本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維顯示裝置。

背景技術(shù)：

目前，三維(Three-Dimensional，3D)顯示技術(shù)已經(jīng)備受關(guān)注，它可以使畫面變得立體逼真，其最基本的原理是利用左右人眼分別接收不同的畫面，經(jīng)過大腦對(duì)接收的圖像信息進(jìn)行疊加重生，構(gòu)成立體方向效果的影像。

在人眼觀察真實(shí)環(huán)境中的物體時(shí)，如圖1a所示，單眼的聚焦位置和雙眼視線的匯聚位置是一致的。在人眼觀察3D顯示裝置顯示的畫面時(shí)，如圖1b所示，單眼的聚焦位置位于3D顯示裝置的屏幕M上，而雙眼視線由于視差會(huì)匯聚到距離3D顯示裝置的屏幕一定距離處的虛擬畫面處，由于單眼的聚焦位置和雙眼視線的匯聚位置不一致，會(huì)使觀看者產(chǎn)生眩暈的感覺。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維顯示裝置，用以解決觀看三維顯示裝置時(shí)單眼聚焦位置和雙眼匯聚位置不一致的問題。

因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維顯示裝置，包括：多個(gè)子像素和與各所述子像素一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)；

每個(gè)所述光柵結(jié)構(gòu)用于將光按照指定方向出射，使所述三維顯示裝置的出射光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，包括：液晶顯示面板和背離所述液晶顯示面板出光側(cè)的一側(cè)的背光模組；其中，所述背光模組，包括：層疊設(shè)置的至少一個(gè)波導(dǎo)部和位于各所述波導(dǎo)部的入光面處的準(zhǔn)直光源；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于各所述波導(dǎo)部面向所述液晶顯示面板的一側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各所述光柵結(jié)構(gòu)滿足：其中，

k₀為波矢，λ為出射光的波長(zhǎng)，n₁為所述波導(dǎo)部的折射率，n₂為空氣的折射率，θ₁為光在所述波導(dǎo)部中發(fā)生全反射的反射角，θ₂為出射光的出射角，Λ為所述光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期，q＝0,±1,±2,...。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，每個(gè)所述波導(dǎo)部為具有波導(dǎo)作用的第一基板。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述第一基板的數(shù)量為一個(gè)；所述準(zhǔn)直光源發(fā)白光；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于所述第一基板面向所述液晶顯示面板的一側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述第一基板的數(shù)量為三個(gè)；位于不同第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源分別發(fā)出不同顏色的光；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于與對(duì)應(yīng)的子像素相同顏色的準(zhǔn)直光源所照射的第一基板面向所述液晶顯示面板的一側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各所述光柵結(jié)構(gòu)的厚度的范圍為100nm至700nm。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，每個(gè)所述波導(dǎo)部為波導(dǎo)層；

所述背光模組還包括：位于距離所述液晶顯示面板最遠(yuǎn)的波導(dǎo)層背離所述液晶顯示面板一側(cè)的第二基板。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述波導(dǎo)層的數(shù)量為一層；所述準(zhǔn)直光源發(fā)白光；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于所述波導(dǎo)層面向所述液晶顯示面板的一側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述波導(dǎo)層的數(shù)量為三層；位于不同波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源分別發(fā)出不同顏色的光；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于與對(duì)應(yīng)的子像素相同顏色的準(zhǔn)直光源所照射的波導(dǎo)層面向所述液晶顯示面板的一側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述背光模組還包括：位于各所述波導(dǎo)層面向所述第二基板一側(cè)的緩沖層。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述波導(dǎo)層的折射率的范圍為1.7至2。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述波導(dǎo)層的厚度的范圍為100nm至100μm。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各所述光柵結(jié)構(gòu)的厚度的范圍為100nm至500nm。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，包括：液晶顯示面板和背離所述液晶顯示面板出光側(cè)的的一側(cè)的背光模組；其中，所述背光模組為直下式準(zhǔn)直背光；

各所述光柵結(jié)構(gòu)位于所述背光模組與所述液晶顯示面板之間；或者，各所述光柵結(jié)構(gòu)位于所述液晶顯示面板的內(nèi)部；或者，各所述光柵結(jié)構(gòu)位于所述液晶顯示面板的出光側(cè)。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各所述光柵結(jié)構(gòu)滿足：sinθ-sinθ₀＝λ/P；其中，

θ為出射光的出射角，θ₀為入射光的入射角，λ為入射光的波長(zhǎng)，P為所述光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，所述背光模組發(fā)出的光與所述液晶顯示面板所在平面之間的夾角的范圍為40°至80°。

