CN102193248A - 立体显示器及其显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种立体显示器及其显示方法，该立体显示器包括一显示面板以及一相位延迟膜。显示面板具有阵列排列的多个第一像素区与多个第二像素区。相位延迟膜配置于该显示面板的表面，其中该相位延迟膜具有交错排列的多个第一延迟区与多个第二延迟区，所述多个第一延迟区的相位延迟量相同，所述多个第二延迟区的相位延迟量相同，所述多个第一延迟区的相位延迟量不同于所述多个第二延迟区的相位延迟量，该相位延迟膜的所有区域的透光率都相同。本发明的立体显示器具有所有区域的透光率都相同的相位延迟膜，可以在显示二维影像时保有优异的显示亮度以及视角范围。

Description

立体显示器及其显示方法

技术领域

本发明涉及一种显示器及其显示方法，尤其涉及一种立体显示器及其显示方法。

背景技术

随着科技的进步与发达，人们对于物质生活以及精神层面的享受一向都只有增加而从未减少。以精神层面而言，在这科技日新月异的年代，人们希望能够借由显示装置来实现天马行空的想象力，以达到身历其境的效果；因此，如何使显示装置呈现立体的图像或影像，便成为现今显示装置技术急欲达到的目标。其中一种立体显示器的工作原理是在显示面板外贴附具有两种相位延迟区的相位延迟膜，以使用于显示左眼影像的像素区所提供的光线与用于显示右眼影像的像素区所提供的光线具有不同的偏振状态，借此将左眼影像与右眼影像分别经由头戴式眼镜的选择而传递至左眼与右眼，以在使用者的脑中形成立体影像。

然而，为了避免像素区所提供的光线斜向通过错误的相位延迟区而传递错误的影像给使用者，相位延迟膜在两种相位延迟区之间必须配置黑矩阵。如此一来，就大幅降低了显示器单纯用于显示二维影像时的亮度及视角范围，且增加了相位延迟膜的成本。

发明内容

本发明提供一种立体显示器，其具有所有区域的透光率都相同的相位延迟膜，可以在显示二维影像时保有优异的显示亮度以及视角范围。

本发明提供一种显示方法，利用显示面板上的适当配置，可以依需求而选择显示立体影像或是二维影像。

本发明提出一种立体显示器，其包括一显示面板以及一相位延迟膜。其中，显示面板具有阵列排列的多个第一像素区与多个第二像素区。相位延迟膜配置于显示面板的表面，其中相位延迟膜具有交错排列的多个第一延迟区与多个第二延迟区，第一延迟区的相位延迟量相同，第二延迟区的相位延迟量相同，第一延迟区的相位延迟量不同于第二延迟区的相位延迟量，相位延迟膜的所有区域的透光率都相同。

在本发明的一实施例中，上述的对应任一第一延迟区或对应任一第二延迟区的每个第一像素区具有一第一面积，同时对应相邻的一个第一延迟区与一个第二延迟区的每个第二像素区具有一第二面积，各第一面积大于或等于各第二面积。

在本发明的一实施例中，上述的各第一面积例如是各第二面积的两倍。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板包括一有源元件阵列基板、一彩色滤光基板以及一液晶层。有源元件阵列基板具有一有源元件阵列。彩色滤光基板具有一黑矩阵与多个彩色滤光膜，其中黑矩阵具有多个开口，各开口对应一个第一像素区或一个第二像素区，且各开口对应一个彩色滤光膜。液晶层配置于有源元件阵列基板与彩色滤光基板之间。此时，立体显示器可进一步包括一偏光片，偏光片可以配置于彩色滤光基板的外表面，且相位延迟膜配置于偏光片之上。或者，偏光片也可以配置于彩色滤光基板的内表面，且相位延迟膜配置于偏光片与彩色滤光基板之间。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板包括一有源元件阵列基板、一对向基板以及一液晶层。有源元件阵列基板具有一有源元件阵列、一黑矩阵与多个彩色滤光膜，其中黑矩阵具有多个开口，各开口对应一个像素区，且各开口对应一个彩色滤光膜。液晶层配置于有源元件阵列基板与对向基板之间。此时，立体显示器可进一步包括一偏光片，偏光片可以配置于对向基板的外表面，且相位延迟膜配置于偏光片之上。或者，偏光片也可以配置于对向基板的内表面，且相位延迟膜配置于偏光片与对向基板之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一延迟区的相位延迟量例如为0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2，第二延迟区的相位延迟量例如为0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2。

