CN207937703U - 立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及立体显示技术领域，公开了一种立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅。该立体显示装置为兼容有2D显示模式、横屏和纵屏立体显示模式的立体显示装置。该立体显示装置包括显示屏和与显示屏相对设置的光栅。光栅的形状和尺寸与显示屏的形状和尺寸相适配。光栅为单层光栅。单层光栅为UV‑lens透镜光栅，且包括多个并列设置的光栅单元；光栅单元相对显示屏的长边或短边倾斜设置，且与长边或短边的夹角在30°至40°之间。本实用新型的立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅能够实现兼容2D、横屏3D、纵屏3D三种显示模式，具有摩尔纹影响低以及弱化2D显示时形成断点或锯齿形切割等问题等优点，可以有效保证各个显示模式的显示效果。

Description

立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅。

背景技术

裸眼3D显示装置通常包括显示面板和设置在显示面板的光栅，进行裸眼3D 显示时，首先对立体图像进行排图，即将左眼图像和右眼图像按照一定规则排列显示在裸眼3D显示屏幕的显示面板上，同时配合光栅的分光作用，将左眼图像送入用户的左眼，将右眼图像送入用户的右眼，从而使用户观看到3D影像。由于在客观上摆脱了立体眼镜等附属设备的束缚，提高了观看的舒适度及拓宽了应用领域,裸眼3D显示技术能够给用户提供非常好的3D立体视觉观看体验而受到广泛关注。

目前，采用现有固态光栅(包括固态透镜光栅和固态狭缝光栅等)的裸眼 3D显示装置，一方面，由于光栅的分光作用在2D显示时会导致2D显示画面中出现断点或者锯齿，例如，对显示的文字形成锯齿形切割等不良现象，因此，不适用于2D显示；另一方面，由于现有固态光栅的光学特性的限制，一般只能实现在横屏方向上进行良好效果的3D显示，在纵屏方向3D显示时摩尔纹现象非常严重，或者只能实现在纵屏方向上进行良好效果的3D显示，而在横屏方向 3D显示时摩尔纹现象非常严重，无法兼顾在横屏方向和纵屏方向两个方向上的 3D显示。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种光栅、具有该光栅的立体显示装置及显示方法，用以实现兼容2D、横屏3D、纵屏3D三种显示模式，并可以有效保证各个显示模式的显示效果。

一方面，本实用新型提供兼容有2D显示模式、横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式的立体显示装置，包括：显示屏和与所述显示屏相对设置的光栅，所述光栅的形状和尺寸与所述显示屏的形状和尺寸相适配；所述光栅为单层光栅，所述单层光栅为UV-lens透镜光栅，所述UV-lens透镜光栅包括多个并列设置的光栅单元；所述光栅单元相对所述显示屏的长边或短边倾斜设置，且与所述长边或所述短边的夹角在30°至40°之间。

具体的，所述显示屏包括多个显示单元，所述多个显示单元呈矩阵状排列。

可选的，所述光栅单元在其延伸方向的垂直方向上的截面呈圆弧形，锯齿形、或碗状。

进一步的，所述光栅贴合设置在所述显示屏的出光侧。

具体的，所述光栅的底部设置有背胶结构，所述光栅通过所述背胶结构与所述显示屏相贴合，或者，所述光栅通过光学胶与所述显示屏相贴合。

可选的，所述光栅与所述显示屏之间设置有偏光片；所述光栅的底部设置有背胶结构，所述光栅通过所述背胶结构与所述偏光片相贴合，或者，所述光栅通过光学胶与所述偏光片相贴合。

可选的，所述光栅与所述显示屏之间设置有偏光片，所述光栅与所述偏光片一体成型。

具体的，所述显示屏的像素密度在300PPI以上。

进一步的，所述立体显示装置还兼容有2D/3D共融显示模式。

具体的，所述光栅单元与所述长边的夹角为35°或所述光栅单元与所述短边的夹角为35°。

可选的，所述立体显示装置还包括玻璃盖板，所述玻璃盖板设置在所述光栅的出光侧。

进一步的，所述玻璃盖板与所述光栅之间通过光学胶层粘结。

可选的，所述显示屏为触控显示屏。

另一方面，本实用新型还提供一种光栅，所述光栅应用于兼容有2D显示模式、横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式的立体显示装置，所述光栅的形状和尺寸与所述立体显示装置的显示屏的形状和尺寸相适配；

所述光栅为单层光栅，所述单层光栅为UV-lens透镜光栅，所述UV-lens 光栅呈矩形；其中：

所述UV-lens光栅包括多个并列设置的光栅单元；

所述光栅单元相对所述矩形的长边或短边倾斜设置，且与所述长边或所述短边的夹角在30°至40°之间。

可选的，所述光栅的所述光栅单元在其延伸方向的垂直方向上的截面呈圆弧形，锯齿形、或碗状。

具体的，所述光栅单元与所述长边的夹角为35°或所述光栅单元与所述短边的夹角为35°。

本实用新型的立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅，具有以下有益效果：

(1)通过将光栅单元的倾斜角度设定在30°至40°之间，可以使得通过单光栅即同一光栅实现横屏方向上与纵屏方向上的立体显示，可以很好地消除横屏方向上的立体显示(3D显示)以及纵屏方向上的3D显示两种状态下的摩尔纹，保证横纵两种显示模式下的立体显示效果；

