CN102168828B - 三维显示装置及其背光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维显示装置，包含显示面板及背光模块；显示面板设置于背光模块上方。背光模块包含导光板、多个微结构、第一光源及第二光源。导光板具有底面及与底面相背的出光面；微结构设置于出光面或/及该底面上。第一光源设置于导光板的第一角落；第二光源则设置于导光板的第二角落。第一角落与第二角落为导光板的相对二对角；每一微结构的第一面及第二面具有配置方向，此配置方向沿着第一角落及第二角落的对角线方向或平行于此方向。

Description

三维显示装置及其背光模块
【技术领域】
本发明关于一种三维显示装置及其包含的背光模块；具体而言，本发明关于一种三维显示装置及其包含的背光模块，三维显示装置具有多方向显示立体影像的功能。
【背景技术】
随着市场对立体视觉效果的需求逐步成长，立体三维显示装置在各领域的应用不断增加，例如电视、桌上型屏幕、笔记型计算机、移动手持装置、相机等。三维显示技术乃利用人类两眼的视差合成出不同影像，使人感受到立体感。传统上产生立体视觉效果的显示装置主要分为使用特殊眼镜及不需使用特殊眼镜等两种方式。以不需使用特殊眼镜的立体影像显示技术而言，主要则可区分为下列两种方式：一、在显示面板外侧加设分光膜，使由显示面板产生的影像光线依时序分别落在左眼及右眼的位置；二、直接在背光模块中加设分光结构，使背光模块产生的光线具有偏向性，以在通过显示面板后于左眼及右眼位置分别成像。
图1A所示为者即为上述不需使用特殊眼镜的技术中的第二种方式所使用的背光模块。如图1A所示，背光模块10包含有导光板30、第一光源71及第二光源72。导光板30上设置有多个纵向的柱状结构50；其中柱状结构50沿导光板30的长轴方向并排。导光板30的两侧边分别设置有第一光源71及第二光源72以交替朝垂直于柱状结构50延伸的方向入射光线至导光板30内。通过柱状结构50的分光效果，第一光源71及第二光源72发出的光线会在平行于导光板30长轴的方向上分别产生强度峰值区域81、83，如图1B所示。换言的，当使用者的双眼平行于导光板30的长轴方向时，左眼及右眼即可分别接收第一光源71及第二光源72产生的光线。藉此，使用者的左眼及右眼可观察到不同的影像，以组合成立体的视觉效果。
然而在上述设计中，当使用者将显示装置及所含背光模块10旋转为直立时，强度峰值区域81、83的分布方向即会改为垂直于双眼的分布方向。因此使用者的左眼及右眼将无法再分别接收预定的影像，即会丧失原有的立体视觉效果。
【发明内容】
本发明的一目的在于提供一种三维显示装置及其包含的背光模块，可使显示装置于旋转后仍维持三维显示的效果。
三维显示装置包含显示面板及背光模块；显示面板设置于背光模块上方以接收由背光模块产生的光线。通过显示面板对背光模块射入光线的控制，以形成显示的影像。背光模块包含导光板、多个微结构、第一光源及第二光源。导光板具有底面及与底面相背的出光面；微结构设置于出光面及该底面中至少其一上。第一光源设置于导光板的第一角落，并自导光板的侧缘向导光板内入线光线；第二光源则设置于导光板的第二角落，并自导光板的侧缘向导光板内入线光线。第一角落与第二角落为导光板的相对二对角；每一微结构的第一面及第二面具有配置方向，此配置方向沿着第一角落及第二角落的对角线方向或平行于此方向。
第一光源及第二光源被交替点亮，以在不同时序中分别形成不同的背光出光角度。当第一光源点亮时，光线入射导光板后经由微结构改变出光方向，因此出光的第一强度峰值区域朝第一光源的一侧偏移。第二光源点亮时，则出光的第二强度峰值区域朝向第二光源的一侧偏移。由于第一强度峰值区域的涵盖范围横跨了导光板长轴方向及短轴方向的区域，而第二强度峰值区域则隔着长轴方向及短轴方向交错的原点与第一强度峰值区域相对，因此使用者在进行观看时，不论双眼是平行长轴方向或短轴方向时，均可得到左右眼分离的影像，进而产生立体视觉效果。
【附图说明】
图1A为传统三维显示装置示意图；
图1B为传统三维显示装置背光模块的出光位置示意图；
图2为本发明三维显示装置的实施例组件爆炸图；
图3为背光模块的实施例示意图；
图4为图3所示实施例系采景色模式设置的示意图；
图5A为图3所示实施例中第一光源点亮的示意图；
