阅读说明：本技术 裸眼三维显示像素单元和设备 (Naked eye three-dimensional display pixel unit and equipment ) 是由 吴海生 唐林元 于 2018-08-22 设计创作，主要内容包括：一种裸眼三维显示像素单元和设备,该像素单元包括第一像素单元和第二像素单元；显示光源层,用于透过所述第一像素单元投射第一图像,以及透过所述第二像素单元投射第二图像；障蔽膜,包括朝向所述第一像素单元和第二像素单元弯曲的弧形柱面。上述的裸眼三维显示像素单元和设备利用障蔽膜与光线之间的角度在障蔽范围内时遮蔽第一像素单元投射第一图像或者遮蔽第二像素单元投射第二图像形成裸眼三维显示效果,由于曲面造型的障蔽膜对较大范围内的第一位置和第二位置均存在障蔽第一图像或第二图像的区域,因此三维显示具有较大的可视角度。(A naked eye three-dimensional display pixel unit and equipment are disclosed, wherein the pixel unit comprises a first pixel unit and a second pixel unit; a display light source layer for projecting a first image through the first pixel unit and projecting a second image through the second pixel unit; and a barrier film including an arc-shaped cylindrical surface bent toward the first and second pixel units. According to the naked eye three-dimensional display pixel unit and the equipment, when the angle between the barrier film and the light is in the barrier range, the first pixel unit is shielded to project the first image or the second pixel unit is shielded to project the second image to form the naked eye three-dimensional display effect, and the curved surface modeling barrier film has a large visual angle for the first position and the second position in a large range to form the region for shielding the first image or the second image, so that the three-dimensional display has a large visual angle.)

裸眼三维显示像素单元和设备

技术领域

本发明属于裸眼三维显示领域，具体涉及一种裸眼三维显示像素单元和设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

裸眼左右视差三维显示主要有液晶障蔽、柱状透镜等方式，现有裸眼三维显示对观察角度和观察距离有严格的要求，严重限制了的观察者的观察范围，影响了裸眼三维显示屏的应用体验。

发明内容

鉴于以上内容，有必要一种裸眼三维显示像素单元和设备，旨在改善裸眼三维显示的可视角度。

一种裸眼三维显示像素单元，包括：

第一像素单元和第二像素单元；

显示光源层，用于透过所述第一像素单元投射第一图像，以及透过所述第二像素单元投射第二图像；

障蔽膜，为朝向所述第一像素单元和第二像素单元的弧形柱面,在第一位置移动时，透过所述第一像素单元朝向所述第一位置方向的光线与所述障蔽膜的角度在所述障蔽膜的障蔽范围之外以透过所述障蔽膜向所述第一位置投射第一图像，透过所述第二像素单元的光线朝向所述第一位置方向的光线与所述障蔽膜的角度在所述障蔽膜的障蔽范围内使得所述障蔽膜遮挡向所述第一位置投射的所述第二图像；及

在第二位置移动时，透过所述第一像素单元的光线朝向所述第二位置方向的光线与所述障蔽膜的角度在所述障蔽膜的障蔽范围内使得所述障蔽膜遮挡向所述第二位置投射的所述第一图像，透过所述第二像素单元的光线朝向第二位置方向的光线与所述障蔽膜的角度在所述障蔽膜的障蔽范围之外以透过所述障蔽膜向所述第二位置投射所述第二图像。

进一步，所述障蔽膜沿远离所述第一像素单元和第二像素单元的方向依次包括第一偏振膜、波片膜和第二偏振膜，所述第一偏振膜的偏振方向与所述第二偏振膜的偏振方向正交。

进一步，所述障蔽膜还包括透明的承载基膜，所述承载基膜设于所述第一偏振膜的靠近所述第一像素单元和第二像素单元的侧面。

进一步，所述障蔽膜还包括透明的保护膜，所述保护膜设于所述第二偏振膜的远离所述第一像素单元和第二像素单元的侧面。

进一步，所述第一偏置膜、波片膜、第二偏置膜和保护膜依次压制于所述承载基膜。

进一步，所述障蔽膜为圆弧形柱面或椭圆弧形柱面，使得所述第一位置或第二位置移动时，所述障蔽膜存在至少一障蔽区域，该障蔽区域与透过所述第一像素单元向所述第二位置方向投射第一图像的光线的角度以及与透过所述第二像素单元向所述第一位置方向投射第二图像的光线的角度在所述障蔽范围内。

