專利名稱：一種透鏡光柵、立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電領(lǐng)域，尤其涉及一種透鏡光柵、立體顯示裝置。
背景技術(shù)：
圖像分辨率是成像顯示裝置的重要特性之一，但目前，將裸眼立體顯示技術(shù)應(yīng)用于平板顯示裝置時(shí)，會極大損失圖像的水平分辨率。裸眼立體顯示技術(shù)主要通過視差分光器件(如視差障礙光柵、透鏡光柵等)將具有視差的兩幅平面圖像分別提供給觀看者的左眼和右眼，然后觀看者的大腦將這兩幅視差圖 像合成而感知到3D圖像。其中，具有視差的圖像通常被顯示在顯示面板的不同成像組。具體的，以將提供給觀看者左眼的左視圖被顯示在奇數(shù)列，提供給觀看者的右視圖被顯示在偶數(shù)列的方式為例，當(dāng)顯示面板具有2η個(gè)成像列時(shí)，預(yù)先將兩幅具有視差的左視圖和右視圖分別沿水平方向平均分割成η份左眼子圖和η份右眼子圖，顯示面板的η個(gè)奇數(shù)列分別用于顯示η份左眼子圖，η個(gè)偶數(shù)列分別用于顯示η份右眼子圖。視差分光器件將η個(gè)左眼子圖的圖像光同時(shí)導(dǎo)向給觀看者的左眼L，并將η個(gè)右眼子圖像的圖像光同時(shí)導(dǎo)向給觀看者的右眼R。這樣，觀看者左、右眼僅能觀看到顯示面板一半的成像組，由此合成3D圖像的分辨率也僅為顯示面板分辨率的一半。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種透鏡光柵、立體顯示裝置，能夠解決現(xiàn)有立體顯示裝置分辨率減半的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一方面，提供一種透鏡光柵，包括多個(gè)依次排列的透鏡單元，其特征在于相鄰所述透鏡單元沿排列方向相互重疊，所述透鏡單元中重疊部分具有單一折射率，非重疊部分具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率與所述單一折射率相等，相鄰所述非重疊部分對同一線偏振光呈現(xiàn)不同的折射率。進(jìn)一步的，相鄰所述透鏡單元的半個(gè)周期相互重疊；其中，所述半個(gè)周期是指沿排列方向透鏡單元長度的一半?？蛇x的，相鄰所述透鏡單元的透鏡曲面方向相同。進(jìn)一步的，所述透鏡光柵的厚度與所述重疊部分的厚度相同；或者，所述透鏡光柵曲面上設(shè)有保護(hù)層，所述保護(hù)層的折射率與所述第二折射率相等?？蛇x的，相鄰所述透鏡單元的透鏡曲面方向相反。進(jìn)一步的，所述透鏡單元是凹透鏡；或者，所述透鏡單元是凸透鏡。進(jìn)一步的，所述透鏡光柵是柱透鏡光柵；或者，所述透鏡光柵是液晶透鏡光柵。一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種立體顯示裝置，包括透鏡光柵和顯示面板，所述顯示面板包括第一電極、第二電極以及填充于所述第一電極和所述第二電極之間的液晶層，其特征在于所述透鏡光柵是如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的透鏡光柵，所述立體顯示裝置還包括控制模塊，用于控制所述第一電極和所述第二電極之間的電壓，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極之間的電壓處于第一狀態(tài)時(shí)，所述液晶層不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極之間的電壓處于第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶層偏轉(zhuǎn)90度。進(jìn)一步的，所述顯示面板圖像的刷新率高于120Hz。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例提供的透鏡光柵、立體顯示裝置，通過透鏡單元的重疊排列，形成具有第一折射率和第二折射率的非重疊部分、具有第一折射率的重疊部分。當(dāng)同一方向的線偏振光入射時(shí)，相鄰非重疊部分呈現(xiàn)不同的折射率，從而具有第一折射率的部分形成具有第一周期的透鏡結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射光線的方向改變時(shí)，相鄰非重疊部分呈現(xiàn)的折射率也發(fā)生改變，從而具有第一折射率的部分形成具有第二周期的透鏡結(jié)構(gòu)。