CN216133258U - 光调节构件、光源模组以及裸眼3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光调节构件，包括载体，位于载体上表面处的呈一定间隔设置的光栅结构，光栅结构用于调节射入光栅结构光线的出光位置，形成多个出光区；以及位于光栅结构下方的反射体，其与光栅结构对准，反射体能够将射向其的光线重定向；多个出光区中的任意相邻出光区之间形成屏障区，出光区与所述屏障区依次交替排列，本实用新型公开的光调节构件能够调节射向其的光线的出射位置，从而使出射光线汇聚产生焦点，在远离焦点的地方产生实像，实像和图像会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。另外，本实用新型还公开了一种光源模组以及裸眼3D显示装置，能够实现3D显示效果的同时，还能够减少显示亮度的损失。

Description

光调节构件、光源模组以及裸眼3D显示装置

技术领域

本实用新型涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种光调节构件及光源装置。

背景技术

三维立体(three-dimensional；3D)显示以其真实生动的表现力，强烈的视觉冲击效果，深受消费者的喜爱。

3D显示技术包括裸眼3D和佩戴眼镜式3D显示技术，其中视差屏障式技术是目前主流的裸眼3D显示技术之一，其主要是利用液晶层和偏振膜制造出一系列明暗相间的条纹(视差栅栏)，在立体显示模式下视差栅栏会被激活，具有左右眼视差的两部分2图像信息，独立进入人的左眼(仅左眼信息)和右眼(仅右眼信息)，观看者大脑经过处理后获得立体感。视差屏障式技术与既有的LCD工艺兼容，在量产性和成本上较具优势，但是由于结构与成像原理等原因，其画面亮度只有普通液晶屏所展示的一半以下，并且需要特定的液晶屏才能显示3D图像。因此，有必要提供一种新的光调节构件，以及对应的裸眼3D显示装置，实现3D效果的同时还能够减少显示亮度的损失，并且适配现有的任意普通液晶屏。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型实施例提供一种新的光调节构件、光源模组以及裸眼3D显示装置，实现3D效果的同时还能够减少显示亮度的损失。

本实用新型的一个实施例为了解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种新的光调节构件，包括：载体，具有上表面；光栅结构，呈一定间隔地设置于所述载体的上表面处，所述光栅结构用于调节射入光栅结构光线的出光位置，形成多个出光区；反射体，其位于光栅结构的下方，与所述光栅结构对准，所述反射体能够将射向其的光线重定向；所述多个出光区中的任意相邻出光区之间形成屏障区，所述出光区与所述屏障区依次交替排列。

作为本实用新型的进一步改进，所述反射体形成于膜层上，所述膜层位于载体的下方，所述反射体可以是配置于膜层上的树脂体或者金属体。

作为本实用新型的进一步改进，射入光栅结构的光线包括直接射向光栅结构的光线和经反射体发生至少一次反射后射向光栅结构的光线。

作为本实用新型的进一步改进，射向光栅结构间隔部分的光线至少部分地经过出光区出射。

作为本实用新型的进一步改进，还包括光介质层，所述光介质层位于膜层的下方，光线经由光介质层射向光栅结构，反射体和光栅结构的间隔部分。

作为本实用新型的进一步改进，经光调节构件调节后形成的出射光线可以作为显示面板的光源，所述出射光线主要地通过出光区射向显示面板。

作为本实用新型的进一步改进，所述载体还具有与所述上表面相对的下表面，所述反射体形成于所述载体的下表面处。

作为本实用新型的进一步改进，所述光栅结构的形状可以是四角形，三角形或者柱状透镜。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种光源模组，包括背光模组及光调节构件，所述光调节构件位于背光模组的出光侧，来自背光模组的光线经光调节构件的调节作用后出射。

再一方面，本实用新型实施例还提供一种裸眼3D显示装置，包括背光模组，光调节构件以及显示面板，来自背光模组的光线经光调节构件的调节作用形成出射光线，所述出射光线可作为显示面板的光源。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实施例提供的光调节构件，光源模组以及裸眼3D显示装置，通过光调节构件调节光线的出射位置，从而使出射光线汇聚产生焦点，在远离焦点的地方产生实像，实像和图像的存在会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。本实用新型实施例提供的光调节构件以及光源模组可以直接与现有的显示面板配合使用，实用性较高。基于本实用新型实施例提供的光调节构件制作的裸眼3D显示装置，无需制作左右两边不同画面就能够形成3D效果，同时还能够减少显示亮度的损失。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的裸眼3D显示装置的形成3D画面的原理图；

