TW200938878A - Autostereoscopic display device - Google Patents

Description

200938878 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種自動立體顯示裝置，其包括-影㈣ 成構件，例如具有-顯示像素陣列的一顯示面板，及一視 . 目形成構件。該視圖形成構件可係-雙凸透鏡陣列，其係 配置在該影像形成元件上，該等顯示像素係透過該視圓形 成構件加以視圖。本發明亦關於一種驅動一自動立體顯干 Ο 裝置之方法。 · 【先前技術】 一種已知自動立體顯示裝置係描述於GB 2196166 a尹。 此已知裝置包括一二維發射液晶顯示面板，其具有—顯示 像素之列及行陣列，用作產生一顯示的一影像形成構件 彼此平行而延伸的一細長雙凸透鏡陣列在該顯示像素陣列 上面，並且用作一視圖形成構件。來自該等顯示像素之輸 出係穿過此等雙凸透鏡加以投影，此等雙凸透鏡用以修改 0 該輸出之方向。 提供之雙凸透鏡如元件的一薄片，該等元件之每一者包 . 括一細長半圓筒型透鏡元件。該等雙凸透鏡以該顯示面板 之行方向延伸，其中每一雙凸透鏡在顯示像素.之二或多個 相鄰行的一各別群上面。 在例如每一雙凸透鏡係與顯示像素之二行關聯的一配置 中，每一行中之顯示像素提供一各別二維子影像的一垂直 片。該雙凸薄片將此二片及來自關聯於其他雙凸透鏡之顯 示像素行之對應片投影至定位在該薄片前面之一使用者之 138036.doc -4- 200938878 左與右眼’所以該使用者觀察—單—立體影像。 在其他配置中’每_雙凸透鏡係關聯於以該列方向的一 群三或多個相鄰顯示像素。每-群中之顯示像素之對應行 係適當地配置’以提供來自-各別二維子影像的-垂直 片。當一使用者之頭從左移至右時，觀察—系列連續、不 同、立體視圖’建立例如一環視印象。 上述自動立體顯示裝置產生具有良好亮度等級的一顯

不，。然而’與該褒置關聯的一問題在於該雙凸薄月所投影 之視圖遭到暗區分雜，劫·楚α广μ , 该等暗£係由通常定義該顯示像素 陣列之非發射黑矩陣之"成像'，所造成。此等暗區由-使用 者輕易地觀察成亮度不均勾，，生，其係以橫跨該顯示而間隔 之暗垂直帶之形式。當該使用者從左移至右時，該等帶移 動橫跨該顯示’而且當該使用者移往或移離該顯示時，該 等帶之間距改變。 已提出用於縮減該等不均句性之振幅之數個方法。例 ® ’該不均勻性之振幅可藉由依相對於該顯示像素陣列之 行方向之-銳角傾斜該等雙凸透鏡之熟知技術加以縮減。 $而’仍然很難縮減藉由將該黑矩陣成像至ι%以下（對於 -使用者而言，該等不均句性在該等級仍然可感知並且令 其分心）所引入之強度調變深度。 用於縮減不均勾性之振幅之另—方法係所謂分數視圖配 置，其係詳細描述於wo 2006/1177〇7 A2_。具有一分數 視圖配置之裝置之特徵在於該等傾斜之雙凸透鏡之間距不 等於-整數數字乘以該等顯示像素之間距（亦即，一彩色 138036.doc -5- 200938878 顯示器中之子像素間距）’及在於在連續雙凸透鏡下之像 素係以一水平交替方式加以定位。結果，該等連續透鏡同 時投影不同數量之黑矩陣’導致強度調變，其係相位相互 地偏移。總強度之第一諧波消除掉，留下一更不強烈之不 均勻性效應。根據此方法，可將藉由成像該黑矩陣所引入 之強度調變深度完全地縮減至1 %以下。 頃發現，由在上述裝置中成像該黑矩陣所引入之強度調 〇 變深度亦根據該等雙凸透鏡之聚焦功率而變化。一般而 言，在一裝置中藉由增加·其焦距而散焦該等透鏡造成由成 像該黑矩陣所引入之強度調變深度的一縮減。然而，散焦 該等透鏡亦引起由該雙凸薄片所投影之視圖間之串擾，其 係不利於該使用者感知之三維效應。 【發明内容】 根據本發明之m，其中提供—種自動立體顯示 裝置’其包括： ❹一影像形成構件，其具有-顯示像素陣列，用於產生一 顯示°亥等顯示像素係藉由一不透明矩陣空間地定義； ·_、—視圖形成構件’其係與該影像形成構件對齊而配置， . 1且具有-視圖形成元件陣列，該等視圖形成元件係可組 .癌，而將該等顯示像素之群之輸出聚焦成以不同方向往一 使用者投影之複數個視圖，藉此實現自動立體成像，其中 該視圖形成構件的-聚焦強度係可電切換；以及 動構件，其係經配置，而以該複數個視圖之視訊資 料驅動該影像形成構件，並且在實質上對應於由該不透明 138036.doc 200938878 矩陣之成像所引入之一強度調變深度之局部最小值之第一 與第二值間切換該視圖形成構件之聚焦強度。 頃發現，該視㈣成構件之聚焦強度與由成像該黑矩陣 所引入之強度調變深度間之關係並非線性，其中當將該聚 .焦、強度縮減（例如，藉由增加定義該視圖形成構件之透鏡 . 元件之焦距）時’該調變深度展現連續較小局部最小值。 藉由在對應於此等局部最小值之值間切換該視圖形成構件 β 之聚焦強度，可提供複數個顯示模式，每一模式提供由該 不透明矩陣之成像所引入的一不同強度調變深度，及該等 視圖間之一不同數量之串擾。 尤其’該裝置可提供第—及第二顯示模式，其中將該視 圖形成構件之聚焦強度分別切換至該等第一及第二值。 