CN103543554A - 三维显示器及三维显示对位方法 - Google Patents

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CN103543554A CN201310282500.4A CN201310282500A CN103543554A CN 103543554 A CN103543554 A CN 103543554A CN 201310282500 A CN201310282500 A CN 201310282500A CN 103543554 A CN103543554 A CN 103543554A
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Abstract

一种三维显示器及三维显示对位方法。该三维显示器，包括一显示面板和一透镜片(lens sheet)设置于显示面板上。显示面板包括一显示介质设置于两基板间，和至少一对位记号形成于两基板其中之一，每一对位记号包括一指示标记和一参考标记。透镜片具有多个透镜元件沿着一透镜方向排列，其中显示面板上的对位记号通过透镜片是可辨识地，并于透镜片上呈现对应的一对位记号映像，每一对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像。其中，指示标记映像与参考标记映像之间的相关性，可决定透镜片和显示面板之间的对位是否准确。

Description

三维显示器及三维显示对位方法
技术领域
本发明涉及一种三维(3D)显示器及三维显示对位方法，且特别涉及一种透镜式(lenticular-type)三维显示器及三维显示对位方法。
背景技术
立体显示器(Autostereoscopic displays)，又称为裸眼三维显示器(Nakedeye3D display)，无须配带任何特殊的头戴式或挂耳式的滤光/快门(filter/shutter)眼镜，即可使观看者产生立体视觉。裸眼三维显示器已经发展多年，利用人的双眼通过左眼视图与右眼视图的差异而在人脑中合成出一立体图像，以人脑处理来产生立体视觉，因此通过提供一立体视差于二维显示器即可使观看者感觉到一三维/立体图像。裸眼三维显示器，因应三维模式显示而开发了各式的技术产品，其使用多种的光学元件和显示技术以与显示面板(如液晶显示面板)结合以提供立体视觉，例如视差屏障式(Parallax Barrier)裸眼三维显示技术和光学透镜式(Lenticular Optics)裸眼三维显示技术。一般在视差屏障式三维显示器中，视差屏障具有多个垂直透光狭缝分别与液晶显示面板各行像素精准对位，可以是具有特殊细长条状图案(如透光狭缝与不透光屏障垂直相间的光栅条纹)的板材，也可以是一片具有垂直细长条纹的电子光学面板(如一显示模块)。在透镜式三维显示器中，一透镜片则具有多个光学透镜如半圆柱状透镜以分别与液晶显示面板各行像素精准对位。
图1为一种显示面板前方具有一透镜片的透镜式三维显示器的俯视图。图2为沿着图1中剖面线AA’的透镜式三维显示器的示意图。请同时参照图1和图2。如图1所示，透镜式三维显示器1包括一背光系统11、一显示面板13于背光系统11上、一透镜片(lens sheet)15以一粘着剂(如胶体)17贴附于显示面板13上。显示面板13包括一上基板132、一下基板134和两偏光片136a、136b分别位于上基板132和下基板134的两外侧。显示面板13的其中一例为液晶显示面板(LCD)。透镜片15的多个透镜元件为半圆柱透镜(hemicylindrical lenses)153，其排列方向与显示面板13垂直。一般而言，透镜片15和显示面板13之间需要在x位置上(即x方向(透镜方向)上的位置)准确地对位，而非y位置上的准确对位，以呈现高质量的三维立体图像。
图3为图2的透镜式三维显示器的部分放大示意图，以绘示置于显示面板前方的透镜片的立体显示原理。半圆柱透镜153将自像素而来的扩散光线导向至只能被位于三维显示器1前方有限角度的观看者所看到，如此可允许不同像素的扩散光线导向至左眼视域或右眼视域。如图3所绘示双视域的透镜元件立体显示原理，透镜片15需准确对位以使显示面板上的像素图像能正确地将图像投射至左眼视域和右眼视域。左眼像素(如像素137L)呈现予左眼的图像，而右眼像素(如像素137R)呈现予右眼的图像。半圆柱透镜153可区隔左右眼像素图像的光路，使人眼感知到立体图像。透镜间距(lens pitch)l公式如下：
l = 2 i ( z - f z ) ,
其中，i是像素间距(pixel pitch)，e是眼距和视窗宽度，f是焦距长度(focallength)，和z是像素到视窗的距离。
图4A为一种传统透镜式三维显示器的俯视图。图4B为图4A中位于显示面板前方的透镜片三维的部分放大示意图。如第4A、图4B所示，设置于显示面板前方的透镜片15具有多个半圆柱透镜153，且一对位记号13A形成于显示面板13’上并位于透镜片15之外。设置透镜片15于显示面板上时，检查和调整使对位记号13A和半圆柱透镜153的谷部(valley)对齐。
发明内容
本发明涉及一种透镜式三维显示器及三维显示对位方法，而实施例的对位记号和对位方法用以使三维显示器的透镜片和显示面板精准对位。
