TWI514006B - 多視域顯示器 - Google Patents

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TWI514006B
TWI514006B TW103108429A TW103108429A TWI514006B TW I514006 B TWI514006 B TW I514006B TW 103108429 A TW103108429 A TW 103108429A TW 103108429 A TW103108429 A TW 103108429A TW I514006 B TWI514006 B TW I514006B
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Description

多視域顯示器
本發明是有關於一種多視域顯示器，特別是有關於一種肉眼可辨識的多視域顯示器。
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立體電視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
3D立體電視設計有許多方法，但無論如何在分配畫素到多個視域時，解析度也會同時跟著下降。在一般的設計方法，視域數與解析度成反比關係，比如說，若視域數為九個，則解析度將下降為九分之一。減少視域數增加時解析度的下降幅度將能提升3D立體電視的顯示效果。
本發明之一技術態樣是在提供一種多視域顯示 器，藉由特殊設計的雙層柱狀透鏡陣列，減少視域數增加時解析度的下降幅度。
根據本發明一實施方式，一種多視域顯示器，包含光源模組、第一柱狀透鏡陣列、顯示模組以及第二柱狀透鏡陣列。光源模組用以依時序提供複數個光線。第一柱狀透鏡陣列配置於光源模組前方，用以將來自光源模組之光線分別導引朝複數個方向前進。顯示模組配置於第一柱狀透鏡陣列前方，用以將來自第一柱狀透鏡陣列之光線分別轉換為複數個畫素光線。第二柱狀透鏡陣列配置於顯示模組前方，用以將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，光源模組包含背光模組、第一進光偏振片以及液晶遮柵。背光模組用以提供背光光線。第一進光偏振片配置於背光模組前方，用以將背光光線轉換為進光偏振光線。液晶遮柵配置於第一進光偏振片前方，液晶遮柵包含複數個子部，子部分別依時序將進光偏振光線轉換為不同偏振的光線。
於本發明之一或多個實施方式中，第一柱狀透鏡陣列包含至少一第一柱狀透鏡，第一柱狀透鏡的焦點大致落在子部之一上。
於本發明之一或多個實施方式中，光源模組包含背光模組、第一進光偏振片、液晶遮柵以及第一出光偏振片。背光模組用以提供背光光線。第一進光偏振片配置於背光模組前方，用以將背光光線轉換為進光偏振光線。液晶遮柵配置於第一進光偏振片前方，液晶遮柵包含複數個子 部，子部分別依時序將進光偏振光線轉換為不同偏振的光線。第一出光偏振片用以允許具特定偏振的光線射出光源模組，並阻隔具與特定偏振垂直之偏振的光線。
於本發明之一或多個實施方式中，顯示模組包含第二進光偏振片、液晶面板以及第二出光偏振片。第二進光偏振片用以允許來自第一柱狀透鏡陣列之光線入射顯示模組，並阻隔具與第二進光偏振片之偏振方向垂直之偏振的光線。液晶面板配置於第二進光偏振片前方，用以將入射顯示模組之光線轉換為畫素光線。第二出光偏振片配置於液晶面板前方，用以允許畫素光線射出顯示模組，顯示模組用以調變來自第一柱狀透鏡陣列之光線的亮度，以形成不同的灰階。
