TW201939476A - 顯示設備及顯示方法 - Google Patents

Abstract

本揭露內容關於一種顯示設備及顯示方法，顯示設備包括顯示裝置、背光裝置、第一柱狀透鏡陣列及第二柱狀透鏡陣列。顯示裝置包括複數個顯示元件，且相鄰之至少三個顯示元件係用以組合及顯示出一影像中之至少一像素。背光裝置用以產生複數道第一入射光及第二入射光；第一柱狀透鏡陣列及第二柱狀透鏡陣列係用以時序地折射第一入射光及第二入射光，使第一入射光及第二入射光時序地被第一柱狀透鏡及該等第二柱狀透鏡折射後，將投射在顯示元件上不同垂直高度之位置。

Description

顯示設備及顯示方法

本揭示內容係關於一種顯示裝置，特別是指能根據顯示單元的排列順序以及柱狀透鏡陣列，提升水平方向及垂直方向之解析效果的技術。

目前，市面上已有能實現畫素為7680×4320的「8K」解析度的顯示面板，能提供使用者更細膩的影像表現。然而，由於8K超高解析度的投影技術，必須搭配相對應的硬體設備，造成生產成本及市場價格過高，而難以成為市場主流。

為了因應市場需求，如何利用較低規格之硬體設備，改良其顯示技術，以提升輸出之畫面的解析效果，即為本案之主要目的。

本揭示內容係一種顯示設備，該顯示設備包括一顯示裝置、一背光裝置、一第一柱狀透鏡陣列及一第二柱狀透鏡陣列，該顯示裝置包括複數個顯示元件，該等顯示元件係根據顯示的光色依序排列於該顯示裝置上，且相鄰之至少三個顯示元件用以組合及顯示出一影像中之至少一像素；該背光裝置用以產生複數道第一入射光及複數道第二入射光；該第一柱狀透鏡陣列包括沿垂直方向依序排列的複數個第一柱狀透鏡，該等第一柱狀透鏡之凸面係面對於該顯示裝置；該第二柱狀透鏡陣列包括沿垂直方向依序排列的複數個第二柱狀透鏡，該等第二柱狀透鏡之凸面係面對於該第一柱狀透鏡陣列；該等第一入射光及該等第二入射光在依序被該等第一柱狀透鏡及該等第二柱狀透鏡折射後，將投射在該等顯示元件上不同垂直高度之位置。

本揭示內容係一種顯示方法，包括下列步驟：透過一顯示設備中之一背光裝置，依序輪流投射複數道第一入射光及複數道第二入射光；透過一第一柱狀透鏡陣列及一第二柱狀透鏡陣列，時序地折射該等第一入射光及第二入射光，以分別形成複數道第一背光線及複數道背光線，該等第一背光線及該等第二背光線係在垂直方向上交錯且互不重疊；透過一顯示裝置，使該等第一背光線及該等第二背光線通過該顯示裝置上之複數個顯示單元；該等顯示元件係根據顯示的光色依序排列於該顯示裝置上，且相鄰之至少三個顯示元件用以組合及顯示出一影像中之至少一像素。

綜上所述，在本案的各個實施態樣中，係根據相鄰之顯示元件的排序方式，顯示出一像素，以提升水平方向之解析效果；同時，利用第一柱狀透鏡陣列及第二柱狀透鏡陣列之折射，將光線投射在顯示元件上不同垂直高度之位置，據此，能進一步提升垂直方向之解析度，產生更佳的視覺效果。

以下將以圖式揭露本揭示內容之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭示內容。也就是說，在本揭示內容部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本揭示內容。

請參閱第1圖所示，係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的顯示設備100示意圖。在部分實施例中，顯示設備100至少包括一顯示裝置200、一背光裝置300、一第一柱狀透鏡陣列110及一第二柱狀透鏡陣列120，顯示裝置200包括複數個顯示元件R，用以顯示一畫面中的複數個像素。在部分實施例中，顯示裝置200可以是液晶顯示面板，其中可包含主動陣列元件基板、彩色濾光片陣列、偏光片、液晶層、配向層等。亦即，顯示元件R可為液晶分子及濾光片，且顯示設備100中包括一處理器130，處理器130能傳送一控制訊號至顯示裝置200，以調整顯示元件R於不同時間點時的光通過率，進而使每個顯示元件R呈現出不同光色。

