TWI434066B - 立體影像顯示器 - Google Patents

Description

立體影像顯示器

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種立體影像顯示器(stereoscopic image display)。

在最近幾年中，顯示技術的持續發展造成了對於顯示器顯示品質需求的增加，諸如影像解析度(image resolution)、色飽和度(color saturation)等。然而，在購買顯示器的過程中，除了考慮顯示器影像品質之外，顯示器是否能夠顯示3D影像亦是考量之一。

在一般情況下，存在多種類型的裸眼(naked eye)立體(3D)影像的技術，諸如全像型技術(holographic type technologr)、多面技術(multi-plane technology)以及視差影像技術(parallax-image technology)。視差影像技術使用多空間的三維顯示技術(spatial-multiplexed three-dimensional display technology)作為主要應用技術。在多空間的三維顯示技術中，為了建立立體影像效果，常利用柱狀透鏡或者視差障壁來形成觀察者右眼和左眼的視域(viewing zone)。此外，視差障壁具有易於製造以及成本低廉的優點。

具體地說，根據人類的視覺特性，當具有相同內容但具有不同視差的兩個影像分別被觀察者的左右眼捕獲(capture)時，人腦中即可以產生立體(3D)影像。

在現行的立體(3D)影像顯示技術中，多空間技術被主要用於控制觀察者的各個眼睛中所捕獲的影像。例如，美國專利第6064424號已經揭露了藉由柱狀透鏡來使用的多空間技術，以及美國專利第7317494號已經揭露了藉由視差障壁(parallax barrier)來使用的另一多空間技術。然而，諸如雲彩紋(moire)之類的影像不規則的問題依然存在於先前技術的立體影像顯示器中，其中雲彩紋現象被繪示於圖1中。

本發明提供一種立體影像顯示器，其包括影像顯示單元以及光柵(optical grating)。影像顯示單元包括黑色矩陣(black matrix)以及多個被此黑色矩陣環繞的畫素(pixel)，其中畫素以陣列的方式排列。光柵的位置對應於影像顯示單元，其中光柵包括多個沿著第一方向重複排列的構造族群(constitutional groups)。每一構造族群包括具有相同寬度的多個縫隙(slit)，以及第一方向是這些畫素的排列方向的其中之一。

本發明提供了一種立體影像顯示器，其包括影像顯示單元以及光柵。影像顯示單元包括黑色矩陣以及多個被此黑色矩陣環繞的畫素，其中畫素以陣列的方式排列，每一畫素沿著第一方向具有寬度P。光柵的位置對應於影像顯示單元，其中光柵包括多個沿著第一方向排列的構造族群。每一構造族群包括多個具有相同寬度W的縫隙以曝露對應的畫素。畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足如下的公式(1)：

每一構造族群包括n個縫隙，以及相同的構造族群中的第n個縫隙與第一縫隙的距離D(n)滿足如下的公式(2)：

D (n )=(n -1)×H +S (n )　(2)

在公式(2)中，H表示假設間隔(hypothetical interval)，S(n)表示一個構造族群中的第n個縫隙的位移距離(shift distance)，當n是偶數的時候，S(n)滿足公式(3)，以及當n是奇數的時候，S(n)滿足公式(4)：

在公式(3)以及公式(4)中，符號+和-分別表示向右位移以及向左位移。

本發明提供一種立體影像顯示器，其包括影像顯示單元以及光柵。影像顯示單元包括黑色矩陣以及多個被此黑色矩陣環繞的畫素，其中畫素以陣列的方式排列，每一畫素沿著第一方向具有寬度P。光柵的位置對應於影像顯示單元，其中光柵包括多個沿著第一方向重複排列的構造族群。每一構造族群包括多個具有相同寬度W的縫隙，畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足公式(6)：

W mod P=0　(6)

在公式(6)中，“mod”表示模運算(modulo operation)。

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。

在本實施例中，藉由配置具有構造族群的光柵來實現新的立體影像顯示器技術，其中每一構造族群包括多個具有相同寬度W的縫隙以曝露對應的影像顯示單元的畫素。根據畫素寬度P以及縫隙寬度W之間的關係來控制構造族群中的縫隙的排列，可以有效地減少雲彩紋現象並且可以有效地改善立體影像品質。本發明的實施例將描述如下。然而，這些實施例並非用於限定本發明的保護範圍。此外，一些實施例可以適當地結合以生成本發明的另一些不同的實施例。

圖2是根據本發明一實施例之的立體影像顯示器的前視圖。請參看圖2，本實施例的立體影像顯示器200包括影像顯示單元210以及光柵220。影像顯示單元210包括多個畫素212以及黑色矩陣214，其中畫素212適於顯示影像，且被沿著第一方向X以及第二方向Y延伸之黑色矩陣214所定義出來並環繞之，從而畫素212以具有第一方向X以及第二方向Y的陣列的方式來排列。在本實施例中，每一畫素的寬度是P。

