CN101718936B - 显示装置及其液晶透镜 - Google Patents

Abstract

一种可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置及其液晶透镜，该显示装置包括显示面板，以及液晶透镜设置于显示面板上。液晶透镜包括第一基板、第二基板、第一电极、第二电极、绝缘层、液晶层以及第三电极。第一电极设置于第一基板面对第二基板的一侧，且第一电极具有缺口。第二电极设置于第一基板与第二基板之间，其中第二电极大体上对应于第一电极的缺口。

Description

显示装置及其液晶透镜

技术领域

本发明涉及一种可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置及其液晶透镜，尤指一种利用电极图案设计达到低电容负载的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置及其液晶透镜。

背景技术

立体显示技术主要的原理是使观看者的左眼与右眼分别接收到不同的影像，而左眼与右眼接收到的影像会经由大脑分析并重叠而使观看者感知到显示画面的层次感及深度，进而产生立体感。

目前立体显示装置主要可区分时间序列式(time-sequential)与空间多工式两种。时间序列式立体显示装置会以扫描方式依序交替显示供左眼观看的左眼画面与供右眼观看的右眼画面。于观看画面时，观看者必须配戴快门眼镜(shutter glass)，而快门眼镜可依据目前显示的画面依序容许观看者的左眼仅观看到左眼画面而无法观看到右眼画面，以及容许观看者的右眼仅观看到右眼画面而无法观看到左眼画面，由此达到立体显示的效果。空间多工式立体显示装置主要包括视差屏障(parallax barrier)型立体显示装置。视差屏障型立体显示装置是利用设置于显示面板前方的视差屏障，使得观看者的左眼与右眼因观看角度的差异受到视差屏障的遮蔽，而仅能分别观看到左眼画面与右眼画面。

然而，已知立体显示装置在使用上或效果上仍具有许多缺点。首先，时间序列式立体显示装置需配载快门眼镜，因此造成使用上的不便，此外在左眼画面与右眼画面的转换过程中有部分时间的显示画面同时包含了左眼资讯与右眼资讯而必需加以舍弃，否则无论是左眼或是右眼接收到此画面均会造成观看者的知觉混淆。因此造成了时间序列式立体显示装置的亮度与图框比(frame rate)降低，而影响了显示品质。另外，视差屏障型空间多工式立体显示装置的视差屏障会遮蔽掉部分光线，因此具有亮度偏低的缺点。

因此，近来业界研发出了液晶透镜型立体显示装置，以改善已知立体显示装置的缺点。请参考图1。图1绘示了已知液晶透镜型立体显示装置的示意图。如图1所示，已知液晶透镜型立体显示装置10包括显示面板20，以及液晶透镜30设置于显示面板20上。液晶透镜30包括第一基板32、第二基板34、多个第一电极36、多个第二电极38、绝缘层40、液晶层42与第三电极44。第一基板32与第二基板34相对设置。第一电极36设置于第一基板32面对第二基板34的一侧。第二电极38设置于第一基板32与第二基板34之间，且各第二电极38与相对应的第一电极36部分重叠。绝缘层40设置于第一电极36与第二电极38之间。液晶层42设置于第二电极38与第二基板34之间。第三电极44设置于液晶层42与第二基板34之间。于进行三维显示时，第一电极36具有第一电压、第二电极38具有第二电压，且第三电极44具有共通电压，由此液晶层42可受到电场的驱动而产生透镜效果。然而，由于第一电极36与第二电极38为部分重叠，两者之间会产生电容负载(capacitive loading)，而此电容负载会使液晶透镜30需要较大的电压才可有效驱动，因此造成耗电量与驱动芯片成本的增加。此外，电容负载亦会对透镜效果产生不良影响。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置及其液晶透镜，以解决已知技术所面临的难题。

