CN108445691A - 一种光栅片及3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光栅片及3D显示装置，通过在光栅片的光栅单元中设置透明的电子墨水，使所述电子墨水在变换的电场作用下，朝不同的方向进行聚集，进而交替形成向不同方向倾斜的液面，其起到近似于柱镜光栅的作用，使透过所述电子墨水的光线交替向相对方向折射，由此使同个像素单元产生的显示光可分别入射到用户的左眼和右眼，实现3D显示，使得单个像素单元可被时分共用。在相同条件下，通过所述光栅片形成的3D图像的分辨率可达到2D图像的分辨率的同等水平，即为常规3D显示装置所显示的3D图像的分辨率的两倍，从而提高了用户的观感体验。

Description

一种光栅片及3D显示装置
技术领域
本发明涉及三维显示技术领域，尤其是一种光栅片及3D显示装置。
背景技术
现有的3D(三维)显示技术的主要原理是使呈现同一画面的不同光线分别进入用户的左眼和右眼，左眼和右眼获得的光线形成的两幅图像经过人的大脑分析并重叠，从而使用户感知到图像画面的层次感，产生立体感。
3D显示技术中，裸眼3D技术目前获得了广泛的研究。其中，通过棱镜光栅来实现裸眼3D效果是一种重要的技术。图1是现有技术中应用棱镜光栅的常规3D显示装置的示例性图示，其一般包括显示面板80和规律排布在显示面板80上的棱镜光栅9，显示面板80显示的画面产生光线入射到棱镜光栅9，棱镜光栅9调制入射的光线，射出分别偏向左侧和右侧的光线，为用户的左眼和右眼接收，实现3D显示。但是，在这类方案中，由于为呈现同一画面上的同一位置点，左右眼中分别接收的光线需要分别由显示面板80的两个像素单元810产生，因此在相同条件下，用户接收到的3D图像的分辨率仅具有2D图像的分辨率的一半，影响了3D图像的清晰度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光栅片及3D显示装置，来解决上述问题。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
本发明首先提供了一种光栅片，包括多个光栅单元，所述光栅单元包括容置腔、第一电极和第二电极，所述容置腔中容纳有透明的电子墨水，所述第一电极和第二电极分别设置于所述容置腔的中轴线的两侧，所述第一电极和第二电极用于形成电场方向交替变换的电场，所述电场驱动所述电子墨水在所述容置腔中朝向不同的方向聚集，以控制从所述电子墨水透过的光线的折射方向。
优选地，所述光栅单元还包括绝缘层、封装层和具有开口部的腔体限定层，所述腔体限定层设置于所述绝缘层上，所述封装层覆设于所述腔体限定层上，所述绝缘层、腔体限定层和封装层将所述开口部包围形成所述容置腔。
优选地，所述第一电极和第二电极设置于所述绝缘层中。
优选地，所述腔体限定层和所述封装层一体成型。
优选地，所述开口部的侧壁与所述绝缘层之间的夹角小于90°。
优选地，所述电子墨水的体积占所述容置腔的容积之比为30％～80％。
优选地，所述光栅片还包括控制单元，所述控制单元用于向所述第一电极和第二电极施加电压，以在所述第一电极和第二电极之间形成所述电场。
本发明还提供了一种3D显示装置，包括显示面板和如上所述的光栅片，所述光栅片设置于所述显示面板上，所述显示面板包括多个像素单元，所述光栅片的光栅单元一一对应地设置于所述显示面板的像素单元上，所述光栅单元对从所述像素单元发射出的显示光进行折射。
优选地，在所述显示面板显示一帧图像的时间内，所述电场的电场方向变换的次数为1次以上。
优选地，在所述显示面板显示一帧图像的时间内，所述电场维持在每个电场方向上的时间相等。
本发明还提供了一种3D显示装置，包括显示面板和如上所述的光栅片，所述光栅片设置于所述显示面板上，所述显示面板包括多个像素单元，所述光栅单元一一对应地设置于所述像素单元上。