进一步，所述显示光源层和所述障蔽膜分别设于所述第一像素单元和第二像素单元的两侧。

进一步，所述显示光源层为与所述第一偏振膜的偏振方向不正交的偏振面光源或者无偏振的面光源。

进一步，所述波片膜为一层1/2波片膜或两层1/4波片薄膜。

一种裸眼三维显示设备，包括若干上述的裸眼三维显示像素单元。

相较于现有技术，上述的裸眼三维显示像素单元和设备利用障蔽膜与光线之间的角度在障蔽范围内时遮蔽第一像素单元投射第一图像或者遮蔽第二像素单元投射第二图像形成裸眼三维显示效果，由于弧形柱面造型的障蔽膜对较大范围内的第一位置和第二位置均存在相应的障蔽第一图像或第二图像的障蔽区域，因此三维显示具有较大的可视角度。尤其是在第一位置和第二位置移动时，弧形柱面造型的障蔽膜可相应转换遮蔽第一像素单元或第二像素单元的光线的障蔽区域，第一位置和第二位置移动过程中仍可获得三维显示的立体效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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1是裸眼三维显示像素单元在第一实施方式中的结构示意图。

图2是第一实施方式中障蔽膜在平展状态下的结构示意图。

图3是第一实施方式中第一偏振膜的结构示意图。

图4是第一实施方式中第二偏振膜的结构示意图。

图5是第一实施方式中障蔽膜在弯曲状态下的示意图。

图6A是弯曲状态下的障蔽膜在另一实施方式中的截面示意图。

图6B是弯曲状态下的障蔽膜在又一实施方式中的截面示意图。

图7是图1中裸眼三维显示像素单元的工作示意图。

图8是第一实施方式中第一位置和第二位置转移后的结构示意图。

图9是图8中裸眼三维显示像素单元的工作示意图。

图10是裸眼三维显示设备在第二实施方式的立体结构示意图。

图11是图10中裸眼三维显示设备的结构示意图。

主要元件符号说明

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是裸眼三维显示像素单元1在第一实施方式中的结构示意图。如图1所示，裸眼三维显示像素单元1包括显示光源层60、第一像素单元40、第二像素单元50和障蔽膜10。

显示光源层60用于向外发出光线以背光照明。第一像素单元40和第二像素单元50可以是用于显示和刷新图像的透射式显示面板，例如液晶面板。显示光源层60发出的光线透射过第一像素单元40后向外投射第一图像，透射过第二像素单元50后向外投射第二图像。作为示例性的，以观察者的右眼21所在的位置为第一位置20，左眼31所在的位置为第二位置30。当透过所述第一像素单元40向所述第二位置30投射所述第一图像的光线与所述障蔽膜10的角度在障蔽范围时，所述障蔽膜10遮挡所述第一像素单元40向所述第二位置30投射所述第一图像，同时，透过所述第一像素单元40的光线可以透过所述障蔽膜10向所述第一位置20投射第一图像。另外，当透过所述第二像素单元50向所述第一位置20投射所述第二图像的光线与所述障蔽膜10的角度在障蔽范围时，所述障蔽膜10遮挡所述第二像素单元50向所述第一位置20投射所述第二图像，同时，透过所述第二像素单元50的光线可透过所述障蔽膜10向所述第二位置30投射所述第二图像。因此，第一图像仅能被透过第一像素单元40的光线投射于第一位置20而进入观察者的右眼21，第二图像仅被第二像素单元50投射于第二位置30进入观察者的左眼31，通过第一图像和第二图像的定向传输，实现为左右眼提供视差图像，经大脑融合后使得观察者看到立体画面。

