CN102323701A

CN102323701A - 立体显示装置

Info

Publication number: CN102323701A
Application number: CN201110306784A
Authority: CN
Inventors: 黄俊鸣; 廖建达; 李奂亭
Original assignee: CPTF Visual Display Fuzhou Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: CPTF Visual Display Fuzhou Ltd; Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: CN102323701B

Abstract

本发明涉及一种立体显示装置，其特征在于：包含：一显示面板；一液晶透镜，位于该显示面板上，包含：一第一基板，具有面对该显示面板的一第一表面与位于该第一表面相反侧的一第二表面；一第二基板；一液晶层，具有复数个液晶分子，该液晶层位于该第一基板与该第二基板之间；以及复数个电极，形成于该第一基板的该第二表面上，其中该些电极大致平行地排列，且该些电极的轴线方向与该些液晶分子的配向方向具有2度至45度的夹角或135度至178度的夹角；该装置是一种具有较佳的显示效果立体显示装置。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明涉及一种立体显示装置，且特别是有关一种具有液晶透镜的立体显示装置。

背景技术

近年来，影像显示装置的提升已不仅只画面显示的色彩饱和度及分辨率，而更进一步讲求其立体视觉效果的呈现。目前立体显示装置大致可分为眼镜式立体显示装置与裸眼式立体显示装置。一般眼镜式立体显示装置中，观赏者须戴上特殊眼镜，并藉由不同色片或快门速度达到图像分割及视像重合的三维效果，而裸眼式立体显示装置又可细分为光闸式及透镜式显示装置。

光闸式显示装置的原理是利用时序概念来控制各个两两交错的光闸启闭作动模式，利用左右光栅依不同频率分别将画面连续性地传送至人的左右眼，使得人脑在图像解读上判定为一立体影像。另一方面，透镜式立体显示装置则是将液晶透镜设置于显示面板前，且液晶透镜中的每一透镜单元分别与两显示画素平行对应，当背光源穿过显示面板的画素时，其图像藉由各透镜单元分别折射至人体的左右眼，使得图像于观赏者脑中交迭为一立体影像。

然而，由于液晶透镜的液晶分子配向方向需平行于显示面板的偏光板穿透轴方向，才可让透镜式立体显示装置具有较清晰的显示效果，也就是说显示面板的偏光板限制了液晶透镜的液晶分子配向方向。此外，液晶透镜的电极方向也需搭配显示面板的画素排列与画面编码，使得电极方向与液晶分子配向方向会具有夹角。如此一来，位于电极附近的间隙材容易引起液晶分子的排列异常，而这些液晶分子排列异常的区域会影响透镜单元的左右分光效果，并造成立体影像的画质清晰度不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立体显示装置，该装置是一种具有较佳的显示效果立体显示装置。

本发明的特征在于：一种立体显示装置包含显示面板与液晶透镜。液晶透镜位于显示面板上。液晶透镜包含第一基板、第二基板、液晶层与电极。第一基板具有面对显示面板的第一表面与位于第一表面相反侧的第二表面。液晶层具有液晶分子，且液晶层位于第一基板与第二基板之间。电极形成于第一基板的第二表面上。电极大致平行地排列，且电极的轴线方向与液晶分子的配向方向具有2度至45度的夹角或135度至178度的夹角。

在本发明一实施方式中，其中上述显示面板包含偏光板面对第一基板的第一表面，且偏光板具有复数个穿透轴平行地排列。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶分子的配向方向平行于穿透轴的轴线方向。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶透镜更包含第一配向膜形成于第一基板的第二表面上，且覆盖电极。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶透镜更包含共通电极层形成于第二基板上面对液晶层的一侧。

在本发明一实施方式中，其中上述立体显示装置更包含电压源电性连接电极与共通电极层，用以在液晶层中形成过驱动电压来消除部分液晶分子的排列异常。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶透镜更包含第二配向膜形成于第二基板上且覆盖共通电极层。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶透镜更包含间隙材位于液晶层中。

