[发明专利]一种三维显示系统

说明书

本发明提供一种三维显示系统，显示系统包括：定向背光源、多层液晶片、水平方向扩散器、竖直方向扩散器和光栅；所述定向背光源用于发射光；沿光的传播方向依次布置有第一层液晶片、所述水平方向扩散器、除所述第一层液晶片的其余层液晶片、所述光栅和所述竖直方向扩散器。本发明提供的一种三维显示系统，由于定向背光源发射的光线通过液晶片和扩散膜的共同作用，产生定向光线簇，保证光线会落入指定视点上，从而不会出现重影的深浅和影像的模糊。定向光线簇能够形成正确的观看视区，不会跳变视区和视差反转。每个像素会向不同方向发出多条不同光线，扩大了显示视角，显示分辨率将大大提高。

技术领域

本发明涉及三维显示领域，更具体地，涉及一种三维显示系统。

背景技术

随着科技的飞速发展和生活质量的提高，人们已经不能满足于二维平面显示所提供的观感和信息量。在相关科研、军事和娱乐生活等各个领域，对三维信息的采集和重建的必要性已经越来越凸显。目前绝大多数的三维立体显示技术都是利用人眼的双目视差原理，即利用进入人左右眼的内容的差异使人脑获取三维视觉。早期对三维显示信息的获取需要佩戴3D眼镜或者头盔，这种方式阻碍了自然视觉感受。

不需要佩戴任何设备的自由立体显示技术(裸眼3D)成为本领域技术人员研究发展的目标。目前，主流的裸眼3D显示器技术是透镜光栅和狭缝光栅的方案。

图1为现有技术中的一种柱透镜光栅三维立体显示器的显示原理图，请参考图1，柱透镜阵列的作用是将不同像素的位置信息转化为不同视点光强的方向信息。通过一排垂直排列的柱透镜阵列控制液晶显示面板中左右图像光线的射向，使右眼图像聚焦于观看者右眼，左眼图像聚焦于观看者左眼，从而让观看者在不同角度看到不同的影像，产生立体影像。视点为视差图像在空间中形成的可正确观看的位置。

图2为现有技术中的一种狭缝光栅三维立体显示器的显示原理图，请参考图2，狭缝光栅三维立体显示器由二维液晶显示器与狭缝光栅两部分组成。通过在二维显示器上加载多个视点的图像编码信息，可以让不同的视差图像在空间中不同位置处成像，从而实现裸眼3D的显示效果。狭缝光栅可以看作是由透光条与遮光条交替排列共同组成的。

其中，柱透镜光栅和狭缝光栅均需要倾斜一定角度，以消除LCD像素空间周期与光栅空间周期形成的莫尔条纹。其中，光栅周期结构与LCD显示屏上黑矩阵周期结构的干涉作用将会产生莫尔条纹。

但是，目前的三维立体显示器背光源发出的是朝向各个方向上的光线，柱透镜阵列在调制光线时会产生像差现象，这会引入视点间的串扰，即本该进入某一只眼的光线进入另一只眼睛，从而会造成重影现象和影像的模糊，进而会降低三维立体显示器的质量。其中，背光源用于点亮显示系统加载的显示内容。

并且，目前的三维立体显示技术中，由于背光源发出的是朝向各个方向的光线，所以会有相当一部分光线溢出进入相邻的透镜构建下一个显示周期中的视点，这样会导致最终显示效果一个显示周期的角度较小，人眼左右移动的时候会感觉到明显的内容周期跳变，影响观看质量。

而且，透镜焦距的表达式为：

其中，r为曲率半径，f为透镜焦距，n为折射率。根据透镜控光的原理与三角几何关系，可得出目前的裸眼3D立体显示器在理想状况下的观看视为：

其中，p为透镜截距，f为透镜焦距，θ为观看视。目前的三维立体显示器，由于透镜截距小于等于曲率半径的两倍，折射率一般取值为1.5，根据上述两个公式可得，θ的取值范围θ≤52°，即立体视角较小。

还有，目前的三维立体显示器技术中，显示分辨率和视点数目成反比，即视点越多分辨率下降越多。很难实现在密集视点情况下保证显示效果的分辨率。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题的一种三维显示系统。