TWI399570B - 立體顯示器以及立體顯示系統 - Google Patents

Description

立體顯示器以及立體顯示系統

本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種立體(three-dimension,3D)顯示器以及具有此立體顯示器之立體顯示系統。

近年來，隨著顯示技術的不斷進步，觀賞者對於顯示器之顯示品質(如影像解析度、色彩飽和度等)的要求也越來越高。然而，除了高影像解析度以及高色彩飽和度之外，對於觀賞者而言，顯示器是否能夠顯示立體影像亦成為購買上的考量因素之一。

一般來說，立體成像技術可以分成全像式(holographic type)、多平面式以及成對立體影像式(parallax images)三種。由於全像式以及多平面式立體成像技術具有大量資料處理的困難以及顯示效果不佳的缺點。因此，近年來立體成像技術大多以成對立體影像式為主。成對立體影像式顯示器又以空間多工式(spatial-multiplexed)立體顯示技術為主要的應用技術。空間多工式立體顯示技術是利用微透鏡陣列(lenticular screen)或視差阻障元件(parallax barrier)使顯示畫面形成左右眼可視區域，以達到立體效果。如圖1所示，立體顯示器100會在特定距離處產生右眼可視區域R1,R2以及左眼可視區域L1,L2。一般而言，右眼可視區域R1,R2以及左眼可視區域L1,L2的寬度各自為65 mm 左右。

當觀賞者的左眼10a以及右眼10b分別在左眼可視區域L1以及右眼可視區域R2時，如圖2A所示，觀賞者便可以觀賞到立體影像。然而，由於右眼可視區域R1,R2以及左眼可視區域L1,L2的寬度分別僅為65 mm左右。因此，當觀賞者稍微往左邊移動時，如圖2B所示，觀賞者的左眼10a以及右眼10b便會分別落在右眼可視區域R1以及左眼可視區域L1，也就是觀賞者的左眼10a以及右眼10b直接進入到左右眼反轉區。因此觀賞者容易會有暈眩與不舒服的感覺。類似地，如果觀賞者往右邊移動，如圖2C所示，觀賞者的左眼10a以及右眼10b將分別在右眼可視區域R2以及左眼可視區域L2，也就是觀賞者的左眼10a以及右眼10b直接進入到左右眼反轉區，其同樣也會造成觀賞者產生暈眩與不舒服的感覺。

本發明提供一種立體顯示器以及具有此立體顯示器之立體顯示系統，其可以減少觀賞者因左右移動而產生暈眩與不舒服的感覺。

本發明提出一種立體顯示器，其包括一顯示器以及一微透鏡。顯示器具有多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i。微透鏡設置在顯示器的一側，微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l。上述顯示器所產生的一影像於通過所述微透鏡之 後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，且右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，其中透鏡單元的透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm。

本發明提出一種立體顯示系統，其包括一立體顯示器以及與此立體顯示器電性連接的一驅動電路。上述之立體顯示器包括一顯示器以及一微透鏡。顯示器具有多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i。微透鏡設置在顯示器的一側，微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l。上述顯示器所產生的一影像於通過所述微透鏡之後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，且該右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，其中透鏡單元的透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm。

本發明提出一種立體液晶顯示系統，其包括一液晶顯示器以及其與液晶顯示器電性連接的一驅動電路。液晶顯示器具有多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i；以及一微透鏡，設置在液晶顯示器的一側，微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l。特別是，液晶顯示器所產生的一影像於通過微透 鏡之後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，透鏡單元的透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm。

基於上述，由於本發明之立體顯示器之右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離w_z提高到70~500 mm。因此當使用者往左或往右移動時，左眼以及右眼會同時進入右眼可視區域或是左眼可視區域，此時觀賞者是觀看2D的影像，也就是左眼以及右眼是看到同一個影像。如此一來，便可以大大地降低左右眼訊號反轉所產生的暈眩與不舒服感。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖3是根據本發明一實施例之立體顯示系統的示意圖。請參照圖3，立體顯示系統包括立體顯示器200以及與立體顯示器200電性連接的驅動電路210。

立體顯示器200至少包括顯示器202以及微透鏡206。

上述之顯示器202可為一平面顯示器，例如一液晶顯示器、一有機電致發光顯示面板、一電漿顯示面板、一電泳顯示器或是其他合適之顯示器，由於上述各種顯示器為 熟習該項技藝者所熟知，因此不再贅述。顯示器202與驅動電路210電性連接，且驅動電路210是用以驅動以及控制顯示器202顯示出影像。

