一种3d成像光栅组件及3d显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及3D显示领域，尤其指3D显示中应用的柱面透镜式化C)3D显示。
【背景技术】
[0002] 目前的3D(即3Dimension,中文；Η维）显示技术可W分为裸眼式和眼镜式两种。 而裸眼式3D技术可分为透镜阵列式、屏障栅栏式和指向光源式Η种，每种技术的原理和成 像效果都有一定的差别。
[0003] 其中，屏障栅栏式（英文全称；ParallaxBarriers,中文也有翻译成视差屏障或 视差障栅的），其原理和偏振式3D较为类似，其原理是在显示面板前方或者后方设置一光 栅，该光栅设有透光的透光狭缝和透光狭缝之间不透光的光栅线；送些透光狭缝宽几十微 米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为"视差障壁"。在立体显示模式下，应 该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到 的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开， 使显示面板上的左眼图像进入右眼、右眼图像进入左眼，最终使观者获得3D成像生理必理 体验。
[0004] 柱状透镜化enticularLens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大 的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一 层分光透镜阵列，送样透镜就能W不同的方向投影每个像素。于是双眼从不同的角度观看 显示屏，就看到不同的像素。因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保 障。不过由于它的3D显示基本原理仍与视差障壁技术有异曲同工之处，所W分辨率仍是一 个比较难解决的问题。
[000引指向光源式值irectionalBackli曲t)3D技术搭配LED(发光二极管），配合快速 反应的LCD光栅和驱动方法，让3D内容W排序（sequential)方式进入观看者的左右眼互 换影像产生视差，进而让人眼感受到3DΗ维效果。
[0006] 上述描述了Η种裸眼式3D的原理。其中，W应用在户外显示为例，在户外影像显 示中，户外3D显示技术有着广泛的应用范围，包括在户外广告、户外显示等在内的领域。户 外3D显示技术利用透镜的分光功能形成3D显示效果，3D显示可W使画面更加逼真，更加吸 引受众的注意力，从而达到更好的广告宣传效果。
[0007] 然后现有LED或LCD面板3D显示仍然存在一定的问题，因为3D显示的显示面板 一般较大，因此一般采用L邸发光灯在横向、纵向上呈阵列分布后形成LED的显示面板，每 一个L邸发光灯即作为一个图像像素（也即发光光源），送使得一般L邸或LCD的显示屏体 积较大。当然，室内的某些大型3D显示装置的显示面板的体积也较大。
[0008] 户外的观察距离一般较远（数十米乃至100米级范围），要实现较远距离的3D观 察效果，如图1所示，一般采用较厚的透明基材上形成柱状透镜的方式，上述柱状透镜成阵 列排布。或者也可W送样理解：图1中的若干平行的长条状柱状透镜101从左向右排列成 阵列，形成柱状透镜阵列10,其中柱状透镜阵列10的底面为平整平面102,顶面形成若干阵 列分布的半圆柱面104,即该柱状透镜阵列10的横截面上部为若干半圆形排列的形状。柱 状透镜阵列10下方的显示面板12的上的图像通过左眼图像121和右眼图像122复合而成， 通过该分光透镜阵列10的分光作用，将左眼图像、右眼图像分别投送给观察者的眼睛14。 即分别将左眼图像121投射给左眼，将右眼图像122投射给右眼。采用送种方式，因现有显 W面板的各像素一般为LED发光二极管作为发光光源，该LED发光灯发出的光线为发散光， 送就需要将显示面板放置在分光透镜阵列的焦平面上，才能实现3D显示的功能。
