专利名称：一种透镜光栅及立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光电领域，尤其涉及一种透镜光栅及立体显示装置。
背景技术：
[裸眼立体显示技术不需要佩戴传统的眼镜，更接近人们日常使用习惯而成为3D显示技术发展的趋势。裸眼立体显示面板主要包括显示面板和视差分光器件。其中，显示面板主要采用液晶显示面板或等离子显示面板，视差分光器件主要有视差障碍光栅和透镜光栅。对于显示面板，无论是液晶显示面板还是等离子显示面板，都在水平和垂直方向分别等间距排列有像素单元，各个像素单元之间在水平和垂直方向形成等间距的不透光条纹，即黑矩阵。而对于视差分光器件，无论是视差障碍光栅还是透镜光栅，都是一种条纹状等间距排列的光学器件，具有与显示面板上像素结构相近的空间周期结构。在显示过程中，两者极易发生光学干涉从而在观看区域内产生空间摩尔条纹，从而影响立体显示效果。为了减轻摩尔纹对立体显示效果的影响，现在通行的设计方法是将光栅条纹设计成为相对显示屏像素的列方向倾斜的结构。在这种结构中，由于倾斜光栅形成的倾斜视线与矩形像素外形失配，会造成人眼光看到的视差子图像之间的串扰，带来更多的鬼影(Ghost)现象,影像显示质量。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种透镜光栅及立体显示装置，能够减弱摩尔纹，提高立体显示效果。为了达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案。一方面，提供一种透镜光栅，包括多个按照第一周期排列的透镜单元，其特征在于还包括多个按照第二周期排列的非透镜单元，所述第二周期小于所述第一周期。可选的，所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面上或设置在相邻所述透镜单元之间，且与所述透镜单元光轴垂直的平面。可选的，所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面上且与所述透镜光轴垂直的平面，或设置在相邻所述透镜单元之间的曲面。可选的，所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面侧的曲面透镜。进一步的，所述第二周期大于所述第一周期的三分之一小于所述第一周期的三分之二。可选的，所述透镜光栅为液晶透镜光栅，包括第一电极层、第二电极层，以及填充于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第二电极层包括多个条形电极，相邻多个所述条形电极组成一个电极单元；所述一个电极单元内，中间多个条形电极的电压值相等，两端多个条形电极的电压值均匀递减；或相邻所述电极单元之间多个条形电极的电压值相等。可选的，所述透镜光栅为液晶透镜光栅，包括第一电极层、第二电极层，以及填充于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第二电极层包括多个条形电极，相邻多个所述条形电极组成一个电极单元；所述一个电极单元内，中间多个条形电极的电压值相等，两端多个条形电极的电压值均匀递减；或相邻所述电极单元之间多个条形电极的电压值均匀递变。可选的，所述透镜单元位于所述非透镜单元的上方或下方，所述多个按照第一周期排列的透镜单元与所述多个按照第二周期排列的非透镜单元中至少有一个是通过液晶透镜光栅控制的。一方面，提供一种立体显示装置，包括上述任一所述的透镜光栅。本发明实施例提供的透镜光栅及立体显示装置，通过在透镜光栅中引入新的周期性结构单元，使透镜光栅的排列周期与黑矩阵的排列周期产生明显差异，从而减弱摩尔条纹。
图1为本发明实施例提供的一种透镜光栅的结构示意 图2为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图3为本发明实施例提供的又一种透镜光栅的结构示意 图4为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图5为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图6为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图7为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图8为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意 图9为本发明实施例提供的另一种透镜光栅的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的前提下所获得的所使用其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。在现有的裸眼立体显示面板中，由于透镜光栅与显示面板上的黑矩阵都是一种等间距规则排列的周期性结构，会发生光学干涉产生明显的摩尔条纹。本发明实施例将通过对透镜形状进行改变，在透镜光栅中引入新的周期性结构单元，使透镜光栅的排列周期与黑矩阵的排列周期产生明显差异，从而减弱摩尔条纹。实施例一
