TWI432782B - 立體顯示器以及用於立體顯示器之切換面板 - Google Patents

Description

立體顯示器以及用於立體顯示器之切換面板

本發明是有關於一種立體顯示器以及用於立體顯示器之切換面板。

目前的立體顯示技術大致可分成觀賞者可直接裸眼觀賞之裸眼式(auto-stereoscopic)以及需配戴特殊設計眼鏡觀賞之戴眼鏡式(stereoscopic)。裸眼式立體顯示的工作原理主要是利用固定式光柵來控制觀賞者左眼與右眼所接收到的影像。根據人眼的視覺特性，當左、右眼分別觀視的影像具有不同視差(parallax)時，人眼會觀察將二影像重疊解讀成一立體影像。戴眼鏡式立體顯示的工作原理主要是利用顯示器顯示左右眼畫面，經由頭戴式眼鏡的選擇，讓左右眼分別看到左右眼畫面以形成立體視覺。

一般來說，裸眼式立體顯示器需在顯示面板上裝設柱狀透鏡以使得顯示面板之右眼影像內容能夠傳遞到人的右眼，並使得顯示面板之左眼影像內容能夠傳遞人的左眼。另外，為了使立體顯示器可以在平面顯示以及立體顯示之間進行切換，一般會在顯示面板上方裝設一個液晶切換面板。然而，上述立體顯示器需由顯示面板、液晶切換面板以及柱狀透鏡組成，因而使得立體顯示器體整厚度難以降低，且製程複雜度以及製程成本也較高。

本發明提供一種立體顯示器以及用於立體顯示器之切換面板，其可以減少立體顯示器體之整厚度。

本發明提出一種立體顯示器，其包括顯示面板以及切換面板。顯示面板具有多個單元區域，且每一個單元區域包括左眼單元區域以及右眼單元區域。切換面板位於顯示面板之上方，且切換面板包括第一基板、第二基板、多個電極圖案以及學異向性介質。第二基板位於第一基板的對向。電極圖案位於第二基板上。光學異向性介質位於第一基板與第二基板之間。

本發明提出一種立體顯示器之切換面板，其適合與顯示面板組合在一起以構成立體顯示器，所述顯示面板具有多個單元區域，且每一個單元區域包括左眼單元區域以及右眼單元區域，此立體顯示器之切換面板包括第一基板、第二基板、多個電極圖案以及學異向性介質。第二基板位於第一基板的對向。電極圖案位於第二基板上，其中相鄰的兩個電極圖案是對應顯示面板之一個單元區域設置。光學異向性介質位於第一基板與第二基板之間。

基於上述，本發明之立體顯示器僅需要在顯示面板上設置切換面板即可以達到立體顯示之效果，且所述切換面板可使得立體顯示器在平面顯示以及立體顯示之間進行切換。由於本發明之立體顯示器不需於顯示面板上設置柱狀透鏡，因此相較於傳統立體顯示器來說可以降低顯示器之整體厚度，且同時具有降低製程複雜度以及製程成本之優點。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A及圖1B是根據本發明一實施例之立體顯示器的剖面示意圖，其中圖1A是未對立體顯示器之切換面板施予電壓時之示意圖，且圖1B是對立體顯示器之切換面板施予電壓時之示意圖。請參照圖1A以及圖1B，本實施例之立體顯示器包括顯示面板100以及切換面板200。

顯示面板100具有多個單元區域U，且每一個單元區域U包括左眼單元區域LU以及右眼單元區域RU。根據本實施例，在上述顯示面板100中，如圖2所示，每一個單元區域U之左眼單元區域LU包括至少一個畫素結構P，且每一個單元區域U之右眼單元區域RU包括至少一個畫素結構P’。根據本實施例，畫素結構P包括三個子畫素結構SP1、SP2、SP3，舉例來說，子畫素結構SP1為紅色子畫素結構(R)，子畫素結構SP2為綠色子畫素結構(G)，且子畫素結構SP3為藍色子畫素結構(B)。類似地，畫素結構P’包括三個子畫素結構SP1’、SP2’、SP3’，舉例來說，子畫素結構SP1’為紅色子畫素結構(R’)，子畫素結構SP2’為綠色子畫素結構(G’)，且子畫素結構SP3’為藍色子畫素結構(B’)。在上述之子畫素結構中，每一個子畫素結構(SP1、SP2、SP3、SP1’、SP2’、SP3’之任一)與對應的一條資料線與對應的一條掃描線電性連接，且每一個子畫素結構(SP1、SP2、SP3、SP1’、SP2’、SP3’之任一)包括至少一主動元件以及至少一畫素電極。