於本發明之一或多個實施方式中，顯示模組包含第二進光偏振片、液晶面板以及第二出光偏振片。第二進光偏振片用以允許來自第一柱狀透鏡陣列且具特定偏振的光線入射顯示模組，並阻隔具與特定偏振垂直之偏振的光線。液晶面板配置於第二進光偏振片前方，用以將入射顯示模組之光線轉換為畫素光線。第二出光偏振片配置於液晶面板前方，用以允許畫素光線射出顯示模組。
於本發明之一或多個實施方式中，第一柱狀透鏡陣列包含第一陣列本體，以及設置於第一陣列本體之至少一第一柱狀透鏡，第一陣列本體具有第一厚度t1 與第一折射率n1 ，第一柱狀透鏡具有第一透鏡寬度PL1 ，第二柱狀透鏡陣列包含第二陣列本體，以及設置於第二陣列本體之至少 一第二柱狀透鏡，第二陣列本體具有第二厚度t2 與第二折射率n2 ，第二柱狀透鏡具有第二透鏡寬度PL2 ，光源模組於一周期內所提供之光線的數量為m個，第一柱狀透鏡陣列、第二柱狀透鏡陣列與光源模組大致滿足下列關係：
於本發明之一或多個實施方式中，第一柱狀透鏡陣列為固定式柱狀透鏡陣列。
於本發明之一或多個實施方式中，第二柱狀透鏡陣列為固定式柱狀透鏡陣列。
於本發明之一或多個實施方式中，第二柱狀透鏡陣列為可切換式柱狀透鏡陣列。
本發明上述實施方式中光源模組在一個週期內依序發射通過不同子部之光線，並且第一柱狀透鏡陣列將通過不同子部之光線引導至不同方向，因而在一個週期內產生複數個不同行進方向的光線，這些光線在射入顯示模組以及第二柱狀透鏡陣列後，每個不同行進方向的光線將分別再被第二柱狀透鏡陣列分成不同視域，於是增加了多視域顯示器在一個週期內可以產生的視域，因而減少視域數增加時解析度的下降幅度。
100‧‧‧多視域顯示器
110‧‧‧光源模組
111‧‧‧光線發射單元
112‧‧‧第一子部
113‧‧‧第二子部
114‧‧‧第一條狀光源
115‧‧‧第二條狀光源
120‧‧‧第一柱狀透鏡陣列
121‧‧‧第一陣列本體
122‧‧‧第一柱狀透鏡
130‧‧‧顯示模組
131‧‧‧第二進光偏振片
132‧‧‧液晶面板
133‧‧‧第二出光偏振片
134‧‧‧顯示畫素層
140、140’‧‧‧第二柱狀透鏡陣列
141‧‧‧第二陣列本體
142‧‧‧第二柱狀透鏡
150‧‧‧背光模組
151‧‧‧第一進光偏振片
160‧‧‧液晶遮柵
162‧‧‧第一子部
163‧‧‧第二子部
164‧‧‧液晶畫素層
170‧‧‧第一出光偏振片
200‧‧‧柱狀透鏡陣列
210‧‧‧陣列本體
220‧‧‧柱狀透鏡
300~800‧‧‧曲線
C‧‧‧中心線
LB ‧‧‧背光光線
LI ‧‧‧進光偏振光線
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
LP1 ‧‧‧第一畫素光線
LP2 ‧‧‧第二畫素光線
V1‧‧‧第一視域
V2‧‧‧第二視域
V3‧‧‧第三視域
V4‧‧‧第四視域
PL ‧‧‧透鏡寬度
PD ‧‧‧光軸近似長度
t‧‧‧厚度
t1 ‧‧‧第一厚度
t2 ‧‧‧第二厚度
t3 ‧‧‧第三厚度
VD‧‧‧最佳觀賞距離
VZ‧‧‧視域總寬
VZ1 ‧‧‧第一透鏡之視域總寬
VZ2 ‧‧‧第二透鏡之視域總寬
第1A圖繪示依照本發明一實施方式之多視域顯示器在第一時序時的分解示意圖。
第1B圖繪示第1A圖之多視域顯示器在第二時序時的分解示意圖。
第2圖繪示本發明一實施方式之子部與相對應之第一柱狀透鏡的側視示意圖。
第3A圖繪示依照本發明另一實施方式之多視域顯示器在第一時序時的分解示意圖。
第3B圖繪示第3A圖之多視域顯示器在第二時序時的分解示意圖。
第4圖繪示第3A圖之多視域顯示器的側視示意圖。
第5A圖與第5B圖分別繪示傳統柱狀透鏡陣列的側視示意圖。
第6A圖繪示第3A圖之多視域顯示器的亮度-視角角度圖。第6B圖繪示第3B圖之多視域顯示器的亮度-視角角度圖。
