可直立和横向使用的立体显示设备的制作方法

本发明主要关于一种显示设备，尤指一种立体显示设备。

背景技术：

现有的立体显示器可提供用户一立体影像。立体显示器可分别对使用者的左眼提供一左眼影像，且对使用者的右眼提估一右眼影像。当使用者的左眼观看到左眼影像且右眼观看到右眼影像时，会使用户感觉看到一立体影像。

由于立体影像相较于平面影像，对用户具有更为身历其境之感，因此，立体显示器已开始应用于各种电视、平板计算机、笔记本电脑、以及智能型手机等电子装置中。

当立体显示器应用于平板计算机以及智能型手机等手持式电子装置中，为了能方便使用者能随时观看立体影像，多半采用裸视立体显示器。使用者不需配戴立体眼镜，直接以眼睛观看立体显示器即可看到立体影像。

然而，当用户以手持电子装置观看立体显示器时，由于使用者的观看立体显示器的视角以及电子装置的摆放方位的不同，可能会造成立体显示器难以显示出立体影像或是显示出画质不佳的立体影像，进而造成使用上的不便。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种立体显示设备，能提供多个视角的立体影像，且立体影像装置于直立或横向放置时，亦能提供较佳的立体影像的质量。

本发明提供了一种立体显示设备，包括一第一透镜片、一显示面板、以及一第二透镜片。第一透镜片包括沿一第一方向延伸且相互平行的多个第一柱状透镜。显示面板设置于该第一透镜片上。第二透镜片设置于该显示面板上，包括沿一倾斜方向延伸且相互平行的多个第二柱状透镜。该第一方向与该倾斜方向之间具有一锐角。

于一些实施例中，该显示面板包括沿一第二方向延伸且相互平行的多个像素，且该第二方向垂直于该第一方向。通过该等第一柱状透镜的光线经由显示面板的一出光面上的多个发光区域内射出，且该等发光区域沿该第一方向延伸且相互平行，其中该等发光区域的宽度小于该等像素的长度，且该宽度以及该第二方向上进行测量。

于一些实施例中，该等发光区域通过于第一方向上排列的该等像素的中心区域。该等像素的长度约为该等发光区域的宽度的1.1倍至20倍的范围之间。当该等像素射出光线时，该等像素于该等发光区域内的亮度大于该等像素于该等发光区域外的亮度。该等像素以数组的方式排列于该显示面板的一出光面。

于一些实施例中，该等像素包括多个绿色的像素、多个蓝色的像素、以及多个红色的像素，且该等绿色的像素、该等蓝色的像素、以及该等红色的像素沿该第一方向交错排列。该等像素中相同颜色的像素沿该第二方向排列。

于一些实施例中，该第一透镜片、该显示面板、以及该第二透镜片相互平行，该等第一柱状透镜位于一第一平面上，且该等第二柱状透镜位于平行于该第一平面的一第二平面上。该锐角约为30度至60度的范围之间。

于一些实施例中，立体显示设备更包括一导光板以及一光源。导光板设置于该第一透镜片下，且光源设置于该导光板的一侧。

于一些实施例中，该导光板更包括一导光层以及多个微半圆形柱面镜位于该导光层的底部，其中该等微半圆形柱面镜的直径由该导光层邻近于该光源的一侧至远离该光源的一侧逐渐变大。

于一些实施例中，该光源更包括一聚光透镜片以及设置于该聚光透镜片多个发光元件。该聚光透镜片包括多个聚光柱状透镜，相互平行且邻近于该导光板。

本发明提供了一种立体显示设备，包括一显示面板、一第一透镜片、以及一第二透镜片。第一透镜片设置于该第一透镜片上，其中该第一透镜片包括沿一第一方向延伸且相互平行的多个第一柱状透镜。第二透镜片设置于该显示面板上，包括沿一倾斜方向延伸且相互平行的多个第二柱状透镜。该第一方向与该倾斜方向之间具有一锐角。

综上所述，本发明的立体显示设备利用第一透镜片使得立体显示设备于不同方位摆放时能提供立体影像。此外，藉由第二透镜片能使得立体显示设备于不同方位摆放或以不同的视角观看立体显示设备时能提供良好质量的立体影像。

