CN105676469A - 3d控制单元与包括其的3d显示装置 - Google Patents

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CN105676469A CN201610169874.9A CN201610169874A CN105676469A CN 105676469 A CN105676469 A CN 105676469A CN 201610169874 A CN201610169874 A CN 201610169874A CN 105676469 A CN105676469 A CN 105676469A
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Abstract

本申请提供了一种3D控制单元与包括其的3D显示装置。该3D控制单元包括光控制模块与双向3D膜，光控制模块包括多个形状与尺寸均相同的液晶网格，各液晶网格具有遮光状态与透光状态；双向3D膜包括透明基材层、第一结构层与第二结构层，透明基材层具有相对的第一光学面和第二光学面；第一结构层与第二结构层分别设置于第一光学面上与第二光学面上，第一结构层的第一微结构层的远离第一光学面的表面包括多个平行排列的第一微结构；第二结构层的第二微结构的远离第二光学面的表面包括多个平行排列的多个第二微结构，第二微结构的排列方向与第一微结构的排列方向垂直。该3D控制单元实现双向3D显示的同时不影响分辨率。

Description

3D控制单元与包括其的3D显示装置
技术领域
本申请涉及显示领域，具体而言，涉及一种3D控制单元与包括其的3D显示装置。
背景技术
随着智能显示产品的不断普及和竞争的加剧，现实产品越来越往轻薄化发展，同时伴随着显示技术的革新，显示技术正在经历从平面到立体的过渡，立体显示特别是裸眼立体技术已经成为显示领域的新发展趋势，越来越多的显示产品开始整合裸眼3D显示。裸眼3D显示一般有柱状透镜和视差屏障两种实现方式，视差屏障方式通过视差栅栏和其他光学元件的组合将平面显示的具有视差的两幅图像分别提供给观看者的左右眼，观看者通过大脑合成感知到3D图像。
目前，柱状透镜式3D显示装置是将柱状透镜设置在液晶显示屏上，柱状透镜的分像作用将液晶显示屏显示的具有连续视差的图像分别投射到观看者左右眼位置，通过视网膜上形成的视差，经大脑神经系统形成立体视觉。
上述的柱状透镜式3D显示装置中，柱状透镜的折射作用，将多幅视差图像被投射向不同的观看空间，观察者左右眼分别看到两幅具有视差的图像，由于屏幕在同一时间显示了N(N≥2)幅视差图，所以每幅图像的分辨率都相应的被降低，人眼观看到的图像就比较粗糙，另外，由于在液晶显示显示屏上设置了柱状透镜结，造成了对2D显示内容的分割，使得观看者看到的2D内容看起来线条断裂，字迹模糊。并且，现有的3D显示装置只能横向观看或者竖向观看，无法实现两个方向都能观看。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种3D控制单元与包括其的3D显示装置，以解决现有技术中的3D显示装置不能同时实现两个方向的都能观看的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种3D控制单元，该3D控制单元包括：光控制模块与双向3D膜，其中，上述光控制模块包括多个液晶网格，各上述液晶网格的形状与尺寸均相同，且各上述液晶网格具有遮光状态与透光状态；上述双向3D膜设置在上述光控制模块表面上，且上述双向3D膜包括：透明基材层、第一结构层与第二结构层，透明基材层具有相对的第一光学面和第二光学面；第一结构层设置于上述第一光学面上，上述第一结构层包括与上述第一光学面相接触的第一微结构层，上述第一微结构层的远离上述第一光学面的表面包括多个平行排列的第一微结构；第二结构层设置于上述第二光学面上，上述第二结构层包括与上述第二光学面相接触的第二微结构层，上述第二微结构层的远离上述第二光学面的表面包括多个平行排列的多个第二微结构，多个上述第二微结构的排列方向与多个上述第一微结构的排列方向垂直。
进一步地，上述光控制模块包括与上述液晶网格一一对应的液晶驱动电路，上述液晶驱动电路用于驱动对应的各上述液晶网格，以使各上述液晶网格处于遮光状态或者透光状态。
进一步地，上述液晶网格为矩形液晶网格，上述矩形液晶网格的面积为S，且0.0004mm2≤S≤0.25mm2。
进一步地，上述矩形液晶网格的长宽比R，且1≤R≤5。
进一步地，上述第一微结构包括弧面或多个平面；上述第二微结构包括弧面或多个平面。
进一步地，上述第一微结构或上述第二微结构包括N个平面，其中，2≤N≤30；优选上述第一微结构或上述第二微结构包括N个平面及N-1个光滑曲面，且任意相邻两个上述平面之间设置有一个上述光滑曲面。
