the change in refractive index.
  • Optical lens since the time interval between the first time and the second time is not greater than the visual persistence time of the human eye, the human eye does not perceive the transition between the left eye image and the right eye image, and the left eye and the right eye are almost felt. An image is simultaneously received to form a 3D image in the observer's eye.
  • the pixels on the two-dimensional display screen are used to display the left eye image or the right eye image at the same time, it is not necessary to use the left and right eye WJ images differently.
  • the pixels are displayed, thus avoiding the resolution reduction of the lenticular 3D display.
  • the image of the two-dimensional display screen and the voltage applied to the liquid crystal lens are synchronously refreshed, and in order to achieve a better 3D display effect, the refresh frequency is preferably not less than 120 Hz.
  • Figures 3a, 3b, 4a and 4b show the case where the length of the liquid crystal lens is the same as the distance between the eyes of the observer, i.e., the two eyes of the observer are located directly above the two edges of the liquid crystal lens.
  • the electric field intensity of the electric field in the liquid crystal layer change in a gradient along the extending direction of the liquid crystal lens, thereby causing the refraction of the liquid crystal lens.
  • the rate changes in a gradient.
  • the refractive index also increases from left to right, that is, the exit angle of the light emitted from the liquid crystal lens 44 is from left to right. Decreasing sequentially to enter the observer's left eye; in FIGS. 4a and 4b, when the electric field intensity in the liquid crystal lens 54 is sequentially weakened from left to right, the refractive index also decreases from left to right, that is, from the liquid crystal lens The exit angle of the emitted light in 54 is increased from left to right in order to enter the observer's right eye.
  • the positional relationship between the liquid crystal lens and the two eyes of the observer is not limited to the case shown in FIGS. 3a, 3b, 4a, and 4b, and the distribution of the electric field strength is not limited to the above-described gradient change, and may be based on actual conditions.
  • the positional relationship controls the distribution of the electric field strength in the liquid crystal layer by changing the voltage applied to the liquid crystal lens.
  • This embodiment provides a three-dimensional image display device for a tree eye, which will be described in detail below with reference to FIG.
  • the eye-eye three-dimensional image display device comprises: a two-dimensional display screen 61 for displaying a two-dimensional image, a control device 62, and a liquid crystal lens 63 on the light-emitting side of the two-dimensional display screen. It will be understood by those skilled in the art that the light exiting side refers to one side of the display image of the two-dimensional display screen.
  • the control device 62 is configured to cause the two-dimensional display screen 61 to display a left eye image at a first moment, and synchronously apply a first group of voltages to the liquid crystal lens 63 to transmit the left eye image through the The liquid crystal lens 63 is projected to the left eye of the observer; the control device 62 is further configured to cause the two-dimensional display screen 61 to display a right eye image at a second timing, and simultaneously apply a second set of voltages to the liquid crystal lens 63. And causing the right eye image to be projected through the liquid crystal lens 63 to the right eye of the observer; the time interval between the first time and the second time is not greater than the visual retention time of the human eye.
  • the image of the two-dimensional display screen and the voltage applied to the liquid crystal lens are synchronously refreshed, and in order to achieve a better 3D display effect, the refresh frequency is preferably not less than 120 Hz.
  • the liquid crystal lens may include: an upper substrate, a lower substrate, and a liquid crystal layer 33 sandwiched between the two substrates 34; and a first transparent electrode formed on a surface of the upper substrate facing the liquid crystal layer 33; 31.
  • the shape of the first transparent electrode 31 is a continuous plate shape; a patterned second transparent electrode 32 is formed on a surface of the lower substrate facing the liquid crystal layer 33, and the second transparent electrode 32 is formed by a plurality of A mutually electrically insulated electrode pattern.
  • control device is further configured to apply each of the first group of voltages or the second group of voltages to each electrode pattern of the second transparent electrode and the first Between a transparent electrode.
  • liquid crystal lens may have the following structure.
