[发明专利]采用偏光元件减小柱透镜光栅立体液晶显示器图像串扰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，更确切地说涉及到柱透镜光栅立体液晶显示技术。

背景技术

柱透镜光栅立体显示器结构简单，且不需要观看者佩戴立体眼镜。如附图1所示，柱透镜光栅立体显示器由柱透镜光栅和平面显示器组成。视点是柱透镜光栅立体显示器前方的一个位置点，眼睛在该点上能看到一幅完整视差图像。柱透镜光栅立体显示器中一个视点对应显示一幅独立的视差图像，视点个数是柱透镜光栅立体显示器能够显示不同视差图像的数量。利用柱透镜光栅对光线的折射作用，并将图像显示屏上的各个子像素交错显示不同的视差图像，就可以在不同位置的视点上观看到不同的视差图像。相邻视点的间距正好等于普通人双眼间距，当观看者的双眼分别看不同的视差图像的时候，就能产生立体感觉。

柱透镜光栅由多个柱透镜组成，柱透镜结构及工作原理如附图2所示，观看者眼睛在不同方向观看时，眼睛所接受到的光线来源于柱透镜焦平面上的一条细线，称为聚焦线。不同的观看方向对应不同的聚焦线。当图像点正好位于眼睛位置对应的聚焦线上时，该图像点就能够被看到，反之就不能被看到。利用该原理就可以将观看者双眼看到的图像分开。

理想情况下，视点之间是完全独立的，观看者看到的任意两视点之间显示图像是无串扰的。实际上理想情况是不存在的，由于在柱透镜光栅立体显示器中，柱透镜光栅相对于平面显示器子像素的倾斜角为θ，平面显示器具有竖直长方形结构的子像素，观看者仅仅在有限的几个视点上可以看到无串扰的立体图像。因为当观看者眼睛所在位置不是恰好位于一个视点上的时候，该位置对应的聚焦线必定经过显示不同视点视差图像的子像素。也就是说，当观看者眼睛所在位置不是恰好在视点上的时候，看到的图像必定是有串扰的，如附图3所示。附图3中子像素的标号1，2分别代表第一幅和第二幅视差图的子像素。通常改变图像显示屏子像素的排列方式或者改变子像素的形状等来消除串扰。

当柱透镜光栅立体显示器的平面显示器为液晶显示器时，就称为柱透镜光栅立体液晶显示器。液晶显示器包含两个偏光片，分别为下基板偏光片和上基板偏光片。背光源通过下基板偏光片后被调制为偏振光，然后通过液晶层旋光作用，经由上基板偏光片以偏振光形式发射出来。

发明内容

本发明提出了一种采用偏光元件减小柱透镜光栅立体液晶显示器图像串扰的方法，如附图4所示，通过在柱透镜光栅的焦平面上放置偏光元件，由偏光元件对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而减小视点间图像串扰。由于液晶显示器各个子像素出射的光为某个特定方向的偏振光，每个子像素对应一个偏振单元，该偏振单元对引起视点间串扰的每个子像素的出射光线进行过滤。如附图5所示，图中子像素的标号1，2分别代表第一幅和第二幅视差图的子像素，任意一条聚焦线的光线全来自于显示同一幅视差图像的子像素，看到的图像自然没有任何串扰。

所述的偏光元件由重复排布的偏振单元组成，如附图6所示，每个偏振单元与液晶显示器的一个子像素精确对齐。偏振单元的个数与液晶显示器的子像素个数相同，且与液晶显示器的子像素长宽尺寸相同。所述液晶显示器的子像素高度为h，宽度为w，相应的偏光元件的偏振单元的高度为h，宽度为w。由附图7所示，偏振单元由两个直角三角形偏振片构成，图中的水平条纹直角三角形区域表示偏振片。偏振片的偏振方向与液晶显示器的出射光的偏振方向垂直，这样从液晶显示器出射的光线经过偏光元件的偏振单元被完全阻挡，而不经过偏振单元的光线能够顺利通过。每个偏振单元中偏振片的位置由柱透镜光栅相对于液晶显示器子像素的倾斜角θ决定，当柱透镜光栅相对于液晶显示器为逆时针倾斜时，两个偏振片分别位于偏振单元的左下角和右上角；当柱透镜光栅相对于液晶显示器为顺时针倾斜时，两个偏振片分别位于偏振单元的左上角和右下角。每个直角三角形偏振片水平方向的边长d和垂直方向的边长l分别为：

由于偏振片垂直方向的边长l，偏振单元的宽度w和高度h存在如下关系：

所以倾斜角θ满足关系式：

。