近眼显示装置的制作方法

本发明涉及一种近眼显示装置，尤其是涉及一种降低纱窗效应的近眼显示装置。

背景技术：

显示装置一般常以视觉上是否能看到像素点来评估显示清晰度。当像素密度不足时，视觉上会看到像素之间出现分割线情况，就如同在纱窗后面看东西，而称为「纱窗效应(screen-dooreffect)」。一般而言，当显示装置与使用者之间的观看距离越大，使用者在固定视场角所能看到的像素数目就越多，使得纱窗效应较不鲜明。然而，在例如虚拟实境等近眼显示装置的应用中，显示装置几乎是紧贴使用者的眼睛设置，使得观看距离仅剩数厘米，造成在固定视场角所能看到的像素数目就显著减少，而凸显出「纱窗效应」的问题。

现有改善纱窗效应的技术时形成较小的像素以提升单位面积的像素数目。然而，较小的像素必须配合较高精度的制作工艺技术，例如高精度的光刻制作工艺，使得制作工艺困难度较高、良率不易控制，且设备要求也相对较高，制造成本也随之遽增。

技术实现要素：

本发明的一目的在于提供一种近眼显示装置，其利用震动改善纱窗效应，以提升现有显示面板的显示品质。

在一实施例中，本发明提供一种近眼显示装置，其包含显示面板及震动元件，其中显示面板包含多个像素；震动元件设置于显示面板侧边，且震动元件震动以带动显示面板震动，使得多个像素发生往复位移，其中震动元件的震动幅度为100μm以下。

在一实施例中，震动幅度为50μm以下。在另一实施例中，震动幅度为10μm以下。

在另一实施例中，本发明提供一种近眼显示装置，其包含显示面板及震动元件，其中显示面板包含多个像素，相邻的像素间具有像素间距；震动元件设置于显示面板侧边，震动元件震动以带动显示面板震动，使得多个像素发生位移，其中多个像素的位移距离小于或等于像素间距。

在一实施例中，位移距离等于或大于像素间距的1/2。

在一实施例中，震动元件的振动频率为60hz以上。在另一实施例中，震动元件的振动频率为120hz以上。

在一实施例中，本发明的近眼显示装置还包含控制元件，其中控制元件控制震动元件的震动。

在一实施例中，本发明的近眼显示装置还包含另一震动元件，其中另一震动元件相对于震动元件设置于显示面板的另一侧，震动元件沿第一方向震动，另一震动元件沿第二方向震动，且第二方向与第一方向相交。

在一实施例中，震动元件及另一震动元件交替震动，使得多个像素交替在第一方向及第二方向上发生位移，且震动元件及另一震动元件具有相同或不同的震动频率。

在一实施例中，本发明的近眼显示装置还包含透镜，其中透镜设置于显示面板及使用者之间。

相较于现有技术，本发明的近眼显示装置利用震动元件进行微震动，以使影像的像素对应位移，而产生像素晕开的效果，以降低影像像素间的分割现象，提升现有显示面板的显示品质。

附图说明

图1为本发明一实施例的近眼显示装置的示意图；

图2为本发明一实施例的近眼显示装置的操作示意图；

图3为本发明另一实施例的近眼显示装置的示意图；

图4a为本发明另一实施例的近眼显示装置的操作示意图；

图4b为图4a的近眼显示装置的观看影像的示意图；

图5为本发明另一实施例的近眼显示装置的示意图。

符号说明

10近眼显示装置

20使用者

100显示面板

110像素

101a、101b、101c像素单元

120阻光区域

200x、200y震动元件

300控制元件

400透镜

500壳体

510容置空间

dx、dy位移距离

wx、wy像素间距

具体实施方式

在附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，“连接”可以指物理及/或电连接。再者，“电连接”或“耦合”时可为二元件间存在其它元件。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层及/或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、“层”或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不脱离本文的教导。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非内容清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在包括多个形式，包括“至少一个”。“或”表示“及/或”。如本文所使用的，术语“及/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”及/或“包括”指定所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件的存在及/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域整体、步骤、操作、元件、部件及/或其组合的存在或添加。

