(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体表示装置であって、
交互に配置された複数の第１の表示ユニット及び複数の第２の表示ユニットを備える表示パネルと、
前記表示パネルの出光側に位置し、複数の透過領域及び複数の遮光領域を備える格子とを備え、
前記立体表示装置は、前記格子の各透過領域の対応位置に、光に対して拡散作用を有するレンズを備え、
前記光に対して拡散作用を有するレンズが、平凹レンズであり、
前記平凹レンズの光軸が前記透過領域に対応する中心点を通過し、前記透過領域の中心点を座標原点（０，０）とし、ｘ軸が格子に平行であり、ｙ軸が前記格子に垂直であり、前記平凹レンズの凹面における任意の点（ｘ，ｙ）が、
【数１】
0006606184.tif 000003
を満たし、
ｘは該点のｘ座標、ｙは該点のｙ座標、ｎはレンズの屈折率、ａは入射角、ｂは屈折角と入射角との差、ｃは屈折光側で該点の接線とｘ軸との夾角、ｗは左右眼が平凹レンズの光軸一側に位置する場合に左右眼から前記平凹レンズの光軸までの最大距離、Ｄは設計位置から前記格子までの距離、Ｓ＋Ｄは第１の位置から前記格子までの距離であり、第１の位置は前記表示パネルにレンズを追加しない場合の設計位置であり、
前記平凹レンズの入光側が平面で、前記平凹レンズの出光側が凹面である、立体表示装置。
【請求項２】
前記立体表示装置は、前記格子の各透過領域の対応位置に、それぞれ光に対して拡散作用を有する１つのレンズを備える請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記光に対して拡散作用を有するレンズは、前記格子の出光側に位置する請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記光に対して拡散作用を有するレンズの幅は、前記各透過領域の幅に等しい請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記格子と、前記光に対して拡散作用を有するレンズとが一体構造である請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記格子のうち前記複数の遮光領域を形成する黒色マイラーを除く前記格子の部分と、前記光に対して拡散作用を有するレンズとが、同じ材料で形成される請求項５に記載の立体表示装置。
【請求項７】
前記レンズが前記格子と前記表示パネルとの間に位置する請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項８】
１回のパターニングプロセスによって、前記格子のうち前記複数の遮光領域に対応して遮光材料が設けられる前記格子の部分と、前記平凹レンズの出光側において凹面を有する前記平凹レンズである、前記光に対して拡散作用を有するレンズとを形成する段階を含む、請求項１に記載の立体表示装置を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体表示が表示分野で主流になる傾向がある。立体表示の最も基本的な原理は、人の左右眼が視差のある異なる画像をそれぞれ観察し、次に脳によって異なる画像を重畳して再生することで、３次元の立体視を形成することである。
【０００３】
３次元表示技術は主に眼鏡式と裸眼式２種類を含むが、眼鏡をかける必要がないので、裸眼式３次元表示がますます注目されている。図１に示すように、従来の裸眼立体表示装置は、表示パネル１００及び格子２００を備える。表示パネル１００は複数の第１の表示ユニット１０１、及び複数の第２の表示ユニット１０２を備える。第１の表示ユニット１０１は左眼用画像を表示し、第２の表示ユニット１０２は右眼用画像を表示する。格子２００は遮光領域及び透過領域を備えるので、人の左眼が左眼用画像のみを観察し、右眼が右眼用画像のみを観察して、立体感を発生させるように、光分割作用を有する。
【０００４】
