TWI708099B - 顯示裝置及顯示控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種顯示裝置包括一顯示面板及用於選擇性地阻擋自該顯示面板引導至一側向輸出方向之光之一光阻擋配置。該顯示器具有：一私密模式，其中該光阻擋配置阻擋來自該顯示裝置之側向引導光輸出；及一公共模式，其中該光阻擋配置容許引導至一側向輸出方向之光通過。該光阻擋配置包括一層堆疊，各層包括光阻擋配置部分之一圖案，使得在該層堆疊中，該等部分對準以形成直立光阻擋部件。此使能夠更容易製造該光阻擋配置。

Description

顯示裝置及顯示控制方法
本發明係關於一種能夠提供一私密模式及一公共模式之顯示裝置。本發明尤其但非排外地係關於一種自動立體顯示裝置，其具有具備用於產生一顯示之一顯示像素陣列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相對於顯示器之下伏像素設計大小且定位之狹縫之一屏障。在一雙視圖設計中，若觀看者之頭部在一固定位置處，則其能夠感知一3D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器設計之一缺點係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，容許觀看者向左且向右移動且在其之眼中始終感知一立體影像。 屏障配置製造簡單但不具光效率。因此，一較佳替代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於顯示像素陣列且充當一視圖形成構件。此等構件稱為「柱狀透鏡」。來自顯示像素之輸出經投射穿過此等柱狀透鏡，該等柱狀透鏡用以修改輸出之方向。 將柱狀元件提供為一元件薄片，該等元件之各者包括一長形部分圓柱形(例如，半圓柱形)透鏡元件。柱狀元件大致在顯示面板之行方向上延伸，而使各柱狀元件上覆於兩個或更多個鄰近行之顯示子像素之一各自群組。 顯示面板例如包括一二維液晶顯示面板，其具有顯示像素(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素)之一列及行陣列。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與其他微透鏡相關聯之顯示像素行之對應切片引導至定位於薄片前面之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之四個或更多個鄰近顯示子像素之一群組相關聯。各群組中之對應行之顯示子像素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，感知一系列連續不同立體視圖，而建立例如一身臨其境(look-around)印象。 增加視圖之數目改良3D印象但降低由觀看者感知之影像解析度，此係因為全部視圖藉由原生顯示器同時顯示。通常尋找一折衷，藉此在所謂的視錐中顯示數個(諸如9個或15個)視圖，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，但觀看者無法完全自由地選取其等觀看3D監視器或電視之位置：在視錐之間之邊界處，3D效應缺失且出現鬼影。此廣視角在其中顯示器之使用者將不希望存在對顯示內容之全部或某些部分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，其中在鄰近透鏡位置之間提供一光阻擋配置，且顯示器可以至少兩種不同模式組態：一私密模式，其中光阻擋配置阻擋在透鏡之間引導之光；及一公共模式，其中光阻擋配置不阻擋在透鏡之間引導之光。 可切換私密模式能夠開啟且關閉視錐重複。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(由於透鏡之間之阻擋功能)之情況下，僅初級視錐可見且全部其他視錐呈現黑色。在私密模式中，未降低至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。尤其當藉由光阻擋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種組合模式(2D私密、2D公共、3D私密及3D公共)。 然而，光阻擋結構可能因其等係垂直結構而難以製造。 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光阻擋配置。
