具体实施方式
请参照图1A,其绘示依照本发明的显示装置的示意图。显示装置2,例 如为三维(3D)显示器,可让使用者搭配辅助光学工具(例如为包括相位延迟膜的眼镜)观看显示装置2产生的立体影像。显示装置2包括一薄膜晶体管模块100、一液晶层200以及一显示模块300。液晶层200位于薄膜晶体管模块100与显示模块300之间。当薄膜晶体管模块100与显示模块300之间产生电场变化,可造成液晶层200中的液晶分子偏转,用于改变行经液晶层200的光线的偏极性。
请同时参照图1A与图1B,其中图1B是绘示图1A中的显示模块的侧视图。显示模块300包括一第一透明基板310、一第二透明基板320、一黑色矩阵层(black matrix layer)330、多个第一遮光元件340、一相位延迟膜360以及一偏光膜370。
在本实施例中,第一透明基板310可例如为玻璃基板。第一透明基板310具有多个左眼影像区域311以显示左眼影像与多个右眼影像区域312以显示右眼影像,区域311与312在x-y平面上的形状实质上例如为朝y轴方向延伸的长条状,但并非限缩于此。每一左眼影像区域311相邻于每一右眼影像区域312。显示给左眼看的光线可例如从左眼影像区域311靠近-z轴方向的一侧进入第一透明基板310;显示给右眼看的光线可例如从右眼影像区域312靠近-z轴方向的一侧进入第一透明基板310。黑色矩阵层330设置于第一透明基板310的一侧上,例如为第一透明基板310靠近-z轴方向的一侧。黑色矩阵层310可设置于相邻的左眼影像区域311与右眼影像区域312的一交界处。其中,黑色矩阵层330的中心轴330a可区隔左眼影像区域311与右眼影像区域312。
在本实施例中,相位延迟膜360位于第一透明基板310的另一侧,例如为第一透明基板310靠近+z轴方向的一侧。相位延迟膜360具有相位相异的多个第一相位延迟区域361与多个第二相位延迟区域362,第一相位延迟区域361与第二相位延迟区域362的相位延迟实质上例如为λ/2。每一第一相位差区域361相邻于每一第二相位差区域362。此些第一相位延迟区域361与此些第二相位延迟区域362在x-y平面上的形状实质上例如为朝y轴方向延伸的长条状,但并非限缩于此。第一相位延迟区域361与第二相位延迟区域362的位置,实质上分别对应于左眼影像区域311与右眼影像区域312的位置。
观看此显示装置2时需要一辅助光学工具,例如为眼镜。此眼镜的左眼 镜片可设定仅使经过第一相位延迟区域361的光线经过。同样地,此眼镜的右眼镜片可设定仅使经过第二相位延迟区域362的光线经过。在理想状态下,显示装置2产生用以给左眼看的光线需从左眼影像区域311的-z轴方向侧进入第一透明基板310,并经过第一相位延迟区域361以进入左眼镜片,例如为光线L1。同样地,显示装置2产生用以给右眼看的光线需从右眼影像区域312的-z轴方向侧进入第一透明基板310,并经过第二相位延迟区域362以进入右眼镜片,例如为光线R1。如此一来,眼镜的各眼镜片就可确切的接收到应从显示装置2收到的光线。
但因为光线会往四面八方发射,所以也可能发生例如从左眼影像区域311的-z轴方向侧进入第一透明基板310的光线经过第二相位延迟区域362,例如”跨区”的光线L2。原本应该进入左眼镜片的光线L2却因为行经非预期的第二相位延迟区域362,使得光线L2可进入到眼镜的右眼镜片,造成使用者视觉上的混淆与干扰。光线R2也为同理,因此不予赘述。一般而言,随着观看显示装置2的仰角或俯角越大时,如上述视觉上的混淆与干扰会越严重。
在本实施例中,多个第一遮光元件340设置于第一透明基板310的另一侧上,例如为第一透明基板310靠近+z轴方向的一侧。第一遮光元件340在x-y平面上的形状实质上例如为朝y轴方向延伸的长条状,例如为黑色条物(black strip),但并非限缩于此。如图1B所示,此些第一遮光元件340的位置实质上分别对应于左眼影像区域311与右眼影像区域312的交界处。其中,第一遮光元件340的中心轴340a实质上可分别对齐于左眼影像区域311与右眼影像区域312的交界处的黑色矩阵层330的中心轴330a,如图1B所示。
因为第一遮光元件340设置的位置对应于左眼影像区域311与右眼影像区域312的交界处,因此可遮挡的光线多为”跨区”的光线。换句话说,也就是非预期行进方向或者会造成使用者视觉干扰的光线,例如为光线L2与R2。如此一来,可通过设置第一遮光元件340遮挡例如光线L2与R2此类光线,降低使用者右眼看到左眼影像或者左眼看到右眼影像的视觉干扰状况。让使用者在各种视角下,左右眼可分别接收到最多特定且正确的光线,以在脑中叠合左右眼所接收到的光线,进而产生立体影像的感觉。
在本实施例中,第一遮光元件340的宽度B2是可调整的,而第一遮光 元件340的宽度可实质上相等或大于黑色矩阵层330宽度。如果宽度B2设定较大,则可遮蔽更多此类行进至非预期相位延迟区域的光线,例如光线L2与R2。如此一来,在一定的干扰程度下,可使观看的视角范围大幅提升。如果宽度B2设定较小,则可提升使显示装置2的开口率,使显示装置2表现的亮度升高,或者在减少例如是背光模块的亮度下,可维持显示装置2整体的亮度表现。
