TW201335673A - 顯示器 - Google Patents

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Yi-Pai Huang
Ching-Yi Hsu
Che-Hsuan Yang
Chia-Liang Hung
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Innocom Tech Shenzhen Co Ltd
Chimei Innolux Corp
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Abstract

本發明之一實施例，提供一種顯示器，包括：一出光系統，包括複數個發光單元，每一發光單元係獨立發光；一透鏡陣列，包括複數個透鏡，設置於該出光系統上；以及一第一液晶顯示單元，包括複數個畫素，設置於該透鏡陣列上，其中該出光系統之該等發光單元之數目大於該第一液晶顯示單元之該等畫素之數目。

Description

顯示器
本發明係有關於一種顯示器，特別是有關於一種多視域(multi-view)與多使用者(multi-user)顯示器。
隨著時代發展與科技進步，人類在追求更加真實的影像上始終不遺餘力；能夠顯示立體影像。立體顯示器(stereoscopic display)利用人類兩眼視差，藉由各種技術提供不同影像給觀賞者的左、右眼，經由大腦合成而產生立體影像。
現有立體影像顯示技術除帶眼境外，多是空間型(spatial)，但此一形式會降低螢幕解析度，且因受限於傳統背光系統出光方向，致傳統立體影像顯示器僅能提供單一觀賞者觀賞，難以進一步提供同時多人觀賞。
本發明之一實施例，提供一種顯示器，包括：一出光系統，包括複數個發光單元，每一發光單元係獨立發光；一透鏡陣列，包括複數個透鏡，設置於該出光系統上；以及一第一液晶顯示單元，包括複數個畫素，設置於該透鏡陣列上，其中該出光系統之該等發光單元之數目大於該第一液晶顯示單元之該等畫素之數目。
在一實施例中，該出光系統包括複數個有機發光二極體群組，每一有機發光二極體群組包括複數個有機發光二極體單元，且每一有機發光二極體單元對應至該有機發光二極體群組中之一位置。每一有機發光二極體單元對應至該有機發光二極體群組中之該位置係為一發光單元。
於一第一時間，每一有機發光二極體群組中之至少一有機發光二極體單元提供一第一光源，搭配一第一影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之一接收該第一影像，於一第二時間，每一有機發光二極體群組中之至少一有機發光二極體單元提供一第二光源，搭配一第二影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之另一接收該第二影像，其中該第一時間早於該第二時間，且提供該第一光源之該等有機發光二極體單元與提供該第二光源之該等有機發光二極體單元對應至該等有機發光二極體群組中之不同位置。
在一實施例中，該出光系統為一第二液晶顯示單元，包括一背光源與一畫素區，設置於該背光源上。該畫素區包括複數個畫素群組，每一畫素群組包括複數個畫素，且每一畫素對應至該畫素群組中之一位置。每一畫素對應至該畫素群組中之該位置係為一發光單元。
於一第一時間，每一畫素群組中之至少一畫素提供一第一光源，搭配一第一影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之一接收該第一影像，於一第二時間，每一畫素群組中之至少一畫素提供一第二光源，搭配一第二影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之另一接收該第二影像，其中該第一時間早於該第二時間，且提供該第一光源之該等畫素與提供該第二光源之該等畫素對應至該等畫素群組中之不同位置。
在一實施例中，本發明更包括一感光耦合元件(charge coupled device,CCD)，耦接該顯示器，以偵測觀賞者數目、觀賞者與該顯示器之距離。
本發明利用有機發光二極體(OLED)或搭配有背光源的液晶顯示單元(LCD cell)作為顯示器的分區型出光系統，並搭配一追蹤技術(例如耦接一感光耦合元件(CCD))，以控制出光系統中何者發光單元須開啟或關閉，而提供處於不同位置的觀賞者不同立體影像(multi-view)，並有效降低”cross talk”現象。此外，本發明顯示器出光系統亦可同時開啟多個發光單元以提供多名觀賞者(multi-user)同時觀賞立體影像，而其他無需使用的發光單元則可逕行關閉達到節能效果。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，作詳細說明如下：
請參閱第1~2圖，根據本發明之一實施例，說明一種顯示器。顯示器10包括一出光系統12、一透鏡陣列14與一第一液晶顯示單元16。出光系統12包括複數個發光單元20’，每一發光單元20’獨立發光。透鏡陣列14包括複數個透鏡14’，設置於出光系統12上。第一液晶顯示單元16包括複數個畫素18，設置於透鏡陣列14上。
當顯示器10於顯示畫面之時序上輪流顯示左右眼畫面時，人眼即可自行合成立體影像。但若顯示器10於時序上顯示之畫面並無區分左右眼畫面時，則人眼所見到的即為非立體影像。故顯示器10可顯示立體影像，而於另一實施例中，亦可切換顯示非立體影像。
在一實施例中，出光系統12可包括複數個有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，簡稱OLED)群組20，每一有機發光二極體群組20包括複數個有機發光二極體單元(畫素)20’，且每一有機發光二極體單元(畫素)20’對應至有機發光二極體群組20中之一位置(發光單元)。由此可知，出光系統12中，所有有機發光二極體單元(畫素)20’的數目總合即是發光單元20’的數目，且出光系統12的所有有機發光二極體單元(畫素)20’的數目大於第一液晶顯示單元16的畫素18的數目。較佳來說’出光系統12的所有有機發光二極體單元(畫素)20’的數目大於第一液晶顯示單元16的畫素18的數目達三倍以上。
