CN109975988B - 裸眼3d柱状透镜和3d显示屏模组 - Google Patents

Abstract

一种裸眼3D柱状透镜和3D显示屏模组。裸眼3D柱状透镜包括第一基板和第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的透镜层、液晶和多个间隔柱，其特征在于，在所述裸眼3D柱状透镜的俯视平面中：每个所述间隔柱为一个位置点；p个所述位置点为一组，p为大于2的正整数；所述组的长度为L；每个所述组的长度所在直线均平行于第一方向；平行于所述第一方向的直线为第一直线，两个以上所述组的长度所在直线与同一条所述第一直线重合时，在这一条所述第一直线上相邻两个所述组的距离为一个随机距离，所述随机距离为L至3L之间的任意值。裸眼3D柱状透镜与相应的显示面板配合时，能够减弱甚至消除摩尔纹。

Description

裸眼3D柱状透镜和3D显示屏模组

技术领域

本发明涉及裸眼3D领域，尤其涉及一种裸眼3D柱状透镜和3D显示屏模组。

背景技术

常见的3D显示设备都是需要3D眼镜的，3D眼镜的作用就是通过技术手段让左眼看到左图像、右眼看到右图像，根据两幅图像之间微小的视差，就能给人脑模拟出立体的感觉。

裸眼3D是把3D眼镜所实现的功能转移到屏幕上。3D眼镜有红蓝、快门、偏振这几种技术，而裸眼3D同样分为三种技术，通常分别称为：视差屏障、柱状透镜和指向光源。

柱状透镜技术是主流的裸眼3D技术之一。柱状透镜技术的原理是在显示屏(液晶显示屏)的前面加上一层柱状透镜，并使显示屏的像平面位于柱状透镜的焦平面上，这样柱状透镜就能以不同的方向投影每个像素(子像素)。于是，双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的像素(子像素)。

裸眼3D显示技术中，摩尔纹(Moire)是影响立体显示效果的一个重要问题。摩尔纹的产生原因是由于，视差屏障结构(裸眼3D柱状透镜)与显示面板中的像素结构，在空间频率(周期性排布)上相互接近，导致相应的3D显示装置存在着光学干涉等现象。当两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉，相应的视觉结果会让人眼无法分辨这两条线或两个物体，而只能看到干涉的花纹，这种光学现象中的花纹就是摩尔纹。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种裸眼3D柱状透镜和3D显示屏模组，以减弱，甚至消除摩尔纹现象。

为解决上述问题，本发明提供一种裸眼3D柱状透镜，包括第一基板和第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的透镜层、液晶和多个间隔柱，在所述裸眼3D柱状透镜的俯视平面中：每个所述间隔柱为一个位置点；p个所述位置点为一组，p为大于2的正整数；所述组的长度为L；每个所述组的长度所在直线均平行于第一方向；平行于所述第一方向的直线为第一直线，两个以上所述组的长度所在直线与同一条所述第一直线重合时，在这一条所述第一直线上相邻两个所述组的距离为一个随机距离，所述随机距离为L至3L之间的任意值。

可选的，5≤p≤15。

可选的，每一个所述组中，所述位置点位于一条直线线段；或者，每一个所述组中，所述位置点位于一条曲线线段；或者，每一个所述组中，所述位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条直线线段；或者，每一个所述组中，所述位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条曲线线段。

可选的，所述透镜层包括并行排布的多个柱状透镜；所述组的长度所在直线与所述柱状透镜的长度所在直线之间的夹角范围为35°～55°。

可选的，在所述俯视平面中，10％以上的所述位置点与所述柱状透镜的顶点重叠。

可选的，在第二方向上相邻的两个所述组的距离为一个固定距离，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述固定距离为所述柱状透镜宽度的0.6倍～10倍。

可选的，在所述俯视平面中具有多个第一区域，每个所述第一区域包括m行乘以n列的m×n个格子，随机选择m×n格子中的k个格子，并在这k个格子中各设置一个所述组；其中，m、n和k均为正整数，5≤m≤10且5≤n≤10，5≤k≤m或5≤k≤n。

