TWI713668B - 顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明闡述顯示裝置140，該顯示裝置140用於在由該顯示裝置呈現視覺資訊時，使得一使用者能夠體驗一3D感知。該顯示裝置具有：一影像形成單元142，其具有一個二維影像子像素陣列，該二維影像子像素陣列經配置以發射用於呈現相關聯視覺資訊之光；及一光學系統144，其具有與該影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯之一繞射光學元件陣列150。每一繞射光學元件經配置以將來自該相關聯影像子像素之光繞射成具有複數個繞射級之一繞射圖案，以將來自該相關聯影像子像素之該視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯的複數個方向性觀看區。該繞射光學元件陣列具有複數個繞射光學元件子集。每一繞射光學元件子集中之該等繞射光學元件經配置以給來自該相關聯繞射光學元件之該繞射圖案提供一相關聯預定子集方向。不同子集之該等預定子集方向係不同的，以將來自與該等不同子集相關聯之該等影像子像素之該視覺資訊提供至處於不同方向之該等方向性觀看區，以使得該使用者能夠在於該複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。

Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置，該顯示裝置用於在由該顯示裝置呈現視覺資訊時使得一使用者能夠體驗一3D感知。
顯示裝置之各種變體係已知的，該等顯示裝置用於在由顯示裝置呈現視覺資訊時使得一使用者能夠體驗一3D感知。某些已知系統需要使用者佩戴眼鏡以(舉例而言)分離呈現至左眼之視覺資訊與呈現至右眼之視覺資訊。需要佩戴眼鏡之不便可利用所謂的裸眼立體系統來克服。用於3D感知之某些系統使用雙凸透鏡來在空間上引導視覺資訊。C. van Berkel等人之「Multiview 3D - LCD」(出版於SPIE會議記錄中，第2653卷，1996年，第32頁至第39頁)中闡述一雙凸透鏡狀系統之一實例。其他系統使用視差障壁。由於實體約束，某些系統方法遇到其設計限制。舉例而言，某些高解析度小大小顯示系統將需要具有一負厚度之雙凸透鏡。在某些其他系統(特定而言具有大顯示器大小)中，為了允許使用者體驗一高品質3D感知，使用雙凸透鏡或視差障壁之一顯示裝置可需要在雙凸透鏡與具有二維影像子像素陣列之顯示面板之間具有一顯著距離。此外，光學公差可需要額外機械量測來界定及維持此距離(舉例而言，藉由使用一固體透明板來設置該距離)，此可導致重量及成本之一顯著增加。提供具有較佳可控設計參數(諸如厚度、重量及成本)之一顯示裝置將係有利的。
本發明至此提供一種顯示裝置，該顯示裝置用於在由該顯示裝置呈現視覺資訊時使得一使用者能夠體驗一3D感知，其中該顯示裝置包括：一影像形成單元，其包括一個二維影像子像素陣列；及一光學系統，其包括一繞射光學元件陣列。該二維影像子像素陣列經配置以發射用於呈現相關聯視覺資訊之光。該繞射光學元件陣列與該影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯。每一繞射光學元件經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區。由於由一個子像素呈現之視覺資訊係提供至複數個繞射級中之每一者，因此光學系統可被認為將該視覺資訊有效地複製至複數個方向性觀看區，使得使用者可在該複數個方向性觀看區中之每一者中體驗一3D感知。繞射光學元件可(舉例而言)係一繞射光柵。繞射光學元件可係薄的。繞射光學元件可提供視覺資訊以用於在此等系統中之雙凸透鏡或視差障壁與二維影像子像素陣列之間不需要額外空間分離之情況下體驗3D感知，該額外空間分離在使用諸如雙凸透鏡或視差障壁等習用光學器件之一顯示裝置中係需要的。顯示裝置可特此更薄、更輕及/或更便宜。 在實施例中，繞射光學元件陣列包括複數個繞射光學元件子集。