图2是本实用新型一个实施例提供的光调节构件2的结构示意图；

图3是光线经过光调结构构件后的光路示意图；

图4是经本实用新型实施例提供的光调节构件2调节作用形成的出光区和屏障区的示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的光源模组结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1——显示面板； 2——光调节构件；

3——背光模组； 6——光源；

7——导光板； 8——棱镜片；

9——反射片； 21——载体；

22——光栅结构； 23——反射体；

25——间隔部分； 26——光介质层；

230——膜层； 302——出光区；

303——屏障区。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的一个较佳实施例作详细说明。

本实用新型实施例提供的光调节构件，将反射体和光栅结构对准设置，通过反射体对光线重定向，并配合光栅结构的调节作用，限制光线的出射位置，从而使光线汇聚产生焦点，在远离焦点的地方产生实像，实像和图像会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。基于本实用新型实施例提供的光调节构件制作的裸眼3D显示装置，无需制作左右两边不同的画面。此外，光调节构件主要地调节了光线的出光位置，对光线遮挡较少，因此实现3D效果的同时还能够减少显示亮度的损失。

图1是基于本实用新型一个实施例提供的光调节构件制作的裸眼3D显示装置形成3D画面的原理图。如图1所示，裸眼3D显示装置包括显示面板1，光调节构件2，背光模组3，光调节构件2位于显示面板1和背光模组3之间，来自背光模组3的光线经过光调节构件2的作用形成依次交替排列的出光区302和屏障区303，经光调节构件2调节作用的光线主要地通过出光区后汇聚产生焦点p，在远离焦点p的地方产生实像，实像和显示面板上的图像会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。本实用新型实施例提供的裸眼3D显示装置，对光线遮挡较少，主要地改变了光线的出射位置，因此，相对于现有的裸眼3D显示技术，实现3D效果的同时并减少了显示亮度的损失。另外，本实用新型实施例基于光调节构件制作的裸眼3D显示装置，由于是利用实像和图像的视差产生的图像的纵深感，因此无需制作左右两边不同的画面，能够配合使用现有的显示器，实用性较高。

以下将对本实用新型实施例作详细的描述。

图2是本实用新型一实施例提供的光调节构件2的结构示意图，图3是光线经过光调结构构件2后的光路示意图。请参考图2和图3所示，光调节构件2包括载体21，光栅结构22以及反射体23。载体21例如可以是具有一定厚度的板状结构，具有上表面和下表面，光栅结构22呈一定间隔地位于载体21的上表面处。对于这里的“上表面处”的理解，可以是光栅结构22刚好位于载体21的上表面，也可以是光栅结构22位于载体21内靠近上表面处，当然也可以是稍凸出于载体21的上表面。载体21较佳地选用高透明度，易于光线传播的材料，例如可以是聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate；PMMA)，聚碳酸酯(Polycarbonate；PC)，环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer；COP)，或者环烯烃共聚物(Cyclo-OlefinCopolymer；COC)，当然也可以是其它种类的易于光线传导的材料。

在本实用新型的一个实施例中，光栅结构22呈一定间隔的位于载体21的上表面处，若载体21是呈长方形的板状结构，则光栅结构22可以是位于该长方形的板状结构上表面处的一个一个地具有一定宽度W1的带状结构，该带状的光栅结构22从载体21的一侧延伸至另一侧。其中，光栅结构22的间隔部分25的宽度W1以及光栅结构22的宽度W2与像素的大小有关，可以根据像素大小体调节W1和W2的宽度，最终的宽度以不遮挡像素的透光区域为准。

光栅结构22例如可以是通过射出成形，压出成形或者热压等加工工艺形成在载体21的上表面处。此外，光栅结构22的形状可以是四角形，三角形，或者柱状透镜中的一个或多个。根据光栅方程：光线垂直入射于光栅时：d·sinθ_m＝mλ；光线以入射角θ_i入射时：d·(sinθ_m-sinθ_i)＝mλ(入射光与衍射光在光栅法线异侧)，通过设置合适的参数例如波长λ，光栅常数d，可以使得射向光栅结构22的光线经过光栅结构22的调节作用之后以偏离于法线θ_m角度的方向射出，从而形成多个出光区，能够理解，出光区的个数与光栅结构的个数有关。可以理解，出光区是指光线穿过的区域。

