CN105676466B - 一种3d显示面板、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D显示面板、显示装置，用以在不需要拍摄3D片源，以及不需要对2D片源进行处理即可实现裸眼3D显示。3D显示面板包括2D显示面板、像分离装置、偏光结构、像隔离结构、透镜组和遮挡部件，其中：2D显示面板包括若干阵列排列的像素；像分离装置用于将每一像素分离为相邻的两个影像像素，影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光；偏光结构用于在影像像素通过透镜组成像之前，将由同一个像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像；像隔离结构用于将左眼图像和右眼图像形成视差；透镜组用于使影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；遮挡部件用于分离左右眼图像。

Description

一种3D显示面板、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种3D显示面板、显示装置。

背景技术

日常生活中，人们都是利用双眼来辨认三维空间的物体，在辨认某个物体时，由于双眼之间具有一定的距离，这段距离使得左右两眼在观察物体时分别进入左右眼的画面是不同的，包括角度、透视都具有区别，反映在大脑中就会产生“立体视觉”，两个画面组合在一起，便产生立体感，从而能够判断物体的前后关系。

目前，3D显示技术主要包括戴眼镜式与不戴眼镜式的裸眼式，戴眼镜式的3D显示技术发展的已经很成熟，但不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣；裸眼式的3D显示技术由于不用戴眼镜，受到越来越多人们的关注，成为未来3D显示技术的发展方向，因而裸眼式的3D显示技术成为当前研究的热点。

现有技术实现裸眼3D显示时需要拍摄3D片源，而目前的3D片源匮乏；另外，现有技术实现3D效果需要经过计算机对2D片源进行处理，并需要显示器图像芯片支持运算才能实现。

发明内容

本发明实施例提供了一种3D显示面板、显示装置，用以在不需要拍摄3D片源，以及不需要对2D片源进行处理即可实现裸眼3D显示。

本发明实施例提供的一种3D显示面板，包括2D显示面板、像分离装置、偏光结构、像隔离结构、透镜组和遮挡部件，其中：

所述2D显示面板包括若干阵列排列的像素，用于播放2D片源；

所述像分离装置用于将每一个所述像素分离为相邻的两个影像像素，所述影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光；

所述偏光结构用于在所述影像像素通过所述透镜组成像之前，将由同一个所述像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像；

所述像隔离结构用于在所述影像像素通过所述透镜组成像之前，将所述左眼图像和所述右眼图像形成视差；

所述透镜组用于使所述影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；

所述遮挡部件用于分离左、右眼图像。

由本发明实施例提供的3D显示面板，包括2D显示面板、像分离装置、偏光结构、像隔离结构、透镜组和遮挡部件，其中：2D显示面板包括若干阵列排列的像素，用于播放2D片源；像分离装置用于将每一个像素分离为相邻的两个影像像素，影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光；偏光结构用于在影像像素通过透镜组成像之前，将由同一个像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像；像隔离结构用于在影像像素通过透镜组成像之前，将左眼图像和右眼图像形成视差；透镜组用于使影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；遮挡部件用于分离左、右眼图像。本发明实施例通过2D显示面板、像分离装置、偏光结构、像隔离结构、透镜组和遮挡部件的设置，能够实现在不需要拍摄3D片源，以及不需要对2D片源进行处理即可实现裸眼3D显示。

较佳地，所述像分离装置包括若干阵列排列的棱镜，每一所述棱镜与一所述像素对应设置。

较佳地，当相邻影像像素间隙处不透光时，所述棱镜上设置有遮光层，所述遮光层在所述影像像素所在平面上的正投影区域与相邻影像像素之间的间隙区域重合。

较佳地，还包括用于呈现所述影像像素的成像面，所述偏光结构包括：

设置在所述2D显示面板朝向所述像分离装置一侧的偏光层、设置在所述成像面上的相位延迟膜和设置在所述透镜组朝向所述成像面一侧的检偏层；或，

设置在所述棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在所述成像面上的检偏层；或，

设置在所述棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在所述透镜组朝向所述成像面一侧的检偏层。

较佳地，所述像隔离结构包括设置在所述成像面上的第一遮光层和第二遮光层，所述第一遮光层和所述第二遮光层分别位于所述成像面的两侧，位于所述成像面一侧的第一遮光层用于遮挡部分用于形成右眼图像的影像像素，位于所述成像面另一侧的第二遮光层用于遮挡相同数目的用于形成左眼图像的影像像素。