在本发明的一实施例中，上述的显示面板例如是聚合物维持配向液晶显示面板。

本发明另提出一种显示方法，其适用于上述的立体显示器，此显示方法包括下列步骤。在一二维显示状态时，使用显示面板的所有第一像素区与第二像素区显示一二维画面。在一立体显示状态时，仅使用显示面板的第一像素区，且第二像素区为暗态。

基于上述，本发明的立体显示器及其显示方法利用相位延迟膜中具有不同相位延迟量的第一延迟区与第二延迟区来将显示面板所显示的影像转变成具有立体信息的影像，借此使用者在头戴式眼镜后观看可以看到立体影像。另一方面，由于相位延迟膜中具有不同相位延迟量的第一延迟区与第二延迟区的透光率相同，而不具有如黑矩阵等遮光构件，因此本发明的立体显示器及其显示方法在显示二维影像时也保有良好的亮度及视角范围。

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，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体显示器的剖面示意图。

图2A与图2B分别为本发明一实施例的立体显示器中的剖面示意图。

图3A与图3B分别为本发明一实施例的立体显示器中的剖面示意图。

图4为本发明一实施例的立体显示器中显示面板为聚合物维持配向液晶显示面板的局部俯视图。

图5A与图5B为具有图4的显示面板的立体显示器分别处于二维显示状态时以及立体显示状态的示意图。

其中，附图标记说明如下：

200：立体显示器

210、310：显示面板

210A：第一像素区

210B：第二像素区

212：有源元件阵列基板

214：彩色滤光基板

216：液晶层

220：相位延迟膜

220A：第一延迟区

220B：第二延迟区

230：黑矩阵

240：彩色滤光膜

250：偏光片

260：对向基板

270：有源元件阵列

A1：第一面积

A2：第二面积

H：开口

具体实施方式

本发明提出一种立体显示器，具有可依使用情境而选择显示出二维影像或是三维的立体影像的功能，并且，由于立体显示器中，显示面板所贴附的相位延迟膜的所有区域的透光率都相同，并没有在两种相位延迟区之间配置黑矩阵，因此在显示二维影像时具有优异的亮度及视角范围。以下将列举些许实施例搭配附图详细说明本发明的像素结构。

图1为本发明一实施例的立体显示器的剖面示意图。请参照图1，立体显示器200包括一显示面板210以及一相位延迟膜220，其中显示面板210具有阵列排列的多个第一像素区210A与多个第二像素区210B，而相位延迟膜220配置于显示面板210的表面。具体而言，相位延迟膜220具有多个第一延迟区220A与多个第二延迟区220B，这些第一延迟区220A与这些第二延迟区220B彼此交错排列，这些第一延迟区220A的相位延迟量彼此相同，这些第二延迟区220B的相位延迟量彼此相同，且这些第一延迟区220A的相位延迟量不同于这些第二延迟区220B的相位延迟量。详细而言，第一延迟区220A与第二延迟区220B例如分别是λ/4相位延迟区与3λ/4相位延迟区，以使显示面板210所显示的影像在通过相位延迟膜220时分别产生左旋光与右旋光等不同的偏振状态，借此，使用者可经由头戴式眼镜的选择而将具有不同偏振状态的影像分别传递至左眼与右眼，以在使用者的脑中形成立体影像。

在本实施例中，λ/4相位延迟区指该延迟区(第一延迟区220A或第二延迟区220B)能够提供约λ/4的相位延迟量(phase retardation value)，而3λ/4相位延迟区指该延迟区(第一延迟区220A或第二延迟区220B)能够提供约3λ/4的相位延迟量。

