TW201319685A - 邊框隱藏式顯示器殼蓋及顯示器裝置 - Google Patents

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Abstract

揭示邊框隱藏式顯示器殼蓋及顯示器裝置。在一個實例中，邊框隱藏式顯示器殼蓋包含邊框，及顯示面板，該邊框隱藏式顯示器殼蓋包含周圍部份，該周圍部份具有第一表面與第二表面，使得該周圍部份係經配置以自顯示器裝置之邊框偏移有間隙GA。邊框隱藏式顯示器殼蓋進一步包含第一稜鏡陣列，該第一稜鏡陣列位於周圍部份之第一表面或第二表面之至少一者上，該第一稜鏡陣列自該周圍部份之邊緣延伸達距離L。第一稜鏡陣列之各稜鏡具有稜鏡角θ，且該第一稜鏡陣列係經配置以偏移由顯示面板所產生的靠近邊框之影像之一部份，使得該影像之該偏移部份對於觀看者而言看起來在該邊框的上方。

Description

邊框隱藏式顯示器殼蓋及顯示器裝置 相關申請案之交叉引用
本申請案依據專利法主張申請於2012年3月9日之美國臨時專利申請案序號第61/608,995號與申請於2011年10月12日之美國臨時專利申請案序號第61/546,296號之優先權，參照該等臨時專利申請案之內容並以全文引用之方式併入本文。
本揭示案係有關於用於顯示器裝置(例如電視)之邊框隱藏式顯示器殼蓋，及無邊框顯示器裝置。
如本文所使用的用語「顯示器裝置」意圖涵蓋全部能顯示視覺內容的裝置，該等裝置包含但不限於電腦(包含膝上型電腦、筆記型電腦、平板電腦及桌上型電腦)、行動電話及電視(TV)。前述裝置之各者包含許多部件部份，包含個別部件可位於其中的實體外殼或箱子、電路板、電路元件例如積體電子電路組件及當然有顯示面板本身。當前，這些顯示面板為平面顯示面板，該等顯示面板包含液晶顯示元件、有機發光二極體(OLED)顯示元件或電漿顯示元件及當然有玻璃或塑膠基板，這些元件中之許多元件係設置於該等玻璃或塑膠基板及/或被該等玻璃或塑膠基板封入。通常，平面顯示面板之邊緣部 份與顯示器裝置本身係利用作為電性導線及與顯示面板操作有關之各種其他電子電路部件，例如驅動面板畫素之電路及驅動在LCD顯示面板例子中的LED照明器之電路。此舉造成平面顯示面板製造商將邊緣部份裝進邊框內及/或在邊框後方，該邊框用來隱藏前述部件，但該邊框亦遮蔽顯示面板之邊緣部份，藉此減小整體影像尺寸。
基於美學的理由，平面顯示器製造者正試圖最大化影像觀看面積且提供更美觀的外觀，且因此最小化環繞影像的邊框之尺寸。然而，對於此最小化過程有實際限制，且當前邊框尺寸的寬度在3 mm至10 mm的等級。因此，為了達到根本沒有邊框的最終目標，已提出了將給予觀看者影像是佔據整個面板表面的印象而同時減小影像形成顯示面板與顯示器殼蓋之間的間隙的光學解決方案。
大致上，本文所述實施例係針對邊框隱藏式顯示器殼蓋，該等殼蓋對於顯示器裝置提供實質上無邊框外觀。邊框隱藏式顯示器裝置偏移靠近顯示器裝置之邊框的影像之部份，使得那些部份對於觀看者而言出現於邊框的上方，藉此最小化邊框之外觀。
在一個態樣中，邊框隱藏式顯示器殼蓋用於耦接至顯示器裝置，該顯示器裝置包含邊框及顯示面板，該邊框隱藏式顯示器殼蓋包含周圍部份，該周圍部份具有第一 表面及第二表面，使得該周圍部份係經配置以自該顯示器裝置之該邊框偏移有間隙GA。邊框隱藏式顯示器殼蓋進一步包含第一稜鏡陣列，該第一稜鏡陣列位於該周圍部份之該第一表面或該第二表面之至少一者上，該第一稜鏡陣列自該周圍部份之邊緣延伸達距離L。第一稜鏡陣列之各稜鏡具有稜鏡角θ，且該第一稜鏡陣列係經配置以偏移由顯示面板所產生的靠近邊框之影像之一部份，使得該影像之該偏移部份對於觀看者而言看起來在該邊框的上方。在某些實例中，間隙GA可於邊框之寬度W的2倍至5倍的範圍內。於LCD顯示面板之情況下，顯示面板可進一步包含，而非作為限制，薄膜電晶體、偏極化膜層、彩色濾光膜層、透明導電膜層例如ITO(氧化銦錫)、抗反射膜層、分隔物元件及配向膜層。舉例而言，周圍部份可由玻璃製成。第一稜鏡陣列可整合至玻璃中，或第一稜鏡陣列可由角度濾光片所提供。第一稜鏡陣列可放置於周圍部份之第一表面上，使得第一表面面向觀看者。在其他實例中，第一稜鏡陣列可放置於周圍部份之第二表面上，使得該周圍部份之該第二表面面向顯示裝置。
舉例而言，L可等於W+GAtan(γ)，其中γ為不能看見邊框之最大角度。在某些實例中，稜鏡陣列之各稜鏡具有稜鏡角θ，稜鏡角θ界定為進入刻面與輸出刻面之間的角度，其中自顯示面板的一或更多主光束進入及/或出射該進入刻面與該輸出刻面，排除外來光線例如多重內 反射造成的光(例如環境光)。稜鏡陣列之稜鏡角以從顯示器殼蓋之周圍邊緣朝向該顯示器殼蓋之中心區域的方向而減小。稜鏡陣列之稜鏡角可線性地減小。或者，稜鏡陣列之稜鏡角可非線性地減小。在某些實例中，稜鏡陣列之個別稜鏡之稜鏡角從介於約45°與約60°間的角度θ1跨越距離L而減小至零。