本发明的优选实施例提供一种液晶透镜。上述液晶透镜包括第一基板、第二基板、第一电极、第二电极、绝缘层、液晶层以及第三电极。第一基板与第二基板相对设置，且第一基板与第二基板之间具有间距。第一电极设置于第一基板面对第二基板的一侧，且第一电极具有缺口。第二电极设置于第一基板与第二基板之间，其中第二电极大体上对应于第一电极的缺口。绝缘层设置于第一电极与第二电极之间。液晶层设置于第二电极与第二基板之间。第三电极设置于液晶层与第二基板之间。

本发明的另一优选实施例提供一种可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其包括显示面板，以及液晶透镜设置于显示面板上。上述液晶透镜包括第一基板、第二基板、第一电极、第二电极、绝缘层、液晶层以及第三电极。第一基板与第二基板相对设置，且第一基板与第二基板之间具有间距。第一电极设置于第一基板面对第二基板的一侧，且第一电极具有缺口。第二电极设置于第一基板与第二基板之间，其中第二电极大体上对应于第一电极的缺口。绝缘层设置于第一电极与第二电极之间。液晶层设置于第二电极与第二基板之间。第三电极设置于液晶层与第二基板之间。

本发明的显示装置的液晶透镜包括具有缺口设计的第一电极，且第二电极的位置大体上对应于第一电极的缺口，故第一电极与第二电极不致因为在垂直投影方向上的重叠面积过大而产生电容负载。因此，本发明的液晶透镜可利用较低的驱动电压加以驱动，而可降低耗电量与驱动芯片成本。此外，通过电极的缺口设计，本发明的液晶透镜更具有较佳的透镜效果。

附图说明

图1绘示了已知液晶透镜型立体显示装置的示意图。

图2绘示了本发明优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图。

图3绘示了本发明另一优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图。

图4绘示了本发明又一优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图。

图5显示了本发明的液晶透镜的折射率与位置的关系图。

附图标记说明

10：液晶透镜型立体显示装置    20：显示面板

30：液晶透镜                  32：第一基板

34：第二基板                  36：第一电极

38：第二电极                  40：绝缘层

42：液晶层                    44：第三电极

50：可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置

60：显示面板                  62：子像素区

70：液晶透镜                  72：第一基板

74：第二基板                  76：第一电极

76H：缺口                     78：第二电极

80：绝缘层                    82：液晶层

84：第三电极                  w1：第一宽度

w2：第二宽度    H：垂直间距

具体实施方式

为使熟习本发明所属技术领域的一般技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的优选实施例，并配合附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

请参考图2。图2绘示了本发明优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图。如图2所示，本实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置50包括显示面板60，以及液晶透镜70设置于显示面板60上。显示面板60可为液晶显示面板、有机电致发光显示面板、等离子体显示面板、电泳显示面板或场发射显示面板等，或其它各种型式显示面板。显示面板60包括多个子像素区62。液晶透镜70包括第一基板72、第二基板74、多个第一电极76、多个第二电极78、绝缘层80、液晶层82与第三电极84。第一基板72与第二基板74相对设置，且第二基板74设置于靠近显示面板60的一侧。第一基板72与第二基板74之间具有间距。第一电极76设置于第一基板72面对第二基板74的一侧，且各第一电极76具有缺口76H。第二电极78设置于第一基板72与第二基板74之间，且各第二电极78大体上对应于各第一电极76的缺口76H，由此各第一电极76与各第二电极78大体上在垂直投影方向上不重叠。绝缘层80设置于第一电极76与第二电极78之间，且绝缘层80的厚度大体上即为第一电极76与第二电极78的垂直间距H。在本实施例中，绝缘层80的厚度大体上约介于200埃至8微米，并以介于3微米至5微米为较佳，但不以此为限。液晶层82设置于第二电极78与第二基板74之间，其中为发挥透镜效果，液晶层82的厚度大体上约介于10微米与200微米之间，并以介于15微米与45微米之间为较佳，但不以此为限。另外，显示面板60若选用液晶显示面板，则其亦具有液晶层(图未示)，且液晶显示面板的液晶层的厚度约介于3微米与5微米之间，因此液晶透镜70的液晶层82的厚度大于液晶显示面板的液晶层的厚度。第三电极84设置于液晶层82与第二基板74之间。

