[发明专利]基于液晶透镜的三维立体显示器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种液晶三维显示技术领域的装置，具体是一种基于液晶透镜的三维立体显示器。

背景技术

随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，作为信息传播中最为重要的一种手段，显示技术也得到了日新月异的发展。近年来，人们已经不满足于传统的平面显示技术，开始追求各种新颖的显示手段，三维立体显示以其独特的立体视觉刺激，受到了越来越多的青睐。

三维立体显示技术，其主要的目标是使人在观看显示器的图像时，产生有如观看实际物体一样的立体感觉。三维立体显示技术主要采用的方法是使观察者左右眼分别观察到有一定视差的两幅图像，从而在大脑中合成有立体感官的图像。早期使用的技术包括滤色片技术、偏振眼镜技术、眼镜开关等技术，近年来又出现了障栅式和透镜式三维立体显示等技术，比较前沿尚未成熟的技术还有体三维和全息三维立体显示技术等。

经过对现有技术的检索发现，中国申请号为200710048382.5的发明专利“基于偏光视差条栅屏的三维自由立体显示装置”，其利用偏振光栅器件，使不同的像素区域的光线以相互正交的偏振出射，通过合适的图像编码，观察者在佩戴偏振眼镜后，就可以使视差图像对分别进入左右眼，从而形成三维立体视觉。

又如：中国申请号为200910047720.2的发明专利“三维立体显示装置”，其利用柱面透镜阵列对光线的偏折作用，使不同子像素发出的光线在空间上产生分离，当人眼观察时，左右眼就能够观察到不同的子像素，通过适当的图像编码，就能使人眼观察到视差图像对，从而产生立体视觉。

通过分析现有的三维立体显示技术，可以发现：对于偏振光栅式立体三维显示技术，需要观察者佩戴偏振眼睛，其会影响观看的舒适度，而且当观察者数目增多时，眼镜的数目也必须相应增加；对于传统的障栅式技术，由于障栅对屏幕的遮挡，其会大幅降低屏幕亮度；透镜式三维立体技术，其使视差图像对在空间上分离，不需要观察者佩戴眼镜就可以使观察者产生立体视觉，能提高观看舒适度，不会明显降低画面亮度，并适合多人同时观看，但是其在2D到3D的转换上却比较难以实现。

近年来液晶技术在显示领域得到了很快的发展。液晶是一种具有双折射效应的材料，其物质形态介于液体和固体之间，既有液体的流动性，又具有固体内部组成单元周期排列的特性，而且，液晶分子的空间朝向会随着电场的方向改变，或垂直于电场，或平行于电场。通过适当的电场控制，就能在液晶材料的不同位置形成不同的折射率分布，从而产生各种需要的光学效果。鉴于液晶材料的种种优势，液晶材料也被逐步应用在三维立体显示技术中，以实现2D/3D转换。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于液晶透镜的三维立体显示器，通过电信号控制不同位置的液晶分子的偏转不同的角度，从而对于某一特定偏振态的光线形成一定的折射率分布，从而模仿柱面透镜的光学折射作用，达到三维立体显示的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：平面显示器和位于观众和平面显示器之间的液晶透镜面板，其特征在于：所述的液晶透镜面板包括：近观众一侧的外基板、近平面显示器一侧的内基板和位于外、内基板之间的液晶层。

所述的平面显示器是阴极射线管显示器(CRT)、等离子体显示器(PDP)或液晶显示器(LCD)，其显示图像为两个或更多视差图像进行编码合成后的图像。

所述的外基板与内基板为方形平板，大小与相应的平面显示器匹配，厚度为0.1到2毫米之间，其由透明材料制成，如玻璃或塑料等。

所述的外基板与内基板相对的一侧均设有透明导电层，该透明导电层为覆盖整个外基板或内基板的直条状、斜条状透明信号电极层或透明公共电极层。透明导电层一般为ITO材料制成，厚度为10纳米到500纳米。

所述的透明信号电极层由若干个平行的条状电极组成，其中：每2-100个条状电极为一个单元，通过添加不同电压至每个条状电极以形成折射率分布结构。

所述的外基板与内基板上与液晶层相接触的一侧均设有液晶配向层，材料为某种有机涂料，如聚酰亚胺(PI)，厚度在10纳米到100纳米。

所述的液晶层的周边设有隔离子以控制厚度，该液晶层为具有电可控双折射的液晶材料制成；

所述的隔离子为板载突起或直径为1到100微米的微球，如硅颗粒小球。

所述的内基板上的透明导电层和配向层之间设有有机层，以改善液晶层内部的电场分布，该有机层的厚度为0.1到10微米。

所述的内基板与平面显示器相接触一侧设有线偏振膜，该线偏振膜的方向和内基板中配向层的摩擦方向相一致。