CN101738736A - 可切换二维与三维显示模式的显示装置及其主动散射透镜 - Google Patents

Abstract

一种可切换二维与三维显示模式的显示装置及其主动散射透镜，该显示装置包括一显示面板与一主动散射透镜设置于显示面板上。该主动散射透镜包括一第一膜层与一第二膜层。第一膜层具有一第一折射率，且第二膜层具有一第二折射率。第一膜层与第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，借此于进行二维显示模式时，第一膜层与第二膜层的其中一之对于一入射光具有散射效果，且于进行三维显示模式时，第一膜层与第二膜层对于入射光不具有散射效果。本发明提供的显示装置利用具有可切换散射特性的主动散射透镜提供的第一光学模式与第二光学模式分别实现二维显示模式与三维显示模式，还具有消除显示装置常见的干涉现象的功用，因此可提升显示质量。

Description

可切换二维与三维显示模式的显示装置及其主动散射透镜

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，尤其涉及一种具有主动散射透镜的可切换二维显示模式与三维显示模式的显示装置。

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)与空间多任务式两种。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，借此达到立体显示的效果。空间多任务式立体显示装置则是利用设置于显示面板前方的栅栏(barrier)，使得观看者的左眼与右眼因观看角度的差异受到栅栏的遮蔽，而仅能分别观看到左眼画面与右眼画面。

然而，现有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信息与右眼信息而必需加以舍弃，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(framerate)降低，而影响了显示质量。另外，栅栏型空间多任务式立体显示装置的栅栏会遮蔽掉部分光线，因此具有亮度偏低的缺点。

发明内容

本发明的目的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主动散射透镜，以解决现有技术所面临的问题。

本发明的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，其包括一显示面板与一主动散射透镜设置于显示面板上。主动散射透镜包括一第一膜层与一第二膜层。第一膜层具有一第一折射率，且第一膜层包括多个凸块结构。第二膜层具有一第二折射率，且第二膜层包括多个凹槽结构与该多个凸块结构对应并相嵌合。第一膜层与第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，借此于进行二维显示模式时，第一膜层与第二膜层的其中之一对于一入射光具有散射效果，且于进行三维显示模式时，第一膜层与第二膜层对于入射光不具有散射效果。或者另一技术方案为，进行三维显示模式时，第一膜层与第二膜层的其中之一对于入射光的散射效果低于进行二维显示模式时，第一膜层与第二膜层的其中之一对于入射光的散射效果。

本发明的实施例还提供一主动散射透镜，其包括一第一膜层与一第二膜层。第一膜层具有一第一折射率，且第一膜层包括多个凸块结构。第二膜层具有一第二折射率，且第二膜层包括多个凹槽结构与该多个凸块结构对应并相嵌合。第一膜层与第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，借此于一第一光学模式时，第一膜层与第二膜层的其中之一对于一入射光不具有散射效果，且于一第二光学模式时，第一膜层与第二膜层对于入射光具有散射效果。

本发明的功效在于，本发明提供的显示装置利用具有可切换散射特性的主动散射透镜提供的第一光学模式与第二光学模式分别实现二维显示模式与三维显示模式。此外，本发明提供的主动散射透镜所提供的散射作用除了可发挥二维显示的效果之外，另具有消除显示装置常见的干涉现象(Moire)的功用，因此可提升显示质量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1与图2为本发明一较佳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与图4为本发明另一较佳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与图6为本发明又一较佳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7与图8为本发明再一较佳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，附图标记

10显示装置      20显示面板

22次像素        30主动散射透镜

32第一膜层      321凸块结构

34第二膜层      341凹槽结构

36第一电极      38第二电极

50显示装置      60显示装置

70显示装置      L左眼画面

R右眼画面

具体实施方式

为能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的多个较佳实施例，并配合所附图式，详细说明本发明的构成内容及所欲达到的功效。