第一稜鏡陣列之稜鏡可放置於顯示器殼蓋之周圍部份之第一表面上。在某些實例中，第二稜鏡陣列可放置於顯示器殼蓋之周圍部份之第二表面上。在某些實例中，邊框隱藏式顯示器殼蓋進一步包含以周圍部份為界之實質上透明中央區域。
在某些實例中，第一稜鏡陣列之個別稜鏡各者具有通過刻面及非通過刻面。通過刻面對於由顯示器裝置所產生的光線為透射的，且非通過刻面為不透光的。在某些實例中，第一稜鏡陣列形成菲涅耳透鏡。舉例而言，在某些實例中菲涅耳透鏡可為非球面的。
在另一態樣中，顯示器裝置包含顯示器殼蓋、背光、顯示面板及邊框，該邊框具有寬度W，該邊框係經設置圍繞該顯示面板之周圍邊緣。在某些實例中，顯示器殼蓋包含周圍部份及以該周圍部份為界的中央區域、第一表面與第二表面及第一稜鏡陣列，該第一稜鏡陣列設置於該第一表面或該第二表面之至少一者上。第一稜鏡陣列自顯示器殼蓋之邊緣延伸朝向該顯示器殼蓋之中央區域達距離L。顯示面板係放置於背光與顯示器殼蓋之 間，使得該顯示面板與該顯示器殼蓋之第二表面之間存在間隙GA，其中該顯示面板係經配置以顯示影像。
在又另一態樣中，顯示器裝置包含顯示器殼蓋、背光、顯示面板及邊框，該邊框具有寬度W，該邊框係經設置圍繞該顯示面板之周圍邊緣。在某些實例中，顯示器殼蓋包含周圍部份及以該周圍部份為界的中央區域、第一表面與第二表面及稜鏡陣列，該稜鏡陣列設置於該第一表面或該第二表面之至少一者上。稜鏡陣列自顯示器殼蓋之邊緣延伸朝向該顯示器殼蓋之中央區域達距離L。 在某些實例中，稜鏡陣列之個別稜鏡之稜鏡角從介於約45°與約60°間的角度θ1跨越距離L而減小至零。顯示面板係放置於背光與顯示器殼蓋之間，使得該顯示面板與該顯示器殼蓋之第二表面之間存在間隙GA，其中該顯示面板係經配置以顯示影像。距離L至少為邊框之寬度W的2倍，且間隙GA為介於邊框之寬度W的約2倍至約5.5倍之間。
以下參照附圖現將更充分描述實例，附圖其中圖示有示例性實施例。盡可能在圖式各處使用相同的元件符號來指稱相同或相似部件。然而，態樣可能以許多不同形式實現且不應被視為受限於本文所述實施例。
顯示裝置例如電視顯示面板、電腦顯示器及膝上型顯示面板之美學受存在圍繞該等顯示器裝置之周圍的邊框 之尺寸與外觀的影響。舉例而言，可使用顯示器裝置之邊框以容納用於驅動顯示面板之畫素的電子電路，以及在某些情況下，提供用於顯示器裝置之背光照明。舉例而言，LCD電視顯示面板可包含保持於顯示器裝置之邊框區域內的複數個背光照明發光二極體(LED)。
最近幾年的趨勢已朝向越來越小的邊框。當前邊框寬度在3.0 mm至10 mm的等級。然而，具有非常大顯示面板的電視模型已達到在至少兩個邊界上如2 mm般小的寬度及在另兩個邊界上4 mm的寬度的邊框區域。然而，邊框之存在儘管小，卻仍然分散注意力，特別是當以並排式配置組裝顯示器裝置以形成非常大的顯示影像時。該等並排式顯示器裝置之邊框產生不想要的「格柵」影像之外觀，而非無接縫之結合的大影像。眼睛對於分離並排式顯示器裝置之黑線之存在是非常敏感的，造成如此難看的影像。
本揭示案之實施例包含邊框隱藏式顯示器殼蓋，該等殼蓋隱藏邊框，使得邊框之存在為不可見的，或至少在可預期的視角內對於觀看者而言邊框是不顯著的。舉例而言，該等顯示器殼蓋可由玻璃所形成。在某些實施例中，玻璃可為化學強化玻璃。
現參看第1A圖，繪示之顯示器裝置10係經配置作為平面顯示面板電視。雖然以下描述主要是在電視方面，應注意本文所述實施例可適用於其他顯示器裝置且因此所述實施例並不限於電視。顯示器裝置10包括顯示面板 12，顯示面板12具有邊框14，邊框14係放置圍繞顯示面板12之周圍。邊框14包括邊框部份14a至14d。邊框部份14a至14d可封入顯示器驅動電子電路以及背光照明顯示面板部份12之背光照明硬體，例如邊緣發光二極體(LED)。邊框部份14a至14d可具有特定寬度，舉例而言，例如介於3 mm與10 mm之間。邊框部份14a至14d可能讓觀看者分心，特別是若為了觀看整個影像而以矩陣來配置數個顯示器裝置，如第1B圖中所繪示。
第2圖示意地描繪根據一個實施例的邊框隱藏式顯示器殼蓋16。繪示的實施例之邊框隱藏式顯示器殼蓋16係經配置為機械上耦接至顯示器裝置(例如，如第1A圖中所繪示的顯示器裝置10)。邊框隱藏式顯示器殼蓋16應安裝於顯示器裝置10上，使得邊框隱藏式顯示器殼蓋16與顯示器裝置10之表面之間具有間隙(例如，低折射率間隙或空氣間隙)。在一個實施例中，邊框隱藏式顯示器殼蓋16係藉由位於邊框隱藏式顯示器殼蓋16之角落處的透明支柱(未圖示)而耦接至顯示器裝置10。