(2)通过将UV-lens透镜光栅的光栅单元的倾斜角度设定在30°至40°之间，在进行二维显示(2D显示)时，尤其是能够弱化对显示的图像(例如：文字)形成断点或边缘形成锯齿形切割的问题，提升显示效果；

(3)由于光栅为单层光栅且为UV-lens光栅，在2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式时，光栅均处于分光状态，可以实现2D/3D共融显示，即2D显示模式和3D显示模式可以在一个显示界面共融，且3D显示可以以任何形状出现在显示屏幕上的任何位置上；

(4)单层结构的UV-lens光栅即可实现2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式的兼容，立体显示装置结构简单，简化了生产制造的工艺流程；

(5)由于光栅为单层光栅且UV-lens光栅，在2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式下，光栅均保持分光状态，不需要光栅的开闭转换，显示驱动较为简单；

(6)本实用新型具有该光栅的立体显示装置，具有厚度薄、体积小，成本低廉，显示效果好的优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的立体显示装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一中显示屏的结构示意图。

图3是本实用新型实施例一中光栅的结构示意图。

图4a是现有技术的立体显示装置在2D显示模式下的显示效果图。

图4b是本实用新型的立体显示装置在2D显示模式下的显示效果图。

图5是本实用新型实施例一中采用的UV-LENS透镜光栅的一种剖面结构示意图。

图6是本实用新型实施例一中采用的UV-LENS透镜光栅的一种剖面结构示意图。

图7是本实用新型实施例二的立体显示装置的结构示意图。

图8是本实用新型实施例二的立体显示装置的横屏显示模式下的光栅原理示意图；

图9是本实用新型实施例二的立体显示装置的纵屏显示模式下的光栅原理示意图；

图10是本实用新型实施例三的立体显示装置的结构示意图。

图11是本实用新型实施例六的立体界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施方式以及实施方式中的各个特征可以相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。

首先需要说明的是，本实用新型说明书中出现的“单层光栅(即单光栅)”及“双层光栅(即双光栅)”中的“单层”、“双层”并非指光栅自身内部结构的层数，而是指能够单独实现光栅功能的整体结构的数量，在立体显示装置中，如果光栅为单光栅，则表示发挥光栅功能即分光作用的光栅结构只有一个，无论在哪一种显示模式，都是同一光栅结构在进行分光，而如果光栅为双光栅，即表示发挥光栅功能即分光作用的光栅结构有两个，不同的显示模式，可能是不同的光栅结构在进行分光。进一步举例说明，例如：当光栅为柱状透镜光栅时，单层光栅可为单折射率透镜光栅或双折射率透镜光栅，两者对应的光栅内部层数不同，所述单折射率透镜光栅对应一层结构，所述双折射率透镜光栅对应两层不同折射率的层结构，而双层光栅可为堆叠设置的两层单折射率透镜光栅或堆叠设置的两层双折射率光栅或堆叠设置的一层单折射率透镜光栅与一层双折射率透镜光栅等等。可以理解上述内容用于解释说明本实用新型说明书中“单层光栅”及“双层光栅”中的“单层”、“双层”的含义，并不以此为限。

此外还需要说明的是，本实用新型说明书中出现的“横屏立体显示模式”及“纵屏立体显示模式”是指显示屏的物理意义上的横屏显示及纵屏显示，即显示屏处于横屏方向时的立体显示为横屏立体显示模式，显示屏处于纵屏方向时的立体显示为纵屏立体显示模式，而在横屏和纵屏立体显示模式下，显示内容即可以横向显示，也可以纵向显示，本实用新型对此不做限定。

实施例一

参见图1所示的示意图，本实用新型提供一种立体显示装置10，该立体显示装置10兼容有2D显示模式、横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式。该立体显示装置可以为手机、Pad、笔记本电脑、显示器、游戏影音设备等任何具有显示功能的装置。

该立体显示装置10包括显示屏13和与显示屏13相对设置的光栅15。

参见图2，本实施例中，显示屏13包括多个显示单元131，即像素单元。多个显示单元131呈矩阵状排列。优选地，显示屏13的像素密度在300PPI以上。

本实施例中，光栅15与显示屏13相对设置，且位于显示屏13的出光侧。光栅15在显示屏13上的投影完全覆盖该显示屏13。本实施例中，光栅15的尺寸及形状与显示屏13尺寸及形状相适配。即，光栅15的形状及尺寸与显示屏 13的形状与尺寸完全相同。显示屏13可呈长方形，正方形等形状，，本实施例中，显示屏13呈长方形。

该光栅15为单层光栅，且该单层光栅为UV-lens透镜光栅。

UV-LENS透镜光栅为一种静态光栅，在立体显示装置中，不需要开闭光栅，且无论立体显示装置应用任何显示模式，光栅15始终处于分光状态。

UV-LENS透镜光栅由UV胶结构树脂在UV光的照射下固化而成。UV胶结构树脂是一种加入有光引发剂(或光敏剂)的树脂，经过吸收紫外线(UV)光固化设备中的高强度紫外线光后，产生活性自由基或离子基，从而引发聚合、交联和接枝反应，使树脂(UV涂料、油墨、粘合剂等)在数秒内(不等)，由液体转化为固态。其中UV胶结构树脂一般为：不饱和聚酯树脂、聚酸丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、阳离子固化基础树脂等其它杂环化合物聚合或共聚合产生的树脂材料。