请参考图1与图2。图1与图2为本发明一较佳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，其中图1为显示装置于三维显示模式下的示意图，而图2为显示装置于二维显示模式下的示意图。如图1与图2所示，本实施例的显示装置10包括一显示面板20，以及一主动散射透镜30设置于显示面板20上。在本实施例中，显示面板20是为一液晶显示面板，但不以此为限。例如显示面板20亦可为有机电激发光显示面板、电浆显示面板、电泳显示面板或场发射显示面板等，或其它各种形式显示面板。显示面板20包括多个次像素22。主动散射透镜30是设置于显示面板20的显示面的一侧，其包括一第一膜层32与一第二膜层34，其中第一膜层32是设置于靠近显示面板20的一侧，第二膜层34是设置于远离显示面板20的一侧。此外，第一膜层32具有一第一折射率，第二膜层34具有一第二折射率，且第一折射率大于第二折射率。举例而言，第一折射率与第二折射率的差较佳为0.1至0.15，但不以此为限。另外，第一膜层32包括多个凸块结构321，第二膜层34包括多个凹槽结构341，且第一膜层32的凸块结构321与第二膜层34的凹槽结构341对应并相嵌合。在本实施例中，凸块结构321与凹槽结构341为圆柱状，但不以此限，且各凸块结构321与各凹槽结构341的尺寸大体上可涵盖两个次像素的范围，其中一个次像素22是用以提供左眼画面L，而另一次像素22是用以提供右眼画面R，但不以此为限。

本发明的主动散射透镜30的第一膜层32与第二膜层32的其中之一具有一可切换散射特性，因此可选择性地发挥第一光学模式与第二光学模式。于进行二维显示模式时，主动散射透镜30是处于第二光学模式下，此时第一膜层32与第二膜层34的其中之一对于入射光(亦即显示面板20所产生的画面)具有一第二散射效果，且于进行三维显示模式时，主动散射透镜30是处于第一光学模式下，此时第一膜层32与第二膜层34两者对于该入射光均具有一低于第二散射效果的一第一散射效果，比如是不具有散射效果或接近无散射效果。第一膜层32或第二膜层34的可切换散射特性是借由一电场的驱动而实现，因此主动散射透镜30另包括一第一电极36与一第二电极38，分别设置于第一膜层32相对于第二膜层34的另一侧，以及第二膜层34相对于第一膜层32的另一侧，借此提供切换散射特性所需的电场。第一电极36与第二电极38为透明电极，但不以此为限。在本发明中，第一膜层32或第二膜层34的可切换散射特性并不限于利用控制电场的方式加以实现，而亦可利用其它方式加以实现。

在本实施例中，第一膜层32包括一具有可切换散射特性液晶层，例如一高分子分散液晶(polymer dispersed liquid crystal，PDLC)层、一高分子稳定液晶(polymer stabilized liquid crystal，PSLC)层、一高分子网络液晶(polymer networkliquid crystal，PNLC)层、一高分子稳定胆固醇型液晶(polymer stabilizedcholesteric liquid crystal，PSCLC)层或上述组合，但不以上述液晶材料为限，而亦可为其它可以电场或以其它方式控制而切换散射特性的材料。

如图1所示，于三维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间存在一电场，且在电场存在的状况下，主动散射透镜30是处于第一光学模式下，此时第一膜层32与第二膜层34对于入射光均不具有散射效果。在此状况下，由于第一膜层32的第一折射率与第二膜层34的第二折射率不同，故会产生透镜效应。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32与第二膜层34的界面时会产生折射，而使得左眼画面L与右眼画面R分别朝向观看者的左眼与右眼方向显示。如此一来，观看者的左眼与右眼即可分别观看到左眼画面L与右眼画面R而产生立体感。

如图2所示，于二维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间不具有电场，且在电场不存在的状况下，主动散射透镜30是处于第二光学模式下，此时第一膜层32对于入射光具有散射效果。在此状况下，第一膜层32所产生的散射效果会抵销透镜效果。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32时，会因为散射效应的缘故而使得左眼画面L与右眼画面R混合。如此一来，观看者的左眼与右眼会同时观看到左眼画面L与右眼画面R，而感受到二维影像。

本发明的显示装置并不以上述实施例为限，而可具有其它不同实施样态，下文将再列举本发明的多个较佳实施例并配合所附图式进行说明，且为便于比较本发明各实施例的相异处，以下实施例与前述实施例将使用相同符号标注相同组件，并不再对相同部分进行重复赘述。

