TW201728966A - 顯示裝置及顯示控制方法 - Google Patents

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艾欽 傑拉德 駱爾夫 庫伯
巴特 庫倫
馬克 湯姆士 強生
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皇家飛利浦有限公司
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Abstract

一種顯示裝置具有一顯示面板及與該顯示面板隔開之一彩色濾光片層，該彩色濾光片層包括一彩色濾光片部分陣列。在一私密模式中，該顯示面板產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等區域與該彩色濾光片層之對應彩色部分對準。在一公共模式中，該顯示面板產生至全部該等輸出區域之含有全部該等輸出色彩之光。 藉由提供與該顯示面板隔開之一彩色濾光片層，使用濾色來控制輸出一影像之角度範圍。該彩色濾光片層本質上自該顯示面板移開。該兩者之間的間距及該等彩色濾光片部分之寬度判定光輸出角度受限之程度。使用彩色濾光片實施該私密功能簡化設計及製造，此係因為該設計變為基於一簡單層堆疊。

Description

顯示裝置及顯示控制方法
本發明係關於一種顯示裝置，其能夠提供一私密模式及一公共模式。本發明特定言之但非排外地係關於一種自動立體顯示裝置，其具有具一顯示像素陣列以產生一顯示之一顯示面板，及用於將不同視圖引導至不同空間位置之一成像配置。
於此顯示類型之一自動立體顯示裝置中使用之一成像配置之一第一實例係例如具有狹縫之一屏障，該等狹縫係關於顯示器之下伏像素設計大小及定位。在一雙視圖設計中，若觀看者之頭部在一固定位置處則他/她能夠感知到一3D影像。屏障定位於顯示面板前面且經設計使得來自奇數像素行及偶數像素行之光分別經引導朝向觀看者之左眼及右眼。 此類型之雙視圖顯示設計之一缺點在於觀看者必須在一固定位置處，且僅可向左或向右移動大約3 cm。在一更佳實施例中，各狹縫下方並非存在兩個子像素行，而是存在若干子像素行。以此方式，容許觀看者向左及向右移動且在他/她之眼中始終感知到一立體影像。 屏障配置生產簡單但不具光效率。因此，一較佳替代方案係使用一透鏡配置作為成像配置。彼此平行延伸之一長形透鏡陣列上覆顯示像素陣列且充當一視圖形成構件。此等透鏡稱為「柱狀透鏡」。透過此等柱狀透鏡投影來自顯示像素之輸出，該等柱狀透鏡用來修改輸出之方向。 將柱狀元件提供為一元件薄片，其等之各者包括一長形部分圓柱形(例如，半圓柱形)透鏡元件。柱狀元件大體上在顯示面板之行方向上延伸，其中各柱狀元件上覆一各自群組之兩個或更多個相鄰顯示子像素行。 顯示面板例如包括具有顯示像素之一列及行陣列之一二維液晶顯示面板(其中一「像素」通常包括一組「子像素」，且一「子像素」係最小可個別定址之單色圖像元件)。子像素在一起充當一影像形成構件以產生一顯示。 在其中例如各微透鏡與兩行顯示子像素相關聯之一配置中，各行中之顯示子像素提供一各自二維子影像之一垂直切片。柱狀薄片將此兩個切片及來自相關聯於其他微透鏡的顯示像素行之對應切片引導至定位於薄片前面的一使用者之左眼及右眼，使得使用者觀察到一單一立體影像。因此，柱狀元件薄片提供一光輸出引導功能。 在其他配置中，各微透鏡與列方向上的一群組之四個或更多個相鄰顯示子像素相關聯。各群組中之對應顯示子像素行經適當配置以提供來自一各自二維子影像之一垂直切片。隨著一使用者之頭部從左向右移動，感知到一系列連續、不同立體視圖而建立例如一環視印象。 增加視圖之數目改良3D印象但降低如由觀看者感知之影像解析度，此係因為全部視圖皆由本地顯示器同時顯示。通常找出一折衷，藉此在所謂的視錐中顯示數個視圖(諸如9個或15個)，且此等視錐跨視域重複。最終結果係具有一大視角之一顯示，然而觀看者在選取其等觀看3D監視器或電視之位置時並非完全自由的：在視錐之間的邊界處3D效應缺失且出現鬼影。此廣視角在顯示器之使用者將希望不存在對全部或特定部分的顯示內容之窺視之情境中係一問題。一個典型實例係在通勤期間閱讀郵件及文件。 已提出提供一種具有私密及公共觀看模式之顯示器。此亦已在例如WO 2013/179190中針對3D自動立體顯示器提出。 