本发明提供的一种光栅片和3D显示装置，通过在光栅片的光栅单元中设置透明的电子墨水，电子墨水在变换的电场作用下，交替地形成倾向不同侧的液面，其起到近似于柱镜光栅的作用，使透过所述电子墨水的光线交替向相对方向折射，由此使同个像素单元产生的显示光可分别入射到用户的左眼和右眼，实现3D显示，使光栅片应用的2D显示装置中的像素单元或所述3D显示装置中的像素单元可被时分共用。在相同条件下，通过所述光栅片形成的3D图像的分辨率可达到2D显示装置所显示的2D图像的分辨率的同等水平，即为常规3D显示装置所显示的3D图像的分辨率的两倍，提高了用户的观感体验。
附图说明
图1是现有技术中的常规3D显示装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的光栅片的结构示意图；
图3是所述光栅片中的光栅单元的结构示意图；
图4是所述光栅片在电场方向为从第一电极朝向第二电极时折射光线的示意图；
图5是所述光栅片在电场方向为从第二电极朝向第一电极时折射光线的示意图；
图6是本发明实施例提供的3D显示装置的结构示意图；
图7是所述3D显示装置在电场方向为从第一电极朝向第二电极时折射光线的示意图；
图8是所述3D显示装置在电场方向为从第二电极朝向第一电极时折射光线的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了关系不大的其他细节。
参阅图2-图5所示，本实施例提供了一种光栅片100，所述光栅片100包括多个光栅单元10。所述光栅单元10包括容置腔1、第一电极21和第二电极22。
其中，所述容置腔1中容纳有透明的电子墨水3，所述第一电极21和第二电极22分别设置于所述容置腔1的中轴线L1的两侧，所述第一电极21和第二电极22用于形成电场方向交替变换的电场E1，所述电场E1驱动所述电子墨水3在所述容置腔1中朝向不同的方向聚集，以控制从所述电子墨水3透过的光线的折射方向。
所述光栅片100可作为一种用于使2D显示装置产生裸眼3D效果的独立光学膜片使用，其具体的工作过程为：通过将所述光栅片100设置于外部的2D显示装置的显示屏上，使2D显示装置中的像素单元与所述光栅单元10的位置一一对应。其中，所述电场E1的电场方向交替地变换为从第一电极21朝向第二电极22的第一方向或从第二电极22朝向第一电极21的第二方向，使得各个光栅单元10中的电子墨水3将在电场E1的作用下，交替地朝向第一电极21或第二电极22进行聚集，带电的电子墨水3在电场的作用下形成倾向于第一电极21或第二电极22的液面，其起到近似于柱镜光栅的作用。由此，每个像素单元发出的显示光透过对应的光栅单元10中的电子墨水3，从电子墨水3的液面出射时发生折射，显示光的光线随着电场方向的变换而朝向中轴线L1的左侧或右侧进行偏转，进而分别进入用户的左眼或右眼，实现3D显示。通过所述光栅单元10的作用，单个像素单元的光线可分别进入用户的左眼和右眼，实现了像素单元的时分共用，使得在相同条件下，通过所述光栅片100形成的3D图像的分辨率可达到2D显示装置所显示的2D图像的分辨率的同等水平，即为常规3D显示装置所显示的3D图像的分辨率的两倍。
所述光栅片100中，电子墨水3为带电的透明液体，可带正电亦可带负电。本实施例中，以电子墨水3带负电为例，如图4所示，当所述第一电极21和第二电极22之间的电场E1的方向为第一方向时，所述电子墨水3向第一电极21聚集，所述电子墨水3的液面倾向于所述容置腔1的中轴线L1的右侧，从所述光栅片100的底部入射的光线被折射朝向中轴线L1的左侧偏转，进入到用户的右眼中；如图5所示，当所述电场E1的电场方向为第二方向时，所述电子墨水3向第二电极22聚集，所述电子墨水3的液面倾向于中轴线L1的左侧，从所述光栅片100的底部入射的光线被折射朝向中轴线L1的右侧偏转，进入到用户的左眼中。
