TW201017271A - Display apparatus - Google Patents

Description

201017271 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種顯示器裝置，特別是有關於一種包 纟有漸變式焦距之透鏡與非週期性畫素寬度的顯示器裝置。 【先前技術】 纟液晶顯示器的製造過程中，由於面板電路線路的佈 ❼局、框膠及切割公差等因素’使得液晶顯示面板的周緣邊框 無法顯示影像，造成-圈無法消除的不發光邊界區，因而減 少顯示面板上之可視區域的面積β為了縮減此不發光邊界區 的面積，以增加面板上的可視面積，f知技術係在液晶顚示 面板的上方設置一塊放大透鏡或環狀菲涅耳透鏡（circuiar

FresnelLens)，直接進行二維面積的放大，來產生虛像以遮 蔽上述之不發光邊界區。 然而，使用放大透鏡之習知技術會導致嚴重的球面像差 籲 及色差，而且透鏡本身的重量與厚度相當大，更是不利於講 求輕薄之可攜式.顯示器的應用。至於運用典型之環狀菲淫耳 透鏡的習知技術，其雖可薄化透鏡的厚度並減輕透鏡的重 量，但環狀菲涅耳透鏡的週期結構會與液晶顯示面板上的畫 數（Pixels)區產生干涉條紋，如莫爾條紋。 特別是，當以較大的斜視角度觀看時，液晶顯示面板所顯示 的影像更會被環狀菲涅耳透鏡之微棱鏡結構中過大的刻面 角（Facet Angle)或斜角（Slope Angle)所影響，而產生明暗條 紋或鬼影（Ghosting)的現象，因而造成視覺上的缺陷。 201017271 【發明内容】 因此，本發明一方面就是在提 放大顯示面板上之顯示區的面積縮種顯示器裝置，藉以 邊界區的面積，並降低莫爾條紋、、/顯示面板上之不發光 本發明另-方面就是在提供一種鬼影的發生。 顯示面板之解析度的—致性，並增 $纟置’藉以提升 視角度。 顯不面板之可觀看的斜 依照本發明之一實施例，本發 as_ ^, , ^ 顯不器裝置包含：一 顯不面板和-透鏡。本實施例之顯示 序配置有-固定畫素區、一漸變畫去至逯緣依 —各 所燹畫素區與一邊界區，其中固 足畫素區具有複數個固定畫素，此些固定畫素的寬度為 Ρ〇,漸變晝素區具有複數個漸變畫f 4,, 艾曩京組，此些漸變畫素組的 m 寬度為-第-遞減數ΜΡι，Ρ2，...，ΡΝ}，^Ρΰ>ΡιβΜ 施例之透鏡具有-漸變焦距部與—平坦部，其中平坦部係對 齊於固定晝素區設置，漸變焦距部係對應於邊界區與漸變畫 素區設置，漸變焦距部具有複數個微結構，此些漸變畫素組 所對應之漸變焦距部的焦距為一第二遞減數列{fl，f2 G}。其中，漸變晝素組的數目和微結構的數目均為一整數 N。 依照本發明之另一實施例，本發明之顯示器裝置包 含：：一顯示面板和一透鏡。本實施例之顯示面板由其中心 至邊緣依序配置有一固定畫素區、一漸變晝素區與—邊界 區’其中固定晝素區具有複數個固定晝素，漸變晝素區具有 201017271 複數個漸變畫素組。