CN102566110A - 具维度切换功能的显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具维度切换功能的显示器。所述显示器包括准直背光模块、影像显示装置、光源导引模块，以及切换装置。在所述显示器中，光源导引装置与切换装置位于准直背光模块与影像显示装置之间，而且顺序可依照不同设计而置换。利用准直背光模块提供光源经由光源导引模块分配光源至空间中各个视域方向，然后借由控制切换装置的扩散状态，显示器能够在影像显示模块上的全部或部分呈现所需要的3D影像或是2D影像。
Description
技术领域
本发明是有关于一种显示器，特别是有关于一种能够在显示器上的部分区域或是全部区域选择性地呈现所需要的3D影像或是2D影像的具维度切换功能的显示器。
背景技术
近几年来，随着显示技术的不断进步，使用者对于三维显示器的需求也越来越高。然而，除了特别影像需三维显示器观看之外，对于使用者而言，是否可切换成较不使眼睛劳累，用于一般正常影像观看，且无三维显示器水平与垂直方向上的分辨率降低而导致小型文字难以辨别等问题的二维平面显示器，亦成为购买上的考虑因素之一。
目前发展的立体影像显示技术，主要可依需用特殊眼镜与否分为眼镜式立体显示技术与裸眼式立体显示技术，而由于观赏影像需带特殊眼镜造成不便与额外眼镜成本，预估未来裸眼式显示器技术慢慢成熟，将会成为主流技术。而裸眼式显示器，目前为利用视差(parallax)方式产生三维效果，可切换二维平面显示与三维立体显示的裸眼式立体显示技术上来看主要又可细分为：光屏障式(Parallax barrier)、柱状透镜式(lenticular lens)和指向光源式(directional backlight)三种。光屏障式技术为因应柱状透镜式切换二维/三维显示元件具难以量产且因而成本偏高的特性，而衍生的替代技术。但也因为产生视差，设置光屏障遮蔽部分光线通过，导致显示器亮度不足，造成眼睛观看疲劳的问题，且可视角度为三种技术中最小，虽易量产，但实用性不高。
另一指向光源式技术主要为美国3M公司所研发，但其尚于研发阶段，产品仍不成熟。故柱状透镜式技术为目前可切换二维/三维显示的裸眼式显示技术中，具一般眼睛观看的足够亮度，以及三种技术中视角最广，并具相当完成度产品的显示技术。
目前在可切换二维/三维显示的裸眼式显示技术中，属于柱状透镜式技术的美国申请专利案US Pub.No.2003/0011884揭示解决柱状透镜式技术二维/三维难以切换的问题，其借由将切换元件柱状透镜采用电性可切换的扩散层(Diffusion layer)材料，并于扩散层材料前后表面各涂一透明导电材料当为电极，以控制扩散层材料产生分子排列变化以切换二维/三维显示。关于此专利申请案所揭露的技术具有两项主要缺点，其一是会造成2D状态的影像模糊，这是因为柱状透镜与像素间因3D的需求必须有一定的距离，当可切换的扩散层切换到扩散状态时，影像像素就模糊了，其二是因为切换元件柱状透镜外型具有多个弧度，非为平面，故其组成的透明导电层(transparent conductinglayer)电极材料难以与扩散层材料结合，进而导致良率不佳，难以量产，也间接导致制造成本过高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具维度切换功能的显示器，其能够在显示器上显示区域的部分区域或是全部区域选择性地呈现所需要的3D影像或是2D影像。
为实现本发明的目的而提供一种具维度切换功能的显示器。此显示器包括影像显示装置、背光切换模块、以及光源导引装置。影像显示装置用以显示影像；背光切换模块，可选择性地往该影像显示装置的方向切换输出一不具方向性光线或一准直背光(collimated backlight)，或两者的组合，其中准直背光由背光切换模块输出时，与背光切换模块的输出面垂直的方向射出；此外，光源导引装置配置于显示器内影像显示装置与背光切换模块的间，不具方向性光线或准直背光或其组合，在通过光源导引装置射向影像显示装置时，借以让不具方向性光线或准直背光或其组合以预定方向射向影像显示装置，以显示二维(2D)影像或三维(3D)影像或是二维与三维组合的影像。
该影像显示装置包括至少一个或多个具多维显示区域，根据显示需求而在该多维显示区域选择性地显示二维影像或三维影像或是二维与三维组合的影像。
该背光切换模块包括至少两种以上的光源输出模式，该光源输出模式中，其中的一输出为准直背光源模式，另一输出为一般背光源模式，依据显示需求切换输出不同背光源模式的组合输出。
该影像显示装置为包括显示矩阵的影像装置。
该影像显示装置为LC面板模块。
该影像显示装置，依据该光源导引装置与该影像显示装置的相对位置关系，显示至少一种三维影像排列的不同视域复数影像排列图。
该影像显示装置与该背光切换模块，经由同步的控制，在至少一个相同区域位置，输出所需的影像与背光源状态，以便切换显示该二维或三维的影像。
该光源导引装置具有光栅、透镜或柱状透镜矩阵的光学调控装置，让该不具方向性光线或该准直背光或其组合分布到空间中的特定方向位置。