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； 一光阻擋配置，其用於選擇性地阻擋自該顯示面板引導至一側向輸出方向之光； 一透鏡陣列，其配置於該顯示面板前面， 其中該顯示器可依以下模式組態：一私密模式，其中該光阻擋配置基於該光之偏振阻擋來自該顯示裝置之側向引導光輸出；及一公共模式，其中該光阻擋配置容許引導至一側向輸出方向之光通過， 其中該光阻擋配置包括一層堆疊，各層包括兩種不同類型之光阻擋配置部分之一圖案，使得在該層堆疊中，該等部分對準以形成兩種不同類型之光阻擋部件，其中各光阻擋部件與一相關聯透鏡相關聯，使得該等光阻擋部件形成具有一間距之一圖案，該間距係透鏡間距之兩倍。 此裝置設計使能夠將大致直立光阻擋結構形成為一層堆疊。此簡化裝置之製造。 光阻擋部件可防止從大側向角看見一顯示輸出。例如，光阻擋配置可阻擋具有以法線方向為中心之大於60度(即，法線之各側＞30度)或大於40度(即，法線之各側＞20度)或大於20度(即，法線之各側＞10度)之一側向發射角之該光。輸出角之一較窄範圍表示較大私密性。因此，藉由「阻擋側向引導光」意謂阻擋在具有大於一臨限值的側向遠離法線之一角度之一方向上之光。此角度將取決於光阻擋部件之高度(即，在法線方向上之尺寸)及其等之側向間距。其等可視為形成光管。 大致直立光阻擋部件可自顯示面板之法線方向偏移。因此，於是其等並非完全直立的。此偏移例如用以使由光阻擋部件形成之光管漸縮以提供在一所要觀看距離處之一聚焦。 層堆疊可包括3個或4個層。較大數目個層將近似更接近一實心直立結構，但此將增加製造複雜性。少量層需要各層中之圖案較大使得阻擋側向光。此意謂設計變得較不具光學效率。已發現，堆疊中之3個或4個層提供光學效率與可製造性之間之最佳折衷。 顯示裝置包括配置於顯示面板前面之一透鏡陣列，其中光阻擋配置係用於選擇性地阻擋在透鏡之間引導之光。 透鏡將顯示器實現為具有一私密模式之額外能力之一自動立體顯示器。 圖案之光阻擋配置部分係兩種不同類型，使得在層堆疊中，該等部分對準以形成兩種不同類型之光阻擋部件。一個類型之光阻擋部件容許一個類型(即，偏振)之光通過且阻擋另一類型(即，偏振)。此意謂具有一正確偏振圖案之光可經提供而同時穿過全部光阻擋部件，使得存在降低的光損耗。此意謂光阻擋部件可為大的(即，具有對應於透鏡寬度之一寬度)，且此繼而意謂可使用少量層來形成光阻擋部件。 在一個配置中，光阻擋配置之各層包括固定偏振器與可切換偏振器或偏振旋轉器之一交替配置。 對於傳送一偏振輸出之一顯示面板，可使用偏振旋轉器來建立一交替偏振圖案(針對私密模式)或否則建立一均勻圖案(針對公共模式)。接著，可切換偏振器使能夠阻擋或容許一特定偏振通過。其等使交替偏振圖案能夠到達顯示輸出而阻擋在光阻擋部件之間側向之光。 最接近顯示面板之層例如包括固定偏振器與偏振旋轉器之交替配置，而其他層包括固定偏振器與可切換偏振器之一交替配置。 在另一配置中，除了一個層之外，光阻擋配置之全部層包括具有交替偏振方向之固定偏振器之一交替配置，且該另一層包括一可切換偏振旋轉器陣列。 在此設計中，可切換偏振旋轉器使能夠建立兩個相對偏振圖案。一個(第一)圖案由於固定偏振器而能夠在一法線方向上到達顯示輸出，而阻擋在光阻擋部件之間側向之光。另一(第二)圖案僅可在一側向方向上到達顯示輸出。對於一廣視角公共模式，第一圖案及第二圖案可為時間交替的，而對於一私密模式，僅使用第一圖案。 此設計意謂僅需要一個可切換層。在一個切換狀態中，用於一初級視錐之光能夠通過且阻擋次級視錐。在另一切換狀態中，阻擋用於初級視錐之光且用於次級視錐之光能夠通過。在此情況中，可使用一時序操作以提供初級視錐及次級視錐之一公共觀看模式。 圖案可為條帶圖案。亦可將顯示器之不同區域設定為不同模式。 