  • the liquid crystal lens includes: an upper substrate, a lower substrate, and a sandwich between the upper substrate and the lower substrate a liquid crystal layer; a patterned transparent electrode is formed on a surface of the upper substrate or the lower substrate facing the liquid crystal layer, and the transparent electrode is composed of a plurality of electrode patterns electrically insulated from each other. As described in Embodiment 1, by applying different voltages between the electrode patterns, a horizontal electric field having different electric field strengths can be formed between the electrode patterns, so that the liquid crystal molecules in the extending direction of the substrate have different rotation angles. .
  • the control device is further configured to: apply each of the first group of voltages or the second group of voltages between respective electrode patterns of the transparent electrode.
  • the liquid crystal lens may have the following structure.
  • the liquid crystal lens includes: an upper substrate; a lower substrate opposite to the upper substrate; a liquid crystal layer interposed between the upper substrate and the lower substrate; and a first transparent electrode and a second transparent electrode formed on the upper substrate opposite to the lower substrate An insulating layer is formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode, wherein the first transparent electrode further away from the liquid crystal layer of the first transparent electrode and the second transparent electrode is formed into a continuous plate shape, and the second transparent
  • the electrode is formed to have a stripe pattern insulated from each other, wherein the first transparent electrode may be grounded, and each stripe pattern of the second transparent electrode may apply different voltages, and may generate electric field strengths different in the extending direction of the two substrates
  • the horizontal and vertical electric fields are such that the liquid crystal molecules in the extending direction of the substrate have different rotation angles.
  • control device is further configured to: apply each of the first group of voltages or the second group of voltages to each of the electrode patterns of the second transparent electrode and the first Between transparent electrodes.
  • the structure of the liquid crystal lens is not limited to the above structure, and may be other structures known to those skilled in the art that can change the refractive index of each portion by changing the voltage applied to the transparent electrode.
