TW201506868A - 可平鋪顯示設備 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種顯示設備，其包含一螢幕層、一照明層，及一顯示層。該螢幕層用於在該螢幕層之一觀看側上對一觀看者顯示一統一影像。該照明層包含一陣列之光源，且該陣列中之各光源經組態以發射具有一有限角展度之一發散投射束。該顯示層經安置於該螢幕層與該照明層之間。該顯示層包含一矩陣之像素群(pixelet)及經安置於該矩陣中之該等像素群之間之一間隔區域。該陣列之光源經定位以發射具有有限角展度之該等發散投射束，以將由該等像素群顯示之子影像投射為該螢幕層之背側上之放大子影像。該等放大子影像組合以形成實質上無縫之該統一影像。

Description

可平鋪顯示設備 相關申請案之交叉參考

本申請案根據35 U.S.C.§ 119(c)之規定主張2013年7月19日申請之美國臨時申請案第61/856,458號之優先權。

本發明大體上係關於顯示器，且特定言之(但非排他)，本發明係關於可平鋪顯示器。

因為製造顯示屏之成本隨著顯示面積而呈指數上升，所以大型顯示器之價格貴得驚人。成本之此指數上升起因於大型單片顯示器之增加複雜性、與大型顯示器關聯之產率之降低(對於大型顯示器，較大數目個組件必須無缺陷)及增加之運輸、運送及設置成本。平鋪較小顯示屏以形成較大多屏顯示器可幫助減少與大型單片顯示器關聯之諸多成本。

將多個較小較便宜顯示屏平鋪在一起可達成可用作為一大型壁式顯示器之一大型多屏顯示器。由各顯示屏顯示之個別影像可構成由該多屏顯示器集體地顯示之較大整體影像之一子部分。雖然一多屏顯示器可減少成本，但其在視覺上具有一重大缺點。明確言之，包圍顯示器之表框區域將接縫或裂痕置於由該多屏顯示器顯示之整體影像中。此等接縫分散觀看者注意力且減損整體視覺體驗。此外，當諸多高解析度顯示器用於製造一大型多屏顯示器時，整體影像具有極高解 析度，此對將影像內容(尤其是視訊)驅動至極其高解析度之顯示器產生頻寬及處理挑戰。

101‧‧‧顯示設備

110‧‧‧螢幕層

112‧‧‧觀看側

120‧‧‧顯示層

121至126‧‧‧像素群

128‧‧‧間隔區域

130‧‧‧照明層

131至136‧‧‧光源

147‧‧‧發散投射束

161‧‧‧尺寸

162‧‧‧尺寸

163‧‧‧尺寸

164‧‧‧尺寸

165‧‧‧固定尺寸

166‧‧‧固定距離

167‧‧‧尺寸

191‧‧‧子影像

192‧‧‧放大子影像

193‧‧‧統一影像

300‧‧‧平鋪式顯示器

301‧‧‧顯示設備

310‧‧‧螢幕層

320‧‧‧顯示層

321至326‧‧‧像素群

330‧‧‧照明層

331至336‧‧‧光源

參考以下圖式來描述本發明之非限制性及非窮舉性實施例，其中若無另外指定，則相同參考元件符號係指所有各種視圖中之相同部件。

圖1A至圖1C繪示根據本發明之一實施例之包含安置於一螢幕層與一照明層之間之一顯示層的一顯示設備。

圖2展示根據本發明之一實施例之透過一螢幕層看到一顯示層之一顯示設備之一半透明平面圖。

圖3展示根據本發明之一實施例之平鋪在一起以形成一平鋪式顯示器之一個以上顯示設備。

本文描述可平鋪顯示器之一設備及一系統之實施例。在以下描述中，提出諸多特定細節以提供該等實施例之一徹底理解。然而，熟悉相關技術者將認識到，可在無該等特定細節之一者或多者之情況下或利用其他方法、組件、材料等等來實踐本文所描述之技術。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知結構、材料或操作以避免混淆某些態樣。

在本說明書中，參考「一實施例」意指：結合該實施例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於本發明之至少一實施例中。因此，出現於本說明書之各種位置中之片語「在一實施例中」未必全部係指相同實施例。此外，可在一個或多個實施例中以任何適當方式組合該等特定特徵、結構或特性。