此文件揭示一種基於透鏡之自動立體顯示裝置，其中在相鄰透鏡位置之間提供一阻光配置，且顯示器可以至少兩種不同模式組態：一私密模式，其中阻光配置阻隔在透鏡之間引導之光；及一公共模式，其中阻光配置不阻隔在透鏡之間引導之光。 可切換私密模式能夠開啟及關閉視錐重複。在具有視錐重複之情況下，顯示器完全如一常規基於透鏡之自動立體顯示器般起作用，其中一廣視角類似於一常規3D柱狀顯示器。在無視錐重複之情況下(由於透鏡之間的阻隔功能)，僅初級視錐可見且全部其他視錐呈現黑色。在私密模式中，不降低對所要視錐之輸出亮度，且使用全顯示解析度。 3D柱狀顯示器亦可在一2D模式與3D模式之間切換，此係因為透鏡係電光可切換的或因為透鏡係雙折射的且可控制顯示面板之偏振。尤其在藉由阻光配置之光調變並非基於偏振時，兩個功能可為獨立的且可存在四個組合模式(2D私密、2D公共、3D私密及3D公共)。 然而，阻光結構可能因其等係垂直結構而難以製造。 US 2009/0067156揭示一種具有一可變角度照明範圍之顯示系統。一窄發射背光用於一窄私密模式且一寬發射背光用於一寬公共模式。 因此，需要一種可以低成本及低複雜性實施之用於實施公共及私密模式之阻光配置。
根據本發明，提供一種如獨立技術方案中定義之顯示器及方法。 在一個態樣中，本發明提供一種顯示裝置，其包括： 一顯示面板；及 一第一彩色濾光片層，其與該顯示面板隔開且經調適以接收來自該顯示面板之光，其包括至少三個色彩之一第一彩色濾光片部分陣列； 其中該顯示面板可以下列模式組態： 一私密模式，其提供僅一中心視區，其中該顯示面板產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等輸出區域與該第一彩色濾光片層之對應第一彩色部分對準；及 一公共模式，其提供一中心視區及橫向視區，其中該顯示面板在該等輸出區域之各者中產生含有全部該等輸出色彩之光。 藉由提供與該顯示面板隔開之一彩色濾光片層，使用濾色來控制輸出一影像之角度範圍。若該顯示面板在該彩色濾光片層下方提供一單色影像部分，則該色彩之光僅可在一法線方向上逸出，此係因為至該等側之其他彩色濾光片部分阻擋該光。若該顯示面板提供全部色彩之光，則一些光可透過全部該等彩色濾光片部分逸出而容許一廣視角。該彩色濾光片層本質上自該顯示面板移開。該兩者之間的間距及該等彩色濾光片部分之寬度判定光輸出角度受限之程度。 使用一彩色濾光片實施私密功能簡化設計及製造，此係因為該設計變為基於一簡單層堆疊。 私密模式係一影像僅自該顯示器前面可見之一種模式。例如，顯示器具有跨視域橫向配置之視區。一中心視區經引導向前，且存在至各側之橫向視區。藉由防止光到達直接橫向視區(藉由兩次濾光)，提供僅一前向顯示。藉由容許至該等橫向視區之一顯示(因為提供全部輸出色彩)，產生一更廣角度顯示。 例如，該彩色濾光片層之各部分使一特定色彩通過。例如，一紅色濾光片部分容許紅光通過。 例如，該至少三個色彩包括紅色、綠色及藍色。 該彩色濾光片層之該等彩色部分可為條紋。垂直方向上(或實際上自垂直方向略微偏移)之條紋提供對影像自側可見之程度之控制，此為私密顯示器最關注之處。 在一第一組實例中，顯示面板可控制以在私密模式中將具不同光輸出色彩之輸出區域同時提供為不同色彩之條紋，且在公共模式中提供一白色輸出。 此版本將顯示輸出同時提供為一組條紋(例如，一紅色、綠色及藍色條紋影像)或否則一白色輸出。當提供一白色輸出時，彩色濾光片層用作顯示面板濾光片且定義不同彩色子像素。當提供條紋彩色輸出時，存在兩個濾色操作。此實現阻隔橫向引導之光，此係因為僅容許其中來自顯示面板之輸出色彩匹配彩色濾光片層中之彩色濾光片部分之一光輸出。 對於此版本，顯示面板可為一發光顯示面板或其可為一背光及一光調變子像素陣列。接著，該背光可能夠同時在不同位置處產生一多色輸出。 當組合一背光與一可控制光調變子像素陣列時，其等能夠控制來自該顯示面板之不同區域之該等輸出色彩。 在一第二組實例中，背光可控制以循序提供不同彩色輸出，其中在私密模式中，子像素陣列經調適以與背光序列同步提供輸出子像素條紋，而將其他子像素設定為一非輸出狀態，藉此循序提供具不同光輸出色彩之輸出區域。 此版本提供一時序操作。對於各背光色彩，僅使用子像素之一子組，且將其他子像素切換為黑色。此意謂依不同色彩之一序列提供一條紋顯示面板輸出。