在该光源导引装置面对该影像显示装置的方向，或是在该光源导引装置面对该背光切换模块的方向，更包括一遮光的结构。
该遮光的结构为一屏障。
所述的具维度切换功能的显示器，更包括一具扩散功能的光学元件，位于该光源导引装置的聚焦平面上，借以增加该显示器的整体视角。
该光学元件至少包括一具电性可切换特性的扩散层，借由施以电压的不同而调整该扩散层的光线扩散状态。
所述的具维度切换功能的显示器，更包括一第一光学元件与一第二光学元件，依序配置在该影像显示装置与该光源导引装置之间，其中该第一光学元件为一可切换扩散层，而该第二光学元件为一固定扩散层，其中该可切换扩散层，借由施以电压的不同而调整该可切换扩散层的多个使用状态，而该第二光学元件位于该光源导引装置的聚焦平面上。
该背光切换模块，借由电路与机构的设计以区域化控制，并与该影像显示装置同步输出搭配的该二维、该三维或其组合的影像与该背光切换模块的多种背光模式，达到多个数量、多个面积大小与多个位置显示该二维、该三维或其组合的区域化切换。
所述背光切换模块，其以准直背光输出时，其射出的光线，为皆与背光源法线方向平行的光源或是仅在光源导引装置沿伸方向的垂直方向上与背光源法线方向平行，光源导引装置沿伸方向上的光线则是散乱的。
为实现本发明的目的还提供一种具维度切换功能的显示器，包括：
一影像显示装置，用以显示影像；
一准直背光光源，用以输出准直背光，其中该准直背光由该背光光源输出时，以该背光光源的输出面垂直的方向射出；
一光源导引装置，配置于该影像显示装置与该准直背光光源之间，用以改变光的行进方向；以及
一切换装置，配置于该影像显示装置与该准直背光光源之间，切换多个使用状态，该使用状态包括一第一光线扩散状态与一第二光线扩散状态，其中该切换装置在该第一光线扩散状态时，让该准直背光规则有方向性的通过，使该影像显示装置显示三维的影像，而在该第二光线扩散状态时，使该准直背光经过之后变为杂乱无方向性而入射到该影像显示装置，使该影像显示装置显示二维的影像。
该光源导引装置与该切换装置都位于该影像显示装置与该准直背光光源之间，而根据设计调整对该准直背光射向该影像显示装置的先后顺序的位置。
该影像显示装置，依据该光源导引装置、该切换装置与该影像显示装置的相对位置关系，显示至少一种三维影像排列的不同视域多影像排列图。
该影像显示装置具有一显示区域，在该显示区域形成至少一个或多个具多维显示区域，根据显示需求而在该多维显示区域选择性地显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像的组合。
借由该切换装置在不同区域调整不同的使用状态，而对该准直背光光源的行进方向不同区域的调整，进而在该影像显示装置的该多维显示区域选择性地显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像的组合。
该影像显示装置为包括一种具有显示矩阵的影像装置。
该影像显示装置为LC面板模块。
该光源导引装置具有光栅、透镜或柱状透镜矩阵的光学调控装置，控制让该不具方向性光线或该准直背光或其组合分布到空间中的特定方向位置。
所述的具维度切换功能的显示器，更包括一具扩散功能的光学元件，位于该影像显示装置与该光源导引装置或该切换装置之间，根据功能而与该光源导引装置或该切换装置之间位于光路不同的先后顺序位置，用以增加该显示器的整体视角。
该切换装置至少包括一具电性可切换特性的扩散层所组成，借由施以电压的不同而调整该扩散层的光线扩散状态。
该扩散层是由包括聚合物分散液晶材料所组成。
该切换装置至少包括一第一光学元件与一第二光学元件，依序配置在该影像显示装置与该光源导引装置之间，其中该第一光学元件为一可切换扩散层，而该第二光学元件为一固定扩散层，其中该可切换扩散层，借由施以电压的不同而调整该可切换扩散层的多个使用状态，而该第二光学元件位于该光源导引装置的聚焦平面上。
该切换装置，借由电路与机构的设计以区域化控制，并与该影像显示装置同步输出搭配的二维与三维的影像与该切换装置扩散模式，达到多个数量、多个面积大小与多个位置显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像组合的区域化切换的目的。
该准直背光光源其射出的光线，为皆与背光源法线方向平行的光源，或是仅在该光源导引装置沿伸方向的垂直方向上与该准直背光光源的法线方向平行，而对于该光源导引装置沿伸方向上的光线则是散乱的。
在该光源导引装置面对该影像显示装置的方向，或是在该光源导引装置面对该准直背光光源的方向，更包括一遮光的结构。
该遮光的结构为一屏障。
该切换装置，在位于该影像显示装置与该光源导引装置之间移动。
所述的具维度切换功能的显示器，更包括一致动器，连接到该切换装置，用以调整该切换装置、该影像显示装置与该光源导引装置之间的位置。
该切换装置，操作上具有一伸张状态与一收缩状态，当该切换装置在该伸张状态时，延伸到该影像显示装置与该光源导引装置之间，当该光学元件在该收缩状态时，该光学元件收缩而不存在该影像显示装置与该光源导引装置之间。
