一种裸眼3D显示模块与装置的制作方法

本申请涉及裸眼3d领域，具体而言，涉及一种裸眼3d显示模块与装置。

背景技术：

目前，显示技术发展日新月异，随着led、oled技术进步平面高清显示亦可以实现4k乃至8k的超高分辨显示，图像显示效果十分细腻。但是，平面显示属于传统的二维(2d)显示技术，人眼观察到的所有的画面都处于屏幕的平面，观众的代入感不强，为了提高人们的视觉效果，让画面变得立体逼真，让观众有身临其境感受的3d显示技术得到了较大发展。

当前，3d显示技术主要采用双目视差技术，按照工作原理主要包括：主动快门式、被动偏振式和裸眼3d显示技术。目前主流商业化的3d显示技术主要为主动快门式和被动偏振式，相对来讲主动快门式显示效果好但是屏幕的闪烁会严重引起视觉疲劳，而被动偏振式采用偏振光调制原理其眼镜成本低且相对不易疲劳主要应用在立体影院，这两种3d显示技术都需要佩戴相应的眼镜才可观看，其观赏效果、使用范围和使用舒适度都大打折扣，因此为提高观赏效果，技术门槛较高的裸眼3d显示技术开始逐步兴起。

裸眼3d技术，即不通过任何眼镜工具让人的左右两只眼镜从显示屏幕上看到两幅具有视差的画面，大脑接收信息利用视差原理达到立体的显示效果，主要包括视差障壁技术、柱状透镜技术、狭缝光栅技术、集成成像技术、多层显示技术、指向光源技术等。

上述裸眼3d技术均在快速发展，相关技术也均取得一定进展，但是目前仍难真正实现高品质的裸眼3d显示。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种裸眼3d显示模块与装置，以解决现有技术中难以实现高品质的裸眼3d显示的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种裸眼3d显示模块，所述裸眼3d显示模块包括控制器、前准直光源阵列、后准直光源阵列以及眼球追踪装置，所述控制器分别与所述前准直光源阵列、所述后准直光源阵列以及所述眼球追踪装置电连接，所述前准直光源阵列与所述后准直光源阵列均包括多个光源点，且所述前准直光源阵列与所述后准直光源阵列中的光源点交错设置，其中，

所述眼球追踪装置用于实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至所述控制器；

所述控制器用于依据所述目标用户的眼球位置控制前准直光源阵列、后准直光源阵列的显示角度与显示图像，以使所述前准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至所述目标用户的其中一个眼球，所述后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至所述目标用户的另一个眼球。

进一步地，所述前准直光源阵列与所述后准直光源阵列中的光源点的出光角度小于5°。

进一步地，每个所述光源点均设置有反射涂层与出光孔，以使所述光源点发出光经过所述出光孔发射出。

进一步地，所述裸眼3d显示模块还包括准直透镜，所述光源点发出的光通过所述准直透镜后发射出。

进一步地，所述前准直光源阵列与所述后准直光源阵列中的光源点的出光角度θ小于2arctan(d/l)，其中，d为所述目标用户的眼球间距，l为所述目标用户的眼球位置与所述裸眼3d显示模块的距离。

进一步地，所述前准直光源阵列中光源点之间的间距与所述后准直光源阵列中光源点之间的间距均大于2h*tan(θ/2)，其中，h为前准直光源阵列与所述后准直光源阵列的间距，θ为所述光源点的出光角度。

另一方面，本申请实施例还提供了一种裸眼3d显示装置，所述裸眼3d显示装置包括控制器、前显示面板、后显示面板以及眼球追踪装置，所述控制器分别与所述前显示面板、所述后显示面板以及所述眼球追踪装置电连接，所述前显示面板与所述后显示面板均包括多个阵列排布的准直光源，所述前显示面板为透明面板且所述前显示面板与所述后显示面板中的光源点交错设置，其中，

所述眼球追踪装置用于实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至所述控制器；

所述控制器用于依据所述目标用户的眼球位置控制所述前显示面板与所述后显示面板发生形变与显示图像，以使所述前显示面板的球心为其中一个眼球的位置，所述后显示面板的球心为另一个眼球的位置。

