專利名稱：透鏡光柵及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種透鏡光柵及顯示裝置。
背景技術(shù)：
目前，作為主流的無需眼鏡式三維立體顯示的解決方案，主要有視差障柵和透鏡光柵兩種設(shè)計(jì)。如圖1所示，視差障柵式三維立體顯示裝置，是在顯示屏101表面設(shè)計(jì)一種縱向柵狀不透明的光學(xué)屏障102來控制光線的透過與否，讓觀察者的左眼和右眼能接收到不同影像(左眼視圖1Olb和右眼視圖1Ola)來產(chǎn)生雙眼視差從而呈現(xiàn)立體效果。因?yàn)椴捎眠@種障柵的設(shè)計(jì)，使得屏幕上全部的像素發(fā)出的光不能同時(shí)進(jìn)入人眼，所以就會(huì)造成解析度的降低和畫面亮度的下降，另外還會(huì)有觀看距離和角度限制。透鏡光柵式三維立體顯示裝置，是在顯示屏表面設(shè)計(jì)垂直排列的透鏡光柵，利用透鏡對(duì)光的折射作用來控制光線的行進(jìn)方向，使左右眼睛能同時(shí)接收到不同的影像從而來產(chǎn)生雙眼視差呈現(xiàn)立體效果。一般的柱狀透鏡是單一方向且連續(xù)的固定貼附在顯示屏表面的，因此畫質(zhì)會(huì)受到透鏡折射的影響，從而也會(huì)造成解析度的降低。以上兩種模式都將圖像的解析度降低，畫面質(zhì)量和亮度都明顯的下降，在觀看距離和角度方面也會(huì)受到限制。這兩種主流技術(shù)有其局限性，如何提高畫面質(zhì)量也成為促進(jìn)裸眼3D顯不技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

實(shí)用新型內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種透鏡光柵及顯示裝置，以提高裸眼3D顯示的畫面質(zhì)量和背光利用率。(二)技術(shù)方案為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種透鏡光柵，包括平行排列的多個(gè)透鏡單元，任意相鄰兩個(gè)透鏡單元之間有一透明間隔部，所述透明間隔部用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別透過至對(duì)應(yīng)的視區(qū)，所述透鏡單元，用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別向?qū)?yīng)的視區(qū)折射。優(yōu)選地，所述透鏡單元具有梯度折射率分布。優(yōu)選地，所述透鏡單元為柱狀透鏡。優(yōu)選地，所述柱狀透鏡橫截面的邊界由直線邊和兩端分別與所述直線邊的兩端連接的C形弧線邊構(gòu)成，所述直線邊所在的面朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。優(yōu)選地，所述透鏡單元為棱鏡。優(yōu)選地，所述棱鏡的主截面為等腰三角形，所述等腰三角形的底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。優(yōu)選地，所述棱鏡的主截面為等腰梯形，所述等腰梯形的下底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。優(yōu)選地，所述透鏡單元由電控液晶透鏡形成。另一方面，本實(shí)用新型還提供了一種顯示裝置，包括顯示模組和上述的透鏡光柵。優(yōu)選地，所述顯示模組包括顯示面板和為所述顯示面板提供背光的背光模組，所述透鏡光柵位于顯示面板的出光側(cè)，或者所述透鏡光柵位于所述背光模組和所述顯示面板之間。(三)有益效果本實(shí)用新型透鏡光柵的結(jié)構(gòu)，使本該被遮光部遮擋的光線經(jīng)過柱狀透鏡折后射入對(duì)應(yīng)的視區(qū)，可以有效的增加背光的利用率，提高顯示亮度、減少串?dāng)_，同時(shí)相對(duì)于全覆蓋式透鏡光柵降低了成本。本實(shí)用新型采用電控液晶透鏡形成所述透鏡光柵，可以實(shí)現(xiàn)顯示裝置的二維顯示和裸眼三維顯示，并且裸眼三維顯示的畫面質(zhì)量好、亮度高。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中視差障柵式三維顯示的示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例透鏡光柵的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a、3b和3c分別為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例透鏡光柵透鏡單元的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例顯示裝置的三維顯示的示意圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如下。實(shí)施例一:如圖2所示，本實(shí)施例記載了一種透鏡光柵，包括形成透鏡單元201以及形成在任意相鄰兩個(gè)透鏡單元201之間的間隔部202，所述間隔部202用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別透過至對(duì)應(yīng)的視區(qū)，所述透鏡單元201用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別向?qū)?yīng)的視區(qū)折射。