图5B为图3所示实施例中第二光源点亮的示意图；
图6为背光模块的出光位置示意图；
图7为背光模块采画像模式设置的示意图；
图8为背光模块的另一实施例示意图；
图9A为景色模式时光源点亮的实施例时段图；
图9B及图9C为不同时段背光模块的出光位置示意图；
图10A画像模式时光源点亮的实施例时段图；
图10B及图10C为不同时段背光模块的出光位置示意图；
图11A及图11B为微结构的不同实施例示意图；
图12为背光模块的另一实施例示意图；
图13为背光模块包含辅助结构的实施例示意图。
【主要组件符号说明】
100显示面板
200菱镜片
300背光模块
310导光板
311底面
313出光面
351第一角落
352第二角落
353第三角落
354第四角落
500微结构
510第一面
520第二面
530第三面
540第四面
550顶面
710第一光源
720第二光源
730第三光源
740第四光源
900辅助结构
【具体实施方式】
本发明提供一种三维显示装置及其所使用的背光模块。在较佳实施例中，此三维显示装置为液晶面板显示装置，并可作为平面电视、个人计算机的显示器、笔记型计算机的显示器或其它电子装置的显示器，以提供立体的视觉效果。
如图2所示，三维显示装置包含显示面板100及背光模块300。在较佳实施例中，显示面板100举例为液晶显示面板，包含穿透式、半穿反射式或其它型式。显示面板100系设置于背光模块300上方以接收由背光模块300提供的光线，通过显示面板100对射入光线的控制，以形成显示的影像。此外，在此实施例中，更包含有菱镜片200位于背光模块300及显示面板100之间，以作为调整光学效果的用。菱镜片200较佳系可提供增亮、扩散或其它不同的光学效果。
图3所示为背光模块300的实施例示意图。在此实施例中，背光模块300包含导光板310、多个微结构500、第一光源710及第二光源720。导光板310具有底面311及与底面311相背的出光面313。如图3所示，微结构500系设置于出光面313上；然而在不同实施例中，微结构500亦可形成于底面311上，或者同时形成于出光面313及底面311上。在此实施例中，微结构500系形成为金字塔体，并具有对向设置的第一面510及第二面520。第一面510及第二面520分别与出光面313形成夹角θ，其中夹角θ的范围较佳系介于40度至50度之间。如图3所示，第一面510及第二面520即形成为金字塔体相对面的二侧壁；微结构500另具有对向设置的第三面530及第四面540，分别形成为金字塔体的另外二侧壁。此外，金字塔体的底面较佳为正方形，但亦可为菱形或平行四边形。在不同实施例中，微结构500亦可能形成为其它形状，包含三角柱等。
如图4所示，第一光源710系设置于导光板310的第一角落351，并自导光板310的侧缘向导光板310内入射光线；第二光源720则设置于导光板310的第二角落352，并自导光板310的侧缘向导光板310内入射光线。第一角落351与第二角落352为导光板310的相对二对角，且较佳均形成有切面以对应于第一光源710及第二光源720。由于此实施例中导光板310为矩形，因此连接第一角落351与第二角落352的对角线L1即横切将导光板310分为对半的二区域，且第一光源710及第二光源720同时位在此对角线L1上。第一光源710及第二光源720较佳系沿对角线L1的方向射出光线；然而在不同实施例中，第一光源710及第二光源720的光线射出方向亦可略偏于对角线L1，即不平行于对角线L1。
此外，在较佳实施例中，每一微结构500的第一面510及第二面520具有配置方向D，此配置方向D系沿着对角线L1的方向或平行于对角线L1。配置方向D较佳系指第一面510或第二面520的法线方向在出光面313上的投影方向；然而在不同实施例中，配置方向D亦可指垂直于第一面510或第二面520与出光面313交界边缘的方向。在此实施例中，由于第一面510及第二面520系采对向设置，因此两者的配置方向D系相互平行。在此实施例中，由于导光板310为长方形，因此对角线L1与导光板310的侧边或中心的长、短轴夹角并非为45度；此时，为考虑微结构500的排列，配置方向D可能未完全与对角线L1平行。在此情况下，当对角线L1为左上右下的走向，且配置方向D亦属左上右下的走向时，即属前述配置方向D沿着对角线L1的情形。
