TWI390481B - 影像顯示器裝置 - Google Patents

Description

影像顯示器裝置

本發明關於顯示器裝置，及特別關於多重視域顯示器裝置，其中各複數個使用者能夠看到與其他至少一使用者所見之不同影像。

三維影像的產生一般需要：一顯示器裝置能夠提供該一顯示器裝置使用者之左眼及右眼不同的視域。這可藉由使用特別建構之護目鏡而直接地提供一分離影像至使用者之各眼。在一實施例中，在一時間系列方式中一顯示器提供左及右視域之替代，其中藉由同步觀看護目鏡而允許視域進入一觀眾之對應眼。

對比地，本發明關於顯示器裝置之種類，其中可根據關於一單一顯示板之視角而看到一影像之不同視域。下文中，這些將一般地作為多重視域顯示器裝置。然而，需瞭解這些並不限制顯示器裝置之種類為三維顯示器裝置，且亦包括顯示複數個影像之顯示器，但不包括顯示立體影像。

本發明特別地關於一調適以顯示二視域之多重視域顯示器裝置。將提及該裝置以作為一雙視域顯示器裝置。

3D顯示器裝置之一習知種類為液晶顯示器，其中實作視差障蔽方法。在圖1中繪示該一系統。

參考圖1，一該視差障蔽類型之顯示器裝置100包括一提供複數個分離光源之背板11。如顯示，可使用以一不透明面罩或障蔽層13(其具有穿越其表面而分離之複數個狹縫 14a至14d)所覆蓋之區域光源12(如一發光材料板)而形成該背板11。各該狹縫14接著作用為一光之線源。

一液晶顯示器板(LCD)15包括複數個像素(如圖1中之編號1至10)，其根據習知技術而藉由電訊號分別可定址，以使改變其個別之光傳送特徵。參考該LCD板15而靠近地設置該背板11，故各光之線源14會對應至一像素群16。例如，顯示像素1至5為群16₁ 對應至狹縫14a，及顯示像素6至10為群16₂ 對應至狹縫14b等。

一像素群16之各像素均對應至一影像之複數個可能視域(V_-2， V_-1， V_0， V_1， V₂ )的一視域V，故可經由對應該視域之像素1至5其中之一而觀看個別線源14a。在各群16中之像素數量(其顯示於安排中為5)可判定一影像呈現之視域數量。視域之數量越大，則3D效果變得更加真實且提供更多傾斜視角。

貫穿本發明說明書，吾可稱「影像」為必需顯示為藉由顯示器板中所有像素而產生之全部影像，如藉由特定視角所判定由複數個「視域」而製造該影像。

用於多重視域顯示器裝置之另一應用係用以顯示複數個視域，其中各視域並不關於各其他視域。對於不同觀眾彼此之視域可見到各視域。該裝置在適合其之汽車場中具有特定應用，例如，使駕駛及一乘客可看著呈現於相同螢幕上之不同資訊。例如，當乘客觀看自己的電子郵件或觀看一DVD時，該駕駛可觀看一路線規劃。

在該多重視域顯示器及區中，其中在相同時間可見到由 至少一視域之資訊，如，需維持串音之區為最小。此外，觀看區段一般地必需很大。

特別地，用於汽車之應用，在安全為重的原因下，則該駕駛無法看見呈現至乘客的資訊。

就習知之大部分裝置而言，一區段存在於個別地代替駕駛及乘客之觀看區段之間中，其中代替該觀眾兩者之資訊可見於同一時間中。在本區中有串音。在一汽車應用中無法預期的為當一乘客坐在一座位後排之中間(例如)，該乘客將正好坐在本串音區中且接收到混亂的資訊。

一習知多重視域顯示器裝置係顯示於圖2中。該顯示器裝置20包括一設置於一LCD顯示器24前面之銀光螢幕22。本裝置亦可用以製造一多重視域3D顯示器，其中來自不同子像素之資訊個別地描準於一使用者之左及右眼，因而製造一自動立體圖片。一本習知裝置之缺點為具有一0.5或1.1 mm玻璃厚度之呈現可得LCD螢幕，其並不必需製造大的視角。特別地，用於雙視域顯示器，必需具有大視角及具有不同視域間之小角。然而，該玻璃之厚度越大則該視角會越小。此外，具有一僅有串音在其中之大區。

如圖3中所示亦習知以使用一前向障蔽以製造至少二視域。本裝置30包括一LCD板20及一前向障蔽34。該裝置30亦可用以製造自動立體顯示器。本裝置因小觀看區段36，38及一大量之串音40而再次變糟。此外，當藉由該障壁而阻塞大量光時，本裝置並不改變光效能。

