CN106483667B - 立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体显示装置，包括显示面板及分光器件，显示面板包括显示区域和设置于显示区域边缘处的黑矩阵，显示面板包括阵列排布的显示单元，分光器件包括阵列排布的分光单元，分光单元的延伸方向与显示单元的水平排列方向形成夹角，当立体显示装置用于立体显示时，靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光与黑矩阵的出光经过分光器件的边缘处发生折射形成明暗相间的条纹，立体显示装置还包括光处理结构，光处理结构与黑矩阵相对设置，且未遮挡显示区域。本发明立体显示装置，在光处理结构的作用下，使处于显示区域的边缘范围的光线经过液晶透镜透出后形成的显示边界为光滑界线，从而弱化现有技术的立体显示装置所产生的锯齿现象。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，尤其是指立体显示装置。

背景技术

随着科学技术的进步，立体显示技术在现实生活中使用越来越普遍。由于裸眼立体技术不需要使用立体眼镜即能够观看到立体效果，具有更佳的推广及应用前景，成为众多立体显示器生产厂商的研究重点。

图1为现有的立体显示装置工作原理示意图。液晶透镜91设置于显示面板90的出光侧，当立体显示装置显示立体图像时，对液晶透镜91施加驱动电压，在驱动电压的作用下，液晶透镜91中液晶分子的偏转形成为阵列排布的液晶透镜单元910，当显示面板90的光线经过液晶透镜单元910发生折射，显示面板90显示的左眼图像经液晶透镜单元910折射后进入到观看者的左眼，显示面板90显示的右眼图像经液晶透镜单元910折射后进入到观看者的右眼，观看者接收左眼图像和右眼图像在大脑中形成立体影像。

然而现有的立体显示装置，在显示时，阵列排布的显示单元与液晶透镜单元910会发生干涉，出现摩尔纹。为消除摩尔纹，通常设置液晶透镜单元910的排布方向与显示单元的水平阵列方向形成夹角。如图2所示，显示面板90包括黑矩阵92和显示区域93，黑矩阵92的出光和显示区域93的出光经过液晶透镜单元910发生折射形成明暗相间的条纹；结合图2再参阅图3、图4，由于液晶透镜单元910的延伸方向与显示单元的水平排布方向存在夹角，液晶透镜91的边缘同时覆盖黑矩阵92和显示区域93，液晶透镜91的边缘被黑矩阵92与显示区域93的边界划分为第一折射区921和第二折射区931，第一折射区921和第二折射区931的截面形状为三角形，显示面板90的出光经过第一折射区921和第二折射区931时发生折射，形成明暗相间的锯齿形条纹，如图5所示，影响观看的立体效果。

发明内容

本发明技术方案的目的是提供立体显示装置，用于弱化立体显示装置在立体显示时，在液晶透镜边缘处出现的明暗相间的条纹。

本发明提供立体显示装置，包括显示面板及设置于所述显示面板出光侧的分光器件，所述显示面板包括显示区域和设置于所述显示区域边缘处的黑矩阵，所述显示面板包括阵列排布的显示单元，所述分光器件包括阵列排布的分光单元，所述分光单元的延伸方向与所述显示单元的水平排列方向形成夹角，当立体显示装置用于立体显示时，靠近所述黑矩阵一侧的所述显示单元的出光与所述黑矩阵的出光经过所述分光器件的边缘处发生折射形成明暗相间的条纹，所述立体显示装置还包括光处理结构，所述光处理结构与所述黑矩阵相对设置，且未遮挡所述显示区域，所述光处理结构用于对靠近所述黑矩阵一侧的所述显示单元的出光和所述黑矩阵的出光进行处理。

进一步地，所述光处理结构包括涂层，所述涂层与所述黑矩阵相对设置，所述涂层的宽度大于或等于所述黑矩阵的宽度，所述涂层用于降低所述黑矩阵与所述显示面板的显示区域的色调差值。

