CN103048793A - 立体显示装置 - Google Patents

Abstract

立体显示装置具有第一子像素区与第二子像素区。立体显示装置包括一显示单元与一透镜单元。显示单元具有中心轴对应于第一子像素区与第二子像素区的交界处。显示单元包括第一子像素、第二子像素以及黑色矩阵。第一子像素设置于第一子像素区，第二子像素设置于第二子像素区，且黑色矩阵至少部分设置于第一子像素与第二子像素之间。透镜单元是与显示单元对应设置。透镜单元包括第一子透镜与第二子透镜。第一子透镜设置于第一子像素区，且具有第一镜轴。第二子透镜设置于第二子像素区且具有第二镜轴。第一镜轴与第二镜轴是与该中心轴偏移设置。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明是关于一种立体显示装置，尤指一种将子透镜与子像素对应设置且将子透镜的镜轴偏移设置的立体显示装置。

背景技术

三维立体显示技术主要的原理是使观看者的左眼与右眼分别接收到不同的影像，而左眼与右眼接收到的影像会经由大脑分析并重迭而使观看者感知到影像画面的层次感及深度，进而产生立体感。

一般三维立体显示技术大致上可分为需配戴特殊眼镜与不需配戴特殊眼镜这两大类，其中不需配戴特殊眼镜的三维立体显示技术又称裸眼式立体显示技术。目前较为广泛使用的裸眼式立体显示技术包括屏障式(ParallaxBarrier Type)立体显示技术与透镜式(Lenticular Lens Type)立体显示技术。其显示原理分别是利用于一般显示器前加设置复数个屏障或透镜装置，使得显示器上各相邻的像素所呈现出的不同的显示画面得以透过屏障或透镜分别传送到观看者的左眼及右眼以产生立体显示效果。

请参考图1与图2。图1绘示了一公知的透镜式立体显示装置的显示效果示意图。图2绘示了另一公知的透镜式立体显示装置的显示效果示意图。在图1与图2中，横坐标代表不同角度，纵坐标代表显示辉度，而其中区域LS与区域RS则分别代表传送给观看者左眼与右眼的显示画面于不同角度的辉度状况。在公知的透镜式立体显示装置中，单一透镜是与两分别提供左右眼显示画面的子像素对应设置，而子像素之间不可避免地需要有黑色矩阵(blackmatrix)的设置，故当各透镜的焦距设计成落在子像素上时，会造成如图1所示的状况，也就是在某些角度范围会完全无法看到欲提供给任何一眼的显示画面而形成暗带的状况，造成观看者在观看时的角度受到限制而影响到观看质量。因此，目前常见的改善方式是将各透镜的焦距避免落在子像素上以形成散焦的效果，如图2所示。此方式虽可改善暗带的问题，但仍会使某些角度范围的辉度变异过大而产生观看质量的差异，且此设计若控制不当亦容易造成左右眼影像互相干扰的情况发生。

发明内容

本发明的主要目的之一在于提供一种立体显示装置，利用将子透镜与子像素对应设置且将子透镜的镜轴偏移设置，改善因黑色矩阵造成的立体显示角度的暗带问题，达到提升立体显示质量的效果。

为达上述目的，本发明的一较佳实施例提供一种立体显示装置，具有一第一子像素区与一第二子像素区沿一第一方向排列设置。立体显示装置包括一显示单元以及一透镜单元。显示单元具有一中心轴对应于第一子像素区与第二子像素区的一交界处。显示单元包括一第一子像素、一第二子像素以及一黑色矩阵。第一子像素是设置于第一子像素区，第二子像素是设置于第二子像素区，且黑色矩阵是至少部分设置于第一子像素与第二子像素之间。透镜单元是与显示单元对应设置。透镜单元包括一第一子透镜与一第二子透镜。第一子透镜是设置于第一子像素区，且第一子透镜具有一第一镜轴。第二子透镜是设置于第二子像素区，且第二子透镜具有一第二镜轴。第一镜轴与第二镜轴是沿第一方向上与中心轴偏移设置。