可选的，所述格子为矩形，所述格子的宽度和长度范围均为25μm～435μm。

可选的，所述柱状透镜宽度为30μm～60μm。

可选的，同一所述组中的相邻两个所述位置点的距离为5μm～15μm，同一所述组中，所述间隔柱的俯视平均直径为5μm～15μm。

本解决上述问题，本发明还提供了一种3D显示屏模组，所述3D显示屏模组包括显示面板，所述3D显示屏模组还包括如前所述的裸眼3D柱状透镜。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的技术方案中，按照一定的设置，改变间隔柱的周期性排布方式，弱化甚至避免间隔柱的排列周期，从而对摩尔纹起到优化作用，同时还能够控制间隔柱的分布密度在一定范围内波动，保证间隔柱的支撑均匀性达到相应要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的裸眼3D柱状透镜剖面示意图；

图2为图1所示裸眼3D柱状透镜的部分结构俯视示意图；

图3为本发明另一实施例中裸眼3D柱状透镜的部分结构俯视示意图；

图4为本发明另一实施例中裸眼3D柱状透镜的部分结构俯视示意图；

图5为本发明另一实施例中裸眼3D柱状透镜的部分结构俯视示意图。

具体实施方式

现有技术中，3D显示屏模组通常具有位于显示面板之前的裸眼3D柱状透镜(即裸眼3D柱状透镜位于常规阵列排布显示面板之前)，裸眼3D柱状透镜中具有多个间隔柱，间隔柱起到支撑作用。现有技术中，间隔柱是按一定的方式分布的，通常是规整的周期性排布。而显示面板中的显示单元(显示像素)也为周期性排列(即两者都是规律及特定的排列)。由于光学干涉原理，间隔柱的周期排布与显示单元的周期排列导致两者将形成摩尔纹，或者说导致摩尔纹很容易发生，影响3D图像显示效果。

为消除摩尔纹，考虑采用破坏间隔柱周期性排布的方式。但是，如果完全没有章法地破坏间隔柱周期性排布，会出现间隔柱在不同区域的分布密度显著的不均匀，即差异较大，致使间隔柱原本应该起到的支撑作用无法很好地得到保证。

为此，发明人提供一种新的裸眼3D柱状透镜，一方面弱化间隔柱的周期性，起到减弱甚至消除摩尔纹产生的效果，另一方面，保证间隔柱的排布方式保持相对均匀，从而保证良好的支撑效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供一种裸眼3D柱状透镜，如图1所示。裸眼3D柱状透镜包括第一基板110和第二基板120，以及位于第一基板110与第二基板120之间的透镜层130、液晶140和多个间隔柱150。裸眼3D柱状透镜通常还包括第一基板110和第二基板120上的电极层(未示出)，电极层用于驱动相应液晶140。

本实施例中，第一基板110与第二基板120为透明基板。透镜层130是包括多个光学透镜的结构，具体为包含多个柱状透镜T1(参考图2)。

本实施例中，间隔柱150的立体形状可以为截顶圆锥形，相应的纵剖面为正梯形。间隔柱150对应正梯形的上底直径可以为5μm～15μm，本实施例中具体可以为10μm。

请参考图2，图2显示的是裸眼3D柱状透镜的部分结构俯视示意图(显示的仅是部分结构的部分区域)。在裸眼3D柱状透镜的俯视平面中，每个间隔柱150显示为一个位置点(未标注)，即位置点是间隔柱150在俯视平面中的投影显示。

需要说明的是，本说明书对图2所显示的平面中，进行水平和竖直的区分，此时相当于是将图2这个平面平行于人的双眼之前，进行描述的，其中的上下左右关系则是与图中的标记相结合确定。

由上述可知，图2中，第一方向为竖直向上方向或者竖直向下方向的其中之一，可以统一为竖直方向。

本实施例中，将10个位置点为一组，用标记G1表示。每个组G1的长度为L，如图1中所示。并且，每个组G1的长度所在直线均平行于第一方向，组G1长度所在直线为第一直线，图2中用长虚线显示了其中一条第一直线的其中一部分。

每个组G1内部中，相邻两个位置点之间的距离可以为5μm～15μm的任意值。本实施例中，可以具体选择相邻两个位置点之间的距离为10μm，同时，10个位置点之间的9个相邻距离均为10μm。