如圖2所示，光柵220的位置對應於影像顯示單元210。光柵220包括多個沿著第一方向X重複排列的構造族群G，每一構造族群G包括多個具有相同寬度W的縫隙S。更具體地說，光柵220包括光傳輸區域(light transmission region)222以及光遮蔽區域(light shielding region)224。在此，這些縫隙S的位置構成了光柵220的光傳輸區域222，而除了縫隙S之外的光柵220的其它區域構成了光遮蔽區域224。光柵220的縫隙S被用於曝露對應的影像顯示單元210的畫素，從而形成為建立立體影像效果之觀察者左右眼視域。

當觀察者改變其觀察位置的時候，光柵220能夠降低亮度變化。在一些實施例中，考慮畫素寬度P以及縫隙寬度W之間的關係，並調整光柵的構造族群中的縫隙的排列以使其滿足特定的關係，從而解決雲彩紋現象以及提供優良的立體影像品質。下面將詳細地描述構造族群G的結構以及一個構造族群G中的縫隙之排列。

本實施例中的立體影像顯示器200包括影像顯示單元210以及光柵220，其中影像顯示單元210可以是液晶顯示器面板(liquid crystal display panel)、有機發光二極體顯示器(organic light emitting diode display)或者適於顯示影像的任何影像顯示單元，本發明並非限定於影像顯示單元210的類型。而且，光柵220可以位於影像顯示單元210的前面或者位於影像顯示單元210的後面。例如，採用液晶顯示器面板作為影像顯示單元。

圖3A和圖3B是根據本發明的一實施例之立體影像顯示器的前視圖。請參看圖3A，本實施例之立體影像顯示器200包括影像顯示單元210以及光柵220。本實施例之立體影像顯示器200還可以包括背光模組(backlight module)230。如圖3A所示，光柵220位於影像顯示單元210的後面，換句話說，本實施例中的光柵220位於影像顯示單元210以及背光模組230之間。另一方面，請參看圖3B，在另一實施例，光柵220亦可位於影像顯示單元210的前面，換句話說，影像顯示單元210也可以位於光柵220以及背光模組230之間。

光柵220具有多個縫隙S，其能夠在觀察者改變其觀察位置的時候降低亮度變化。更具體地說，圖4是根據本發明實施例之一的立體影像顯示器中的光柵的前視圖。請參照圖4，光柵220包括多個在第一方向X上重複排列的構造族群G，第一方向X是圖2中所繪示的畫素的排列方向的其中之一。每一構造族群G包括多個具有相同寬度W的縫隙，諸如縫隙S1至S8。在本實施例中，兩個相鄰的縫隙之間的遮蔽間隔(shielding interval)I(1)至I(8)可不相同，換句話說，本實施例中的光柵220具有多間隔的構造族群。值得一提的是，一個構造族群G中的兩個相鄰的縫隙之間的遮蔽間隔I(1)至I(8)，在另一實施例(圖未繪示)中可以是相同的。藉由排列重複的構造族群G中之縫隙，當觀察者改變其觀察位置的時候能夠有效地降低雲彩紋現象。

為了更好的繪示，以圖5中所繪示的立體影像顯示器為例來描述降低雲彩紋現象的原理，從而可以容易地理解用於接下來的實施例的降低雲彩紋現象之基本原理。然而，下面的實施例並非用於限定本發明。

圖5是繪示立體影像顯示器的原理的示意圖，此立體影像顯示器允許觀察者在不同的觀察位置來觀察，其中圖5中繪示的光柵可以是視差障壁120或者前面的實施例中所繪示的光柵220。圖6A是繪示不同觀察位置中的影像顯示單元的畫素的陣列與視差障壁120上的縫隙之間的關係的示意圖，而圖6B是繪示不同觀察位置中的上述實施例中所示的影像顯示單元210的畫素的陣列與光柵220上的縫隙之間的關係的示意圖，在此，在本實施例中，光柵220是具有構造族群結構的視差障壁，此構造族群結構具有不同的間隔。

