CN100576036C - 可切换式平面立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可切换式平面立体显示器，其包括液晶显示面板及可切换式光栅。液晶显示面板包括第一基板、第二基板、第一扭转向列液晶层、第一广视角膜组及第一偏振片组。第一广视角膜组包括第一广视角膜及第二广视角膜。第一偏振组包括第一偏振片及第二偏振片，第一偏振片的穿透轴实质上垂直于第二偏振片的穿透轴。另外，可切换式光栅包括第三基板、第四基板、第二扭转向列液晶层、第二广视角膜组及第二偏振片组。第二广视角膜组包括第三广视角膜及第四广视角膜。第二偏振片组包括第三偏振片及第四偏振片，且第三偏振片的穿透轴与第四偏振片的穿透轴实质上相互垂直。

Description

可切换式平面立体显示器

技术领域

本发明是有关于一种可切换式平面立体显示器，且特别是有关于一种具有可切换式光栅(switchable barrier)的可切换式平面立体显示器。

背景技术

近年来，随着显示技术的不断进步，使用者对于显示器的显示品质(如图像解析度、色彩饱和度等)的要求也越来越高。然而，除了高图像解析度以及高色彩饱和度之外，对于使用者而言，显示器是否能够显示立体图像也成为购买上的考量因素之一。

目前发展出来的立体图像显示技术，主要是利用固定式光栅来控制观赏者左眼与右眼所接收到的图像。根据人眼的视觉特性，当左、右眼分别观赏相同的图像内容但是具有不同视差(parallax)的二图像时，人眼会将二图像重叠解读成一立体图像。依照光栅位置的不同，可将立体显示技术大致上区分为前光栅式(front barrier)立体显示技术以及后光栅式(back barrier)立体显示技术两种。

值得注意的是，利用固定式光栅来产生立体图像属于一种空间多工(spatial-multiplexed)的方式，此方式虽然可以使得液晶显示面板具有立体显示的效果，但却使立体显示器的解析度减半。此外，具有固定式光栅的立体显示器只能用来显示立体图像而无法显示平面图像。对于使用者而言，具有固定式光栅的立体显示器的实用性不高。

因此为解决上述问题，一种可切换式光栅(switchable barrier)已被应用于可切换式平面立体显示器中，以使可切换式平面立体显示器能够在可切换式光栅未被开启的情况下显示出平面图像。当可切换式光栅被开启时，可切换式平面立体显示器便能够显示出立体图像。具体而言，在已知的可切换式平面立体显示器中，若液晶显示面板为一扭转向列型液晶显示面板(TwistedNematic Liquid Crystal Display Panel)时，通常会选用一常态白色模式的扭转向列型液晶盒(normally white mode TN-LC Cell)作为可切换式光栅，且扭转向列型液晶显示面板与扭转向列型液晶盒中的液晶会具有相同的旋性(chiral)。然而，前述架构的可切换式平面立体显示器在显示品质方面(如对比、视角对称性)仍有改善的空间。

发明内容

本发明提供一种可切换式平面立体显示器，其具有较佳的显示品质。

本发明提出一种可切换式平面立体显示器，包括一液晶显示面板以及一可切换式光栅。液晶显示面板包括一第一基板、一相对于第一基板的第二基板、一第一扭转向列液晶层、一第一广视角膜组以及一第一偏振片组。第一扭转向列液晶层配置于第一基板与第二基板之间。第一广视角膜组包含一第一广视角膜及一第二广视角膜，第一广视角膜配置于第一基板的外表面上以及第二广视角膜配置于第二基板的外表面上。另外，第一偏振片组包含一第一偏振片及一第二偏振片。第一偏振片组配置于第一广视角膜组之上，以使得第一广视角膜位于第一偏振片与第一基板之间以及第二广视角膜配置于第二偏振片与第二基板之间，其中第一偏振片的穿透轴与第二偏振片的穿透轴实质上相互垂直。另外，可切换式光栅包括一第三基板及一相对于该第三基板的第四基板、一第二扭转向列液晶层、一第二广视角膜组以及一第二偏振片组。第二扭转向列液晶层配置于第三基板与第四基板之间，其中第二扭转向列液晶层的旋性与第一扭转向列液晶层的旋性相反。第二广视角膜组包含一第三广视角膜与一第四广视角膜，第三广视角膜配置于第三基板的外表面上以及第四广视角膜配置于第四基板的外表面上。第二偏振片组包含一第三偏振片及一第四偏振片，第二偏振片组配置于第二广视角膜组之上，以使得第三广视角膜位于第三偏振片与第三基板之间以及第四广视角膜片配置于第四偏振片与第四基板之间，其中第三偏振片的穿透轴与第四偏振片的穿透轴实质上相互垂直。

