CN102778777A - 立体影像显示器的显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体影像显示器的显示面板，该显示面板包含多个像素区，每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。这样的排列方式可以进一步缩小立体影像显示器之显示面板的可视角度，从而提升显示之影像资讯的保密能力，防止信息泄露。

Description

立体影像显示器的显示面板

技术领域

本发明涉及一种立体影像显示技术，尤指一种立体影像显示器的显示面板。

背景技术

随着液晶显示器的蓬勃发展，能够呈现立体影像的立体显示器（3Ddisplay）已逐渐进入市场。由于3D显示装置能够呈现物体的远近关系，与人类的视觉形态相符，故其可望成为下一世代显示器的发展方向。

图1显示一种现有的立体显示器工作原理的示意图。现有的立体显示器主要是采用相位延迟（pattern retarder）技术，配合偏光眼镜，来呈现出立体影像。如图1所示，在显示器的薄膜晶体管阵列基板（未图示）一侧设置有一线偏振片12，而在彩色滤光片基板（未图示）一侧设置有一λ/4阵列波片14。从显示器之背光模组（未图示）发出的光线，经过线偏振片12后会被极化形成线偏振光。线偏振片12的光轴与水平方向H成90°夹角，故只有偏振方向为垂直方向的光线能够通过线偏振片12，也就是说，通过线偏振片12后的光线为垂直偏振光。再者，λ/4阵列波片14的光轴方向有两种，一种为光轴方向与水平方向成45°夹角，另一种光轴方向与水平方向成135°夹角，这两种光轴沿着垂直方向呈交替排列，如图1所示。因此，来自线偏振片12的垂直偏振光经过λ/4阵列波片14后会同时形成右旋圆偏振光和左旋圆偏振光。

与立体显示器搭配的偏光眼镜16是由λ/4波片161、162和垂直偏振片163、164所组成，λ/4波片161、162可分别贴附在垂直偏振片163、164上而构成偏光眼镜16的镜片，其中对应左眼镜片的λ/4波片161其光轴方向为45°，对应右眼镜片的λ/4波片162其光轴方向为135°，而垂直偏振片163、164的光轴方向皆与水平方向H垂直。因此，来自λ/4阵列波片14的左旋圆偏振光可以通过右眼镜片而进到观赏者的右眼，左旋圆偏振光因会被左眼镜片吸收而不会进到观赏者左眼，而来自λ/4阵列波片14的右旋圆偏振光可以通过左眼镜片而进到观赏者的右眼，右旋圆偏振光因会被右眼镜片吸收而不会进到观赏者右眼。

因此，只要将供观赏者右眼观看的影像和供观赏者左眼观看的影像分别对应λ/4阵列波片14的光轴方向45°、135°作适当的编排，使右眼影像出λ/4阵列波片14后形成左旋圆偏振光，左眼影像出λ/4阵列波片14后形成右旋圆偏振光，反之亦可，则观赏者通过偏光眼镜16来观看时，即可达到左眼只看到左眼影像，而右眼只看到右眼影像，如此人的左右眼接收到不同画面而能感受到影像立体效果。

图2显示一种现有的显示面板的像素排列的示意图，图3显示另一种现有的显示面板的像素排列的示意图。显示面板上包含多个像素区，每个像素区至少包含有红色（R）子像素区（sub-pixel）、蓝色（B）子像素区和绿色（G）子像素区。如图2和图3所示，显示面板的子像素区17都是由互相交错的扫描线11和资料线13定义出的，每个子像素区17内设置有一晶体管15，用来控制资料信号的写入。图2的显示面板中，一个像素区内的RGB子像素区是沿着水平方向并行排列的；而图3的显示面板中，一个像素区内的RGB子像素区是沿着垂直方向并行排列的。图3中的像素结构是一种三闸极式（tri-gate）的像素结构，这种像素结构的优点在于，RGB子像素区共用一条资料线，因此整体来说可以减少资料线的数目，源极驱动晶片的数目也可以因此降低。虽然图3中的像素结构会使得所需的扫描线数目增加、闸极驱动晶片的数目增多，但是源极驱动晶片的成本相对较高，因此采用三闸极式的像素结构可以减少源极驱动晶片的数量，节省成本。

图4显示一种现有的立体显示面板中结合三闸极式像素结构和相位延迟膜的示意图。如图4所示，相位延迟膜（film-type patterned retarder, FPR）19是由1/4λ膜和-1/4λ膜排列组成的，即一行（row）是1/4λ相位延迟膜，下一行是-1/4λ相位延迟膜，再下一行又是1/4λ相位延迟膜，以此类推。图4中的相位延迟膜19的作用相当于图1中的λ/4阵列波片14，能够将线偏振光转变形成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，也就是说，线偏振光经过1/4λ膜和-1/4λ膜时，会分别形成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，再经过偏光眼镜的1/4λ膜片和垂直偏振片时，会分别进入左右眼，左右眼接受到稍有差异的图像，在大脑中合成3D图像。