反射体23位于光栅结构22的下方，与光栅结构22对准。其中对准可以是指反射体23与光栅结构22规模相同，光栅结构22的正投影与反射体23重合，或者反射体23与光栅结构22规模不相同，光栅结构22的正投影与反射体23部分重合。反射体23配置为重新定向射向其的部分光线，例如，部分射向反射体23的光线会发生至少一次全反射后射向临近的光栅结构22，而射向光栅结构22的光线在光栅结构的调节作用下，以偏离法线的方向出射，形成出光区，这样，与光栅结构22对应的区域，也就是任意相邻的出光区之间，由于最多是仅有很少的光线经过，因此，对应地形成屏障区。可以理解，屏障区仅是通过的光线相对较少，并非绝对没有光线经过。

反射体23例如可以是形成于膜层230上。具体地，膜层230可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate；PET),PMMA或者其他类似具有高透明度的复合材料。膜层230可以是与载体21具有相同形状，位于载体21的下方。反射体23例如可以是在膜层上与光栅结构22对准的位置涂覆白色或者银色的树脂体，或者可以是金属体。当然，可以理解，在本实用新型的其他实施例中，反射体23也可以直接形成于载体21的下表面，不需要设置额外的膜层230。

下面对光线射向光调节构件2后光路的走向做详细的介绍。再次参考图3所示，射向光调节构件2的光线整体可分为三部分，一部分光线直接射向光栅结构22，一部分射向反射体23，一部分射向光栅结构之间的间隔部分25。直接射向光栅结构22的部分光线例如光线a直接发生衍射作用射出光栅结构22，此部分出射光线所在的区域对应地形成出光区，直接射向光栅结构22的部分光线例如光线b，并没有一次性射出光栅结构22，而是在光栅结构22和反射体23之间发生至少一次反射，重新定向后再次射向光栅结构22，然后再经过光栅衍射效应射出光栅结构22，此处的出射光线亦是通过光栅结构22发生衍射作用后射出光栅结构22的，因此，和上述直接射向光栅结构22而形成的出射光线不做区分，同样地，此部分出射光线所穿过的区域对应地亦形成出光区。

一部分光线例如光线d直接射向反射体23，在反射体23的作用下发生反射，可以理解，为提高光的利用率，反射体23的折射率n1可以大于周围光线传播介质的折射率，以便能够实现全反射。通过设置光栅结构22和反射体23之间的距离，使得光线d射向反射体23的入射角大于发生全发射的临界角，那么，直接射向发射体23的光线d遇到反射体23时会发生全反射，再返回到例如背光模组的棱镜片，之后再射向反射体23，这样经过多次全反射后，最终光线d会射向临近的光栅结构22或者光栅结构之间的间隔部分25。可以理解，由于反射体23对光线的重新定向，以及光栅结构22对光线的调节作用，这样，与光栅结构22对应的区域，也就是相邻的出光区之间，由于最多仅有很少的光线经过，对应地形成屏障区。

一部分光线例如光线e直接射向光栅结构22之间的间隔部分25，该部分光线经过正常的光的折射射出载体21，也即，该部分光线通过出光区出射。能够理解，可能存在直接射向间隔部分25的部分光线例如光线c，其在间隔部分25发生正常的光的折射后射向与光栅结构22对应的区域内，也就是屏障区，这样原本没有光线通过的屏障区，此时有了少量光线通过，由此可以看出，所说的屏障区事实上并非绝对没有光线通过。

通过上述分析可知，射向光栅结构22的光线包括直接射向光栅结构22的光线和经反射体23发生至少一次反射后射向光栅结构22的光线。

另外，在本实用新型提供的光调节构件2的一个实施例中，还可以包括一光介质层26，该光介质层26位于膜层230的下方，该光介质层26可以是PMMA，PC，COP或者是COC等材料。光线通过光介质层26分别射向光栅结构22，反射体23和光栅结构之间的间隔部分25。当然可以理解，该光介质层26可以是空气。

