一种光栅以及3d显示装置的制造方法
【专利摘要】本发明实施例涉及一种光栅以及3D显示装置。所述光栅的光栅周期从所述光栅的中心向两侧非线性递减。当这种光栅用于3D显示时，可以在纵向上对最佳观看区域进行扩展，因此可以改善观看体验。
【专利说明】
_种光樹以及3D显不装置
技术领域
[0001] 本发明的实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种光栅以及3D显示装置。
【背景技术】
[0002] 随着显示技术的不断发展，3D(three dimensional)显示已经成为显示领域的重 要发展趋势。3D产品变得越来越流行，3D显示器逐渐走入了大众家庭，大多数人对3D显示也 不再感到陌生。过去十几年来3D显示技术主要借助立体眼镜实现3D显示。为了进一步提高 观赏舒适感，摆脱立体眼镜的束缚，人们不断的进行裸眼观看3D影像的尝试，而这一领域也 迅速成为了当前的研究热点之一。
[0003] 目前，裸眼3D显示技术主要由光屏障式（也称视差屏障式）和柱状透镜式，其中柱 状透镜技术由于与现有的LCD制造工艺不兼容，所以生产成本很高，推广普及非常的困难。 视差屏障式裸眼3D技术是在显示面板的显示侧叠加一层屏障光栅，该光栅包括交替布置的 遮光条纹和透光条纹。在立体显示模式下，由于光栅的遮挡作用，使得左眼像素形成的左眼 图像进入观看者的左眼，右眼像素形成的右眼图像进入观看者的右眼。左眼图像和右眼图 像在人脑中叠加合成，使观看者产生深度感知，从而实现3D显示。
[0004] 如图1所示，常规的裸眼3D显示装置采用遮光条纹101和透光条纹102的宽度都均 匀分布的光栅，也就是说，光栅的每个光栅周期都相等，整体呈均匀分布。图2示出了相关技 术中的光栅用于3D显示时形成的最佳观看区域的示意图。在图2中，较亮的白色区域和颜色 较深的暗区域分别代表左眼图像和右眼图像的最佳观看区域。从图2可以看出，这种光栅在 屏幕的前方形成多个较小的最佳观看区域(如图2所示），观看者只有位于最佳观看区域中 时，才能观看到较好的效果。由于这两个最佳观看区域比较小，当观看者前后移动而离开最 佳观看区域后，将失去最佳观看体验，甚至出现左眼视图和右眼视图交叉的现象。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供了一种光栅和3D显示装置，其能够将最佳观看区域在纵向上进 行扩展，从而改善观看体验。
[0006] 根据本发明的一个方面，提供一种光栅，所述光栅的光栅周期从所述光栅的中心 向两侧非线性递减。
[0007] 在一个实施例中，所述光栅为平面光栅。
[0008] 在一个实施例中，从所述平面光栅的中心起的第n个光栅周期1为：
[0010]其中，W为所述平面光栅的宽度;ai、a2、…、aN为自定义系数且满足线性递减关系;N 为所述平面光栅的中心的任一侧的光栅周期的个数。
[0011] 在一个实施例中，所述光栅为曲面光栅。
[0012] 在一个实施例中，从所述曲面光栅的中心起的第n个光栅周期的宽度Wn为：
[0014] 其中，R为所述曲面光栅的半径;0为所述曲面光栅的圆心角;ai、a2、…、aN为自定义 系数且满足线性递减关系;N为所述曲面光栅的中心的任一侧的光栅周期的个数。
[0015] 在一个实施例中，0.9彡aN/aKl。
[0016] 在一个实施例中，所述光栅包括液晶光栅。
[0017] 在一个实施例中，所述光栅包括交替布置的多个遮光条纹和多个透光条纹，
[0018] 当所述光栅的中心位于相邻的遮光条纹和透光条纹之间的交界处时，每个所述光 栅周期包括位于所述光栅的中心的同一侧的相邻透光条纹和遮光条纹的宽度之和；
[0019] 当所述光栅的中心位于遮光条纹的中心处时，每个所述光栅周期包括在所述光栅 的中心的同一侧从每个遮光条纹的中心到下一个遮光条纹的中心的宽度；
[0020] 当所述光栅的中心位于透光条纹的中心处时，每个所述光栅周期包括在所述光栅 的中心的同一侧从所述每个透光条纹的中心到下一个透光条纹的中心的宽度。