有機發光二極體單元20’可為被動式(Passive-matrix)驅動或主動式(Active-matrix)驅動。
在此實施例中，於一第一時間，出光系統12中，每一有機發光二極體群組20中之至少一有機發光二極體單元20’提供一第一光源22，第一光源22對應至透鏡陣列14中之一位置，並藉由透鏡陣列14調整第一光源22之光形，以使第一光源22穿過第一液晶顯示單元16時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元16所欲顯示畫面的區域，同時搭配由第一液晶顯示單元16所提供的一第一影像24，使觀賞者之左眼接收第一影像24，如第1圖所示，而於一第二時間，出光系統12中，每一有機發光二極體群組20中之至少一有機發光二極體單元20’提供一第二光源22’，第二光源22’對應至透鏡陣列14中之另一位置，並藉由透鏡陣列14調整第二光源22’之光形，以使第二光源22’穿過第一液晶顯示單元16時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元16所欲顯示畫面的區域，同時搭配由第一液晶顯示單元16所提供的一第二影像24’，使觀賞者之右眼接收第二影像24’，如第2圖所示。此時，觀賞者左眼所接收之第一影像24與觀賞者右眼所接收之第二影像24’即於大腦中融合成一3D立體影像，此時觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元16之畫素數目，亦即不會降低觀賞者融合之立體影像的解析度。於其他實施例中，亦可搭配不同左右眼影像輸出順序改變出光系統12以不同有機發光二極體單元20’發光，使光源(22或22’)對應至透鏡陣列14上之不同位置改變出光光形。上述第一時間可早於或晚於上述第二時間，且提供第一光源22之有機發光二極體單元20’與提供第二光源22’之有機發光二極體單元20’對應至有機發光二極體群組20中之不同位置(發光單元)，例如提供第一光源22之有機發光二極體單元20’對應至有機發光二極體群組20中之”位置1”(P1)，而其所提供之第一光源22對應至透鏡陣列14上之”位置a”(La)(如第1圖所示)，另，提供第二光源22’之有機發光二極體單元20’對應至有機發光二極體群組20中之”位置2”(P2)，而其所提供之第二光源22’對應至透鏡陣列14上之”位置b”(Lb)(如第2圖所示)。”位置1”(P1)與”位置2”(P2)可相鄰或不相鄰，僅須”位置1”(P1)與”位置2”(P2)不重疊即可。而”位置a”(La)與”位置b”(Lb)可部分重疊或不重疊。
在一實施例中，透鏡(lenticulaT)14’可為柱狀，依條狀排列32，形成透鏡陣列14，如第3圖所示。在另一實施例中，請參閱第4A圖，透鏡14’亦可具有一第一半圓形截面34與一第二半圓形截面36，且第一半圓形截面34之法線方向38與第二半圓形截面36之法線方向40垂直，在此實施例中，透鏡14’依矩陣排列42，形成透鏡陣列14，如第4B圖所示。於其他實施例中，透鏡14’亦可依其他排列方式形成透鏡陣列14及可具有不同截面形狀(或曲率)。值得注意的是，透鏡14’可依何種排列方式形成透鏡陣列14及可具有何種截面形狀(或曲率)係依據出光系統12與透鏡14’之相對位置與距離以及出光系統12與第一液晶顯示單元16之相對位置與距離進行調整，以使光源(22或22’)朝某一特定方向出光，並使光線穿過第一液晶顯示單元16時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元16所欲顯示畫面的區域，如第1或第2圖所示。另，第一液晶顯示單元16可控制使光線穿過或不穿過，以調整灰階及色彩。
此外，透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間可填充不同物質，例如空氣或玻璃，而透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間距即會隨所填充物質之不同加以調整。在一實施例中，若透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間填充空氣(光折射率為1)，此時，透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間距可設定為例如3mm。在另一實施例中，若透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間改填充玻璃(光折射率例如為1.5)，則此時，透鏡14’與第一液晶顯示單元16之間距須增加至例如4.5mm。
在一實施例中，觀賞者所在位置與顯示器10之法線44之夾角α大體介於0~20度(0α20)，而此角度範圍即是觀賞者在觀賞顯示器10時之最佳觀賞範圍(2α)，如第5圖所示。
仍請參閱第1或2圖，於一實施例中，第一液晶顯示單元16可搭配左右眼影像輪流輸出之方式而為120Hz倍速驅動。在另一實施例中，第一液晶顯示單元16可搭配出光系統12而採用色序法來顯示影像。於另一實施例中，可採用紅(R)、綠(G)與藍(B)三原色色序法來顯示影像。於另一實施例中，可搭配光源所提供的顏色進一步搭配色序法來顯示影像。於另一實施例中，亦可搭配適色序法計算，於單位畫面時間內顯示至少三個時間序畫面而為更高倍速之驅動方式。
此外，第一液晶顯示單元16可搭配具有高速反應時間的液晶類型，例如光學補償彎曲型(Optically Compensated Bend，簡稱OCB)液晶、藍相(Blue Phase)液晶或鐵電型液晶(Ferroelectric Liquid Crystal，簡稱FLC)，以達液晶快速響應的需求。