每一繞射光學元件子集中之繞射光學元件可經配置以給來自相關聯繞射光學元件之繞射圖案提供一相關聯預定子集方向。不同子集之預定子集方向係不同的，以將來自與該等不同子集相關聯之影像子像素之視覺資訊提供至處於不同方向之方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。因此，繞射光學元件子集可將來自相關聯子像素子集之視覺資訊提供至該等方向性觀看區中之每一者中之相關聯複數個不同方向。因此，每一繞射光學元件可繞射傳入光以提供繞射圖案，且將相關聯預定子集方向提供給繞射圖案。 在實施例中，繞射光學元件陣列中之每一繞射光學元件經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級之繞射圖案，其中與方向性觀看區相關聯之該複數個繞射級中之毗鄰未經抑制繞射級係由一或多個經抑制繞射級隔開。因此，繞射光學元件未將光繞射至未與用於方向性觀看區之各別視覺資訊有效地相關聯之經抑制繞射級及與方向性觀看區相關聯之繞射級中。舉例而言，每一第三繞射級可用於重複用於方向性觀看區之視覺資訊，其中每兩個中間級被抑制。此可允許針對繞射光學元件之額外設計自由，諸如繞射光柵之間距及形狀中之額外設計自由。 在進一步實施例中，每一繞射光學元件子集中的繞射光學元件經配置以給來自相關聯繞射光學元件之繞射圖案提供一相關聯預定子集方向，與方向性觀看區相關聯之複數個繞射級中的毗鄰繞射級係由一或多個經抑制繞射級隔開，且抑制針對不同子集係不同的，以給來自相關聯繞射光學元件的繞射圖案提供預定子集方向。因此，每一繞射光學元件可繞射傳入光，以提供繞射圖案，且藉由取決於針對相關聯子像素之預定子集方向之對繞射級的抑制，而將相關聯預定子集方向提供給繞射圖案。 在一實施例中，繞射光學元件陣列中之每一繞射光學元件經配置以根據複數個繞射級之間的複數個預定義強度比率來將來自相關聯影像子像素的光繞射成包括該等繞射級的繞射圖案。該等方向性觀看區中之每一者的相對強度可特此經界定，以(舉例而言)對處於最常見觀看位置(亦即，在中心觀看區處)的方向性觀看區提供一較高強度。 在一進一步實施例中，複數個預定義強度比率對應於自一中心至外繞射級之一強度漸變，該漸變對應於朗伯餘弦定律(Lambert’s cosine law)，以為對應方向性觀看區提供對應預定義強度比率。 在一實施例中，複數個方向性觀看區被拘限在一或多個預定義有限方向性範圍。 舉例而言，在一實施例中，複數個方向性觀看區被拘限在一預定義有限方向性範圍。至此可設計繞射光學元件使得較高繞射級被抑制。該預定義有限方向性範圍可(例如)對應於水平面中-60°至+60°或更小之一角範圍，其中0°對應於法向於顯示裝置。拘限於預定有限方向性範圍可允許在被提供至複數個方向性觀看區時增加視覺資訊的亮度。預定義有限方向性範圍可(例如)對應於水平面中-30°至+30°或更小之一角範圍，其中0°對應於法向於顯示裝置。拘限於預定有限方向性範圍可替代地或額外地拘限僅使用者在預定義有限方向性範圍內使用顯示裝置，且提供一經減小之對其他人的干擾，及/或防止其他人觀看視覺資訊。 在一實施例中，複數個方向性觀看區被拘限在兩個預定義有限方向性範圍。至此可設計繞射光學元件，使得中心繞射級被抑制。兩個預定義有限方向性範圍可(例如)對應於水平面中-45°至-15°或更窄之一第一角範圍及水平面中+15°至+45°或更窄之一第二角範圍，其中0°對應於法向於顯示裝置。拘限於兩個預定有限方向性範圍可允許一使用者可在兩個空間上分離的區體驗3D感知，諸如(例如)在一汽車中之一司機及一副駕駛。 在實施例中，每一繞射光學元件係一繞射光柵。光柵間距及形狀可經設計以提供由相關聯子像素發射之光之繞射圖案之繞射級的期望方向及強度比率。因此，繞射光柵可經配置以提供具有複數個預定義強度比率的繞射級。 在實施例中，光學系統進一步包括與繞射光學元件陣列中之各別一或多個繞射光學元件相關聯之一其他光學元件陣列。其他光學元件陣列包括複數個其他光學元件子集，每一其他光學元件子集中的其他光學元件經配置以給來自相關聯一或多個繞射光學元件的繞射圖案提供一相關聯預定子集方向。