本實施例之透鏡具有一漸變焦距部與一 平坦部’其中平坦部係對齊於固1畫素區設置，漸變焦距部 係對應於邊界區與漸變畫素區設置，漸變焦距部具有複數個 微結構。其中，顯示面板與透鏡間之距離為d，固定畫素的 寬度為p〇,漸變晝素組的數目和微結構的數目均為一整數 =，此些漸變晝素組中之第i個漸變畫素組的寬度為Pi，i =1，2，·.·，N，漸變畫素組中之第j個漸變畫素組所對應之漸 ❿變焦距部的焦距為fj ’ j=1，2，，N，漸變晝素組中之第』 個漸變畫素組的縮放倍率為mj，且mj構成一遞減數列{1^， 2，..._，Hi n }。 應用上述之顯示器裝置的結構，可縮減面板上的不發光 邊界區的面；可使用菲涅耳透鏡來薄化和減輕透鏡所需的厚 度與重量，並藉由透鏡中間的平坦部來減少干涉條紋的發 生；可藉由具有漸變式焦距的菲涅耳透鏡與具有非週期性寬 度變化的漸變畫素組，來提升顯示面板之解析度的一致性， _ 並増加顯示面板之可觀看的斜視角度。 【實施方式】 請參照第1圖和第2圖，其分別繪示根據本發明顯示器 裝置之一實施例的俯視示意圖和前視示意圖。本實施例之顯 示器裝置至少包含：透鏡2〇〇和顯示面板1〇〇,其中透鏡2〇〇 的面積係大於或等於顯示面板1〇〇面積，且完全遮蔽顯示面 板100。在顯示面板J 〇〇上由其中心至邊緣依序配置有固 疋畫素區130、漸變晝素區120與邊界區110，其中邊界區 201017271 110為不發光邊界區，固定晝素區130和漸變晝素區12〇為 可視區域（發光區）。透鏡200具有漸變焦距部210與平坦部 22〇 ’其中平坦部220係對齊於固定晝素區13〇設置，漸變 焦距部210係對應於邊界區110與漸變畫素區ι2〇設置。漸 變焦距部210並具有複數個微結構230，而此些微結構230 與平坦部220間之夾角的範圍可介於〇。與41。之間，且微結 構最大角度少可為41。。透鏡200之漸變焦距部210可為 線性菲 >圼耳透鏡。當本實施例之顯示器裝置工作時，光線由 顯示面板100之入光面134進入，再由顯示面板1〇〇之出光 面132傳送影像經透鏡200放大後，傳送至使用者的眼睛’ 而達到遮蔽邊界區110的效果，以縮減顯示面板i 〇〇上之不 發光邊界區的面積。 請參照第3圖’其繪示根據本發明顯示器裝置之一實施 例的局部放大示意圖。顯示面板100之固定晝素區130具有 複數個固定晝素140,此些固定畫素140的寬度皆為p0,漸 變晝素區120具有複數個漸變畫素組i2〇A、120B、…、 120N ’此些漸變畫素組120A、120B、…、120N的寬度為 第一遞減數列{P〗，P2，...，PN}，其中寬度為Pl之漸變畫素組 120A係接近於固定晝素13〇配置，寬度為Pn之變畫素組 120N係接近於邊界區11〇配置，且，即漸變畫素組 120A、120B、…、120N的寬度P丨、p2、…、pN依序漸減。 對應地，透鏡200之漸變焦距部210具有複數個微結構