用以顯示一三維立體影像或複數個影像之習知多重視域 顯示器裝置，其顯示各具有一較窄場視域之複數個視域。此外，在相鄰視域間幾乎沒有分離。

一本發明之目的係以提供一多重視域顯示器裝置，其中各視域具有一較窄場視域，且在不同視域間幾乎沒有分離。

根據本發明之第一觀點，提供一顯示器裝置包括：一具有複數個分離可定址像素之顯示板用以顯示一影像，可配置一該像素之第一群以提供出射光在一第一極化狀態中，及可配置一該像素之第二群以提供出射光在一第二極化狀態中；一障蔽層光學地與該顯示板結合以部分阻擋該出射光，該障蔽層具有一第一複數個區用以在該第一或第二極化狀態之一中通過光，及具有一第二複數個區用以在除了該第一或第二極化狀態之外通過光，及一第三複數個區用以阻擋該出射光；個別地以該像素之第一及第二群而對準該障壁層之第一及第二區，以便於提供藉由該顯示板所顯示之一影像的不同視域。

以本發明之方法，提供一多重視域顯示器裝置，其中不同視域間之角較大，且相鄰視域間之角較小。

較佳地，雖亦可藉由本發明而提供較小之觀看角，但各不同視域之觀看角近乎90°。

較佳地，雖亦可藉由本發明之方法而提供相連視域間之較大或較小角，但相鄰不同視域間之角係近乎10°。

本發明特別地有用以提供一使用於汽車或其他車輛中之多重視域顯示器裝置。

當欲使用一根據本發明之顯示器裝置於一汽車中時，該裝置較佳地製造二視域，且其習知為一雙視域顯示器裝置。

根據本發明之顯示器裝置實施例中，在障蔽層中之各第一複數個區通過光於第一極化狀態中，且各第二複數個區通過光於第二極化狀態中。

然而，該一裝置將導致相鄰觀看區段間之串音，其可被分散至(例如)一駕駛與前面乘客間之坐在一汽車中座位後排之乘客。

較佳地，因此，在障蔽層中之各第一複數個區通過光於第二極化狀態中，且各第二複數個區通過光於第一極化狀態中。

在本一實施例中，若二相鄰視域間之任何串音將很少。在一雙視域裝置中，串音將完全或主要地發生至一各觀看區之側(其距離其他觀看區很遠)。

有益地，在一顯示板中之各像素群包括複數個隔開之像素單位。較佳地，以該第二群之像素單元而替代形成該第一群之像素單位。有益地，各像素單位包括複數個像素。

若根據本發明之該顯示器裝置係用以作為一雙視域裝置，則接著各像素單位將包括二個像素。

在一各像素單位均包括複數個像素之裝置中，將藉由該顯示器裝置製造複數個視域。

在附屬申請案2至14級18中描述根據本發明第一觀點顯 示器裝置之較佳及優點特徵。

根據本發明之第二觀點係提供一用以顯示一影像之不同視域的方法，包括以下步驟：形成一來自複數個分離可定址像素之影像於顯示板中，該像素集合成群，故配置該像素之第一群以提供出射光在一第一極化狀態中，及配置一該像素之第二群以提供出射光在一第二極化狀態中；一障蔽層與該顯示板光學地結合以部分阻擋該出射光，該障蔽層具有：一第一複數個區，其用以通過處於該第一或第二極化狀態中之一之光，一第二複數個區，其用以通過該第一或第二極化狀態中另一者之光，及一第三複數個區，其用以阻擋該出射光；為了處理該障蔽，故個別地以該像素之第一及第二群而對準該障壁層之第一及第二區。

本發明第二觀點之較佳及優點特徵如附屬請求項16，17及19所述。

參考圖4a及4b，其中圖解地顯示藉由圖1中所示裝置之像素而製造之光訊號。由像素41a至46a而製造該光訊號41至46。

在圖4b中隨後之符號表示該光訊號41至46。需注意符號並不對應至任何該光訊號41至46。

形成該LC顯示板15之像素近乎300 μm長，且障蔽13之黑矩陣寬度近乎25 μm。形成該障蔽13之玻璃厚度為700 μm。不同觀看區段之位置係表示為該裝置傳輸之功能(如在障蔽13中一狹縫14之寬度)。可認為，特別地來自具有小型區40(其中沒有串音)及大型區47(其中有串音)之圖4b。無串音之區40會定義該觀看區段之寬度。最大可獲得之觀看區段對應至一零之前向障蔽傳輸，其中該觀看區段40近乎40度。如可特別地由圖4b所見，當傳輸為25%時該觀看區段40已減少至近乎10度，且在由-10至+10度範圍之相鄰視域間具有串音。