在本实施例中,偏光膜370位于相位延迟膜360与此些第一遮光元件340之间,用以使特定偏振方向的光线经过。再者,显示装置2还可包括另一偏光膜(未绘示于图中),是位于相位延迟膜360相对偏光膜370的另一侧。显示模块300还包括一第二透明基板320,例如为玻璃基板。第二透明基板320位于第一遮光元件340与偏光膜370之间。第二透明基板320的厚度选择可用以调整第一遮光元件340与偏光膜370之间的距离。但在另一实施例中,也可省略第二透明基板320。显示模块300还包括透明胶体380,可用以黏合相位延迟膜360与偏光膜370或黏合第一遮光元件340、第一透明基板310与第二透明基板310,但并非限缩于此。
请参照图2,其绘示依照本发明的另一实施例中显示模块的侧视图。本实施例的显示模块400与上个实施例的显示模块300不同之处在于,显示模块400还包括多个第二遮光元件350,第二遮光元件350可设置于相位延迟膜360的一侧上。偏光膜370位于第一遮光元件340与第二遮光元件350之间。实施例中,第二遮光元件350的位置可实质地对应于第一相位延迟区域311与第二相位延迟区域312的交界处。且第二遮光元件350的中心轴350a,实质上分别对齐于第一遮光元件340的中心轴340a。第二遮光元件350的宽度实质上与第一遮光元件340的宽度B4相同,但并非限缩于此。
第二遮光元件350的设置也可遮挡”跨区”的光线。举例来说,虽然从左眼影像区域311靠近-z轴方向的一侧进入第一透明基板310的光线L3,未被第一遮光元件340遮挡而可直接经过第二相位延迟区域362,但因为设置第二遮光元件350使得光线L3可被遮挡下来,避免错误的光线造成使用者视觉上的干扰。光线R3的遮挡也为同理,因此不予赘述。
在本实施例中,黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D3,和第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D4实质上相等(如图1A、图2和图3所示),但并非限缩于此,也可相异(如图4所示)。而第二透 明基板320可位于第二遮光元件350与第一遮光元件340之间。第二透明基板320的厚度选择,可调整第二遮光元件350与第一遮光元件340之间的距离D4。其余部分与显示模块300的实施例相似,因此不予赘述。
请参照图3,其绘示依照本发明的再一实施例中显示模块的侧视图。显示模块500与上个实施例的显示模块400不同之处在于,第一遮光元件340的中心轴340a与第二遮光元件350的中心轴350a之间具有些微段差G。例如在制作工艺上贴合时发生些许误差,仍是在可允许的范围内。其余部分与显示模块400相似,因此不予赘述。
请参照图4,其绘示依照本发明的又一实施例中显示模块的侧视图。显示模块600与上个实施例的显示模块400不同之处在于,省略第二透明基板320。其中,黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D7实质上大于第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D8。显示模块600其余部分与显示模块400相似,因此不予赘述。
以下列举实施例1到实施例6,以及比较例1到比较例2在各种不同间距与宽度的设计下,视角与开口率的比较。首先,说明实施例1到实施例6,以及比较例1到比较例2中的间距与宽度设定。
<实施例1>
请参照图1B。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D1,和第一遮光元件340与相位延迟膜360的距离D2皆为700微米。黑色矩阵层330的宽度B1为100微米,而第一遮光元件340的宽度B2为150微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A1皆为363微米。
<实施例2>
请参照图2。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D3,和第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D4皆为700微米。黑色矩阵层330的宽度B3为100微米,而第一遮光元件340与第二遮光元件350的宽度B4为150微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A3皆为363微米。
<实施例3>
请参照图2。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D3,和第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D4皆为700微米。黑色矩阵层330的宽度B3为75微米,而第一遮光元件340与第二遮光元件350的 宽度B4为105微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A3皆为363微米。
<实施例4>
请参照图3。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D5,和第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D6皆为700微米。黑色矩阵层330的宽度B5为100微米,而第一遮光元件340与第二遮光元件350的宽度B6为150微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A5皆为363微米。段差G为30微米。
