TWI621877B - 立體顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種立體顯示裝置包含光源模組、直式顯示模組(Portrait Display Module)、第一、第二、第三柱狀透鏡陣列。光源模組用以依發光週期中的複數個時序提供複數組時序光線。第一柱狀透鏡陣列設置於光源模組前方。第二柱狀透鏡陣列設置於第一柱狀透鏡陣列前方。直式顯示模組設置於第二柱狀透鏡陣列前方。藉由第一、第二柱狀透鏡陣列的二次光學傅立葉轉換，各組時序光線將分別聚焦於直式顯示模組的各畫素的各子部。直式顯示模組用以將聚焦至各畫素的時序光線分別轉換為複數組畫素光線。第三柱狀透鏡陣列設置於直式顯示模組前方，用以將畫素光線分別導引至複數個視域。

Description

立體顯示裝置
本發明是有關於一種立體顯示裝置。
因為左眼和右眼位置不同，所以各自觀察到的景象也有細微的差異，這種差異是產生立體感的根本原因，3D立體顯示器便是利用了眼晴的視覺特性來產生立體感。
傳統上達成立體感的方法為利用空間多工法，即在螢幕上的畫素分配多個視域(View)資訊，透過透鏡的分光效果在觀賞距離下會聚，產生多個視域(View)，觀察者對應於其中兩個視域，使兩眼對應到不同影像達成3D視覺效果。
為了進一步改善3D立體顯示器的各項特性，相關領域莫不費盡心思開發。如何能提供一種具有較佳顯示效果的3D立體顯示器，實屬當前重要研發課題之一，亦成□當前相關領域亟需改進的目標。
本發明之一技術態樣是在提供一種立體顯示裝置。立體顯示裝置利用簡單的光學結構，便使立體顯示裝置產生時間多工法與空間多工法的功效。
根據本發明一實施方式，一種立體顯示裝置包含光源模組、第一柱狀透鏡陣列、第二柱狀透鏡陣列、直式顯示模組(Portrait Display Module)以及第三柱狀透鏡陣列。光源模組用以依發光週期中的複數個時序提供複數組時序光線。第一柱狀透鏡陣列設置於光源模組前方，用以將來自光源模組之時序光線分別導引朝複數個方向群組前進，其中光源模組位於第一柱狀透鏡陣列的焦面上。第二柱狀透鏡陣列設置於第一柱狀透鏡陣列前方。直式顯示模組設置於第二柱狀透鏡陣列前方，其中直式顯示模組位於第二柱狀透鏡陣列的焦面上，直式顯示模組包含複數個畫素，每個畫素包含複數個子部，第二柱狀透鏡陣列用以將朝各方向群組的時序光線分別聚焦至複數組聚焦區域，不同組聚焦區域分別對應於不同子部，直式顯示模組用以將聚焦至不同組聚焦區域的時序光線分別轉換為複數組畫素光線。第三柱狀透鏡陣列設置於直式顯示模組前方，用以將不同組畫素光線分別導引至複數個視域。
於本發明之一或多個實施方式中，立體顯示裝置更具有互相垂直之第一方向(舉例來說，水平方向)與第二方向(舉例來說，垂直方向)，其中畫素為沿著第一方向與第二方向排列，每一畫素包含不同顏色之複數個子畫素，子畫素係沿著第二方向並排，第一柱狀透鏡陣列具有複數個第一柱狀透鏡，第二柱狀透鏡陣列具有複數個第二柱狀透鏡，第三柱狀透鏡陣列具有複數個第三柱狀透鏡，第一柱狀透鏡的長軸垂直於第一方向，第二柱狀透鏡的長軸垂直於第一方向，第三柱狀透鏡的長軸相較於第一方向為傾斜。
於本發明之一或多個實施方式中，直式顯示模組位於第三柱狀透鏡陣列的焦面上。
於本發明之一或多個實施方式中，其中第一柱狀透鏡陣列具有第一焦距，在第一方向上每個第一柱狀透鏡具有第一節距，第二柱狀透鏡陣列具有第二焦距，在第一方向上每個第二柱狀透鏡具有第二節距，第一焦距和第二焦距的比值與第一節距和第二節距的比值相同。
於本發明之一或多個實施方式中，在第一方向上畫素具有第一寬度，第一寬度之大小等於第二節距之大小。
於本發明之一或多個實施方式中，光源模組包含複數個白色光源。
於本發明之一或多個實施方式中，每個第一柱狀透鏡沿著第一方向分為K個部分，部分分別對應於K組白色光源。第一柱狀透鏡陣列用以將K組時序光線分別導引朝K個方向群組前進，每個畫素包含K個子部，第二柱狀透鏡陣列用以將朝K個方向群組的K組時序光線分別聚焦至K組聚焦區域，K組聚焦區域分別對應於K個子部。
於本發明之一或多個實施方式中，光源模組包含複數個紅色光源、複數個綠色光源與複數個藍色光源。
於本發明之一或多個實施方式中，每個第一柱狀透鏡沿著第一方向分為3K個部分，各部分分別對應於K組紅色光源、K組綠色光源與K組藍色光源，且K組紅色光源、K組綠色光源與K組藍色光源在K個時序上形成3K組時序光線。第一柱狀透鏡陣列用以將3K組時序光線分別導引朝3K個方向群組前進。每個畫素包含K個子部，其中每個子部包含紅色子畫素子部、藍色子畫素子部與綠色子畫素子部。第二柱狀透鏡陣列用以將朝3K個方向群組的3K組時序光線分別聚焦至3K組聚焦區域，3K組聚焦區域分別對應於K個紅色子畫素子部、K個藍色子畫素子部與K個綠色子畫素子部。