參考圖5，顯示合適於在汽車中使用之顯示器裝置中二視域之預期位置。可預期用於一雙視域顯示器裝置，藉由一區段54(其中沒有資訊)而將一第一觀看區段50與一第二觀看區段52彼此隔開。在本理想之情況中，觀看區段50與觀看區段52間並沒有串音。

在此參考圖6，一般藉由參考數字60而設計一根據本發明第一實施例之顯示器裝置。該顯示器裝置包括一LCD板62，其包括架設於一第一玻璃基板66上之像素64的二維矩陣。在一第二玻璃基板68之外表面70上，在本範例中之帶 72，74為設置之垂直帶。該帶72具有一第一極化P及該帶74具有一第二極化S。在本實施例S及P中提到具有垂直極化方向之線性極化光。然而，在另一實施例中，S及P可提到個別之左及右支配圓極化光。

該像素64係形成至像素單位65中。在本實施例中，各像素單位均包括一對像素64。相鄰像素單位65具有不同之極化。形成一第一像素單位65之像素64a，其具有一相同於帶72極化之第一極化，及形成一第二像素單位65之像素64b，其具有一相同於帶74極化之極化。藉由一傾斜材料(其習知為黑矩陣或點)之帶而將該像素64彼此隔開。

帶72，74之間中為黑矩陣76之帶。

藉由d 以代表該第一玻璃基板之厚度，藉由b 以代表該像素64間中黑矩陣之寬度，及藉由w 以代表極化之寬度且藉由p 以代表像素之尺寸。對應至像素j 之視域在以下之角開始及結束：

由玻璃之表面，至空氣折射發生。本折射會導致以下之角：

在此該min及max符號係用以識別總內部折射。(圖6中未 示在玻璃空氣表面上之折射)。

可由圖6所見，本實施例會導致由一串音220區所分離之二觀看區段200，210。

一該角及及之之點係作用為圖7中所示S及P極化垂直帶的寬度w 。

參考圖7，符號'+'」代表藉由像素1(圖6)所製造之光，及符號"^＊ "代表藉由像素0(圖6)所製造之光。

串音220之區域係顯示為該二觀看區段間之重疊區域。

該觀看區段200，210為沒有串音之區域。

一第二實施例顯示於圖8中且給予其對應部分相同之參考數字以使參考容易。本實施例相似於呈現於圖6中之第一實施例，其隔開玻璃外表面上極化之垂直帶72，74的位置。已交換該P及S極化。如圖8中所示，本結構會導致並不在中間重疊之二視域82，84。設置該串音86，88之區域至各觀看區段82，84之側(其距離其他觀看區很遠)。

第二實施例中可計算該角如下：

再次由玻璃之表面，至空氣折射發生。本折射會導致以下之角：

在此該min及max符號係用以識別總內部折射。(圖8中未示在玻璃空氣表面上之折射)。

一該角及及之點係作用為圖9中所示S及P極化垂直帶的寬度w 。

符號'+'代表來自像素0(圖8)之光，及符號'^＊ '代表來自像素1(圖8)之光。

一該二實施例之比較顯示於隨後。當該第二實施例80僅在視域外側上具有串音時，該第一實施例60在二視域間具有串音。一詳儘比較顯示出用於0.5傳輸之二視域在二實施例中均相同。

結論，若不預期地具有任何串音在該二視域之間，如同在汽車應用中之狀況，則本發明之第二實施例為較佳實施例。

在些許汽車應用中，有益地不對稱設置該二視域於一顯示螢幕上。例如若該顯示器靠近於駕駛或若轉動該顯示器朝向駕駛，則不對稱地分開該視域。這可藉由轉換少量極化之垂直帶72，74至一方向而容易地達成，如圖10中所繪示，其顯示為一顯示器裝置1000形式之本發明第三實施例。典型地，在分離相鄰像素距離之0及2倍間轉換該垂直帶72，74。

可見不對稱設置該二觀看區段1010及1020，且串音1030，1040發生於各視域之外側上。

可藉由施加單元內光學元件在一穿透LCD中而製造圖6，8及10中所示之實施例。可藉由定圖案該單元內極化器 或單元內延遲器而獲得該二不同極化狀態P及S，且因而該極化狀態將為線性極化光或圓極化光。