另如图3及图4所示，第一面510及第二面520分别形成一投影宽度W。在此实施例中，投影宽度W即相同于第一面510或第二面520与出光面313交界边缘的宽度。投影宽度较佳系介于0.01mm至0.07mm之间，并以在0.02mm至0.07mm之间时具有更好的效果。
在图4所示的实施例中，导光板310的第三角落353及第四角落354均不设置光源。第三角落353系与第四角落354为对向设置，且两者连成的对角线L2不平行于第一角落351及第二角落352连成的对角线L1。在此实施例中，由于导光板310为矩形，因此第一角落351、第二角落352、第三角落353及第四角落354分别为矩形的四个角，而对角线L1与对角线L2彼此交叉。
在图3及图4所示的实施例中，第一光源710及第二光源720较佳系被交替点亮，以在不同时序中分别形成不同的背光出光角度。如图5A所示，当第一光源710点亮时，光线入射导光板310后经由微结构500改变出光方向，因此出光的第一强度峰值区域P1朝第一光源710的一侧偏移。如图5B所示，第二光源720点亮时，则出光的第二强度峰值区域P2朝向第二光源720的一侧偏移。由于第一光源710、第二光源720及第一面510、第二面的配置方向D均沿着对角线L1，因此上述的偏移现象主要亦沿着对角线L1分布，如图6所示。由于第一强度峰值区域P1的涵盖范围横跨了导光板310长轴方向及短轴方向的区域，而第二强度峰值区域P2则隔着长轴方向及短轴方向交错的原点与第一强度峰值区域P2相对，因此使用者在进行观看时，不论双眼是平行长轴方向或短轴方向时，均可得到左右眼分离的影像，进而产生立体视觉效果。前述图4所示的实施例中，系将长轴方向设为水平方向与双眼平行，即所谓景色模式(Landscape mode)；而图7所示的实施例，则为将短轴方向设为水平方向而与双眼平行，即所谓画像模式(Portrait mode)。通过上述设计，不论显示装置被设于景色模式或画像模式，使用者均可得到立体的视觉效果。
图8所示为背光模块300的另一实施例。在此实施例中，导光板310的第三角落353及第四角落354分别设有第三光源730及第四光源740。请同时参考图9A，当三维显示装置被设定于景色模式时，第一光源710及第三光源730于第一时段T1同时点亮，于第二时段T2不被点亮。第二光源720及第四光源740则于第一时段T1不被点亮，而于第二时段T2同时被点亮。图9B及图9C所示分别为在第一时段T1的第一强度峰值区域P1分布及第二时段T2的第二强度峰值区域P2。明显可见，在此一实施例中，当设定为景色模式时，第一强度峰值区域P1及第二强度峰值区域P2可更集中于长轴方向上。
而当设定为画像模式时，如图10A所示，则第一光源710及第四光源740于第三时段T3同时点亮，于第四时段T4不被点亮。第二光源720及第三光源730则于第三时段T3不被点亮，而于第四时段T4同时被点亮。图10B及图10C所示分别为在第三时段T3的第一强度峰值区域P1分布及第四时段T4的第二强度峰值区域P2。明显可见，在此一实施例中，当设定为画像模式时，第一强度峰值区域P1及第二强度峰值区域P2可更集中于短轴方向上。
图11A所示为微结构500的另一实施例。在此实施例中，第一面510、第二面520、第三面530及第四面540均为内凹表面。然而在不同实施例中，上述四面亦可仅部分为内凹表面。另在图11B所示的实施例中，微结构500亦可形成为平台式的塔体。如图11B所示，第一面510、第二面520、第三面530及第四面540分别为塔体的侧壁，而塔体的顶端另具有一顶面550大体与出光面313平行。顶面550的四边则分别与第一面510、第二面520、第三面530及第四面540连接。
图12所示为背光模块300的另一实施例。在此实施例中，微结构500系形成于导光板310的底面311上。如图12所示，微结构500系形成为向内凹的金字塔腔体，第一面510及第二面520则形成为腔体的壁面。此外，在不同实施例中，亦可同时于导光板310的底面311及出光面313设置微结构500；设置于出光面313上的微结构500较佳需与底面311上的微结构500对位，以取得较佳的效果。
