CN102707446B - 一种双视显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双视显示装置，其包括：用于提供显示信息的显示面板；以及与所述显示面板相邻设置的双层光栅，其中，所述双层光栅包括相邻设置的第一光栅和第二光栅，其中第一光栅为狭缝光栅，第一光栅的光栅周期P₁满足以下关系：

本发明可以实现对不同显示面板的玻璃基板厚度，贴上双层光栅，就可以实现双视显示，解决了显示面板的玻璃基板厚度不同的时候，贴上光栅无法保证能够实现双视显示的问题。

Description

一种双视显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及一种双视显示装置。

背景技术

双视显示技术是采用狭缝光栅，将显示器同时显示的两幅图像分别向显示器前的不同方向显示的技术。其主要用在车载显示器上，以使车内不同位置的乘客看到不同的图像。同理，多视显示技术就是采用狭缝光栅，将显示器同时显示的多幅图分别导向不同显示方向的技术。

请参阅图1，其是一种现有双视显示装置的光路示意图，该装置包括：背光源11、狭缝光栅12和薄膜晶体管（Thin Film Transistor，TFT）显示面板13，狭缝光栅12位于背光源11和TFT显示面板13之间。图1中为方便表示，将TFT显示面板13画为仅有16个像素列，事实上，TFT显示面板13的像素列个数可以远大于16。如图1中所示，TFT显示面板13前的左观看者只能看到由背光源11通过狭缝光栅12后照亮的TFT显示面板13的偶像素列，右观看者只能看到由背光源11通过狭缝光栅12后照亮的TFT显示面板13的奇像素列，因此，只要TFT显示面板13的奇像素列显示右图像，偶像素列显示左图像，便可向该显示装置前的左、右观看者分别显示左图像和右图像以实现双视显示的目的。

利用光栅实现双视或多视显示的技术已经运用地很普遍，比如，中国专利申请号为200610061624.X的专利申请就公开了一种用于实现双视角显示的光栅膜的制作方法。此类能实现双视角显示的装置由光栅和显示面板构成。对于投射式显示面板，诸如液晶显示器，光栅既可放置于面板之前，也可以放置于光栅之后。又如，中国专利申请号为200710073430.6的专利申请公开了一种光栅膜，可用于双视角显示。

然而，上述的双视显示装置中，存在下述问题：光栅膜（或者光栅）直接贴在显示面板上，光栅膜和图像面的距离受到显示面板的玻璃基板厚度的限制，不能在任意厚度的玻璃基板对应的显示面板上实现较大画面分离角度的双视角显示。详情如下：

如图2所示，以像素代替显示面板，像素与光栅相邻设置。在双视角显示中,光栅到图像面的距离，如果以液晶显示器为例，那就是光栅到液晶层的距离d，可以由画面分离角度θ和显示面板上像素水平尺寸S共同确定，如下所示：

$d=S/2\tan \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

其中，画面分离角度θ为光线经过光栅分别导向不同方向的夹角。比如，画面分离角度θ为光线经过光栅导向左观看者和右观看者方向的夹角。在图2中黑色块和白色块用来表示像素。

另外，双视显示技术应用在车载导航/娱乐领域，要求画面分离角度θ在60度左右，此外，一般像素尺寸为0.1～0.2mm左右，这要求d值必须在0.2mm到0.1mm之间.

不过，通常液晶显示器的显示面板的玻璃厚度都超过0.2毫米，一般在0.4～1.1毫米之间，贴上光栅后，却无法实现双视显示。

发明内容

为解决上述现有技术显示面板的玻璃基板厚度不同时，贴上光栅无法保证能够实现双视显示的问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种双视显示装置，其包括：

用于提供显示信息的显示面板；以及

与所述显示面板相邻设置的双层光栅，其中，所述双层光栅包括相邻设置的第一光栅和第二光栅，其中第一光栅为狭缝光栅，第一光栅的光栅周期P₁满足以下关系：

$P_1=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})}$

其中，N为所述显示面板所提供的显示信息的视图数量；S为所述显示面板的像素水平尺寸，也即相邻的两个像素中心之间的距离；L为观看者距离双视显示装置的最佳观看距离；θ为光线经过双层光栅分别导向不同方向的夹角；n为第一光栅和第二光栅之间第n层介质的层数；Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的厚度；nBi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的折射率；k为第二光栅和显示面板之间第k层介质的层数；G_i为第二光栅和显示面板之间第i层介质的厚度；nGi为第二光栅和显示面板之间第i层介质的折射率；D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的厚度；n_D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的折射率。