进一步地，上述第一结构层还包括第一填充层，上述第一填充层设置在上述第一微结构层的远离上述透明基材层的表面上，且上述第一填充层的远离上述第一微结构层的表面平整，上述第一微结构层与上述第一填充层的折射率不同；优选地，上述第二结构层还包括第二填充层，上述第二填充层设置在上述第二微结构层的远离上述透明基材层的表面上，且上述第二填充层的远离上述第二微结构层的表面平整，上述第二微结构层与上述第二填充层的折射率不同。
进一步地，上述第一微结构层的折射率与上述第一填充层的折射率中较大的为n1，且1.5≤n1≤1.7；优选上述第一微结构层的折射率与上述第一填充层的折射率中较小的为n2，且1.3≤n2≤1.55；进一步优选0.1≤n1-n2≤0.4。
进一步地，上述第二微结构层的折射率与上述第二填充层的折射率中较大的为n3，且1.5≤n3≤1.7；优选上述第二微结构层的折射率与上述第二填充层的折射率中较小的为n4，且1.3≤n4≤1.55；进一步优选，0.1≤n3-n4≤0.4。
根据本申请的另一方面，提供了一种3D显示装置，该显示装置包括背光单元、3D控制单元与显示单元，其中，3D控制单元设置在上述背光单元的表面上；显示单元设置在上述3D控制单元的远离上述背光单元的一侧，该3D控制单元为上述的3D控制单元，且上述3D控制单元中的光控制模块设置在上述背光单元与上述显示单元之间，上述3D控制单元中的双向3D膜设置在上述光控制模块与上述显示单元之间。
进一步地，上述3D显示装置还包括时序控制单元，上述时序控制单元用于对上述显示单元与上述光控制模块进行同步控制。
应用本申请的技术方案，3D控制单元的液晶网格均具有遮光与透光状态，控制某些液晶网格在某一时刻为透光状态，下一刻为遮光状态，不同的液晶网格的状态在同一时刻的状态不完全相同，液晶网格的状态在透光状态与遮光状态切换。3D模式下，从横向或者竖向观看时，与现有技术中的柱状透镜式3D显示装置不同，不需要显示面板同时显示多幅具有连续视差的图像，只需要配合控制液晶网格在不同时刻的状态交替显示具有视差的不同图像，通过双向3D膜的第一微结构层或者第二微结构层将不同时刻的光信息附带图像信息投射到人的左右眼，就可以使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，进而保证了进入观看者左右眼的图像分辨率不降低。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的一种典型的实施方式中提供的3D控制单元的结构示意图；
图2示出了根据本申请的一种实施例提供的光控制模块的对光的透过状态；
图3示出了根据本申请的另一种实施例提供的光控制模块的对光的透过状态；
图4示出了根据本申请的又一种实施例提供的光控制模块的对光的透过状态；
图5示出了根据本申请的一种实施例提供的双向3D膜的结构示意图；
图6示出了图5的局部结构示意图；
图7示出了根据本申请的一种实施例柱状棱镜的结构示意图；
图8示出了根据本申请的另一种实施例提供的双向3D膜的结构示意图；
图9示出了根据本申请的一种典型实施方式提供的3D显示装置的结构示意图；
图10示出了根据本申请的另一种实施例提供的光控制模块的结构示意图；
图11示出了实施例4的显示装置横向观看时的3D能量曲线；
图12示出了实施例4的显示装置竖向观看时的3D能量曲线；
图13示出了实施例4的普通单方向3D显示装置的能量曲线；
图14示出了实施例5的显示装置横向观看时的3D能量曲线；
图15示出了实施例5的显示装置竖向观看时的3D能量曲线；以及
图16示出了实施例5的普通单方向3D显示装置的能量曲线。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、背光单元；02、3D控制单元；03、显示单元；1、光控制模块；2、双向3D膜；10、透明基材层；11、液晶网格；20、第一结构层；21、第一微结构层；22、第一填充层；30、第二结构层；31、第二微结构层；32、第二填充层；211、第一微结构；311、第二微结构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的3D显示装置，使得进入观看者左右眼的图像分辨率损失严重，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种3D控制单元与包括其的3D显示装置。
本申请的一种典型的实施方式中提出了一种3D控制单元，如图1所示，该3D控制单元包括：光控制模块1与双向3D膜2，其中，上述光控制模块1包括多个液晶网格11(液晶网格是指具有一定实际尺寸且内部填充了液晶的区域)，各上述液晶网格11的形状与尺寸均相同，且各上述液晶网格11均具有遮光状态与透光状态；上述双向3D膜2设置在上述光控制模块1的表面上，如图5所示，上述双向3D膜2包括：透明基材层10、第一结构层20与第二结构层，上述透明基材层10具有相对的第一光学面和第二光学面；第一结构层20设置于上述第一光学面上，上述第一结构层20包括与上述第一光学面相接触的第一微结构层21，如图6所示，上述第一微结构层21的远离上述第一光学面的表面包括多个平行排列的第一微结构211；第二结构层设置于上述第二光学面上，上述第二结构层包括与上述第二光学面相接触的第二微结构层31，如图6所示，上述第二微结构层31的远离上述第二光学面的表面包括多个平行排列的多个第二微结构311，多个上述第二微结构311的排列方向与多个上述第一微结构211的排列方向垂直。