不同子集的預定子集方向係不同的，以將來自與該等不同子集相關聯之影像子像素的視覺資訊提供至處於不同方向的方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。因此，其他光學元件子集可將來自相關聯一或多個子像素之子集的視覺資訊提供至該等方向性觀看區中之每一者中的相關聯複數個不同方向。使用緊挨繞射光學元件的其他光學元件可促進設計，及/或製造，及/或其中的公差。 在實施例中，其他光學元件陣列之不同子集中的其他光學元件包括各別其他繞射組件，該等其他繞射組件經配置以給相關聯繞射圖案提供對應預定子集方向。在實施例中，其他繞射光學組件包括或係炫耀光柵。因此，炫耀光柵可經配置以用一高效方式提供相關聯預定子集方向。 在實施例中，其他光學元件陣列之不同子集中之其他光學元件包括各別折射光學組件，該等折射光學組件經配置以給相關聯繞射圖案提供對應預定子集方向。在實施例中，折射光學組件包括或係稜鏡。因此，折射光學組件可經配置而以一高效方式提供相關聯預定子集方向。折射光學組件可係相對容易處置的。可(舉例而言)提供若干稜鏡作為一稜鏡片。 其他光學元件可與子像素一對一地相關。一單個其他光學元件可與多個子像素相關，特定而言，與關聯於一單個全色彩像素之子像素或關聯於對應於相同子集觀看方向之毗鄰子像素的子像素相關。 在實施例中，繞射光學元件及其他光學元件可係單獨元件。在替代實施例中，繞射光學元件及相關聯其他光學元件整合為一單個光學元件。舉例而言，在實施例中，每一繞射光學元件子集中之繞射光學元件具有各別繞射表面及相對表面，且經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級之繞射圖案之該等各別繞射表面係相對於各別相對表面成一子集特定角度而配置，其中該子集特定角度經選擇以提供相關聯預定子集方向。繞射表面及相對表面特此形成與繞射光學元件整合在一起之折射光學元件。因此，每一繞射光學元件可繞射傳入光以提供繞射圖案，且將相關聯預定子集方向提供給繞射圖案。 在實施例中，二維影像子像素陣列係定位於其他光學組件陣列與繞射光學元件陣列之間。在替代實施例中，其他光學組件陣列係定位於二維影像子像素陣列與繞射光學元件陣列之間。在實施例中，繞射光學元件陣列係定位於顯示裝置之一前側(亦即，在使用期間面對一使用者之側)處。 在實施例中，二維影像形成單元經配置以用於將具有一預定義角強度分佈(profile)之光自二維影像子像素陣列中之影像子像素發射至光學系統。繞射光學組件及/或其他光學組件可針對預定義角強度分佈被最佳化。預定義角強度分佈可(例如)對應於一稍微發散光束。預定義角強度分佈可與沿對應於使用者之假定視差之方向(因此係沿水平面)之分佈相關。垂直分佈可係一漫射朗伯特(Lambertian)分佈或任何其他適合分佈。 在實施例中，二維影像形成單元經配置以用於發射具有具一週期性時變角分佈方向之預定義角強度分佈之光，且將相關聯視覺資訊提供至子像素，以沿週期性不同方向將該視覺資訊自與不同子集相關聯之影像子像素提供至方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。舉例而言，顯示裝置可具有照明一透射LCD面板之一時序方向性背光。二維影像子像素陣列之空間解析度可特此被完全使用。光學組件之數目及/或複雜性可得以減小。 在實施例中，繞射光學元件陣列經配置以針對影像子像素之集合提供對應繞射圖案，該等影像子像素集合經配置以發射具有不同顏色之光以提供與具有不同顏色之光之複數個繞射級相關聯的對應方向性觀看區。特此在每一方向性觀看區內獲得一經改良品質之視覺資訊。 熟習此項技術者將瞭解，本發明之上文所提及實施例、實施方案及/或態樣中之兩者或多於兩者可以被視為有用之任何方式組合。對應於顯示裝置之所闡述修改及變化之對顯示裝置之修改及變化可由熟習此項技術者在本說明之基礎上執行。本發明定義於獨立技術方案中。有利選項定義於附屬技術方案中。