  • the liquid crystal layer may be composed of a positive nematic liquid crystal or a blue phase liquid crystal.
  • a blue phase liquid crystal it is necessary to provide a higher driving voltage to the transparent electrode.
  • the two-dimensional display can be a liquid crystal display, an Organic Light-Emitting Diode (OLED) display, a plasma display, an electronic ink display, and the like.
  • OLED Organic Light-Emitting Diode
  • the eye-eye three-dimensional image display device may be a mobile phone, a tablet computer, a television, a notebook, a display, or the like.

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Abstract

一种裸眼三维图像显示方法及装置。该显示方法包括下列步骤：控制装置在第一时刻使二维显示屏（45，55）显示左眼图像，并同步将第一组电压（V11，V12，...V1n）施加至位于所述二维显示屏（45，55）上方的液晶透镜(46，56），以使所述左眼图像透过所述液晶透镜（46，56）投射至观察者的左眼；控制装置在第二时刻使所述二维显示屏(45，55）显示右眼图像，并同步将第二组电压（V21，V22，...V2n）施加至所述液晶透镜（46，56），以使所述右眼图像透过所述液晶透镜（46，56）投射至观察者的右眼。第一时刻与第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。

Description

棵眼三维图像显示方法及装置 技术领域
本发明的实施例涉及一种棵眼三维图像显示方法及装置。 背景技术
随着三维（3D )显示技术的广泛应用， 电视、 手机、 游戏机等电子产品 都开始增加 3D显示功能。 3D显示技术主要分为两种， 棵眼式 3D显示技术 和眼镜式 3D显示技术。
眼镜式 3D显示技术具有不降低分辨率的优点，但是为了看到 3D图像而 需要佩戴特制的眼镜， 而特制的眼镜都较昂贵， 因此眼镜式 3D显示技术成 本较高、 便利性差。 而棵眼式 3D显示技术由于不需要额外佩戴特制的眼镜， 就可以看到 3D图像， 可显著增加便利性， 因而目前受到广泛地关注。
棵眼式 3D显示技术主要分为屏障（barrier )式和透镜（lens )式两种。 现有的透镜式 3D显示技术的原理如图 1所示， 2D (二维 )显示屏 S用 来显示二维图像， 其中相邻的两个像素 PX1和 PX2在同一时刻分别显示左 眼图像和右眼图像， PX1发出的光线（实线所示的光线）通过其出光侧的透 镜 N时被送到左眼 L, 而 PX2发出的光线（虚线所示的光线）通过其出光侧 的透镜 N时被送到右眼 R, 因为左眼图像和右眼图像是有视差的一对图像， 所以可在人眼中形成 3D图像。
在使用上述透镜式 3D显示技术显示 3D图像的过程中，由于在同一时刻， 左、 右眼观看的图像需要用不同的像素来显示， 因此， 利用上述透镜式 3D 显示技术制备的透镜式 3D显示器的分辨率会降低。 发明内容
本发明的实施例提供一种棵眼三维图像显示方法及装置， 可防止透镜式 3D显示器的分辨率降低。
本发明的一个方面提供了一种棵眼三维图像显示方法， 包括： 控制装置 在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像， 并同步将第一组电压施加至位于所 述二维显示屏出光侧的液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射 至观察者的左眼； 控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像， 并 同步将第组二电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透 镜投射至观察者的右眼； 所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大 于人眼的视觉暂留时间。
本发明的另一个方面提供了一种棵眼三维图像显示装置， 包括：显示屏， 用于显示二维图像； 控制装置； 以及液晶透镜， 位于所述显示屏出光侧； 所 述控制装置用于在第一时刻使所述显示屏显示左眼图像， 并同步将第一组电 压施加至所述液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察者 的左眼； 所述控制装置还用于在第二时刻使所述显示屏显示右眼图像， 并同 步将第二组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜 投射至观察者的右眼； 所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于 人眼的视觉暂留时间。