本申请中的光控制模块1与双向3D膜2可以直接接触设置，也可以不接触设置，本领域技术人员可以根据实际的情况选择合适的设置方式。
上述的3D控制单元的液晶网格11均具有遮光与透光状态，控制某些液晶网格11在某一时刻为透光状态，下一刻为遮光状态，不同的液晶网格11的状态在同一时刻的状态不完全相同，液晶网格11的状态在透光状态与遮光状态切换。3D模式下，从横向或者竖向观看时，与现有技术中的柱状透镜式3D显示装置不同，不需要显示面板同时显示多幅具有连续视差的图像，只需要配合控制液晶网格11在不同时刻的状态交替显示具有视差的不同图像，通过双向3D膜2的第一微结构层21或者第二微结构层31将不同时刻的光信息附带图像信息投射到人的左右眼，就可以使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，进而保证了进入观看者左右眼的图像分辨率不降低。
所有的液晶网格11的形状与尺寸均相同，这样使得横向或者竖向观看时，人眼看到的图像是相同的，保证了该3D控制单元应用到显示装置中，可以实现双向观看。
液晶网格形状可以采用任何可以实现的形状，比如长方形、正方形、菱形或者梯形等，本申请优选液晶网格是长方形或正方形。
第一微结构与液晶网格的对应方式，本领域技术人员可以根据具体的情况计算。例如，一个第一微结构可以对应两个液晶网格。
同样地，对于第二微结构与液晶网格的对应方式，本领域技术人员也可以根据具体的情况计算。这里就不详细阐述了。
具体地，图2所示，液晶网格11可以互相组合显示以配合横向或者竖向观看3D效果。例如，在一个方向观看时，液晶网格11驱动可以将奇数列网格同时显示一个状态，该状态可以称作第一状态，偶数列网格同时显示不同于第一状态的状态，该状态称作第二状态，比如，图3所示的情况，第一状态为遮光状态，则第二状态为透光状态。奇数列在第一状态与第二状态切换，偶数列也第二状态与第一状态切换，即某一时刻，奇数列为透光状态，偶数列为遮光状态；下一个时刻，奇数列为遮光状态，偶数列为透光状态。
另一种情况，如果换另一个方向观看3D效果，如图3所示，液晶网格11驱动可以将奇数行网格同时显示一个状态，该状态可以称作第一状态，偶数行网格同时显示不同于第一状态的状态，该状态称作第二状态，第一状态为遮光状态，则第二状态为透光状态。奇数行在第一状态与第二状态切换，偶数行也第二状态与第一状态切换，即某一时刻，奇数行为透光状态，偶数行为遮光状态；下一个时刻，奇数行为遮光状态，偶数行为透光状态。
进一步的，可以将多列或者多行合并显示同一状态控制显示以达到设计设计要求。图4示出了将两行合并的情况。
本申请一种优选的实施例中，上述光控制模块1包括与上述液晶网格11一一对应的液晶驱动电路，上述液晶驱动电路用于驱动对应的各上述液晶网格11，控制液晶网格11中液晶分子的偏转，从而控制光线的通过与阻止，以使各上述液晶网格11处于遮光状态或者透光状态。
为了达到较理想的3D效果且方便后期产品的生产，如图2至4所示，本申请优选上述液晶网格11为矩形液晶网格，矩形晶网格的面积为S，且0.0004mm2≤S≤0.25mm2。
本申请的另一种实施例中，上述矩形液晶网格11的长宽比R，且1≤R≤5，这样可以达到较理想的3D效果且方便后期产品的生产。
上述第一微结构211包括弧面或多个平面；且各上述第二微结构311包括弧面或多个平面。第一微结构211与第二微结构311可以相同也可以不相同，但是，第一微结构层21中的所有第一微结构211的形状是相同的，同样地，第二微结构层31中的所有第二微结构311的形状是相同的。例如，图5示出的双向3D膜2的第一微结构211包括多个平面，第二微结构311包括一个弧面，图6示出了图5的双向3D膜2的局部结构示意图。
本申请的一种实施例中，上述第一微结构211或上述第二微结构311包括N个平面，该平面也称为棱镜面，其中，2≤N≤30，图5中的柱状棱镜包括3个棱镜面。当N设置在上述范围内，可以达到较好的3D显示效果的同时具有良好的视点之间的过渡性
优选地，上述第一微结构211或上述第二微结构311包括N个平面及N-1个光滑曲面，且任意相邻两个上述平面之间设置有一个上述光滑曲面。具有曲面过渡的柱状棱镜，不仅能够有效地改善亮度的不均匀性，且有利于后期装配和维护3D膜时减少对膜片的划伤，可以同时保证光学性能和工艺性能。如图7所示，第二微结构311包括2个平面和1个曲面。
本申请的另一种实施例中，如图8所示，本申请中的双向3D膜2中的上述第一结构层20还包括第一填充层22，上述第一填充层22设置在上述第一微结构层21的远离上述透明基材层10的表面上，且上述第一填充层22的远离上述第一微结构层21的表面平整，上述第一微结构层21与上述第一填充层22的折射率不同。这样该双向3D膜2第一结构层20侧可以直接全贴合到光控制模块1上，二者之间不会发生粘滞，并且光控制模块1与双向3D膜2之间不存在空气层，因此，该双向3D膜2有利于产品的轻薄化，并且避免了空气层影响显示装置的显示效果。