较佳地，所述透镜组包括第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组与所述第二透镜组关于所述2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线对称。

较佳地，所述第一透镜组中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍；

所述第二透镜组中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍。

较佳地，所述遮挡部件为光栅或柱透镜。

较佳地，还包括用于呈现所述3D图像对的投影面，以及设置在所述投影面上的光阀控制器，所述光阀控制器用于控制所述3D图像对的亮度。

较佳地，还包括使所述2D显示面板、所述像分离装置、所述像隔离结构、所述偏光结构、所述透镜组和所述遮挡部件一体化的外壳。

本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的3D显示面板。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种3D显示面板的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的3D显示面板中的偏光结构的示意图；

图3为本发明实施例提供的3D显示面板中的偏光结构的另一示意图；

图4为本发明实施例提供的3D显示面板中的偏光结构的又一示意图；

图5为本发明实施例提供的另一3D显示面板的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种3D显示面板、显示装置，用以在不需要拍摄3D片源，以及不需要对2D片源进行处理即可实现裸眼3D显示。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的3D显示面板。

如图1所示，本发明具体实施例提供了一种3D显示面板，包括2D显示面板11、像分离装置12、偏光结构(图中未示出)、像隔离结构13、透镜组14和遮挡部件15，其中：

2D显示面板11包括若干阵列排列的像素，如图中的像素1、像素2、像素3、像素4、像素5、像素6、像素7、像素8、像素9和像素10，用于播放2D片源；

像分离装置12用于将每一个像素分离为相邻的两个影像像素，影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光，图1仅示出了相邻影像像素之间无间隙的情况；

偏光结构用于在影像像素通过透镜组14成像之前，将由同一个像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像，如：将像素1分离形成的影像像素L1形成左眼图像，将像素1分离形成的影像像素R1形成右眼图像；将像素2分离形成的影像像素L2形成左眼图像，将像素2分离形成的影像像素R2形成右眼图像；将像素3分离形成的影像像素L3形成左眼图像，将像素3分离形成的影像像素R3形成右眼图像；

像隔离结构13用于在影像像素通过透镜组14成像之前，将左眼图像和右眼图像形成视差；

透镜组14用于使影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；

遮挡部件15用于分离左、右眼图像，使得形成的3D图像对中，左眼图像只能进入左眼101，右眼图像只能进入右眼102，如：对于形成的3D图像对L1和R4，该3D图像对中，L1为左眼图像，R4为右眼图像，L1只能进入左眼101，R4只能进入右眼102。

本发明具体实施例中的2D显示面板中的像素间隔较大，以保证后续每一个像素通过像素分离装置后形成的两个影像像素不重叠，像素间隔具体设置值根据实际需要进行设置。如：该2D显示面板可以采用现有技术中的液晶显示面板，不过液晶显示面板中像素之间的间隔较小，因此在实际使用时可以将液晶显示面板中的部分像素进行遮光处理。

优选地，如图1所示，本发明具体实施例中的像分离装置12包括若干阵列排列的棱镜121，每一棱镜121与一像素对应设置。具体实施时，本发明具体实施例中的棱镜可以采用柱状棱镜，柱状棱镜的作用是将每一个像素分离成两个相同的影像像素，并且通过参数设计使得影像像素一一相邻或间隔较小的间隙，具体地，可以通过设置柱状棱镜中每一个平面与水平面之间的倾斜角、以及设置合适的柱状棱镜折射率使得影像像素一一相邻或间隔较小的间隙。