一种透镜光栅，包括按照第一周期排列的透镜单元和按照第二周期排列的非透镜单元，其中，第一周期是指透镜单元沿排列方向的长度范围，第二周期是指非透镜单元沿排列方向的长度范围，所述第二周期小于所述第一周期。该透镜光栅可以是柱透镜光栅、液晶透镜光栅，也可以是柱透镜光栅和液晶透镜光栅的组合；透镜单元的形状可以是凸透镜，也可以是凹透镜；非透镜单元可以设置在单个透镜单元上，也可以设置在相邻透镜单元之间，还也可以独立设置在透镜单元上部，具体实现方式本发明不做限定。下面提供几种优选的实施方式。一种柱透镜光栅，如图1所示，包括第一周期为Tl的透镜单元和第二周期为T2的非透镜单元。其中，透镜单元为柱透镜，其形状可以是凸透镜，也可以是凹透镜。具体的，透镜单元为凸透镜10，非透镜单元为设置在凸透镜10上与凸透镜10光轴垂直的平面20，则透镜单元的周期长度Tl为凸透镜10底部的长度，非透镜单元的周期长度T2为平面20的长度，其中，T2〈T1 ;可选的，1/3XT1〈T2〈2/3XT1，这样可以更有效的消除摩尔纹，同时，弓丨入的串扰会更小。图1中，T2 =1/2XT1。一种柱透镜光栅，包括周期为Tl的透镜单元和周期为T2的非透镜单元。其中，透镜单元为凸透镜10，非透镜单元为设置在相邻凸透镜10之间与凸透镜10光轴垂直的平面20。或者，非透镜单元为设置在相邻凸透镜10之间的曲面20，该曲面的形状可以是如图2所示的弧形，也可以是如三角形、梯形等的曲面形状。曲面周期长度为T2，其中，T2〈T1;可选的，1/3XT1〈T2〈2/3XT1，这样可以更有效的消除摩尔纹，同时，引入的串扰会更小。图
2中，T2 =5/12XTl。一种柱透镜光栅，如图3所示，包括第一周期为Tl的透镜单元和第二周期为T2的非透镜单元。其中，透镜单元为凸透镜10，非透镜单元为设置在凸透镜10曲面上与凸透镜10光轴垂直的平面201和设置在相邻凸透镜10之间与凸透镜10光轴垂直的平面202。则透镜单元的周期长度Tl为凸透镜10底部的长度，非透镜单元的周期长度T2为平面201的长度tl和平面202的长度t2之和，其中，T2〈T1 ;可选的，1/3 X Tl〈T2〈2/3 X Tl，这样可以更有效的消除摩尔纹，同时，引入的串扰会更小。图3中，T2 =7/12XTl。一种柱透镜光栅，如图4所示，包括第一周期为Tl的透镜单元和第二周期为T2的非透镜单元。其中，透镜单元为凸透镜10，非透镜单元为设置在凸透镜10上方的曲面透镜30，曲面透镜30的形状可以是如图4所示的三角形，也可以是如弧形、梯形等的曲面形状。曲面透镜30的第二周期为T2，T2〈T1 ;可选的，1/3XT1〈T2〈2/3XT1，这样可以更有效的消除摩尔纹，同时，引入的串扰会更小。图4中，T2=5/12XT1。需要说明的是，上述各实施例中的方案也可以进行组合，例如图5所示，透镜单元为凸透镜10，非透镜单元为设置在凸透镜10曲面上与凸透镜10光轴垂直的平面20，以及设置在凸透镜10上方的曲面透镜30，其中，曲面透镜30的形状为弧形。其他形式的组合均在本发明的保护范围内，在此不再赘述。实施例二
一种液晶透镜光栅，包括上基板、下基板，以及填充在上、下基板之间的液晶层；其中，上、下基板的内表面分别设有第一电极层和第二电极层，至少有一个电极层为等间距平行设置的条形电极。通过对液晶层两侧电极层施加不同的电压来控制各个区域液晶分子的偏转程度，从而在液晶层中等效形成按照第一周期排列的透镜单元和按照第二周期排列的非透镜单元，达到减弱摩尔条纹的效果。具体的，如图6所示，第一电极层11包括多个等间距平行设置的条形电极，第二电极层12为板状电极。在第一电极层11中，相邻的5个条形电极组成一个电极单元。在向第一电极层11和第二电极层12施加电压时，板状第二电极层12内各个区域的电压值相等，第一电极层11中一个电极单元内，中间的3个条形电极的电压值相等，两端的2个条形电极的电压值均匀递减。由于施加在液晶层两侧电极层的电压成上述规律分布，也即控制了不同区域液晶层分子的偏转程度，则液晶分子的排布如图6所示，在液晶层中等效形成以5个电极条为第一周期排列的透镜单元10和以3个电极条为第二周期排列的平面20。也可以设置第一电极层11中，相邻两个电极单元之间的I个条形电极的电压值相等，各电极单元中5个条形电极的电压值依据柱透镜的形状均匀变化，则液晶分子的排布如图7所示，在液晶层中等效形成以5个电极条为第一周期排列的柱透镜10，以及在各个柱透镜之间以2个电极条为第二周期排列的平面20。当然，所述I个电极条的电压值也可以按照三角形、圆弧等的曲线形状均匀变化，对应形成以I个电极条为第二周期排列的三角形、圆弧等的非透镜单元。此外，也可以设置第一电极层11中，中间的3个条形电极的电压值相等，两端的I个条形电极的电压值均匀递减，并且，相邻两个电极单元之间的I个条形电极的电压值相等，则液晶分子的排布如图8所示，在液晶层中等效形成以5个电极条为第一周期排列的柱透镜10，其中中间3个条形电极之间形成平面101，以及在各个柱透镜之间以I个电极条为第二周期排列的平面20。同样，所述I个电极条的电压值也可以按照三角形、圆弧等的曲线形状均匀变化，对应形成以I个电极条为第二周期排列的三角形、圆弧等的非透镜单元。图5 8的实施例，通过对液晶层两侧基板内表面的电极施加电压来控制各个区域液晶分子的偏转程度，从而在液晶层中等效形成按照第一周期排列的透镜单元和按照第二周期排列的非透镜单元，使液晶透镜的排列周期与显示面板上像素排列周期产生明显差异，从而减弱摩尔条纹。实施例三