根據本發明之另一實例之實例提供一種製造一顯示裝置之方法，其包括： 提供一顯示面板； 形成用於基於光之偏振選擇性地阻擋自該顯示面板引導至一側向輸出方向之該光之一光阻擋配置； 將該光阻擋配置安裝於該顯示面板上方；及 在該顯示面板前面提供一透鏡陣列， 其中形成該光阻擋配置包括形成一層堆疊，各層包括兩種不同類型之光阻擋配置部分之一圖案，使得在該層堆疊中，該等部分對準以形成兩種不同類型之光阻擋部件，其中各光阻擋部件與一相關聯透鏡相關聯，使得該等光阻擋部件形成具有一間距之一圖案，該間距係透鏡間距之兩倍。 此方法使能夠以循序層製程形成大致直立結構。 本發明亦提供一種控制如上文定義之一顯示裝置(其中光阻擋配置之各層包括固定偏振器與可切換偏振器或偏振旋轉器之一交替配置)之方法，其中該方法包括：控制該等可切換偏振器或偏振旋轉器使得該層用作用於一公共模式之一均勻偏振器或用作用於一私密模式之一條帶偏振器。 本發明亦提供一種控制如上文定義之一顯示裝置(其中除了一個層之外，光阻擋配置之全部層包括具有交替偏振方向之固定偏振器之一交替配置，且該另一層包括一可切換偏振旋轉器陣列)之方法，其中該方法包括：在一個切換狀態中控制該等可切換偏振旋轉器使得用於一初級視錐之光能夠通過而至顯示輸出且阻擋次級視錐，及在另一切換狀態中控制該等可切換偏振旋轉器，其中阻擋用於該初級視錐之光且用於該等次級視錐之光能夠通過而至該顯示輸出。 此意謂可使用一時序操作以提供公共觀看模式。
本發明提供一種顯示裝置，其包括一顯示面板及用於選擇性地阻擋自該顯示面板引導至一側向輸出方向之光之一光阻擋配置。該顯示器具有其中該光阻擋配置阻擋來自該顯示裝置之側向引導光輸出之一私密模式，及其中該光阻擋配置容許引導至一側向輸出方向之光通過之一公共模式。光阻擋配置包括一層堆疊，各層包括光阻擋配置部分之一圖案，使得在層堆疊中，該等部分對準以形成直立光阻擋部件。此使能夠更容易製造該光阻擋配置。 將關於一自動立體顯示裝置描述本發明，但本發明通常可用來提供一私密觀看模式及一公共觀看模式。 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包括充當一空間光調變器以產生顯示之主動矩陣類型之一液晶顯示面板3。 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。實務上，顯示面板3可包括約一千個列及數千個行之顯示子像素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，一子像素係一全色像素之一個色彩分量。根據一般術語，全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之全部子像素。一全色像素可具有可用一白色子像素或一或多個其他原色子像素增強之紅色(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，但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另一液晶材料。基板在其等相面對表面上承載透明銦錫氧化物(ITO)電極圖案。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之形狀及佈局係由電極之形狀及佈局決定。顯示子像素5藉由間隙彼此規則地隔開。 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，該光源7包括延伸遍及顯示子像素陣列之區域之一平面背光。來自光源7之光經引導穿過顯示面板3，而使個別顯示子像素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呈凸圓柱形透鏡之形式，且其等充當一光輸出引導構件以將不同影像或視圖自顯示面板3提供至定位於顯示裝置1前面之一使用者之眼睛。 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上覆於各列中之顯示子像素5之一小群組。柱狀元件11在一不同方向上投射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，其之眼睛將依次接收到該若干視圖之不同視圖。 熟習此項技術者將瞭解，一光偏振構件必須結合上文描述之陣列使用，此係因為液晶材料係雙折射的，而折射率切換僅應用於一特定偏振之光。