专利名称：利用低密度光栅偏振片或塑料透镜的二维/伪三维可切换式显示技术的制作方法
技术领域：
显示器、显示屏，各种民用及军用显示器，使用户产生深度感。涉及到光学、材料科学等学科背景技术当前的主流显示器都是平面的，三维物体显示在平面上，缺乏立体感，要想象立体电影一样观察到立体效果，必须借助于立体眼镜。以飞利浦公司为代表的三维显示技术不需要使用立体眼镜，并且能得到很好的立体感，但是只能显示三维图像，不能很好地显示二维平面图像，损失了二维图像分辨率。台湾工研院采用微位相差板技术，在板上制作出很多深度和光波长差不多的线条，该方案适合于投影显示，但加工困难，成品率较低，因此他们专门研制了昂贵的加工设备。夏普公司欧洲研究院采用开关液晶的方案，技术难度较大，成本较高，难以加工。三洋电机于2002年10月开发成功能够利用多视角来显示立体映像的50英寸等离子(PDP)显示器。他们采用的是在图像显示屏前放置一块带有小孔的面板，将立体图像的左右部分隔离并定向传送到观者的左右眼，这种方案将大大损失图像的分辨率。
发明内容
本发明实现了一种新的伪三维立体显示技术，该技术兼容二维平面显示。在显示二维图像时不损失任何分辨率，在观看伪三维图像时，不需要立体眼镜，左右眼的总分辨率(可以同时观察到最多的不同象素数量)和二维时一样多。
该技术采用光栅偏振片或塑料透镜改变光线分布，产生一组线光源，通过显示器玻璃面板，分别照亮各列像素，实现三维显示。显示二维图像时，光源变成均匀的照明光或两组线光源，和普通显示器的效果基本一致。该技术可用于各种显示屏，如手机屏、电脑显示器、电视等，但不适宜投影使用。
图1普通液晶显示器，采用均匀的背光照明，观众左右眼观察到图像完全相同，没有立体感。
图2显示三维图像时采用线光源照明。显示二维图像时，采用均匀的白光照明。
图3显示三维图像时采用线光源照明不同的像素，观众左右眼观察到不同的像素，得到不同的图像，产生立体感。
图4低密度光栅采用镀有导电膜的玻璃和旋光材料制作，采用曝光显影、刻蚀或刻划等方式将一块玻璃表面部分导电膜破坏掉，残余的导电膜成条状，平行排列，在该玻璃表面均匀的涂上旋光材料，盖上另一块镀有导电膜的玻璃，形成光栅。
图5第一块偏振片产生线偏振光，两层导电膜加上特定的电压时，经过光栅不同位置(残余导电膜和它们的间隙)的光线旋光角度不一致，经过第二块偏振片后，变成一系列的线光源。要显示二维图像时，改变光栅上的电压，使光栅不同位置的旋光角度一致，经过第二块偏振片后，形成一片亮度很均匀的照明光。
图6产生线光源的第二种方式是用塑料透镜，结合灯管照明。灯管经过透镜成像后形成一系列平行的线光源，透镜是由若干个小透镜并排而成的，根据狭缝光源的数量可以求出灯管和小柱透镜的数量。一组灯管产生了一组线光源，照亮屏玻璃，观察者左右眼分别看到不同的象素，产生立体感。在显示二维图像时，用二组灯管，第一组灯管将奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二组灯管将偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，两眼看到的图像完全一致。
具体实施例方式
普通的液晶显示器的工作原理如下背光模块发出的均匀的白光透过屏，屏上不同点的透过率不一样，透过光的颜色和亮度不一样，用户看到屏上出现不用颜色不同亮度的图像，人的左右眼观察到的是完全相同的平面图像，没有立体感。
人类在观察现实物体时两眼之间有距离，两眼看到的图像稍有不同，人脑自动融合这两幅图像产生立体感，伪三维显示技术并没有创造一个和现实物体一致的三维物体，而是同时显示几幅图像，利用光学的方法使左右眼分别得到不同的图像，从而使人产生立体感。
本技术的发明点是通过塑料透镜或低密度光栅偏振片改变背光，当显示二维图像时，照射到屏玻璃的光源仍然是均匀的，显示三维图像时，照射屏玻璃的光源是一系列细锐的平行的亮的线光源。相邻线光源中心的周期 如果利用普通的液晶屏，每个象素由R、G、B三个子象素组成，相邻线光源中心的周期大约是两个子象素的宽度之和，为了达到较好的立体显示效果，应该比两个子象素的宽度稍大一点，大致满足以下关系的线光源排列方式也是可以的。