請參閱第1及2A圖所示，在部分實施例中，顯示裝置200包括複數組顯示單元210、220、230，且每組顯示單元210～230分別包括一第一顯示元件211、221、231、一第二顯示元件212、222、232及一第三顯示元件213、223、233。顯示元件211～213、221～223、231～233係用以顯示不同之光色，例如：光之三原色紅（第2A圖中標示之R）、綠（第2A圖中標示之G）、藍（第2A圖中標示之B）。然而，在其他部分實施例中，每組顯示單元210～230可用以顯示三種以上的不同光色（如：紅色、綠色、藍色、黃色）。在傳統的作法中，顯示裝置係將每一組顯示單元210～230設定為用以顯示一畫面的一像素，而本揭露內容則針對顯示方式進行改良。

此外，第1圖繪示之顯示元件R，與第2A圖繪示之顯示元件211～213、221～223、231～233為相同元件，為便於說明其特性，第2A圖中乃將顯示元件R在水平方向上細分為211～213、221～223、231～233，且將顯示元件R在垂直方向上細分為R1～R6。

在部分實施例中，每一組顯示單元210～230內之顯示元件211～213、221～223、231～233係依照一預設順序排列，例如：沿著水平方向（即，第2A圖所示之X軸方向），以紅、綠、藍的順序排列，且相鄰之至少三個顯示元件用以組合並顯示出影像中的至少一像素。在部分實施例中，影像中相鄰的二個像素係由至少一個相同的顯示元件及至少一個其他的顯示元件組合及顯示而成。舉例而言，如第2B圖所示，當顯示元件排列為RGBRGB時，顯示設備100可依照水平方向的順序，將RGB、GBR、BRG、RGB，分別設定為用於顯示不同像素P1～P4，亦即，同一個顯示元件，可用於顯示一影像中的複數個像素，如此，即可在水平方向上增加解析效果。

背光裝置300係用以產生複數道第一入射光及複數道第二入射光。第一柱狀透鏡陣列110係光學耦合於背光裝置300及顯示裝置200之間，且於垂直方向上具有光學能力。第一柱狀透鏡陣列110包括複數個第一柱狀透鏡111，第一柱狀透鏡111係沿垂直方向（如第1圖所示之Y軸方向）依序排列，其平面係面對於背光裝置300，其凸面則面對於顯示裝置200。第一柱狀透鏡111係用以改變第一入射光及第二入射光之方向，在第一入射光及第二入射光經過第一柱狀透鏡111時，能反射成第一折射光及第二折射光，而朝不同方向偏移。例如：第一折射光將朝上方偏移、第二折射光則朝下方偏移。

第二柱狀透鏡陣列120係光學耦合於背光裝置300及顯示裝置200之間，且於垂直方向上具有光學能力，第二柱狀透鏡陣列120包括複數個第二柱狀透鏡121，第二柱狀透鏡121係沿垂直方向依序排列，其平面係面對於顯示裝置200，其凸面則面對於第一柱狀透鏡111之凸面。第二柱狀透鏡121係用以將第一折射光及第二折射光重新調整為一均勻的背光源，使第一折射光及第二折射光被第二柱狀透鏡折射為第一背光線及第二背光線後，第一背光線及第二背光線將投射在顯示裝置200上之不同垂直高度位置。本領域技術人員可明白第一柱狀透鏡陣列110及第二柱狀透鏡陣列120之配置方式，故在此不另贅述。

在部分實施例中，背光裝置300包括複數個第一光源單元310及複數個第二光源單元320，第一光源單元310及第二光源單元320係沿背光裝置300之垂直方向，依序交錯排列，且背光裝置300能控制第一光源單元310及第二光源單元320，使第一光源單元310及第二光源單元320於不同時間點依序投射出第一入射光及第二入射光。舉例而言，在奇數秒（1、3、5）時，第一光源單元310投射第一入射光，第二光源單元320則關閉，此時處理器130會改變顯示元件的光通過率，以呈現出預期之像素光色；反之，在偶數秒（2、4、6）時，第一光源單元310關閉，第二光源單元320則投射第二入射光，此時處理器130亦會改變顯示元件的光通過率，以呈現出預期之像素光色。據此，由於第一入射光、第二入射光經折射為第一背光線及第二背光線後，係於不同時間點，投射在顯示元件上不同垂直高度的位置，因此，就使用者而言，即如同一個顯示元件能顯示出兩個像素般，使顯示設備100於垂直方向上的解析度提升為兩倍。