在一實施例中，本發明更包括一感光耦合元件(charge coupled device,CCD) 46，耦接顯示器10，以偵測觀賞者數目、觀賞者26與顯示器10之距離48及觀賞者所在位置角度，如第6圖所示。此處的感光耦合元件(CCD) 46為一種可偵測光訊號並將其轉換為電訊號的感光元件。請同時參閱第1、2及第6圖，當觀賞者為一人時，感光耦合元件46於偵測觀賞者26所在位置及其與顯示器10之距離48後，將此光訊號轉換為電訊號傳送至顯示器10，之後，顯示器10根據所接收之訊號進行計算，以控制有機發光二極體群組20中之發光單元20’進行發光(此實施例中，控制有機發光二極體群組20中之兩發光單元20’進行發光，例如對應至P1與P2的兩發光單元20’)，使觀賞者26得以接收正確的左右眼顯示畫面，再進一步自行合成立體影像。
本發明顯示器可依感光耦合元件所偵測觀賞者所在之位置角度，控制左右眼影像輸出，於單一觀賞者狀態時，依其所在不同位置輸出不同左眼影像或右眼影像。亦即，例如觀賞者站立於與顯示器法線之夾角為10度之位置時所看到的左眼影像與站立於與顯示器法線之夾角為-10度之位置時所看到的左眼影像不同。本發明顯示器亦會依觀賞者所在不同位置輸出不同右眼影像。因此，當單一觀賞者站立於不同位置角度時，會看到不同影像，但此時觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元16之畫素數目，亦即不會降低觀賞者融合之立體影像的解析度。
請同時參閱第6A、6B及第6C圖，出光系統12提供第一光源22與第二光源22’，並依感光耦合元件46所偵測多位觀賞者(27、28、29)與顯示器10之距離(49、50、51)及各觀賞者所在位置角度，選擇第一光源22與第二光源22’之出光位置，例如，當觀賞者為三人時，提供第一光源22之有機發光二極體單元20’分別對應至有機發光二極體群組20中之”位置1”(P1)、”位置3”(P3)與”位置5”(P5)，而其所提供之第一光源22分別對應至透鏡陣列14上之”位置a”(La)、”位置c”(Lc)與”位置e”(Le)，以調整輸出之光形，使個別觀賞者均可接收正確左眼影像24。同樣地，提供第二光源22’之有機發光二極體單元20’分別對應至有機發光二極體群組20中之”位置2”(P2)、”位置4”(P4)與”位置6”(P6)，而其所提供之第二光源22，分別對應至透鏡陣列14上之”位置b”(Lb)、”位置d”(Ld)與”位置f”(Lf)，以調整輸出之光形，使個別觀賞者均可接收正確右眼影像24’。
當觀賞者為多人時，感光耦合元件亦於偵測各觀賞者所在位置及其與顯示器之距離後，將該等光訊號轉換為電訊號傳送至顯示器，之後，顯示器根據所接收之訊號進行計算，以控制有機發光二極體群組中之發光單元進行發光(此實施例中，控制有機發光二極體群組20中之多個發光單元20，進行發光，例如對應至P1、P3與P5的發光單元20’以及對應至P2、P4與P6的發光單元20’)，使各觀賞者同時得以接收正確的左右眼顯示畫面，再進一步自行合成立體影像，此時各觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元16之畫素數目，亦即不會降低各觀賞者融合之立體影像的解析度。
需特別注意的是，與單人觀賞時不同，當於多人觀賞時，顯示器對每位觀賞者所送出之左眼影像資訊均相同，即不論任一觀賞者位於任一角度位置，其所接收之左眼影像均相同。同樣地，顯示器對每位觀賞者所送出之右眼影像資訊亦相同，即不論任一觀賞者位於任一角度位置，其所接收之右眼影像均相同，因此，當於多人觀賞時，每位觀賞者所見之影像均為相同影像。
請參閱第7~8圖，根據本發明之一實施例，說明一種顯示器。顯示器100包括一出光系統105、一透鏡陣列140與一第一液晶顯示單元160。出光系統105包括複數個發光單元(畫素)200’，每一發光單元(畫素)200’獨立發光。透鏡陣列140包括複數個透鏡140’，設置於出光系統105上。第一液晶顯示單元160包括複數個畫素180，設置於透鏡陣列140上。
當顯示器100於顯示畫面之時序上輪流顯示左右眼畫面時，人眼即可自行合成立體影像。但若顯示器100於時序上顯示之畫面並無區分左右眼畫面時，則人眼所見到的即為非立體影像。故顯示器100可顯示立體影像，而於另一實施例中，亦可切換顯示非立體影像。
在一實施例中，出光系統105可為一第二液晶顯示單元，包括一背光源110與一畫素區120，設置於背光源110上。在一實施例中，背光源110可為一掃描式(scanning)背光源，其光源可分區輪流發光，而不須每次發光均全面發光。背光源110發出光線以使第二液晶顯示單元105作為第一液晶顯示單元160之出光系統。值得注意的是，每一發光單元(畫素)200’可控制是否允背光源110所發出的光線通過，故，每一發光單元(畫素)200’均獨立控制出光。
在一實施例中，畫素區120可包括複數個畫素群組200，每一畫素群組200包括複數個畫素200’，且每一畫素200’對應至畫素群組200中之一位置(發光單元)。由此可知，畫素區120中，所有畫素200’的數目總合即是發光單元200’的數目，且當第二液晶顯示單元105的所有畫素200’的數目大於第一液晶顯示單元160的畫素180的數目時，第二液晶顯示單元105即可作為第一液晶顯示單元160之出光系統。較佳來說，第二液晶顯示單元105的所有畫素200’的數目大於第一液晶顯示單元160的畫素180的數目達三倍以上。