在本发明一实施方式中，其中上述电极或共通电极层的材料包含铟锡氧化物(indium tin oxide；ITO)。

在本发明一实施方式中，其中上述液晶层的厚度大于或等于9μm。

在本发明上述实施方式中，由于电极的轴线方向与液晶分子的配向方向具有2度至45度的夹角或135度至178度的钝角夹角，上述条件经由实验得知制造者可在液晶透镜进入稳定操作电压(例如0.15V)前，先利用过驱动电压(例如10V)来消除电极附近之间隙材所引起的液晶分子排列异常。此外，经由实验的对照组得知当电极的轴线方向与液晶分子的配向方向具有63.43度的夹角或45度的夹角时，并无法利用过驱动电压来消除电极附近之间隙材所引起的液晶分子排列异常。

本发明的优点在于：与现有立体显示装置相较，此立体显示装置藉由电极的轴线方向与液晶分子的配向方向的设计，可以于液晶透镜进入稳定操作电压前，先以大于稳定操作电压的过驱动电压来消除电极附近之间隙材所引起的液晶分子排列异常，使得立体显示装置具有较佳的显示效果。

附图说明

图1为根据本发明一实施方式的立体显示装置的前视示意图。

图2为图1的立体显示装置的局部剖面图。

图3为图1的电极的轴线方向示意图。

图4为图1的液晶分子的配向方向示意图。

图5为图3的电极与图4的液晶分子的组合示意图。

图6为根据本发明另一实施方式的立体显示装置的前视示意图。

图7为图6的电极的轴线方向示意图。

图8为图6的液晶分子的配向方向示意图。

图9为图7的电极与图8的液晶分子的组合示意图。

图10至图13为图9的液晶层在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。

图14为第一对照组的电极的轴线方向示意图。

图15为第一对照组的液晶分子的配向方向示意图。

图16为图14的电极与图15的液晶分子的组合示意图。

图17至图20为图16的液晶层在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。

图21为第二对照组的电极的轴线方向示意图。

图22为第二对照组的液晶分子的配向方向示意图。

图23为图21的电极与图22的液晶分子的组合示意图。

图24至图27为图23的液晶层在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。

图中主要组件符号说明：100：立体显示装置；110：显示面板；112：偏光板；113：穿透轴；114：画素；120：液晶透镜；121：第一表面；122：第一基板；123：第二表面；124：第二基板；125：透镜单元；126：液晶层；127：液晶分子；128：电极；130：电压源；129：虚线；131：方向；132：第一配向膜；134：第二配向膜；136：共通电极层；140：观看者；150：虚线；160：间隙材；164：液晶排列；162：区域；D：厚度。

具体实施方式

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，并配合所附图式作详细说明如下。

以下将以图式揭露本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式为。

图1为根据本发明一实施方式的立体显示装置100的前视示意图。图2为图1的立体显示装置100的局部剖面图。同时参阅图1与图2，立体显示装置100包含显示面板110与液晶透镜120。液晶透镜120位于显示面板110上。液晶透镜120包含第一基板122、第二基板124、液晶层126与电极128。第一基板122具有面对显示面板110的第一表面121与位于第一表面121相反侧的第二表面123。液晶层126具有液晶分子127，且液晶层126位于第一基板122与第二基板124之间。电极128形成于第一基板122的第二表面123上，且电极128大致平行地排列。在本文中，所有的“大致”意指制造上的误差，合先叙明。

此外，一个透镜单元125定义为图2两虚线之间的区域，而电极128位于透镜单元125的两侧边缘。透镜单元125与两显示画素114大致平行对应，当背光源(未绘示于图)穿过显示面板110的画素114时，显示面板110产生的图像可藉由复数个透镜单元125分别折射至观看者140的左右眼，使得此图像于观看者140脑中交迭为一立体影像。

液晶透镜120更包含第一配向膜132、第二配向膜134、共通电极层136与电压源130。第一配向膜132形成于第一基板122的第二表面123上，且覆盖电极128。共通电极层136形成于第二基板124上面对液晶层126的一侧。第二配向膜134形成于第二基板124上且覆盖共通电极层136。电压源130电性连接电极128与共通电极层136，可提供驱动电压来驱动液晶层126中的液晶分子127。在本实施方式中，液晶层的厚度D大于或等于9μm。电极128与共通电极层136可以透光，制作电极128或共通电极层136的材料可以包含铟锡氧化物(indium tin oxide；ITO)。