圖11a至11c根據本發明第一觀點而顯示形成一部份顯示器裝置之顯示板之三個不同安排。

圖11根據本發明(其中已定圖案該延遲器)而顯示合適以使用具有左及右支配圓極化光之該顯示器300剖面圖。

頂玻璃片310包括一色彩過濾器320，一極化器330及一已定圖案延遲器340。底玻璃片350包括一TFT層365，一已定圖案延遲器360及一外極化器380。在該二玻璃片間之液晶層370將會改變經由其而通過之光的極化狀態。該液晶層之光學模式可為ECB，TN，STN VAN或IPS。

玻璃片310，350間為一極化器400，一已定圖案延遲器390及一ITO層395。

以製造圓極化光之方法而組合該延遲器360及該極化器380。這表示該延遲器360為一四分波片，且參考該極化器380之傳輸軸而定訂該延遲器360之光軸為45度。為了創造二不同極化狀態於相鄰之像素對間，在一對像素中之延遲器方向相對於該極化器而需為-45度，此時在其他對像素中，已獲得右摘取之圓極化光。亦依該液晶層之方法，而參考該極化器400而訂定頂玻璃片上之單元內已定圖案延遲器390為45度，則已極化光將為已吸收或已傳輸。

在該LCD之頂，加入一與極化器330組和之已定圖案延遲器340之額外層至該LCD，以創造該雙視域影像。如圖6及8中所表示，以此方法組合該延遲器及極化器以傳輸或吸收 該穿透LCD之圓極化光。

圖11b繪示一亦用以與左及右摘取之極化光而使用之顯示板302。

除了設置該極化器380於已定圖案延遲器360與玻璃片350之間外，該層相同於圖11a中所示顯示板中之層。

圖11c顯示一用以創造直線之極化光之顯示板304。該顯示板相似於顯示板300，302。然而，已以一已定圖案極化器385而取代該已定圖案延遲器360及極化器380。同樣地，已以一已定圖案極化器305而取代該極化器330及已定圖案延遲器340。

可藉由使用光校準而製造在上述LCD中之已定圖案單元內延遲器。首先，具有已極化UV光之二曝露步驟將定圖案一光校準層。在此校準層之頂上設置一延遲器混合物。因此藉由在一氮氣層中之UV曝露步驟而交聯該延遲器層。

亦可能使用一已定圖案延遲器，其為在一對像素上之二分之一波片，但在其他對像素上則不具有減速。在本狀況中，該二極化狀態S及P將為線性極化光。可以一定圖案技術或一同分異構技術之溫度而製造本已定圖案延遲器。

11‧‧‧背板

12‧‧‧區域光源

13‧‧‧面罩

15‧‧‧液晶顯示板(LCD)

16‧‧‧像素群

22‧‧‧銀光螢幕

24‧‧‧LCD顯示器

34‧‧‧前向障蔽

50‧‧‧第一觀看區段

52‧‧‧第二觀看區段

62‧‧‧顯示板

64‧‧‧可定址像素

65‧‧‧像素單位

66‧‧‧第一玻璃基板

68‧‧‧第二玻璃基板66

72‧‧‧第一複數個區

74‧‧‧第二複數個區

76‧‧‧第三複數個區

78‧‧‧黑矩陣

82，84‧‧‧觀看區段

86，88‧‧‧串音

300，302，304‧‧‧顯示板

上文僅以範例之方式並伴隨附圖而再加描述本發明，其中：圖1是顯示使用視差障蔽方法以顯示三維影像的LC裝置現行設計之示意剖面圖；圖2是顯示使用銀光螢幕以顯示三維影像的LC裝置現行 設計之示意剖面圖；圖3是使用前向障蔽以顯示三維影像的LC裝置第二現行設計之示意剖面圖；圖4a假定狹縫寬度為零而以圖表顯示用於圖1所示之裝置類型的不同視域位置；圖4b以圖表顯示各視域之視域場如何依圖1所示裝置之障蔽中該狹縫寬度(或傳輸)之函數而改變；圖5示意性顯示用在汽車應用的顯示器裝置之二視域的期望位置；圖6顯示本發明第一實施例之示意剖面圖，其顯示觀看區段間之二觀看區段與串音區域；圖7以圖表顯示用於圖6所示實施例之傳輸如何改變觀看角；圖8顯示本發明之第二實施例，其中在觀看區段1與2之間幾乎沒有串音；圖9顯示圖8所示實施例中觀看角如何隨著穿透度而改變；圖10是本發明第三實施例的示意剖面圖，其類似於圖8中所示之實施例，但其中障蔽中極化之垂直帶已稍微轉移到右方；及圖11a，b及c顯示液晶顯示面板中堆疊之層的示意代表圖，該液晶顯示面板適合用以形成根據本發明之顯示裝置。