230A、230B、…、23 0N，漸變晝素組 120A、120B、...、120N 所對應之漸變焦距部210的焦距為第二遞減數列{fl，f2，…， 201017271 fN}，即第一遞減數列{Pi, P2,…，PN}與第二遞減數列{f!， f2，...，fN }係相互對應。本實施例係以中間為平坦境面（平坦 部220)、兩側為漸變焦距部210之透鏡200來薄化透鏡厚 度、放大顯示區面積、縮減不發光邊界、及降低球面像差以 及色差的影響，並利用此漸變焦距部210搭配具有非週期性 寬度變化之畫素組的漸變畫素部120，來提升顯示面板1〇〇 之解析度的一致性，與增加使用者之視角或可容許的斜視角 度θ’其中本實施例的視角或斜視角度θ的範圍可介於44 7。 與45.3°之間。 以下敘述本實施例的設計原則，並輔以應用例來說明設 計原則的實際運用。 篇一遞減數列（Ρκ Ρ·>..... Ρ.,} 如第3圖所示’漸變晝素組120Α、120Β、...、120Ν的 數目和微結構230Α、230Β、…、230Ν的數目均為一整數Ν， 而每一個漸變畫素組120Α、120Β、…或120Ν係由至少一 個漸變畫素所組成，例如：12(^/12(^^ UOBVUOBz、… 或1201^/1201^ »此些漸變畫素組i2〇A、120B、…、120N 之漸變晝素的數目為一總數Μ，故每一個漸變畫素組 120Α、120Β、…或120Ν之漸變畫素的數目為Μ/Ν，在本實 施例中，Μ/Ν的比值為2，但實際上並不限於2。 首先’根據使用者之斜視角度Θ、及顯示面板1〇〇與透 鏡間200之距離d’來計算漸變畫素組之漸變畫素的總數 Μ，其公式如下： 201017271 M^(dxtan0)/P〇 (1) 其中’M屬於正整數。 塵-用例：假設距離d為lxl0_3m，斜視角度Θ為45。，Ρ〇 的寬度為 ΒΟχηγ6]!!，貝MglxK^xtai^So/lxliT^Gj?，即 Μ 為大於或等於6.67的整數，為方便計算，可取μ為偶數8。 接著’根據使用者與顯示器裝置間之視距VD、及使用 者之人眼視辨識角度α，其範圍介於〇·〇190與0.021 〇之間， 來什算可容許畫素差異值（Pixel Difference ; PD)，即漸變畫 素區120中之兩相鄰晝素之寬度的絕對差值|匕―pi i丨，i =1〜Μ，其公式如下： PD ^ (VDxtana)/M ； ⑺ 產用例·承上述，假設VD為20xl0_2m，a為0.02。， PDS(2〇xl(T2xtan〇 〇2。)/8 = 8 7χΐ〇4，為方便計算取 為 & 104m，相當於每個晝素組縮放一次最多只能差異8仁瓜，若 相鄰畫素組縮放的寬度大於8><1俨111時，則表示人眼會辦識 出畫素之間的差異’進而影響視覺效果。 然後，計算寬度PN的縮放倍率，即漸變畫素組的寬度 最小縮放倍率mN。其公式如下： (3) (4) mN= PA/FA ； Ρν= Ρ〇χιηΝ ； 201017271 其中PA為漸變晝素區的寬度，FA為漸變焦距部的寬 度。 承上述’假設漸變畫素區的寬度pa為4χ1护m， 漸變焦距部的寬度FA為5Xi〇-3m，則寬度pN的縮放倍率mN =4xl03/5xl03= 0.8 ;寬度 ρΝ= 15〇χ1(Γ6χ〇 8 = 12〇x1旷瓜，代表 漸變畫素組的寬度縮放倍率最小為〇 8，即縮放倍率由i漸 φ 變至〇_8,才能遮蔽邊界區110的寬度BA，其中FAgPA+BA〇 接著’計算漸變晝素組（或微結構）的數目N，其公式如 下： ( P〇- Pn)/PD ； (5) 其中N屬於正整數。 應-5.例：承上述，ΝΚΒΟχίίΓ6- 12(^104)/88104=3.75， 為方便計算取N為4，而每一個漸變畫素組120A、120B、... 或120N之漸變畫素的數目為m/N=2,即漸變畫素組120A、 120B、…或120N係分別由漸變畫素120AVA2、1208,/82、... 或120>^/>12所組成。 因此’第一遞減數列{ Pl5 P2，··.，PN}符合下列關係··