具体地，所述光栅单元10还包括绝缘层4、封装层6和具有开口部50的腔体限定层5。所述腔体限定层5设置于所述绝缘层4上，所述封装层6覆设于所述腔体限定层5上，所述绝缘层4、腔体限定层5和封装层6将所述开口部50包围形成所述容置腔1。由于所述光栅片100可作为一种用于使2D显示装置产生裸眼3D效果的独立光学膜片使用，光栅单元10与常规2D显示装置中的像素单元的位置匹配，多个所述光栅单元10相互连接并呈阵列排布。
在本实施例中，所述第一电极21和第二电极22设置于所述绝缘层4中。当然，所述第一电极21和第二电极22的位置不限于此，只要可形成使所述电子墨水3发生移动的电场E1，所述第一电极21和第二电极22可设置于所述腔体限定层5内等位置。
本实施例中，所述绝缘层4由透明的绝缘材料制成，所述腔体限定层5和所述封装层6可以是采用不同的透明材料制成的。而作为所述光栅单元10的一种实施方式，示例性地，所述腔体限定层5和所述封装层6也可以是一体成型的，例如采用透明的有机膜材一体成型。近似于所述腔体限定层5沿其底部被镂空形成开口部50，所述绝缘层4封闭所述腔体限定层5形成的开口部50，封闭的空间形成所述容置腔1。
在本实施例中，所述开口部50的侧壁与所述绝缘层4之间的夹角小于90°，使所述电子墨水3的液面更容易发生倾斜。
要使各个容置腔1内的电子墨水3可在电场E1的作用下移动，以形成倾斜的液面，电子墨水3不可填满所述容置腔1，需为电子墨水3的移动预留容置腔1中适当的空间。故所述电子墨水3的体积应小于所述容置腔1的体积，而所述电子墨水3与容置腔1的体积比应根据实际需要进行设定。优选地，为了使进入所述容置腔1内的光线均可透过所述电子墨水3且使所述电子墨水3可相对容易地在电场E1作用下移动，所述电子墨水3的体积占所述容置腔1的容积之比为30％～80％。
示例性地，所述光栅片100还包括控制单元7，所述控制单元7用于向所述第一电极21和第二电极22施加电压，以在所述第一电极21和第二电极22之间形成所述电场E1。在本实施例中，只要满足所述第一电极21和第二电极22之间能形成方向交替变换的电场E1即可，可如上所述通过控制单元7在所述电极21和第二电极22上施加不同的电压完成，也可通过将所述第一电极21和第二电极22各自设置于不同的电路中，所述控制单元7分别控制电路对第一电极21和第二电极22进行充放电，从而形成所述电场E1。
如图6-图8所示，本发明还提供了一种3D显示装置，包括显示面板800和如上所述的光栅片100。所述光栅片100设置于所述显示面板800上，所述显示面板800包括多个像素单元81，所述光栅片100的光栅单元10一一对应地设置于所述显示面板800的像素单元81上，所述光栅单元10对从所述像素单元81发射出的显示光进行折射，以使显示光进入人眼内并构成图像。
同理地，各个所述像素单元81产生的显示光透过对应的光栅单元10中的电子墨水3时，随着所述电场E1的电场方向的改变，发生偏转而分别进入用户的左眼和右眼，使各个所述像素单元81产生的显示光分别在左眼和右眼内构成图像，实现了3D显示，同样使得每个像素单元81可被时分共用，在相同条件下，本实施例提供的所述3D显示装置形成的3D图像的分辨率可达到2D显示装置所显示的2D图像的分辨率的同等水平，即为常规3D显示装置所显示的3D图像的分辨率的两倍。
要使用户的双眼接收到的图像形成3D图像，需要使用户的左右眼分别接收到对应同一画面的图像，因此，进一步地，在所述显示面板800显示一帧图像的时间内，所述电场E1的电场方向变换的次数为1次以上。保证在每帧图像内，所述电场E1的电场方向发生变换，即确保了各个所述像素单元81产生的显示光有经过偏转分别进入了用户的左眼和右眼，实现了该帧图像的3D显示。当然，在所述光栅片100作为独立的光学膜片应用于2D显示装置上时，也要保证在2D显示装置的每帧图像的时间内，所述电场E1的电场方向变换的次数为1次以上。
