CN114839791A - 柱镜单元交错的柱镜光栅、3d显示屏及柱镜光栅制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱镜单元交错的柱镜光栅，包括若干个柱镜光栅片，每一柱镜光栅片沿长度方向具有若干柱镜单元，所述柱镜单元的宽度方向与所述柱镜光栅片的长度方向对应，所述柱镜单元的长度方向与所述柱镜光栅片的厚度方向对应，若干所述柱镜光栅片沿所述厚度方向依次堆叠，并沿所述长度方向依次交错M分之N个柱镜单元宽度的距离，M为大于等于2的整数，N为大于等于1且小于M的整数。本发明还公开了对应的3D显示屏、柱镜光栅制作方法。与现有技术相比，本发明的柱镜光栅使得一个显示单元内的视点数目更多，且保持横向和纵向的分辨率损失的均衡度，显示效果好。

Description

柱镜单元交错的柱镜光栅、3D显示屏及柱镜光栅制作方法

技术领域

本发明涉及一种柱镜光栅和3D显示屏，尤其涉及一种柱镜单元交错的柱镜光栅和3D显示屏。

背景技术

参考中国专利CN 201310693259.4，在现有立体显示面板中，为了分辨率不损失在一个方向，将像素单元设置成倾斜的像素单元，光栅设置成其柱镜与与像素单元平行的柱镜光栅，从而使得制成的立体显示面板进行立体显示时，每个视差图在显示面板长度方向的分辨率和宽度方向的分辨率均减少，避免了在进行立体显示时，单眼分辨率仅损失一个方向。然而，这种显示面板虽然较之前的技术提高了显示效果，但是在纵向上，只能减少很少的幅度，在横向同样长度区域和纵向同样长度区域上分辨率损失差距极大，依然不能足够均衡立体显示屏在横向和纵向上的分辨率。

故，急需一种可解决上述问题的3D显示屏。

发明内容

本发明的目的是提供一种柱镜单元交错的柱镜光栅、3D显示屏，柱镜光栅无需降低横向单位距离的视点数目，可更大范围增加纵向单位区域内的视点分布，使得一个显示单元内的视点数目更多，且保持横向和纵向的分辨率损失的均衡度，显示效果好。

为了实现上述目的，本发明公开了一种柱镜单元交错的柱镜光栅，包括若干个柱镜光栅片，每一柱镜光栅片沿长度方向具有若干柱镜单元，所述柱镜单元的宽度方向与所述柱镜光栅片的长度方向对应，所述柱镜单元的长度方向与所述柱镜光栅片的厚度方向对应，若干所述柱镜光栅片沿所述厚度方向依次堆叠，并沿所述长度方向依次交错M分之N个柱镜单元宽度的距离，M为大于等于 2的整数，N为大于等于1且小于M的整数。

较佳地，所述柱镜单元的边沿与所述柱镜单元的宽度方向垂直并沿所述柱镜光栅片的厚度方向延伸，本发明柱镜光栅可以用于像素单元的边沿非倾斜的常规显示屏幕，适用性广。

本发明还公开了一种柱镜单元交错的柱镜光栅，所述柱镜光栅的具有柱镜的前侧面沿纵向被分为若干行柱镜光栅行，每一所述柱镜光栅行沿横向具有若干柱镜单元，每一柱镜单元的长度方向与所述纵向对应，所述柱镜单元的宽度方向与横向对应，所述柱镜光栅行沿横向依次交错M分之N个柱镜单元宽度的距离，M为大于等于2的整数，N为大于等于1且小于M的整数。

较佳地，所述柱镜单元的边沿沿所述纵向延伸。

本发明还公开了一种柱镜单元交错的3D显示屏，包括显示模块和设于所述显示模块前侧的柱镜光栅，所述显示模块具有若干个像素单元，所述柱镜光栅如上所述，所述柱镜单元的宽度与所述像素单元的横向对应且等于所述像素单元横向长度的M倍，所述柱镜单元的长度与所述像素单元的纵向对应且等于所述像素单元纵向长度的L倍，且所述柱镜单元的长度边沿和宽度边沿分别与所述像素单元的纵向边沿和横向边沿对齐设置，L大于等于1，且N与M为互质整数。

较佳地，M等于3，N等于1。M还可以为2、4、5等数目。

较佳地，L等于1。L还可以为2、3、4等数值。

较佳地，所述显示模块为液晶显示屏或LED显示屏。

具体地，所述显示模块为液晶显示屏，所述液晶显示屏的像素单元具有沿其横向并行设置且颜色不同的三个子像素。当然，三个子像素也可以呈品字形排列或其他排列，每一像素单元中的子像素也不限于三个。