将具扩散功能的切换装置与该光源导引装置的功能以一个具可切换扩散功能的光源导引装置展现。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是一可切换二维/三维显示器的结构立体示意图；
图2(a)是依照本实施例的图1于二维显示状况的一种显示器光线路径的剖面示意图；
图2(b)是依照本实施例图1于三维显示状况的一种显示器光线路径的剖面示意图；
图3A是本实施例图1的剖面示意图；
图3B是将图3A的实施例中，柱状透镜与扩散层位置互换的一实施例的剖面示意图；
图3C是将图3A的实施例中，增加一遮光结构的实施例剖面示意图；
图4是一实施例的可切换部分二维或三维显示器的结构立体示意图；
图5是将本实施例图3的柱状透镜改使用扩散层的材料的一实施例的剖面示意图；
图6是将本实施例图3更增加一固定扩散层与原可切换扩散层相邻排列的一实施例；
图7(a)与图7(b)是将本实施例图3的扩散层设为可前后平移的一实施例的两种情况剖面示意图；
图8(a)与图8(b)是将本实施例图3的扩散层改为转轴式可伸缩扩散层的一实施例的两种情况剖面示意图；
图9是将本实施例图3的柱状透镜与扩散层间加一张角扩大透镜的1一实施例的剖面示意图；
图10是将本实施例图9的柱状透镜与张角扩大透镜合并为一新透镜的一实施例的剖面示意图；
图11是未加张角扩大透镜前，每一弧面能形成一组具五个不重复视域的示意图；
图12是加一张角扩大透镜后，每一弧面能形成一组或以上具五个不重复视域的示意图；
图13是图3的准直背光模块内部的放大剖面示意图；
图14(a)是一可移动发光二极管颗粒位于透镜颗粒的聚焦平面上的一显示器实施例的剖面示意图；
图14(b)是一可移动发光二极管颗粒非位于透镜颗粒的聚焦平面上的一显示器实施例的剖面示意图。
图15是将本实施例图14(a)与图14(b)背光切换模块结构更改为背光切换模块的一实施例的剖面示意图；
图16(a)是一可移动发光二极管颗粒位于透镜颗粒的聚焦平面上的一显示器实施例的剖面示意图；
图16(b)是一可移动发光二极管颗粒一部份位于透镜颗粒的聚焦平面上，与另一部分非位于透镜颗粒的聚焦平面上的一显示器实施例的剖面示意图；
图17A与17B是说明本发明实施例所提到的准直背光态样实施例示意图。
其中，附图标记
100：显示器 101：准直背光模块
102：柱状透镜 103：扩散层
104：影像显示装置 104a；3D显示区域
104b：2D显示区域 105：导线
106、206、207：电源 110：遮光结构
300、400、500、600、700、800、900、1000、1400、1500：显示器
410：控制器 502：扩散层材料的柱状透镜
603-a：散射状扩散层 603-b：非散射状扩散层
703：扩散层 710：移动元件
803-a：转轴式可伸缩扩散层 803-b：转轴式可伸缩扩散层
907：张角扩大透镜
1002：柱状透镜与张角扩大透镜合并透镜
1301：可移动发光二极管颗粒 1302：黑色屏敝
1303：透镜颗粒 1401：背光切换模块
1501：背光切换模块 1502：底部光源
1503：左侧光源 1504：半穿反射镜
1700：准直背光源 1710：准直背光源的法线
1720：光学结构 1721：光学结构延伸方向
1722：光线
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的具维度切换功能的显示器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的一种具维度切换功能的显示器，包括影像显示装置、切换装置、光源导引装置、以及准直背光光源。影像显示装置的切换装置可切换状态显示二维或三维的影像信息或其组合的影像信息。此外，切换装置配置于影像显示装置与准直背光光源间。切换装置与光源导引装置两者排列顺序可以互换。另外，准直背光光源的配置用以提供输出至光源导引装置的光线为准直背光。
在多个实施范例中，提供一种具维度切换功能的显示器，以解决光线方向控制问题，可依使用者需求于任意区域切换二维/三维显示，进一步解决目前可切换二维/三维柱状透镜式显示器现有技术难以量产与间接导致成本过高的问题。
一般来说，为了使目前裸眼式可切换二维/三维显示器种类中，具高度可商业化实用性技术的柱状透镜式的显示器，不需特殊制造方式而能大量生产，不会因为制程技术难度太高而导致良率偏低，以及可以有效地降低制作的成本，本实施例提出一种可达上述目的至少其中之一的显示器。此外，在多个实施例其中之一或部分，可一并解决裸眼式显示器可视张角普遍狭窄，导致使用者只能于距离显示器较为狭窄的范围内观看完整三维影像的问题。
图1所示为一实施范例的一种柱状透镜式可切换二维/三维的显示器100的基本结构。请参考图1，显示器100包括准直背光模块101、柱状透镜102、可切换扩散层103、影像显示装置104。另外，图1更包含导线105以及电源106。
在此实施例中，显示器100具维度切换的功能，并包括切换装置、光源导引装置、以及准直背光光源。在此实施范例中，准直背光光源即为准直背光模块101，光源导引装置即为柱状透镜102，而切换装置则为可切换扩散层103。