[0021] 在一个实施例中，所述光栅的开口率为0.3。
[0022]在一个实施例中，所述光栅周期的取值范围为6微米至500微米。
[0023]根据本发明的另一方面，提供一种3D显示装置，包括液晶面板和根据本发明的实 施例描述的任一项所述的光栅，所述光栅设置在所述液晶面板的出光侧。
[0024]在本发明实施例中，将光栅配置为其光栅周期从中心向两侧非线性递减，当这种 光栅用于3D显示时，可以在纵向上对最佳观看区域进行扩展，因此可以改善观看体验。 [0025]适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请 的各个方面可以单独或者与一个或多个其他方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和 特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。
【附图说明】
[0026]本文中描述的附图用于仅对所选择的实施例的说明的目的，并不是所有可能的实 施方式，并且不旨在限制本申请的范围，其中：
[0027]图1示出在相关技术中3D显示装置采用的光栅的示意图；
[0028]图2示出示出相关技术中的光栅用于3D显示时形成的最佳观看区域的示意图；
[0029] 图3示出根据本发明的实施例的一种示例性光栅的光栅周期的布置的示意图；
[0030] 图4示出本发明的实施例提供的光栅用于3D显示时形成的最佳观看区域的示意 图；
[0031 ]图5示出用于计算平面光栅的光栅周期的示意图；
[0032] 图6示出了用于计算平面光栅的光栅周期的示意图；
[0033] 图7示出了一种液晶光栅的截面示意图；
[0034]图8示出本发明的实施例提供的示例性3D显示装置的示意图。
[0035] 贯穿这些附图的各个视图，相应的参考编号指示相应的部件或特征。
【具体实施方式】
[0036] 现将参照附图更全面地描述示例性的实施例。
[0037]如上所述，相关技术中的3D显示装置采用各个光栅周期的大小都相等的光栅实现 3D显示。这种光栅在屏幕前方形成的最佳观看区域较小，当观看者前后移动时，容易离开最 佳观看区域而导致观看效果不佳。在本发明实施例中，将光栅配置为其光栅周期从中心向 两侧非线性递减，当这种光栅用于3D显示时，可以在纵向上对最佳观看区域进行扩展，因此 可以改善观看体验。
[0038]需要说明的是，在相关技术中，如图1所示，由于每个光栅周期都相等，因此每个光 栅周期包括一个遮光条纹的宽度和一个透光条纹的宽度之和。在本发明实施例中，由于每 个光栅周期的大小不相等，因此，对每个光栅周期的划分可根据光栅的中心的位置的不同 而不同。示例地，当光栅的中心位于遮光条纹和与其相邻的透光条纹的边界处时，"每个光 栅周期"包括位于所述光栅中心的同一侧的相邻遮光条纹和透光条纹的宽度之和；当光栅 的中心位于遮光条纹的中心处时，"每个光栅周期"包括在所述光栅中心的同一侧从每个遮 光条纹的中心到下一个遮光条纹的中心的宽度；当光栅的中心位于透光条纹的中心处时， "每个光栅周期"包括在所述光栅中心的同一侧从每个透光条纹的中心到下一个透光条纹 的中心的宽度。在本发明的实施例中，"光栅周期从光栅的中心向两侧非线性递减"相当于 遮光条纹和透光条纹的宽度从光栅的中心向两侧非线性递减。可以理解，关于光栅周期的 划分不限于本文中示例性描述的几种方法，本领域技术人员可以根据光栅的中心位置的不 同而采用其他的划分方法。
[0039] 图3示出根据本发明的实施例的一种示例性光栅的光栅周期的布置的示意图。如 图3所示，该光栅包括彼此交替布置的遮光条纹301和透光条纹302。在该实施例中，光栅的 中心位于遮光条纹的中心处。从光栅的中心向左右两侧分别包括N个光栅周期Wi、W2、W3、…、 WN，光栅周期的大小从…至-非线性递减。