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)及柱狀透鏡27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，此在下文加以說明。 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。此視錐之寬度(在線37I 與37II 之間)由若干參數之組合決定：其取決於自像素平面至柱狀透鏡之平面之距離34 (D)。視錐之寬度亦取決於透鏡間距35 (PL )。 圖4係圖3之一特寫，且其展示由顯示器24之一像素發射(或調變)之光由最接近像素之柱狀透鏡27但亦由柱狀配置28之相鄰透鏡27I 及27II 收集。此係出現重複視錐之起因。像素31IV 例如促成視錐29'、29"及29'"，如所展示。 在各視錐中產生之對應視圖相等。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。 針對3D效應與解析度損失之間之一可接受折衷，通常將視圖之總數目限制為9或15。此等視圖具有通常1度至2度之一角寬度。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，其中光阻擋元件62提供於透鏡之間。配置作為一整體(不一定係透鏡之間之部分)可切換至一透光或阻擋模式。以此方式，可阻擋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。系統可實施為微透鏡與額外層之間之光學元件，此提供對進入/離開柱狀透鏡之光之控制使得啟用或停用光阻擋功能。 在WO2013/179190中揭示之可能光阻擋配置之實例係： (i)光阻擋結構係一偏振器，且光學路徑包含至少一個延遲器。 (ii)光阻擋結構係一延遲器且光學路徑包含一偏振器。 (iii)光阻擋結構係一電泳單元。 圖6係基於使用一偏振器作為光阻擋元件。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塡充其而製造該柱狀薄片。一替代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。 延遲器64可為例如在兩側上覆蓋有一單一透明(例如ITO)電極使得延遲器作為一整體可在極性狀態之間切換之一單一液晶單元。或者，可圖案化延遲器64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，可獨立切換單元。此容許內容、任務或應用私密模式，使得顯示器上之敏感資訊(例如，郵件)僅可在一小視錐中可見，而非敏感資訊並非如此。 圖7展示已知光阻擋配置之一般設計。其具有在顯示面板24上方之一組行70，其中透鏡27在行70上方。應注意，圖7亦展示透鏡27之一設計，代替背離顯示面板(即，當自顯示面板觀看時為凸的，且當自顯示輸出觀看時為凹的)，該設計具有在相反方向上之曲率而具有一固體-固體折射率界面而非一固體-空氣界面。任一組態係可行的。 圖8展示於根據本發明之實例中使用之光阻擋配置之一般設計。其包括一層80堆疊，各層80包括光阻擋配置部分之一圖案82，使得在層堆疊中，該等部分對準以形成直立光阻擋部件。 以此方式，垂直或近垂直結構係由許多薄層形成。層80可在透鏡陣列之任一或兩個側上。僅在透鏡之觀看者側上之層80增加顯示器之總厚度。 如在上文描述之已知系統中，顯示面板以一可控制方式在兩個正交偏振狀態之任一者中提供光輸出。一個實例係具有一顯示模組，其包括具有偏振輸出之一顯示面板(例如，一LCD顯示器)及一可切換延遲器。 為產生透鏡間隔件，可例如藉由沈積金屬線而將偏振器材料之條帶添加至各透明材料層。 若存在許多層，則製程變得複雜，此係因為層必須經對準且經層壓。一個較簡單方法係使用一捲對捲製程，藉此層壓個別捲材以形成較厚捲。 一替代係使用透鏡堆疊之積層製造，諸如3D列印。例如，已知基於流動UV可固化丙烯酸油墨之光學組件之積層製造。 在此一積層製程中，代替產生玻璃或塑膠之薄層作為薄片或捲，使用一基板(諸如常規間隔件玻璃之一第一層)或甚至顯示面板作為起始模板。接著重複添加頂部上沈積有偏振器條帶之平坦透明材料層。柱狀透鏡本身可使用進一步積層製造直接形成於間隔件之頂部上，或其可根據一各別製程製造且層壓至間隔件。