專利名稱：一種3d顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及3D顯示技術領域，尤其涉及一種3D顯示裝置。
背景技術：
在日常生活中，人們是利用兩只眼睛來觀察周圍具有空間立體感的外界景物的，三維(3D)顯示技術就是利用雙眼立體視覺原理使人獲得三維空間感，其主要原理是使觀看者的左眼與右眼分別接收到不同的影像，由觀看者兩眼之間的瞳距產生的位置差異，使存在“雙眼視差”的兩副圖像構成一對“立體圖像對”，而“立體圖像對”在經由大腦分析融合后使觀看者產生立體感。目前，3D顯示技術有裸眼式和眼鏡式兩大類。所謂裸眼式就是通過在顯示面板上進行特殊的處理，把經過編碼處理的3D視頻影像獨立送入人的左右眼，從而令用戶無需借助立體眼鏡即可裸眼體驗立體感覺。
目前，實現裸眼3D顯示的顯示裝置為在諸如液晶顯示器(IXD)的顯示屏出光側設置光屏障(Barrier)或光柵等遮蔽物，如光柵式、微透鏡、液晶透鏡等。其中，光柵式是在顯示屏前安裝視差屏障的柵狀光學屏障來控制或者遮擋光線的行進方向，讓左右兩眼能同時接受到不同的影響，產生視差進而能在大腦中融合成立體影像。目前，可以通過多種方式形成光柵式屏障，例如可以使用比較廉價的打印式菲林片來實現光柵式屏障，多數打印式菲林片的圖形是與像素結構相似的長條狀或者長方形狀的條紋；也可以采用可開關的液晶薄膜作為光柵式屏障形成立體顯示，其原理與打印式菲林光柵一樣，不同之處在于液晶薄膜可以實現2D顯示狀態和3D顯示狀態的切換，即在需要進行3D顯示狀態時可以打開液晶薄膜來實現3D顯示，在不需要進行3D顯示，即2D顯示狀態時可以關閉液晶薄膜。目前的光柵式屏障在3D顯示狀態下，形成的遮擋條紋一般都是長條狀或者長方形狀，這種遮擋條紋在實現3D顯示效果的同時，會因對光線的遮擋而降低顯示的亮度，影響觀看者的視覺體驗，這也成為顯示裸眼3D技術推廣應用的障礙。
發明內容
本發明實施例提供了一種3D顯示裝置，用以實現高亮度3D顯示。本發明實施例提供的一種3D顯示裝置，包括:顯示面板，位于所述顯示面板出光側且具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層，位于所述第一光柵層之上且具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層，以及調節所述第一光柵層和第二光柵層的相對移位以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態切換的調節裝置；其中，所述第一光柵層具有的孔狀透光區域與所述第二光柵層具有的孔狀透光區域一一對應；所述顯示面板內具有陣列排布的像素單元；在2D顯示狀態時，每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域覆蓋至少一個像素單元的區域；
在3D顯示狀態時，每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域小于一個像素單元的區域。本發明實施例的有益效果包括:本發明實施例提供的一種3D顯示裝置，在顯示面板的出光側設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層，在第一光柵層上設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層，其中第一光柵層具有的孔狀透光區域與第二光柵層具有的孔狀透光區域一一對應，通過調節第一光柵層與第二光柵層中各孔狀透光區域的重疊區域大小是否滿足小孔成像條件，以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態的切換。具體通過調節裝置調節第一光柵層和第二光柵層的相對移位，在2D顯示狀態時，調節每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域，使其覆蓋至少一個像素單元的區域，顯示面板顯示的圖像經過每對孔狀透光區域后實現正常顯示；在3D顯示狀態時，調節每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域，使其達到小孔成像條件小于一個像素單元的區域，實現對顯示面板中各亞像素單元出射光角度的調節，進而實現左眼圖像和右眼圖像分別匯聚于不同位置，實現裸眼3D顯示，相對于遮擋條紋可以減少對光線的遮擋，避免減低顯示亮度，實現高亮度的3D顯示。
圖1為小孔成像的原理示意圖；圖2為本發明實施例提供的3D顯示裝置的結構示意圖；圖3a和圖3b分別為本發明實施例提供的3D顯示裝置在2D顯示狀態和3D顯示狀態的原理不意圖；圖4a和圖4b分別為在2D顯示狀態下和3D顯示狀態下，第一光柵層和第二光柵層中的各孔狀透光區域的重疊區域俯視示意圖；圖5a和圖5b分別為在2D顯示狀態下和3D顯示狀態下，第一光柵層和第二光柵層中的各孔狀透光區域截面示意圖；圖6為本發明實施例提供的3D顯示裝置中的孔狀透光區域的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明實施例提供的3D顯示裝置的具體實施方式