本发明实施例提供的棵眼三维图像显示方法及装置中， 由于在同一时刻 二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像， 不需要将左、 右 眼观看的图像用不同的像素来显示， 因此， 避免了透镜式 3D显示器的分辨 率降低。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为现有的透镜式 3D显示技术的显示原理图；
图 2为本发明实施例 1中液晶透镜示例结构的剖面示意图；
图 3a ~ 3b为发明实施例 1中显示左眼图像的原理图；
图 4a ~ 4b为发明实施例 1中显示右眼图像的原理图；
图 5为本发明实施例 2中一种棵眼三维图像显示装置的方框图。 具体实施方式
本发明实施例提供一种棵眼三维图像显示方法， 包括： 控制装置在第一 时刻使二维显示屏显示左眼图像， 并同步将第一组电压施加至位于所述二维 显示屏出光侧的液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观察 者的左眼； 控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像， 并同步将 第二组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射 至观察者的右眼； 所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼 的视觉暂留时间。
本发明实施例还提供一种棵眼三维图像显示装置， 包括： 用于显示二维 图像的二维显示屏、 控制装置及位于所述二维显示屏出光侧的液晶透镜； 所 述控制装置用于在第一时刻使所述二维显示屏显示左眼图像， 并同步将第一 组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至观 察者的左眼； 所述控制装置还用于在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图 像， 并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述 液晶透镜投射至观察者的右眼； 所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间 隔不大于人眼的视觉暂留时间。
本发明实施例提供的棵眼三维图像显示方法及装置中， 由于在同一时刻 二维显示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像， 不需要将左、 右 眼观看的图像用不同的像素来显示， 因此， 避免了透镜式 3D显示器的分辨 率降低。
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而 不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例 1
本实施例提供一种棵眼三维图像显示方法， 下面参见图 2、 图 3a-3b以 及图 4a-4b对该方法进行详细说明。
步骤 1、 控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像， 并同步将第 一组电压施加至位于所述二维显示屏出光侧的液晶透镜， 以使所述左眼图像 透过所述液晶透镜投射至观察者的左眼。 具体地， 如图 2所示， 液晶透镜可以是电控透镜， 其包括第一透明电极 31、 第二透明电极 32及夹在两个透明电极间的液晶层 33 , 透明电极的、 未 接触液晶层 32的表面上粘接有基板 34。液晶透镜利用液晶分子 35在电场的 作用下绕旋转轴发生旋转的特性， 通过在两个透明电极之间施加电压以在液 晶层 33中形成电场， 由此来控制液晶分子 35的旋转角度， 从而改变液晶透 镜的折射率。 第一透明电极 31的形状为连续板状， 第二透明电极 32为图案 化透明电极， 由多个相互绝缘的电极图案构成， 为了使液晶透镜在基板 34 的延伸方向上具有不同的折射率，需要在第二透明电极 32的各电极图案与第 一透明电极 31之间施加不同的电压， 以使各电极图案与第一透明电极 31之 间形成电场强度不同的垂直电场，从而使在基板 34的延伸方向上的各液晶分 子 35具有图 2中所示的不同旋转角度。其中，所述基板 34可以是玻璃基板， 也可以是塑料基板等其他透明基板。
作为备选， 透明电极也可以只形成在两个基板中的一个基板上， 该透明 电极为图案化透明电极，可具有与图 2中第二透明电极 32相同的形状， 即由 多个相互电绝缘的电极图案组成。 通过在各电极图案之间施加不同的电压， 可以使各电极图案之间形成电场强度不同的水平电场， 从而使在基板的延伸 方向上的各液晶分子具有不同旋转角度。
作为备选， 液晶透镜可以具有以下结构： 上基板； 下基板， 与上基板相 对； 液晶层， 夹设在上基板与下基板之间； 第一透明电极和第二透明电极， 形成在该上基板的与下基板相对的表面上； 绝缘层， 形成在第一透明电极与 第二透明电极之间， 其中第一透明电极和第二透明电极中更远离液晶层的第 一透明电极形成为连续板状， 而第二透明电极形成为具有彼此相互绝缘的条 形图案， 其中第一透明电极可以接地， 而第二透明电极的各条形图案可以施 加不同的电压， 而可以在两基板的延伸方向上产生电场强度不同的水平和垂 直电场， 从而使使在基板的延伸方向上的各液晶分子具有不同旋转角度。
当然， 液晶透镜的结构并不限于上述结构， 也可以是本领域技术人员所 知的能通过改变施加在透明电极上的电压而改变其各部分折射率的其它结 构。
以下将以图 2所示的液晶透镜结构为例， 对步骤 1进行详细描述。 本领 域的技术人员应该理解的是， 以下详细说明对液晶透镜的其他结构也同样适 用， 而且， 可以进行适当 ^ί'爹改以适用实现。