在本发明的一实施例中，液晶显示面板还包括一第一配向膜组。其包含一第一配向膜与一第二配向膜，第一配向膜配置于第一基板的内表面上，且位于第一基板与第一扭转向列液晶层之间，以及第二配向膜配置于第二基板的内表面上，且位于第二基板与第一扭转向列液晶层之间，其中第一配向膜的配向方向与第二配向膜的配向方向(rubbing direction)实质上相互垂直。

在本发明的一实施例中，液晶显示面板中第一配向膜的配向方向与第一偏振片的穿透轴实质上相互垂直或者第二配向膜的配向方向与第二偏振片的穿透轴实质上相互垂直。

在本发明的一实施例中，可切换式光栅还包括一第二配向膜组，其包含一第三配向膜与一第四配向膜。第三配向膜配置于第三基板内表面上，且位于第三基板与第二扭转向列液晶层之间，以及第四配向膜配置于第四基板内表面上，且位于第四基板与第二扭转向列液晶层之间，其中第三配向膜的配向方向(rubbing direction)与第四配向膜的配向方向实质上相互垂直。

在本发明的一实施例中，可切换式光栅中第三配向膜的配向方向与第三偏振片的穿透轴实质上相互垂直或者第四配向膜的配向方向与第四偏振片的穿透轴实质上相互垂直。

在本发明的一实施例中，第二偏振片的穿透轴与第三偏振片的穿透轴实质上相互平行。

在本发明的一实施例中，第四偏振片的穿透轴与第一偏振片的穿透轴实质上相互平行。

在本发明的一实施例中，第二配向膜的配向方向与第三配向膜的配向方向实质上相互平行。

在本发明的一实施例中，第四配向膜的配向方向与第一配向膜的配向方向实质上相互平行。

由于本发明在可切换式光栅中所采用的扭转向列液晶层与液晶显示面板中所采用的扭转向列液晶层具有相反的旋性，因此，本发明的可切换式平面立体显示器具有较佳的显示品质。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的可切换式平面立体显示器的示意图。

图2A为液晶显示面板中配向膜的配向方向与偏振片的穿透轴两者相对位置的示意图。

图2B为可切换式光栅中配向膜的配向方向与偏振片的穿透轴两者相对位置的示意图。

图3为第一扭转向列液晶层与第二扭转向列液晶层两者旋性相同或是旋性相反的光学模拟结果示意图。

图4为补偿膜偏移量与显示效果的关系的光学模拟结果的示意图。

附图标号

100：可切换式平面立体显示器

200：液晶显示面板

210：第一基板

210a、212a、310a、312a：外表面

210b、212b、310b、312b：外表面

212：第二基板

220：第一扭转向列液晶层

230：第一广视角膜组

232：第一广视角膜

234：第二广视角膜

240：第一偏振片组

242：第一偏振片

244：第二偏振片

250：第一配向膜组

252：第一配向膜

254：第二配向膜

300：可切换式光栅

310：第三基板

312：第四基板

320：第二扭转向列液晶层

330：第二广视角膜组

332：第三广视角膜

334：第四广视角膜

340：第二偏振片组

342：第三偏振片

344：第四偏振片

350：第二配向膜组

352：第三配向膜

354：第四配向膜

A1：第一偏振片的穿透轴

A2：第二偏振片的穿透轴

A3：第三偏振片的穿透轴

A4：第四偏振片的穿透轴

D1：第一配向膜的配向方向

D2：第二配向膜的配向方向

D3：第三配向膜的配向方向

D4：第四配向膜的配向方向

具体实施方式

图1为本发明一实施例的可切换式平面立体显示器的示意图。请参照图1，本实施例的可切换式平面立体显示器100包括一液晶显示面板200以及一可切换式光栅300。液晶显示面板200包括一第一基板210、一相对于第一基板210的第二基板212、一第一扭转向列液晶层220、一第一广视角膜组230以及一第一偏振片组240。第一扭转向列液晶层220配置于第一基板210与第二基板212之间。第一广视角膜组230包含一第一广视角膜232及一第二广视角膜234，第一广视角膜232配置于第一基板210的外表面210a上，而第二广视角膜234配置于第二基板212的外表面212a上。另外，第一偏振片组240包含一第一偏振片242及一第二偏振片244。第一偏振片组240配置于第一广视角膜组230之上。详言之，第一广视角膜232位于第一偏振片242与第一基板210之间，且第二广视角膜234配置于第二偏振片244与第二基板212之间，其中第一偏振片242的穿透轴与第二偏振片244的穿透轴实质上相互垂直。