第7圖繪示第3A圖之多視域顯示器的另一側視示意圖。
第8A圖繪示依照本發明又一實施方式之多視域顯示器在第一時序時的分解示意圖。
第8B圖繪示第8A圖之多視域顯示器在第二時序時的分解示意圖。
第9圖繪示依照本發明再一實施方式之多視域顯示器 的分解示意圖。
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。
請同時參照第1A圖與第1B圖，其中第1A圖繪示依照本發明一實施方式之多視域顯示器100在第一時序時的分解示意圖，第1B圖繪示第1A圖之多視域顯示器100在第二時序時的分解示意圖。本實施方式之多視域顯示器100包含光源模組110、第一柱狀透鏡陣列120、顯示模組130以及第二柱狀透鏡陣列140。光源模組110用以依發光週期中的複數個時序提供複數個光線。第一柱狀透鏡陣列120配置於光源模組110前方，用以將來自光源模組110的光線分別導引朝複數個方向前進。顯示模組130配置於第一柱狀透鏡陣列120前方，用以提供畫面資訊並將朝複數方向前進之光線通過而分別轉換為複數個畫素光線，換言之，顯示模組130用以對於自光源模組110的光線進行亮度與顏色的調變。第二柱狀透鏡陣列140配置於顯示模組130前方，用以將畫素光線分別導引至複數個視域V1-V4。
具體而言，光源模組110包含複數個光線發射單元 111，光線發射單元111可為長條狀，且光線發射單元111一一並排。更明確地說，每一光線發射單元111具有至少二長邊，且光線發射單元111以長邊相鄰的方式一一並排。
每一光線發射單元111可包含複數個子部，也就是說，光源模組110包含複數個子部。不同子部分別依時序提供複數個光線。子部可為長條狀，光線發射單元111可為長條狀，且子部一一並排。每一子部可具有至少二長邊，且子部以長邊相鄰的方式一一並排。具體而言，每一光線發射單元111包含第一子部112(見第2圖)與第二子部113(見第2圖)。在第一時序時，第一子部112發射第一光線L1，且第二子部113沒有發射光線；在第二時序時，第二子部113發射第二光線L2，且第一子部112沒有發射光線。
具體而言，第一柱狀透鏡陣列120之材質可為玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯(壓克力)。第一柱狀透鏡陣列120包含至少一第一柱狀透鏡122，第一柱狀透鏡122的焦點大致落在光線發射單元111上。第一柱狀透鏡122可為凸透鏡。
第2圖繪示本發明一實施方式之光線發射單元111與相對應之第一柱狀透鏡122的側視示意圖。如第2圖所繪示，第一子部112包含複數個第一條狀光源114，且第一條狀光源114一一並排。第二子部113包含複數個第二條狀光源115，且第二條狀光源115一一並排。每一光線發射單元111的設置位置將對應於各第一柱狀透鏡122，於是當每個第一條狀光源114與每個第二條狀光源115分別發射第一光線L1與第二光線L2時，第一柱狀透鏡122將分別 偏折第一光線L1與第二光線L2，使得第一光線L1朝向左前方行進，第二光線L2朝向右前方行進。由於第一柱狀透鏡122的焦點大致落在子部上，所以在第一柱狀透鏡122偏折由第一條狀光源114與第二條狀光源115射出的第一光線L1與第二光線L2後，第一光線L1與第二光線L2將大致為平行光。
