TWI832573B - 多視域顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種多視域顯示裝置，包括一背光模組及一第一光閥。背光模組包括一第一導光板、一第一光源、一第二導光板及一第二光源。第一導光板具有多個第一繞射光柵。第一光源配置於第一導光板的第一入光面旁，且用以發出一第一照明光束。第二導光板具有多個第二繞射光柵。第二光源配置於第二導光板的第二入光面旁，且用以發出一第二照明光束。第一光閥配置於背光模組上。

Description

多視域顯示裝置
本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種多視域顯示裝置。
隨著使用者對工作與娛樂的需求不斷地進化，多螢幕的應用情境被發展出來。一般多螢幕的使用情形可能的場合為遊戲、訓練或辦公場合。而現今多螢幕產品皆無立體顯示的功能，對於電競玩家或訓練場合等，大視場角的多螢幕立體顯示器有其必要性。
習知產生大視角的立體顯示器需要用到很多像素來形成不同的視域。然而，對於多螢幕情境下的側邊螢幕，其朝向人眼的方向是偏向一邊，此時一般的大視角立體顯示器會有一大部分的視域用不到，導致像素的浪費，且用過多的像素來形成這些視域易造成影像解析度下降的情形。
本發明提供一種多視域顯示裝置（multi-view display device），其適用於單螢幕或多螢幕的情境，且具有較佳的解析度。
本發明的一實施例提出一種多視域顯示裝置，包括一背光模組及一第一光閥。背光模組包括一第一導光板、一第一光源、一第二導光板及一第二光源。第一導光板具有一第一表面、相對於第一表面的一第二表面及連接第一表面與第二表面的一第一入光面，且具有多個第一繞射光柵。第一光源配置於第一入光面旁，且用以發出一第一照明光束。第二導光板具有一第三表面、相對於第三表面的一第四表面及連接第三表面與第四表面的一第二入光面，且具有多個第二繞射光柵。第二光源配置於第二入光面旁，且用以發出一第二照明光束，其中第一導光板與第二導光板堆疊在一起，這些第一繞射光柵將第一照明光束往多個彼此分離的第一方向繞射成多個第一子光束。這些第二繞射光柵將第二照明光束往多個彼此分離的第二方向繞射成多個第二子光束，這些第二方向的平均方向相對於這些第一方向的平均方向傾斜。第一光閥配置於背光模組上，且具有多個像素，其中這些像素分別配置於這些第一子光束與這些第二子光束的光路徑上。
在本發明的實施例的多視域顯示裝置中，由於第二導光板的第二繞射光柵所繞射出的第二子光束的平均方向相對於第一導光板的第一繞射光柵所繞射出的第一子光束的平均方向，因此第二子光束可以應用於多螢幕情境的側邊螢幕，且能藉由減少一些發光方向而提升立體影像的解析度。另一方面，第一子光束則可提供單一螢幕的情境下顯示立體影像，或者提供多螢幕情境的中間螢幕顯示立體影像。
圖1為本發明的一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖。請參照圖1，本實施例的多視域顯示裝置100包括一背光模組200及一第一光閥110。背光模組200包括一第一導光板210、一第一光源220、一第二導光板230及一第二光源240。第一導光板210具有一第一表面212、相對於第一表面212的一第二表面214及連接第一表面212與第二表面214的一第一入光面216，且具有多個第一繞射光柵218。第一光源220配置於第一入光面216旁，且用以發出一第一照明光束222。第二導光板230具有一第三表面232、相對於第三表面232的一第四表面234及連接第三表面232與第四表面234的一第二入光面236，且具有多個第二繞射光柵238。第二光源240配置於第二入光面236旁，且用以發出一第二照明光束242。此外，第一導光板210與第二導光板230堆疊在一起。
這些第一繞射光柵218將第一照明光束222往多個彼此分離的第一方向D1繞射成多個第一子光束224。這些第二繞射光柵238將第二照明光束242往多個彼此分離的第二方向D2繞射成多個第二子光束244，這些第二方向D2的平均方向DA2相對於這些第一方向D1的平均方向DA1傾斜。第一光閥110配置於背光模組200上，且具有多個像素112，其中這些像素112分別配置於這些第一子光束224與這些第二子光束244的光路徑上。
在本實施例中，背光模組200更包括一第三導光板250及一第三光源260。第三導光板250具有一第五表面252、相對於第五表面252的一第六表面254及連接第五表面252與第六表面254的一第三入光面256，且具有多個光學微結構258。第三光源260配置於第三入光面256旁，且用以發出一第三照明光束262，其中這些光學微結構258散射第三照明光束262，且第一光閥110配置於被散射的第三照明光束262的路徑上。
