CN104950457A

CN104950457A - 裸视立体显示装置及裸视立体显示装置的像素的排列方法

Info

Publication number: CN104950457A
Application number: CN201410123535.8A
Authority: CN
Inventors: 赖忠正; 潘文杰
Original assignee: YTDIAMOND Co Ltd; Fujing Integrated Technology Inc
Current assignee: YTDIAMOND Co Ltd; Fujing Integrated Technology Inc
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-09-30
Also published as: TW201537227A; TWI526717B

Abstract

本发明提供一种裸视立体显示装置及裸视立体显示装置的像素的排列方法，该裸视立体显示装置包括一液晶模块显示器及一透镜层。液晶模块显示器具有一顶面及一底面。透镜层具有一基部及一曲面部，且曲面部为一顺序排列的复数曲面。其中，透镜层具有一栅距p、一半栅距b，各曲面具有一曲率半径R、一侧边延伸线S_e、一反射边界延伸线E_L、一法线N_L，反射边界延伸线E_L与法α线N_L间系具有一角度α，反射边界延伸线E_L与侧边延伸线S_e间系具有一角度ψ，使曲率半径符合下列关系式：R=b/sin(α+ψ)。

Description

裸视立体显示装置及裸视立体显示装置的像素的排列方法

技术领域

本发明是关于一种裸视立体显示装置及裸视立体显示装置的像素的排列方法。

背景技术

伴随着科技的进步，立体显示技术已广泛地应用于电影、家庭娱乐装置或是手持式个人电子装置中。因此，立体显示技术除需具备有立体视觉感受外，更进一步促使使用者重视图像舒适度及真实与自然的图像品质。

就实务技术而言，若要在脑中呈现立体视觉的感受，必须利用视觉的双眼视差（Binocular parallax）与移动视差（Motion parallax）来成像。

一般来说，人体的左、右眼间距平均约为65mm。因此，当图像进入至使用者眼里，因左、右眼各自从不同的观测角度来接收图像，故双眼所接收到的图像也有所差异，称之为双眼视差。而移动视差则为，当使用者眼睛移动时，由于观赏角度、位置产生改变，随之眼睛所接收到的内容也有所不同。

因此，若要使观赏者接收到立体图像，则必须让眼睛分别只接收到微小差异的个别图像。

当前的立体显示技术包含眼镜式（Stereoscopic）及裸眼式（Autostereoscopic）。其中，眼镜式的3D立体显示技术，观看者尚须配戴额外的光学装置，例如：偏光眼镜（Polarizing glasses）、快门眼镜（Shutter glasses）或红蓝眼镜（Anaglyph）等。相对于眼镜式的3D立体显示技术，裸眼式则无须配戴任何装置；裸眼式的原理是将处理过的图像信息自不同角度投射于空间中的相异位置，再让使用者透过左右眼接收到的不同图像信息产生视差效果。

当前最常用来辅助裸眼式立体成像的光学元件为柱状透镜（LenticularLenses）。一般而言，应用于立体显示的柱状透镜都会将其制成长条状的凸透镜并排列成指定尺寸的显示面积，再将显示像素分成奇数像素及偶数像素图像，当柱状透镜层设置于显示器像素前方时，利用柱状透镜的聚焦与光线折射等特性来改变光的前进路线，进而产生分光效果，使得左右眼所接收的图像信息产生视差效果，再经由脑中将两视觉图像合成为立体视觉。

然而，采用柱状透镜来实现3D立体显示的技术仍存在其缺点。举例而言，由于柱状透镜的制作要求高精度，加上柱状透镜与显示器像素贴合时由于光的干涉作用，贴合后容易产生干涉条纹（Moire），且干涉条纹无法通过技术完全消除，故仅能搭配精准的对位来降低。并且，若干涉条纹越明显，将无法提供观赏者舒适的立体视觉。

另一方面，柱状透镜特征参数的设计，也会影响干涉条纹的多寡及像素图像的输出；因此，若能通过调整柱状透镜的特征参数来降低干涉条纹的产生，即能提供观赏者舒适的立体图像视觉。