附图说明

图1绘示了一公知的透镜式立体显示装置的显示效果示意图。

图2绘示了另一公知的透镜式立体显示装置的显示效果示意图。

图3绘示了本发明的一较佳实施例的立体显示装置的示意图。

图4绘示了本发明的一较佳实施例的立体显示装置的显示效果示意图。

图5绘示了本发明的另一较佳实施例的立体显示装置的示意图。

【主要组件符号说明】

100   立体显示装置    110    显示单元

110C  中心轴          111    第一子像素

112   第二子像素      113    黑色矩阵

120   透镜单元        121    第一子透镜

121C  第一镜轴        122    第二子透镜

122C  第二镜轴        200    立体显示装置

220   透镜单元        221    第一子透镜

221C  第一镜轴        222    第二子透镜

222C  第二镜轴        D1     距离

D2    距离            D3     距离

D4    距离            DR1  第一子像素区

DR2   第二子像素区    F    焦距

LS    区域            L1   区域

L2    区域            P    显示单元宽度

R     曲率半径        RS   区域

R1    区域            R2   区域

W1    第一宽度        W2   第二宽度

W3    第三宽度        X    第一方向

Y     第二方向        Z    第三方向

具体实施方式

请参考图3与图4。如图3所示，本实施例提供一立体显示装置100，具有一第一子像素区DR1与一第二子像素区DR2沿一第一方向X排列设置。立体显示装置100包括一显示单元110以及一透镜单元120。显示单元110具有一中心轴110C沿一垂直于显示单元110的第二方向Y延伸，且中心轴110C是对应于第一子像素区DR1与第二子像素区DR2的一交界处。显示单元110包括一第一子像素111、一第二子像素112以及一黑色矩阵113。第一子像素111是设置于第一子像素区DR1，第二子像素112是设置于第二子像素区DR2，且黑色矩阵113至少部分设置于第一子像素111与第二子像素112之间。透镜单元120是与显示单元110对应设置。换句话说，第一子像素区DR1与第二子像素区DR2可包括一开口区(图未示)与一遮光区(图未示)，第一子像素111与第二子像素112是分别对应设置于第一子像素区DR1与第二子像素区DR2的开口区中，且黑色矩阵113是对应设置于遮光区中，但并不以此为限。

值得说明的是，图3仅绘示出一个透镜单元120与一个显示单元110对应设置，但本发明并不以此为限。在本发明的其它较佳实施例中可视需要设置复数个透镜单元120以及复数个显示单元110，并使各透镜单元120分别与一个显示单元110对应设置。此外，第一子像素111与第二子像素112可分别用以产生欲提供给观看者左右眼的不同的显示画面，并经由透镜单元120分别传送到观看者的左眼及右眼以产生立体显示效果，但并不以此为限。举例来说，第一子像素111与第二子像素112亦可分别用以产生相同的显示效果而使得立体显示装置100可产生一般的二维显示效果。本实施例的显示单元110可包括液晶显示单元、有机发光二极管显示单元、电湿润(electro-wetting)显示单元、电子墨水(e-ink)显示单元、电浆(plasma)显示单元、场发射显示(FED)单元或其它适合的显示单元。

在本实施例中，透镜单元120包括一第一子透镜121与一第二子透镜122。第一子透镜121是设置于第一子像素区DR1，且第一子透镜121具有一第一镜轴121C。第二子透镜122是设置于第二子像素区DR2，且第二子透镜122具有一第二镜轴122C。第一镜轴121C与第二镜轴122C是沿第一方向X上与显示单元110的中心轴110C偏移设置。由于本实施例的显示单元110是与具有不同镜轴的第一子透镜121与第二子透镜122对应设置，故可改善第一子像素111与第二子像素112所产生的显示画面被透镜单元120导向观看者左右眼的状况，减少于某些观看角度上发生暗带的问题。