舉例而言，邊框隱藏式顯示器殼蓋16可包括周圍部份17，周圍部份17包含相鄰該顯示器殼蓋之周圍的四個稜鏡部份18a至18d。如以下更詳細的描述，稜鏡部份18a至18d包括以陣列配置的許多稜鏡，該等稜鏡對於顯示面板12之相對於觀看者而言放置於邊框部份14a至14d後方的區域作為光曲折(折射)濾片。顯示器殼蓋及由稜鏡部份18a至18d所提供的光曲折濾片使得可以隱藏邊 框，使得邊框之存在為不可見的，或至少於預期的視角內對於觀看者而言並不明顯。
在某些實施例中，邊框隱藏式顯示器殼蓋16可進一步包括以稜鏡部份18a至18d為界之視覺上透明中央區域20，視覺上透明中央區域20並不含有任何稜鏡且因此實質上為平坦的。在其他實施例中，邊框隱藏式顯示器殼蓋16並不包含中央區域，使得僅提供有由周圍部份17所界定的框架。
邊框隱藏式顯示器殼蓋16可由玻璃所製成。舉例而言，玻璃可為化學上強化玻璃，例如離子交換玻璃、酸洗玻璃或兩者。舉例而言，稜鏡部份18a至18d可由市售光曲折濾片材料所製成，該光曲折濾片材料可附著至顯示器殼蓋，該光曲折濾片材料例如由3M公司製造的Vikuiti影像導向膜(image directing film；IDF II)。應瞭解Vikuiti是且僅是許多可能的光曲折濾片解決方案中的一者，且本文提出Vikuiti僅作為一個非限制的實例。在另一實例中，光曲折濾片可被直接結合進入顯示器殼蓋16中。舉例而言，稜鏡可直接形成於顯示器殼蓋材料中。如以下更詳細的描述，為了自觀看者隱藏邊框之目的，可最佳化且發展專用的光曲折濾片。注意當使用Vikuiti光曲折濾片時可能需要的間隙為大約2.7倍的所需側向影像偏移。
在另一實施例中，稜鏡亦可為圍繞顯示器的框架之一部份且由例如塑膠或玻璃的透明材料所製成。舉例而 言，藉由射出成形且模本身可包含產生所需光學效果所必要的微稜鏡結構，可製造框架。在該等實施例中，中央區域20可為自由空間。
現參照第3A圖，繪示了放置於邊框隱藏式顯示器殼蓋16上的稜鏡區域18之一部份。稜鏡部份18包括許多稜鏡22，稜鏡22的形狀為三角形。在該圖中，稜鏡22放置於顯示器殼蓋16之外側表面上(面向觀看者)。稜鏡22包含稜鏡角θ，稜鏡角θ造成接近邊框的影像被偏移，其中稜鏡角是以光主要通過稜鏡所經過的稜鏡之面(刻面)為界的角度。第3B圖為圖示稜鏡角θ作為在顯示器裝置10上的位置之函數的圖形。大致上，稜鏡22之角度θ應在邊框隱藏式顯示器殼蓋16之邊緣處為最大值且遠離該顯示器殼蓋之邊緣而下降至零(亦即，根本沒有稜鏡)。因此，僅有由顯示面板12所產生的影像之一小部份將會被偏移。稜鏡陣列之頻率，亦即稜鏡之週期性，應大於顯示面板之畫素之頻率，以避免在所產生的影像中有所混淆。大致上，稜鏡之尺寸應小於顯示面板之畫素。舉例而言，個別稜鏡可如顯示面板之單一畫素之尺寸的十分之一小。
實線24描繪實例，其中稜鏡之角度θ跨越距離L自邊框隱藏式顯示器殼蓋16之邊緣處線性地減小且於中央區域處下降至零。虛線26描繪實例，其中稜鏡之角度θ跨越距離L非線性地改變。可考慮更複雜的虛線26之輸廓，目的為避免干擾影像不連續性。
第4圖示意地繪示觀看者O位於遠離顯示器裝置10之顯示面板12之處，其中邊框隱藏式顯示器殼蓋16係放置於該顯示面板與觀看者O之間。於邊框隱藏式顯示器殼蓋16與顯示面板12之間存在有間隙GA。模擬追跡自顯示面板12發射至觀看者O的光束且指出，對於顯示面板12上的給定位置X1，光束抵達邊框隱藏式顯示器殼蓋16處的位置X2。在一個模擬中，稜鏡面向觀看者O，且稜鏡之稜鏡角自邊框隱藏式顯示器殼蓋16之極邊緣處(亦即，邊框14之一部份的上方)為32°而線性地變化至離顯示器殼蓋16之外側邊緣約10 mm處為0°。邊框隱藏式顯示器殼蓋16之折射率在模擬中為1.5，且間隙GA為約15 mm。
第5圖為模擬結果之圖形，圖示於邊框隱藏式顯示器殼蓋16之極邊緣處(X2=0)，由觀看者O所見顯示器裝置10之顯示面板12上的位置X1離顯示器螢幕13之邊緣為約4.8 mm。因此，若邊框14之尺寸(寬度)小於4.8 mm，則觀看者無法看見邊框14。
可由稜鏡所產生的光束偏向程度為稜鏡之角度θ之函數。假設折射率為1.5且進一步假設對於20°的視角邊框保持為實質上不可見的，在第6圖中所描繪的圖形圖示間隙GA對於邊框寬度W的比值，該比值作為稜鏡角θ之函數。作為實例且並非限制，藉由使用45度的稜鏡角θ，間隙需為邊框之寬度的至少4倍(GA/W比值為4)。
