指向性彩色滤光片和裸眼3d显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及立体显示技术领域，更具体地说，涉及一种指向性彩色滤光片和裸眼 3D显示装置。
【背景技术】
[0002] 由于3D显示技术可以使画面变得更加立体逼真，让观众有一种身临其境的感觉， 因此，3D显示技术越来越受到人们的欢迎。
[0003] 3D显示技术的原理是利用人的左右眼分别接收具有视差的不同画面，然后通过大 脑对视差图像叠加构成一个具有前后、左右、上下、远近等立体方向效果的影像。虽然现有 技术中不断有基于视差原理的裸眼3D显示器件产生，但是，由于现有的裸眼3D显示器件具 有图像串扰易引起视觉疲劳以及视角小等问题，因此，现有的裸眼3D显示器件并未真正进 入消费电子产品领域。
[0004] 现有技术提出了一种新的3D显示技术即指向性背光技术，该技术是在导光板上加 工特殊设计的结构来使光线传播指向不同的方向，以形成视角较大的视差照明。如中国专 利CN201410187534.X提出一种裸眼3D背光模组，其采用一组或多组LED时序光源结合凸透 镜、多边棱镜以及视差屏障来实现多视角3D显示。但是，由于这种背光模组的透镜、棱镜等 结构的设计和精密加工精度在技术上很难实现，并且，当两个光源的光入射到视差屏障的 同一个区域时，会导致该区域同时出射两种颜色的光，即导致该区域出射的光线出现串扰， 因此，基于指向性背光技术的裸眼3D显示器件一直未能得到实际应用。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种指向性彩色滤光片和裸眼3D显示装置，以解决现有 技术中由于背光模组的透镜、棱镜等结构的设计和精密加工精度在技术上很难实现且很容 易出现光线串扰的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] -种指向性彩色滤光片，包括彩色滤光片和位于所述彩色滤光片出光面的指向性 功能结构层；
[0008] 所述彩色滤光片包括多个滤光单元，每一所述滤光单元包括至少三个不同颜色的 滤光子单元，其中透过同一颜色的滤光子单元的光的颜色相同；
[0009] 所述指向性功能结构层包括多个结构单元，每一所述结构单元与一所述滤光单元 对应设置;每一所述结构单元包括至少三个结构子单元;每一所述结构子单元与一所述滤 光子单元对应设置，以使透过每一所述滤光子单元的光入射到对应的一所述结构子单元 中；
[0010] 每一所述结构子单元包括多个纳米衍射光栅;同一结构子单元内的纳米衍射光栅 的周期和取向角不同，以使透过同一结构子单元的相同颜色的光具有不同的视角；同一滤 光单元不同颜色的滤光子单元对应的结构子单元内相同位置的纳米衍射光栅的周期和取 向角也不同，以使合成同一视角图像的不同颜色的光具有相同的视角。
[0011] 优选的，所述滤光单元包括红色滤光子单元、绿色滤光子单元和蓝色滤光子单元， 且所述红色滤光子单元仅透射红光，所述绿色滤光子单元仅透射绿光，所述蓝色滤光子单 元仅透射蓝光；
[0012] 所述结构单元包括第一结构子单元、第二结构子单元和第三结构子单元，所述第 一结构子单元与所述红色滤光子单元对应设置，所述第二结构子单元与所述绿色滤光子单 元对应设置，所述第三结构子单元与所述蓝色滤光子单元对应设置。
[0013] 优选的，所述纳米衍射光栅的周期和取向角由入射光线的波长、入射角、衍射光线 的衍射角和衍射方位角决定。
[0014] 优选的，所述指向性彩色滤光片采用光刻技术、紫外连续变空频光刻技术或纳米 压印技术制作而成。
[0015]优选的，所述指向性彩色滤光片对应视点的张角达到150度及以上。
[0016] 优选的，所述指向性彩色滤光片中的纳米衍射光栅的周期范围为300纳米~3微 米。