圖1示意性地展示一顯示裝置140對視覺資訊之一呈現。顯示裝置140可在由顯示裝置140呈現視覺資訊時，使得一使用者能夠體驗一3D感知。顯示裝置140包括：一影像形成單元142，其包括一個二維影像子像素陣列(在稍後各圖中係展示為142b)；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150。該二維影像子像素陣列經配置以發射用於呈現相關聯視覺資訊之光。二維影像形成單元142經配置以用於將具有一預定義角強度分佈的光自二維影像子像素陣列中之影像子像素發射至光學系統。在所展示之實例中，二維影像形成單元142經配置以用於發射稍微發散光。繞射光學元件陣列150係與影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯。每一繞射光學元件經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級之一繞射圖案300，以將來自相關聯影像子像素的視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯的複數個方向性觀看區102、104、106。影像子像素陣列中之影像子像素經提供作為經配置以針對影像子像素之群組發射具有特定顏色之光(諸如紅色、綠色及藍色光)的影像子像素。影像子像素可按其發射之光的顏色而被稱為(例如)紅色子像素、綠色子像素及藍色子像素。替代性顏色可係(舉例而言)紅色、綠色、藍色及黃色光。繞射光學元件陣列經配置以針對影像子像素之集合提供對應繞射圖案，該等影像子像素集合經配置以發射具有不同顏色的光，以提供與具有不同顏色之光之複數個繞射級相關聯的對應方向性觀看區。繞射光學元件可係繞射光柵。與具有相同顏色之影像子像素相關聯的繞射光柵可具有相同光柵間距。因此，與紅色子像素相關聯的所有光柵可具有一第一光柵間距，與綠色子像素相關聯的所有光柵可具有一第二間距，且與藍色子像素相關聯的所有光柵可具有一第三間距，其中該第一間距、第二間距及第三間距經設計以將對不同顏色之光的複數個繞射級提供給相同複數個方向性觀看區。影像子像素經組織成與表示不同視角之不同視覺資訊相關聯之影像子像素的若干子集。影像子像素至此具備來自一影像處理器120之一影像信號122。影像處理器120經配置以提供具有驅動信號之子像素，以允許呈現允許一3D感知之視覺資訊。每一子集係係與視覺資訊之一子集相關聯，視覺資訊之一子集係與一方向性觀看區內之一子集方向(指示為0、1、2、3、4及5)相關聯。當使用者的眼睛在一方向性觀看區內處於相鄰子集方向時(例如，如以110指示)，該使用者可體驗一3D感知。由於視覺資訊係由繞射光學組件提供至複數個繞射級中之每一者，因此光學系統可被認為將由一個子像素呈現的視覺資訊有效地複製至複數個方向性觀看區102、104、106。針對子集方向，編號3以帶點區域指示該複製。使用者可特此在複數個方向性觀看區102、104、106中之每一者中體驗一3D感知。在所展示之實例中，繞射級的數目示意性地展示為限制於三個，其等具有對應方向性觀看區102、104、106及係由此等方向性觀看區102、104、106覆蓋，且指示為100之一預定有限角範圍。繞射光學元件陣列經配置以根據複數個繞射級之間的複數個預定義強度比率來將來自相關聯影像子像素的光繞射成包括該等繞射級的繞射圖案。光學系統可將由一個子像素呈現的視覺資訊有效地複製至具有預定義強度比率的複數個方向性觀看區102、104、106。外方向性觀看區(諸如圖1中所展示之實例中的方向性觀看區102、106)可(例如)具有根據繞射級之間之複數個預定義強度比率的強度比率。 圖2a示意性地展示一顯示裝置140，顯示裝置140包括：一影像形成單元142，其包括一背光142a及一個二維影像子像素陣列142b；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150及一其他光學元件陣列160。其他光學組件陣列160係定位於二維影像子像素陣列142b與繞射光學元件陣列150之間，且藉此經配置以在由二維影像子像素陣列142b之子集中之影像子像素發射的光由繞射光學元件「複製」至繞射圖案的複數個繞射級中之前，給該所發射光提供一各別子集方向。