此方法無需一分段背光，此係因為全背光輸出始終為相同色彩。 顯示面板可具有一角度受限光輸出(例如，藉由使一背光輸出在其發射角度範圍上受限)，使得來自該顯示面板之光輸出區域之光並未到達彩色濾光片陣列之下一橫向偏移對應彩色部分。使用濾色來阻隔直接橫向於法線方向(其係該等彩色濾光片對準之方向)之側的光，且使用背光設計來防止光到達進一步橫向偏移視角。 代替性地(或同樣地)，顯示裝置可包括顯示面板與透鏡陣列之間的一第二彩色濾光片層。此再次可用來阻隔成較大橫向視角之光。例如，該第二彩色濾光片層可包括一減色濾光片層，其經配置使得來自該顯示面板之光輸出區域之光輸出在到達該彩色濾光片層之下一橫向偏移對應彩色部分之前被濾除。 該第二彩色濾光片層較佳自該第一彩色濾光片層偏移達該彩色濾光片層之該等部分之節距之一半。 裝置可包括與該顯示面板隔開之一透鏡陣列，其中該透鏡陣列之各透鏡具有該彩色濾光片層之一個部分。 可使用該透鏡陣列來實施一基於透鏡之自動立體顯示裝置。可切換私密模式能夠開啟及關閉視錐重複。在具有視錐重複之情況下，顯示器完全如一常規基於透鏡之自動立體顯示器般起作用。在不具視錐重複之情況下(由於彩色濾光片阻隔功能)，視角限於一個視錐。該單一視錐之張角係基於透鏡節距與薄片厚度之間的關係之一透鏡設計選擇。 根據本發明之另一態樣之實例提供一種控制一顯示裝置以提供一私密模式及一公共模式之方法，其中該顯示裝置包括：一顯示面板；及一第一彩色濾光片層，其與該顯示面板隔開且經調適以接收來自該顯示面板之光，其包括至少三個色彩之一第一彩色濾光片部分陣列； 其中該方法包括： 在僅提供一中心視區之一私密模式中，控制該顯示面板以產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等輸出區域與該第一彩色濾光片層之對應第一彩色部分對準；及 在提供一中心及橫向視區之一公共模式中，控制該顯示面板以產生至全部該等輸出區域之含有全部該等輸出色彩之光。 當在一私密模式中時，此方法使用濾色來提供橫向視圖之衰減。該方法可包括在該私密模式中控制一背光以將具不同光輸出色彩之該等輸出區域同時提供為不同色彩之條紋，且在該公共模式中控制該背光以提供一白色輸出。 或者，該方法可包括控制一背光以循序提供不同彩色輸出，且在該私密模式中控制子像素陣列以與背光序列同步提供輸出子像素條紋，而將其他子像素設定為一非輸出狀態，藉此循序提供具不同光輸出色彩之該等輸出區域。
本發明提供一種顯示裝置，其具有一顯示面板及與顯示面板隔開之一彩色濾光片層，該彩色濾光片層包括一彩色濾光片部分陣列。在一私密模式中，顯示面板產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等區域與彩色濾光片層之對應彩色部分對準。在一公共模式中，顯示面板產生至全部輸出區域之含有全部輸出色彩之光。 藉由提供與顯示面板隔開之一彩色濾光片層，使用濾色來控制輸出一影像之角度範圍。彩色濾光片層本質上自顯示面板移開。兩者之間的間距及彩色濾光片部分之寬度判定光輸出角度受限之程度。使用彩色濾光片實施私密功能簡化設計及製造，此係因為設計變為基於一簡單層堆疊。 將關於一自動立體顯示裝置描述本發明，但通常可使用本發明以提供一私密及一公共觀看模式。 圖1係一已知直視自動立體顯示裝置1之一示意性透視圖。已知裝置1包括主動矩陣類型之一液晶顯示面板3，其充當一空間光調變器以產生顯示。 顯示面板3具有配置成列及行之顯示子像素5之一正交陣列。為清楚起見，圖中僅展示少量顯示子像素5。實際上，顯示面板3可包括約一千列及數千行之顯示子像素5。在一黑白顯示面板中，一子像素事實上構成一全像素。在一彩色顯示器中，一子像素係一全彩色像素之一個色彩分量。根據一般術語，全彩色像素包括產生所顯示之一最小影像部分之全部色彩所需的全部子像素。 一全彩色像素可具有可能增加有一白色子像素或一或多個其他原色子像素之紅色(R)綠色(G)及藍色(B)子像素。例如，熟知一RGB (紅色、綠色、藍色)子像素陣列，然而已知其他子像素組態，諸如RGBW (紅色、綠色、藍色、白色)或RGBY (紅色、綠色、藍色、黃色)。 液晶顯示面板3之結構係完全習知的。特定言之，面板3包括一對隔開的透明玻璃基板，其等之間提供一對準扭轉向列或其他液晶材料。