[0040] 图4示出了本发明的实施例提供的光栅用于3D显示时形成的最佳观看区域的示意 图。与图2类似，较亮的白色区域和颜色较深的暗区域分别代表左眼图像和右眼图像的最佳 观看区域。如图4所示，最佳观看区域在纵向上得到了较大的扩充，观看者在观看时可以前 后移动，而不至于损失最佳观看效果，因此可以提高用户的观看体验。因此，在本发明的实 施例中，将光栅的光栅周期设置为从光栅的中心向两侧非线性递减，可以在纵向上扩展最 佳观看区域，当该光栅应用于3D显示装置时能够提供较好的观看体验。
[0041] 在一个示例性实施例中，光栅可以为平面光栅。每个光栅周期的值可以根据光栅 的总宽度以及对应于每个光栅周期的非线性系数来计算。图5示出了用于计算平面光栅的 光栅周期的示意图。如图5所示，以光栅的中心为原点，向右侧或向左侧定义系数 ai、a2、…、 aN为满足线性递减关系的常数，N为从光栅的中心起向右或向左重复的光栅周期的个数。从 光栅的中心起，第n个光栅周期W n可通过如下公式计算：
[0043]其中，W为平面光栅的宽度。
[0044]由于ai、a2、…、aN满足线性递减关系，由式（1)可知，因此它们形成的系数
为非线性系数，且该非线性系数从n=l到n = N逐渐减小。因此，根据式 (1)，在已知光栅的总宽度的情况下，对系数&1、&2、…、aN赋予特定的值，可以获得平面光栅 的每个光栅周期的大小。
[0045]在本发明的实施例中，系数a#PaN可以被设定为满足:0.9^^/&1〈1。
[0046] 表1中给出了在aN:ai = 0.995:1的情况下用于两个不同尺寸的3D显示装置的光栅 的光栅周期Wi和光栅周期Wn。
[0047]表 1
[0049]在另一个示例性实施例中，光栅还可以是曲面光栅。图6示出了用于计算平面光栅 的光栅周期的示意图。类似地，如图6所示，以光栅中心为原点，向右侧或向左侧定义系数 ai、a2、…、aN为满足线性递减关系的常数，N为从光栅的中心起向右或向左重复的光栅周期 的个数。从光栅的中心起，第n个光栅周期W n可通过如下公式计算：
[0051] 其中，0为曲面光栅的圆心角
_形成了非线性系数。在已知0和R 的情况下，通过对系数ai、a2、…、aN赋予特定的值，可以获得曲面光栅的每个光栅周期的大 小。
[0052] 在一个实施例中，光栅可以为液晶光栅。图7示出了一种液晶光栅的截面示意图。 如图7所示，液晶光栅包括相对设置的第一基板706和第二基板707;设置在第一基板706和 第二基板707之间的液晶层703;分别设置在第一基板706的上侧和下侧的第一偏振器701和 第一电极704;分别设置在第二基板707的上侧和下侧的第二偏振器702和第二电极705。通 过控制施加在第一电极和第二电极之间的电压的大小来控制光的透射，从而形成遮光条纹 和透光条纹交替布置的液晶光栅，并且遮光条纹和透光条纹的宽度（即光栅周期)从光栅的 中心向两侧非线性递减。
[0053] 在另一个实施例中，光栅也可以为除液晶光栅之外的其他类型的光栅，例如通过 在玻璃片上刻出大量平行刻痕而形成的光栅，其中刻痕为遮光条纹，两个刻痕之间的部分 为透光条纹。
[0054] 在本发明的实施例中，光栅的光栅周期可以设定为与像素的尺寸相匹配，例如，可 以将每个光栅周期设定在6微米至500微米的数量级。
[0055] 在一个示例中，光栅的开口率约为0.3,也就是说，对于每个光栅周期，透光条纹的 宽度被设定为约等于相应的光栅周期的30%。通过这种宽度的设定，可以达到较好的显示 效果。
[0056]在本发明实施例的另一个方面，还提供一种3D显示装置。图8示出本发明的实施例 提供的示例性3D显示装置的示意图。如图8所示，该3D显示装置包括显示面板801和设置在 该显示面板801的出光侧的光栅802,其中光栅802的光栅周期从中心向两侧非线性递减。 [0057]在本发明实施例提供的3D显示装置中，通过将光栅的光栅周期设置为从光栅的中 心向两侧非线性递减，可以在纵向上扩展最佳观看区域，从而能够提供较好的观看体验。