在本發明上述實施方式中，藉由第一柱狀透鏡陣列與第二柱狀透鏡陣列對於光源模組所提供的不同組光線進行兩次光學傅立葉轉換，於是各組光線將會分別聚焦於各組子畫素子部。因為各組光線分別為在第一時序與第二時序產生，因此各畫素可以在第一時序與第二時序分別顯示不同畫面，因而使由聚焦於各組子畫素子部的各組光線轉換而形成的畫素光線顯示不同的畫面。因為各組子畫素子部所形成的畫素光線會分別被第三柱狀透鏡導引至不同視域(因為各組子畫素子部的設置位置不同)，因此在第一時序所形成的畫素光線將會被第三柱狀透鏡陣列導引至不同視域。舉例來說，若總共有兩個時序，且在第一時序所形成的畫素光線被第三柱狀透鏡陣列導引至五個視域，則在第二時序所形成的畫素光線會被第三柱狀透鏡陣列導引至另外五個視域。於是，在這個例子中，人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度將會是直式顯示模組的解析度的五分之一，但是立體顯示裝置卻產生了位於十個視域的不同影像。換句話說，立體顯示裝置利用簡單的光學結構，便使立體顯示裝置產生時間多工法與空間多工法的功效。具體而言，空間多工法使人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度是直式顯示模組的解析度的K分之一的情況下產生位於K個視域的不同影像，時間多工法則使視域的數量變成N倍(倍數等於時序的數量)，即變成N×K個視域。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖繪示依照本發明一實施方式之立體顯示裝置100的上視示意圖。本發明不同實施方式提供一種立體顯示裝置100。立體顯示裝置100利用簡單的光學結構(主要為三個柱狀透鏡陣列)使立體顯示裝置100產生時間多工法與空間多工法的功效。進一步來說，立體顯示裝置100為具有直式顯示模組(Portrait Display Module)的顯示裝置。
如第1圖所繪示，立體顯示裝置100包含光源模組110、第一柱狀透鏡陣列120、第二柱狀透鏡陣列130、直式顯示模組140以及第三柱狀透鏡陣列150。光源模組110用以依發光週期中的複數個時序提供複數組時序光線。第一柱狀透鏡陣列120設置於光源模組110前方(指沿光的行徑方向)，用以將來自光源模組110之時序光線分別導引朝複數個方向群組前進，其中光源模組110位於第一柱狀透鏡陣列120的焦面上。第二柱狀透鏡陣列130設置於第一柱狀透鏡陣列120前方。直式顯示模組140設置於第二柱狀透鏡陣列130前方，其中直式顯示模組140位於第二柱狀透鏡陣列130的焦面上，直式顯示模組140包含複數個畫素141，每個畫素141包含複數個子部，第二柱狀透鏡陣列130用以將朝各方向群組的時序光線分別聚焦至複數組聚焦區域，不同組聚焦區域分別對應於不同子部，直式顯示模組140用以將聚焦至不同組聚焦區域的時序光線分別轉換為複數組畫素光線(詳見後述)。第三柱狀透鏡陣列150設置於直式顯示模組140前方，用以將不同組畫素光線分別導引至複數個視域。
第2圖繪示依照本發明一實施方式之光源模組110與第一柱狀透鏡陣列120的部分前視示意圖。如第2圖所繪示，光源模組110包含複數個光源，光源包含複數個第一紅色光源112r、複數個第二紅色光源113r、複數個第一綠色光源112g、複數個第二綠色光源113g、複數個第一藍色光源112b以及複數個第二藍色光源113b。
立體顯示裝置100具有互相垂直之第一方向H與第二方向V。在本實施方式中，第一方向H為水平方向，第二方向V為垂直方向。在第一方向H上光源具有寬度W1。第一綠色光源112g為設置於第一紅色光源112r的右下方，且第一紅色光源112r的中心與第一綠色光源112g的中心的間距投影於第一方向H上的長度大小為寬度W1的二分之一。第一藍色光源112b為設置於第一綠色光源112g的右下方，且第一藍色光源112b的中心與第一綠色光源112g的中心的間距投影於第一方向H上的長度大小為寬度W1的二分之一。第二紅色光源113r為設置於第一紅色光源112r的右側，且第二紅色光源113r的中心與第一紅色光源112r的中心的間距等於寬度W1，第二綠色光源113g為設置於第一綠色光源112g的右側，且第二綠色光源113g的中心與第一綠色光源112g的中心的間距等於寬度W1，第二藍色光源113b為設置於第一藍色光源112b的右側，且第二藍色光源113b的中心與第一藍色光源112b的中心的間距等於寬度W1。第一紅色光源112r沿著第一方向H與相鄰之第一紅色光源112r之間距為寬度W1的六倍，第一綠色光源112g沿著第一方向H與相鄰之第一綠色光源112g之間距為寬度W1的六倍，第一藍色光源112b沿著第一方向H與相鄰之第一藍色光源112b之間距為寬度W1的六倍。
第一柱狀透鏡陣列120具有複數個第一柱狀透鏡121，第一柱狀透鏡121的長軸垂直於第一方向H。在第一方向H上每個第一柱狀透鏡121具有節距P1，節距P1為寬度W1的六倍。
具體而言，光源為發光二極體光源。應了解到，以上所舉光源的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇光源的具體實施方式。
每個第一柱狀透鏡121沿著第一方向H分為第一部份122、第二部份123、第三部份124、第四部份125與第五部份126。第一部份122對應於第一紅色光源112r，第二部份123對應於第一綠色光源112g，第三部份124對應於第一藍色光源112b與第二紅色光源113r，第四部份125對應於第二綠色光源113g，第五部份126對應於第二藍色光源113b。需要注意的是，第一柱狀透鏡121除了第一部份122、第二部份123、第三部份124、第四部份125與第五部份126之外亦有其他部份，但此處並不討論這些其他部份。