另外，顯示器202具有多個畫素單元202a，且每一畫素單元202a具有一畫素間距i。畫素單元202a包括紅色(R)畫素單元、綠色(G)畫素單元以及藍色(B)畫素單元。在本實施例中，上述畫素單元202a可進一步分成右眼畫素單元以及左眼畫素單元，且右眼畫素單元以及左眼畫素單元交替排列於顯示器202中，其排列方式例如是R_RR_LG_RG_LB_RB_L或是R_RG_LB_RR_LG_RB_L等等。由顯示器202之右眼畫素單元所顯示出的影像訊號是用以使觀賞者之右眼觀賞，而由顯示器202之左眼畫素單元所顯示出的影像訊號是用以使觀賞者之左眼觀賞。

微透鏡206設置在顯示器202的一側，且微透鏡206與顯示器202之間的距離為f。微透鏡206具有多個透鏡單元206a，且每一透鏡單元206a具有一透鏡間距l。在本實施例中，微透鏡206之每一透鏡單元206a為一柱面透鏡(Lenticular lens)，因此微透鏡206是由多個平行排列的柱面透鏡206a所構成。更詳細而言，請參照圖5，圖5為微透鏡206與顯示器202堆疊在一起之後的上視圖，微透鏡206之每一柱面透鏡206a覆蓋多個畫素單元202a。在本實施例中，每一柱面透鏡206a是覆蓋兩排的畫素單元202a，但本發明不限於此。在其他的實施例中，每一柱面透鏡206a可對應一排或兩排以上的畫素單元202a設置。

請再繼續參照圖3，在本實施例中，於顯示器202與微透鏡206之間更可包括一光學膜片組204。而光學膜片組204與微透鏡206之間的間隙以及光學膜片組204與顯示器202之間的間隙皆可填入黏著劑，藉以將光學膜片組204與微透鏡206黏著在一起，並且將光學膜片組204與顯示器202黏著在一起。然而，本發明不限制需使用光學膜組片204，且也不限制需使用黏著劑來將光學膜片組與顯示器以及微透鏡固定在一起。

特別是，上述顯示器202所產生的影像於通過微透鏡206之後會在特定距離處產生一右眼可視區域R以及一左眼可視區域L。右眼可視區域R之中心點以及左眼可視區域L之中心點與顯示器202之間的距離分別為z。另外，右眼可視區域R之中心點與左眼可視區域L之中心點之間的距離為w_z。在本實施例中，w_z可為70~500 mm，較佳的是80~300 mm，更佳的是100~200 mm。

一般來說，透鏡單元206a的透鏡間距l與左右眼可視區域R,L之中心點之間的距離w_z的關係如以下數學式：

l：透鏡單元的透鏡間距(pitch)

n：可視區域的數目

i：畫素單元的畫素間距

z：可視區域之中心點與顯示器之間的距離

f：顯示器與微透鏡之間的距離

w_z：右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離

一般來說，畫素單元的畫素間距i約為0.1~200微米(μm)，且一般約為1~50μm。可視區域之中心點與顯示器之間的距離z可為10cm~5m。更詳細而言，若上述顯示器202為用於行動電話之顯示器，那麼可視區域之中心點與顯示器之間的距離z約為30cm~50cm。若上述顯示器202為用於電子相框之顯示器，那麼可視區域之中心點與顯示器之間的距離z約為70cm左右。若上述顯示器202為用於監視器之顯示器，那麼可視區域之中心點與顯示器之間的距離z約為100cm。若上述顯示器202為用於電視之顯示器，那麼可視區域之中心點與顯示器之間的距離z約為2~3m。另外，顯示器與微透鏡之間的距離f可根據需要而作調整。

承上所述，由式(2)可知，

接著，將上述代入式(1)之後可以得到：

本實施例之立體顯示器主要是用來產生兩個可視區域(右眼可視區域以及左眼可視區域)，因而上述之可視區域的數目n=2。因此，本實施例之透鏡間距l滿足下列關 係式：

更詳細來說，當微透鏡206之透鏡單元206a的透鏡間距l與顯示器202之畫素單元202a的畫素間距i以及右眼可視區域R之中心點與左眼可視區域L之中心點之間的距離w_z滿足上述關係式時，此立體顯示器可產生一個右眼可視區域R以及一個左眼可視區域L，且右眼可視區域R之中心點與左眼可視區域L之中心點之間的距離為w_z為70~500 mm，畫素單元的畫素間距i為0.1~200μm。

