200937368 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種顯示器裴置，特別有關於一種二 維影像與三維影像切換型顯示器裝置。 【先前技術】 傳統三維影像（3D)顯示裝置主要應用雙眼視差 ❹ （binocular disparity)達到立體化效果，亦即讓左、右眼分別 接受不同視角的平面影像，並利用大腦的融像功能，以產 生立體視覺。 在商業化產品中’自動立體顯示器（aut〇_stere〇SC〇piC display)不需配戴眼鏡’較常使用的方法為視差屏障 (parallax barrier)或是微透鏡陣列〇enticular lens)的輔助，使 得左眼分別僅看到左眼影像，而右眼僅看到右眼影像，達 到空間多功(spatial multiplexed)。 & 第1圖係顯示傳統以視差屏障達到空間多功的示意 圖。一視差屏障2設置於2D影像顯示器4前，觀看者立 於z軸方向，無需配戴額外的輔助眼鏡，使得左眼分別 僅看到左眼影像，而右眼ER僅看到右眼影像，達到空間多 功的效果。另外，視差屏障2也可以放置在2D影像顯示 器4後，達到同樣的效果。 從市場角度觀之，二維影像與三維影像(2D/3D)切換型 顯不器裝置為目前立體顯示器商業化發展的主流之一。然 而，目前2D/3D切換型顯示器的結構仍複雜，若能簡化^ 200937368 構的設計，則可以大幅降低製造成本。 美國專利第US 6,046,849號揭露一種2D/3D切換型顯 示器裝置。請參閱第2A圖，傳統2D/3D切換型顯示器裝 置10A包括一液晶顯示器面板11、一背光模組13、一圖 案化二分之一波長板12、一可切換式轉子（switchable rotator) 15及一外偏振板14。上述2D/3D切換型顯示器裂 置10A藉由搭配圖案化二分之一波長板12和可切換式轉 ❾ 子15 ’而達到3D/2D影像間的切換。更明確地說，藉由電 的方式切換可切換式轉子15以達到3D/2D影像顯示。上 述可切換式轉子15可以切換的兩種狀態，分別是：四分之 —波長板(quarter wave plate)的狀態和對穿透光偏振沒影 響的狀態。當顯示2D影像時’由顯示器出來的光經過圖 案化二分之一波長板(half wave plate)的區域後，再經四分 之一波長板（quarter wave plate)，讓光的偏振變圓偏振，兩 種圓偏振光都可經過外偏振板14。故在顯示2D影像時， •亮度會被犧牲。 第2B圖係顯示另一傳統的2D/3D切換型顯示器裝置 的示意圖。傳統2D/3D切換型顯示器裝置1〇B包括一液晶 顯示器面扳U、一背光模組13、一圖案化二分之一波長板 12 可切換式擴散板(switchable diffuser) 16及一外偏搞 板14。上述2D/3D切換型顯示器裝置ϊ〇Β藉由搭配圖案化 =分之一波長板12和可切換式擴散板16，而達到3D/2D 影像間的切換。更明確地說，藉由電的方式切換可切換式 擴政板16以達到3D/2D景彡像顯示。上述可切換式擴散板 200937368 16可以切換的兩種狀態，分別是：散射的狀態（scattering state)和對穿透光偏振沒影響的狀態。當顯示2D影像時， 經過圖案化二分之一波長板的光再經散射狀態的可切換式 擴散板16，偏振被打亂變成隨機態(random)，使所有的光 都可經過可經過外偏振板14。同樣地，在顯示2D影像時， 亮度會被犧牲。 【發明内容】 ❹ 本發明實施例提供一種簡化3D影像顯示器的結構，藉 由一主動光電開關（active electro-optical shutter)層，達到 2D/3D影像切換的功能，降低3Ε)影像顯示器的製作成本。 本發明提供一種二維影像與三維影像切換型顯示器裝 置，包括：一顯示器模組，根據一輸入訊號以顯示一影像； 以及一主動型光電切換元件，包括一上基板具一上電極 層、一下基板具一下電極層、及一液晶混合物夾至於該上、 下基板之間，其中該主動型光電切換元件更包括兩個以上 ® .的區域’分別具有不同的V-T工作曲線；其中於操作時， 選擇性地分別於該上電極與該下電極間施予不同電壓，使 得該兩個以上的區域分別具有不同或相同的光電性質，以 將該影像切換成三維影像或二維影像。 ' . 