TWI871667B - Autostereoscopic display device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種顯示裝置,且特別是有關於一種自動立體顯示裝置。The present invention relates to a display device, and in particular to an automatic stereoscopic display device.
傳統的自動立體顯示裝置利用柱狀透鏡(Lenticular Lens)的光學特性來產生立體的觀看效果。柱狀透鏡陣列的一面/側為鑄刻成圓柱形浮雕狀的陣列板,另一面/側則為平滑的亮面。當眼睛由柱狀面往平滑面觀看,則會因為其柱狀透鏡的效果,左、右眼會分別看到透鏡下左右兩個不同的影像,使觀看者能觀看到立體影像。Traditional automatic stereoscopic display devices use the optical properties of lenticular lenses to produce a three-dimensional viewing effect. One side of the lenticular lens array is an array plate cast into a cylindrical relief shape, and the other side is a smooth bright surface. When the eyes look from the cylindrical surface to the smooth surface, due to the effect of the lenticular lens, the left and right eyes will see two different images under the lens, respectively, allowing the viewer to view a three-dimensional image.
一般在觀看來自柱狀透鏡陣列的立體圖像時,因為欲觀看的圖像安置於柱狀透鏡陣列下方,其安置的平面亦為該柱狀透鏡的焦點。因此,從透鏡外往透鏡內觀看圖像時,所有平行的光線會匯聚至透鏡的焦點上,看到透鏡下方的圖像。而人眼因為在不同的位置,而看到不同的圖像。所以,當我們將多個不同視角的圖案置放於柱狀透鏡陣列板時,必需將圖像分割為多個細條狀的圖像,再依序將多個不同的圖像融合起來。Generally, when viewing a three-dimensional image from a cylindrical lens array, the image to be viewed is placed below the cylindrical lens array, and the plane where it is placed is also the focus of the cylindrical lens. Therefore, when viewing the image from outside the lens to inside the lens, all parallel light rays will converge to the focus of the lens, and the image below the lens will be seen. The human eye sees different images because it is in different positions. Therefore, when we place multiple patterns of different viewing angles on the cylindrical lens array plate, we must divide the image into multiple thin strips of images, and then merge the multiple different images in sequence.
柱狀透鏡是一種一維週期結構,其原理是透過不同角度的透鏡來達成3D立體效果。然而,柱狀透鏡式的自動立體顯示裝置無法達成全角度皆有立體效果,這是因為柱狀透鏡只能在特定的角度下顯示立體效果。如果觀看者的角度不在這個範圍內,立體效果就會消失。The rod lens is a one-dimensional periodic structure, and its principle is to achieve a 3D stereoscopic effect through lenses at different angles. However, the rod lens type automatic stereoscopic display device cannot achieve a stereoscopic effect at all angles, because the rod lens can only display a stereoscopic effect at a specific angle. If the viewer's angle is not within this range, the stereoscopic effect will disappear.
本發明提供一種自動立體顯示裝置,其可在不同方向/視角觀看到立體影像。The present invention provides an automatic stereoscopic display device, which can display stereoscopic images in different directions/viewing angles.
本發明的一實施例提供一種自動立體顯示裝置,包括顯示面板以及微透鏡陣列。顯示面板包括多個像素。這些像素沿第一方向及第二方向排成矩陣。微透鏡陣列包括多個微透鏡。這些微透鏡沿第三方向及第四方向排成矩陣。第一方向平行於第三方向,且第二方向不平行於第四方向。An embodiment of the present invention provides an automatic stereoscopic display device, including a display panel and a microlens array. The display panel includes a plurality of pixels. These pixels are arranged in a matrix along a first direction and a second direction. The microlens array includes a plurality of microlenses. These microlenses are arranged in a matrix along a third direction and a fourth direction. The first direction is parallel to the third direction, and the second direction is not parallel to the fourth direction.
基於上述,在本發明的一實施例中,由於自動立體顯示裝置採用微透鏡陣列來產生具有視差的影像,且微透鏡陣列為二維週期結構,因此,自動立體顯示裝置可達成全方向/視角皆有立體效果的目的。再者,將自動立體顯示裝置設計為:第一方向平行於第三方向,且第二方向不平行於第四方向。因此,自動立體顯示裝置的設計方式避免了結構有莫爾(moire)條紋的情況,使自動立體顯示裝置具有較佳的顯示效果。Based on the above, in one embodiment of the present invention, since the automatic stereoscopic display device uses a microlens array to generate an image with parallax, and the microlens array is a two-dimensional periodic structure, the automatic stereoscopic display device can achieve the purpose of having a stereoscopic effect in all directions/viewing angles. Furthermore, the automatic stereoscopic display device is designed such that: the first direction is parallel to the third direction, and the second direction is not parallel to the fourth direction. Therefore, the design method of the automatic stereoscopic display device avoids the situation where the structure has moire stripes, so that the automatic stereoscopic display device has a better display effect.
圖1是根據本發明的一實施例的自動立體顯示裝置的示意圖。請參考圖1,本發明的一實施例提供一種自動立體顯示裝置10,包括顯示面板100以及微透鏡陣列200。FIG1 is a schematic diagram of an automatic stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG1 , an embodiment of the present invention provides an automatic
在本實施例中,顯示面板100包括多個像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4。這些像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4用以發出多個影像光。其中,這些像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4沿第一方向D1及第二方向D2排成矩陣。In this embodiment, the
在本實施例中,微透鏡陣列200包括多個微透鏡210。這些微透鏡210用以將來自不同像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4的影像光引導至空間中不同位置。當使用者觀看時,像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4中的其中兩個像素所發出的影像光會分別被引導至使用者的左、右眼,使使用者可觀看到立體影像。In this embodiment, the
在本實施例中,這些微透鏡210沿第三方向D3及第四方向D4排成矩陣。其中,第一方向D1平行於第三方向D3,且第二方向D2不平行於第四方向D4。In this embodiment, the
在本實施例中,第一方向D1垂直於第二方向D2。第三方向D3與第四方向D4不互相垂直。In this embodiment, the first direction D1 is perpendicular to the second direction D2. The third direction D3 and the fourth direction D4 are not perpendicular to each other.