基板在其等相對表面上承載透明氧化銦錫(ITO)電極之圖案。亦在基板之外表面上提供偏振層。 各顯示子像素5包括基板上之相對電極，其等之間具有介入液晶材料。顯示子像素5之形狀及佈局由電極之形狀及佈局決定。顯示子像素5藉由間隙彼此有規則地隔開。 各顯示子像素5與諸如一薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD)之一切換元件相關聯。顯示子像素經操作以藉由將定址信號提供至切換元件而產生顯示，且熟習此項技術者將已知適合定址方案。 顯示面板3係由一光源7照明，在此情況中，光源7包括在顯示子像素陣列之區域上方延伸之一平面背光。來自光源7之光經引導穿過顯示面板3，其中個別顯示子像素5經驅動以調變光且產生顯示。 顯示裝置1亦包括配置於顯示面板3之顯示側上方之一柱狀薄片9，其執行一視圖形成功能。柱狀薄片9包括彼此平行延伸之一列柱狀元件11，為清楚起見，僅以放大尺寸展示該等柱狀元件11之一者。 柱狀元件11呈凸面圓柱形透鏡之形式，且其等充當一光輸出引導構件以將來自顯示面板3之不同影像或視圖提供至定位於顯示裝置1前面的一使用者之眼睛。 裝置具有控制背光及顯示面板之一控制器13。 圖1中展示之自動立體顯示裝置1能夠在不同方向上提供若干不同透視圖。特定言之，各柱狀元件11上覆各列中之一小群組之顯示子像素5。柱狀元件11在一不同方向上投影一群組之各顯示子像素5，以形成若干不同視圖。隨著使用者之頭部從左向右移動，他/她之眼睛將輪流接收若干視圖之不同視圖。 熟習此項技術者將瞭解，由於液晶材料係雙折射的，其中折射率切換僅適用於一特定偏振之光，故一光偏振構件必須結合上述陣列一起使用。光偏振構件可提供為裝置之顯示面板或成像配置之部分。 圖2展示如上文描述之一柱狀類型成像配置之操作原理且展示背光20、顯示裝置24 (諸如一LCD)及透鏡27之柱狀陣列28。圖2展示柱狀配置28如何將不同像素輸出引導至三個不同空間位置。 當應用於一自動立體顯示器時，本發明係關於此等顯示器中之視圖重複，此在下文得以說明。 圖3展示一多視圖自動立體顯示器之佈局之一橫截面。一特定柱狀透鏡27下方之各子像素31I 至31VII 將促成一特定視圖32I 至32VII 。此透鏡下方之全部子像素將在一起促成一視錐之視圖。此視錐之寬度(在線37'與37"之間)由若干參數之組合判定：其取決於自像素平面至柱狀透鏡平面之距離34 (D)。其亦取決於透鏡節距35 (PL )。 圖4係圖3之一特寫，且展示由顯示器24之一像素發射(或調變)之光由最靠近於該像素之柱狀透鏡27收集而且亦由柱狀配置28之相鄰透鏡27'及27"收集。此係出現重複視錐之視圖之起因。例如，如所展示，像素31IV 促成視錐29'、29"及29'"。 視錐之各者中產生之對應視圖係相等的。圖5中針對一9視圖系統(即，各視錐中9個視圖)示意性地展示此效應。 對於3D效應與解析度損失之間的一可接受折衷，將視圖之總數目限制於通常9或15。此等視圖具有通常1度至2度之一角寬。視圖及視錐具有其等為週期性之性質。 圖6展示WO 2013/179190之一個例示性配置，其中在透鏡之間提供阻光元件62。該配置可作為一整體(未必透鏡之間的部分)切換至一透光或阻光模式。以此方式，可阻隔將自一相鄰透鏡離開顯示器之來自一像素之光，而不更改初級視錐。可將系統實施為微透鏡與額外層之間的光學元件，此提供對進入/離開柱狀透鏡之光之控制使得啟用或停用阻光功能。 WO2013/179191中揭示之可能阻光配置之實例係： (i)阻光結構係一偏振器，且光學路徑包含至少一個延遲器。 (ii)阻光結構係一延遲器且光學路徑包含一偏振器。 (iii)阻光結構係一電泳單元。 圖6係基於使用一偏振器作為阻光元件。一第一偏振器60提供於顯示面板24與柱狀陣列28之間。第二偏振器62之一配置提供於透鏡元件之間。一光學延遲器64提供於偏振器60、62之間。 可藉由壓印柱狀薄片且用當乾燥時具有一偏振功能之材料填充該柱狀薄片而製造柱狀薄片。一替代方案係各別地產生柱狀及偏振條帶且接著將其等膠合在一起以形成一柱狀薄片。接著可將該薄片放置於其他顯示層之頂部上。 例如，延遲器64可為在兩側上覆蓋有一單一透明(例如，ITO)電極之一單一液晶單元，使得延遲器可作為一整體在對立狀態之間切換。