Pi= P〇- ix(P〇- Pn)/N > i= 1, 2,..., N (6) 其中Pi為第i個漸變畫素組的寬度。 12 201017271 應用例：承上述，ΓΡη- Pn)/N=(150x1〇-6- 120xl〇-6)/4= 7.5 XHT6 m，故 Pi = 150x104- lx7.5xl〇J=142_5xl(T6m ; Ρ2= 150χ 10^- 2x7.5x10^=135x10^111； Ρ3= 150x1ο-6- 3χ7.5χ 10^=127.5χ li^m; Ρ^ΜΟχΚΓ6- 因此，第一遞減 數列為{142.5x10' 135x10' 127.5ΧΚΓ6, 120X10-6}。 i二遞減數列（ft. f,..... fxr> 21〇之第j假微結構 且mj可構成另一遞 (7)

參 首先，計算透鏡200之漸變焦距部 所對應的縮放倍率mj，j = 1，2 n， 減數列{n^，m2,…，mN}，其公式如下：

j = 1- jx(l- mN)/N 上述，（1- mN)/N 勹卜 〇 8)/4=〇 〇5， -1 - 0.05=0.95 ； m2 = ! . 2χ〇 〇5=〇 9 ； m = 3x0.05=0.85 ; m4= 1 - 4x〇.〇5=〇 8。 3 接著，計算第j個微結構之焦距fj，其公式如下 (8) ^ d/( 1 - mj) 錢承上述令1χι〇，(1 1〇，(“〇.9)= 0.01m ; f3= lxl0、3 〇2m， ^1-0.85)= 0.〇〇67m · x. _ , ⑴—/㈣命（u>05me因此，第 請67，^，其對應至第1減數列⑽ 201017271 127.5xl〇-6，120xl(T6m }。 請參照第4A圖和第4B圓，第4A圖為本發明顯示器裝 置之另一實施例的俯視示意圖，而第4B圖為第4A圖的前 視爆炸示意圖》本實施例係由兩片具有漸變式焦距的透鏡 200A和200B彼此重疊而成，其中透鏡200A和200B的結 構與如第3圖所示之透鏡200完全相同，只是透鏡2〇〇a和 200B兩侧的漸變焦距部21〇方向不同而已。如第4A圖所 示’透鏡200A的漸變焦距部210(微結構230)係由左右兩側 ❹ 向中間分佈，而透鏡200B的漸變焦距部210(微結構230) 係由前後兩側向中間分佈，故透鏡200A和透鏡200B可彼 此重叠而形成中間為平坦部220及四周為漸變焦距部2 1 〇 的透鏡結構。 綜上所述’本實施例於顯示區兩側的對應區域，以具漸 減寬度的畫素組搭配具漸減焦距的線性菲涅耳透鏡，來放大 可視區並達成邊框遮蔽的效果。另外，為了解決大視角所造 成的影像扭曲’本實施例以眼睛所能分辨的差異值來設定畫 ® 素寬廣的總變化量，同時以此來決定需要區分出具多少不同 焦距的透鏡結構。相對於使用二維面積放大之環狀菲涅耳透 鏡的習知技術，這種局部一維放大的設計，不僅可因透鏡中 間的平面結構而減少光損失，還可降低莫爾條紋、明暗條紋 或鬼影的發生的機率❶此外，在相同的非球面曲率設計條件 下針對特定邊框做遮蔽時，相較於習知之二維面積放大的 環狀菲淫耳透鏡’區域漸變式焦距的線性菲涅耳透鏡之微結 構角度（刻面角或斜角）更可進一步地減少。 14 201017271 —雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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 圍内$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。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目#、特徵、&點與實施例能 φ 更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖為本發明顯示器裝置之一實施例的俯視示意圖。 第2圖為第1圖之顯示器裝置的前視示意圖。 第3圖為第2圖之局部放大示意圖。 第4A圖為本發明顯示器裝置之另一實施例的俯視示意 圖。 第4B圖為第4A圖的前視爆炸示意圖。 藝 【主要元件符號說明】 100顯示面板 丨1〇邊界區 120漸變畫素區 120A、120B、120N漸變晝素組 120A,、120A2、120B!漸變晝素 120B2、120N,、120N2 漸變畫素 130固定畫素區 140固定畫素 200、200A、200B 透鏡 15 201017271 2 1 0漸變焦距部 220平坦部 23 0、230Α、230Β、23ON 微結構 Ψ 微結構最大角度 Θ 視角 ΒΑ邊界區的寬度 d 距離 FA 漸變焦距部的寬度 f〇、f,、f2、fN第二遞減數列 PA 漸變晝素區的寬度 P〇 固定晝素寬度 P 1 ' P 2 ' P N第一遞減數列 16

Claims (1)