在此實施例中，於一第一時間，出光系統105中，每一畫素群組200中之至少一畫素200’提供一第一光源220，第一光源220對應至透鏡陣列140中之一位置，並藉由透鏡陣列140調整第一光源220之光形，以使第一光源220穿過第一液晶顯示單元160時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元160所欲顯示畫面的區域，同時搭配由第一液晶顯示單元160所提供的一第一影像240，使觀賞者之左眼接收第一影像240，如第7圖所示，而於一第二時間，出光系統105中，每一畫素群組200中之至少一畫素200’提供一第二光源220’，第二光源220，對應至透鏡陣列140中之另一位置，並藉由透鏡陣列140調整第二光源220’之光形，以使第二光源220’穿過第一液晶顯示單元160時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元160所欲顯示畫面的區域，同時搭配由第一液晶顯示單元160所提供的一第二影像240’，使觀賞者之右眼接收第二影像240’，如第8圖所示。此時，觀賞者左眼所接收之第一影像240與觀賞者右眼所接收之第二影像240’即於大腦中融合成一3D立體影像，此時觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元160之畫素數目，亦即不會降低觀賞者融合之立體影像的解析度。於其他實施例中，亦可搭配不同左右眼影像輸出順序改變出光系統105以不同畫素200’發光，使光源(220或220’)對應至透鏡陣列140上之不同位置改變出光光形。上述第一時間可早於或晚於上述第二時間，且提供第一光源220之畫素200’與提供第二光源220’之畫素200’對應至畫素群組200中之不同位置(發光單元)，例如提供第一光源220之畫素200’對應至畫素群組200中之”位置1”(P1)，而其所提供之第一光源220對應至透鏡陣列140上之”位置a”(La)(如第7圖所示)，另，提供第二光源220’之畫素200’對應至畫素群組200中之”位置2”(P2)，而其所提供之第二光源220’對應至透鏡陣列140上之”位置b”(Lb)(如第8圖所示)。”位置1”(P1)與”位置2”(P2)可相鄰或不相鄰，僅須”位置1”(P1)與”位置2”(P2)不重疊即可。而”位置a”(La)與”位置b”(Lb)可部分重疊或不重疊。第一液晶顯示單元160並不發光，光源均由出光系統105所提供，因此，出光系統105相當於第一液晶顯示單元160之背光系統。且出光系統105的光源並不限於白光，亦可為RGB三原色光源或非RGB三原色光源。
在一實施例中，透鏡(lenticular) 140’可為柱狀，依條狀排列320，形成透鏡陣列140，如第9圖所示。在另一實施例中，請參閱第10A圖，透鏡140’亦可具有一第一半圓形截面340與一第二半圓形截面360，且第一半圓形截面340之法線方向380與第二半圓形截面360之法線方向400垂直，在此實施例中，透鏡140’依矩陣排列420，形成透鏡陣列140，如第10B圖所示。於其他實施例中，透鏡140’亦可依其他排列方式形成透鏡陣列140及可具有不同截面形狀(或曲率)。值得注意的是，透鏡140’可依何種排列方式形成透鏡陣列140及可具有何種截面形狀(或曲率)係依據出光系統105與透鏡140’之相對位置與距離以及出光系統105與第一液晶顯示單元160之相對位置與距離進行調整，以使光源(220或220’)朝某一特定方向出光，並使光線穿過第一液晶顯示單元160時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元160所欲顯示畫面的區域，如第7或第8圖所示。另，第一液晶顯示單元160可控制使光線穿過或不穿過，以調整灰階及色彩。
此外，透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間可填充不同物質，例如空氣或玻璃，而透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間距即會隨所填充物質之不同加以調整。在一實施例中，若透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間填充空氣(光折射率為1)，此時，透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間距可設定為例如3mm。在另一實施例中，若透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間改填充玻璃(光折射率例如為1.5)，則此時，透鏡140’與第一液晶顯示單元160之間距須增加至例如4.5mm。
在一實施例中，觀賞者所在位置與顯示器100之法線440之夾角β大體介於0~20度(0β20)，而此角度範圍即是觀賞者在觀賞顯示器100時之最佳觀賞範圍(2β)，如第11圖所示。
仍請參閱第7或8圖，於一實施例中，第一液晶顯示單元160可搭配左右眼影像輪流輸出之方式而為120Hz倍速驅動。在另一實施例中，第一液晶顯示單元160可搭配出光系統105而採用色序法來顯示影像。於另一實施例中，可採用紅(R)、綠(G)與藍(B)三原色色序法來顯示影像。於另一實施例中，可搭配光源所提供的顏色進一步搭配色序法來顯示影像。於另一實施例中，亦可搭配適色序法計算，於單位畫面時間內顯示至少三個時間序畫面而為更高倍速之驅動方式。
此外，第一液晶顯示單元160可搭配具有高速反應時間的液晶類型，例如光學補償彎曲型(Optically Compensated Bend，簡稱OCB)液晶、藍相(Blue Phase)液晶或鐵電型液晶(Ferroelectric Liquid Crystal，簡稱FLC)，以達液晶快速響應的需求。
在一實施例中，本發明更包括一感光耦合元件(charge coupled device,CCD) 460，耦接顯示器100，以偵測觀賞者數目、觀賞者260與顯示器100之距離480及觀賞者所在位置角度，如第12圖所示。此處的感光耦合元件(CCD) 460為一種可偵測光訊號並將其轉換為電訊號的感光元件。請同時參閱第7、8及第12圖，當觀賞者為一人時，感光耦合元件460於偵測觀賞者260所在位置及其與顯示器100之距離480後，將此光訊號轉換為電訊號傳送至顯示器100，之後，顯示器100根據所接收之訊號進行計算，以控制畫素群組200中之發光單元200’進行發光(此實施例中，控制畫素群組200中之兩發光單元200’進行發光，例如對應至P1與P2的兩發光單元200’)，使觀賞者260得以接收正確的左右眼顯示畫面，再進一步自行合成立體影像。