本發明另提供一種二維影像與三維影像切換型顯示器 裝置’包括：一背光模組；一顯示器模組，根據一輸入訊 號以顯示一影像；以及一主動型光電切換元件，包括一上 基板具一上電極層、一下基板具一下電極層、及一液晶混 合物夾至於該上、下基板之間，其中該主動型光電切換元 200937368 件更包括兩個以上的區域’分別具有不同的ν_τ 其中於操作時’選擇性地於該上電極與該下電極pf。 予不同電壓，使得該兩個以上的區域分別具有曰施 的光電性質’以將該影像切換成三維影像或二維^相同 為使本發明能更明顯易憧，下文特舉實施例 人 所附圖式，作詳細說明如下： 观配合 【實施方式】 ❹ α下以各實施_伴隨著圖式說明之範例， 明之參考依據。在圖式或說明書描述中，相似或相 分皆使用相同之圖號。且在圖式中，實施例之形 ： 度可擴大’並以簡化或是方便標示。再者，圖式中 旱 之部分將以分別描述說明之，值得注意的是，圖=件 或插述之元件’為所屬技術領域中具有通常知識 = $式’另外’特定之實施例僅為揭示本發明使用 方 •式’其並非用以限定本發明。 ’ 根據本發明實施例的主要特徵及樣態，提供以一簡單 的主動光電開關層替代傳統的圖案化二分之一波長板及電 控開關裝置（switchable diffuser 或是 switchable rotator)，以 建到2D/3D影像的切換效能。更明確地說，以一顯示器（例 如液晶顯示器LCD)格配主動光電開關層，輔以控制電路產 生電壓變換此主動光電開關層’達到2D/3D影像切換的功 根據本發明之一實施例，上述主動光電開關層包含兩 姻以上的區域’分別於不同區域’施以差異性的製程參數， 200937368 使得不同區域的液晶具有不同的V-T(voltage-transmission) 工作曲線特性。由於在製程中做出需要的圖案，因此在應 用時’只需在整片電極上給予一電壓，即可顯示出圖案， 不需傳統的圖案化電極及複雜驅動電路。 第3 A圖係顯示根據本發明之一實施例的主動光電開 關（active electro-optical shutter)元件的平面圖，第 3B 圖係 顯示第3A圖的主動光電開關元件沿切割線μι’的剖面 圖’而第3C圖為顯示第3A圖的主動光電開關元件的區域 ^ 100A和100B分別具有不同V-Τ工作曲線特性。請參閱第 3A 和 3B 圖’一主動光電開關（active electro-optical shutter) 元件100包括一上基板110具上電極層115、一下基板130 具下電極層125及液晶混合物12〇設置於上、下基板間。 可依液晶混合物而選擇是否需要搭配向層116和126，以 及分別設置於上、下基板外側的偏振板105和135。主動 光電開關元件100可分成兩個以上的區域100A和100B， _ 分別於不同區域，施以具差異性的製程條件，使得區域 100A 和 100B 的液晶具有不同的 v-T(voltage-transmission) 工作曲線。請參閱第3C圖，區域ιοοΑ的V-T工作曲線為 A ;而區域100B的V-T工作曲線為B。圖示為全明態 .(normally white)型的例子，實際應用時也可以是全暗態 (normally black)型的工作曲線。 上述液晶混合物120是以液晶分子為主體，另任意選 擇添加不同的添加物’其包括高分子單體(mon〇mer)或預聚 合物(prepolymer)、染料分子與旋光性分子材料，反應完成 200937368 後高分子單體或預聚合物，聚合成高分子材料、網狀高分 子材料。例如，液晶混合物可包括網狀高分子與液晶，或 者包括高分子、液晶及染料，又或者包括高分子、液晶及 旋光性材料、又或者網狀高分子、液晶及染料，利用製程 的差異造成網狀高分子的分佈密度不同，使得高分子對液 晶分子的作用力不同，而有不同ν-τ工作曲線。更明確地 說，上述施以具差異性的製程條件，是在不同區域，選擇 性地照射能量不同或是密度分佈不同的光，使不同區域的 ® 高分子單體或預聚合物形成不同程度的聚合化。或是，可 選擇以不同的溫度梯度分佈，使不同區域的高分子單體或 預聚合物形成不同程度的聚合化。再者，或是以不同的電 場強度，先改變液晶分子的位向，使其趨於一致’再使不 同區域的高分子單體或預聚合物形成不同程度的聚合化。 若為光反應型製程，則液晶混合物内另需加入光起始劑。 由於利用製程中，施以具差異性的製程條件得到所欲 的圖案，因此在應用時，只需在整片電極上給一電壓則可 以顯示出圖案，不需傳統的圖案化電極及驅動電路。根據 本發明之一實施例，此主動光電開關元件100可使用塑膠 基板，搭配連續式(r〇ll-to roll)製程，容易做到大面積、低 成本製作。 ： 第4A-4C圖分別顯示根據本發明之一實施例的主動光 電開關元件於不同操作電壓狀態下的示意圖。此主動光電 開關元件1〇〇可為全明態（normally white)型或全暗態 (normally black)型。再者，A、B的V-T工作曲線未必要同 10 200937368 斜率。請參閱第4A圖’未加電壓，時，區域100A及100B 的液晶皆在第一狀態。請參閱第4B圖，當加給的電壓Vi 範圍為Vl’cV^VS時’區域100A的液晶狀態變成第二狀 態；而區域100B的液晶仍維持在第一狀態。請參閱第4C 圖，當加給的電壓Vn的範圍為V„>V2’時，區域100A及 100B的液晶狀態皆變成第二狀態。 應注意的是，液晶層分別在第一和第二狀態與光的作 用機制可為非偏振模式（nonpolarized mode)及偏振模式 ❹ （polarized mode)。例如是散射與穿透，或是吸收與f透， 或是反射與穿透，又或是偏振方向改變與偏振方向不變。 液晶層可以是TN型、STN型液晶胞、水平配向液晶胞 (homogeneous cell)或是垂直配向液晶胞（homotropic cell)，上述各液晶層的工作原理應為本發明技術領域中具 有通常知識者，所能理解，為求簡明之故，在此不再贅述。 應注意的是，於偏振模式時，在主動光電開關元件上、 _ 下侧要加額外的偏振片。 藝 第5 A和5B圖為顯示根據本發明之一實施例的主動光 電開關層的圖案為橫條間隔圖形的示意圖。當作3D景彡t 顯示器的視差屏障（parallax barrier) 200時，在兩種電壓門 切換產生透光200A、不透光200B的條紋圖案，如第5人 圖所示。或是，使得整片視差屏障200的區域2〇〇A和％% 皆為透光。其中，透光、不透光與光作用的機制為t % 穿透，或是吸收與穿透，或是反射與穿透。 胃' * 維影像與 第6A圖係顯示根據本發明之一實施例的二 200937368 三維影像切換型顯示器裝置的示意圖。於第6A圖中，一 2D/3D影像切換型顯示器裝置300A包括一顯示器模組320 與一背光源310，以及一主動光電開關元件330設置在顯 示器模組320和背光源310之間的位置。由背光源310提 供的光線先經過主動光電開關元件330，再進入顯示器模 組 320。 第6B圖係顯示根據本發明另一實施例的二維影像與 三維影像切換型顯示器裝置的示意圖。於第6B圖中，一 ❹ 2D/3D影像切換型顯示器裝置300B包括一背光源310、一 顯示器模組320、以及一主動光電開關元件330。由背光源. 310提供的光線先經過顯示器模組320,再由主動光電開關 元件330轉換進入觀看者的眼睛形成3D影像。 應注意的是，上述第5A和5B圖中的主動光電開關元 件200的圖案不限定為橫條間隔圖形，其亦可以是棋盤式 交錯分布，如第7圖中的主動光電開關元件250。例如， 可做為3D影像顯示器的微相延遲板(micro-retarder) ’在兩 ® 種電壓間切換產生偏振方向改變的部份區域250A與偏振 方向不變的部份區域250B。為方便說明，假設經過區域 250A偏振方向會被轉90度，而經過區域205B ’偏振方向 不受影響。 第8A圖係顯示根據本發明之一實施例的二維影像與 三雉影像切換型顯示器裝置的示意圖。於第8A圖中，一 2D/3D影像切換型顯示器裝置400A包括一背光源410、一 顯示器模組420、一主動光電開關元件430、以及一外偏振 12 200937368 板440。主動光電開關元件430的圖案化區域為橫條間隔 的圖紋，由顯示器模組420出來的光的偏振態，經過區域 A被轉90度，而經過區域B則不變。接著，經過外偏振板 440。由於外偏振板440的吸收軸垂直於由顯示器模組420 出來的光的偏振方向，使得上述出光線無法通過區域A， 而可通過區域B。由此，主動光電開關元件430與外偏振 板440合起來可做為視差屏障（parallax barrier)。 第8B圖係顯示根據本發明另一實施例的二維影像與 ❹ 三維影像切換型顯示器裝置的示意圖。於第8B圖中’ 一 2D/3D影像切換型顯示器裝置400B包括一背光源410、一 顯示器模組420、‘以及一主動型光電偏振切換元件，其包 括一主動型光電開關元件430，並選擇性地搭配一偏光眼 鏡445，以達3D顯示的視覺效果。主動光電開關元件430 的圖案化區域為橫條間隔圖紋，或是棋盤式交錯分布的圖 案。