优选地，上述第二结构层还包括第二填充层32，上述第二填充层32设置在上述第二微结构层31的远离上述透明基材层10的表面上，且上述第二填充层32的远离上述第二微结构层31的表面平整，上述第二微结构层31与上述第二填充层32的折射率不同。这样该双向3D膜2第二结构层侧可以直接全贴合到显示单元上，二者之间不会发生粘滞，并且显示单元与双向3D膜2之间不存在空气层，因此，该双向3D膜2有利于产品的轻薄化，并且避免了空气层影响显示装置的显示效果。
本申请的再一种实施例中，上述第一微结构层21的折射率与上述第一填充层22的折射率中较大的为n1，且1.5≤n1≤1.7，这样可以保证该双向3D膜2具有较好的光学效果。
同理，为了达到更好的光学效果，优选上述第一微结构层21的折射率与上述第一填充层22的折射率中较小的为n2，且1.3≤n2≤1.55；进一步优选0.1≤n1-n2≤0.4。
本申请的又一种实施例中，为了达到更好的光学效果，优选上述第二微结构层31的折射率与上述第二填充层32的折射率中较大的为n3，且1.5≤n3≤1.7；优选上述第二微结构层31的折射率与上述第二填充层32的折射率中较小的为n4，且1.3≤n4≤1.55；进一步优选，0.1≤n3-n4≤0.4。
上述双向3D膜2中，各层采用的材料可以是本领域所用的常规材料，如透明树脂等。在一种优选的实施方式中，第一微结构层21的材料为第一UV固化树脂；和/或第一填充层22的材料为第二UV固化树脂；和/或第二微结构层31的材料为第三UV固化树脂；和/或第二填充层32的材料为第四UV固化树脂。以UV固化树脂作为结构层材料，能够降低3D显示膜的加工难度，提高加工效率，并降低生产成本。具体的UV固化树脂类型可以根据所需要的折射率进行选择，在此不再赘述。
上述透明基材层10的材料同样可以是本领域常用的基材材料。在一种优选的实施方式中，上述透明基材层10的材料为PET、APET(非结晶化聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC或PMMA，基材层10的厚度为0.02～0.5mm。这几种树脂材料形成的透明基材层10，其透明度较高，机械性能、耐老化性能等综合使用性能较佳。
上述结构层的整体尺寸可以根据需要进行调整。在一种优选的实施方式中，第一结构层20的厚度为5～60μm，第二结构层30的厚度为1～50μm。将两层结构层的厚度控制在上述范围内，二者之间的光线干涉更小，双向3D效果更佳。
此外，上述基材层10、第一结构层20和第二结构层30的具体制备工艺可以参考常规的透明基材层10和结构层的制作工艺。
本申请的再一种典型的实施方式中提供了一种3D显示装置，如图9所示，该装置包括背光单元01、3D控制单元02与显示单元03，其中，3D控制单元02设置在上述背光单元01的表面上；显示单元03设置在上述3D控制单元02的远离上述背光单元01的一侧，该3D控制单元02为上述的3D控制单元，上述3D控制单元02中的光控制模块1设置在上述背光单元01与上述显示单元03之间，上述3D控制单元02中的双向3D膜2设置在上述光控制模块1与上述显示单元03之间。
该3D显示装置包括上述的3D控制单元02，背光单元01发出的光经过光控制模块1，光控制模块1在不同的时刻具有不同状态的光信息(表现为光控制模块1中的液晶网格在不同的时刻具有不同的状态)，双向3D膜2将不同状态的光信息与显示单元03上的图像投射到人的左右眼，使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，该显示装置中的3D控制单元02设置在显示单元03与背光单元01之间，只需要控制光控制模块1在不同的时刻具有不同状态的光信息，显示单元03在不同的时刻显示不同的具有像差的图像，而不需要显示单元03在同一时刻显示多幅具有连续视差的图像，进而使得进入观看者左右眼的图像保持了其原始的分辨率，对显示装置的分辨率没有任何削弱。
另外，该显示装置由于具有上述的3D控制单元02，使得其可以实现双向观看。
该显示装置中，当不需要进行3D显示时，只要控制所有液晶网格保持透光状态即可，完全不影响该显示装置的2D内容显示效果。使得观看者看到的2D内容清晰，不会出现看起来线条断裂，字迹模糊的情况。
本申请一种优选的实施例中，上述3D显示装置还包括时序控制单元，上述时序控制单元用于对上述显示单元03与上述光控制模块1进行同步控制。
时序控制单元控制光控制模块1中液晶网格11遮光或者透光状态。上述光控制模块1为现有技术中常规的包含偏振器件的光控制模块，显示单元03为技现有术中常规的具有下偏光片的显示单元，光控制模块1的偏振器件和显示单元03的下偏光片应处于同一种偏振状态，即如果从光控制模块1出射的光是P偏振，则显示单元03的下偏光片也应是P偏振，以此实现光的正常通过。