在該第一模式中，將該視圖形成構件之聚焦強度切換至 對應於該強度調變深度之一第一局部最小值的一第一值， 该聚焦強度係接近於（但稍微低於）該視圖形成構件之焦點 ® 平面與該顯示像素陣列之平面相符之聚焦強度。此第一模 式可依一相對較高強度調變深度之代價提供該等視圖間之 - 低串擾。 在該第二模式中，將該視圖形成構件之聚焦強度切換至 對應於該強度調變深度之一第二（較低）局部最小值之一第 二、較低值（例如，藉由增加定義該視圖形成構件之透鏡 元件之焦距）。此第二模式可依該等視圖間之較高串擾之 代價提供一較低強度調變深度。 該第一模式可能適合要求極良好三維效能者，例如在廣 138036.doc 200938878 告應用巾’或在具有一大量"深度"之視訊序列中。該第二 模式可能適合影像品質係較重要者，例如在具有一小: "深度"之視訊序列中，或在駐留影像中》 該影像形成構件可係—液晶顯㈣板，其包括用於產生 一發射顯示的一背光。 . 視圖形成70件之p車列可係可組態，以作為具有—透射狹 縫陣列@阻障層，在該情況中，該聚焦強度係藉由變更 Φ 該等狹缝之寬度加以切換。 另—選擇為’該視圖形成構件可採用能夠作為透鏡之元 件之陣歹j之形式，該等透鏡用於以可電切換聚焦強度修 改來自顯示像素之輸出之方向。 例如在帛一群之具體實施例中，該視圖形成構件包 括串聯配置之複數個視圖形成單元，該視圖形成單元之至 少-者包括-電光材料’例如一定向液晶材料，其被形成 如具有電極層之透明基板間的一雙凸元件陣列。該等基板 © 之一被描繪成提供該電光材料之雙凸形式。 該電光材料的-折射㈣可藉由選擇性施加—電場而切 & m蔓或移除该單元的—光輸出方向修改功能。然後 ·#驅動構件係經配置，以便藉由將該電場選擇性施加於該 視圖形成單7C之電光材料而切換該視圖形成構件之聚焦強 度。 該驅動構件可係經配置，以切換該視圖形成構件之聚焦 強度，其係藉由改變維護其光輸出方向修改功能之視_ 成單兀的一選出者，及/或藉由改變同時維護其光輸出方 138036.doc 200938878 向修改功能之數個視圖形成單元。在後者之情況中，該視 圖形成構件之聚焦強度係藉由該等視圖形成單元之已組合 效應加以疋義。 可將該驅動構件進-步配置，以提供操作的一二維模 式，其係藉由不維護任何視圖形成單元之光輸出方向修改 功能，所以光通過整個視圖形成構件，而未對其方向進行 任何修改。在此情況中，該驅動構件係經配置而以一單 一視圖之習知視訊資料驅動該影像形成構件。 在-第二群之具體實施例中，該視圖形成構件包括串聯 配置的-視圖形成單元及一可切換光擴散器，纟中該視圖 形成單元係'經組態或可組態，以作為一透鏡阵列，用於修 改來自顯示像素之輸出之方向，丨中該可切換光㈣器係 經配置，而可選擇地執行一光束散布功能，且其中該 構件係經配置，以切換該視圖形成構件之聚焦強度，其係 藉由選擇性啟動該可切換光擴散器之光束散布功能。八、

“在一第三群之具體實施例中，該視圖形成構件包括一電 光材料’例如向液晶材料，其係佈置於具有電極層之 透明基板之間’該等電極層之至少—者包括—可個別定址 電極陣列’用於橫跨該電光材料施加一電場，以致使一透 鏡運作定向1後該驅動構件係經配置，以切換該視圖形 成構件之聚焦強度’其係藉由選擇性提供—電位給該等可 ::定址電極。吾人知道由此一配置所定義之透鏡係所謂 梯度折射率（Grin)透鏡。 該驅動構件可經配置’以切換該視圖形成構件之聚焦強 138036.doc 200938878 度，其係藉由選擇性提供該電位給該等可個別定址電極之 不同者，因而改變具有該電位之相鄰電極間的一距離。 可將該驅動構件進一步配置，以提供一二維操作模式， 其係藉由不提供該電位給任何或所有可個別定址電極。 . 在該自動立體顯示裝置的—些具體實施例中，該視圖形 • 成構件係可組態，以作為依對顯示像素之一行方向之一銳 角加以配置的-細長雙凸透鏡陣列，也就是說所謂傾斜之 ❹ 雙凸透鏡。 在此情況中，該自動立體顯示裝置可額外地具有所謂分 數視圖配置，如描述於WO 2006/117707 A2中。此一配置 之特徵在於該等細長雙凸透鏡之中央軸及以該行方向之顯 示像素之中心線在其交又處至少對於該顯示的一部分定義 斷面’在一特別中心線之斷面之位置係由位置數字所決 定’該等位置數字表示以第一方向以該顯示像素間距之單 位在該中心線相對於一第一斷面之位置，該等位置數字之 〇 每一者係一正或負整數數字與一具有大於或等於零並且小 於一之一數字之分數位置數字之和，在該特別中心線之所 有斷面係分佈於數個之k組中，每一組具有〇、1/k、 2/k、…、（k-l)/k之範圍中的一分數位置數字（假設k>〇)， 對於該中心線，不同組之分數部分對全部數量之分數部分 之貢獻實質上係相等。k之值可係例如2、3或4。 在該自動立體顯示裝置之具體實施例中，該驅動構件係 經配置，而時間地變化該視圖形成構件之聚焦強度；也就 是說，對於一視訊序列，該視圖形成構件之聚焦強度將隨 138036.doc -10- 200938878 著圖框變化。 另一選擇或者此外，該驅動構件可經配置，而空間地變 化該視圖形成構件之聚焦強度，也就是說，對於一視訊資 料序列’該視圖形成構件之聚焦強度將在每一圖框内變 化。 °亥驅動構件可進一步包括用於接收及解碼視訊資料之一 刀量之構件’該視訊資料之一分量指示用以顯示該視訊資 φ 料之視圖形成構件的一聚焦強度。在此情況中，該視圖形 成構件之聚焦強度係根據該視訊資料的一專屬分量加以決 定，並且可能已事先設定。 另選擇為’該驅動構件可進一步包括用於分析視訊資 料並且基於該分析而決定用以顯示該視訊資料之視圖形成 構件之-聚焦強度之構件。在此情況中，該視圖形成構件 之聚焦強度係基於内容（例如該資料的一深度映射分量）而 動態地決定》 ® 另一選擇為，該視圖形成構件之聚焦強度可藉由 該使用者基於視圖偏好設定之手動選擇而簡單地決定。 根據本發明之另—態樣，其中提供-種操作-自動立體 顯不裝置之方法，該裝置包括： I像形成構件’其具有—顯示像素陣列’用於產生一 j示等顯示像素係藉由—不透明矩陣^間地定 以及 ’ 、視圖形成構件，其係與該影像形成構件對齊而配置， 並且具有一視圖形成元件陣列，該等視圖形成元件係可組 138036.doc -11 - 200938878 態’而將該等顯示像素之群之輸出聚焦成以不同方向往一 使用者投影之複數個視圖，藉此實現自動立體成像，其中 該視圖形成構件的一聚焦強度係可電切換， 其中該方法包括：

-以該複數個視圖之第一視訊資料驅動該影像形成構件， 並且同時地將該視圖形成構件之聚焦強度控制於實質上對 應於由該不透明矩陣之成像所引入之一強度調變深度之— 第一局部最小值的一第一值；以及 -以該複數個視圖之第二視訊資料驅動該影像形成構件， 並且同時地將該視圖形成構件之聚焦強度控制於實質上對 應於由該不透明矩陣之成像所引入之一強度調變深度之一 第二局部最小值的一第二值。 根據本發明之又另一態樣’其中提供一種分析用於一自 動立體顯示裝置之視訊資料之方法，該裝置包括： -一影像形成構件，其具有一顯示像素陣列，用於產生一 顯示’該等顯示像素係藉由—不透明矩陣空間地定義·， 以及 、視圖形成構件’其係與該影像形成構件對齊而配置， 並且具有-視圖形成元件陣列，該等視圖形成元件係可組 態’而將料顯*像素之敎輸线焦成^同方向往一 使用者投影之複數個視圖，藉此實現自動立體成像，其中 该視圖形成構件的一聚焦強度係可電切換， ·=方法包括分析視訊資料’並且基於分析而決定用以顯 視訊資料之視圖形成構件的-聚焦強度。 138036.doc •12· 200938878 本發明亦提供一種電腦程式，其包括電腦程式碼構件， 該電腦程式碼構件係經調適以當該程式運行於一電腦時， 執行上述方法之所有步驟。本發明可係以一種用於執行本 發明之方法之步驟之電腦程式產品之形式。 【實施方式】 本發明提供一種具有一影像形成構件及一視圖形成構件 之類型之多重視圖自動立體顯示裝置。該裝置亦具有一驅 〇 動構件，其係經配置，而以該複數個視圖之視訊資料驅動 該影像形成構件。 该影像形成構件具有一顯示像素陣列，用於產生一顯 示’其中S亥等顯示像素係藉由一不透明矩障空間地定義。 該視圖形成構件係與該影像形成構件對齊而配置，並且 具有一視圖形成元件陣列，該等視圖形成元件係可組態， 而將該等顯示像素之群之輸出聚焦成以不同方向往一使用 者投影之複數個視圖。該視圖形成構件的一聚焦強度係可 Φ 電切換。 額外地配置該驅動構件，用以在實質上對應於由該不透 明矩陣之成像所引入之一強度調變深度之局部最小值之第 一與第二值間切換該視圖形成構件之聚焦強度。以此方 式’提供不同三維顯示模式。 圖1係一已知多重視圖自動立體顯示裝置1的一示意透視 圖。該已知^包括用作產生該顯示之一影像形成構件 之主動矩陣類型的一液晶顯示面板3。 該顯示面板3具有配置成列及行之顯示像素5的一正交陣 138036.doc •13- 200938878 列。為了清楚之緣故，圖式中僅顯示一小數目之顯示像素 5。實務上，該顯示面板3可包括大約一千列及數千行之顯 示像素5。 5玄液晶顯示面板3之結構完全係習知。尤其，該面板3包 . 括一對之已間隔透明玻璃基板，其間提供一已對準扭轉向 列或其他液晶材料。該等基板在其相向表面承載透明銦錫 氧化物（ITO)電極之圖案。亦將偏光層提供在該等基板之 ❸ 外表面。 每一顯示像素5包括該等基板上之對置電極，其中在其 間介入液晶材料》該等顯示像素5之形狀與佈局係由該等 電極之形狀與佈局及在該面板3前面上提供的一黑矩陣配 置所決定。該等顯示像素5係藉由間隙彼此規則地間隔。 每一顯不像素5係與一切換元件（例如一薄膜電晶體 (TFT)或薄膜二極體（TFD))關聯。該等顯示像素係經操 作，以藉由提供定址信號給該等切換元件產生該顯示，而 〇 且熟諳此技術者將知道適合之定址方案。 該顯不面板3係藉由一光源7加以照明，在此情況中該光 . 源包括在該顯示像素陣列之區域上延伸的一平面背光。來 自該光源7之光被引導穿過該顯示面板3，其中該等個別顯 不像素5係經驅動，以調變該光並且產生該顯示。 該顯不裝置1亦包括配置在該顯示面板3之顯示側上的一 雙凸薄片9，其執行一視圖形成功能。該雙凸薄片9包括彼 此平行而延伸的一列雙凸透鏡丨丨，為了清楚之緣故，以誇 張大小僅顯不其一者。