准直背光模块101具有提供具准直方向光线的背光源，并可借由输出至柱状透镜102以转换方向。导线105用以电性连接可切换扩散层103与电源106。电源106借由导线105控制可切换扩散层103的使用状态。
可切换扩散层103的材料，在多个实施例中，为具电性可切换特性的扩散层材料，例如聚合物分散液晶(PDLC)材料等，并因此可产生第一种电压(例如电压为零)时的不透明态，以及第二种电压时的透明态。在此所需的第二种电压，是指使用足以将可切换扩散层103的特性转换接近透明态或已是透明态的电压值。而所谓第一种电压，指的是足以将可切换扩散层103的特性转换为不透明态或接近不透明态的电压值。
上述在施以两种不同电压时，产生了两种不同的扩散状态，但对于可切换扩散层103而言，可操作在不同的扩散状态，并非以此为限制。另外，也可对可切换扩散层103有不同的布局配置或施以不同的电压值，以产生不同区域具有不同的状态，达到本实施范例中可以在任意区域中切换二维或是三维的显示。但是为方便说明，底下仅以透明态或不透明态等此两种状态加以说明，但并非以此为限制。此外，柱状透镜102也可以光栅(grating)、透镜矩阵(lensarray)或其它具有类似功能的元件所取代，而为增加立体显示器的三维效果，亦可在结构中另外加入屏障(Barrier)等光学结构，以降低立体显示器相邻视域间的交互漏光(Crosstalk)。
当可切换扩散层103在透明态时，具有将柱状透镜102输出的光线透射的功能，可维持并输出柱状透镜102输出的规则方向的光线，此为产生三维影像的模式。而在不透明态时，具有将经柱状透镜102的光线散射的功能，即将原柱状透镜102输出规则方向的光线打散，使之变为散乱方向输出，此为产生二维影像的模式。影像显示装置104为一显示二维或三维显示信息的显示装置。一般而言，显示器100为借由准直背光模块101输出的准直方向光线的背光源，经由柱状透镜102导引方向，并借由电源106控制扩散层103透明与不透明状态，以控制进入显示装置104的光线为杂乱无方向性或规则有方向性，显示装置104则对应显示二维或三维影像信息的一种结构。
在一实施例中，在可切换扩散层103面对影像显示装置104的方向，或是面对准直背光模块101的方向，使用包括一遮光的结构，用以降低所显示三维影像的交互漏光(Crosstalk)现象或是死区(Deadzone)现象。遮光的结构例如为一屏障(Barrier)。而此三维影像的交互漏光(Crosstalk)现象是量测显示器中心的特定测试图片，以不应该看到的漏光辉度值比应该看到的辉度值。一般例如System Crosstalk是呈现3D影像的显示器，在指定的设计位置上测量到不该看到的漏光辉度与应该看到的辉度比。
图2(a)为根据本实施例图1的一种操作示意图。请参考图2(a)，电源206提供一第一种电压，使可切换扩散层103成为或是接近不透明态的状况。其中，图2(a)因可切换扩散层103为不透明态，从准直背光模块101输出的准直光线，经过柱状透镜102导引后汇聚光线，到此都是具规则方向的光线，但再经过可切换扩散层103后，则皆散射变为非规则方向，而成为一定范围的散射光源。
图2(b)为根据本实施例图1的另一种操作示意图。请参考图2(b)，电源207提供第二种电压，使可切换扩散层103成或是接近透明态状况。图2(b)因可切换扩散层103为透明态，从准直背光模块101输出的准直光线，经过可切换扩散层103后，皆维持依原规则方向输出的光源。
图3A为根据本实施例图1中显示器100的剖面示意图。请参考图3，提供本实施例图1基本结构省略导线105与电源106表示后，更为简单明了的示意使用，并可与下面提到的多个实施例的剖面示意图作一结构上的差异比较。
图3B为根据本实施例图3A示意图的变化型的一实施例。请参考图3B，为将图3A的柱状透镜102与可切换扩散层103排列位置互换而得的显示器300。但排列位置前后不同，差异为光线经过上述两个元件的顺序。当光线经过柱状透镜102与可切换扩散层103两个元件后，进入显示装置104的光线为杂乱无方向性或规则有方向性，显示装置104则对应显示二维或三维影像信息。显示装置104的结果与图3A状况的输出结果与切换二维或三维功能皆为相同。而因位置互换而得以更进一步变化的实施例，其亦应包含在本实施例图3设计结构范围内。
图3C为根据本实施例图3A示意图的变化型的又一实施例。请参考图3C，在柱状透镜102与可切换扩散层103之间，可选择性地加入一遮光结构110。此遮光结构110可用以改善显示的质量，例如，可用以降低所显示三维影像的交互漏光(Crosstalk)现象或是死区(Deadzone)现象。遮光结构110可以是例如一屏障(Barrier)。