或者，延遲器64可經圖案化使得一LC單元覆蓋一單一子像素、像素或像素組。在該情況中，單元可獨立切換。此容許內容、任務或應用程式之私密模式，使得顯示器上之敏感資訊(例如，郵件)僅在一小視錐中可見，而非敏感資訊並不如此。 所揭示之結構需要電控制層或條紋及其等相關聯電極配置，且此增加柱狀結構之設計之複雜性。 本發明利用一彩色濾光片配置以提供私密模式及公共模式。 圖7展示一實例。 顯示裝置包括一顯示面板，其整體指定為70。顯示面板能夠產生不同色彩之影像部分。圖7展示具有不同色彩之顯示面板之表面之部分，諸如紅色70R、綠色70G及藍色70B。下文將論述產生不同彩色影像部分之不同方式。 一彩色濾光片層72與顯示面板隔開，其包括一彩色濾光片部分72R、72G及72B陣列。彩色濾光片72具有與顯示面板70相同之色彩集合。如所展示，紅色濾光片部分72R與顯示面板之紅色輸出部分對準，且其他色彩亦對準。對準意謂色彩在顯示面板之法線方向上對準。 顯示面板70可以一私密模式操作。例如，顯示面板之藍色輸出部分70B產生藍光，其可在一法線方向上通過藍色濾光片部分72B。此提供一中心視區。以此方式，顯示面板產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等區域與彩色濾光片層72之對應彩色部分對準。 至視區之側之光被阻隔。例如，向左或右傾斜僅一個彩色濾光片部分之藍光由紅色濾光片部分72R及綠色濾光片部分72G阻隔。以此方式，發生一雙重濾光。 濾光片僅容許選定色彩通過，使得具有不同彩色濾光片之一雙重濾光用作一光阻隔功能。 在一公共模式中，顯示面板產生至全部輸出區域之含有全部輸出色彩之光。在此情況中，僅存在一個彩色濾光片層。接著，顯示裝置用作一習知顯示器，然而用於子像素之彩色濾光片自顯示面板移至與顯示面板隔開之一位置。 藉由提供與顯示面板隔開之一彩色濾光片層，使用濾色來控制輸出一影像之角度範圍。 彩色濾光片層72僅在濾光片色彩不同時阻隔光。對於通過下一橫向定位之藍色濾光片72B之光74，該光可逸出。 此光應被阻隔以提供一單一私密視區。此可藉由限制來自顯示面板70之角輸出(例如，藉由控制來自一背光之輸出光之角寬)而達成。 彩色濾光片層72與顯示面板之間的間距以及彩色濾光片部分之寬度判定光輸出角度受限之程度。例如，彩色濾光片層72與顯示面板之上表面之間的間距至少可為彩色濾光片部分之寬度w。 較佳地，間距至少為寬度之1.5倍，且更佳地至少為寬度之2倍。間距愈大，則中心視圖之視錐寬度愈小(因此輸出更為私密)，但阻隔橫向視圖(諸如74)之需求愈大，此係因為其等將以較陡角度出現。 如上文提及，本發明可適用於自動立體顯示器。為此，圖7展示一透鏡陣列76。如所展示，各彩色濾光片部分與一個透鏡相關聯。透鏡係柱狀條紋，且彩色濾光片層之彩色部分亦為條紋。垂直方向上(或實際上自垂直方向略微偏移)之條紋提供對影像自側可見之程度之控制，此為私密顯示器最關注之處。 存在實施顯示面板之不同方式。 在一第一組實例中，顯示面板可控制以在私密模式中將具不同光輸出色彩之輸出區域同時提供為不同色彩之條紋，且在公共模式中提供一白色輸出。 圖8展示一個實施方案。顯示面板70包括一像素化發射顯示面板。其具有一子像素陣列80，該陣列可受控制以改變各像素之輸出色彩，其中一像素具有一單一輸出區域(諸如70R)之大小。 在此設計中，顯示面板之解析度大於彩色濾光片72之解析度。顯示器可經驅動以輸出色彩條紋，其等在沿條紋之不同位置處具有不同強度以提供一串單色像素。當提供條紋彩色輸出時，本質上存在兩個濾色操作；一個操作係由顯示面板之色彩產生程序實施，且另一操作在濾光片層72處。此實現阻隔橫向引導之光，此係因為僅容許其中來自顯示面板之輸出色彩匹配彩色濾光片層72中之彩色濾光片部分之一光輸出。 在公共模式中，顯示器可發射白光，該白光再次具有以像素位準變化之一強度。在此模式中，顯示面板以像素位準提供強度控制，且其與彩色濾光片層72組合以形成整體彩色顯示器。 在一第二組實例中，顯示面板包括一背光及一子像素陣列。背光可控制以循序提供不同彩色輸出。 在私密模式中，子像素陣列與背光序列同步提供輸出子像素條紋，而將其他子像素設定為一非輸出狀態，藉此循序提供具不同光輸出色彩之輸出區域。 圖9展示顯示面板70之一實例。其具有一背光90及一像素陣列24。背光可產生不同色彩。