根据本发明一实施例，提出一种三维显示器，至少包括一显示面板、一背光模块设置于显示面板下和一透镜片设置于显示面板上。显示面板包括一显示介质设置于两基板间，和至少一对位记号形成于两基板其中之一，每一对位记号包括一指示标记和一参考标记。透镜片具有多个透镜元件(如半圆柱透镜)沿着一透镜方向排列，其中显示面板上的对位记号通过透镜片是可辨识地，并于透镜片上呈现对应的一对位记号映像，每一对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像。其中，指示标记映像与参考标记映像之间的相关性，可决定透镜片和显示面板之间的对位是否准确。
根据本发明一实施例，提出一种对位方法，应用于一种透镜式三维显示器中，该方法包括：
提供具有至少一对位记号(如两个对位记号)的一显示面板和设置一透镜片于显示面板上，每一对位记号包括一指示标记和一参考标记，透镜片具有多个透镜元件沿着一透镜方向排列；
利用一图像提取工具提取呈现于透镜片上的一对位记号映像，该对位记号映像由对位记号通过透镜片呈现，其中每一对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像；
分析对位记号映像，根据指示标记映像与参考标记映像之间位置或尺寸大小的相关性，而决定透镜片和显示面板之间的对位是否准确，其中对位移动分析软件可耦接至图像提取工具；
利用一对位移动分析软件计算并得到每一对位记号的一位置偏移结果；和
根据对位记号的位置偏移结果来调整透镜片和显示面板之间的相对位置。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为一种显示面板前方具有一透镜片的透镜式三维显示器的俯视图。
图2为沿着图1中剖面线AA’的透镜式三维显示器的示意图。
图3为图2的透镜式三维显示器的部分放大示意图，以绘示置于显示面板前方的透镜片的立体显示原理。
图4A为一种传统透镜式三维显示器的俯视图。
图4B为图4A中位于显示面板前方的透镜片三维的部分放大示意图。
图5为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图，其中透镜片和显示面板准确对位。
图6A为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(36I’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向右偏移的情况。
图6B为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(36I’’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向左偏移的情况。
图7A为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号，和在一透镜片向右偏移的情况下对位记号呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图。
图7B为图7A中对位记号和其所呈现图像的相关因子的简示图。
图8为本公开一实施例的其中一种可应用的三维对位元件的示意图。
图9为本公开实施例的一种显示面板和透镜片的三维对位方法的流程图。
图10绘示第一实施例中用来说明图9的相关步骤的对应图示。
图11为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图，其中透镜片和显示面板准确对位。
图12A为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(66I’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向右偏移的情况。
图12B为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(66I’’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向左偏移的情况。
图13为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号，和在一透镜片向右偏移的情况下对位记号呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图。
图14绘示第二实施例中用来说明图9的相关步骤的对应图示。
图15为本公开第三实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。
图16为本公开第四实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。
图17为本公开第五实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。
图18为本公开第六实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。
【符号说明】
1：透镜式三维显示器
11、51：背光系统
13、13’、33、43、68：显示面板
132：上基板
134：下基板
136a、136b：偏光片
137L、137R：像素
13A、33M、63M、37M、67M、68M：对位记号
33M-I、63M-I、37M-I、67M-I、68M-I：指示标记
63M-R、67M-R、68M-R：参考标记
33M-R1、37M-R1：第一组参考线
33M-R2、37M-R2：第二组参考线
15、35、45、65：透镜片
153、353、653：半圆柱透镜