本揭露內容係透過顯示元件在水平方向上的排序，定義出多個像素，以提升水平方向之解析效果；同時，透過背光裝置300時序地投射第一入射光及第二入射光，以時序地投射在顯示元件上的不同垂直高度之位置的方法，讓垂直方向的解析度提升兩倍，據此，即可在不改變顯示裝置200之硬體的情況下，改善顯示設備100的顯示效果。

請參閱第1及3A圖所示，在部分實施例中，第一柱狀透鏡陣列110會將處於不同垂直高度之位置的第一入射光及第二入射光以不同角度聚焦，折射形成第一折射光及第二折射光，再經過第二柱狀透鏡陣列120，產生第一背光線及第二背光線。第一背光線及第二背光線係時序地投射在顯示元件R的上半部或下半部，且彼此之間互不重疊。舉例而言，第一背光線L1係投射於同一列顯示元件R1～R6的上半部、第二背光線L2則投射在同一列顯示元件R1～R6的下半部。

然而，第一背光線L1及第二背光線L2投射之位置，並不限於「同一顯示元件R1～R6」的上半部或下半部，只要兩者的投射位置有垂直方向的交錯即可。在其他部分實施例中，該第一背光線L1及該第二背光線L2係分別投射在垂直方向上相鄰之顯示元件R1～R6其中兩者的上半部及下半部，且彼此之間互不重疊。如第3B圖所示，第一背光線L1係投射在顯示元件R3的下半部及顯示元件R4的上半部，第二背光線L2則投射在顯示元件R2的下半部及顯示元件R3的上半部。

此外，在第3B圖所示之部分實施例中，由於第一背光線L1、第二背光線L2的投射面積，係涵蓋了顯示元件R1～R6間的間距，因此，為使第一背光線L1、第二背光線L2能均勻投射在顯示元件R1～R6上，在部分實施例中，每一個光源單元310、320可包括複數個發光二極體330（如第1圖所示），以確保亮度。

在第3A圖所示之部分實施例中，第一背光線L1、第二背光線L2投射在顯示元件R1～R6上的垂直面積係等同於顯示元件R1～R6的垂直面積之一半。在第3A圖所示之部分實施例中，第一背光線L1、第二背光線L2投射在顯示元件R1～R4上的垂直面積係等同於顯示元件R1～R4的垂直面積。此外，在部分實施例中，第二柱狀透鏡121之垂直位置分別對應於各該顯示元件R1～R4之垂直位置。

請參閱第4圖所示，第二柱狀透鏡陣列120之一側係朝垂直方向傾斜，使第二柱狀透鏡陣列120與顯示裝置200（或顯示設備100之水平線）間保持有一傾斜角度θ，據此，能使第一入射光及第二入射光在水平方向上保持有傾斜角度θ，以避免產生莫列波紋（Moiré pattern）的現象，影響顯示效果。在部分實施例中，第二柱狀透鏡陣列120係設於顯示設備100中的一框架402上，第二柱狀透鏡陣列120之一側係透過彈簧401，抵靠在框架402上，且框架402上設有一鎖固元件403（如：螺帽及螺桿），在使用者轉動鎖固元件403時，能改變第二柱狀透鏡陣列120之一側的垂直高度，進而透過彈簧401之彈性恢復力，調整傾斜角度θ。

請參閱第5圖所示，係本揭露內容之部分實施例的步驟流程示意圖，顯示設備100係根據下列方法，產生高解析度之影像。在步驟S501中，處理器130先根據一影像訊號，傳送控制訊號至背光裝置300及顯示裝置200，使背光裝置300內之第一光源單元310、第二光源單元320時序地投射出第一入射光及第二入射光。

