TWI684793B

TWI684793B - 顯示裝置

Info

Publication number: TWI684793B
Application number: TW107112943A
Authority: TW
Inventors: 廖仁偉
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2020-02-11
Also published as: TW201944099A

Abstract

一種顯示裝置，包含顯示面板與透鏡單元。顯示面板具有以陣列型式排列的多個子像素。此些子像素具有長邊方向與短邊方向。透鏡單元設置在顯示面板上。透鏡單元包含並排設置的多個柱狀透鏡。此些柱狀透鏡的長軸方向和子像素的長邊方向夾預設角度，且預設角度為30度至30.5度。並且，此些柱狀透鏡於短邊方向的寬度相同於七個子像素於短邊方向的寬度總和。

Description

顯示裝置

本案是關於顯示科技，特別是一種可同時提供二維影像和三維影像的顯示裝置。

隨著顯示技術的推陳出新，從早期的黑白顯示器、彩色顯示器，一直到現在的高畫質、輕薄型顯示器，無不表示人們仍持續在追求更為逼真、自然的視覺感受。為了滿足對於更為真實的視覺需求，顯示技術更從二維顯示逐漸發展出了三維顯示技術，以提供除了一般的影像和色彩之外的立體視覺感受。

三維顯示技術大致可分成眼鏡式（stereoscopic）顯示技術以及裸眼式（auto-stereoscopic）顯示技術兩種。近年來，尤以裸眼式顯示技術為主要的發展對象。並且，依據影像的饋送方式，裸眼式顯示技術更可分成時間多工（time multiplex）以及空間多工方式（spatial multiplex）。

一般而言，空間多工方式可藉由穿插至少二個不同視角的影像資料於顯示裝置的多個子像素中，使得觀視者可在各個特定的觀視區域看到對應視角的三維影像，以達到多視角的裸眼三維顯示。但是，當顯示裝置於顯示三維影像時所提供的視角越多時，顯示裝置之解析度的下降情況就越嚴重。並且，此種解析度的下降情況亦會影響到顯示裝置於顯示二維影像時的影像清晰度。

在一實施例中，一種顯示裝置包含顯示面板以及透鏡單元。顯示面板具有以陣列型式排列的多個子像素。此些子像素具有長邊方向與短邊方向。透鏡單元設置於顯示面板上。透鏡單元包含並排設置的多個柱狀透鏡。此些柱狀透鏡的長軸方向與此些子像素的長邊方向夾一預設角度。預設角度為30度至30.5度，且此些柱狀透鏡於短邊方向的寬度相等於七個子畫素於短邊方向的寬度總和。

綜上所述，本案實施例之顯示裝置，其藉由柱狀透鏡之長軸方向和子畫素之長邊方向間所形成的特定的預設角度，搭配上柱狀透鏡於短邊方向的寬度和子畫素寬度之間的特定比例，使得在顯示二維影像及/或三維影像時，觀視者皆可獲得良好的視覺體驗。

以下在實施方式中詳細敘述本案之詳細特徵及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本案之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本案相關之目的及優點。

圖1為顯示裝置之一實施例的***示意圖，且圖2為顯示面板和透鏡單元之間配置關係的平面圖。請參閱圖1與圖2，顯示裝置100包含顯示面板110以及透鏡單元120。透鏡單元120疊合於顯示面板110上。

顯示面板110具有多個以陣列型式排列的子像素111。此些子畫素111用以根據所接收到的影像資訊輸出光束，以使得顯示裝置100可顯示出相應的影像供觀視者觀看。於此，各子畫素111具有一長邊方向D1與一短邊方向D2，且長邊方向D1和短邊方向D2大致上相互垂直。

在一些實施態樣中，顯示面板110可為任何合適的顯示器，例如液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體顯示器（OLED）、電致發光顯示器（ELD）等。

透鏡單元120具有聚焦功能，並且可用以調控顯示面板110之各子畫素111所輸出的光束之角度。透鏡單元120具有柱狀面120A以及相對於柱狀面120A的平滑面120B。於本實施例中，透鏡單元120是以其平滑面120B面對顯示面板110設置。

透鏡單元120包含數個並排設置的柱狀透鏡121。各柱狀透鏡121具有曲面121A以及相對於曲面121A的平面121B。於此，透鏡單元120的柱狀面120A是由此些柱狀透鏡121的曲面121A相連而成，且透鏡單元120的平滑面120B則是由此些柱狀透鏡121的平面121B相連而成。

