TWI471605B - 影像顯示裝置 - Google Patents

Description

影像顯示裝置

本發明涉及一種顯示裝置，尤其涉及一種具有改善的視角與亮度的影像顯示裝置。

由於心理因素和記憶因素以及眼睛的分離距離造成的雙目視差，人們感知深度和立體效果。從這些因素中，根據提供給觀看者的三維影像資訊的程度，可將三維影像顯示裝置分為全像型、立體型、以及容積型。

由於心理因素和吸入效果，沿深度方向的立體感被感知的容積型用於三維電腦影像的計算以及顯示立體感、疊加、陰暗部分及陰影、光線及黑暗、動態等，或者造成視覺錯覺的I-MAX電影，其中提供給觀看者的是具有寬視角的大螢幕，使得觀看者似乎被捲入太空。

全像型是最理想的三維影像顯示技術，用於使用雷射器或白色射線的全像影像。

立體型使用雙眼的生理因素來感知立體效果。尤其是，立體型使用立體畫法，其中，當包括視差資訊之連接的二維影像被提供至以約為65mm的間距相互分離的左眼和右眼時，大腦產生關於合併過程中螢幕前後的空間資訊，從而感知立體效果。

立體型可簡稱為多視角影像顯示型。立體型可分為需要使用者佩戴特定的眼鏡的眼鏡型、以及非眼鏡型，其中視差障礙或透鏡陣列如透鏡或積分被用在顯示方面，這取決於所產生的可觀的立體效果的位置。

眼鏡型具有較寬的視角，並且與非眼鏡型相比，其造成較少的眩暈。此外，眼鏡型可用相對低的成本製造，且尤其是，與全像型相比，眼鏡型可用非常低的成本製造。此外，在眼鏡型中，由於觀看者佩戴眼鏡以觀看三維立體影像，不佩戴眼鏡以觀看二維影像，有一個優勢，即該顯示裝置可用於顯示二維影像和三維立體影像。

眼鏡型可分為快門眼鏡型及偏光眼鏡型。在快門眼鏡型中，左眼影像和右眼影像交替地顯示在螢幕上，快門眼鏡的左眼快門與右眼快門的順序的開啟時間與關閉時間與左眼影像及右眼影像的交替時間相一致，並且左眼和右眼分別感知到各自的影像，從而產生立體效果。

在偏光眼鏡型中，螢幕的像素通過列、行或像素被分為2，左眼影像和右眼影像顯示在不同的偏極方向上，偏光眼鏡的左眼眼鏡與右眼眼鏡具有不同的偏極方向，並且分別由左眼和右眼感知各自的影像，從而產生立體效果。

為了減少疲勞並改善立體效果，快門眼鏡型需要增加每單位時間內的交替數量。通過這種方式，當液晶顯示裝置用於快門眼鏡型時，液晶具有慢的回應時間，並且掃描類型的螢幕定址時間不完全與影像的交替時間相一致。因此，閃爍可能出現，並且當觀看影像時，可造成疲勞如眩暈。

在另一方面，偏光眼鏡型沒有造成閃爍的因素，並且當觀看影像時，較少地造成疲勞。由於螢幕的像素通過列、行或像素被分為2，偏光眼鏡型可使單眼解析度降低一半。然而，由於當前的顯示面板具有高解析度，並且將來有可能進一步增加解析度，偏光眼鏡型的單眼解析度降低一半不是問題。

再者，快門眼鏡型應該在顯示裝置中具有用於交替顯示的硬體或電路，並且需要昂貴的快門眼鏡。成本隨著觀看者的增加而增加。在另一方面，偏光眼鏡型可使用圖案化的偏光分離視覺構件，以分離偏極光，例如，在顯示面板的前表面上的圖案相位差膜或微偏光鏡，此時，觀看者可佩戴偏光眼鏡來觀看，其中該偏光眼鏡比快門眼鏡便宜的多。因此，偏光眼鏡型的成本相對地低。

第1圖為說明根據先前技術中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的透視圖。

在第1圖中，根據先前技術中的偏光眼鏡型三維影像顯示裝置10包括顯示影像的顯示面板20、在顯示面板20之上的偏光膜50、以及在偏光膜50之上的圖案相位差膜60。

顯示面板20包括充分地顯示影像的顯示區域DA、以及相鄰的顯示區域DA之間的非顯示區域NDA。顯示區域DA包括左眼水平像素線Hl及右眼水平像素線Hr。

用於顯示左眼影像的左眼水平像素線Hl與用於顯示右眼影像的右眼水平像素線Hr沿圖中顯示面板20的垂直方向交替地排列。紅色子像素、綠色子像素以及藍色子像素R,G以及B順序地排列在每一個左眼水平像素線Hl與右眼水平像素線Hr中。

偏光膜50分別將顯示面板20顯示的左眼影像和右眼影像變為線性偏極化的左眼影像和線性偏極化的右眼影像，並將線性偏極化的左眼影像與線性偏極化的右眼影像傳送至圖案相位差膜60。

圖案相位差膜60包括：左眼相位差膜Rl及右眼相位差膜Rr。左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr分別對應左眼水平像素線Hl與右眼水平像素線Hr，並沿圖中顯示面板20的垂直方向交替地排列。左眼相位差膜Rl將線性偏極化的光變為左圓偏極光，右眼相位差膜Rr將線性偏極化的光變為右圓偏極光。

因此，當穿過偏光膜50時，線性偏極化由顯示面板20的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像，當穿過圖案相位差膜60的左眼相位差膜Rl時，左圓偏極化由顯示面板20的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像，並將該左眼影像傳送給觀看者。當穿過偏光膜50時，線性偏極化由顯示面板20的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像，當穿過圖案相位差膜60的右眼相位差膜Rr時，右圓偏極化由顯示面板20的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像，並將該右眼影像傳送給觀看者。

