本發(fā)明涉及裸眼立體顯示領(lǐng)域，特別涉及一種無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置和驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

能夠更真實(shí)地還原所見世界一直是人們追求的目標(biāo)。隨著顯示技術(shù)的革新，從黑白到彩色、從陰極射線管到平板顯示、從標(biāo)清到高清、從平面顯示到立體顯示，人們的視覺體驗(yàn)逐漸變得更真實(shí)。立體顯示特別是裸眼立體技術(shù)已成為顯示領(lǐng)域的新發(fā)展趨勢。

裸眼立體顯示器的實(shí)現(xiàn)原理是在通常的tft-lcd(薄膜晶體管液晶顯示器，以下簡稱lcd)pdp，led等面板前面加上分光器件，將具有雙目視差(左眼和右眼觀看一定距離的實(shí)際物體時，接收到的視覺圖像略有不同)的平面圖像分別投射到左右眼中，最后通過大腦融合形成立體視覺的。狹縫光柵、柱鏡光柵等都是常見典型的3d分光器件。以狹縫光柵為例說明其實(shí)現(xiàn)裸眼3d顯示的原理。

圖9是示出現(xiàn)有技術(shù)的狹縫光柵3d顯示的原理圖，圖10是示出現(xiàn)有技術(shù)的的液晶透鏡結(jié)構(gòu)的概略示意圖。如圖9所示，通過在2d顯示面板(如lcd)前置(也可后置，圖中所示為前置)狹縫光柵，在狹縫光柵通過遮擋形成黑白相間的條紋，使左眼只能看到左眼對應(yīng)的影像，右眼只能看到右眼對應(yīng)的影像，由于左右眼同時觀看到具有一定視差的影像而產(chǎn)生3d立體顯示效果。

所有的3d分光器件都是通過光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)使左眼只能看到左眼對應(yīng)的影像，右眼只能看到右眼對應(yīng)的影像，由于左右眼同時觀看到具有一定視差的影像而產(chǎn)生3d立體顯示效果。最初發(fā)明的3d分光器件都是被動式的，即不可通過電或機(jī)械等其他方式進(jìn)行操控。所以由于分光器件的遮擋或分光，使得不論是觀看3d圖像還是2d圖像，圖像由于空間上分成了左眼和右眼觀看的兩部分，導(dǎo)致圖像分辨率下降。后來隨著技術(shù)的進(jìn)步出現(xiàn)了主動式分光器件，即分光器件可通過電或機(jī)械等其他方式進(jìn)行操控。這類分光器件典型的有液晶狹縫光柵、液晶透鏡。

采用液晶透鏡來實(shí)現(xiàn)自由立體顯示的立體顯示裝置，主要是利用在液晶層兩側(cè)的兩片基板上分別設(shè)置正負(fù)電極，并在不同電極上施加大小不同的驅(qū)動電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強(qiáng)度的垂直電場，以驅(qū)動液晶分子排列而形成可變焦液晶透鏡。因此，只需要控制相應(yīng)電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會相應(yīng)的改變，從而對像素出射光的分布進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自由立體顯示和2d/3d自由切換。

如圖10所示，100‘為一種常見的液晶透鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖，它含有多個液晶透鏡單元如l1‘與l2‘等(圖中只畫出了兩個透鏡單元)，每個透鏡單元如l1‘與l2‘等具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，液晶透鏡陣列100‘包含第一基板101’與第二基板102‘，第一基板101與第二基板102’正對設(shè)置，一般為玻璃等透明材料。在第一基板101上設(shè)置有第一電極103‘，第一電極103’一般為透明導(dǎo)電材料如ito或者izo等，在第二基板102‘上設(shè)置有第二電107‘，第二電極107’也為透明導(dǎo)電材料如ito或者izo。

在每一個透鏡單元之內(nèi)，以l1‘為例，第一電極103‘包含s11，s12，s13，……，s18，s19等多個以一定間隔分開并平行設(shè)置的條形電極，電極的數(shù)量一般為奇數(shù)(以下以九電極為例進(jìn)行說明)，每個條形電極的寬度分別為w(s11，w(s12)，w(s13)，……，w(s18)，w(s19)等，一般而言條形電極具備相同的寬度，即w(s11)＝w(s12)＝w(s13)＝……＝w(s18)＝w(s19)。在兩個液晶透鏡單元如l1’與l2‘之間，共用同一個條形電極s19(s21)。