附图说明

图1为本发明的立体显示设备的剖示图。

图2为本发明的立体显示设备的分解图。

图3a为本发明的立体显示设备的俯视示意图。

图3b为本发明的立体显示设备的视角示意图。

图4为本发明的立体显示设备的另一实施例的视角示意图。

图5为本发明的立体显示设备于另一方位的俯视示意图。

图6a为本发明的立体显示设备的另一实施例的俯视示意图。

图6b为本发明的立体显示设备的另一实施例的视角示意图。

其中附图标记为：

立体显示设备1

光源10

电路板11

发光元件12

聚光透镜片13

聚光基底层131

聚光柱状透镜132

导光板20

导光层21

出光面211

微半圆形柱面镜22

第一透镜片30

第一基底层31

第一柱状透镜32

显示面板40

液晶层41

液晶分子411

像素42

出光面421

第二透镜片50

第二基底层51

第二柱状透镜52

第一方向d1

第二方向d2

倾斜方向d3

叠置方向d4

第一视角e1

第二视角e2

第三视角e3

第四视角e4

长度l1

参考面p1

第一区段v1

第二区段v2

第三区段v3

第四区段v4

宽度w1、w2

发光区域z1

区域z11、z12、z13、z21

具体实施方式

以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。例如，第一特征在一第二特征上或上方的结构的描述包括了第一和第二特征之间直接接触，或是以另一特征设置于第一和第二特征之间，以致于第一和第二特征并不是直接接触。

此外，本说明书于不同的例子中沿用了相同的元件标号及/或文字。前述之沿用仅为了简化以及明确，并不表示于不同的实施例以及设定之间必定有关联。

于此使用的空间上相关的词汇，例如上方或下方等，仅用以简易描述图式上的一元件或一特征相对于另一元件或特征的关系。除了图式上描述的方位外，包括于不同的方位使用或是操作的装置。图式中的形状、尺寸、厚度、以及倾斜的角度可能为了清楚说明的目的而未依照比例绘制或是被简化，仅提供说明之用。

图1为本发明的立体显示设备1的剖示图。图2为本发明的立体显示设备1的分解图。立体显示设备1可用以显示一立体影像，供用户观看。立体显示设备1可分别提供使用者的左眼一左眼影像，且提供使用者的右眼一右眼影像。上述的左眼影像不同于右眼影像。当使用者的左眼观看到左眼影像且右眼观看到右眼影像时，可使用户感觉看到一立体影像。

于本实施例中，立体显示设备1可为一裸眼立体显示设备1，使用者可不需配戴立体眼镜即可观看到立体影像。立体显示设备1亦可为多视角(spatial-multiplex)立体显示设备1，使用者可于多个不同的角度观看立体显示设备1时亦可观看到立体影像。此外，立体显示设备1可为一自动立体显示设备(auto-stereoscopicdisplay)，可直立和横向使用。当立体显示设备1以纵向或是横向放置时，使用者亦可观看到立体影像。

于一些实施例中，立体显示设备1可设置于一智能型手机、一平板计算机、一笔记本电脑、一显示屏幕、以及电视等各式的电子装置中。

立体显示设备1包括一光源10、一导光板20、一第一透镜片30、一显示面板40、以及一第二透镜片50。光源10用以产生光线至导光板20。于本实施例中，光源10包括一电路板11、多个发光元件12、以及一聚光透镜片13。

电路板11可为一长条形结构，且可沿一第二方向d2延伸。电路板11可平行于导光板20的一侧面，且邻近于导光板20。发光元件12设置于电路板11上。发光元件12可为发光二极管，且可沿第二方向d2排列于电路板11上。发光元件12用以产生光线至导光板20。

聚光透镜片13设置于发光元件12之后，发光元件12以数组方式，布置在聚光透镜片13的聚焦面上。聚光透镜片13为可透光的。聚光透镜片13可为一长条形结构，沿第二方向d2延伸。聚光透镜片13可平行于电路板11，并邻近于导光板20的一侧面。