另外，第一紅色光源112r、第一綠色光源112g與第一藍色光源112b在第一時序時發射光線，第二紅色光源113r、第二綠色光源113g與第二藍色光源113b在第二時序時發射光線。
具體而言，第一部份122對應於第一紅色光源112r指的是第一部份122在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第一紅色光源112r的設置位置中心重疊。第二部份123對應於第一綠色光源112g指的是第二部份123在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第一綠色光源112g的設置位置中心重疊。第三部份124對應於第一藍色光源112b與第二紅色光源113r指的是第一部份122在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第一藍色光源112b與第二紅色光源113r的設置位置中心重疊。第四部份125對應於第二綠色光源113g指的是第四部份125在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第二綠色光源113g的設置位置中心重疊。第五部份126對應於第二藍色光源113b指的是第五部份126在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第二藍色光源113b的設置位置中心重疊。
第3圖繪示依照本發明一實施方式之光源模組110與第一柱狀透鏡陣列120的上視光路示意圖。如第2圖與第3圖所繪示，因為第一紅色光源112r與第二紅色光源113r分別對應於第一柱狀透鏡陣列120的第一部份122與第三部份124，所以第一柱狀透鏡陣列120將第一紅色光源112r在第一時序時發射的第一光線L T1導引朝第一方向群組前進，並將第二紅色光源113r在第二時序時發射的第二光線L T2導引朝第二方向群組前進。類似地，因為第一綠色光源112g、第二綠色光源113g、第一藍色光源112b與第二藍色光源113b分別對應於第一柱狀透鏡陣列120的不同部份，所以第一柱狀透鏡陣列120會分別將第一綠色光源112g、第二綠色光源113g、第一藍色光源112b與第二藍色光源113b發射的光線引導朝不同方向群組前進(因為第一藍色光源112b與第二紅色光源113r皆對應於第一柱狀透鏡陣列120的第三部份124，所以第一柱狀透鏡陣列120將第一藍色光源112b與第二紅色光源113r引導朝相同的方向群組前進)。
具體而言，第一方向群組可以僅包含一方向，或者包含複數個角度不同的方向。第二方向群組可以僅包含一方向，或者包含複數個角度不同的方向。舉例來說，第一方向群組包含第一方向與第二方向，第二方向群組包含第三方向與第四方向，其中第一方向、第二方向、第三方向與第四方向皆不相同。
第4圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組140、第二柱狀透鏡陣列130與第三柱狀透鏡陣列150的部分前視示意圖。如第1圖、第3圖與第4圖所繪示，畫素141為沿著第一方向H與第二方向V排列。每個畫素141包含紅色子畫素141r、綠色子畫素141g與藍色子畫素141b，紅色子畫素141r、綠色子畫素141g與藍色子畫素141b為沿著第二方向V並排。
第5圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組140與第三柱狀透鏡陣列150的部分前視示意圖。如第3圖、第4圖與第5圖所繪示，紅色子畫素141r更沿著第一方向H區分為紅色子畫素第一子部141r1(見第5圖)與紅色子畫素第二子部141r2(見第5圖)，標記909標記出紅色子畫素第一子部141r1與紅色子畫素第二子部141r2。第二柱狀透鏡陣列130將朝第一方向群組的第一光線L T1聚焦至第一聚焦區域211，並將朝第二方向群組的第二光線L T2聚焦至第二聚焦區域212，其中第一聚焦區域211對應於紅色子畫素第一子部141r1，第二聚焦區域212對應於紅色子畫素第二子部141r2。
需要注意的是，紅色子畫素141r除了紅色子畫素第一子部141r1與紅色子畫素第二子部141r2之外亦有其他部份，但此處並不討論這些其他部份。
類似地，第二柱狀透鏡陣列130分別將朝不同方向群組前進的光線聚焦於不同聚焦區域。具體而言，第二柱狀透鏡陣列130將第一綠色光源112g發射的光線聚焦於第三聚焦區域213，第二綠色光源113g發射的光線聚焦於第四聚焦區域214，第一藍色光源112b發射的光線聚焦於第五聚焦區域215，第二藍色光源113b發射的光線聚焦於第六聚焦區域216。綠色子畫素141g更沿著第一方向H區分為綠色子畫素第一子部141g1(見第5圖)與綠色子畫素第二子部141g2(見第5圖)，藍色子畫素141b更沿著第一方向H區分為藍色子畫素第一子部141b1(見第5圖)與藍色子畫素第二子部141b2(見第5圖)，標記909標記出對應於各聚焦區域的綠色子畫素第一子部141g1、綠色子畫素第二子部141g2、藍色子畫素第一子部141b1與藍色子畫素第二子部141b2。第三聚焦區域213對應於綠色子畫素第一子部141g1，第四聚焦區域214對應於綠色子畫素第二子部141g2，第五聚焦區域215對應於藍色子畫素第一子部141b1，第六聚焦區域216對應於藍色子畫素第二子部141b2。