优选地，所述涂层为浅色或白色的树脂、油墨、氧化硅、氮化硅。

进一步地，所述涂层设置于所述液晶透镜的边缘处，所述涂层的宽度大于所述黑矩阵的宽度。

或者，进一步地，所述显示面板包括彩膜基板和背光模组，所述彩膜基板设置于所述背光模组的出光侧，所述涂层设置于所述彩膜基板的边缘处。

具体地，所述涂层设置于所述彩膜基板远离所述背光模组的一侧，所述涂层的宽度大于所述黑矩阵的宽度。

或者，具体地，所述涂层设置于所述彩膜基板靠近所述背光模组的一侧，所述涂层的宽度大于或等于所述黑矩阵的宽度。

进一步地，所述涂层的截面形状为矩形，所述涂层的中心线与所述黑矩阵的中心线在一条直线上。

优选地，所述涂层的宽度为0.1mm～0.6mm。

进一步地，所述分光器件为液晶透镜，所述液晶透镜包括驱动电极层和公共电极层，所述光处理结构包括电极叠加层，所述电极叠加层设置于所述驱动电极层的边缘处或所述公共电极层的边缘处，当所述立体显示装置用于立体显示时，所述立体显示装置同时对所述驱动电极层、所述公共电极层以及所述电极叠加层施加不同的驱动电压，所述液晶透镜边缘处的液晶分子的偏转角度在预设范围内。

优选地，所述电极叠加层的宽度为0.1mm～0.6mm。

进一步地，所述光处理结构包括灰度处理模块，当所述立体显示装置用于立体显示时，所述灰度处理模块调节位于所述显示面板边缘处的所述显示单元的像素值以使所述显示面板与所述黑矩阵相邻区域形成灰度渐变区域。

进一步地，所述灰度处理模块对所述显示单元的像素值按照公式一进行处理：

公式一：p'＝Qp

其中，p表示位于所述灰度渐变区域且靠近所述显示区域的所述显示单元的像素值，p’表示为经所述灰度处理模块处理后所述显示单元的像素值，Q表示渐变函数。

本发明具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：

通过设置光处理结构，对靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光和黑矩阵的出光进行处理，靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光和黑矩阵的出光经过液晶透镜的边缘处发生折射，不会形成明暗相间的条纹，消除明暗相间的条纹对立体显示的影响。

附图说明

图1表示现有的液晶透镜立体显示装置工作原理示意图；

图2表示黑矩阵区域与显示区域交界位置处的光线经过液晶透镜单元后的状态示意图；

图3表示现有技术的立体显示装置中，显示面板与液晶透镜排布的立体结构示意图；

图4表示现有技术的立体显示装置中，显示面板与液晶透镜排布的平面结构示意图；

图5表示现有技术的立体显示装置的边缘形成明暗相间的条纹的效果示意图；

图6表示本发明第一实施例所述立体显示装置的剖面结构示意图；

图7表示本发明第二实施例所述立体显示装置的剖面结构示意图；

图8表示本发明第三实施例所述立体显示装置的剖面结构示意图；

图9表示本发明第四实施例所述立体显示装置的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明技术方案的目的是提供立体显示装置，包括显示面板及设置于显示面板出光侧的分光器件，显示面板包括显示区域和设置于显示区域边缘处的黑矩阵，显示面板包括阵列排布的显示单元，分光器件包括阵列排布的分光单元，分光单元的延伸方向与显示单元的水平排列方向形成夹角，靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光与黑矩阵的出光经过分光器件的边缘处时发生折射形成明暗相间的条纹，立体显示装置还包括光处理结构，所述光处理结构与所述黑矩阵相对设置，且未遮挡显示区域，确保显示区域的正常显示，光处理结构用于对靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光和黑矩阵的出光进行处理，以弱化明暗相间的条纹。

上述结构的立体显示装置，由于黑矩阵的出光与靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光的色调差异较大，经过分光器件发生折射而形成明暗相间的条纹，优选地，形成锯齿形条纹，通过设置光处理结构，对靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光与黑矩阵的出光进行处理，降低黑矩阵的出光与靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光的色调差值，进而弱化明暗相间的条纹，消除明暗相间的条纹对立体显示效果的影响。