與一子像素相關聯之繞射光學元件及相關聯其他光學元件可被整合為一單個光學元件。 圖2b示意性地展示另一顯示裝置140，該另一顯示裝置140包括一影像形成單元142，其包括一背光142a及一個二維影像子像素陣列142b；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150及一其他光學元件陣列160。二維影像子像素陣列142b係定位於其他光學組件陣列160與繞射光學元件陣列150之間，且藉此經配置以將具有一各別子集方向之所發射光提供至二維影像子像素陣列142b的子集，此後在該光由繞射光學元件「複製」至繞射圖案的複數個繞射級中之前，由二維影像子像素陣列142b之該等子集中的影像子像素以該各別子集方向發射該光。 圖2c示意性地展示又一顯示裝置140，該又一顯示裝置140包括一影像形成單元142，其包括一背光142a及一個二維影像子像素陣列142b；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150及一其他光學元件陣列160。其他光學組件陣列160及繞射光學元件陣列150定位於背光142a與二維影像子像素陣列142b之間。繞射光學元件陣列150係定位於距二維影像子像素陣列142b一近距離處。在此配置中，其他光學組件陣列160及繞射光學元件陣列150經配置以給自背光142a發射之光提供一各別子集方向，且在該光被遞送至二維影像子像素陣列142b之子集中之影像子像素之前將該光「複製」至複數個繞射級中。與一子像素相關聯之繞射光學元件及相關聯其他光學元件可整合為一單個光學元件。 圖2d示意性地展示再一顯示裝置140，該再一顯示裝置140包括一影像形成單元142，其包括一個二維發射影像子像素陣列142c；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150及一其他光學元件陣列160。其他光學組件陣列160係定位於二維影像子像素陣列142c與繞射光學元件陣列150之間，且藉此經配置以在由二維發射影像子像素陣列142c之子集中之影像子像素發射之光由繞射光學元件「複製」至繞射圖案之複數個繞射級中之前給該光提供一各別子集方向。與一子像素相關聯之繞射光學元件及相關聯其他光學元件可整合為一單個光學元件。包括二維發射影像子像素陣列142c之影像形成單元142可係一有機LED顯示器。 圖3示意性地展示如圖2b中所展示之一顯示裝置140之一經簡化實施例。顯示裝置140包括：一影像形成單元142，其包括一背光142a及一個二維影像子像素陣列142b；及一光學系統144，其包括一繞射光學元件陣列150及一其他光學元件陣列160。圖3示意性地展示三個影像子像素300R1、300L1、300R2連同對應光學器件。背光142a以一實質上平行光束照明其他光學元件陣列160。二維影像子像素陣列142b定位於其他光學組件陣列160與繞射光學元件陣列150之間，且藉此經配置以將具有一各別子集方向之光提供至二維影像子像素陣列142b之子集，此後在該光由繞射光學元件「複製」至繞射圖案之複數個繞射級中之前，由二維影像子像素陣列142b之該等子集中之影像子像素以該各別子集方向發射該光。提供一其他光學元件陣列160作為一稜鏡片以將自背光142a接收之光沿兩個子集方向提供至二維影像子像素陣列142b。該稜鏡片具有3.6°之一稜鏡角α。稜鏡沿著由三種顏色之子像素(在此實例中係一紅色R1、綠色G1及藍色B1子像素)組成之一全像素延伸。該稜鏡片以其稜鏡頂端與二維影像子像素陣列142b相接觸。繞射光學元件陣列150包括分別針對紅色R1, R2, R3、綠色G1, G2, G3及藍色B1, B2, B3子像素具有5.2 μm、4.4 μm及3.6 μm之間距之光柵，以使得能夠在1 m之一觀看距離處得到一最佳3D感知。繞射光學元件陣列150經設計為對應於預定發光強度比率之複數個方向性觀看區之複數個繞射級。 圖4示意性地展示為圖2a中所展示之顯示裝置140之一例示性實施例之一顯示裝置140對視覺資訊之一呈現。顯示裝置140包括一方向性背光142a及一個二維影像子像素陣列142b (展示其中之三個子像素)。