請同時參照第1A圖、第1B圖以及第2圖。多視域顯示器100在一個週期內依序發射不同光線，具體而言，此週期包含交替地發射第一光線L1與第二光線L2。在第一時序時，光源模組110提供第一光線L1。在第一光線L1通過第一柱狀透鏡陣列120時，將被偏折而朝向左前方行進(相較於中心線C)。接著，第一光線L1通過顯示模組130而被轉換為具有畫素資訊的第一畫素光線LP1 。第一畫素光線LP1 通過第二柱狀透鏡陣列140時，將被導引至複數個視域，例如第1A圖中所示的第一視域V1與第二視域V2。在第二時序時，光源模組110提供第二光線L2，第二光線L2的光線路徑與第一光線L1類似，並在最後被轉換為第二畫素光線LP2 且被導引至如第1B圖所示的第三視域V3與第四視域V4。
以一個頻率為120Hz的顯示器為例，一個週期約為六十分之一秒，光源模組110在一秒之內交替地提供60次第一光線L1與60次第二光線L2，並且顯示模組130提供了120幅影像。當第二柱狀透鏡陣列140將第一畫素光線LP1 與第二畫素光線LP2 分別導引至第一視域V1、第二視域 V2、第三視域V3與第四視域V4時，解析度僅會降低為原來的二分之一，相較於一般技術，產生四個視域會使解析度降低為原來的四分之一，視域數增加時解析度的下降幅度明顯減少。
此處需要特別注意的是，一個週期內時序的數量可以大於兩個，比如說四個或五個。一個週期內時序的數量越多，即光源模組110提供不同時序的光線越多，視域數增加時解析度的下降幅度將會越少。另外，第二柱狀透鏡陣列140亦可以將畫素光線導引至超過兩個視域。
請同時參照第3A圖與第3B圖，其中第3A圖繪示依照本發明另一實施方式之多視域顯示器100在第一時序時的分解示意圖，第3B圖繪示第3A圖之多視域顯示器100在第二時序時的分解示意圖。本實施方式之多視域顯示器100與第1A圖之多視域顯示器100相似，此處僅說明不同處。光源模組110包含背光模組150、第一進光偏振片151、液晶遮柵160以及第一出光偏振片170，背光模組150用以提供背光光線LB ，第一進光偏振片151用以將背光光線LB 轉換為進光偏振光線LI ，液晶遮柵160配置於第一進光偏振片151前方，液晶遮柵160包含複數個子部，子部分別依時序將進光偏振光線LI 轉換為不同偏振的光線，第一出光偏振片170用以允許具特定偏振的光線射出光源模組110，並阻隔具與特定偏振垂直之偏振的光線，第一出光偏振片170配置於液晶遮柵160前方。
具體而言，背光光線LB 為不具偏振特性的一般光 線，通過第一進光偏振片151後，背光光線LB 被轉換為具有線偏振的進光偏振光線LI ，其中進光偏振光線LI 的線偏振方向為同一，比如說第3A圖中的垂直方向。如此一來，進光偏振光線LI 將可藉由液晶遮柵160轉換為具有不同偏振的光線。在第一時間點時，進光偏振光線LI 通過液晶遮柵160後，將被不同子部分別轉換為不同偏振的光線，例如部分子部將光線轉換為具有第一偏振的光線，其他子部則將光線轉換為具有與第一偏振垂直之第二偏振的光線。第一出光偏振片170之偏振方向與第一偏振平行，於是僅有具有第一偏振的偏振光可以射出光源模組110，其他具有第二偏振的光線將被第一出光偏振片170阻隔。在第二時間點時，與第一時間點將光線轉換為具有第一偏振光線的部份子部不同的其他部份子部所轉換的光線具有第一偏振，其他子部所轉換的光線則具有與第一偏振垂直之第二偏振，於是僅有被其他部份子部轉換為具有第一偏振的光線可以射出光源模組110，其他具有第二偏振的光線將被第一出光偏振片170阻隔。因此，在一個周期中，通過不同子部的光線便可以分別在不同時序射出光源模組110。
更明確地說，液晶遮柵160包含第一子部162與第二子部163，其中第一子部162為複數個，第二子部163為複數個，第一子部162與第二子部163互相間隔並排。在第一時序時，即如第3A圖所繪示，第一子部162將進光偏振光線LI 轉換為第一光線L1，其具有第一偏振，即垂直偏振。第二子部163將進光偏振光線LI 轉換為第二光線L2， 其具有第二偏振，即水平偏振。於是僅有第一光線L1可以射出光源模組110，第二光線L2將被第一出光偏振片170阻隔。