在本实施例中，第一延迟区220A仅需与第二延迟区220B不同即可，举例而言，第一延迟区220A所提供的相位延迟量可以是0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2，而第二延迟区220B所提供的相位延迟量可以是0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2。在本发明的一实施例中，第一延迟区220A与第二延迟区220B的相位延迟量可分别为λ/4以及-λ/4。在本发明的另一实施例中，第一延迟区220A与第二延迟区220B的相位延迟量可分别为λ/2以及-λ/2。在本发明的又一实施例中，第一延迟区220A与第二延迟区220B的相位延迟量可分别为0以及λ/4，或分别为0以及-λ/4。在本发明的再一实施例中，第一延迟区220A与第二延迟区220B的相位延迟量可分别为0以及λ/2，或分别为0以及-λ/2。值得注意得是，前述的第一延迟区220A与第二延迟区220B所提供的相位延迟量是可以互换的。

特别的是，相位延迟膜220的所有区域220A、220B的透光率都相同。换言之，在本发明的立体显示器200中，相位延迟膜220并没有设置如黑矩阵230等遮光构件，而仅由第一延迟区220A与第二延迟区220B所构成，如此一来，显示面板210所显示的影像可以顺利地通过相位延迟膜220，并不会因为黑矩阵230等遮光构件的存在而损失显示影像的亮度以及缩小视角范围，因此本发明的立体显示器200具有优异的亮度及视角范围。

请继续参照图1，以下进一步说明显示面板的第一像素区与第二像素区与相位延迟膜中的第一延迟区与第二延迟区之间的相对关系。如图1所示，在本实施例中，第一像素区210A完全地位于第一延迟区220A或第二延迟区220B所涵盖的范围内，而第二像素区210B则涵盖第一延迟区220A与第二延迟区220B的交界处。换言之，第一像素区210A是完全对应同一个延迟区，例如完全对应第一延迟区220A或是完全对应第二延迟区220B，而第二像素则是同时对应两种延迟区。因此，当立体显示器200处于立体显示状态时，立体显示器200借由让第二像素区210B呈现暗态来避免光线斜向通过错误的相位延迟区而传递错误的影像给使用者的情况，而不必在相位延迟膜220的两种相位延迟区之间额外设置黑矩阵230(如图2及图3所示)，如此也可以节省相位延迟膜220的制作成本。

此外，基于提高立体显示器处于立体显示状态时显示亮度以及提升立体显示器处于二维显示状态时显示品质的考虑，可以进一步设计第一像素区210A与第二像素区210B的面积关系。详言之，对应任一第一延迟区220A或对应任一第二延迟区220B的每个第一像素区210A具有一第一面积A1，而同时对应相邻的一个第一延迟区220A与一个第二延迟区220B的每个第二像素区210B具有一第二面积A2，且各第一面积A1较佳是大于或等于各第二面积A2，且在本实施例中，各第一面积A1较佳为各第二面积A2的两倍。

值得一提的是，显示面板210可以是液晶显示面板或其他表面贴有偏光片的显示面板。以液晶显示面板为例，液晶显示面板可以是由有源元件阵列基板、彩色滤光基板以及液晶层所构成，也可以是整合了彩色滤光图案的薄膜晶体管阵列基板(color filter on array，COA)，以下举例进一步说明显示面板的构件以及显示面板构件与相位延迟膜的设置关系。

图2A与图2B分别为本发明一实施例的立体显示器中的剖面示意图，其中图2A与图2B中的显示面板主要是由有源元件阵列基板、彩色滤光基板以及液晶层所构成。请先参照图2A，显示面板210包括有源元件阵列基板212、彩色滤光基板214以及液晶层216，其中有源元件阵列基板212具有一有源元件阵列270。彩色滤光基板214具有一黑矩阵230与多个彩色滤光膜240，其中黑矩阵230具有多个开口H，各开口H对应一个第一像素区210A或一个第二像素区210B，且各开口H中配置有一个对应的彩色滤光膜240，如红色彩色滤光膜、绿色彩色滤光膜或蓝色彩色滤光膜。液晶层216配置于有源元件阵列基板212与彩色滤光基板214之间。并且，立体显示器200可进一步包括一偏光片250，如图2A所示，偏光片250配置于彩色滤光基板214的外表面，且相位延迟膜220配置于偏光片250之上。当然，偏光片250的设置位置也可以如图2B所示，而配置于彩色滤光基板214的内表面，换言之，偏光片250与相位延迟膜220可分别配置于彩色滤光基板214两对侧，然而，本发明并不限定偏光片250的设置位置。