36I、36I’、36I’’、66I、66I’、66I’’：对位记号映像
36I-I、36I-I’、36I-I’’、66I-I、66I-I’、66I-I’’：指示标记映像
66I-R、66I-R’、66I-R’’：参考标记映像
36I-R1：第一组参考线映像
36I-R2：第二组参考线映像
17：粘着剂
47：UV胶
5：三维对位元件
50b：三维元件平台
50a：x-y面板平台
55：对位移动分析软件
56：图像提取工具
581：主要控制单元
583：平台控制单元
1001、1002、1003、1401、1402、1403：图案
l：透镜间距
i：像素间距
e：眼距和视窗宽度
f：焦距长度
z：像素到视窗的距离
CM：指示标记的中心
Lc、Lc’、Lc’’：指示标记映像的中心线
Lf：半圆柱透镜的聚焦线
Pf：透镜焦点
LM：指示标记和参考标记的中心线
lM1、lM1’、lM1’’：参考标记的聚焦长度
lM2、lM2’、lM2’’：指示标记的聚焦长度
lI2、lI2’、lI2’’：指示标记映像的投射宽度
lI1、lI1’、lI1’’：参考标记映像的投射宽度
X、Y：对位记号的维度因子
ΔY：沿着y方向的映像偏移值
ΔX：透镜片沿着x方向的x位置偏移值
Y1：参考标记映像的投射宽度(平均亮度的宽度值)
Y2：指示标记映像的投射宽度(平均亮度的宽度值)
901～909：步骤
具体实施方式
本公开实施例提出一三维显示器及三维显示对位方法，特别涉及一种透镜式(lenticular-type)三维显示器及三维显示对位方法，以例示对位记号的图案设计及对位方法，以使透镜片得以与三维显示器的显示面板精准对位。
以下实施例提出多种对位记号的图案设计及其对应的对位方法。然而，本公开并不限制于此，而是在不脱离本公开精神的情况下，可视应用条件所需而变化和修饰实施例。再者，实施例的透镜式三维显示器，基本上是包括了一背光模块设置于一显示面板下方，和一透镜片(lens sheet)贴附于显示面板上，且透镜片具有多个透镜元件如半圆柱透镜沿着一透镜方向(lens direction)排列。请同时参照第1、2图，在此不再赘述。而本公开也可应用于其他态样的透镜式三维显示器。而显示面板其中一例为液晶显示面板，包括一显示介质(液晶分子)设置于两基板之间。
实施例的透镜式三维显示器的显示面板包括至少一对位记号(alignmentmark)，形成于显示面板的两基板其中之一。实施例中，其中显示面板上的对位记号通过透镜片是可辨识地，并于透镜片上呈现对应的一对位记号映像(alignment mark image)。每一对位记号包括一指示标记(indicator)和一参考标记(reference mark)。每一对位记号映像包括一指示标记映像(indicator image)和一参考标记映像(reference mark image)。实施例中，指示标记映像与参考标记映像之间的相关性(correlation)，可决定透镜片和显示面板之间的对位是否准确；例如，根据指示标记映像与参考标记映像之间的位置或其尺寸大小的相关性，而决定透镜片和显示面板是否对电平确。
第一实施例
图5为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图，其中透镜片和显示面板准确对位。
在第一实施例中，显示面板33上的每一对位记号33M包括一指示标记(indicator)33M-I和一参考标记(reference mark)。参考标记可以是两组参考线(reference lines)，指示标记33M-I位于两组参考线之间，其中每组参考线可以包括一或多条参考线。如图5所示，第一实施例的参考标记包括第一组参考线33M-R1和第二组参考线33M-R2，分别位于指示标记33M-I的上下侧，其中每组参考线包括两条参考线平行于透镜方向(即x方向)。第一实施例的指示标记33M-I则相对于透镜方向的一倾斜线，即指示标记33M-I的方向倾斜于透镜排列。再者，第一实施例中，显示面板33上的指示标记33M-I的一中心CM实质上对应于第一组参考线33M-R1和第二组参考线33M-R2之间一半的位置。
再者，第一实施例的每一对位记号33M对应于透镜片35的一个半圆柱透镜353设置。将透镜片35放在对位记号33M上之后，在显示面板33上的对位记号33M通过透镜片35是可辨识地，并于透镜片35上呈现对应的一对位记号映像(alignment mark image)36I(36I’/36I’’)。可利用一图像提取工具(image capture tool)如CCD以提取对位记号映像36I，进行后续的图像分析。每一对位记号映像36I包括一指示标记映像(indicator image)36I-I，和一参考标记映像(reference mark image)如第一组参考线映像36I-R1和第二组参考线映像36I-R2。第一实施例中，由于平行于x方向的参考线不会扭曲变形(deformation)，因此呈现于透镜片35上的第一组参考线映像36I-R1和第二组参考线映像36I-R2的形状和尺寸相同于形成于显示面板33上的第一组参考线33M-R1和第二组参考线33M-R2。而倾斜的指示标记33M-I则通过半圆柱透镜353扭曲变形，而对应地呈现出一直线图案平行于x方向的指示标记映像36I-I，如图5所示。
指示标记映像36I-I的中心线Lc可指出透镜片35的位移状态。再者，利用一对位移动分析软件(alignment shift analysis software)，根据指示标记映像36I-I和参考线映像(如第一组参考线映像36I-R1和第二组参考线映像36I-R2)之间的位置相关性，可计算出透镜片35的位移值。