進行詳細地說明。本發明實例提供的3D顯示裝置利用小孔成像的原理，下面對小孔成像的條件進行簡要說明，如圖1所示，設發光物體的高度為h，光柵的孔徑為d，發光物體到光柵的距離即物距為U，小孔成像的臨界距離為V，由三角形相似原理可得:v/d= (v+u) /h,因此，臨界距離V=Ud/ (h-d)。從公式中可以看出，當發光物體的高度h大于光柵的孔徑d時，臨界距離V是正值，當發光物體的高度h小于光柵的孔徑d時，臨界距離V是負值，無意義，當發光物體的高度h等于光柵的孔徑d時，臨界距離V為無窮大，也無意義。因此，小孔成像的一個重要條件是發光物體的高度h必須大于光柵的孔徑d，即像素單元的大小必須大于光柵的孔徑。當發光物體的高度h小于或等于d時，像屏無論放在何處，像屏上都看不到倒立的像，即發光物體的光線傳播方向不改變。根據上述小孔 成像的條件，本發明實施例提供的一種3D顯示裝置，如圖2所示，包括:顯示面板01，位于顯示面板Ol出光側且具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層02，位于第一光柵層02之上且具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層03，以及調節第一光柵層02和第二光柵層03的相對移位以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態切換的調節裝置04 ;其中，第一光柵層02具有的孔狀透光區域與第二光柵層03具有的孔狀透光區域一一對應；顯示面板01內具有陣列排布的像素單元05 ；在2D顯示狀態時，如圖3a所示，每一對孔狀透光區域在顯示面板01上投影的重疊區域(圖中虛線所示)覆蓋至少一個像素單元05的區域；在3D顯示狀態時，如圖3b所示，每一對孔狀透光區域在顯示面板01上投影的重疊區域(圖中虛線所示)小于一個像素單元05的區域。在具體實施時，上述顯示面板01可以液晶(LCD)顯示面板、有機電致發光(OLED)顯示面板、等離子體(PDP)顯示面板、或陰極射線(CRT)顯示器等，在此不做限定。本發明實施例提供的3D顯示裝置中，通過調節第一光柵層02具有的各孔狀透光區域和第二光柵層03中各孔狀透光區域相互的重疊區域是否滿足小孔成像的條件，即像素單元的大小相當于發光物體的大小，重疊區域的大小相當于光柵的孔徑大小，來實現2D顯示狀態與3D顯示狀態的切換。具體地，為了使第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀透光區域的重疊區域的大小分別能滿足2D顯示狀態和3D顯示狀態的條件。即在2D顯示狀態下，根據上述小孔成像的條件可知，如圖3a所示，需要第一光柵層02和第二光柵層03中各孔狀透光區域的重疊區域(即光柵的孔徑)不小于像素單元05的大小(即發光物體);在3D顯示狀態下，如圖3b所示，根據上述小孔成像的條件可知，需要第一光柵層02和第二光柵層03中各孔狀透光區域的重疊區域(即光柵的孔徑)小于像素單元05的大小(即發光物體)。在具體實施時，若將第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀`透光區域的孔徑設置為大于一個像素單元，例如兩個像素單元時，會難于從2D狀態切換至3D狀態，并且，各孔狀透光區域的孔徑越大，為保證能從2D狀態切換至3D狀態，需要將各孔狀透光區域之間的黑色遮擋部分設置較大，會大大降低顯示亮度和分辨率。若將第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀透光區域的孔徑設置成小于一個像素單元時，僅能滿足3D顯示狀態的小孔成像條件，無法進行2D顯示狀態的切換。因此，為盡可能實現在2D狀態下的顯示具有較高的分辨率以及較少的亮度損失，同時又能在3D狀態下能夠滿足小孔成像的條件，在具體實施時，一般如圖3a和圖3b所示將每一對孔狀透光區域與每個像素單元05的位置一一對應，即第一光柵層02具有的孔狀透光區域和第二光柵層03具有的孔狀透光區域與像素單元05的位置均一一對應。圖4a和圖4b分別為在2D顯示狀態下和3D顯示狀態下，第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀透光區域的重疊區域俯視示意圖。圖5a和圖5b分別為在2D顯示狀態下和3D顯示狀態下，第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀透光區域截面示意圖。并且,在具體實施時，一般將第一光柵層中各孔狀透光區域設置為占第一光柵層總面積的60%_90%，即第一光柵層中黑色遮擋部分占第一光柵層總面積的10%_40% ;將第二光柵層中各孔狀透光區域設置為占第二光柵層面積的60%_90%，即第二光柵層中黑色遮擋部分占第二光柵層總面積的10%-40%，以便在第一光柵層和第二光柵層之間相對移位后，利用黑色遮擋部分調節兩層光柵層中各孔狀透光區域的重疊區域的大小。