进一步地，所述裸眼3d显示装置还包括外壳，所述眼球追踪装置、所述前显示面板以及所述后显示面板均安装于所述外壳上，且所述前显示面板、所述后显示面板与所述外壳的连接处设置为弧形。

进一步地，所述眼球追踪装置的数量包括多个，且多个所述眼球追踪装置分别设置于外壳的不同位置。

进一步地，所述前显示面板的平均光强满足公式：

i前＝i后*t

其中，i前表示前显示面板的平均光强，i后表示后显示面板的平均光强，t表示前显示面板的透光率。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种裸眼3d显示模块与装置，该裸眼3d显示模块包括控制器、前准直光源阵列、后准直光源阵列以及眼球追踪装置，控制器分别与前准直光源阵列、后准直光源阵列以及眼球追踪装置电连接，前准直光源阵列与后准直光源阵列均包括多个光源点，且前准直光源阵列与后准直光源阵列中的光源点交错设置，其中，眼球追踪装置用于实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至控制器；控制器用于依据目标用户的眼球位置控制前准直光源阵列、后准直光源阵列的显示角度与显示图像，以使前准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的其中一个眼球，后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的另一个眼球。由于本申请提供的前准直光源阵列、后准直光源阵列会随着用户的眼球位置而变化，使得前准直光源阵列、后准直光源阵列中光源点的出光面均对准目标用户的眼球球心，进而使每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的眼球，因此3d显示效果质量更好。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块的模块示意图。

图2为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块的一种结构示意图。

图3为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块的工作原理图。

图4为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块尺寸示意图。

图5为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块中光源点交错排布的一种示意图。

图6为本申请实施例提供的裸眼3d显示模块中光源点交错排布的另一种示意图。

图7为本申请实施例提供的裸眼3d显示装置的结构示意图。

图中：100-裸眼3d显示模块；110-控制器；120-前准直光源阵列；130-后准直光源阵列；140-眼球追踪装置；200-裸眼3d显示装置；210-外壳。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

正如背景技术中所述，裸眼3d技术是指不通过任何眼镜工具让人的左右两只眼镜从显示屏幕上看到两幅具有视差的画面，大脑接收信息利用视差原理达到立体的显示效果，主要包括视差障壁技术、柱状透镜技术、狭缝光栅技术、集成成像技术、多层显示技术、指向光源技术等。然而，目前的裸眼3d技术仍难真正实现高品质的裸眼3d显示。

有鉴于此，本申请提供了一种裸眼3d显示模块，以通过实时获取用户的眼球位置，实现前准直光源阵列中每个光源点发出的光线与后准直光源阵列中每个光源点发出的光线均分别直接传播至目标用户的两个眼球，进而实现高品质的裸眼3d显示。

下面对本申请提供的裸眼3d显示模块进行示例性说明：

请参阅图1至图6，作为本申请一种可能的实现方式，该裸眼3d显示模块100包括控制器110、前准直光源阵列120、后准直光源阵列130以及眼球追踪装置140，控制器110分别与前准直光源阵列120、后准直光源阵列130以及眼球追踪装置140电连接，前准直光源阵列120与后准直光源阵列130均包括多个光源点，且前准直光源阵列120与后准直光源阵列130中的光源点交错设置。

其中，本申请提供的眼球追踪装置140能够实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至控制器110。由于在确定目标用户后，当用户在观看3d影像时，用户的身体可能会移动，进而使得用户的眼球也会发生移动，因此眼球追踪装置140会实时获取精准的目标用户眼球位置，并将该位置传输至控制器110。例如，眼球追踪装置140与光源点显示视频时的刷新频率一致，如眼球追踪装置140保持60hz的频率获取目标用户的眼球位置。

同时，可选的，为了使得获取到的目标用户的眼球位置更加精准，本申请中，眼球追踪装置140也可以设置为不止一个，例如，还可将眼球追踪装置设置为3个，3个眼球追踪装置140均与控制器110电连接，并且3个眼球追踪装置140分别设置于不同位置。通过3个眼球追踪装置140，控制器110能够更精准的捕捉目标用户的左眼球与右眼球的位置。

