裸眼三维显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种裸眼三维显示装置，其包括：显示部件，其包括由多个显示单元阵列排布而成的显示单元阵列；视角调控器件，其包括由多个谐衍射透镜子单元阵列排布而成的谐衍射透镜阵列，其中每个谐衍射透镜子单元与一个显示单元相对应，所述谐衍射透镜阵列的谐衍射透镜子单元被分成多组，同一组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成同一个视点，不同组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成的不同视点。这样，不仅可以实现在不同的视角下观看到的不同的三维显示效果，还可以提高光的利用效率。还可以提高光的利用效率。还可以提高光的利用效率。

【技术实现步骤摘要】
5.96
°
。
[0006]然而，该技术中二台阶纳米光栅的理论衍射效率为40%左右。光利用率是显示器件非常重要的衡量指标，需要充分考虑提升衍射效率的方法。
[0007]纳米光栅的衍射效率与台阶数有关，为了计算纳米光栅的效率，需要确定纳米光栅的远场衍射的情况。如图2所示的，一个DOE(Diffractive Optical Element, 衍射光学元件)周期内有多个台阶，那么每个台阶相当于一个子周期，DOE的周期透过率函数可以表示为所有台阶的子透过率函数之和。假设周期为T，DOE具有N个台阶，则子周期宽度为T/N的矩形函数，中心位置为，l为子周期序号，子周期的位相延迟可以表示为，总的位相延迟为。
[0008]衍射效率通常定义为一束光经过衍射元件结构之后，其第m级次衍射光的能量与总的入射光的能量之比。一个中心在x处，周期宽度为T，子周期宽度为T/N，子周期位相延迟，总位相延迟为，子周期结构的夫琅禾费远场衍射分布可以表示为：DOE周期的夫琅禾费远场衍射分布可以由N个子周期的远场衍射叠加表示得到：对于整个DOE来说，结构相当于无限个周期的重复，由于干涉作用，只有当处会出现非零光强，m即为级次，由上式可得第m级的远场衍射振幅为：第m级的效率可表示为A
m
A
m
*：其中： 综上得到衍射效率表达式为：一般在使用DOE时，第一衍射级次是需要关注的，从上式可以看出，当（单位为波长）为1时，第一级次的衍射效率能达到极大值，对应的位相结构高度d=λ/(n-1)。因此，当m= 1
时，衍射效率可以表示为：衍射元件的效率与台阶数的对应关系如下表：DOE台阶数N2481632衍射效率（%）40.5381.0694.9698.7299.68若采用灰度光刻加工，其连续面型可以考虑为N
→
∞（此时台阶光栅近似的可以看做闪耀光栅，或者说闪耀光栅是台阶光栅的台阶数N
→
∞时的特殊形态），则DOE的衍射效率表达式为：从上式可以很容易看出当位相延迟与衍射级次相同时衍射效率会取得极大值。位相延迟可以表示为：因此衍射效率的公式也可以写为：以上推导选取的模型都是介质到空气的推导，假设中心波长λ0选取532nm，考虑到材料对波长的色散，介质采用的BK7（一种常见的硼硅酸盐冕玻璃），折射率用schott色散公式拟合。则不同波长的入射光经过DOE之后的衍射效率曲线如图3。
[0009]因此，有必要提出一种改进的方案来克服上述问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种裸眼三维显示装置，其不仅可以实现在不同的视角下观看到的不同的三维显示效果，还可以提高光的利用效率。
[0011]为实现专利技术目的，根据本专利技术的一个方面， 本专利技术提供一种裸眼三维显示装置，其包括：显示部件，其包括由多个显示单元阵列排布而成的显示单元阵列；视角调控器件，其包括由多个谐衍射透镜子单元阵列排布而成的谐衍射透镜阵列，其中每个谐衍射透镜子单元与一个显示单元相对应，所述谐衍射透镜阵列的谐衍射透镜子单元被分成多组，同一组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成同一个视点，不同组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成的不同视点。
[0012]与现有技术相比，本专利技术利用由多个谐衍射透镜子单元阵列排布而成的谐衍射透镜阵列进行三维图像的显示，不仅可以实现在不同的视角下观看到的不同的三维显示效果，还可以提高光的利用效率。
附图说明
[0013]图1为现有技术中基于纳米光栅的3D显示原理示意图；
图2为图1中的纳米光栅的侧面结构示意图；图3为图1中的纳米光栅的衍射效率与台阶数据的关系示意图；图4为本专利技术中的裸眼三维显示装置在一个实施例中的结构示意图；图5为本专利技术中的谐衍射透镜阵列的设计原理图；图6为本专利技术中的基于图5所示的设计原理形成的谐衍射透镜阵列的示例图；图7为本专利技术中的视角调控器采用的谐衍射元件的结构示意图；图8为中心波长为632nm的谐衍射元件的衍射效率图；图9为中心波长为700nm的谐衍射元件的衍射效率图；图10为中心波长为700nm的谐衍射元件的部分波段衍射效率图；图11为抛物曲面图；图12为二次曲面塌陷示意图；图13为衍射元件和谐衍射元件的半径公式示意图；图14为塌陷计算示意图；图15为谐衍射透镜结构示意图。