图2是第一实施方式中障蔽膜10的结构示意图。如图2所示，障蔽膜10沿远离显示光源层60的方向依次包括承载基膜12、第一偏振膜13、波片膜14和第二偏振膜15。承载基膜12采用透明材料制作，用于支撑其他膜层。第一偏振膜13和第二偏振膜15可以将光线转变为偏振光，波片膜14贴合于第一偏振膜13和第二偏振膜15之间，可以是一层1/2波片(波片膜)薄膜或两层相同的1/4波片薄膜。其中，第一偏振膜13的偏振方向与第二偏振膜15的偏振方向正交。本实施方式中，如图3所示，第一偏振膜13的偏振方向为左向45度角。如图4所示，第二偏振膜15的偏振方向为右向45度角。因此，第一偏振膜13和第二偏振膜15之间的偏振方向正交。当光线通过第一偏振膜13后，转化为线偏振光。当该线偏振光与波片膜14的快光轴或慢光轴垂直。入射波片膜14时，光线穿透波片膜14后仍为线偏振光，偏振面不变，偏振方向与入射时对称。此时光线无法继续穿透第二偏振膜15，因为第二偏振膜15的偏振方向与第一偏振膜13的偏振方向垂直正交，使得第二偏振膜15阻断与第一偏振膜13的偏振方向相同的光线。当线偏振光与波片膜14的快光轴或慢光轴成其它夹角入射波片膜14，光线穿透波片膜14后偏振面发生改变，此时穿透光线的偏振面与第二偏振膜15的偏振方向不是垂直正交状态，部分光线可以继续通过第二偏振膜15。因此，当显示层光源发出的光线与障蔽膜10垂直时，光线会被障蔽膜10阻断，光线无法透过障蔽膜10进入眼睛。如果将障蔽膜10逐渐倾斜，光线与障蔽膜10所在平面的法线的角度逐渐增大，即光线与障蔽膜10之间的夹角逐渐减小时，透过障蔽膜10的光线会逐渐增强，因而透过障蔽膜10看到显示光源层60逐渐变亮，即看到的第一图像或第二图像会逐渐变得清晰。因此，障蔽膜10的障蔽范围为入射至障蔽膜10的光线与障蔽膜10的法线的角度为零度附近的一定范围。

图5是第一实施方式中障蔽膜10在弯曲状态下的示意图。如图5所示，障蔽膜10可以弯曲成弧形柱面。图5示出的障蔽膜10的横截面为半圆形，但也可以是弧度大于180°或者小于180°的圆弧形，也可以是如图6A和图6B中示出的具有不同弧度的椭圆形。

图7是图1中裸眼三维显示像素单元1的工作示意图。如图7所示，以观察者的右眼21位于第一位置20，左眼31位于第二位置30观察障蔽膜10为例，视线正对弧形柱面的障蔽膜10的一定范围内的区域(即障蔽区11)阻挡透过第一像素单元40或第二像素单元50的部分光线，使得第一图像或第二图像不能被投射至观察者的眼睛。即，对观察者而言，该障蔽区11不可透视或透视度极差，而障蔽膜10的障蔽区11之外的其他区域，由于透过第一像素单元40或第二像素单元50的光线与障蔽膜10之间的角度在障蔽范围之外，使得光线可以从障蔽膜10的障蔽区11之外的区域透射障蔽膜10，因此第一图像或第二图像可以被投射至观察者的眼睛，即观察者可以看到第一图像或第二图像。

具体的，透过第一像素单元40的光线向障蔽膜10的各个方向传播以投射第一图像。该光线朝向第一位置20的方向传播过程中，与障蔽膜10之间的角度在障蔽范围之外，因此透过第一像素单元40的光线可以通过该障蔽膜10向第一位置20投射第一图像，即观察者位于第一位置20的右眼21可以看到第一图像。透过第一像素单元40的光线朝向第二位置30的方向传播过程中，障蔽膜10的障蔽区11位于第一像素单元40与第二位置30的连线之间，即透过第一像素单元40的光线向第二位置30方向传播时，光线与障蔽膜10的障蔽区11之间的角度在障蔽范围内，至少部分光线被障蔽区11阻挡使得第一像素单元40不能向第二位置30投射第一图像，即观察者位于第二位置30的左眼31不能看到第一图像。因此，观察者仅右眼21能看到第一图像，左眼31不能看到第一图像。

类似的，透过第二像素单元50的光线向障蔽膜10的各个方向传播以投射第二图像。该光线朝向第一位置20的方向传播过程中，障蔽膜10的障蔽区11位于第二像素单元50与第一位置20的连线上，即透过第二像素单元50的光线向第一位置20方向传播时，与障蔽膜10的障蔽区11之间的角度在障蔽范围内，因此至少部分光线被障蔽区11阻挡使得第二像素单元50不能通过障蔽膜10向第一位置20投射第二图像，即观察者位于第一位置20的右眼21不能看到第二图像。透过第二像素单元50的光线朝向第二位置30的方向传播过程中，该光线与障蔽膜10之间的角度在障蔽范围之外，可以通过该障蔽膜10向第二位置30投射第二图像，即观察者位于第二位置30的左眼31可以看到第二图像。因此，观察者的右眼21不能看到第二图像，左眼31能观察到第二图像。

