CN111766714B - 3d立体图像显示设备 - Google Patents

Abstract

一种3D立体图像显示设备，包括一显示模块、一背光模块及一图像演算单元。显示模块具有一显示面，显示模块能利用软件的方式来打开多个需要使用的像素及关掉多个不需要使用的像素。背光模块设置于显示模块远离显示面的一侧，背光模块包含多个光源。显示面所显示尚未重建的图像能通过多个光源及多个需要使用的像素，重新组合成集成式图像，以形成立体图像。由此，不需设置透镜阵列，使成本降低。

Description

3D立体图像显示设备

技术领域

本发明涉及一种3D立体图像显示设备，尤其涉及一种免设置透镜阵列的3D立体图像显示设备。

背景技术

现有的立体图像显示设备，一般主流采用双眼融合图像的技术制成。一般裸视立体图像显示设备，皆让观赏者在正对显示设备的角度观看，抑或图像深度不能远离显示面太多。然而在考虑一些情境状况的场合里，例如航空地形模型、建筑模型、医疗3D训练等，显示设备为水平摆放的情况时，观赏者自然的视角为斜向的观看显示设备。此时一般主流的立体图像显示技术无法提供对观赏者自然的观看角度，造成不便。再者，一般立体图像显示设备，在正面所观看的3D感知，对观赏者来说是只有一个方向的视觉刺激，就像是画面突出或沉入，而无法达到真正让图像脱离平面的感觉，实现漂浮于空中的感觉。

中国台湾专利公告号第I614533号公开一种立体显示设备，包括一平面显示设备、一透镜阵列层及一微结构层，平面显示设备具有一显示面，透镜阵列层设置于平面显示设备的显示面上，透镜阵列层包含一基部及数个具有聚焦功能的透镜，透镜阵列层用于调控光场，微结构层设置于透镜阵列层上，微结构层包含一基材及数个微结构，微结构层用于调制光线角度方向。由此，用于显现漂浮于空中的立体图像，且能在斜向的视角观赏。然而现有的立体显示设备，大多需要设置透镜阵列，使其成本无法进一步的降低。另外，透镜本身会有像差，造成图像质量下降，且工艺上亦会受限。另外，由于透镜阵列做成大片于工艺难度很高，因此不便于大尺寸的应用，且一般使用透镜阵列的集成式图像于大视角会有其他阶错误的图像，难以提升图像质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种3D立体图像显示设备，不需设置透镜阵列，使其成本与工艺难度得以降低，且提升图像质量。

为了解决上述的技术问题，本发明提供一种3D立体图像显示设备，包括：一显示模块，该显示模块具有一显示面，该显示模块能来打开多个需要使用的像素及关掉多个不需要使用的像素，多个所述需要使用的像素间隔的设置；一背光模块，该背光模块设置于该显示模块远离该显示面的一侧，该背光模块包含多个光源，多个所述光源间隔的设置；以及一图像演算单元，该图像演算单元电性连接于该显示模块及该背光模块；其中该显示面所显示尚未重建的图像能通过多个所述光源及多个所述需要使用的像素，重新组合成集成式图像，以形成立体图像。

优选地，该显示模块为一具有彩色滤光片的液晶面板。

优选地，该背光模块间隔的设置于该显示模块远离该显示面的一侧。

优选地，多个所述光源为白光光源。

优选地，多个所述光源至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能同时显示。

优选地，多个所述光源至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能时序显示。

优选地，多个所述需要使用的像素能控制不同的穿透率。

优选地，多个所述光源的一侧设置一导光装置，用以提供多个所述光源导光的效果。

优选地，每相邻的两个光源的中心间距小于15mm，该光源与该显示模块的间距小于45mm。

优选地，每相邻的两个光源的光线投射至该显示模块重叠部位的面积，小于单一光源的光线投射至该显示模块的面积的50％。

本发明的有益效果在于，本发明3D立体图像显示设备，包括显示模块、背光模块及图像演算单元，显示模块能打开多个需要使用的像素及关掉多个不需要使用的像素，该背光模块包含多个光源，该显示模块所显示尚未重建的图像能通过多个所述光源及多个所述需要使用的像素，重新组合成集成式图像，以形成立体图像。本发明不需设置透镜阵列，使其成本与工艺难度得以降低，且提升图像质量。