需要说明的是，其它实施例中，可以设置p个位置点为一组，其中，p为大于2的正整数。更进一步的，其它实施例中，5≤p≤15，即p为5至15之间的任意一个正整数。

请继续参考图2，本实施例中，如前所述，平行于第一方向的直线为第一直线，因此，第一直线有无数条，在图2中均为竖直方向上的直线。而当两个以上组G1的长度所在直线与同一条第一直线重合时，也就是说，当两个以上组G1位于同一条第一直线时，在这一条第一直线上相邻两个组G1的距离为一个随机距离R1，随机距离R1为L至3L之间的任意值。

本实施例的中，在每一个组G1中，位置点位于一条直线线段，图2中用虚线框选中一个组G1作为单独显示，虚线框中的位置点如果连接起来，它们落在同一直线线段中。这种排布方式，能够使得在具体排版上更加规整，并且，间隔柱150的排布密度也较为合理。

请继续参考图2，显示了透镜层130包括并行排布的多个柱状透镜T1(图1的剖面结构中，事实上也显示了各柱状透镜的截面结构)。多个柱状透镜是T1相互并行排列在一起的。

结合参考图1可知，如果单独看其中一个柱状透镜T1，在截面上，是一种矩形加弓形的结构，弓形的弦与矩形的一边重合。

其它实施例中，柱状透镜T1的具体结构可以进行调整。

本实施例中，组G1的长度所在直线与柱状透镜T1的长度所在直线之间的夹角(亦即第一直线与柱状透镜T1的长度所在直线的夹角)范围进一步选择为35°～55°，所述夹角在图2中显示为夹角α1。本实施例将柱状透镜T1的边缘作为夹角α1的其中一条边，这是因为，本实施例中，柱状透镜T1的边缘与状透镜的长度所在直线平行。

本实施例中，10％以上的位置点与柱状透镜T1的顶点重叠(所述重叠是指间隔柱和透镜层中柱状透镜曲面顶点相接触)。当上述10个位置点为一组G1时，只要有一个位置点与柱状透镜T1的顶点重叠，即可以实现这样的设置。由于柱状透镜T1的顶点通常位于其宽度位置的中间，因此，在图2所示俯视平面上，只要位置点落在柱状透镜T1宽度的中间，这个位置点即与柱状透镜T1的顶点重叠，而当上述10个位置点为一组G1时，一个位置点与柱状透镜T1的顶点重叠，就是10％的位置点与柱状透镜T1的顶点重叠。

本实施例中，在第二方向上相邻的两个组G1的距离为一个固定距离D1，其中，第二方向为垂直于第一方向的方向。由于第二方向垂直于第一方向，因此，“在第二方向上相邻的两个组G1”是指不同时位于同一条第一直线上的相邻两个组G1。在图2中，第二方向为水平向左或者水平向右的方式(也可统一为水平方向)。固定距离D1在图2进行了相应显示，本实施例设置固定距离D1为柱状透镜T1宽度的0.6倍～10倍。

固定距离D1的设置主要是从与柱状透镜T1直接接触的间隔柱的密度上考虑的。当固定距离D1太大，即间隔柱密度过小时，间隔柱与柱状透镜T1的实际接触面积过小，间隔柱支撑力过小，此时，如果裸眼3D柱状透镜受到外力按压时，容易造成盒厚(Cell Gap)变化，进而影响裸眼3D柱状透镜光线。而固定距离D1太小，即间隔柱密度过大时，一方面间隔柱容易被看出；另一方面间隔柱与柱状透镜T1实际接触面积过大，间隔柱支撑力较大，当外界温度发生低温变化时，液晶收缩，液晶盒(Cell，上述第一基板和第二基板构成的盒状)内容易产生气泡。因此，间隔柱的密度应当在一定范围内，故而，固定距离D1设置为柱状透镜T1宽度的0.6倍～10倍。

需要说明的是，本实施例中，设置在第二方向上相邻的两个组G1的距离为一个固定距离D1，也就是设置了在第二方向上，与一个组G1相邻一个固定距离D1的所述第一直线上，就会有至少另个一个相应的组G1。这种情况下，保证了组G1的排布密度合适，亦即间隔柱150的排布密度合适。