1. 201017271 十、申請專利範園 1. 一種顯示器裝置，包含： 一顯示面板，由中心至邊緣依序配置有一固定畫素區、 一漸變晝素區與-邊界區，其中該目定畫素區具有複數個固 定畫素，該些固定畫素的寬度為P〇,該漸變畫素區具有複 數個漸變畫素組，該些漸變晝素組的寬度為一第—遞減數列 { Pi，P2，·"，PN}，其中 P〇 > P!;以及 一透鏡’具有一漸變焦距部與一平坦部，其中該平坦部 ❹對齊於該固定畫素區設置，該漸變焦距部對應於該邊界區與 該漸變晝素區設置，該漸變焦距部具有複數個微結構，該些 漸變畫素組所對應之該漸變焦距部的焦距為一第二遞減數 列{fl，f*2,…，f：Nl}， 其中’該些漸變畫素組的數目和該些微結構的數目均為 一整數N。 2·如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該些 ⑩ 漸變畫素組中寬度為P!之一漸變晝素組係接近於該固定畫 素區配置’該些漸變晝素組中寬度為PN之一漸變畫素組係 接近於該邊界區配置。 3 _如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中每一 該些漸變畫素組係由至少一漸變畫素所組成，該些漸變畫素 组之漸變畫素的數目為一總數M，該總數Μ符合下列關係： M^(dxtan0)/P〇 ; 其中’Μ屬於正整數，d為該顯示面板與該透鏡間之距 17 201017271 離，θ為一斜視角度。 4.如申請專利範圍第3項所述之顯示器裝置，其中該斜 視角度Θ的範圍介於44.7。與45.3。之間。 5_如申請專利範圍第3項所述之顯示器裝置，其中該整 數Ν符合下列關係： N^( P〇- Pn)/PD ； Ρν ~ Ρ〇χniN t mN= PA/FA ; PD^(VDxtana)/M ； 其中，N屬於正整數，pD為一可容許畫素差異值，mN 為一最小縮放倍率，PA為該漸變畫素區的寬度’ fa為該漸 變焦距部的寬度’ VD為一視距，a為一人眼視辨識角度。 6·如申請專利範圍第5項所述之顯示器裝置，其中該人 ❹ 眼視辨識角度a的範圍介於〇·〇ι9。與〇.〇21。之間。 7. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器裝置，其中各該 些漸變畫素組之漸變畫素的數目為該總數Μ除以該整數N。 8. 如申請專利範圍第5項所述之顯示器裝置，其中該第 一遞減數列{ P!，P2，...，PN}符合下列關係： Pi=P〇- ix(P〇- PN); i= 1, 2,..., Ν ； 18 201017271 其中’ Pi為第i個漸變畫素組的寬度。 一 9·如申请專利範圍第5項所述之顯示器裝置，其中該第 一遞減數列{fl，f2，·..，fN}符合下列關係： fj = d/(l - rrij); mj= 1- jx(l- mN)/N ； j= 1, 2,..., N ； 其中，勾為第j個微結構之焦距，叫第』個微結構所對 • 應的縮放倍率。 1〇·如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置 透鏡為一菲涅耳透鏡。 11·如申請專利範圍第丨項所述之顯示器裝置，其中該 些微結構與該平坦部間之夾角的範圍介於〇。與4丨。之間。 〇 12.—種顯示器裝置，包含： 一顯不面板，由中心至邊緣依序配置有一固定畫素區、 一漸變晝素區與一邊界區，其中該固定畫素區具有複數個固 定晝素，該漸變畫素區具有複數個漸變畫素組； 一透鏡，具有一漸變焦距部與一平坦部，其中該平坦部 對齊於該固定畫素區設置，該漸變焦距部對應於該邊界區與 該漸變畫素區設置，該漸變焦距部具有複數個微結構； 其中，該顯示面板與該透鏡間之距離為d，該些固定畫 素的寬度為P〇，該些漸變晝素組的數目^ 町致目和該些微結構的數 19 201017271 目均為一整數N，該些漸變畫素組中之第丨個漸變畫素組的 寬度為Pi，ι = 1，2，.·.，N，該些漸變畫素組中之第】個漸變 晝素組所對應之該漸變焦距部的焦距為fj，j==1，2，.，N， 該些漸變畫素組中之第j個漸變畫素組的縮放倍率為mj， 且nij構成一遞減數列{m!，m2，...，mN丨。 13.如申請專利範圍第12項所述之顯示器裝置，其中該 整數N符合下列關係：

   ❹ N^(P〇- Pn)/PD ； Pn = P〇x， mN = PA/FA ； PD^(VDxtana)/M ； 其中’ PD為一可容許畫素差異值’ PA為該漸變畫素 區的寬度’ FA為該漸變焦距部的寬度，vd為一視距，《為 一人眼視辨識角度’ Μ為該些漸變畫素組之漸變畫素的總 數，且該總數Μ為該整數Ν之倍數》 14.如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，其中該 邊界區的寬度為ΒΑ，且FAgPA+BA。 15·如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，其申該 人眼視辨識角度a的範圍介於〇.〇19。與0.021。之間。 16.如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，其中該 總數Μ符合下列關係： 20 201017271 Μ ^ (dxtan0)/P〇 ； 其中，θ為一斜視角度。 17. 如申請專利範圍第16項所述之顯示器裝置，其中該 斜視角度Θ的範圍介於44.7°與45.3°之間。 18. 如申請專利範圍第12項所述之顯示器裝置，其中該 第j個漸變晝素組的縮放倍率mj = 1 - j X (1 - mN)/N。 19. 如申請專利範圍第12項所述之顯示器裝置，其中該 顯示面板與該透鏡間之距離為d，第j個漸變畫素組的焦距 fj = d/( 1 - mj)。 20. 如申請專利範圍第12項所述之顯示器裝置，其中該 些微結構與該平坦部間之夾角的範圍介於〇°與4Γ之間。 21