再者，使用者在使用显示装置时，常常不想让其他人观看到其显示内容，例如各种文件，因此在3D显示器方面，开发一种对显示的影响资讯保密、防止信息泄露的技术，也是一个重要的发展方向。

3D显示器因本身有影像串扰（crosstalk）的问题，其可视角度原本就不高，因此在防止信息泄露方面即具有一定的能力，但仍有待改善的空间。所谓的影像串扰是一只眼睛看到另一只眼睛的信号，例如右眼看到原本要提供左眼的影像，而左眼看到原本要提供给右眼的影像，如此干扰信号会与原本图像信号重叠，而造成鬼影（ghost image），鬼影的情形越严重，则可视角度越小。

图5显示一种现有的采用1/4λ相位延迟膜片实现的3D显示系统的示意图。如图5所示，因应立体影像的显示，显示面板上可划分成显示左眼影像的左像素区181和显示右眼影像的右像素区182，各个子像素区之间设置有黑色矩阵（black matrix, BM）183，以防止暗态漏光。影像信号从左像素区181边界之黑色矩阵发射出的光以大于θ角传播时，其光线会进入右眼的相位延迟膜片直至右眼镜片而被右眼看到，从而造成影像串扰。

另一方面，图6显示一种现有的利用增加黑色矩阵的宽度来降低可视角度的示意图。图6中黑色矩阵的宽度相较于图5中的黑色矩阵增加了许多，黑色矩阵宽度的增加会使得大角度的出光量减少许多，因此观赏者若从侧边观看只能看到不清楚的影像，此亦对显示影像之资讯保密可以达到一定程度的助益。然而，此种方式将使得显示面板整体的亮度降低，对于对比度和影像品质上有不利的影响。

以上，如何进一步提升3D显示器的保密能力，为目前产业界重要的课题之一。

发明内容

本发明之一目的在于提供一种立体影像显示器的显示面板，以进一步缩小立体影像显示器之显示面板的可视角度，从而提升显示之影像资讯的保密能力，防止信息泄露。

为达成上述目的，本发明提供一种立体影像显示器的显示面板，其特征在于，所述立体影像显示器的显示面板包含：一背光板，用于提供背光；一薄膜晶体管阵列基板，其上包含多个像素区，每个像素区至少包含有红色子像素区、蓝色子像素区和绿色子像素区，该薄膜晶体管阵列基板上设置有多条扫描线和多条资料线，每个子像素区都是由这些扫描线和这些资料线互相交错形成的区域所定义；一彩色滤光片基板，对应该薄膜晶体管阵列基板上的红蓝绿子像素区分别设置有红蓝绿滤波片；以及一第一偏振片和一第二偏振片，分别设置在该显示面板后侧及前侧，该背光板发出的光线经过该第一偏振片和该第二偏振片后具有两个不同的偏振方向；其中该薄膜晶体管阵列基板上的像素结构为一种三闸极式像素结构，每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，且其中每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。

在本发明之一实施例中，该薄膜晶体管阵列基板上每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，红色子像素区位于上侧，而绿色子像素区位于下侧。

在本发明之一实施例中，该薄膜晶体管阵列基板上每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，绿色子像素区位于上侧，而红色子像素区位于下侧。

在本发明之一实施例中，该第一偏振片为一垂直偏振片，其光轴与水平方向垂直；以及该第二偏振片为一相位延迟膜，其由1/4λ和-1/4λ相位延迟区块排列组成，该背光板发出的光线依序经过该垂直偏振片和该相位延迟膜后会形成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

本发明另一方面提供一种立体影像显示器的显示面板，该显示面板的后侧和前侧分别设置有一第一偏振片和一第二偏振片，该显示面板的背光依序经过该第一偏振片和该第二偏振片后具有两个不同的偏振方向，其特征在于，所述立体影像显示器的显示面板包含：多条扫描线和多条资料线；以及多个像素区，每个像素区至少包含有红色子像素区、蓝色子像素区和绿色子像素区，每个子像素区都是由这些扫描线和这些资料线互相交错形成的区域所定义，每个像素区对应至少三条扫描线和一条资料线，这三条扫描线分别提供扫描信号给红蓝绿子像素区，而红蓝绿子像素区通过同一条资料线来接收像素资料；其中每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，而且每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。

在本发明之一实施例中，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，红色子像素区位于上侧，而绿色子像素区位于下侧。

在本发明之一实施例中，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，绿色子像素区位于上侧，而红色子像素区位于下侧。