在步驟S502中，透過第一柱狀透鏡陣列110，將第一入射光線L11朝上方偏移，以形成複數道第一折射光線L12，且第一柱狀透鏡陣列110還能將第二入射光線L21朝下方偏移，以形成第二折射光線L22。

在步驟S503中，透過第二柱狀透鏡陣列120，將第一折射光線L12及第二折射光線L22折射為第一背光線L1及第二背光線L2，使第一背光線L1及第二背光線L2之投射方向在垂直方向上交錯。

在步驟S504中，透過顯示裝置200，使第一背光線L1及第二背光線L2時序地通過顯示裝置200上之顯示單元互不重疊之位置。其中，顯示元件係根據顯示的光色依序排列於顯示裝置200上，顯示設備100（如：處理器130或顯示裝置200內之運算模組）將水平方向上相鄰的至少三個顯示元件，設定為用於顯示一畫面中的至少一像素。據此，當顯示裝置200根據控制訊號，改變顯示元件的光通過率時，即能在水平方向上模擬出較高的解析度，且能在垂直方向上將解析度提升為兩倍。

如前所述，第二柱狀透鏡陣列120之一側的垂直高度能被彈簧401所調整，使第一背光線L1及第二背光線L2能與顯示裝置200之水平方向保持傾斜角度θ，避免莫列波紋的現象產生。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧顯示設備

110‧‧‧第一柱狀透鏡陣列

111‧‧‧第一柱狀透鏡

120‧‧‧第二柱狀透鏡陣列

121‧‧‧第二柱狀透鏡

130‧‧‧處理器

200‧‧‧顯示裝置

210～230‧‧‧顯示單元

R、R1～R6‧‧‧顯示元件

211、221、231‧‧‧第一顯示元件

212、222、232‧‧‧第二顯示元件

213、223、233‧‧‧第三顯示元件

300‧‧‧背光裝置

310‧‧‧第一光源單元

320‧‧‧第二光源單元

330‧‧‧發光二極體

401‧‧‧彈簧

402‧‧‧框架

403‧‧‧鎖固元件

L1‧‧‧第一背光線

L2‧‧‧第二背光線

θ‧‧‧傾斜角度

S501～S504‧‧‧步驟

P1～P4‧‧‧像素

第1圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的顯示設備示意圖。 第2A圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的顯示裝置示意圖。 第2B圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的顯示元件示意圖。 第3A圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的第一背光線及第二背光線之投影示意圖。 第3B圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的第一背光線及第二背光線之投影示意圖。 第4圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的第二柱狀透鏡陣列示意圖。 第5圖係根據本揭示內容之部分實施例所繪示的步驟流程圖。

Claims (20)