本發明顯示器可依感光耦合元件所偵測觀賞者所在之位置角度控制左右眼影像輸出，於單一觀賞者狀態時，依其所在不同位置輸出不同左眼影像或右眼影像。亦即，例如觀賞者站立於與顯示器法線之夾角為10度之位置時所看到的左眼影像與站立於與顯示器法線之夾角為-10度之位置時所看到的左眼影像不同。本發明顯示器亦會依觀賞者所在不同位置輸出不同右眼影像。因此，當單一觀賞者站立於不同位置角度時，會看到不同影像，但此時觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元160之畫素數目，亦即不會降低觀賞者融合之立體影像的解析度。
請同時參閱第12A、12B及第12C圖，出光系統105提供第一光源220與第二光源220’，並依感光耦合元件460所偵測多位觀賞者(270、280、290)與顯示器100之距離(490、500、510)及各觀賞者所在位置角度，選擇第一光源220與第二光源220’之出光位置，例如，當觀賞者為三人時，提供第一光源220之畫素200’分別對應至畫素群組200中之”位置1”(P1)、”位置3”(P3)與”位置5”(P5)，而其所提供之第一光源220分別對應至透鏡陣列140上之”位置a”(La)、”位置c”(Lc)與”位置e”(Le)，以調整輸出之光形，使個別觀賞者均可接收正確左眼影像240。同樣地，提供第二光源220’之畫素200’分別對應至畫素群組200中之”位置2”(P2)、”位置4”(P4)與”位置6”(P6)，而其所提供之第二光源220’分別對應至透鏡陣列140上之”位置b”(Lb)、”位置d”(Ld)與”位置f”(Lf)，以調整輸出之光形，使個別觀賞者均可接收正確右眼影像240’。
當觀賞者為多人時，感光耦合元件亦於偵測各觀賞者所在位置及其與顯示器之距離後，將該等光訊號轉換為電訊號傳送至顯示器，之後，顯示器根據所接收之訊號進行計算，以控制畫素群組中之發光單元進行發光(此實施例中，控制畫素群組200中之多個發光單元200’進行發光，例如對應至P1、P3與P5的發光單元200’以及對應至P2、P4與P6的發光單元200’)，使各觀賞者同時得以接收正確的左右眼顯示畫面，再進一步自行合成立體影像，此時各觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元160之畫素數目，亦即不會降低各觀賞者融合之立體影像的解析度。
需特別注意的是，與單人觀賞時不同，當於多人觀賞時，顯示器對每位觀賞者所送出之左眼影像資訊均相同，即不論任一觀賞者位於任一角度位置，其所接收之左眼影像均相同。同樣地，顯示器對每位觀賞者所送出之右眼影像資訊亦相同，即不論任一觀賞者位於任一角度位置，其所接收之右眼影像均相同，因此，當於多人觀賞時，每位觀賞者所見之影像均為相同影像。
在一實施例中，第二液晶顯示單元105之畫素區120之畫素數目為第一液晶顯示單元160之畫素數目之至少3倍。
為方便說明本發明顯示器1(如第13B圖所示)可應用成為一多視域(multi-view)顯示器，此處，即擷取本發明顯示器1之部分結構進行說明，請參閱第13A圖，此顯示器部分結構包括一有機發光二極體群組2，包括複數個有機發光二極體單元(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)，一透鏡陣列3，設置於有機發光二極體群組2上，以及一液晶顯示單元4，設置於透鏡陣列3上。第13A圖僅為示意圖，透鏡陣列3與有機發光二極體單元(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)之相對應位置亦可隨需求不同而變化。請同時參閱第13B圖，當觀賞者為一人時，觀賞者5先位於一第一位置5-1，此時，於一第一時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元A提供一第一光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第一影像6-1，使觀賞者5之左眼接收第一影像6-1，而於一第二時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元C提供一第二光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第二影像6-2，使觀賞者5之右眼接收第二影像6-2。此時，觀賞者5左眼所接收之第一影像6-1與觀賞者5右眼所接收之第二影像6-2即於大腦中融合成一3D立體影像。接著，觀賞者5移動至一第二位置5-2，此時，於一第一時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元D提供一第一光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第一影像7-1，使觀賞者5之左眼接收第一影像7-1，而於一第二時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元F提供一第二光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第二影像7-2，使觀賞者5之右眼接收第二影像7-2。此時，觀賞者5左眼所接收之第一影像7-1與觀賞者5右眼所接收之第二影像7-2即於大腦中融合成一3D立體影像。