本文所述邊框隱藏式顯示器殼蓋之介紹可能引入由顯 示器裝置所顯示的影像中的假影及/或扭曲，觀看者可能可看見該等假影及/或扭曲。以下所述為可能引入的數個影像假影，以及可被最佳化的設計參數，以最小化該等影像假影及/或扭曲之存在。
由靠近顯示器裝置(例如顯示器裝置10)之邊框的邊框隱藏式顯示器殼蓋16之前述實例所提供的局部光曲折濾片可能產生局部影像放大。局部放大之第一個衝擊為引入影像變形，藉由使用影像扭曲修正演算法可部份地補償該影像變形。影像扭曲修正演算法可模擬操作由顯示面板12所顯示的影像，以最小化放大之現象。然而，因為影像中的扭曲為視角γ之函數(例如，如第12圖中所示)，僅可對於給定視覺角度來補償影像(例如，當以法線入射或其他固定視角γ來觀看顯示器時)。
有關於局部放大之另一個影像假影為個別畫素之影像可能被高度放大，造成彩色帶或黑帶引入該影像中。第7圖繪示藉由使用放置於像素化(pixilated)螢幕前方的變化的角度稜鏡結構，影像被局部放大之情況。由於放大，畫素間的空間所造成的區域30內的寬黑帶28被高度放大，藉此造成影像中視覺上可注意到的黑線。此效應稱為「條帶效應」。
作為實例，藉由最小化相同色彩的畫素之間的空間，可減小或消除條帶效應。第8圖描繪實例，其中顯示面板12之紅畫素、綠畫素及藍畫素(分別為32、34及36)為經對準正交於稜鏡之長軸36方向。另一個方式係描繪 於第9圖中。該方式包括相對於彼此以大角度(例如，近似45度)對準該等畫素(例如，紅畫素32、綠畫素34及藍畫素36)且每一其他線偏移色彩。在該情況下，每一其他線偏移了彩色帶或黑帶且因此彩色帶或黑帶變得較不可見。
此外，可模擬操作個別畫素之尺寸，以最小化放大之效應。於大型顯示器中的典型單一畫素尺寸，例如55吋對角線的顯示器，為約0.7 mm，取決於解析度，意謂於5倍的放大倍數時，畫素明顯可見。藉由使顯示面板之畫素小於或具有不同幾何結構可避免之。對於5倍的放大倍數，利用將為5倍較小之子畫素，將消除所察覺的條帶效應。從電子電路的觀點而言，各子畫素組可仍由相同的電晶體來驅動，藉此避免更複雜的電子電路系統。
亦可修改邊框隱藏式顯示器殼蓋以減小或消除條帶效應。舉例而言，藉由引入在稜鏡之刻面上的粗糙度，或藉由使那些表面稍微彎曲而非平坦(亦及，增加透鏡部件至稜鏡)，而使單一畫素之影像稍微模糊，來減小或消除條帶效應。舉例而言，藉由用以產生主要稜鏡及主要稜鏡之微複製稜鏡之鑽石車削技術，可獲得適合的粗糙度。第10圖描繪影像，其中稜鏡之一部份40具有曲率(部份模糊地帶)，及另一部份42其中稜鏡僅具有平坦刻面(無模糊地帶)。如圖中可見，畫素之間的寬黑線於部份42中已被消除。部份44係在沒有稜鏡的情況下所見。 第11圖為稜鏡22之示意圖解，稜鏡22包括彎曲的前側刻面46。
當觀看者並非於法線入射觀看顯示器裝置10時，觀看者可能部份地或完全地可看見邊框14。特別是，當觀看者O位於非常靠近顯示器裝置10之處時，觀看者將於高入射角度下觀看顯示器殼蓋之全部的邊緣，此可能使全部的邊框部份為可見的且舉例而言給予的印象則為，盒子內的電視。
第12圖為與如第4圖中所示相同的條件下，於法線入射注視顯示器裝置10(曲線A)，及與如第6圖中所示相同的條件下，於10°入射角注視顯示器裝置10(曲線B，α=10)，描繪關於在顯示器裝置10上所見位置的模擬結果的圖形。如圖形中所示，曲線A及B為相似的，除了曲線A及B相對彼此而偏移。在第一近似中，曲線B偏移了AG＊sin(α)，其中AG為空氣間隙且α為視角。因此，於相當小的視角下(例如，10°)，邊框將開始變得為可見的。應注意到可非線性地變化稜鏡角，以提供較大的視角(見第3B圖之虛線26)。
在某些實施例中，藉由於邊框隱藏式顯示器殼蓋16之稜鏡部份18a至18d上增加擴散質地，可達成於增加的視角下減小邊框之可見度。在靠近邊框部份14a至14d的此區域中影像可能部份模糊，因為影像之該部份係產生於邊框隱藏式顯示器殼蓋16上。然而，對於大型電視，具有10 mm的模糊區域可能並非為顯著的視覺分 心，因為觀看者通常將他們的注意力固定於影像之靠近中心處，且周圍資訊並非如此顯著的。在某些實例中，稜鏡部份18a至18d可具有稜鏡於邊框隱藏式顯示器殼蓋16之各側上，以增大視角。
現參照第13圖，考慮觀看者O於相對於顯示面板12之法線以視角γ正注視顯示器裝置10(例如，電視)。為了確保邊框14於視角γ下為不被看見，由放置於顯示器殼蓋16上的稜鏡22所引入之偏向角δ須為：δ=γ+arctan(W/GA) (1)
或GA=W/tan(δ-γ)其中δ為稜鏡偏向角，γ為視角，W為邊框寬度，且GA為顯示面板12與顯示器殼蓋16之間的間隙之距離。第13圖亦圖示稜鏡應放置跨越的最小距離L，最小距離L從顯示器殼蓋之邊緣延伸朝向顯示器殼蓋之內部：L=W+GAtan(γ) (2)
