專利名稱：利用低密度光柵偏振片或塑料透鏡的二維/偽三維可切換式顯示技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
顯示器、顯示屏，各種民用及軍用顯示器，使用戶產(chǎn)生深度感。涉及到光學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科背景技術(shù)當(dāng)前的主流顯示器都是平面的，三維物體顯示在平面上，缺乏立體感，要想象立體電影一樣觀察到立體效果，必須借助于立體眼鏡。以飛利浦公司為代表的三維顯示技術(shù)不需要使用立體眼鏡，并且能得到很好的立體感，但是只能顯示三維圖像，不能很好地顯示二維平面圖像，損失了二維圖像分辨率。臺灣工研院采用微位相差板技術(shù)，在板上制作出很多深度和光波長差不多的線條，該方案適合于投影顯示，但加工困難，成品率較低，因此他們專門研制了昂貴的加工設(shè)備。夏普公司歐洲研究院采用開關(guān)液晶的方案，技術(shù)難度較大，成本較高，難以加工。三洋電機于2002年10月開發(fā)成功能夠利用多視角來顯示立體映像的50英寸等離子(PDP)顯示器。他們采用的是在圖像顯示屏前放置一塊帶有小孔的面板，將立體圖像的左右部分隔離并定向傳送到觀者的左右眼，這種方案將大大損失圖像的分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實現(xiàn)了一種新的偽三維立體顯示技術(shù)，該技術(shù)兼容二維平面顯示。在顯示二維圖像時不損失任何分辨率，在觀看偽三維圖像時，不需要立體眼鏡，左右眼的總分辨率(可以同時觀察到最多的不同象素數(shù)量)和二維時一樣多。
該技術(shù)采用光柵偏振片或塑料透鏡改變光線分布，產(chǎn)生一組線光源，通過顯示器玻璃面板，分別照亮各列像素，實現(xiàn)三維顯示。顯示二維圖像時，光源變成均勻的照明光或兩組線光源，和普通顯示器的效果基本一致。該技術(shù)可用于各種顯示屏，如手機屏、電腦顯示器、電視等，但不適宜投影使用。


圖1普通液晶顯示器，采用均勻的背光照明，觀眾左右眼觀察到圖像完全相同，沒有立體感。
圖2顯示三維圖像時采用線光源照明。顯示二維圖像時，采用均勻的白光照明。
圖3顯示三維圖像時采用線光源照明不同的像素，觀眾左右眼觀察到不同的像素，得到不同的圖像，產(chǎn)生立體感。
圖4低密度光柵采用鍍有導(dǎo)電膜的玻璃和旋光材料制作，采用曝光顯影、刻蝕或刻劃等方式將一塊玻璃表面部分導(dǎo)電膜破壞掉，殘余的導(dǎo)電膜成條狀，平行排列，在該玻璃表面均勻的涂上旋光材料，蓋上另一塊鍍有導(dǎo)電膜的玻璃，形成光柵。
圖5第一塊偏振片產(chǎn)生線偏振光，兩層導(dǎo)電膜加上特定的電壓時，經(jīng)過光柵不同位置(殘余導(dǎo)電膜和它們的間隙)的光線旋光角度不一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，變成一系列的線光源。要顯示二維圖像時，改變光柵上的電壓，使光柵不同位置的旋光角度一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，形成一片亮度很均勻的照明光。
圖6產(chǎn)生線光源的第二種方式是用塑料透鏡，結(jié)合燈管照明。燈管經(jīng)過透鏡成像后形成一系列平行的線光源，透鏡是由若干個小透鏡并排而成的，根據(jù)狹縫光源的數(shù)量可以求出燈管和小柱透鏡的數(shù)量。一組燈管產(chǎn)生了一組線光源，照亮屏玻璃，觀察者左右眼分別看到不同的象素，產(chǎn)生立體感。在顯示二維圖像時，用二組燈管，第一組燈管將奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二組燈管將偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，兩眼看到的圖像完全一致。
具體實施例方式
普通的液晶顯示器的工作原理如下背光模塊發(fā)出的均勻的白光透過屏，屏上不同點的透過率不一樣，透過光的顏色和亮度不一樣，用戶看到屏上出現(xiàn)不用顏色不同亮度的圖像，人的左右眼觀察到的是完全相同的平面圖像，沒有立體感。
人類在觀察現(xiàn)實物體時兩眼之間有距離，兩眼看到的圖像稍有不同，人腦自動融合這兩幅圖像產(chǎn)生立體感，偽三維顯示技術(shù)并沒有創(chuàng)造一個和現(xiàn)實物體一致的三維物體，而是同時顯示幾幅圖像，利用光學(xué)的方法使左右眼分別得到不同的圖像，從而使人產(chǎn)生立體感。
本技術(shù)的發(fā)明點是通過塑料透鏡或低密度光柵偏振片改變背光，當(dāng)顯示二維圖像時，照射到屏玻璃的光源仍然是均勻的，顯示三維圖像時，照射屏玻璃的光源是一系列細(xì)銳的平行的亮的線光源。相鄰線光源中心的周期 如果利用普通的液晶屏，每個象素由R、G、B三個子象素組成，相鄰線光源中心的周期大約是兩個子象素的寬度之和，為了達(dá)到較好的立體顯示效果，應(yīng)該比兩個子象素的寬度稍大一點，大致滿足以下關(guān)系的線光源排列方式也是可以的。