在本實施例中，第一導光板210配置於第三導光板250與第一光閥110之間，且第二導光板230配置於第三導光板250與第一光閥110之間。此外，在本實施例中，第一導光板210配置於第三導光板250與第二導光板230之間。
具體而言，第一光源220所發出的第一照明光束222會經由第一入光面216進入第一導光板210，並不斷地被第一表面212與第二表面214全反射而在第一導光板210中傳遞。當在第一導光板210中傳遞的第一照明光束222碰到第一繞射光柵218時，會被第一繞射光柵218繞射成多個彼此分離的第一子光束224。這些第一子光束224會穿透第二導光板230而分別傳遞至第一光閥110的不同像素112。在本實施例中，第一光閥110例如為液晶顯示面板，而像素112為液晶顯示面板的像素。然而，在其他實施例中，第一光閥110也可以是其他可對通過的光有選擇性的面板。
在本實施例中，這些第一子光束224會通過不同組的像素112朝不同方向前進，而在第一光閥110前方的空間中形成多個視域。當使用者的雙眼分別位於不同的視域，而不同組的像素112也分別顯示不同視角的影像時，使用者便會感受到觀看到立體影像。換言之，多視域顯示裝置100可為一立體顯示裝置（stereoscopic display device）。
另一方面，第二光源240所發出的第二照明光束242會經由第二入光面236進入第二導光板230，並不斷地被第三表面232與第四表面234全反射而在第二導光板230中傳遞。當在第二導光板230中傳遞的第二照明光束242碰到第二繞射光柵238時，會被第二繞射光柵238繞射成多個彼此分離的第二子光束244。這些第二子光束244會分別傳遞至第一光閥110的不同像素112。
在本實施例中，這些第一繞射光柵218設置於第一表面212與第二表面214的至少其中之一上（圖1中是以設置於第一表面212上為例），且這些第二繞射光柵238設置於第三表面232與第四表面234的至少其中之一上（圖1中是以設置於第三表面232上為例）。在本實施例中，第一繞射光柵218與第二繞射光柵238例如為導光板表面的繞射微結構。另一方面，在本實施例中，這些光學微結構258設置於第五表面252與第六表面254的至少其中之一（而圖1中是以設置於第五表面252為例）。
在本實施例中，多視域顯示裝置100更包括一控制器120，電性連接至第一光源220、第二光源240及第三光源260，且用以切換第一光源220、第二光源240或第三光源260發光。舉例而言，控制器120在一使用情境下可使第一光源220發光，且使第二光源240和第三光源260不發光；而在另一使用情境下，控制器120可使第二光源240發光，且使第一光源220與第三光源260不發光；而在又一使用情境下，控制器120可使笫三光源260發光，且使第一光源220與第二光源240不發光。在本實施例中，第一光源220、第二光源240及第三光源260例如為發光二極體、冷陰極螢光燈管或其他適當的發光元件。
圖2A至圖2C繪示多個圖1的多視域顯示裝置組成多螢幕後的三種應用情形。請參照圖1與圖2A，多個多視域顯示裝置100可以組成多螢幕，而圖2A是以三個多視域顯示裝置100為例。在二維顯示模式的情形下，控制器120使第三光源260發光，且使第一光源220與第二光源240不發光。此時，被這些光學微結構258散射第三照明光束262較為均勻地照射第一光閥110，而第一光閥110的像素112顯示單一平面影像。
請再參照圖1與圖2B，在三維顯示模式的情形下，對於位於中間的多視域顯示裝置100而言，控制器120使第一光源220發光，且使第二光源240和第三光源260不發光。此時，多個第一子光束224在中間的多視域顯示裝置100的前方形成多個視域，而使使用者可以看到立體影像。
請再參照圖1與圖2C，在三維顯示模式的情形下，對於位於側邊的多視域顯示裝置100而言，控制器120使第二光源240發光，且使第一光源220與第三光源260不發光。此時，多個第二子光束244在位於側邊的多視域顯示裝置100的斜前方形成多個視域，而這些視域涵蓋了使用者的雙眼所在的位置，而可讓使用者看到立體影像。在實際使用多個多視域顯示裝置100形成多螢幕的立體影像時，圖2B與圖2C的情形是並存的，也就是中間的多視域顯示裝置100發出多個第一子光束224，而在此同時側邊的多視域顯示裝置100也發出第二子光束244。