显示面板110包含偏光板112面对第一基板122的第一表面121，且偏光板112具有穿透轴113大致平行地排列。液晶透镜120内的液晶分子127其配向方向大致平行于穿透轴113的轴线方向，这样的配置可让立体显示装置100具有较佳的显示效果。

在以下叙述中，已经在上述实施方式中叙述过的组件与各组件间的连接方式将不再重复赘述，仅就液晶分子127的配向方向与电极128的轴线方向相关的技术内容与实验结果加以补充，合先叙明。

图3为图1的电极128的轴线方向示意图。同时参阅图1与图3，电极128的轴线方向以虚线129表示，且虚线129与水平虚线150具有108.43度的夹角，所有电极128以此倾斜角度大致平行排列于液晶透镜120内。

图4为图1的液晶分子127的配向方向示意图。同时参阅图1与图4，在本实施方式中，偏光板112的穿透轴113具有135度的倾斜角度。靠近第一基板122(见图2)的液晶分子127的配向方向为135度，也就是水平虚线150与方向131的夹角。此外，靠近第一基板122(见图2)的液晶分子127的配向方向与靠近第二基板124的液晶分子127的配向方向为反向，因此靠近第二基板124的液晶分子127的配向方向为-45度(未绘示于图)。所有液晶分子127以配向方向-45度或135度大致平行地排列于液晶透镜120内。

图5为图3的电极128与图4的液晶分子127的组合示意图。如图所示，电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向具有锐角侧26.57度的夹角或钝角侧153.43度的夹角，也就是图5中虚线129与方向131的夹角。

图6为根据本发明另一实施方式的立体显示装置100的前视示意图。图7为图6的电极128的轴线方向示意图。同时参阅图6与图7，电极128的轴线方向以虚线129表示，且虚线129与水平虚线150具有71.57度的夹角，所有电极128以此倾斜角度大致平行排列于液晶透镜120内。

图8为图6的液晶分子127的配向方向示意图。同时参阅图6与图8，在本实施方式中，偏光板112的穿透轴113具有45度的倾斜角度。靠近第一基板122(见图2)的液晶分子127的配向方向为45度，也就是水平虚线150与方向131的夹角。此外，靠近第一基板122(见图2)的液晶分子127的配向方向与靠近第二基板124的液晶分子127的配向方向为反向，因此靠近第二基板124的液晶分子127的配向方向为225度(未绘示于图)。所有液晶分子127以配向方向45度或225度大致平行地排列于液晶透镜120内。

图9为图7的电极128与图8的液晶分子127的组合示意图。如图所示，电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向具有锐角侧26.57度的夹角或钝角侧153.43度的夹角，也就是图9中虚线129与方向131的夹角。

图10至图13为图9的液晶层126在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。如图所示，间隙材160位于液晶层126中，且间隙材160的粒径大约为9μm。

同时参阅图2。在图10中，电压源130尚未提供驱动电压。在图11图中，液晶分子127被5V的电压驱动，但部分位于电极128附近区域162的间隙材160会影响液晶分子127的正常排列，而使液晶分子127呈现出V字形的异常液晶排列164。如此一来，液晶排列164会影响透镜单元125的左右方光效果，而造成立体显示装置100的画质清晰度不佳。在图12中，接着将驱动电压提高至10V，此时V字形的液晶排列164因过驱动电压而融合消失。在图13中，最后将驱动电压从10V降低为5V，此时V字形的液晶排列164不再出现。

因此，制造者可在液晶透镜120进入稳定操作电压(例如0.15V)前，先利用过驱动电压(例如10V)来消除电极128附近之间隙材160所引起的异常液晶排列164。

然而，并非所有电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向的夹角皆能使用过驱动电压来消除电极128附近之间隙材160所引起的异常液晶排列164。在以下叙述中，以两对照组来说明当电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向的夹角在45度至90度或90度至135度时，并无法使用过驱动电压来消除电极128附近之间隙材160所引起的异常液晶排列164。

图14为第一对照组的电极128的轴线方向示意图。图15为第一对照组的液晶分子127的配向方向示意图。同时参阅图14与图15，电极128的轴线方向以虚线129表示，且虚线129与水平虚线150具有108.43度的夹角。液晶分子127的配向方向为45度，也就是水平虚线150与方向131的夹角。