在本實施例中,顯示面板100為液晶顯示面板。其中,像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4以RGB條紋(RGB stripe)排列的方式排列。但本發明不以此為限,顯示面板100可為其他類型的顯示面板,且像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4的排列方式也可為其他類型的排列方式。In this embodiment, the
在本實施例中,每個微透鏡210所對應分配的像素1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4的數量為偶數。其中,前述的分配可定義為當像素的中心落在該微透鏡於顯示面板100的正投影範圍內時,該像素為分配到該微透鏡的像素。例如,圖1示意了9×4個像素被分配到每一個微透鏡210。In the present embodiment, the number of pixels 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 8-1, 8-2, 8-3, 8-4, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4 allocated to each
在本實施例中,微透鏡210可為非軸對稱透鏡。例如,微透鏡210在垂直於其光軸的不同軸上具有不同的屈光度。In this embodiment, the
圖2是根據本發明的一實施例的自動立體顯示裝置,微透鏡的多種可能排列方式的示意圖。在圖2中,背景的格子為顯示面板100的像素,而線L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11為沿微透鏡陣列200的多種可能排列方式所對應的第四方向D4的直線。請參考圖2,在本實施例中,第二方向D2與第四方向D4之間的夾角θ的tan值呈最簡整數比。其中,前述的tanθ的數值對應了每一微透鏡210所分配的像素在第一方向D1及第二方向上的週期比。例如,線L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11所對應的tanθ的數值分別為4/15、5/18、1/3、7/18、2/5、5/12、4/9、7/15、1/2、8/15、5/9。FIG. 2 is a schematic diagram of various possible arrangements of microlenses in an automatic stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2 , the background grid is the pixels of the
在一實施例中,第二方向D2與第四方向D4之間的夾角小於45度。In one embodiment, an angle between the second direction D2 and the fourth direction D4 is less than 45 degrees.
綜上所述,在本發明的一實施例中,自動立體顯示裝置包括顯示面板以及微透鏡陣列。由於自動立體顯示裝置採用微透鏡陣列來產生具有視差的影像,且微透鏡陣列為二維週期結構,因此,自動立體顯示裝置可達成全角度皆有立體效果的目的。再者,將自動立體顯示裝置設計為:顯示面板的像素沿第一方向及第二方向排成矩陣,微透鏡陣列的微透鏡沿第三方向及第四方向排成矩陣,第一方向平行於第三方向,且第二方向不平行於第四方向。因此,自動立體顯示裝置的設計方式避免了將兩個週期結構正交/平行擺放,同時避免了結構有莫爾條紋的情況,使自動立體顯示裝置具有較佳的顯示效果。In summary, in one embodiment of the present invention, an automatic stereoscopic display device includes a display panel and a microlens array. Since the automatic stereoscopic display device uses a microlens array to generate an image with parallax, and the microlens array is a two-dimensional periodic structure, the automatic stereoscopic display device can achieve the purpose of having a stereoscopic effect at all angles. Furthermore, the automatic stereoscopic display device is designed as follows: the pixels of the display panel are arranged in a matrix along the first direction and the second direction, and the microlenses of the microlens array are arranged in a matrix along the third direction and the fourth direction, the first direction is parallel to the third direction, and the second direction is not parallel to the fourth direction. Therefore, the design of the automatic stereoscopic display device avoids placing two periodic structures orthogonally/parallel, and at the same time avoids the situation where the structure has moiré fringes, so that the automatic stereoscopic display device has a better display effect.
1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4:像素 10:自動立體顯示裝置 100:顯示面板 200:微透鏡陣列 210:微透鏡 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 D4:第四方向 L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11:線 θ:夾角 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 8-1, 8-2, 8-3, 8-4, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4: pixels 10: automatic stereo display device 100: display panel 200: micro lens array 210: micro lens D1: first direction D2: second direction D3: third direction D4: fourth direction L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10, L11: Lines θ: Angle
圖1是根據本發明的一實施例的自動立體顯示裝置的示意圖。 圖2是根據本發明的一實施例的自動立體顯示裝置,微透鏡的多種可能排列方式的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of an automatic stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of various possible arrangements of microlenses in an automatic stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention.
1-1、1-2、1-3、1-4、2-1、2-2、2-3、2-4、3-1、3-2、3-3、3-4、4-1、4-2、4-3、4-4、5-1、5-2、5-3、5-4、6-1、6-2、6-3、6-4、7-1、7-2、7-3、7-4、8-1、8-2、8-3、8-4、9-1、9-2、9-3、9-4:像素 10:自動立體顯示裝置 100:顯示面板 200:微透鏡陣列 210:微透鏡 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 D4:第四方向 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 6-1, 6-2, 6-3, 6-4, 7-1, 7-2, 7-3, 7-4, 8-1, 8-2, 8-3, 8-4, 9-1, 9-2, 9-3, 9-4: pixels 10: automatic stereo display device 100: display panel 200: micro lens array 210: micro lens D1: first direction D2: second direction D3: third direction D4: fourth direction
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Patent Citations (2)
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