TW201107836A - Display device with focusing arrangement - Google Patents

Description

201107836 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 面：發明係關於顯示裝置，其中-聚焦配置提供來自㈣ 面板之像素之光的方向。 【先前技術】 哭2在一顯示器之輸出處使用聚焦元件以便控制該顯示 ~之可能視角之範圍。 :-透鏡係提供於一單一像素之上，則其可提供一放大 同二L一透鏡係提供於多個像素之上，則其可將來自不 像素之顯示輸出引導至不同空間位置。此係一自 顯不态的操作方式。 假 長：：：：動立體顯示器中之聚焦配置之-已知實例係-^ 元件陣列，該等長形雙凸透鏡元件彼此平行 察二顯示像素陣列，此等雙凸透鏡元件觀 =雙凸透鏡元件係提供為—元件薄板，該等元件之各 :::一長形半圓柱形透鏡元件。該等雙凸透鏡元件(雙 在該顯示面板之行方向上延伸，每一雙凸透鏡 覆於兩個或兩個以上鄰近顯示像素行之一各自群 組0 w - 例如）每一雙凸透鏡係與兩顯示像素行相關聯之 /母—行中之該等顯示像素提供-各自二維子影 之垂直切片。該雙凸透鏡薄板引導此兩個切片及 與其他雙凸透鏡相關聯之顯示像素行之對應的切片至定位 148079.doc 201107836 於該薄板前面之-使用者的纽及线，使得該使用者觀 察-單-立體影像。因& ’雙凸透鏡元件薄板提供一光輸 出引導功能。 在其他配置中，每一雙凸透鏡係與列方向上之四個或四 個以上鄰近顯示像素之一群組相關聯。每一群組中之對應 顯示像素行係經適當配置以提供來自一各自二維子影像之 一垂直切片。隨著一使用者的頭部從左移動至右，感知一 系歹j連，不同立體視圖，從而建立（例如）一立體感。 使用聚焦、配置《一問冑係不同的觀看位置對應於聚焦至 不同顯示面板區域且特定言之具有通過該顯示面板之[〔層 之不同光傳播角度之光路徑。此等不同光傳播角度藉由lc 材料引起不同路徑長度，且因此引起不同光調變（亦即， 相位改變)量。因此’因為來自LCD前面之可見光已確切 仃進通過該LC材料正確距離，所aLCD之前面作業極佳。 【發明内容】 本發明之一目的係減小上述問題之效果。 藉由獨立請求項定義本發明。付寸屬請求項定義有利實施 例0 根據本發明，提供一種顯示裝置，其包括： -一液晶顯示面板，其具有—顯示像素元件陣列以產生一 顯示且包含一液晶顯示層；及 • 一透鏡配置，其係提供於該顯示面板之上且包括若干透 鏡元件’胃透鏡g己置將來自;同觀看位置之聚焦提供至該 等透鏡元件之下之不同區域， 148079.doc 201107836 其中，該液晶顯示層之在對應於一透鏡元件之一中心之一 位置的厚度大於在對應於該透鏡元件之一邊緣之—位置的 厚度。 ’ 此配置使不同視角之藉由該液晶層提供之光調變效果變 得更均勻。 該顯示面板可包括介於透明電極之間之液晶顯示層，其 中电極係經塑形以界定一非均勻電極間隔。因此，該非 均勻間隔可為對製程之一修改之結果。 :—透鏡元件之一最小尺寸可對應於一單一黑白像素或 早-色彩子像素之-尺寸。此意味來自每-像素或子像 素之輪出係經控制以改良來自不同觀看方向之均句性。 或者’每一透鏡元件之一最小尺寸可對應於一群組黑白 像素或—群組色彩子像素之尺寸。如此，不同的像素或子 像素係成像於不同的空間位置，使得不同的影像被提供至 不同位置’卻具有不同觀看位置之更均句光調變性質。 在每1形下’每-透鏡元件可包括―雙凸透鏡，其中 最小尺寸為寬度。 :顯示裝置可包括一自動立體顯示器，纟中該透鏡配置 自不同像素或子像素之輸出引導至不同空間位置以使 一立體影像能夠被觀看。 【實施方式】 附圖式’純粹藉由實例描述本發明之 施例。 