該由顯示器模組420出來的光線的偏振態，經過區域 A被轉90度，而經過區域B則不變，觀察者配帶一偏光眼 鏡445，其左、右眼分別只允許經過區域A及區域B的光 線通過，故可分別接收左右眼訊號。根據本實施例，不需 配帶偏光眼鏡445，即可直接觀看顯示的2D影像。 應注意的是，本發明實施例中圖8以線性偏振為例， 實際應用時也可以用圓偏振。本發明各實施例中的顯示器 模組可為液晶（LCD)顯示器做為影像顯示的基本元件，其 包括一液晶層、上、下基板及其外側的偏振片。LCD顯不 器根據輸入的影像訊號產生影像。一般液晶顯示器的基本 13 200937368 元件還包括：一驅動電極層（electrode)、配向層（alignment layer)、間隙子（spacer)、彩色濾、光片（color filter)及黑色陣 歹(black matrix)。再者，圖6B中所述顯示器模組亦可為一 自發光顯示器模組，其包括一陰極射線管顯示器、一電漿 顯示器、一發光二極體顯示器、一有機發光二極體顯示器、 或一場發射顯示器。 本發明雖以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明的範圍，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者， 〇 在不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許的更動與潤 飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界 定者為準。
14 200937368 【圖式簡單說明】 圖 第1圖係顯示傳統以視差屏障達到空間多功的示意 第2A圖係顯示傳統的2D/3D切換型顯示器裝置的示 意圖； 第2B圖係顯示另一傳統的2D/3D切換型顯示器裝置 的示意圖； ❹ 第3A圖係、顯不根據本發明之一實施例的主動光電開 關（active electro-optical shutter)元件的平面圖； 第3B圖係顯不第3A圖的主動光電開關元件沿切割線 Ι-Γ的剖面圖； 第3C圖為顯不第3A圖的主動光電開關元件的區域a 和B分別具有不同ν_τ工作曲線特性； 第4A-4C圖分別顯示根據本發明之一實施例的主動光 電開，元件於不同操作電壓狀態下的示意圖； 第5Α和5Β圖為顯示根據本發明之一實施例的主動光 電開闞層的圖案為橫條間隔圖形的示意圖； 第6Α圖係顯示根據本發明之一實施例的二維影像盘 二維影像切換型顯示器裝置的示意圖； 、 第6Β圖係顯示根據本發明另一實施例的二維影像盘 二維影像切換型顯示H裝置的示意圖； … 第7圖係顯示根據本發明另 光電開關 元件的棋盤式交錯分布圖案的示意圖； 電開關 第8Α圖係顯示根據本發明之一實施例的二維影像與 200937368 三維影像切換型顯 第8B圖係顯 三維影像切換型顯 示器裝置的示意圖；以及 示根據本發明另一實施例的二維影像與 示器裝置的示意圖。 【主要元件符號說明】 習知部分(第mb围） 2〜視差屏障； ❿4〜2D影像顯示器；
El〜觀看者的左服；
Er〜觀看者的右服； A 10B〜傳統2D/3D切換型顯示器裝置； 11〜液晶顯示器面板； 12圖案化二分之-波長板； 13〜背光模組； ❹ 14〜外偏振板； 15 了切換式轉子(switchable rotator); 16 了切換式擴散板(switchable diffuser) 〇 本案部分(第3A〜8B) 1 〇〇〜主動光電開關（active electro-optical shutter)元件； 100A和100B〜主動光電開關元件的區域； 105和135〜偏振板； 110〜上基板； 115〜上電極層； 200937368 116和126〜配向層； 120〜液晶混合物； 125〜下電極層； 130〜下基板； A、B〜V-T(voltage，transmission)工作曲線； 200、250〜視差屏障； 200A、200B〜透光、不透光的條紋圖案； 300A、300B〜2D/3D影像切換型顯示器裝置； ❹ 310〜背光源； 320〜顯示器模組； 330〜主動光電開關元件； 400A、400B〜2D/3D影像切換型顯示器裝置； 410〜背光源； 420〜顯示器模組； 430〜主動光電開關元件， 440〜外偏振板， 445〜偏光眼鏡。 17