而本实施例中，如图2所示，柱状透镜T1的宽度W1为30μm～60μm。柱状透镜T1的宽度W1影响着上述固定距离D1的具体数值，并且影响3D显示。在设置为30μm～60μm时，本实施例中的各组G1与柱状透镜T1能更好的互相配合。

设置固定距离在上述范围，确保了组G1与组G1之间在第二方向上是特定间距排布的，以保证间隔柱150支撑作用的实现，并且各个组G1的排布为随机的前提下，又使保持有相对的规律，从而更利于具体实现在产品上。

本实施例中，同一组G1中的相邻两个位置点的距离为5μm～15μm，同一组G1中，间隔柱150的俯视平均直径为5μm～15μm。

本实施例中，由于位于同一第一直线上的两个组G1之间的距离是一定范围的任意值，因而使得各个间隔柱150在裸眼3D柱状透镜的俯视平面中，是以组G1为单位而整体随机排布的。而这种“以组G1为单位且组G1整体呈随机排布”的间隔柱150与后续显示面板的显示单元(显示像素)之间，不再是均为规律排布的情况，因此，间隔柱150与显示单元之间不易产生摩尔纹。也就是说，这种设计下，能够达到减弱甚至消除摩尔纹产生的效果。而与此同时，注意到相应组G1内部是有一定排布密度的，组G1与组G1之间的排布密度也是在一定范围内的，因此，间隔柱150的排布保持相对均匀，从而保证间隔柱150起到良好的支撑效果。

本发明另一实施例提供另一种裸眼3D柱状透镜，请参考图3。所述裸眼3D柱状透镜与图1和图2显示的裸眼3D柱状透镜大部分结构和内容相同，可参考前述实施例相应内容。

与图1和图2中的裸眼3D柱状透镜不同的是，本实施例中的裸眼3D柱状透镜中，每一个组G2中，位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条直线线段，图3中显示了其中一组G2对应的两条直线线段，并且是用虚线线段表示。图3中另外一条长虚线线段则表示组G2长度所在的方向，可以参考前述实施例相应内容。

由于本实施例中，位置点位于两条直线线段，因此，更加容易实现10％以上的位置点与柱状透镜T2的顶点重叠，因为，此时由于是两条直线线段，因此，对于一个组G2而言，可以同时有两个位置点(两条直线线段上分别有一个位置点)与柱状透镜T2的顶点重叠。

需要说明的是，其它实施例中，还可以是在每一个组中，位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条曲线线段。与上述两条直接线段的情况类似的，此时更加容易实现10％以上的位置点与柱状透镜的顶点重叠。

本发明另一实施例提供另一种裸眼3D柱状透镜，请参考图4。所述裸眼3D柱状透镜与图1和图2显示的裸眼3D柱状透镜大部分结构和内容相同，可参考前述实施例相应内容。

与图1和图2中的裸眼3D柱状透镜不同的是，本实施例中的裸眼3D柱状透镜中，每一个组中，位置点位于一条曲线线段。，图4中显示了其中一组G3对应的曲线线段，并且是用虚线线段表示。图4中一条长虚线线段则表示组G3长度所在的方向，可以参考前述实施例相应内容。

由于本实施例中，位置点位于一条曲线线段，因此，更加容易实现10％以上的位置点与柱状透镜T3的顶点重叠，因为，此时由于曲线线段的曲折，对于一个组而言，可以同时有两个位置点与柱状透镜T3的顶点重叠。

本发明另一实施例提供另一种裸眼3D柱状透镜，请参考图5。图5同样是仅显示了部分区域的裸眼3D柱状透镜(图5中进一步省略显示了柱状透镜)，具体显示的是裸眼3D柱状透镜俯视平面中的一个第一区域200，而整个裸眼3D柱状透镜可以包括多个第一区域200。

在第一区域200中，包括5行乘以6列的5×6个(30个)格子210。本实施例中，随机选择30格子210中的6个格子210，并在这6个格子210中，各设置一个组G4。