时序控制单元控制不同图像的显示时间，使得显示单元03交替显示连续图像的视差图，并且，时序控制单元调节具有视差的图像实现高频率显示，以此配合光控制模块1实现左右眼图像图像的分离显示。
在正常工作时，显示装置处于横屏或者竖屏中的某一状态，光控制模块1中的液晶网格在行方向或者列方向进行组合，组合之后的行或者列须与人两眼的连线垂直，如图10所示。组合之后的整体为第一组液晶网格，剩下的为第二组液晶网格，第一组液晶网格与第二组液晶网格均具有两种不同的显示状态。光控制模块1中，液晶网格11的组合均是行的液晶网格11组合或者列的液晶网格11组合，这样人两眼的连线与整行或整列垂直即可。
时序控制单元在某一时刻控制第一组液晶网格处于透光状态，第二组液晶网格处于遮光状态，并且，相应地调制显示单元03显示对应的图像，此图像为第一图像，光控制模块1将调制之后的光附带第一图像投射到观看者左眼的位置。
下一时刻，时序控制单元控制第一组液晶网格处于遮光状态时，第二组液晶网格处于透光状态，并且，相应地调制显示单元03显示对应的另一个与第一图像具有视差的图像，该图像为第二图像，光控制模块1将调制之后的光附带第二图像投射到观看者右眼的位置。
因此，通过时序控制单元对光控制模块1与显示单元03高频率的调制与显示来达到观察者左右眼看到不同图像的目的，实现3D显示的效果。
又一种优选的实施例中，上述的光控制模块1中的液晶网格中包括液晶驱动电路，时序控制单元与液晶驱动网格电相连。时序控制单元控制液晶驱动电路，液晶驱动电路控制每个液晶网格为透光状态或者遮光状态，进而实现时序控制单元对光控制模块1的控制。
为了使得本领域的技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例进行说明。
实施例1
3D显示装置包括依次设置的背光单元，3D控制单元以及显示单元，其中，3D控制单元包含了双向3D膜与光控制模块，光控制模块设置在背光单元的表面上，3D膜设置在光控制模块的远离背光单元的表面上。同时，显示单元和3D控制单元含有同步的时序控制单元，时序控制单元控制光控制模块和显示单元进行同步高频交替与显示，时序控制单元同步控制光控制模块和显示单元。
光控制模块包含相同尺寸的液晶网格，每个液晶网格包含独立的液晶驱动电路，液晶驱动可控制液晶网格中液晶分子的偏转，从而控制光线的通过与阻止，使液晶网格处于透光或遮光状态。
上述液晶网格的面积S为0.0004mm2。上述液晶网格的长宽比R为4。上述液晶网格长度为0.04mm，其中，黑矩阵长度为0.008mm，宽度为0.01mm，其中，黑矩阵宽度为0.002mm；光控制模块厚度为0.3mm。
上述双向3D膜的第一微结构包括3个平面与2个曲面，每个曲面在相邻的平面之间，其棱镜的宽度(指截面的最大宽度，类似于图6与图7显示的宽度P或P1)为0.079951mm，两个底角的角度θ为10°，高度H为0.004mm，第二微结构包括弧面，其横截面为圆弧结构，其宽度P1为0.039988mm，圆弧半径R为0.1mm(具体可参见图6)。
上述双向3D膜中透明基材层的厚度为125μm，折射率为1.5；第一微结构层的折射率为1.5，第二微结构层的折射率为1.5，第一结构层置于光控制模块的远离背光背光单元的表面上，第二微结构层置于显示单元的表面上。
横向观看时，液晶网格奇数列和偶数列进行交替显示，竖向观看时，每两行组成一组显示状态进行交替显示。
实施例2
3D显示装置包括依次设置的背光单元，3D控制单元以及显示单元，其中，3D控制单元包含了双向3D膜与光控制模块，光控制模块设置在背光单元的表面上，3D膜设置在光控制模块的远离背光单元的表面上。同时，显示单元和3D控制单元含有同步的时序控制单元，时序控制单元控制光控制模块和显示单元进行同步高频交替与显示，时序控制单元同步控制光控制模块和显示单元。
光控制模块包含相同尺寸的液晶网格，每个液晶网格包含独立的液晶驱动电路，液晶驱动可控制液晶网格中液晶分子的偏转，从而控制光线的通过与阻止，使液晶网格处于透光或遮光状态。
上述液晶网格的面积S为0.25mm2。上述液晶网格的长宽比R为1。上述液晶网格长度为0.5mm，其中，黑矩阵长度为0.01mm，宽度为0.5mm，其中，黑矩阵宽度为0.01mm。
上述双向3D膜的第一微结构包括2个平面与1个曲面，曲面在相邻的平面之间，其棱镜的宽度(指截面的最大宽度，类似于图6与图7显示的宽度P或P1)为0.99237mm，两个底角的角度θ为16°，第二微结构包括弧面，其横截面为圆弧结构，其宽度P1为0.99237mm，圆弧半径R为1.8mm(每个字母表示的含义可参见图6)。
上述双向3D膜中透明基材层的厚度为125μm，折射率为1.5；第一微结构层的折射率为1.65，第一填充层的折射率为1.55，第二微结构层的折射率为1.65，第二填充层的折射率为1.55，第二填充层与空气的交界面为光滑平面。第一结构层贴附于5mm厚的玻璃上，未贴3D膜的玻璃面靠近光控模块且与光控制模块间距5mm背光，第二微结构层贴附于显示单元的表面上。