图3A与图3B的可切换扩散层103，亦可使用与影像显示装置104像素尺寸大小接近为最小控制区域单元的可切换扩散层103，可依据切换需求控制2D与3D显示区域的数量、面积大小与位置，可借此达到可任意数量、任意面积大小与任意位置显示2D与3D的立体显示器的目的。请参照图4所示，可切换扩散层103可经由控制器410控制，在影像显示装置104的3D显示区域104a，对应显示3D区域显示透明态，在2D显示区域104b，对应显示不透明态。
图5为根据本实施例图3示意图，以尽量不减少图3的实施例功能与效用下，结构更为简化的一实施例剖面示意图。
在此实施例中，显示器500具维度切换的功能，并包括光源导引装置、以及准直背光光源。在此实施范例中，准直背光光源即为准直背光模块101，而光源导引装置与切换装置，则可经由包括扩散层材料的柱状透镜502达成控制光线方向与切换光线通过状态的功能。
请参考图5，显示器500包括准直背光模块101、包括扩散层材料的柱状透镜502、以及影像显示装置104。为直接以包括扩散层材料的柱状透镜502提供自身同于图3柱状透镜102控制光线方向的功能外，更因直接采用图3可切换扩散层103所用的扩散层材料，利用电源(未绘示)控制电压，以提供与图3可切换扩散层103切换不同扩散状态，例如透明态与不透明态的不同功能。
因结构中不需要可切换扩散层103，图3显示器100的4层结构可变成显示器500仅需要3层结构。一方面达到与图3近乎相同的输出结果与切换二维、三维或其组合的功能。另一方面，更产生简化结构的显示器500与减少显示器厚度的功能。
在此实施例中，在扩散层材料的柱状透镜502面对影像显示装置104的方向，或是面对准直背光模块101的方向，使用包括一遮光的结构，用以降低所显示三维影像的交互漏光(Crosstalk)现象或是死区(Deadzone)现象。遮光的结构例如为一屏障(Barrier)。而此三维影像的交互漏光(Crosstalk)现象是量测显示器中心的特定测试图片，以不应该看到的漏光辉度值比应该看到的辉度值。一般例如System Crosstalk是呈现3D影像的显示器，在指定的设计位置上测量到不该看到的漏光辉度与应该看到的辉度比。
图6为根据本实施例图3示意图的变化型的一实施例的两种情况。请参考图6，将本实施例图3的显示器100更增加一扩散层。原理为将图3的可切换扩散层103改为一个可切换扩散层603-a与一个固定扩散层603-b的组合。可切换扩散层603-a和图3所提的扩散层103一样，施加第一种电压成例如非透明态的情况，或施加第二种电压则成例如透明态的情况，而固定扩散层603-b不需电压控制，一直维持非透明的扩散状态。
固定扩散层603-b位于准直背光模块101输出的准直光线通过柱状透镜102后的光线相交(聚焦平面)上，其目的是扩大立体显示器的视角。
图7(a)与图7(b)为根据本实施例图3示意图的变化型的1实施例的两种情况。请参考图7(a)与图7(b)，以一固定扩散层703取代本发明图3的可切换扩散层103，并设为可前后平移的两种状况。图7(a)为扩散层703设置于图中柱状透镜102的非焦点位置得的显示器700，提供为二维影像显示。图7(b)为扩散层703设置于柱状透镜102输出的光线相交(焦点)的位置而得的显示器700，提供为三维影像显示。显示器700中扩散层703借由额外移动元件710提供其移动位置功能以产生图7(a)与图7(b)的两种情况，提供切换二维或三维显示的功能。例如图示图7(a)与图7(b)中，在垂直于显示装置104表面的方向X，上下移动而从X1处移动到X2处，这样的移动调整，可使进入显示装置104的光线呈现杂乱无方向性或规则有方向性，使其对应显示二维或三维影像信息。
图8(a)与图8(b)为根据本实施例图3示意图的变化型的一实施例的两种情况。请参考图8(a)与图8(b)，将本实施例图3的扩散层103改为转轴可伸缩式扩散层803，提供伸缩功能，产生转轴伸张状态803-a与转轴收缩状态803-b的两种情况。图8(a)为显示器800于转轴伸张状态803-a的情况，其功能如同图3对扩散层103施以第一种电压时成不透明态的情况，提供为二维影像显示。图8(b)为显示器800于转轴收缩状态803-b的情况，其功能如同图3对扩散层103施加第二种电压时成透明态的情况，其提供为三维影像显示。而其显示器800中转轴式可伸缩扩散层，借由自身的转动元件产生转轴伸张状态803-a与转轴收缩状态803-b，提供其扩散层伸缩功能以产生图8(a)与图8(b)的两种情况，提供切换二维或三维全部或是区域的显示功能。
图5～图8的切换结构，亦可使用如图4的控制方式达到可任意数量、任意面积大小与任意位置显示2D与3D的区域化切换的目的。
图9为另一实施例的示意图。请参考图9，将本实施例图3的显示器100增加一个张角扩大透镜907于柱状透镜102与扩散层103中间的显示器900。原理为提供一张角扩大透镜907，使显示器本身对于使用者而言，可视角范围增大，以解决显示器于显示三维影像时，普遍可视角过小的实用性问题。
图10为根据本实施例图9示意图的变化型的一实施例。请参考图10，为将本发明图9的显示器900将柱状透镜102与张角扩大透镜907结合成柱状透镜与张角扩大透镜合并透镜1002的显示器1000。原理如同图9，使可视角范围增大，以解决显示器于显示三维影像时，普遍可视角过小的实用性问题。