觀看者佩戴的偏光眼鏡80包括：左眼透鏡82及右眼透鏡84。左眼透鏡82僅透射左圓偏極光，右眼透鏡84僅透射右圓偏極光。

因此，在傳送給觀看者的影像中，通過左眼透鏡82將左圓偏極化的左眼影像傳送給觀看者的左眼，通過右眼透鏡84將右圓偏極化的右眼影像傳送給觀看者的右眼。觀看者將分別傳送至左眼及右眼的左眼影像及右眼影像相結合，從而實現三維立體影像。

第2圖為根據先前技術中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的橫截面示意圖，該橫截面示意圖包括作為顯示面板的液晶顯示面板。

在第2圖中，顯示面板20包括：面向且相互分離的第一基板22與第二基板40、以及***第一基板22與第二基板40的液晶層48。

閘極線(圖未示)與連接至閘極線的閘電極24均形成在第一基板22的內表面上。閘極絕緣層26形成在閘極線與閘電極24上。

半導體層28形成在對應閘電極24的閘極絕緣層26上。相互分離的源電極32與汲電極34、以及連接至源電極32的資料線(圖未示)均形成在半導體層28上。資料線與閘極線相互交錯，以定義一像素區域。

這裏，閘電極24、半導體層28、源電極32以及汲電極34構成一薄膜電晶體T。

鈍化層36形成在源電極32、汲電極34及資料線上，且鈍化層36具有用於曝光汲電極34的汲極接觸孔36a。

像素電極38形成在像素區域中的鈍化層36上，且通過汲極接觸孔36a連接至汲電極34。

黑色矩陣42形成在第二基板40的內表面上。該黑色矩陣42具有對應像素區域的開口，且黑色矩陣42對應閘極線、資料線及薄膜電晶體T。濾色層44形成在黑色矩陣42上，並形成在通過黑色矩陣42的開口曝光的第二基板40的內表面上。儘管圖未示，濾色層44包括紅色濾色層、綠色濾色層及藍色濾色層，每一個濾色層對應一個像素區域。

透明的公共電極46形成在濾色層44上。

液晶層48排列在第一基板22的像素電極38與第二基板40的公共電極46之間。儘管圖未示，確定液晶分子的最初排列方式的對齊層分別形成在液晶層48與像素電極38之間以及液晶層48與公共電極46之間。

同時，第一偏光鏡52排列在第一基板22的外表面，第二偏光鏡50排列在第二基板40的外表面。第二基板40對應第1圖中的偏光膜。第一偏光鏡52與第二偏光鏡50透射與其透射軸平行的線性偏極光。第一偏光鏡52的透射軸垂直於第二偏光鏡50的透射軸。

圖案相位差膜60附在第二偏光鏡50上。圖案相位差膜60包括：基膜62、相位差層64、黑色條66以及黏著層68。

相位差層64包括：左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr，所述左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr沿裝置的垂直方向交替地排列。黑色條66對應左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr之間的邊緣區域。

左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr的相位差值為λ/4，且它們的光軸於從顯示面板20及第二偏光鏡50透射的線性偏極光的偏極方向成+45°或-45°的夾角。

黑色條66防止同時傳送至觀看者的左眼或右眼的左眼影像及右眼影像而出現的三維(3D)串擾，從而改善沿裝置的上下方向的3D視角。

或者，為了防止3D串擾，顯示裝置中的黑色矩陣42可具有加寬的寬度，而不是形成黑色條66。

下面將參考所附圖式對使用黑色條或黑色矩陣改善3D串擾和3D視角進行解釋說明。

第3A圖至第3C圖為顯示先前技術中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的3D串擾的橫截面示意圖。第3A圖顯示了沒有黑色條的裝置，第3B圖顯示了具有黑色條的裝置，第3C圖顯示了具有加寬的寬度的黑色矩陣而不是黑色條的裝置。

儘管圖未示，在偏光眼鏡型三維影像顯示裝置10的前視角：左視角及右視角，當穿過圖案相位差膜60的左眼相位差膜Rl時，左圓偏極化由顯示面板20的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像Il，且將左眼影像Il傳送至觀看者；當穿過圖案相位差膜60的右眼相位差膜Rr時，右圓偏極化由顯示面板20的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像Ir，且將右眼影像Ir傳送至觀看者。因此，由於左眼影像Il與右眼影像Ir的混合，沒有3D串擾。

然而，如第3A圖所示，在偏光眼鏡型三維影像顯示裝置10的上下視角，由顯示面板20的左眼水平像素線Hl顯示的一些左眼影像Il穿過圖案相位差膜60的右眼相位差膜Rr，並右圓偏極化所述左眼影像Il。

即，右圓偏極化右眼影像Ir以及一些左眼影像Il，並通過偏光眼鏡80的右眼透鏡84被傳送至觀看者的右眼。因此，右眼影像Ir以及一些左眼影像Il相互干擾，從而出現3D串擾。沿上下方向的3D視角性能下降。

由於具有顯示面板20的第一高度h1的顯示區域DA之間的非顯示區域NDA，可降低左眼影像Il與右眼影像Ir的干擾。由於顯示面板20距離圖案相位差膜60相當遠，用於防止3D串擾的效果是不明顯的。

為了改善上述缺陷，如第3B圖所示，黑色條66可形成於圖案相位差膜60的左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr之間，或者如第3C圖所示，顯示面板20中的黑色矩陣43可具有不是黑色條的加寬的寬度。

這裏，由顯示面板20的左眼水平像素線Hl顯示的一些左眼影像Il、以及進入圖案相位差膜60的右眼相位差膜Rr被黑色條66或黑色矩陣43阻塞。因此，沒有右圓偏極化且沒有輸出一些左眼影像Il。

這就是說，只有右圓偏極化右眼影像Ir，且通過偏光眼鏡80的右眼透鏡84傳送至觀看者的右眼。由於右眼影像Ir與一些左眼影像Il的干擾被阻止，3D串擾及沿上下方向的3D視角性能被改善。