請參看圖5以及圖6A，因為傳統的立體影像顯示器100中的視差障壁120沒有被適當地根據畫素寬度以及縫隙寬度之間的關係來適當地被來設計，以滿足為適於本發明一實施例之特定公式，因此當觀察者改變其觀察位置的時候，諸如圖5中的位置A’、位置B’以及位置C’，由畫素所顯示且通過縫隙之影像亮度會發生變化。從而，當觀察者改變其觀察位置的時候，很容易產生雲彩紋現象。具體地說，當觀察者在觀察位置A’觀察立體影像顯示器100時，來自於畫素3、5、7的光線通過對應的視差障壁的縫隙而傳輸到觀察者的眼睛，而來自於整個畫素的光線的狀態被繪示為圖6A中的(a)列以及有效行，其中整個有效的觀察框是正常的而沒有被位移。當觀察者在觀察位置B’觀察立體影像顯示器100的時候，來自於畫素3、5、7且對應通過視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線與對應的縫隙間有一右位移，而來自於整個畫素的光線狀態被繪示為圖6A中的(b)列以及有效行，其中整個有效的觀察框被右位移。從而，觀察者不能觀察到整個由影像顯示單元所顯示的影像而同時間會觀察到由畫素3、5、7的左邊上的部分黑色矩陣引起的暗區域(dark region)。因此，由於畫素3、5、7所顯示之亮區域以及畫素3、5、7左邊上的黑色矩陣所形成之的暗區域的共同存在使得觀察者感覺得到雲彩紋現象。同樣，當觀察者在觀察位置C’觀察立體影像顯示器100的時候，來自於畫素3、5、7並通過對應視差障壁的縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線與對應的縫隙間有一左位移，而來自於整個畫素的光線狀態被繪示為圖6A中的(C)列以及有效行，其繪示了整個有效的觀察框被左移。從而，因為觀察者不能觀察到整個由影像顯示單元所顯示的影像而同時間會觀察到由畫素3、5、7的右邊上的部分黑色矩陣所形成的暗區域，所以由畫素顯示且通過縫隙的影像亮度會發生變化。因此，由於畫素3、5、7顯示的亮區域以及畫素3、5、7右邊上黑色矩陣所形成之暗區域的共存使得觀察者感覺到雲彩紋現象。

另一方面，請參照圖5以及圖6B，因為本實施例之立體影像顯示器200的光柵220具有作為圖4中的前述實施例的多間隔的構造族群，所以當觀察者改變諸如圖5中所繪示的位置A’、位置B’和位置C’之類的觀察位置的時候，其能夠有效地降低雲彩紋現象。同上述的描述，當觀察者在觀察位置A’觀察立體影像顯示器200的時候，來自於整個畫素的光線狀態被繪示為圖6B中的(a)列以及有效行，而整個有效的觀察框是正常的且沒有被位移的。而且，當觀察者在位置B’觀察立體影像顯示器200的時候，儘管來自於畫素3、5、7且通過對應視差障壁的縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線與對應的縫隙間有一位移，但由於構造族群G中的縫隙的遮蔽間隔被謹慎地考慮且滿足特定的關係，因此整個有效的觀察框是保持正常的。更具體地說，來自於畫素3且通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線與對應的縫隙間有一左位移，來自於畫素5且通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者的眼睛的光線與對應的縫隙間有一右位移，並且來自於畫素7且通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線實質上沒有被位移。以這種方式，來自於畫素3、5、7且通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線，其相互補償，從而整個有效的觀察框是正常的而沒有位移的。因為由畫素3、5、7所顯示的亮區域以及由已位移的畫素之黑色矩陣所形成之暗區域已被模糊化，所以能夠有效地降低雲彩紋現象。同樣，當觀察者在位置C’觀察立體影像顯示器200的時候，儘管來自於畫素3、5、7且通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線與對應的縫隙間有一位移，但是由於構造族群G中的圖案的寬度被週期性地改變，從而整個有效的觀察框可保持正常。同理，來自於畫素3、5、7且通過對應的視差障壁的縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的光線可分別依序地被實質上不位移、左位移以及右位移，所以它們之間是可以被相互補償的，從而整個有效的觀察框是正常的而沒有被位移的。因為由畫素3、5、7所顯示的亮區域以及由已位移的畫素的黑色矩陣所形成之暗區域是被模糊化的，所以雲彩紋現象可有效地被改善。

從而，即使在觀察者改變其觀察位置的時候，觀察者也沒有感覺到亮度的變化。下面將描述本發明的一些實施例。然而，這些實施例並非用於限定本發明的保護範圍。此外，一些實施例可以適當地結合以產生本發明的其它不同的實施例。

圖7是根據本發明一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。請參看圖7，在第一方向X中，每一畫素212具有寬度P以及每一縫隙S具有寬度W。在本實施例中，畫素的寬度P不等於縫隙的寬度W，而同一的構造族群中的兩個相鄰縫隙之間的遮蔽間隔沿著第一方向X改變。畫素的寬度P可以大於或者小於縫隙的寬度W。

更具體地說，畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足公式(1)：

在公式(1)中，m >n 或者m <n 。設計者可以根據由公式(1)表示的畫素寬度P以及縫隙寬度W之間的關係來設計光柵220中的縫隙S的配置方式(包括一個構造族群中的縫隙S的數量以及一個構造族群G中的縫隙S的位置)。更具體地說，當畫素寬度P以及縫隙寬度W滿足上述的公式(1)時，一個構造族群能夠被分割為n個縫隙，即一個構造族群中的縫隙的數量為n。