圖1A至圖1C繪示根據本發明之一實施例之包含安置於一螢幕層110與一照明層130之間之一顯示層120的一顯示設備101。圖1A展 示：照明層130包含一陣列之光源131、132、133、134、135及136。該陣列之光源中之各光源照亮一對應像素群以將該像素群之子影像投射至螢幕層110上作為一統一影像。在圖1A所繪示之實施例中，各像素群包含配置成列及行(例如100個像素×100個像素)之一透射像素陣列。

圖1B包含為更詳細討論顯示設備101之目的之額外參考元件符號。圖1B亦展示包含光源131、132、133、134、135及136之照明層130。在所繪示之實施例中，各光源安置於照明層130之一共同平面上。在一實施例中，各光源係一雷射。在一實施例中，各光源係從一相對較小發射孔隙發射光之一發光二極體(「LED」)。例如，可使用具有150微米至300微米之一發射孔隙之LED。LED可發射白光。其他技術可用作為光源。在一實施例中，各光源係發射來自由至少一其他光源共用之一光積聚腔之光的一孔隙。

顯示層120包含一矩陣之像素群121、122、123、124、125及126。在所繪示之實施例中，該矩陣之像素群中之各像素群經定向於顯示層120之一共同平面上。該等像素群可為液晶顯示器(「LCD」)，其可為彩色LCD或單色LCD。該等像素群可利用其他空間光調變器技術。在一實施例中，各像素群係由顯示層120上之間隔區域128分離之一獨立顯示陣列。在一實施例中，各像素群之尺寸係20毫米×20毫米。圖1B展示一2×3矩陣之像素群121至126。該矩陣中之各像素群之間的節距可係相同的。換言之，一像素群之中心與其相鄰像素群之中心之間之距離可為相同距離。在所繪示之實施例中，該陣列之光源中之各光源具有與一像素群之一對一對應性。例如，光源131對應於像素群121，光源132對應於像素群122，光源133對應於像素群123，等等。此外，在所繪示之實施例中，各光源居於其各自對應像素群之中心下方。

各光源131至136經組態以發射具有一有限角展度之一發散投射束147，發散投射束147被導引朝向顯示層120中之一特定對應像素群，如圖1C中所繪示。在一實施例中，發散投射束147可實質上經塑形為一圓錐形(圓形孔隙)或一倒金字塔(矩形/正方形孔隙)。額外光學器件可經安置於該陣列之光源中之各光源上方，以界定從該等光源發射之發散投射束147的有限角展度(例如20度至70度)及/或橫截面形狀。該等額外光學器件(其包含折射及/或繞射光學器件)亦可增加發散投射束147中之顯示光的亮度均勻性，使得入射於一給定像素群中之各像素上之發散投射束147的強度實質上類似。

在一些實施例(圖1C中未繪示)中，來自不同光源之發散投射束147可重疊於顯示層120之背側上的間隔區域128上。在一些實施例中，各像素群僅由來自可近似為一點光源之其對應光源之一發散投射束直接照亮。在某些實施例中，歸因於來自非對應光源之發散投射束147之未吸收反射，來自該等非對應光源之非常小百分比之光可變為間接入射於一像素群上。間隔區域128及照明層130可塗覆有光吸收塗層(其在此項技術中已為吾人所知)，以減少來自非對應光源之反射最終變為入射於並不與光源對應之一像素群上。光源之有限角展度可經設計以確保：發散投射束147僅直接照亮對應於一特定光源之像素群。相比而言，習知LCD技術利用具有一通用朗伯光分佈之燈(例如LED或冷陰極螢光燈)及漫射濾光器來試圖產生用於背光照亮一LCD屏之均勻及漫射光。

返回參考圖1B，顯示層120亦包含包圍像素群121至126之間隔區域128。在圖1B中，像素群126相鄰於像素群123及125。像素群126與像素群125間隔尺寸162且與像素群123間隔尺寸164。在一些實施例中，尺寸162及164可被視為「內部間隔」且具有相同距離。像素群126亦與顯示層120之邊緣間隔尺寸161及163。在一些實施例中，尺寸 161及163可被視為「外部間隔」且具有相同距離。在一實施例中，尺寸161及163係尺寸162及164之距離之一半。在一實例中，尺寸161及163兩者係2毫米且尺寸162及164兩者係4毫米。在所繪示之實施例中，像素群之間之內部間隔實質上大於包含於各像素群中之像素之像素節距(像素之間之空間)。