此處需要注意的是，第二聚焦區域212與第五聚焦區域215域實質上為同一區域。另外，綠色子畫素141g除了綠色子畫素第一子部141g1與綠色子畫素第二子部141g2之外亦有其他部份，藍色子畫素141b除了藍色子畫素第一子部141b1與藍色子畫素第二子部141b2之外亦有其他部份，但此處並不討論這些其他部份。
於是，直式顯示模組140中各畫素141的紅色子畫素第一子部141r1將聚焦至第一聚焦區域211的第一光線L T1轉換為畫素光線，紅色子畫素第二子部141r2將聚焦至第二聚焦區域212的第二光線L T2轉換為畫素光線，綠色子畫素第一子部141g1將聚焦至第三聚焦區域213的光線轉換為畫素光線，綠色子畫素第二子部141g2將聚焦至第四聚焦區域214的光線轉換為畫素光線，藍色子畫素第一子部141b1將聚焦至第五聚焦區域215的光線轉換為畫素光線，藍色子畫素第二子部141b2將聚焦至第六聚焦區域216的光線轉換為畫素光線。
此處需要注意的是，因為僅有紅色光線可以通過紅色子畫素141r，因此對於紅色子畫素141r而言，第一綠色光源112g、第二綠色光源113g、第一藍色光源112b與第二藍色光源113b所發射的光線可以視為不存在。類似地，對於綠色子畫素141g而言，第一紅色光源112r、第二紅色光源113r、第一藍色光源112b與第二藍色光源113b所發射的光線可以視為不存在。對於藍色子畫素141b而言，第一紅色光源112r、第二紅色光源113r、第一綠色光源112g、第二綠色光源113g所發射的光線可以視為不存在。
因為光源模組110位於第一柱狀透鏡陣列120的焦面上，且直式顯示模組140位於第二柱狀透鏡陣列130的焦面上，所以第一柱狀透鏡陣列120與第二柱狀透鏡陣列130會對於第一紅色光源112r、第二紅色光源113r、第一綠色光源112g、第二綠色光源113g、第一藍色光源112b與第二藍色光源113b所發射的光線進行兩次光學傅立葉轉換，而各光源所發射的光線在經過兩次兩次光學傅立葉轉換將會自然地聚焦於第一聚焦區域211、第二聚焦區域212、第三聚焦區域213、第四聚焦區域214、第五聚焦區域215與第六聚焦區域216，各聚焦區域的形狀為長條狀，且長條的方向將會垂直於第一方向H。
如第2圖與第4圖所繪示，在第一方向H上第一聚焦區域211的中心線與相鄰之第二聚焦區域212的中心線之間的間距G1為由第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距、第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距與第一紅色光源112r的中心與第二紅色光源113r的中心的間距(即寬度W1)決定。
具體而言，第一紅色光源112r的中心與第二紅色光源113r的中心的間距(即寬度W1)和間距G1的比值與第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值相同。換句話說，藉由妥善設計第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值，第一紅色光源112r發射的第一光線L T1將會妥善地聚焦於紅色子畫素第一子部141r1，第二紅色光源113r發射的第二光線L T2將會妥善地聚焦於紅色子畫素第二子部141r2。
類似地，第一紅色光源112r的中心與第一綠色光源112g的中心的間距投影於第一方向H上的長度(即寬度W1的二分之一)和在第一方向H上第一聚焦區域211的中心線與相鄰之第三聚焦區域213的中心線之間的間距G2的比值與第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值相同。第一紅色光源112r沿著第一方向H與相鄰之第一紅色光源112r之間距(即寬度W1的六倍)和在第一方向H上第一聚焦區域211的中心線與相鄰之第一聚焦區域211的中心線之間的間距G3的比值與第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值相同。間距G3的寬幅是一個畫素大小，而間距G1的六倍等於間距G3。
進一步來說，第二柱狀透鏡陣列130具有複數個第二柱狀透鏡131，第二柱狀透鏡131的長軸垂直於第一方向H。在第一方向H上每個第二柱狀透鏡131具有節距P2，第一柱狀透鏡121的節距P1和第二柱狀透鏡131的節距P2的比值與第一焦距和第二焦距的比值相同。其他的比例關係與前述的比例關係類同，因此不再贅述。
另外，在第一方向H上畫素141具有寬度W2，寬度W2之大小等於節距P2之大小。