在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各所述光柵結(jié)構(gòu)的厚度的范圍為100nm至700nm。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置，包括多個(gè)子像素和與各子像素一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)；每個(gè)光柵結(jié)構(gòu)用于將光按照指定方向出射，使三維顯示裝置的出射光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，這樣，可以使三維顯示裝置實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示，從而可以在將該三維顯示裝置的視距設(shè)計(jì)為與視差三維顯示的視距相等時(shí)，保證單眼的聚焦位置和雙眼視線的匯聚位置一致，進(jìn)而可以避免觀看者在觀看三維顯示裝置時(shí)使人產(chǎn)生眩暈的感覺。

附圖說明

圖1a為人眼觀看真實(shí)環(huán)境中的三維畫面的示意圖；

圖1b為人眼觀看現(xiàn)有的三維顯示裝置的顯示畫面的示意圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置應(yīng)用于近眼三維顯示時(shí)各光柵結(jié)構(gòu)與各視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖之一；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置應(yīng)用于近眼三維顯示時(shí)各光柵結(jié)構(gòu)與各視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖之二；

圖2c為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)三維顯示時(shí)各光柵結(jié)構(gòu)與各視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖之一；

圖2d為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)三維顯示時(shí)各光柵結(jié)構(gòu)與各視點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖之二；

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置出射的光在人眼匯聚成的各視點(diǎn)的分布示意圖之一；

圖3b為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置出射的光在人眼匯聚成的各視點(diǎn)的分布示意圖之二；

圖3c為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置出射的光在人眼匯聚成的各視點(diǎn)的分布示意圖之三；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之三；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之四；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置中波導(dǎo)光柵的光路示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置中不同位置的光柵結(jié)構(gòu)在人眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)的示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的出射光的出射角隨光柵結(jié)構(gòu)的位置變化的曲線圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之五；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之六；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置中光柵結(jié)構(gòu)的光路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的三維顯示裝置的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

附圖中各膜層的形狀和厚度不反映其真實(shí)比例，目的只是示意說明本發(fā)明內(nèi)容。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維顯示裝置，如圖2a-圖2d所示，包括：多個(gè)子像素1和與各子像素1一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2；圖2a-圖2d中的R、G、B分別表示一個(gè)子像素1；圖2a-圖2d以包含分別顯示紅色、綠色和藍(lán)色的子像素R、G、B為例，當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置也可以適用于單色顯示，或者，還可以包含顯示其他顏色的子像素，例如黃色(Y)等，在此不做限定；

每個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2用于將光按照指定方向出射，使三維顯示裝置的出射光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)；圖2a-圖2d以三維顯示裝置的出射光分別在左眼和右眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)為例。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置，設(shè)置與各子像素一一對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)，每個(gè)光柵結(jié)構(gòu)可以將光按照指定方向出射，使三維顯示裝置的出射光能夠在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，因此，可以實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示，這樣，在將該三維顯示裝置的視距設(shè)計(jì)為與視差三維顯示的視距相等時(shí)，可以保證單眼的聚焦位置和雙眼視線的匯聚位置一致，進(jìn)而可以避免觀看者在觀看三維顯示裝置時(shí)產(chǎn)生眩暈的感覺；并且，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置在虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR/AR)顯示應(yīng)用中，對(duì)于提升顯示畫面的質(zhì)量、顯示裝置的輕薄化、降低成本等方面，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置可以應(yīng)用于近眼三維顯示裝置，即頭戴式三維顯示裝置；或者，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置也可以應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)三維顯示裝置，即觀看者位于三維顯示裝置一定距離處觀看；在此不做限定。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置分別應(yīng)用于上述兩種應(yīng)用形式時(shí)，三維顯示裝置的出射光分別在左眼和右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于近眼三維顯示裝置時(shí)，如圖2a和圖2b所示，從三維顯示裝置的左半側(cè)出射的光在左眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)，從三維顯示裝置的左半側(cè)出射的光在右眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)。較佳地，為了便于各子像素和對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及方案的簡(jiǎn)單化，如圖2a所示，對(duì)于左半側(cè)的每行子像素1而言，以第一行子像素1為例，按照從左到右的順序，第一組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)a，第二組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)b，第三組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)a，第四組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)b，以此類推；對(duì)于右半側(cè)的每行子像素1而言與之類似。進(jìn)一步地，為了減少不同顏色的光之間的串?dāng)_，便于彩膜層的設(shè)計(jì)與制備，如圖2b所示，對(duì)于左半側(cè)的每行子像素1而言，以第一行子像素1為例，按照從左到右的順序，相鄰的兩個(gè)子像素RR對(duì)應(yīng)的兩個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a和b，相鄰的兩個(gè)子像素GG對(duì)應(yīng)的兩個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a和b，相鄰的兩個(gè)子像素BB對(duì)應(yīng)的兩個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a和b，以此類推；對(duì)于右半側(cè)的每行子像素1而言與之類似。