然而，顯示面板20包括黑色條區域BS，由於黑色條66，該黑色條區域BS大於非顯示區域NDA，同時顯示區域DA實質上降至具有小於第一高度h1的第二高度H2。或者，由於黑色矩陣43，非顯示區域NDA增加，同時顯示區域DA降低至具有小於第一高度h1的第三高度h3。因此，孔徑比及亮度降低。

因此，本發明旨在提供一種三維影像顯示裝置，該三維影像顯示裝置可大體上消除由於先前技術的侷限及缺陷導致的一個或多個問題。

本發明的目的旨在提供一種三維影像顯示裝置，該三維影像顯示裝置通過防止3D串擾來改善3D視角性能，且增加孔徑比及亮度。

本發明的另一目的旨在提供一種具有改善的亮度的二維影像顯示裝置。

本發明的額外的特點和優點將在以下的說明書中闡述，且部分可以從說明中明確，或可通過實踐本發明而瞭解。本發明的這些及其它優點通過說明書及專利申請範圍以及所附說明書附圖中特定所指的結構獲得和瞭解。

為了獲得這些和其他優點並根據本發明的實施例的目的，如具體而廣泛描述地，一種影像顯示裝置包括：一顯示面板，該顯示面板包括一顯示區域及一非顯示區域，其中顯示區域包括顯示左眼影像的左眼水平像素線以及顯示右眼影像的右眼水平像素線；一偏光膜，排列在該顯示面板之上，其中該偏光膜線性偏極化左眼影像及右眼影像；一圖案相位差膜，排列在該偏光膜之上，且該圖案相位差膜包括：左眼相位差膜及右眼相位差膜，其中該等左眼相位差膜對應該等左眼水平像素線，並將線性偏極化的左眼影像變為左圓偏極影像，而該等右眼相位差膜對應該等右眼水平像素線，並將線性偏極化的影像變為右圓偏極影像；以及一柱狀透鏡膜，排列在該偏光膜之上並包含柱狀透鏡，其中該等柱狀透鏡分別對應該等左眼相位差膜及右眼相位差膜。

在另一方面，一種影像顯示裝置包括：一顯示面板，該顯示面板包含複數個水平像素線，每一個水平像素線包括複數個像素、一線性偏光膜，排列在該顯示面板之上、以及一柱狀透鏡膜，排列在該線性偏光膜之上並包含柱狀透鏡，其中該等柱狀透鏡對應該等水平像素線。

可以理解地是前面的概述及後面的詳細描述為示例性及解釋性並意在為申請專利範圍所要保護的發明提供進一步解釋說明。

現在參考本發明的實施例，並參考所附圖式作出詳細說明。

第4圖為說明根據本發明實施例中一偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的透視圖。

在第4圖中，本發明的偏光眼鏡型三維影像顯示裝置110包括：顯示影像的顯示面板120；排列在顯示面板120之上的偏光膜150；排列在偏光膜150之上的圖案相位差膜160；以及在圖案相位差膜160之上的柱狀透鏡膜170。這裏，柱狀透鏡膜170可為薄片狀。

顯示面板120包括：實質上顯示影像的顯示區域DA及在相鄰顯示區域DA之間的非顯示區域NDA。顯示區域DA包括左眼水平像素線Hl與右眼水平像素線Hr。

顯示左眼影像的左眼水平像素線Hl與顯示右眼影像的右眼水平像素線Hr沿圖中顯示面板120的垂直方向交替地排列。紅色子像素、綠色子像素及藍色子像素R、G、及B順序地排列在每一個左眼水平像素線Hl與右眼水平像素線Hr中。

偏光膜150分別將由顯示面板120顯示的左眼影像及右眼影像變為線性偏極化的左眼影像及線性偏極化的右眼影像，並將線性偏極化的左眼影像及線性偏極化的右眼影像傳送至圖案相位差膜160。

圖案相位差膜160包括：左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr。左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr分別對應左眼水平像素線Hl與右眼水平像素線Hr，且沿圖中的顯示面板120的垂直方向交替地排列。左眼相位差膜Rl將線性偏極光變為左圓偏極光，右眼相位差膜Rr將線性偏極光變為右圓偏極光。

柱狀透鏡膜170將來自圖案相位差膜160的左圓偏極光或右圓偏極光集中在一預定的方向，且改善沿圖中的裝置的上下方向的視角。柱狀透鏡膜170包括複數個沿圖中顯示面板120的垂直方向排列的柱狀透鏡174。每一個柱狀透鏡174對應一個左眼相位差膜Rl或一個右眼相位差膜Rr。

這裏，被定義為每一個柱狀透鏡174的寬度或相鄰柱狀透鏡174的峰值之間的距離的柱狀透鏡膜170的鏡片間距P_L 具有與被定義為沿圖中的顯示面板的垂直方向從一個像素的上端至下一個像素的上端的距離的顯示面板120的像素間距P_P 約為±5μm的差距。有益地，鏡片間距P_L 小於或等於像素間距P_P 。

此時，鏡片間距與像素間距可相互對應到這樣的程度，即柱狀透鏡膜170的中心部分與顯示面板120的中心部分對齊。

因此，當穿過偏光膜150時，線性偏極化由顯示面板120的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像；當穿過圖案相位差膜160的左眼相位差膜Rl時，左圓偏極化由顯示面板120的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像；當穿過柱狀透鏡膜170時，由顯示面板120的左眼水平像素線Hl顯示的左眼影像朝第一方向移動。當穿過偏光膜150時，線性偏極化由顯示面板120的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像；當穿過圖案相位差膜160的右眼相位差膜Rr時，右圓偏極化由顯示面板120的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像；當穿過柱狀透鏡膜170時，由顯示面板120的右眼水平像素線Hr顯示的右眼影像朝第一方向移動。因此，將朝第一方向移動的左眼影像及右眼影像傳送至觀看者。

觀看者佩戴的偏光眼鏡180包括：左眼透鏡182及右眼透鏡184。左眼透鏡182僅透射左圓偏極光，右眼透鏡184僅透射右圓偏極光。

因此，在傳送至觀看者的影像中，左圓偏極化的左眼影像通過左眼透鏡182傳送至觀看者的左眼，右圓偏極化的右眼影像通過右眼透鏡184傳送至觀看者的右眼。觀看者將分別傳送至左眼及右眼的左眼影像與右眼影像相結合，從而實現三維立體影像。