如第5圖所繪示，第三柱狀透鏡陣列150具有複數個第三柱狀透鏡151，第三柱狀透鏡151的長軸相較於第一方向H與第二方向V為傾斜設置。具體而言，立體顯示裝置100更具有垂直於第三柱狀透鏡151的長軸的第三方向D。每個第三柱狀透鏡151沿著第三方向D分為第一部分151a、第二部分151b、第三部分151c、第四部分151d、第五部分151e、第六部分151f、第七部分151g、第八部分151h、第九部分151i與第十部份151j。第一部分151a、第二部分151b、第三部分151c、第四部分151d、第五部分151e、第六部分151f、第七部分151g、第八部分151h、第九部分151i與第十部份151j分別對應於十組不同的畫素子部。舉例來說，第一部分151a對應於其中一組紅色子畫素第二子部141r2、綠色子畫素第二子部141g2與藍色子畫素第二子部141b2，而這組紅色子畫素第二子部141r2、綠色子畫素第二子部141g2與藍色子畫素第二子部141b2組成一組畫素第二子部141y。第二部分151b對應於其中一組紅色子畫素第一子部141r1、綠色子畫素第一子部141g1與藍色子畫素第一子部141b1，而這組紅色子畫素第一子部141r1、綠色子畫素第一子部141g1與藍色子畫素第一子部141b1組成一組畫素第一子部141x。
具體而言，如第5圖所繪示，第一方向H與第三方向D之間的夾角δ為tan -1(1/3)，但並不限於此。在其他實施方式中，第一方向H與第三方向D之間的夾角δ可為其他角度。舉例來說，夾角δ可為tan -1(1/2)或tan -1(1/4)。需要注意的是，若是夾角δ改變，則光源模組110的光源的擺設位置亦會相對應地改變。
於是，第三柱狀透鏡陣列150分別將十組不同的畫素子部所產生的畫素光線分別導引至十個視域。
具體而言，第一部分151a、第二部分151b、第三部分151c、第四部分151d、第五部分151e、第六部分151f、第七部分151g、第八部分151h、第九部分151i與第十部份151j分別對應於十組不同的畫素子部指的是這十個部分在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與不同組的畫素子部的設置位置中心重疊。舉例來說，第一部分151a對應於畫素第二子部141y指的是第一部分151a在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與畫素第二子部141y的設置位置中心重疊。第二部分151b對應於的畫素第一子部141x指的是第二部分151b在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與畫素第一子部141x的設置位置中心重疊。
第6圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組140的部分前視示意圖。如第6圖所繪示，在某一視域中，會看到標記901所標示出的畫素141所形成的樣式；其他視域亦會看到畫素141形成類似的樣式。具體而言，人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度將會是直式顯示模組140的解析度的五分之一。需要注意的是，標記901所標示出的畫素141所形成的樣式為均勻分佈，因而得以有效地提升顯示品質。
藉由第一柱狀透鏡陣列120與第二柱狀透鏡陣列130對於光源模組110所提供的不同組光線(例如第一光線L T1與第二光線L T2)進行兩次光學傅立葉轉換，於是各組光線將會分別聚焦於各組畫素子部。因為各組光線分別為在第一時序與第二時序產生，因此各畫素141可以在第一時序與第二時序分別顯示不同畫面，因而使由聚焦於各組畫素子部(例如畫素第一子部141x與畫素第二子部141y)的各組光線轉換而形成的畫素光線顯示不同的畫面。因為各組畫素子部所形成的畫素光線會分別被第三柱狀透鏡151導引至不同視域(因為各組畫素子部的設置位置不同)，因此在第一時序所形成的畫素光線將會被第三柱狀透鏡陣列150導引至五個視域，而在第二時序所形成的畫素光線將會被第三柱狀透鏡陣列150導引至另外五個視域。於是，人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度將會是直式顯示模組140的解析度的五分之一，但是立體顯示裝置100卻產生了位於十個視域的不同影像。換句話說，立體顯示裝置100利用簡單的光學結構，便使立體顯示裝置100產生時間多工法與空間多工法的功效。具體而言，空間多工法使人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度是直式顯示模組140的解析度的五分之一的情況下產生位於五個視域的不同影像，時間多工法則使視域的數量變成兩倍(倍數等於時序的數量)，即變成十個視域。
具體而言，直式顯示模組140位於第三柱狀透鏡陣列150的焦面上。應了解到，以上所舉之直式顯示模組140與第三柱狀透鏡陣列150的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇直式顯示模組140與第三柱狀透鏡陣列150的具體實施方式。
如第4圖與第5圖所繪示，在第一方向H上每個第三柱狀透鏡151具有節距P3，節距P3之大小為畫素141的寬度W2的三分之五倍。節距P3之大小可以決定立體顯示裝置100可以產生的視域數量，若節距P3越大，則立體顯示裝置100可以產生的視域數量就越多。舉例來說，若是節距P3之大小為寬度W2的三分之八倍，則立體顯示裝置100可以產生八個視域，若是節距P3之大小為寬度W2的三倍，則立體顯示裝置100可以產生九個視域。