當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于近眼三維顯示裝置時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)出射的光匯聚成多個(gè)視點(diǎn)并非局限于如圖2a和圖2b所示的形式，還可以應(yīng)用于其他匯聚形式以及其他任何一種子像素的排列方式，但需保證匯聚于每個(gè)視點(diǎn)的光能夠包含RGB三種顏色的光，在此不做限定。

在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)三維顯示裝置時(shí)，如圖2c和圖2d所示，三維顯示裝置的出射光在左眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)。較佳地，為了便于各子像素和對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及方案的簡(jiǎn)單化，如圖2c所示，對(duì)于每行子像素1而言，按照從左到右的順序，第一組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)a，第二組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)b，第三組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)c，第四組相鄰的三個(gè)子像素RGB對(duì)應(yīng)的三個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚于視點(diǎn)d，以此類推。進(jìn)一步地，為了減少不同顏色的光之間的串?dāng)_，便于彩膜層的設(shè)計(jì)與制備，如圖2d所示，對(duì)于每行子像素1而言，按照從左到右的順序，相鄰的四個(gè)子像素RRRR對(duì)應(yīng)的四個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a、b、c和d，相鄰的四個(gè)子像素GGGG對(duì)應(yīng)的四個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a、b、c和d，相鄰的四個(gè)子像素BBBB對(duì)應(yīng)的四個(gè)光柵結(jié)構(gòu)2出射的光分別匯聚到視點(diǎn)a、b、c和d，以此類推。

當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于遠(yuǎn)場(chǎng)三維顯示裝置時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)出射的光匯聚成多個(gè)視點(diǎn)并非局限于如圖2c和圖2d所示的形式，還可以應(yīng)用于其他匯聚形式以及其他任何一種子像素的排列方式，但需保證匯聚于每個(gè)視點(diǎn)的光能夠包含RGB三種顏色的光，在此不做限定。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，三維顯示裝置的出射光分別在左眼和右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在左眼(或右眼)匯聚成的各視點(diǎn)可以如圖3a所示的呈橫縱交叉狀分布，或者，也可以如圖3b所示的呈由中心向周圍輻射狀狀分布，或者，還可以如圖3c所示的呈螺旋擺線狀分布，這樣，可以改善單眼光場(chǎng)顯示的畫面質(zhì)量和景深層次程度。當(dāng)然，各視點(diǎn)的排布并非局限于如圖3a-圖3c所示的形狀，還可以為至少在一個(gè)方向上為多視點(diǎn)的其他排布方式。

在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置主要應(yīng)用于液晶顯示器(Liquid Crystal Display,LCD)。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置也可以應(yīng)用于有機(jī)電致發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescent Display OLED)，在此不做限定。具體地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于液晶顯示器時(shí)，液晶顯示器中的背光模組可以為側(cè)入式背光模組，或者，液晶顯示器中的背光模組也可以為直下式背光模組，在此不做限定。