顯示裝置140包括一繞射光學元件陣列150，繞射光學元件陣列150與影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯。每一繞射光學元件經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成一繞射圖案。顯示裝置140包括與繞射光學元件陣列150中之各別繞射光學元件相關聯之一其他光學元件陣列160。其他光學元件陣列160包括複數個其他光學元件子集。每一其他光學元件子集中之其他光學元件經配置以給來自相關聯一或多個繞射光學元件之繞射圖案提供一相關聯預定子集方向。不同子集之預定子集方向係不同的，以將來自與不同子集相關聯之影像子像素之視覺資訊提供至處於不同方向之方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。其他光學元件陣列160之不同子集中之其他光學元件包括各別其他繞射組件，該等其他繞射組件經配置以給相關聯繞射圖案提供對應預定子集方向。在所展示之實例中，其他繞射光學組件係經配置以提供對應預定子集方向之炫耀光柵。圖4示意性地展示影像子像素陣列中之三個子像素。該三個子像素屬於對應於子集方向2、3及4 (參考圖1)之三個不同子集。其他繞射光學組件160給自相關聯子像素142b發射之光提供一子集方向，且然後將該光發射至相關聯繞射光學元件150。如所指示，所展示之三個其他繞射光學組件160各自為所發射光提供一不同子集方向。與相同子集中之子像素相關聯且經配置以發射具有不同顏色之光之其他繞射組件160經設計以提供相等子集方向。每一繞射光學元件150將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級(指示為-1、0、1)之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106。 圖5示意性地展示另一實施例之細節。圖5之實施例與圖4之實施例之不同之處至少在於，其他光學元件160並非其他繞射光學組件而是折射光學組件，該等折射光學組件經配置以給相關聯繞射圖案提供對應預定子集方向。在所展示之實例中，折射光學組件係經配置以提供對應預定子集方向之稜鏡。因此，折射光學組件160給自相關聯子像素142b發射之光提供一子集方向，且然後將該光發射至相關聯繞射光學元件150。每一繞射光學元件150將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級(指示為-1、0、1)之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106。 圖6示意性地展示又一實施例之細節。在圖6中所展示之實施例中，繞射光學元件陣列151經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級之繞射圖案，其中與方向性觀看區相關聯之複數個繞射級中之毗鄰未經抑制繞射級係由一或多個經抑制繞射級隔開。在圖6之示意性實例中，五個毗鄰繞射級係經抑制的且六分之一的繞射級係用於視覺資訊，其中抑制取決於與一子像素相關聯之觀看方向。圖6以一示意性方式展示選擇性抑制：三個子像素與標記為2、3及4之方向相關聯；左側繞射光學元件151經設計以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級(指示為-7、-1、5)之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106；中間繞射光學元件151經設計以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級(指示為-6、0、6)之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106；且右側繞射光學元件151經設計以將來自相關聯影像子像素之光繞射成包括複數個繞射級(指示為-5、1、7)之一繞射圖案，以將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106。