<实施例5>
请参照图3。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D5,和第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D6皆为700微米。黑色矩阵层330的宽度B5为75微米,而第一遮光元件340与第二遮光元件350的宽度B6为105微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A5皆为363微米。段差G为30微米。
<实施例6>
请参照图4。黑色矩阵层330与第一遮光元件340之间的距离D7为700微米,第一遮光元件340与第二遮光元件350之间的距离D8为300微米。黑色矩阵层330的宽度B7为100微米,而第一遮光元件340与第二遮光元件350的宽度B8为150微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A7皆为363微米。
<比较例1>
传统的显示装置可例如为图4所示,但省略第一遮光元件340。黑色矩阵层330与第二遮光元件350之间的距离为1000微米。黑色矩阵层330的宽度B7为100微米,而第二遮光元件340的宽度B8为150微米。各左眼影像区域311与各右眼影像区域312的宽度A7皆为363微米。
<比较例2>
此装置与比较例1除了第二遮光元件的中心轴与黑色矩阵层的中心轴之间具有30微米的段差外,其余部分与比较1相似,因此不予赘述。
下列表一说明各实施例与各比较例视角范围的表现,其中视角范围以干扰(crosstalk)小于等于7%时的视角范围为比较基准。请参照图1A以说明视角与干扰(crosstalk)的定义。首先,平行于z轴方向并指向显示装置2中心的 视线角度定义为0度。当观察者朝-x轴方向移动,观察者与显示装置2的中心的连线会与z轴夹出一角度α。
而干扰(crosstalk)的数值意指例如眼镜的左眼镜片接收到显示装置2欲显示给右眼看(也就是错误的光线)的光强度,除以接收到显示装置2欲显示给左眼看(也就是正确的光线)的光强度的百分比。在特定的夹角α下,干扰(crosstalk)的百分比数值越小,表示在此特定角度α下观看显示装置2时,观察者视觉受到干扰的程度越小。一般来说,夹角α为0度时干扰值最小。随着夹角α的绝对值变大,干扰值也会变大。表一即说明当干扰值小于等于7%时的视角范围与总视角值。
表一
由表一可看出,在总视角部分,除了实施例3与实施例5之外,不管是在无段差或者有段差的比较上面,实施例的总视角皆相较于比较例有大幅的改善。在无段差部分,比较例1的总视角仅为24度,但实施例1、2与6最小的总视角达到28度,因此实施例的总视角改善至少有4度之多。另外,在有段差部分,比较例2的总视角仅为22度,但实施例4的总视角达到28度,实施例视角改善达到6度之多。
而在实施例3以及实施例5的部分,由于其黑色矩阵层330的宽度为75微米,第一遮光元件340与第二遮光元件350的宽度为105微米,此两数据都分别比其他实施例的黑色矩阵层330的宽度为100微米,第一遮光元件340 与第二遮光元件350的宽度为150微米还要短,因此实施例3以及实施例5中的显示模块遮蔽错误光线的能力自然较普通,但也跟对应的比较例的总视角表现的差不多。但是,也因为实施例3以及实施例5的黑色矩阵层330、第一遮光元件340与第二遮光元件350宽度较短的关系,使得显示装置的开口率大幅改善,增加显示的亮度。请参照表二,表二中的开口率数值在实施例3与5以及比较例1与2于干扰(crosstalk)为7%视角24度下,所测得的开口率。
表二
|
开口率 |
实施例3 |
57.6% |
实施例5(有段差) |
54.2% |
比较例1 |
47.5% |
比较例2(有段差) |
46.4% |
由表二可看出,不管是无段差与有段差的开口率比较,实施例相对于比较例改善了至少7.8%的开口率,让使用者观看显示装置时可有更佳的亮度,或者可以较小背光亮度使显示装置达到相同的亮度表现,进而节省能源。而且,实施例3与5于改善了至少7.8%开口率的优良表现下,在干扰(crosstalk)要求为7%以下的总视角仍可之仍然维持一定的水准。
显示模块利用第一遮光元件的设置,可有效的遮挡例如是右眼光线进入左眼或者左眼光线进入右眼此类非预期行进方向的光线。如此一来,可更正确的使每只眼睛通过例如为光学眼镜,接受到各眼睛应该接收到的光线,降低视觉干扰的情形。甚者,还可以增加第二遮光元件以遮挡更多的非预期行进方向的光线。而且,在一定的黑色矩阵层、第一及第二遮光元件的宽度下,此些实施例提供的显示模块相比较于现有技术皆可大幅的扩大在一定的干扰度下的可视范围。另一方面,缩短黑色矩阵层、第一及第二遮光元件的宽度,使实施例在特定角度下的视角范围接近现有技术的视角范围的同时,实施例的开口率相较于现有技术可大幅升高,因而使显示装置的显示亮度提升,抑或可降低背光模块的亮度使显示装置达到相同的亮度表现。
综上所述,虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。