如图5所示，如果透镜片35和显示面板33准确对位，即半圆柱透镜353的聚焦线(focusing line)Lf对准于指示标记33M-I的一中心CM，指示标记映像36I-I的中心线Lc实质上位于第一组参考线映像36I-R1和第二组参考线映像36I-R2的一中间位置(即一半距离)。
图6A为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(36I’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向右偏移的情况。如果在准确对位前，透镜片35是偏移至显示面板33的右侧，即半圆柱透镜353的聚焦线Lf偏移至指示标记33M-I的右侧，在指示标记33M-I上方的透镜焦点Pf则朝一向上方向(upward-direction)偏移，则所呈现出来的指示标记映像36I-I’的中心线Lc’会向上移动而靠近第一组参考线映像36I-R1。
图6B为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(36I’’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向左偏移的情况。如果在准确对位前，透镜片35是偏移至显示面板33的左侧，即半圆柱透镜353的聚焦线Lf偏移至指示标记33M-I的左侧，在指示标记33M-I上方的透镜焦点Pf则朝一向下方向(downward-direction)偏移，则所呈现出来的指示标记映像36I-I’’的中心线Lc’’会向下移动而靠近第二组参考线映像36I-R2。
根据图6A和图6B，当透镜片35在x方向上相对于对位记号33M偏移，指示标记映像(36I-I’/36I-I’’)的中心线(Lc’/Lc’’)会沿着y方向移动。
第一实施例的透镜位置偏移的计算
图7A为本公开第一实施例的显示面板上的对位记号，和在一透镜片向右偏移的情况下对位记号呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图。计算的相关因子亦标示于图7A。显示面板33上的对位记号33M和对应的对位记号映像36I’之间的图案组成及相关性与图6A类似，在此不再赘述。图7B为图7A中对位记号和其所呈现图像的相关因子的简示图。如图7A和图7B所示，这些相关因子包括：
对位记号33M的维度因子(dimensional factor)X：指示标记33M-I的一水平宽度(horizontal width)；
对位记号33M的维度因子Y：指示标记33M-I的一垂直宽度(verticalwidth)；
ΔY：一沿着y方向的映像偏移值(image shift value)，通过指示标记映像36I-I’的中心线LC’和一理想中心线LC(即，如图5所示，当透镜片与显示面板准确对位时所呈现的指示标记映像36I-I的中心线)之间的偏移而定；和
ΔX：透镜片35沿着x方向的一x位置偏移值(x-position shift value)。
对位记号33M的维度因子X和Y为已知数值，可在提取对位记号映像之前先输入至一对位移动分析软件。ΔY可以从平均对位记号映像36I’的亮度，和通过比较一指示标记映像平均亮度(indicator image averaged brightness)和一参考标记映像平均亮度(reference mark image averaged brightness)而获得。ΔX可自下列公式(1)算出：
ΔX = X Y · ΔY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 ) .
可应用的三维对位元件和透镜片与显示面板的对位方法
图8为本公开一实施例的其中一种可应用的三维对位元件的示意图。如图8所示，在一种可应用的三维对位元件5，载负于一三维元件平台(componentstage)50b的一透镜片45迭置于载负于x-y面板平台(display x-y stage)50a的一显示面板43上；其中面板平台50a具有一背光系统51。一UV胶47分散于透镜片45和显示面板43之间。三维对位元件5可还包括一图像提取工具(image capture tool)56位于三维元件平台50b的上方，和一对位移动分析软件55耦接至图像提取工具56。图像提取工具56，例如CCD或照相机，可提取呈现于透镜片上的一对位记号映像，以进行后续的图像分析；其中对位记号映像(包括指示标记映像和参考标记映像)是由显示面板43上的对位记号通过透镜片45所产生的图像。耦接至图像提取工具56的对位移动分析软件55以一包括逻辑运算的程序处理器进行对位记号映像的分析，并决定透镜片45和显示面板43之间的对位是否准确。图像提取工具56和透镜片45间的距离可从一最适三维观赏距离(optimum3D viewing distance)而导出。实施例中，可利用对位移动分析软件55计算和获得每一对位记号的一位置偏移结果(如ΔX)。再者，也可利用对位移动分析软件55，根据数个对位记号的数个位置偏移结果，计算出显示面板43和透镜片45之间的一旋转角度(于x-y平面)。之后，根据对位记号的位置偏移结果，通过移动三维元件平台50b或x-y面板平台50a，可以调整透镜片45和显示面板43之间的相对位置。