下面通過兩個(gè)具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置分別應(yīng)用于具有側(cè)入式背光模組的液晶顯示器和具有直下式背光模組的液晶顯示器這兩種結(jié)構(gòu)時(shí)的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)例一：本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于具有側(cè)入式背光模組的液晶顯示器。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖4-圖7所示，可以包括：液晶顯示面板3和背離液晶顯示面板3出光側(cè)的一側(cè)的背光模組4；其中，背光模組4，可以包括：層疊設(shè)置的至少一個(gè)波導(dǎo)部41和位于各波導(dǎo)部41的入光面處的準(zhǔn)直光源42；各光柵結(jié)構(gòu)2位于各波導(dǎo)部41面向液晶顯示面板3的一側(cè)；這樣，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的光可以在各波導(dǎo)部41內(nèi)發(fā)生全反射，從各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。圖4和圖6以背光模組4包括一個(gè)波導(dǎo)部41為例，圖5和圖7以背光模組4包括三個(gè)波導(dǎo)部41為例。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖4和圖5所示，每個(gè)波導(dǎo)部41可以為具有波導(dǎo)作用的第一基板。具體地，具有波導(dǎo)作用的第一基板可以選擇折射率較高的材料，例如，折射率在1.6至2范圍的玻璃或樹脂材料，以保證準(zhǔn)直光源發(fā)出的光能夠在第一基板內(nèi)發(fā)生全反射。較佳地，第一基板的厚度可以控制在0.1mm至2mm范圍內(nèi)為佳。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖4所示，第一基板的數(shù)量可以為一個(gè)，此時(shí)，位于第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)白光，各光柵結(jié)構(gòu)2位于第一基板面向液晶顯示面板3的一側(cè)，這樣，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的光可以在第一基板內(nèi)發(fā)生全反射，從各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了減少不同顏色的光之間的串?dāng)_，如圖5所示，第一基板的數(shù)量可以為三個(gè)，此時(shí)，位于不同第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以分別發(fā)出不同顏色的光，例如，如圖5所示，按照背離液晶顯示面板3的出光側(cè)的方向，位于第一個(gè)第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)紅色(R)的光，位于第二個(gè)第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)綠色(G)的光，位于第三個(gè)第一基板的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)藍(lán)色(B)的光；各光柵結(jié)構(gòu)2位于與對(duì)應(yīng)的子像素1相同顏色的準(zhǔn)直光源42所照射的第一基板面向液晶顯示面板3的一側(cè)，例如，如圖5所示，與各子像素R對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)紅色(R)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的第一基板(即第一個(gè)第一基板)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的紅色(R)的光在第一個(gè)第一基板內(nèi)發(fā)生全反射，從第一個(gè)第一基板上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，同樣，與各子像素G對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)綠色(G)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的第一基板(即第二個(gè)第一基板)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的綠色(G)的光在第二個(gè)第一基板內(nèi)發(fā)生全反射，從第二個(gè)第一基板上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，同樣，與各子像素B對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)藍(lán)色(B)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的第一基板(即第三個(gè)第一基板)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的藍(lán)色(B)的光在第三個(gè)第一基板內(nèi)發(fā)生全反射，從第三個(gè)第一基板上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，從而在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的如圖5所示的三維顯示裝置中，由于準(zhǔn)直光源都是單色光源，因此，液晶顯示面板中可以省去彩膜層的設(shè)置，這樣，不僅可以簡(jiǎn)化制作工藝，還可以提高液晶顯示面板的出光效率。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，可以直接在第一基板面向液晶顯示面板的一面制作光柵結(jié)構(gòu)，或者，也可以在其他基材上制作光柵結(jié)構(gòu)，再貼合在第一基板面向液晶顯示面板的一面，在此不做限定。各光柵結(jié)構(gòu)中的空隙可以為空氣，或者，也可以填充折射率明顯區(qū)別于第一基板的材料，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，光柵結(jié)構(gòu)的材料需要為透明材料，例如，二氧化硅(SiO₂)、樹脂材料等；光柵結(jié)構(gòu)的折射率要明顯區(qū)別于周圍的介質(zhì)；光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以控制在0.1至0.9范圍內(nèi)，較佳地，光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以為0.5，具體可以綜合考慮出射光的強(qiáng)度、三維顯示裝置不同位置的顯示亮度的差異以及工藝條件等因素設(shè)計(jì)占空比，在此不做限定。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了提高出光效率，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度控制在100nm至700nm范圍內(nèi)為佳。最佳地，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為200nm。