聚光透镜片13可包括一聚光基底层131以及一聚光柱状透镜132。聚光基底层131可为一长条形结构，且可平行于电路板11。聚光柱状透镜132设置于聚光基底层131上。于本实施例中，聚光柱状透镜132排列于聚光基底层131的相同表面。聚光柱状透镜132可相互平行，且邻近于导光板20的一侧面。聚光柱状透镜132可为半圆形柱状结构，且可沿垂直于第二方向d2的一叠置方向d4延伸。

导光板20、第一透镜片30、显示面板40、以及第二透镜片50可相互平行，且沿叠置方向d4依序叠置。导光板20可为一板状结构，垂直于叠置方向d4延伸。导光板20为可透光的。导光板20邻近于光源10，用以传导光源10所产生的光线，并将光源10所产生光线均匀地经由导光板20的一出光面211射出。

导光板20可包括一导光层21以及多个微半圆形柱面镜22。导光层21可沿一参考面p1延伸，且邻近于光源10。参考面p1可垂直于电路板11以及聚光透镜片13。于本实施例中，参考面p1可为一平面。于一些实施例中，参考面p1可为一曲面。

多个微半圆形柱面镜22位于导光层21的底部。经由光源10所产生的光线进入导光层21内后，于导光层21内传导。光线可于导光层21内进行反射以及全反射。照射至微半圆形柱面镜22后经由微半圆形柱面镜22反射至出光面211。

微半圆形柱面镜22的直径由导光层21邻近于光源10的一侧至远离光源10的一侧逐渐变大。上述直径可由平行于参考面p1的一平面上进行测量。换句话说，于第二方向d2上排列的微半圆形柱面镜22的直径大致相等。藉由上述微半圆形柱面镜22的结构，可通过导光板20的出光面211的光线更为平均。

第一透镜片30设置于导光板20上，用以将导光板20所发出的光线的不同行进方向转换成不同位置聚光在显示面板40上。第一透镜片30为可透光的。第一透镜片30的主要表面的面积可大致相等于导光板20的主要表面(出光面211)的面积。

第一透镜片30可包括一第一基底层31以及多个第一柱状透镜32。第一基底层31可平行于参考面p1延伸。第一柱状透镜32设置于第一基底层31上。第一柱状透镜32可为半圆形柱状结构，且可沿第一方向d1延伸且相互平行。于本实施例中，第一方向d1垂直于第二方向d2。第一方向d1与第二方向d2平行于参考面p1。

显示面板40设置于第一透镜片30上，用以显示一影像。于本实施例中，显示面板40可为一液晶显示面板40。于另一实施例中，显示面板40为一有机发光二极管面板。

于本实施例中，显示面板40可包括一液晶层41以及多个像素42。液晶层41平行于参考面p1延伸。液晶层41可包括多个液晶分子411。藉由对液晶分子411施加电场可改变液晶分子411的方位。此外，藉由改变液晶分子411的方位可调整光线通过液晶层41的量。

像素42设置于液晶层41上。像素42以数组的方式排列于显示面板40的一出光面421。于本实施例中，像素42可为一矩形。像素42可沿第二方向d2延伸且相互平行。

于本实施例中，像素42可为彩色滤光器。当光线通过红色的彩色滤光器时变为红光。当光线通过绿色的彩色滤光器时变为绿光。当光线通过蓝色的彩色滤光器时变为绿光。

第二透镜片50的聚焦面设置于显示面板40，用以将显示面板40所发出不同位置的光线转换成不同视域方向(视角)。。第二透镜片50为可透光的。第二透镜片50的主要表面的面积可大致相等于第一透镜片30的主要表面的面积。

第二透镜片50可包括一第二基底层51以及多个第二柱状透镜52。第二基底层51可平行于参考面p1延伸。第二柱状透镜52设置于第二基底层51上。第二柱状透镜52可为半圆形柱状结构，且可沿倾斜方向d3延伸且相互平行。于本实施例中，第一方向d1与倾斜方向d3之间具有一锐角，且锐角约为30度至60度的范围之间。于图1中，锐角约为45度。

于本实施例中，第一柱状透镜32位于平行于参考面p1的一平面上，且第二柱状透镜52位于平行于参考面p1的一平面上。此外，于本实施例中，第一方向d1、第二方向d2、倾斜方向d3可平行于参考面p1。