较佳地，所述像素单元和所述柱镜光栅之间设有屏蔽单元，所述屏蔽单元形成若干个与所述像素单元一一对应的光源隔离腔，所述光源隔离腔分别环绕对应所述像素单元四周以屏蔽光。

具体地，所述像素单元和柱镜光栅之间还设置有光学单元，将对应所述像素单元发出的光调节为平行光或球面光并射入所述柱镜光栅。

本发明还公开了一种柱镜单元交错的柱镜光栅制作方法，用于生产如上所述的柱镜光栅，包括：提供一光学材料板；在所述光学材料板的上表面加工出若干柱镜以将基板加工成第一柱镜光栅，所述第一柱镜光栅中若干所述柱镜沿横向分布且每一所述柱镜的边沿沿纵向延伸；将所述第一柱镜光栅沿纵向分割成若干厚度相等的柱镜光栅片；将所述柱镜光栅片依次沿横向交错M分之N个柱镜单元宽度的距离后，沿纵向交错堆叠后，将堆叠后的柱镜光栅叠使用胶水固定于玻璃基板上以形成第二柱镜光栅；对所述第二柱镜光栅进行横向边沿和纵向边沿的余料切除以形成如上所述的柱镜光栅。

较佳地，M等于3，当然，M还可以为2、4、5等数目。

较佳地，N与M为互质整数。该方案使得每个像素单元与交错差度的视角一一对应，每个像素单元对应一个视差，一个像素单元宽度的M行对应一个完整的视差范围，柱镜光栅交错M行为一个循环。

与现有技术相比，本发明将柱镜光栅的柱镜沿纵向分隔呈若干个柱镜单元，并沿纵向依次交错设置，柱镜光栅交错Y行一个循环，在每一个柱镜单元可沿横向分出M个视差图的基础上，可同时在纵向M行柱镜光栅的M分之1个柱镜单元宽度的距离范围内分出M个视差图，使得纵向具有Y行柱镜单元横向具有一个柱镜单元的宽度的显示范围内，横向分辨率变为原来的M分之一，纵向分辨率变为原来的Y分之一，在一个柱镜单元宽且具有M行柱镜单元的显示区域内形成M＊Y个视角，不但可将分辨率损失更加均衡分担在横向和纵向两个方向，使得同样大小的显示区域视点数目更多，而且使得视点的分布线沿横向和纵向分布，符合人体观看习惯，显示效果好。另一方面，本发明不但可使得将柱镜光栅中柱镜单元的边沿设置于像素单元边沿处，防止柱镜光栅的边沿处产生光干扰，有效提高3D显示屏的显示效果，还可以避免屏幕四角处视角分布不均衡。

附图说明

图1是本发明柱镜光栅堆叠示意图。

图2是本发明柱镜光栅俯视图。

图3是本发明柱镜光栅立体图。

图4是本发明多层柱镜光栅层堆叠后的视角图。

图5是本发明第一实施例中柱镜单元交错的3D显示屏的结构图。

图6是本发明第二实施例中柱镜单元交错的3D显示屏的结构图。

图7是本发明一优选实施例中柱镜单元交错的3D显示屏的结构图。

图8a和图8b是本发明柱镜光栅的部分制作图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1至图3，本发明公开了一种柱镜单元12交错的柱镜光栅10，包括若干个柱镜光栅片11，每一柱镜光栅片11沿长度方向具有若干柱镜单元12，所述柱镜单元12的宽度方向与所述柱镜光栅片11的长度方向对应，所述柱镜单元12的长度方向与所述柱镜光栅片11的厚度方向对应，若干所述柱镜光栅片11沿所述厚度方向依次堆叠，并沿所述长度方向依次交错M分之N个柱镜单元12宽度的距离，以在所述柱镜光栅10的M分之N个柱镜单元12宽度的距离内沿所述厚度方向呈与一个柱镜的视角相等的X个视角(一个柱镜的完整视角)。其中，M＊1行柱镜光栅片为一个循环，使得M行柱镜光栅片在M分之1个柱镜单元12宽度的距离形成一个全视角，从而在厚度方向分辨率变为原来的M分之一。

本实施例中M等于3，1等于1。当然，M也可以为2、4等大于等于2的数值。X为一个柱镜单元形成的视角数。N为大于等于1且小于M的整数，，且N 与M为互质整数，本实施例中，N等于1，当然N也可以等于2。

参考图2，所述柱镜单元12的边沿与所述柱镜单元12的宽度方向垂直并沿所述柱镜光栅片11的厚度方向延伸，本发明柱镜光栅可以用于像素单元21的边沿非倾斜的常规显示屏幕，适用性广。