图3A与图3B分别为本发明一实施例的立体显示器中的剖面示意图，其中图3A与图3B中的显示面板310为整合了彩色滤光图案的薄膜晶体管阵列基板(COA)。请先参照图3A，显示面板310包括一有源元件阵列基板212、一对向基板260以及一液晶层216。在本实施例中，有源元件阵列基板212具有一有源元件阵列270、一黑矩阵230与多个彩色滤光膜240，其中黑矩阵230具有多个开口H，各开口H对应一个像素区，此像素区例如是第一像素区210A或是第二像素区210B，且各开口H对应一个彩色滤光膜240。液晶层216配置于有源元件阵列基板212与对向基板260之间。并且，如图3A所示，立体显示器200的偏光片250可以配置于对向基板260的外表面，且相位延迟膜220配置于偏光片250之上。当然，偏光片250的设置位置也可以如图3B所示，配置于对向基板260的内表面，且相位延迟膜220配置于偏光片250与对向基板260之间，本发明并不限定偏光片250的设置位置。

值得一提的是，本发明并不限定显示面板的适用种类，举例来说，显示面板可以使用多域垂直配向型(In-Plane Switching，IPS)液晶显示面板、水平切换型(Multi Domain Vertical Alignment，MVA)液晶显示面板、扭曲向列型(Twisted Nematic，TN)液晶显示面板或者是聚合物维持配向(PolymerStabilized Alignment，PSA)液晶显示面板。以下以聚合物维持配向液晶显示面板为例进一步进行说明。

图4为本发明一实施例的立体显示器中显示面板为聚合物维持配向液晶显示面板的局部俯视图，其中图4中仅以一组第一像素区210A与第二像素区210B为代表进行说明，图5A与图5B为具有图4的显示面板210的立体显示器分别处于二维显示状态时以及立体显示状态的示意图。首先，如图4所示，显示面板210具有第一像素区210A以及第二像素区210B。以下将以图4所示的显示面板为例，在此说明立体显示器的显示方法，请参照图4、图5A与图5B，下文将一并说明。为了清楚说明，在图5A与图5B中仅示意性地示出第一像素区210A、第二像素区210B、第一延迟区220A以及第二延迟区220B以及显示面板210中黑矩阵230的结构，而省略了其他可能构件的示出。

请先参照图5A，当立体显示器200处于二维显示状态时，立体显示器200使用显示面板210的所有第一像素区210A与第二像素区210B显示一二维(2D)画面，此时由于本发明的立体显示器200的相位延迟膜220中所有延迟区的透光率都相同，在相位延迟膜220中并没有如黑矩阵等不透光的构件，因此，立体显示器200在二维显示状态时可以表现出优异的亮度以及视角范围的特性。

另一方面，请参照图5B，当立体显示器200处于立体显示状态时，立体显示器200是使对应两种延迟区的第二像素区210B呈现暗态，而仅使用显示面板210的所有第一像素区210A显示一影像。接着，当这些第一像素区210A所显示的影像通过具有不同相位延迟量的相位延迟膜220之后，第一像素区210A所显示的影像可以分别在通过第一延迟区220A以及第二延迟区220B之后可以对应地呈现出具有不同偏振状态的影像，其中第一延迟区220A例如是λ/4相位延迟区，而第二延迟区220B例如是3λ/4相位延迟区。当第一像素区210A所显示的影像经由λ/4相位延迟区与3λ/4相位延迟区时分别产生左旋光与右旋光的不同偏振状态，因此使用者可在戴上头戴式眼镜之后，看到立体影像。