然而，本發明不限制左眼單元區域LU中的畫素結構P的數目以及右眼單元區域RU中的畫素結構P’的數目。換言之，在其他的實施例中，左眼單元區域LU可以包含兩個或以上的畫素結構P，且右眼單元區域RU可包含兩個或以上的畫素結構P’。另外，雖然本實施例之畫素結構P、P’都是包含三個子畫素結構為例來說明，但本發明也不限制每一個畫素結構P、P’中的子畫素結構的數目。換言之，在其他的實施例中，每一個畫素結構P、P’可以包含一個、兩個、四個或以上的子畫素結構。

另外，顯示面板100可為任何可顯示影像之顯示面板，其例如是液晶顯示面板、有機電致發光顯示面板、電泳顯示面板或是其他形式之顯示面板。以液晶顯示面板為例，如圖3所示，顯示面板100包括主動元件陣列基板101、對向基板104、顯示介質108以及至少一偏光片110、112。主動元件陣列基板101包括基板102以及位於基板102上之畫素陣列層106。一般來說，畫素陣列層106包括掃描線、資料線以及與掃描線以及資料線電性連接的子畫素結構。對向基板104可為單純的空白基板、或是設置有電極層之基板、或是設置有電極層以及彩色濾光陣列的基板。顯示介質108則包括液晶分子。另外，在主動元件陣列基板101以及對向基板104上設置偏光片110、112可使光線於通過顯示面板100之後具有特定的偏光方向。

請參照圖1A以及圖1B，切換面板200位於顯示面板100之上方。切換面板200與顯示面板100之間可透過黏著材料或是機械固定結構而固定在一起。另外，切換面板200包括第一基板202、第二基板204、多個電極圖案206以及光學異向性介質208。

第一基板202以及第二基板204彼此相對向設置，且其材質可為玻璃、石英、有機聚合物、或是其它可適用的材料。在本實施例中，第一基板202為單純的空白基板，換言之，第一基板202之表面未設置有電極層。

另外，電極圖案206是位於第二基板204上。電極圖案206之材質包括透明導電材料，其例如是金屬氧化物，如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。在本實施例中，切換面板200之電極圖案206之縱向截面為圓弧截面，但本發明不限於此。

根據本實施例，上述之電極圖案206的上視圖如圖4A所示，電極圖案206為多個條狀電極圖案，且每一條狀電極圖案206是從第二基板204之一個邊緣往另一個邊緣延伸。而且條狀電極圖案206彼此平行排列於第二基板204之表面上。當未對電極圖案206電壓或是對所有的電極圖案206施予共電壓時，相鄰的兩個電極圖案206之間不會形成有電場，如圖1A所示。此外，當欲使相鄰的兩個電極圖案206之間形成有橫向電場E時，如圖1B所示，可藉由如圖4A所示之方式來達成，也就是將奇數條的電極圖案206電性連接至第一電壓V1，且將偶數條電極圖案206電性連接至第二電壓V2，其中第一電壓V1與第二電壓V2之間具有壓差(也就是第一電壓V1不等於第二電壓V2)。

另外，根據本實施例，位於切換面板200之第二基板204上的電極圖案206是對應顯示面板100之單元區域U設置。舉例來說，如圖4A以及圖4B所示，顯示面板100之一個單元區域U是對應設置在兩個相鄰的電極圖案206之間。更詳細來說，倘若多個單元區域U沿著X方向以及Y方向是排列成陣列形式，那麼每一排單元區域U是對應設置在兩個相鄰的電極圖案206之間。由於兩個相鄰的電極圖案206之間可形成有橫向電場E(如圖1所示)，因此每一組電極圖案206之間的橫向電場E是涵蓋了左眼單元區域LU以及右眼單元區域RU。