可切换式光栅300包括一第三基板310及一相对于第三基板310的第四基板312、一第二扭转向列液晶层320、一第二广视角膜组330以及一第二偏振片组340。第二扭转向列液晶层320配置于第三基板310与第四基板312之间，其中第二扭转向列液晶层320的旋性与第一扭转向列液晶层220的旋性相反。第二广视角膜组330包含一第三广视角膜332与一第四广视角膜334，第三广视角膜332配置于第三基板310的外表面310a上，而第四广视角膜334配置于第四基板312的外表面312a上。第二偏振片组340包含一第三偏振片342及一第四偏振片344，第二偏振片组340配置于第二广视角膜组330之上。详言之，第三广视角膜332位于第三偏振片342与第三基板310之间，且第四广视角膜334配置于第四偏振片344与第四基板312之间，其中第三偏振片342的穿透轴与第四偏振片344的穿透轴实质上相互垂直。

图1所示为可切换式光栅300配置于液晶显示面板200上方的实施方式。然而，本发明并不限定于此。即可切换式光栅300也可配置于液晶显示面板200的下方，且可以达到与上述实施例相同的效果。更具体而言，可将液晶显示面板200配置于可切换式光栅300与一背光模块之间，以构成一前光栅式立体显示器，此外，也可将可切换式光栅300配置于液晶显示面板200与一背光模块之间，以构成一后光栅式立体显示器。

在本实施例中，可切换式光栅300例如是一常态白色模式的扭转向列型液晶盒，而当可切换式光栅300未被开启时，液晶显示面板200所显示的平面图像便可直接被使用者所观看到。反之，当可切换式光栅300被开启时，使用者便可观察到立体图像。

请继续参照图1，本实施例的液晶显示面板200可选择性的包括一第一配向膜组250。第一配向膜组250包含一第一配向膜252与一第二配向膜254，第一配向膜252配置于第一基板210的内表面210b上，且位于第一基板210与第一扭转向列液晶层220之间，以及第二配向膜254配置于第二基板212的内表面212b上，且位于第二基板212与第一扭转向列液晶层220之间。第一配向膜252、第二配向膜254的作用在于使第一扭转向列液晶层220中的液晶分子呈现特定的预倾角及配向方向。当第一扭转向列液晶层220中的液晶分子依照设计，通过第一配向膜252、第二配向膜254而呈现特定的预倾角及配向方向时，液晶显示面板200可以具有较佳的显示效果，例如具有较广的视角。需要特别注意的是，本实施例的第一配向膜252的配向方向与第二配向膜254的配向方向(rubbing direction)实质上相互垂直。

在本实施例中，可切换式光栅300可选择性的包括一第二配向膜组350。第二配向膜组350包含一第三配向膜352与一第四配向膜354，第三配向膜352配置于第三基板310内表面310b上，且位于第三基板310与第二扭转向列液晶层320之间，而第四配向膜354配置于第四基板312内表面312b上，且位于第四基板312与第二扭转向列液晶层320之间。值得注意的是，第三配向膜352的配向方向(rubbing direction)与第四配向膜354的配向方向实质上相互垂直。

图2A为液晶显示面板中配向膜的配向方向与偏振片的穿透轴两者相对位置的示意图。在本发明的一较佳实施例中，上述液晶显示面板200中第一配向膜252的配向方向D1与第一偏振片242的穿透轴A1实质上相互垂直。在本发明的另一较佳实施例中，第二配向膜254的配向方向D2与第二偏振片244的穿透轴A2实质上相互垂直。值得注意的是，当第一配向膜252的配向方向D1与第一偏振片242的穿透轴A1实质上相互垂直，且第二配向膜254的配向方向D2与第二偏振片244的穿透轴A2也实质上相互垂直时，可切换式平面立体显示器100可具有较佳的显示效果。

