專利名稱：采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法
技術領域：
本發明涉及立體顯示技術領域，更確切地說涉及到柱透鏡光柵立體液晶顯示技術。
背景技術：
柱透鏡光柵立體顯示器結構簡單，且不需要觀看者佩戴立體眼鏡。如附圖1所示， 柱透鏡光柵立體顯示器由柱透鏡光柵和平面顯示器組成。視點是柱透鏡光柵立體顯示器前方的一個位置點，眼睛在該點上能看到一幅完整視差圖像。柱透鏡光柵立體顯示器中一個視點對應顯示一幅獨立的視差圖像，視點個數是柱透鏡光柵立體顯示器能夠顯示不同視差圖像的數量。利用柱透鏡光柵對光線的折射作用，并將圖像顯示屏上的各個子像素交錯顯示不同的視差圖像，就可以在不同位置的視點上觀看到不同的視差圖像。相鄰視點的間距正好等于普通人雙眼間距，當觀看者的雙眼分別看不同的視差圖像的時候，就能產生立體感覺。
柱透鏡光柵由多個柱透鏡組成，柱透鏡結構及工作原理如附圖2所示，觀看者眼睛在不同方向觀看時，眼睛所接受到的光線來源于柱透鏡焦平面上的一條細線，稱為聚焦線。不同的觀看方向對應不同的聚焦線。當圖像點正好位于眼睛位置對應的聚焦線上時， 該圖像點就能夠被看到，反之就不能被看到。利用該原理就可以將觀看者雙眼看到的圖像分開。
理想情況下，視點之間是完全獨立的，觀看者看到的任意兩視點之間顯示圖像是無串擾的。實際上理想情況是不存在的，由于在柱透鏡光柵立體顯示器中，柱透鏡光柵相對于平面顯示器子像素的傾斜角為θ，平面顯示器具有豎直長方形結構的子像素，觀看者僅僅在有限的幾個視點上可以看到無串擾的立體圖像。因為當觀看者眼睛所在位置不是恰好位于一個視點上的時候，該位置對應的聚焦線必定經過顯示不同視點視差圖像的子像素。 也就是說，當觀看者眼睛所在位置不是恰好在視點上的時候，看到的圖像必定是有串擾的， 如附圖3所示。附圖3中子像素的標號1，2分別代表第一幅和第二幅視差圖的子像素。通常改變圖像顯示屏子像素的排列方式或者改變子像素的形狀等來消除串擾。
當柱透鏡光柵立體顯示器的平面顯示器為液晶顯示器時，就稱為柱透鏡光柵立體液晶顯示器。液晶顯示器包含兩個偏光片，分別為下基板偏光片和上基板偏光片。背光源通過下基板偏光片后被調制為偏振光，然后通過液晶層旋光作用，經由上基板偏光片以偏振光形式發射出來。發明內容
本發明提出了一種采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法，如附圖4所示，通過在柱透鏡光柵的焦平面上放置偏光元件，由偏光元件對引起視點間串擾的光線進行過濾，從而減小視點間圖像串擾。由于液晶顯示器各個子像素出射的光為某個特定方向的偏振光，每個子像素對應一個偏振單元，該偏振單元對引起視點間串擾的每個子像素的出射光線進行過濾。如附圖5所示，圖中子像素的標號1，2分別代表第一幅和第二幅視差圖的子像素，任意一條聚焦線的光線全來自于顯示同一幅視差圖像的子像素， 看到的圖像自然沒有任何串擾。
所述的偏光元件由重復排布的偏振單元組成，如附圖6所示，每個偏振單元與液晶顯示器的一個子像素精確對齊。偏振單元的個數與液晶顯示器的子像素個數相同，且與液晶顯示器的子像素長寬尺寸相同。所述液晶顯示器的子像素高度為力，寬度為『，相應的偏光元件的偏振單元的高度為力，寬度為『。由附圖7所示，偏振單元由兩個直角三角形偏振片構成，圖中的水平條紋直角三角形區域表示偏振片。偏振片的偏振方向與液晶顯示器的出射光的偏振方向垂直，這樣從液晶顯示器出射的光線經過偏光元件的偏振單元被完全阻擋，而不經過偏振單元的光線能夠順利通過。每個偏振單元中偏振片的位置由柱透鏡光柵相對于液晶顯示器子像素的傾斜角〃決定，當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為逆時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左下角和右上角；當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為順時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左上角和右下角。每個直角三角形偏振片水平方向的邊長J和垂直方向的邊長7分別為由于偏振片垂直方向的邊長7，偏振單元的寬度『和高度力存在如下關系所以傾斜角θ滿足關系式