具體地，可以將子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為相同；或者，也可以分別對(duì)子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖6和圖7所示，每個(gè)波導(dǎo)部41可以為波導(dǎo)層；背光模組4還可以包括：位于距離液晶顯示面板3最遠(yuǎn)的波導(dǎo)層背離液晶顯示面板3一側(cè)的第二基板43；第二基板43可以選擇折射率小于波導(dǎo)層的折射率的材料，以保證準(zhǔn)直光源42發(fā)出的光能夠在波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖6所示，波導(dǎo)層的數(shù)量可以為一層，此時(shí)，位于波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)白光，各光柵結(jié)構(gòu)2位于波導(dǎo)層面向液晶顯示面板3的一側(cè)，這樣，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的光可以在波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射，從各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了減少不同顏色的光之間的串?dāng)_，如圖7所示，波導(dǎo)層的數(shù)量可以為三層，此時(shí)，位于不同波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源42分別發(fā)出不同顏色的光，例如，如圖7所示，按照背離液晶顯示面板3的出光側(cè)的方向，位于第一層波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)紅色(R)的光，位于第二層波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)綠色(G)的光，位于第三層波導(dǎo)層的入光面處的準(zhǔn)直光源42可以發(fā)藍(lán)色(B)的光；各光柵結(jié)構(gòu)2位于與對(duì)應(yīng)的子像素1相同顏色的準(zhǔn)直光源42所照射的波導(dǎo)層面向液晶顯示面板3的一側(cè)，例如，如圖7所示，與各子像素R對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)紅色(R)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的波導(dǎo)層(即第一層波導(dǎo)層)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的紅色(R)的光在第一層波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射，從第一層波導(dǎo)層上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，同樣，與各子像素G對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)綠色(G)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的波導(dǎo)層(即第二層波導(dǎo)層)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的綠色(G)的光在第二層波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射，從第二層波導(dǎo)層上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，同樣，與各子像素B對(duì)應(yīng)的各光柵結(jié)構(gòu)2位于發(fā)藍(lán)色(B)的光的準(zhǔn)直光源42所照射的波導(dǎo)層(即第三層波導(dǎo)層)面向液晶顯示面板3的一側(cè)，準(zhǔn)直光源42發(fā)出的藍(lán)色(B)的光在第三層波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射，從第三層波導(dǎo)層上的各光柵結(jié)構(gòu)2散射出去，從而在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的如圖7所示的三維顯示裝置中，由于準(zhǔn)直光源都是單色光源，因此，液晶顯示面板中可以省去彩膜層的設(shè)置，這樣，不僅可以簡(jiǎn)化制作工藝，還可以提高液晶顯示面板的出光效率。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了提高波導(dǎo)層的均勻性，如圖6和圖7所示，背光模組4還可以包括：位于各波導(dǎo)層面向第二基板43一側(cè)的緩沖層44。具體地，緩沖層的材料需要為透明材料，例如，二氧化硅(SiO₂)、樹脂材料等，緩沖層的折射率需要小于波導(dǎo)層的折射率。如圖6所示的三維顯示裝置中，緩沖層的厚度可以控制在幾百納米至幾微米范圍為佳，如圖7所示的三維顯示裝置中，緩沖層的等效光學(xué)厚度(即折射率與實(shí)際厚度的乘積)至少要大于1μm。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，波導(dǎo)層的折射率需要大于與波導(dǎo)層相鄰的各層(例如緩沖層或第二基板，光柵結(jié)構(gòu)除外)的折射率，波導(dǎo)層的材料可以選擇折射率在1.7至2范圍的透明材料為佳，例如，氮化硅(Si₃N₄)，以保證準(zhǔn)直光源發(fā)出的光能夠在波導(dǎo)層內(nèi)發(fā)生全反射。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了便于各光柵結(jié)構(gòu)對(duì)出射光的方向和顏色的控制，可以將波導(dǎo)層的厚度控制在100nm至100μm范圍為佳。當(dāng)然，在準(zhǔn)直光源的準(zhǔn)直性較好時(shí)，可以適當(dāng)放寬對(duì)波導(dǎo)層的厚度的要求，可以將波導(dǎo)層的厚度控制在幾百納米至幾毫米的范圍。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，可以直接在波導(dǎo)層面向液晶顯示面板的一面制作光柵結(jié)構(gòu)，各光柵結(jié)構(gòu)中的空隙可以為空氣，或者，也可以填充折射率明顯區(qū)別于波導(dǎo)層的材料，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，光柵結(jié)構(gòu)的材料需要為透明材料，例如，二氧化硅(SiO₂)、樹脂材料等；光柵結(jié)構(gòu)的折射率要明顯區(qū)別于周圍的介質(zhì)；光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以控制在0.1至0.9范圍內(nèi)，較佳地，光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以為0.5，具體可以綜合考慮出射光的強(qiáng)度、三維顯示裝置不同位置的顯示亮度的差異以及工藝條件等因素設(shè)計(jì)占空比，在此不做限定。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了提高出光效率，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度控制在100nm至500nm范圍內(nèi)為佳。最佳地，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為200nm。具體地，可以將子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為相同；或者，也可以分別對(duì)子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不做限定。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖4和圖5所示的結(jié)構(gòu)與如圖6和圖7所示的結(jié)構(gòu)相比，由于波導(dǎo)層的厚度小于具有波導(dǎo)作用的第一基板的厚度，準(zhǔn)直光源發(fā)出的光耦合進(jìn)波導(dǎo)層的光少于耦合進(jìn)第一基板的光，因此，圖4和圖5所示的三維顯示裝置的出光效率較高。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，準(zhǔn)直光源可以由RGB三色的半導(dǎo)體激光器芯片經(jīng)過混光后制成，或者，也可以由準(zhǔn)直性較好的RGB三色的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)芯片經(jīng)過混光后制成，或者，也可以由準(zhǔn)直性較好的白光LED芯片制成，或者，還可以由條狀的冷陰極熒光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)加準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)制成，在此不做限定。為了保證準(zhǔn)直光源發(fā)出的光能夠在具有波導(dǎo)作用的第一基板或波導(dǎo)層中發(fā)生全反射，且使得波導(dǎo)光柵具有合適的出光效率，需要準(zhǔn)直光源以一定的入射角向第一基板或波導(dǎo)層中注入光線。并且，為了使準(zhǔn)直光源與液晶顯示面板的寬度相匹配，可以使用與液晶顯示面板的寬度一致的半導(dǎo)體激光器芯片或LED芯片，或者，也可以在密度較小的半導(dǎo)體激光器芯片或LED芯片前設(shè)置擴(kuò)束、準(zhǔn)直等光學(xué)結(jié)構(gòu)，在此不做限定。此外，準(zhǔn)直光源發(fā)出的光應(yīng)該與具有波導(dǎo)作用的第一基板或者波導(dǎo)層對(duì)準(zhǔn)，以盡量覆蓋第一基板或者波導(dǎo)層且不向液晶顯示面板射入光線為宜。

