裸眼立體顯示設備的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種裸眼立體顯示設備。該裸眼立體顯示設備包括依次層疊設置的背光模組、液晶面板以及透鏡組件，所述透鏡組件包括按預定方式排列的若干透鏡單元，其中在所述透鏡單元的排列方向上，所述背光模組的輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°。本發明能消除副視點的存在，有效增加了3D顯示時主視點的亮度，降低相鄰像素之間的圖像串擾，還能夠顯著降低顯示器的厚度。
【專利說明】
裸眼立體顯示設備
技術領域
[0001]本發明涉及顯示技術領域，特別是涉及一種裸眼立體顯示設備。
【背景技術】
[0002]3D顯示技術由于能夠再現自然界中人類所熟悉的認知方式已經成為未來顯示技術的必然發展趨勢，其中裸眼3D技術由于擺脫了復雜的輔助設備而大受歡迎。
[0003]實現裸眼3D顯示的方式多種多樣，包括光柵、透鏡技術等，其中光柵技術由于能夠有效阻絕不同視點之間的圖像串擾，具有較優的立體顯示效果，但同時也面臨著亮度損失的遺憾。在3D顯示技術尚未完全取代2D顯示的當前環境下，基于透鏡的裸眼3D方案由于能夠最低限度地降低對2D圖像亮度的影響成為目前較優的技術方案。
[0004]圖1是現有的一種透鏡式裸眼立體顯示器的結構示意圖，包括LED101、導光板102、擴散片103、下偏光片12、液晶面板13、上偏光片14、透鏡層3D模組15。其中，液晶面板13所對應的子像素通常放置于透鏡層3D模組15的焦面位置，由于透鏡層3D模組15的焦距通常在600-1000μπι左右，客觀上增加了3D顯示器的厚度。此外，為了保證面板的光場均勻分布，通常采用擴散片103結構來均勻化光場，圖2是圖1中的顯示器的光場隨角度變化的曲線圖，顯然在斜視時依然具有明顯的光場分布，這一點對于提高顯示器的可視角是有利的，但是在3D顯示時由于斜向光線的存在使得在光線會經過相鄰的透鏡結構形成如圖3所示的副視點17，客觀上降低了主視點16的亮度，圖3是圖1中的顯示器的原理圖。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種裸眼立體顯示設備，能夠解決現有技術存在的顯示器厚度過大以及副視點存在導致主視點亮度降低的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的一個技術方案是:提供一種裸眼立體顯示設備，所述裸眼立體顯示設備包括依次層疊設置的背光模組、液晶面板以及透鏡組件，所述透鏡組件包括按預定方式排列的若干透鏡單元，其中在所述透鏡單元的排列方向上，所述背光模組的輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°。
[0007]其中，所述光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于5°。
[0008]其中，所述透鏡單元為沿預定方向依次排列的柱狀透鏡。
[0009]其中，所述背光模組包括光源及導光板，所述導光板包括出光面、與所述出光面相對的底面以及連接所述出光面和所述底面的多個側面，其中所述導光板的厚度呈臺階狀變化，所述光源設置于所述導光板的厚度相對較小的一側。
[0010]其中，所述底面包括與所述出光面平行且彼此間隔排列的多個平行部以及連接于所述平行部之間的光提取部，其中所述平行部與所述出光面之間的距離在遠離所述光源的方向上逐漸變大。
[0011]其中，在垂直于所述出光面觀察時，所述光提取部呈圓弧狀設置，且所述光提取部的弧心與所述光源位于所述光提取部的相對兩側。
[0012]其中，所述光提取部的弧面焦距在遠離所述光源的方向上逐漸變小。
[0013]其中，各所述光提取部的弧面焦距滿足以下公式:
[0014]f=ff+L,
[0015]其中，f為所述光提取部的弧面焦距，W為所述導光板的所述光源所在一側到所述光源相對的另一側之間的距離，L為所述光提取部的弧頂與所述導光板的所述光源相對的另一側之間的距離。
[0016]其中，所述光提取部的排列方向與所述透鏡單元的排列方向相互垂直。
[0017]其中，所述光源為點光源。
[0018]本發明的有益效果是:區別于現有技術的情況，本發明通過采用指向性背光控制光的輸出角分布，使得輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°，從而在垂直于透鏡組件排布方向的平面上輸出平行光，通過透鏡組件后獲得裸眼立體顯示效果。由于輸出的是平行光，因而不會發生斜向光穿過相鄰透鏡單元的問題，因而消除了副視點的存在，有效增加了 3D顯示時主視點的亮度，降低相鄰像素之間的圖像串擾。所述透鏡式裸眼立體顯示器中，液晶面板對應的子像素無需放置在透鏡組件的焦面位置，因而能夠顯著降低顯示器的厚度。
