CN104460017B - 3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种3D显示装置，包含一显示面板、一准直背光模块、一透镜阵列及一曲面扩散片阵列。所述透镜阵列设于显示面板表面上。所述曲面扩散片阵列设于所述显示面板与所述透镜阵列之间，所述显示面板的二维影像先经过所述曲面扩散片阵列的扩散，再通过所述透镜阵列还原成3D场景。所述透镜阵列、曲面扩散片阵列与准直背光模块的设置能有效改善透镜阵列的像差所产生的串扰现象。

Description

3D显示装置
【技术领域】
本发明是有关于一种液晶显示技术，特别是有关于一种可改善3D显示时的串扰问题的3D显示装置。
【背景技术】
为了满足视觉体验，显示技术已发展至3D显示。现有的3D显示技术可大致分为眼镜式3D显示技术(stereoscopic display)和裸眼3D显示技术(auto-stereoscopicdisplay)，其中裸眼3D显示技术的优点在于具有无需使用额外眼镜的便利性。目前裸眼3D显示技术可通过使用视差屏障(parallax barrier)、柱状透镜(lenticular lens)或指向光源(directional backlight)来实现。
请参考图1和图2所示，图1是现有的柱状透镜3D显示装置的结构示意图，图2是现有的柱状透镜3D显示装置的操作示意图。所述柱状透镜3D显示装置是在一液晶显示面板90的前面加上一层由数个柱状透镜910构成的透镜层91，其中一般一个柱状透镜覆盖一个单元图像，一个单元图像包含若干个像素或者子像素。若干个单元图像构成显示面板要显示的二维图像。所述透镜层91将显示面板的图像以特定的方式(正交投射或者透视投射)投射到空间中，还原3D场景。人眼在特定的观看位置或者区域，经历至少双眼视差、移动视差等深度线索(Depth Cue)，遂可以感知到3D效果。由于透镜像差的存在，那么在不当的视角下观看(例如视角过大)，人眼会看到不该看到的像素的图像信息，即构成串扰，影响3D效果。也因此，此种设计使得3D视角变得狭窄。
故，有必要提供一种3D显示装置，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
有鉴于现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种3D显示装置，可改善3D显示时的影像串扰问题。
为达成本发明的前述目的，本发明提供一种3D显示装置，包括：
一显示面板，用以提供二维影像；
一准直背光模块，与所述显示面板相对设置，提供准直背光源以投射所述显示面板的二维影像；
一透镜阵列，设于所述显示面板上；以及
一曲面扩散片阵列，设于所述显示面板与所述透镜阵列之间，所述被投射出的二维影像先经过所述曲面扩散片阵列的扩散，再通过所述透镜阵列还原成3D场景。
在本发明的一实施例中，所述透镜阵列包含多个排成阵列的透镜单元；所述曲面扩散片阵列包含多个排成阵列的曲面扩散片；其中所述曲面扩散片的排列位置与所述透镜单元的排列位置一一对应。
在本发明的一实施例中，每一所述曲面扩散片具有一面向所述透镜单元的凹面。
在本发明的一实施例中，所述透镜单元为柱状透镜，所述曲面扩散片的凹面呈直条状，以匹配该柱状透镜。
在本发明的一实施例中，所述透镜单元为球面透镜，所述曲面扩散片的凹面呈圆形，以匹配该球面透镜。
在本发明的一实施例中，所述透镜单元为双凸柱状透镜。
在本发明的一实施例中，所述透镜单元为双凸透镜。
在本发明的一实施例中，所述曲面扩散片的凹面的曲率半径与所述透镜单元的球面像差和曲率半径呈一定关系。
本发明的3D显示装置以透镜阵列、曲面扩散片阵列与准直背光模块来达到呈现3D场景的目的，可有效改善透镜阵列本身的像差所引发的串扰现象。
【附图说明】
图1是现有的柱状透镜3D显示装置的结构示意图。
图2是现有的柱状透镜3D显示装置的操作示意图。
图3是本发明3D显示装置一较佳实施例的结构示意图。
图4是使用者的一眼在两不同视角下通过本发明3D显示装置的透镜单元和曲面扩散片观看影像的示意图。
图5是本发明3D显示装置的透镜阵列一较佳实施例的俯视示意图。