本发明不需设置透镜阵列，因此便于大尺寸的应用，且由于下方光源角度的设计，因此不会有其他阶错误的图像，或可减轻其他阶错误的图像，以提升图像质量。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明3D立体图像显示设备第一实施例的平面示意图。

图2为本发明3D立体图像显示设备第二实施例的平面示意图。

图3为本发明3D立体图像显示设备第三实施例的平面示意图。

图4为本发明3D立体图像显示设备第四实施例的平面示意图。

图5为本发明3D立体图像显示设备第五实施例的平面示意图。

图6为本发明3D立体图像显示设备第六实施例的平面示意图。

图7为本发明3D立体图像显示设备第七实施例的平面示意图。

具体实施方式

[第一实施例]

本发明提供一种3D立体图像显示设备，其可应用于例如光电、医疗、军事、展示、显示器、教育娱乐及消费型电子等各种产业，该3D立体图像显示设备可应用于有源式或无源式等显示器，并不予以限制。

请参阅图1，本发明3D立体图像显示设备包括一显示模块1、一背光模块2及一图像演算单元3，该显示模块1具有一显示面11，在本实施例中，该显示模块1为一具有彩色滤光片(Color Filter)的液晶面板，该显示模块1具有多个像素，能利用软件的方式来打开多个需要使用的像素12及关掉多个不需要使用的像素13，多个需要使用的像素12间隔的设置。该显示模块1具有调控光场的功效，该显示模块1可以调控立体对象的光线角度，让原本尚未重组的平面图像进行重新分配和组合，进而让观赏者看到三维立体图像。多个需要使用的像素12的直径、高度，以及与背光模块2的间距，可适当的予以变化，用以决定立体图像的高度、可视角度范围及清晰度等三维图像内容。多个需要使用的像素12对显示的效果有关联，其排列方式可为矩形排列或六角形排列的方式，亦即每相邻两列的需要使用的像素12可呈相对的排列或交错的排列，皆可用以显示3D图像信息。

该背光模块2设置于显示模块1的一侧，在本实施例中，该背光模块2间隔的设置于显示模块1远离显示面11的一侧，该背光模块2可投射出光源，使光线通过显示模块1后，将信息传递到用户的眼中。该背光模块2包含多个光源21，多个光源21可为LED或OLED等光源，多个光源21可为点光源或面光源。在本实施例中，多个光源21为白光光源，多个光源21间隔的设置，多个光源21可提供如同针孔阵列层的功能，多个光源21可分别与多个需要使用的像素12相对应。该图像演算单元3电性连接于显示模块1及背光模块2。平面图像可通过多个光源21及显示模块1，进而显示重组的三维立体图像。

本发明可用于斜向观赏三维立体图像，所谓斜向观赏的方式是指观赏者并非正对显示模块1，但也能看到立体图像。在传统的裸眼式三维立体显示中，绝大多数有观赏视角的问题，而让观赏者不能在斜向的角度看到。在本发明中，斜向观赏反而是一大特点，观赏者在正对显示模块1的方向上(zero order viewing zone)，而左右分别有一段可观赏的视角限制，一旦超出此视角，则观赏者看到的将不是相对应所在角度应该看到的立体信息。为达到斜向观赏立体图像，不再采用0阶(正向)的显示方式，而是采用斜向角度的显示方式，将光路径汇聚到斜向的方向上，而让观赏者可以在该斜向的方向上观赏立体图像。但是，本发明的3D立体图像显示设备同样可应用于正向的角度观看立体图像。

