一种3d成像光栅组件及3d显示装置的制造方法_2

文档序号:9686387阅读:来源:国知局
成的外凸柱面;所述圆锥曲线呈 中必轴对称。
[002引优选地,所述圆锥曲线的方程为;Y2-2R+化+1)Χ= 0 ;其中k的取值范围 是-0. 9<k<-l. 5,1/R为X= 0处的曲率半径,且满足1.化〉R〉=化。
[0023] 优选地,所述分光透镜为平凸透镜;所述平凸透镜的入射光面为平面,其出射光面 为外凸柱面,所述外凸柱面包括外凸圆柱面或者抛物面、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。
[0024] 本发明实施例第二方面提供了一种3D显示装置,包括显示面板及上述第一方面 提供的3D成像光栅组件;
[00巧]所述3D成像光栅组件安装在所述显示面板前方。
[0026] 本发明实施例提供的3D显示装置,由于其采用改进后的上述3D成像光栅组件。 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的厚度,只要其分光透镜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。
[0027] 优选地,所述显示面板为L邸显示屏,其包括在横向、纵向上呈阵列分布的若干 LED发光灯。
【附图说明】
[0028]图1是现有技术中提供的3D显示装置示意图;
[0029] 图2曰、图化是本发明【具体实施方式】中提供的3D显示装置立体分解示意图;
[0030] 图3是本发明【具体实施方式】中提供的3D显示装置剖面示意图;
[0031] 图4是本发明【具体实施方式】中提供的显示面板为L邸发光灯作为发光光源的主视 示意图;
[0032] 图5是本发明【具体实施方式】中提供的3D显示装置工作原理示意图;
[0033] 图6是本发明【具体实施方式】中提供的准直透镜阵列光栅粘贴在显示面板上的示 意图;
[0034] 图7是图6中A处放大示意图;
[0035] 图8是分光透镜阵列光栅与准直透镜阵列光栅贴合形成一体的3D成像光栅组件 与显示面板胶合连接示意图;
[0036] 图9是准直透镜光路原理图。
[0037] 其中【具体实施方式】中附图标记说明如下;1、分光透镜阵列光栅;2、显示面板;3、 准直透镜阵列光栅;11、分光透镜;20、像素;30、准直透镜;21、LED发光灯。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,W下结合 附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用 W解释本发明,并不用于限定本发明。
[0039] 实施例1
[0040] 本例将对本发明公开的3D成像光栅组件进行详细说明,如图2曰、图化所示,其公 开了包括3D成像光栅组件和显示面板2的3D显示装置立体分解示意图;该3D成像光栅组 件包括分光透镜阵列光栅1及准直透镜阵列光栅3 ;
[0041] 所述准直透镜阵列光栅3上设有若干呈阵列分布的准直透镜30 ;
[0042] 所述分光透镜阵列光栅1包括若干呈阵列排布的分光透镜11 ;
[0043] 其中,如图3所示,所述准直透镜的宽度D为显示面板2的像素或子像素(下面将 W像素为单位进行举例说明)宽度的1/N,所述分光透镜11的宽度Η为所述显示面板2上 视点组的宽度的Μ倍,其中,所述Ν、Μ为自然数。
[0044] 所谓的视点和视点组均为本领域技术人员所公知,本例中不做重复的详细说明, 仅在后续描述过程中结合附图做简单介绍。
[0045] 该3D成像光栅组件在使用过程中被安装在显示面板2的前方,所谓前方指观察者 的一侧,即3D成像光栅组件被置于观察者和显示面板2之间。
[0046] 所谓准直透镜阵列光栅3的作用是把显示面板2上每个像素或子像素发出的发散 光变成准直光(平行光或者准平行光),可W显著减少光线的发散角度。为实现该功能,本 例中准直透镜阵列光栅3上的准直透镜30呈图中所示的长条形的柱面结构;所述准直透镜 30可W为平凸透镜、凹凸透镜或双凸透镜等,比如,图2中所示,每个准直透镜30的横截面 呈平凸透镜的结构,其下方的面(入射光面)为平面,其上方的面(出射光面)为外凸柱面, 所述外凸柱面包括外凸圆柱面、抛物面、楠圆面或双曲面等二次曲面;或高次曲线拟合形成 的高次曲面,或由该高次曲面去除高次项形成的二次曲面,采用上述抛物面、楠圆面或者双 曲面等二次曲面或者高次曲面,可有效矫正球差,更好的起到准直的作用)。具体地,如图 9所示,上述外凸柱面通过如下方式形成:准直透镜30的剖面由多段曲线组成,包括Η个直 线段302、303、304及弧线段301,本例中该弧线段301为圆锥曲线,所谓圆锥曲线包括楠圆 曲线或者双曲线,两侧的直线段302、303的长度可W为0。将此剖面沿与剖面垂直方向(即 图9中沿垂直于纸面的方向)拉伸可W形成单个准直透镜,弧线段301拉伸后即获得所述 外凸柱面,再将此准直透镜做阵列化即可制作成准直透镜阵列光栅3。
[0047] 优选地,所述准直透镜30的曲面为圆锥曲线延伸构成的外凸柱面;所述圆锥曲线 呈中必轴对称。本例中优选上述弧线段301为圆锥曲线,因实际工程中楠圆曲线或双曲线 上的一段弧线可W非常理想接近准直光性能,而工程实际中要求准直偏差在0. 25度之内, 单个曲面为完全圆柱面的透镜很难达到送个容许要求。通过各种补偿的方法可W实现准直 偏差小于0.25度,但是透镜组(多个透镜组合形成的平凸透镜或双凸透镜)或是非球面二 次曲线构成封闭剖面的加工难W实现。而通过圆锥曲线的方式,易于加工,准直效果也好, 虽然会使准直透镜焦距增加,导致准直透镜与像素或子像素的距离增加,而距离增加仅是 毫米级。每个准直透镜的宽度是像素或子像素的1/N,理论上,N越大,准直效果更好,但实 际操作中,N越大,准直透镜的宽度越小,操作时更难实现,经试验证明,N取大于等于1,小 于等于10时容易实现,且大大改善准直分布均匀性和准直的误差范围。本例中WN= 1为 例进行说明。
[0048] 具体的,准直透镜阵列光栅3的参数确定;W每个准直透镜30的剖面为圆锥曲线 为例,该圆锥曲线为二次曲线,其方程为;Y2-2R+化+1)X= 0,如果Κ= 0,则该曲线是一段圆 弧,如果-κκ<0,该曲线是一段楠圆曲线,如果k= -l,则该曲线是一段抛物线曲线,κ<-1是 一段双曲线。理论上来说圆弧曲线和抛物线存在一定球差,楠圆曲线和双曲线在一定误差 范围是可W认为没有球差的,其中双曲线可W比楠圆曲线高一两个数量级,但是在一定球 差误差范围内,双曲线的R会增加,因为曲率=1/R,送对减少曲线的最高点到汇聚点的距 离是不利的,因为送会导致透镜的厚度增加。如果在一定球差容限差范围,确定的k值的情 况下,而曲率越大,R越小,曲率越小,R越大。汇聚点越远,透镜的厚度就会增加。相反如果 厚度要求有限制,郝么K取值范围在楠圆范围H<K<0),如果不考虑透镜厚度限制,
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