图4示出了光线经过光调节构件2作用后形成的出光区和屏障区的示意图，如图4所示出光区302和屏障区303依次交替排列。需要说明的是，出光区302是指光线的主要穿过区域，屏障区是指最多仅有少量光线穿过的区域。光线的主要穿过区域中“主要”一般是指至少一半以上的光线穿过，相应地，“少量的”一般是指一半以下的光线穿过。

光调节构件2能够调节射向其的光线的出射位置，从而使出射光线汇聚产生焦点，在远离焦点的地方产生实像，实像和图像会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。

本实用新型实施例提供的光调节构件，通过设置反射体23和光栅结构22，并将光栅结构22和反射体23对准，利用反射体23对光重新定向以及光栅结构22的调节作用，调节射向其的光线的出射位置，从而使出射光线汇聚产生焦点，在远离焦点的地方产生实像，实像和图像的存在会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。

根据本实用新型的另一实施例，提供了一种光源模组，图5是本实用新型一实施例提供的光源模组结构示意图，如图5所示，该光源模组包括背光模组3及光调节构件2，背光模组3包括例如可以是LED的光源6，导光板7，棱镜片8，反射片9等结构。光调节构件2具有如上所述的结构，光调节构件2位于背光模组3的出光侧，来自背光模组3的光线经光调节构件2的调节作用后出射，可以理解，经过光调节构件2调节作用后的出射光线主要地通过出光区出射，能够汇聚产生焦点。背光模组3的结构例如可以是侧光式，或者直下型结构的背光模组。

根据本实用新型的另一实施例，提供了一种裸眼3D显示装置，包括如上文所述的背光模组，光调节构件以及显示面板，来自背光模组的光线经光调节构件的调节作用后出射，形成的出射光线可以作为显示面板的光源。可以理解，这里的出射光线主要地是通过出光区出射。该出射光线穿过显示面板后汇聚到焦点P，在远离焦点P的地方形成实像，实像和显示面板上的图像会产生视差，利用该视差产生图像的纵深感，进而形成3D效果。本实用新型实施例提供的裸眼3D显示装置中，并没有对光进行最终阻挡或者分时利用，因此，实现3D显示的同时，还能够减少显示亮度的损失。

本实用新型实施例提供的光调节构件以及光源模组可以直接与现有的显示面板(例如液晶显示面板)配合使用，实用性较高。此外，由于是利用实像和图像的视差产生的图像的纵深感，因此无需制作左右两边不同的画面。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改。

Claims (10)

1.一种光调节构件，其特征在于：包括：

载体，具有上表面；

光栅结构，呈一定间隔地设置于所述载体的上表面处，所述光栅结构用于调节射入光栅结构光线的出光位置，形成多个出光区；

反射体，其位于光栅结构的下方，与所述光栅结构对准，所述反射体能够将射向其的光线重定向；

所述多个出光区中的任意相邻出光区之间形成屏障区，所述出光区与所述屏障区依次交替排列。

2.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于：所述反射体形成于膜层上，所述膜层位于载体的下方，所述反射体可以是配置于膜层上的树脂体或者金属体。

3.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于:射入光栅结构的光线包括直接射向光栅结构的光线和经反射体发生至少一次反射后射向光栅结构的光线。

4.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于：

射向光栅结构间隔部分的光线至少部分地经过出光区出射。

5.根据权利要求2所述的光调节构件，其特征在于：还包括光介质层，所述光介质层位于膜层的下方，光线经由光介质层射向光栅结构，反射体和光栅结构的间隔部分。

6.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于：经光调节构件调节后形成的出射光线可以作为显示面板的光源，所述出射光线主要地通过出光区射向显示面板。

7.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于：所述载体还具有与所述上表面相对的下表面，所述反射体形成于所述载体的下表面处。

8.根据权利要求1所述的光调节构件，其特征在于：所述光栅结构的形状可以是四角形，三角形或者柱状透镜。

9.一种光源模组，其特征在于：包括背光模组及如权利要求1-8任一项所述的光调节构件，所述光调节构件位于背光模组的出光侧，来自背光模组的光线经光调节构件的调节作用后出射。

10.一种裸眼3D显示装置，其特征在于：包括背光模组，如权利要求1-8任一项所述的光调节构件以及显示面板，来自背光模组的光线经光调节构件的调节作用形成出射光线，所述出射光线可作为显示面板的光源。

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