此時，藉由穿過圖案相位差膜160的右眼相位差膜Rr，可右圓偏極化一些左眼影像振；或者，通過穿過圖案相位差膜160的左眼相位差膜Rl，可左圓偏極化一些右眼影像。然而，當穿過柱狀透鏡膜170時，右圓偏極化的左眼影像或左圓偏極化的右眼影像可朝不同於第一方向的第二方向移動。因此，由於可防止左眼影像與右眼影像的干擾，3D串擾及視角性能可以改善。

第5圖為根據本發明實施例中一偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的橫截面示意圖。

在第5圖中，顯示面板120包括：面向且相互分離的第一基板122與第二基板140、以及***第一基板122與第二基板140之間的液晶層148。

閘極線(圖未示)與連接至閘極線的閘電極124均形成在第一基板122的內表面上。閘極絕緣層126形成在閘極線與閘電極124上。

半導體層128形成在對應閘電極124的閘極絕緣層126上。相互分離的源電極132與汲電極134、以及連接至源電極132的資料線(圖未示)均形成在半導體層128上。資料線與閘極線相互交錯，以定義一像素區域。儘管圖未示，半導體層128包括：本質非晶矽的主動層以及摻入雜質的非晶矽的歐姆接觸層。歐姆接觸層可具有與源電極132及汲電極134的相同的形狀。

這裏，閘電極124、半導體層128、源電極132及汲電極134構成一薄膜電晶體T。

鈍化層136形成在源電極132、汲電極134以及資料線上，且鈍化層136具有用於曝光汲電極134的汲極接觸孔136a。

像素電極138形成在像素區域中的鈍化層136上，且通過汲極接觸孔136a連接至汲電極134。

黑色矩陣142形成在第二基板140的內表面上。該黑色矩陣142具有對應像素區域的開口，且黑色矩陣142對應閘極線，資料線及薄膜電晶體T。這裏，開口對應顯示區域DA，黑色矩陣142對應非顯示區域NDA。濾色層144形成在黑色矩陣142上並在通過黑色矩陣142的開口曝光的第二基板140的內表面上。儘管圖未示，濾色層144包括：紅色濾色層、綠色濾色層以及藍色濾色層，每一個濾色層對應一個像素區域。紅色濾色層、綠色濾色層以及藍色濾色層沿第4圖所示的顯示面板120的水平方向順序且重複地排列。相同的濾色層沿圖中的顯示面板120的垂直方向排列。透明的公共電極146形成在濾色層144上。

同時，儘管圖未示，一覆蓋層可形成在濾色層144與公共電極146之間，以保護濾色層144，且使包括濾色層144的第二基板140的表面變平。

液晶層148排列在第一基板122的像素電極138與第二基板140的公共電極146之間。儘管圖未示，確定液晶分子的最初排列方式的對齊層分別形成在液晶層148與像素電極138之間，以及在液晶層148與公共電極146之間。

雖然如此，在實施例中，像素電極138與公共電極146分別形成在第一基板122與第二基板140上，像素電極138與公共電極146可形成在第一基板122上。

同時，第一偏光鏡152排列在第一基板122的外表面上，而第二偏光鏡150排列在第二基板140的外表面上。第一偏光鏡152與第二偏光鏡150透射與其透射軸平行的線性偏極光。第一偏光鏡152的透射軸垂直於第二偏光鏡150的透射軸。黏著層可排列在第一基板122與第一偏光鏡152之間，以及在第二基板140與第二偏光鏡150之間。

儘管圖未示，背光單元排列在第一偏光鏡152下，以向顯示面板120提供光線。

這裏，液晶面板被用作為顯示面板120。或者，有機電致發光顯示面板可用作為顯示面板120。在這種情況下，第一偏光鏡152可省略，λ/4片(四分之一波片：QWP)及線性偏光鏡可用於代替第二偏光鏡150。

圖案相位差膜160附接在第二偏光鏡150上。圖案相位差膜160包括：第一基膜162、相位差層164以及黏著層168。相位差層164包括沿裝置的垂直方向交替地排列的左眼相位差膜Rl及右眼相位差膜Rr。黏著層168與第二偏光鏡150接觸，相位差層164排列在第一基膜162與第二偏光鏡150之間。這裏，相位差層164與第一基膜162的位置可以改變。即，與第二偏光鏡150接觸的黏著層168形成在第一基膜162的第一表面上，相位差層164形成在第一基膜162的第二表面上。

第一基膜162可由三醋酸纖維素(TAC)或環烯烴聚合物(COP)構成。

左眼相位差膜Rl與右眼相位差膜Rr具有λ/4的相位差值，且它們的光軸於從顯示面板120通過第二偏光鏡150透射的線性偏極光的偏極振方向成+45°及-45°的夾角。

柱狀透鏡膜170排列在圖案相位差膜160上。柱狀透鏡膜170包括：第二基膜172以及柱狀透鏡174。儘管圖未示，基膜172可附接於具有黏著層的圖案相位差膜160上。

第二基膜172可由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)構成。然而，因為PET價格便宜且由於雙折射具有相位差值，PET可引起偏極的變化。例如，PET具有130nm的平面相位差值Rin，以及-4300nm的厚度相位差值Rth。這不易控制光線。因此，需要使用一種具有零雙折射或相對低的雙折射的材料作為第二基膜172。有益地，第二基膜172可具有-10nm至+10nm範圍內的平面相位差值Rin，更有益地，第二基膜172的平面相位差值Rin為0nm，以及具有-50nm至+50nm範圍內的厚度相位差值Rth。第二基膜172可包括：三醋酸纖維素(TAC)，環烯烴聚合物(COP)或具有零相位差的丙烯酸纖維材料。例如，TAC可具有0nm的平面相位差值Rin以及-50nm的厚度相位差值Rth。具有零相位差的丙烯酸纖維材料可具有0nm的平面相位差值Rin及0nm的厚度相位差值Rth。第二基膜172可具有約為60μm至約為80μm的厚度。