若透鏡陣列之兩側上將皆存在層，則添加更多層。 無論使用何種製造技術，一般製造方法皆涉及：提供一顯示面板；形成用於選擇性地阻擋自顯示面板引導至一側向輸出方向之光之一光阻擋配置；及將光阻擋配置安裝於顯示面板上方。此安裝可為光阻擋結構之製程本身之部分，或其可為光阻擋結構之一各別製造後步驟。 形成光阻擋配置包括形成一層堆疊，各層包括光阻擋配置部分之一圖案，使得在層堆疊中，該等部分對準以形成直立光阻擋部件。 將無法使偏振器條件對將通過之偏振狀態完全透明(例如，僅90%)。為補償偏振器部分中之光損耗，可在偏振器部分之間提供一類似偏振無關損耗。以此方式，偏振器圖案對能夠行進穿過之偏振之光具有與對該光透明之層之透明度相同之透明度。此確保公共模式具有一均勻外觀。 可調整各個別層80之條帶圖案之間距以校正觀看距離。因此，光阻擋配置用作光管，但其等略微會聚以在距顯示器之一經設計觀看距離處聚焦。因此，直立光阻擋部件自顯示面板之法線方向偏移。此偏移可為小的(例如，小於5度)，且在顯示器之相對側處其將為相對的且在中心為零。 間距將略大於透鏡間距，且取決於層80距透鏡與觀看距離相比之光學距離。除了間距之此小校正之外，層經對準。 圖8展示大量層80之一設計。儘管製造此一顯示器係可行的，然若顯示器將僅具有少量圖案化層80則依據光學品質及/或可製造性將更佳。 圖9展示具有僅三個層80之一設計。運用較少個層80，偏振器圖案必須較寬以防止光洩漏，且此導致私密模式中之一降低的強度。此可為可接受的，此係因為可將現代顯示器製成非常亮的(例如，1000 cd/m²)，但對於行動應用，此對電池壽命具有一影響。此外，圖9展示微透鏡27。 圖10展示具有僅三個層之此一解決方案之一模擬結果。 其展示對依據視角(x軸)而變化之光輸出強度(y軸)之總體效應。曲線100係針對私密模式且曲線102係針對公共模式。 自一顯示像素法向引導之光將行進穿過一柱狀透鏡之中心且到達一中心觀看位置而無衰減。然而，將自柱狀透鏡之邊緣到達該中心觀看位置之一些光將由偏振器層阻擋。 因此，強度降低之原因係偏振器圖案之表面之一半延伸至初級視錐之光路徑中。運用許多層此較不成問題，此係因為層之各者可具有小面積偏振器，但當減少層之數目時，必須增大表面以避免光洩漏(在層堆疊方向上周遊於圖案之間之間隙)且此導致初級視錐中之較多光損耗。 因此，對於一給定視錐角度，數個層之製造難度與光學效率之間存在一最佳折衷。較多層給予所需之一較小材料面積因此用於中心視錐之一較大光學窗口，但其等較難以製造。 在模擬中，已證實層之最小數目係三，且取決於整體設計，一較佳數目通常為三或四。 使用偏振以提供選擇性光阻擋並非唯一選項。作為偏振器條帶及一可切換延遲器之一替代，可應用全光調變器，即，顯示面板技術。在公共模式中，光調變器可經組態以使全部光通過。在私密模式中，其等藉由形成一光阻擋圖案而形成條帶。在此情況中，若光調變器無法完全透明，則存在光損耗。因此，有利地使用具有一高透明度及孔徑之一光調變器。一個實例係一電泳光調變器。 如上文說明，初級視錐中之強度降低之原因係光學圖案之表面之一半延伸至光路徑中。 本發明提供藉由具有兩種不同類型之光阻擋配置部分而解決此問題之設計。以此方式，形成兩種不同類型之光阻擋部件，其中各光阻擋部件與一相關聯透鏡相關聯。此意謂光阻擋部件形成具有一間距之一圖案(其中將不同類型之部件視為圖案之不同元素)，該間距係透鏡間距之兩倍。 一個類型之光阻擋部件容許一個類型(即，偏振)之光通過且阻擋另一類型(即，偏振)。此意謂正確類型之光可經提供而同時穿過全部光阻擋部件，使得存在降低的光損耗。此意謂光阻擋部件可為大的，即，具有對應於透鏡寬度之一寬度，且此繼而意謂可使用少量層來形成光阻擋部件。 圖11至圖14中展示基於此方法之一些方法。使用與圖10中相同之元件符號。在全部情況中，各特定類型之光阻擋構件之圖案具有透鏡之間距之兩倍(忽略上文說明之觀看距離校正)。此意謂存在各自與一各自第一類型之光阻擋部件對準之一個透鏡子組，及各自與在一對該類型之光阻擋部件之間且另一類型之光阻擋部件存在之處之一各自空間對準之另一透鏡子組。因此，各層具有兩種類型之光阻擋元件(即，具相對偏振)，其等在一起覆蓋全區域。整體圖案或否則一個特定類型之光阻擋部件之圖案具有一圖案。