接著，觀賞者5再移動至一第三位置5-3，此時，於一第一時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元G提供一第一光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第一影像8-1，使觀賞者5之左眼接收第一影像8-1，而於一第二時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元I提供一第二光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第二影像8-2，使觀賞者5之右眼接收第二影像8-2。此時，觀賞者5左眼所接收之第一影像8-1與觀賞者5右眼所接收之第二影像8-2即於大腦中融合成一3D立體影像。本發明依觀賞者5所在位置(例如5-1、5-2、5-3)提供不同有機發光二極體單元(例如A-C、D-F、G-I)作為光源，以使處於不同位置(例如5-1、5-2、5-3)的觀賞者5皆可觀賞3D立體影像。值得注意的是，此時，觀賞者5於不同位置(例如5-1、5-2、5-3)所觀賞得到的3D立體影像皆不同。由上述說明可知，本發明顯示器確實可應用成為一多視域顯示器(multi-view stereoscopic display)。
為方便說明本發明顯示器1(如第14B圖所示)可應用成為一多使用者(multi-user)顯示器，此處，即擷取本發明顯示器1之部分結構進行說明，請參閱第14A圖，此顯示器部分結構包括一有機發光二極體群組2，包括複數個有機發光二極體單元(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)，一透鏡陣列3，設置於有機發光二極體群組2上，以及一液晶顯示單元4，設置於透鏡陣列3上。第14A圖僅為示意圖，透鏡陣列3與有機發光二極體單元(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)之相對應位置亦可隨需求不同而變化。請同時參閱第14B圖，當觀賞者為多人時，例如三人，觀賞者I位於一第一位置I-1，觀賞者II位於一第二位置II-1，觀賞者III位於一第三位置III-1，此時，於一第一時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元A、D、G同時提供一第一光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第一影像6-1，使觀賞者I、II、III之左眼分別接收第一影像6-1，而於一第二時間，有機發光二極體群組2中之例如有機發光二極體單元C、F、I同時提供一第二光源，搭配由液晶顯示單元4所提供的一第二影像6-2，使觀賞者I、II、III之右眼分別接收第二影像6-2。此時，觀賞者I、II、III左眼所接收之第一影像6-1與觀賞者I、II、III右眼所接收之第二影像6-2即分別於大腦中融合成一3D立體影像。本發明依觀賞者(例如I、II、III)所在位置(例如I-1、II-1、III-1)及數量提供不同有機發光二極體單元(例如A-D-G、C-F-I)作為光源，以使處於不同位置(例如I-1、II-1、III-1)的不同觀賞者(例如I、II、III)皆可觀賞3D立體影像。值得注意的是，此時，不同觀賞者(例如I、II、III)於不同位置(例如I-1、II-1、III-1)所觀賞得到的3D立體影像皆相同。由上述說明可知，本發明顯示器確實可應用成為一多使用者顯示器(multi-user stereoscopic display)。
在一實施例中，透鏡(lenticular) 140’可為柱狀，依條狀排列320，形成透鏡陣列140，如第9圖所示。在另一實施例中，請參閱第10A圖，透鏡140’亦可具有一第一半圓形截面340與一第二半圓形截面360，且第一半圓形截面340之法線方向380與第二半圓形截面360之法線方向400垂直，在此實施例中，透鏡140’依矩陣排列420，形成透鏡陣列140，如第10B圖所示。於其他實施例中，透鏡140’亦可依其他排列方式形成透鏡陣列140及可具有不同截面形狀(或曲率)。值得注意的是，透鏡140’可依何種排列方式形成透鏡陣列140及可具有何種截面形狀(或曲率)係依據出光系統105與透鏡140’之相對位置與距離以及出光系統105與第一液晶顯示單元160之相對位置與距離進行調整，以使光源(220或220’)朝某一特定方向出光，並使光線穿過第一液晶顯示單元160時的光形分布均勻，充滿第一液晶顯示單元160所欲顯示畫面的區域，如第7或第8圖所示。
請參考圖15A至圖15B，顯示一透鏡陣列14截面設計之具體實施例。於此具體實施例中，係以有機發光二極體之出光系統12為例，於其他實施例中，亦可置換為第二液晶顯示單元105；且僅以出光單元數目為第二顯示單元之三倍為例，於其他實施例中，可依出光單元數目為第二顯示單元數目之倍數不同而設計不同之透鏡截面形狀。於此具體實施例中，其透鏡截面形狀的參數可呈現以下關係：
其中，m為觀賞者人數，x為畫素尺寸，H為透鏡上部1401之高度，R為透鏡上部1401弧面之半徑，D為透鏡下部1402之高度，n1為透鏡材質之折射率。
於一實施例中，透鏡14為多層結構，更具有黏著層1403與基底層1404，黏著層1403的折射率為n2，基底層1404的折射率為n3，其折射率關係可為n1>n2且n1>n3。
本案之透鏡設計，即可搭配畫素尺寸x及最大觀賞者人數m等參數，並定義透鏡上部1401高度H，即可設計透鏡截面形狀與排列方式，並可藉此參數推算較佳觀賞者距離z與角度。其中畫素尺寸x之較佳範圍介於1μm~1000μm，而觀賞者人數m介於一人至十人之間。可以理解的是，隨著顯示器的尺寸變化，畫素尺寸x以及觀賞者人數m也會隨之改變。若本顯示器使用於戶外大型看板顯示器時，則畫素尺寸x可介於1μm~1cm之間。