图11是为未加张角扩大透镜907前，光束张角仅能完整涵盖柱状透镜102，每单一弧面后方对应的一组具五个不重复视域的像素，使而形成一组具五个不重复视域的示意图。
图12是为加张角扩大透镜907后，光束张角可涵盖柱状透镜每单一弧面后方对应的一组或以上具五个不重复视域的像素，使而形成一组或以上具五个不重复视域的示意图。
图13为根据本实施例图3示意图的准直背光模块101内部放大的剖面示意图。请参考图13，准直背光模块101，包括多个可移动发光二极管颗粒1301、多个黑色屏敝1302，以及多个透镜颗粒1303。其中，准直背光模块101中的每个可移动发光二极管颗粒1301置于每个透镜颗粒1303正下方透镜颗粒1303的聚焦平面上，以提供产生准直光源。
图14(a)与图14(b)所示为一显示器实施范例的剖面示意图。请参考图14(a)与图14(b)，显示器1400包括背光切换模块1401、柱状透镜102、以及影像显示装置104。图14(a)为准直背光模块1401，具多个可移动发光二极管颗粒1301位于透镜颗粒1303的聚焦平面上使而产生准直光源，得三维显示。图14(b)为背光切换模块1401，具多个可移动的发光二极管颗粒1301非位于透镜颗粒1303的聚焦平面上使而产生一般光源，得二维显示。显示器1400中，背光切换模块1401的多个可移动发光二极管颗粒1301，借由额外移动元件(未绘示)提供其移动位置功能以产生图14(a)与图14(b)的两种情况，提供切换二维/三维显示的功能。
图15为根据本实施例图14(a)与图14(b)示意图的变化型的一实施例的剖面示意图。请参考图15，其为更改原图14(a)与图14(b)背光切换模块1401结构，成一个背光切换模块1501的显示器1500。其中，背光切换模块1501包括底部光源1502、左侧光源1503、以及半穿反射镜1504。其中，底部光源1502亮起而左侧光源1503未亮时，其底部光源1502为一般光源输出至柱状透镜102，提供为二维显示。左侧光源1503亮起而底部光源1502未亮时，其左侧光源1503为一般光源先传至具微结构的半穿反射镜1504反射成一准直光源，再输出至柱状透镜102，提供为三维显示。其中，显示器1500中，背光切换模块1501借由额外切换光源元件(未绘示)提供切换光源为底部光源1502或左侧光源1503择一亮起的两种情况，提供切换二维/三维显示的功能。
图16(a)与图16(b)为根据本实施例图14(a)与图14(b)示意图的变化型的一实施例的剖面示意图。请参考图16(a)，为一可移动的发光二极管颗粒1301位于透镜颗粒1303的聚焦平面上使而产生准直背光，得一三维显示。请参考图16(b)，可移动发光二极管颗粒1301一部份位于透镜颗粒1303的聚焦平面上使而产生准直背光，得此部份为三维显示。剩余部分非位于透镜颗粒1303的聚焦平面上使而产生一般背光，得此部份为二维显示。显示器1400中，背光切换模块1401的多个可独立各自移动的发光二极管颗粒1301，借由额外移动元件(未绘示)提供其移动位置功能以产生图16(b)的情况，提供同时具有部份二维与部分三维显示，与可任意独立切换每一位置为二维或三维显示的功能。
本发明中，所述“准直背光”基本上可分为两种，一是准直背光源的所有光线仅沿着准直背光源的法线方向射出，请参照图17A所示，所有发射的光线都是沿着准直背光源1700的法线1710前进。另一则是准直背光源在光学结构的延伸方向上，光线是散乱的，但在光学结构延伸方向的垂直方向上是准直的，以柱状透镜为例，请参照图17B所示，在光学结构1720延伸方向1721上，所有光线1722都是散乱的方向。以上两种准直背光源，皆可在上述各个实施例中达到本发明的效果。
综上所述，本发明与各种本发明的实施例，具有柱状透镜式显示器使之解决需特殊制造方式、元件，导致良率不高的问题，同时解决难以大量生产的困境。并于某些实施例中，一并解决一般显示器可视角偏小的问题。另外，某些实施例也提供将一般四层的柱状透镜式显示器结构，简化为三层，得以减少显示器厚度与成本，使的更具优势。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (35)
1.一种具维度切换功能的显示器，其特征在于，所述显示器，包括：
一影像显示装置，用以显示影像；
一背光切换模块，用于选择性地往该影像显示装置的方向切换输出一不具方向性光线或一准直背光，或两者的组合，其中该准直背光由该背光切换模块输出时，从与该背光切换模块的输出面垂直的方向射出；以及
一光源导引装置，配置于该影像显示装置与该背光切换模块之间，该不具方向性光线或该准直背光或其组合，在通过该光源导引装置射向该影像显示装置时，借以让该不具方向性光线或该准直背光或其组合以预定方向射向该影像显示装置，以显示二维影像或三维影像或是二维与三维组合的影像。
2.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置包括至少一个或多个具多维显示区域，根据显示需求而在该多维显示区域选择性地显示二维影像或三维影像或是二维与三维组合的影像。