图3a为本发明的立体显示设备1的俯视示意图。图3b为本发明的立体显示设备1的视角示意图。经由光源10所产生的光线经由导光板20，照设置第一透镜片30。第一透镜片30的第一柱状透镜32将导光板20的光线进行聚光，并照射至显示面板40。光线分别经过像素42后于，经由显示面板40的出光面421上的多个发光区域z1内射出。

发光区域z1沿第一方向d1延伸且相互平行。发光区域z1通过沿第一方向d1排列的像素42的中心区域。发光区域z1的宽度w1小于像素42的长度l1。像素42的长度l1约为发光区域z1的宽度w1的1.1倍至20倍的范围之间。于图3a中，像素42的长度l1约为发光区域z1的宽度w1的2倍。于图6a中，像素42的长度l1约为发光区域z1的宽度w2的4倍。上述的宽度w1以及长度l1于第二方向d2上进行测量。

因此，像素42于发光区域z1内的亮度大于像素42于发光区域z1外的亮度。于一些实施例中，像素42于发光区域z1内的亮度超过像素42于发光区域z1外的亮度的1.5倍、2倍或是3倍。于一些实施例中，像素42于发光区域z1内的亮度约为像素42于发光区域z1外的亮度的1.5倍至50倍之间。于一些实施例中，像素42仅于发光区域z1内射出光线，而于发光区域z1外并不会射出光线。

如图3a所示，第一方向d1与倾斜方向d3之间的锐角为[tan-1(3/2)]度(约为56.3度)。因此第二柱状透镜52相对于像素42延伸的方向倾斜，且相对于发光区域z1倾斜。

像素42包括红色的像素42、绿色的像素42、以及蓝色的像素42。于图3a中以r的标示代表红色的像素42，以g的标示代表绿色的像素42，且以b的标示代表蓝色的像素42。不同颜色的像素42依序沿第一方向d1(或第三方向d3)交错排列。此外，相同颜色的像素42可沿第二方向d2排列。换句话说，在显示面板40直立使用如图3a的状态时，于横向上的像素42具有相同的颜色。

于一些实施例中，像素42可包括四种或四种以上的不同颜色的像素42，例如红色、绿色、蓝色、以及黄色。于另一实施例中，像素42可包括白色的像素42。

于本实施例中，当用户于第一视角e1观看立体显示设备1时，会看到对应于第一视角e1的第一影像。当用户于第二视角e2观看立体显示设备1时，会看到对应于第二视角e2的第二影像。当用户于第三视角e3观看立体显示设备1时，会看到对应于第三视角e3的第三影像。当用户于第四视角e4观看立体显示设备1时，会看到对应于第四视角e4的第四影像。

于本实施例中，上述的视角(第一视角e1、第二视角e2、第三视角e3、或第四视角e4)可定义为使用者的眼睛与立体显示设备1的中心的联机与立体显示设备1(参考面p1或是出光面421)法线(垂直线)之间的夹角。举例而言，第一视角e1可为-2.7度、第二视角e2可为-0.9度、第三视角e3可为0.9度、第四视角e4可为2.7度。上述的第一影像、第二影像、第三影像分别由包括由不同颜色(例如红色、绿色、蓝色)的像素42所组成的数组所形成。

如图3a以及图3b所示，于本实施例中，上述第一视角e1对应于光线于第二柱状透镜52的第一区段v1所射出的光线所形成的第一影像。上述第二视角e2对应于光线于第二柱状透镜52的第二区段v2所射出的光线所形成的第二影像。上述第三视角e3对应于光线于第二柱状透镜52的第三区段v3所射出的光线所形成的第三影像。上述第四视角e4对应于光线于第二柱状透镜52的第四区段v4所射出的光线所形成的第四影像。上述第一区段v1、第二区段v2、第三区段v3以及第四区段v4沿倾斜方向d3延伸。

如图3a及第3b所示，像素42的长度l1约为发光区域z1的宽度w1的2倍，对应于第一视角e1的第一区段v1的区域z11中，由像素42所发出光的面积超过周围其他像素42所发出的光线的面积。于本实施例中，于区域z11中，由像素42所发出光的面积是周围其他像素42所发出的光线的面积的4倍。换句话说，用户于第一视角e1中的区域z11中所观察到的第一视角的光超过其他视角的光。