值得一提的是，切換面板200之第二基板204上的電極圖案206之延伸方向可以與上述之Y方向平行。換言之，切換面板200之第二基板204上的電極圖案206之延伸方向與單元區域U在Y方向上的排列彼此平行。然，本發明不限於此。在其他實施例中，如圖5A以及圖5B所示，切換面板200之第二基板204上的電極圖案206之延伸方向與上述之Y方向之夾角θ不等於180度。換言之，切換面板200之第二基板204上的電極圖案206之延伸方向與單元區域U在Y方向上的排列彼此不平行。

請參照圖1A以及圖1B，切換面板200之光學異向性介質208是位於第一基板202與第二基板204之間。光學異向性介質208例如是具有雙折射性之介質，例如液晶分子或是其他合適的物質。以液晶分子為例，通常液晶分子具有第一軸向折射率(no)以及第二軸向折射率(ne)。所述第一軸向折射率(no)一般又可稱為液晶分子之短軸折射率，所述第二軸向折射率(ne)又可稱為液晶分子之長軸折射率。而且上述之光學異向性介質208會隨著切換面板200中的電場分佈來排列。換言之，當切換面板200中未形成有電場時，光學異向性介質208將直立或水平地排列於切換面板200中，圖1A所繪示的光學異向性介質208是以直立排列為例來說明，本發明不限於此。當切換面板204之相鄰的兩個電極圖案206之間形成有橫向電場E時，光學異向性介質208會根據橫向電場E的分佈而排列成如圖1B所示之形式。在圖1B中，位於電極圖案206正下方之光學異向性介質208(即位於區域A1之光學異向性介質208)實質上是直立排列，位於兩相鄰電極圖案206之間之正下方之光學異向性介質208(即位於區域A2之光學異向性介質208)實質上是橫躺排列，而位於區域A1以及區域A2之間的區域A3中的光學異向性介質208則是順著電場E分佈而呈現傾斜排列。上述圖1B所繪示的光學異向性介質208是示意圖，實際上，位於兩相鄰電極圖案206之間之正下方之光學異向性介質208的分佈以及排列可參考圖1C所示之模擬圖。在圖1C中，光學異向性介質208會根據橫向電場E的分佈而排列。

以下將針對本實施例之立體顯示器之平面顯示以及立體顯示之操作進行說明。

平面顯示

如圖1A所示，當切換面板200之電極圖案206之間不形成有橫向電場時(即未對電極圖案206施予電壓，或對所有電極圖案206施予共電壓)，光學異向性介質208是直立或水平地排列於第一基板202以及第二基板204之間，圖1A所繪示的光學異向性介質208是以直立排列為例來說明，本發明不限於此。因此，當來自於顯示面板100之光線L1(具有特定偏光性之光線)於通過切換面板200之光學異向性介質208時，此時光學異向性介質208對於光線L1來說不具有雙折射性質。因而光線L1於通過光學異向性介質208時不會產生雙折射，光線L1是平行穿過光學異向性介質208以形成光線L1’。由於光線L1’是平行穿過光學異向性介質208而無聚光或是散光的效應，因而此時使用者在切換面板200之上方所觀看到的是二維影像(平面影像)。

立體顯示

如圖1B所示，當切換面板200之電極圖案206之間形成有橫向電場E時(即對奇數條電極圖案206施予第一電壓V1並對偶數條電極圖案206施予第二電壓V2)，光學異向性介質208將隨著電場E的分佈而排列於第一基板202以及第二基板204之間。因此，當來自於顯示面板100之光線L1(具有特定偏光性之光線)於通過切換面板200之光學異向性介質208時，位於區域A3之光學異向性介質208相對於區域A2之光學異向性介質208來說，由於排列方向不同因而具有不同的折射率，故光線L1於通過位於區域A3之光學異向性介質208時會產生折射而形成光線L2以及光線L3。由於光線L2以及光線L3之折射方向不同，因而光線L2可以傳遞至使用者之右眼，且光線L3可以傳遞至使用者之左眼，使得使用者觀看到三維影像(立體影像)。

在上述圖1A以及圖1B之實施例中，切換面板200之電極圖案206之縱向截面為圓弧截面。但是，在其他實中，切換面板200之電極圖案206也可以是其他形式。舉例來說，切換面板200之電極圖案206之縱向截面為三角形截面，如圖6所示。此外，切換面板200之電極圖案206之縱向截面也可以是矩形截面，如圖7所示。另外，切換面板200之電極圖案206之縱向截面還可以是梯形截面，如圖8所示。