n明提供—液晶_示裝置’其中-透鏡配置係提供於 148079.doc 201107836 顯不面板之上。液晶顯示層之在對應於一透鏡元件之— 中心之-位置的厚度大於在對應於該透鏡元件之—邊緣之 一位置的厚度。此意味不同觀看方向之通過該液晶層之光 路t的長度可大體上相同，或可經選擇以提供來自此等不 同觀看方向之相同調變效果。 本發明特定關注於立體顯示裝置。 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。該已知裝置i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。 該顯示面板3具有以列及行配置之顯示像素5之一正交陣 列°為清楚起見’圖中僅顯示少量顯示像素5。實際上， 該顯示面板3可能包括約一千列及數千行的顯示像素2。， 該液晶顯示面板3之結構係完全習知的。特定言之，古亥 面板3包括一對隔開的透明玻璃基板，在該對隔；的透： 玻璃基板之間提供-對齊式扭轉向列或其他液晶材料。該 :基板在其等之相面對表面上承載透明銦錫氧化物(ιτ⑺ 电極圖案。亦在該等基板之外表面上提供偏光層。 每一顯不像素5包括該等基板上之相對電極，其等之間 具有干涉液晶材料。該等電極之形狀及佈局決定該等顯示 像素5之形狀及佈局。藉由若干間隙將該等顯示像素$規則 地彼此隔開。 ' 母一顯示像素5係與一切換元件（諸如一薄膜電晶谱 (JFT)或薄膜：極體（TFD))相關。該等顯示像素經操作D 藉由將定址信號提供給該等切換元件而產生顯示，且熟悉 148079.doc • 6 - 201107836 此項技術者將瞭解適當定址方案。 該顯示面板3係由一光源7照亮，在此情形下，該光源7 包括延伸遍及該顯示像素陣列區域之一平面背光。來自該 光源7之光經引導通過該顯示器面板]，個別顯示像素5經 驅動以調變該光並產生顯示。 該顯示裝置i亦包括配置於該顯示面板3之顯示側上的一 雙凸透鏡薄板9 ’該雙凸透鏡薄板9執行一視圖形成功能。 該雙凸透鏡薄板9包括一列彼此平行延伸之雙凸透鏡元件 Η ’為清楚起見’僅以放大尺寸顯示該等雙凸透鏡元件51 之一者。 該等雙凸透鏡元件1HU凸圓柱料鏡形式，且其等充 當-光輸出引導構件以將來自該顯示面板3之不同影像， 或視圖提供至^位於該顯示裝前面之—使㈣之眼 睛。 能夠提供不同方向上之 凸透鏡元件11上覆於各 圖1中所示之自動立體顯示裝置i 右干不同透視圖。特定言之，各雙 列甲之-小群組顯示像素5。該雙凸透鏡元件时影不同 方向上之-群組之每—顯示像素5，以便形成若干不同視 圖。隨著該使用者之頭部從左移動至右 將輪流接收若干視圖之不同視圖。 他的/她的眼睛 圖2顯示如上所述之一雙凸透鏡類型成像配置之操作原 理且顯示背光2〇、LCD顯示裝置24及雙凸透鏡陣㈣。圖 2顯示該雙凸透鏡配置28如何將不同像素輸出引導至不同 空間位置。 148079.doc 201107836 圖3從一單一 LCD(子）像素之俯視圖顯示本發明之顯示裝 置之一第一實例。 顯示面板3包括一下電極30、一LC層32及_上電極34。 該等電極係透明的，例如係由ITO形成且提供於各自玻璃 基板上。圖3亦顯示一濾色片36及黑色遮罩層刊。此實例 中之該透鏡11具有對應於所示單一像素之—尺寸之一寬 度。該單一像素為一單一色彩子像素，但是在一黑白實例 中’ §亥像素將為一單一完整像素。 邊緣。 如上所述，該透鏡元件1Uf來自不同觀看位置之聚焦提 供至该透鏡7L件下之不同區域。顯示與兩個觀看方向相關 聯之光路徑。粗線表示垂直於該顯示器之—觀看位置之光 路仅，且該m聚焦於該像素之中間。虛線表示觀看位 置至-顯示器側面之光路徑’且該聚焦係聚焦於該像素之 該液晶顯示層之在對應於一透鏡元件之—中心之一位置