本实施例中，相邻柱镜光栅片11直接接触，从底部通过玻璃基板固定在一起后，若干个柱镜光栅片11通过两定位板从柱镜光栅的两相对侧向中间挤压定位。在另外的实施例中，每隔L行的像素单元之间设置有屏蔽条(屏蔽线)，以间隔相邻行的像素单元，相邻柱镜光栅片11可以直接接触，也可以通过胶水粘贴固定，该胶水为透明胶水。

本发明还公开了一种柱镜单元12交错的柱镜光栅制作方法，用于生产如上所述的柱镜光栅，包括：提供一光学材料板(图中未示)；在所述光学材料板的上表面加工出若干柱镜102以将基板加工成第一柱镜光栅101(如图8a所示)，所述第一柱镜光栅101中若干所述柱镜102沿横向分布且每一所述柱镜102的边沿沿纵向延伸；将所述第一柱镜光栅101沿纵向分割成若干厚度相等的柱镜光栅片11(如图8b)，柱镜光栅片11上沿其长度方向形成有若干柱镜单元12；将所述柱镜光栅片11依次沿横向交错M分之N个柱镜单元12宽度的距离后，沿纵向交错堆叠后(如图1所示)，将堆叠后的柱镜光栅叠使用胶水固定于玻璃基板上以形成第二柱镜光栅；对所述第二柱镜光栅进行横向边沿和纵向边沿的余料切除以形成柱镜光栅10(如图3所示)。本实施例中M等于3，1等于1。当然，M也可以为2、4等大于等于2的数值。N为大于等于1且小于M的整数。

当然，柱镜光栅也可以为由一块板一体式加工而成的柱镜光栅，例如切削加工，并不限于多个柱镜光栅片11堆叠。

较佳地，且N与M为互质整数。

本实施例中，多个柱镜光栅片11直接接触，从底部通过玻璃基板固定在一起后，再通过两定位板从柱镜光栅的两相对侧向中间挤压定位。在另外的实施例中，每隔L行的像素单元之间设置有屏蔽条(屏蔽线)，以间隔相邻行的像素单元，多个柱镜光栅片11可以直接接触，也可以通过胶水粘贴固定，该胶水为透明胶水。

参考图4，为本发明三个柱镜光栅片11依次堆叠后形成的视角示意图。本实施例中，每一个柱镜光栅片11的每一个柱镜单元12均具有子视角1、2、3、4、5、6、7、8、9，相邻柱镜光栅11依次交错三分之一个柱镜单元12宽度的距离，即，相邻柱镜光栅11交错三个子视角。在第一行柱镜光栅片11子视角1、 2、3对应的位置，第二行柱镜光栅片11的子视角对应4、5、6，第三行柱镜光栅片11的子视角对应7、8、9，使得一个柱镜光栅10中每一行中子视角1－9对应依次排布，每一列子视角1－9对应排布。

参考图3，本发明的柱镜光栅10的具有柱镜的前侧面沿纵向被分为若干行柱镜光栅行，每一所述柱镜光栅行沿横向具有若干柱镜单元12，每一柱镜单元12的长度方向与所述纵向对应，所述柱镜单元12的宽度方向与横向对应， N与M为互质整数，使得所述柱镜光栅行沿横向依次交错M分之N个柱镜单元 12宽度的距离，可在所述柱镜光栅的M行且M分之1个柱镜单元12宽度的距离内沿所述厚度方向呈M个视角(一个柱镜的完整视角)。所述柱镜单元12的边沿沿纵向延伸。

参考图5，在第一实施例中，本发明还公开了一种柱镜单元12交错的3D显示屏100，包括显示模块20和设于所述显示模块20前侧的柱镜光栅10，所述显示模块具有若干个像素单元21，所述柱镜光栅10如上所述，所述柱镜单元 12的宽度与所述像素单元21的横向对应且等于所述像素单元21横向长度的M 倍，所述柱镜单元12的长度与所述像素单元21的纵向对应且等于所述像素单元21纵向长度的L倍，且所述柱镜单元12的长度边沿和宽度边沿分别与所述像素单元21的纵向边沿和横向边沿对齐设置。L为大于等于1的整数，本实施例中L等于1。

一个柱镜单元12对应M个像素单元21，相邻行柱镜单元12交错距离为N 个像素单元21宽度且小于一个柱镜单元的宽度的距离。

参考图4，本发明3D显示屏100进行3D显示时，横向三个像素单元对应3 个视点，纵向三个像素单元对应的3个视点，使得横向和纵向的分辨率损失情况相同，且视差线保持在显示模块20的横向方向和纵向方向，也无需降低显示模块20横向相同长度的视点数量，显示效果好。

参考图5，所述显示模块20为液晶显示屏。所述液晶显示屏的像素单元21 具有沿其横向并行设置且颜色不同的三个子像素a、b、c。当然，三个子像素a、 b、c也可以呈品字形排列或其他排列，每一像素单元21中的子像素a、b、c也不限于三个。