方程式1表示當稜鏡偏向角δ增加或視角γ減小時，間隙GA會減小，意謂於較小視角下邊框14將變得可被觀看者所見。此外，方程式2表示對於小間隙GA，從顯示器殼蓋之邊緣用以隱藏邊框的稜鏡22之分佈所需的長度L將減小，意謂影像假影局部維持於靠近顯示器裝置之邊緣的影像之一小部份內。現在參照第14圖，描繪觀看者O觀看顯示器裝置10，顯示器裝置10具有由邊 框14所環繞的顯示面板12，邊框14具有寬度W。繪示了稜鏡陣列之單一稜鏡22。稜鏡22具有前側刻面56、非通過刻面48及後側刻面50。後側刻面56與前側刻面50界定稜鏡角θ。假設稜鏡22面向觀看者O(在玻璃殼蓋之觀看者側上)，相對於稜鏡角θ且當固定視角於不同值時所決定的間隙對於邊框寬度比值GA/W，可計算偏向角δ。
第15圖為藉由假設希望於多達30度的正視角+γ維持邊框不可見，描繪最小間隙一邊框寬度比值GA/W之圖形。稜鏡之折射率假設為1.56。如自第15圖可見，稜鏡角θ應至少為55°，以維持觀看者不能看見邊框且保持合理的間隙GA。對於邊框隱藏式顯示器殼蓋16之配置之最佳化設計可為以下更詳細描述之其他影像假影之函數。
第16圖描繪當使用具有小稜鏡角θ的稜鏡22時之結果，且稜鏡22之相反的非通過刻面48(光線不通過之刻面)經設定與相鄰的通過前側刻面50呈90°(亦即，由角度β所形成的直角三角形)。當沿著光線52觀看顯示面板影像時，通過全內反射，光線52藉由相對的刻面48所反射且以使邊框14為可見之方向行進。作為實例，當稜鏡角θ為55°時，進入稜鏡的光線之近似40%的光線以錯誤的方向行進。
或者，稜鏡22之角度β為如第17圖中所示使稜鏡22之非通過刻面平行於稜鏡內部的通過光線54。然而，該 部份光線現將藉由稜鏡22之其中一個刻面直接通過且對於55°稜鏡角θ，通過稜鏡的光線之近似40%的光線將仍以錯誤的方向行進。第18圖的圖形圖示以錯誤的方向折射之光量作為稜鏡角θ之函數，且繪示對於約55°的稜鏡角θ，約40%的光線到達錯誤的刻面，意謂由觀看者O所見的影像將於邊緣處看起來較暗。雖然40%可被大多數觀看者所接受，仍假設錯誤偏向光量大於40%為視覺上不可接受的。因此，延伸影像在影像之邊緣處將為較暗的，且55°的稜鏡角θ是用以維持亮度減小低於40%之最大稜鏡角。
再度參照第14圖，當稜鏡22面向觀看者O且稜鏡22係放置於平坦玻璃基板上時，後側刻面56(於顯示器殼蓋16處的刻面)係平行於顯示面板12之平面。於大的負視角(-γ)，光線於後側刻面56處之入射角，變得非常大且光線於後側刻面56處以全內反射被反射。第19圖之圖形描繪對於稜鏡內開始發生全內反射，稜鏡角θ作為視角γ之函數，且圖示對於約55°的稜鏡角θ，全內反射始於約-31°的視角γ。對於小於約-31°的負視角-γ，稜鏡22將看起來像是擴散反射片。
在某些情況下，當觀看者於特定視角範圍內正在觀看邊框隱藏式顯示器殼蓋16時，他或她可能看見兩個偏移的影像。第20圖描繪由觀看者O所看見的邊框隱藏式顯示器殼蓋16之一部份。觀看者O看見兩個影像：由行進通過稜鏡22之通過前側刻面50之光線21所產生的 一個偏移影像，及由行進通過刻面48之光線61所產生的一個寄生影像，光線61本應為非通過的。在一個實施例中，藉由使各稜鏡之非通過刻面不透光使得光避免透射通過各稜鏡之非通過刻面，來減輕雙重影像。舉例而言，非通過刻面可被塗佈有不透光塗層(例如，藉由靜電塗裝過程)。因此，光線可僅通過稜鏡22之通過前側刻面50。
現參照第21圖，當稜鏡(例如，稜鏡22)具有固定的角θ時，靠近顯示面板之邊緣處的物件(例如於點60處的影像部份)可能被複製，此可能為視覺上干擾的。藉由使通過稜鏡22所見的影像模糊，可減輕此扭曲。或者，稜鏡角θ可自顯示器殼蓋之邊緣空間上跨越距離L而向內緩慢減小直到偏向角δ接近零。假設稜鏡角減小率是線性的，稜鏡陣列變得等同於圓柱狀菲涅耳透鏡且將具有位於空間中某處的焦點。
第22A圖及第22B圖圖示兩種不同稜鏡角減小率的情況。第22A圖示意地繪示稜鏡角θ部份地快速減小之實例。焦點fp位於顯示面板之表面上。因此，從顯示器殼蓋16之邊緣稜鏡需要跨越的距離L可使用以上的方程式2來決定。然而，在此情況下，由觀看者O所看見的全部的光線係來自相同點，造成大的放大倍數。第22圖示意地繪示稜鏡角θ比第21圖中所描繪的實例空間上更緩慢減小之實例。對於第22B圖中所示稜鏡角θ的較緩慢的空間減小，焦點fp位於顯示面板12之後方處 且減小了放大倍數(L/L’)。然而，稜鏡將需要跨越的距離L增加，意謂其他缺陷，例如上述之全內反射，將於影像之較大部份上被看見。因此，作為實例且並非限制，於從約50°至約60°的範圍內的稜鏡角θ，舉例而言，約55°，可提供足夠的妥協，且對於4 mm寬的邊框造成約10 mm的間隙GA。