图6是本发明3D显示装置的透镜阵列另一较佳实施例的俯视示意图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参考图3所示，图3是本发明3D显示装置一较佳实施例的结构示意图。本发明的3D显示装置主要包含一显示面板1、一准直背光模块10、一透镜阵列2及一曲面扩散片阵列3。所述显示面板1用以提供二维的影像，而透镜阵列2则将二维的影像还原成3D场景。
所述显示面板1可为一般的液晶显示面板，包括一具有彩色滤光片基板、一薄膜晶体管基板与夹设于两基板之间的液晶层。所述彩色滤光片基板包括不同颜色的光刻胶单元。所述薄膜晶体管基板可包含栅极线、数据线、开关元件及像素电极，所述栅极线和数据线垂直交错以定义多个子像素区，所述开关元件及像素电极设于每一子像素区，以对应所述彩色滤光片基板的光刻胶单元，进而构成一像素阵列。
所述准直背光模块10与所述显示面板1相对设置，用以提供准直背光源，将所述显示面板的二维影像投射出去。
所述透镜阵列2是设于所述显示面板1上方，而且是设置所述显示面板1的一出光平面上，使所述二维影像被投射到所述透镜阵列2上。所述透镜阵列2主要包含多个排成阵列的透镜单元20。
如图3所示，所述曲面扩散片阵列3设于所述显示面板1与所述透镜阵列2之间，所述显示面板1的二维影像会先经过所述曲面扩散片阵列3的散射，再投射于所述透镜阵列2上。所述曲面扩散片阵列3包含多个排成阵列的曲面扩散片30。具体而言，所述曲面扩散片30的排列位置与透镜阵列2的透镜单元20的排列位置一一对应。每一所述曲面扩散片30具有一面向所述透镜单元20的凹面，在本实施例中，所述曲面扩散片30的凹面的曲率半径与所述透镜单元20的球面像差和曲率半径呈一定关系。
在一较佳实施例中，进一步参考图5所示，所述透镜单元20可为柱状透镜，例如双凸柱状透镜。当所述透镜单元20为柱状透镜时，所述曲面扩散片30的凹面呈直条状，以匹配该柱状透镜。
在另一较佳实施例中，如参考图6所示，所述透镜单元20可为球面透镜，例如双凸透镜。当所述透镜单元20为球面透镜时，所述曲面扩散片30的凹面呈圆形，以匹配该球面透镜。
请参考图4所示，图4是使用者的一眼在两不同视角下通过所述透镜单元20和所述曲面扩散片30观看影像的示意图。当使用者分别在一第一位置A与一第二位置B于所述透镜单元20前方观看影像时，所述显示面板1的二维影像的光线先通过所述具有特定曲率的曲面扩散片30折射，再投射于所述透镜单元20上，进而由所述透镜单元20还原3D场景，让使用者在特定的区域可感知3D效果。由于所述曲面扩散片30的凹面的曲率与所述透镜单元20的球面像差呈一对应关系，所述显示面板1的二维影像的光线经过所述曲面扩散片30散射后，可有效避免所述光线通过所述透镜单元20时产生像差。因此，在所述具有特定曲率的曲面扩散片30与所述透镜单元20的配合下，即使在大视角下，使用者的单眼仍然能够分别准确地看到来自显示面板1所提供的影像，而不致于接收到错误的影像而发生串扰现象。
综上所述，相较于现有3D显示技术具有影像串扰的问题，本发明的3D显示装置以透镜阵列、曲面扩散片阵列及准直背光模块的配合来达到呈现三维影像的目的，可有效改善透镜阵列本身的球面像差所引发的串扰现象。
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。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种3D显示装置，其特征在于：所述3D显示装置包含：
一显示面板，用以提供二维影像；
一准直背光模块，与所述显示面板相对设置，提供准直背光源以投射所述显示面板的二维影像；
一透镜阵列，设于所述显示面板上；所述透镜阵列包含多个排成阵列的透镜单元；以及
一曲面扩散片阵列，设于所述显示面板与所述透镜阵列之间，所述曲面扩散片阵列包含多个排成阵列的曲面扩散片；其中所述曲面扩散片的排列位置与所述透镜单元的排列位置一一对应，每一所述曲面扩散片具有一面向所述透镜单元的凹面，所述曲面扩散片的凹面的曲率半径与所述透镜单元的球面像差和曲率半径呈一定关系；被投射出的二维影像先经过所述曲面扩散片阵列的扩散，再通过所述透镜阵列还原成3D场景；其中所述透镜单元为球面透镜；所述曲面扩散片的凹面呈圆形，以匹配该球面透镜。
2.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于：所述透镜单元为双凸透镜。
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