在屏前一定的距离和位置处，经过奇列子象素的光线到达左眼，经过偶列子象素的光线到达右眼，或者完全相反，即经过奇列子象素的光线到达右眼，经过偶列子象素的光线到达左眼，将两幅稍有差别的图像同时分别显示在奇列和偶列子象素上，两眼得到的图像不同，人脑自动产生立体感。
产生线光源的第一种方式是用低密度光栅和偏振片。低密度光栅采用镀有导电膜的玻璃和旋光材料制作，采用曝光显影、刻蚀或刻划等方式将部分导电膜破坏掉。残余的导电膜成条状，平行排列，在该玻璃表面均匀的涂上旋光材料，盖上另一块镀有导电膜的玻璃，形成光栅。第一块偏振片产生线偏振光，两层导电膜加上特定的电压时，经过光栅不同位置(残余导电膜和它们的间隙)的线偏振光的偏振角度不一致，经过第二块偏振片后，变成一系列的线光源。要显示二维图像时，改变光栅上的电压，使光栅不同位置的光的偏振角度一致，经过第二块偏振片后，形成一片亮度很均匀的照明光。
产生线光源的第二种方式是用塑料透镜，结合灯管照明。灯管经过透镜成像后形成一系列平行的线光源，透镜是由若干个小透镜并排而成的，根据狭缝光源的数量可以求出灯管和小柱透镜的数量。一组灯管产生了一组线光源，照亮屏玻璃，观察者左右眼分别看到不同的象素，产生立体感。在显示二维图像时，用二组灯管，第一组灯管将奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二组灯管将偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，两眼看到的图像完全一致。
权利要求
1)采用低密度光栅和偏振片产生线光源或均匀的照明光，实现二维/伪三维切换。低密度光栅采用镀有导电膜的玻璃和旋光材料制作，用曝光显影、刻蚀或刻划等方式将玻璃上的部分导电膜破坏掉，残余的导电膜成条状，平行排列，在该玻璃表面均匀的涂上旋光材料，盖上另一块镀有导电膜的玻璃，形成低密度光栅。第一块偏振片产生线偏振光，两层导电膜加上特定的电压时，经过光栅不同位置(残余导电膜和它们的间隙)的偏振光的偏振角度不一致，经过第二块偏振片后，变成一系列的线光源。要显示二维图像时，改变光栅上的电压，使光栅不同位置的偏振光的偏振角度一致，经过第二块偏振片后，形成一片亮度很均匀的照明光。
2)用塑料透镜，结合灯管照明产生线光源，实现二维/伪三维切换。灯管经过透镜成像后形成一系列平行的线光源，透镜是由若干个小透镜并排而成的，根据狭缝光源的数量可以求出灯管和小透镜的数量。一组灯管产生了一组线光源，照亮屏玻璃，观察者左右眼分别看到不同的象素，产生立体感。在显示二维图像时，用二组灯管，第一组灯管将奇列象素照到左眼上，偶列象素照到右眼上，第二组灯管将偶列象素照到左眼上，奇列象素照到右眼上，两眼看到的图像完全一致。
3)三维显示时，线光源应该是平行的、等间距的，线光源的周期应基本满足以下公式 对于液晶显示器而言，每个像素包含红绿蓝3部分，使用以下公式也是正确的，
全文摘要
本技术主要应用于显示器、显示屏，使用户产生立体感。涉及到光学、材料科学等领域。为达到不使用立体眼镜就能够观察立体图像的目的，本发明试图改变普通显示器的光学结构实现一种能兼容二维平面显示的简单的三维显示技术。该方案采用光栅、偏振片或塑料透镜产生一组线光源，实现三维显示。在二维显示时，光源变成多组线光源或均匀照明光。在镀有导电膜的玻璃表面制作出平行线条，两块玻璃之间夹上旋光材料构成光栅，配合偏振片，在不同电压下分别出现线光源或均匀的照明光。采用多个并列的透镜配合灯管实现一组或多组线光源。
文档编号G02B27/00GK1677162SQ20041003207
公开日2005年10月5日 申请日期2004年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者叶为全, 张毅强 申请人:叶为全, 张毅强