図１に示すように、一般的に、人の両眼の間隔ｅは約６５ｍｍである。人眼から格子までの視距離をＨ、格子から表示ユニットまでの距離をｆ、隣接する２つの表示ユニットのピッチをｐとする。図１に示すように、△ＡＢＣと△ＡＥＤとが相似する。つまり、ｐ：ｅ＝ｆ：Ｈである。また、表示パネルは、形成した後、隣接する２つの表示ユニットのピッチｐが固定値であり、且つ、人の両眼の間隔ｅも固定値であるので、格子から表示ユニットまでの距離ｆと人眼から格子までの視距離Ｈとは正比例する。すなわち、格子から表示ユニットまでの距離ｆが小さいほど、人眼から格子までの視距離Ｈが小さくなる。携帯電話やタブレットＰＣ等のモバイル表示装置は、製品の軽量化や薄型化及び近距離の観賞を実現するために、格子から表示ユニットまでの距離ｆが一般的に小さくなる。その距離ｆは、表示パネルの出光側のガラス基板の厚みに略等しく、約０．２ｍｍである。このため、このような製品は壊れやすく、耐衝撃性等の機械的特性が安定せず、製品の安全性が悪い。しかしながら、格子から表示ユニットまでの距離を大きくして表示装置の機械的特性を向上させると、人眼から格子までの視距離も大きくなり、近距離で３Ｄ表示効果を取得することに不利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、優れた機械的特性を有するともに、近距離で３Ｄ表示効果の取得を確保できる立体表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施例は、交互に配置された複数の第１の表示ユニット及び複数の第２の表示ユニットを備える表示パネルと、前記表示パネルの出光側に位置し、複数の透過領域及び複数の遮光領域を備える格子とを備え、前記表示装置は、前記格子の各透過領域の対応位置に、光に対して拡散作用を有するレンズを備える立体表示装置を提供する。
【０００７】
本発明の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の図面を簡単に説明する。勿論、以下で説明される図面は、本発明の一部の実施例に過ぎなく、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】従来の立体表示装置の原理図である。
【図２】本発明の実施例に係る立体表示装置の概略構成図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施例に係る立体表示装置と従来の立体表示装置との効果対比の模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る立体表示装置の光路解析図である。
【図５】本発明の実施例に係る格子の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例の図面を参照しながら、本発明の実施例の技術案を明確かつ完全に説明する。勿論、説明される実施例は本発明の一部の実施例であり、実施例のすべてではない。説明される本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な労働を必要せずに得られるほかの実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属するべきである。
【００１０】
本発明の実施例で提供する立体表示装置は、図２に示すように、表示パネル１００と、表示パネル１００の出光側に位置する格子２００とを備える。表示パネル１００は、交互に配置された複数の第１の表示ユニット１０１及び複数の第２の表示ユニット１０２を備える。第１の表示ユニット１０１は左眼用画像を表示し、第２の表示ユニット１０２は右眼用画像を表示する。格子２００は、透過領域ａ及び遮光領域ｂを備える。表示装置は、格子２００の透過領域ａに対応する位置に、光に対して拡散作用を有するレンズ３００を備える。第１の表示ユニット１０１及び第２の表示ユニット１０２からの光がレンズ３００を通過しながら偏向され、左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察することになる。表示装置が格子の透過領域の対応位置に光に対して拡散作用を有するレンズを備えることは、格子の各透過領域の対応位置に光に対して拡散作用を有する１つのレンズをそれぞれ備えてもよく、１つのレンズが複数の透過領域に対応して、透過領域の光がレンズによって偏向された後、左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察するようにしてもよい。