在控制器110接收到目标用户的眼球位置后，控制器110会依据目标用户的眼球位置控制前准直光源阵列120、后准直光源阵列130的显示角度与显示图像，以使前准直光源阵列中的每个光源点的正出光方向均对准目标用户的其中一个眼球，进而使得前准直光源阵列发出的光线均直接传播至目标用户的其中一个眼球；同时，后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线的正出光方向均对准目标用户的另一个眼球，进而使得后准直光源阵列发出的光线均直接传播至目标用户的另一个眼球，实现高品质的裸眼3d现实效果。

需要说明的是，本申请中，将靠近目标用户的准直光源阵列作为前准直光源阵列120，另一准直光源阵列作为后准直光源阵列130。

并且，还需要说明的是，本申请提供的控制器110用于控制前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的角度与图像，当然地，在其它的一些实现方式中，控制器110的数量也可为两个或多个，例如，控制器110的数量为两个，其中一个用于控制前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的角度，另一个控制的前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的显示图像，本申请对此并不做任何限定。

作为本申请一种可选的实现方式，控制器110控制前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的圆心为目标用户的眼球位置的方式可以为：

1、准直光源阵列中每个光源点均处于同一平面上，控制器110能够控制每个光源点的旋转角度，进而使得前准直光源阵列中的每个光源点的正出光方向均对准目标用户的其中一个眼球，后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线的正出光方向均对准目标用户的另一个眼球。

2、准直光源阵列在未显示图像时，每个光源点均处于同一平面上，在控制器110控制其动作时，部分光源点向前或向后移动同时旋转角度，进而使得前准直光源阵列中的每个光源点的正出光方向均对准目标用户的其中一个眼球，后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线的正出光方向均对准目标用户的另一个眼球。

作为一种可选的实现方式，本申请提供的前准直光源阵列120与后准直光源阵列130均可采用微led显示阵列，该微led显示阵列上包括多个阵列排布的微led显示单元，可选的，每个微led显示单元均包括白光微led显示单元、红色微led显示单元、绿色微led显示单元和蓝色微led显示单元的一种或组合，从而可实现全彩显示。通过采用微led的方式，能够实现高分辨、高亮度、无串扰的裸眼3d显示。

并且，为了使出光亮度以及显示效果更加，本申请采用的光源点均采用小角度出光。作为一种可选的实现方式，前准直光源阵列120与后准直光源阵列130中的光源点的出光角度小于5°。

进一步地，前准直光源阵列120与后准直光源阵列130中的光源点的出光角度θ小于2arctan(d/l)，其中，d为目标用户的眼球间距，一般为55-75mm，l为目标用户的眼球位置与裸眼3d显示模块100的距离。

为了实现小角度出光的效果，作为一种可能的实现方式，每个光源点均设置有反射涂层与出光孔，以使光源点发出光经过出光孔发射出。例如，当光源点采用微led显示单元时，在微led显示单元的表面的反射涂层结合出光孔束光设计，进而实现小角度出光的效果。作为另一种可能的实现方式，裸眼3d显示模块100还包括准直透镜，光源点发出的光通过准直透镜后发射出。其中，准直透镜采用光学透镜全反射束光原理设计限制光源点的正面发光角度，实现小角度出光的效果。

同时，为了防止前准直光源阵列120阻挡后准直光源阵列130的光线，本申请中，前准直光源阵列120与后准直光源阵列130中的光源点交错设置，并且，前准直光源阵列120与后准直光源阵列130中光源点之间的间距均大于2h*tan(θ/2)，其中，h为前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的间距，θ为所述光源点的出光角度。

综上，通过采用前准直光源阵列120与后准直光源阵列130设计，结合微led出光的小角度准直光设计，利用眼球追踪技术，调节微led显示单元的角度或位置，使前准直光源阵列120与后准直光源阵列130的显示内容分别聚焦到左右眼球，利用双目视差显示技术，从而实现高分辨、高亮度、无串扰、立体感强、不眩晕疲劳的高品质的裸眼3d显示。

第二实施例

请参阅图7，本申请还提供了一种裸眼3d显示装置200，该裸眼3d显示装置200包括控制器110、前显示面板、后显示面板以及眼球追踪装置140，控制器110分别与前显示面板、后显示面板以及眼球追踪装置140电连接，前显示面板与后显示面板均包括多个阵列排布的准直光源，前显示面板为透明面板且前显示面板与后显示面板中的光源点交错设置。眼球追踪装置140能够实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至控制器110。