該等雙凸透鏡丨丨用作視圖形成元 138036.doc 200938878 件，以執行一視圖形成功能。 該等雙凸透鏡11係以凸圓筒型元件之形式，而且其用作 一光輸出引導構件，將不同影像或視圖從該顯示面板3提 供至定位在該顯示裝置1前面之一使用者之眼睛。 圖1中所示之自動立體顯示裝置丨能夠以不同方向提供若 干不同透視圖。尤其，每一雙凸透鏡丨〗在每一列中之一小 群顯示像素5之上面。該雙凸元件n以一不同方向投影一 φ 群之每一顯示像素5,以便形成若干不同視圖。當該使用 者之頭從左移至右時，其眼睛將依序接收該等若干視圖之 不同者。 雙凸類型成像配置之操作之原理 圖2顯不如上述 而且顯示該光源7、顯示面板3及該雙凸薄片9。該配置提 供二個視圖，各以不同方向投影。該顯示面板3之每一像 素係以一特定視圖之資訊加以驅動。 上述自動立體顯示裝置產生具有良好亮度等級的一顯 示。然❿，與該褒置關聯的一問題在於由該雙凸薄片所投 影之視圖4皮暗區;^以分離，肖等暗區係由通常定義該顯示 像素陣列之非發射黑矩陣之成像所造成。此等暗區由一使 用者輕易地觀察成亮度不均勻性，其係以橫跨該顯示而間 隔之暗垂直帶之形式。當該使用者從左移至右時，該等帶 移動橫跨該顯示，而且當該使用者移往或移離該顯科， 該等帶之間距改變。在令其顯示區域之—高比例當作黑矩 陣之裝置（例如對於行動應用所設計 中，該等帶係特別有問題。 十之兩解析度顯示器) 138036.doc -15· 200938878 已提出用於縮減該等不均勻性之振幅之數個方法。例 如該等不均勻性之振幅可藉由依相對於該顯示像素陣列 之订方向的—銳角傾斜該等雙凸透鏡之熟知技術加以縮 咸…、而’仍然很難縮減藉由將該黑矩陣成像至1 %以下 (對於-使用者而t•’該等不均勻性在該等級仍然可感知 並且令其分心）所引入之強度調變深度。

❹ 用於縮減該等*均勻性之振幅之另—方法係所謂分數視 圖配置’其係詳細描述於WC) 2嶋/1177〇7八2中。現在將 參考圖3a、3心而描述一種具有一分數視圖配置之自動 立體顯示裝置。 具有一分數視圖配置之裝置之特徵在於：該等傾斜之雙 凸透鏡之間距P不等於一整數數字乘以該等顯示像素之間 距P(亦即…彩色顯示器中之子像素間距），及在於：在連 續雙凸透鏡下之像素係以—水平交替方式加以定位。 在圖3a中，顯示具有一，，4.5視圖"配置的一顯示裝置，其 中該等雙凸透鏡之間距P等於4.5乘以該像素（或子像素）間 距P。對於此一顯示，可識別二種類之透鏡。 一第-種類之透鏡（稱V，奇，，透鏡並且在圖式^其傾斜 之透鏡軸15加以識別）係藉由以下特徵化：該等像素之中 心係以-(η X P)之距離與該等透鏡轴間隔，：中_一整 數。-第二種類之透鏡（稱為"偶"透鏡並且在圖式中以 斜之透鏡軸17加以識別）係藉由以下特徵化：該等像素之 中心係以-（n+G.5)Xp之距離與該等透鏡轴^，其中: 一整數。 ” 138036.doc •16- 200938878 該二種類之透鏡15、17引起各別強度分佈19、21，如該 圖式中所不，各具有極類似於具有傾斜之雙凸透鏡（不具 有一分數視圖配置）之一習知自動立體顯示裝置之調變深 度的一調變深度。該等強度分佈19、21彼此之差異在於交 換最A及最小出現之角纟，使得其相位係相互地偏移 '结 果，總強度之第一諧波消除掉，留下一更不強烈之不均勻 性效應，如圖3a中之強度分佈23所解說。 D 現在將特別地參考圖31)及几而解釋一使用者觀察圖3a中 所示之分數視圖配置之方式。 圖3b係該使用者25觀察顯示裝置13的一示意平視圖。實 務上，當該使用者25從左至右觀察該顯示裝置時，其掃描 一角度，使該等個別雙凸透鏡依不同角度（j，j + 1，…）加以觀 察。由該使用者所觀察之第一透鏡係一偶類型透鏡17，其 係依角度j加以觀察，並且具有強度八(〗）。由該使用者所觀 察之第二透鏡係一奇類型透鏡15，其係依角度（j + 1)加以觀 ® 察，並且具有強度B(j + 1)。因此，由該使用者所觀察之強 度之序列係 A(j)，+ A(J+2)，B(j+3)，…。 • 由該使用者所觀察之強度係對照視圖角度繪製於圖3c 中。此圖式顯示一高頻率調變，其中一調變等於該等個別 貝獻之調變深度。此調變稱為透鏡至透鏡調變，其傾向於 較不注意上述亮度不均勻性，因為其較小規模地出現。 此外，圖3c中所示之調變具有等於圖“中所示之已加總 強度分佈23的一平均值。相較於圖3a中所示之分離強度分 佈19、21，此已加總強度分佈23具有一較高空間頻率，更 138036.doc 17 200938878 顯著者，及一較低調變深度。 φ