第7圖繪示依照本發明又一實施方式之光源模組110與第一柱狀透鏡陣列120的部分前視示意圖。第8圖繪示依照本發明又一實施方式之直式顯示模組140的部分前視示意圖。第9圖繪示依照本發明又一實施方式之直式顯示模組140與第三柱狀透鏡陣列150的部分前視示意圖。如第7圖、第8圖與第9圖所繪示，本實施方式的立體顯示裝置100大致與前述實施方式的立體顯示裝置100相同，以下主要描述其相異處。
如第7圖所繪示，光源模組110包含複數個光源，光源包含複數個第一白色光源112w與複數個第二白色光源113w。
第一白色光源112w與第二白色光源113w的形狀為長條狀。第一白色光源112w的長軸與第二白色光源113w的長軸垂直於第一方向H。
在第一方向H上光源具有寬度W1。第一白色光源112w為設置於第二白色光源113w的左方，且第一白色光源112w的中心與第二白色光源113w的中心在第一方向H上的間距大小等於寬度W1。第一白色光源112w沿著第一方向H與相鄰之第一白色光源112w之間距為寬度W1的六倍。第二白色光源113w沿著第一方向H與相鄰之第二白色光源113w之間距為寬度W1的六倍。
每個第一柱狀透鏡121沿著第一方向H分為第一部份128與第二部份129。第一部份128對應於第一白色光源112w，第二部份129對應於第二白色光源113w。需要注意的是，第一柱狀透鏡121除了第一部份128、第二部份129之外亦有其他部份，但此處並不討論這些其他部份。
於是，類似於第3圖所繪示，第一柱狀透鏡陣列120分別將第一白色光源112w與第二白色光源113w所發射的光線分別導引至兩個不同方向群組。
具體而言，第一部份128與第二部份129分別對應於第一白色光源112w與第二白色光源113w指的是第一部份128在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第一白色光源112w的設置位置中心重疊，第二部份129在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與第一白色光源112w的設置位置中心重疊。
具體而言，第一白色光源112w在第一時序時發射光線，第二白色光源113w在第二時序時發射光線。
具體而言，第一白色光源112w與第二白色光源113w為發光二極體光源。應了解到，以上所舉之第一白色光源112w與第二白色光源113w的具體實施方式僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性選擇第一白色光源112w與第二白色光源113w的具體實施方式。
如第1圖、第7圖與第8圖所繪示，第二柱狀透鏡陣列130將朝不同方向群組的光線聚焦至第一聚焦區域221與第二聚焦區域222。具體而言，第二柱狀透鏡陣列130將第一白色光源112w發射的光線聚焦於第一聚焦區域221，將第二白色光源113w發射的光線聚焦於第二聚焦區域222。如第9圖所繪示,畫素141更沿著第一方向H區分為第一子部142與第二子部143，第一聚焦區域221對應於第一子部142，第二聚焦區域222對應於第二子部143。
於是，直式顯示模組140中各畫素141的第一子部142將聚焦於第一聚焦區域221的光線轉換為畫素光線，第二子部143將聚焦於第二聚焦區域222的光線轉換為畫素光線。
在第一方向H上第一聚焦區域221的中心線與相鄰之第二聚焦區域222的中心線之間的間距G1’為由第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距、第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距與第一白色光源112w的中軸與第二白色光源113w的中軸的間距(即寬度W1)決定。
具體而言，第一白色光源112w的中軸與第二白色光源113w的中軸的間距(即寬度W1)和間距G1’的比值與第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值相同。
在第一方向H上第一聚焦區域221與相鄰之第一聚焦區域221之間的間距G3’可為由第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距、第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距與第一白色光源112w沿著第一方向H與相鄰之第一白色光源112w之間距(即寬度W1的六倍)決定。
具體而言，第一白色光源112w沿著第一方向H與相鄰之第一白色光源112w之間距(即寬度W1的六倍)和間距G3’的比值與第一柱狀透鏡陣列120的第一焦距和第二柱狀透鏡陣列130的第二焦距的比值相同。其他的比例關係與前述的比例關係類同，因此不再贅述。在第8圖中，間距G3’的寬幅是一畫素，而間距G1’的六倍等於間距G3’。
如第9圖所繪示，第三柱狀透鏡151的第一部分151a、第二部分151b、第三部分151c、第四部分151d、第五部分151e、第六部分151f、第七部分151g、第八部分151h、第九部分151i與第十部份151j分別對應於不同組的子畫素子部。舉例來說，第一部分151a對應於其中一組綠色子畫素第二子部143g。第二部分151b對應於其中一組綠色子畫素第一子部142g。第三部分151c對應於其中一組綠色子畫素第二子部145g。第四部分151d對應於其中一組綠色子畫素第一子部144g。標記908標記出綠色子畫素第一子部142g、144g、綠色子畫素第二子部143g、145g。