度。此意味可使該等光路徑之長度相等β 在圖3所示之實例中，藉由一非 一非平坦下電極30(特定言 之，在邊緣處具有一凸起輪廓）達成不同間隔。 了使用沈精右雷極之_ 一 έδ ^ U Ιίλ ι» .,

h。因此，3D雙凸透鏡落片之技術可用於本發明之 實施方案（圖3)或一 3D實施方案（圖句。 之一 2D 148079.doc 201107836 或=’可猎由修改該電極層之沈積來 極，使得其在不同位置具有不同厚度 开^ 之矣侗4A 此可糟由ITO電極 夕個沈積步驟，或藉由沈積一更 電極並應用微影 圖：化以產生期望輪廓而達成。亦可使用具有圖 :光：固化材料來形成不同厚度。對於熟習此項技術者而 全常規^ 土一下伏基板上產生非平坦表面之標準技術將為完 透鏡可為圓柱形’亦即呈—雙凸透鏡之形式，使得針對 不同側面觀看位置獲得均勻角度性能。當然，球 似）透鏡可用於提供針對不同側面以及垂直觀看位置之 改良之均勻性。 如圖3中不意性可見，透鏡元件將_給定觀看方向之 路徑聚焦至一相當寬區域。對於每-觀看方向之此錐形光 束可猎由使用不大於遽色片36之—透鏡及/或藉由增加透 鏡距離（使得該等光路徑之發散角度減小）而減小。缺而， 一經增加之透鏡距離將導致一減小的視角範圍。因:，不 可將該透鏡結構安裝於該LCD面板之上之過高處以避免在 鄰近透鏡之下之像素變得可見（亦即，透過—透鏡觀 誤像素）。 如上所述，本發明特定關注於自動立體顯示裝置，且圖 4示意性地顯示可如何實施本發明。 回 /吏用與圖3中相同之參考元件符號。然而’四個子像素 係定位於透鏡11之下，四個據色片顯示為施至㈣。 在此情形下’每—透鏡元件之一最小尺寸對應於四個色 148079.doc 201107836 彩子像素群組之寬度。該透鏡元件π同樣包括一雙凸透 鏡。 本發明可應用於許多不同設計的LCD。例如，其可應用 於具有塑膠基板之撓性LCD以及更習知的玻璃基板LCD。 在此情形下’完整LCD堆疊可為彎曲。 非均勻單元間隔可使用一結構化下電極（如示）或一結構 化上電極達成。塑形可經選擇使得該路徑長度大體上相 同。然而，對於通過LC單元之不同傳播角度，偏光調變亦 不同，所以在不同角度產生均勾光調變效果之整體目標可 能並非暗指固定路徑長度。代替性地，可使用一更複雜輪 廓。 j發明可實現形成在陡Λ肖角具有經改良之影像品質之一 超高視角顯示。此對扣及扣顯示而言係—主要好處。 *自該等圖式、本揭㈣容，及附屬巾請專利範圍之一研 ，：熟習此項技術者在實踐本發”可瞭解並實現所揭示 貫施例之其他變更。在申請專利範圍中，字 排除其他元侔亦 匕枯」不 在相， 驟，且不定冠詞「―」不排除複數個。 同的獨立請求項中列舉特定措施之純事實並不表 任何表考2使用此等措施之—組合。巾請專利範圍中之 I考符唬不應理解為限制該範疇。 【圖式簡單說明】 二:：已知自動立體顯示裝置之一示意性透視圖； 間位置； 彡鏡陣列如何將不同視圖提供至不同空 148079.doc 201107836 圖3顯示根據本發明之顯示裝置之一第一實例；及 圖4顯示根據本發明之顯示裝置之一第二實例。 【主要元件符號說明】 1 直視自動立體顯示裝置 3 液晶顯不面板 5 顯示像素陣列 7 光源 9 透鏡配置/透鏡薄片 11 透鏡元件 20 背光 24 LCD顯示裝置 28 雙凸透鏡陣列 30 下電極 32 LC層 34 上電極 36 渡色片 36a 濾、色片 36b 渡色片 36c 濾色片 36d 渡色片 38 黑色遮罩層 148079.doc 11

Claims (1)

1. 201107836 七、申請專利範圍： 1· 一種顯示裝置，其包括： 一液晶顯示面板（3) ’其具有一顯示像素元件陣列（5) 以產生一顯示且包括一液晶顯示層（32);及 透鏡配置（9) ’其係提供於該顯示面板之上且包括若 干透鏡元件（11)，該透鏡配置（9)將來自不同觀看位置之 聚焦提供至該等透鏡元件（11)之下之不同區域， 其中該液晶顯示層（32)之在對應於一透鏡元件（11)之 一中心之一位置的厚度大於在對應於該透鏡元件之一邊 緣之一位置的厚度》 2 _如明求項1之裝置’其中該顯示面板包括介於透明電極 (30 34)之間之s亥液晶顯示層（32)，其中該等電極之一 者（3〇)係經塑形以界定一非均勻電極間隔。 3·如明求項1之裝置，其中每一透鏡元件（11)之一最小尺寸 對應於一單一黑白像素或一單一色彩子像素之一尺寸。 4. 如叫求項3之裝置，其中每一透鏡元件（11)包括其中該最 小尺寸為寬度之一雙凸透鏡。 5. 如凊求項1之裝置，其中每一透鏡元件（11)之一最小尺寸 對應於一群組黑白像素或一群組色彩子像素之該尺寸。 如叫求項5之裝置，其中每一透鏡元件包括其中該最 小尺寸為寬度之一雙凸透鏡。 7·如吻求項5之裝置，其包括一自動立體顯示器，其中該 ^鏡配置（9)將來自不同像素或子像素之輸出引導至不同 空間位置以使一立體影像能夠被觀看。 H8079.doc