参见图3，该光栅15包括多个并列设置的光栅单元150。

本实施例中，由于光栅15为UV-lens透镜光栅，因此物理上光栅单元150 是一直以上述角度要求存在的。

该光栅单元150相对显示屏13的长边41倾斜设置且与长边41的夹角C1 在30°至40°之间，或者，该光栅单元150相对显示屏13的短边42倾斜设置且与短边42的夹角C2在30°至40°之间。

可以理解，C1和C2可以采用30°至40°之间的任意角度，本实用新型不做限定，例如，光栅单元150与长边41的夹角C1为35°或光栅单元150与短边42的夹角C2为35°

本实施例中，由于光栅15与显示屏13相适配，显示屏13的长边与光栅15 的长边平行，而两者的短边同样平行，因此，光栅单元150与光栅长边的夹角在30°至40°之间，或者，该光栅单元15与光栅短边的夹角在30°至40°之间。

可以理解，上述长边和短边为区分不同的两个边界，通常，长边的长度要大于短边的长度，显然，在显示屏13呈正方形时，长边和短边长度也可以相同，此时，长边和短边分别指正方形相邻的两条边，光栅单元150相对显示屏13的边缘倾斜设置，且与显示屏13相邻的两条边中的一条边的夹角在30°到40°之间。

本实用新型提供的立体显示装置，通过将光栅单元150相对显示屏的长边倾斜设置，且将光栅单元150与显示屏13的长边41的夹角C1设置在30°至40°之间，或者，将光栅单元150相对显示屏13的短边42倾斜设置，且将光栅单元150与显示屏13的短边42的夹角C2设置在30°至40°之间。在这种角度设置下，在进行横屏立体显示时，光栅15分光，利用横屏立体显示时的光栅参数，例如，光栅倾角(即光栅倾斜的角度，与上述C1或C2相关)，光栅周期(即光栅单元在横屏状态下的水平宽度)，光栅水平位移(即光栅在横屏状态下水平方向上的起点与原点之间的水平距离)对立体图像进行排图显示，在进行纵屏立体显示时，光栅15分光，利用纵屏立体显示时的光栅参数，例如，光栅倾角(即光栅倾斜的角度，与上述C1或C2相关)，光栅周期(即光栅单元在纵屏状态下的水平宽度)，光栅水平位移(即光栅在纵屏状态下水平方向上的起点与原点之间的水平距离)对立体图像进行排图显示。在上述角度设置下，可以很好地消除横屏方向上的3D显示以及纵屏方向上的3D显示两种状态下的摩尔纹，在横纵两种显示模式下均可提供较好的立体显示效果，使得包含光栅的立体显示装置能够实现横纵两个方向的立体显示并提供较好的立体显示效果。

而在2D显示时，在这种角度设置下，在光栅15处于分光状态下进行2D显示时可以明显弱化对显示的文字或图像出现断点、边缘切割形成锯齿状的问题，提供较好的2D显示效果。下面以显示图像为文字为例，结合附图对具有本实用新型的光栅的立体显示装置在进行2D显示时，弱化对文字边缘的切割，避免文字边缘呈现锯齿状，进而提升2D显示效果进行说明。请参见图4a和图4b，图4a是现有技术的立体显示装置在光栅分光状态时在2D显示模式下的显示效果图，图4b是本实用新型的立体显示装置在2D显示模式下的显示效果图。可以明显看出，在进行2D显示时，图4a中的现有技术的立体显示装置显示的“小孩”文字明显会呈现出锯齿形切割，文字显示效果明显较差，而图4b中采用本实用新型的立体显示装置显示的“小孩”文字明显较为柔和，对显示的文字形成锯齿形切割的问题相对较弱，使得文字显示效果较佳。

本实用新型的立体显示装置，主要具有以下优点：(1)通过将光栅单元的倾斜角度设定在30°至40°之间，可以使得通过单光栅即同一光栅实现横屏方向上与纵屏方向上的立体显示，可以很好地消除横屏方向上的立体显示(3D显示)以及纵屏方向上的3D显示两种状态下的摩尔纹，保证横纵两种显示模式下的立体显示效果；(2)通过将UV-lens透镜光栅的光栅单元的倾斜角度设定在 30°至40°之间，在进行二维显示(2D显示)时，尤其是能够弱化对显示的图像(例如：文字)形成断点或边缘形成锯齿形切割的问题，提升显示效果；(3) 由于光栅为单层光栅且为UV-lens光栅，在2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式时，光栅均处于分光状态，可以实现2D/3D共融显示，即2D显示模式和3D显示模式可以在一个显示界面共融，且3D显示可以以任何形状出现在显示屏幕上的任何位置上；(4)单层结构的UV-lens光栅即可实现2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式的兼容，立体显示装置结构简单，简化了生产制造的工艺流程；(5) 由于光栅为单层光栅且UV-lens光栅，在2D/横屏3D/纵屏3D三种显示模式下，光栅均保持分光状态，不需要光栅的开闭转换，显示驱动较为简单；(6)本实用新型具有该光栅的立体显示装置，具有厚度薄、体积小，成本低廉，显示效果好的优点。