本發明利用有機發光二極體(OLED)或搭配有背光源的液晶顯示單元(LCD cell)作為顯示器的分區型出光系統，並搭配一追蹤技術(例如耦接一感光耦合元件(CCD))，以控制出光系統中何者發光單元須開啟或關閉，而提供處於不同位置的觀賞者不同立體影像(multi-view)，並有效降低”cross talk”現象。此外，本發明顯示器出光系統亦可同時開啟多個發光單元以提供多名觀賞者(multi-user)同時觀賞立體影像，而其他無需使用的發光單元則可逕行關閉達到節能效果。而且觀賞者左眼看到的畫素數目與右眼看到的畫素數目會等同第一液晶顯示單元(16、160)之畫素數目，亦即不會降低觀賞者融合之立體影像的解析度。
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，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，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。
1、10、100．．．顯示器
2、20．．．有機發光二極體群組
14’、140’．．．透鏡
4．．．液晶顯示單元
5、26、27、28、29、260、270、280、290、I、II、III．．．觀賞者
5-1、5-2、5-3、I-1、II-1、III-1．．．觀賞者之位置
6-1、7-1、8-1、24、240．．．第一(左眼)影像
6-2、7-2、8-2、24’、240’．．．第二(右眼)影像
12、105．．．出光系統(第二液晶顯示單元)
3、14、140．．．透鏡陣列
16、160．．．第一液晶顯示單元
18、180．．．畫素
20’．．．發光單元(有機發光二極體單元)(畫素)
22、220．．．第一光源
22’、220’．．．第二光源
32、42、320、420．．．矩陣排列
34、340．．．第一半圓形截面
36、360．．．第二半圓形截面
38、380．．．第一半圓形截面之法線方向
40、400．．．第二半圓形截面之法線方向
44、440．．．顯示器之法線
46、460．．．感光耦合元件
48、49、50、51、480、490、500、510．．．觀賞者與顯示器之距離
110．．．背光源
120．．．畫素區
200．．．畫素群組
200’．．．發光單元(畫素)
1401．．．透鏡上部
1402．．．透鏡下部
1403．．．黏著層
1404．．．基底層
A、B、C、D、E、F、G、H、I、J．．．有機發光二極體單元
D．．．透鏡下部之高度
H．．．透鏡上部之高度
La、Lc、Le．．．第一光源對應至透鏡陣列上之位置
Lb、Ld、Lf．．．第二光源對應至透鏡陣列上之位置
m．．．觀賞者人數
n1．．．透鏡材質之折射率
n2．．．黏著層之折射率
n3．．．基底層之折射率
P1、P2、P3、P4、P5、P6．．．有機發光二極體單元(畫素)對應至有機發光二極體(畫素)群組中之位置(發光單元)
R．．．透鏡上部弧面之半徑
x．．．畫素尺寸
z．．．觀賞者距離
α、β．．．觀賞者與顯示器法線之夾角
2α、2β．．．觀賞者最佳觀賞範圍
第1圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器；
第2圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器；
第3圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡及透鏡陣列態樣；
第4A圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡態樣；
第4B圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡陣列態樣；
第5圖係根據本發明之一實施例，揭露觀賞者在觀賞顯示器時之最佳觀賞範圍；
第6圖係根據本發明之一實施例，揭露一種耦接於顯示器之感光耦合元件；
第6A圖係根據本發明之一實施例，於多人觀賞時，顯示器光源之出光位置；
第6B圖係根據本發明之一實施例，於多人觀賞時，顯示器光源之出光位置；
第6C圖係根據本發明之一實施例，多人觀賞顯示器之示意圖；
第7圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器；
第8圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器；
第9圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡及透鏡陣列態樣；
第10A圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡態樣；
第10B圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡陣列態樣；
第11圖係根據本發明之一實施例，揭露觀賞者在觀賞顯示器時之最佳觀賞範圍；
第12圖係根據本發明之一實施例，揭露一種耦接於顯示器之感光耦合元件；
第12A圖係根據本發明之一實施例，於多人觀賞時，顯示器光源之出光位置；
第12B圖係根據本發明之一實施例，於多人觀賞時，顯示器光源之出光位置；
第12C圖係根據本發明之一實施例，多人觀賞顯示器之示意圖；
第13A圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器之部分結構；
第13B圖係根據本發明之一實施例，揭露一種多視域(multi-view)顯示器；
第14A圖係根據本發明之一實施例，揭露一種顯示器之部分結構；
第14B圖係根據本發明之一實施例，揭露一種多使用者(multi-user)顯示器；
第15A圖係根據本發明之一實施例，顯示畫素尺寸、最大觀賞者人數以及較佳觀賞者距離；以及
第15B圖係根據本發明之一實施例，揭露一種透鏡陣列之截面設計。
10．．．顯示器
12．．．出光系統
14．．．透鏡陣列
14’．．．透鏡
16．．．第一液晶顯示單元