与第一实施例不同的是，控制器110能够依据目标用户的眼球位置控制前显示面板与后显示面板发生形变与显示图像，以使前显示面板的球心为其中一个眼球的位置，后显示面板的球心为另一个眼球的位置。

即本申请中，显示面板上设置有阵列排布的光源点，当控制器110控制显示面板显示过程中，会按照目标用户的眼球位置控制显示面板的形变程度，进而使显示面板形成一球面，并使得显示面板的球心分别位于目标用户的左眼球与右眼球位置，进而实现了显示面板上的所有光源点均正对目标用户的眼球位置，实现高品质的裸眼3d显示效果。例如，前显示面板的球心为左眼球的位置，后显示面板的球心为右眼球的位置，此时，目标用户的左眼观察到的是前显示面板的图像信息，右眼观察到后显示面板的图像信息。或者，前显示面板的球心为右眼球的位置，后显示面板的球心为左眼球的位置，此时，目标用户的左眼观看到的是后显示面板的图像信息，右眼观察到前显示面板的图像信息。

可以理解地，该裸眼3d显示装置200还包括外壳210，眼球追踪装置140、前显示面板以及后显示面板均安装于外壳210上。并且，为使得前显示面板、后显示面板的形变更接近球面，前显示面板、后显示面板与壳体连接处采用固定的弧形连接，弧形设计根据左右眼中心刚好处于面板正中间时显示面板形变为球体的边缘弧形情况；显示面板与壳体连接处亦可采用按照显示面板变成球体对应的面板边缘弧形进行变形移动调节的设置，进而提高了显示面板的球面性，使得前显示面板与后显示面板更接近球面。

同时，为了使得该裸眼3d显示装置200的显示亮度更加均匀，前显示面板的平均光强满足公式：

i前＝i后*t

其中，i前表示前显示面板的平均光强，i后表示后显示面板的平均光强，t表示前显示面板的透光率，从而保证目标用户从左右眼观察到的亮度一致。作为一种可选的实现方式，本申请提供的前显示面板的透光率大于70％。

并且，本申请提供的显示面板也可采用微led作为显示单元，其具有亮度高、对比度高、像素点小、rgb全色彩等诸多优势；采用透明柔性面板上设置微led显示单元，在透明基板按照眼球位置形变成对应球心的球面时，所有显示单元中光源点的正出光方向均对准眼球，使得眼睛可接收到整个显示面板的图像信息；采用小角度准直出光设计的微led显示单元，结合前后不同球心的形变设计，前后显示面板分别对应左右眼，显示信息不会串扰，大大提高了显示效果；采用柔性基板上设置微led的方案可以做到极高的分辨率，单芯片大小为5um时全彩显示即可达到2500ppi，超过了人眼正常分辨的极限，画面显示将极为细腻，显示品质极高；柔性基板结合微led设计方案，与传统微led显示技术通用，容易实现且可靠性极高。

综上所述，本申请提供了一种裸眼3d显示模块与装置，该裸眼3d显示模块包括控制器、前准直光源阵列、后准直光源阵列以及眼球追踪装置，控制器分别与前准直光源阵列、后准直光源阵列以及眼球追踪装置电连接，前准直光源阵列与后准直光源阵列均包括多个光源点，且前准直光源阵列与后准直光源阵列中的光源点交错设置，其中，眼球追踪装置用于实时获取目标用户的眼球位置，并将目标用户的眼球位置传输至控制器；控制器用于依据目标用户的眼球位置控制前准直光源阵列、后准直光源阵列的显示角度与显示图像，以使前准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的其中一个眼球，后准直光源阵列中的每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的另一个眼球。由于本申请提供的前准直光源阵列、后准直光源阵列会随着用户的眼球位置而变化，使得前准直光源阵列、后准直光源阵列中光源点的出光面均对准目标用户的眼球球心，进而使每个光源点发出的光线均直接传播至目标用户的眼球，因此3d显示效果质量更好。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。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，本申请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囊括在本申请内。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。