可选的，该光栅单元150在其延伸方向的垂直方向上的截面可以呈圆弧形、锯齿形、或碗状等，在此不做具体限定。

举例说明，请参见图5，在一个实施例中，UV-LENS透镜光栅15包括多个并列设置的光栅单元150，光栅单元150截面呈锯齿形状，这里的锯齿是三角形，也可以是梯形等多边形，且截面形状关于截面的中垂线轴对称，以保证光栅的分光效果。优选的，相邻两个光栅单元150之间无缝隙，以防止漏光。请参见图6，在另一个实施例中，UV-LENS透镜光栅15包括多个光栅单元150，每一光栅单元150在其延伸方向的垂直方向上的截面呈碗状，此时，光栅单元150的出光面151a包括对应碗底的平台部151b和位于平台部151b两侧的弯曲部151c。优选地，平台部151b的面积与光栅单元150的出光面151a面积的比值小于1/2，即，平台部151b的面积在整个光栅单元的出光面151a面积中的占比小于50％，这样能够在保证在实现横纵两个方向立体显示的同时，当进行2D显示时进一步弱化光栅单元15对文字的切割影响。

可选的，在一个实施例中，UV-LENS透镜光栅15可贴合设置在显示屏13的出光侧。具体的，UV-LENS透镜光栅15和显示屏13之间可以直接相互贴合，例如，UV-LENS透镜光栅15可通过光学胶与显示屏13相贴合。为了便于贴合，可在UV-LENS透镜光栅15的底部上设置背胶结构，UV-LENS透镜光栅15通过该背胶结构与显示屏13相贴合。在一个实施例中，UV-LENS透镜光栅15与显示屏 13之间设置有偏光片，UV-LENS透镜光栅15与偏光片相贴合，贴合方式类似，通过光学胶与偏光片相贴合，或者，通过UV-LENS透镜光栅的底部设置的背胶结构与偏光片相贴合。可选的，UV-LENS透镜光栅与该偏光片可以是一体成型，两者相集成，便于组装立体显示装置。可以理解，其他实施例中，该偏光片也可与显示屏13集成在一起。

进一步的，显然无论横纵屏3D显示，均需要光栅的分光功能，而由于本实用新型的立体显示装置，光栅15可以在分光状态下进行2D显示并保证良好的 2D显示效果，则本实用新型的立体显示还能够兼容2D/3D共融显示模式，所谓 2D/3D共融显示模式是指同时呈现3D画面和2D画面，例如同时显示出多个窗口，部分窗口以3D显示模式(包括横屏和纵屏3D模式)显示3D画面，而另一部分窗口以2D显示模式显示2D画面。在2D/3D共融显示模式下，光栅15处于分光状态。

此外，在较佳实施例中，光栅单元150与长边41的夹角C1为35°或光栅单元150与短边42的夹角C2为35°。此时在2D显示模式时在这一角度下可较好地减少对文字的锯齿切割影响。在这一角度下进入横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式时，可以更好地消除摩尔纹，提升立体显示效果。可以理解的是，光栅单元150与显示屏的长边41或显示屏的短边42的夹角在30°至40°之间即可，如30°，33°，35°，38°，40°或上述任意两个角度之间的角度均可，在上述夹角范围内的角度取值在此不做具体限定。

实施例二

下面通过一个具体的实施例对实施例一提供的立体显示装置进行进一步详细说明。请参见图7，本实施例的立体显示装置自上而下依次包括：玻璃盖板 21，第一光学胶层22，光栅15，第二光学胶层24，第一偏光片25，显示屏13，及背光模组27。

玻璃盖板21可为钢化玻璃盖板21，即玻璃盖板21由钢化玻璃制成。当钢化玻璃受外力破坏时，碎片会成类似蜂窝状的钝角碎小颗粒，不易对人体造成严重的伤害；同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃的3～5倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍；钢化玻璃具有良好的热稳定性，能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受300℃的温差变化，因而更好地保护使用者。

第一光学胶层22位于玻璃盖板21及光栅15之间，用于将玻璃盖板21粘接在光栅15上。该第一光学胶层22在未贴设至玻璃盖板21与光栅15之间时，可包括亚克力基板及位于亚克力基板两侧的离型膜。贴设后，两侧的离型膜去掉。第一光学胶层的材料及结构在此不做具体限定。

光栅15设置在第一光学胶层22与第二光学胶层24之间，通过该第一光学胶层22与玻璃盖板21粘接，通过该第二光学胶层24与第一偏光片25粘接。

光栅15为单层光栅，且单层光栅为UV-LENS透镜光栅。光栅15包括多个并列设置的光栅单元150。本实施例中的光栅单元150在其延伸方向的垂直方向上的截面呈圆弧形。