各柱狀透鏡121具有一長軸方向V1。於此，當透鏡單元120疊合於顯示面板110上時，柱狀透鏡121的長軸方向V1和子畫素111的長邊方向D1之間可夾有不為零的預設角度θ。並且，柱狀透鏡121此時於子畫素111之短邊方向D2上的寬度W1大致上是相等於七個子畫素111於短邊方向D2上的寬度W2之總和。

在一些實施態樣中，預設角度θ可為30度至30.5度，以使得顯示裝置100於同時顯示二維影像和三維影像時，顯示裝置100可有良好的光學表現，且觀視者可清楚地瞭解顯示裝置100同時顯示的二維影像和三維影像之內容。其中，當預設角度θ為tan^-1 (7/12)度時，顯示裝置100的光學串擾較小而有較佳的光學表現。

在一些實施態樣中，柱狀透鏡121的曲面121A可為平滑的弧面，但本案並非以此為限。在另一些實施態樣中，柱狀透鏡121的曲面121A亦可具有折角，使得透鏡單元120的柱狀面120A可呈現鋸齒狀。

在一些實施態樣中，透鏡單元120可以光學性質良好的材質製成，例如，有機玻璃（PPMA）、聚碳酸酯（PC）、聚乙烯（PE）或玻璃等透光材質。

在一實施例中，顯示裝置100可更包含黏著層（圖未示），設置於顯示面板110和透鏡單元120之間，以使得透鏡單元120可透過此黏著層疊合於顯示面板110上。在一些實施態樣中，黏著層可為光學樹脂（OCR）、液態光學透明膠（LOCA）、光學透明膠（OCA）、感壓膠（PSA）或其他具有透光性的合適黏著體。但本案並非僅限於此，在另一實施例中，透鏡單元120亦可直接設置於顯示面板110上。舉例而言，透鏡單元120可以掛設方式疊合於顯示面板110上。

圖3為顯示裝置之顯示區的概要示意圖。請參閱圖1至圖3，顯示裝置100可同時顯示三維影像和二維影像。在一些實施態樣中，顯示裝置100可包含至少二個分別用以顯示三維影像和二維影像的顯示區（以下分別稱之為第一顯示區A1與第二顯示區A2）。於此，第一顯示區A1主要用以顯示三維影像，且第二顯示區A2則主要用以顯示二維影像。

此外，顯示裝置100可更包含影像配置單元130。影像配置單元130耦接於顯示面板110，且用以接收及配置三維影像資訊與二維影像資訊。於此，影像配置單元130可將三維影像資訊配置到第一顯示區A1，並且將二維影像資訊配置到第二顯示區A2，以致使位於第一顯示區A1的多個子畫素111可根據接收到的三維影像資訊顯示出對應的三維影像，且位於第二顯示區A2的多個子畫素111亦可根據接收到的二維影像資訊顯示出對應的二維影像。如此一來，觀視者便可從顯示裝置100所顯示的畫面中同時觀看到三維影像及二維影像。但本案並非僅限於此，在另一實施例中，顯示裝置100亦可僅顯示三維影像。

舉例而言，當影像配置單元130僅接收到三維影像資訊，影像配置單元130可將收到三維影像資訊配置到顯示面板110的所有顯示區（即第一顯示區A1和第二顯示區A2），以致使顯示面板110的所有子畫素111可根據接收到的三維影像資訊顯示出對應的三維影像給觀視者。

在一實施例中，顯示裝置100可提供多個視角的三維影像。在一些實施態樣中，顯示裝置100可提供二十八個視角的三維影像。因此，三維影像資訊可包含二十八個視角的多個影像資料1~28，且影像配置單元130可沿著柱狀透鏡121的長軸方向V1將二十八個視角的多個影像資料1~28依序配置到顯示面板110的子畫素111，以使得觀視者在二十八個特定的觀視區域中觀看顯示裝置100時皆可看到對應視角的三維影像。