圖案相位差膜160的第一基膜162可省略。在這種情況下，相位差層164可形成在第二偏光鏡150的上表面上或者可形成在第二基膜172的下表面上。

被定義為每一個柱狀透鏡174的寬度或相鄰柱狀透鏡174的峰值之間的距離的柱狀透鏡膜170的鏡片間距P_L 具有與被定義為沿第4圖中顯示面板120的垂直方向從一個像素的上端至下一個像素的上端的距離的顯示面板120的像素間距P_P 約為±5μm的差距，且對應圖案相位差膜160的每一個左眼相位差膜Rl或每一個右眼相位差膜Rr的寬度。有益地，鏡片間距P_L 小於或等於像素間距P_P 。

同時，由於曲率半徑，柱狀透鏡174的厚度d隨焦距的變化而變化，且最大視角隨柱狀透鏡174的焦距的變化而變化。3D串擾值可從通過柱狀透鏡174透射的光線的角度來預測，從而可以確定最大視角。

例如，在47英寸的三維影像顯示裝置中，當像素間距P_P 為541.5μm時，鏡片間距P_L 可在536.5μm至546.5μm的範圍內，有益地，鏡片間距P_L 可小於541.5μm。此外，柱狀透鏡174的厚度d可在約為20μm至約為200μm的範圍內。

第6圖為根據本發明實施例中用於計算三維影像顯示裝置中3D串擾的示意圖。

在第6圖中，具有折射角θ的光線的入射角Φ可根據司乃耳定律(Snell’s Law)用方程式(1)表示。

Φ=sin^-1 (sin θ/n)　----------方程式(1)

這裏，n為柱狀透鏡174的折射率，例如約為1.5。

同時，柱狀透鏡174的焦距可用方程式(2)表示。

f=P² /(8‧Δn‧d)　----------方程式(2)

這裏，P為柱狀透鏡174的寬度，即鏡片間距PL，Δn為空氣的折射率與柱狀透鏡174的折射率之間的差，d為柱狀透鏡174的厚度。

因此，從一點入射在柱狀透鏡174的兩端的光線的角度Ψ，即，背光單元(圖未示)可用方程式(3)表示。

Ψ=sin^-1 {(4‧Δn‧d)/(P‧cos² Φ)}　----------方程式(3)

從方程式(1)至方程式(3)，從一點穿過入射在柱狀透鏡174的兩端的光線的右眼水平像素線Hr的區域Ri與左眼水平像素線Hl的區域Li可用方程式(4)和方程式(5)表示。

Ri=L‧tan(Φ-Ψ)-(B/2)　----------方程式(4)

Li=P_P -(B/2)-L‧tan(Φ+Ψ)　----------方程式(5)

這裏，L為從顯示面板120的顯示區域DA至柱狀透鏡174的距離，B為黑色矩陣的寬度，即，非顯示區域NDA的寬度，PP為像素間距，其為顯示區域DA與非顯示區域NDA的寬度之和，且對應圖案相位差膜160的左眼相位差膜或右眼相位差膜的寬度。

因此，為Ri/Li的3D串擾CT可從方程式(4)和方程式(5)獲得。當3D串擾CT為7%時，裝置被確定為具有最大視角。

第7圖為根據本發明具有不同條件如焦距或黑色矩陣的寬度的三維影像顯示裝置中3D串擾對折射角的仿真結果的示意圖。表1顯示了從第7圖獲得的最大視角。這裏，47英寸顯示面板被應用於每一個實驗實施例和比較實施例。

在實驗實施例1中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為2050μm，黑色矩陣的寬度，即第6圖的非顯示區域NDA的寬度為70μm，從第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA至第6圖的柱狀透鏡174的距離L為900μm。

在實驗實施例2中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為2050μm，黑色矩陣的寬度，即第6圖的非顯示區域NDA的寬度為240μm，從第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA至第6圖的柱狀透鏡174的距離L為900μm。

在實驗實施例3中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為1450μm，黑色矩陣的寬度，即第6圖的非顯示區域NDA的寬度為70μm，從第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA至第6圖的柱狀透鏡174的距離L為900μm。

在實驗實施例4中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為1450μm，黑色矩陣的寬度，即第6圖的非顯示區域NDA的寬度為70μm，從第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA至第6圖的柱狀透鏡174的距離L為700μm。

同時，3D串擾與視角被作為不使用柱狀透鏡的比較實施例來估計。在比較實施例1中，黑色矩陣或黑色條的寬度為70μm，自第6圖的包括圖案相位差膜160的第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA的距離L為900μm。

在比較實施例2中，黑色矩陣或黑色條的寬度為240μm，自第6圖的包括圖案相位差膜160的第6圖的顯示面板120的第6圖的顯示區域DA的距離L為900μm。

自第7圖及表1，需要注意的是，最大視角隨著黑色矩陣或黑色條的寬度，即非顯示區域NDA的寬度的增加而增加。然而，由於非顯示區域NDA的寬度的增加，孔徑比降低，亮度降低。比較實施例2的亮度降低了比較實施例1的亮度的65%。

此外，自第7圖及表1，需要注意的是，最大視角隨著柱狀透鏡的焦距的減小而增加。使用柱狀透鏡且非顯示區域NDA的寬度最小化的實驗實施例1或實驗實施例3的視角大於比較實施例2。

因此，沿裝置的上下方向的視角可通過使用柱狀透鏡改善，且非顯示區域NDA的寬度，即黑色矩陣的寬度可以最小化。

第8圖為顯示根據本發明中具有不同的焦距的三維影像顯示裝置中亮度對折射角的示意圖。表2顯示了最大視角取決於第8圖中的焦距。這裏，47英寸的顯示面板被應用於每一個實驗實施例和比較實施例。

在實驗實施例5中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為6000μm。在實驗實施例6中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為3000μm。在實驗實施例7中，第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為1500μm。