本发明的显示模块1可以为任意规格，只要能让演算法则适用即可，亦即该显示模块1电性连接有图像演算单元3，使用于显示模块1的图像需要经过图像演算法的计算，此计算搭配背光模块2的架构，预知其光线行走的各种路径，而计算图像相对位置。由于图像演算法为现有技术，且非本发明要求的重点，故不再加以赘述。

因此，本发明提出一种可以适用于正向、斜向观赏角度的3D立体图像显示设备，配合硬件设置，可控制装置中各个位置像素的光线行进方向。本发明硬件系统为简易光学组件，包括显示模块1、背光模块2及图像演算单元3，可封装成一个套件，通过设计好的像素大小、系统间隙及焦距，利用集成式图像原理，搭配经过特殊演算法的屏幕输出画面信号，可以使其呈现实像在立体空间之中。本发明在硬件特点上，不需要其他光学膜片，只要显示模块1、背光模块2及图像演算单元3，极其简单的装置，就可以达到悬浮图像的效果，用于显现漂浮于空中的立体图像。

[第二实施例]

请参阅图2，本实施例的3D立体图像显示设备包括一显示模块1a、一背光模块2a及一图像演算单元3a，本实施例的构造与第一实施例大致相同，该显示模块1a具有一显示面11a，该显示模块1a能打开需要使用的像素12a及关掉不需要使用的像素13a。该背光模块2a包含多个光源21a，本实施例与第一实施例的主要差异在于，多个光源21a包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能同时显示，用以增加色域。多个光源21a可投射出光线，使光线通过显示模块1a后，将信息传递到用户的眼中。平面图像可通过多个光源21a及显示模块1a，进而显示重组的三维立体图像。

[第三实施例]

请参阅图3，本实施例的3D立体图像显示设备包括一显示模块1b、一背光模块2b及一图像演算单元3b，本实施例的构造与第一实施例大致相同，该显示模块1b具有一显示面11b，本实施例与第一实施例的主要差异在于，在本实施例中，该显示模块1b能控制不同像素的穿透率，该显示模块1b例如为电润湿装置(EW装置)、液晶层装置或其他技术搭配场序式(Field Sequential，FS)技术。该显示模块1b能打开需要使用的像素12b及关掉不需要使用的像素13b，且多个需要使用的像素12b能控制不同的穿透率。该背光模块2b包含多个光源21b，多个光源21b至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能时序显示。多个光源21b可投射出光线，使光线通过显示模块1b后，将信息传递到用户的眼中。该显示面可时序(time-sequential)显示至少R、G、B三原色画面，进而叠合为一全彩画面。该显示面所显示的至少R、G、B三原色尚未重建的图像能通过所述控制不同像素的穿透率的装置，重新组合成集成式图像。

[第四实施例]

请参阅图4，本实施例的构造与第一实施例大致相同，在本实施例中，多个光源21为白光光源，本实施例主要差异在于，多个光源21的一侧设置一导光装置22，用以提供多个光源21导光的效果，使多个光源21投射出的光线能更准确地导引至显示模块1，使光线通过显示模块1后，将信息传递到用户的眼中。平面图像可通过多个光源21及显示模块1，进而显示重组的三维立体图像。

[第五实施例]

请参阅图5，本实施例的构造与第二实施例大致相同，在本实施例中，多个光源21a至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能同时显示，本实施例主要差异在于，多个光源21a的一侧设置导光装置22a，用以提供多个光源21a导光的效果，多个光源21a投射出的光线能更准确地导引至显示模块1a，使光线通过显示模块1a后，将信息传递到用户的眼中。平面图像可通过多个光源21a及显示模块1a，进而显示重组的三维立体图像。

[第六实施例]