藉由平衡各種假影與發展設計過程以對於預期視角與距離設計最佳化邊框隱藏式顯示器殼蓋16，可減輕上述影像假影。以下描述決定適當設計之示例性過程。首先，可決定邊框14變得可見的情況下之正視角+γ。舉例而言，於測試期間，約30°的正視角造成可接受的間隙。其次，可決定間隙對於邊框之比值，該比值作為起始稜鏡角θ之函數。根據第15圖之圖形，+30°的視角，對於55°的起始稜鏡角θ1，GA/W比值為約2.2。接著，可決定若起始稜鏡角θ1(亦即，對於此實例為55°)造成通過錯誤刻面的可接受的漏光量以及稜鏡開始產生入射光束之全內反射的角度。因為使用非常大稜鏡角產生影像假影，起始稜鏡角θ1應合理地小，舉例而言，等於或小於約55°。
一旦選定了起始稜鏡角θ1，則決定了角度減小率。角度減小率應盡可能快，使得影像假影局部維持於小區域內，但是角度減小率亦應夠慢，使得畫素放大率(條帶效應)不會太高。對於線性減小率，於影像之邊緣處影像放大率之值非常高，造成局部畫素放大。在某些情況下， 放大率可為負的，意謂影像倒立。此效應主要是由於由菲涅耳透鏡所產生的球面像差。第23圖描繪影像放大率作為從顯示器殼蓋之邊緣的距離L之函數。因此，隨著稜鏡角減小率增加，藉由計算上保持放大倍數為固定，可選擇放大倍數。可見此等同於增加非球面性至菲涅耳透鏡設計。第24圖圖示藉由固定放大倍數分別於五(曲線62)及二(曲線64)的稜鏡角變化情況。
實例1
選定55°的起始稜鏡角與2倍的放大倍數，造成約18 mm的稜鏡陣列長度L(自顯示器殼蓋之邊緣，稜鏡陣列所延伸的距離)。對於4 mm邊框寬度，間隙GA係決定為近似9 mm。因此，邊框可見度之起始將發生於近似30°的視角且全內反射之起始將開始於-30°的視角γ。
實例2
選定55°的起始稜鏡角與5倍的放大倍數，造成約11.3 mm的稜鏡陣列長度L。對於4 mm邊框寬度，間隙GA係決定為近似9 mm。因此，邊框可見度之起始將發生於近似30°的視角且全內反射之起始將開始於-30°的視角γ。
實例3
選定55°的起始稜鏡角與2倍的放大倍數，造成約45 mm的稜鏡陣列長度L。對於10 mm邊框寬度，間隙GA係決定為近似22 mm。因此，邊框可見度之起始將發生於近似30°的視角且全內反射之起始將開始於-30°的視 角γ。
如上所述，當視角變得更正，邊框14則變得更可見。現參照第25圖，藉由提供反射表面66用以偏向光束，否則該等光束會照射邊框14，可減輕邊框14之可見度(亦即，以逆向方向，以避免看見邊框14)。反射表面66可經拋光且作為鏡子，或是反射表面66具有一些結構以部份地擴散光且使影像之反射部份部份地模糊(blurred/fuzzy)。
如以上所解釋，由於漏光通過錯誤稜鏡刻面或被該錯誤稜鏡刻面所反射，影像之邊緣可能看起來較暗。避免該漏光的另一方式包括使影像局部較亮。舉例而言，當觀看者於法線入射時可計算影像看起來太暗的程度，且使由顯示面板12所產生的影像對應地較亮。藉由影像處理(在此情況下，若影像本身於邊緣為暗時，影像處理才有作用)或藉由背面照光可完成之。第26圖描繪根據一個實施例之背光組件68。示例性背光組件包含光源72、反射表面74及導光板70。根據漏出背光導光板70的光量，藉由增加該光量，可使影像局部較亮。可見舉例而言，藉由附著淺稜鏡陣列76於導光板上，可達成之。
或者，影像可被模糊的程度至少等於畫素尺寸。藉由引入雜訊(小偏向)至稜鏡之角度中，或藉由使稜鏡之輸出刻面具有如先前關於第11圖所述之曲率，可達成之。
第27圖繪示本揭示案之實施例，其中稜鏡22面向朝向顯示面板12，而非如上述實施例中遠離顯示面板12。 在此情況下，稜鏡(刻面56)之進入面係指向錯誤方向。換句話說，對於給定光束偏向角，相較於當稜鏡面向觀看者O時，於稜鏡刻面上離開光束之角度(α)必須較大(由於在當稜鏡面向觀看者O時的情況下，刻面56平行於顯示器)。因此，全內反射將發生於更小的視角下。
第28圖為圖示於兩個情況下稜鏡22產生全內反射之視角γ之圖形：當稜鏡面向觀看者時(曲線78)或當稜鏡面向顯示面板12時(曲線80)。作為實例，對於40°的稜鏡角θ，當稜鏡22面向顯示面板時(曲線80)，對於全部的負視角-γ，稜鏡22皆為全內反射，而當稜鏡22面向觀看者時，全內反射僅發生於較不負於(較正於或等於)-40度的負視角-γ。因此，當放置稜鏡22於面向顯示面板12的平坦殼蓋之背側上時，稜鏡角θ需為非常小，以避免全內反射及大間隙。