具体实施方式
[0014]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
[0015]本专利技术的提供一种裸眼三维显示装置，其不仅可以实现在不同的视角下观看到的不同的三维显示效果，还可以提高光的利用效率和消除色散，实现更佳的彩色显示。
[0016]图4为本专利技术中的裸眼三维显示装置在一个实施例中的结构示意图。如图4所示的，所述裸眼三维显示装置400包括显示部件410和视角调控器件420。
[0017]所述显示部件410也可以被称为显示屏幕，所述显示部件可以为OLED屏幕、miniLED屏幕、OLED屏幕或microLED屏幕，还可以是LCD显示屏幕等。优选的，所述显示部件410为微发光二极管(microLED)显示屏幕，每个发光二极管的长度和宽度均为小于等于100微米，每个发光二极管能够被单独驱动点亮。由于采用microLED屏幕，所述显示部件410的分辨率可以被极大的提高，从而提高最终的3D显示图像的分辨率。所述显示部件410包括由多个显示单元411阵列排布而成的显示单元阵列。图4中仅显示了八个显示单元411，实际上，所述显示单元411的数目可以很多。在一个实施例中，所述显示单元为一个显示像素，也可以是多个显示像素，所述显示像素为LED像素或LCD像素。所述显示单元可以是电子产品的显示屏幕中的一个或几个像素，所述LED像素或LCD像素显示的内容可以刷新变化。
[0018]所述视角调控器件420包括由多个谐衍射透镜子单元421阵列排布而成的谐衍射透镜阵列。每个谐衍射透镜子单元421与一个显示单元411相对应。所述谐衍射透镜阵列的谐衍射透镜子单元421被分成多组，同一组谐衍射透镜子单元具有共同的焦点，它们射出的光线会汇聚成同一个视点；不同组谐衍射透镜子单元具有不同的焦点，它们射出的光线会汇聚成的不同视点。
[0019]在一个可选择的实施例中，每个显示单元至少包括红色像素、蓝色像素和绿色像素，每个显示单元的红色像素、蓝色像素和绿色像素发出的光线穿过同一个谐衍射透镜子单元后被汇聚。
[0020]在图4给出的示例中，谐衍射透镜子单元421-1和421-5为一组，两者出射的光线会被汇聚到视点1，谐衍射透镜子单元421-2和421-6为一组，两者出射的光线会被汇聚到视点2，谐衍射透镜子单元421-3和421-7为一组，两者出射的光线会被汇聚到视点3，谐衍射透镜子单元421-4和421-8为一组，两者出射的光线会被汇聚到视点4。当然，图4仅仅是示例性的显示出了8个谐衍射透镜子单元，很显然，谐衍射透镜子单元的数据会很多，可以成千上万个，或更多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种裸眼三维显示装置，其特征在于，其包括：显示部件，其包括由多个显示单元阵列排布而成的显示单元阵列；视角调控器件，其包括由多个谐衍射透镜子单元阵列排布而成的谐衍射透镜阵列，其中每个谐衍射透镜子单元与一个显示单元相对应，所述谐衍射透镜阵列的谐衍射透镜子单元被分成多组，同一组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成同一个视点，不同组谐衍射透镜子单元射出的光线会汇聚成的不同视点。2.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，每组谐衍射透镜子单元对应的显示单元显示一个视角的图像，不同组谐衍射透镜子单元对应的显示单元显示不同视角的图像。3.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，属于同一组的谐衍射透镜子单元散落分布在不同位置，属于不同组的谐衍射透镜子单元交错排布，所有组谐衍射透镜子单元中的每组谐衍射透镜子单元中的一个谐衍射透镜子单元与其他组谐衍射透镜子单元中的一个谐衍射透镜子单元相邻设置形成一个谐衍射透镜子单元组合体。4.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述谐衍射透镜子单元的表面结构高度d
H
为：,P为谐衍射系数，为大于等于2的整数值，为设计目标波长，为设计目标波长的光波在介质中的折射率。5.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，用户在第一位置观看所述显示部件时，用户的一只眼睛位于第一个视点处且能够看到第一组谐衍射透镜子单元发出的光线，另一只眼睛...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔文，陈林森，施佳成，周冯斌，徐越，罗明辉，李玲，浦东林，朱鸣，邵仁锦，成堂东，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：