此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下方”或“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。

本文使用的“约”、“近似”、或“实质上”包括所述值和在本领域普通技术人员确定的特定值的可接受的偏差范围内的平均值，考虑到所讨论的测量和与测量相关的误差的特定数量(即，测量系统的限制)。例如，“约”可以表示在所述值的一个或多个标准偏差内，或±30％、±20％、±10％、±5％内。再者，本文使用的“约”、“近似”或“实质上”可依光学性质、蚀刻性质或其它性质，来选择较可接受的偏差范围或标准偏差，而可不用一个标准偏差适用全部性质。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通常使用的字典中定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的或过度正式的意义，除非本文中明确地这样定义。

本文参考作为理想化实施例的示意图的截面图来描述示例性实施例。因此，可以预期到作为例如制造技术及/或公差的结果的图示的形状变化。因此，本文所述的实施例不应被解释为限于如本文所示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙及/或非线性特征。此外，所示的锐角可以是圆的。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不是旨在示出区域的精确形状，并且不是旨在限制权利要求的范围。

图1为本发明一实施例的近眼显示装置的示意图。本发明的近眼显示装置较佳贴近于使用者眼睛使用。举例而言，近眼显示装置与使用者眼睛之间的观看距离较佳约为数厘米，但不以此为限。如图1所示，本发明的近眼显示装置10包含显示面板100及震动元件200x。显示面板100包含多个像素110。震动元件200x设置于显示面板100侧边，且震动元件200x震动以带动显示面板100震动，使得多个像素110发生往复位移，其中震动元件200x的震动幅度为100μm以下，以使得多个像素110具有100μm以下的位移距离。在一实施例中，震动元件200x的震动幅度较佳为50μm以下，以使得多个像素110具有50μm以下的位移距离。在另一实施例中，震动元件200x的震动幅度为小于10μm以下，以使得多个像素110具有10μm以下的位移距离。

具体而言，显示面板100包含配置成阵列形式的多个像素单元(例如101a、101b、101c)。各像素单元较佳包含可构成彩色影像的多颜色像素。举例而言，各像素单元包含例如红色(r)、绿色(g)及蓝色(b)三个像素，但不以此为限。依据实际应用，于其他实施例，各像素单元可包含红色(r)、绿色(g)、蓝色(b)及白色(w)四个像素。各像素110具有滤光器或发光层，以提供预定颜色的光。阻光区域120(例如黑色矩阵阻剂)设置在相邻像素110之间，以避免相邻像素110之间发生混光。换言之，相邻像素110之间具有像素间距(即阻光区域120的宽度)，以分隔相邻像素110。举例而言，如图1所示，三个像素单元101a、101b、101c沿y轴方向设置，且各像素单元的红色(r)、绿色(g)及蓝色(b)的三个像素110沿x轴设置。在y轴方向上，相邻的像素110之间具有像素间距wy，且在x轴方向上，相邻的像素110之间具有像素间距wx。在此需注意，像素单元的数目、各像素单元的像素数目及其配置方式，可依据实际应用而改变，不以实施例所示为限。

震动元件200x较佳为可通过电信号驱动的震动器，例如电磁震动器或压电震动器，但不以此为限。在一实施例中，震动元件200x较佳为具有震动幅度为100μm以下且振动频率为60hz以上的任何合宜的震动器。在另一实施例中，震动元件200x较佳为具有震动幅度为50μm以下，或甚至10μm以下，且振动频率为120hz以上的任何合宜的震动器。震动元件200x较佳设置于显示面板100的侧边。举例而言，震动元件200x可设置于显示面板100的侧边中间或角落。换言之，震动元件200x较佳设置于显示面板100的周边位置。再者，震动元件200x可通过任何合宜的机制连接显示面板100，以带动显示面板100震动。举例而言，震动元件200x可通过夹具、粘着、锁附等方式连接显示面板100，以使得震动元件200x震动时，可带动显示面板100震动。如图1所示，在此实施例中，至少一个震动元件200x设置于显示面板100平行y轴方向的侧边，以带动显示面板100沿x轴方向震动，但不以此为限。依据显示面板100的尺寸及所使用的震动元件200x，多个个震动元件200x可成对设置于显示面板100的相对两侧，以带动显示面板100朝相对两侧往复震动。再者，震动元件200x的震动幅度较佳依据实际应用决定，例如依据像素间距，于后详述。