需要注意的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各光柵結(jié)構(gòu)需要與對(duì)應(yīng)的子像素精準(zhǔn)對(duì)位，由于從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的方向大多與液晶顯示面板不垂直，并且，各光柵結(jié)構(gòu)所在膜層與液晶顯示面板中的彩膜層之間存在一定的距離，因此，在設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的位置時(shí)，需要考慮各光柵結(jié)構(gòu)與對(duì)應(yīng)的子像素所對(duì)應(yīng)的彩膜層之間的錯(cuò)位。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖4-圖7所示，液晶顯示面板3與背光模組4之間、各波導(dǎo)部41之間可以利用光學(xué)膠5(Optically Clear Adhesive,OCA)進(jìn)行貼合。具體地，液晶顯示面板的出光側(cè)可以為彩膜基板一側(cè)，此時(shí)，可以將形成有子像素的陣列基板與背光模組貼合；或者，液晶顯示面板的出光側(cè)也可以為陣列基板一側(cè)，此時(shí)，可以將形成有彩膜層的彩膜基板與背光模組貼合，在此不做限定。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置利用波導(dǎo)光柵實(shí)現(xiàn)在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)的具體原理進(jìn)行詳細(xì)說明。在三維顯示裝中的波導(dǎo)光柵滿足公式β_q＝β_m-qK；其中，q＝0,±1,±2,...時(shí)，m階導(dǎo)模可以按照指定方向耦合出去，從而可以在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示。上述公式中，β_m為m階導(dǎo)模的傳播常數(shù)，β_m＝k₀N_m，其中，k₀為波矢，λ為出射光的波長(zhǎng)，N_m為m階導(dǎo)模的有效折射率，N_m≈n₁sinθ₁，如圖8所示，n₁為波導(dǎo)部41的折射率，θ₁為光在波導(dǎo)部中發(fā)生全反射的反射角；β_q為q階衍射波的傳播常數(shù)，β_q＝k₀n₂sinθ₂，如圖8所示，n₂為空氣的折射率，θ₂為出射到空氣中的光的出射角；K為光柵矢量，Λ為光柵周期；由此，上述公式可以表示為其中，由該公式可知，出射光的波長(zhǎng)λ、出射光的出射角θ₂以及光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期Λ相關(guān)，因此，可以根據(jù)從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)λ(與子像素所顯示的顏色對(duì)應(yīng)，例如，子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為622nm至770nm，子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為492nm至577nm，子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為455nm至492nm)和出射角θ₂，設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期Λ，從而可以使出射光按照指定方向出射，在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ₂的確定進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖9所示，三維顯示裝置100的出射光在人眼的瞳孔匯聚成兩個(gè)視點(diǎn)a和b(圖9以a和b分別位于瞳孔中心e到三維顯示裝置的垂線l的上方和下方為例)，瞳孔中心e距離三維顯示裝置100的距離為d(d的范圍可以為10mm至100mm)，兩個(gè)視點(diǎn)a和b距離瞳孔中心e的距離分別為S_a和S_b(S_a的范圍可以為0.5mm至1.25mm，S_b的范圍可以為0.5mm至1.25mm)。下面分別以f處的光柵結(jié)構(gòu)和g處的光柵結(jié)構(gòu)為例，從f處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光匯聚到視點(diǎn)a，f處的光柵結(jié)構(gòu)的中心到垂線l的距離為h_a，從f處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光與垂線l之間的夾角即為從f處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ₂，根據(jù)正切函數(shù)，從f處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光滿足則從f處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角從g處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光匯聚到視點(diǎn)b，g處的光柵結(jié)構(gòu)的中心到垂線l的距離為h_b，從g處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光與垂線l之間的夾角即為從g處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ₂，根據(jù)正切函數(shù)，從g處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光滿足則從g處的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角在確定從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ₂之后，可以根據(jù)從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ₂和波長(zhǎng)λ，設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期Λ，從而使三維顯示裝置出射的光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)。