第二光学胶层24位于光栅15及第一偏光片25之间，并与光栅15及第一偏光片25相连。在本实施方式中，第二光学胶层24与第一光学胶层22的结构相同，可以理解的是，第二光学胶层24与第一光学胶层22的结构可以不相同，其结构在此不做具体限定。

第一偏光片25设置在显示屏13与第二光学胶层24之间，且该第一偏光片与显示屏13相对固定。

显示屏13设置在第一偏光片25与背光模组27之间。该显示屏13为触控显示屏，包括电容式触控显示屏、电阻式触控显示屏或表面声波触控显示屏等，在此不做具体限定。

背光模组27位于显示屏13背向第一偏光片25的一侧，用于提供充足的亮度与分布均匀的光源，使显示屏13显示图像。

可以理解，背光模组27与显示屏13之间还可以包括第二偏光片。且第二偏光片可以为增亮偏光片，用于增加立体显示装置的出光量。

可以理解，背光模组27与显示屏13之间及显示屏13与第一偏光片25之间还可以设置有光学胶层，以使背光模组27与显示屏13及显示屏13与第一偏光片25相互粘接。当然，其他实施例中，第一光学胶层22及第二光学胶层24 也可以省略，只要保证玻璃盖板21，光栅15，第一偏光片25，显示屏13及背光模组27相对固定即可。

请一并参阅图7至图9，本实施例中，光栅单元150相对显示屏13的长边倾斜设置，且将光栅单元150与显示屏13的长边的夹角θ设置在30°至40°之间。

参阅图8，本实施例的立体显示装置，在横屏立体显示模式下，光栅15分光，光栅倾角θ1＝θ，角度在30°至40°之间，与显示屏的短边之间夹角α与θ1互余，相应的取值范围在50°至60°之间。pitich1为光栅周期，表示光栅单元150的水平宽度，即单个光栅单元150在显示屏长边方向上的宽度，offset1 表示光栅水平位移，1表示光栅单元在水平方向的位移量，即光栅单元在水平方向上的起点与原点之间的水平距离，这些参数(θ1，pitich1及offset1)将在横屏立体显示时作为横屏光栅参数参与到立体显示的排图算法中。

在进行横屏立体显示时，根据横屏光栅参数在显示屏13上排布立体图像，即左眼视图和右眼视图。以显示屏13的左下角点O作为原点，针对显示屏13 的次像素点P(x，y)，首先通过如下公式计算P点的位置索引：

index＝(x+y*cot(θ1)–offset1)/pitch1

其中，index表示次像素P的位置索引；x，y分别表示该次像素P的像素横纵坐标。

,线段DB的长度＝线段OA的长度+线段AB的长度-线段OD的长度，线段OA 的长度＝x，线段AB的长度＝y*cot(θ1)，线段OD的长度＝offset1，则DB的长度 (简称DB)＝x+y*cot(θ1)–offset1，则index＝DB/pitch1。

然后，根据各次像素位置索引index与pitch/2的大小确定该次像素P的颜色值subpixel为形成立体图像中左眼视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值，还是右眼视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值：

即，当index<pitch/2时，将P点的像素值显示为左视图中的像素点(x,y) 的像素值，当index≥pitch/2时，将P点的像素值显示为右视图中的像素点(x,y) 的像素值，从而实现横屏立体显示。

参阅图9，在纵屏立体显示模式下，光栅15分光，光栅倾角θ2，光栅单元 150与显示屏短边之间夹角为β，该β的取值与图9中的夹角α相等，则光栅倾角θ2＝180°-β＝180°-α＝90°+θ，offset2表示纵屏的光栅位移， pitch2表示纵屏的光栅周期，这些参数(θ2，pitch2及offset2)将在纵屏立体显示时作为纵屏光栅参数参与到立体显示的排图算法中。

和横屏立体显示相同，以显示屏13的左下角点O作为原点，首先通过如下公式计算显示屏13上各次像素点的位置索引：

index＝(x+y*cot(θ2)–offset2)/pitch2

其中，index表示某一像素的位置索引；x，y分别表示该次像素的像素横纵坐标。原理与横屏立体显示，这里不再赘述。

然后，根据各次像素位置索引index与pitch/2的大小确定该次像素的颜色值subpixel为立体图像中左眼视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值，还是右眼视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值：

即，当index<pitch/2时，将该点的像素值显示为左视图中的像素点(x,y) 的像素值，当index≥pitch/2时，将该点的像素值显示为右视图中的像素点 (x,y)的像素值，从而实现纵屏立体显示。

总结而言，无论立体显示装置用于横屏立体显示还是纵屏立体显示，以显示屏左下角为坐标原点，均可通过下列公式求得显示屏的各次像素的位置索引：

index＝(x+y*cot(θ12)-offset)％pitch

其中，index表示某一次像素的位置索引；x，y分别表示该次像素的横纵坐标；θ12表示当前立体显示方向(横向或纵向)下的光栅倾角，即光栅单元与当前立体显示方向显示屏的底边(即，横屏立体显示时，显示屏的长边；或纵屏立体显示时，显示屏的短边)之间的夹角；offset是当前立体显示方向下的光栅水平位移；pitch表示当前立体显示方向下的光栅周期。