值得一提的是，根據其他實施例，上述右眼可視區域之最大寬度為w_R，左眼可視區域之最大寬度為w_L，且w_R≧w_z，w_L≧w_z。換言之，當w_R=w_z且w_L=w_z時，右眼可視區域R與左眼可視區域L彼此不重疊。當w_R>w_z且w_L>w_z時，右眼可視區域R與左眼可視區域L即有部分重疊。

承上所述，當觀賞者使用如圖3所示之立體顯示器觀賞影像時，倘若觀賞者之左眼10a以及右眼10b分別位在左眼可視區域L以及右眼可視區域R來觀看影像時，如圖6A所示，觀賞者便可看到立體或三維(3-dimension)影像。

當觀賞者往右邊移動時，如圖6B所示，由於本實施例之立體顯示器的右眼可視區域R之中心點與左眼可視區域L之中心點之間的距離w_z有70~500 mm，因此觀賞者之左眼10a以及右眼10b會同時位於右眼可視區域R來觀看影像，因而觀賞者此時是看到平面或二維(2-dimension)影像。

類似地，若觀賞者往左邊移動時，如圖6C所示，由於本實施例之立體顯示器的右眼可視區域R之中心點與左眼可視區域L之中心點之間的距離w_z有70~500 mm，因此觀賞者之左眼10a以及右眼10b會同時位於左眼可視區域L來觀看影像，因而觀賞者此時也是看到二維(2-dimension)的影像。

由圖6A至圖6C可知，本實施例之立體顯示器可產生二維-三維-二維(2D-3D-2D)的立體顯示效果。因此當觀賞者在觀看本實施例之立體顯示器時若往左或往右移動，觀賞者的左眼以及右眼不會進入到左右眼反轉區，而是會進入2D的影像區，也就是左眼以及右眼是看到同一個影像。如此一來，便可以大大地降低左右眼訊號反轉所產生的暈眩與不舒服感。

上述圖3之實施例中之顯示器202可為液晶顯示器、有機電致發光顯示器、電漿顯示器、電泳顯示器或是其他合適之顯示器，由於上述各種顯示器為熟習該項技藝者所熟知，因此不再贅述。若上述顯示器202為液晶顯示器或是其他種非自發光型顯示器，則顯示器202中一般包含有背光光源。以下將以一實施例來說明使用液晶顯示器之立體顯示系統。

圖4為根據本發明一實施例之立體顯示系統的示意圖。請參照圖4，圖4之結構與圖3相似，不同之處在於，立體顯示器300之顯示器202為液晶顯示器，其包括液晶顯示面板290以及背光模組280。液晶顯示面板290包括 第一基板250、第二基板260以及位於第一基板250與第二基板260之間的液晶層270。類似地，顯示器202具有多個畫素單元202a。在液晶顯示器中，每一畫素單元202a包括設置在第一基板250上的一資料線、一掃描線、與資料線及掃描線電性連接的一主動元件以及與主動元件電性連接的一畫素電極。第二基板260可為空白基板或是設置有電極層之基板。另外彩色濾光層可設置於第一基板250或是第二基板260上。

背光模組280位於第一基板250的背面，用以提供光線給液晶顯示面板290。背光模組280可為直下式背光模組或是者側邊入光式背光模組。另外，液晶顯示面板290與驅動電路210電性連接，驅動電路210用以控制液晶顯示面板290顯示影像。背光模組280與驅動電路210電性連接，驅動電路210用以控制背光模組280的開與關。本實施例之驅動電路210是以示意圖的方式表現，實際上，液晶顯示面板290與背光模組280是分別由對應的驅動元件所控制。

類似地，當觀賞者使用如圖4所示之立體顯示系統觀賞影像時，倘若觀賞者之左眼以及右眼分別位在左眼可視區域L以及右眼可視區域R來觀看影像時，便可看到立體或三維影像。若觀賞者往左邊移動或是往右邊移動時，觀賞者的左眼以及右眼便會同時進入左眼可視區域L或右眼可視區域R，而看到平面或是二維影像，因而可產生二維-三維-二維(2D-3D-2D)的立體顯示效果。

基於上述，由於本發明之立體顯示器之右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離w_z提高到70~500 mm。因此當使用者往左或往右移動時，左眼以及右眼會同時進入右眼可視區域或是左眼可視區域，此時觀賞者會觀看2D的影像，也就是左眼以及右眼是看到同一個影像。如此一來，便可以大大地降低左右眼訊號反轉所產生的暈眩與不舒服感。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300‧‧‧立體顯示器