例如，圖10為出射光的出射角θ₂隨光柵結(jié)構(gòu)的位置變化的曲線圖，橫坐標(biāo)為各光柵結(jié)構(gòu)在三維顯示裝置中的位置，左側(cè)縱坐標(biāo)為出射光的出射角θ₂，右側(cè)縱坐標(biāo)為視點(diǎn)a和b對(duì)應(yīng)的出射光的出射角之差θ₃，圖10中的實(shí)線代表視點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的出射光的出射角θ₂隨光柵結(jié)構(gòu)的位置變化的曲線，長(zhǎng)虛線代表視點(diǎn)b對(duì)應(yīng)的出射光的出射角θ₂隨光柵結(jié)構(gòu)的位置變化的曲線，短虛線代表實(shí)線與長(zhǎng)虛線之間的差異。

實(shí)例二：本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于具有直下式背光模組的液晶顯示器。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖11和圖12所示，可以包括：液晶顯示面板3和背離液晶顯示面板3出光側(cè)的一側(cè)的背光模組4；其中，背光模組4為直下式準(zhǔn)直背光；如圖11所示，各光柵結(jié)構(gòu)2可以位于背光模組4與液晶顯示面板3之間；或者，如圖12所示，各光柵結(jié)構(gòu)2也可以位于液晶顯示面板3的出光側(cè)；或者，各光柵結(jié)構(gòu)還可以位于液晶顯示面板的內(nèi)部，例如彩膜層的上面或下面；在此不做限定。

具體地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，在各光柵結(jié)構(gòu)位于背光模組與液晶顯示面板之間時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)可以直接制作在液晶顯示面板中面向背光模組一側(cè)的基板上；或者，各光柵結(jié)構(gòu)也可以制作在其他基材上，再貼合于液晶顯示面板中面向背光模組一側(cè)的基板上；或者，各光柵結(jié)構(gòu)還可以制作或貼合在直下式背光模組面向液晶顯示面板一側(cè)的基板上；在此不做限定。

具體地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，在各光柵結(jié)構(gòu)位于液晶顯示面板的出光側(cè)時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)可以直接制作在液晶顯示面板的出光側(cè)的基板上；或者，各光柵結(jié)構(gòu)也可以制作在其他基材上，再貼合于液晶顯示面板的出光側(cè)的基板上，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如圖11和圖12所示，液晶顯示面板3與背光模組4之間可以利用光學(xué)膠5進(jìn)行貼合。具體地，液晶顯示面板的出光側(cè)可以為彩膜基板一側(cè)，此時(shí)，可以將形成有子像素的陣列基板與背光模組貼合；或者，液晶顯示面板的出光側(cè)也可以為陣列基板一側(cè)，此時(shí)，可以將形成有彩膜層的彩膜基板與背光模組貼合，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，如果背光模組發(fā)出的光垂直射入液晶顯示面板，會(huì)導(dǎo)致各光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期較大，從而會(huì)導(dǎo)致出射光的出光方向的調(diào)節(jié)精度較小。較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，可以將背光模組發(fā)出的光與液晶顯示面板所在平面之間的夾角控制在40°至80°范圍為佳。最佳地，可以將背光模組發(fā)出的光與液晶顯示面板所在平面之間的夾角設(shè)置為60°。具體地，可以綜合考慮視角范圍、三維顯示裝置距離人眼的距離以及出射光的出光方向的調(diào)節(jié)精度等因素，對(duì)背光模組發(fā)出的光與液晶顯示面板所在平面之間的夾角進(jìn)行設(shè)計(jì)。

需要注意的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，各光柵結(jié)構(gòu)需要與對(duì)應(yīng)的子像素精準(zhǔn)對(duì)位，由于直下式背光出射的光是以一定的傾斜角射入液晶顯示面板的，并且，各光柵結(jié)構(gòu)所在膜層與液晶顯示面板中的彩膜層之間存在一定的距離，因此，在設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的位置時(shí)，需要考慮各光柵結(jié)構(gòu)與對(duì)應(yīng)的子像素所對(duì)應(yīng)的彩膜層之間的錯(cuò)位。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，直下式準(zhǔn)直背光可以由RGB三色的半導(dǎo)體激光器芯片經(jīng)過擴(kuò)束、混光、準(zhǔn)直后制成，或者，也可以由準(zhǔn)直性較好的RGB三色的發(fā)光二極管(Light Emitting Diode,LED)芯片經(jīng)過擴(kuò)束、混光、準(zhǔn)直后制成，或者，也可以由準(zhǔn)直性較好的白光LED芯片經(jīng)過擴(kuò)束、準(zhǔn)直后制成，或者，還可以由條狀的冷陰極熒光燈(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)加準(zhǔn)直、擴(kuò)束等光學(xué)結(jié)構(gòu)制成，在此不做限定。并且，直下式準(zhǔn)直背光可以與液晶顯示面板貼合，或者，二者也可以分置，在此不做限定。

在具體實(shí)施時(shí)，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，光柵結(jié)構(gòu)的材料需要為透明材料，例如，二氧化硅(SiO₂)、樹脂材料等；光柵結(jié)構(gòu)的折射率要明顯區(qū)別于周圍的介質(zhì)；光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以控制在0.1至0.9范圍內(nèi)，較佳地，光柵結(jié)構(gòu)的占空比可以為0.5，具體可以綜合考慮出射光的強(qiáng)度、三維顯示裝置不同位置的顯示亮度的差異以及工藝條件等因素設(shè)計(jì)占空比，在此不做限定。