本實(shí)用新型采用透鏡單元作為透鏡光柵的柵條，使本該被遮光部遮擋的光線經(jīng)過透鏡單元折后射入對(duì)應(yīng)的視區(qū)，與傳統(tǒng)的視差障柵式顯示相比提高了背光的利用率以及圖像的解析度，使得采用這種透鏡光柵的顯示裝置的顯示效果更好；與傳統(tǒng)的連續(xù)柱狀透鏡式顯示相比，由于有一部分光線不經(jīng)過柱狀透鏡的折射，因此一方面盡可能的降低了透鏡對(duì)畫質(zhì)的影響，另一方面也一定程度上降低了透鏡光柵的制作成本。在本實(shí)施例中，所述間隔部202為形成在所述相鄰兩個(gè)透鏡單元201之間的狹縫。在本實(shí)施例中，所述透鏡單元具有梯度折射率分布。如圖3a和圖3b所示，在本實(shí)施例中，所述透鏡單元為棱鏡。如圖3a所示的實(shí)施例中，所述棱鏡為主截面是等腰三角形的三棱鏡201a，所述等腰三角形的底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。由等腰三角形底邊所在的面入射的左眼視圖光線(圖3a中虛線所示)和右眼視圖光線(如圖3a中實(shí)線所示)經(jīng)過棱鏡分別朝向左眼視區(qū)和右眼視區(qū)折射。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，棱鏡主截面也可是不等腰的三角形，只要其上的梯度折射率分布能夠?qū)⑸涞狡渖系墓饩€折射到對(duì)應(yīng)的視區(qū)即可。如圖3b所示的實(shí)施例中，所述棱鏡為主截面是等腰梯形的梯形棱鏡201b，所述等腰梯形的下底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。由等腰梯形下底所在的面入射的左眼視圖光線(圖3b中虛線所示)和右眼視圖光線(如圖3b中實(shí)線所示)經(jīng)過棱鏡分別朝向左眼視區(qū)和右眼視區(qū)折射。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，棱鏡主截面也可是不等腰的梯形，只要其上的梯度折射率分布能夠?qū)⑸涞狡渖系墓饩€折射到對(duì)應(yīng)的視區(qū)即可。如圖3c所示，在本實(shí)施例中，所述透鏡單元為柱狀透鏡，所述柱狀透鏡橫截面的邊界由直線邊和兩端分別與所述直線邊的兩端連接的C形弧線邊構(gòu)成，即透鏡單元為橫截面近似為半圓形的半圓柱狀透鏡201c。所述直線邊所在的面朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。由所述直線邊所在的面入射的左眼視圖光線(圖3c中虛線所示)和右眼視圖光線(如圖3c中實(shí)線所示)經(jīng)過半圓柱狀透鏡201c后分別朝向左眼視區(qū)和右眼視區(qū)折射。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，除了圖3a_3c所示形狀的透鏡單元外，透鏡單元的橫截面還可以為其它形狀，只要其上的梯度折射率分布能夠?qū)⑸涞狡渖系墓饩€折射到對(duì)應(yīng)的視區(qū)即可，可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要具體確定。由于連續(xù)的柱狀透鏡式三維立體顯示裝置將來自不同視圖的光線折射到對(duì)應(yīng)視區(qū)是現(xiàn)有技術(shù)，因此這里不再累述。實(shí)施例二:本實(shí)施例記載的透鏡光柵與實(shí)施例一記載透鏡光柵相似，不同之處僅在于:與實(shí)施例一記載的物理的透鏡單元相比，本實(shí)施例所述透鏡單元由電控液晶透鏡形成。所述電控液晶透鏡形成透鏡光柵的各透鏡單元實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量畫面顯示的工作原理如下:當(dāng)給所述電控液晶透鏡加電時(shí)，電控液晶透鏡可形成梯度折射率分布的透鏡光柵，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的分光控制，與一般物理透鏡相似，從而實(shí)現(xiàn)類似于實(shí)施例一所記載的透鏡單元光柵的作用，實(shí)現(xiàn)裸眼三維顯示。當(dāng)不給電控液晶透鏡加電時(shí)，透鏡效果消失，電控液晶透鏡為透明狀態(tài)，光線將會(huì)直線通過透鏡單元，從而實(shí)現(xiàn)正常二維顯示。在本實(shí)施例中，可以將一整塊電控液晶透鏡劃分成分別形成透鏡單元和間隔部的區(qū)域，其中，僅在需要形成透鏡單元的區(qū)域設(shè)置電極，對(duì)電極進(jìn)行加電形成透鏡單元，不加電則實(shí)現(xiàn)二維顯示；而在形成間隔部的區(qū)域，可以不設(shè)置電極。當(dāng)然，在本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中，還可以僅在于透鏡單元對(duì)應(yīng)的區(qū)域設(shè)置電控液晶透鏡，間隔部由相鄰電控液晶透鏡之間的狹縫構(gòu)成?？梢钥闯?，除了實(shí)施例一的視差格柵所具備的優(yōu)點(diǎn)外，本實(shí)施例采用電控液晶透鏡形成透鏡光柵的透鏡單元還可以同時(shí)支持顯示裝置的二維圖像顯示和裸眼三維圖像顯