3.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该背光切换模块包括至少两种以上的光源输出模式，该光源输出模式中，其中的一输出为准直背光源模式，另一输出为一般背光源模式，依据显示需求切换输出不同背光源模式的组合输出。
4.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置为包括显示矩阵的影像装置。
5.根据权利要求4所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置为LC面板模块。
6.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置，依据该光源导引装置与该影像显示装置的相对位置关系，显示至少一种三维影像排列的不同视域复数影像排列图。
7.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置与该背光切换模块，经由同步的控制，在至少一个相同区域位置，输出所需的影像与背光源状态，以便切换显示该二维或三维的影像。
8.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该光源导引装置具有光栅、透镜或柱状透镜矩阵的光学调控装置，让该不具方向性光线或该准直背光或其组合分布到空间中的特定方向位置。
9.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，在该光源导引装置面对该影像显示装置的方向，或是在该光源导引装置面对该背光切换模块的方向，更包括一遮光的结构。
10.根据权利要求9所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该遮光的结构为一屏障。
11.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，更包括一具扩散功能的光学元件，位于该光源导引装置的聚焦平面上，借以增加该显示器的整体视角。
12.根据权利要求11所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该光学元件至少包括一具电性可切换特性的扩散层，借由施以电压的不同而调整该扩散层的光线扩散状态。
13.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，更包括一第一光学元件与一第二光学元件，依序配置在该影像显示装置与该光源导引装置之间，其中该第一光学元件为一可切换扩散层，而该第二光学元件为一固定扩散层，其中该可切换扩散层，借由施以电压的不同而调整该可切换扩散层的多个使用状态，而该第二光学元件位于该光源导引装置的聚焦平面上。
14.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该背光切换模块，借由电路与机构的设计以区域化控制，并与该影像显示装置同步输出搭配的该二维、该三维或其组合的影像与该背光切换模块的多种背光模式，达到多个数量、多个面积大小与多个位置显示该二维、该三维或其组合的区域化切换。
15.根据权利要求1所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，所述背光切换模块，其以准直背光输出时，其射出的光线，为皆与背光源法线方向平行的光源或是仅在光源导引装置沿伸方向的垂直方向上与背光源法线方向平行，光源导引装置沿伸方向上的光线则是散乱的。
16.一种具维度切换功能的显示器，其特征在于，包括：
一影像显示装置，用以显示影像；
一准直背光光源，用以输出准直背光，其中该准直背光由该背光光源输出时，以该背光光源的输出面垂直的方向射出；
一光源导引装置，配置于该影像显示装置与该准直背光光源之间，用以改变光的行进方向；以及
一切换装置，配置于该影像显示装置与该准直背光光源之间，切换多个使用状态，该使用状态包括一第一光线扩散状态与一第二光线扩散状态，其中该切换装置在该第一光线扩散状态时，让该准直背光规则有方向性的通过，使该影像显示装置显示三维的影像，而在该第二光线扩散状态时，使该准直背光经过之后变为杂乱无方向性而入射到该影像显示装置，使该影像显示装置显示二维的影像。
17.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该光源导引装置与该切换装置都位于该影像显示装置与该准直背光光源之间，而根据设计调整对该准直背光射向该影像显示装置的先后顺序的位置。
18.根据权利要求17所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置，依据该光源导引装置、该切换装置与该影像显示装置的相对位置关系，显示至少一种三维影像排列的不同视域多影像排列图。
