[发明专利]可用液晶微透镜阵列切换二维三维显示的手机设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可实现三维显示的便携式设备及其方法，特别涉及一种可利用液晶微透镜阵列切换二维显示和三维显示的便携式设备及其方法。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，传统手机设备逐渐发展为智能手机，具备多种多样的功能，然而，现有的手机设备绝大多数都只能显示二维信息，并不能给人以深度感觉。众所周知，现实世界是真正的三维立体世界，用户在使用智能手机观看视频，或者玩游戏的时候，往往追求极致而真实的视觉享受，这就要求手机具备裸眼三维显示（autostereoscopic display）功能。裸眼三维显示是一项可以让用户裸眼观看自然的三维影像的技术，这种三维影像具有水平方向上和垂直方向上的连续视差变化。

相对于市场中所出售的手机设备相比，同时能够显示二维图像和三维图像的手机设备更能彰显现代年轻人对于个性和高科技的追求。当用户使用手机的传统功能时，例如，拨打电话，编写短信，查看日历等，可采用二维显示的方式；而当用户观看视频，或者玩游戏的时候，可采用三维显示的方式，塑造出一种呼之欲出的立体成像，让现代年轻人感受到科技与时尚的完美结合。因此，如果能够设计出一种可切换二维显示和三维显示的手机设备，则该设备兼具了二维显示和三维显示两者的优点，不止可成为手机市场发展历程中，从二维显示到三维显示的重要过渡产品，而且能够适应用户在不同场合下对于二维显示和三维显示的不同需求，只需要一个键，就可以实现二维和三维显示之间的转换，这样，用户不需要为了看三维效果而买一个手机，为了看二维效果再买一个手机了。

现有的具备裸眼三维显示功能的显示设备大多都是基于视差屏障（parallax barrier）原理的，其通过在显示面板表面设置纵向的栅栏状光学屏障来控制光线行进方向，让左右两眼接受不同影响产生视差达成立体显示效果。其缺点是光学屏障的设置会使屏幕显示亮度大幅度降低，，从而引起手机设备耗电量增加的问题，而且大多数应用视差屏障方式的裸眼三维显示手机设备都只能够提供左右两个视角的图像。

另外一种裸眼三维显示的方式是，采用柱状透镜阵列或者液晶柱状透镜阵列对显示面板出射光线的方向进行调制，使其能够折射到三维空间的不同方向，从而形成三维图像。然而，因为智能手机提供自动旋转屏幕的功能，当屏幕旋转后，（液晶）柱状透镜阵列所提供的左右视角图像会变成上下视角图像，不再能够产生三维影像。

裸眼三维图形显示技术复杂，除硬件外，还需要专门的图像生成算法配合才能形成三维效果。而现有专利和方法在具备裸眼三维显示手机设备的配套软件方面，即显示面板上三维图的计算，缺乏有效而快速的方法。而众所周知，要生成三维图，需要计算多个不同视角的视图，并将这些视图进行像素重排，生成交错图像（interlaced image）。该计算过程计算量大，从而导致生成交错图像的时间效率低，因此如何加速生成交错图像是一个重要的事项。

另外，现在的手机市场大部分是智能手机，其中一个重要特征就是，配备重力感应器，可以在用户改变手机握持状态的时候旋转屏幕。而在采用（液晶）柱状透镜和视差屏障进行裸眼三维显示时，如果旋转屏幕，则不能正确显示三维立体图像给用户，这是因为，左右视差图像会变成上下视差，导致用户无法感知立体图像。因此，在智能手机上应用裸眼三维显示功能，更需要考虑到能够实现两个方向上都具有视差的图像。

发明内容

鉴于现有技术的不足，以及考虑到手机市场的发展趋势，本发明的目的在于提供一种利用液晶微透镜阵列切换二维显示和三维显示的便携式设备及其方法。

本发明是关于具备二维/三维显示可转换功能的手机设备的实现方法。本发明的特征是：采用液晶微透镜阵列（Liquid Crystal Micro Lens Array），达到二维和三维显示之间的切换。本发明的液晶微透镜为阵列结构，可实现真三维显示和适应智能手机屏幕旋转的功能。本发明所述的手机设备，包含多层结构：触摸屏层，液晶微透镜阵列层以及显示面板层。为了实现多层之间的简洁结构，本发明采用共用电极结构，该结构能在节约电能的同时实现三维图像的高对比度。同时，本发明提出各层之间的间距计算方法，保证三维图像的正确性和有效性。