CN107193069A - 一种光栅及双视显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光栅及双视显示装置，能够提高包含该光栅的双视显示装置对光的有效利用率。该光栅包括：多个条形的透光单元、以及位于相邻两个透光单元之间的遮光单元，透光单元包括位于该透光单元宽度方向的中心线两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，以使得透过第一凸透镜单元和第二凸透镜单元光线分别朝向远离中心线的方向汇聚。

Description

一种光栅及双视显示装置

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及一种光栅及双视显示装置。

背景技术

光栅是一种利用多缝衍射原理使光发生色散的光学元件，随着人们研究的深入，光栅也越来越多的应用于计量、光谱学、光通信、信息处理、显示技术等方面。

以下以光栅应用于显示技术中为例，对采用光栅实现双视显示效果的过程做进一步的说明。如图1a所示，为现有技术中的一种双视显示的结构示意图，现有技术的双视显示装置包括位于该显示面板02出光侧的光栅01，在光栅01的作用下，位于左侧的观看者在观看时，只能看到偶数(或奇数)像素列，位于右侧的观看者在观看时，只能看到奇数(或偶数)像素列，这样一来，通过在偶数像素列显示第一图像P1，在奇数像素列显示第二图像P2，从而能够的左侧和右侧观看者看到不同的图像，实现双视显示的效果。

然而，如图1a所示，对于显示装置中间位置对应的区域，由于第一图像P1和第二图像P2的出光出现交叠，从而使的该区域(角度θ_盲所对应的区域，以下称为θ_盲区域)观测到的图像为第一图像P1和第二图像P2的交叠图像，也即不能观测到正常的显示图像，只有在该区域的左右两侧的区域(角度θ_L和θ_R所对应的区域，以下称为θ_L和θ_R区域)分别能够正常的观测到第一图像P1和第二图像P2。

基于此，对于整个显示装置而言，在光源发光效率一定的情况下，由于位于θ_盲区域中的出射光线无法正常的利用，从而使得位于θ_L和θ_R区域的有效出射光线的亮度不足(通常该区域的亮度值小于200nit)，具体可参考图1b，即现有技术中的双视显示装置对光的有效利用率较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种光栅及双视显示装置，能够提高包含该光栅的双视显示装置对光的有效利用率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种光栅，包括：多个条形的透光单元、以及位于相邻两个所述透光单元之间的遮光单元；所述透光单元包括位于该透光单元宽度方向的中心线两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，以使得透过所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元光线分别朝向远离所述中心线的方向汇聚。

进一步的，所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元分别在远离所述中心线一侧均与对应的所述遮光单元紧邻或者具有重叠区域。

进一步的，所述光栅还包括用于承载所述第一凸透镜单元、所述第二凸透镜单元和所述遮光单元的透明基底。

进一步的，所述第一凸透镜单元、所述第二凸透镜单元与所述透明基底为一体结构。

进一步的，所述透明基底上具有凹槽结构，所述凹槽结构的内壁构成所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元的弧面结构。

进一步的，所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元为设置于所述透明基底上的凸起结构。

进一步的，所述第一凸透镜单元的凸面的最高点到所述中心线的距离大于所述入光面在对应该第一凸透镜单元一侧的边缘到所述中心线的距离；和/或，所述第二凸透镜单元的凸面的最高点到所述中心线的距离大于所述入光面在对应该第二凸透镜单元一侧的边缘到所述中心线的距离。

进一步的，所述遮光单元包括主要由黑矩阵材料组成的遮光层

进一步的，所述遮光层位于所述透明基底的出光侧；所述光栅还包括反射层，所述反射层位于所述遮光单元，且设置于所述透明基底与所述遮光层之间。

进一步的，所述光栅还包括网点，所述网点位于所述透明基底的入光侧，用于将经所述反射层反射的光线经该网点散射至所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元。

进一步的，所述网点与所述透明基底为一体结构。

本发明实施例另一方面还提供一种双视显示装置，包括上述的光栅。

进一步的，在所述双视显示装置为液晶显示装置的情况下，所述光栅位于背光模组与液晶显示面板之间。

本发明实施例提供一种光栅及双视显示装置，该光栅包括多个条形的透光单元、以及位于相邻两个透光单元之间的遮光单元，其中，透光单元包括位于该透光单元宽度方向的中心线两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，以使得透过第一凸透镜单元和第二凸透镜单元光线分别朝向远离中心线的方向汇聚。这样一来，相比于现有的双视显示装置中的光栅而言，光线直接透过条状缝隙(不设置凸透镜的透光单元)，导致在靠近中心线区域的光线为交叠的混合光线，从而不能被正常利用；本发明中在中心线位置的两侧并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，通过凸透镜的光线的汇聚作用，使得原有位于靠近中心线区域的至少部分光线能够在第一凸透镜单元和第二凸透镜单元的作用下分别朝向远离中心线的方向汇聚至左视场和右视场，即采用本发明中的光栅的双视显示装置，能够提高对光的有效利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为现有技术中提供的一种双视显示装置的结构示意图；