本实施例中， 如图 3a及图 3b所示， 利用控制装置（图中未示出）在第 一时刻将第一组电压 VI I、 V12、 —Vln施加至液晶透镜， 即施加在液晶透 镜的第二透明电极 42的各电极图案 43与第一透明电极 41之间，第一透明电 极 41为公共电极， 可接地， 第一组电压 VI I、 V12、 ...Vln中的各电压分别 施加在各电极图案 43上。 作为示例， Vll ...Vln的电压一般可以在 0~7V之 间， 从 VI I到 Vln依次降低。 在本实施例中， 作为示例， 设定每个像素区域 的第二透明电极图案分为 5个区域，分别对应 5个不同电压，也就是 n=5, 所 以示例性地可以设定 V11=7V, V12=5V,V13=3.5V, V14=2V,V15=0V。 此时， 通过控制施加在各电极图案 43上电压的大小， 可控制液晶分子 44受到电场 的作用后旋转的角度， 从而使得图 4b中由二维显示屏 45所有各像素 PX发 出的光线经过液晶透镜 46时发生折射并进入观察者的左眼 L。
应该注意的是， 施加在不同电极区域的电压的大小可以根据实际液晶透 镜的特性调整， 只要保证液晶折射率的分布满足透镜要求即可。
由于此时二维显示屏 45上同步地显示有左眼图像，因此使得二维显示屏
45上显示的左眼图像透过液晶透镜 46投射至观察者的左眼 L。 图 3b中施加 了第一组电压 VII、 V12、 … Vln的液晶透镜 46具有从左至右依次增大的折 射率， 根据折射率的变化情况可将液晶透镜等效为图 3b所示的光学透镜。
步骤 2、 控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像， 并同步 将第二电压组施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投 射至观察者的右眼， 所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人 眼的视觉暂留时间。
具体地， 与步骤 1相同， 如图 4a及图 4b所示， 在第二时刻， 利用控制 装置将第二组电压 V21、 V22、 -V2n施加至液晶透镜， 即施加在液晶透镜 的第二透明电极 52的各电极图案 53与第一透明电极 51之间，第一透明电极 51为公共电极， 可接地， 第二组电压 V21、 V22、 ...V2n中的各电压分别施 加在各电极图案 53上。 作为示例， V21 ~ V2n按照和 Vl l~Vln相反的顺序 施加电压。 在本实施例中， 可以示例性地设定 V21=0V, V22=2V, V23=3.5V, V24=5V, V25=7V。 此时， 通过控制施加在各电极图案 53上电压的大小， 可 控制液晶分子 54受到电场的作用后旋转的角度， 从而使得图 5b中由二维显 示屏 55各像素 PX' 发出的光线经过液晶透镜 56时发生折射并进入观察者 的右眼 R。
应该注意的是， 施加在不同电极区域的电压的大小可以根据实际液晶透 镜的特性调整， 只要保证液晶折射率的分布满足透镜要求即可。
由于此时二维显示屏 55上同步地显示有右眼图像，因此使得二维显示屏
55上显示的右眼图像透过液晶透镜 56投射至观察者的右眼 R。 图 5b中施加 了第二组电压 V21、 V22、 ... V2n的液晶透镜 56具有从左至右依次减小的折 射率，根据折射率的变化情况可将液晶透镜等效为图 5b所示的光学透镜。另 外， 由于第一时刻与第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间， 使得人眼察觉不到左眼图像与右眼图像之间的变换， 感觉左眼和右眼几乎同 时接收到图像， 从而在观察者眼中形成 3D图像。
本发明实施例提供的棵眼三维图像显示方法中， 由于在同一时刻二维显 示屏上所有的像素都用来显示左眼图像或右眼图像， 不需要将左、 右目 WJ" 的图像用不同的像素来显示， 因此， 避免了透镜式 3D显示器的分辨率降低。
二维显示屏的图像和施加在液晶透镜上的电压同步刷新,为了能达到更 好的 3D显示效果， 刷新频率优选为不小于 120Hz。
图 3a、 图 3b、 图 4a及图 4b示出了液晶透镜的长度与观察者两只眼睛的 间距相同的情形，即观察者的两只眼睛分别位于液晶透镜两个边缘的正上方。 此时， 为了使由二维显示屏发出的光线能准确地汇聚至观察者的一只眼睛， 需要使液晶层中的电场的电场强度沿液晶透镜延伸方向呈梯度变化， 从而使 得液晶透镜的折射率呈梯度变化。
例如： 图 3a及图 3b中， 当液晶透镜 44中的电场强度从左到右依次增强 时，折射率也从左到右依次增加， 即从液晶透镜 44中射出光线的出射角从左 到右依次减小， 从而进入观察者的左眼； 图 4a及图 4b 中， 当液晶透镜 54 中的电场强度从左到右依次减弱时， 折射率也从左到右依次减小， 即从液晶 透镜 54中射出光线的出射角从左到右依次增大， 从而进入观察者的右眼。
当然，液晶透镜与观察者两只眼睛之间的位置关系并不限于图 3a、图 3b、 图 4a及图 4b所示的情形， 电场强度的分布也不限于上述的梯度变化， 可根 据实际的位置关系， 通过改变施加在液晶透镜上的电压来控制液晶层中电场 强度的分布。 实施例 2
本实施例提供一种棵眼三维图像显示装置， 下面参见图 5对该装置进行 详细说明。
棵眼三维图像显示装置包括： 用于显示二维图像的二维显示屏 61、 控制 装置 62及位于所述二维显示屏出光侧的液晶透镜 63。 本领域的技术人员可 以理解， 出光侧是指二维显示屏的显示图像的一侧。
所述控制装置 62用于在第一时刻使所述二维显示屏 61显示左眼图像， 并同步将第一组电压施加至所述液晶透镜 63 , 以使所述左眼图像透过所述液 晶透镜 63投射至观察者的左眼； 所述控制装置 62还用于在第二时刻使所述 二维显示屏 61显示右眼图像，并同步将第二组电压施加至所述液晶透镜 63 , 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜 63投射至观察者的右眼；所述第一时刻 与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时间。