於是，第三柱狀透鏡陣列150分別將不同的畫素子部所產生的十組畫素光線分別導引至十個視域。
需要注意的是，在本實施方式中，同一畫素141的不同子畫素未必會分配到相同視域。然而，僅要藉由適當的資料訊號處理，便能使直式顯示模組140顯示出正確的畫面資訊，因而使各視域呈現出適當的畫面。
具體而言，第一部分151a、第二部分151b、第三部分151c、第四部分151d、第五部分151e、第六部分151f、第七部分151g、第八部分151h、第九部分151i與第十部份151j分別對應於不同的子畫素子部指的是這十個部分在垂直於第一方向H與第二方向V之方向上的投影與不同組的子畫素子部的設置位置中心重疊。
由前述實施方式可以總結出立體顯示裝置100的一些技術特徵，以下分別一一詳述。
在光源模組110包含複數個白色光源的實施方式中，立體顯示裝置100具有垂直於第一柱狀透鏡121的長軸的一方向，每個第一柱狀透鏡121沿著此方向分為K個部分，不同部分分別對應於K組白色光源，第一柱狀透鏡陣列120用以將K組時序光線分別導引朝K個方向群組前進，每個畫素141包含K個子部，第二柱狀透鏡陣列130用以將朝K個方向群組的K組時序光線分別聚焦至K組聚焦區域，K組聚焦區域分別對應於K個子部。
在光源模組110包含複數個紅色光源、複數個綠色光源與複數個藍色光源的實施方式中，立體顯示裝置100具有垂直於第一柱狀透鏡121的長軸的一方向，每個第一柱狀透鏡121沿著此方向分為3K個部分，不同部分分別對應於K組紅色光源、K組綠色光源與K組藍色光源，且K組紅色光源、K組綠色光源與K組藍色光源在K個時序上形成3K組時序光線，第一柱狀透鏡陣列120用以將3K組時序光線分別導引朝3K個方向群組前進，每個畫素包含K個子部，其中每個子部包含紅色子畫素子部、藍色子畫素子部與綠色子畫素子部。第二柱狀透鏡陣列130用以將朝3K個方向群組的3K組時序光線分別聚焦至3K組聚焦區域，3K組聚焦區域分別對應於K個紅色子畫素子部、K個藍色子畫素子部與K個綠色子畫素子部。
在本發明上述實施方式中，藉由第一柱狀透鏡陣列120與第二柱狀透鏡陣列130對於光源模組110所提供的不同組光線(例如第一光線L T1與第二光線L T2)進行兩次光學傅立葉轉換，於是各組光線將會分別聚焦於各組子畫素子部。因為各組光線分別為在第一時序與第二時序產生，因此各畫素141可以在第一時序與第二時序分別顯示不同畫面，因而使由聚焦於各組子畫素子部的各組光線轉換而形成的畫素光線顯示不同的畫面。因為各組子畫素子部所形成的畫素光線會分別被第三柱狀透鏡151導引至不同視域(因為各組子畫素子部的設置位置不同)，因此在第一時序所形成的畫素光線將會被第三柱狀透鏡陣列150導引至不同視域。舉例來說，若總共有兩個時序，且在第一時序所形成的畫素光線被第三柱狀透鏡陣列150導引至五個視域，則在第二時序所形成的畫素光線會被第三柱狀透鏡陣列150導引至另外五個視域。於是，在這個例子中，人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度將會是直式顯示模組140的解析度的五分之一，但是立體顯示裝置100卻產生了位於十個視域的不同影像。換句話說，立體顯示裝置100利用簡單的光學結構，便使立體顯示裝置100產生時間多工法與空間多工法的功效。具體而言，空間多工法使人眼在每個視域中所觀察到的影像解析度是直式顯示模組140的解析度的K分之一的情況下產生位於K個視域的不同影像，時間多工法則使視域的數量變成N倍(倍數等於時序的數量)，即變成N×K個視域。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此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‧‧‧立體顯示裝置
110‧‧‧光源模組
112b‧‧‧第一藍色光源
112g‧‧‧第一綠色光源
112r‧‧‧第一紅色光源
112w‧‧‧第一白色光源
113g‧‧‧第二綠色光源
113b‧‧‧第二藍色光源
113r‧‧‧第二紅色光源
113w‧‧‧第二白色光源
120‧‧‧第一柱狀透鏡陣列
121‧‧‧第一柱狀透鏡
122、128‧‧‧第一部份
123、129‧‧‧第二部份
124‧‧‧第三部份
125‧‧‧第四部份
126‧‧‧第五部份
130‧‧‧第二柱狀透鏡陣列
131‧‧‧第二柱狀透鏡
140‧‧‧直式顯示模組
141‧‧‧畫素
141r‧‧‧紅色子畫素
141r1‧‧‧紅色子畫素第一子部
141r2‧‧‧紅色子畫素第二子部
141g‧‧‧綠色子畫素
141g1‧‧‧綠色子畫素第一子部
141g2‧‧‧綠色子畫素第二子部
141b‧‧‧藍色子畫素
141b1‧‧‧藍色子畫素第一子部
141b2‧‧‧藍色子畫素第二子部
141x‧‧‧畫素第一子部
141y‧‧‧畫素第二子部
142g、144g‧‧‧綠色子畫素第一子部
143g、145g‧‧‧綠色子畫素第二子部
150‧‧‧第三柱狀透鏡陣列
151‧‧‧第三柱狀透鏡
151a‧‧‧第一部分
151b‧‧‧第二部分