图1b为现有技术中提供的一种双视显示装置的亮度分布示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于双视显示装置的光栅的结构示意图；

图3为图2沿O-O’位置的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种光栅的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光栅的光路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光栅的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种光栅的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的再一种光栅的结构示意图；

图9a为本发明实施例提供的一种光栅的光路示意图；

图9b为本发明实施例提供的另一种光栅的光路示意图；

图10a为本发明实施例提供的一种包括光栅的双视显示装置的结构示意图；

图10b为本发明实施例提供的另一种包括光栅的双视显示装置的结构示意图。

附图标记：

01-光栅；02-液晶显示面板；10-透光单元；101-第一凸透镜单元；102-第二凸透镜单元；20-遮光单元；200-遮光层；30-透明基底；301-凹槽结构；40-反射层；50-网点；BLU-背光模组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种光栅，如图2所示，该光栅01包括：多个条形的透光单元10、以及位于相邻两个透光单元10之间的遮光单元20；其中，透光单元10包括位于该透光单元10宽度方向的中心线L两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元101和条形第二凸透镜单元102，如图3所示(图2沿O-O’位置的剖面图)，以使得透过第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102光线分别朝向远离中心线L的方向汇聚。

此处需要说明的是，第一，上述第一凸透镜单元101可以是位于透光单元10的一个条形的凸透镜，也可以是位于透光单元10的多个凸透镜整体构成的条形凸透镜，本发明对此不作限制；同理第二凸透镜单元102与第一凸透镜单元101的设置方式可以相同，此处不再赘述；以下实施例均是以第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102均为位于透光单元10的一个条形的凸透镜为例，对本发明做进一步的说明。

第二，上述第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102可以是两个并排紧邻设置的独立结构，也可以是一体式结构，本发明对此不作限定，可以根据实际的需要进行设置。

第三，对于上述沿该透光单元10宽度方向的中心线L两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元101和条形第二凸透镜单元102，可以如图3所示，第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102分别在远离中心线L一侧均与对应的遮光单元20紧邻或者具有重叠区域；也可以如图4所示，第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102分别在远离中心线L一侧、但与对应的遮光单元20不紧邻或者有空隙，本发明对此不作限定，只要能够保证相对于在透光单元10不设置凸透镜的情况下，能够将原有位于靠近中心线位置θ_盲区域的至少部分出射光线经过凸透镜的作用，改变出光方向，例如图3中所示，将不设置凸透镜时的虚线出光方向经凸透镜的作用改变为实线出光方向(即对于光线A从不设置凸透镜时的A1出射光改变为A2出射光)，从而能够加以有效利用即可。

当然，对于上述图3和图4的两种设置方式，由于图3的设置方式，一方面，能够最大范围的对θ_盲区域的部分出射光线进行有效利用(可参考图5)，从而最大程度的降低了θ_盲区域的亮度，而增加了左视场和右视场的亮度；另一方面，不仅能够通过调整透光单元10和遮光单元20之间的宽度比来调整θ_L区域和θ_R区域的出射光线的方向，还能够通过分别调整第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102的凸面的倾斜程度，对θ_L区域和θ_R区域的出射光线的方向进一步的非对称或者对称调整(可参考图5)，即能够分别对左视区和右视区的观看位置进行有效调整，因此，本发明优选的，第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102分别在远离中心线L一侧均与对应的遮光单元20紧邻或者具有重叠区域。

综上所述，本发明的光栅，相比于现有的双视显示装置中的光栅而言，光线直接透过条状缝隙(不设置凸透镜的透光单元)，导致在靠近中心线区域的光线为交叠的混合光线，从而不能被正常利用；本发明中在中心线位置的两侧并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，通过凸透镜的光线的汇聚作用，使得原有位于靠近中心线区域的至少部分光线能够在第一凸透镜单元和第二凸透镜单元的作用下分别朝向远离中心线的方向汇聚至左视场和右视场，即采用本发明中的光栅的双视显示装置，能够提高对光的有效利用率，以使得左视场和右视场的亮度值增加。

本发明实施例还提供一种双视显示装置，包括上述的光栅，具有与前述实施例提供的光栅相同的结构和有益效果。由于前述实施例已经对光栅的结构和有益效果进行了详细的描述，此处不再赘述。