在比較實施例3中，不使用柱狀透鏡。

自第8圖及表2，需要注意的是，最大視角隨第6圖的柱狀透鏡174的焦距f的減少而增加，且出現柵欄(picket fence)效應，其中亮度降低出現在某個視角上。

這裏，在第6圖的柱狀透鏡174的焦距f為3000μm的實驗實施例6中，最大視角為26.1°，該最大視角相似於表1所示的具有240μm的非顯示區域NDA的寬度的比較實施例2的25.6°的最大視角，且超過視角的亮度約為80%。

因此，當第6圖的柱狀透鏡174的焦距f在約為2000μm至約為3000μm的範圍內時，不用降低亮度即可獲得優良的視角性能。

此外，當背光單元的亮度增加時，可用一較短的焦距f獲得更寬的視角，且可防止在某個視角的柵欄效應。因此，可進一步改善視角性能。

在上述實施例中，第4圖的圖案相位差膜160排列在第4圖的偏光膜150上，第4圖的柱狀透鏡膜170排列在第4圖的圖案相位差膜160上。第4圖的圖案相位差膜160及第4圖的柱狀透鏡膜170的位置可以改變。即，柱狀透鏡膜可排列在第4圖的偏光膜150上，圖案相位差膜可排列在柱狀透鏡膜上。

或者，第4圖的圖案相位差膜160可省略，第4圖的柱狀透鏡膜170可起圖案相位差膜的作用。此時，第4圖的柱狀透鏡膜170的每一個柱狀透鏡可具有λ/4的相位差值，且其光軸於從第4圖的顯示面板120通過第4圖的偏光膜150傳送的線性偏極光的偏極方向成+45°和-45°的夾角。

在上述實施例中，第4圖的柱狀透鏡膜170被應用於三維影像顯示裝置，柱狀透鏡膜可被應用於二維影像顯示裝置。

第9圖為根據本發明實施例中包括柱狀透鏡膜的二維影像顯示裝置的橫截面示意圖。

在第9圖中，顯示面板220包括：面向且相互分離的第一基板222及第二基板240、以及***第一基板222與第二基板240之間的液晶層248。

閘極線(圖未示)與連接至閘極線的閘電極224均形成在第一基板222的內表面上。閘極絕緣層226形成在閘極線與閘電極224上。

半導體層228形成在對應閘電極224的閘極絕緣層226上。相互分離的源電極232與汲電極234以及連接至源電極232的資料線(圖未示)均形成在半導體層228上。資料線與閘極線相互交錯，以定義一像素區域。儘管圖未示，半導體層228包括：本質非晶矽的主動層及摻入雜質的非晶矽的歐姆接觸層。歐姆接觸層可具有與源電極232及汲電極234的相同的形狀。

這裏，閘電極224、半導體層228、源電極232及汲電極234構成一薄膜電晶體T。

鈍化層236形成在源電極232、汲電極234及資料線上，鈍化層236具有用於曝光汲電極234的汲極接觸孔236a。

像素電極238形成在像素區域中的鈍化層236上，且通過汲極接觸孔236a連接至汲電極234。

黑色矩陣242形成在第二基板240的內表面上。黑色矩陣242具有對應像素區域的開口，且黑色矩陣242對應閘極線，資料線及薄膜電晶體T。濾色層244形成在黑色矩陣242以及通過黑色矩陣242的開口曝光的第二基板240的內表面上。儘管圖未示，濾色層244包括：紅色濾色層、綠色濾色層以及藍色濾色層，每一個濾色層對應一個像素區域。紅色濾色層、綠色濾色層以及藍色濾色層沿平行於閘極線的顯示面板220的水平方向順序且重複地排列。相同的濾色層沿平行於資料線的顯示面板220的垂直方向排列。透明的公共電極246形成在濾色層244上。

同時，儘管圖未示，覆蓋層可形成在濾色層244與公共電極246之間，以保護濾色層244，且使包括濾色層244的第二基板240的表面變平。

液晶層248排列在第一基板222的像素電極238與第二基板240的公共電極246之間。儘管圖未示，確定液晶分子的最初排列方式的對齊層分別形成在液晶層248與像素電極238之間以及在液晶層248與公共電極246之間。

雖然在本實施例中，像素電極238與公共電極246分別形成在第一基板222與第二基板240上，像素電極238與公共電極246可形成在第一基板222上。

同時，第一偏光鏡252排列在第一基板222的外表面上，第二偏光鏡250排列在第二基板240的外表面上。第一偏光鏡252與第二偏光鏡250透射平行於其透射軸的線性偏極光。第一偏光鏡252的透射軸垂直於第二偏光鏡250的透射軸。黏著層可排列在第一基板222與第一偏光鏡252之間以及在第二基板240與第二偏光鏡250之間。

儘管圖未示，背光單元排列在第一偏光鏡252下，以向顯示面板220提供光線。

柱狀透鏡膜270排列在第二偏光鏡250上。柱狀透鏡膜270包括：基膜272及柱狀透鏡274。儘管圖未示，基膜272可附接在具有黏著層的第二偏光鏡250上。

柱狀透鏡膜270的基膜272可由具有零雙折射或相對低地雙折射的材料構成。有益地，基膜272可具有-10nm至+10nm範圍內的平面相位差值Rin，更有益地，基膜272可具有0nm的平面相位差值Rin，以及-50nm至+50nm範圍內的厚度相位差值Rth。基膜272可包括：三醋酸纖維素(TAC)，環烯烴聚合物(COP)或具有零相位差的丙烯酸纖維材料。例如，TAC可具有0nm的平面相位差值Rin及-50nm的厚度相位差值Rth。具有零相位差的丙烯酸纖維材料可具有0nm的平面相位差值Rin及0nm的厚度相位差值Rth。

被定義為每一個柱狀透鏡274的寬度或相鄰柱狀透鏡274的峰值之間的距離的柱狀透鏡膜270的鏡片間距P_L 具有與被定義為沿顯示面板220的垂直方向從一個像素的上端至下一個像素的上端的距離的顯示面板220的像素間距P_P 約為±5μm的差距。有益地，鏡片間距P_L 小於或等於像素間距P_P 。