[0009] 故现有的柱状透镜阵列与显示面板的发光面之间需要保留一定间隔，间隔距离一 般近似于柱状透镜阵列中透镜的焦距F，可由焦距计算公式F=r/(n-1)求出。其中η是 透镜的折射率，一般在1. 4~1. 7之间，由公式可W看出，在η确定的情况下，曲率半径r就 是公式中的唯一变量，观看距离与焦距F和折射率ni相对应，为实现合适的焦距，一般情况 下，会采用刚性或半刚性透明光学材料（如光学玻璃、PMMA、PE等）和四周具有一定厚度的 其它材料组装而成。在小尺寸显示面板上送不失为解决问题的一种方案，但是，如果要使观 看距离更远，势必要加大曲率半径r，送样焦距也会更大，因此，在大尺寸显示面板上，通过 W上方法实现3D显示的难度也就加大了。而户外观察距离一般较远，至少10米W上，因此 其上述柱状透镜阵列10的厚度更厚，送导致了其体积很大，重量很重，不利于加工和安装。
[0010] 另外，由于在重力作用下，显示面板的中必相对边缘通常会呈现出凹陷状态，而且 尺寸越大，送个效果越明显。其解决办法是全贴合（即分光透镜阵列与显示面板表面紧密 贴合在一起），而依靠刚性或半刚性介质很难实现全贴合，如果不全贴合则使光栅与显示屏 不是处处都是处于焦距上。
【发明内容】
[0011] 为解决现有的柱状透镜阵列由于厚度较大，导致体积大、重量重，不利于加工和安 装，W及现有柱状透镜阵列常依附在一个刚性或半刚性的介质上，而LCD或L邸显示面板是 柔性或表面不全是平整的，难W全贴合的问题，本发明实施例提供了一种3D成像光栅组件 及3D显示装置。
[0012] 本发明实施例一方面提供了一种3D成像光栅组件，包括分光透镜阵列光栅及准 直透镜阵列光栅；
[0013]所述准直透镜阵列光栅上设有若干呈阵列分布的准直透镜；
[0014]所述分光透镜阵列光栅包括若干呈阵列排布的分光透镜；
[0015]所述准直透镜的宽度为显示面板的像素或子像素的宽度的1/N，所述分光透镜的 宽度为所述显示面板上视点组的宽度的Μ倍；其中，所述N、Μ为自然数。
[0016]本发明实施例提供的3D成像光栅组件，由于包括分光透镜阵列光栅和准直透镜 阵列光栅。一方面，准直透镜阵列光栅把显示面板上每个像素发出的光线变成准直光，另一 方面，分光透镜阵列光栅起到视点间倒序分光作用，送样不同的图像就在不同的方向，从而 可W看到3D的成像效果。由于采用准直透镜阵列光栅预先将显示面板上各像素发出的发 散光变成准直光，因此可任意调节分光透镜阵列光栅与准直之间间距，只要分光透镜的半 径满足观察距离的要求，即可实现3D显示的功能。如此，可降低该分光透镜阵列光栅的厚 度，3D成像光栅组件的厚度更低，降低了其重量，使其可W采用贴合的方式，直接安装在显 示面板的表面，因此简化了其安装工艺。同时，采用本发明实施例提供的3D成像光栅组件， 其加工过程也较简单，适合大批量生产。
[0017] 优选地，所述N的范围为1~10,Μ的取值范围为1~4。
[0018] 优选地，所述准直透镜阵列光栅和所述分光透镜阵列光栅之间胶合连接，其胶合 连接所用的粘合剂的折射率Πι<η2,其中，Π2为所述准直透镜阵列光栅和所述分光透镜阵列 光栅的介质的折射率。
[0019] 优选地，所述准直透镜阵列光栅上准直透镜为平凸透镜、凹凸透镜或双凸透镜。
[0020] 优选地，所述准直透镜为平凸透镜；所述平凸透镜的入射光面为平面，其出射光面 为曲面，所述曲面包括外凸柱面或者抛物面、楠圆面、双曲线面、高次曲线拟合形成的高次 曲面或者高次曲面去除高次项形成的二次曲面。
[0021] 优选地，所述准直透镜的曲面为圆锥曲线延伸构