從圖2C可看出，位於左邊的側邊多視域顯示裝置100的第二子光束244偏向右方斜射，而位於右邊的側邊多視域顯示裝置100的第二子光束244是偏向左方斜射。因此，在多個多視域顯示裝置100的架設上，左邊的側邊多視域顯示裝置100的螢幕的上下擺放方向是相對於右邊的側邊多視域顯示裝置100的螢幕的上下擺放方向相差了180度。如此一來，位於左邊的側邊多視域顯示裝置100的第二子光束244才能偏向右方斜射。為了方便側邊多視域顯示裝置100的擺放，在本實施例中，可採用一旋轉機構130來達成側邊多視域顯示裝置100的旋轉180度擺放，將於以下內容詳述。
圖3為圖1的多視域顯示裝置的正視示意圖。請參照圖1與圖3，本實施例的多視域顯示裝置100更包括一背蓋140，承載背光模組200（如圖1所繪示）及第一光閥110，其中背光模組200配置於背蓋140與第一光閥110之間。在本實施例中，多視域顯示裝置100更包括一腳架150及旋轉機構130，旋轉機構130連接背蓋140及腳架150，且用以使背蓋140相對於腳架150旋轉至少180度。藉由旋轉機構130使背蓋140旋轉至正確的方向，傾斜射出的第二子光束244便能夠往使用者的眼睛的方向傳遞。
在本實施例的多視域顯示裝置100中，由於第二導光板230的第二繞射光柵238所繞射出的第二子光束244的平均方向DA2相對於第一導光板210的第一繞射光柵218所繞射出的第一子光束224的平均方向DA1，因此第二子光束244可以應用於多螢幕情境的側邊螢幕，且能藉由減少一些發光方向而提升立體影像的解析度，這是因為第二子光束244偏向一邊而視域數可以比較少，對應於這些視域的像素112的組數變可以比較少，進而可提升每一個視域中的影像所使用者的像素112數目，進而提升立體影像的解析𦔞。另一方面，第一子光束224則可提供單一螢幕的情境下顯示立體影像，或者提供多螢幕情境的中間螢幕顯示立體影像。
圖4A為本發明的另一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖，而圖4B為圖4A的多視域顯示裝置應用於多螢幕的側邊螢幕的示意圖。請參照圖4A與圖4B，本實施例的多視域顯示裝置100a類似於圖1的多視域顯示裝置100，而兩者的差異如下所述。本實施例的多視域顯示裝置100a更包括一第二光閥160及一第三光閥170，第二光閥160配置於第一光閥110與第一導光板210之間，而第三光閥170配置於第一光閥110與第二導光板230之間。控制器120還電性連接至第二光閥160及第三光閥170，且用以控制第二光閥160遮蔽第一導光板210的部分區域的光及控制第三光閥170遮蔽第二導光板230的另一部分區域的光。具體而言，即第二光閥160的部分的像素162被切換至遮光的狀態，而其他像素則是光可通過的狀態，且第三光閥170的部分的像素172被切換至遮光的狀態，而其他像素則是光可通過的狀態。也就是說，控制器120可以使第一導光板210與第二導光板230出射的光產生局部變暗（local dimming）的效果，如此可在側邊螢幕的近中心區（即較小的視場角）與遠中心區（即較大的視場角）進行調光。近中心區的立體影像可由第一導光板210所出射的多角度第一子光束224來涵蓋，而遠中心區可由第二導光板230所出射的多角度的第二子光束244來涵蓋（如圖4B所繪示）。也就是說，控制器120可以使第一光源220與第二光源240同時發光，並控制第二光閥160與第三光閥170的局部遮蔽效果。如此一來，可以更進一步提高視場對於多角度立體顯示的角度依賴性，減低大視場的多角度範圍，進而提升像素112的利用性，減少影像的顆粒感。
圖5為本發明的又一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖。請參照圖5，本實施例的多視域顯示裝置100b與圖1的多視域顯示裝置100類似，而兩者的差異在於本實施例的多視域顯示裝置100b的背光模組200b不包括第三導光板250與第三光源260。也就是說，本實施例的多視域顯示裝置100b具有立體顯示的功能，而可以不具有二維顯示的功能。
綜上所述，在本發明的實施例的多視域顯示裝置中，由於第二導光板的第二繞射光柵所繞射出的第二子光束的平均方向相對於第一導光板的第一繞射光柵所繞射出的第一子光束的平均方向，因此第二子光束可以應用於多螢幕情境的側邊螢幕，且能藉由減少一些發光方向而提升立體影像的解析度。另一方面，第一子光束則可提供單一螢幕的情境下顯示立體影像，或者提供多螢幕情境的中間螢幕顯示立體影像。
100、100a、100b:多視域顯示裝置 110:第一光閥 112、162、172:像素 120:控制器 130:旋轉機構 140:背蓋 150:腳架 160:第二光閥 170:第三光閥 200:背光模組 210:第一導光板 212:第一表面 214:第二表面 216:第一入光面 218:第一繞射光柵 220:第一光源 222:第一照明光束 224:第一子光束 230:第二導光板 232:第三表面 234:第四表面 236:第二入光面 238:第二繞射光柵 240:第二光源 242:第二照明光束 244:第二子光束 250:第三導光板 252:第五表面 254:第六表面 256:第三入光面 258:光學微結構 260:第三光源 262:第三照明光束 D1:第一方向 DA1、DA2:平均方向 D2:第二方向