[0058]除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单 数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞 "包含"和"包括"将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语"包括"和"或"应当解释 为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语"实例"之处，特别是当 其位于一组术语之后时，所述"示例"仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占 性的或广泛性的。
[0059]以上为了说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并不旨在是穷举的或者 限制本申请。特定实施例的各个元件或特征通常不限于特定的实施例，但是，在合适的情况 下，这些元件和特征是可互换的并且可用在所选择的实施例中，即使没有具体示出或描述。 同样也可以以许多方式来改变。这种改变不能被认为脱离了本申请，并且所有这些修改都 包含在本申请的范围内。
【主权项】
1. 一种光栅，其特征在于，所述光栅的光栅周期从所述光栅的中心向两侧非线性递减。2. 根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅为平面光栅。3. 根据权利要求2所述的光栅，其特征在于，从所述平面光栅的中心起的第n个光栅周 期Wn为：其中，W为所述平面光栅的宽度;ai、a2、…、aN为自定义系数且满足线性递减关系;N为所 述平面光栅的中心的任一侧的光栅周期的个数。4. 根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅为曲面光栅。5. 根据权利要求4所述的光栅，其特征在于，从所述曲面光栅的中心起的第n个光栅周 期的宽度1为：其中，R为所述曲面光栅的半径;9为所述曲面光栅的圆心角;ai、a2、…、aN为自定义系数 且满足线性递减关系;N为所述曲面光栅的中心的任一侧的光栅周期的个数。6. 根据权利要求3或5所述的光栅，其特征在于，0.9<aN/ai〈l。7. 根据权利要求6所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括液晶光栅。8. 根据权利要求1至5中任一项所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括交替布置的多 个遮光条纹和多个透光条纹， 当所述光栅的中心位于相邻的遮光条纹和透光条纹之间的交界处时，每个所述光栅周 期包括位于所述光栅的中心的同一侧的相邻透光条纹和遮光条纹的宽度之和； 当所述光栅的中心位于遮光条纹的中心处时，每个所述光栅周期包括在所述光栅的中 心的同一侧从每个遮光条纹的中心到下一个遮光条纹的中心的宽度； 当所述光栅的中心位于透光条纹的中心处时，每个所述光栅周期包括在所述光栅的中 心的同一侧从所述每个透光条纹的中心到下一个透光条纹的中心的宽度。9. 根据权利要求1至5中任一项所述的光栅，其特征在于，所述光栅的开口率为0.3。10. 根据权利要求1至5中任一项所述的光栅，其特征在于，所述光栅周期的取值范围为 6微米至500微米。11. 一种3D显示装置，其特征在于，包括液晶面板和根据权利要求1至10中任一项所述 的光栅，所述光栅设置在所述液晶面板的出光侧。
【文档编号】G02B5/18GK106054298SQ201610707435
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月23日
【发明人】尹国冰, 邵继洋, 彭敏, 刘兴东, 张玉婷
【申请人】京东方科技集团股份有限公司