19.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置具有一显示区域，在该显示区域形成至少一个或多个具多维显示区域，根据显示需求而在该多维显示区域选择性地显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像的组合。
20.根据权利要求19所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，借由该切换装置在不同区域调整不同的使用状态，而对该准直背光光源的行进方向不同区域的调整，进而在该影像显示装置的该多维显示区域选择性地显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像的组合。
21.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置为包括一种具有显示矩阵的影像装置。
22.根据权利要求21所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该影像显示装置为LC面板模块。
23.根据权利要求16所述的显示器，其特征在于，该光源导引装置具有光栅、透镜或柱状透镜矩阵的光学调控装置，控制让该不具方向性光线或该准直背光或其组合分布到空间中的特定方向位置。
24.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，更包括一具扩散功能的光学元件，位于该影像显示装置与该光源导引装置或该切换装置之间，根据功能而与该光源导引装置或该切换装置之间位于光路不同的先后顺序位置，用以增加该显示器的整体视角。
25.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该切换装置至少包括一具电性可切换特性的扩散层所组成，借由施以电压的不同而调整该扩散层的光线扩散状态。
26.根据权利要求25所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该扩散层是由包括聚合物分散液晶材料所组成。
27.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该切换装置至少包括一第一光学元件与一第二光学元件，依序配置在该影像显示装置与该光源导引装置之间，其中该第一光学元件为一可切换扩散层，而该第二光学元件为一固定扩散层，其中该可切换扩散层，借由施以电压的不同而调整该可切换扩散层的多个使用状态，而该第二光学元件位于该光源导引装置的聚焦平面上。
28.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该切换装置，借由电路与机构的设计以区域化控制，并与该影像显示装置同步输出搭配的二维与三维的影像与该切换装置扩散模式，达到多个数量、多个面积大小与多个位置显示二维影像、三维影像、或二维与三维影像组合的区域化切换的目的。
29.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该准直背光光源其射出的光线，为皆与背光源法线方向平行的光源，或是仅在该光源导引装置沿伸方向的垂直方向上与该准直背光光源的法线方向平行，而对于该光源导引装置沿伸方向上的光线则是散乱的。
30.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，在该光源导引装置面对该影像显示装置的方向，或是在该光源导引装置面对该准直背光光源的方向，更包括一遮光的结构。
31.根据权利要求30所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该遮光的结构为一屏障。
32.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该切换装置，在位于该影像显示装置与该光源导引装置之间移动。
33.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，更包括一致动器，连接到该切换装置，用以调整该切换装置、该影像显示装置与该光源导引装置之间的位置。
34.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，该切换装置，操作上具有一伸张状态与一收缩状态，当该切换装置在该伸张状态时，延伸到该影像显示装置与该光源导引装置之间，当该光学元件在该收缩状态时，该光学元件收缩而不存在该影像显示装置与该光源导引装置之间。
35.根据权利要求16所述的具维度切换功能的显示器，其特征在于，将具扩散功能的切换装置与该光源导引装置的功能以一个具可切换扩散功能的光源导引装置展现。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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