間隔區域128含有一底板區域，其包含用於驅動像素群中之像素的像素邏輯。顯示設備101之架構之一潛在優點係增加該底板區域中之額外電路之空間。在一實施例中，該底板區域用於像素中記憶體邏輯。給定像素，記憶體可容許各像素個別地更新，而非在每個更新間隔內更新一列中之各像素(例如每秒60個圖框)。在一實施例中，該底板區域用於幫助成像處理。當顯示設備101用於高解析度大屏顯示器中時，額外影像處理能力將用於影像信號處理以(例如)將一影像分為由像素群顯示之子影像。在另一實施例中，該底板區域用於嵌入影像感測器。在一實施例中，該底板區域包含用於感測顯示設備之環境中之3D場景資料的紅外線影像感測器。

在操作中，來自一光源(例如光源131)之一發散投射束147中之顯示光朝向其對應像素群(例如像素群121)傳播。各像素群驅動其像素在該像素群上顯示一子影像，使得透過該像素群傳播之顯示光包含由該像素群顯示之該子影像。因為該光源從一小孔隙產生發散投射束147且發散投射束147具有一有限角展度，所以該顯示光中之該子影像隨著其進一步遠離該像素群而變大。因此，當該顯示光(其包含該子影像)遇到螢幕層110時，該子影像之一放大變型被投射至螢幕層110之一背側上。

螢幕層110從像素群121至126偏移一固定距離166以容許子影像隨著顯示光(在發散投射束147中)從驅動子影像之像素群進一步傳播而變大。因此，固定距離166將成為子影像之放大倍數之一分量。在一 實施例中，固定距離166係2毫米。在一實施例中，由像素群121至126產生之各子影像放大1.5倍。在一些實施例中，由各像素群121至126產生之各子影像放大1.05倍至1.25倍。可藉由使用一透明中間物(例如玻璃或塑膠層)來達成偏移固定距離166。在一實施例中，螢幕層110由適合於背投射之一消光材料製造，該消光材料塗覆至提供偏移固定距離166之一透明基板上。

螢幕層110之背側與螢幕層110之一觀看側112相對。螢幕層110可由一漫射螢幕製成，該漫射螢幕藉由使來自像素群121至126之各者之發散投射束147中之顯示光(其包含子影像)散射而在螢幕層110之觀看側112上呈現統一影像。螢幕層110可類似於用於背投射系統中之螢幕層。

圖2展示根據本發明之一實施例之透過螢幕層110看到顯示層120之顯示設備101之一半透明平面圖。圖2展示顯示設備可如何使用由光源131至136及其對應像素群121至126產生之放大子影像192來產生一統一影像193。在圖2中，像素群124產生投射於螢幕層110上(使用來自光源134之發散投射束147中的顯示光)作為放大子影像192之一子影像191。雖然圖中未繪示，但各像素群121、122、123、125及126亦可將與放大子影像192大小相同之一放大子影像投射至螢幕層110上。與放大子影像192組合之該等五個放大子影像組合以形成統一影像193。此外，因為放大子影像的幾何對準將使放大子影像之間幾乎不留間隙(若存在)，所以統一影像193將由一觀看者感知為無縫的。圖2展示：螢幕層110之背側上的放大子影像橫向組合以形成統一影像193。子影像之放大容許統一影像到達螢幕層110之邊緣，同時顯示層120及照明層130仍可包含對電連接提供剛性及支撐之一機械表框(其無法被顯示設備101之一觀看者看見)。

在圖2中，放大子影像將各具有相同大小且呈正方形形狀。為產 生相同大小之放大子影像，顯示層120及其像素群121至126可從光源131至136偏移一固定尺寸165(如圖1中所展示)。在一實施例中，尺寸165係8毫米。雖然圖1A至圖1C未繪示層110、120及130之間的介入層，但應瞭解，實施例可包含各種介入光學及結構層，諸如透鏡陣列、光學偏移層及提供機械剛性之透明基板。