為了本發明之目#，一分數視圖配置係與wo 2006/U770卜致而^義如下：該等細長雙凸透鏡之尹央 軸及以該行方向之顯示像素之中心線在其交又處至少對於 該顯示的-部衫義斷面，在—特別中心線之斷面之位置 係由位置數字所决定，料位置數字表㈣該第—方向以 該顯示像素間距之單位在該中心線相對於一第一斷面之位 置該等位置數子之每一者係一正或負整數數字與一具有 大於或等於零並且小於—之—數字之分數位置數字之和， 在該特別h線之所有斷面係分佈於數個〇組中，每一 組具有0、1/k、2/k、·.，、（k_1)/k之範圍中的一分數位置數 字（假設k>0)，對於該中心線，不同組之分數部分對全部 數量之分數部分之貢獻實質上係相等。k之值可係例如2、 3或4 〇 雖然傾斜該等雙凸透鏡及提供一分數視圖配置之技術可 用以縮減由該黑矩陣之成像所造成之已感知亮度不均勻 性，進一步顯著縮減可藉由散焦該等雙凸透鏡而有利地達 成。然而’此等進—步縮減付出以下代價：引入該等視圖 間之串擾，其係不利於一裝置之已感知三維效能。當將該 等雙凸透鏡散焦時，一般而言此串擾增加。 圖4係顯不由該黑矩陣之成像所造成之模擬之強度調變 深度的一圖表，其係對照二已知自動立體顯示裝置之透鏡 半徑所繪製。此處透鏡半徑係用作聚焦強度的一測量（透 鏡半徑與聚焦強度具有一倒數關係）^該圖式中所繪製之 138036.doc •18· 200938878 值係藉由穿過雙凸幾何之射線追蹤而藉由執行一數值模擬 所獲得。 ' 將強度調變深度繪製於圖4中之第一已知裝置係一"5視 圖裝置，其具有包含一反正切（1/3)之傾斜角度之雙凸透 鏡。將強度調變繪製於圖4中之第二已知裝置係該"45視 圖"裝置，其具有以上參考圖仏至扑所所述之分數視圖配 置。 ❹ 對於兩裝置，一183微米之透鏡半徑提供與該顯示像素 陣列之平面相符的一焦點平面(亦即，完美焦點)。在此透 鏡半控，強度調變深度係-最大值。當藉由增加該透鏡半 徑而散焦該等透鏡（並且藉此縮減該聚焦強度）時該強度 調變深度縮減，並且係以一系列縮減局部最小值加以特徵 化° ' 例如，對於該”4.5視圖"裝置，此等局部最小值對應於 198微米、228微米及263微米之透鏡半徑。在此等透鏡半 ® 徑中’ I98微米係最接近於該焦點平面與該顯示像素陣列 之平面相符之透鏡半徑，因而提供最少量之視圖間之串 擾。263微米透鏡半徑提供最低強度調變深度，但代價係 大Φ擾。對於該三個透鏡半徑，該透餘透鏡調變亦係 不同。 因此將見到，在選擇該裴置的一透鏡半徑中，存在低強 度調變深度與視圖間之低串擾之所欲性質間的一折衷。 本發明明瞭此折衷，而且亦明瞭以下事實：對應於局部 最小值之不同者之透鏡半徑係適用於不同顯示應用。例 I38036.doc -19- 200938878 如，在該"4.5視圖"裝罟φ + 聚置中右要求良好三維效能（亦印， 低串擾），例如在廣告應用由 ^ 茂0應用中，或在具有一大量"深度"之視 訊序列中，則一198料卓+ . 微未之透鏡半徑可能適當。另—方

面，若影像品質係敍番i r + B 重要（亦即，低強度調變深度），例如 在具有-小量"深度"之視訊序财，或在駐留影像中則 一263微米之透鏡半徑可能適當。 因此’本發明提供一種自動立體顯示裝置，其中該視圖 ❹ ％成構件之聚焦強度係可在對應於上述局部最小值之值間 切換，藉此提供適合用於不同應用之顯示模式。現在將參 考圖5而描述一種根據本發明之裝置。 _參考該圖式，在通用結構中，根據本發明之自動立體續 示裝置UH係類似於圖⑴中所示之已知裝置1。因此，該 裝置ιοί包括執行一影像形成功能的一顯示面板1〇3、該顯 示面板⑽的-光源107 ’及執行一視圖形成功能的一雙凸 薄片109。該顯示面板103及該光源⑽尤其肖以上參考圖^ ❹ 所述者一樣。 根據本發明之裝置101與圖丨及2中所示之裝置之差異在 於該雙凸薄片H)9之雙凸透鏡ιη具有—可電切換聚焦強度 (或有效透鏡半徑卜此允許該裝置在對應於該等強度調變 深度局部最小值之不同顯示模式間切換。雖然為了清楚之 原因在圖式中未顯示，但該等雙凸透鏡⑴係依相對於該 顯不面板103之行方向的一銳角加以傾斜，而且具有參考 圖3a、3b及3c所述之分數視圖配置。 此外，根據本發明之裝置〗〇〗包括一驅動構件〗〗7，其係 138036.doc • 20· 200938878 經配置’同時用於以該等視圖之視訊資料驅動該顯示面板 103,及用於驅動具有可切換聚焦強度之雙凸透鏡^，如 以下將解釋。 現在將更詳細描述具有透鏡丨丨丨（其具有可切換聚焦功率） 之雙凸薄片109。參考圖6，該雙凸薄片1〇9包括—對之視 圖形成單元119’其係串聯配置並且各覆蓋該顯示面板3之 ' 整個區域。 ❹ 每一單元119包括一對之玻璃板121，其相向表面係具備 由銦錫氧化物（ITO)所形成之透明電極123。將例如藉由一 已知複製技術所形成的一透鏡結構125提供於該等玻璃板 121之間。該等單元ι19之透鏡結構125具有不同透鏡半 徑。 在每一單元119内’用以定義其間一空間之該透鏡結構 125之表面及該等玻璃板121之一者之表面係具備由聚醯亞 胺所形成的一定向層（未顯示）。該空間係以一液晶材料127 〇 加以填充，其在該等聚醯亞胺層之影響下對準，而且其具 有在一電場之影響下變更的一折射率》 . 在該雙凸薄片109之使用中，該驅動構件117係用以橫跨 該等視圖形成單元119之每一者之電極123選擇性施加一電 壓。在每一單元的一第一驅動狀態中，該液晶材料127之 折射率與該透鏡結構125之折射率匹配，而且該單元119在 經透射光之方向不具有或者具有可略總效應。圖7b中對於 該等單元119之一顯示此狀態。 