参考图2说明本发明的近眼显示装置的操作，其中图2为本发明一实施例的近眼显示装置的操作示意图。如图2所示，两个震动元件200x沿x轴方向设置于显示面板100的相对两侧。当震动元件200x沿x轴方向震动时，带动显示面板100沿x轴方向震动，使得多个像素110沿x轴方向发生往复位移。在一实施例中，多个像素110的位移距离dx较佳小于或等于像素间距wx(即dx≤wx)，以降低像素110间混光的可能性。再者，在另一实施例中，多个像素110的位移距离dx较佳等于或大于像素间距wx的1/2(即1/2wx≤dx)，使得多个像素110位移以有效涵盖阻光区域120的原本位置。举例而言，以分辨率386～615ppi(pixelsperinch)的显示面板而言，像素节距(pixelpitch)约为40～60μm，且影像的更新率约为60～120hz。以开口率为10％～90％计算，像素间距的范围约为4～56μm。因此，震动元件200x较佳能带动显示面板100以60hz以上或更佳为120hz以上的频率震动，而使得像素110在x方向往复位移，且位移距离较佳约4～56μm或以下。由此，在视觉上，相当于使得像素110在x轴方向的显示范围朝阻光区域120外扩实质约像素间距wx的大小，进而降低影像于x轴方向的纱窗效应。

图3为本发明另一实施例的近眼显示装置的示意图。如图3所示，本发明的近眼显示装置还包含另一震动元件200y。震动元件200y相对于震动元件200x设置于显示面板100的另一侧，使得震动元件200x沿第一方向(例如x轴方向)震动，而震动元件200y沿第二方向(例如y轴方向)震动，且第二方向与第一方向相交。具体而言，震动元件200y较佳相对于震动元件200x设置于显示面板100的邻侧，例如设置于显示面板100平行于x轴方向的侧边，以带动显示面板100沿y轴方向震动，使得震动元件200y与200x震动的方向实质正交(即第一方向垂直第二方向)，以使显示面板100的多个像素110具有二维位移的效果。震动元件200y与200x可为相同或不同的震动元件，且震动元件200y与200x的数目不以实施例所示为限。在此须注意，震动元件200y的细节可参考前述震动元件200x的相关说明，于此不再赘述。