在第二時序時，即如第3B圖所繪示，經由第一子部162轉換的第一光線L1具有第二偏振，即水平偏振，而經由第二子部163轉換第二光線L2具有第一偏振，即垂直偏振，於是僅有第二光線L2可以射出光源模組110，第一光線L1將被第一出光偏振片170阻隔。
具體而言，如第3A圖與第3B圖所繪示，顯示模組130包含第二進光偏振片131、液晶面板132以及第二出光偏振片133。第二進光偏振片131用以允許來自第一柱狀透鏡陣列120之光線入射顯示模組130，並阻隔具與第二進光偏振片131之偏振方向垂直之偏振的光線。液晶面板132配置於第二進光偏振片131前方，用以將入射顯示模組130之光線轉換為畫素光線。第二出光偏振片133配置於液晶面板132前方，用以允許畫素光線射出顯示模組130。
更具體地說，第二進光偏振片131與第一出光偏振片170之偏振方向相同，即與第一偏振平行，因此不會影響原來射出光源模組110的光線L1、L2。光線L1、L2通過液晶面板132時，會分別被轉換為具有畫素資訊的第一畫素光線LP1 與第二畫素光線LP2 。
液晶遮柵160可由液晶畫素所組成，因此液晶遮柵160可以使用控制液晶畫素的偏振方向之方式使第一子部162與第二子部163在不同的時間產生垂直偏振的光線或 水平偏振的光線。例如，在第一時序時第一子部162產生垂直偏振的光線，而第二子部163產生水平偏振的光線。在第二時序時第一子部162產生水平偏振的光線，而第二子部163產生垂直偏振的光線。由於液晶遮柵160與顯示模組130皆是以控制液晶畫素之方式所控制，因此液晶遮柵160與顯示模組130可以使用同步的驅動模組，具體而言，同步的掃描模組。於是，液晶遮柵160與顯示模組130在掃描並更新畫素資訊時可以同步，如此可使多視域顯示器100的顯示品質得以提升。
第4圖繪示第3A圖之多視域顯示器100的側視示意圖。第一柱狀透鏡陣列120包含第一陣列本體121以及設置於第一陣列本體121之至少第一柱狀透鏡122。第二柱狀透鏡陣列140包含第二陣列本體141以及設置於第二陣列本體141之至少一第二柱狀透鏡142。在第一時序時，第一畫素光線LP1 通過第二柱狀透鏡陣列140而被導引至第一視域V1與第二視域V2。在第二時序時，第二畫素光線LP2 被導引至第三視域V3與第四視域V4。此處須注意的是，為了清楚表達光路，第4圖僅繪示出通過其中一個第二柱狀透鏡142的第一畫素光線LP1 與第二畫素光線LP2 。
具體而言，第二柱狀透鏡142可為凸透鏡。應了解到，以上所舉之第二柱狀透鏡142的具體實施方式僅為例示，而非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，可依實際需要，彈性選擇第二柱狀透鏡142。
第5A圖與第5B圖分別繪示傳統柱狀透鏡陣列200 的側視示意圖。此處將推導柱狀透鏡陣列200的各種結構參數關係。多視域顯示器通常具有一最佳觀賞距離(Viewing Distance)VD，此時若考慮薄透鏡與近軸光學之相關條件，可以第5A圖中的相似三角形推算出：
其中PD 為光軸近似長度(即光線通過相鄰兩柱狀透鏡220之鏡心後投影於陣列本體210之底面的投影長度)，PL 為柱狀透鏡220之透鏡寬度，t為陣列本體210之厚度，n為陣列本體210之折射率，VD為最佳觀賞距離。
另外，可由第5B圖推算出：
其中VZ為視域總寬。如此，便能得知視域總寬VZ與透鏡寬度PL 的比例關係。
為了使多視域顯示器100對於各視域顯示效果能夠最佳化，多視域顯示器100的各種結構參數關係需要滿足以下關係：VZ1 =m×VZ2 (m=2,3,4,...)