具体地，光处理结构可以设置于分光器件的边缘处，也可以设置于显示面板的边缘处，对靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光与黑矩阵的出光进行处理，在光处理结构的作用下，弱化黑矩阵的出光与靠近黑矩阵一侧的显示单元出光的由于色调差异较大而在分光器件的边缘处形成的明暗相见的条纹。

立体显示装置包括彩膜基板和背光模组，彩膜基板设置于背光模组的出光侧，彩膜基板设有显示区域和黑矩阵，为防止显示区域的边缘漏光，黑矩阵设置于彩膜基板的边缘处，背光模组发出的绝大部分光线经过显示区域显示图像，同时，背光模组发出的部分光线透过黑矩阵，经黑矩阵发出的第一光线的色调值较低，经显示区域发出的第二光线的色调值较高，第一光线的色调值与第二光线的色调值存在较大差值，第一光线、第二光线经过分光器件，并在分光器件的边缘处发生折射，进入观看者的眼中，形成明暗相间的条纹，黑矩阵与显示区域之间存在分界线，特别地，分光器件的边缘被黑矩阵与显示区域的边界划分为第一折射区和第二折射区，第一折射区和第二折射区的截面形状为三角形，黑矩阵的出光经过第一折射区发生折射，显示区域的出光经过第二折射区时发生折射，形成明暗相间的锯齿形条纹。

经黑矩阵发出的第一光线的色调值较低，经显示区域发出的第二光线的色调值较高，由于第一光线的色调值与第二光线的色调值存在较大差值，因此，第一光线、第二光线经过分光器件发生折射，产生明暗相间的条纹，设置的光处理结构可以对靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光与黑矩阵的出光进行处理，降低第一光线与第二光线的色调差值，从而弱化明暗相间的条纹对立体显示的影响。

根据上述原理，所述光处理结构包括涂层，涂层与黑矩阵相对设置，涂层的宽度大于或等于黑矩阵的宽度，所述涂层用于降低所述黑矩阵与所述显示面板的显示区域的色调差值。

具体地，上述涂层为白色或者浅色的树脂，油墨，氧化硅、氮化硅。

进一步地，光处理结构可以设置在分光器件的边缘处，并遮挡遮光区域；还可以设置在显示面板的边缘处，与黑矩阵相对设置。

当立体显示装置用于立体显示时，显示面板的出光经过分光器件发生折射进入观看者的眼中，在本实施例中，分光器件可以优选是柱透镜光栅或液晶透镜，但并不仅限于此。

以下以液晶透镜为例对具有上述结构的光处理结构的所述立体显示装置进行详细描述，当然对于其他具有光线折射作用的分光器件实现原理大体相同，在此不再一一赘述。

实施例一

参阅图6，本实施例提供的立体显示装置包括显示面板10和液晶透镜20，液晶透镜20设置于显示面板10的出光侧。具体地，其中显示面板10包括彩膜基板11和背光模组12，彩膜基板11设置于背光模组12的出光侧，其中彩膜基板11的显示区域111设置有多个显示单元(图中未示出)，用于实现彩色图像显示，显示单元按照水平方向和竖直方向呈矩阵排布。为避免出现漏光，彩膜基板11的边缘处形成有黑矩阵区域112。

如图6所示，本发明第一实施例中，黑矩阵112设置于彩膜基板11上，涂层30可以设置于彩膜基板11的边缘处，并与黑矩阵112相对设置，涂层30的宽度大于或等于黑矩阵112的宽度，通过设置涂层30，遮挡黑矩阵112的出光，即黑矩阵112的出光经过涂层30再进入液晶透镜20中发生折射，特别地，涂层30未遮挡显示区域111，确保显示区域111的正常显示图像，设置的涂层30可以降低黑矩阵112与显示区域111的色调差值，背光模组12发出的光线经过黑矩阵112与显示区域111不会出现明暗相间的条形，从而弱化明暗相间的条纹对立体显示的影响。