此外，一個構造族群G中的縫隙S的位置滿足如下的公式(2)：

D (n )=(n -1)×H +S (n )　(2)

在公式(2)中，D(n)表示相同的構造族群中的第n縫隙與第一縫隙的距離，以及H表示假設間隔(hypothetical interval)，其中H可以根據觀察者與立體影像顯示器之間的觀察距離以及光柵與影像顯示單元之間的位置距離來選擇恰當的數值。此外，公式(2)中的S(n)表示一個構造族群中的第n縫隙的位移距離(shift distance)，其中當n是偶數的時候，S(n)滿足公式(3)，以及當n是奇數的時候，S(n)滿足公式(4)：

在公式(3)和公式(4)中，符號+和-表示從預定位置往不同的方向位移。例如，符號+表示向右位移以及符號-表示向左位移。更具體地說，被定義為本實施例中的一個位移單元，以及根據S(n)，預定的位置是假設間隔H的整數倍。例如，藉由(n -1)×H ，可以計算一個構造族群G中的第n縫隙的預定位置，從而一個構造族群G中的第n個縫隙的位置是其預定位置加上位移距離，一個構造族群G中的第n個縫隙的位置表示為上述的公式(2)，值得一提的是，相同構造族群中縫隙的位移距離S(n)，諸如S(1)至S(n)，可以交替變化。

此外，在本實施例中，畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足公式(5)：

max(m,n) mod min(m,n)=1　(5)

在公式(5)中，mod表示模運算。更具體地說，模運算能夠找到一個數值除以另一數值的餘數(remainder)。從而公式(5)中的“max(m,n) mod min(m,n)=1”表述m和n之間的最大數值除以m和n之間的最小數值的餘數為1。例如，不管在的情況下還是在的情況下，它們都滿足上述公式(5)的關係。

請參看圖7，在此實施例中，畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足的關係，其中此實施例中的縫隙的寬度W大於畫素的寬度P。

因此，根據上述的描述，每一構造族群G包括2個縫隙，諸如S1和S2。此外，根據觀察者的觀察距離來設計假設間隔H，而在本實施例中，假設間隔H例如為5P。因為在本實施例中n是偶數，根據上述的公式(3)，一個構造族群中的第一縫隙S1的位移距離S(1)是0，並且可以根據下面的公式來計算相同的構造族群中的第二縫隙S2的位移距離S(2)：

這意味著，第二縫隙S2的位移距離S(2)可以在(其為右位移)或者(其為左位移)兩者之間選擇。在本實施例中，第二縫隙S2的位移距離S(2)表示為。

值得一提的是，相同構造族群中的縫隙的位移距離S(n)，諸如S(1)至S(n)，可以交替變化。例如，因為一個構造族群中的縫隙的數量是2，因此位移距離S(1)的數值與位移距離S(2)的數值也可以交替變化的。此外，以第一縫隙S1的左邊為座標(coordinate)的原點，以及根據上述的公式(2)，相同的構造族群G中的第二縫隙S2與第一縫隙S1的距離D(2)為。

為了更好地繪示，以圖7中所繪示的立體影像顯示器為示例來描述降低雲彩紋現象的原理，從而可以容易地理解用於接下來的實施例的降低雲彩紋現象之基本原理。然而，下面的實施例並非用於限定本發明。

請參看圖7，因為一個位移單元是二分之一P，每一畫素212可以被分割為2個等分A和B。第一縫隙S1曝露2個A部分以及1個B部分，以及第二縫隙S2曝露1個A部分以及2個B部分。因此，在一個構造族群中，可藉由縫隙S1和S2來曝露3個A部分以及3個B部分。假定觀察者改變其觀察位置，而在縫隙以及已曝露的畫素之間形成相對位移(relative displacement)。在這種情況下，假定縫隙是相對於畫素向右位移1個位移單元(二分之一P)，則位移後的第一縫隙S1曝露1個A部分以及2個B部分，以及第二縫隙S2曝露2個A部分以及1個B部分。因此，一個構造族群中的位移後的縫隙S1和S2依然曝露3個A部分以及3個B部分，由觀察者所感測到的總的亮度保持實質上的不變。在這種方式下，在相同的構造族群中，藉由縫隙所曝露且通過對應視差障壁的縫隙而被傳輸到觀察者眼睛的畫素影像可相互補償，從而整體有效的觀察框是正常的而沒有位移的，從而可有效地降低雲彩紋現象。