除此之外，液晶透鏡陣列100‘還包括設(shè)置在第一電極103‘上的介電材料104‘，設(shè)置在介電材料104’上的第一配向膜105‘以及設(shè)置在第二電極107’上的第二配向膜108‘用于控制液晶分子的取向，液晶材料106‘被封裝在第一基板101’與第二基板102‘之間。雖然圖1中未畫出，但液晶透鏡陣列1’00還包括用于液晶材料封裝的周邊封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)等。

液晶透鏡技術(shù)相對于狹縫光柵技術(shù)具有亮度高的優(yōu)點(diǎn)，但不論是哪種分光器件其實(shí)現(xiàn)3d顯示的原理都是3d分光器件根據(jù)需要控制其打開或者關(guān)閉。打開時即是3d模式，起到分光作用，可以觀看3d圖像，關(guān)閉時分光器件不起到分光作用，僅可觀看2d圖像。

但現(xiàn)有技術(shù)的液晶透鏡在3d模式下觀看3d圖像時其實(shí)際觀看分辨率要低于原有圖像的分辨率。例如，假設(shè)是2視點(diǎn)的垂直透鏡光柵排列方式的設(shè)計(jì)方案，3d分辨率約為2d分辨率的1/2，如果是多視點(diǎn)的比如n個視點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，3d分辨率損失的更多約為2d分辨率的1/n，如果是傾斜排列方式的設(shè)計(jì)方案，分辨率相比同樣視點(diǎn)數(shù)的垂直排列方案要高，傾斜角度越大，分辨率相對垂直方案提升越多，但相應(yīng)的視點(diǎn)間圖像的串?dāng)_也會增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種采用動態(tài)液晶透鏡分光器件的裸眼立體顯示設(shè)備的驅(qū)動方法，即液晶透鏡的驅(qū)動，配合tft-lcd面板及背光的驅(qū)動時序的無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置和驅(qū)動方法，可達(dá)到無損分辨率顯示3d圖像的效，即能夠解決了液晶透鏡技術(shù)3d模式下分辨率損失的問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置，具備：含有多個液晶透鏡單元的分光器件、2d顯示模塊、以及背光源，其特征在于，形成為如下結(jié)構(gòu)：所述分光器件的液晶透鏡的驅(qū)動時序?yàn)榈谝粠匆?guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第二幀按不同于所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式的規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，第三幀按所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第四幀按所述規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，依次循環(huán)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，在每一幀的vbi時間內(nèi)通過所述背光源30進(jìn)行背光點(diǎn)亮，在顯示器進(jìn)行行掃描的時候，所述背光源30關(guān)閉。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式為，各第一電極上分別依次循環(huán)加載電壓v1-v2-v3-v4-v5-v6-v7-v8，各第二電極上分別依次循環(huán)也加載電壓v1-v2-v3-v4-v5-v6-v7-v8。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述規(guī)定的第二驅(qū)動方式為，各第一電極上分別依次循環(huán)分別加載電壓v5-v6-v7-v8-v1-v2-v3-v4，各第二電極上分別依次循環(huán)也加載電壓v5-v6-v7-v8-v1-v2-v3-v4。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述分光器件是一種可動態(tài)控制的液晶透鏡分光器件。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述2d顯示模塊為lcd、oled、pdp模組等。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述2d顯示模塊具備tft玻璃基板201、tft層、液晶層，cf層、和cf玻璃基板。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所有電壓相同的所述各電極都在外圍電路連接在一起，通過一個引腳連接外部驅(qū)動電路。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中，所述各電極采用金屬材料如銅、純鋁等進(jìn)行制作，周邊加電路引線，用以形成周邊電路。