然后，根据各次像素位置索引index与pitch/2的大小确定各次像素的颜色值为形成立体图像的左视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值，还是右视图中位置坐标(x，y)的次像素点的颜色值。

显然，上述显示方式仅为示例，本领域技术人员可以建立不同的坐标系，基于不同的坐标原点和三角函数等进行运算，本实用新型对此不做限定。

在2D显示模式下，光栅15同样处于分光状态，可以保证良好的2D效果，有效弱化由于分光而造成的进行2D显示时对显示的文字或图像边缘切割形成锯齿状的问题。

本实施例的立体显示装置，通过将光栅单元150相对显示屏的长边倾斜设置，且将光栅单元150与显示屏13的长边的夹角θ设置在30°至40°之间，使得包含光栅的立体显示装置能够实现横纵两个方向的立体显示，且能够消除横纵立体显示时的摩尔纹，以及在进行2D显示时弱化对显示的文字或图像边缘切割形成锯齿状的问题。

显然，其他实施方式中，光栅单元43还可以相对显示屏13的短边倾斜设置，且与短边的夹角在30°至40°之间，其显示效果与将光栅单元150相对显示屏的长边倾斜设置，且使得光栅单元150与长边的夹角θ设置在30°至40°之间时的显示效果相同，这里不作详细展开叙述。

本实施例的立体显示装置，通过将光栅单元的倾斜角度设定在30°至40°之间，可以使得通过单光栅实现横屏方向上与纵屏方向上的立体显示，可以很好地消除横屏方向上的3D显示以及纵屏方向上的3D显示两种状态下的摩尔纹，保证横纵两种显示模式下的立体显示效果，而保持分光状态进行2D显示时，能够弱化对显示的文字形成锯齿形切割的问题；在光栅处于分光状态即可进行2D 显示，又可进行3D显示，则可以实现2D/3D共融显示，即2D显示模式和3D显示模式可以在一个显示界面共融，且3D显示可以以任何形状出现在显示屏幕上的任何位置上。本实用新型的立体显示装置结构简单，仅需要设置单层光栅，简化了生产制造的工艺流程，具有体积小，成本低廉，显示效果好的优点，而且，不需要进行光栅开闭，显示控制非常简单。

实施例三

请参见图10，本实施例的立体显示装置与实施例二结构相似，本实施例的立体显示装置自下而上依次包括：背光模组35、显示屏13、光学薄膜33、光学胶层32以及玻璃盖板31，其中，光学薄膜33包括第二偏光片以及位于第二偏光片上的单层光栅(该单层光栅为UV-LENS透镜光栅)，该单层光栅与第二偏光片一体成型形成所述光学薄膜33。背光模组35和显示屏13之间还可设置有第一偏光片(图中未示出)。

在本实施方式中，单层光栅包括多个并行排列的曲面透镜，其中，所述曲面透镜的底面与第二偏光片的上表面重合。

实施例四

请参见图11，本实施例的立体显示装置与实施例一相似，除了2D显示模式、横纵屏3D显示模式之外，还兼容有2D/3D共融显示，这里的2D/3D共融显示是指2D显示和3D显示可以在一个显示界面共融，3D显示可以以任何形状出现在显示屏幕上任何位置上，显示屏幕上可以有一个区域显示3D内容，也可以是多个区域显示3D内容。图11中，显示区域1在显示2D内容时，其中一显示区域 2显示3D内容。例如，显示2D内容的区域主要是显示文字，显示3D内容的区域主要是显示图像。显示3D内容的区域可以是矩形、圆形、菱形、正六边形、雪花形等各种形状。

实施例五

本实施例提供一种应用在上述立体显示装置的光栅，该光栅为单层光栅，该单层光栅为UV-lens透镜光栅，该UV-lens透镜光栅呈矩形，且包括多个并列设置的光栅单元，该光栅单元相对矩形的长边或短边倾斜设置，且与长边或短边的夹角在30°至40°之间。例如，光栅单元与长边的夹角为35°或光栅单元与短边的夹角为35°。

该UV-lens透镜光栅为不可开闭的静态光栅。

该UV-lens透镜光栅的光栅单元在其延伸方向的垂直方向上的截面可以设置为圆弧形，锯齿形、或碗状。

关于光栅的详细描述还请参见前述实施例，这里不在赘述。

实施例六

对应于采用上述立体显示装置，本实用新型还提供一种相应的应用于前述立体显示装置的显示方法。

这里的立体显示装置以较常见的移动终端设备为例，移动终端设备如手机、平板电脑、游戏机等主要有两个立体显示状态：横屏3D显示状态和纵屏3D显示状态。

本实用新型所提供的应用于前述立体显示装置的显示方法，包括：

S1、确定立体显示装置当前的显示模式；

S2、当立体显示装置为2D显示模式时，对待显示内容进行2D显示；

S3、当立体显示装置为横屏3D显示模式时，根据横屏光栅参数对待显示内容进行横屏立体显示；

S4、当立体显示装置为纵屏3D显示模式时，根据纵屏光栅参数对待显示内容进行纵屏立体显示。

可选地，横屏光栅参数和纵屏光栅参数是预先存储好的；

可选的，横屏光栅参数和纵屏光栅参数中的一者是预先存储的，另一者是根据预先存储的一者计算得到的。也就是预先存储两者之间的关联关系，根据关联关系计算。

举例说明，横屏光栅参数可与纵屏光栅参数具有如下关联关系：

cotα₁*cotα₂＝-1

t1＝t2/cosα₂

Δ1＝Δ2/cotα₂

其中，α₁为横屏光栅参数的光栅倾角，α₂为纵屏光栅参数的光栅倾角，t1 为横屏光栅参数的光栅周期，t2为纵屏光栅参数的光栅周期，Δ1为横屏光栅参数的光栅位移，Δ2为横屏光栅参数的光栅位移。