在本发明中，每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。这样的排列方式可以进一步缩小立体影像显示器之显示面板的可视角度，从而提升显示之影像资讯的保密能力，防止信息泄露。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1显示一种现有的立体显示器工作原理的示意图。

图2显示一种现有的显示面板的像素排列的示意图。

图3显示另一种现有的显示面板的像素排列的示意图。

图4显示一种现有的立体显示面板中结合三闸极式像素结构和相位延迟膜的示意图。

图5显示一种现有的采用1/4λ相位延迟膜片实现的3D显示系统的示意图。

图6显示一种现有的利用增加黑色矩阵的宽度来降低可视角度的示意图。

图7显示本发明的立体影像显示器的显示面板的示意图。

图8显示本发明中与该立体影像显示器配合使用的偏光眼镜的示意图。

图9显示图7中薄膜晶体管阵列和彩色滤光片基板上形成的像素结构以及相位延迟膜的示意图。

图10显示图7中薄膜晶体管阵列和彩色滤光片基板上形成的像素结构以及相位延迟膜的另一个例子的示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」、「水平」、「垂直」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

图7显示本发明的立体影像显示器的显示面板的示意图，图8显示本发明中与该立体影像显示器配合使用的偏光眼镜的示意图。如图7所示，本发明之立体影像显示的显示面板包含一背光板21、一偏振片22、一薄膜晶体管阵列基板23、一液晶层24和一彩色滤光片基板25。液晶层24设置在薄膜晶体管阵列基板23和彩色滤光片基板25之间，彩色滤光片基板25可包含佈建有红（R）、蓝（B）、绿（G）色块的滤波片阵列252、偏振片254以及玻璃载板256。如图8所示，偏光眼镜30是由左右偏振镜片33、34以及其上贴附的偏振膜片31、32所组成。

背光板21用于提供背光光源，如冷阴极管及发光二极体（LED）光源。偏振片22设置在显示面板后侧，而偏振片254设置在显示面板前侧，偏振片22和偏振片254用于将光线偏极化，当背光板21提供的光线经过偏振片22时会被偏极化，薄膜电晶体阵列基板52上设置的薄膜电晶体可控制液晶层54内之液晶分子的偏转进而改变光线偏极化的角度，而具有不同偏振方向的光线经过彩色滤光片基板56上的红蓝绿滤波片阵列252后进到偏光片254时，光线经过偏振片254后具有两个不同的偏振方向。在此可经由适当设计，使得要进入到观赏者左眼的影像具有一第一偏振方向，而要进入到观赏者右眼的影像具有一第二偏振方向，而且偏光眼镜30设计成左镜片只允许具第一偏振方向的左眼影像通过，右镜片只允许具第二偏振方向的右眼影像通过。依此方式，当观赏者戴上偏光眼镜30时，左眼只会看到显示器提供给左眼的影像，右眼只会看到显示器提供给右眼的影像，利用视差（parallax）原理，观赏者即能感知到三维的立体影像。

举例来说，偏振片22为一线偏振片，其光轴与水平方向成90°夹角，故只有偏振方向为垂直方向的光线能够通过垂直偏振片22，通过垂直偏振片22后的光线为垂直偏振光。而偏振片254为一相位延迟膜（film-type patterned retarder, FPR），其是由1/4λ膜和-1/4λ膜排列组成的，其沿着垂直方向呈交替排列，即一行（row）是1/4λ相位延迟膜，下一行是-1/4λ相位延迟膜，再下一行又是1/4λ相位延迟膜，以此类推（参见图9）。因此，来自垂直偏振片22的偏振光经过相位延迟膜254后会同时形成右旋圆偏振光和左旋圆偏振光。另一方面，与立体影像显示器搭配的偏光眼镜30中，对应左眼镜片的λ/4膜片31其光轴方向为45°，对应右眼镜片的λ/4膜片32其光轴方向为135°，而左右偏振镜片33、34的光轴方向皆与水平方向垂直。藉此，来自相位延迟膜254的左旋圆偏振光可以通过右眼镜片而进到观赏者的右眼，左旋圆偏振光因会被左眼镜片吸收而不会进到观赏者左眼，而来自相位延迟膜254的右旋圆偏振光可以通过左眼镜片而进到观赏者的右眼，右旋圆偏振光因会被右眼镜片吸收而不会进到观赏者右眼。

在一实施例中，相位延迟膜254可贴附在彩色滤光片基板25的玻璃载板256上，在接着形成滤波片阵列252，如图7所示。在另一实施例中，也可先在玻璃载板256上形成滤波片阵列252，再于其上形成相位延迟膜254。