例如，其可包括一邊緣光波導，其中不同彩色光可耦入至波導中(例如，來自LED)以產生一所要輸出色彩或白色。 此版本提供一時序操作。對於各背光色彩，僅使用子像素之一子組，且將其他子像素切換為黑色。因此，在私密模式中，三個子圖框之兩者中的各子像素被設定為黑色。 此意謂依不同色彩之序列提供在不同實體位置處具有不同彩色條紋之一條紋顯示面板輸出。此方法無需一分段背光，此係因為全背光輸出始終為相同色彩。公共模式具有一有效視區，其係初級視錐之寬度之三倍。具有此一大視錐具有一大益處，此係因為其容許觀看者在顯示器前面移動遠更多的空間。此外，其具有朝向更大觀看距離擴大視區之效果。 應注意，在此等設計中，藉由在使用時將彩色濾光片自子像素移開(例如，至柱狀透鏡陣列)，光吸收已遷移但未增加，因此光效率類似。 背光可具有一角度受限光輸出，使得來自顯示面板之光輸出區域之光並未到達彩色濾光片陣列之下一橫向偏移對應彩色部分。以此方式，可防止圖7中展示之光束74傳播。使用濾色來阻隔直接橫向於法線方向(其係彩色濾光片對準之方向)之側的光，且使用背光設計以防止光到達進一步橫向偏移視角。 當使用具有三個色彩之一彩色濾光片時，僅二級視錐及三級視錐由彩色濾光片阻隔。較大角度容易由背光之適合設計(例如，藉由將諸如百葉窗或蜂巢狀結構之微結構整合於背光中)阻隔。 在使用三個濾光片色彩之一實例中，結果為一私密模式具有1個視錐之一視角且一公共模式具有5個視錐之一視角。本發明尤其適於視錐角度較大(例如，20°)之一典型近觀看距離，使得公共模式涵蓋一廣視角(例如，100°)。 當使用透鏡建立一自動立體顯示器時，輸出影像中之一3D像素之寬度係三個透鏡，而非在各透鏡下方具有多個像素。若意圖具有方形像素，且顯示器將產生N個視圖，則顯示子像素應具有一1:3N之縱橫比。 為此，本發明主要關注具有少量視圖(例如，2、3或4或2至4之相同範圍中之一分數)之自動立體顯示器。 代替(或亦)阻隔大角度的光輸出，顯示裝置可包括顯示面板與透鏡陣列之間的一第二彩色濾光片層。 圖10展示一實例，其中一第二彩色濾光片具有減色濾光片元件100C (青色)、100M (洋紅色)及100Y (黃色)。藍光輸出區域70B發送光穿過洋紅色及青色減色濾光片，其等容許藍光通過而至主要彩色濾光片層72之藍色濾光片部分72B。 引導朝向第一橫向偏移藍色濾光片部分之橫向光74由黃色減色濾光片阻隔。黃色濾光片阻隔向左及向右之第三視錐。此避免對阻隔背光中之大角度之需求。以一類似方式，青色濾光片阻隔紅光且洋紅色濾光片阻隔綠光。 原則上向左及向右之第六視錐將被透射(如由區域102指示)，但其可因邊界處朝向空氣之全內反射而剔除。以此方式，僅一級視錐由顯示器發射。 圖10展示私密模式。圖11展示當無子像素關閉時之公共模式。其針對未在藍色濾光片部分下方之一像素展示來自顯示器之藍色輸出之方向。如所展示，一個像素區域70x促成兩個光輸出方向(向左之一個視錐及向右之兩個視錐)。對於藍色之實例，在存在通過濾光片層72中之一藍色濾光片部分之一路徑(其未亦通過第二彩色濾光片層100之一黃色濾光片部分)之處產生光輸出。陡角度光再次由全內反射防止。 如所展示，第二彩色濾光片層100較佳地自第一彩色濾光片層72偏移達彩色濾光片層之部分之節距w之一半。兩個層之濾光片部分具有彼此相同之節距。 如上文說明，背光之一個實例利用LED。此給予良好能量效率，且其等可被快速開啟及關閉且藉此容許基於圖框之局部調暗，以改良黑色位準及功率效率。另一步驟係利用RGB LED代替白色LED，其益處在於可增加色域。可將LED放置於顯示面板後面或一圖案化波導之側上以產生一邊緣光顯示。 然而，可代替性地使用一冷陰極螢光燈(「CCFL」)背光，其通常包括放置於內襯有一白色且漫射(朗伯(Lambertian))背面之一腔中之一列CCFL燈。來自CCFL燈之光直接或經由背襯通過一漫射器以隱藏該等燈且確保足夠均勻之螢幕強度。 有機發光二極體(OLED)、有機發光電晶體(OLET)及量子點LED (QLED)亦可用來產生背光，因為該等技術容許產生一均勻發射表面。此移除對漫射器及波導之需要且因此可減少組件之數目且使顯示器甚至更薄。然而，為使用此等技術之全部潛能，像素本身可為發射器以改良效率，如上文關於圖8說明。 若使用一直接發射顯示技術，則可省去一背光以產生待顯示之影像。 