可以理解的是，在进行立体显示时，无论是横屏还是纵屏，光栅的分光方向是固定的，而当观看者的观看位置移动时，很可能将原本送入左眼的图像送到用户的右眼，将原本送入右眼的图像送入用户的左眼，使得用户的观看位置发生变化后，出现反视，重影、失真等问题，因此，为了有效保证在用户的观看位置发生变化后，依然能够观看到正确的立体显示效果，避免出现反视、重影、失真等问题，可配置跟踪显示功能，跟踪用户的观看位置，基于观看位置和光栅参数进行排图显示，用户的观看位置发生变化时对用户观看到的显示内容进行适应性调整，保证左右眼接收的视图的准确性，从而有效保证正确的立体显示效果。

即，可选地，当立体显示装置为横屏3D显示模式时，确定用户的第一空间观看位置，根据横屏光栅参数和第一空间观看位置，对待显示内容进行横屏立体显示；

即，可选的，当立体显示装置为纵屏3D显示模式时，确定用户的第二空间观看位置；根据纵屏光栅参数和第二空间观看位置，对待显示内容进行横屏立体显示。

需要说明的是，本实用新型实施例对如何确定用户的空间观看位置以及如何根据光栅参数和观看位置进行立体显示不做限定，本领域技术人员可以合理选择，可以采用任意公知的方式。

具体可选的，可对用户进行人脸识别，获取用户的面部特征位置信息，然后根据用户的面部特征位置信息，确定用户的空间观看位置。或者检测设置在用户身上的红外发射器，获取红外发射器的空间位置信息，然后根据红外发射器的空间位置信息，确定用户的空间观看位置。

为了进一步优化立体显示效果，无论在横屏3D和纵屏3D显示时，可以先对待显示内容进行串扰优化处理，然后，对串扰优化处理后的待显示内容进行立体显示。可选地，串扰优化处理可包括直方图均衡化处理或者对待显示内容中的边界区域的平滑处理。

为了进一步优化2D显示效果，首先对待显示内容中的平滑处理对象进行平滑处理，平滑处理对象包括全部2D显示内容或者2D显示内容中的特定区域；特定区域是指容易因光栅的设置而影响2D显示效果的区域，例如：文字或者图像等的边缘区域。然后对平滑处理后的待显示内容进行2D显示。具体可利用方框滤波算法、均值滤波算法或高斯滤波算法对待显示内容中的平滑处理对象进行平滑处理。其中，平滑处理是指：根据每个像素周围的像素的像素值调整其该像素自身的像素值，从而使该像素自身的像素值和周围的像素的像素值差别减小。

其他实施例中，当立体显示装置为2D/3D共融显示模式时，本实用新型实施例的显示方法还包括：

确定立体显示装置的3D显示区域和2D显示区域；

将待显示内容中的3D显示内容在3D显示区域内进行裸眼3D显示，并将待显示内容中的2D显示内容在2D显示区域内进行2D显示，从而在显示屏上同时呈现以裸眼3D方式显示的3D显示内容和以2D方式显示的2D显示内容；

其中，将待显示内容中的3D显示内容在3D显示区域内进行裸眼3D显示包括：

当立体显示装置的3D显示区域的显示方向为横屏方向时，依据横屏光栅参数对待显示内容进行横屏立体显示；

当立体显示装置的3D显示区域的显示方向为纵屏方向时，依据纵屏光栅参数对待显示内容进行纵屏立体显示。

进一步地，为了优化2D显示效果，将待显示内容中的2D显示内容在2D 显示区域内进行2D显示的步骤，包括：

对2D显示内容中的平滑处理对象进行平滑处理，平滑处理对象包括全部 2D显示内容或者2D显示内容中的特定区域；特定区域是指容易因光栅的设置而影响2D显示效果的区域，例如：文字或者图像等的边缘区域。

将平滑处理后的2D显示内容在2D显示区域内进行2D显示。

进一步地，对2D显示内容中的平滑处理对象进行平滑处理的步骤，包括：

利用方框滤波算法、均值滤波算法或高斯滤波算法对2D显示内容中的平滑处理对象进行平滑处理。本实施例中，平滑处理是指：根据每个像素周围的像素值调整其该像素自身的像素值，从而使该像素自身的像素值和周围像素值差别减小。

本实用新型的立体显示方法可以结合具体的计算方法作如下描述：

判断立体显示装置的当前显示模式，若当前显示模式为2D显示模式，则对待显示内容进行2D显示，若当前显示模式为3D显示模式，则检测立体显示装置的姿态，判断当前是横屏放置还是纵屏放置；这里可以通过获取移动终端设备内部设置的陀螺仪的数据来判断出当前移动终端设备的姿态；