151c‧‧‧第三部分
151d‧‧‧第四部分
151e‧‧‧第五部分
151f‧‧‧第六部分
151g‧‧‧第七部分
151h‧‧‧第八部分
151i‧‧‧第九部分
151j‧‧‧第十部份
211、221‧‧‧第一聚焦區域
212、222‧‧‧第二聚焦區域
213‧‧‧第三聚焦區域
214‧‧‧第四聚焦區域
215‧‧‧第五聚焦區域
216‧‧‧第六聚焦區域
D‧‧‧第三方向
G1、G1’、G2、G3、G3’‧‧‧間距
H‧‧‧第一方向
LT1‧‧‧第一光線
LT2‧‧‧第二光線
P1、P2、P3‧‧‧節距
V‧‧‧第二方向
W1、W2‧‧‧寬度
901、908、909‧‧‧標記
第1圖繪示依照本發明一實施方式之立體顯示裝置的上視示意圖。 第2圖繪示依照本發明一實施方式之光源模組與第一柱狀透鏡陣列的部分前視示意圖。 第3圖繪示依照本發明一實施方式之光源模組與第一柱狀透鏡陣列的上視光路示意圖。 第4圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組、第二柱狀透鏡陣列與第三柱狀透鏡陣列的部分前視示意圖。 第5圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組與第三柱狀透鏡陣列的部分前視示意圖。 第6圖繪示依照本發明一實施方式之直式顯示模組的部分前視示意圖。 第7圖繪示依照本發明又一實施方式之光源模組與第一柱狀透鏡陣列的部分前視示意圖。 第8圖繪示依照本發明又一實施方式之直式顯示模組的部分前視示意圖。 第9圖繪示依照本發明又一實施方式之直式顯示模組與第三柱狀透鏡陣列的部分前視示意圖。

Claims (8)

  1. 一種立體顯示裝置，包含：一光源模組，用以依發光週期中的複數個時序提供複數組時序光線；一第一柱狀透鏡陣列，設置於該光源模組前方，用以將來自該光源模組之該些時序光線分別導引朝複數個方向群組前進，其中該光源模組位於該第一柱狀透鏡陣列的焦面上；一第二柱狀透鏡陣列，設置於該第一柱狀透鏡陣列前方；一直式顯示模組(Portrait Display Module)，設置於該第二柱狀透鏡陣列前方，其中該直式顯示模組位於該第二柱狀透鏡陣列的焦面上，該直式顯示模組包含複數個畫素，每個該些畫素包含複數個子部，該第二柱狀透鏡陣列用以將朝該些方向群組的該些時序光線分別聚焦至複數組聚焦區域，該些聚焦區域分別對應於該些子部，該直式顯示模組用以將聚焦至該些聚焦區域的該些時序光線分別轉換為複數組畫素光線；以及一第三柱狀透鏡陣列，設置於該直式顯示模組前方，用以將該些畫素光線分別導引至複數個視域，其中該些畫素沿著互相垂直之一第一方向及一第二方向排列，每一該些畫素包含不同顏色之複數個子畫素，該些子畫素係沿著該第二方向並排，該第一柱狀透鏡陣列具有複數個第一柱狀透鏡，該第二柱狀透鏡陣列具有複數個第二柱狀透鏡，該第三柱狀透鏡陣列具有複數個第三柱狀透鏡，該些第一柱狀透鏡的長軸垂直於該第一方向，該些第二柱狀透鏡的長軸垂直於該第一方向，該些第三柱狀透鏡的長軸相較於該第一方向為傾斜。
  2. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該直式顯示模組位於該第三柱狀透鏡陣列的焦面上。
  3. 如請求項2所述之立體顯示裝置，該第一柱狀透鏡陣列具有一第一焦距，在該第一方向上每個該些第一柱狀透鏡具有一第一節距，該第二柱狀透鏡陣列具有一第二焦距，在該第一方向上每個該些第二柱狀透鏡具有一第二節距，該第一焦距和該第二焦距的比值與該第一節距和該第二節距的比值相同。
  4. 如請求項3所述之立體顯示裝置，在該第一方向上該些畫素具有一第一寬度，該第一寬度之大小等於該第二節距之大小。
  5. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該光源模組包含複數個白色光源。
  6. 如請求項5所述之立體顯示裝置，其中每個該些第一柱狀透鏡沿著該第一方向分為K個部分，該些部分分別對應於K組白色光源，該第一柱狀透鏡陣列用以將K組該些時序光線分別導引朝K個該些方向群組前進，每個該些畫素包含K個該些子部，該第二柱狀透鏡陣列用以將朝K個該些方向群組的K組該些時序光線分別聚焦至K組該些聚焦區域，K組該些聚焦區域分別對應於K個該些子部。
  7. 如請求項1所述之立體顯示裝置，其中該光源模組包含複數個紅色光源、複數個綠色光源與複數個藍色光源。
  8. 如請求項7所述之立體顯示裝置，其中每個該些第一柱狀透鏡沿著該第一方向分為3K個部分，該些部分分別對應於K組該些紅色光源、K組該些綠色光源與K組該些藍色光源，且K組該些紅色光源、K組該些綠色光源與K組該些藍色光源在K個該些時序上形成3K組該些時序光線，該第一柱狀透鏡陣列用以將3K組該些時序光線分別導引朝3K個該些方向群組前進，每個該些畫素包含K個子部，其中每個該些子部包含一紅色子畫素子部、一藍色子畫素子部與一綠色子畫素子部，該第二柱狀透鏡陣列用以將朝3K個該些方向群組的3K組該些時序光線分別聚焦至3K組該些聚焦區域，3K組該些聚焦區域分別對應於K個該些紅色子畫素子部、K個該些藍色子畫素子部與K個該些綠色子畫素子部。
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