同理，对应于第一视角e1的第一区段v1的区域z12中或区域z13中，第一视角e1绿色的像素42或蓝色的像素42的面积大于周围其他视角但跑到第一视角的像素42加起来的面积。于本实施例中，于区域z12中或区域z13中，由第一视角的像素42所发出光的面积是其他视角的像素42所发出的光线的面积的4倍。因此，第一视角影像的光线被其他视角影像的光线干扰的程度较少(于本例，串影是25％)。

于一些实施例中，若立体显示设备1不包括第一透镜片30，则发光区域z1的宽度w1等于像素42的长度l1。换句话说，位于出光面211的像素42整体发出均匀或大致均匀的光线。此时，于图3a中，对应于第一视角e1的第一区段v1的区域z21中内的像素均会射出光线，而区域z21的面积大于区域z11的面积。

图4为本发明的立体显示设备1的另一实施例的视角示意图。因此，若立体显示设备1不包括第一透镜片30时，举例而言，对应于第一视角e1所对应的区域z21中，由红色的像素42所发出红光的面积等于其他颜色的像素42的面积。因此，若立体显示设备1不包括第一透镜片30，第一视角影像被其他视角影像的干扰较多(于本例，串影是100％)。

同理，若立体显示设备1不包括第一透镜片30，第一影像、第二影像、第三影像或是第三影像的红光(绿色或蓝色)被其他颜色的光线的干扰较多。因此于立体显示设备1包括第一透镜片30的实施例中，第一影像、第二影像、第三影像及/或第四影像可获得较为纯粹的红光、绿光以及蓝光，进而提升了第一影像、第二影像、第三影像及/或第四影像的质量。换句话说，于用户于第一视角e1、第二视角e2、第三视角e3以及第四视角e4观看立体显示设备1时，会获得较佳的立体影像质量。

图5为本发明的立体显示设备1于另一方位的俯视示意图。由于立体显示设备1除常用的横向使用外，文书或广告时会直立使用，手持装置(例如平板计算机)甚至横向和直立并用。因此于本实施例中，使用者可选择如图3a所示将立体显示设备1以纵向放置进行观看立体影像，或是如图5所示将立体显示设备1以横向放置进行观看立体影像。

图6a为本发明的立体显示设备1的另一实施例的俯视示意图。图6b为本发明的立体显示设备1的另一实施例的视角示意图。于图6a中，像素42的长度l1约为发光区域z1的宽度w2的4倍。

如图6a及第6b所示，对应于第一视角e1的第一区段v1的区域z11中，由红色的像素42所发出红光的面积是其他颜色的像素42所发出光线的面积的8倍。因此，第一影像的红光被其他颜色的光线的干扰更少(于本例，串影是12.5％)。。

举例而言，于图6b中，第一视角e1于区域z11中所观察到的红色的像素42所发出红光的面积大于第一视角e1所观察到的蓝色的像素42以及绿色的像素42加起来的面积。此外，于图6b中红色的像素42所发出红光的面积相对于其他颜色的光线的比例大于图3b中红色的像素42所发出红光的面积相对于其他颜色的光线的比例。

于区域z12中，由绿色的像素42所发出绿光的面积超过其他颜色的像素42所发出光线的面积至少8倍。因此，第一影像的绿光被其他颜色的光线的干扰更少。于区域z13中，由蓝色的像素42所发出蓝光的面积超过其他颜色的像素42所发出光线的面积至少8倍。

因此，于图6a及图6b的实施例中，第一影像的蓝光被其他颜色的光线的干扰更少。同理，第二影像、第三影像以及第四影像的红光(绿光或蓝光)被其他颜色的光线的干扰更少。

综上所述，本发明的立体显示设备利用第一透镜片使得立体显示设备于不同方位摆放时能提供立体影像。此外，藉由第二透镜片能使得立体显示设备于不同方位摆放或以不同的视角观看立体显示设备时能提供良好质量的立体影像。

本发明虽以各种实施例揭露如上，然而其仅为范例参考而非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此上述实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。