参考图4a说明本发明的近眼显示装置的操作，其中图4a为本发明另一实施例的近眼显示装置的操作示意图。如图4a所示，两个震动元件200x沿x轴方向设置于显示面板100的相对两侧，且另外两个震动元件200y沿y轴方向设置于显示面板100的相对两侧。当震动元件200x沿x轴方向震动时，带动显示面板100沿x轴方向震动，使得多个像素110沿x轴方向发生往复位移。当震动元件200y沿y轴方向震动时，带动显示面板100沿y轴方向震动，使得多个像素110沿y轴方向发生往复位移。在此实施例中，震动元件200x及震动元件200y较佳交替震动，使得多个像素110交替在第一方向(例如x轴方向)及第二方向(例如y轴方向)上发生位移。举例而言，一个震动周期中较佳包含两个时序，其中在第一时序中，较佳以电信号驱动震动元件200x沿x轴方向震动且不驱动震动元件200y，以带动显示面板100沿x轴方向震动，使得多个像素110沿x轴方向位移，而位移距离dx较佳小于或等于像素间距wx且等于或大于像素间距wx的1/2(即1/2wx≤dx≤wx)；在第二时序中，较佳以电信号驱动震动元件200y沿y轴方向震动且不驱动震动元件200x，以带动显示面板100沿y轴方向震动，使得多个像素110沿y轴方向位移，而位移距离dy较佳小于或等于像素间距wy且等于或大于像素间距wy的1/2(即1/2wy≤dy≤wy)。震动元件200x及震动元件200y可具有相同或不同的震动频率，且震动频率较佳为60hz以上，更佳为120hz以上。由此，相当于使得像素110在x轴方向的显示范围朝像素间距wx外扩且在y轴方向的显示范围朝像素间距wy外扩，进而低影像于x轴方向及y轴方向的纱窗效应。如图4b所示，由于像素110在x轴方向及y轴方向快速交替震动，使用者观看影像105时，会产生像素110同时朝x-y轴平面震动的效果，有效降低影像在二维方向上的纱窗效应。

图5为本发明另一实施例的近眼显示装置的示意图。如图5所示，本发明的近眼显示装置可还包含控制元件300，其中控制元件300控制震动元件(例如200x及/或200y)的震动。控制元件300可为电连接震动元件(200x及/或200y)的驱动器，以提供驱动信号至震动元件(200x及/或200y)，进而控制震动元件(200x及/或200y)的震动幅度或振动频率。于一实施例，控制元件300可与近眼显示装置的其他电性元件(例如电路板)整合或独立设置。

再者，本发明的近眼显示装置可还包含透镜400，其中透镜400设置于显示面板100及使用者20之间。透镜400用以放大显示面板100形成的影像，并将放大的影像朝使用者的眼睛折射。透镜400可用以增加使用者可观看的视角，并用以调整焦距。由此，可使得使用者有着观看的影像较显示面板100实际显示的影像还大的效果。

此外，本发明的近眼显示装置可还包含壳体500，其中壳体500提供容置空间510，以供容置近眼显示装置的元件，例如显示面板100、震动元件200x、200y、控制元件300、透镜400等。依据实际应用，壳体500可具有各种合宜的形式。举例而言，壳体500可具有使用者可穿戴的形式，例如镜架形式或头盔形式，使得近眼显示装置可固定于使用者的头部，但不以此为限。于其他实施例，壳体500可具有其他形式，使得使用者可手持近眼显示装置靠近眼睛。此外，壳体500可设计有固定机构来定位显示面板100及震动元件200x、200y的相对位置，以达到震动元件200x、200y带动显示面板100的震动。再者，壳体500亦可设置有减震元件，例如吸震棉，以减少震动元件对于近眼显示装置整体的振动影响，使得在通过震动元件带动显示面板震动而降低纱窗效应时，使用者实质感受不到近眼显示装置在震动。

在此须注意，本发明的近眼显示装置较佳应用于虚拟实境显示，且依据实际应用可包含一个显示面板或两个显示面板。当使用两个显示面板时，各显示面板较佳具有对应的震动元件，但不以此为限。再者，本发明的近眼显示装置以震动元件沿x轴或y轴方向为例说明，但于其他实施例，震动元件可设置于显示面板的角落，以带动显示面板斜向震动，而使得震动方向与x轴或y轴方向之间具有小于90度的夹角。

本发明的近眼显示装置通过震动元件带动显示面板震动，而使得像素往复位移产生微幅震动的效果；尤其是本发明的近眼显示装置将震动元件的震动幅度控制在使得像素的位移产生晕开填充像素间的阻光区域的效果，而不会影响相邻像素的品质(例如不会混光产生色偏)。再者，本发明的近眼显示装置通过震动元件震动而产生的影像震动具有类似高频的简谐运动，当应用于虚拟实境显示时，视觉所见与前庭系统大致相同，观赏时不致发生虚拟实境晕动症。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。