此外，本發(fā)明還提供一種無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置的驅(qū)動方法，其特征在于，所述分光器件的液晶透鏡的驅(qū)動時序?yàn)榈谝粠匆?guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第二幀按不同于所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式的規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，第三幀按所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第四幀按所述規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，依次循環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明，通過分光器件10、2d顯示模塊20、背光源30的驅(qū)動時序相互配合得以實(shí)現(xiàn)，以此能夠減少兩幀切換時引入的串?dāng)_，提升3d顯示清晰度和分辨率。達(dá)到低串?dāng)_、無損分辨率顯示3d內(nèi)容的有益效果。根據(jù)下述具體實(shí)施方式并參考附圖，將更好地理解本發(fā)明的上述內(nèi)容及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置整體結(jié)構(gòu)的概略示意圖；

圖2是2d顯示模塊20剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是示出液晶透鏡分光器件結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖4是3d顯示狀況下的液晶分子排布的示意圖；

圖5是示出3d圖像排布方式的圖；

圖6是示出液晶透鏡驅(qū)動方式的圖；

圖7是示出實(shí)現(xiàn)無損分辨率顯示的原理的示意圖；

圖8是示出顯示屏、背光源、液晶透鏡驅(qū)動時序圖；

圖9是示出現(xiàn)有技術(shù)的狹縫光柵3d顯示的原理圖；

圖10是示出現(xiàn)有技術(shù)的的液晶透鏡結(jié)構(gòu)的概略示意圖。

符號說明

10分光器件

202d顯示模塊；

30背光源；

l1、l2…液晶透鏡單元

103第一電極；

107第一電極；

a顯示裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施形態(tài)和附圖來說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著性的進(jìn)步。應(yīng)理解，這些實(shí)施形態(tài)僅用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。以下所示方向概念僅為方便說明，并非限定，具體實(shí)施時可根據(jù)需要變更。

圖1是示出本發(fā)明的無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置a整體結(jié)構(gòu)的概略示意圖；圖2是2d顯示模塊20剖面結(jié)構(gòu)示意圖。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置a和驅(qū)動方法，如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置具備：分光器件10、2d顯示模塊20、以及背光源30，其特征在于，形成為如下結(jié)構(gòu)：所述分光器件10的液晶透鏡的驅(qū)動時序?yàn)榈谝粠匆?guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第二幀按不同于所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式的規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，第三幀按所述規(guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第四幀按所述規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，依次循環(huán)。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無損分辨率的3d顯示需要分光器件10、2d顯示模塊20、背光源30的驅(qū)動時序相互配合得以實(shí)現(xiàn)。其中，2d顯示模塊20在本實(shí)施形態(tài)中以lcd為例，但還可以為oled、pdp模組等。該2d顯示模塊20具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，具備tft(thinfilmtransistor；薄膜晶體管)玻璃基板201、tft層202、液晶層203，cf(colorfilter；彩膜)層204、和cf玻璃基板205。

下面結(jié)合附圖3說明根據(jù)本發(fā)明的分光器件10。圖3是本發(fā)明的所采用的液晶透鏡分光器件10結(jié)構(gòu)，是一種現(xiàn)有技術(shù)中存在的常見的液晶透鏡結(jié)構(gòu)。本實(shí)施形態(tài)中，分光器件10是一種可動態(tài)控制的液晶透鏡分光器件，是現(xiàn)有技術(shù)中存在的常見的液晶透鏡結(jié)構(gòu)。

分光器件10含有多個液晶透鏡單元如l1與l2等(圖中只示例地畫出了兩個透鏡單元)，每個透鏡單元如l1與l2等具有相同的結(jié)構(gòu)。具體的講，液晶透鏡陣列100包含第一基板101與第二基板102，第一基板101與第二基板102正對設(shè)置，一般為玻璃等透明材料，但不限于此。

在第一基板101上設(shè)置有第一電極103，第一電極103一般為透明導(dǎo)電材料如ito或者izo等，在第二基板102上設(shè)置有第二電極107，第二電極107也為透明導(dǎo)電材料如ito或者izo。在每一個透鏡單元之內(nèi)，以l1為例，第一電極103包含s11，s12，s13，……，s18，s19等多個以一定間隔分開并平行設(shè)置的條形電極，電極的數(shù)量一般為奇數(shù)(以下以九電極為例進(jìn)行說明)，每個條形電極的寬度分別為w(s11)，w(s12)，w(s13)，……，w(s18)，w(s19)等，一般而言條形電極具備相同的寬度，即w(s11)＝w(s12)＝w(s13)＝……＝w(s18)＝w(s19)。