图16为图14的电极128与图15的液晶分子127的组合示意图。如图所示，电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向具有锐角侧63.43度的夹角或钝角侧116.57度的夹角，也就是图16中虚线129与方向131的夹角。

图17至图20为图16的液晶层126在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。同时参阅图2。在图17中，电压源130尚未提供驱动电压。在图18中，液晶分子127被5V的电压驱动，但部分位于电极128附近区域162的间隙材160会影响液晶分子127的正常排列，而使液晶分子127呈现出L字形的异常液晶排列164。如此一来，液晶排列164会影响透镜单元125的左右方光效果，而造成立体显示装置100的画质清晰度不佳。在图19中，接着将驱动电压提高至10V，此时L字形的液晶排列164不会因过驱动电压而融合消失。在图13中，最后将驱动电压从10V降低为5V，此时L字形的液晶排列164仍然存在。

图21为第二对照组的电极128的轴线方向示意图。图22为第二对照组的液晶分子127的配向方向示意图。同时参阅图21与图22，电极128的轴线方向以虚线129表示，且虚线129与水平虚线150具有90度的夹角。液晶分子127的配向方向为45度，也就是水平虚线150与方向131的夹角。

图23为图21的电极128与图22的液晶分子127的组合示意图。如图所示，电极128的轴线方向与液晶分子127的配向方向具有锐角侧45度的夹角或钝角侧135度的夹角，也就是图23中虚线129与方向131的夹角。

图24至图27为图23的液晶层126在不同驱动电压时于光学显微镜下的图例。同时参阅图2。在图24中，电压源130尚未提供驱动电压。在图25中，液晶分子127被5V的电压驱动，但部分位于电极128附近区域162的间隙材160会影响液晶分子127的正常排列，而使液晶分子127呈现出ㄥ字形的异常液晶排列164。如此一来，液晶排列164会影响透镜单元125的左右方光效果，而造成立体显示装置100的画质清晰度不佳。在图26中，接着将驱动电压提高至10V，此时ㄥ字形的液晶排列164不会因过驱动电压而融合消失。在图27中，最后将驱动电压从10V降低为5V，此时ㄥ字形的液晶排列164仍然存在。

与现有的立体显示装置相较，此立体显示装置的电极的轴线方向与液晶分子的配向方向具有2度至45度的夹角或135度至178度的夹角，制造者可于液晶透镜进入稳定操作电压(例如0.15V)前，先以大于稳定操作电压之过驱动电压(例如10V)来消除电极附近之间隙材所引起的液晶分子排列异常，使得立体显示装置具有较佳的显示效果。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种立体显示装置，其特征在于：包含：

一显示面板；

一液晶透镜，位于该显示面板上，包含：

一第一基板，具有面对该显示面板的一第一表面与位于该第一表面相反侧的一第二表面；

一第二基板；

一液晶层，具有复数个液晶分子，该液晶层位于该第一基板与该第二基板之间；以及

复数个电极，形成于该第一基板的该第二表面上，其中该些电极大致平行地排列，且该些电极的轴线方向与该些液晶分子的配向方向具有2度至45度的夹角或135度至178度的夹角。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该显示面板包含一偏光板面对该第一基板的该第一表面，且该偏光板具有复数个穿透轴平行地排列。

3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于：其中该些液晶分子的配向方向平行于该些穿透轴的轴线方向。

4.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该液晶透镜更包含：

一第一配向膜，形成于该第一基板的该第二表面上，且覆盖该些电极。

5.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该液晶透镜更包含：

一共通电极层，形成于该第二基板上，且面对该液晶层的一侧。

6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于：更包含：

一电压源，电性连接该些电极与该共通电极层，用以在该液晶层中形成一过驱动电压来消除部分该些液晶分子的排列异常。

7.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于：其中该液晶透镜更包含：

一第二配向膜，形成于该第二基板上且覆盖该共通电极层。

8.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该液晶透镜更包含：

复数个间隙材，位于该液晶层中。

9.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该些电极或该共通电极层的材料包含铟锡氧化物。

10.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于：其中该液晶层的厚度大于或等于9μm。