上述控制装置所执行的方法已在实施例 1中做了详细描述， 在此不再赘 述。
二维显示屏的图像和施加在液晶透镜上的电压同步刷新,为了能达到更 好的 3D显示效果， 刷新频率优选为不小于 120Hz。
另外， 液晶透镜可如图 2 所示包括： 上基板、 下基板及夹在两基板 34 之间的液晶层 33; 在所述上基板的朝向所述液晶层 33的表面形成有第一透 明电极 31 , 所述第一透明电极 31的形状为连续板状； 在所述下基板的朝向 所述液晶层 33的表面形成有图案化的第二透明电极 32, 所述第二透明电极 32由多个相互电绝缘的电极图案组成。 如实施例 1所述， 为了使液晶透镜在 基板 34的延伸方向上具有不同的折射率， 需要在第二透明电极 32的各电极 图案与第一透明电极 31之间施加不同的电压，以使各电极图案与第一透明电 极 31之间形成电场强度不同的垂直电场， 从而使在基板 34的延伸方向上的 各液晶分子 35具有图 2中所示的不同旋转角度。
当液晶透镜具有上述结构时， 所述控制装置还用于将所述第一组电压或 所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透明电极的各电极图案与所 述第一透明电极之间。
另外， 液晶透镜也可以具有如下结构。
液晶透镜包括： 上基板、 下基板及夹在所述上基板及所述下基板之间的 液晶层； 在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面形成有图案化的透 明电极，所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。如实施例 1所述， 通过在各电极图案之间施加不同的电压， 可以使各电极图案之间形成电场强 度不同的水平电场， 从而使在基板的延伸方向上的各液晶分子具有不同旋转 角度。
当液晶透镜具有上述结构时， 控制装置还用于： 将所述第一组电压或所 述第二组电压中的各电压分别施加在所述透明电极的各电极图案之间。 备选 地， 液晶透镜也可以具有如下结构。
液晶透镜包括： 上基板； 下基板， 与上基板相对； 液晶层， 夹设在上基 板与下基板之间； 第一透明电极和第二透明电极， 形成在该上基板的与下基 板相对的表面上； 绝缘层， 形成在第一透明电极与第二透明电极之间， 其中 第一透明电极和第二透明电极中更远离液晶层的第一透明电极形成为连续板 状， 而第二透明电极形成为具有彼此相互绝缘的条形图案， 其中第一透明电 极可以接地， 而第二透明电极的各条形图案可以施加不同的电压， 而可以在 两基板的延伸方向上产生电场强度不同的水平和垂直电场， 从而使使在基板 的延伸方向上的各液晶分子具有不同旋转角度。
当液晶透镜具有上述结构时， 控制装置还用于： 将所述第一组电压或所 述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透明电极的各电极图案与所述 第一透明电极之间。
当然， 液晶透镜的结构并不限于上述结构， 也可以是本领域技术人员所 知的能通过改变施加在透明电极上的电压而改变各部分折射率的其它结构。
上述各种结构的液晶透镜中， 液晶层可以由正性向列相液晶构成， 或由 蓝相液晶构成。 当使用蓝相液晶时， 需要给透明电极提供较高的驱动电压。
另外， 二维显示屏可以为液晶显示屏、 有机发光二极管 （Organic Light-Emitting Diode, OLED )显示屏、等离子体显示屏、 电子墨水显示屏等。 所述的棵眼三维图像显示装置可以是手机、 平板电脑、 电视、 笔记本、 显示 器等。
以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限 于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 可轻易 想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保 护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求书
1、 一种棵眼三维图像显示方法， 包括：
控制装置在第一时刻使二维显示屏显示左眼图像， 并同步将第一组电压 施加至位于所述二维显示屏出光侧的液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述 液晶透镜投射至观察者的左眼；
控制装置在第二时刻使所述二维显示屏显示右眼图像， 并同步将第二组 电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射至观察 者的右眼；
所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时 间。
2、根据权利要求 1所述的方法，其中所述二维显示屏的图像和所述施加 在液晶透镜上的电压同步刷新， 且刷新频率不小于 120Hz。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其中所述液晶透镜包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
第一透明电极， 形成在所述上基板的朝向所述液晶层的表面的， 所述第 一透明电极的形状为连续板状； 以及
图案化的第二透明电极，形成在所述下基板的朝向所述液晶层的表面的， 所述第二透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。
4、根据权利要求 3所述的方法，其中所述将所述第一组电压或所述第二 组电压施加至所述液晶透镜包括：