值得注意的是，在上述圖1A、圖1B以及圖6至圖8之實施例中，切換面板200之電極圖案206是設置在第二基板204上。然，本發明不限於此。在其他實施例中，切換面板200之電極圖案206也可以設置在第一基板202上，且第二基板204上沒有設置電極層。

圖9是根據一實施例之立體顯示器中的切換面板的剖面示意圖。請參照圖9，本實施例之切換面板與圖1A以及圖1B之立體顯示器中的切換面板相似，因此相同的元件以相同的標號表示，且不再重複說明。在圖9之實施例中，切換面板200更包括浮置電極層210，其是設置在第一基板202之表面。所述浮置電極層210為電性浮置狀態，也就是浮置電極層210不會被施予電壓。浮置電極層210之材質包括透明導電材料，其例如是金屬氧化物，如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鍺鋅氧化物、或其它合適的氧化物、或者是上述至少二者之堆疊層。由於浮置電極層210至浮置狀態，因此浮置電極層210的設置不會影響相鄰的電極圖案206之間所形成的橫向電場。而在切換面板200之第一基板202之表面所設置的浮置電極層210可以作為遮蔽層，其可遮蔽切換面板200外界的電場，以避免外界電場對切換面板200內之光學異向性介質208造成影響。

類似地，在上述圖9之實施例中，切換面板200之第一基板202上設置有浮置電極層210，切換面板200之第二基板204上設置有電極圖案206，且電極圖案206之縱向截面為圓弧截面。但是，本發明不限於此，在其他實施例中，切換面板200之電極圖案206也可以是其他形式。

舉例來說，如圖10所示，切換面板200之第一基板202上設置有浮置電極層210，切換面板200之第二基板204上設置有電極圖案206，且切換面板200之電極圖案206之縱向截面為三角形截面。

此外，在圖11之實施例中，切換面板200之第一基板202上設置有浮置電極層210，切換面板200之第二基板204上設置有電極圖案206，且切換面板200之電極圖案206之縱向截面也可以是矩形截面。

另外，如圖12之實施例中，切換面板200之第一基板202上設置有浮置電極層210，切換面板200之第二基板204上設置有電極圖案206，且切換面板200之電極圖案206之縱向截面還可以是梯形截面。

值得注意的是，在上述圖9至圖12之實施例中，切換面板200之電極圖案206是設置在第二基板204(也就是切換面板200中較遠離顯示面板100之基板)上，且切換面板200之浮置電極層210是設置在第一基板202(也就是切換面板200中較靠近顯示面板100之基板)上。然，本發明不限於此。在其他實施例中，切換面板200之電極圖案206也可以設置在第一基板202(也就是切換面板200中較靠近顯示面板100之基板)上，且切換面板200之浮置電極層210是設置在第二基板204(也就是切換面板200中較遠離顯示面板100之基板)上。

綜上所述，本發明之立體顯示器僅需要在顯示面板上設置切換面板即可以達到立體顯示之效果，且所述切換面板可使得立體顯示器在平面顯示以及立體顯示之間進行切換。換言之，本發明之立體顯示器不需於顯示面板上設置柱狀透鏡，因此相較於傳統立體顯示器來說可以降低顯示器之整體厚度，且同時具有降低製程複雜度以及製程成本之優點。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．顯示面板