另外，第一实施例中，涂层30为浅色或白色的树脂、油墨、氧化硅、氮化硅，通过丝网印刷，凸版印刷或者高低温溅镀，将涂层30设置于彩膜基板11远离背光模组12的一侧，涂层30的宽度大于黑矩阵112的宽度，根据光线沿直线传播的光学原理，涂层30设置于黑矩阵112的出光侧，以确保涂层30可以完全遮挡黑矩阵112的出光，以消除黑矩阵112出光与显示单元出光形成的明暗相间的条纹。由于涂层30为白色或浅色，背光模组12发出的光线经过黑矩阵112再经过涂层30，提高光线的色调值，接近于显示区域111出光的色调值，因此，显示面板10的出光进入液晶透镜20中，发生折射，也不会出现明暗条纹，消除现有技术中的明暗条纹对立体显示效果的影响，提升观看舒适度。

在本实施例中，为便于设计，涂层30的截面形状为矩形，且涂层30的中心线与黑矩阵112的中心线在一条直线上，即涂层30完全覆盖黑矩阵112，且未遮挡显示区域111的正常出光，确保显示区域111正常显示图像，同时，降低黑矩阵112出光与显示区域111出光的色调差值，经液晶透镜20的折射也不会产生明暗条纹，提升立体显示效果。较佳地，涂层30的宽度为0.1至0.6mm。

为进一步消除立体显示装置在立体显示时，在液晶透镜20的边缘出现的明暗相间的条纹，本实施例提供的光处理结构还包括灰度处理模块(图中未示出)，当立体显示装置用于立体显示时，灰度处理模块调节位于显示面板10边缘处的显示单元的像素值以使靠近黑矩阵112的显示区域111与黑矩阵112形成灰度渐变区域。具体地，也即使显示区域111的边缘处设置的显示单元的颜色深度由边缘向内部依次逐渐降低，这样使得黑矩阵区域112对应像素和相邻的显示区域的RGB像素的光线经过液晶透镜20折射后，在两区域相交界范围的色彩基本没有差异，当观看者观看图像时，依次灰度渐变的色彩就不会形成锯齿条纹现象影响视觉效果。

具体地，灰度处理模块对显示单元的像素值按照如下公式进行处理：

p'＝Qp

其中p表示位于所述灰度渐变区域且靠近所述显示区域的所述显示单元的像素值，p’表示为经所述灰度处理模块处理后所述显示单元的像素值，Q表示渐变函数。

具体地，渐变函数Q可以是线性的，如Q＝(N-x)/N，其中，N表示光处理结构115部分的宽度，具体其宽度可以根据黑矩阵区域112的像素宽度决定，如本实施实例中可以选择N等于7；x表示像素p’距离像素p之间的距离。

另一方面，渐变函数Q也可以是非线性的，如利用高斯函数某一单调区域将p’的值从p的值映射到0，其中0值像素与黑矩阵112相邻。

本实施例提供的立体显示装置，通过对与黑矩阵112相邻的显示单元的颜色通过图形图像算法进行改进，使黑矩阵112对应像素和相邻的显示区域111的RGB像素经过液晶透镜20折射后，在两区域相交界范围的色彩基本没有差异，能够达到消除现有技术立体显示装置在显示区域的边缘形成明暗相间的条纹。

实施例二

参阅图7，本发明第二实施例提供的立体显示装置与第一实施例大体相同，立体显示装置包括显示面板10a和液晶透镜20a，显示面板10a包括彩膜基板11a和背光模组12a，彩膜基板11a上设有显示区域111a和黑矩阵112a，不同之处在于：涂层30a设置于彩膜基板11a靠近背光模组12a的一侧，即涂层30a覆盖于黑矩阵112a上，为确保涂层30a完全遮挡黑矩阵112a，设置涂层30a的宽度大于或等于黑矩阵112a的宽度，以消除黑矩阵112出光与显示单元出光形成的明暗相间的条纹，且涂层30a不会遮挡显示区域111a的正常显示。涂层30a覆盖黑矩阵112a，且未遮挡显示区域111a，确保背光模组12a发出的光线不会经过黑矩阵112a，从而，消除当光线经过黑矩阵112a时会产生的明暗相间的条纹，提高立体显示效果。