请参考图3与图4。图3与图4为本发明另一较佳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，其中图3为显示装置于三维显示模式下的示意图，而图4为显示装置于二维显示模式下的示意图。如图3所示，由于本实施例的显示装置50的第一膜层32所选用的材料有所不同，在三维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间不存在电场，且在电场不存在的状况下，第一膜层32对于入射光具有一第一散射效果，比如是不具有散射效果或接近无散射效果。由于第一膜层32的第一折射率与第二膜层34的第二折射率不同，故会产生透镜效应。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32与第二膜层34的界面时会产生折射，而使得左眼画面L与右眼画面R分别朝向观看者的左眼与右眼方向显示。如图4所示，于二维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间存在电场，且在电场存在的状况下，第一膜层32对于入射光具有一第二散射效果，且第一散射效果是低于第二散射效果。在此状况下，第一膜层32所产生的散射效果会抵销透镜效果。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32时，会因为散射效应的缘故而使得左眼画面L与右眼画面R混合，而使得观看者观看到二维影像。

请参考图5与图6。图5与图6为本发明又一较佳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，其中图5为显示装置于三维显示模式下的示意图，而图6为显示装置于二维显示模式下的示意图。与前述两实施例不同之处在于，本实施例的显示装置60的第二膜层34具有可切换散射特性液晶层，而第一膜层32则不具有可切换散射特性。第二膜层34包括一具有可切换散射特性液晶层，例如一高分子分散液晶层、一高分子稳定液晶层、一高分子网络液晶层、一高分子稳定胆固醇型液晶层或上述组合。第二膜层34的材料不以上述液晶材料为限，而亦可为其它可以电场或以其它方式控制而发挥/不发挥散射特性的材料。

如图5所示，在三维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间不存在电场，且在电场不存在的状况下，第一膜层32与第二膜层34对于入射光均具有一第一散射效果，比如是不具有散射效果或接近无散射效果。由于第一膜层32的第一折射率与第二膜层34的第二折射率不同，故会产生透镜效应。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32与第二膜层34的界面时会产生折射，而使得左眼画面L与右眼画面R分别朝向观看者的左眼与右眼方向显示。如图6所示，于二维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间存在电场，且在电场存在的状况下，第二膜层34对于入射光具有一第二散射效果，且第一散射效果是低于第二散射效果。在此状况下，第二膜层34所产生的散射效果会抵销透镜效果。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第二膜层34时，会因为散射效应的缘故而使得左眼画面L与右眼画面R混合。

请参考图7与图8。图7与图8为本发明再一较佳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，其中图7为显示装置于三维显示模式下的示意图，而图8为显示装置于二维显示模式下的示意图。如图7所示，由于本实施例的显示装置70的第一膜层34所选用的材料有所不同，在三维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间不存在电场，且在电场不存在的状况下，第一膜层32与第二膜层34对于入射光均具有一第一散射效果，比如是不具有散射效果或接近无散射效果。由于第一膜层32的第一折射率与第二膜层34的第二折射率不同，故会产生透镜效应。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第一膜层32与第二膜层34的界面时会产生折射，而使得左眼画面L与右眼画面R分别朝向观看者的左眼与右眼方向显示。如图8所示，于二维显示模式下，第一电极36与第二电极38之间存在电场，且在电场存在的状况下，第二膜层34对于入射光具有第二散射效果，且第一散射效果是低于第二散射效果。在此状况下，第二膜层34所产生的散射效果会抵销透镜效果。因此当显示面板20所提供的供左眼观看的左眼画面L与供右眼观看的右眼画面R进入主动散射透镜30的第二膜层34时，会因为散射效应的缘故而使得左眼画面L与右眼画面R混合。

由上述可知，本发明的显示装置利用具有可切换散射特性的主动散射透镜提供的第二光学模式与第一光学模式分别实现二维显示模式与三维显示模式。值得说明的是主动散射透镜并不限于应用在显示装置上，亦可适用于其它各式光学应用上。