柱狀透鏡274沿顯示面板220的垂直方向排列。

第10A圖與第10B圖分別說明在附接柱狀透鏡前後的二維影像顯示裝置中光線的路徑的示意圖。第11A圖與第11B圖分別為在附接柱狀透鏡前後的二維影像顯示裝置的圖片。

在第10A圖與第11A圖中，在附接柱狀透鏡之前，從背光源發出的光線被黑色矩陣BM部分地損失，因而前面的亮度降低。為了增加亮度，從背光源發出的光線增加，或者一光薄膜被用於補償。在這種情況下，功耗增加，或者製造成本增加。

在另一方面，在第10B圖與第11A圖中，在附接柱狀透鏡之後，從背光源發出的光線被柱狀透鏡LL集中。與第10A圖及第11B圖的裝置相比較，前面的亮度增加。

第12A圖為說明用於測量亮度取決於柱狀透鏡的存在的影像顯示裝置的示意圖，第12B圖為顯示在第12A圖的每個點的亮度的示意圖。

在第12A圖中，兩個柱狀透鏡膜LLF被附接在影像顯示裝置的中心部分且兩個柱狀透鏡膜LLF相互分離。可以測量在與右柱狀透鏡膜LLF相鄰的第一點p1，柱狀透鏡膜LLF與顯示裝置的中心之間的第二點p2，以及分別對應柱狀透鏡膜LLF的第三點p3及第四點p4的每一點的亮度。

如第12B圖所示，在第一點p1的亮度為324.1尼特(nit)，在第二點p2的亮度為327.1尼特，在第三點p3的亮度為370.9尼特，在第四點p4的亮度為359.7尼特。

即，沒有附接柱狀透鏡膜的第一點p1及第二點p2的平均亮度為325.6尼特，附接柱狀透鏡膜LLF的第三點p3及第四點p4的平均亮度為365.3尼特。在附接柱狀透鏡膜LLF的情況下，亮度約為增加了12.2%。

此外，當亮度通常在顯示裝置的中心為最高時，在附接柱狀透鏡膜LLF的第三點p3及第四點p4的亮度高於在未附接柱狀透鏡膜LLF的中心的第二點p2的亮度。

因此，可通過將柱狀透鏡膜應用於二維影像顯示裝置的方法進一步改善前面的亮度。

在根據本發明的三維影像顯示裝置中，柱狀透鏡排列在圖案相位差膜上，以將光線集中於一預定的方向上。因此，可防止3D串擾，且可改善視角性能。此外，孔徑比與亮度增加。

再者，柱狀透鏡排列在二維影像顯示裝置的偏光鏡之上，以集中來自背光源的光線，從而改善亮度。

可以理解地是本領域的技術人員在不脫離本發明的精神或範圍下，可以對本發明作出各種修改及變換。因此，可以意識到本發明涵蓋在所附申請專利範圍及其等同物的範圍內所提供的本發明的修改及變換。

本申請案主張於2010年12月28日提交的韓國專利申請第10-2010-0136911號與2011年5月24日提交的韓國專利申請第10-2011-0049115號的權益，該等專利申請在此全部引用作為參考。

10．．．三維影像顯示裝置

20．．．顯示面板

22．．．第一基板

24．．．閘電極

26．．．閘極絕緣層

28．．．半導體層

32．．．源電極

34．．．汲電極

36．．．鈍化層

36a．．．汲極接觸孔

38．．．像素電極

40．．．第二基板

42．．．黑色矩陣

44．．．濾色層

46．．．公共電極

48．．．液晶層

50．．．偏光膜/第二偏光鏡

52．．．第一偏光鏡

60．．．圖案相位差膜

62．．．基膜

64．．．相位差層

66．．．黑色條

68．．．黏著層

80．．．偏光眼鏡

82．．．左眼透鏡

84．．．右眼透鏡

110．．．三維影像顯示裝置

120．．．顯示面板

122．．．第一基板

124．．．閘電極

126．．．閘極絕緣層

128．．．半導體層

132．．．源電極

134．．．汲電極

136．．．鈍化層

136a．．．汲極接觸孔

138．．．像素電極

140．．．第二基板

142．．．黑色矩陣

144．．．濾色層

146．．．公共電極

148．．．液晶層

150．．．偏光膜/第二偏光鏡

152．．．第一偏光鏡

160．．．圖案相位差膜

162．．．第一基膜

164．．．相位差層

168．．．黏著層

170．．．柱狀透鏡膜

172．．．第二基膜

174．．．柱狀透鏡

180．．．偏光眼鏡

182．．．左眼透鏡

184．．．右眼透鏡

220．．．顯示面板

222．．．第一基板

224．．．閘電極

226．．．閘極絕緣層

228．．．半導體層

232．．．源電極

234．．．汲電極

236．．．鈍化層

236a．．．汲極接觸孔

238．．．像素電極

240．．．第二基板

242．．．黑色矩陣

244．．．濾色層

246．．．公共電極

248．．．液晶層

250．．．第二偏光鏡

252．．．第一偏光鏡

270．．．柱狀透鏡膜

272．．．基膜

274．．．柱狀透鏡

B．．．藍色子像素

BM．．．黑色矩陣

BS．．．黑色條區域

DA．．．顯示區域

G．．．綠色子像素

h1．．．第一高度

h2．．．第二高度

h3．．．第三高度

Hl．．．左眼水平像素線

Hr．．．右眼水平像素線

LL．．．柱狀透鏡

LLF．．．柱狀透鏡膜

NDA．．．非顯示區域

p1．．．第一點

p2．．．第二點

p3．．．第三點

p4．．．第四點

R．．．紅色子像素

Rl．．．左眼相位差膜

Rr．．．右眼相位差膜

T．．．薄膜電晶體

P_L ．．．鏡片間距

P_P ．．．像素間距

所附圖式其中提供關於本發明實施例的進一步理解並且結合與構成本說明書的一部份，說明本發明的實施例並且描述一同提供對於本發明實施例之原則的解釋。

圖式中：

第1圖為說明先前技術中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的透視圖；

第2圖為說明先前技術中包括作為顯示面板的液晶顯示面板的偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的橫截面示意圖；