藉由根據滿足公式(1)的畫素大小以及縫隙大小之間的關係將構造族群中的縫隙的數量和位置滿足上述的公式。如此一來，當觀察者沿著第一方向來改變其觀察位置時，即便在縫隙以及已曝露的畫素之間形成相對位移，一個構造族群中藉由縫隙而曝露的畫素的整體孔徑比(aperture ratio)保持固定，從而觀察者不會感覺到雲彩紋現象。

為了更好地繪示，對於相同構造族群G中其它縫隙配置方式，也可以作為實施例來描述相同構造族群G中縫隙的數量以及縫隙的位置，但是下面的實施例並非用於限定本發明。

圖8A是根據本發明另一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖，其中除了光柵320的每一構造族群G中的縫隙寬度及配置方式之外，本實施例中的立體影像顯示器300相似於圖7中所繪示的立體影像顯示器200。

請參看圖8A，本實施例中的縫隙的寬度W以及畫素的寬度P滿足的關係，其中本實施例中的縫隙的寬度W小於畫素212的寬度P。

此外，根據上述的描述，因為在本實施例中n是3，從而每一構造族群G包括3個縫隙，諸如S1、S2和S3。此外，假設間隔H例如為5P。因為在本實施例中n是奇數，根據上述的公式(4)，一個構造族群中的第一縫隙S1的位移距離S(1)是0，並且可以根據如下的公式來計算相同的構造族群中的第二縫隙S2的位移距離S(2)以及第三縫隙S3的位移距離S(3)：

因此，第二縫隙S2的位移距離S(2)以及第三縫隙S3的位移距離S(3)可以依序為或者依序為、。在本實施例中，位移距離S(2)以及位移距離S(3)分別表示為。此外，相同構造族群中的縫隙的位移距離S(n)，諸如S(1)至S(n)，是可以交替變化的。例如，在本實施例中，因為一個構造族群中的縫隙的數量是3，因此位移距離S(1)的數值、位移距離S(2)的數值以及位移距離S(3)的數值也是可以相互交替變化的。

此外，以第一縫隙S1的左邊為座標(coordinate)的原點，以及根據上述的公式(2)，相同的構造族群G中的第二縫隙S2與第一縫隙S1的距離D(2)為，以及相同的構造族群G中的第三縫隙S3與第一縫隙S1的距離D(3)為。

請參看圖8A，因為一個位移單元是，每一畫素212可以被分割為3個相等部分A、B和C。第一縫隙S1曝露1個A部分以及1個B部分，第二縫隙S2曝露1個A部分以及1個C部分，而第三縫隙S3曝露1個B部分以及1個C部分。從而，在本實施例中，在一個構造族群中，藉由縫隙S1、S2和S3可曝露2個A部分、2個B部分以及2個C部分。如圖7中所繪示的實施例的分析，當觀察者改變其觀察位置時，假定縫隙是相對於畫素向右位移1個位移單元，則位移後的第一縫隙S1將曝露1個B部分以及1個C部分，第二縫隙S2將曝露1個A部分以及1個B部分，以及第三縫隙S3將曝露1個A部分以及1個C部分。因此，一個構造族群中的位移後的縫隙S1、S2和S3依然曝露2個A部分、2個B部分以及2個C部分，由觀察者所感測到的總的亮度保持實質上的不變。在這種方式下，在相同的構造族群中，藉由縫隙所曝露並且通過對應視差障壁的縫隙而被傳輸到觀察者的眼睛的畫素的影像可相互補償，從而整體有效的觀察框是正常而沒有位移的，因此雲彩紋現象可以有效地被降低。

根據滿足公式(1)的畫素大小以及縫隙大小之間的關係將構造族群中的縫隙的數量和位置配置為滿足上述的公式，如此一來，當觀察者沿著第一方向來改變其觀察位置時，即便在縫隙以及已曝露的畫素之間形成相對位移，一個構造族群中藉由縫隙而曝露的畫素之整體孔徑比(aperture ratio)保持固定，從而觀察者不易感覺到雲彩紋現象。

圖8B中示出在圖8A的構造族群中各縫隙的位移距離間之關係。請參看圖8A和圖8B，在本實施例的光柵中，如圖8B所示，以第一縫隙S1的位移距離S(1)為中心距離，而相同的構造族群G中的相對於中心距離的第二縫隙S2的位移距離S(2)以及第三縫隙S3的位移距離S(3)被定義為附加距離。相同的構造族群G中的距離振幅(vibration)的大小是一個位移單元，而相同的構造族群中的週期的範圍是從縫隙S1到S3。在此，本實施例中的相同的構造族群G中的距離振幅的大小是。如圖8B所示，沿著這些位置的一個構造族群G中的縫隙S1至S3的距離滿足方波(square wave)函數。

圖9是根據本發明的另一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖，其中除了光柵420的每一構造族群G中的縫隙的寬度以及配置之外，本實施例中的立體影像顯示器400相似於圖7中所繪示的立體影像顯示器200。