在一些實施態樣中，顯示面板110的多個子畫素111可劃分成多組重複單元P1，且每一組重複單元P1是由二十八個相鄰的子畫素111所組成。於此，是以子畫素111的短邊方向D2作為橫排的方向，並以每四個橫排且每排涵蓋七個子畫素111之方式來劃分出各組重複單元P1。換言之，各組重複單元P1具有四個橫排和七個直排，且其中直排的方向即為子畫素111的長邊方向D1。於此，由上至下依序分別為第一橫排至第四橫排，且由左至右分別為第一直排至第七直排。

在一些實施態樣中，影像配置單元130在對各組重複單元P1進行影像資料的配置時，是沿著長軸方向V1依序對各組重複單元P1中第一橫排至第四橫排中之一個子畫素111配置二十八個視角的影像資料1~28。換言之，各組重複單元P1的二十八個子畫素111可被分別配置到二十八個視角中之一的影像資料1~28。

舉例而言，影像配置單元130可將第一個視角的影像資料1配置到第一橫排中的某一個子畫素111，且沿著長軸方向V1將第二個視角的影像資料2配置到第二橫排中的某一個子畫素111、將第三個視角的影像資料3配置到第三橫排中的某一個子畫素111以及將第四個視角的影像資料4配置到第四橫排中的某一個子畫素111。之後，影像配置單元130再從第一橫排開始，將第五個視角的影像資料5至第八個視角的影像資料8依據前述配置方式分別配置到第一橫排至第四橫排中之一個子畫素111。同樣地，第九個視角的影像資料9至第十二個視角的影像資料12亦是從第一橫排開始依據前述配置方式配置，以此類推至第二十八個視角的影像資料28。

在一些實施態樣中，配置到第一個視角之影像資料1的子畫素111至配置到第二十八個視角之影像資料28的子畫素111依序倆倆之間相隔一個直排。例如，當影像配置單元130將第一個視角的影像資料1配置到位於第一橫排與第一直排交叉處的子畫素111時，第二個視角的影像資料2將配置到位於第二橫排與第三直排交叉處的子畫素111、第三個視角的影像資料3將配置到位於第三橫排與第五直排交叉處的子畫素111，且第四個視角的影像資料4將配置到位於第四橫排中與第七直排交叉處的子畫素111。並且，因配置到第四個視角之影像資料4的子畫素111是位在此些直排中的最後一排，故影像配置單元130將回推至第二直排並將第五個視角的影像資料5配置到位於第一橫排中與第二直排交叉處的子畫素111。接續，將第六個視角的影像資料6配置到位於第二橫排中與第四直排交叉處的子畫素111、將第七個視角的影像資料7配置到位於第三橫排中與第六直排交叉處的子畫素111，並且將第八個視角的影像資料8回推配置到位於第四橫排中與第一直排交叉處的子畫素111。以此類推至第二十八個視角的影像資料28。於此，各組重複單元P1和二十八個視角的影像資料之間的配置對應關係可大致上如圖2所示。

在一些實施態樣中，影像配置單元130可以影像處理晶片來實現。此外，影像配置單元130更可和顯示面板110的驅動電路整合於單一晶片中。

圖4為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示二維影像之一實施例的光學示意圖，圖5為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，圖6為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (1/6)之下顯示二維影像之一實施例的光學示意圖，且圖7為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (1/6)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。請參閱圖4至圖7，一般而言，可根據虛線在圖中所圍成的區域大小得知此時解析度的高低，其中，所圍成的區域越小代表解析度越高。於此，比較圖4與圖5可知，顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (7/12)之下顯示二維影像和顯示三維影像時，其解析度並不相同。並且，可看出虛線在圖4中所圍成的區域相當小，且小於虛線在圖6中所圍成的區域。因此，顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (7/12)之下顯示二維影像時，其解析度是相當高的，且高於顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (1/6)之下顯示二維影像時的解析度。此外，雖然虛線在圖5中所圍成的區域略大於虛線在圖7中所圍成的區域，但因區域的面積差異不大，故顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像時的解析度不會下降過多，且此時顯示裝置100所顯示的三維影像對於觀視者而言仍是清晰的而並不模糊。