其中，第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)相差半個(gè)光柵周期。這樣，通過改變?nèi)肷涔獾钠穹较?，該透鏡光柵可以在第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)之間切換，與現(xiàn)有的透鏡 光柵、立體顯示裝置相比，增加了半個(gè)光柵周期，在分光時(shí)，可以將更多的左圖和右圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者的左眼和右眼，提高立體畫面的分辨率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種透鏡光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種透鏡光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一種透鏡光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的立體顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為Tl時(shí)刻線偏振光通過圖4所示立體顯示裝置的示意圖；圖6為T2時(shí)刻線偏振光通過圖4所示立體顯示裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。需要說明的是，如果不沖突，本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例提供的透鏡光柵可以是柱透鏡光柵，也可以是液晶透鏡光柵。所述透鏡光柵由多個(gè)透鏡單元排列而成，透鏡光柵的排列周期為單個(gè)透鏡單元沿排列方向的長度L，各個(gè)透鏡單元的形狀可以是凸透鏡、凹透鏡，也可以是其他形狀的透鏡，所述的透鏡曲面是指組成透鏡單元的曲面或平面，。實(shí)施例一一種透鏡光柵，如圖I所示，包括多個(gè)依次排列的透鏡單元10，各個(gè)透鏡單元的形狀均為凸透鏡，則透鏡光柵的周期為單個(gè)透鏡單元在排列方向上的長度L，則L/2為透鏡單元的半個(gè)周期。其中，相鄰?fù)哥R單元10的半個(gè)周期相互重疊，形成的重疊部分11采用折射率為nl的單一材料制成，非重疊部分12采用具有折射率nl、n2的雙折射率材料制成；相鄰非重疊部分12對同一偏振方向的線偏振光呈現(xiàn)不同的折射率，具體可以使相鄰非重疊部分12雙折射率材料的光軸相互垂直。當(dāng)入射線偏振光偏振方向改變時(shí),非重疊部分12的折射率在nl和n2之間交替變換，且相鄰非重疊部分12的折射率不同。例如，當(dāng)與該雙折射率材料光軸平行的線偏振光入射時(shí)，相鄰非重疊部分12的折射率分別為nl和n2,從而使折射率為nl的部分形成具有第一周期的透鏡結(jié)構(gòu)(如圖I中的虛線部分所示)。當(dāng)與該雙折射率材料光軸垂直的線偏振光入射時(shí)，相鄰非重疊部分12的折射率分別變?yōu)閚2和nl。從而折射率為nl的部分形成具有第二周期的透鏡結(jié)構(gòu)(如圖I中的實(shí)線部分所示)。其中，第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)相差半個(gè)光柵周期。這樣，通過改變?nèi)肷涔獾钠穹较?，該透鏡光柵可以在第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)之間切換，與現(xiàn)有的透鏡光柵相t匕，增加了半個(gè)光柵周期，在分光時(shí)，就可以將更多的左眼子圖和右眼子圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者的左眼和右眼，提高立體畫面的分辨率?？蛇x的，相鄰?fù)哥R單元10的曲面方向相同，如圖I中，相鄰?fù)哥R單元10的曲面方向均向上，形成連續(xù)凸起的光柵曲面，第一或第二透鏡結(jié)構(gòu)中單個(gè)透鏡的形狀為凸透鏡。進(jìn)一步的，光柵曲面上設(shè)有保護(hù)層30，保護(hù)層30采用折射率為n2的單一材料制成。如圖I所示，保護(hù)層30可以具有厚度dl，其中，保護(hù)層的厚度是指保護(hù)層上表面到下表面之間的最長距離。保護(hù)層30的上表面可以設(shè)置為與透鏡單元10排列方向平行的平面。通過保護(hù)層30可以避免光柵曲面受到外界碰撞而產(chǎn)生的磨損。