更具體地說，在此實施例中，縫隙的寬度W以及畫素的寬度P滿足的關係，其中本實施例之縫隙的寬度W大於畫素212的寬度P。此外，根據上述的描述，因為在本實施例中n是4，從而每一構造族群G包括4個縫隙，諸如S1、S2、S3和S4。此外，假設間隔例如為5P。因為在此實施例中n是偶數，根據上述的公式(3)，一個構造族群中的第一縫隙S1的位移距離S(1)是0，以及可以根據如下的公式來計算相同的構造族群中的第二縫隙S2的位移距離S(2)以及第三縫隙S3的位移距離S(3)：

這意味著，第二縫隙S2的位移距離S(2)以及第三縫隙S3的位移距離S(3)可以依序為或者依序為 。在本實施例中，位移距離S(2)以及位移距離S(3)分別表示為。此外，可以根據如下的公式來計算相同的構造族群中的第四縫隙S4的位移距離S(4)：

這意味著，第四縫隙S4的位移距離S(4)可以在(其為向右位移)或者(其為向左位移)兩者之間選擇。在本實施例中，第四縫隙S4的位移距離S(4)表示為。此外，相同構造族群中的縫隙的位移距離S(n)，諸如S(1)至S(n)，是可以交替變化的。例如，在本實施例中，因為一個構造族群中的縫隙的數量是4，因此位移距離S(1)的數值、位移距離S(2)的數值、位移距離S(3)的數值以及位移距離S(4)的數值亦是可以交替變化的。

此外，以第一縫隙S1的左邊為座標的原點，以及根據上述的公式(2)，相同的構造族群G中的第二縫隙S2與第一縫隙S1的距離D(2)為，相同的構造族群G中的第三縫隙S3與第一縫隙S1的距離D(3)為，以及相同的構造族群G中的第四縫隙S4與第一縫隙S1的距離D(4)為。

請參照圖9，因為一個位移單元是，每一畫素212可以被分割為4個相等部分A、B、C和D。第一縫隙S1曝露2個A部分、1個B部分、1個C部分和1個D部分，第二縫隙S2曝露2個D部分、1個A部分、1個B部分和1個C部分，第三縫隙S3曝露2個B部分、1個A部分、1個C部分和1個D部分，以及第四縫隙S4曝露2個C部分、1個A部分、1個B部分和1個D部分。從而，在本實施例中，在一個構造族群中，可藉由縫隙S1、S2、S3和S4來曝露5個A部分、5個B部分、5個C部分以及5個D部分。如同圖7和圖8A中所繪示的實施例的分析，當觀察者改變其觀察位置時，假定縫隙是相對於畫素向右位移1個位移單元，則位移後的第一縫隙S1將曝露2個B部分、1個A部分、1個C部分和1個D部分，第二縫隙S2將曝露2個A部分、1個B部分、1個C部分和1個D部分，第三縫隙S3將曝露2個C部分、1個A部分、1個B部分和1個D部分，以及第四縫隙S4將曝露2個D部分、1個A部分、1個B部分和1個C部分。因此，在一個構造族群中，位移後的縫隙S1、S2、S3和S4依然曝露5個A部分、5個B部分、5個C部分以及5個D部分，由觀察者所感測到的整體亮度實質上保持不變。在這種方式下，在相同的構造族群中，通過對應的視差障壁縫隙而被傳輸到觀察者眼睛之被縫隙所曝露的畫素影像可相互補償，從而整體有效的觀察框是正常而沒有位移的，因此雲彩紋現象可被有效地降低。

根據滿足公式(1)的畫素大小以及縫隙大小之間的關係將構造族群中的縫隙的數量和位置配置為滿足上述的公式，如此一來，當觀察者沿著第一方向來改變其觀察位置的時候，即便在縫隙以及已曝露的畫素之間形成相對位移，一個構造族群中藉由縫隙而曝露的畫素的整體孔徑比(aperture ratio)保持固定，從而觀察者不易感覺到雲彩紋現象。

圖10是根據本發明的另一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。立體影像顯示器500具有光柵520以及影像顯示單元210。每一畫素沿著第一方向具有寬度P，而一個構造族群中的每一縫隙沿著第一方向具有寬度W。在本實施例中，畫素的寬度P實質上等於縫隙的寬度W。

更具體地說，光柵520的位置對應於影像顯示單元210。光柵520可包括多個沿著第一方向重複排列的構造族群G，每一構造族群G包括具有相同寬度W的至少一個縫隙，且畫素的寬度P以及縫隙的寬度W滿足公式(6)：

W mod P=0　(6)