【附圖說明】
[0019]圖1是現有的一種透鏡式裸眼立體顯示器的結構示意圖；
[0020]圖2是圖1中的顯示器的光強度隨角度變化的曲線圖；
[0021]圖3是圖1中的顯示器的原理圖；
[0022]圖4是本發明裸眼立體顯示設備實施例的結構示意圖；
[0023]圖5是圖4的俯視圖；
[0024]圖6是圖4中的顯示設備的光強度隨角度變化的曲線圖；
[0025]圖7是本發明裸眼立體顯示設備的原理圖；
[0026]圖8是本發明裸眼立體顯示設備中導光板實施例的側視圖；
[0027]圖9是發明裸眼立體顯示設備中導光板實施例的俯視圖。
【具體實施方式】
[0028]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對發明所提供的一種觸控面板及觸摸屏做進一步詳細描述。
[0029]參閱圖4、圖5、圖6和圖7，圖4是本發明裸眼立體顯示設備實施例的結構示意圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是圖4中的顯示設備的光強度隨角度變化的曲線圖。圖7是本發明裸眼立體顯示設備的原理圖。
[0030]本發明提供了一種裸眼立體顯示設備，裸眼立體顯示設備包括依次層疊設置的背光模組21、液晶面板22以及透鏡組件23，透鏡組件23包括按預定方式排列的若干透鏡單元231，其中在透鏡單元231的排列方向上，背光模組21的輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°。
[0031]具體而言，背光模組21上方設置下偏光片24，液晶面板22設置在下偏光片24的上方，液晶面板22的上方設有上偏光片25，透鏡組件23設置在上偏光片25的上方。
[0032]如圖5所示，定義平行于透鏡單元231的方向為y方向，垂直于透鏡單元的方向為X方向，垂直于圖5的平面的方向為z方向。背光模組21為指向性背光模組，背光模組21出射的光線沿著垂直于X向的平面分布。光強度隨角度變化的曲線如圖6所示，從圖6可以看出，光強度具有極小的角度分布，因而，當輸出光經過透鏡組件23之后會匯聚在焦點上，如圖7所示。相同視點的子像素分別經過不同的焦點后匯聚到主視點上，從而形成裸眼立體顯示效果O
[0033]另外，子像素并非限定與放置在透鏡組件23的焦面位置，出于降低模組厚度的考慮，通常使子像素與透鏡組件23的間距小于透鏡組件23的焦距大小。
[0034]由于指向性背光在X方向僅有近軸平行光分布，因而不存在斜向光穿過相鄰透鏡單元231的問題，從而客觀上提高了 3D主視點的亮度，有利于提高3D顯示效果，并降低相鄰像素之間的圖像串擾。
[0035]區別于現有技術，本發明通過采用指向性背光控制光的輸出角分布，使得輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°，從而在垂直于透鏡組件23排布方向的平面上輸出平行光，通過透鏡組件23后獲得裸眼立體顯示效果。由于輸出的是平行光，因而不會發生斜向光穿過相鄰透鏡單元231的問題，因而消除了副視點的存在，有效增加了 3D顯示時主視點的亮度，降低相鄰像素之間的圖像串擾。透鏡式裸眼立體顯示器中，液晶面板22對應的子像素無需放置在透鏡組件23的焦面位置，因而能夠顯著降低顯示器的厚度。
[0036]在一個實施例中，光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于5°，例如4°或者3°等。
[0037]本實施例的透鏡單元231為沿預定方向依次排列的柱狀透鏡。
[0038]指向性背光結構的實現方式有多種，如圖8和圖9所示，圖8是本發明裸眼立體顯示設備中導光板實施例的側視圖。圖9是發明裸眼立體顯示設備中導光板實施例的俯視圖。
[0039]具體而言，本實施例的背光模組21包括光源211及導光板212，導光板212包括出光面2121、與出光面2121相對的底面2122以及連接出光面2121和底面2122的多個側面，導光板212整體呈楔形結構，即導光板212兩側的厚度不同，例如，本實施例中，導光板212的厚度呈臺階狀變化，光源211設置于導光板212的厚度相對較小的一側。其中，光源211為點光源，例如本實施例的LED光源。