在具體實施時，第一光柵層和/或第二光柵層一般可以為由黑矩陣材料制備而成的光柵層，在黑矩陣材料上制備各孔狀透光區域。進一步地，為了保證在2D顯示狀態時，第一光柵層02和第二光柵層03中的各孔狀透光區域較少的遮擋顯示面板01的像素單元的出光區域，可以將第一光柵層02具有的各孔狀透光區域與第二光柵層03具有的各孔狀透光區域設置為形狀和尺寸均相同，即第一光柵層02和第二光柵層03的內部結構一致，兩者可上下互換。進一步地，為了保證3D顯示裝置在2D顯示狀態下具有較少的亮度損失，可以將第一光柵層02具有的各孔狀透光區域與第二光柵層03具有的各孔狀透光區域的形狀設置為與各像素單元的形狀一致，例如可以為方形或圓形，在此不作限定。下面以第一光柵層02具有的各孔狀透光區域、第二光柵層03具有的各孔狀透光區域以及各像素單元的形狀均為長方形為例進行說明，其中，如圖6所示，一個像素單元由紅綠藍RGB三個亞像素單元組成，一個像素單元的寬度為X，一個像素單元的長度為I。具體地，調節第一光柵層和第二光柵層的相對移位以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態切換的調節裝置04，具體可以包括:驅動第一光柵層沿像素單元行的延伸方向平移的第一驅動部件；和/或，驅動第二光柵層沿像素單元行的延伸方向平移的第二驅動部件。在具體實施時，在2D顯示狀態和3D顯示狀態之間相互切換時，可以僅驅動第一驅動部件，如圖2所示，使第一光柵層02相對第二光柵層03沿著像素單元行的延伸方向(箭頭方向)平移；也可以僅驅動第二驅動部件，使第二光柵層03相對第一光柵層02沿著像素單元行的延伸方向(箭頭方向)平移；當然，為了節省機械結構的移動距離，還可以同時驅動第一驅動部件和第二驅動部件，使第一光柵層和第二光柵層同時相對平移，實現調節兩光柵層中各孔狀透光區域 的重疊區域大小。在具體實施時，可以在3D顯示狀態下，調整第一光柵層和第二光柵層相對位移(n+1/4) X，其中η為整數。在具體實施時，第一驅動部件和第二驅動部件可以通過步進馬達，與步進馬達的輸出軸同軸固定的齒輪，以及設置在第一光柵層和第二光柵層上的齒條實現對應的第一光柵層或第二光柵層的平移過程，當然，也可以通過其他微型機械裝置實現，在此不作限定。進一步地，根據小孔成像原理，在滿足小孔成像條件下，如圖1所示，成像距離V。可以簡化為:V(1=Eu/h，其中E為人眼兩瞳孔的距離，V0為成像距離。根據此公式，在具體實施時，本發明實施例提供的3D顯示裝置，還可以包括:調節顯示面板01與第一光柵層02之間距離的第三驅動部件；設置于顯示面板正面的信號采集單元，該信號采集單元具有用于采集顯示面板前側觀看者面部與顯示面板之間距離信息的距離采集模塊；與距離采集模塊和第三驅動部件信號連接的信號處理單元，當距離采集模塊采集的距離信息變化時生成驅動信號，第三驅動部件根據驅動信號調節顯示面板與第一光柵層的相對距離，以達到根據觀看者與顯示面板的距離調節第一光柵層與顯示面板之間距離，實現3D顯示狀態的最佳觀看效果。例如:以分辨率為1280*800的10英寸的3D顯示裝置為例，其中，每個亞像素單元的寬度約為55 μ m,高度約為180 μ m ;則第一光柵層和第二光柵層中各孔狀透光區域的孔徑寬度為160 μ m,高度為180 μ m,人眼兩瞳孔的距離一般為6.5cm。通過檢測得到若在觀看者在距離顯示面板1.4m處觀看，通過計算可以得出第一光柵層距離顯示面板的放置距離應約為2mm，通過第三驅動部件調節第一光柵層與顯示面板之間的距離，可以實現觀看者的最佳3D觀看效果。本發明實施例提供的一種3D顯示裝置，在顯示面板的出光側設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層，在第一光柵層上設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層，其中第一光柵層具有的孔狀透光區域與第二光柵層具有的孔狀透光區域一一對應，通過調節第一光柵層與第二光柵層中各孔狀透光區域的重疊區域大小是否滿足小孔成像條件，以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態的切換。