在公式(6)中，mod表示模運算(modulo operation)。換句話說，在本實施例中，畫素的寬度P等於縫隙的寬度W。在其它實施例中，縫隙的寬度W可以是畫素的寬度P的整數倍。

藉由滿足公式(6)來設計畫素的寬度P以及縫隙的寬度W，如此一來，當觀察者沿著第一方向改變其觀察位置時，即使在縫隙以及已曝露的畫素之間已形成相對位移，藉由光柵的縫隙而曝露的畫素整體孔徑比(aperture ratio)仍保持固定，從而觀察者不易感覺到雲彩紋現象。

值得一提的是，在上述的實施例中，構造族群G以及多個縫隙S的重複方向實質上沿著第一方向X，從而每一縫隙S的長度延伸方向實質上沿著第二方向Y的方向。換句話說，每一縫隙S的長度延伸方向平行於黑色矩陣的一個側邊。當然，如圖11所示，光柵620的縫隙S也可以沿著與黑色矩陣的一個側邊不平行的方向排列。請參看圖11，光柵620的縫隙S’是傾斜狀的，而不是前述的實施例的條狀，換句話說，每一縫隙S的長度延伸方與形成畫素的行方向Y之夾角(included angle)θ大於90°，而光遮蔽區域224實質上是平行四邊形形狀。從而，實質上維持了由立體影像顯示器所顯示的三維影像的整體解析度。也就是說，相較於圖2所顯示的立體影像顯示器，圖11中所顯示的立體影像顯示器在水平方向上可獲得更高的解析度。

本發明中的方向的術語，諸如“上面”、“下面”、“前面”、“後面”、“左邊”、“右邊”等等，都是參考所附圖式的方向而使用的。一般情況下，實施例的裝置可以具有不同的方向，而上述的術語僅僅用於描述相關的位置。例如，在圖3A中，光柵220可以被描述為位於影像顯示單元210的後面。從而，方向術語是用於描述本發明而不是用於限定本發明的保護範圍。

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。

200、300、400、500．．．立體影像顯示器

210．．．影像顯示單元

212．．．畫素

214．．．黑色矩陣

220、320、420、520、620．．．光柵

222．．．光傳輸區域

224．．．光遮蔽區域

G．．．構造族群

230．．．背光模組

S、S1~S8．．．縫隙

I(1)~I(8)．．．遮蔽間隔

H．．．假設間隔

100．．．傳統的立體影像顯示器

120．．．視差障壁

A’、B’、C’．．．觀察位置

3、5、7．．．畫素

S(1)~S(n)．．．位移距離

D(2)~D(n)．．．相同的構造族群中的第n個縫隙與第一個縫隙的距離

X、Y．．．方向

P、W．．．寬度

圖1是習知的立體影像顯示器之雲彩紋現象示意圖。

圖2、圖3A、圖3B是本發明一實施例之立體影像顯示器示意圖。

圖4是本發明一實施例之立體影像顯示器中的光柵的前視示意圖。

圖5繪示出立體影像顯示器的顯示原理示意圖，此立體影像顯示器允許觀察者在不同的觀察位置來觀察。

圖6A繪示出在不同觀察位置下，影像顯示單元之畫素陣列與習知視差障壁上的縫隙之間的關係。

圖6B繪示出在不同觀察位置下，本發明一實施例之影像顯示單元之畫素陣列與光柵上的縫隙之間的關係。

圖7是根據本發明的一個示例實施例的立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。

圖8A是本發明一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。

圖8B繪示出圖8A的構造族群中各縫隙間之位移距離的關係。

圖9為本發明一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。

圖10為本發明一實施例之立體影像顯示器中的光柵以及顯示影像單元的示意圖。

圖11為本發明一實施例之立體影像顯示器的示意圖。

200．．．立體影像顯示器

210．．．影像顯示單元

212．．．畫素

214．．．黑色矩陣

220．．．光柵

222．．．光傳輸區域

224．．．光遮蔽區域

G．．．構造族群

S．．．縫隙

Claims (15)