優選地，所述的柱透鏡光柵逆時針或順時針傾斜arCtan(l/;3)角度安裝在液晶顯示器上，偏振單元的偏振片水平方向的邊長i/ = PF / 2和垂直方向的邊長/ h I 2，此時每個子像素引起串擾的光線區域與偏振單元的偏振片尺寸完全吻合，偏振單元將引起串擾的光線完全過濾掉，任意一條聚焦線的光線全來自于顯示同一幅視差圖像的子像素，觀看者就可以看到無串擾的立體圖像。
本發明還提出了一種柱透鏡光柵立體液晶顯示器裝置，該裝置包括液晶顯示器、 偏光元件和柱透鏡光柵，如附圖4所示，通過在柱透鏡光柵的焦平面上放置偏光元件，由偏光元件對引起視點間串擾的光線進行過濾，從而減小視點間圖像串擾。由于液晶顯示器各個子像素出射的光為某個特定方向的偏振光，每個子像素對應一個偏振單元，該偏振單元對引起視點間串擾的每個子像素的出射光線進行過濾。如附圖5所示，圖中子像素的標號 1，2分別代表第一幅和第二幅視差圖的子像素，任意一條聚焦線的光線全來自于顯示同一幅視差圖像的子像素，看到的圖像自然沒有任何串擾。
所述的偏光元件由重復排布的偏振單元組成，如附圖6所示，每個偏振單元與液晶顯示器的一個子像素精確對齊。偏振單元的個數與液晶顯示器的子像素個數相同，且與液晶顯示器的子像素長寬尺寸相同。所述液晶顯示器的子像素高度為力，寬度為『，相應的偏光元件的偏振單元的高度為力，寬度為『。由附圖7所示，偏振單元由兩個直角三角形偏振片構成，圖中的水平條紋直角三角形區域表示偏振片。偏振片的偏振方向與液晶顯示器的出射光的偏振方向垂直，這樣從液晶顯示器出射的光線經過偏光元件的偏振單元被完全阻擋，而不經過偏振單元的光線能夠順利通過。每個偏振單元中偏振片的位置由柱透鏡光柵相對于液晶顯示器子像素的傾斜角〃決定，當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為逆時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左下角和右上角；當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為順時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左上角和右下角。每個直角三角形偏振片水平方向的邊長J和垂直方向的邊長7分別為由于偏振片垂直方向的邊長7，偏振單元的寬度『和高度力存在如下關系所以傾斜角θ滿足關系式
優選地，所述的柱透鏡光柵逆時針或順時針傾斜arctan (1/3)角度安裝在液晶顯示器上，偏振單元的偏振片水平方向的邊長i/ = PF / 2和垂直方向的邊長/ h I 2，此時每個子像素引起串擾的光線區域與偏振單元的偏振片尺寸完全吻合，偏振單元將引起串擾的光線完全過濾掉，任意一條聚焦線的光線全來自于顯示同一幅視差圖像的子像素，觀看者就可以看到無串擾的立體圖像。
附圖1為柱透鏡光柵立體顯示器的結構示意圖。
附圖2為柱透鏡結構和工作原理。
附圖3為當觀看者眼睛不在視點上時對應聚焦線引起串擾的示意圖。
附圖4是本發明的結構示意圖。
附圖5表示本發明偏光元件過濾引起視點間串擾的光線的示意圖。
附圖6為本發明液晶顯示器子像素與偏光元件的偏振單元一一對應的示意圖。
附圖7為本發明偏光元件的偏振單元結構示意圖。
上述附圖中的圖示標號為1柱透鏡光柵，2平面顯示器，3眼睛，4柱透鏡，5柱透鏡的焦平面，6當前觀看方向對應的聚焦線，7聚焦線上的圖像點，8不在聚焦線上的圖像點，9液晶顯示器，10液晶顯示器的一個子像素，11偏光元件，12偏光元件的一個偏振單元，13偏振單元的偏振片，14偏光元件過濾掉部分光線的一個子像素。
權利要求