【００１１】
例えば、図２に示すように、表示装置の第１の表示ユニット１０１が発する光はＬ１、第２の表示ユニット１０２が発する光はＲ１である。表示装置にレンズを追加しない場合、第１の表示ユニット１０１が発する光Ｌ１と第２の表示ユニット１０２が発する光Ｒ１の光路は破線に示されたように、格子２００からＳ＋Ｄの距離を離れた位置で、Ｌ１’とＲ１’の間隔が人の両眼の間隔に等しくなる。すなわち、格子２００からＳ＋Ｄの距離を離れた位置で、左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察して、観賞者に３Ｄ画像が見える。第１の表示ユニット１０１が発する光Ｌ１と第２の表示ユニット１０２が発する光Ｒ１がレンズ３００によって偏向した後の光の光路は実線に示されたように、レンズ３００によって偏向された後、格子２００からＤの距離を離れた位置で、Ｌ１とＲ１の間隔が人の両眼の間隔に等しくなる。つまり、格子２００からＤの距離を離れた位置で、左眼が左眼用画像を観察し右眼が右眼用画像を観察して、観賞者に３Ｄ画像が見える。このように、光に対して拡散作用を有するレンズを設置することによって、３Ｄ画像の観賞位置は格子の位置からより近くなる。
【００１２】
格子から表示ユニットまでの距離ｆと人眼から格子までの視距離Ｈとが正比例するため、格子から表示ユニットまでの距離が小さいほど、人眼から格子までの視距離が小さくなり、表示装置は格子から表示ユニットまでの距離を大きくするとともに、光に対して拡散作用を有するレンズを格子の透過領域に設置することにより、元の視距離の位置で３Ｄ画像が見えるようにする。図３に示すように、図３（ａ）において、格子から表示ユニットまでの距離はｆ１、人眼から格子までの視距離はＨ１であり、第１の表示ユニット１０１が表示する左眼用画像と第２の表示ユニット１０２が表示する右眼用画像は、Ｈ１の位置でそれぞれ左眼と右眼に観察される。図３（ｂ）において、格子から表示ユニットまでの距離はｆ２（ｆ１＞ｆ２）、人眼から格子までの視距離はＨ２であり、第１の表示ユニット１０１が表示する左眼用画像と第２の表示ユニット１０２が表示する右眼用画像は、Ｈ２の位置でそれぞれ左眼と右眼に観察される。図３（ｂ）における表示装置が光に対して拡散作用を有するレンズ３００をさらに備えるので、第１の表示ユニット１０１が表示する左眼用画像と第２の表示ユニット１０２が表示する右眼用画像はレンズ４００によって偏向された後、Ｈ２の位置でそれぞれ左眼と右眼に観察され、且つ、Ｈ１＋ｆ１＝Ｈ２＋ｆ２を実現できる。このようにして、表示装置の機械的特性がより優れる（表示パネルがより厚い）とともに、比較的近い距離で３Ｄ画像が見える。
【００１３】
なお、光に対して拡散作用を有するレンズとは、光が前記レンズを通過して拡散されるものである。このレンズは、図２に示されたレンズ３００であってもよく、プリズム等であってもよい。光に対して拡散作用があれば、本発明の実施例は限定をしない。本発明の実施例は、図２に示されたものを例として詳細に説明する。また、図２に示すように、表示パネル１００は、複数の第１の表示ユニット１０１及び複数の第２の表示ユニット１０２を備え、表示パネル１００の横方向と縦方向（図１は横方向のみを例とする）で、第１の表示ユニット１０１と第２の表示ユニット１０２とが交互に配列されてもよい。
【００１４】
本発明の実施例は、表示パネル、格子、及び格子の各透過領域の対応位置に位置する光に対して拡散作用を有するレンズを備える立体表示装置を提供する。表示装置は、レンズを追加しない場合に比べて、第１の表示ユニット及び第２の表示ユニットからの光が前記レンズによって屈折された後、より近い位置で、左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察することで、表示パネルの機械的特性がより優れる（表示パネルがより厚い）とともに、光に対して拡散作用を有するレンズによって比較的近い距離で３Ｄ画像を観賞できる。