另在图13所示的实施例中，除了微结构500外，导光板310的出光面313上亦同时设有辅助结构900。辅助结构900的几合形状系与微结构500不同；如图13所示，辅助结构900为半球体，然亦可为其它形状。在此较佳实施例中，微结构500系设置于较接近于第一光源710及第二光源720的位置，而辅助结构900则设置于较远离第一光源710及第二光源720的位置。该些辅助结构900的分布密度举例系大于该些微结构500的分布密度。通过此一设置，可兼顾背光模块300在亮度或其它方面的光学表现。
在上述各实施例中，微结构可以均匀分布排列，也可以设计为较远离光源的微结构(或辅助结构)的分布密度系大于靠近光源的微结构的分布密度，即该些微结构系以非均匀的方式分布，但不以此为限。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必须指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种三维显示装置的背光模块，包含：
一导光板，具有一底面及与该底面相背的一出光面；
多个微结构，形成于该底面及该出光面至少其一上，其中每一该微结构具有对向设置的一第一面及一第二面，分别与该底面或该出光面形成一夹角；
一第一光源，设置于该导光板的一第一角落；以及
一第二光源，设置于该第一光源相隔于该导光板的一第二角落，该第一角落对向于该第二角落，
一第三光源，设置于该导光板的一第三角落；
一第四光源，设置于该导光板的一第四角落，该第三角落对向于该第四角落，该第三角落与该第四角落连接的对角线不平行于该第一角落与该第二角落连接的对角线；其中该第一光源与该第二光源位在该导光板的一对角线，且每一该微结构的该第一面及该第二面的配置方向沿着该对角线或平行于该对角线；
其中当该三维显示装置被设定于一景色模式时，该第一以及该第三光源于一第一时段被同时点亮而于一第二时段不被点亮，且该第二以及该第四光源于该第一时段不被点亮而于该第二时段被同时点亮，该第一时段以及该第二时段为交替排列；以及
当该三维显示装置被设定于一画像模式时，该第一以及该第四光源于一第三时段被同时点亮而于一第四时段不被点亮，且该第二以及该第三光源于该第三时段不被点亮而于该第四时段被同时点亮，该第三时段以及该第四时段为交替排列。
2.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该导光板的一第三角落以及一第四角落处不设置任何光源，该第三角落对向于该第四角落， 该第三角落与该第四角落连接的对角线不平行于该第一角落与该第二角落连接的对角线。
3.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该夹角介于40度至50度之间。
4.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，该第一光源与该第二光源被交替点亮。
5.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一该微结构更具有对向设置的一第三面及一第四面，该第一至该第四面构成一金字塔体的四侧壁。
6.根据权利要求5所述的背光模块，其特征在于，该第一至该第四面为内凹表面。
7.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一该微结构更具有：
一第三面；
一第四面，与该第三面对向设置；以及
一顶面，与该出光面平行，该顶面与该第一至该第四面连接。
8.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，每一微结构的该第一面以及该第二面形成一投影宽度，该投影宽度为0.01mm至0.07mm。
9.根据权利要求1所述的背光模块，其特征在于，更包含多个辅助结构，形成于该底面及该出光面至少其一上，该些辅助结构不同于该些微结构，其中该些微结构相较于该些辅助结构设置于较接近于该第一光源与该 第二光源，该些辅助结构的分布密度大于该些微结构的分布密度。
10.一种三维显示装置，包含：
根据权利要求1所述的背光模块；以及
一显示面板，位于该背光模块上。
11.根据权利要求10所述的三维显示装置，其特征在于，更包含一 棱镜片位于该背光模块以及该显示面板之间。 
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