图9显示图7中薄膜晶体管阵列和彩色滤光片基板上形成的像素结构以及相位延迟膜的示意图。如图9所示，薄膜晶体管阵列基板23上设置有多条扫描线231和多条资料线233，扫描线231用以提供扫描信号，而资料线233提供像素资料，扫面线231和资料线233的交错处设置有一晶体管235，用来控制像素资料的写入。薄膜晶体管阵列基板23上包含多个像素区，每个像素区237至少包含有红色子像素区、蓝色子像素区和绿色子像素区，每个子像素区237都是由这些扫描线231和这些资料线233互相交错形成的区域所定义。另一方面，在彩色滤光片基板25上对应薄膜晶体管阵列基板23的红蓝绿子像素区分别设置有红蓝绿滤波片，如图7所示的红、蓝、绿色块的滤波片阵列252。

图9所示的像素结构是一种三闸极式像素结构，在此结构中，每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，每个像素区对应至少三条扫描线231和一条资料线233，这三条扫描线分别提供扫描信号给红蓝绿子像素区，而红蓝绿子像素区通过同一条资料线233来接收像素资料。这种像素结构的优点在于整体来说可以减少资料线233的数目，源极驱动晶片的数目因此可以降低，从而节省成本。图9中的像素结构虽然会使得所需的扫描线231数目增加、闸极驱动晶片的数目增多，但是源极驱动晶片的成本相对较高，因此采用三闸极式的像素结构可以减少源极驱动晶片的数量，节省成本。

在本发明中，每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。在一实施例中，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，红色子像素区位于上侧，而绿色子像素区位于下侧，如图9所示。在另一实施例中，每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，绿色子像素区位于上侧，而红色子像素区位于下侧，如图10所示。这样的排列方式可以进一步缩小立体影像显示器之显示面板的可视角度，从而提升显示之影像资讯的保密能力，防止信息泄露。这是因为绿色对人眼的刺激值最大，即人眼对绿色的感知最敏感，而红色次之，蓝色最小，因此本发明将每个像素区内的红色子像素区和绿色子像素区设置在上下两侧，这样可使得显示立体影像时，影像串扰（crosstalk）给人的感觉更加强烈，因而缩小了可视角度，从而进一步保护隐私。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种立体影像显示器的显示面板，其特征在于，所述立体影像显示器的显示面板包含：

一背光板，用于提供背光；

一薄膜晶体管阵列基板，其上包含多个像素区，每个像素区至少包含有红色子像素区、蓝色子像素区和绿色子像素区，该薄膜晶体管阵列基板上设置有多条扫描线和多条资料线，每个子像素区都是由这些扫描线和这些资料线互相交错形成的区域所定义；

一彩色滤光片基板，对应该薄膜晶体管阵列基板上的红蓝绿子像素区分别设置有红蓝绿滤波片；以及

一第一偏振片和一第二偏振片，分别设置在该显示面板后侧及前侧，该背光板发出的光线经过该第一偏振片和该第二偏振片后具有两个不同的偏振方向；

其中每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，且其中每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。

2.根据权利要求1所述的立体影像显示器的显示面板，其特征在于：该薄膜晶体管阵列基板上每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，红色子像素区位于上侧，而绿色子像素区位于下侧。

3.根据权利要求1所述的立体影像显示器的显示面板，其特征在于：该薄膜晶体管阵列基板上每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，绿色子像素区位于上侧，而红色子像素区位于下侧。

4.根据权利要求1所述的立体影像显示器的显示面板，其特征在于：

该第一偏振片为一垂直偏振片，其光轴与水平方向垂直；以及

该第二偏振片为一相位延迟膜，其由1/4λ和-1/4λ相位延迟区块排列组成，该背光板发出的光线依序经过该垂直偏振片和该相位延迟膜后会形成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

5.一种立体影像显示器的显示面板，该显示面板的后侧和前侧分别设置有一第一偏振片和一第二偏振片，该显示面板的背光依序经过该第一偏振片和该第二偏振片后具有两个不同的偏振方向，其特征在于，所述立体影像显示器的显示面板包含：

多条扫描线和多条资料线；以及

多个像素区，每个像素区至少包含有红色子像素区、蓝色子像素区和绿色子像素区，每个子像素区都是由这些扫描线和这些资料线互相交错形成的区域所定义，每个像素区对应至少三条扫描线和一条资料线，这三条扫描线分别提供扫描信号给红蓝绿子像素区，而红蓝绿子像素区通过同一条资料线来接收像素资料；

其中每个像素区内的红蓝绿子像素区是沿着垂直方向并行排列，而且每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，而红色子像素区及绿色子像素区位于上下两侧。

6.根据权利要求5所述的立体影像显示器的显示面板，其特征在于：每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，红色子像素区位于上侧，而绿色子像素区位于下侧。

7.根据权利要求5所述的立体影像显示器的显示面板，其特征在于：每个像素区内蓝色子像素区位于中间位置，绿色子像素区位于上侧，而红色子像素区位于下侧。

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