示例性地，在所述显示面板800显示一帧图像的时间内，所述电场E1维持在每个电场方向上的时间相等。
综上所述，本发明实施例提供的一种光栅片100和3D显示装置，通过在光栅片100的光栅单元10中设置透明的电子墨水3，电子墨水3在变换的电场作用下，交替地形成倾向不同侧的液面，其起到近似于柱镜光栅的作用，使透过所述电子墨水3的光线交替向相对方向折射，由此实现光栅片100应用的2D显示装置中的像素单元或所述3D显示装置中的像素单元81的时分共用。在相同条件下，通过所述光栅片100形成的3D图像的分辨率可达到2D显示装置所显示的2D图像的分辨率的同等水平，即为常规3D显示装置所显示的3D图像的分辨率的两倍，提高了用户的观感体验。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光栅片，包括多个光栅单元(10)，其特征在于，所述光栅单元(10)包括容置腔(1)、第一电极(21)和第二电极(22)，所述容置腔(1)中容纳有透明的电子墨水(3)，所述第一电极(21)和第二电极(22)分别设置于所述容置腔(1)的中轴线(L1)的两侧，所述第一电极(21)和第二电极(22)用于形成电场方向交替变换的电场(E1)，所述电场(E1)驱动所述电子墨水(3)在所述容置腔(1)中朝向不同的方向聚集，以控制从所述电子墨水(3)透过的光线的折射方向。
2.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于，所述光栅单元(10)包括绝缘层(4)、封装层(6)和具有开口部(50)的腔体限定层(5)，所述腔体限定层(5)设置于所述绝缘层(4)上，所述封装层(6)覆设于所述腔体限定层(5)上，所述绝缘层(4)、腔体限定层(5)和封装层(6)将所述开口部(50)包围形成所述容置腔(1)。
3.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，所述第一电极(21)和第二电极(22)设置于所述绝缘层(4)中。
4.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，所述腔体限定层(5)和所述封装层(6)一体成型。
5.根据权利要求2所述的光栅片，其特征在于，所述开口部(50)的侧壁与所述绝缘层(4)之间的夹角小于90°。
6.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于，所述电子墨水(3)的体积占所述容置腔(1)的容积之比为30％～80％。
7.根据权利要求1所述的光栅片，其特征在于，所述光栅片(100)还包括控制单元(7)，所述控制单元(7)用于向所述第一电极(21)和第二电极(22)施加电压，以在所述第一电极(21)和第二电极(22)之间形成所述电场(E1)。
8.一种3D显示装置，其特征在于，包括显示面板(800)和如权利要求1-7任一所述的光栅片(100)，所述光栅片(100)设置于所述显示面板(800)上，所述显示面板(800)包括多个像素单元(81)，所述光栅片(100)的光栅单元(10)一一对应地设置于所述显示面板(800)的像素单元(81)上，所述光栅单元(10)对从所述像素单元(81)发射出的显示光进行折射。
9.根据权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，在所述显示面板(800)显示一帧图像的时间内，所述电场(E1)的电场方向变换的次数为1次以上。
10.根据权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，在所述显示面板(800)显示一帧图像的时间内，所述电场(E1)维持在每个电场方向上的时间相等。
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