本發明可適用於全部此等類型之顯示器。 上文實例展示不可切換自動立體顯示器。 藉由使一多視圖顯示器之透鏡可切換，可具有一高2D解析度模式結合一3D模式。可切換透鏡之其他用途係依時間順序增加視圖之數目(WO 2007/072330)及容許多種3D模式(WO 2007/072289)。產生一2D/3D可切換顯示器之已知方法藉由以下各者取代柱狀透鏡： (i)一透鏡狀腔，其填充有液晶材料，其之透鏡功能由控制LC分子之定向之電極開啟/關閉或藉由改變光之偏振(透過一可切換延遲器)而開啟/關閉。 (ii)一盒狀腔，其填充有液晶，其中電極控制LC分子之定向以產生一漸變折射率透鏡(例如，參見WO 2007/072330)。 (iii)一電潤濕液滴透鏡，其之形狀由一電場控制。 (iv)一透鏡狀腔，其在具不同折射率之一流體中填充有透明電泳顆粒(WO 2008/032248)。 本發明可適用於可切換自動立體顯示器，例如，上文概述之類型。 上文實例展示於一自動立體顯示器中使用本發明。然而，本發明可用於一2D顯示器以提供私密及公共觀看模式。 上文實例中展示之透鏡設計皆背向顯示面板(即，其等在自顯示面板觀看時為凸面且在自顯示輸出觀看時為凹面)。透鏡可以一相反方向彎曲而具有一固體-固體折射率介面而非如上文展示之固體-氣體介面。 自對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者在實踐所主張發明時可理解並實現所揭示實施例之其他變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」並不排除複數個。在相互不同之附屬請求項中敘述特定措施之純粹事實並不指示無法有利地使用此等措施之一組合。申請專利範圍中之任何元件符號不應解釋為限制範疇。
1‧‧‧顯示裝置
3‧‧‧顯示面板
5‧‧‧顯示子像素
7‧‧‧光源
9‧‧‧柱狀薄片
11‧‧‧柱狀元件
13‧‧‧控制器
20‧‧‧背光
24‧‧‧顯示裝置/顯示器/顯示面板/像素陣列
27‧‧‧透鏡
28‧‧‧柱狀陣列/柱狀配置
29'‧‧‧視錐
29"‧‧‧視錐
29'"‧‧‧視錐
31I至31VII‧‧‧子像素
32I至32VII‧‧‧視圖
34‧‧‧距離(D)
35‧‧‧透鏡節距(PL)
60‧‧‧第一偏振器
62‧‧‧阻光元件/第二偏振器
64‧‧‧光學延遲器
70‧‧‧顯示面板
70B‧‧‧藍色部分/藍色輸出部分/藍光輸出區域
70G‧‧‧綠色部分
70R‧‧‧紅色部分
70x‧‧‧像素區域
72‧‧‧彩色濾光片層/彩色濾光片
72B‧‧‧彩色濾光片部分/藍色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
72G‧‧‧彩色濾光片部分/綠色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
72R‧‧‧彩色濾光片部分/紅色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
74‧‧‧光/光束/視圖
76‧‧‧透鏡陣列
80‧‧‧子像素陣列
90‧‧‧背光
100‧‧‧第二彩色濾光片層
100C‧‧‧減色濾光片元件(青色)
100M‧‧‧減色濾光片元件(洋紅色)
100Y‧‧‧減色濾光片元件(黃色)
102‧‧‧區域
w‧‧‧寬度/節距
現將參考隨附圖式僅藉由實例描述本發明之一實施例，在圖式中： 圖1係一已知自動立體顯示裝置之一示意性透視圖； 圖2展示一柱狀陣列如何將不同視圖提供至不同空間位置； 圖3展示一多視圖自動立體顯示器之佈局之一橫截面； 圖4係圖3之一特寫； 圖5展示其中視錐組之各者中產生之視圖相等之一9視圖系統； 圖6展示如WO2013/179190中揭示之顯示裝置之一實例； 圖7展示本發明之顯示裝置之一第一實例； 圖8展示顯示面板之一第一實例； 圖9展示顯示面板之一第二實例； 圖10展示在一第一模式中之本發明之顯示裝置之一第二實例；及 圖11展示在一第二模式中之本發明之顯示裝置之實例。
70‧‧‧顯示面板
70B‧‧‧藍色部分/藍色輸出部分/藍光輸出區域
70G‧‧‧綠色部分
70R‧‧‧紅色部分
72‧‧‧彩色濾光片層/彩色濾光片