圖1為本發明的一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖。 圖2A至圖2C繪示多個圖1的多視域顯示裝置組成多螢幕後的三種應用情形。 圖3為圖1的多視域顯示裝置的正視示意圖。 圖4A為本發明的另一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖。 圖4B為圖4A的多視域顯示裝置應用於多螢幕的側邊螢幕的示意圖。 圖5為本發明的又一實施例的多視域顯示裝置的剖面結構示意圖。
100:多視域顯示裝置
110:第一光閥
112:像素
120:控制器
200:背光模組
210:第一導光板
212:第一表面
214:第二表面
216:第一入光面
218:第一繞射光柵
220:第一光源
222:第一照明光束
224:第一子光束
230:第二導光板
232:第三表面
234:第四表面
236:第二入光面
238:第二繞射光柵
240:第二光源
242:第二照明光束
244:第二子光束
250:第三導光板
252:第五表面
254:第六表面
256:第三入光面
258:光學微結構
260:第三光源
262:第三照明光束
D1:第一方向
DA1、DA2:平均方向
D2:第二方向

Claims (9)

  1. 一種多視域顯示裝置，包括：一背光模組，包括：一第一導光板，具有一第一表面、相對於該第一表面的一第二表面及連接該第一表面與該第二表面的一第一入光面，且具有多個第一繞射光柵；一第一光源，配置於該第一入光面旁，且用以發出一第一照明光束；一第二導光板，具有一第三表面、相對於該第三表面的一第四表面及連接該第三表面與該第四表面的一第二入光面，且具有多個第二繞射光柵；以及一第二光源，配置於該第二入光面旁，且用以發出一第二照明光束，其中該第一導光板與該第二導光板堆疊在一起，該些第一繞射光柵將該第一照明光束往多個彼此分離的第一方向繞射成多個第一子光束，該些第二繞射光柵將該第二照明光束往多個彼此分離的第二方向繞射成多個第二子光束，該些第二方向的平均方向相對於該些第一方向的平均方向傾斜；一第一光閥，配置於該背光模組上，且具有多個像素，其中該些像素分別配置於該些第一子光束與該些第二子光束的光路徑上；一背蓋，承載該背光模組及該第一光閥； 一腳架；以及一旋轉機構，連接該背蓋及該腳架，且用以使該背蓋相對於該腳架旋轉至少180度。
  2. 如請求項1所述的多視域顯示裝置，其中該些第一繞射光柵設置於該第一表面與該第二表面的至少其中之一上，且該些第二繞射光柵設置於該第三表面與該第四表面的至少其中之一上。
  3. 如請求項1所述的多視域顯示裝置，其中該背光模組更包括：一第三導光板，具有一第五表面、相對於該第五表面的一第六表面及連接該第五表面與該第六表面的一第三入光面，且具有多個光學微結構；以及一第三光源，配置於該第三入光面旁，且用以發出一第三照明光束，其中該些光學微結構散射該第三照明光束，且該第一光閥配置於被散射的該第三照明光束的路徑上。
  4. 如請求項3所述的多視域顯示裝置，其中該些光學微結構設置於該第五表面與該第六表面的至少其中之一。
  5. 如請求項3所述的多視域顯示裝置，更包括一控制器，電性連接至該第一光源、該第二光源及該第三光源，且用以切換該第一光源、該第二光源或該第三光源發光。
  6. 如請求項3所述的多視域顯示裝置，其中該第一導光板配置於該第三導光板與該第一光閥之間，且該第二導光板配置於該第三導光板與該第一光閥之間。
  7. 如請求項6所述的多視域顯示裝置，其中該第一導光板配置於該第三導光板與該第二導光板之間。
  8. 如請求項1所述的多視域顯示裝置，更包括：一第二光閥，配置於該第一光閥與該第一導光板之間；一第三光閥，配置於該第一光閥與該第二導光板之間；以及一控制器，電性連接至該第一光源、該第二光源、該第二光閥及該第三光閥，且用以控制該第二光閥遮蔽該第一導光板的部分區域的光及控制該第三光閥遮蔽該第二導光板的另一部分區域的光。
  9. 如請求項1所述的多視域顯示裝置，其中該第一光閥為液晶顯示面板。
TW111144676A 2022-11-22 2022-11-22 多視域顯示裝置 TWI832573B (zh)

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