1. 一種立體影像顯示器，包括：一影像顯示單元，包括：一黑色矩陣；以及多個畫素，該些畫素為該黑色矩陣環繞，其中該些畫素以陣列方式排列；一光柵，該光柵的位置對應於該影像顯示單元，其中該光柵包括：多個構造族群，該些構造族群沿著一第一方向重複排列，該第一方向是該些畫素的排列方向的其中之一，該些構造族群中的每一構造族群包括：至少一縫隙，該縫隙具有相同的寬度，其中該些構造族群中的每一個構造族群包括多個縫隙，同一構造族群中相鄰的兩個縫隙間具有一遮蔽間隔，每一畫素在該第一方向上具寬度P，每一縫隙在該第一方向上具有寬度W，該畫素的寬度P不等於該縫隙的寬度W，且同一構造族群中相鄰的兩個縫隙間之該遮蔽間隔沿著該第一方向變化，該畫素之寬度P與該縫隙之寬度W滿足公式(1)： 每一構造族群包括n個縫隙，且同一構造族群中的第n個縫隙與第一縫隙的距離D(n)滿足公式(2)：D (n )=(n -1)×H +S (n ) (2)在公式(2)中，H表示假設間隔，S(n)表示一個構造 族群中的第n個縫隙的位移距離，當n是偶數的時候，S(n)滿足公式(3)，以及當n是奇數的時候，S(n)滿足公式(4)：S(1),S(2),…,S(n-1),S(n)=(0,+1,-1,...,,,±)×(3)；S(n),S(2),…,S(n-1),S(n)=(0,+1,-1,...,,,,)×(4)；在公式(3)以及公式(4)中，符號+和-分別表示向右位移以及向左位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器，其中該畫素之寬度P與該縫隙之寬度W滿足公式(5)：max(m,n)mod min(m,n)=1, (5)在公式(5)中，mod表示模運算。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器，其中每一畫素在該第一方向上具有寬度P，一個構造族群中的該縫隙在該第一方向上具有寬度W，該畫素的寬度P實質上等於該縫隙的寬度W。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器，其中一個構造族群中的該縫隙的長度延伸方向平行於該黑色矩陣的一個側邊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器，其 中該縫隙是傾斜的縫隙，且一個構造族群中的該縫隙之長度延伸方向與畫素的行方向形成之夾角大於90°。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器，其中該光柵位於該影像顯示單元的前面或者位於該影像顯示單元的後面。
7. 一種立體影像顯示器，包括：一影像顯示單元，該影像顯示單元包括：一黑色矩陣；以及多個畫素，該些畫素為該黑色矩陣所環繞，其中該些畫素以陣列的方式排列，而每一畫素沿著一第一方向具有寬度P；一光柵，該光柵的位置對應於該影像顯示單元，其中該光柵包括多個沿著該第一方向排列的構造族群，該些構造族群中的每一個構造族群包括多個具有相同寬度W的縫隙以曝露對應的該畫素，該畫素之寬度P與該縫隙的寬度W滿足公式(1)： 每一構造族群包括n個縫隙，且同一構造族群中的第n個縫隙與所述第一個縫隙的距離D(n)滿足公式(2)：D(n)=(n-1)×H+S(n) (2)在公式(2)中，H表示假設間隔，S(n)表示一個構造族群中的第n個縫隙的位移距離，當n是偶數的時候，S(n)滿足公式(3)，而當n是奇數的時候，S(n)滿足公式(4)： S(1),S(2),…,S(n-1),S(n)=(0,+1,-1,...,,,±)×(3)；S(1),S(2),…,S(n-1),S(n)=(0,+1,-1,...,,,,)×(4)；在公式(3)以及公式(4)中，符號+和-分別表示向右位移以及向左位移。
8. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器，其中該畫素之寬度P與該縫隙之寬度W滿足公式(5)：max(m,n)mod min(m,n)=1, (5)在公式(5)中，mod表述模運算。
9. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器，其中該構造族群沿著該第一方向重複排列。
10. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器，其中該光柵具有至少兩個類型的該構造族群，一類型的該構造族群的縫隙排列不同於另一類型的該構造族群的縫隙排列。
11. 如申請專利範圍第9項所述之立體影像顯示器，其中該縫隙之寬度W以及該畫素之寬度P滿足：，每一構造族群包括兩個縫隙，該假設間隔為5P，一個構造族群中的該第二縫隙的該位移距離S(2)為，而同一構造族群中的該第二縫隙與該第一縫隙的距離D(2)為。
12. 如申請專利範圍第9項所述之立體影像顯示器，其中該縫隙之寬度W以及該畫素之述寬度P滿足：，每一構造族群包括3個縫隙，該假設間隔為5P，一個構造族群中的該位移距離S(2)和S(3)分別為和，而該距離D(2)和D(3)分別為和。
13. 如申請專利範圍第9項所述之立體影像顯示器，其中該縫隙之寬度W以及該畫素之寬度P滿足：，每一構造族群包括4個縫隙，該假設間隔為5P，一個構造族群中的該位移距離S(1)、S(2)、S(3)和S(4)分別為、、或，而該構造族群中的該距離D(2)、D(3)和D(4)分別為、和。
14. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器，其中因觀察者沿著該第一方向改變其觀察位置，而在該縫隙以及被曝露的畫素之間形成一相對位移時，一個構造族群中的藉由該縫隙而曝露的畫素的整體孔徑比實質上是固定的。
15. 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器，其中該縫隙是傾斜的縫隙，而每一縫隙的長度延伸方向與該畫素的行方向形成之夾角的大於90°。