实施例三

参阅图8，本发明第三实施例提供的立体显示装置与第一实施例大体相同，立体显示装置包括显示面板10b和液晶透镜20b，显示面板10b包括彩膜基板11b和背光模组12b，彩膜基板11b上设有显示区域111b和黑矩阵112b，不同之处在于：涂层30b设置于液晶透镜20b的边缘处，并与黑矩阵112b相对设置，为确保涂层30b完全遮挡黑矩阵112b，涂层30b的宽度大于黑矩阵112b的宽度，且涂层30b不会遮挡显示区域111b的正常显示,消除黑矩阵112出光与显示单元出光形成的明暗相间的条纹对立体显示的影响。涂层30b与黑矩阵112b相对设置，以使涂层30b遮挡黑矩阵112b的出光，消除立体显示装置在立体显示时在液晶透镜20b边缘处出现的明暗相间的条纹，但涂层30b并未遮挡显示区域111b的出光，确保显示区域111b的正常显示，背光模组12b发出的光线经过黑矩阵112b再经过涂层30b，提高光线的色调值，接近于显示区域111b出光的色调值，因此，显示面板10b的出光进入液晶透镜20b中，发生折射，也不会出现明暗条纹，消除现有技术中的明暗条纹对立体显示效果的影响，提升观看舒适度。

液晶透镜20b包括相对设置的第一基板201b和第二基板202b，涂层30b可以设置在第一基板201b靠近第二基板202b的一侧，和/或者，涂层30b可以设置在第二基板202b靠近第一基板201b的一侧，和/或者，涂层30b可以设置在第二基板202b远离第一基板201b的一侧。本实施例中的涂层30b的位置任意，便于实施。

实施例四

如图9所示，本发明实施例提供的立体显示装置与实施例一提供的立体显示装置结构大体相同，立体显示装置包括显示面板10c和液晶透镜20c，显示面板10c包括彩膜基板11c和背光模组12c，彩膜基板11c上设有显示区域111c和黑矩阵112c，液晶透镜20包括第一基板201c和第二基板202c，第一基板201c上设有驱动电极层210c，第二基板202c上设有公共电极层220c，不同之处在于：光处理结构包括电极叠加层40c，电极叠加层40c设置于驱动电极层210c的边缘处或公共电极层220c的边缘处，当所述立体显示装置用于立体显示时，立体显示装置同时对驱动电极层210c、公共电极层220c以及电极叠加层40c施加不同的驱动电压，液晶透镜20c边缘处的液晶分子的偏转角度在预设范围内，本实施例中的预设范围是指，液晶分子的偏转角度小于预设值，光线经过液晶透镜20c边缘处不会发生折射。在本实施例中，立体显示装置在进行立体显示时，同时对液晶透镜20c中的驱动电极层210c、公共电极层220c以及电极叠加层40c施加相应的驱动电压，在驱动电压的作用下，液晶分子发生偏转形成液晶透镜单元，而电极叠加层40c产生的电场可以抵消或者屏蔽驱动电极层210c与公共电极层220c形成的驱动电场，使黑矩阵112c与靠近黑矩阵112c一侧的显示区域111c发出的光线通过液晶透镜几乎不会发生折射现象，进而消除立体显示装置在立体显示时，在液晶透镜20c的边缘处出现的明暗相间的条纹现象。

当然，为进一步消除立体显示装置在立体显示时，在液晶透镜20c的边缘处出现的明暗相间的条纹，还可以设置涂层30c，涂层30c的位置并未限定，涂层30c可以设置在第二基板202c靠近显示面板10c的一侧，或是设置在第二基板202c与公共电极层220c之间，或是设置在第一基板201c与驱动电极层210c之间，便于操作人员根据实际生产需求进行相应的选择。