需要说明的是，在本发明实施例中，双视显示装置具体至少可以包括液晶显示面板和有机发光二极管显示面板，例如，该显示面板可以应用至液晶显示器、液晶电视、手机或平板电脑等任何具有双视显示功能的产品或者部件中。以下结合双视显示装置对本发明中的光栅01做进一步的解释说明。

为了便于上述光栅的加工制作，以及简化光栅在双视显示装置中安装过程，本发明优选的，如图6所示，该光栅01还包括用于承载第一凸透镜单元101、第二凸透镜单元102和遮光单元20的透明基底30，其中，遮光单元20一般可以包括主要由黑矩阵材料组成的遮光层200，以避免光线从该遮光单元20的位置处透过，该遮光层200采用黑矩阵材料形成不仅价格便宜，而且制作工艺简单，例如可以采用喷墨打印工艺形成，也可以采用刻蚀工艺形成，本发明对此不作限定，可以根据实际的需要进行选择。

这样一来，一方面，能够在透明基底30上直接制作第一凸透镜单元101、第二凸透镜单元102和遮光单元20，并且在制作完成后将光栅01整体安装至双视显示装置中，达到简化制作工艺以及安装的目的；另一方面，可以通过调整透明基底30厚度使得该光栅01能在透明基底30的支撑下，适用于不同尺寸的双视显示装置，例如，对于大尺寸的双视显示装置，可以增加透明基底30的厚度，避免光栅01的中心位置处因重力作用发生变形。

在此基础上，为了进一步的简化工艺，降低制作成本，本发明进一步优选的，上述第一凸透镜单元101、第二凸透镜单元102与透明基底30为一体结构，例如可以通过注塑工艺的一次成型制作。以下对该一体结构的具体设置方式做进一步的说明。

例如，可以如图6所示，第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102为设置于透明基底30上凸起结构。

又例如，也可以如图7所示，透明基底30上具有凹槽结构301，凹槽结构301的内壁构成第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102的弧面结构(1011和1021)。

相比于上述图6的凸起结构，图7所示的凹槽结构需要透明基底30的厚度较大，从而使得整个光栅01的重量增加，因此，图6所示的第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102的设计结构更符合现有技术中对显示装置的轻薄化设计理念的要求，因此本发明优选的，第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102为设置于透明基底30上凸起结构，以下实施例均是以该设置方式为例，对本发明做进一步的解释说明。

此外，本发明中的遮光层200，如图6所示，可以为透明基底30的出光侧；也可以如图7所示，位于透明基底30的入光侧，可以根据实际的需要选择设置。

在此基础上，为例进一步的提高包括该光栅01的双视显示装置对光的有效利用率，本发明优选的，如图8所示，该光栅01还包括反射层40，且遮光层200位于透明基底30的出光侧，反射层40位于遮光单元20，且设置于透明基底30与遮光层200之间。这样一来，在该光栅01应用于具有背光模组BLU的液晶类型的双视显示装置的情况下，经过反射层40反射的光线能够再次进入背光模组BLU，经过背光模组BLU中的反射网点的反射，能够再次进入光栅01，从而可以被加以有效利用(具体可以参考图10b)，即进一步的提高该双视显示装置对光源的有效利用率。

进一步的，如图8所示，该光栅01还包括网点50，网点50位于透明基底30的入光侧，用于将经反射层40反射的光线经该网点散射至第一凸透镜单元101和第二凸透镜单元102，例如，图8中的P光线在经过反射层40反射后、并经过网点50的散射，能够进入第二凸透镜单元102加以有效利用，从而进一步的提高了对光的有效利用率。

需要说明的是，在实际的加工制作中，上述网点50可以是在透明基底30的入光侧，通过单独的制作工艺进行制作；也可以是与透明基底30为一体结构，例如，通过注塑的方式通过一次制作工艺一体成型制作。当然，本发明为了简化制作工艺，优选的，采用上述网点50与透明基底30为一体结构的设置方式。

在此基础上，为了避免部分入射至第一凸透镜单元101和/或第二凸透镜单元102的侧面B的光线，在该侧面B反射进入相反视场，从而观看者观看相反视场的正常画面造成干扰，例如，图9a中的光线P1入射至第一凸透镜单元101的侧面B，在该侧面B反射进入第二凸透镜单元102对应的左视场，造成位于该左视场的观看者观看的正常画面受到干扰。

基于此，本发明优选的，第一凸透镜单元101的凸面的最高点到中心线L的距离大于入光面在对应该第一凸透镜单元101一侧的边缘到中心线L的距离，即第一凸透镜单元101的侧面B朝远离中心线L一侧倾斜，如图9b所示，以使得入射至该侧面B的光线经该侧面B反射后不会进入相反视场(即第二凸透镜单元102所对应的视场，左视场)，而进入θ_盲区域或者第一凸透镜单元101所对应的视场(右视场)，当然为了充分的提高对光线的有效利用率，本发明优选的通过调整该侧面B的倾斜程度以保证入射至该侧面B的光线经该侧面B反射后进入第一凸透镜单元101所对应的视场范围，从而加以有效利用。