其中m為一個週期中光源模組110於一周期內所提供之光線的數量，亦即時序的數量，VZ1 為第一透鏡之視域總寬，VZ2 為第二透鏡之視域總寬。
第6A圖繪示第3A圖之多視域顯示器100的亮度-視角角度圖。第6B圖繪示第3B圖之多視域顯示器100的 亮度-視角角度圖。如第6A圖所繪示，曲線300為第一時序的第一光線L1(見第3A圖)被第一柱狀透鏡陣列120(見第3A圖)偏折後的亮度與視角關係圖。第一光線L1(見第3A圖)通過顯示模組130後成為第一畫素光線LP1 ，之後通過第二柱狀透鏡陣列140(見第3A圖)後被導引至第一視域V1(見第3A圖)與第二視域V2(見第3A圖)。第二柱狀透鏡陣列140會將第一畫素光線LP1 分別形成曲線400和曲線500兩個不同視域曲線，其中曲線400代表被引導至第一視域V1之光線的亮度與視角關係，曲線500代表被引導至第二視域V2之光線的亮度與視角關係。如第6B圖所繪示，第二曲線600為第二時序的第二光線L2(見第3B圖)被第一柱狀透鏡陣列120(見第3B圖)偏折後的亮度與視角的關係圖。第二光線L2(見第3B圖)通過顯示模組130後成為第二畫素光線LP2 ，之後通過第二柱狀透鏡陣列140(見第3B圖)後被導引至第三視域V3(見第3B圖)與第四視域V4(見第3B圖)。第二柱狀透鏡陣列140將第二畫素光線LP2 分別形成曲線700和曲線800兩個不同視域曲線，其中曲線700代表被引導至第三視域V3之光線的亮度與視角關係，曲線800代表被引導至第四視域V4之光線的亮度與視角關係。
當m=2時，且VZ1 =2×VZ2 的關係被滿足時，多視域顯示器100的亮度與視角角度之關係便會如第6A圖與第6B圖所繪示。具體而言，在第一時序與第二時序時的第一光線L1與第二光線L2大約分別分佈於視角角度-20~0度與0~20度，所以第一柱狀透鏡陣列120的第一透鏡之視域 總寬VZ1 約為40度。第一時序時被第二柱狀透鏡陣列140引導至第一視域V1與第二視域V2之光線大約分別分佈於視角角度-20~-10度與-10~0度，第二時序時被第二柱狀透鏡陣列140引導至第三視域V3與第四視域V4之光線大約分別分佈於視角角度0~10度與10~20度，所以第二柱狀透鏡陣列140的第二透鏡之視域總寬VZ2 約為20度。因此，VZ1 =2×VZ2 的關係被滿足。
在VZ1 =2×VZ2 的關係被滿足時，第一柱狀透鏡陣列120與第二柱狀透鏡陣列140可以產生最佳化的顯示效果。從第6A圖可以明顯發現，曲線300與曲線400在視角角度約為-10~-20度的區間重疊，因而可以疊加出第一視域V1且有最佳的亮度疊加效果。曲線300與曲線500在視角角度約為-10~0度的區間重疊，因而可以疊加出第二視域V2且有最佳的亮度疊加效果。從第6B圖可以明顯發現，曲線600與曲線700在視角角度約為0~10度的區間重疊，因而可以疊加出第三視域V3且有最佳的亮度疊加效果。曲線600與曲線800在視角角度約為10~20度的區間重疊，因而可以疊加出第四視域V4且有最佳的亮度疊加效果。
第7圖繪示第3A圖之多視域顯示器100的另一側視示意圖。顯示模組130更包含顯示畫素層134。液晶遮柵160更包含液晶畫素層164。以下將進一步推導多視域顯示器100的各種結構參數關係：VZ1 =m ×VZ2
(if t1 ',t2 ',t3 '<<VD)
其中t1 與n1 分別為第一陣列本體121所具有的第一厚度與第一折射率，t1 ’為t1 /n1 ，t2 與n2 分別為第二陣列本體141所具有的第二厚度t2 與第二折射率n2 ，t2 ’為t2 /n2 ，t3 與n3 分別為顯示模組130所具有的第三厚度t3 與第三折射率n3 ，t3 ’為t3 /n3 ，PL1 為第一柱狀透鏡122所具有之第一透鏡寬度，PL2 為第二柱狀透鏡142所具有的第二透鏡寬度，另外，因為第一柱狀透鏡122的厚度相對極小所以忽略不計。如此，便能得出第一透鏡寬度PL1 與第二透鏡寬度PL2 的關係式，藉由特別調整多視域顯示器100的上述之結構參數關係，將可使多視域顯示器100的多視域顯示效果最佳化。