在本实施例中，第一电极76设置于第一基板72面对第二基板74的表面，且第三电极84设置于第二基板74面对第一基板72的表面，但不以此为限。例如第一电极76与第一基板72之间，或是第三电极84与第二基板74之间另可设置有其它膜层。此外，第一电极76的缺口76H具有第一宽度w1，第二电极78具有第二宽度w2。在本实施例中，第一电极76的缺口76H的第一宽度w1与第二电极78的第二宽度w2大体上相等，但不以此为限。第一宽度w1与第二宽度w2的比值可介于1％与500％之间，并以介于100％与200％之间为较佳，但不以此为限。另外，第一电极76的宽度可为例如90微米，而缺口76H的第一宽度w1与第二电极78的第二宽度w2可为例如介于10微米至14微米，并以12微米为较佳，但不以此为限。在本实施例中，各第二电极78大体上对应于各第一电极76的缺口76H，且各第一电极76与各第二电极78大体上在垂直投影方向上不重叠，但考量第一电极76与第二电极78在工艺中可能产生的对位偏差，因此第一电极76的缺口76H的第一宽度w1与第二电极78的第二宽度w2可视状况作调整，例如第二宽度w2可略小于第一宽度w1，以避免第一电极76与第二电极78在垂直投影方向上产生重叠。再者，第二电极78与第一电极76在水平方向的距离或垂直方向的距离较大，对于减少电容负载的效果较佳，详细来说，第一电极76的第一宽度w1大于第二电极78的第二宽度w2越多，或第一电极76与第二电极78的垂直间距H越大，则对于减少电容负载的效果较佳。

本发明的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置50可通过电场的驱动而分别提供二维显示模式与三维显示模式。举例而言，在二维显示模式下，可不供给电压给第一电极76、第二电极78与第三电极84，此时液晶透镜30不会发挥作用，因此显示面板60所提供的显示画面可在不受影响的状况下直接穿过液晶透镜70而提供给观看者二维显示画面；在三维显示模式下，可供给适当电压给第一电极76、第二电极78与第三电极84，例如供给第一电极76低电压、供给第二电极78高电压，以及供给第三电极84共通电压，此时液晶透镜30因受电场驱动而会发挥透镜效果，因此显示面板60所提供的左眼显示画面与右眼显示画面会受透镜效果而产生折射，分别射向观看者的左眼与右眼，由此使观看者感受到三维显示画面。

请参考图3。图3绘示了本发明另一优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图，其中为了简化说明并便于比较各实施例的相异处，在本实施例中，对于相同元件使用与前述实施例相同元件标注，并不对相同部分另行赘述。如图3所示，在本实施例中，各第二电极78大体上对应于各第一电极76的缺口76H，但各第二电极78的第二宽度w2略大于各第一电极76的缺口76H的第一宽度w1，或是第一电极76与第二电极78在工艺中因对位偏差，而使得第一电极76与第二电极78大体上在垂直投影方向上部分重叠。第一电极76与第二电极78在垂直投影方向上的重叠虽会产生电容负载，但此电容负载仍远低于已知未设置有缺口的第一电极与第二电极之间的重叠部分所产生的电容负载。

请参考图4。图4绘示了本发明又一优选实施例的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置的示意图，其中为了简化说明并便于比较各实施例的相异处，在本实施例中，对于相同元件使用与前述实施例相同元件标注，并不对相同部分另行赘述。如图4所示，在本实施例中，液晶透镜50的第一基板72设置于靠近显示面板60的一侧，而第二基板74则设置于远离显示面板60的一侧，换言之，本实施例的液晶透镜50与前述两实施例的差异在于液晶透镜50作了180度的翻转。另外，关于第一电极76、第二电极78与第三电极84的厚度、宽度与间距，以及液晶层82的厚度等设计，则可使用前述两实施例所揭示的各种作法。