横向观看时，液晶网格奇数列和偶数列进行交替显示，竖向观看时，液晶网格奇数行和偶数行进行交替显示。
实施例3
3D显示装置包括依次设置的背光单元，3D控制单元以及显示单元，其中，3D控制单元包含了双向3D膜与光控制模块，光控制模块设置在背光单元的表面上，3D膜设置在光控制模块的远离背光单元的表面上。同时，显示单元和3D控制单元含有同步的时序控制单元，时序控制单元控制光控制模块和显示单元进行同步高频交替与显示，时序控制单元同步控制光控制模块和显示单元。
光控制模块包含相同尺寸的液晶网格，每个液晶网格包含独立的液晶驱动电路，液晶驱动可控制液晶网格中液晶分子的偏转，从而控制光线的通过与阻止，使液晶网格处于透光或遮光状态。
上述液晶网格的面积S为0.002mm2。上述液晶网格的长宽比R为5。上述液晶网格长度为0.1mm，其中，黑矩阵长度为0.008mm，宽度为0.02mm，其中，黑矩阵宽度为0.005mm；光控制模块厚度为0.3mm。
上述双向3D膜的第一微结构包括3个平面与2个曲面，每个曲面在相邻的平面之间，其棱镜的宽度(指截面的最大宽度，类似于图6与图7显示的宽度P或P1)为0.19969mm，两个底角的角度θ为24°，高度H为0.028mm，第二微结构包括弧面，其横截面为圆弧结构，其宽度P1为0.079951mm，圆弧半径R为0.085mm(每个字母表示的含义可参见图6)。
上述双向3D膜中透明基材层的厚度为125μm，折射率为1.5；第一微结构层的折射率为1.7，第一填充层的折射率为1.3，第二微结构层的折射率为1.7，第二填充层的折射率为1.3，第二填充层与空气的交界面为光滑平面。第一结构层贴附于光控制模块的远离背光单元的表面上，第二微结构层贴附于显示单元的表面上。
横向观看时，液晶网格奇数列和偶数列进行交替显示，竖向观看时，每两行组成一组显示状态进行交替显示。
实施例4
3D显示装置包括依次设置的背光单元，3D控制单元以及显示单元，其中，3D控制单元包含了双向3D膜与光控制模块，光控制模块设置在背光单元的表面上，3D膜设置在光控制模块的远离背光单元的表面上。同时，显示单元和3D控制单元含有同步的时序控制单元，时序控制单元控制光控制模块和显示单元进行同步高频交替与显示，时序控制单元同步控制光控制模块和显示单元。
光控制模块包含相同尺寸的液晶网格，每个液晶网格包含独立的液晶驱动电路，液晶驱动可控制液晶网格中液晶分子的偏转，从而控制光线的通过与阻止，使液晶网格处于透光或遮光状态。
上述液晶网格的面积S为0.001323mm2。上述液晶网格的长宽比R为2:1。上述液晶网格长度为0.063mm，其中，黑矩阵长度为0.01575mm，宽度为0.021mm，其中黑矩阵宽度为0.00525mm。
上述双向3D膜的第一微结构包括3个平面，其棱镜的宽度P为0.125878mm，两个底角的角度θ为30°，高度H为0.02mm，第二微结构包括弧面，其横截面为圆弧结构，其弦长P1为0.083946mm，圆弧半径R为0.08mm(每个字母表示的含义可参见图6)。
上述双向3D膜中透明基材层的厚度为125μm，折射率为1.5；第一微结构层的折射率为1.65，第一填充层的折射率为1.47，第二微结构层的折射率为1.65，第二填充层的折射率为1.47，第四材微结构层与空气的交界面为光滑平面。第一结构层贴附于光控制模块的远离背光单元的表面上，第二微结构层贴附于显示单元的表面上。
横向观看时，液晶网格奇数列和偶数列进行交替显示，竖向观看时，每两行组成一组显示状态进行交替显示。
实施例5
与实施例4的区别在于，液晶网格的面积S为0.0008927mm2，液晶网格的长宽比R为3:1，液晶网格在长度为0.05175mm，其中黑矩阵长度为0.01295mm，宽度为0.01725mm，其中黑矩阵宽度为0.0043mm。
第一微结构层包括2个平面(截面是三角形)，其棱镜的宽度(指三角形的底边宽)为0.10342mm，两个底角的角度为25°，第二微结构包括三个平面(截面为梯形，见图6)，其棱镜的宽度P为0.068963mm，两个底角的角度为22°，高度H为0.008mm。
上述双向3D膜中透明基材层的厚度为125μm，折射率为1.5；第一微结构层的折射率为1.65，第一填充层的折射率为1.47，第二微结构层的折射率为1.61，第二填充层的折射率为1.35，第二填充层与空气的交界面为光滑平面。第一结构层贴附于光控制模块的远离背光单元的表面上，第二微结构层贴附于显示单元的表面上。
对比例1
与实施例4的区别在于，显示装置中不包括光控制模块，且双向3D膜设置在显示单元远离背光单元的表面上。
对各实施例与对比例的性能进行测试，采VCMaster3D测试各例的横向观看与竖向观看的3D能量曲线，并且，由于本申请中的3D控制单元设置在显示单元的背面，不对显示单元的分辨率造成影响，因此，各个实施例的分辨率均为显示单元正常的分辨率。见表1。并且，控制各例显示装置中的液晶网格保证透光状态，通过人眼观察各显示装置的2D文字显示效果，具体的结果见表1。