/Jn ο實(shí)施例三:如圖4所示，本實(shí)施例記載了一種顯示裝置，包括顯示模組301和透鏡光柵302，所述顯示模組301用于顯示條狀間隔分布的所述第一視圖301a和第二視圖301b，所述透鏡光柵302為實(shí)施例一或?qū)嵤├杏涊d的透鏡光柵302(圖4中僅示出了透鏡單元302a為梯度折射率分布的等腰三角棱鏡的情況)。在本實(shí)施例中，所述透鏡光柵302設(shè)于所述顯示模組301和觀看者眼睛之間。由圖4可以看出，本實(shí)施例中所述第一視圖301a為右眼視圖、第二視圖301b為左眼視圖。本實(shí)施例中從所述顯示模組301上向左眼視區(qū)出射的左眼視圖光線(如圖4中虛線所示)將不會(huì)被遮擋，而順利進(jìn)入左眼，向右眼視區(qū)出射的左眼視圖光線將會(huì)被透鏡單元302a折射后入射到左眼視區(qū)。 從所述顯示模組301上向右眼視區(qū)出射的右眼視圖光線(如圖4中實(shí)線所示)同樣不會(huì)被遮擋而進(jìn)入右眼，向左眼視區(qū)出射的右眼視圖光線將會(huì)被透鏡單元302a折射后入射到右眼視區(qū)。因此本實(shí)施例不但保證本應(yīng)該進(jìn)入對(duì)應(yīng)左、右眼視區(qū)的左、右眼視圖光線不被折射而直接進(jìn)入，而且還能將本沒有進(jìn)入對(duì)應(yīng)左、右眼視區(qū)的左、右眼視圖光線，經(jīng)過透鏡光柵302中透鏡單元302a的折射改變光線行進(jìn)方向，從而能進(jìn)入所對(duì)應(yīng)的正確視區(qū)。經(jīng)過采用所述透鏡光柵302，可以在降低串?dāng)_的同時(shí)提高了背光的利用率，進(jìn)而提高了采用所述透鏡光柵302的顯示裝置的亮度，同時(shí)相比全覆蓋的透鏡單元302a光柵減少了光柵的使用，使成本降低。在本實(shí)施例中，如圖4所示，E為人的瞳距，一般為65mm，Wb為單個(gè)透鏡單元302a的寬度(即相鄰兩個(gè)狹縫之間的距離，圖4中透鏡單元302a的寬度即為主截面等腰三角形底邊的長(zhǎng)度)，Ws為相鄰兩個(gè)透鏡單元302a之間間隔部的寬度，對(duì)于具有K個(gè)視點(diǎn)的顯示裝置，存在Wb=(K-1)Ws, Wp為亞像素寬度，L為最佳觀看距離，d為透鏡光柵302與顯示模組301之間的距離。經(jīng)過計(jì)算，對(duì)于此透鏡光柵302設(shè)計(jì)各參數(shù)存在如下關(guān)系:
權(quán)利要求1.種透鏡光柵，其特征在于，包括平行排列的多個(gè)透鏡單元，任意相鄰兩個(gè)透鏡單元之間有一透明間隔部。
2.權(quán)利要求1所述的透鏡光柵，其特征在于，所述透鏡單元具有梯度折射率分布。
3.權(quán)利要求2所述的透鏡光柵，其特征在于，所述透鏡單元為柱狀透鏡。
4.權(quán)利要求3所述的透鏡光柵，其特征在于，所述柱狀透鏡橫截面的邊界由直線邊和兩端分別與所述直線邊的兩端連接的C形弧線邊構(gòu)成，所述直線邊所在的面朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。
5.權(quán)利要求2所述的透鏡光柵，其特征在于，所述透鏡單元為棱鏡。
6.權(quán)利要求5所述的透鏡光柵，其特征在于，所述棱鏡的主截面為等腰三角形，所述等腰三角形的底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。
7.權(quán)利要求5所述的透鏡光柵，其特征在于，所述棱鏡的主截面為等腰梯形，所述等腰梯形的下底朝向所述第一視圖和第二視圖設(shè)置。
8.權(quán)利要求1所述的透鏡光柵，其特征在于，所述透鏡單元由電控液晶透鏡形成。
9.種顯示裝置，包括顯示模組和如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的透鏡光柵。
10.權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其特征在于，所述顯示模組包括顯示面板和為所述顯示面板提供背光的背光模組，所述透鏡光柵位于顯示面板的出光側(cè)，或者所述透鏡光柵位于所述背光模組和所述顯示面板之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種透鏡光柵，包括平行排列的多個(gè)透鏡單元，任意相鄰兩個(gè)透鏡單元之間有一透明間隔部，所述透明間隔部用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別透過至對(duì)應(yīng)的視區(qū)，所述透鏡單元，用于將由第一視圖和第二視圖射來的光線分別向?qū)?yīng)的視區(qū)折射。本實(shí)用新型還公開了一種顯示裝置，包括顯示模組和上述的透鏡光柵，所述顯示模組用于顯示所述第一視圖和第二視圖。本實(shí)用新型采用柱狀透鏡作為透鏡光柵遮光部，使本該被遮光部遮擋的光線經(jīng)過柱狀透鏡折后射入對(duì)應(yīng)的視區(qū)，可以有效的增加背光的利用率，提高顯示亮度、減少串?dāng)_，同時(shí)相對(duì)于全覆蓋式透鏡光柵降低了成本。
文檔編號(hào)G02F1/29GK202929230SQ201220611150
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者武乃福 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司