在每一單元的一第二驅動狀態中，該液晶材料127之折 138036.doc -21· 200938878 射率係高於該透鏡結構125之折射率，而且然後該單元ιΐ9 作為一透鏡陣列，用以修改經透射光之方向 '圖7a中對於 該等單元119之一顯示此狀態。 為了產生一三維顯示，該等視圖形成單元119係經驅 動，使該等單元119之一者在該第一驅動狀態中（未提供任 何透鏡功能），而且該等單元119之另一者在該第二驅動狀 態中（提供一透鏡功能）。由於該等單元119之透鏡結構125 〇 具有不同透鏡半徑，具有該第一驅動狀態之單元119之選 擇用以選擇一特別透鏡半徑（亦即，聚焦強度）。在此範例 中，該等視圖形成單元119之透鏡半徑可提供對應於圖4中 所示之第一及局部最小值之顯示模式之適當聚焦強度。 該裝置101之驅動構件n7亦係經配置，以提供二維操作 模式。此模式係藉由以該第一驅動狀態驅動兩視圖形成單 元119因而未提供任何透鏡功能加以獲得。在此模式申， 該顯示面板103可以正常二維視訊資料（其係以最大解析度 φ 顯示）加以驅動。 適合用作圖6、7a及7b中所示之視圖形成單元π 9之配置 之結構及操作係更詳細描述於US 606950中。 圖8a及8b顯示根據本發明之裝置ι〇1之雙凸薄片ι〇9的一 替代配置。此替代配置利用所謂梯度折射率（GRIN)透鏡， 其結構及通用操作係描述於WO 2007/072330 A1中。 該替代配置包括由一液晶材料131所形成的一液晶單 疋’其夹於其相向表面上具有電極層133之一對玻璃板129 之間。 138036.doc •22- 200938878 該等電極層133具有例如由銦錫氧化物（IT〇)所形成之可 個別定址透明電極結構。其間定義一空間之玻璃板129之 表面亦係具備由聚醯亞胺（未顯示）所形成的一定向層用 於將該液晶材料131定向。 在該替代配置之使用中，該驅動構件117用以橫跨該等 電極133之選出者施加一電壓。在所得電場存在時，液晶 分子呈現圖8a及8b中所示之定向。由該配置所透射之光通 ❹ 過具有不同折射率之液晶材料131之區，使該配置提供一 透鏡功能。 直接定位於施加該電壓之電極結構133間之液晶材料131 之相對較小區域未提供一透鏡功能，亦即，沒有梯度折射 率’而且此區域係由在該等玻璃板129之一上所形成的一 掩膜層135加以遮蔽，如圖式中所示。 圖8a及8b中所示之配置之透鏡功能係近似於下列方程 式： 8J(«e-«0) 其中f係該等透鏡之焦點距離，P係該透鏡之間距，d係單 元間隙，而且〜及11。分別係異常及正常折射率。 基於以上公式’可見到，聚焦強度可藉由變更該等透鏡 之有效間距加以變化。此可藉由有效地加寬橫跨其施加一 電壓之電極區域因而縮減其間距離加以達成。 在圖8a及8b中’將成對配置之四個電極所組成的一電極 圖案133提供於每一破璃板129。圖8a顯示當使用每一對中 138036.doc •23- 200938878 之電極之一者（明確地說，每一對中之左或右手邊電極）施 加一電壓時之液晶材料13 i之定向。在此情況中，該透鏡 具有一相對較大有效間距，進而一相對較大焦距，如藉由 以上方程所定義。圖81)顯示當使用每一對中之兩電極施加 一電壓時之液晶材料131之定向。在此情況中，該透鏡具 有一較小有效間距，進而一較小焦距，如藉由以上方程式 所定義。 Ο

藉由橫跨該等可個別定址電極133之不同者而選擇性施 加該電壓’可獲得具有不同聚焦強度之配置，用於提供不 同之三維顯示模式。 一一維顯不模式亦可藉由從該等電極結構完全地移除該 電壓因而制&置未對於經透射光提供任何透鏡功能加以獲 得。 圖9係一替代配置的一示意斷面圖。在此配置中，定義 每-透鏡之該等電極之一係具備一額外…電壓％，其 係大於施加於其他電極之電壓。以此方式該等相向玻璃 板129上形成之電極間之電場分佈可經分佈，因而不要求 一掩膜層135。適合之雷._ 週口之電極尺寸、位置及電壓可藉由實驗 對於一特別配置加以決定。 以上已描述本發明的一較佳具體實施例。然而，熟諸此 技術者將瞭解可進行各種改變及修改，而不致偏離本發明 之範_。 〇料-有可切換聚焦強度之雙凸薄片之三個配 置’但其他配置係可能β尤糞 尤其，具有可切換聚焦強度的一 138036.doc •24· 200938878 雙凸薄片可具有下列實施方案之—： ⑴二視圖形成單元，各提供一可切換透鏡功能 圖6中所示串聯配置。該等單元 ’、 忭马八有不问透鏡半 透鏡，如以上所述，或者另—選擇為，可作 ^ 透鏡半徑之透鏡’在該情況中，其每一者提供之散隹= (或聚焦強度）將取決於其與該焦點平面之分離而變化應 (Π)提供-固定透鏡功能的—視圖形成單元，及提供 切換透鏡功能的一視圖形成單元，其係串聯配置。在此产 況中，該固定單元可單獨提供—顯示模式之充分聚焦^ 度，其中該可切換單元選擇性地提供另一顯示模式之 聚焦強度。 (】π)提供一固定透鏡功能的一視圖形成單元，及一可切 換光擴散元件，其係串聯配置。在此情況中，該固定單元 可單獨提供一顯示模式之充分聚焦強度，其中該可切換擴 散元件選擇性地提供—散焦或光束散布功能。可切換光擴 散元件將係熟諳此技術者已知。 (iv) 提供一可切換透鏡功能的一視圖形成單元，及—可切 換光擴散元件，其係串聯配置。 (v) —梯度折射率（GRIN)透鏡配置，例如圖心、扑及9中 所示者。 想像雙凸薄片可額外地藉由其他構件加以實施，例如藉 由利用一液晶單元之材料之折射率的一可電切換差異。 上述雙凸薄片包括液晶單元。然而，可使用其他電光材 料’只要其折射率可藉由施加一電場或其他外部影響加以 138036.doc •25· 200938878 變化。 根據本發明之上述裝置提供二及三維顯示模式。在該二 維模式中 雙凸薄片未提供任何視圖形成功能。在本發 明之其他具體實施例（例如使用具有一固定透鏡功能之視 圖形成單兀所體現者）中，其中可能僅提供三維操作模 式。 上述之所有視圖形成構件係使用作為一透鏡陣列之雙凸 ❹ 薄片加以實施。本發明亦可應用於其中視圖形成構件包括 一具備已間隔開之光透射狹缝之一陣列之阻障層之裝置， 該類型之裝置將係熟諳此技術者所熟知。在此等裝置中， «亥可切換聚焦強度可根據本發明加以提供，其係藉由變化 光透射狹縫之寬度，例如藉由將該阻障層實施成可切換透 射液晶單元的一陣列。 該驅動構件可驅動該視圖形成構件，使聚焦強度空間地 (亦即，在顯示區域上）或時間地（亦即，隨著圖框）變化。 瘳 此可係響應使用者選擇、顯示之視訊資料的—特定分量， 或該視訊資料之内容之即時分析。 • 本發明之顯示器及方法具有以下優點：藉由改變該顯示 器之深度效能，將根據所顯示内容進行調整。因此，該内 容可給定一參數’其對於該深度編碼，並且其係在該顯示 區域上空間地及/或依時間而變化，以便吸弓丨一視圖者之 注意。因此，在例如警告系統中或作為招牌之目的，該顯 示器及方法可係有用。 在申請專利範圍中’任何置於括故之間的參考符號不應 138036.doc -26- 200938878 2限制該申請專利範圍。字詞"包括··不排除存在一求 項中所列以外之元件或步驟。-元件前面之二一 置二_數個此類元件。在列舉數個構件的裝或 # " ^ ^由同1硬體來體現料構件之數個構 陵…不相同的申請專利範圍附屬項中對特定手段加以 “有事實’並不指示不能有利地使用該些手段之組 合0 ' Φ 【圓式簡單說明】 現在將純粹地藉由範例、參考附圖而描述本發明之具體 實施例，其中： ^ 圖1係一已知自動立體顯示裝置的一示意透視圖； 圖2係圖1中所示之顯示裝置的一示意斷面圖； 圖3a 3b及3c係用於解釋另一已知自動立體顯示裝置之 操作之圖式； 圖4係顯示亮度不均勻性之模擬之強度的一圖表，其係 ® 對照二個已知自動立體顯示裝置之透鏡半徑加以繪製； 圖5係根據本發明之一自動立體顯示裝置的一示意透視 田 · 圖， 圖6係圖5中所示之顯示裝置之一元件的一示意斷面圖； 圖7a及7b係用於解釋圖6中所示之元件之操作之圖式； 圖8 a及8b係用於解釋圖6中所示之元件之一替代配置之 操作之示意斷面圖；以及 圖9係圖8a及8b中所示之元件之一替代配置的一示意斷 面圖。 138036.doc •27· 200938878 【主要元件符號說明】 1 多重視圖自動立體顯示裝置 3 液晶顯示面板 5 顯示像素 7 光源 9 雙凸薄片 11 雙凸透鏡 13 顯示裝置 15 奇類型透鏡 17 偶類型透鏡 25 使用者 101 自動立體顯示裝置 103 顯示面板/影像形成構件 105 顯示像素 107 光源 109 雙凸薄片/視圖形成構件 111 雙凸透鏡/視圖形成元件 117 驅動構件 119 視圖形成單元 121 玻璃板/透明基板 123 透明電極/電極層 125 透鏡結構 127 液晶材料/電光材料 129 玻璃板/透明基板 I38036.doc •28· 200938878 液晶材料/電光材料 電極層 掩膜層 131 133 135 Φ ⑩ 138036.doc •29-

Claims (1)

1. 200938878 七、申請專利範圍： 1. 一種自動立體顯示裝置，其包括： -一影像形成構件（103)，其具有一顯示像素（105)陣列以 用於產生一顯示，該等顯示像素係藉由一不透明矩陣空 間地定義； -一視圖形成構件（109) ’其係與該影像形成構件〇 〇3)對 齊而配置，並且具有一視圖形成元件陣列，該等視 圖形成元件係可組態，而將該等顯示像素（105)之群之輸 出聚焦成以不同方向往一使用者投影之複數個視圖，藉 此實現自動立體成像，其中該視圖形成構件（1〇9)的一聚 焦強度係可電切換；以及 -一驅動構件（11 7)，其係經配置，而以該複數個視圖之 視訊資料驅動該影像形成構件（1〇3)，並且在實質上對應 於由該不透明矩陣之成像所引入之一強度調變深度之局