72B‧‧‧彩色濾光片部分/藍色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
72G‧‧‧彩色濾光片部分/綠色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
72R‧‧‧彩色濾光片部分/紅色濾光片部分/第一彩色濾光片部分
74‧‧‧光/光束/視圖
76‧‧‧透鏡陣列
w‧‧‧寬度/節距

Claims (15)

  1. 一種顯示裝置，其包括： 一顯示面板(70)；及 一第一彩色濾光片層(72)，其與該顯示面板隔開且經調適以接收來自該顯示面板之光，其包括至少三個色彩之一第一彩色濾光片部分(72R、7G、72B)陣列； 其中該顯示面板可以下列模式組態： 一私密模式，其提供僅一中心視區，其中該顯示面板產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等輸出區域與該第一彩色濾光片層之對應第一彩色部分(72R、72G、72B)對準；及 一公共模式，其提供一中心及橫向視區，其中該顯示面板在該等輸出區域之各者中產生含有全部該等輸出色彩之光。
  2. 如請求項1之裝置，其中該第一彩色濾光片層之各部分使一特定色彩通過。
  3. 如任一前述請求項之裝置，其中該第一彩色濾光片層之該等第一彩色部分(72R、72G、72B)係條紋。
  4. 如任一前述請求項之裝置，該顯示面板可控制以在該私密模式中將具不同光輸出色彩之該等輸出區域同時提供為不同色彩之條紋，且在該公共模式中提供一白色輸出。
  5. 2或3之裝置，其中該顯示面板包括一背光(90)及一光調變子像素陣列(24)。
  6. 如請求項5之裝置，其中該背光可控制以循序提供不同色彩輸出，其中在該私密模式中，該子像素陣列(24)經調適以與背光序列同步提供輸出子像素條紋，而將該等其他子像素設定為一非輸出狀態，藉此循序提供具不同光輸出色彩之該等輸出區域。
  7. 如任一前述請求項之裝置，其中該顯示面板(70)具有一角度受限光輸出，使得來自該顯示面板之該等光輸出區域之該光並未到達該第一彩色濾光片陣列之下一橫向偏移對應彩色部分。
  8. 如請求項1至6中任一項之裝置，其包括該顯示面板與該第一彩色濾光片層(72)之間的一第二彩色濾光片層(100)。
  9. 如請求項8之裝置，其中該第二彩色濾光片層(100)包括一減色濾光片層，其經配置使得來自該顯示面板(70)之該等光輸出區域之該光輸出在到達該第一彩色濾光片層之該等下一橫向偏移對應彩色部分之前被濾除。
  10. 如請求項9之裝置，其中該第二彩色濾光片層(100)自該第一彩色濾光片層(72)偏移達該第一彩色濾光片層之該等部分之節距之一半。
  11. 如任一前述請求項之裝置，其包括： 一透鏡陣列(76)，其與該顯示面板隔開，其中該透鏡陣列之各透鏡具有該第一彩色濾光片層之一個部分。
  12. 一種控制一顯示裝置以提供一私密模式及一公共模式之方法，其中該顯示裝置包括：一顯示面板(70)；及一第一彩色濾光片層(72)，其與該顯示面板隔開且經調適以接收來自該顯示面板之光，其包括具有至少三個色彩之一第一彩色濾光片部分(72R、72G、72B)陣列； 其中該方法包括： 在僅提供一中心視區之一私密模式中，控制該顯示面板(70)以產生具不同光輸出色彩之輸出區域，該等輸出區域與該第一彩色濾光片層之對應第一彩色部分對準；及 在提供一中心及橫向視區之一公共模式中，控制該顯示面板以產生至全部該等輸出區域之含有全部該等輸出色彩之光。
  13. 如請求項12之方法，其包括在該私密模式中控制一背光以將具不同光輸出色彩之該等輸出區域同時提供為不同色彩之條紋，且在該公共模式中控制該背光以提供一白色輸出。
  14. 如請求項12之方法，其包括控制一背光以循序提供不同彩色輸出，且在該私密模式中控制子像素陣列以與背光序列同步提供輸出子像素條紋，而將其他子像素設定為一非輸出狀態，藉此循序提供具不同光輸出色彩之該等輸出區域。
  15. 如請求項12、13或14之方法，其包括使用一第二減色彩色濾光片層以在來自該顯示面板之該等光輸出區域之光到達該第一彩色濾光片層之下一橫向偏移對應彩色部分之前將其濾除。
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