更进一步说明，如图3所示，在本实施例中，显示单元110于第一方向X上具有一显示单元宽度P，第一子像素111于第一方向X上具有一第一宽度W1，第二子像素112于第一方向X上具有一第二宽度W2，第一子像素111与第二子像素112之间的黑色矩阵113具有一第三宽度W3。第三宽度W3大体上是等于第一宽度W1与第二宽度W2，且显示单元宽度P大体上是等于第三宽度W3的四倍。此外，第一镜轴121C较佳是沿第一方向X上自显示单元110的中心轴110C正向偏移一长度，第二镜轴122C较佳是沿第一方向X上自显示单元110的中心轴110C负向偏移一相同的长度，且上述的长度较佳大体上等于显示单元宽度P的八分之一。值得说明的是，若考虑制程误差，上述的长度较佳大体上等于显示单元宽度P的八分之一正负偏差3%，但并不以此为限。换句话说，第一镜轴121C是设置于第一子像素区DR1，且第二镜轴122C设置于第二子像素区DR2。第一镜轴121C沿第一方向X上与显示单元110的中心轴110C之间具有一距离D1，第二镜轴122C沿第一方向X上与中心轴110C之间具有一距离D2，距离D1与距离D2较佳是分别大体上等于显示单元宽度P的八分之一。此外，第一镜轴121C是沿第二方向Y上与位于第一子像素111及第二子像素112之间的黑色矩阵113与第一子像素111的一交界处对应设置，且第二镜轴122C是沿第二方向Y上与位于第一子像素111及第二子像素112之间的黑色矩阵113与第二子像素112的一交界处对应设置。值得说明的是，本实施例的第一子透镜121与第二子透镜122较佳是分别具有一焦距F，且第一子透镜121与第二子透镜122的镜焦较佳落在显示单元110上，但并不以此为限。藉由上述的于显示单元110以及透镜单元120中的各种设计搭配，可使本实施例的立体显示装置100呈现如图4所示的立体显示效果。

如图3与图4所示，在图4中，横坐标代表不同角度，纵坐标代表显示辉度，而其中区域L1与区域L2代表传送给观看者左眼的显示画面于不同角度的辉度状况，区域R1与区域R2代表传送给观看者右眼的显示画面于不同角度的辉度状况，其中区域L1是由第一子像素111搭配第一子透镜121所形成，区域L2是由第一子像素111搭配第二子透镜122所形成，区域R1是由第二子像素112搭配第一子透镜121所形成，区域R2是由第二子像素112搭配第二子透镜122所形成。如图3与图4所示，藉由将具有不同镜轴的第一子透镜121与第二子透镜122分别与第一子像素111与第二子像素112对应设置，并同时藉由第一子像素111、第二子像素112以及黑色矩阵113之间的宽度搭配，可有效避免于某些观看角度上发生暗带的问题，进而达到改善立体显示效果的目的。另请注意，本实施例的第一子透镜121与第二子透镜122较佳可包括一弧面透镜、一非弧面透镜或其它适合形状的透镜。第一镜轴121C与第二镜轴122C较佳是沿一同时垂直于第一方向X与第二方向Y的第三方向Z延伸，但并不以此为限。换句话说，第一子透镜121与第二子透镜122较佳可包括一弧面柱状透镜、一非弧面柱状透镜或其它适合形状的柱状透镜。当第一子透镜121与第二子透镜122分别为一弧面透镜且具有一折射率n以及焦距F时，可藉由下列关系式(I)计算出第一子透镜121与第二子透镜122的曲率半径R，但并不以此为限。

R={(n-1)/n}F    (I)

如图5所示，本实施例提供一立体显示装置200，具有第一子像素区DR1与第二子像素区DR2沿第一方向X排列设置。立体显示装置200包括显示单元110以及一透镜单元220。本实施例的显示单元110的细部特征以于上述实施例中详述，故在此并不再赘述。本实施例的透镜单元220是与显示单元110对应设置。透镜单元220包括一第一子透镜221与一第二子透镜222。第一子透镜221是设置于第一子像素区DR1，且第一子透镜221具有一第一镜轴221C。第二子透镜222是设置于第二子像素区DR2，且第二子透镜222具有一第二镜轴222C。第一镜轴221C与第二镜轴222C是沿第一方向X上与显示单元110的中心轴110C偏移设置。

