一種3d成像光柵組件及3d顯示裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及3D顯示領域，尤其指3D顯示中應用的柱面透鏡式化C)3D顯示。
【背景技術】
[0002] 目前的3D(即3Dimension,中文；Η維）顯示技術可W分為裸眼式和眼鏡式兩種。 而裸眼式3D技術可分為透鏡陣列式、屏障柵欄式和指向光源式Η種，每種技術的原理和成 像效果都有一定的差別。
[0003] 其中，屏障柵欄式（英文全稱；ParallaxBarriers,中文也有翻譯成視差屏障或 視差障柵的），其原理和偏振式3D較為類似，其原理是在顯示面板前方或者后方設置一光 柵，該光柵設有透光的透光狹縫和透光狹縫之間不透光的光柵線；送些透光狹縫寬幾十微 米，通過它們的光就形成了垂直的細條柵模式，稱之為"視差障壁"。在立體顯示模式下，應 該由左眼看到的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋右眼；同理，應該由右眼看到 的圖像顯示在液晶屏上時，不透明的條紋會遮擋左眼，通過將左眼和右眼的可視畫面分開， 使顯示面板上的左眼圖像進入右眼、右眼圖像進入左眼，最終使觀者獲得3D成像生理必理 體驗。
[0004] 柱狀透鏡化enticularLens)技術也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術，其最大 的優勢便是其亮度不會受到影響。柱狀透鏡3D技術的原理是在液晶顯示屏的前面加上一 層分光透鏡陣列，送樣透鏡就能W不同的方向投影每個像素。于是雙眼從不同的角度觀看 顯示屏，就看到不同的像素。因為柱狀透鏡不會阻擋背光，因此畫面亮度能夠得到很好地保 障。不過由于它的3D顯示基本原理仍與視差障壁技術有異曲同工之處，所W分辨率仍是一 個比較難解決的問題。
[000引指向光源式值irectionalBackli曲t)3D技術搭配LED(發光二極管），配合快速 反應的LCD光柵和驅動方法，讓3D內容W排序（sequential)方式進入觀看者的左右眼互 換影像產生視差，進而讓人眼感受到3DΗ維效果。
[0006] 上述描述了Η種裸眼式3D的原理。其中，W應用在戶外顯示為例，在戶外影像顯 示中，戶外3D顯示技術有著廣泛的應用范圍，包括在戶外廣告、戶外顯示等在內的領域。戶 外3D顯示技術利用透鏡的分光功能形成3D顯示效果，3D顯示可W使畫面更加逼真，更加吸 引受眾的注意力，從而達到更好的廣告宣傳效果。
[0007] 然后現有LED或LCD面板3D顯示仍然存在一定的問題，因為3D顯示的顯示面板 一般較大，因此一般采用L邸發光燈在橫向、縱向上呈陣列分布后形成LED的顯示面板，每 一個L邸發光燈即作為一個圖像像素（也即發光光源），送使得一般L邸或LCD的顯示屏體 積較大。當然，室內的某些大型3D顯示裝置的顯示面板的體積也較大。
[0008] 戶外的觀察距離一般較遠（數十米乃至100米級范圍），要實現較遠距離的3D觀 察效果，如圖1所示，一般采用較厚的透明基材上形成柱狀透鏡的方式，上述柱狀透鏡成陣 列排布。或者也可W送樣理解：圖1中的若干平行的長條狀柱狀透鏡101從左向右排列成 陣列，形成柱狀透鏡陣列10,其中柱狀透鏡陣列10的底面為平整平面102,頂面形成若干陣 列分布的半圓柱面104,即該柱狀透鏡陣列10的橫截面上部為若干半圓形排列的形狀。柱 狀透鏡陣列10下方的顯示面板12的上的圖像通過左眼圖像121和右眼圖像122復合而成， 通過該分光透鏡陣列10的分光作用，將左眼圖像、右眼圖像分別投送給觀察者的眼睛14。 即分別將左眼圖像121投射給左眼，將右眼圖像122投射給右眼。采用送種方式，因現有顯 W面板的各像素一般為LED發光二極管作為發光光源，該LED發光燈發出的光線為發散光， 送就需要將顯示面板放置在分光透鏡陣列的焦平面上，才能實現3D顯示的功能。