現參照第29圖，因為面向顯示面板12的微稜鏡傾向產生全內反射，在某些實施例中，可選擇全內反射模式為由觀看者所見之標稱模式。第29圖繪示實施例，其中刻面中之至少一者(例如，刻面50)產生全內反射且另一刻面(例如，刻面56)為透射。更特定而言，於刻面48處進入稜鏡的光束，藉由全內反射，於刻面50處被反射，且於刻面56處離開稜鏡。因為刻面48正產生進入光束65之反射，可產生相當大偏向角度而與稜鏡之反射率無關。此舉允許邊框隱藏式顯示器殼蓋16與顯示器裝置10之間的極小間隙GA。
為了描述與界定本揭示案之實施例，應注意本文採用用語「實質上」、「近似」及「約」以代表可歸因於任何定量比較、數值、量測或其他表示之本質不確定程度。
應注意特定實施例之部件係以特定方式「經配置」或擁有特定性質或以特定方式之功能的本文之敘述，為結構上的敘述，與預期的使用之敘述相反。更特定而言，本文以部件「經配置」之方式的參照指稱該部件之存在的實質條件且因此，視作為該部件之結構的特徵之定義敘述。
亦注意於描述特定部件或元件中用詞「至少一個」之使用，並非暗示於描述其他部件或元件中用詞「一」之使用排除對於該特定部件或元件之多於一個之使用。更特定而言，雖然可使用「一」描述部件，不應被解讀為限制該部件為僅有一個。
雖然本文已繪示且描述特定實施例，應瞭解在不脫離所主張申請標的之精神與範疇下，可作各種其他改變及修改。更特定而言，雖然所述實施例之某些態樣在本文辨識為較佳或特定有優勢的，本文涵蓋所主張申請標的並非必定受限於該等較佳態樣。
10‧‧‧顯示器裝置
12‧‧‧顯示面板
14‧‧‧邊框
14a‧‧‧邊框部份
14b‧‧‧邊框部份
14c‧‧‧邊框部份
14d‧‧‧邊框部份
16‧‧‧邊框隱藏式顯示器殼蓋
17‧‧‧周圍部份
18‧‧‧稜鏡區域
18a‧‧‧稜鏡部份
18b‧‧‧稜鏡部份
18c‧‧‧稜鏡部份
18d‧‧‧稜鏡部份
20‧‧‧視覺上透明中央區域
22‧‧‧稜鏡
24‧‧‧實線
26‧‧‧虛線
28‧‧‧寬黑帶
30‧‧‧區域
32‧‧‧紅畫素
34‧‧‧綠畫素
36‧‧‧藍畫素
38‧‧‧長軸
40‧‧‧稜鏡之一部份
42‧‧‧稜鏡之另一部份
44‧‧‧部份
46‧‧‧前側刻面
48‧‧‧非通過刻面
50‧‧‧前側刻面
52‧‧‧光線
54‧‧‧通過光線
56‧‧‧後側刻面
60‧‧‧點
61‧‧‧光線
62‧‧‧曲線
64‧‧‧曲線
65‧‧‧進入光束
66‧‧‧反射表面
68‧‧‧背光組件
70‧‧‧導光板
72‧‧‧光源
74‧‧‧反射表面
76‧‧‧淺稜鏡陣列
78‧‧‧曲線
80‧‧‧曲線
A‧‧‧曲線
B‧‧‧曲線
Fp‧‧‧焦點
GA‧‧‧間隙
L‧‧‧距離
L’‧‧‧距離
O‧‧‧觀看者
W‧‧‧邊框寬度
X1‧‧‧位置
X2‧‧‧位置
α‧‧‧視角
β‧‧‧角度
γ‧‧‧視角
θ‧‧‧稜鏡角
δ‧‧‧稜鏡偏向角
當參照附圖閱讀以上詳細描述時，能更為瞭解該等態樣及其他態樣，其中：第1A圖為顯示器裝置之前視圖，該顯示器裝置包括 顯示面板及邊框；第1B圖為並排式顯示器裝置陣列之前視圖；第2圖為顯示器殼蓋之前視圖，該顯示器殼蓋包含稜鏡區域用以隱藏邊框；第3A圖為稜鏡區域之一部份之示意圖，圖示個別稜鏡；第3B圖為圖示稜鏡角θ作為顯示器裝置上的位置之函數的圖形；第4圖示意地繪示觀看者位於遠離顯示器裝置之顯示面板之處，該顯示器裝置由邊框隱藏式顯示器殼蓋所覆蓋；第5圖為顯示器裝置上之位置對於邊框隱藏式顯示器殼蓋上之位置的圖形；第6圖為間隙距離D對於邊框寬度W之比值、該比值作為稜鏡角θ之函數的圖形；第7圖為經由包括稜鏡的顯示器殼蓋之一部份所見的影像之圖，且圖示位於稜鏡位置處的局部影像放大(條帶效應)；第8圖為紅色、綠色及藍色(RGB)畫素陣列之示意圖，其中該等畫素係經配置而正交於稜鏡陣列之稜鏡之長軸，以減小條帶效應；第9圖為RGB畫素陣列之示意圖，以減小條帶效應；第10圖為經由包括稜鏡的顯示器殼蓋所見的影像之一部份之圖，圖示沒有稜鏡的部份、具有稜鏡但沒有局 部模糊之部份及具有稜鏡且局部模糊之部份；第11圖為包括彎曲前側刻面的稜鏡之示意圖；第12圖為對於法線入射之視角及對於10°處之視角，顯示器裝置上之位置對於邊框隱藏式顯示器殼蓋上之位置之圖形；第13圖為顯示面板與邊框及顯示器殼蓋之示意圖，該顯示器殼蓋包括稜鏡陣列，該稜鏡陣列從顯示器殼蓋之邊緣分佈跨越距離L；第14圖為顯示面板與邊框及第13圖之稜鏡陣列之單一稜鏡之示意圖，繪示正視角與負視角及間隙GA；第15圖為間隙/邊框寬度比值作為稜鏡角θ之函數的圖形；第16圖為放置於顯示器殼蓋之觀看者側上的稜鏡陣列之示意圖，繪示該等稜鏡內的內部反射，該內部反射造成看到邊框；第17圖為放置於顯示器殼蓋之觀看者側上的稜鏡陣列之示意圖，繪示該稜鏡之角度設定，使得觀看者經由兩個進入刻面觀看影像，藉此允許看到邊框；第18圖為觀看者以錯誤方向(朝向邊框)觀看之百分比、該百分比作為稜鏡角θ之函數的圖形；第19圖為對於全內反射發生之視角、該視角作為稜鏡角之函數的圖形；第20圖為產生寄生影像的邊框隱藏式顯示器殼蓋之稜鏡之示意圖； 