較佳地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置中，為了提高出光效率，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度控制在100nm至700nm范圍為佳。最佳地，可以將各光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為200nm。具體地，可以將子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度設(shè)置為相同；或者，也可以分別對(duì)子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在此不做限定。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置實(shí)現(xiàn)在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)的具體原理進(jìn)行詳細(xì)說明。光柵結(jié)構(gòu)的m級(jí)衍射波的衍射角θ由光柵周期P、入射光的波長(zhǎng)λ以及入射角θ₀決定，滿足公式sinθ-sinθ₀＝mλ/P；其中，m＝0,±1,±2,...(如圖13所示)。由于光柵結(jié)構(gòu)的0級(jí)衍射和1級(jí)衍射的衍射強(qiáng)度較大，而高階的衍射級(jí)次的衍射強(qiáng)度小很多，并且，0級(jí)衍射波的傳播方向是固定的，沿入射光方向，而1級(jí)衍射波的衍射方向可以通過光柵周期進(jìn)行調(diào)控，因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置選擇1級(jí)衍射波實(shí)現(xiàn)對(duì)出射光的出射角度的調(diào)節(jié)，即滿足sinθ-sinθ₀＝λ/P；其中，θ為出射光的出射角，θ₀為入射光的入射角，λ為入射光的波長(zhǎng)，P為光柵周期；入射光的入射角θ₀(即直下式背光模組的出射光的出射角)固定，入射光的波長(zhǎng)λ、出射光的出射角θ與光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期P相關(guān)，因此，可以根據(jù)從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)(等于入射光的波長(zhǎng)λ，與子像素所顯示的顏色對(duì)應(yīng)，例如，子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為622nm至770nm，子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為492nm至577nm，子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)出射的光的波長(zhǎng)范圍為455nm至492nm)和出射角θ，設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期P，從而可以使出射光按照指定方向出射，在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)。

并且，由于入射光在光柵結(jié)構(gòu)的柵條和空隙等效光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，0級(jí)衍射波相干相消，0級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度減弱，1級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度增強(qiáng)，入射光在光柵結(jié)構(gòu)的柵條和空隙等效光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，1級(jí)衍射波相干相消，1級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度減弱，0級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度增強(qiáng)，因此，可以分別對(duì)子像素R對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素G對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度、子像素B對(duì)應(yīng)的光柵結(jié)構(gòu)的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到0級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度減弱，1級(jí)衍射波的衍射強(qiáng)度增強(qiáng)的效果，以提高三維顯示裝置的出光效率。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)例二中的出射光的出射角的確定與本發(fā)明實(shí)例一中的出射光的出射角的確定類似，在此不做贅述。在確定從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ之后，可以根據(jù)從各光柵結(jié)構(gòu)出射的光的出射角θ和波長(zhǎng)λ，設(shè)計(jì)各光柵結(jié)構(gòu)的光柵周期P，從而使三維顯示裝置出射的光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)。

在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明實(shí)例提供的上述三維顯示裝置還可以應(yīng)用于OLED。在本發(fā)明實(shí)例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于底發(fā)射型OLED時(shí)，即具有有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的襯底基板一側(cè)為出光側(cè)，此時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)可以位于有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)與襯底基板之間，或者，各光柵結(jié)構(gòu)也可以位于襯底基板背離有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在此不做限定。在本發(fā)明實(shí)例提供的上述三維顯示裝置應(yīng)用于頂發(fā)射型OLED時(shí)，即封裝蓋板一側(cè)為出光側(cè)，此時(shí)，各光柵結(jié)構(gòu)可以位于有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)與封裝蓋板之間，或者，各光柵結(jié)構(gòu)也可以位于封裝蓋板背離有機(jī)電致發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在此不做限定。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述三維顯示裝置，主要應(yīng)用于頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)裝置中，也可以應(yīng)用到：手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件，相應(yīng)的設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)具體的人眼-屏幕距離等因素做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種三維顯示裝置，包括多個(gè)子像素和與各子像素一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)光柵結(jié)構(gòu)；每個(gè)光柵結(jié)構(gòu)用于將光按照指定方向出射，使三維顯示裝置的出射光在左眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，在右眼匯聚成至少兩個(gè)視點(diǎn)，這樣，可以使三維顯示裝置實(shí)現(xiàn)單眼聚焦三維顯示，從而可以在將該三維顯示裝置的視距設(shè)計(jì)為與視差三維顯示的視距相等時(shí)，保證單眼的聚焦位置和雙眼視線的匯聚位置一致，進(jìn)而可以避免觀看者在觀看三維顯示裝置時(shí)產(chǎn)生眩暈的感覺。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。