[0017] 一种裸眼3D显示装置，包括指向性彩色滤光片、设置在所述指向性彩色滤光片入 光侧的光源阵列和设置在所述指向性彩色滤光片出光侧的液晶显示面板；
[0018] 所述光源阵列包括至少三种激光点光源，不同种类的激光点光源发射的激光颜色 不同，所述激光点光源用于在预设位置发射以预设角度入射到所述指向性彩色滤光片的激 光；
[0019] 所述指向性彩色滤光片为如上任一项所述的指向性彩色滤光片，所述指向性彩色 滤光片通过调整透过所述滤光子单元和对应的结构子单元的激光的相位，来使透过同一滤 光子单元的相同颜色的光具有不同的视角，合成同一视角图像的不同颜色的光具有相同的 视角；
[0020] 所述液晶显示面板包括多个像素单元，每一所述像素单元包括至少三个子像素， 每一所述像素单元与一所述滤光单元对应设置，同一所述像素单元内的子像素与对应的所 述滤光单元内的滤光子单元一一对应设置，所述液晶显示面板通过调整透过所述子像素的 激光的振幅，来使相同视角的不同颜色光合成同一视角图像，不同视角的图像合成3D显示 图像。
[0021] 优选的，所述激光点光源包括发射激光的激光器以及设置在所述激光器出光路径 上的激光扩束器，所述激光扩束器用于扩展所述激光的直径，以使所述激光照射到所述指 向性彩色滤光片的整个面板上。
[0022] 优选的，所述光源阵列包括发射红光的红激光点光源、发射绿光的绿激光点光源 和发射蓝光的蓝激光点光源。
[0023] 优选的，所述至少三个不同颜色的滤光子单元包括红色滤光子单元、绿色滤光子 单元和蓝色滤光子单元，所述红色滤光子单元仅透射红激光，所述绿色滤光子单元仅透射 绿激光，所述蓝色滤光子单元仅透射蓝激光；
[0024]所述至少三个结构子单元包括第一结构子单元、第二结构子单元和第三结构子单 元;所述至少三个子像素包括红色子像素、绿色子像素和蓝色子像素；
[0025]所述红色子像素与所述第一结构子单元和所述红色滤光子单元对应设置，所述绿 色子像素与所述第二结构子单元和所述绿色滤光子单元对应设置，所述蓝色子像素与所述 第三结构子单元和所述蓝色滤光子单元对应设置。
[0026]与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
[0027]本发明所提供的指向性彩色滤光片和裸眼3D显示装置，光线在入射到指向性功能 结构层中的纳米衍射光栅之前，通过对应的滤光子单元进行了分色滤光，因此，不会出现同 一纳米衍射光栅出射两种颜色的光，导致出射的光线出现串扰的问题；
[0028] 并且，本发明中不需要采用高精度的透镜、棱镜等结构，且指向性彩色滤光片在技 术上较容易实现，因此，本发明提供的基于指向性背光技术的无疲劳的多视角裸眼3D显示 器件能够得到实际应用。
【附图说明】
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本发明一个实施例提供的指向性彩色滤光片的剖面结构示意图；
[0031] 图2为本发明一个实施例提供的指向性彩色滤光片的平面结构示意图；
[0032] 图3为图1所示的指向性彩色滤光片中彩色滤光片的平面结构示意图；
[0033] 图4为图1所示的指向性彩色滤光片中指向性功能结构层的平面结构示意图；
[0034]图5为图4所示的指向性功能结构层的局部放大图；
[0035] 图6为图4所示的纳米衍射光栅在XY平面下的结构图；
[0036] 图7为图4所示的纳米衍射光栅在XZ平面下的结构图；
[0037]图8为本发明一个实施例提供的裸眼3D显示装置的剖面结构示意图；
[0038]图9为图8所示的裸眼3D显示装置中液晶显示面板的平面结构示意图；
[0039]图10为图8所示的裸眼3D显示装置的光路图。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041] 本发明的一个实施例提供了一种指向性彩色滤光片，参考图1和图2,图1为该指向 性彩色滤光片的剖面结构示意图，图2为