请参考图5。图5显示了本发明的液晶透镜的折射率与位置的关系图，其中曲线1代表了本发明的液晶透镜的折射率与位置的关系，而曲线2代表理想透镜的折射率与位置的关系。如图5所示，本发明的液晶透镜的透镜效果已接近理想透镜的透镜效果，故可有效发挥三维显示效果。

综上所述，在本发明的液晶透镜中，由于第一电极具有缺口设计，且第二电极的位置大体上对应于第一电极的缺口，故第一电极与第二电极不致因为在垂直投影方向上的重叠而产生电容负载。因此，本发明的液晶透镜可利用较低的驱动电压加以驱动，而可降低耗电量与驱动芯片成本。此外，本发明的液晶透镜经证实具有极佳的透镜效果，而可使通过液晶透镜的光线准确折射而提供三维显示的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种液晶透镜，包括：

第一基板；

第二基板，与该第一基板相对设置，且该第一基板与该第二基板之间具有间距；

多个第一电极，设置于该第一基板面对该第二基板的一侧，且所述多个第一电极的每个具有缺口；

多个第二电极，设置于该第一基板与该第二基板之间，其中所述多个第二电极的每个大体上对应于所述多个第一电极的每个的该缺口，其中两相邻的第一电极的距离小于两相邻的第二电极的距离；

绝缘层，设置于该第一电极与该第二电极之间；

液晶层，设置于该第二电极与该第二基板之间；以及

第三电极，设置于该液晶层与该第二基板之间，

其中，相邻的第二电极之间的间隔被该绝缘层填充。

2.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该第一电极的该缺口具有第一宽度，该第二电极具有第二宽度。

3.如权利要求2所述的液晶透镜，其中该第一电极的该缺口的该第一宽度与该第二电极的该第二宽度的比值介于1％与500％之间。

4.如权利要求3所述的液晶透镜，其中该第一电极的该缺口的该第一宽度与该第二电极的该第二宽度的该比值大体上为100％。

5.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该第一电极与该第二电极在垂直投影方向上不重叠。

6.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该第一电极与该第二电极在垂直投影方向上部分重叠。

7.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该第一电极设置于该第一基板面对该第二基板的表面。

8.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该第三电极设置于该第二基板面对该第一基板的表面。

9.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该绝缘层的厚度介于200埃与8微米之间。

10.如权利要求1所述的液晶透镜，其中该液晶层的厚度介于10微米与200微米之间。

11.一种可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，包括：

显示面板；以及

液晶透镜，设置于该显示面板上，该液晶透镜包括：

第一基板；

第二基板，与该第一基板相对设置，且该第一基板与该第二基板之间具有间距；

多个第一电极，设置于该第一基板面对该第二基板的一侧，且各该第一电极具有缺口；

多个第二电极，设置于该第一基板与该第二基板之间，其中各该第二电极大体上对应于各该第一电极的该缺口，其中两相邻的第一电极的距离小于两相邻的第二电极的距离；

绝缘层，设置于这些第一电极与这些第二电极之间；

液晶层，设置于这些第二电极与该第二基板之间；以及

第三电极，设置于该液晶层与该第二基板之间，

其中，相邻的第二电极之间的间隔被该绝缘层填充。

12.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中各该第一电极的该缺口具有第一宽度，各该第二电极具有第二宽度。

13.如权利要求12所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中各该第一电极的该缺口的该第一宽度与相对应的该第二电极的该第二宽度的比值介于1％与500％之间。

14.如权利要求13所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中各该第一电极的该缺口的该第一宽度与相对应的该第二电极的该第二宽度的该比值大体上为100％。

15.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中各该第一电极与相对应的各该第二电极在垂直投影方向上不重叠。

16.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，各该第一电极与相对应的各该第二电极在垂直投影方向上部分重叠。

17.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中这些第一电极设置于该第一基板面对该第二基板的表面。

18.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中该第三电极设置于该第二基板面对该第一基板的表面。

19.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中该绝缘层的厚度介于200埃与8微米之间。

20.如权利要求11所述的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置，其中该液晶层的厚度介于10微米与200微米之间。