   部最小值之第一與第二值間切換該視圖形成構件（1〇9)之 聚焦強度。 2·如請求項！之自動立體顯示冑置，其巾視圖形成元件 (⑴)之陣列係可組態，以作為具有一透射狹缝陣列的一 阻障層。 3.如請求項丄之自動立體顯示裝置，其中視圖形成元件 〇⑴之該陣列係可組態，以作為用於修改來自該等顯示 像素之輸出之方向的一透鏡陣列。 ’其中該視圖形成構件 形成單元（119)，該等視 4.如請求項3之自動立體顯示裝置 (1〇9)包括串聯配置之複數個視圖 138036.doc 200938878 圖形成單元之至少一者包括一電光材料（127)，其被形成 如具有電極層（123)之透明基板（121)間之雙凸元件的一 陣列，該電光材料的一折射率係可藉由選擇性施加一電 場而切換，以維護或移除該單元（119)的一光輸出方向修 改功月b，且其中該驅動構件（11 7)係經配置以藉由將該電 場選擇性施加於該視圖形成單元（119)之該電光材料 (127) ’而切換該視圖形成構件（1〇9)之聚焦強度。 φ 5·如請求項3之自動立體顯示裝置，其中該視圖形成構件 (109)包括串聯配置的一視圖形成單元及一可切換光擴散 器’其中該視圖形成單元係經組態或可組態，以作為一 用於修改來自該等顯示像素之輸出之方向的透鏡陣列， 其中該可切換光擴散器係經配置，而可選擇地執行一光 束散布功能，且其中該驅動構件（丨丨7)係經配置以藉由選 擇性啟動該可切換光擴散器之光束散布功能，而切換該 視圖形成構件（109)之聚焦強度。 Ο 6·如請求項3之自動立體顯示裝置，其中該視圖形成構件 (109)包括佈置於具有電極層（133)之透明基板（129)間的 一電光材料（131)，該等電極層之至少一者包括一可個別 定址電極陣列，其用於施加一橫跨該電光材料（131)之電 場以致使一透鏡運作定向，且其中該驅動構件（117)係經 配置以藉由選擇性提供一電位給該等可個別定址電極， 而切換該視圖形成構件（109)之聚焦強度。 7.如前述請求項中任一項之自動立體顯示裝置，其中該驅 動構件（117)係進一步配置以提供一二維操作模式。 138036.doc 200938878 8. 9. ❹ 10. 11. 12. 如前述請求項中任一項之自動立體顯示裝置，其中該視 圖形成構件（109)係可組態’以作為一細長視圖形成元件 (111)陣列，該等視圖形成元件係依對該等顯示像素（1〇5) 之一行方向的一銳角加以配置。 如請求項8之自動立體顯示裝置，其中該等細長視圖形 成元件（111)之中央轴及以該行方向之該等顯示像素（丨〇5) 之中心線在其交叉處至少對於該顯示的一部分定義斷 面，在一特別中心線之斷面之位置係由位置數字所決 定，該等位置數字表示以第一方向以顯示像素間距之單 位在該中心線相對於一第一斷面之位置，該等位置數字 之每一者係一正或負整數數字與一具有大於或等於零並 且小於一之一數字之分數位置數字之和，在該特別中心 線之所有斷面係分佈於數個之k組中，k>0時每—組具有 〇 1/k、2/k、…、（k-l)/k之範圍中的一分數位置數字， 對於該中心線，不同組之分數部分對分數部分之總數之 貢獻實質上係相等。 如前述請求項中任一項之自動立體顯示裝置，其中該驅 動構件（117)係經配置，而時間地及/或空間地變化該視 圖形成構件（1〇9)之聚焦強度。 如前述請求項中任一項之自動立體顯示裝置，其中該驅 動構件（117)進一步包括用於接收及解碼視訊資料之一分 量之構件’該視訊資料之—分量指示用以顯示該視訊資 料之視圖形成構件的一聚焦強度。 如請求項1至1〇中任一項之自動立體顯示裝置，其中該 138036.doc 200938878 驅動構件（117)進一步包括用於分析視訊資料並且基於該 分析而決定用以顯示該視訊資料之該視圖形成構件（丨〇9) 之一聚焦強度之構件。 13· —種操作一自動立體顯示裝置之方法，該裝置包括： -一影像形成構件（103)，其具有一顯示像素（1〇5)陣列以 用於產生一顯示，該等顯示像素係藉由一不透明矩陣空 • 間地定義；以及 ❹ _ 一視圖形成構件（109)，其係與該影像形成構件（103)對 齊而配置，並且具有一視圖形成元件（ln)陣列，該等視 圖形成元件係可組態，而將該等顯示像素（1〇5)之群之輸 出聚焦成以不同方向往一使用者投影之複數個視圖藉 此實現自動立體成像，其中該視圖形成構件（1〇9)的一聚 焦強度係可電切換， 其中該方法包括： -以該複數個視圖之第一視訊資料驅動該影像形成構件 ® (1〇3)，並且同時地將該視圖形成構件（109)之聚焦強度 控制於實質上對應於由該不透明矩陣之成像所引入之一 .強度調變深度之一第一局部最小值的一第一值丨以及 -以該複數個視圖之第二視訊資料驅動該影像形成構件 (103)，並且同時地將該視圖形成構件（1〇9)之聚焦強度 控制於實質上對應於由該不透明矩陣之成像所引入之— 強度調變深度之一第二局部最小值的一第二值。 14_種刀析一自動立體顯示裝置之視訊資料之方法，該裝 置包括： ~ 138036.doc 200938878 -一影像形成構件（103)，其具有一顯示像素（丨〇5)陣列以 用於產生一顯示’該等顯示像素係藉由一不透明矩陣空 間地定義；以及 •一視圖形成構件（109)，其係與該影像形成構件（1〇3)對 齊而配置，並且具有一視圖形成元件（111)陣列，該等視 圖形成元件係可組態，而將該等顯示像素（1〇5)之群之輸 出聚焦成以不同方向往一使用者投影之複數個視圖，藉 φ 此實現自動立體成像，其中該視圖形成構件（109)的一聚 焦強度係可電切換， 該方法包括分析視訊資料，並且基於該分析❿決定用以 Μ顯示該視訊資料之視圖形成構件⑽）的-聚焦強度。 腦程式，其包括電腦程式瑪構件’該電腦程式 構件係經調適以當在— "、 求項Μ η 田在電月匈上運仃該程式時，執行如請 求項13或14之所有步驟。 I38036.doc