因此，每一繞射光學元件子集中之繞射光學元件經配置以給來自相關聯繞射光學元件之繞射圖案提供一相關聯預定子集方向，其中不同子集之預定子集方向係不同的，以將來自與不同子集相關聯之影像子像素之視覺資訊提供至處於不同方向之方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。抑制針對不同子集係不同的，以給來自相關聯繞射光學元件之繞射圖案提供預定子集方向。 圖7a至圖7c示意性地展示又一實施例之細節。圖7a至圖7c上所展示之顯示裝置140包括一時序方向性背光142aS及一個二維影像子像素陣列142b (展示其中之三個子像素)。顯示裝置140包括一繞射光學元件陣列150，繞射光學元件陣列150與影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯。每一繞射光學元件經配置以將來自相關聯影像子像素之光繞射成一繞射圖案。在所展示之實例中，每一繞射光學元件將光繞射成具有三個級(-1、0及1)之一繞射圖案，且任何其他級被抑制。因此，繞射光學組件將來自相關聯影像子像素之視覺資訊提供至與複數個繞射級相關聯之複數個方向性觀看區102、104、106。二維影像形成單元142經配置以用於發射具有具一週期性時變角分佈方向之預定義角強度分佈之光，且將相關聯視覺資訊提供至子像素142b以沿週期性不同方向將該視覺資訊自與不同子集相關聯之影像子像素提供至方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。 圖7a至圖7c展示三個連續時刻。在圖7a中，時序方向性背光142aS發射具有具與觀看方向2相關聯之一第一分佈方向之一第一預定義角強度分佈之光；在圖7b中，時序方向性背光142aS發射具有具與實質上垂直於螢幕之觀看方向3相關聯之一第二分佈方向之一第二預定義角強度分佈之光；在圖7c中，時序方向性背光142aS發射具有具與觀看方向4相關聯之一第三分佈方向之一第三預定義角強度分佈之光。與不同分佈方向相關聯之觀看方向係不同的，以將來自與不同分佈方向相關聯之影像子像素之視覺資訊提供至處於不同方向之方向性觀看區，以使得使用者能夠在於複數個方向性觀看區中之每一者中觀看時有3D感知。 應注意，上文所提及實施例說明而非限制本發明，且熟習此項技術者將能夠在不背離隨附申請專利範圍之範疇之情況下設計出諸多替代實施例。在申請專利範圍中，置於括弧之間的任何參考符號皆不應被解釋為限制技術方案。使用動詞「包括」及其詞形變化並不排除存在除一技術方案中所陳述之彼等元件或步驟之外的元件或步驟。一元件前之冠詞「一(a)」或「一(an)」並不排除存在複數個此等元件。本發明可藉助於包括數個相異元件之硬體且藉助於一適合經程式化電腦來實施。在列舉數個構件之裝置技術方案中，此等構件中之數者可由硬體之一個及相同物項體現。在互不相同之附屬技術方案中陳述某些措施之事實並不指示無法有利地使用此等措施之一組合。
0‧‧‧子集方向1‧‧‧子集方向2‧‧‧方向/子集方向/觀看方向3‧‧‧方向/子集方向/觀看方向4‧‧‧方向/子集方向/觀看方向5‧‧‧子集方向100‧‧‧預定有限角範圍102‧‧‧方向性觀看區104‧‧‧方向性觀看區106‧‧‧方向性觀看區110‧‧‧相鄰子集方向120‧‧‧影像處理器122‧‧‧影像信號140‧‧‧顯示裝置142‧‧‧影像形成單元/二維影像形成單元142a‧‧‧背光/方向性背光142aS‧‧‧時序方向性背光142b‧‧‧二維影像子像素陣列/子像素142c‧‧‧二維發射影像子像素陣列144‧‧‧光學系統150‧‧‧繞射光學元件陣列/繞射光學元件151‧‧‧繞射光學元件陣列/左側繞射光學元件/中間繞射光學元件160‧‧‧其他光學元件陣列/其他光學組件陣列/其他繞射光學組件/其他繞射組件/其他光學元件/折射光學組件300‧‧‧繞射圖案300L1‧‧‧影像子像素300R1‧‧‧影像子像素300R2‧‧‧影像子像素α‧‧‧稜鏡角