图11和图12分别为实施例4的横向观看和竖向观看时的，图13为实施例4的普通单方向3D显示装置的能量曲线；图14和图15分别为实施例5的横向观看和竖向观看时的3D能量曲线，图16为实施例5的普通单方向3D显示装置的能量曲线。
通过图11至图13的能量曲线图可以看出，实施例4采用双向3D膜和液晶网格驱动的方式进行3D显示时，在横向和竖向的3D能量曲线和普通的3D显示装置的能量曲线并无差别，说明该双向3D显示装置在横向和竖向都能达到较好的3D显示效果。
由图14至图16的能量曲线图可以看出，实施例5采用双向3D膜和液晶网格驱动的方式进行3D显示时，在横向和竖向的3D能量曲线和普通的3D显示装置的能量曲线并无差别，说明该双向3D显示装置在横向和竖向都能达到较好的3D显示效果。
表1
由上述实施例与对比例的测试结果可知，本申请的3D控制单元，不仅能够实现双向3D的显示效果，并且不影响显示的分辨率(显示器的正常横向分辨率为1920*1080，竖向分辨率为1080*1920，其中，“*”表示相乘)，而对比例中的显示装置不包括本申请的3D控制单元，其虽然可以实现双向3D的显示效果，但是其显示的分辨率较低，且2D显示效果差。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请中的3D控制单元的液晶网格均具有遮光与透光状态，控制这些液晶网格在某一时刻为透光状态，下一刻为遮光状态，不同的液晶网格的状态在同一时刻的状态不完全相同，液晶网格的状态在透光状态与遮光状态切换。3D模式下，从横向或者竖向观看时，与现有技术中的柱状透镜式3D显示装置不同，不需要显示面板同时显示多幅具有连续视差的图像，只需要控制液晶网格在不同时刻的状态交替显示具有视差的不同图像，通过双向3D膜的第一微结构或者第二微结构将不同时刻的光信息附带图像信息投射到人的左右眼，就可以使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，而不需要进而保证了进入观看者左右眼的图像分辨率不降低。
所有的液晶网格的形状与尺寸均相同，这样使得横向或者竖向观看时，人眼看到的图像是相同的，保证了该3D控制单元应用到显示装置中，可以实现双向观看。
2)、本申请中的3D显示装置包括上述的3D控制单元，背光单元发出的光经过光控制模块，光控制模块在不同的时刻具有不同状态的光信息(表现为光控制模块中的液晶网格在不同的时刻具有不同的状态)，双向3D膜将不同状态的光信息与显示单元上的图像投射到人的左右眼，使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，该显示装置中的3D控制单元设置在显示单元与背光单元之间，只需要控制光控制模块在不同的时刻具有不同状态的光信息，显示单元在不同的时刻显示不同的具有像差的图像，而不需要显示单元在同一时刻显示多幅具有连续视差的图像，进而使得进入观看者左右眼的图像保持了其原始的分辨率，对显示装置的分辨率没有任何削弱。
另外，该显示装置由于具有上述的3D控制单元，使得其可以实现双向观看。
该显示装置中，当不需要进行3D显示时，只要控制所有液晶网格保持透光状态即可，完全不影响该显示装置的2D文字内容显示效果。使得观看者看到的2D文字内容清晰，不会出现看起来线条断裂，字迹模糊的情况。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、上述的3D控制单元的液晶网格均具有遮光与透光状态，控制这些液晶网格在某一时刻为透光状态，下一刻为遮光状态，不同的液晶网格的状态在同一时刻的状态不完全相同，液晶网格的状态在透光状态与遮光状态切换。3D模式下，从横向或者竖向观看时，与现有技术中的柱状透镜式3D显示装置不同，不需要显示面板同时显示多幅具有连续视差的图像，只需要控制液晶网格在不同时刻的状态交替显示具有视差的不同图像，通过双向3D膜的第一微结构或者第二微结构将不同时刻的光信息附带图像信息投射到人的左右眼，就可以使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，而不需要进而保证了进入观看者左右眼的图像分辨率不降低。
所有的液晶网格的形状与尺寸均相同，这样使得横向或者竖向观看时，人眼看到的图像是相同的，保证了该3D控制单元应用到显示装置中，可以实现双向观看。
2)、该3D显示装置包括上述的3D控制单元，背光单元发出的光经过光控制模块，光控制模块在不同的时刻具有不同状态的光信息(表现为光控制模块中的液晶网格在不同的时刻具有不同的状态)，双向3D膜将不同状态的光信息与显示单元上的图像投射到人的左右眼，使得进入人的左右眼的图像具有一定的视差，进而具有3D显示效果，该显示装置中的3D控制单元设置在显示单元与背光单元之间，只需要控制光控制模块在不同的时刻具有不同状态的光信息，显示单元在不同的时刻显示不同的具有像差的图像，而不需要显示单元在同一时刻显示多幅具有连续视差的图像，进而使得进入观看者左右眼的图像保持了其原始的分辨率，对显示装置的分辨率没有任何削弱。