1. 一種顯示設備，包括： 一顯示裝置，包括複數個顯示元件，該等顯示元件係根據顯示的光色依序排列於該顯示裝置上，且相鄰之至少三個顯示元件用以組合及顯示出一影像中之至少一像素； 一背光裝置，用以產生複數道第一入射光及複數道第二入射光； 一第一柱狀透鏡陣列，包括沿垂直方向依序排列的複數個第一柱狀透鏡，該等第一柱狀透鏡之凸面係面對於該顯示裝置；及 一第二柱狀透鏡陣列，包括沿垂直方向依序排列的複數個第二柱狀透鏡，該等第二柱狀透鏡之凸面係面對於該第一柱狀透鏡陣列；該等第一入射光及該等第二入射光在依序被該等第一柱狀透鏡及該等第二柱狀透鏡折射後，將投射在該等顯示元件上不同垂直高度之位置。
2. 如請求項1所述之顯示設備，其中，該顯示裝置包括複數組顯示單元，各該組顯示單元至少包括一第一顯示元件、一第二顯示元件及一第三顯示元件，用以分別顯示不同之光色；各該組顯示單元係依序排列，用以使相鄰之至少三個不同之該顯示元件組合及顯示出該影像中之至少一像素。
3. 如請求項2所述之顯示設備，其中，該影像包括相鄰之一第一像素及一第二像素，且該第一像素及第二像素係由至少一個相同的顯示元件及至少一個其他的顯示元件組合及顯示而成。
4. 如請求項2所述之顯示設備，其中，該第一顯示元件、該第二顯示元件及該第三顯示元件係沿水平方向依序排列。
5. 如請求項1所述之顯示設備，其中，該背光裝置包括複數個第一光源單元及複數個第二光源單元，該等第一光源單元及該等第二光源單元係沿垂直方向依序交錯排列。
6. 如請求項5所述之顯示設備，其中，該等第一光源單元及該等第二光源單元係於不同時間點依序投射出該等第一入射光及該等第二入射光。
7. 如請求項6所述之顯示設備，其中，該第一入射光及第二入射光時序地被該等柱狀透鏡折射後，係分別形成一第一背光線及一第二背光線，該第一背光線及該第二背光線係分別投射在該等顯示元件的上半部或下半部，且彼此之間互不重疊。
8. 如請求項6所述之顯示設備，其中，該第一入射光及第二入射光時序地被該等柱狀透鏡折射後，係分別形成一第一背光線及一第二背光線，該第一背光線及該第二背光線係分別投射在垂直方向上相鄰之該等顯示元件之二者的上半部及下半部，且彼此之間互不重疊。
9. 如請求項1所述之顯示設備，其中，各該第二柱狀透鏡之垂直位置分別對應於各該顯示元件之垂直位置。
10. 如請求項1所述之顯示設備，其中，該等第一光源單元及該等第二光源單元內分別設有複數個發光二極體。
11. 如請求項1所述之顯示設備，其中，該第二柱狀透鏡陣列之一側係朝垂直方向傾斜，使該第二柱狀透鏡陣列與該顯示裝置之間保持有一傾斜角度。
12. 如請求項11所述之顯示設備，其中，該第二柱狀透鏡陣列之一側係透過一彈簧固定於顯示設備中，該彈簧係用以調整該傾斜角度。
13. 如請求項1所述之顯示設備，其中，該顯示裝置係根據一控制訊號，於不同時間點改變該等顯示元件之光通過率。
14. 一種顯示方法，包括： 透過一顯示設備中之一背光裝置，時序地輪流投射複數道第一入射光及複數道第二入射光； 透過一第一柱狀透鏡陣列及一第二柱狀透鏡陣列，時序地折射該等第一入射光及第二入射光，以分別形成複數道第一背光線及複數道背光線，該等第一背光線及該等第二背光線係在垂直方向上交錯且互不重疊；及 透過一顯示裝置，使該等第一背光線及該等第二背光線通過該顯示裝置上之複數個顯示單元；該等顯示元件係根據顯示的光色依序排列於該顯示裝置上，且相鄰之至少三個顯示元件用以組合及顯示出一影像中之至少一像素。
15. 如請求項14所述之顯示方法，尚包括： 透過該顯示設備，將水平方向上相鄰且用以顯示不同光色的至少三個顯示元件，設定為顯示該畫面中的至少一像素。
16. 如請求項14所述之顯示方法，尚包括： 該第一柱狀透鏡陣列將該等第一入射光線朝上方偏移，以形成複數道第一折射光線，且該第一柱狀透鏡陣列還將該等第二入射光線朝下方偏移，以形成複數道第二折射光線；及 該第二柱狀透鏡陣列將該等第一折射光線及該等第二折射光線折射為該等第一背光線及該等第二背光線。
17. 如請求項16所述之顯示方法，其中，該等第一背光線及該等第二背光線係分別投射在該等顯示元件的上半部或下半部，且彼此之間互不重疊。
18. 如請求項16所述之顯示方法，其中，該等第一背光線及該等第二背光線係分別投射在垂直方向上相鄰之該等顯示元件之二者的上半部及下半部，且彼此之間互不重疊。
19. 如請求項16所述之顯示方法，尚包括： 該第二柱狀透鏡陣列使該等第一折射光線或該等第二折射光線產生一傾斜角度之偏移，使該等第一背光線及該等第二背光線的投射位置，與該顯示裝置之水平線之間保持有該傾斜角度。
20. 如請求項14所述之顯示方法，尚包括： 透過該顯示設備，於該等第一背光線及該等第二背光線投射至該顯示裝置上時，改變該等顯示元件的光通過率。