当确定是横屏放置，需进行横屏3D显示(即通过移动终端设备横屏观看3D) 时，获取横屏光栅参数，包括光栅倾角θ1、光栅周期pitich1、光栅水平位移参数offset1等参数，基于这三个新的参数，对每个次像素进行计算位置索引，然后通过位置索引为该次像素赋值。

该立体显示方法中的排图算法按照上述三个参数的数值对显示屏幕上每个次像素进行运算。具体地，假设当前次像素的坐标是(x,y)，那么该次像素所在位置的位置索引index为：

index＝(x+y*cot(θ1)-offset1)％pitch1

然后根据index的值判断坐标(x,y)位置的次像素的颜色，应该如何赋值，为左视图的颜色，还是右视图的颜色。

上式中的left[x,y]，right[x,y]分别指左视图图像中某个坐标[x,y]下取出的颜色值、右视图图像中某个坐标[x,y]下取出的颜色值。

当确定是纵屏放置，需进行纵屏3D显示(即通过移动终端设备纵屏观看3D) 时，获取纵屏横屏光栅参数，包括光栅倾角θ2、光栅周期pitich2、光栅水平位移offset2等参数，这些参数的具体获取可参见在先技术，此处不展开描述；该立体显示方法中的排图算法按照上述三个参数的数值对显示屏幕上每个次像素进行运算。

虽然纵屏放置时上述三个参数均发生了变化。但是仍可基于这三个新的参数，采用上述的算法逻辑，对每个次像素进行计算位置索引，然后通过位置索引为该次像素赋值。

index＝(x+y*cot(θ2)–offset2)/pitch2

本实用新型的立体显示方法的上述排图算法通过不同的参数配置能够兼容横屏和纵屏的切换，在横屏3D显示和纵屏3D显示中主要通过这三个参数的变换。

在对应横屏或纵屏的排图算法完成后，显示相应的立体图像。

以上对本实用新型所提供的立体显示装置及其应用于该立体装置的光栅进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (18)

1.一种立体显示装置，所述立体显示装置兼容有2D显示模式、横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式，其特征在于，所述立体显示装置包括:

显示屏和与所述显示屏相对设置的光栅，所述光栅的形状和尺寸与所述显示屏的形状和尺寸相适配；

所述光栅为单层光栅，所述单层光栅为UV-lens透镜光栅，所述UV-lens透镜光栅包括多个并列设置的光栅单元；

所述光栅单元相对所述显示屏的长边或短边倾斜设置，且与所述长边或所述短边的夹角在30°至40°之间。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述显示屏包括多个显示单元，所述多个显示单元呈矩阵状排列。

3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅单元在其延伸方向的垂直方向上的截面呈圆弧形，锯齿形、或碗状。

4.根据权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅贴合设置在所述显示屏的出光侧。

5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，

所述光栅的底部设置有背胶结构，并通过所述背胶结构与所述显示屏相贴合；

或者

所述光栅通过光学胶与所述显示屏相贴合。

6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，

所述光栅与所述显示屏之间设置有偏光片；

所述光栅的底部设置有背胶结构，并通过所述背胶结构与所述偏光片相贴合，或者，所述光栅通过光学胶与所述偏光片相贴合。

7.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅与所述显示屏之间设置有偏光片，所述光栅与所述偏光片一体成型。

8.根据权利要求1所述立体显示装置，其特征在于，所述显示屏的像素密度在300PPI以上。

9.根据权利要求1至8任一项所述的立体显示装置，其特征在于，

所述立体显示装置还兼容有2D/3D共融显示模式。

10.根据权利要求1至8任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅单元与所述长边的夹角为35°或所述光栅单元与所述短边的夹角为35°。

11.根据权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还兼容有2D/3D共融显示模式。

12.根据权利要求1-8任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还包括玻璃盖板，所述玻璃盖板设置在所述光栅的出光侧。

13.根据权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，所述玻璃盖板与所述光栅之间通过光学胶层粘结。

14.根据权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置还兼容有2D/3D共融显示模式。

15.根据权利要求1-8任一项所述的立体显示装置，其特征在于，所述显示屏为触控显示屏。

16.一种光栅，应用于兼容有2D显示模式、横屏立体显示模式和纵屏立体显示模式的立体显示装置，所述光栅的形状和尺寸与所述立体显示装置的显示屏的形状和尺寸相适配，其特征在于，

所述光栅为单层光栅，所述单层光栅为UV-lens透镜光栅，所述UV-lens 光栅呈矩形；其中：

所述UV-lens光栅包括多个并列设置的光栅单元；

所述光栅单元相对所述矩形的长边或短边倾斜设置，且与所述长边或所述短边的夹角在30°至40°之间。

17.根据权利要求16所述的光栅，其特征在于，所述光栅单元在其延伸方向的垂直方向上的截面呈圆弧形，锯齿形、或碗状。

18.根据权利要求16至17任一项所述光栅，其特征在于，所述光栅单元与所述长边的夹角为35°或所述光栅单元与所述短边的夹角为35°。