较优地，所述第二光栅为狭缝光栅或者柱镜光栅。

较优地，相较于所述第二光栅，所述第一光栅更接近所述显示面板。

较优地，所述第一光栅的光栅周期不小于所述第二光栅的光栅周期。

较优地，所述第二光栅的光栅周期是所述第一光栅的光栅周期0.3到1的倍数。

较优地，所述第二光栅的光栅周期P₂满足以下关系：

$P_2=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ}+\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}})}$

其中，N为所述显示面板所提供的显示信息的视图数量；S为所述显示面板的像素水平尺寸，也即相邻的两个像素中心之间的距离；L为观看者距离双视显示装置的最佳观看距离；θ为光线经过双层光栅分别导向不同方向的夹角；n为第一光栅和第二光栅之间第n层介质的层数；Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的厚度；nBi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的折射率；k为第二光栅和显示面板之间第k层介质的层数；Gi为第二光栅和显示面板之间第i层介质的厚度；nGi为第二光栅和显示面板之间第i层介质的折射率；D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的厚度；n_D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的折射率。

较优地，N=2。

较优地，上述一种双视显示装置还包括：

用于提供光源的，与所述双层光栅相邻设置的背光源。

较优地，所述显示面板为液晶显示面板或者有机电激光显示面板。

本发明的有益效果在于：采用双层光栅配合显示面板实现双视显示，使得不同显示面板的玻璃基板厚度，贴上双层光栅，利用双层光栅其中一个光栅在玻璃基板形成的实像，就可以实现双视显示，从而解决了显示面板的玻璃基板厚度不同的时候，贴上光栅无法保证能够实现双视显示的问题。

附图说明

图1为一种现有双视显示装置的光路示意图。

图2为双视显示装置中光栅和像素位置关系示意图。

图3为本发明一种双视显示装置第一实施例示意图。

图4为本发明一种双视显示装置中包含多层介质时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

请参阅图3，其是本发明一种双视显示装置第一实施例示意图。

本发明提供一种双视显示装置，其包括：相邻设置的显示面板21、双层光栅22和背光源23。在本实施例中，所述双层光栅22设置在显示面板21和背光源23之间。当然，双层光栅22的位置不局限于此，比如，显示面板21设置在双层光栅22和背光源23之间。所述显示面板21、双层光栅22和背光源23基本平行设置。

所述显示面板21用于提供显示信息。在实现双视显示时，显示信息的视图数量至少为2，在实现多视显示时，显示信息的视图数量为多个。所述显示面板21包括远离双层光栅22的玻璃基板211、液晶层212、以及临近双层光栅22的玻璃基板213。

所述双层光栅22用于将进入的光线导向不同的方向。其中，所述双层光栅22包括相邻设置的第一光栅221和第二光栅222。第一光栅221为狭缝光栅。所述第二光栅222为狭缝光栅或者柱镜光栅。第一光栅221也可以称为视差光栅，第二光栅22也可以称为成像光栅。在本实施例中，相较于所述第一光栅221，所述第二光栅222更接近所述显示面板。

根据对光路的分析，第二光栅222的上方将出现第一光栅221的实像223。

而第一光栅221的实像223可以位于显示面板21的靠近双层光栅的玻璃基板213的内部，构成后置式光栅结构，无论显示面板21的玻璃基板多厚，第一光栅221的实像223和显示面板21的液晶层212的距离总能满足d的要求，实现双视角显示。

所述背光源23用于提供光源，所述背光源23可以是冷阴极萤光灯管（ColdCathode Fluorescent Lamp，简称CCFL）或者发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）。

进一步地描述，所述第一光栅221的光栅周期不小于所述第二光栅222的光栅周期。较优地，所述第二光栅222的光栅周期是所述第一光栅221的光栅周期0.3到1的倍数。比如，所述第一光栅221的光栅周期取值在2S到9S之间，所述第二光栅222的光栅周期是所述第一光栅221的光栅周期0.3到1的倍数。当然所述第一光栅221的光栅周期和第二光栅222的光栅周期具体值取决于双画面分离角度θ的大小和最佳观看距离L。

假设P₁为第一光栅221的光栅周期，P₂为第二光栅222的光栅周期，并参阅图4，则有以下关系式：

所述第一光栅221的光栅周期P₁满足以下关系：

$P_1=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})}$

所述第二光栅222的光栅周期P₂满足以下关系：

$P_2=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ}+\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}})}$

其中，N为所述显示面板21所提供的显示信息的视图数量；S为所述显示面板21的像素水平尺寸，也即相邻的两个像素中心之间的距离；L为观看者距离双视显示装置的最佳观看距离；θ为光线经过双层光栅22分别导向不同方向的夹角，也称为双画面分离角度；n为第一光栅221和第二光栅222之间第n层介质的层数；Bi为第一光栅221和第二光栅222之间第i层介质的厚度；nBi为第一光栅221和第二光栅222之间第i层介质的折射率；k为第二光栅222和显示面板21之间第k层介质的层数；Gi为第二光栅222和显示面板21之间第i层介质的厚度；nGi为第二光栅222和显示面板21之间第i层介质的折射率；D为所述显示面板21临近所述双层光栅22的玻璃基板213的厚度；n_D为所述显示面板21临近所述双层光栅22的玻璃基板213的折射率。