圖3展示根據本發明之一實施例之平鋪在一起以形成一平鋪式顯示器300之顯示設備101及301。平鋪式顯示器300顯示一整體影像，其係由顯示設備101投射之一統一影像(例如統一影像193)與由顯示設備301投射之一統一影像之一組合。在圖3中，顯示設備301實質上相同於顯示設備101，但為討論之目的，使用不同參考元件符號。應瞭解，在一模組化方法中，顯示設備101可與其他顯示設備平鋪在一起以建立平鋪式顯示器300。在一實施例中，一自行復原黏著劑經施加於螢幕層110與螢幕層310之間。此黏著劑將融合螢幕層110及螢幕層310以隱藏平鋪式顯示器300中之螢幕層110與310之間之易感知接縫。在一實施例中，該自行復原黏著劑係由聚合物製成。

在一實施例中，一單片螢幕層經安置於顯示層120及320上方，使得該螢幕層不具有一接縫。具有適當機械夾具之單片螢幕層可經調整大小為多個顯示設備101之共同平鋪式配置(例如2×2、3×3、4×4)。

在圖3中，尺寸167具有與尺寸162相同之距離。此維持像素群126與324之間之節距，如圖中所繪示。因此，由光源334及像素群324產生之放大子影像之邊緣在幾何上與由光源136及像素群126產生之放大子影像之邊緣對準。類似地，由光源331及像素群321產生之放大子影像之邊緣在幾何上與由光源133及像素群123產生之放大子影像之邊緣對準。以此方式，投射於螢幕層310上之統一影像與投射於螢幕層110上之統一影像對準以作為由平鋪式顯示器300顯示之整體影像。

因為各顯示設備101及301之放大子影像(及因此統一影像)使其邊 緣在螢幕層110/310上對準，所以即使顯示設備101及301耦合在一起，整體影像之像素節距及密度仍可保持相同。因此，雖然傳統平鋪式顯示器具有一分散注意力之表框(其中兩個顯示層耦合在一起)，但平鋪式顯示器300可因作為平鋪式顯示器300上之整體影像的統一影像之近乎無縫視覺整合而具有一不可感知接縫。

應瞭解，相同於顯示設備101之一第三顯示設備及一第四顯示設備可添加至平鋪式顯示器300以形成一較大平鋪式顯示器(其係一2×2矩陣之顯示設備101)，且該較大顯示器可具有相同於結合平鋪式顯示器300所解釋之優點之潛在優點。當然，亦可形成大於一2×2矩陣之顯示器。

在一些實施例(圖中未展示)中，機械結構可添加至各顯示設備101以有利於額外顯示設備之正確實體對準。在一實施例中，有利於電力信號及影像信號之電連接器包含於顯示設備101中以有利於使用顯示設備101之一平鋪式顯示器之模組化建構。

依據電腦軟體及硬體而描述上文所解釋之程序。所描述之技術可構成體現於一有形或非暫時性機器(例如電腦)可讀儲存媒體內之機器可執行指令，其等在由一機器執行時將引起該機器執行所描述之操作。此外，程序可體現於硬體(諸如一專用積體電路(「ASIC」)或其他)內。

一有形非暫時性機器可讀儲存媒體包含以可由一機器(例如一電腦、網路裝置、個人數位助理、製造工具、具有一組之一個或多個處理器之任何裝置等等)存取之一形式提供(即，儲存)資訊之任何機構。例如，一機器可讀儲存媒體包含可記錄/不可記錄媒體(例如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等等)。

包含摘要中所描述之內容的本發明之所繪示之實施例之以上描 述並非意欲具窮舉性或將本發明限制於所揭示之精確形式。雖然本文已為說明之目的而描述本發明之特定實施例及實例，但熟悉相關技術者將認識到，可在本發明之範疇內進行各種修改。

可鑑於以上詳細描述而對本發明作出此等修改。用於以下申請專利範圍中之術語不應被解譯為將本發明限制於本說明書中所揭示之特定實施例。確切而言，本發明之範疇將完全取決於根據申請專利範圍詮釋之公認原則所解譯之以下申請專利範圍。

101‧‧‧顯示設備

110‧‧‧螢幕層

112‧‧‧觀看側

120‧‧‧顯示層

121至126‧‧‧像素群

128‧‧‧間隔區域

130‧‧‧照明層

131至136‧‧‧光源

161‧‧‧尺寸

162‧‧‧尺寸

163‧‧‧尺寸

164‧‧‧尺寸

165‧‧‧固定尺寸

166‧‧‧固定距離

Claims (20)