本发明的主动散射透镜的散射作用除了可发挥二维显示的效果之外，另具有消除显示装置常见的干涉现象的功用，因此可提升显示质量。另外，由于本发明的主动散射透镜仅需利用两层电极层所提供的电场即可控制散射功能，而不需额外设置厚度较厚的切换组件进行二维显示模式与三维显示模式的切换，因此本发明的显示装置的厚度相对较薄，在此状况下，本发明的显示装置在三维显示模式下可具有较短的观看距离，而可增加显示装置的应用范围，特别是在可携式电子产品如手机、个人数字助理或笔记型计算机等观看距离较短的产品的应用上。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板；以及

一主动散射透镜，设置于该显示面板上，该主动散射透镜包括：

一第一膜层，其具有一第一折射率，且该第一膜层包括多个凸块结构；以及

一第二膜层，其具有一第二折射率，且该第二膜层包括多个凹槽结构，各该凸块结构与各该凹槽结构对应并相嵌合；

其中该第一膜层与该第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，于进行二维显示模式时，该第一膜层与该第二膜层的其中之一对于一入射光具有散射效果，且于进行三维显示模式时，该第一膜层与该第二膜层对于该入射光不具有散射效果。

2.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该第一膜层的该第一折射率大于该第二膜层的该第二折射率。

3.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该第一膜层与该第二膜层的其中之一是借由一电场的驱动而发挥该可切换散射特性。

4.根据权利要求3所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，当该电场存在时，该第一膜层与该第二膜层的其中之一具有散射效果，且当该电场不存在时，该第一膜层与该第二膜层不具有散射效果。

5.根据权利要求3所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，当该电场存在时，该第一膜层与该第二膜层不具有散射效果，且当该电场不存在时，该第一膜层与该第二膜层的其中之一具有散射效果。

6.根据权利要求3所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该主动散射透镜还包括一第一电极与一第二电极，用以提供该电场。

7.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该第一膜层具有该可切换散射特性。

8.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该第一膜层或该第二膜层包括一液晶层，其中该液晶层包括一高分子分散液晶层、一高分子稳定液晶层、一高分子网络液晶层、一高分子稳定胆固醇型液晶层或上述组合。

9.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该多个凹槽结构或该多个凸块结构为圆柱状。

10.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该第一膜层位于该第二膜层以及该显示面板之间。

11.根据权利要求1所述的可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，该显示面板为一液晶显示面板、一有机电激发光显示面板、一电浆显示面板或一电泳显示面板。

12.一主动散射透镜，其特征在于，包括：

一第一膜层，其具有一第一折射率，且该第一膜层包括多个凸块结构；以及

一第二膜层，其具有一第二折射率，且该第二膜层包括多个凹槽结构，各该凸块结构与各该凹槽结构对应并相嵌合；

其中该第一膜层与该第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，于一第二光学模式下，该第一膜层与该第二膜层的其中之一对于一入射光具有散射效果，且于一第一光学模式下，该第一膜层与该第二膜层对于该入射光不具有散射效果。

13.根据权利要求12所述的主动散射透镜，其特征在于，该第一膜层与该第二膜层的其中之一是借由一电场的驱动而发挥该可切换散射特性，该主动散射透镜还包括一第一电极与一第二电极，用以提供该电场。

14.根据权利要求12所述的主动散射透镜，其特征在于，该第一膜层以及该第二膜层其中之一包括一液晶层，该液晶层包括一高分子分散液晶层、一高分子稳定液晶层、一高分子网络液晶层、一高分子稳定胆固醇型液晶层或上述组合。

15.一种可切换二维与三维显示模式的显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板；以及

一主动散射透镜，设置于该显示面板上，该主动散射透镜包括：

一第一膜层，其具有一第一折射率，且该第一膜层包括多个凸块结构；以及

一第二膜层，其具有一第二折射率，且该第二膜层包括多个凹槽结构，各该凸块结构与各该凹槽结构对应并相嵌合；

其中该第一膜层与该第二膜层的其中之一具有一可切换散射特性，于进行二维显示模式时，该第一膜层与该第二膜层的其中之一对于一入射光具有一第二散射效果，且于进行三维显示模式时，该第一膜层与该第二膜层的其中之一对于该入射光具有一第一散射效果，其中该第一散射效果低于该第二散射效果。

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