【００１５】
例えば、表示パネルの出光側のガラス基板の厚みを増大することによって、表示パネルの機械的特性を向上させる。また、ガラス基板と格子との間に介在ガラスを追加することによって、表示パネルの機械的特性を向上させてもよい。
【００１６】
好ましくは、表示装置は、光に対して拡散作用を有する１つのレンズを格子の各透過領域の対応位置にそれぞれ設置し、複数の透過領域に対応する複数のレンズが同じ拡散効果を有する。つまり、各レンズは同じ形状を有し、光に対する偏向程度が同じである。もちろん、隣接する２つの透過領域又は複数の透過領域が１つのレンズに対応してもよいが、この場合、２つの透過領域又は複数の透過領域に対応する各位置でレンズの光に対する拡散効果が同じである。たとえば、曲率を一致にすることによって、各透過領域の光偏向を同じく確保する。本発明の実施例は、１つの透過領域が１つのレンズに対応する場合を例として詳細に説明する。
【００１７】
例えば、光に対して拡散作用を有するレンズは、格子の出光側に位置する。勿論、光に対して拡散作用を有するレンズが、格子と表示パネルとの間に位置してもよい。レンズが格子と表示パネルとの間に位置する場合、レンズと格子の固定に寄与するために、格子と表示パネルとの間に透明な接着剤を充填してもよい。本発明の実施例及び図面は、光に対して拡散作用を有するレンズが格子の出光側に位置する情況を例として、詳細に説明する。
【００１８】
好ましくは、図２に示すように、光に対して拡散作用を有するレンズは、平凹レンズ又は三角プリズムである。さらに、図２に示すように、光に対して拡散作用を有するレンズ３００は、入光側が平面で、出光側が凹面である。
【００１９】
好ましくは、図４に示すように、平凹レンズ（すなわち、レンズ４００）の光軸は透過領域の中心点を通過し、透過領域の中心点を座標原点（０，０）とし、ｘ軸が格子に平行であり、ｙ軸が格子に垂直である場合、光に対して拡散作用を有するレンズの凹面の任意の点（ｘ，ｙ）は、
【数１】
0006606184.tif 000002
を満たす。
その中、ｘは凹面の任意の点に対応するｘ座標、ｙは凹面の任意の点に対応するｙ座標、ｎはレンズの屈折率、ａは入射角、ｂは屈折角と入射角との差、ｃは屈折光側での凹面の任意の点の接線とｘ軸との夾角、ｗは左右眼が凹レンズの光軸一側に位置する場合に左右眼から前記凹レンズの光軸までの最大距離、Ｄは設計位置から格子までの距離、Ｓ＋Ｄは第１の位置から格子までの距離であり、第１の位置は表示パネルにレンズを追加しない場合の設計位置である。設計位置とは、３Ｄ画像を取得する最適な位置である。且つ、本発明の実施例において、３Ｄ画像は全部最適な位置で取得することにする。
【００２０】
レンズが以上の条件を満たす場合、図２に示すように、表示装置の第１の表示ユニット１０１が発する光はＬ１、第２の表示ユニット１０２が発する光はＲ１である。表示装置にレンズを追加しない場合、第１の表示ユニット１０１が発する光Ｌ１と第２の表示ユニット１０２が発する光Ｒ１は格子からＳ＋Ｄの距離を離れた位置でそれぞれＬ１’とＲ１’であり、Ｌ１’とＲ１’の距離は人の両眼の間隔ｅ（約６５ｍｍ）であるため、格子からＳ＋Ｄの距離を離れた位置で観賞者の左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察、つまり、観賞者に３Ｄ画像が見える。第１の表示ユニット１０１が発する光Ｌ１と第２の表示ユニット１０２が発する光Ｒ１がレンズ３００によって偏向された後の光路は、図２で実線に示すように、レンズ３００によって偏向された後に格子からＤの距離を離れた位置で、左眼画素が発する光と右眼画素が発する光がそれぞれＬ１とＲ１であり、Ｌ１とＲ１の距離は人の両眼の間隔ｅ（約６５ｍｍ）であるので、格子からＤの距離を離れた位置で観賞者の左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察する。このように、表示パネルの機械的特性がより優れる（表示パネルがより厚い）とともに、比較的近い距離で３Ｄ画像が見える。
【００２１】
