[發(fā)明專利]三維多視點(diǎn)顯示裝置及制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011012186.4
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN114253005A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周常河
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G02B30/30
• 分類號(hào): G02B30/30
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種三維多視點(diǎn)顯示裝置及制造方法，所述的三維多視點(diǎn)顯示裝置沿光線方向依次包括顯示屏幕、三維多視點(diǎn)顯示光柵，多視點(diǎn)三維視窗構(gòu)成，所述的三維多視點(diǎn)顯示光柵由第一層轉(zhuǎn)向光柵和第二層像素光柵構(gòu)成，所述的轉(zhuǎn)向光柵是傾斜光柵、閃耀光柵或連續(xù)灰度光柵；所述的像素光柵對應(yīng)于所述的顯示屏幕上的每個(gè)像素，將所述的顯示屏幕的每個(gè)像素發(fā)出的紅綠藍(lán)三色光衍射到所述的多視點(diǎn)三維視窗的多視角區(qū)域，實(shí)現(xiàn)三維多視點(diǎn)顯示。所述的三維多視點(diǎn)顯示雙層光柵可以大批量生產(chǎn)和復(fù)制，將會(huì)三維顯示屏幕領(lǐng)域廣泛使用，是三維顯示屏幕領(lǐng)域有重要前途的一個(gè)核心關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維顯示光柵,特別是一種三維多視點(diǎn)顯示裝置及制造方法，特別是一種由轉(zhuǎn)向光柵和像素光柵組合而成，可以作為三維顯示的一種手段，應(yīng)用于各種屏幕的三維立體顯示，包括手機(jī)屏幕、電腦屏幕、及其它多種顯示屏幕，實(shí)現(xiàn)多視點(diǎn)立體顯示的效果。

背景技術(shù)

三維顯示一直是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)追求的目標(biāo)，特別是采用手機(jī)、電腦、電視、大型顯示屏幕能夠產(chǎn)生三維顯示效果，是有前途的重要方向。

目前的手機(jī)屏幕、電腦屏幕等都是二維顯示的，將來有可能會(huì)發(fā)展出三維顯示屏幕，特別是高分辨率、4K、8K分辨率屏幕的發(fā)展，為三維顯示提供一種可能。

全息三維顯示是一個(gè)光學(xué)技術(shù)，但是需要光學(xué)干涉技術(shù)，光學(xué)干涉需要的像素分辨率達(dá)到波長量級(jí)，目前手機(jī)像素的尺寸還遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于顯示波長，所以全息三維顯示技術(shù)通過手機(jī)或電腦屏幕等來實(shí)現(xiàn)，目前還不現(xiàn)實(shí)。

采用微柱鏡陣列(Lenticular Lens)的技術(shù)方案是實(shí)現(xiàn)三維顯示的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)途徑，采用這個(gè)技術(shù)方案，周常河發(fā)明了三維身份證(專利號(hào)：201210253349.7)。這個(gè)技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易，適合身份證等靜態(tài)物體的顯示，但僅有兩個(gè)視點(diǎn)，不太適合動(dòng)態(tài)物體的三維立體顯示。

采用偏振編碼，實(shí)現(xiàn)三維顯示也是一種可能的技術(shù)途徑，目前三維電影往往采用的是這個(gè)技術(shù)方案，但這個(gè)技術(shù)需要佩戴偏光眼鏡，這對于日常生活觀看立體顯示不太方便，也不便于大規(guī)模推廣。

采用多視點(diǎn)的三維立體顯示，是將屏幕的每一個(gè)像素點(diǎn)發(fā)出光投射到不同的視點(diǎn)位置，通過不同的視點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三維立體顯示，特別是隨著高分辨率手機(jī)屏幕的推廣，多視點(diǎn)的三維立體顯示就有前途。

問題是，手機(jī)屏幕上的每一個(gè)點(diǎn)都投射到不同的視點(diǎn)，就需要采用不同密度光柵，其光柵密度是連續(xù)變化的，從非常低的線密度到超過千線的光柵密度，這樣的光柵很難做到高效率、偏振無關(guān)、而且寬帶，可以滿足屏幕像素點(diǎn)的紅綠藍(lán)三色光的要求，如果做出閃耀光柵，或者連續(xù)灰度變化的光柵，是很難的，其加工過程很難精確控制，保證加工的連續(xù)光柵具有好的性能。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種三維多視點(diǎn)顯示裝置及制造方法，利用雙層光柵實(shí)現(xiàn)高效率、偏振無關(guān)的三維顯示。采用雙層光柵的結(jié)構(gòu)，巧妙的解決了寬帶、偏振無關(guān)、高效率衍射的難題，具有重要的應(yīng)用前景。

雙層光柵包括轉(zhuǎn)向光柵和像素光柵。第一層光柵是轉(zhuǎn)向光柵，其目的是將發(fā)自屏幕的小角度發(fā)射光實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，將其零級(jí)衍射光降低，以減少對視窗內(nèi)三維顯示的干擾，而負(fù)一級(jí)衍射光達(dá)到最大值；第二層像素光柵是將第一層的負(fù)一級(jí)衍射光衍射到所期望的多視點(diǎn)窗口內(nèi)，實(shí)現(xiàn)三維多視點(diǎn)顯示的效果。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種三維多視點(diǎn)顯示裝置，其特點(diǎn)在于，沿光線方向依次包括顯示屏幕和三維多視點(diǎn)顯示光柵，所述的三維多視點(diǎn)顯示光柵由第一層的轉(zhuǎn)向光柵和第二層的像素光柵構(gòu)成，所述的轉(zhuǎn)向光柵對發(fā)自顯示屏幕的每個(gè)像素的發(fā)射光實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，將零級(jí)衍射光光強(qiáng)降低，負(fù)一級(jí)衍射光光強(qiáng)上升；所述的像素光柵將負(fù)一級(jí)衍射光衍射到多視點(diǎn)三維視窗的多視角區(qū)域，實(shí)現(xiàn)三維多視點(diǎn)顯示。

所述的顯示屏幕是手機(jī)屏幕、電腦屏幕、平板電腦屏幕、電視屏幕，或其它任何類型的顯示屏幕。