当相邻的影像像素间隔较小的间隙时，该间隙位置处必须不透光，优选地，在柱状棱镜上设置遮光层，该遮光层在影像像素所在平面上的正投影区域与相邻影像像素之间的间隙区域重合。具体实施时，在柱状棱镜顶部相应区域设置遮光层，使得遮光层在影像像素所在平面上的正投影区域与相邻影像像素之间的间隙区域重合，以保证相邻影像像素之间的间隙区域为黑色暗区，能够有效的避免漏光的发生。

优选地，如图1所示，本发明具体实施例中的3D显示面板还包括用于呈现影像像素的成像面130，像隔离结构13包括设置在成像面130上的第一遮光层131和第二遮光层132，第一遮光层131和第二遮光层132分别位于成像面130的两侧，位于成像面130一侧的第一遮光层131用于遮挡边缘位置处的部分用于形成右眼图像的影像像素，位于成像面130另一侧的第二遮光层132用于遮挡边缘位置处相同数目的用于形成左眼图像的影像像素。

具体地，本发明具体实施例中的成像面130的左侧设置有第一遮光层131，右侧设置有第二遮光层132，第一遮光层131用于遮挡用于形成右眼图像的影像像素R1、R2和R3；第二遮光层132用于遮挡用于形成左眼图像的影像像素L8、L9和L10。这样，形成左眼图像的像素右侧舍去3列像素，形成右眼图像的像素左侧舍去3列像素，实现了3D显示时具有视差的图像。当然，第一遮光层遮挡的形成右眼图像的影像像素的数目可以根据实际情况设置，并不限于遮挡三列影像像素；同样地，第二遮光层遮挡的形成左眼图像的影像像素的数目也可以根据实际情况设置，并不限于遮挡三列影像像素。另外，在实际设计时，第一遮光层遮挡的影像像素的个数也可以与第二遮光层遮挡的影像像素的个数不同。

优选地，如图1所示，本发明具体实施例中的透镜组14包括第一透镜组141和第二透镜组142，第一透镜组141与第二透镜组142关于2D显示面板11所在平面的中心点位置处的法线10对称。具体实施时，本发明具体实施例中的第一透镜组141包括多个凸透镜，第二透镜组142包括多个凸透镜。

具体地，如图1所示，本发明具体实施例中的第一透镜组141中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板11所在平面的中心点位置处的法线10之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍；第二透镜组142中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板11所在平面的中心点位置处的法线10之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍。本发明具体实施例中像素在X方向上的宽度指像素在水平方向上的宽度。

优选地，如图1所示，本发明具体实施例中的遮挡部件15为光栅或柱透镜，本发明具体实施例中的光栅与现有技术的3D光栅效果相同，通过光栅最终实现裸眼3D的效果。本发明具体实施例中的柱透镜与现有技术实现3D效果的柱透镜相同，通过柱透镜实现裸眼3D显示或非裸眼3D显示。

优选地，本发明具体实施例的3D显示面板中的偏光结构包括：

设置在2D显示面板朝向像分离装置一侧的偏光层、设置在成像面上的相位延迟膜和设置在透镜组朝向成像面一侧的检偏层；或，

设置在棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在成像面上的检偏层；或，

设置在棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在透镜组朝向成像面一侧的检偏层。

下面结合附图具体介绍本发明具体实施例中的偏光结构的设计方式。

方式一：

如图2所示，本发明具体实施例中的偏光结构包括设置在2D显示面板11朝向像分离装置12一侧的偏光层21、设置在成像面130上的相位延迟膜22和设置在透镜组14朝向成像面130一侧的检偏层23。偏光层21的设置使得出射光为偏振光；相位延迟膜22的设置使得奇数列的影像像素L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9和L10与偶数列的影像像素R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10经过该相位延迟膜22后呈现互相垂直的偏振态；检偏层23的设置使得第一透镜组141只能对奇数列的影像像素成像，第二透镜组142只能对偶数列的影像像素成像。