なお、本発明の実施例及び図面は１つのレンズを例としているが、格子の各透過領域のレンズはいずれも上記レンズの設計原理を参照することができる。
【００２２】
例えば、図５に示すように、光に対して拡散作用を有するレンズ３００の幅は、各透過領域の幅に等しくてもよい。本発明の実施例は具体的には図面に示されているものを例とする。
【００２３】
例えば、図５に示すように、格子２００と、光に対して拡散作用を有するレンズ３００とは、一体構造である。つまり、格子と、光に対して収束作用を有するレンズとは全体的に一つの構造である。格子を形成する作製過程で光に対して拡散作用を有するレンズを形成してもよく、格子を形成した後に光に対して拡散作用を有するレンズを格子に形成してもよい。
【００２４】
勿論、本発明の実施例で、格子と光に対して拡散作用を有するレンズとは一体構造でなくてもよい。たとえば、格子を接着剤等によって格子の表面に接着してもよい。本発明の実施例はこれを限定しない。
【００２５】
例えば、１回のパターニングプロセスによって、格子と光に対して拡散作用を有するレンズとを形成してもよい。たとえば、フォトリソグラフィープロセスによって、格子と光に対して拡散作用を有するレンズとを形成してもよい。
【００２６】
例えば、格子を形成した後、格子の表面に透明なフォトレジストを塗布し、１回の露光、現像及びエッチングによって、透明なフォトレジストを光に対して拡散作用を有するレンズの表面形態にエッチングする。
【００２７】
フォトリソグラフィープロセスによって格子と光に対して拡散作用を有するレンズとを形成するために、ガラス基板にフォトレジストを形成し、１回の露光、現像によってフォトレジスト保留領域とフォトレジスト除去領域を形成し、フォトレジスト除去領域に対してプラズマドライエッチングを行うことでガラス基板の表面に凹状の球面レンズ又は三角プリズムを形成し、さらに元のフォトレジスト保留領域に黒色マイラーを接着して遮光することで、光に対して拡散作用を有するレンズと格子とを形成してもよい。
【００２８】
このように形成された光に対して拡散作用を有するレンズと格子とは一体構造であり、且つ、格子と光に対して拡散作用を有するレンズとは同一の材料で同時に形成され、異なる材料で形成されるレンズと格子に比べて、安定性が優れるとともに、格子からレンズが離脱しにくい。
【００２９】
本発明の実施例は、表示パネル、格子、及び格子の透過領域の対応位置に位置する光に対して拡散作用を有するレンズを備える立体表示装置を提供し、レンズを追加しない場合に比べて、第１の表示ユニット及び第２の表示ユニットの光が前記レンズによって屈折された後、より近い位置で左眼が左眼用画像を観察し、右眼が右眼用画像を観察することで、表示装置は、表示パネルの機械的特性がより優れる（表示パネルがより厚い）とともに、光に対して拡散作用を有するレンズによって、比較的近い距離で３Ｄ画像を観賞することを実現する。
【００３０】
以上は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はこれに限定されない。当業者は本発明の技術範囲を逸脱しなく変更又は置換を容易に想到でき、これらの様々な変更又は置換は本発明の保護範囲内に属するべきである。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に決められるべきである。
【００３１】
本願は、２０１４年９月１２日に出願された中国特許出願第２０１４１０４６６８３１．８号の優先権を主張し、ここで、上記中国特許出願に開示されている内容の全体が本願の一部として援用される。
【符号の説明】
【００３２】
１００  表示パネル
１０１  第１の表示ユニット
１０２  第２の表示ユニット
２００  格子
３００  レンズ
４００  レンズ
【図１】
0006606184.tif 000004
【図２】
0006606184.tif 000005
【図３（ａ）】
0006606184.tif 000006
【図３（ｂ）】
0006606184.tif 000007
【図４】
0006606184.tif 000008
【図５】
0006606184.tif 000009