具體而言，第一柱狀透鏡122的焦點大致落在液晶遮柵160的液晶畫素層164上。第二柱狀透鏡142的焦點大致落在顯示畫素層134上。
第8A圖繪示依照本發明又一實施方式之多視域顯示器100在第一時序時的分解示意圖。第8B圖繪示第8A圖之多視域顯示器100在第二時序時的分解示意圖。如第8A圖與第8B圖所繪示，第8A圖與第8B圖的多視域顯示器100大致與第3A圖與第3B圖的多視域顯示器100相同，主要差異在於，第8A圖與第8B圖的多視域顯示器100不具有如第3A圖與第3B圖所示之第一出光偏振片170，因此第一出光偏振片170的功能將由第二進光偏振片131來執行，即第二進光偏振片131用以允許來自第一柱狀透鏡 陣列120且具特定偏振的光線入射顯示模組130，並阻隔具與特定偏振垂直之偏振的光線。
具體而言，在第一時序時，即如第8A圖所繪示，第一子部162將進光偏振光線LI 轉換為第一光線L1，其具有垂直偏振。第二子部163將進光偏振光線LI 轉換為第二光線L2，其具有水平偏振。接著，第一光線L1與第二光線L2皆射出光源模組110，並且第一柱狀透鏡122偏折第一光線L1與第二光線L2，使得第一光線L1與第二光線L2朝向左前方行進。由於第二進光偏振片131僅允許具垂直偏振的光線入射顯示模組130，並阻隔具水平偏振的光線，因此僅有第一光線L1入射顯示模組130。顯示模組130之後的光路便與第3A圖相同。
在第二時序時，即如第8B圖所繪示，第一子部162將進光偏振光線LI 轉換為第一光線L1，其具有水平偏振。第二子部163將進光偏振光線LI 轉換為第二光線L2，其具有垂直偏振。接著，第一光線L1與第二光線L2皆射出光源模組110，並且第一柱狀透鏡122偏折第一光線L1與第二光線L2，使得第一光線L1與第二光線L2朝向右前方行進。由於第二進光偏振片131僅允許具垂直偏振的光線入射顯示模組130，並阻隔具水平偏振的光線，因此僅有第二光線L2入射顯示模組130。顯示模組130之後的光路便與第3B圖相同。
第一柱狀透鏡陣列120可為固定式柱狀透鏡陣列，亦即第一柱狀透鏡陣列120的折射率固定，第一柱狀透 鏡122的焦距也固定。第二柱狀透鏡陣列140可為固定式柱狀透鏡陣列。第9圖繪示依照本發明再一實施方式之多視域顯示器100的分解示意圖。如第9圖所繪示，第9圖的多視域顯示器100與第3A圖的多視域顯示器100大致相同，主要差異在於第二柱狀透鏡陣列140’為可切換式柱狀透鏡陣列。具體而言，第二柱狀透鏡陣列140’為可具有漸進折射率(Gradient-index)之材料所組成，通常為液晶，因而可以在通電與不通電時分別開啟或關閉偏折光線之功能。在開啟時，第二柱狀透鏡陣列140’的光學特性與有焦距的透鏡相同，多視域顯示器100將能產生複數個視域，因而具有立體顯示效果。在關閉時，第二柱狀透鏡陣列140’的光學特性與無焦距的平面玻璃相同，因而不具備偏折光線的功能，且光源模組110可同時提供所有通過不同子部的光線，因此多視域顯示器100將顯示出平面影像。
本發明上述實施方式中光源模組在一個週期內依序發射通過不同子部之光線，並且第一柱狀透鏡陣列將通過不同子部之光線引導至不同方向，因而在一個週期內產生複數個不同行進方向的光線，這些光線在射入顯示模組以及第二柱狀透鏡陣列後，每個不同行進方向的光線將分別再被第二柱狀透鏡陣列分成不同視域，於是增加了多視域顯示器在一個週期內可以產生的視域，因而減少視域數增加時解析度的下降幅度。