在此概念之全部實例中，重複圖案具有一間距，其係透鏡間距之兩倍。 圖11中展示一第一實施方案。 各偏振器層80包括固定偏振器90 (以虛線展示)及可切換偏振旋轉器92 (以實線展示)。固定偏振器及可切換偏振器交替使得其等形成對應於透鏡條帶之條帶。假定顯示面板之輸出經偏振，則接近顯示面板之元件92係一可切換偏振旋轉器。其他元件92係可旋轉偏振器(阻擋一個偏振但可選擇其等阻擋之偏振之元件)。 顯示面板輸出偏振光。 在公共模式中，偏振光行進穿過全部層。在最接近顯示面板之層中之可切換元件92並未實施一偏振旋轉使得個處存在相同偏振之光。可切換偏振器92定向成平行於頂部兩個層中之固定偏振器90，且其等全部使由顯示面板輸出之光輸出之偏振通過。除了歸因於主動層(例如，ITO並不非常透明)之一些吸收之外，不存在該等層之影響。 在針對一半透鏡(例如，全部奇數透鏡)之私密模式中，在顯示面板處，偏振由旋轉器92旋轉，且接著在其他層80處，針對該相同一半透鏡切換旋轉，使得建立其中在一微透鏡之界限內移行之光具有一個偏振且該偏振未被阻擋，而相鄰柱狀透鏡阻擋該偏振之一情境。當可切換偏振器92定向成垂直於頂部兩個層中之固定偏振器90時，獲得私密模式。此意謂一給定偏振(即，如在顯示器之輸出處)之光僅可行進穿過一組偏振器，因此產生層之各者中之所要條帶光阻擋功能。 因而，面板在公共模式及私密模式兩者中具有全解析度，且除了歸因於主動層之一些光損耗及複雜性之外，公共模式及私密模式兩者基本上無假影。固定偏振器90阻擋在相鄰行中使用之光。此設計產生具有一廣視角之一公共模式。在私密模式中，建立交替偏振之行以移除次級視錐。 在私密模式中，因為一透鏡與光阻擋部件之間之一空間對準，所以在私密模式中所見之初級視錐之強度得以改良。 圖12至圖14中展示一第二實施方案。上兩個層具有固定偏振器94但具有交替偏振方向(一個偏振方向以實現展示且一個偏振方向以虛線展示)。在直接在顯示面板上之最低層中提供具有一偏振旋轉器陣列之一可切換偏振旋轉器96。此層能夠產生兩個相對圖案。一個圖案具有交替偏振條帶，且另一圖案係相對條帶配置。因此，整個層係可切換的，但其經圖案化而具有具兩個透鏡之一間距之圖案(即，透鏡寬度之一個條帶在其輸出處具有一個偏振，且透鏡寬度之另一條帶在其輸出處具有相對偏振)。 接著，層96之輸出處之偏振圖案在連續圖框中交替。再次，假定顯示面板具有一偏振輸出。 在圖12中展示之私密模式中，將層96中之可切換旋轉器保持於所指示之偏振狀態中，其中虛線部分容許與上述兩個固定層80之虛線部分相同之偏振通過。此組態以與圖11完全相同之方式起作用，其中容許相同偏振通過之部分配置成堆疊行。因此，存在相對偏振之交替行。因此，界定垂直光阻擋部件。圖12亦展示依據視角而變化之光輸出強度，且其展示初級視錐係主導的。 顯示面板可具有一角度受限光輸出(例如，藉由限制一背光輸出之發射角之範圍)使得來自顯示面板之光輸出區域之光未到達向左或向右之兩個透鏡(相較於在光輸出區域正上方之透鏡)。接著使用偏振配置以阻擋恰側向於法線方向之側之光，且使用背光設計以防止光到達進一步側向偏移視角。 在公共模式中，部分96以一時序方式在兩個偏振圖案之間切換。因此，將視角自約一個視錐(私密模式)放寬至三個視錐。圖13中展示第二時序操作，其中現在最低層阻擋主視錐。此3視錐寬度對於一公共模式仍相當窄，但技術上遠比使全部層可切換更容易實施。 圖13亦展示依據視角而變化之光輸出強度，且其展示初級視錐經阻擋。 圖14展示來自圖12及圖13之強度曲線之組合，且因此展示公共模式100與私密模式102之間之差異。 時序操作需要汲取電力且可引起可見閃爍之快速光調變(例如，藍相或邊緣場切換(FFS) LC材料)。作為一替代，可連續展示兩個子圖框之一者，使得私密模式具有公共模式之解析度之一半。在此情況中，可針對光學選擇器諸如基於電泳技術選擇一較透明之光調變器。 可在整個顯示器之層級控制上文實例中之可控制層，使得在模式之間切換完整顯示器。然而，亦可藉由局部控制偏振旋轉器及控制器之組態而界定不同顯示區域。 上文兩個實例能夠在私密模式及公共模式兩者中保持全顯示解析度。若可犧牲解析度，則存在更簡單實施方案。例如，可在顯示面板處提供一單一偏振器開關且接著圖11中之全部可切換旋轉器92可恰配置為固定偏振器之間之透明開口。