在兩個液晶透鏡單元如l1與l2之間，共用同一個條形電極s19(即s21)。除此之外，液晶透鏡陣列100還包括設(shè)置在第一電極103上的介電材料104，設(shè)置在第二電極107上的配向膜108以及設(shè)置在介電材料104上的配向膜105用于控制液晶分子的取向，液晶材料106被封裝在第一基板101與第二基板102之間。雖然圖1中未畫出，但液晶透鏡陣列100還包括用于液晶材料封裝的周邊封框膠以及用于控制液晶盒厚的間隙子(隔離物)等

圖3中液晶透鏡上基板com電極103為整面ito電極，下基板seg電極107，為彼此平行的條形電極，在水平方向(x軸)上，各個條形電極之間的間隔為pd。為減小立體顯示形成的摩爾紋，條形電極與y軸可形成θ角度，0°≤θ≤90°。其條紋周期及角度可根據(jù)需要分別設(shè)計(jì)。電極材料可以是ito，izo等透明導(dǎo)電材料。各電極周邊加電路引線，用以形成周邊電路。為降低阻抗周邊電路可以采用金屬材料如銅、純鋁等進(jìn)行制作。

現(xiàn)說明其工作原理，具體地，為利用在液晶層兩側(cè)的兩片基板上分別設(shè)置正負(fù)電極，并在不同電極上施加大小不同的驅(qū)動電壓，從而在兩片基板間形成具有不同強(qiáng)度的垂直電場，以驅(qū)動液晶分子排列而形成可變焦液晶透鏡。因此，只需要控制相應(yīng)電極上的電壓分布，液晶透鏡的折射率分布就會相應(yīng)的改變，從而對像素出射光的分布進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自由立體顯示和2d/3d自由切換。

如圖4所示，當(dāng)需要進(jìn)行3d顯示時，在第一電極103的各個條形電極如s11，s12，s13，……，s18，s19(以透鏡單元l1為例)等上施加左右對稱的電壓，第二電極107作為公用電極其電壓設(shè)置為零，以正性液晶材料(即δε＝ε//-ε⊥＞0，式中ε//為液晶分子長軸方向的介電系數(shù)，ε⊥為液晶分子短軸方向的介電系數(shù)。)為例，可以使在液晶透鏡單元的中心電極s15上施加的電壓最小，而在透鏡單元的邊緣電極s11，s19上施加的電壓最大，從透鏡中心到透鏡邊緣各個條形電極上的電壓以一定的梯度進(jìn)行分布。

由于在透鏡單元邊緣電極上施加的電壓最大，邊緣電極s11，s19位置的液晶分子基本上呈現(xiàn)垂直方向分布，而越靠近透鏡單元的中心電壓越小，因此液晶分子會逐漸傾向于水平方向排列。在每一個透鏡單元內(nèi)，由于電壓梯度漸變分布，液晶材料隨著電場強(qiáng)度的變化呈現(xiàn)折射率的漸變，因而整個液晶透鏡整列具備較好的光學(xué)成像特性。所有電壓相同的電極都在外圍電路連接在一起，通過一個引腳連接外部驅(qū)動電路。例如s11的電壓為vs11，其他透鏡單元所有電壓和vs11相同的電極均在外圍電路上與s11相連，通過一個引腳連接外部驅(qū)動電路。其他電極連接關(guān)系同理。

下面介紹本發(fā)明的以動態(tài)液晶透鏡作為分光器件實(shí)現(xiàn)無損分辨率的驅(qū)動方法。具體地，采用本發(fā)明的驅(qū)動方法需先將要顯示的3d圖像按圖5所示將1幀左眼圖像和對應(yīng)的1幀右眼圖像混排成2幀。