对于第二凸透镜单元102的侧面设置情况，可以与上述第一凸透镜单元101的侧面设置情况相同，即第二凸透镜单元102的凸面的最高点到中心线L的距离大于入光面在对应该第二凸透镜单元102一侧的边缘到中心线L的距离，即第二凸透镜单元102的侧面朝远离中心线L一侧倾斜，以使得入射至该侧面B的光线经该侧面反射后不会进入相反视场(即第一凸透镜单元101所对应的视场，右视场)，而进入θ_盲区域或者第二凸透镜单元102所对应的视场(左视场)，当然为了充分的提高对光线的有效利用率，本发明优选的通过调整该侧面B的倾斜程度以保证入射至该侧面B的光线经该侧面B反射后进入第二凸透镜单元102所对应的视场范围，从而加以有效利用

另外，对于双视显示装置而言，如图10a和图10b所示，在包括液晶显示面板02的情况下，一般的，液晶显示面板02可以划分为矩阵排列红色R、绿色G、蓝色B亚像素，该双视显示装置还包括背光模组BLU，基于此，上述光栅01可以如图10a所示，位于液晶显示面板02的出光侧；也可以如图10b所示，光栅01位于背光模组BLU与液晶显示面板02之间，均能满足双视显示装置中对左视场和右视场的光线需求。

对于上述图10a中将光栅01设置于液晶显示面板02的出光侧的情况下，反射层40反射的光线会再次进入液晶显示面板02，会对显示画面造成干扰。

对于上述图10b中将光栅01设置于背光模组BLU与液晶显示面板02之间的情况下，一方面，避免了经反射层40反射的光线再次进入液晶显示面板02对显示画面造成干扰的弊端；另一方面，经反射层40反射的部分光线能够进入背光模组BLU，经过背光模组BLU中的反射网点的反射，能够再次进入光栅01，从而可以被加以有效利用，即进一步的提高该双视显示装置对光源的有效利用率，因此本发明优选的，光栅01位于背光模组BLU与液晶显示面板02之间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种光栅，其特征在于，包括：多个条形的透光单元、以及位于相邻两个所述透光单元之间的遮光单元；

所述透光单元包括位于该透光单元宽度方向的中心线两侧、且并排紧邻设置的条形第一凸透镜单元和条形第二凸透镜单元，以使得透过所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元光线分别朝向远离所述中心线的方向汇聚。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元分别在远离所述中心线一侧均与对应的所述遮光单元紧邻或者具有重叠区域。

3.根据权利要求1或2所述的光栅，其特征在于，所述光栅还包括用于承载所述第一凸透镜单元、所述第二凸透镜单元和所述遮光单元的透明基底。

4.根据权利要求3所述的光栅，其特征在于，所述第一凸透镜单元、所述第二凸透镜单元与所述透明基底为一体结构。

5.根据权利要求4所述的光栅，其特征在于，所述透明基底上具有凹槽结构，所述凹槽结构的内壁构成所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元的弧面结构。

6.根据权利要求4所述的光栅，其特征在于，所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元为设置于所述透明基底上的凸起结构。

7.根据权利要求6所述的光栅，其特征在于，所述第一凸透镜单元的凸面的最高点到所述中心线的距离大于所述入光面在对应该第一凸透镜单元一侧的边缘到所述中心线的距离；和/或，所述第二凸透镜单元的凸面的最高点到所述中心线的距离大于所述入光面在对应该第二凸透镜单元一侧的边缘到所述中心线的距离。

8.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述遮光单元包括主要由黑矩阵材料组成的遮光层。

9.根据权利要求8所述的光栅，其特征在于，所述遮光层位于所述透明基底的出光侧；

所述光栅还包括反射层，所述反射层位于所述遮光单元，且设置于所述透明基底与所述遮光层之间。

10.根据权利要求9所述的光栅，其特征在于，所述光栅还包括网点，所述网点位于所述透明基底的入光侧，用于将经所述反射层反射的光线经该网点散射至所述第一凸透镜单元和所述第二凸透镜单元。

11.根据权利要求10所述的光栅，其特征在于，所述网点与所述透明基底为一体结构。

12.一种双视显示装置，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的光栅。

13.根据权利要求12所述的双视显示装置，其特征在于，在所述双视显示装置为液晶显示装置的情况下，所述光栅位于背光模组与液晶显示面板之间。