在私密模式中，一半透鏡之顯示輸出由固定偏振器阻擋，且在公共模式中，顯示輸出可通過各處。此配置在公共模式中將具有全解析度，但在私密模式中僅一半透鏡將輸出光。此將產生若透鏡不夠小則對使用者可見之一條帶圖案。可見此以私密模式中之解析度為代價。例如，僅可顯示兩個子圖框之一者。 如上文提及，背光之一個實例利用LED。此給予良好能量效率，且其等可快速開啟及關閉且藉此容許基於圖框之局部調光以改良黑階及功率效率。另一步驟係使用RGB LED而非白色LED，此優點在於可增加色域。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側光式顯示。 然而，可代替性地使用一冷陰極螢光燈(「CCFL」)背光，其通常包括放置於襯有一白色及漫射(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而行進穿過一漫射體以隱藏燈且確保足夠均勻的螢幕強度。 亦可使用有機發光二極體(OLED)、有機發光電晶體(OLET)及量子點LED (QLED)以產生背光，此係因為該等技術容許產生一均勻發射表面。此移除對於漫射體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潛力，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，則可省略用於產生待顯示之影像之一背光。 本發明可應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。可切換透鏡之其他使用係時序地增加視圖之數目(WO 2007/072330)且容許多個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)充滿液晶材料之一透鏡狀腔，其之透鏡功能藉由控制LC分子之定向之電極而開啟/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)充滿液晶之一盒狀腔，其中電極控制LC分子之定向以產生一梯度折射率透鏡(參見例如WO 2007/072330)。 (iii)一電濕潤液滴透鏡，其之形狀由一電場控制。 (iv)在具不同折射率之一流體中充滿透明電泳粒子之一透鏡狀腔(WO 2008/032248)。 本發明可應用於例如上文概述之類型之可切換自動立體顯示器。 上文實例展示本發明在一自動立體顯示器中之使用。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。 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。在相互不同的附屬請求項中敘述某些措施之純粹事實並不表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 27‧‧‧透鏡/微透鏡 28‧‧‧透鏡陣列/柱狀配置/柱狀陣列 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‧‧‧透鏡間距(PL) 60‧‧‧第一偏振器 62‧‧‧光阻擋元件/第二偏振器 64‧‧‧光學延遲器 70‧‧‧行 80‧‧‧層 82‧‧‧圖案 90‧‧‧固定偏振器 92‧‧‧可切換偏振旋轉器/可切換元件/可切換偏振器 94‧‧‧固定偏振器 96‧‧‧可切換偏振旋轉器/層/部分/可切換偏振旋轉器陣列 100‧‧‧曲線/公共模式 102‧‧‧曲線/私密模式
現將參考隨附圖式僅以實例之方式描述本發明之一實施例，其中： 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展示其中在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展示先前技術之光阻擋元件之一般設計； 圖8展示根據本發明之實例之光阻擋元件之一般設計； 圖9展示基於圖8之一第一配置之光學行為； 圖10展示圖8之配置在兩種操作模式中輸出處之強度；及 圖11展示一第二配置之光學行為； 圖12展示一第三配置在一私密模式中之光學行為； 圖13展示第三配置在公共模式(另一子模式係圖12之私密模式)之一個子圖框中之光學行為；及 圖14展示第三配置在公共模式中之強度效能。