选择性地，三维对位元件5可还包括一主要控制单元(main controlunit)581(如包括逻辑运算的程序处理器/计算机)，和一平台控制单元(stagecontrol unit)583耦接至对位移动分析软件55、和耦接至x-y面板平台50a与三维元件平台50b至少其中之一。根据对位记号的位置偏移结果和旋转角度，平台控制单元583可调整透镜片45和显示面板43之间的相对位置(如果对位记号的位置偏移结果和旋转角度超出预设的对位误差容忍值)。
图9为本公开实施例的一种显示面板和透镜片的三维对位方法的流程图。请同时参照图10，其绘示第一实施例中用来说明图9的相关步骤的对应图示。
步骤901中，执行一初始程序，例如将具有特殊对位记号的图案的显示面板(如LCD)和透镜片分别装载于如图8所示的x-y面板平台50a与三维元件平台50b上，并进行一预对位(pre-alignment)。在第一实施例中，显示面板43上具有至少两个对位记号，且每一个对位记号包括一指示标记和一参考标记，如图10的图案1001所示。
步骤902中，将每一对位记号的维度因子，如图案1001的X和Y(为已知数值)，先输入至一对位移动分析软件55。
步骤903中，执行一图像提取程序(例如以一图像提取工具56)，提取呈现于透镜片45上的一可辨识的对位记号映像，其中对位记号映像是从显示面板43上的对位记号通过透镜片45的透镜元件而产生(透镜片45具有多个透镜元件沿着一透镜方向排列)。在第一实施例中，每一个对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像，如图10的图案1002所示。第一实施例的对位记号及对应的对位记号映像的细节，如前所述，在此不再赘述。
步骤904中，利用对位移动分析软件55分析对位记号映像，以决定透镜片45和显示面板43之间的对位是否准确。第一实施例中，分析对位记号映像的步骤包括平均对位记号映像于透镜方向(即x方向)上的亮度，包括每一对位记号映像于透镜方向上的一指示标记映像平均亮度(indicator imageaveraged brightness)和一参考标记映像平均亮度(reference mark imageaveraged brightness)，如图10的图案1003所示。根据指示标记映像与参考标记映像之间的位置相关性，而决定透镜片45和显示面板43之间的对位是否准确。
步骤905中，利用对位移动分析软件计算每一对位记号的位置偏移结果。且通过比较指示标记映像平均亮度和参考标记映像平均亮度，而获得沿着y方向的一映像偏移值，ΔY。在第一实施例中，根据公式(1)可计算出沿着x方向的一x位置偏移值，ΔX。
如步骤906，根据对位记号的位置偏移结果，对位方法可选择性地包括显示面板43和透镜片45之间旋转角度的计算(可利用对位移动分析软件进行计算)。
如步骤907，判断显示面板43和透镜片45之间对位是否准确，例如，检查和比对计算结果(如ΔX和旋转角度)与预设的对位误差容忍值。预设的对位误差容忍值是在之前就已经输入对位移动分析软件55中。如果计算结果超出预设的对位误差容忍值，则如步骤908，根据对位记号的位置偏移结果来调整透镜片和显示面板之间的一相对位置(和旋转角度)。如果对位移动分析软件55判断计算结果仍落在预设的对位误差容忍值内，则如步骤909，执行结束程序。注意上述步骤内容仅为说明之用，并非用以限制本发明，其细节可视实际应用的需求而作适当修饰。
第二实施例
图11为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图，其中透镜片和显示面板准确对位。
在第二实施例中，显示面板63上的每一对位记号63M包括一指示标记(indicator)63M-I和一参考标记(reference mark)63M-R。参考标记和指示标记可以是一镜像图案，并位于对应透镜元件的其中之一或二个。如图10所示，指示标记63M-I和参考标记63M-R为镜像对称的两个三角形，且分别对应透镜片65的二个半圆柱透镜653(透镜元件)。再者，指示标记63M-I和参考标记63M-R的三角形的顶点对应于这些半圆柱透镜653的谷部(valleys)，而指示标记63M-I和参考标记63M-R的三角形的高度(宽度)实质上相等于透镜间距(lens pitch)。
将透镜片65放在对位记号63M上之后，在显示面板63上的对位记号63M通过透镜片65是可辨识地，并于透镜片65上呈现对应的一对位记号映像(alignment mark image)66I(66I’/66I’’)。可利用一图像提取工具如CCD以提取对位记号映像66I，进行后续的图像分析。每一对位记号映像66I包括一指示标记映像66I-I和一参考标记映像66I-R。第二实施例中，分别对应于指示标记63M-I和参考标记63M-R的指示标记映像66I-I和参考标记映像66I-R，通过半圆柱透镜653的扭曲变形，而对应地呈现出两长方形，如图11所示。
第二实施例中，指示标记映像和参考标记映像的形状可指出透镜片65的位移状态。
如图11所示，如果透镜片65和显示面板63准确对位，即半圆柱透镜653的聚焦线Lf对准于指示标记63M-I和参考标记63M-R的中心线LM，指示标记映像66I-I和参考标记映像66I-R具有实质上相同的大小(形状)。图11绘示出参考标记63M-R的聚焦长度lM1和指示标记63M-I的聚焦长度lM2相同，投射后指示标记映像66I-I的投射宽度lI2和参考标记映像66I-R的投射宽度lI1也会相同，因而造成相同的大小和形状的指示标记映像66I-I和参考标记映像66I-R。