在一种实施例中，于二维显示状态时，第一像素区210A与第二像素区210B可以具有各自独立的开关元件并分别显示不同的信息，而分别作为一个单独显示的像素单元(未示于图中)。当然，在另一种实施例中，于二维显示状态时，第一像素区210A与第二像素区210B也可以共同显示而作为一组具有主显示单元以及次显示单元的像素单元，此时，具有较大开口率的第一像素区210A可作为主显示单元，而第二像素单元250B则可作为次显示单元。如此，有助于降低其进行二维显示时的色散(color washout)现象。

综上所述，本发明的立体显示器及其显示方法利用相位延迟膜中具有不同相位延迟量的第一延迟区与第二延迟区的透光率相同，借此不但可以显示出立体影像，并且在显示二维影像时，本发明的立体显示器及其显示方法也可以达到优异的影像显示亮度及视角范围。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，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，故本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种立体显示器，包括：

一显示面板，具有阵列排列的多个第一像素区与多个第二像素区；以及

一相位延迟膜，配置于该显示面板的表面，其中该相位延迟膜具有交错排列的多个第一延迟区与多个第二延迟区，所述多个第一延迟区的相位延迟量相同，所述多个第二延迟区的相位延迟量相同，所述多个第一延迟区的相位延迟量不同于所述多个第二延迟区的相位延迟量，该相位延迟膜的所有区域的透光率都相同。

2.如权利要求1所述的立体显示器，其中对应任一所述多个第一延迟区或对应任一所述多个第二延迟区的每个所述多个第一像素区具有一第一面积，同时对应相邻的一个所述多个第一延迟区与一个所述多个第二延迟区的每个所述多个第二像素区具有一第二面积，各该第一面积大于或等于各该第二面积。

3.如权利要求1所述的立体显示器，其中各该第一面积是各该第二面积的两倍。

4.如权利要求1所述的立体显示器，其中该显示面板包括：

一有源元件阵列基板，具有一有源元件阵列；

一彩色滤光基板，具有一黑矩阵与多个彩色滤光膜，其中该黑矩阵具有多个开口，各该开口对应一个所述多个第一像素区或一个所述多个第二像素区，且各该开口对应一个所述多个彩色滤光膜；以及

一液晶层，配置于该有源元件阵列基板与该彩色滤光基板之间。

5.如权利要求4所述的立体显示器，还包括一偏光片，该偏光片配置于该彩色滤光基板的外表面，且该相位延迟膜配置于该偏光片之上。

6.如权利要求4所述的立体显示器，还包括一偏光片，该偏光片配置于该彩色滤光基板的内表面，且该相位延迟膜配置于该偏光片与该彩色滤光基板之间。

7.如权利要求1所述的立体显示器，其中该显示面板包括：

一有源元件阵列基板，具有一有源元件阵列、一黑矩阵与多个彩色滤光膜，其中该黑矩阵具有多个开口，各该开口对应一个所述多个像素区，且各该开口对应一个所述多个彩色滤光膜；

一对向基板；以及

一液晶层，配置于该有源元件阵列基板与该对向基板之间。

8.如权利要求7所述的立体显示器，还包括一偏光片，该偏光片配置于该对向基板的外表面，且该相位延迟膜配置于该偏光片之上。

9.如权利要求7所述的立体显示器，还包括一偏光片，该偏光片配置于该对向基板的内表面，且该相位延迟膜配置于该偏光片与对向基板之间。

10.如权利要求1所述的立体显示器，其中所述多个第一延迟区的相位延迟量为0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2，而所述多个第二延迟区的相位延迟量为0、λ/4、-λ/4、3λ/4、-3λ/4、λ/2或-λ/2。

11.如权利要求1所述的立体显示器，其中该显示面板为聚合物维持配向液晶显示面板。

12.一种显示方法，适用于如权利要求1所述的立体显示器，该显示方法包括：

在一二维显示状态时，使用该显示面板的所有所述多个第一像素区与所述多个第二像素区显示一二维画面；以及

在一立体显示状态时，仅使用该显示面板的所述多个第一像素区，且所述多个第二像素区为暗态。

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