如圖6所示，液晶透鏡驅(qū)動分為兩種驅(qū)動方式，規(guī)定的第一驅(qū)動方式和規(guī)定的第二驅(qū)動方式。圖6中p1-p4分別為畫素單元1-4；該畫素單元可以是像素也可以是子像素。規(guī)定的第一驅(qū)動方式為，電極s11-s18分別加載電壓v1-v8，依次循環(huán)，電極s21-s28也加載電壓v1-v8，依次循環(huán)。規(guī)定的第二驅(qū)動方式為，電極s11-s18分別加載電壓v5-v4(v5，v6，v7，v8，v1，v2，v3，v4)，依次循環(huán)，電極s21-s28也加載電壓v5-v4(v5，v6，v7，v8，v1，v2，v3，v4)，依次循環(huán)。

這樣相當(dāng)于將液晶透鏡的位置平移了半個周期。實(shí)現(xiàn)無損分辨率的原理如圖7所示，圖7中p1為液晶顯示單元畫素寬度(可以為液晶顯示單元的像素寬度或子像素寬度)，p2為一個周期的液晶透鏡電極寬度，本圖例中設(shè)計(jì)為2視點(diǎn)的電極寬度，約等于2個畫素寬度。也可根據(jù)需要設(shè)計(jì)為多視點(diǎn)的電極寬度。

當(dāng)液晶透鏡在規(guī)定的第一驅(qū)動方式和規(guī)定的第二驅(qū)動方式之間進(jìn)行切換的時候，相當(dāng)于將液晶透鏡的位置平移半個周期，若視點(diǎn)數(shù)為2的話，每個透鏡周期理論上覆蓋約2個畫素周期，透鏡位置平移半個周期，由于透鏡的分光作用，假設(shè)人眼位置不動，液晶透鏡為規(guī)定的第一驅(qū)動方式時，顯示混排后的第1幀，左眼原本看到l1和l3畫素單元，右眼看到r2和r4畫素單元，液晶透鏡切換為規(guī)定的第二驅(qū)動方式，顯示混排后的第2幀，這時由于透鏡移動了半個周期，左眼會看到l2和l4畫素單元，右眼看到r1和r3畫素單元。

由于人眼具有視覺暫留效應(yīng)，會自動將兩次看到的圖像幀疊加，這樣就相當(dāng)于左眼看到了完整的左眼幀，右眼看到了完整的右眼幀，從而實(shí)現(xiàn)無損分辨率的3d顯示。

本發(fā)明重要特征是液晶透鏡的驅(qū)動時序還需要配合顯示器、背光源的時序?qū)崿F(xiàn)低串?dāng)_、清晰的無損分辨率顯示。三者的時序關(guān)系如圖8所示。圖8中vbi(verticalblankinginterval；垂直回掃期)是顯示器幀掃描的空白時間，在每一幀的vbi時間內(nèi)背光點(diǎn)亮，在顯示器進(jìn)行行掃描的時候，背光源關(guān)閉。液晶透鏡的驅(qū)動時序?yàn)榈谝粠匆?guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第二幀按規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，第三幀按規(guī)定的第一驅(qū)動方式驅(qū)動，第四幀按規(guī)定的第二驅(qū)動方式驅(qū)動，依次循環(huán)。按本發(fā)明的方法驅(qū)動，可以減少兩幀切換時引入的串?dāng)_，提升3d顯示清晰度和分辨率。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無損分辨率的3d顯示需要分光器件10、2d顯示模塊20、背光源30的驅(qū)動時序相互配合得以實(shí)現(xiàn)。這樣液晶透鏡配合本發(fā)明提出的驅(qū)動方式，即可實(shí)現(xiàn)無損分辨率的裸眼3d顯示。

根據(jù)本發(fā)明的無損分辨率的液晶透鏡式裸眼立體顯示裝置a和驅(qū)動方法，可以減少兩幀切換時引入的串?dāng)_，提升3d顯示清晰度和分辨率。達(dá)到低串?dāng)_、無損分辨率顯示3d內(nèi)容的有益效果，可應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。

因此，上述較佳實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

在不脫離本發(fā)明的基本特征的宗旨下，本發(fā)明可體現(xiàn)為多種形式，因此本發(fā)明中的實(shí)施形態(tài)是用于說明而非限制，由于本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定而非由說明書限定，而且落在權(quán)利要求界定的范圍，或其界定的范圍的等價(jià)范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)理解為包括在權(quán)利要求書中。