72‧‧‧第一複數個區

74‧‧‧第二複數個區

76‧‧‧第三複數個區

78‧‧‧黑矩陣

82，84‧‧‧觀看區段

86，88‧‧‧串音

Claims (17)

1. 一種顯示器裝置(60)，包括：一顯示板(62)，其具有用以顯示一影像之複數個分離可定址像素(64)，該等像素之一第一群(64a)配置為提供處於一第一極化狀態(P)之出射光(emergent light)，及該等像素之一第二群(64b)配置為提供處於一第二極化狀態(S)之出射光；一障蔽層(68)，其與該顯示板光學地結合以部分阻擋該出射光，該障蔽層具有一第一複數個區(72)，其用以通過處於該第一或第二極化狀態中之一之光，及具有一第二複數個區(74)，其用以通過該第一或第二極化狀態中另一者之光，及一第三複數個區(76)，其用以阻擋該出射光；以該第一(64a)及第二(64b)之像素群個別對準(registered)該障蔽層之第一(72)及第二(74)區，以提供藉由該顯示板所顯示之影像之不同視域。
2. 如請求項1之顯示器裝置，其中在該障蔽層中之各第一複數個區(72)通過處於該第一極化狀態之光，及在該障蔽層中之各第二複數個區(74)通過處於該第二極化狀態之光。
3. 如請求項1之顯示器裝置，其中在該障蔽層中之各第一複數個區(72)通過處於該第二極化狀態之光，及該障蔽層中之各第二複數個區(72)通過處於該第一極化狀態中之光。
4. 如請求項1至請求項3中任一項之顯示器裝置，其中在該顯示板中之各像素群(64a，64b)包括複數個隔開之像素單位(65)。
5. 如請求項4之顯示器裝置，其中形成該第一群(64a)之像素單位(65)與形成該第二群(64b)之像素單位(65)交替。
6. 如請求項4之顯示器裝置，其中各像素單位(65)包括複數個像素(64)。
7. 如請求項6之顯示器裝置，其中各像素單位(65)包括二個像素。
8. 如請求項6之顯示器裝置，其中各像素單位包括三個像素。
9. 如請求項1之顯示器裝置，其中該顯示板中之相鄰像素(64)彼此分離。
10. 如請求項9之顯示器裝置，其中藉由一黑矩陣(78)而將相鄰像素(64)彼此分離。
11. 如請求項1之顯示器裝置(60)，其中各不同視域之觀看角約為90°。
12. 如請求項1之顯示器裝置(60)，其中不同視域間之夾角約為10°。
13. 如請求項1之顯示器裝置(60)，其中該第一及第二極化狀態為圓形。
14. 如請求項1之顯示器裝置(60)，其中該第一及第二極化狀態為線性。
15. 一種用以顯示影像之不同視域之方法，其包括以下步驟：於一顯示板(62)中形成一來自複數個分離可定址像素(64)之影像，該像素集合成群以使該等像素之一第一群(64a)配置為提供處於一第一極化狀態(P)之出射光，及該 等像素之一第二群(64b)配置為提供處於一第二極化狀態(S)之出射光；使用一與該顯示板光學地結合之障蔽層部分地阻擋該出射光，該障蔽層具有一第一複數個區(72)，其用以通過處於該第一或第二極化狀態中之一之光，及一第二複數個區(74)，其用以通過該第一或第二極化狀態中另一者之光，及一第三複數個區(76)，其用以阻擋該出射光；設置該障蔽層(68)，故以該第一及第二群像素個別地對準該障蔽層之第一及第二區。
16. 如請求項15之方法，其包括以下步驟：相對於該顯示板而定位該障蔽層(68)，以使該障蔽層中之第一複數個區通過處於該第一極化狀態之光，及該障蔽層中之第二複數個區通過處於該第二極化狀態之光。
17. 如請求項15之方法包括以下步驟：相對於該顯示板而定位該障蔽層(68)，故該障蔽層中之第一複數個區通過處於該第一極化狀態之光，及該障蔽層中之第二複數個區通過處於該第二極化狀態之光。