R、R1、R2、L、L1、L2‧‧‧可視區域

10a、10b‧‧‧眼睛

202‧‧‧顯示器

202a‧‧‧畫素單元

204‧‧‧光學膜片組

206‧‧‧微透鏡

206a‧‧‧透鏡單元

210‧‧‧驅動電路

250、260‧‧‧基板

270‧‧‧液晶層

280‧‧‧背光模組

290‧‧‧液晶顯示面板

l‧‧‧透鏡單元的透鏡間距

i‧‧‧畫素單元的畫素間距

z‧‧‧可視區域之中心點與顯示器之間的距離

f‧‧‧顯示器與微透鏡之間的距離

w_z‧‧‧右眼可視區域之中心點與左眼可視區域之中心點之間的距離

圖1是習知立體顯示器產生多個右眼可視區域以及多個左眼可視區域的示意圖。

圖2A至圖2C為觀賞者觀看習知立體顯示器時容易因左右移動即進入左右眼反轉區的示意圖。

圖3為根據本發明一實施例之立體顯示系統的示意圖。

圖4為根據本發明另一實施例之立體顯示系統的示意圖。

圖5為本發明一實施例之顯示器與微透鏡堆疊在一起之示意圖。

圖6A至圖6C為觀賞者觀看本發明之立體顯示器時若 左右移動會觀看到二維或平面影像的示意圖。

200‧‧‧立體顯示器

R、L‧‧‧可視區域

202‧‧‧顯示器

202a‧‧‧畫素單元

204‧‧‧光學膜片組

206‧‧‧微透鏡

206a‧‧‧透鏡單元

210‧‧‧驅動電路

Claims (20)

1. 一種立體顯示器，包括：一顯示器，該顯示器具有多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i；以及一微透鏡，設置在該顯示器的一側，該微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l，其中，該顯示器所產生的一影像於通過該微透鏡之後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，該右眼可視區域之中心點與該左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，該透鏡單元的該透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該右眼可視區域之最大寬度為w_R，該左眼可視區域之最大寬度為w_L，且w_R≧w_z，w_L≧w_z。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中w_z為80~300 mm。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中w_z為100~200 mm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該顯示器與一觀賞者之間的距離為z，且z為10cm~5m。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中每一透鏡單元對應至少一排畫素單元設置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，更包括一光學膜片組，位於該顯示器與該微透鏡之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該顯示器為一液晶顯示器、一有機電致發光顯示面板、一電泳顯示器或是一電漿顯示面板。
9. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示器，其中該液晶顯示器包括一液晶顯示面板以及一背光模組。
10. 一種立體顯示系統，包括：一立體顯示器，包括：一顯示器，該顯示器具有多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i；以及一微透鏡，設置在該顯示器的一側，該微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l，其中，該顯示器所產生的一影像於通過該微透鏡之後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，該右眼可視區域之中心點與該左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，該透鏡單元的該透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm，一驅動電路，其與該立體顯示器電性連接，用以驅動該顯示器。
11. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中該右眼可視區域之最大寬度為w_R，該左眼可視區域之最大寬度為w_L，且w_R≧w_z，w_L≧w_z。
12. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中w_z為80~300 mm。
13. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中w_z為100~200 mm。
14. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中該顯示器與一觀賞者之間的距離為z，且z為10cm~5m。
15. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中每一透鏡單元對應至少一排畫素單元設置。
16. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，更包括一光學膜片組，位於該顯示器與該微透鏡之間。
17. 如申請專利範圍第10項所述之立體顯示系統，其中該顯示器為一液晶顯示器、一有機電致發光顯示面板、一電泳顯示器或是一電漿顯示面板。
18. 如申請專利範圍第17項所述之立體顯示系統，其中該液晶顯示器包括一液晶顯示面板以及一背光模組。
19. 一種立體液晶顯示系統，包括：一液晶顯示器，該液晶顯示器具有：多個畫素單元，且每一畫素單元具有一畫素間距(pitch)i；以及一微透鏡，設置在該液晶顯示器的一側，該微透鏡具有多個透鏡單元，且每一透鏡單元具有一透鏡間距(pitch)l，其中，該液晶顯示器所產生的一影像於通過該微透鏡之後會產生一右眼可視區域以及一左眼可視區域，該 右眼可視區域之中心點與該左眼可視區域之中心點之間的距離為w_z，該透鏡單元的該透鏡間距l滿足下列關係式： 且w_z為70~500 mm，i為0.1~200μm，一驅動電路，其與該液晶顯示器電性連接，用以驅動該液晶顯示器。
20. 如申請專利範圍第19項所述之立體液晶顯示系統，其中該液晶顯示器包括一液晶顯示面板以及一背光模組。