本發明之此等及其他態樣自下文中所闡述之實施例顯而易見且將參考該等實施例對其進行闡明。在圖式中： 圖1示意性地展示一顯示裝置對視覺資訊之一呈現； 圖2a至圖2d示意性地展示一顯示裝置之實施例； 圖3至圖6示意性地展示各種實施例之細節；及 圖7a至圖7c示意性地展示另一實施例之細節。
2‧‧‧方向/子集方向
3‧‧‧方向/子集方向
4‧‧‧方向/子集方向
102‧‧‧方向性觀看區
104‧‧‧方向性觀看區
106‧‧‧方向性觀看區
140‧‧‧顯示裝置
142a‧‧‧背光
142b‧‧‧二維影像子像素陣列/子像素
151‧‧‧繞射光學元件陣列/左側繞射光學元件/中間繞射光學元件

Claims (9)

  1. 一種顯示裝置(140)，其用於在由該顯示裝置呈現視覺資訊時，使得一使用者能夠體驗一3D感知，該顯示裝置包括：一影像形成單元(142)，其包括一個二維影像子像素陣列，該二維影像子像素陣列經配置以發射用於呈現相關聯視覺資訊之光，及一光學系統(144)，其包括與該影像子像素陣列中之各別影像子像素相關聯之一繞射光學元件陣列(150)，每一繞射光學元件經配置以將來自該相關聯影像子像素的光繞射成包括複數個繞射級之一繞射圖案，以將來自該相關聯影像子像素之該視覺資訊提供至與該複數個繞射級相關聯的複數個方向性觀看區，該繞射光學元件陣列包括複數個繞射光學元件子集，且每一繞射光學元件子集中之該等繞射光學元件經配置以給來自該相關聯繞射光學元件之該繞射圖案提供一相關聯預定子集方向，不同子集之該等預定子集方向係不同的，以將來自與該等不同子集相關聯之該等影像子像素之該視覺資訊提供至處於不同方向之該等方向性觀看區，以使得該使用者能夠在於該複數個方向性觀看區中的每一者中觀看時有3D感知。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中該繞射光學元件陣列中之每一繞射光學元件經配置以將來自該相關聯影像子像素的光繞射成包括該複數個繞射級之該繞射圖案，其中與該等方向性觀看區相關聯之該複數個繞射級中之毗鄰未經抑制繞射級係由一或多個經抑制繞射級隔開。
  3. 如請求項2之顯示裝置，其中該抑制針對不同子集係不同的，以給來自該相關聯繞射光學元件之該繞射圖案提供該預定子集方向。
  4. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中該繞射光學元件陣列中之每一繞射光學元件經配置以根據該複數個繞射級之間之複數個預定義強度比率而將來自該相關聯影像子像素之光繞射成包括該等繞射級之該繞射圖案。
  5. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中該複數個方向性觀看區被拘限於一或多個預定義有限方向性範圍。
  6. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中每一繞射光學元件係一繞射光柵。
  7. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，該二維影像形成單元(142)經配置以用於自該二維影像子像素陣列之該等影像子像素，將具有一預定義角強度分佈的光發射至該光學系統。
  8. 如請求項7之顯示裝置，該二維影像形成單元(142)經配置以用於發射具有具一週期性時變角分佈方向之該預定義角強度分佈的光，且將相關聯視覺資訊提供至該等子像素，以沿週期性不同方向將該視覺資訊自與該等不同子集相關聯之該等影像子像素提供至該等方向性觀看區，以使得該使 用者能夠在於該複數個方向性觀看區中的每一者中觀看時有3D感知。
  9. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，該繞射光學元件陣列經配置以針對影像子像素的集合提供對應繞射圖案，該等影像子像素集合經配置以發射具有不同顏色的光，以提供與具有不同顏色之光之該複數個繞射級相關聯的對應方向性觀看區。
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