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‧‧‧多視域顯示器
110‧‧‧光源模組
111‧‧‧光線發射單元
120‧‧‧第一柱狀透鏡陣列
122‧‧‧第一柱狀透鏡
130‧‧‧顯示模組
140‧‧‧第二柱狀透鏡陣列
C‧‧‧中心線
L1‧‧‧第一光線
LP1 ‧‧‧第一畫素光線
V1‧‧‧第一視域
V2‧‧‧第二視域

Claims (9)

  1. 一種多視域顯示器，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個光線；一第一柱狀透鏡陣列，配置於該光源模組前方，用以將來自該光源模組之該些光線分別導引朝複數個方向前進；一顯示模組，配置於該第一柱狀透鏡陣列前方，用以將來自該第一柱狀透鏡陣列之該些光線分別轉換為複數個畫素光線；一第二柱狀透鏡陣列，配置於該顯示模組前方，用以將該些畫素光線分別導引至複數個視域；以及其中該第一柱狀透鏡陣列包含一第一陣列本體，以及設置於該第一陣列本體之至少一第一柱狀透鏡，該第一陣列本體具有一第一厚度t1 與一第一折射率n1 ，該第一柱狀透鏡具有一第一透鏡寬度PL1 ，該第二柱狀透鏡陣列包含一第二陣列本體，以及設置於該第二陣列本體之至少一第二柱狀透鏡，該第二陣列本體具有一第二厚度t2 與一第二折射率n2 ，該第二柱狀透鏡具有一第二透鏡寬度PL2 ，周期中的該些時序的數量為m個，該第一柱狀透鏡陣列、該第二柱狀透鏡陣列與該光源模組大致滿足下列關係：
  2. 如請求項1所述之多視域顯示器，其中該光源模組包含：一背光模組，用以提供一背光光線；一第一進光偏振片，配置於該背光模組前方，用以將該背光光線轉換為一進光偏振光線；以及一液晶遮柵，配置於該第一進光偏振片前方，該液晶遮柵包含複數個子部，該些子部分別依時序將該進光偏振光線轉換為不同偏振的該些光線。
  3. 如請求項2所述之多視域顯示器，其中該第一柱狀透鏡陣列包含至少一第一柱狀透鏡，該第一柱狀透鏡的焦點大致落在該些子部之一上。
  4. 如請求項2所述之多視域顯示器，其中該顯示模組包含：一第二進光偏振片，用以允許來自該第一柱狀透鏡陣列且具一特定偏振的該些光線入射該顯示模組，並阻隔具與該特定偏振垂直之一偏振的該些光線；一液晶面板，配置於該第二進光偏振片前方，用以將入射該顯示模組之該些光線轉換為該些畫素光線；以及一第二出光偏振片，配置於該液晶面板前方，用以允許該些畫素光線射出該顯示模組。
  5. 如請求項1所述之多視域顯示器，其中該光源模組更包含：一背光模組，用以提供一背光光線；一第一進光偏振片，配置於該背光模組前方，用以將該背光光線轉換為一進光偏振光線；一液晶遮柵，配置於該第一進光偏振片前方，該液晶遮柵包含複數個子部，該些子部分別依時序將該進光偏振光線轉換為不同偏振的該些光線；以及一第一出光偏振片，用以允許具一特定偏振的該些光線射出該光源模組，並阻隔具與該特定偏振垂直之一偏振的該些光線。
  6. 如請求項5所述之多視域顯示器，其中該顯示模組包含：一第二進光偏振片，用以允許來自該第一柱狀透鏡陣列之該些光線入射該顯示模組，並阻隔具與該第二進光偏振片之一偏振方向垂直之一偏振的該些光線；一液晶面板，配置於該第二進光偏振片前方，用以將入射該顯示模組之該些光線轉換為該些畫素光線；以及一第二出光偏振片，配置於該液晶面板前方，用以允許該些畫素光線射出該顯示模組。
  7. 如請求項1所述之多視域顯示器，其中該第一柱狀透鏡陣列為一固定式柱狀透鏡陣列。
  8. 如請求項1所述之多視域顯示器，其中該第二柱狀透鏡陣列為一固定式柱狀透鏡陣列。
  9. 如請求項1所述之多視域顯示器，其中該第二柱狀透鏡陣列為一可切換式柱狀透鏡陣列。
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