更明确地说，在本实施例中，第一镜轴221C较佳沿第一方向X上自显示单元110的中心轴110C负向偏移一长度，第二镜轴222C较佳沿第一方向X上自显示单元110的中心轴110C正向偏移一相同的长度，且上述的长度较佳大体上等于显示单元宽度P的八分之一。此外，若考虑制程误差，上述的长度较佳大体上等于显示单元宽度P的八分之一正负偏差3%，但并不以此为限。换句话说，第一镜轴221C是设置于第二子像素区DR2，且第二镜轴222C设置于第一子像素区DR1。第一镜轴221C沿第一方向X上与显示单元110的中心轴110C之间具有一距离D 3，第二镜轴222C沿第一方向X上与中心轴110C之间具有一距离D4，距离D3与距离D4较佳是分别大体上等于显示单元宽度P的八分之一。此外，第一镜轴221C是沿第二方向Y上与位于第一子像素111及第二子像素112之间的黑色矩阵113与第二子像素112的一交界处对应设置，且第二镜轴222C是沿第二方向Y上与位于第一子像素111及第二子像素112之间的黑色矩阵113与第一子像素111的一交界处对应设置。除了镜轴的设置位置之外，本实施例的第一子透镜221与第二子透镜222的其它光学特征以及与显示单元110之间搭配形成立体显示效果的原理与上述实施例相似，故在此并不再赘述。

综上所述，本发明的立体显示装置是利用设置镜轴由显示单元中心分别朝不同方向偏移一定位置的两个子透镜与分别提供左右眼显示画面的两个子像素对应设置，并针对镜轴偏移程度与子像素以及黑色矩阵的宽度进行搭配，达到改善因黑色矩阵造成的立体显示角度的暗带问题，进而提升立体显示的观看质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种立体显示装置，其特征在于，具有一第一子像素区与一第二子像素区沿一第一方向排列设置，该立体显示装置包括：

一显示单元，具有一中心轴对应于该第一子像素区与该第二子像素区的一交界处，该显示单元包括：

一第一子像素，设置于该第一子像素区；

一第二子像素，设置于该第二子像素区；以及

一黑色矩阵，至少部分设置于该第一子像素与该第二子像素之间；

以及

一透镜单元，与该显示单元对应设置，该透镜单元包括：

一第一子透镜，设置于该第一子像素区，且该第一子透镜具有一第一镜轴；以及

一第二子透镜，设置于该第二子像素区，且该第二子透镜具有一第二镜轴，其中该第一镜轴与该第二镜轴是沿该第一方向上与该中心轴偏移设置。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，该显示单元于该第一方向上具有一显示单元宽度，该第一子像素于该第一方向上具有一第一宽度，该第二子像素于该第一方向上具有一第二宽度，该第一子像素与该第二子像素之间的该黑色矩阵具有一第三宽度，该第三宽度大体上是等于该第一宽度与该第二宽度，且该显示单元宽度大体上是等于该第三宽度的四倍。

3.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第一镜轴是沿该第一方向上自该中心轴正向偏移一长度，该第二镜轴是沿该第一方向上自该中心轴负向偏移该长度，且该长度大体上是等于该显示单元宽度的八分之一。

4.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第一镜轴是设置于该第一子像素区，该第二镜轴设置于该第二子像素区，该第一镜轴沿该第一方向上与该中心轴之间的距离大体上是等于该显示单元宽度的八分之一，且该第二镜轴沿该第一方向上与该中心轴之间的距离大体上是等于该显示单元宽度的八分之一。

5.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第一镜轴是沿一垂直于该显示单元的第二方向上与该第一子像素以及该黑色矩阵的一交界处对应设置，且该第二镜轴是沿该第二方向上与该第二子像素以及该黑色矩阵的一交界处对应设置。

6.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第二镜轴是沿该第一方向上自该中心轴正向偏移一长度，该第一镜轴是沿该第一方向上自该中心轴负向偏移该长度，且该长度大体上是等于该显示单元宽度的八分之一。

7.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第一镜轴是设置于该第二子像素区，该第二镜轴设置于该第一子像素区，该第一镜轴沿该第一方向上与该中心轴之间的距离大体上是等于该显示单元宽度的八分之一，且该第二镜轴沿该第一方向上与该中心轴之间的距离大体上是等于该显示单元宽度的八分之一。

8.如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，该第一镜轴是沿一垂直于该显示单元的第二方向上与该第二子像素以及该黑色矩阵的一交界处对应设置，且该第二镜轴是沿该第二方向上与该第一子像素以及该黑色矩阵的一交界处对应设置。

9.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，该第一子透镜与该第二子透镜包括一弧面透镜或一非弧面透镜。

10.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，该第一子透镜与该第二子透镜的镜焦是落在该显示单元上。

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