图12A为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(66I’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向右偏移的情况。如果在预对位时，透镜片65是偏移至显示面板63的右侧，即半圆柱透镜653的聚焦线Lf偏移至指示标记63M-I和参考标记63M-R的右侧，63M-R的聚焦长度lM1’比指示标记63M-I的聚焦长度lM2’要短，而造成右侧具有较大的标记映像。如图12A所示，投射后指示标记映像66I-I’的投射宽度lI2’大于参考标记映像66I-R’的投射宽度lI1’，因而造成右侧的指示标记映像66I-I’大于参考标记映像66I-R’。
图12B为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号和其呈现于透镜片上的对位记号映像(66I’’)的示意图，其中透镜片是在一透镜片向左偏移的情况。如果在预对位时，透镜片65是偏移至显示面板63的左侧，即半圆柱透镜653的聚焦线Lf偏移至指示标记63M-I和参考标记63M-R的左侧，63M-R的聚焦长度lM1’’比指示标记63M-I的聚焦长度lM2’’要长，而造成左侧具有较大的标记映像。如图12B所示，投射后参考标记映像66I-R’的投射宽度lI1’’大于指示标记映像66I-I’的投射宽度lI2’’，因而造成左侧的参考标记映像66I-R’’大于指示标记映像66I-I’’。
根据图12A和图12B及其叙述，指示标记映像(66I-I’或66I-I’’)和参考标记映像(66I-R’或66I-R’’)之间的宽度差异(如lI1’vs.lI2’，或lI1’’vs.lI2’’)，指出透镜片65的x方向偏移。
第二实施例的透镜位置偏移的计算
图13为本公开第二实施例的显示面板上的对位记号，和在一透镜片向右偏移的情况下对位记号呈现于透镜片上的对位记号映像的示意图。计算的相关因子亦标示于图13。显示面板63上的对位记号63M和对应的对位记号映像66I’之间的图案组成及相关性与图12A类似，在此不再赘述。图13亦简示图12A中对位记号和其所呈现图像的相关因子。如图13所示，这些相关因子包括：
对位记号63M的维度因子X：指示标记63M-I和参考标记63M-R其中一个的一高度(平行于x方向)，其中指示标记63M-I和参考标记63M-R为镜像对称的两个三角形；
对位记号63M的维度因子Y：指示标记63M-I和参考标记63M-R其中一个的一底部长度(平行于y方向)；
Y1：参考标记映像66I-R’的投射宽度(如图12A的lI1’)；
Y2：指示标记映像66I-I’的投射宽度(如图12A的lI2’)；
ΔX：透镜片65沿着x方向的一x位置偏移值(x-position shift value)(即，自线LV所指的谷部到对位记号63M的对称线LS的距离)。
对位记号63M的维度因子X和Y为已知数值，可在提取对位记号映像之前先输入至一对位移动分析软件。Y1和Y2可分别从检视参考标记映像66I-R’和指示标记映像66I-I’的亮度值而得。ΔX可自下列公式(2)算出：
ΔX = X 2 Y · ( Y 2 - Y 1 ) . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 ) .
第二实施例中的显示面板和透镜片的三维对位方法类似图9。第一和第二实施例的对位方法的不同之处主要是在于亮度比较和计算公式。图14绘示第二实施例中用来说明图9的相关步骤的对应图示。请同时参照图9和图14，以说明第二实施例的对位方法的步骤。在第二实施例中，显示面板63上具有至少两个对位记号，且每一个对位记号包括一指示标记和一参考标记，两者为镜像对称的两个三角形，如图14的图案1401所示。将每一对位记号的维度因子，如图案1401的X和Y(为已知数值)先输入至一对位移动分析软件55(步骤902)，其中X是其中一个三角形的高度并平行于x方向，Y是其中一个三角形的底部长度并平行于y方向。第二实施例中，利用对位移动分析软件55分析对位记号映像的步骤(步骤904)，包括平均对位记号映像于透镜方向(即x方向)上的亮度，包括每一对位记号映像于透镜方向上的一指示标记映像平均亮度(indicator image averaged brightness)和一参考标记映像平均亮度(reference mark image averaged brightness)，如图14的图案1402所示。再者，亦获得参考标记映像平均亮度的一宽度值Y1和指示标记映像平均亮度的一宽度值Y2，如图14的图案1403所示。在第二实施例中，根据上述和公式(2)，可计算出沿着x方向的一x位置偏移值，ΔX(步骤905)。
值得注意的是，第二实施例中如蝴蝶形状的对位记号63M包括了两个镜像对称的三角形，虽然如文中叙述，将一个三角形称为“指示标记”，另一个三角形称为“参考标记”，但此两名词可以互换，也就是说，也可以将元件63M-R视为指示标记而元件63M-I视为参考标记。不论两个三角形的名称如何，两个标记(63M-R and63M-I)通过透镜片所产生两个映像在形状上的差异，即可指出透镜片和显示面板之间是否发生偏移情况。
第三实施例
图15为本公开第三实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。第三实施例的对位记号37M与第一实施例的对位记号33M的组成和对位原理类似。第三实施例和第一实施例的对位记号37M和33M，其组成上的区别主要在于，每一对位记号37M对应于透镜片35上的三个半圆柱透镜353(透镜元件)设置，而每一对位记号33M对应于透镜片35上的一个半圆柱透镜353设置。