第3A圖至第3C圖為顯示先前技術中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的3D串擾的橫截面示意圖；

第4圖為說明根據本發明實施例中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的透視圖；

第5圖為說明根據本發明實施例中偏光眼鏡型三維影像顯示裝置的橫截面示意圖；

第6圖為說明根據本發明實施例中用於計算三維影像顯示裝置中的3D串擾的示意圖；

第7圖為顯示根據本發明在具有不同條件的三維影像顯示裝置中3D串擾對折射角的仿真結果的示意圖；以及

第8圖為顯示根據本發明在具有不同焦距的三維影像顯示裝置中亮度對折射角的示意圖；

第9圖為說明根據本發明實施例中包括柱狀透鏡膜的二維影像顯示裝置的橫截面示意圖；

第10A圖及第10B圖為分別說明附接柱狀透鏡前後的二維影像顯示裝置中光線的路徑的示意圖；

第11A圖及第11B圖為分別說明附接柱狀透鏡前後的二維影像顯示裝置的圖片；

第12A圖為說明用於測量亮度取決於柱狀透鏡的存在的影像顯示裝置的示意圖；以及

第12B圖為顯示在第12A圖的每一個點的亮度的示意圖。

110．．．三維影像顯示裝置

120．．．顯示面板

150．．．偏光膜/第二偏光鏡

160．．．圖案相位差膜

170．．．柱狀透鏡膜

180．．．偏光眼鏡

182．．．左眼透鏡

184．．．右眼透鏡

B．．．藍色子像素

DA．．．顯示區域

G．．．綠色子像素

Hl．．．左眼水平像素線

Hr．．．右眼水平像素線

NDA．．．非顯示區域

R．．．紅色子像素

Rl．．．左眼相位差膜

Rr．．．右眼相位差膜

P_L ．．．鏡片間距

P_P ．．．像素間距

Claims (12)

1. 一種影像顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板包含一顯示區域及一非顯示區域，其中，該顯示區域包括：顯示一左眼影像的左眼水平像素線以及顯示一右眼影像的右眼水平像素線；一偏光膜，排列在該顯示面板之上，其中，該偏光膜線性偏極化該左眼影像及該右眼影像；一圖案相位差膜，排列在該偏光膜之上，該圖案相位差膜包括：左眼相位差膜及右眼相位差膜，其中，該等左眼相位差膜對應該等左眼水平像素線，並將該線性偏極化的左眼影像變為左圓偏極化的影像，該等右眼相位差膜對應該等右眼水平像素線，並將該線性偏極化的影像變為右圓偏極化的影像；以及一柱狀透鏡膜，排列在該偏光膜之上，該柱狀透鏡膜包括柱狀透鏡，其中，該等柱狀透鏡分別對應該等左眼相位差膜與該等右眼相位差膜，其中，該柱狀透鏡膜進一步包括一基膜，該基膜與該圖案相位差膜直接相鄰，並具有在-10nm至+10nm的範圍內的平面相位差值以及在-50nm至+50nm的範圍內的厚度相位差值。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中，該圖案相位差膜排列在該偏光膜與該柱狀透鏡膜之間。
3. 依據申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中，該柱狀透鏡膜的鏡片間距具有與像素間距為±5μm的差距範圍內，該像素間距為從相鄰的左眼水平像素線與右眼水平像素線中的一個的上端至相鄰的左眼水平像素線與右眼水平像素線的另一個的上端的距離。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中，該等柱狀透鏡的焦距在約為2000μm至約為3000μm的範圍內。
5. 依據申請專利範圍第4項所述的影像顯示裝置，其中，該等柱狀透鏡的厚度在約為20μm至約為200μm的範圍內。。
6. 依據申請專利範圍第1項的影像顯示裝置，其中，該柱狀透鏡膜的該基膜包括三醋酸纖維素、環烯烴聚合物以及具有零相位差的丙烯酸纖維材料的其中之一。
7. 依據申請專利範圍第1項所述的影像顯示裝置，其中，該顯示面板進一步包括一對應該非顯示區域的黑色矩陣。
8. 依據申請專利範圍第7項所述的影像顯示裝置，其中，該黑色矩陣具有約為70μm的寬度。
9. 依據申請專利範圍第7項所述的影像顯示裝置，其中，該顯示面板包括：第一基板與第二基板，彼此相互分離；一薄膜電晶體，在該第一基板上；一像素電極，連接至該薄膜電晶體；一公共電極，與該像素電極形成一電容；該黑色矩陣，在該第二基板上並具有一開口；以及一濾色層，在該第二基板上並對應該開口。
10. 一種影像顯示裝置，包括：一顯示面板，該顯示面板包括複數個水平像素線，每一個水平像素線包含複數個像素；一線性偏光膜，排列在該顯示面板之上；以及一柱狀透鏡膜，排列在該線性偏光膜之上，該柱狀透鏡膜包括柱狀透鏡，其中，該等柱狀透鏡對應該等水平像素線，其中，該柱狀透鏡膜進一步包括一基膜，該基膜與該線性偏光膜直接相鄰，並具有在-10nm至+10nm的範圍內的平面相位差值以及在-50nm至+50nm的範圍內的厚度相位差值。
11. 依據申請專利範圍第10項所述的影像顯示裝置，其中，該柱狀透鏡膜的鏡片間距具有與像素間距為±5μm的差距範圍內，該像素間距為從一個水平像素線的上端至下一個水平像素線的上端的距離。
12. 依據申請專利範圍第10項所述的影像顯示裝置，其中，該柱狀透鏡膜的該基膜包括三醋酸纖維素、環烯烴聚合物以及具有零相位差的丙烯酸纖維材料的其中之一。