请参阅图6，本实施例的构造与第三实施例大致相同，在本实施例中，该显示模块1b能控制不同像素的穿透率，该显示模块1b例如为电润湿装置(EW装置)、液晶层装置或其他技术搭配场序式(Field Sequential，FS)技术。该显示模块1b能打开需要使用的像素12b及关掉不需要使用的像素13b，且多个需要使用的像素12b能控制不同的穿透率。该背光模块2b包含多个光源21b，多个光源21b至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能时序显示。本实施例主要差异在于，多个光源21b的一侧设置导光装置22b，用以提供多个光源21b导光的效果，多个光源21b投射出的光线能更准确地导引至显示模块1b，使光线通过显示模块1b后，将信息传递到用户的眼中。平面图像可通过多个光源21b及显示模块1b，进而显示重组的三维立体图像。

[第七实施例]

请参阅图7，在本实施例中进一步公开，每相邻的两个光源21的中心间距P小于15mm，光源21与显示模块1的间距G小于45mm。较佳的，每相邻的两个光源21的光线投射至显示模块1重叠部位的面积A，小于单一光源21的光线投射至显示模块1的面积B的50％，由此，可以获得较佳的立体图像显示效果。在另一实施例中，每相邻的两个光源21的中心间距P小于10mm，光源21与显示模块1的间距G小于30mm。在另一实施例中，每相邻的两个光源21的中心间距P小于5mm，光源21与显示模块1的间距G小于15mm。

在另一实施例中，每相邻的两个光源的中心间距小于15mm，光源与显示面的间距小于45mm。在另一实施例中，每相邻的两个光源的中心间距小于10mm，光源与显示面的间距小于30mm。在另一实施例中，每相邻的两个光源的中心间距小于5mm，光源与显示面的间距小于15mm。每相邻的两个光源的光线投射至该显示面重叠部位的面积，小于单一光源的光线投射至该显示面的面积的50％。

[实施例的有益效果]

本发明的有益效果在于，本发明3D立体图像显示设备，包括显示模块、背光模块及及图像演算单元，显示模块能打开多个需要使用的像素及关掉多个不需要使用的像素，该背光模块包含多个光源，该显示模块所显示尚未重建的图像能通过多个光源及多个需要使用的像素，重新组合成集成式图像，以形成立体图像。本发明不需设置透镜阵列，使其成本与工艺难度得以降低，且提升图像质量。

本发明不需设置透镜阵列，因此便于大尺寸的应用，且由于下方光源角度的设计，因此不会有其他阶错误的图像，或可减轻其他阶错误的图像，以提升图像质量。

但是以上所述仅为本发明的优选实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims (9)

1.一种3D立体图像显示设备，其特征在于，用于显现漂浮于空中的立体图像，且能在斜向的视角观赏，包括：

一显示模块，该显示模块具有一显示面，该显示模块能打开多个需要使用的像素及关掉多个不需要使用的像素，需要使用的多个所述像素间隔的设置；

一背光模块，该背光模块设置于该显示模块远离该显示面的一侧，该背光模块包含多个光源，多个所述光源间隔的设置；以及

一图像演算单元，该图像演算单元电性连接于该显示模块及该背光模块；

其中该显示面所显示尚未重建的图像能通过多个所述光源及多个所述需要使用的像素，重新组合成集成式图像，以形成立体图像；每相邻的两个光源的光线投射至该显示模块重叠部位的面积，小于单一光源的光线投射至该显示模块的面积的50％。

2.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，该显示模块为一具有彩色滤光片的液晶面板。

3.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，该背光模块间隔的设置于该显示模块远离该显示面的一侧。

4.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，多个所述光源为白光光源。

5.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，多个所述光源至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能同时显示。

6.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，多个所述光源至少包含红光光源、绿光光源及蓝光光源，能时序显示。

7.如权利要求6所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，多个所述需要使用的像素能控制不同的穿透率。

8.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，多个所述光源的一侧设置一导光装置，用以提供多个所述光源导光的效果。

9.如权利要求1所述的3D立体图像显示设备，其特征在于，每相邻的两个光源的中心间距小于15mm，该光源与该显示模块的间距小于45mm。

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