具體通過調節裝置調節第一光柵層和第二光柵層的相對移位，在2D顯示狀態時，調節每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域，使其覆蓋至少一個像素單元的區域，顯示面板顯示的圖像經過每對孔狀透光區域后實現正常顯示；在3D顯示狀態時，調節每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域，使其達到小孔成像條件小于一個像素單元的區域，實現對顯示面板中各亞像素單元出射光角度的調節，進而實現左眼圖像和右眼圖像分別匯聚于不同位置，實現裸眼3D顯示，相對于遮擋條紋可以減少對光線的遮擋，避免減低顯示亮度，實現高亮度的3D顯示。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包 含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種3D顯示裝置，其特征在于，包括:顯示面板，位于所述顯示面板出光側且具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層，位于所述第一光柵層之上且具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層，以及調節所述第一光柵層和第二光柵層的相對移位以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態切換的調節裝置；其中， 所述第一光柵層具有的孔狀透光區域與所述第二光柵層具有的孔狀透光區域一一對應；所述顯示面板內具有陣列排布的像素單元； 在2D顯示狀態時，每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域覆蓋至少一個像素單元的區域； 在3D顯示狀態時，每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域小于一個像素單元的區域。
2.如權利要求1所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述每一對孔狀透光區域與每個像素單元的位置一一對應。
3.如權利要求1所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述第一光柵層具有的各孔狀透光區域與所述第二光柵 層具有的各孔狀透光區域形狀和尺寸均相同。
4.如權利要求3所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述第一光柵層具有的各孔狀透光區域與所述第二光柵層具有的各孔狀透光區域的形狀為方形或圓形。
5.如權利要求1所述的3D裝置，其特征在于，所述第一光柵層中各孔狀透光區域占所述第一光柵層總面積的60%-90% ;所述第二光柵層中各孔狀透光區域占所述第二光柵層總面積的60%-90%。
6.如權利要求1所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述調節裝置包括: 驅動第一光柵層沿像素單元行的延伸方向平移的第一驅動部件；和/或， 驅動第二光柵層沿像素單元行的延伸方向平移的第二驅動部件。
7.如權利要求1所述的3D顯示裝置，其特征在于，還包括: 調節所述顯示面板與所述第一光柵層之間距離的第三驅動部件； 設置于所述顯示面板正面的信號采集單元，所述信號采集單元具有用于采集所述顯示面板前側觀看者面部與所述顯示面板之間距離信息的距離采集模塊； 與所述距離采集模塊和所述第三驅動部件信號連接的信號處理單元，當所述距離采集模塊采集的距離信息變化時生成驅動信號，所述第三驅動部件根據所述驅動信號調節所述顯示面板與所述第一光柵層的相對距離。
8.如權利要求1-7任一項所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述第一光柵層和/或第二光柵層為由黑矩陣材料制備而成的光柵層。
9.如權利要求1-7任一項所述的3D顯示裝置，其特征在于，所述顯示面板為液晶IXD顯示面板、有機電致發光OLED顯示面板、等離子體PDP顯示面板、或陰極射線CRT顯示器。
全文摘要
本發明公開了一種3D顯示裝置，在顯示面板的出光側設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第一光柵層，在第一光柵層上設置具有陣列排布的孔狀透光區域的第二光柵層。通過調節第一光柵層與第二光柵層中各孔狀透光區域的重疊區域大小是否滿足小孔成像條件，以實現2D顯示狀態與3D顯示狀態的切換，在3D顯示狀態時，調節每一對孔狀透光區域在顯示面板上投影的重疊區域，使其達到小孔成像條件小于一個像素單元的區域，實現對顯示面板中各亞像素單元出射光角度的調節，進而實現左眼圖像和右眼圖像分別匯聚于不同位置，實現裸眼3D顯示，相對于遮擋條紋可以減少對光線的遮擋，避免減低顯示亮度，實現高亮度的3D顯示。
文檔編號G02B26/08GK103246071SQ20131015623
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者武乃福 申請人:京東方科技集團股份有限公司