24‧‧‧顯示裝置/顯示器/顯示面板
27‧‧‧透鏡/微透鏡
80‧‧‧層
82‧‧‧圖案

Claims (17)

  1. 一種顯示裝置，其包括：一顯示面板；一透鏡陣列，其配置於該顯示面板前面，其中該透鏡陣列具有一透鏡間距(lens pitch)，及一光阻擋配置(light blocking arrangement)，其配置在該透鏡陣列與該顯示面板之間；其中該顯示裝置可依以下模式組態：一私密模式(private mode)及一公共模式(public mode)，其中該光阻擋配置基於在該私密模式中之該光之偏振(polarization)阻擋來自該顯示面板之側向引導光輸出；及其中該光阻擋配置在該公共模式中容許來自該顯示面板之該側向引導光通過，其中該光阻擋配置包括一層堆疊，其中各層包括兩種不同類型之光阻擋配置部分之一圖案，使得在該層堆疊中，該等部分對準以形成兩種不同類型之光阻擋部件，其中各光阻擋部件與一相關聯透鏡相關聯，使得該等光阻擋部件形成具有一阻擋間距之一圖案，及其中該阻擋間距係該透鏡間距之兩倍。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中：該光阻擋配置之各層包括固定偏振器與可切換偏振器之一交替配 置。
  3. 如請求項2之顯示裝置，其中最接近該顯示面板之一層包括一固定偏振器與一偏振旋轉器之一交替配置，且其中其他層包括固定偏振器與可切換偏振器之一交替配置。
  4. 如請求項1之顯示裝置，其中一第一層包括一可切換偏振旋轉器陣列，及其中其他層包括具有交替偏振方向之固定偏振器之一交替配置。
  5. 如請求項4之顯示裝置，其中該第一層係最接近該顯示面板之該層。
  6. 如請求項4之顯示裝置，其中該等可切換偏振旋轉器係配置使得在一個切換狀態中，用於一初級視錐之一光能夠通過而至顯示輸出且阻擋至少複數個次級視錐之至少一者，及其中該等可切換偏振旋轉器係配置使得在另一切換狀態中，阻擋用於該初級視錐之該光且用於該複數個次級視錐之至少一者之該光能夠通過而至該顯示輸出。
  7. 如請求項4之顯示裝置，其中該光阻擋配置之各層包括該等固定偏振器及該等可切換偏振旋轉器之一交替配置。
  8. 如請求項1之顯示裝置，其中該顯示面板具有一法線方向，及其中該等光阻擋部件自該法線方向偏移。
  9. 如請求項1之顯示裝置，其中該層堆疊包括3個或4個層。
  10. 一種製造一顯示裝置之方法，其包括：提供一顯示面板；在該顯示面板前面提供一透鏡陣列使得該顯示器面板之光的至少一部分通過該透鏡陣列，其中該透鏡陣列具有一透鏡間距(lens pitch)；及形成一光阻擋配置及設置該光阻擋配置於該透鏡陣列與該顯示面板之間，其中該光阻擋配置經組態以基於光之偏振而選擇性地阻擋光，其中所阻擋之該光係自該顯示面板引導至一側向輸出方向；其中形成該光阻擋配置包括形成一層堆疊，其中各層包括兩種不同類型之光阻擋配置部分之一圖案，其中該等部分對準以形成兩種不同類型之光阻擋部件，其中各光阻擋部件與一相關聯透鏡相關聯，使得該等光阻擋部件形成具有一阻擋間距之一圖案，其中該阻擋間距係該透鏡間距之兩倍。
  11. 如請求項10之方法，其中該光阻擋配置之各層的形成包括固定偏振器(90)與可切換偏振器之一交替配置。
  12. 如請求項11之方法，其中最接近該顯示面板之一層包括一固定偏振器與一偏振旋轉器之一交替配置，且其中其他層包括固定偏振器與可切換 偏振器之一交替配置。
  13. 如請求項10之方法，其中一第一層包括一可切換偏振旋轉器陣列，及其中其他層包括具有交替偏振方向之固定偏振器之一交替配置。
  14. 如請求項13之方法，其中該第一層係最接近該顯示面板之該層。
  15. 如請求項10之方法，其中該層堆疊包括3個或4個層。
  16. 如請求項13之方法，其進一步包括控制該等可切換偏振器或該等可切換偏振旋轉器使得該層用作用於一公共模式之一均勻偏振器或用作用於一私密模式之一條帶偏振器。
  17. 如請求項13之方法，其中該光阻擋配置之各層的形成包括該等固定偏振器及該等可切換偏振旋轉器之一交替配置。
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