以下举例说明。

一款玻璃基板厚度为0.4mm，像素大小0.1965mm，临近双层光栅的玻璃基板贴有0.2mm厚度偏光片。玻璃基板折射率为1.5，第一光栅和第二光栅均印制在0.2mm菲林胶片表面，菲林折射率为1.5；

首先，确定D=0.4，n_D=1.5，S=0.1965，G₁=0.2，G₂=0.2，n_G1=1.5，n_G2=1.5，B₁=0.2，n_B1=1.5；

接着，计划在一款导航仪上实现双视，最佳观看距离为700mm，双画面分离角度为60度，显示面板显示两幅视图，N=2。

然后，使用上述公式，计算出P₂和P₁的值分别为0.1056，0.1443；

最后，先将成像光栅菲林贴在显示面板临近双层光栅的玻璃基板偏光片上，菲林有两面，一面为图案，一面为基材。将基材面面向偏光片贴合。然后将第一光栅和基材面贴合在第一光栅上。将贴合有两张光栅的显示面板放置漫射背光源之上。

此外，再提供本发明一种双视显示装置第二实施例。

相较于第一实施例，其区别点在于：

在第二实施例中，双视显示装置的显示面板为有机电激光显示（OrganicElectroluminesence Display，简称为OELD）面板。且，不需要采用背光源。

相较于现有技术，本发明采用双层光栅配合显示面板实现双视显示，使得不同显示面板的玻璃基板厚度，贴上双层光栅，利用双层光栅其中一个光栅在玻璃基板形成的实像，就可以实现双视显示，从而解决了显示面板的玻璃基板厚度不同的时候，贴上光栅无法保证能够实现双视显示的问题。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (9)

1.一种双视显示装置，其特征在于，包括：

用于提供显示信息的显示面板；以及

与所述显示面板相邻设置的双层光栅，其中，所述双层光栅包括相邻设置的第一光栅和第二光栅，其中第一光栅为狭缝光栅，第一光栅的光栅周期P₁满足以下关系：

$P_1=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})}$

其中，N为所述显示面板所提供的显示信息的视图数量；S为所述显示面板的像素水平尺寸，也即相邻的两个像素中心之间的距离；L为观看者距离双视显示装置的最佳观看距离；θ为光线经过双层光栅分别导向不同方向的夹角；n为第一光栅和第二光栅之间第n层介质的层数；Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的厚度；n_Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的折射率；k为第二光栅和显示面板之间第k层介质的层数；G_i为第二光栅和显示面板之间第i层介质的厚度；n_Gi为第二光栅和显示面板之间第i层介质的折射率；D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的厚度；n_D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的折射率。

2.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，所述第二光栅为狭缝光栅或者柱镜光栅。

3.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，相较于所述第二光栅，所述第一光栅更接近所述显示面板。

4.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，所述第一光栅的光栅周期不小于所述第二光栅的光栅周期。

5.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，所述第二光栅的光栅周期是所述第一光栅的光栅周期0.3到1的倍数。

6.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，所述第二光栅的光栅周期P₂满足以下关系：

$P_2=N\·\frac{S(L+S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ})\·\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}}}{L(\underset{i=1,2...k}{\mathrm{\Σ}}{G}_i/n_{\mathrm{Gi}}+D/n_D-S/2\arctan 0.5\mathrm{\θ}+\underset{i=1,2...n}{\mathrm{\Σ}}{B}_i/n_{\mathrm{Bi}})}$

其中，N为所述显示面板所提供的显示信息的视图数量；S为所述显示面板的像素水平尺寸，也即相邻的两个像素中心之间的距离；L为观看者距离双视显示装置的最佳观看距离；θ为光线经过双层光栅分别导向不同方向的夹角；n为第一光栅和第二光栅之间第n层介质的层数；Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的厚度；n_Bi为第一光栅和第二光栅之间第i层介质的折射率；k为第二光栅和显示面板之间第k层介质的层数；G_i为第二光栅和显示面板之间第i层介质的厚度；n_Gi为第二光栅和显示面板之间第i层介质的折射率；D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的厚度；n_D为所述显示面板邻居所述双层光栅的玻璃基板的折射率。

7.根据权利要求1或6所述的一种双视显示装置，其特征在于，N=2。

8.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，还包括：

用于提供光源的，与所述双层光栅相邻设置的背光源。

9.根据权利要求1所述的一种双视显示装置，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板或者有机电激光显示面板。

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