圖8為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (5/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，圖9為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (6/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，圖10為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，圖11為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (8/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，圖12為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (9/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖，且圖13為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (10/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。請參閱圖8至圖13，於此，是以利用紅色、綠色及/或藍色進行色彩顯示的顯示裝置100為例。如圖9與圖12所示，當顯示裝置100是在預設角度θ為tan^-1 (6/12)以及預設角度θ為tan^-1 (9/12)之下顯示三維影像時，其在單一視角的觀視下只能被觀視到一種顏色，故其光學表現並不好。而如圖11與圖13所示，當顯示裝置100是在預設角度θ為tan^-1 (8/12)以及預設角度θ為tan^-1 (10/12)之下顯示三維影像時，三維影像會因為視角間的光學串擾較大而變得模糊，故其光學表現亦不甚好。如圖8與圖10所示，雖然顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (5/12)之下顯示三維影像時的光學表現不差，但顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像的光學表現是較顯示裝置100在預設角度θ為tan^-1 (5/12)之下顯示三維影像時的光學表現更為優異。

在一些實施態樣中，透鏡單元120是不可旋轉的。換言之，柱狀透鏡121的長軸方向V1和子畫素111的長邊方向D1之間所夾的預設角度θ不會變動。因此，顯示裝置100可免除二維/三維轉換電路的設置，進而降低成本。

在一些實施態樣中，顯示裝置100於顯示二維影像時，其解析度是於顯示三維影像時之解析度的一半。

在一些實施態樣中，二維影像的內容主要可為文字、符號等不太需要以三維影像進行顯示的影像。

在一些實施態樣中，顯示裝置100可應用於廣告看板、影音電器、遊戲娛樂顯示裝備、筆電、手機、平板等。

雖然本案的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本案的範疇內，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示裝置110‧‧‧顯示面板111‧‧‧子畫素120‧‧‧透鏡單元120A‧‧‧柱狀面120B‧‧‧平滑面121‧‧‧柱狀透鏡121A‧‧‧曲面121B‧‧‧平面130‧‧‧影像配置單元1~28‧‧‧影像資料A1‧‧‧第一顯示區A2‧‧‧第二顯示區D1‧‧‧長邊方向D2‧‧‧短邊方向P1‧‧‧重複單元V1‧‧‧長軸方向W1‧‧‧寬度W2‧‧‧寬度θ‧‧‧角度

圖1為顯示裝置之一實施例的***示意圖。圖2為顯示面板和透鏡單元之間配置關係的平面圖。圖3為顯示裝置之顯示區的概要示意圖。圖4為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示二維影像之一實施例的光學示意圖。圖5為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖6為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (1/6)之下顯示二維影像之一實施例的光學示意圖。圖7為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (1/6)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖8為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (5/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖9為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (6/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖10為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (7/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖11為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (8/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖12為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (9/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。圖13為顯示裝置在預設角度為tan^-1 (10/12)之下顯示三維影像之一實施例的光學示意圖。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧顯示面板

111‧‧‧子畫素

120‧‧‧透鏡單元

121‧‧‧柱狀透鏡

1~28‧‧‧影像資料

D1‧‧‧長邊方向

D2‧‧‧短邊方向

P1‧‧‧重複單元

V1‧‧‧長軸方向

W1‧‧‧寬度

W2‧‧‧寬度

θ‧‧‧角度

Claims

一種顯示裝置，包含：一顯示面板，具有以陣列型式排列的多個子像素，該些子像素具有一長邊方向與一短邊方向；及一透鏡單元，設置於該顯示面板上，該透鏡單元包含並排設置的多個柱狀透鏡，該些柱狀透鏡的長軸方向與該些子像素之該長邊方向夾一預設角度，該預設角度為30度至30.5度，且該些柱狀透鏡於該短邊方向的寬度相等於七個該子像素於該短邊方向的寬度總和。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該預設角度為tan^-1 (7/12)度。
如請求項1所述的顯示裝置，其中該顯示裝置係同時顯示一三維影像於一第一顯示區以及一二維影像於一第二顯示區。
如請求項3所述的顯示裝置，更包含：一影像配置單元，接收一三維影像資訊與一二維影像資訊，其中位於該第一顯示區的該些子像素係根據該三維影像資訊以顯示該三維影像，位於該第二顯示區的該些子像素係根據該二維影像資訊以顯示該二維影像。
如請求項4所述的顯示裝置，其中該三維影像資訊包含二十八個視角的多個影像資料，且該影像配置單元係沿著該些柱狀透鏡的該長軸方向依序配置該二十八個視角的該些影像資料到該些子像素。