根据以上描述可知，观察者仅位于第一位置20的右眼21能看到第一图像，仅位于第二位置30的左眼31能看到第二图像，实现向左眼31和右眼21提供视差图像，经大脑融合后使得观察者看到立体画面。

图8是第一实施方式中第一位置20和第二位置30转移后的结构示意图。如图8所示，观察者的位置从图7的位置绕障蔽膜10的圆周方向转移至图8的位置。由于障蔽膜10弧形柱面的造型，使得观察者沿圆周方向转移位置后，障蔽膜10仍存在一障蔽区11(观察者正对弧形柱面的区域)阻挡透过第一像素单元40或第二像素单元50的部分光线，使得第一图像或第二图像不能被投射至观察者的眼睛。

图9是图8中裸眼三维显示像素单元1的工作示意图。如图9所示，当观察者观察方位改变(即第一位置20和第二位置30改变)，眼睛与柱面的正对位置发生变化，则遮蔽膜的遮蔽区也随之发生移动，仍然可以有效遮蔽第一图像或第二图像投射。因此，第一位置20移动时，所述障蔽膜10的障蔽区11与所述第一像素单元40向第一位置20投射第一图像的光线的角度在所述障蔽范围内，至少部分光线被障蔽区11阻挡使得第一像素单元40不能向第二位置30投射第一图像，即观察者位于第二位置30的左眼31不能看到第一图像。第二位置30移动时，所述障蔽膜10的障蔽区11与所述第二像素单元50向第二位置30投射第二图像的光线的角度在所述障蔽范围内，因此至少部分光线被障蔽区11阻挡使得第二像素单元50不能通过障蔽膜10向第一位置20投射第二图像，即观察者位于第一位置20的右眼21不能看到第二图像。因此，第一位置20和第二位置30在移动时，障蔽膜10的膜障蔽区11也会随之发生移动，从而可以在大角度范围内保持三维显示的立体效果。

图10是裸眼三维显示设备在第二实施方式的立体结构示意图，图11是图10中裸眼三维显示设备的结构示意图。如图10和图11所示，裸眼三维显示设备包括多个像素单元1，多个像素单元1依次排列，形成裸眼三维显示设备。图10和图10显示出的像素单元1排成一列，然而，像素单元1还可以排布成方阵式结构，在此不做限制。

像素单元1包括显示光源层60、第一像素单元40、第二像素单元50和障蔽膜10。第一像素单元40和第二像素单元50设置于光源层与障蔽膜10之间，显示光源层60通过第一像素单元40投射第一图像，透过第二像素单元50投射第二图像。所述障蔽膜10沿远离第一像素单元40和第二像素单元50的方向依次包括承载基膜12、第一偏振膜13、波片膜14、第二偏振膜15和保护膜16。

在制作裸眼三维显示设备时，可以利用注塑或压合工艺将透明材料制作成多个弧形柱面(每个弧形柱面为一个像素单元1的承载基膜12)。然后沿每个像素单元1的弧形柱面状的承载基膜12压合一弧形柱面状的第一层偏振薄膜(第一层偏振薄膜的每个弧形柱面为一个像素单元1的第一偏振膜13)。接着，在该第一层偏振薄膜上沿着弧形柱面压合出柱面状的波片膜。最后，沿波片膜的弧形柱面压合第二层偏振薄膜(第二层偏振薄膜的每个弧形柱面为一个像素单元1的第二偏振膜15)，压合时确保第二层偏振薄膜的偏振方向与第一层偏振薄膜的偏振方向垂直正交，最后在第二层偏振薄膜上沿着柱面压合透明的保护层，形成多个像素单元1的障蔽膜10。显示光源层60可以是与所述第一偏振膜13的偏振方向不正交的偏振面光源或者无偏振的面光源，设置在第一层偏振薄膜的远离波片膜的侧面，每个像素单元1的第一偏振膜13和显示光源层60之间设有第一像素单元40和第二像素单元50。第一像素单元40和第二像素单元50之间可以位于同一平面，也可以位于不同平面，本领域技术人员可以根据显示效果具体设置第一像素单元40和第二像素单元50的位置。

在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。