具体地，本发明具体实施例2D显示面板11播放的2D片源，经过本发明具体实施例的第一透镜组141后，奇数列的影像像素形成等大倒立像，由于第二遮光层132遮挡了3列奇数列的影像像素，因此形成的等大倒立像向右侧偏移3列像素，而经过本发明具体实施例的第二透镜组142后，偶数列的影像像素形成等大倒立像，由于第一遮光层131遮挡了3列偶数列的影像像素，因此形成的等大倒立像向左侧偏移3列像素。从图中可以看到，此时奇数列与偶数列边缘的3列像素的遮挡效果消失，形成重新配对相互交错的影像，此影像即为完整的3D图像对。在实际设计时，由于经过透镜组形成的是倒立的像，因此左右眼的片源需要根据实际情况进行调整。

方式二：

如图3所示，本发明具体实施例中的偏光结构包括设置在棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层31，以及设置在成像面130上的检偏层32。此时，经过2D显示面板11后进入棱镜的光为普通光，由于在棱镜向左面和向右面上设置互相垂直的偏光层31，经过棱镜后的普通光变为偏振光。

本发明具体实施例在棱镜向左面和向右面上设置互相垂直的偏光层31，偏光层31的作用与上述方式一设置的相位延迟膜的作用相同，能够使得奇数列的影像像素L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9和L10与偶数列的影像像素R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和R10经过该偏光层31后呈现互相垂直的偏振态；具体实施时，可以在棱镜的向左面和向右面分别蒸镀互相垂直的起偏膜或涂覆聚酰亚胺(Polyimide，PI)层后光诱导定向，通过不同的光照方向形成不同的起偏功能。检偏层32的设置能够使得第一透镜组141只能对奇数列的影像像素成像，第二透镜组142只能对偶数列的影像像素成像。

方式三：

如图4所示，本发明具体实施例中的偏光结构包括设置在棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层31，以及设置在透镜组朝向成像面一侧的检偏层41。检偏层41的设置能够使得第一透镜组141只能对奇数列的影像像素成像，第二透镜组142只能对偶数列的影像像素成像。

本发明具体实施例关于偏光结构的设置，可以灵活多变，只要能起到分离左右图像的目的，可以设置在不同的位置，不限于上述的三种设置方式。本发明具体实施例光学参数设计满足一般几何光学原理，这里不再赘述。

以本发明具体实施例的偏光结构为上述的方式一为例，本发明具体实施例的成像过程为：首先，通过设置在2D显示面板朝向像分离装置一侧的偏光层实现像起偏；接着，通过像分离装置实现像分离；接着，通过设置在成像面上的相位延迟膜形成互相垂直的偏振态；接着，通过设置在成像面上的遮光层实现边缘像隔离；接着，通过设置在透镜组上的检偏层，以及设置的透镜组实现像移位，像检偏，形成重新配对相互交错的影像，即形成3D片源；最后，通过遮挡部件实现左右眼分离，形成3D效果。

优选地，如图5所示，本发明具体实施例中的3D显示面板还包括设置在透镜组14与遮挡部件15之间的投影面16，投影面16用于呈现3D图像对。设置投影面16后，可以进一步在该投影面16上设置光阀控制器17，光阀控制器17用于控制3D图像对的亮度，能够使得3D图像对中的不同区域的像素明暗程度不同，可增加景深差异的效果，对3D图像进行深度渲染，进一步提升3D感受。

优选地，如图5所示，本发明具体实施例中的3D显示面板还包括使2D显示面板11、像分离装置12、像隔离结构13、偏光结构、透镜组14和遮挡部件15一体化的外壳18。

在实际设计中，本发明具体实施例还可以在棱镜与透镜组之间，以及透镜组与光栅之间填充光学折射率介质，使得该介质与棱镜以及透镜配合使用后形成图5所示的光路。另外，本发明具体实施例中的3D显示面板中的光学组件可根据观察者位置进行调节，以达到更好的匹配效果。

本发明具体实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的3D显示面板，该显示装置可以为液晶显示器、液晶电视、有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode，OLED)显示器、OLED电视等显示装置。