有鉴于此，如何通过调整柱状透镜的特征参数，来降低干涉条纹的产生，以提供舒适的立体视觉感受，此乃为业界亟待解决的问题。

发明内容

为达上述目的，本发明提供一种裸视立体显示装置及裸视立体显示装置的像素的排列方法，用于产生低干涉条纹及提高观赏舒适度。

本发明提供一种裸视立体显示装置，包括：一液晶模块（LCD module）显示器，具有一顶面及相对该顶面设置的一底面；以及

一透镜层（Lens layer），设置于该液晶模块显示器的上方，该透镜层具有一基部及设置于该基部上方的一曲面部，且该曲面部为一顺序排列的复数曲面；

其中，该透镜层具有一等效折射率（n）、一栅距（p）、一半栅距（b），该基部具有一厚度（t₀），该基部下方具有一底边的中心点（C），且该基部侧边具有一侧边延伸线（S_e），各该曲面具有一曲率半径（R）、该曲面与该基部侧边的交接处定义一交点（k）；该底边的中心点（C）与该交点（k）连线的延伸定义一反射边界延伸线（E_L）；垂直该曲率半径（R）的切线定义为一法线（N_L），且该法线（N_L）通过该交点（k）；该反射边界延伸线（E_L）与该法线（N_L）间具有一角度（α），该反射边界延伸线（E_L）与该基部所具有的该侧边延伸线（S_e）间具有一角度ψ，且该透镜层适可定义该曲率半径（R），使该曲率半径（R）满足下列关系式：R=b/sin(α+ψ)。通过将该透镜层所具有的曲率半径R（Curvature radius）、栅距P（Pitch）、半栅距b（Half-pitch）、角度α、角度ψ等特征参数进行相关限定，使当满足关系式：R=b/sin(α+ψ)时，该裸视立体显示装置可产生具低干涉条纹及观赏舒适度佳的裸视立体显示装置。

本发明提供一种裸视立体显示装置的像素的排列方法，包括：

(a)提供一透镜层，该透镜层具有一基部及设置于该基部上方的一曲面部，且该曲面部为一顺序排列的复数曲面；

(b)提供一液晶模块显示器，该液晶模块显示器具有一水平宽度、一垂直宽度及复数全像素，且该复数全像素各具有复数次像素；以及

(c)将该透镜层设置于该液晶模块显示器上，使该复数次像素排列于该透镜层下方，从而可产生低干涉条纹及提高观赏舒适度。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文系以较佳之实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的裸视立体显示装置的立体图；

图2为本发明的裸视立体显示装置的局部示意图；

图3为本发明的裸视立体显示装置所具有的柱状透镜的示意图；

图4为本发明的裸视立体显示装置的像素的排列方法的流程图；

图5为本发明的裸视立体显示装置的像素排列的第一实施例示意图；

图6为本发明的裸视立体显示装置的像素排列的第二实施例示意图。

附图标记说明：

1：裸视立体显示装置；

10：液晶模块显示器；

11：顶面；

12：底面；

13：全像素；

14：次像素；

20：粘着层；

30：透镜层；

31：基部；

311：侧边；

312：底边；

32：曲面部；

321：曲面；

C_L：中心轴；

C_R：曲率中心；

C：底边的中心点；

S_e：侧边延伸线；

n：等效折射率；

p：栅距；

b：半栅距；

t₀：厚度；

R：曲率半径；

k：交点；

E_L：反射边界延伸线；

N_L：法线；

α：角度；

ψ：角度；

R_max值：曲率半径；

R_min值：曲率半径。

具体实施方式

图1为本发明的裸视立体显示装置的立体图，请参阅图1。

如图1所示，裸视立体显示装置1包含一液晶模块显示器10、一粘着层20及一透镜层30。

液晶模块显示器10作为图像输出的来源，而裸视立体显示装置1的尺寸可为目前常见的7吋、9.7吋，也可依其他的使用需求来设计。此外，本发明的裸视立体显示装置1可为例如：家用影音电器、游戏娱乐显示设备、笔记型电脑、或个人手持式显示装置、手机、平板等装置。