1.一種采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法，其特征在于， 通過在柱透鏡光柵的焦平面上放置偏光元件，由偏光元件對引起視點間串擾的光線進行過濾，從而減小視點間圖像串擾。
2.根據權利要求1所述的一種采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法，其特征在于，所述偏光元件由重復排布的偏振單元組成，每個偏振單元與液晶顯示器的一個子像素精確對齊，偏振單元的個數與液晶顯示器的子像素個數相同，且與液晶顯示器的子像素長寬尺寸相同，偏振單元由兩個直角三角形偏振片構成，每個偏振單元中偏振片的位置由柱透鏡光柵相對于液晶顯示器子像素的傾斜角〃決定，當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為逆時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左下角和右上角；當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為順時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左上角和右下角；偏振片的偏振方向與液晶顯示器的出射光的偏振方向垂直。
3.根據權利要求1和2所述的一種采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法，其特征在于，所述偏振單元的每個直角三角形偏振片水平方向的邊長J為 W2,垂直方向的邊長/為『Λ2 · tan 〃)，其中r為液晶顯示器的子像素寬度，且θ滿足θ I 彡 arctan(l/6)。
4.根據權利要求1所述的一種柱透鏡光柵立體液晶顯示器裝置，其特征在于，該裝置包括液晶顯示器、偏光元件和柱透鏡光柵，通過在柱透鏡光柵的焦平面上放置偏光元件，由偏光元件對引起柱透鏡光柵立體液晶顯示器裝置視點間串擾的光線進行過濾，從而減小視點間圖像串擾。
5.根據權利要求4所述的一種柱透鏡光柵立體液晶顯示器裝置，其特征在于，所述偏光元件由重復排布的偏振單元組成，每個偏振單元與液晶顯示器的一個子像素精確對齊， 偏振單元的個數與液晶顯示器的子像素個數相同，且與液晶顯示器的子像素長寬尺寸相同，偏振單元由兩個直角三角形偏振片構成，每個偏振單元中偏振片的位置由θ決定，當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為逆時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左下角和右上角；當柱透鏡光柵相對于液晶顯示器為順時針傾斜時，兩個偏振片分別位于偏振單元的左上角和右下角；偏振片的偏振方向與液晶顯示器的出射光的偏振方向垂直。
6.根據權利要求4所述的一種柱透鏡光柵立體液晶顯示器裝置，其特征在于，所述偏振單元的每個直角三角形偏振片水平方向的邊長i/為r/2，垂直方向的邊長/為r/ O · tan “)，其中r為液晶顯示器的子像素寬度，且θ滿足I θ I彡arctan (1/6)。
全文摘要
本發明公開了一種采用偏光元件減小柱透鏡光柵立體液晶顯示器圖像串擾的方法。利用液晶顯示器偏振光出射的特點，通過在柱透鏡光柵的焦平面放置特定結構的偏光元件，對引起視點間串擾的光線進行過濾，從而減小視點間圖像串擾。偏光元件由重復排布的偏振單元組成，偏振單元的個數與液晶顯示器的子像素個數相同，且與液晶顯示器的子像素長寬尺寸相同。偏振單元由兩個直角三角形偏振片構成，偏振片的偏振方向與液晶顯示器的出射光的偏振方向垂直。
文檔編號H04N13/00GK102523470SQ201210003208
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月8日 優先權日2012年1月8日
發明者劉軍, 張 杰, 徐小清, 王瓊華, 趙悟翔 申請人:四川大學