在第三实施例中，显示面板37上的对位记号37M包括倾斜于透镜方向(即x方向)的一指示标记(indicator)37M-I，和平行于透镜方向的第一组参考线37M-R1和第二组参考线37M-R2。第一组参考线37M-R1和第二组参考线37M-R2分别位于指示标记37M-I的左右两侧。虽然图中以每组参考线具有一条线，但本公开并不以此为限制，每组参考线可以包括两条或更多条参考线。
在将透镜片35迭放在对位记号37M上之后，在显示面板37上的对位记号37M通过透镜片35是可辨识地，并于透镜片35上呈现对应的一对位记号映像(alignment mark image)。利用一对位移动分析软件，根据指示标记映像和参考线映像之间的位置相关性，可计算出透镜片35的位移值。
如果在准确对位前，透镜片35是偏移至显示面板37的右侧(即半圆柱透镜353的聚焦线Lf偏移至指示标记37M-I的右侧，在指示标记37M-I上方的透镜焦点Pf则朝一向上方向偏移)，因而使所呈现出来的指示标记映像会向上移动。如果在准确对位前，透镜片35是偏移至显示面板37的左侧，即半圆柱透镜353的聚焦线Lf偏移至指示标记37M-I的左侧，在指示标记37M-I上方的透镜焦点Pf则朝一向下方向(downward-direction)偏移，因而使所呈现出来的指示标记映像会向下移动。
第四实施例
图16为本公开第四实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。第四实施例的对位记号33M与第一实施例的对位记号33M的组成和对位原理类似。第四实施例和第一实施例的对位记号其组成上的区别主要在于，第四实施例中使用了多个对位记号33M。例如，有四个对位记号33M分别位于对应透镜片35上的四个半圆柱透镜353(透镜元件)，以更迅速的辨识对位记号的所在以及更准确的对位。实际应用时，由于透镜片35的透镜间距大多非常小(近来的透镜片，透镜间距例如约0.188mm)。如果多个对位记号密集地聚集在显示面板上，将可更容易地辨识对位记号的所处位置。
第五实施例
图17为本公开第五实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。第五实施例的对位记号67M与第二实施例的对位记号63M的组成和对位原理类似。第五实施例和第二实施例的对位记号67M和63M，其组成上的区别主要在于，每一对位记号63M对应于透镜片35上的两个半圆柱透镜353(透镜元件)设置，而第五实施例的每一对位记号67M对应于透镜片35上的一个半圆柱透镜353设置。
在第五实施例中，显示面板67上的每一对位记号67M包括一指示标记(indicator)67M-I和一参考标记(reference mark)67M-R，两者为两个左右相反形状的三角形，并位于对应半圆柱透镜653(透镜元件)的其中一个。如图17所示，指示标记67M-I位于参考标记67M-R的上方。再者，指示标记67M-I和参考标记67M-R的三角形的顶点位于对应这些半圆柱透镜653的谷部(valleys)，而指示标记67M-I和参考标记67M-R的三角形的高度(宽度)实质上相等于透镜间距(lens pitch)。
在将透镜片65迭放在对位记号67M上之后，在显示面板67上的对位记号67M通过透镜片65是可辨识地，并于透镜片65上呈现对应的一对位记号映像。利用一对位移动分析软件，根据指示标记映像和参考线映像之间的位置相关性，可计算出透镜片65的位移值。
如果透镜片65和显示面板67准确对位，即半圆柱透镜653的聚焦线Lf对准于指示标记67M-I和参考标记67M-R的中心线LM(i.e.参考标记67M-R的聚焦长度lM1和指示标记67M-I的聚焦长度lM2相同)，则指示标记映像和参考标记映像具有实质上相同的大小(形状)。如果在预对位时，透镜片65是偏移至显示面板67的右侧(即半圆柱透镜653的聚焦线Lf偏移至指示标记67M-I和参考标记67M-R的右侧，参考标记67M-R的聚焦长度lM1比指示标记63M-I的聚焦长度lM2要长)，而造成上方的指示标记映像比下方的参考标记映像的尺寸要小。类似原理的地，如果在预对位时，透镜片65是偏移至显示面板67的左侧，则造成上方的指示标记映像比下方的参考标记映像的尺寸要大。
第六实施例
图18为本公开第六实施例的一透镜片和一显示面板上的对位记号的示意图。第六实施例的对位记号68M与第二实施例的对位记号63M的组成和对位原理类似，在此不再赘述。第六实施例和第二实施例的对位记号其组成上的区别主要在于，第六实施例的对位记号68M包括两个参考标记68M-R和两个指示标记(indicator)68M-I。类似地，如果多个对位记号68M密集地聚集在显示面板68上，将可更容易地辨识对位记号68M的所处位置。
综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (25)

1.一种三维显示器，至少包括：
一显示面板，包括一显示介质设置于两基板间，和至少一对位记号形成于该两基板其中之一，每该对位记号包括一指示标记和一参考标记；
一透镜片，设置于该显示面板上，且该透镜片具有多个透镜元件沿着一透镜方向排列，其中该显示面板上的该对位记号通过该透镜片是可辨识地，并于该透镜片上呈现对应的一对位记号映像，每该对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像；
其中，该指示标记映像与该参考标记映像之间的相关性，可决定该透镜片和该显示面板之间的对位是否准确。