将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透 明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
5、 根据权利要求 1所述的方法， 其中所述液晶透镜包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
图案化的透明电极， 形成在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表 面上， 所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。
6、根据权利要求 5所述的方法，其中所述将所述第一组电压或所述第二 组电压施加至所述液晶透镜包括：
将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述透明电 极的各电极图案之间。
7、 根据权利要求 1所述的方法， 其中所述液晶透镜包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
第一透明电极，形成在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面上， 所述第一透明电极的形状为连续板状；
图案化的第二透明电极， 与所述第一透明电极形成在同一基板上， 且比 所述第一透明电极更靠近所述液晶层， 所述图案化的透明电极由多个相互电 绝缘的电极图案组成； 以及
绝缘层， 形成在所述第一透明电极与所述第二透明电极之间。
8、根据权利要求 7所述的方法，其中所述将所述第一组电压或所述第二 组电压施加至所述液晶透镜包括：
将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二透 明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
9、 一种棵眼三维图像显示装置， 包括：
显示屏， 用于显示二维图像；
控制装置； 以及
液晶透镜， 位于所述显示屏出光侧；
所述控制装置用于在第一时刻使所述显示屏显示左眼图像， 并同步将第 一组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述左眼图像透过所述液晶透镜投射至 观察者的左眼；
所述控制装置还用于在第二时刻使所述显示屏显示右眼图像， 并同步将 第二组电压施加至所述液晶透镜， 以使所述右眼图像透过所述液晶透镜投射 至观察者的右眼；
所述第一时刻与所述第二时刻之间的时间间隔不大于人眼的视觉暂留时 间。
10、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述显示屏的 图像和所述施加在液晶透镜上的电压同步刷新， 且刷新频率不小于 120Hz。
11、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述液晶透镜 包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层；
第一透明电极， 形成在所述上基板的朝向所述液晶层的表面， 所述第一 透明电极的形状为连续板状； 以及
图案化的第二透明电极， 形成在所述下基板的朝向所述液晶层的表面， 所述第二透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。
12、 根据权利要求 11所述的棵眼三维图像显示装置， 其中
所述控制装置用于将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别 施加在所述第二透明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
13、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述液晶透镜 包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层； 以及
图案化的透明电极， 形成在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表 面， 所述透明电极由多个相互电绝缘的电极图案组成。
14、 根据权利要求 13所述的棵眼三维图像显示装置， 其中
所述控制装置还用于将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分 别施加在所述透明电极的各电极图案之间。
15、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述液晶透镜 包括：
上基板；
下基板；
夹在所述上基板及所述下基板之间的液晶层； 第一透明电极，形成在所述上基板或下基板的朝向所述液晶层的表面上， 所述第一透明电极的形状为连续板状；
图案化的第二透明电极， 与所述第一透明电极形成在同一基板上， 且比 所述第一透明电极更靠近所述液晶层， 所述图案化的透明电极由多个相互电 绝缘的电极图案组成； 以及
绝缘层， 形成在所述第一透明电极与所述第二透明电极之间。
16、根据权利要求 15所述的棵眼三维图像显示装置，其中所述控制装置 还用于将所述第一组电压或所述第二组电压中的各电压分别施加在所述第二 透明电极的各电极图案与所述第一透明电极之间。
17、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述液晶透镜 中的液晶层由正性向列相液晶构成， 或由蓝相液晶构成。
18、 根据权利要求 9所述的棵眼三维图像显示装置， 其中所述显示屏为 液晶显示屏， 或者为有机发光二极管显示屏。
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