综上所述，本发明具体实施例提供一种3D显示面板，包括2D显示面板、像分离装置、像隔离结构、偏光结构、透镜组和遮挡部件，其中：2D显示面板包括若干阵列排列的像素，用于播放2D片源；像分离装置用于将每一个像素分离为相邻的两个影像像素，影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光；偏光结构用于在影像像素通过透镜组成像之前，将由同一个像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像；像隔离结构用于在影像像素通过透镜组成像之前，将左眼图像和右眼图像形成视差；透镜组用于使影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；遮挡部件用于分离左、右眼图像。通过上述设置，在不需要拍摄3D片源，以及不需要对2D片源进行处理即可实现裸眼3D显示。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种3D显示面板，其特征在于，包括2D显示面板、像分离装置、偏光结构、像隔离结构、透镜组和遮挡部件，其中：

所述2D显示面板包括若干阵列排列的像素，用于播放2D片源；

所述像分离装置用于将每一个所述像素分离为相邻的两个影像像素，所述影像像素一一相邻且位于同一平面，相邻影像像素之间无间隙或间隙处不透光；

所述偏光结构用于在所述影像像素通过所述透镜组成像之前，将由同一个所述像素分离形成的相邻两个影像像素分别形成左眼图像和右眼图像；

所述像隔离结构用于在所述影像像素通过所述透镜组成像之前，将所述左眼图像和所述右眼图像形成视差；

所述透镜组用于使所述影像像素形成等大倒立交叉的3D图像对；

所述遮挡部件用于分离左、右眼图像。

2.根据权利要求1所述的3D显示面板，其特征在于，所述像分离装置包括若干阵列排列的棱镜，每一所述棱镜与一所述像素对应设置。

3.根据权利要求2所述的3D显示面板，其特征在于，当相邻影像像素间隙处不透光时，所述棱镜上设置有遮光层，所述遮光层在所述影像像素所在平面上的正投影区域与相邻影像像素之间的间隙区域重合。

4.根据权利要求3所述的3D显示面板，其特征在于，还包括用于呈现所述影像像素的成像面，所述偏光结构包括：

设置在所述2D显示面板朝向所述像分离装置一侧的偏光层、设置在所述成像面上的相位延迟膜和设置在所述透镜组朝向所述成像面一侧的检偏层；或，

设置在所述棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在所述成像面上的检偏层；或，

设置在所述棱镜向左面和向右面上互相垂直的偏光层，以及设置在所述透镜组朝向所述成像面一侧的检偏层。

5.根据权利要求4所述的3D显示面板，其特征在于，所述像隔离结构包括设置在所述成像面上的第一遮光层和第二遮光层，所述第一遮光层和所述第二遮光层分别位于所述成像面的两侧，位于所述成像面一侧的第一遮光层用于遮挡部分用于形成右眼图像的影像像素，位于所述成像面另一侧的第二遮光层用于遮挡相同数目的用于形成左眼图像的影像像素。

6.根据权利要求5所述的3D显示面板，其特征在于，所述透镜组包括第一透镜组和第二透镜组，所述第一透镜组与所述第二透镜组关于所述2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线对称。

7.根据权利要求6所述的3D显示面板，其特征在于，所述第一透镜组中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍；

所述第二透镜组中的每一透镜的焦点所在轴线与2D显示面板所在平面的中心点位置处的法线之间的距离为像素在X方向上的宽度的整数倍。

8.根据权利要求7所述的3D显示面板，其特征在于，所述遮挡部件为光栅或柱透镜。

9.根据权利要求8所述的3D显示面板，其特征在于，还包括用于呈现所述3D图像对的投影面，以及设置在所述投影面上的光阀控制器，所述光阀控制器用于控制所述3D图像对的亮度。

10.根据权利要求1所述的3D显示面板，其特征在于，还包括使所述2D显示面板、所述像分离装置、所述像隔离结构、所述偏光结构、所述透镜组和所述遮挡部件一体化的外壳。

11.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一权利要求所述的3D显示面板。