101．．．主動元件陣列基板

102．．．基板

106．．．畫素陣列層

104．．．對向基板

108．．．顯示介質

110、112．．．偏光片

200．．．切換面板

202．．．第一基板

204．．．第二基板

206．．．電極圖案

208．．．光學異向性介質

U．．．單元區域

RU．．．右眼單元區域

LU．．．左眼單元區域

L1、L1’、L2、L3．．．光線

A1、A2、A3．．．區域

P、P’．．．畫素結構

SP1～SP3、SP1’～SP3’．．．子畫素結構

圖1A以及圖1B是根據本發明一實施例之立體顯示器的剖面示意圖。

圖1C為圖1B之立體顯示器之中位於其中兩個電極圖案之間的光學異向性介質的排列之模擬示意圖。

圖2之圖1A及圖1B之立體顯示器中的顯示面板的剖面示意圖。

圖3是圖1A及圖1B之立體顯示器中的顯示面板中的一個單元區域的示意圖。

圖4A是圖1A及圖1B之立體顯示器中的切換面板的第二基板的上視示意圖。

圖4B是圖1A及圖1B之立體顯示器中的顯示面板的上視示意圖。

圖5A是根據另一實施例之立體顯示器中的切換面板的第二基板的上視示意圖。

圖5B是根據另一實施例之立體顯示器中的顯示面板的上視示意圖。

圖6至圖12是根據數個實施例之立體顯示器中的切換面板的剖面示意圖。

100．．．顯示面板

200．．．切換面板

202．．．第一基板

204．．．第二基板

206．．．電極圖案

208．．．光學異向性介質

U．．．單元區域

RU．．．右眼單元區域

LU．．．左眼單元區域

L1、L2、L3．．．光線

A1、A2、A3．．．區域

Claims (18)

1. 一種立體顯示器，包括：一顯示面板，其具有多個單元區域，且每一個單元區域包括一左眼單元區域以及一右眼單元區域；以及一切換面板，位於該顯示面板之上方，其中該切換面板包括：一第一基板；一第二基板，位於該第一基板的對向；多個電極圖案，位於該第二基板上，其中每一個電極圖案之縱向截面為一圓弧截面；以及一光學異向性介質，位於該第一基板與該第二基板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該些電極圖案為多個條狀電極圖案，且每一條狀電極圖案從該第二基板之一邊緣往另一邊緣延伸。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該些電極圖案包括多個奇數條電極圖案以及多個偶數條電極圖案，其中該些奇數條電極圖案電性連接至一第一電壓，且該些偶數條電極圖案電性連接至一第二電壓，以使每一奇數條電極圖案與鄰接的偶數條電極圖案之間形成一橫向電場。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該第一基板之表面未設置有電極層。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，更包括 一浮置電極層，位於該第一基板之表面。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中相鄰的兩個電極圖案是對應該顯示面板之一個單元區域設置。
7. 如申請專利範圍第6項所述之立體顯示器，其中該單元區域之該左眼單元區域以及該右眼單元區域各自包括至少一個畫素結構。
8. 如申請專利範圍第7項所述之立體顯示器，其中該畫素結構包括一紅色子畫素結構、一綠色子畫素結構以及一藍色子畫素結構。
9. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該顯示面板包括：一主動元件陣列基板；一對向基板，位於該該主動元件陣列基板之對向；一顯示介質，位於該主動元件陣列基板以及該對向基板之間；以及至少一偏光片，位於該對向基板之一表面上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該些單元區域以X方向以及Y方向排列成一陣列，且該些電極圖案之延伸方向與所述Y方向平行。
11. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示器，其中該些單元區域以X方向以及Y方向排列成一陣列，且該些電極圖案之延伸方向與所述Y方向之間之夾角不等於180度。
12. 一種立體顯示器之切換面板，其適合與一顯示面板組合在一起以構成一立體顯示器，該顯示面板具有多個單元區域，且每一個單元區域包括一左眼單元區域以及一右眼單元區域，該立體顯示器之切換面板包括：一第一基板；一第二基板，位於該第一基板的對向；多個電極圖案，位於該第二基板上，其中相鄰的兩個電極圖案是對應該顯示面板之一個單元區域設置，且每一個電極圖案之縱向截面為一圓弧截面；以及一光學異向性介質，位於該第一基板與該第二基板之間。
13. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，其中該些電極圖案為多個條狀電極圖案，且每一條狀電極圖案從該第二基板之一邊緣往另一邊緣延伸。
14. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，其中該些電極圖案包括多個奇數條電極圖案以及多個偶數條電極圖案，其中該些奇數條電極圖案電性連接至一第一電壓，且該些偶數條電極圖案電性連接至一第二電壓，以使每一奇數條電極圖案與鄰接的偶數條電極圖案之間形成一橫向電場。
15. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，其中該第一基板之表面未設置有電極層。
16. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，更包括一浮置電極層，位於該第一基板之表面。
17. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，其中該些單元區域以X方向以及Y方向排列成一陣列，且該些電極圖案之延伸方向與所述Y方向平行。
18. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示器之切換面板，其中該些單元區域以X方向以及Y方向排列成一陣列，且該些電極圖案之延伸方向與所述Y方向之間之夾角不等於180度。