1. 一種顯示設備，其包括：一螢幕層，用於在與該螢幕層之一背側相對之該螢幕層之一觀看側上對一觀看者顯示一統一影像；一照明層，其具有一陣列之光源，其中該陣列中之各光源經組態以發射具有一有限角展度之一發散投射束；及一顯示層，其經安置於該螢幕層與該照明層之間，該顯示層包括：一矩陣之像素群；及一間隔區域，其經安置於該矩陣中之該等像素群之間，其中該陣列之光源經定位以發射具有有限角展度之該等發散投射束，以將由該等像素群顯示之子影像作為放大子影像投射於該螢幕層之該背側上，該等放大子影像組合以形成實質上無縫之該統一影像。
2. 如請求項1之顯示設備，其中該等像素群從該陣列之光源中之該等光源偏移一第二固定距離。
3. 如請求項1之顯示設備，其中該矩陣中之各相鄰像素群之間之一內部間隔係一第一尺寸。
4. 如請求項3之顯示設備，其中該顯示層之邊緣與該等像素群之邊緣之間之一外部間隔係一第二尺寸，該第二尺寸係該第一尺寸之一半。
5. 如請求項1之顯示設備，其中該陣列之光源中之各光源具有與該矩陣之像素群中之一對應像素群之一對一對應性。
6. 如請求項5之顯示設備，其中該陣列中之各光源居於其對應像素群之中心下方。
7. 如請求項1之顯示設備，其中該間隔區域之至少一部分包含一底板區域，該底板區域包含用於驅動該等像素群中之像素的像素邏輯。
8. 如請求項7之顯示設備，其中該像素邏輯包含像素中記憶體。
9. 如請求項1之顯示設備，其中該陣列之光源中之該等光源係雷射或發光二極體(「LED」)中之至少一者。
10. 如請求項1之顯示設備，其中額外光學器件經安置於該陣列之光源中之該等光源上方，以界定該發散投射束之該有限角展度。
11. 如請求項1之顯示設備，其中該矩陣中之各像素群經定位以從該陣列之光源中之一對應光源接收具有有限角展度之其發散投射束，但未經定位以從除該對應光源之外之該陣列之光源中之該等光源接收該等發散投射束。
12. 如請求項1之顯示設備，其中該等像素群從該螢幕層偏移一固定距離。
13. 如請求項1之顯示設備，其中該顯示層之該背側上之該等放大子影像橫向組合以形成該統一影像。
14. 如請求項1之顯示設備，其中該等發散投射束實質上經塑形為倒金字塔。
15. 一種多屏顯示器，其包括：複數個可平鋪顯示器，其等經配置以形成該多屏顯示器，各可平鋪顯示器包括：一螢幕層，用於在與該螢幕層之一背側相對之該螢幕層之一觀看側上對一觀看者顯示一統一影像；一照明層，其具有一陣列之光源，其中該陣列中之各光源經組態以發射具有一有限角展度之一發散投射束；及一顯示層，其經安置於該螢幕層與該照明層之間，該顯示 層包括：一矩陣之像素群；及一間隔區域，其經安置於該矩陣中之該等像素群之間，其中該陣列之光源經定位以發射具有有限角展度之該等發散投射束，以將由該等像素群顯示之子影像作為放大子影像投射於該螢幕層之該背側上，該等放大子影像組合以形成實質上無縫之該統一影像，其中來自各可平鋪顯示器之該等統一影像組合，以形成由該多屏顯示器顯示之一整體影像。
16. 如請求項15之多屏顯示器，其中該陣列之光源中之各光源具有與該矩陣之像素群中之一對應像素群之一對一對應性。
17. 如請求項16之多屏顯示器，其中該陣列中之各光源居於其對應像素群之中心下方。
18. 如請求項15之多屏顯示器，其中該矩陣中之各像素群經定位以從該陣列之光源中之一對應光源接收具有有限角展度之其發散投射束，但未經定位以從除該對應光源之外之該陣列之光源中之該等光源直接接收該等發散投射束。
19. 如請求項15之多屏顯示器，其中該顯示層之該背側上之該等放大子影像橫向組合以形成該統一影像。
20. 如請求項15之多屏顯示器，其中額外光學器件經安置於該陣列之光源中之該等光源上方，以界定該發散投射束之該有限角展度。