在屏前一定的距離和位置處，經(jīng)過奇列子象素的光線到達(dá)左眼，經(jīng)過偶列子象素的光線到達(dá)右眼，或者完全相反，即經(jīng)過奇列子象素的光線到達(dá)右眼，經(jīng)過偶列子象素的光線到達(dá)左眼，將兩幅稍有差別的圖像同時分別顯示在奇列和偶列子象素上，兩眼得到的圖像不同，人腦自動產(chǎn)生立體感。
產(chǎn)生線光源的第一種方式是用低密度光柵和偏振片。低密度光柵采用鍍有導(dǎo)電膜的玻璃和旋光材料制作，采用曝光顯影、刻蝕或刻劃等方式將部分導(dǎo)電膜破壞掉。殘余的導(dǎo)電膜成條狀，平行排列，在該玻璃表面均勻的涂上旋光材料，蓋上另一塊鍍有導(dǎo)電膜的玻璃，形成光柵。第一塊偏振片產(chǎn)生線偏振光，兩層導(dǎo)電膜加上特定的電壓時，經(jīng)過光柵不同位置(殘余導(dǎo)電膜和它們的間隙)的線偏振光的偏振角度不一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，變成一系列的線光源。要顯示二維圖像時，改變光柵上的電壓，使光柵不同位置的光的偏振角度一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，形成一片亮度很均勻的照明光。
產(chǎn)生線光源的第二種方式是用塑料透鏡，結(jié)合燈管照明。燈管經(jīng)過透鏡成像后形成一系列平行的線光源，透鏡是由若干個小透鏡并排而成的，根據(jù)狹縫光源的數(shù)量可以求出燈管和小柱透鏡的數(shù)量。一組燈管產(chǎn)生了一組線光源，照亮屏玻璃，觀察者左右眼分別看到不同的象素，產(chǎn)生立體感。在顯示二維圖像時，用二組燈管，第一組燈管將奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二組燈管將偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，兩眼看到的圖像完全一致。
權(quán)利要求
1)采用低密度光柵和偏振片產(chǎn)生線光源或均勻的照明光，實現(xiàn)二維/偽三維切換。低密度光柵采用鍍有導(dǎo)電膜的玻璃和旋光材料制作，用曝光顯影、刻蝕或刻劃等方式將玻璃上的部分導(dǎo)電膜破壞掉，殘余的導(dǎo)電膜成條狀，平行排列，在該玻璃表面均勻的涂上旋光材料，蓋上另一塊鍍有導(dǎo)電膜的玻璃，形成低密度光柵。第一塊偏振片產(chǎn)生線偏振光，兩層導(dǎo)電膜加上特定的電壓時，經(jīng)過光柵不同位置(殘余導(dǎo)電膜和它們的間隙)的偏振光的偏振角度不一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，變成一系列的線光源。要顯示二維圖像時，改變光柵上的電壓，使光柵不同位置的偏振光的偏振角度一致，經(jīng)過第二塊偏振片后，形成一片亮度很均勻的照明光。
2)用塑料透鏡，結(jié)合燈管照明產(chǎn)生線光源，實現(xiàn)二維/偽三維切換。燈管經(jīng)過透鏡成像后形成一系列平行的線光源，透鏡是由若干個小透鏡并排而成的，根據(jù)狹縫光源的數(shù)量可以求出燈管和小透鏡的數(shù)量。一組燈管產(chǎn)生了一組線光源，照亮屏玻璃，觀察者左右眼分別看到不同的象素，產(chǎn)生立體感。在顯示二維圖像時，用二組燈管，第一組燈管將奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二組燈管將偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，兩眼看到的圖像完全一致。
3)三維顯示時，線光源應(yīng)該是平行的、等間距的，線光源的周期應(yīng)基本滿足以下公式 對于液晶顯示器而言，每個像素包含紅綠藍(lán)3部分，使用以下公式也是正確的，
全文摘要
本技術(shù)主要應(yīng)用于顯示器、顯示屏，使用戶產(chǎn)生立體感。涉及到光學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。為達(dá)到不使用立體眼鏡就能夠觀察立體圖像的目的，本發(fā)明試圖改變普通顯示器的光學(xué)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一種能兼容二維平面顯示的簡單的三維顯示技術(shù)。該方案采用光柵、偏振片或塑料透鏡產(chǎn)生一組線光源，實現(xiàn)三維顯示。在二維顯示時，光源變成多組線光源或均勻照明光。在鍍有導(dǎo)電膜的玻璃表面制作出平行線條，兩塊玻璃之間夾上旋光材料構(gòu)成光柵，配合偏振片，在不同電壓下分別出現(xiàn)線光源或均勻的照明光。采用多個并列的透鏡配合燈管實現(xiàn)一組或多組線光源。
文檔編號G02B27/00GK1677162SQ20041003207
公開日2005年10月5日 申請日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者葉為全, 張毅強 申請人:葉為全, 張毅強