2.如权利要求1所述的三维显示器，其中该透镜片和该显示面板之间的对位是否准确，视该指示标记映像与该参考标记映像的位置或大小而定。
3.如权利要求1所述的三维显示器，其中该参考标记包括至少一条参考线平行于该透镜方向，该指示标记则包括相对于该透镜方向的至少一倾斜线。
4.如权利要求3所述的三维显示器，其中该参考标记包括两组参考线，该指示标记位于两该组参考线之间。
5.如权利要求4所述的三维显示器，其中每该对位记号对应于这些透镜元件其中之一设置。
6.如权利要求4所述的三维显示器，其中每该对位记号中的该指示标记和该参考标记对应于相邻的三个这些透镜元件设置。
7.如权利要求4所述的三维显示器，其中当该透镜片和该显示面板之间的对电平确时，该指示标记映像实质上位于这些参考标记映像的一中间位置。
8.如权利要求3所述的三维显示器，其中当该透镜片和该显示面板之间的对电平确时，这些透镜元件其中之一的一聚焦线对齐于该指示标记的一中心线。
9.如权利要求1所述的三维显示器，其中该指示标记和该参考标记是镜像图案，且该指示标记和该参考标记对应这些透镜元件其中之一或二设置。
10.如权利要求9所述的三维显示器，其中该指示标记和该参考标记为镜像对称的两三角形。
11.如权利要求10所述的三维显示器，其中这些三角形的顶点对应于这些透镜元件的谷部(valleys)。
12.如权利要求9所述的三维显示器，其中当该透镜片和该显示面板之间的对电平确时，该指示标记映像和该参考标记映像呈现实质上相等的大小。
13.一种对位方法，应用于一透镜式三维显示器，该方法包括：
提供具有至少一对位记号的一显示面板，每该对位记号包括一指示标记和一参考标记；
设置一透镜片于该显示面板上，该透镜片具有多个透镜元件沿着一透镜方向排列；
提取呈现于该透镜片上的一对位记号映像，该对位记号映像由该对位记号通过该透镜片所呈现，其中每该对位记号映像包括一指示标记映像和一参考标记映像；
分析该对位记号映像，根据该指示标记映像与该参考标记映像之间的位置或尺寸大小的相关性，而决定该透镜片和该显示面板之间的对位是否准确；
利用一对位移动分析软件计算并得到每该对位记号的一位置偏移结果；和
根据该对位记号的该位置偏移结果来调整该透镜片和该显示面板之间的相对位置。
14.如权利要求13所述的对位方法，还包括：根据该对位记号的该位置偏移结果计算出该显示面板和该透镜片之间的一旋转角度。
15.如权利要求13所述的对位方法，其中分析该对位记号映像的步骤包括平均该对位记号映像于该透镜方向上的亮度。
16.如权利要求15所述的对位方法，还包括：在提取该对位记号映像之前，先输入各该对位记号的维度因子，其中计算该位置偏移结果的步骤中包括：将对应于具平均亮度的该对位记号映像的位置和每该对位记号的维度因子的初始位置进行比较。
17.如权利要求13所述的对位方法，其中每该对位记号的该参考标记包括至少一条参考线平行于该透镜方向，该指示标记则包括相对于该透镜方向的至少一倾斜线。
18.如权利要求17所述的对位方法，其中该参考标记包括两组参考线，该指示标记位于两该组参考线之间。
19.如权利要求17所述的对位方法，其中每该对位记号中的该指示标记和该参考标记对应于这些透镜元件其中之一设置，或对应于相邻的三个这些透镜元件设置。
20.如权利要求17所述的对位方法，还包括：
在提取该对位记号映像之前，输入各该对位记号的维度因子X和维度因子Y，其中X是该指示标记的一水平宽度，Y是该指示标记的一垂直宽度，该指示标记倾斜于这些参考线，且该指示标记的一中心虚拟地位于这些参考线间的一半距离上；
平均这些对位记号映像于该透镜方向上的亮度，包括该透镜方向上的一指示标记映像平均亮度和一参考标记映像平均亮度，其中该透镜方向为x方向；
通过比较该指示标记映像平均亮度和该参考标记映像平均亮度，而获得沿着y方向的一映像偏移值，ΔY；和
根据下述公式计算出沿着x方向的一x位置偏移值，ΔX：
ΔX = X Y · ΔY .
21.如权利要求13所述的对位方法，其中该指示标记和该参考标记是镜像图案，并对应这些透镜元件其中之一或二设置。
22.如权利要求21所述的对位方法，其中当该透镜片和该显示面板之间的对电平确时，该指示标记映像和该参考标记映像呈现实质上相等的大小。
23.如权利要求13所述的对位方法，其中该指示标记和该参考标记为镜像对称的两三角形。
24.如权利要求23所述的对位方法，还包括：
在提取该对位记号映像之前，输入各该对位记号的维度因子X和维度因子Y，其中X是这些三角形其中之一的一高度并平行于x方向，Y是这些三角形其中之一的一底部长度并平行于y方向；
平均这些对位记号映像于该透镜方向上的亮度，包括该透镜方向上的一指示标记映像平均亮度和一参考标记映像平均亮度，其中该透镜方向为x方向；
获得该指示标记映像平均亮度的该一Y1宽度值，和该参考标记映像平均亮度的一Y2宽度值；和
根据下述公式计算出沿着x方向的一x位置偏移值，ΔX：
ΔX = X 2 Y · ( Y 2 - Y 1 ) .
25.如权利要求13所述的对位方法，还包括提供一三维对位元件至少包括：
一面板平台和一三维元件平台，分别用以载负该显示面板和该透镜片，其中一图像提取工具位于该三维元件平台的上方以提取呈现于该透镜片上的该对位记号映像；
一控制单元，耦接至该面板平台、该三维元件平台、该对位移动分析软件和该图像提取工具，以根据该对位记号的该位置偏移结果而调整该透镜片和该显示面板之间的相对位置。
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