18．．．畫素
20．．．有機發光二極體群組
20’．．．發光單元(有機發光二極體單元)(畫素)
22．．．第一光源
24．．．第一影像
La．．．第一光源對應至透鏡陣列上之位置
P1．．．有機發光二極體單元對應至有機發光二極體群組中之位置(發光單元)

Claims (20)

  1. 一種顯示器，包括：一出光系統，包括複數個發光單元，每一發光單元係獨立發光；一透鏡陣列，包括複數個透鏡，設置於該出光系統上；以及一第一液晶顯示單元，包括複數個畫素，設置於該透鏡陣列上，其中該出光系統之該等發光單元之數目大於該第一液晶顯示單元之該等畫素之數目。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該出光系統包括複數個有機發光二極體群組，每一有機發光二極體群組包括複數個有機發光二極體單元，且每一有機發光二極體單元對應至該有機發光二極體群組中之一位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器，其中每一有機發光二極體單元對應至該有機發光二極體群組中之該位置係為一發光單元。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器，其中該等有機發光二極體單元為被動式(Passive-matrix)驅動或主動式(Active-matrix)驅動。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之顯示器，其中於一第一時間，每一有機發光二極體群組中之至少一有機發光二極體單元提供一第一光源，搭配一第一影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之一接收該第一影像，於一第二時間，每一有機發光二極體群組中之至少一有機發光二極體單元提供一第二光源，搭配一第二影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之另一接收該第二影像，其中該第一時間早於該第二時間，且提供該第一光源之該等有機發光二極體單元與提供該第二光源之該等有機發光二極體單元對應至該等有機發光二極體群組中之不同位置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該出光系統為一第二液晶顯示單元。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中該第二液晶顯示單元包括一背光源與一畫素區，設置於該背光源上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中該背光源為一掃描式(scanning)背光源。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中該畫素區包括複數個畫素群組，每一畫素群組包括複數個畫素，且每一畫素對應至該畫素群組中之一位置。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中每一畫素對應至該畫素群組中之該位置係為一發光單元。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中於一第一時間，每一畫素群組中之至少一畫素提供一第一光源，搭配一第一影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之一接收該第一影像，於一第二時間，每一畫素群組中之至少一畫素提供一第二光源，搭配一第二影像，使觀賞者之左眼或右眼其中之另一接收該第二影像，其中該第一時間早於該第二時間，且提供該第一光源之該等畫素與提供該第二光源之該等畫素對應至該等畫素群組中之不同位置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該等透鏡呈條狀排列。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該等透鏡呈陣列排列。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示器，其中該等透鏡具有一第一半圓形截面與一第二半圓形截面，且該第一半圓形截面之法線方向與該第二半圓形截面之法線方向垂直。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之顯示器，其中該第二液晶顯示單元之該畫素區之畫素數目為該第一液晶顯示單元之畫素數目之至少3倍。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該出光系統之該等發光單元之數目為該第一液晶顯示單元之畫素數目之至少3倍。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該第一液晶顯示單元為藍相(Blue Phase)液晶顯示單元或鐵電型液晶(Ferroelectric Liquid Crystal)顯示單元。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，更包括一感光耦合元件(charge coupled device,CCD)，耦接該顯示器，以偵測觀賞者之數目及觀賞者與該顯示器之距離。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中當觀賞者為多人時，該顯示器提供相同影像予該等觀賞者。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中當觀賞者為單人時，隨該觀賞者所在位置不同，該顯示器提供不同影像予該觀賞者。
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