第21圖為當顯示器殼蓋上的稜鏡陣列之稜鏡具有相等角度時，觀看者如何將影像點看成雙重影像點之示意圖；第22A圖為設置於顯示器殼蓋之觀看者側上的稜鏡陣列之示意圖，其中稜鏡陣列之稜鏡角自該顯示器殼蓋之邊緣跨越該稜鏡陣列之長度於慢速下減小；第22B圖為設置於顯示器殼蓋之觀看者側上的稜鏡陣列之示意圖，其中稜鏡陣列之稜鏡角自該顯示器殼蓋之邊緣跨越該稜鏡陣列之長度於快速下減小；第23圖為放大倍數作為稜鏡陣列從顯示器殼蓋之邊緣所延伸的距離之函數之圖形；第24圖為對於給定放大倍數，稜鏡角作為該陣列從顯示器殼蓋之邊緣所延伸的距離之函數之圖形；第25圖為顯示器殼蓋之示意圖，該顯示器殼蓋包括稜鏡及顯示面板，其中反射片係放置於該顯示器殼蓋與該顯示面板之間；第26圖為導光板之截面側視圖，該導光板包括稜鏡陣列於該導光板之一個表面處；第27圖為設置於顯示器殼蓋上的稜鏡陣列之單一稜鏡之示意圖，其中該等稜鏡係放置於該顯示器殼蓋之顯示面板側上；第28圖為發生全內反射的視角之角度、該角度作為設置於顯示器殼蓋之觀看者側上的稜鏡與設置於顯示器殼蓋之顯示面板側上的稜鏡之稜鏡角之函數；及 第29圖為設置於顯示器殼蓋之顯示面板側上的稜鏡陣列之示意圖，繪示全內反射。
10‧‧‧顯示器裝置
12‧‧‧顯示面板
14‧‧‧邊框
16‧‧‧邊框隱藏式顯示器殼蓋
20‧‧‧視覺上透明中央區域
GA‧‧‧間隙
O‧‧‧觀看者
W‧‧‧邊框寬度
X1‧‧‧位置
X2‧‧‧位置

Claims (10)

  1. 一種邊框隱藏式顯示器殼蓋，用於耦接至一顯示器裝置，該顯示器裝置包括一邊框及一顯示面板，該邊框隱藏式顯示器殼蓋包括：一周圍部份，包括一第一表面及一第二表面，其中該周圍部份係經配置以自該顯示器裝置之該邊框偏移有一間隙GA；一第一稜鏡陣列，位於該周圍部份之該第一表面或該第二表面之至少一者上，該第一稜鏡陣列自該周圍部份之一邊緣延伸達一距離L，其中：該第一稜鏡陣列之各稜鏡具有一稜鏡角θ；該第一稜鏡陣列係經配置以偏移由該顯示面板所產生的靠近該邊框之一影像之一部份，使得該影像之該偏移部份對於一觀看者而言看起來在該邊框的上方；及一中央區域，以該周圍部份為界，其中該第一稜鏡陣列並不存在於該中央區域處。
  2. 如請求項1所述之邊框隱藏式顯示器殼蓋，其中該周圍部份包括玻璃，且該第一稜鏡陣列係整合至該玻璃中。
  3. 如請求項1所述之邊框隱藏式顯示器殼蓋，其中該周圍部份包括玻璃，且該第一稜鏡陣列係由一角度濾光片所提供，該角度濾光片係設置於該周圍部份之該第一表面 上或該第二表面上。
  4. 如請求項1所述之邊框隱藏式顯示器殼蓋，其中該第一稜鏡陣列之該等個別稜鏡之該稜鏡角θ以從該周圍部份之該邊緣朝向該邊框隱藏式顯示器殼蓋之一中心的一方向而減小。
  5. 如請求項1所述之邊框隱藏式顯示器殼蓋，其中該第一稜鏡陣列之個別稜鏡各者包括一通過刻面及一非通過刻面；該通過刻面對於由該顯示器裝置所產生的光為透射的；及該非通過刻面為不透光的。
  6. 如請求項1所述之邊框隱藏式顯示器殼蓋，其中該第一稜鏡陣列係放置於該周圍部份之該第二表面上，且該周圍部份之該第二表面係經配置為面向該顯示器裝置。
  7. 一種顯示器裝置，包括：一顯示器殼蓋，該顯示器殼蓋包括：一周圍部份及以該周圍部份為界的一中央區域；一第一表面及一第二表面；及一第一稜鏡陣列，設置於該第一表面或該第二表面之至少一者上，其中該第一稜鏡陣列自該顯示器殼蓋之 一邊緣延伸朝向該顯示器殼蓋之該中央區域達一距離L；一背光；一顯示面板，該顯示面板係放置於該背光與該顯示器殼蓋之間，使得該顯示面板與該顯示器殼蓋之該第二表面之間存在一間隙GA，其中該顯示面板係經配置以顯示一影像；及一邊框，該邊框具有一寬度W，該邊框係經設置圍繞該顯示面板之一周圍邊緣。
  8. 如請求項7所述之顯示器裝置，其中L=W+GAtan(γ)，其中γ為一觀看者不能看見該邊框之一最大角度。
  9. 如請求項7所述之顯示器裝置，其中該第一稜鏡陣列之個別稜鏡各者包括一稜鏡角θ，且該第一稜鏡陣列之該等個別稜鏡之該稜鏡角θ以從該顯示器殼蓋之該周圍部份之該邊緣朝向該顯示器殼蓋之一中心的一方向而減小。
  10. 如請求項7所述之顯示器裝置，其中該第一稜鏡陣列係放置於該周圍部份之該第一表面上。
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