[发明专利]一种全息光栅背光结构的场序三维显示器

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼三维显示技术领域，具体涉及一种基于全息光栅背光结构的场序三维液晶显示器。

背景技术

目前裸眼三维液晶显示器，多利用集成透镜阵列，柱面镜光栅阵列等光学透镜来实现多视场显示以及双眼视差，但基本原理都是利用光学透镜的折射对液晶显示像素发出光线的方向控制与调整，受限于光学透镜的加工精度与光学衍射极限限制，不容易做到更多的视场和高的显示分辨率。

液晶显示的原理是背光源发出白光，进入液晶层，再通过红绿蓝三色滤光片，转换成红绿蓝三基色，最终通过混色原理按照一定比例混合成各种各样的颜色。这一过程红绿蓝三色滤光片通过滤除另外两基色生成各个子像素点的颜色，会造成背光能量的大量损失，增大显示器功耗。

因此，如何提高裸眼三维显示器件的显示分辨率，以及可视视场同时改善传统背光源滤色片造成的功耗损失成为要解决的技术问题。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，本发明提出一种新型的体全息光栅背光结构，该结构能够控制背光光源的光线传播方向，并将光线分时序分视场导出，能够很好地实现多视场三维显示；因其全息光栅的波长选择性，可以通过合理的光路传播路径设计，实现无滤光片显示，提高系统整体光效。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种全息光栅背光结构的场序三维显示器，该显示器包括光源、入耦合光栅、波导层、出耦合全息光栅层、液晶层、偏振层；

所述光源位于波导层的上端，所述入耦合光栅位于波导层的对应光源输入区域，所述出耦合全息光栅层位于波导层的上表面，对应于液晶的像素点分布；所述液晶层位于耦合全息光栅层的上表面；偏振层位于液晶层的上表面。

优选的，所述波导层的材质为石英玻璃，其折射率为1.5～1.7。

优选的，所述光源为微型半导体激光器或LED发光器及其场序驱动及准直光学系统。

优选的，所述波导层从上到下依次包括增亮膜、导光板和反射膜。

有益效果：本发明方案的全息光栅背光结构，本发明提出一种新型的体全息光栅背光结构，该结构能够改变点光源的光线传播方向，并将光线分视场角度均匀导出，能够很好地实现三维显示的多视场；因其全息光栅的波长选择性，可以通过合理的光路传播路径设计，实现无滤光片显示，提高系统整体光效。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1为本发明的全息光栅背光结构的场序三维显示器组成结构示意图；

图2为本发明的出耦合全息光栅在液晶像素对应位置的局部放大图；

图3为本发明的显示像素单元下的光路分析示意图；

图4为本发明的全息光栅背光结构的传播光路显示示意图；

图5为本发明的全息光栅背光结构场序三维显示的传播光路示意图；

图6为本发明的全息光栅背光结构场序三维显示的传播光路示意图；

图7为本发明的场序三维视场示意图；

图8为本发明的核心部件全息光栅效率、角度带宽性能示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“侧面”等指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明涉及一种全息光栅背光结构，分场序产生多方向背光以实现多视场三维显示器。包括场序多角度准直光源、入耦合光栅、平板波导层、出耦合全息光栅、液晶层；所述光源位于平板波导层的一侧，所述入耦合光栅位于平板波导层的对应光源输入区域，所述出耦合全息光栅位于平板波导层的下端，对应于液晶的像素点分布；所述液晶层位于平板波导层的上端平面。该结构能够改变点光源的光线传播方向，形成均匀的液晶显示背光，通过光栅衍射的方向性，形成分场序的多方向的背光出射，经过液晶层后，形成多视场角下的裸眼三维显示；因全息光栅的波长选择性，可以在对应的像素点上选择性的对红绿蓝耦合出射，省去液晶显示中的滤色片结构，提高光效。

实施例1，如图1所示，全息光栅场序多方向背光结多视场三维显示器，包括一种全息光栅背光结构的场序三维显示器，该显示器包括光源1、入耦合光栅2、波导层3、出耦合全息光栅层4、液晶层5、偏振层6；