图2为本发明的裸视立体显示装置的局部示意图，请再参阅第2图。

如图2所示，液晶模块显示器10具有一顶面11及相对顶面11设置的一底面12。此外，透镜层30可直接设置于液晶模块显示器10的顶面11上，或是通过一粘着层20而贴附于液晶模块显示器10的顶面11上。透镜层30具有一基部31及设置于基部31上方的一曲面部32，且曲面部32由依序排列的复数曲面321所形成。

其中，液晶模块显示器10为由红、绿、蓝三原色(RGB)光条并列组合而成的像素。液晶模块显示器10具有复数全像素13（Full-Pixel），且复数全像素13各具有复数次像素14（Sub-pixel），复数次像素14分别为R像素光条、G像素光条及B像素光条。

举例而言，在第2图所示的实施例中，液晶模块显示器10包含复数个全像素13，而各该全像素13由三个次像素14所组合而成。

图3为本发明的裸视立体显示装置所具有的柱状透镜的示意图。如图3所示。

透镜层30具有一基部31及一曲面部32。透镜层30具有一等效折射率n、一栅距p、一半栅距b。基部31具有一厚度t₀，基部31下方具有一底边的中心点C、一侧边延伸线S_e。曲面部32具有复数曲面321，曲面321具有一曲率半径R。

此外，曲面321与基部31的侧边311的交接处定义一交点k。底边的中心点C与交点k连线的延伸定义一反射边界延伸线E_L。垂直曲率半径R的切线定义为一法线N_L，且法线N_L通过交点k。反射边界延伸线E_L与法线N_L间具有一角度α，反射边界延伸线E_L与基部所具有的侧边延伸线S_e间具有一角度ψ，且透镜层30适可定义曲率半径R，使曲率半径R满足下列关系式：R=b/sin(α+ψ)。

换言之，当曲率半径R满足该关系式时，即可使本发明的裸视立体显示装置1为观赏者提供舒适的立体视觉。

以下将针对透镜层30的结构作进一步说明。

请再次参阅图2，透镜层30由复数个柱状透镜排列而成，并且以一体成型的加工方式制成，因此复数个柱状透镜排列后将在透镜层30表面形成复数曲面321。

从透镜层30的横切面观看，透镜层30包含基部31及曲面部32，且基部31所涵盖的部分定义有厚度t₀，且曲面部32上的每一个曲面321其形状与大小皆为一致。

由于液晶模块显示器10的顶面11上，也可具有粘着层20来协助贴附透镜层30，故粘着层20须具备良好的透光性，且胶结强度良好，具耐高温、抗紫外线等特征。粘着层的材料可为：光学胶(OCA)、感压胶(PSA)、硅胶等。

另一方面，如果不使用粘着层20，本实施例的裸视立体显示装置1则具有可拆装式(外挂式)的功能。即，透镜层30可直接设置成独立的组件后，再挂设于液晶显示屏幕上，藉此产生3D视觉效果。而若将之移除，则可恢复一般2D视觉效果使用。

如图2及图3所示，在本发明的一较佳实施例中，各次像素14具有一宽度a，且栅距p小于2倍宽度a。栅距p与半栅距b的关系为：p=2b。曲率半径R具有一中心轴C_L，中心轴C_L与基部31的底边312定义底边的中心点C。曲率半径R介于一R_max值及一R_min值之间，其中R_min为半栅距b的值，R_max大于曲率半径R，并且满足下列关系式：R_min<曲率半径R<R_max。

图4为本发明的裸视立体显示装置的像素的排列方法的流程图，如图4所示，本发明还提供一种裸视立体显示装置1的像素的排列方法，其包括下列步骤：

如步骤S501所示，提供透镜层30，使透镜层30具有基部31及设置于基部31上方的曲面部32，且曲面部32为顺序排列的复数曲面321。接着，如步骤S502所示，提供液晶模块显示器10，使液晶模块显示器10具有水平宽度、垂直宽度及复数全像素13，且复数全像素13各具有复数次像素14。最后，如步骤S503所示，将透镜层30设置于液晶模块显示器10上，使复数次像素排列设置于透镜层30下方。

在完成前述步骤之后，可利用下述两种方式进行次像素14的排列，其分别为：如步骤S504所示，将复数次像素14沿一垂直宽度的方向排列，且相邻的复数次像素14在垂直宽度方向上彼此具有相异像素；或者，如步骤S505所示，将复数次像素14沿一水平宽度的方向排列，且相邻的复数次像素14在水平方向上彼此具有相异像素。