一种透镜光栅，包括多个按照第一周期排列的透镜单元和多个按照第二周期排列的非透镜单元。其中，所述透镜单元位于所述非透镜单元的上方或下方，所述多个按照第一周期排列的透镜单元与所述多个按照第二周期排列的非透镜单元中至少有一个是通过液晶透镜光栅控制的。示例性的，该透镜光栅包括按照第一周期排列的柱透镜光栅和按照第二周期排列的液晶透镜光栅；其中，柱透镜光栅可以位于液晶透镜光栅的下方，也可以位于液晶透镜光栅的上方。具体的，以柱透镜光栅位于液晶透镜光栅上方为例，如图9所示，液晶透镜光栅包括上基板、下基板，以及填充在上、下基板之间的液晶层；在上、下基板的内表面分别设有第一电极层11和第二电极层12，第一电极层11为等间距平行设置的条形电极，第二电极层12为板状电极。通过对液晶层两侧电极层施加不同的电压来控制各个区域液晶分子的偏转程度，从而在液晶层中等效形成按照第二周期排列的透镜单元20 ;在液晶透镜的上方设置有按照第一周期排列的柱透镜光栅30。其中，柱透镜光栅的形状可以是如图9所示的三角形，也可以是如弧形、梯形等的曲面形状。液晶层中等效形成第二周期排列的透镜单元可以是凸透镜、凹透镜、也可以是图1-3任一所示的形状。第二周期的长度大于第一周期的长度。对于柱透镜光栅位于液晶透镜光栅下方的情况，则通过控制液晶透镜两电极层之间的电压，使液晶层中等效形成按照第一周期排列的透镜单元。在液晶透镜的下方，设置按照第二周期排列的柱透镜光栅。其中，液晶透镜光栅的形状可以三角形、弧形、梯形等的曲面形状。柱透镜光栅的形状可以是凸透镜、凹透镜、也可以是图1-3任一所示的形状。第二周期的长度大于第一周期的长度。实施例四
一种立体显示装置，包括显示面板和透镜光栅。其中，该透镜光栅可以是本发明实施例中所述的任一柱透镜光栅，也可以是本发明实施例中所述的任一液晶透镜光栅。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种透镜光栅，包括多个按照第一周期排列的透镜单元，其特征在于还包括多个按照第二周期排列的非透镜单元，所述第二周期小于所述第一周期。
2.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面上或设置在相邻所述透镜单元之间，且与所述透镜单元光轴垂直的平面。
3.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面上且与所述透镜单元光轴垂直的平面，或设置在相邻所述透镜单元之间的曲面。
4.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜单元为柱透镜，所述非透镜单元为设置在所述透镜单元曲面侧的曲面透镜。
5.根据权利要求1-4任一所述的透镜光栅，其特征在于所述第二周期大于所述第一周期的三分之一小于所述第一周期的三分之二。
6.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜光栅为液晶透镜光栅，包括第一电极层、第二电极层，以及填充于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第一电极层包括多个条形电极，相邻多个所述条形电极组成一个电极单元；所述一个电极单元内，中间多个条形电极的电压值相等，两端多个条形电极的电压值均匀递减；或相邻所述电极单元之间多个条形电极的电压值相等。
7.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜光栅为液晶透镜光栅，包括第一电极层、第二电极层，以及填充于所述第一电极层和所述第二电极层之间的液晶层，所述第一电极层包括多个条形电极，相邻多个所述条形电极组成一个电极单元；所述一个电极单元内，中间多个条形电极的电压值相等，两端多个条形电极的电压值均匀递减；或相邻所述电极单元之间多个条形电极的电压值均匀递变。
8.根据权利要求1所述的透镜光栅，其特征在于所述透镜单元位于所述非透镜单元的上方或下方，所述多个按照第一周期排列的透镜单元与所述多个按照第二周期排列的非透镜单元中至少有一个是通过液晶透镜光栅控制的。
9.一种立体显示装置，其特征在于包括如权利要求1-4或6-8任一所述的透镜光栅。
10.一种立体显示装置，其特征在于包括如权利要求5所述的透镜光栅。
全文摘要
本发明实施例提供一种透镜光栅及立体显示装置，能够减弱摩尔纹，提高立体显示效果。所述透镜光栅包括多个按照第一周期排列的透镜单元，其特征在于还包括多个按照第二周期排列的非透镜单元，所述第二周期小于所述第一周期；本发明实施例适用于显示装置的制造领域。
文档编号G02B5/18GK102998729SQ20121052414
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者宋磊, 陈寅伟, 刘宁, 戈张 申请人:深圳超多维光电子有限公司