这种设置，提供了一种更加容易实现前述各实施例间隔柱排布方式的进一步方案，从而使得在设计时，设计人员有更多的规律可以遵行。

本实施例中，设置格子210为矩形，并且格子210的宽度和长度范围均为25μm～435μm。这样的格子210使得当各个组G4位于格子210中间位置时，各个组G4之间的位置关系满足相应的设计需求。

其它实施例中，裸眼3D柱状透镜可以具有多个第一区域，每个第一区域包括m行乘以n列的m×n个格子，随机选择m×n格子中的k个格子，并在这k个格子中各设置一个组。其中，m、n和k均为正整数，5≤m≤10且5≤n≤10，5≤k≤m或5≤k≤n。

更多有关本实施例所提供的裸眼3D柱状透镜的结构、性质和优点，以及本实施例中可以进行替换和组合的结构及方案，可以参考本说明书前述各实施例相应内容。

本发明另一实施例还提供了一种3D显示屏模组，所述3D显示屏模组包括显示面板，所述显示面板为液晶显示面板。液晶显示面板包括各个显示单元(显示像素)。所述3D显示屏模组还包括如前面各实施例所述的裸眼3D柱状透镜，可参考前述各实施例相应内容。

由于具有前述各实施例的裸眼3D柱状透镜，本实施例的3D显示屏模组中，显示面板的显示单元(显示像素)与裸眼3D柱状透镜的间隔柱之间，不再是同时为规整排布的情况，而是仅有显示单元规整排布而间隔柱随机排布，因而，此时整个3D显示屏模组进行3D显示时，能够有效地减弱甚至消除相应的摩尔纹，使得3D显示效果更好。同时，如前所述，相应的间隔柱所构成的组仍然能够保证间隔柱支撑作用的实现，从而不影响裸眼3D柱状透镜功能的实现。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种裸眼3D柱状透镜，包括第一基板和第二基板，以及位于第一基板与第二基板之间的透镜层、液晶和多个间隔柱，其特征在于，在所述裸眼3D柱状透镜的俯视平面中：

每个所述间隔柱为一个位置点；

10个所述位置点为一组，在所述俯视平面中，10％以上的所述位置点与所述柱状透镜的顶点重叠；

所述组的长度为L；

每个所述组的长度所在直线均平行于第一方向；

平行于所述第一方向的直线为第一直线，两个以上所述组的长度所在直线与同一条所述第一直线重合，在这一条所述第一直线上相邻两个所述组的距离为一个随机距离，所述随机距离为L至3L之间的任意值。

2.如权利要求1所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，5≤p≤15。

3.如权利要求2所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，

每一个所述组中，所述位置点位于一条直线线段；

或者，

每一个所述组中，所述位置点位于一条曲线线段；

或者，

每一个所述组中，所述位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条直线线段；或者，

每一个所述组中，所述位置点位于首尾相连接并且轴对称的两条曲线线段。

4.如权利要求3所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，所述透镜层包括并行排布的多个柱状透镜；所述组的长度所在直线与所述柱状透镜的长度所在直线之间的夹角范围为35°～55°。

5.如权利要求4所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，在第二方向上相邻的两个所述组的距离为一个固定距离，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述固定距离为所述柱状透镜宽度的0.6倍～10倍。

6.如权利要求1至5任意一项所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，在所述俯视平面中具有多个第一区域，每个所述第一区域包括m行乘以n列的m×n个格子，随机选择m×n格子中的k个格子，并在这k个格子中各设置一个所述组；其中，m、n和k均为正整数，5≤m≤10且5≤n≤10，5≤k≤m或5≤k≤n。

7.如权利要求6所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，所述格子为矩形，所述格子的宽度和长度范围均为25μm～435μm。

8.如权利要求5所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，所述柱状透镜宽度为30μm～60μm。

9.如权利要求1所述的裸眼3D柱状透镜，其特征在于，同一所述组中的相邻两个所述位置点的距离为5μm～15μm，同一所述组中，所述间隔柱的俯视平均直径为5μm～15μm。

10.一种3D显示屏模组，所述3D显示屏模组包括显示面板，其特征在于，所述3D显示屏模组还包括如权利要求1至9任意一项所述的裸眼3D柱状透镜。

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