本实施例提供的电极叠加层40c包括多个间隔设置的条形电极，设置于在驱动电极层上或公共电极层上设置OC绝缘层或者氮化硅或者氧化硅绝缘层，各条形电极设置于OC绝缘层或者氮化硅或者氧化硅绝缘层上。

上述实施例的立体显示装置，电极叠加层40c调节立体显示时显示区域的边缘范围的光线，使得在电极叠加层40c的作用下，处于显示区域的边缘范围的光线经过液晶透镜20c透出后形成的显示边界为光滑界线，从而弱化现有技术的立体显示装置所产生的锯齿现象。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.立体显示装置，包括显示面板及设置于所述显示面板出光侧的分光器件，所述显示面板包括显示区域和设置于所述显示区域边缘处的黑矩阵，所述显示面板包括阵列排布的显示单元，所述分光器件包括阵列排布的分光单元，所述分光单元的延伸方向与所述显示单元的水平排列方向形成夹角，当立体显示装置用于立体显示时，靠近所述黑矩阵一侧的所述显示单元的出光与所述黑矩阵的出光经过所述分光器件的边缘处发生折射形成明暗相间的条纹，其特征在于，所述立体显示装置还包括光处理结构，所述光处理结构与所述黑矩阵相对设置，且未遮挡所述显示区域，所述光处理结构用于对靠近所述黑矩阵一侧的所述显示单元的出光和所述黑矩阵的出光进行处理，降低黑矩阵的出光与靠近黑矩阵一侧的显示单元的出光的色调差值。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述光处理结构包括涂层，所述涂层与所述黑矩阵相对设置，所述涂层的宽度大于或等于所述黑矩阵的宽度，所述涂层用于降低所述黑矩阵与所述显示面板的显示区域的色调差值。

3.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层为浅色或白色的树脂、油墨、氧化硅、氮化硅。

4.如权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层设置于所述分光器件的边缘处，所述涂层的宽度大于所述黑矩阵的宽度。

5.如权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述显示面板包括彩膜基板和背光模组，所述彩膜基板设置于所述背光模组的出光侧，所述涂层设置于所述彩膜基板的边缘处。

6.如权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层设置于所述彩膜基板远离所述背光模组的一侧，所述涂层的宽度大于所述黑矩阵的宽度。

7.如权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层设置于所述彩膜基板靠近所述背光模组的一侧，所述涂层的宽度大于或等于所述黑矩阵的宽度。

8.如权利要求2至7中任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层的截面形状为矩形，所述涂层的中心线与所述黑矩阵的中心线在一条直线上。

9.如权利要求8所述的立体显示装置，其特征在于，所述涂层的宽度为0.1mm～0.6mm。

10.如权利要求1至7中任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述分光器件为液晶透镜，所述液晶透镜包括驱动电极层和公共电极层，所述光处理结构还包括电极叠加层，所述电极叠加层设置于所述驱动电极层的边缘处或所述公共电极层的边缘处，当所述立体显示装置用于立体显示时，所述立体显示装置同时对所述驱动电极层、所述公共电极层以及所述电极叠加层施加不同的驱动电压，所述液晶透镜边缘处的液晶分子的偏转角度在预设范围内。

11.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于，所述电极叠加层的宽度为0.1mm～0.6mm。

12.如权利要求1至6中任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述光处理结构包括灰度处理模块，当所述立体显示装置用于立体显示时，所述灰度处理模块调节位于所述显示面板边缘处的所述显示单元的像素值以使所述显示面板与所述黑矩阵相邻区域形成灰度渐变区域。

13.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，所述灰度处理模块对所述显示单元的像素值按照公式一进行处理：

公式一：p'＝Qp

其中，p表示位于所述灰度渐变区域且靠近所述显示区域的所述显示单元的像素值，p’表示为经所述灰度处理模块处理后所述显示单元的像素值，Q表示渐变函数。