图2B为可切换式光栅中配向膜的配向方向与偏振片的穿透轴两者相对位置的示意图。在本发明的一较佳实施例中，上述可切换式光栅300中第三配向膜352的配向方向D3与第三偏振片342的穿透轴A3实质上相互垂直。在本发明的另一较佳实施例中，第四配向膜354的配向方向D4与第四偏振片344的穿透轴A4实质上相互垂直。值得注意的是，当第三配向膜352的配向方向D3与第三偏振片342的穿透轴A3实质上相互垂直，且第四配向膜354的配向方向D4与第四偏振片344的穿透轴A4亦实质上相互垂直时，可切换式平面立体显示器100可具有较佳的显示效果。更佳的是，若上述图2A与图2B的情况皆成立，可切换式平面立体显示器100将可具有更佳的显示效果。在上述实施例中，第一扭转向列液晶层220的旋性为顺时钟旋转90度，第二扭转向列液晶层320的旋性为逆时钟旋转90度，可达到第一扭转向列液晶层220与第二扭转向列液晶层320的旋性相反。

在本发明的又一较佳实施例中，第二偏振片244的穿透轴A2与第三偏振片342的穿透轴A3实质上相互平行。换句话说，第四偏振片344的穿透轴A4实质上垂直于第二偏振片244的穿透轴A2。

在本发明的其他较佳实施例中，第四偏振片344的穿透轴A4与第一偏振片242的穿透轴A1实质上相互平行。值得注意的是，当第二偏振片244的穿透轴A2与第三偏振片342的穿透轴A3实质上相互平行，且第四偏振片344的穿透轴A4与第一偏振片242的穿透轴A1实质上相互平行时，可切换式平面立体显示器100可具有较佳的显示效果。

在本发明另一实施例中，第二配向膜254的配向方向D2与第三配向膜352的配向方向D3实质上相互平行。也就是说，第二配向膜254的配向方向D2与第三配向膜352的配向方向D3两者间相差为0°或是180°。更详细的来说，第二配向膜254的配向方向D2的起点和终点，与第三配向膜352的配向方向D3的起点和终点相同时，第二配向膜254的配向方向D2与第三配向膜352的配向方向D3相差0°。反之，当第二配向膜254的配向方向D2的起点为第三配向膜的配向方向D3的终点时，第二配向膜254的配向方向D2与第三配向膜352的配向方向D3相差180°。

在本发明又一实施例中，第四配向膜354的配向方向D4与第一配向膜252的配向方向D1实质上相互平行。也就是说，第四配向膜354的配向方向D4与第一配向膜252的配向方向D1两者间相差为0°或是180°。更佳的实施方式是，第二配向膜254的配向方向D2与第三配向膜352的配向方向D3实质上相互平行，同时第四配向膜354的配向方向D4也与第一配向膜252的配向方向D1实质上相互平行。

图3为第一扭转向列液晶层与第二扭转向列液晶层两者旋性相同或是旋性相反的光学模拟结果示意图。请参照图1与图3，当第一扭转向列液晶层220与第二扭转向列液晶层320的旋性相反时，可切换式平面立体显示器100在显示255灰阶(L255)以及0灰阶(L0)时，会呈现图3中左侧的模拟结果。反之，若第一扭转向列液晶层220与第二扭转向列液晶层320的旋性相同时，可切换式平面立体显示器100在显示L255灰阶(L255)以及0灰阶(L0)时，会呈现图3中右侧的模拟结果。从图3所显示的模拟结果可知，当第一扭转向列液晶层220与第二扭转向列液晶层320的旋性相反时，可切换式平面立体显示器100所显示的图像的对比(CR)以及0灰阶(L0)时，图像显示均匀性较为优异。

在工艺上，通常会贴附一些补偿膜来提升显示效果。补偿膜的种类很多，本实施例中广视角膜即为补偿膜的一种。在以下的附图中，利用模拟的方式来了解补偿膜贴附的正交角度与显视效果两者之间的关系。图4为补偿膜偏移量与显示效果的关系的光学模拟结果的示意图。请参照图4，当补偿膜相互垂直，也就是说两片补偿膜正交的角度为±90°时，附图中标示的偏移量为0°。图4中分别模拟偏移量是0°、±2°、±4°、±6°、±8°及±10°的情形。如图4所示，当偏移量为0°时，其光学模拟结果的图形分布左右非常对称，显示有极佳的对比度。另外，当偏移量的范围在±4°之间时，其结果显示对比度与偏移量为0°时的对比相差并不大。也就是说，本实施例中所指的实质上相互垂直，只要是相交的角度为±90°±4°都是可以接受的误差范围。