可選的，如圖2所示，相鄰?fù)哥R單元10的曲面方向相同，透鏡光柵I的厚度相同于透鏡光柵重疊部分12的厚度，都為d2，其形成的光柵曲面為平面。其中，透鏡光柵的厚度是指透鏡光柵上下表面之間的距離，重疊部分的厚度是指重疊部分上下表面之間的最長距離。當(dāng)不同偏振方向的線偏振光入射時(shí)，非重疊部分12的折射率在nl和n2兩值之間變化，形成第一周期透鏡結(jié)構(gòu)(如圖2中虛線部分所示)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)(如圖2中實(shí)線部分所示)之間切換。圖2中，由于光柵曲面為平面，第一或第二透鏡結(jié)構(gòu)中單個(gè)透鏡的形狀為下部為弧形上部為平面的透鏡結(jié)構(gòu)，通過下部的弧形來實(shí)現(xiàn)光柵的分光作用。這種結(jié)構(gòu)中光柵曲面為平面，極大地減小了光柵加工中的難度，提高了生產(chǎn)率。可選的，相鄰?fù)哥R單元10的曲面方向相反。如圖3中，相鄰?fù)哥R單元10的曲面方向分別向上、向下。形成的重疊部分11采用折射率為Hl的單一材料制成，非重疊部分12采用具有折射率nl、n2的雙折射率材料制成。當(dāng)不同偏振方向的線偏振光入射時(shí)，非重疊部分12的折射率在nl和n2兩值之間變化，形成第一周期透鏡結(jié)構(gòu)(如圖3中虛線部分所示)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)(如圖3中實(shí)線部分所示)之間切換。其中透鏡光柵的厚度D可以大于重疊部分的厚度d2 (如圖3所示)，也可以等于或小于重疊部分的厚度d2。本發(fā)明實(shí)施例提供的透鏡光柵，通過透鏡單元的重疊排列，形成具有第一折射率和第二折射率的非重疊部分、具有第一折射率的重疊部分。當(dāng)同一方向的線偏振光入射時(shí)，相鄰非重疊部分呈現(xiàn)不同的折射率，從而具有第一折射率的部分形成具有第一周期的透鏡結(jié)構(gòu)(如圖f 3中的虛線部分所示)。當(dāng)入射光線的方向改變時(shí)，相鄰非重疊部分呈現(xiàn)的折射率也發(fā)生改變，即原呈現(xiàn)第一折射率的非重疊部分呈現(xiàn)第二折射率，原呈現(xiàn)第二折射率的非重疊部分呈現(xiàn)第一折射率，從而具有第一折射率的部分形成具有第二周期的透鏡結(jié)構(gòu)。其中，第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)相差半個(gè)光柵周期。這樣，通過改變?nèi)肷涔獾钠穹较?，該透鏡光柵可以在第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)之間切換，與現(xiàn)有的透鏡光柵相比，增加了半個(gè)光柵周期，在分光時(shí)，就可以將更多的左圖和右圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者的左眼和右眼，提高立體畫面的分辨率。實(shí)施例二 一種立體顯示裝置，如圖4所示，包括透鏡光柵I、顯示面板2和控制模塊3。其中，透鏡光柵I可以是圖廣3任一透鏡光柵；顯示面板2包括第一電極21、第二電極23以及填充于第一電極21和第二電極23之間的液晶層22 ;控制模塊3,用于控制第一電極21和第二電極23之間的電壓，當(dāng)?shù)谝浑姌O21和第二電極之間23的電壓處于第一狀態(tài)時(shí)，液晶層22不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝浑姌O21和第二電極23之間的電壓處于第二狀態(tài)時(shí)，液晶層22偏轉(zhuǎn)90度。其中，顯示面板2可以采用等離子顯示面板(Plasma Display Panel, PDP)、有機(jī)發(fā)光面板(Organic Electroluminesence Display,0ELD)、液晶顯不面板(Liquid CrystalDisplay, IXD)等，如果采用顯示面板的出射光線不是線偏振光，如采用TOP、OLED等，需要在顯示面板上設(shè)置一層偏光片，產(chǎn)生與透鏡光柵所需偏振方向的偏振光；如果采用LCD，由于LCD的出射光線就是線偏振光，則不需要設(shè)置偏光片。