此外，在步骤S503中，也可通过粘着层20，将透镜层30贴附于液晶模块显示器10上，使复数次像素排列于透镜层30下方。

需说明的是，前述使复数像素排列于透镜层30下方的方式，可进一步具有以下实施形式。

图5为本发明的裸视立体显示装置的像素排列的第一实施例示意图，首先，可如图5所示，当透镜层30设置于液晶模块显示器10上时，使复数曲面321的其中之一仅用以覆盖二个次像素14。因此，在图5所示的实施例中，曲面321所具有的栅距p系略小于二个次像素14的总宽度。

图6为本发明的裸视立体显示装置的像素排列的第二实施例示意图，又或者，如第6图所示，当透镜层30设置于液晶模块显示器10上时，使复数曲面321的其中之一用以覆盖二个全像素13（即，共覆盖六个次像素14）。因此，在图6所示的实施例中，曲面321所具有的栅距p系略小于二个全像素13的总宽度（即，六个次像素14的总宽度）。

综上所述，通过透镜层30与全像素13或次像素14间的特殊设置关系，同时通过本发明的裸视立体显示装置1对透镜层30的特征参数的限定，当满足R=b/sin(α+ψ)的关系式时，将可产生具低干涉条纹，并提供观赏舒适度佳的裸视立体显示装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种裸视立体显示装置，其特征在于，包括：

一液晶模块（LCD module）显示器，具有一顶面及相对该顶面设置的一底面；以及

一透镜层，设置于该液晶模块显示器的上方，该透镜层具有一基部及设置于该基部上方的一曲面部，且该曲面部为一顺序排列的复数曲面；

其中，该透镜层具有一等效折射率（n）、一栅距（p）、一半栅距（b），该基部具有一厚度（t₀），该基部下方具有一底边的中心点（C），且该基部侧边具有一侧边延伸线（S_e），各该曲面具有一曲率半径（R）、该曲面与该基部侧边的交接处定义一交点（k）；该底边的中心点（C）与该交点（k）连线的延伸定义一反射边界延伸线（E_L）；垂直该曲率半径（R）的切线定义为一法线（N_L），且该法线（N_L）通过该交点（k）；该反射边界延伸线（E_L）与该法线（N_L）间具有一角度（α），该反射边界延伸线（E_L）与该基部所具有的该侧边延伸线（S_e）间具有一角度ψ，且该透镜层适可定义该曲率半径（R），使该曲率半径（R）满足下列关系式：R=b/sin(α+ψ)。

2.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，该液晶模块还包括一粘着层（Adhesive layer），该粘着层设置于该液晶模块显示器与该透镜层之间。

3.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，该液晶模块具有复数全像素，且该复数全像素各具有复数次像素。

4.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，各该次像素系具有一宽度，且该栅距（p）小于2倍该宽度。

5.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，该栅距（p）与该半栅距（b）的关系为：p=2b。

6.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，该曲率半径（R）具有一中心轴（C_L），该中心轴（C_L）与该基部的一底边定义该底边的中心点（C）。

7.根据权利要求1所述的裸视立体显示装置，其特征在于，该曲率半径R介于一R_max值及一R_min值之间，其中该R_min为该半栅距b的值，R_max大于该曲率半径R，并且满足下列关系式：R_min<曲率半径（R）<R_max。

8.一种裸视立体显示装置的像素的排列方法，其特征在于，包括：

(c)将该透镜层设置于该液晶模块显示器上，使该复数次像素排列于该透镜层下方。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

(d1)将该复数次像素沿该垂直宽度的方向排列，且相邻的该复数次像素在垂直宽度方向上彼此具有相异像素。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

(d2)将该复数次像素沿该水平宽度的方向排列，且相邻的该复数次像素在水平方向上彼此具有相异像素。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，(c)步骤包括；

(c1)将该透镜层贴附于该液晶模块显示器上，使该复数次像素排列于该透镜层下方。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当该透镜层设置于该液晶模块显示器上时，该复数曲面的其中之一适可覆盖一组或以上的全像素。