[0009] 故現有的柱狀透鏡陣列與顯示面板的發光面之間需要保留一定間隔，間隔距離一 般近似于柱狀透鏡陣列中透鏡的焦距F，可由焦距計算公式F=r/(n-1)求出。其中η是 透鏡的折射率，一般在1. 4~1. 7之間，由公式可W看出，在η確定的情況下，曲率半徑r就 是公式中的唯一變量，觀看距離與焦距F和折射率ni相對應，為實現合適的焦距，一般情況 下，會采用剛性或半剛性透明光學材料（如光學玻璃、PMMA、PE等）和四周具有一定厚度的 其它材料組裝而成。在小尺寸顯示面板上送不失為解決問題的一種方案，但是，如果要使觀 看距離更遠，勢必要加大曲率半徑r，送樣焦距也會更大，因此，在大尺寸顯示面板上，通過 W上方法實現3D顯示的難度也就加大了。而戶外觀察距離一般較遠，至少10米W上，因此 其上述柱狀透鏡陣列10的厚度更厚，送導致了其體積很大，重量很重，不利于加工和安裝。
[0010] 另外，由于在重力作用下，顯示面板的中必相對邊緣通常會呈現出凹陷狀態，而且 尺寸越大，送個效果越明顯。其解決辦法是全貼合（即分光透鏡陣列與顯示面板表面緊密 貼合在一起），而依靠剛性或半剛性介質很難實現全貼合，如果不全貼合則使光柵與顯示屏 不是處處都是處于焦距上。
【發明內容】
[0011] 為解決現有的柱狀透鏡陣列由于厚度較大，導致體積大、重量重，不利于加工和安 裝，W及現有柱狀透鏡陣列常依附在一個剛性或半剛性的介質上，而LCD或L邸顯示面板是 柔性或表面不全是平整的，難W全貼合的問題，本發明實施例提供了一種3D成像光柵組件 及3D顯示裝置。
[0012] 本發明實施例一方面提供了一種3D成像光柵組件，包括分光透鏡陣列光柵及準 直透鏡陣列光柵；
[0013]所述準直透鏡陣列光柵上設有若干呈陣列分布的準直透鏡；
[0014]所述分光透鏡陣列光柵包括若干呈陣列排布的分光透鏡；
[0015]所述準直透鏡的寬度為顯示面板的像素或子像素的寬度的1/N，所述分光透鏡的 寬度為所述顯示面板上視點組的寬度的Μ倍；其中，所述N、Μ為自然數。
[0016]本發明實施例提供的3D成像光柵組件，由于包括分光透鏡陣列光柵和準直透鏡 陣列光柵。一方面，準直透鏡陣列光柵把顯示面板上每個像素發出的光線變成準直光，另一 方面，分光透鏡陣列光柵起到視點間倒序分光作用，送樣不同的圖像就在不同的方向，從而 可W看到3D的成像效果。由于采用準直透鏡陣列光柵預先將顯示面板上各像素發出的發 散光變成準直光，因此可任意調節分光透鏡陣列光柵與準直之間間距，只要分光透鏡的半 徑滿足觀察距離的要求，即可實現3D顯示的功能。如此，可降低該分光透鏡陣列光柵的厚 度，3D成像光柵組件的厚度更低，降低了其重量，使其可W采用貼合的方式，直接安裝在顯 示面板的表面，因此簡化了其安裝工藝。同時，采用本發明實施例提供的3D成像光柵組件， 其加工過程也較簡單，適合大批量生產。
[0017] 優選地，所述N的范圍為1~10,Μ的取值范圍為1~4。
[0018] 優選地，所述準直透鏡陣列光柵和所述分光透鏡陣列光柵之間膠合連接，其膠合 連接所用的粘合劑的折射率Πι<η2,其中，Π2為所述準直透鏡陣列光柵和所述分光透鏡陣列 光柵的介質的折射率。
[0019] 優選地，所述準直透鏡陣列光柵上準直透鏡為平凸透鏡、凹凸透鏡或雙凸透鏡。
[0020] 優選地，所述準直透鏡為平凸透鏡；所述平凸透鏡的入射光面為平面，其出射光面 為曲面，所述曲面包括外凸柱面或者拋物面、楠圓面、雙曲線面、高次曲線擬合形成的高次 曲面或者高次曲面去除高次項形成的二次曲面。
[0021] 優選地，所述準直透鏡的曲面為圓錐曲線延伸構