示例性的，如圖4所示，顯示面板2包括像素面板20，位于像素面板20上的第一電極21、第二電極23，以及填充于第一電極21和第二電極23之間的液晶層22。其中，第一電 極21和第二電極23相對的表面覆蓋有取向?qū)印？刂颇K3分別與第一電極21和第二電極23相連，通過時(shí)序方法控制第一電極21和第二電極23之間的電壓V。如在Tl時(shí)刻，控制模塊3控制V處于第一狀態(tài)VI，在T2時(shí)刻，控制模塊3控制V處于第二狀態(tài)V2。其中，Vl、V2可以是預(yù)設(shè)的電壓范圍，也可以是預(yù)設(shè)的電壓值。如第一狀態(tài)V1=0，表示第一電極21與第二電極23之間無電壓，第二狀態(tài)V2>0，表示第一電極21與第二電極23之間存在電壓。當(dāng)V處于第一狀態(tài)時(shí)，液晶層22不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，通過顯示面板2的偏振光的偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度；當(dāng)V處于第二狀態(tài)時(shí)，液晶層22偏轉(zhuǎn)90度，通過顯示面板2的偏振光的偏振方向不改變。具體的，如圖5所示，從像素面板10發(fā)出偏振方向垂直于紙面的初始線偏振光，在Tl時(shí)刻，控制模塊3控制第一電極21與第二電極23之間的電壓V處于第一狀態(tài)，即第一電極21和第二電極23之間無電壓，液晶層22不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，初始線偏振光旋轉(zhuǎn)90度，則初始線偏振光以平行于紙面的偏振方向射入透鏡光柵I。透鏡光柵I中相鄰非重疊部分分別呈現(xiàn)折射率nl和折射率n2,折射率為nl的重疊部分與折射率為nl的非重疊部分形成具有第一周期的透鏡結(jié)構(gòu)(如圖5透鏡光柵I中的實(shí)線所示)。此時(shí)，控制模塊3控制顯示面板2輸出的左右圖像與第一周期透鏡結(jié)構(gòu)位置相對應(yīng)，通過第一周期透鏡結(jié)構(gòu)的分光，將左圖和右圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者的左眼和右眼。在T2時(shí)刻，如圖6所示，控制模塊3控制第一電極21與第二電極23之間的電壓V處于第二狀態(tài)，即第一電極21和第二電極23之間有電壓，液晶層22旋轉(zhuǎn)90度，初始線偏振光的偏振方向保持不變，即初始線偏振光以垂直于紙面的偏振方向射入透鏡光柵I。相對于Tl時(shí)刻,入射線偏振光的偏振方向發(fā)生改變,貝U透鏡光柵I中，在Tl時(shí)刻折射率為nl的非重疊部分的折射率變?yōu)閚2,折射率為n2的非重疊部分的折射率變?yōu)閚l。折射率為nl的重疊部分與折射率為nl的非重疊部分形成具有第二周期的透鏡結(jié)構(gòu)(如圖6透鏡光柵I中的實(shí)線所示)。此時(shí)，控制模塊3控制顯示面板2輸出的左右圖像與第二周期透鏡結(jié)構(gòu)位置相對應(yīng)，通過第二周期透鏡結(jié)構(gòu)的分光，將左圖和右圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者的左眼和右眼。此后，控制模塊3跟據(jù)時(shí)序電路的控制在Tl和T2時(shí)刻按照上述過程控制第一電極21和第二電極23之間的電壓，并同時(shí)控制顯示面板2輸出的左右圖像的位置，使其與對應(yīng)時(shí)刻透鏡結(jié)構(gòu)位置相對應(yīng)。由于在透鏡光柵I中，第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)相差半個(gè)光柵周期。這樣，通過控制模塊3對第一電極21和第二電極23之間電壓的控制，透鏡光柵I可以在第一周期透鏡結(jié)構(gòu)和第二周期透鏡結(jié)構(gòu)之間切換，與現(xiàn)有的透鏡光柵相比，增加了半個(gè)光柵周期。于此同時(shí)，控制圖像的刷新率高于120Hz，可以保證觀看者感覺不到閃爍或者延遲的現(xiàn)象。