[0040]底面2122包括與出光面2121平行且彼此間隔排列的多個平行部2123以及連接于平行部2123之間的光提取部2124，其中平行部2123與出光面2121之間的距離在遠離光源211的方向上逐漸變大。如圖9所示，在垂直于出光面觀察時，光提取部2124呈圓弧狀設置，能夠將光源211發射的光線導向沿著X向進行重新分布，且光提取部2124的弧心與光源211位于光提取部2124的相對兩側。本實施例的光提取部2124的排列方向與透鏡單元213的排列方向相互垂直。
[0041]如圖8所述，從側面觀察時，光提取部2124在x-z面具備斜面特征或者其他曲線特征，其目的在于，壓縮光線相對于導光板212上方出光面2121的光入射角，從而破壞全反射特征，使得光線逸出出光面2121而照射液晶面板22。
[0042]具體地，各光提取部2124的弧面焦距滿足以下公式:
[0043]f=ff+L,
[0044]其中，f為光提取部2124的弧面焦距，W為導光板212的光源211所在一側到光源211相對的另一側之間的距離，L為光提取部2124的弧頂與導光板212的光源211相對的另一側之間的距離。
[0045]光提取部2124的弧面焦距在遠離光源211的方向上逐漸變小。請繼續參閱圖9，弧面1，2，……，N，……具有相應的弧面曲率以及與之相對應的焦距fKf2〈…<fr..，也即各弧面的焦距沿著y方向的分布具有不同的大小，使得光源211處于各弧面的焦點的位置附近，也即fN=W+LN，利用焦點附近的光線以平行光出射的基本原理，從而使得輸出光線經過提取部2124后沿著X向具有極小的角度分布，近似于平行光。
[0046]綜上所示，本發明能消除副視點的存在，有效增加了3D顯示時主視點的亮度，降低相鄰像素之間的圖像串擾，還能夠顯著降低顯示器的厚度。
[0047]以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述裸眼立體顯示設備包括依次層疊設置的背光模組、液晶面板以及透鏡組件，所述透鏡組件包括按預定方式排列的若干透鏡單元，其中在所述透鏡單元的排列方向上，所述背光模組的輸出光線的光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于10°。2.根據權利要求1所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述光強度隨角度變化曲線的半高寬小于或等于5°。3.根據權利要求1所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述透鏡單元為沿預定方向依次排列的柱狀透鏡。4.根據權利要求1所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述背光模組包括光源及導光板，所述導光板包括出光面、與所述出光面相對的底面以及連接所述出光面和所述底面的多個側面，其中所述導光板的厚度呈臺階狀變化，所述光源設置于所述導光板的厚度相對較小的一側。5.根據權利要求4所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述底面包括與所述出光面平行且彼此間隔排列的多個平行部以及連接于所述平行部之間的光提取部，其中所述平行部與所述出光面之間的距離在遠離所述光源的方向上逐漸變大。6.根據權利要求5所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，在垂直于所述出光面觀察時，所述光提取部呈圓弧狀設置，且所述光提取部的弧心與所述光源位于所述光提取部的相對兩側。7.根據權利要求6所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述光提取部的弧面焦距在遠離所述光源的方向上逐漸變小。8.根據權利要求7所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，各所述光提取部的弧面焦距滿足以下公式: f=ff+L, 其中，f為所述光提取部的弧面焦距，W為所述導光板的所述光源所在一側到所述光源相對的另一側之間的距離，L為所述光提取部的弧頂與所述導光板的所述光源相對的另一側之間的距離。9.根據權利要求6所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述光提取部的排列方向與所述透鏡單元的排列方向相互垂直。10.根據權利要求4所述的裸眼立體顯示設備，其特征在于，所述光源為點光源。
【文檔編號】G02B27/22GK105892074SQ201610399223
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】查國偉
【申請人】武漢華星光電技術有限公司