综上所述，本发明通过第一扭转向列液晶层的旋性与第二扭转向列液晶层的旋向相反，且使液晶显示面板中第一偏振片的穿透轴与第二偏振片的穿透轴实质上相互垂直，并且可切换式光栅中的第三偏振片的穿透轴与第四偏振片的穿透轴实质上垂直，来使可切换式平面立体显示器具有较佳显示品质。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域相关人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims (9)

1.一种可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述可切换式平面立体显示器包括：

一液晶显示面板，包括：

一第一基板及一相对于所述第一基板的第二基板；

一第一扭转向列液晶层，配置于所述第一基板与所述第二基板之间；

一第一广视角膜组，其包含一第一广视角膜及一第二广视角膜，所述第一广视角膜配置于所述第一基板的外表面上以及所述第二广视角膜配置于所述第二基板的外表面上；

一第一偏振片组，其包含一第一偏振片及一第二偏振片，所述第一偏振片组配置于所述第一广视角膜组之上，以使得所述第一广视角膜位于所述第一偏振片与所述第一基板之间以及所述第二广视角膜配置于所述第二偏振片与所述第二基板之间，其中所述第一偏振片的穿透轴与所述第二偏振片的穿透轴相互垂直；

一可切换式光栅，包括：

一第三基板及一相对于所述第三基板的第四基板；

一第二扭转向列液晶层，配置于所述第三基板与所述第四基板之间，其中所述第二扭转向列液晶层的旋性与所述第一扭转向列液晶层的旋性相反；

一第二广视角膜组，其包含一第三广视角膜与一第四广视角膜，所述第三广视角膜配置于所述第三基板的外表面上以及所述第四广视角膜配置于所述第四基板的外表面上；以及

一第二偏振片组，其包含一第三偏振片及一第四偏振片，所述第二偏振片组配置于所述第二广视角膜组之上，以使得所述第三广视角膜位于所述第三偏振片与所述第三基板之间以及所述第四广视角膜片配置于所述第四偏振片与所述第四基板之间，其中所述第三偏振片的穿透轴与所述第四偏振片的穿透轴相互垂直。

2.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述液晶显示面板更包括一第一配向膜组，其包含一第一配向膜与一第二配向膜，所述第一配向膜配置于所述第一基板的内表面上，且位于所述第一基板与所述第一扭转向列液晶层之间，以及所述第二配向膜配置于所述第二基板的内表面上，且位于所述第二基板与所述第一扭转向列液晶层之间，其中所述第一配向膜的配向方向与所述第二配向膜的配向方向相互垂直。

3.如权利要求2所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，在所述液晶显示面板中，所述第一配向膜的配向方向与所述第一偏振片的穿透轴相互垂直或者所述第二配向膜的配向方向与所述第二偏振片的穿透轴相互垂直。

4.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述可切换式光栅更包括一第二配向膜组，其包含一第三配向膜与一第四配向膜，所述第三配向膜配置于所述第三基板内表面上，且位于所述第三基板与所述第二扭转向列液晶层之间，以及所述第四配向膜配置于所述第四基板内表面上，且位于所述第四基板与所述第二扭转向列液晶层之间，其中所述第三配向膜的配向方向与所述第四配向膜的配向方向相互垂直。

5.如权利要求4所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，在所述可切换式光栅中，所述第三配向膜的配向方向与所述第三偏振片的穿透轴相互垂直或者所述第四配向膜的配向方向与所述第四偏振片的穿透轴相互垂直。

6.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述第二偏振片的穿透轴与第三偏振片的穿透轴相互平行。

7.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述第四偏振片的穿透轴与第一偏振片的穿透轴相互平行。

8.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述第二配向膜的配向方向与所述第三配向膜的配向方向相互平行。

9.如权利要求1所述的可切换式平面立体显示器，其特征在于，所述第四配向膜的配向方向与所述第一配向膜的配向方向相互平行。

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