参考图6，在第二实施例中，显示模块20为LED显示屏，具有若干个LED 像素单元21a。其中，LED像素单元21a的边沿为相邻LED像素单元21a之间的中线。

较佳者，参考图7，LED像素单元21a和所述柱镜光栅10之间设有屏蔽单元30，所述屏蔽单元30形成若干个与所述像素单元21一一对应的光源隔离腔 31，所述光源隔离腔31分别环绕对应所述像素单元21四周以屏蔽光。ED像素单元21a的边沿为光源隔离腔31的侧壁。本实施例中，屏蔽单元30为具有一定高度的屏蔽墙组成的屏蔽框架。

具体地，所述像素单元21a和柱镜光栅10之间还设置有光学单元40，将对应所述像素单元21a发出的光调节为平行光或球面光并射入所述柱镜光栅10。

本实施例中，显示模块20为LED显示屏，可用于大型LED显示屏中。但是屏蔽单元30的结构还可以用于液晶显示屏中，此时屏蔽单元30为单纯的屏蔽网格。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种柱镜单元交错的柱镜光栅，其特征在于：包括若干个柱镜光栅片，每一柱镜光栅片沿长度方向具有若干柱镜单元，所述柱镜单元的宽度方向与所述柱镜光栅片的长度方向对应，所述柱镜单元的长度方向与所述柱镜光栅片的厚度方向对应，若干所述柱镜光栅片沿所述厚度方向依次堆叠，并沿所述长度方向依次交错M分之N个柱镜单元宽度的距离，M为大于等于2的整数，N为大于等于1且小于M的整数。

2.如权利要求1所述的柱镜光栅，其特征在于：所述柱镜单元的边沿与所述柱镜单元的宽度方向垂直并沿所述柱镜光栅片的厚度方向延伸。

3.一种柱镜单元交错的柱镜光栅，其特征在于：所述柱镜光栅的具有柱镜的前侧面沿纵向被分为若干行柱镜光栅行，每一所述柱镜光栅行沿横向具有若干柱镜单元，每一柱镜单元的长度方向与所述纵向对应，所述柱镜单元的宽度方向与横向对应，所述柱镜光栅行沿横向依次交错M分之N个柱镜单元宽度的距离，M为大于等于2的整数，N为大于等于1且小于M的整数。

4.如权利要求3所述的柱镜光栅，其特征在于：所述柱镜单元的边沿沿所述纵向延伸。

5.一种柱镜单元交错的3D显示屏，包括显示模块和设于所述显示模块前侧的柱镜光栅，所述显示模块具有若干个像素单元，其特征在于：所述柱镜光栅如权利要求1－4中任一项所述，所述柱镜单元的宽度与所述像素单元的横向对应且等于所述像素单元横向长度的M倍，所述柱镜单元的长度与所述像素单元的纵向对应且等于所述像素单元纵向长度的L倍，且所述柱镜单元的长度边沿和宽度边沿分别与所述像素单元的纵向边沿和横向边沿对齐设，L为大于等于1的整数。

6.如权利要求5所述的柱镜单元交错的3D显示屏，其特征在于：M等于3，N等于1。

7.如权利要求5所述的柱镜单元交错的3D显示屏，其特征在于：N与M为互质整数。

8.如权利要求5所述的柱镜单元交错的3D显示屏，其特征在于：所述显示模块为液晶显示屏或LED显示屏。

9.如权利要求5所述的柱镜单元交错的3D显示屏，其特征在于：所述像素单元和所述柱镜光栅之间设有屏蔽单元，所述屏蔽单元形成若干个与所述像素单元一一对应的光源隔离腔，所述光源隔离腔分别环绕对应所述像素单元四周以屏蔽光。

10.一种柱镜单元交错的柱镜光栅制作方法，其特征在于：用于生产如权利要求1、2中任一项所述的柱镜光栅，包括：

提供一光学材料板；

在所述光学材料板的上表面加工出若干柱镜以将基板加工成第一柱镜光栅，所述第一柱镜光栅中若干所述柱镜沿横向分布且每一所述柱镜的边沿沿纵向延伸；

将所述第一柱镜光栅沿纵向分割成若干厚度相等的柱镜光栅片；

将所述柱镜光栅片依次沿横向交错M分之N个柱镜单元宽度的距离后，沿纵向交错堆叠后，将堆叠后的柱镜光栅叠使用胶水固定于玻璃基板上以形成第二柱镜光栅；

对所述第二柱镜光栅进行横向边沿和纵向边沿的余料切除以形成如权利要求1、2中任一项所述的柱镜光栅。

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