另外，该显示装置由于具有上述的3D控制单元，使得其可以实现双向观看。
该显示装置中，当不需要进行3D显示时，只要控制所有液晶网格保持透光状态即可，完全不影响该显示装置的2D文字内容显示效果。使得观看者看到的2D文字内容清晰，不会出现看起来线条断裂，字迹模糊的情况。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种3D控制单元，其特征在于，所述3D控制单元包括：
光控制模块(1)，所述光控制模块(1)包括多个液晶网格(11)，各所述液晶网格(11)的形状与尺寸均相同，且各所述液晶网格(11)具有遮光状态与透光状态，
双向3D膜(2)，所述双向3D膜(2)设置在所述光控制模块(1)表面上，且所述双向3D膜(2)包括：
透明基材层(10)，具有相对的第一光学面和第二光学面；以及
第一结构层(20)，设置于所述第一光学面上，所述第一结构层(20)包括与所述第一光学面相接触的第一微结构层(21)，所述第一微结构层(21)的远离所述第一光学面的表面包括多个平行排列的第一微结构(211)；以及
第二结构层(30)，设置于所述第二光学面上，所述第二结构层(30)包括与所述第二光学面相接触的第二微结构层(31)，所述第二微结构层(31)的远离所述第二光学面的表面包括多个平行排列的多个第二微结构(311)，多个所述第二微结构(311)的排列方向与多个所述第一微结构(211)的排列方向垂直。
2.根据权利要求1所述的3D控制单元，其特征在于，所述光控制模块(1)包括与所述液晶网格(11)一一对应的液晶驱动电路，所述液晶驱动电路用于驱动对应的各所述液晶网格(11)，以使各所述液晶网格(11)处于遮光状态或者透光状态。
3.根据权利要求1所述的3D控制单元，其特征在于，所述液晶网格(11)为矩形液晶网格，所述矩形液晶网格的面积为S，且0.0004mm2≤S≤0.25mm2。
4.根据权利要求3所述的3D控制单元，其特征在于，所述矩形液晶网格的长宽比R，且1≤R≤5。
5.根据权利要求1所述的3D控制单元，其特征在于，所述第一微结构(211)包括弧面或多个平面；所述第二微结构(311)包括弧面或多个平面。
6.根据权利要求5所述的3D控制单元，其特征在于，所述第一微结构(211)或所述第二微结构(311)包括N个平面，其中，2≤N≤30；优选所述第一微结构(211)或所述第二微结构(311)包括N个平面及N-1个光滑曲面，且任意相邻两个所述平面之间设置有一个所述光滑曲面。
7.根据权利要求1所述的3D控制单元，其特征在于，所述第一结构层(20)还包括第一填充层(22)，所述第一填充层(22)设置在所述第一微结构层(21)的远离所述透明基材层(10)的表面上，且所述第一填充层(22)的远离所述第一微结构层(21)的表面平整，所述第一微结构层(21)与所述第一填充层(22)的折射率不同；
优选地，所述第二结构层(30)还包括第二填充层(32)，所述第二填充层(32)设置在所述第二微结构层(31)的远离所述透明基材层(10)的表面上，且所述第二填充层(32)的远离所述第二微结构层(31)的表面平整，所述第二微结构层(31)与所述第二填充层(32)的折射率不同。
8.根据权利要求7所述的3D控制单元，其特征在于，所述第一微结构层(21)的折射率与所述第一填充层(22)的折射率中较大的为n1，且1.5≤n1≤1.7；优选所述第一微结构层(21)的折射率与所述第一填充层(22)的折射率中较小的为n2，且1.3≤n2≤1.55；进一步优选0.1≤n1-n2≤0.4。
9.根据权利要求7所述的3D控制单元，其特征在于，所述第二微结构层(31)的折射率与所述第二填充层(32)的折射率中较大的为n3，且1.5≤n3≤1.7；优选所述第二微结构层(31)的折射率与所述第二填充层(32)的折射率中较小的为n4，且1.3≤n4≤1.55；进一步优选，0.1≤n3-n4≤0.4。
10.一种3D显示装置，包括：
背光单元(01)；
3D控制单元(02)，设置在所述背光单元(01)的表面上；以及
显示单元(03)，设置在所述3D控制单元(02)的远离所述背光单元(01)的一侧，其特征在于，所述3D控制单元(02)为权利要求1至9中任一项的所述3D控制单元(02)，所述3D控制单元(02)中的光控制模块(1)设置在所述背光单元(01)与所述显示单元(03)之间，所述3D控制单元(02)中的双向3D膜(2)设置在所述光控制模块(1)与所述显示单元(03)之间。
11.根据权利要求10所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置还包括时序控制单元，所述时序控制单元用于对所述显示单元(03)与所述光控制模块(1)进行同步控制。
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