這樣，在分光時(shí)，就可以將更多的左圖和右圖同時(shí)導(dǎo)向觀看者 的左眼和右眼，提高立體畫面的分辨率。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種透鏡光柵，包括多個(gè)依次排列的透鏡單元，其特征在于相鄰所述透鏡單元沿排列方向相互重疊，所述透鏡單元中重疊部分具有單一折射率，非重疊部分具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率與所述單一折射率相等，相鄰所述非重疊部分對同一線偏振光呈現(xiàn)不同的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡光柵，其特征在于相鄰所述透鏡單元的重疊區(qū)域小于半個(gè)周期，其中所述半個(gè)周期是指沿排列方向透鏡單元長度的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的透鏡光柵，其特征在于相鄰所述透鏡單元的半個(gè)周期相互重疊；其中，所述半個(gè)周期是指沿排列方向透鏡單元長度的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡光柵，其特征在于相鄰所述透鏡單元的透鏡曲面方向相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡光柵，其特征在于所述透鏡光柵的厚度與所述重疊部分的厚度相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的透鏡光柵，其特征在于所述透鏡光柵曲面上設(shè)有保護(hù)層，所述保護(hù)層的折射率與所述第二折射率相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡光柵，其特征在于相鄰所述透鏡單元的透鏡曲面方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的透鏡光柵，其特征在于相鄰所述非重疊部分的光軸相互垂直。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡光柵，其特征在于所述透鏡單元是凸透鏡；或者，所述透鏡單元是凹透鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的透鏡光柵，其特征在于所述透鏡光柵是柱透鏡光柵；或者，所述透鏡光柵是液晶透鏡光柵。
11.一種立體顯示裝置，包括透鏡光柵和顯示面板，所述顯示面板包括第一電極、第二電極以及填充于所述第一電極和所述第二電極之間的液晶層，其特征在于所述透鏡光柵是如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的透鏡光柵，所述立體顯示裝置還包括控制模塊，用于控制所述第一電極和所述第二電極之間的電壓，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極之間的電壓處于第一狀態(tài)時(shí)，所述液晶層不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，當(dāng)所述第一電極和所述第二電極之間的電壓處于第二狀態(tài)時(shí)，所述液晶層偏轉(zhuǎn)90度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的立體顯示裝置，其特征在于所述顯示面板圖像的刷新率高于120Hz。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種透鏡光柵、立體顯示裝置，涉及光電領(lǐng)域，能夠解決現(xiàn)有立體顯示裝置分辨率減半的缺陷；所述透鏡光柵包括多個(gè)依次排列的透鏡單元，相鄰所述透鏡單元沿排列方向相互重疊，所述透鏡單元中重疊部分具有單一折射率，非重疊部分具有第一折射率和第二折射率，所述第一折射率與所述單一折射率相等，相鄰所述非重疊部分對同一線偏振光呈現(xiàn)不同的折射率；本發(fā)明實(shí)施例適用于顯示器制造領(lǐng)域。
文檔編號G02B5/18GK102967893SQ20121048077
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者陳寅偉, 宋磊, 劉寧, 戈張 申請人:深圳超多維光電子有限公司