TW202334708A - 顯示裝置 - Google Patents
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Abstract
一種顯示裝置，包括顯示面板、第一偏振切換結構、穿透層、第二偏振切換結構以及透鏡層。第一偏振切換結構重疊於顯示面板。穿透層包括第一雙折射材料，且穿透層具有第一光軸。穿透層位於第一偏振切換結構與第二偏振切換結構之間。透鏡層包括一第二雙折射材料，且透鏡層具有第二光軸。顯示面板、第一偏振切換結構、穿透層、第二偏振切換結構以及透鏡層沿著第一方向依序排列，其中第一光軸與第一方向具有第一夾角，且第二光軸與第一方向具有第二夾角。
Description
本發明是有關於一種顯示裝置。
3D顯示技術一直被許多顯示器製造商所關注。相較於2D影像，3D影像更容易提昇使用者的沉浸感，讓使用者有身歷其境的感覺。集成影像顯示器（integral imaging display）是一種利用微透鏡陣列（Micro lens array）的真實立體顯示技術。集成影像具有全視差、連續視點、視疲勞低等優點，因此，目前被視為重要的次世代3D顯示技術。一般而言，微透鏡具有固定的景深（Depth Of Field），且集成影像顯示器只有在中心深度平面（Central Depth. Plane，CDP）附近的範圍內才能形成清楚的影像。
本發明提供一種顯示裝置，改善了景深範圍太小而導致畫面不清楚的問題。
本發明的至少一實施例提供一種顯示裝置。顯示裝置包括顯示面板、第一偏振切換結構、穿透層、第二偏振切換結構以及透鏡層。第一偏振切換結構重疊於顯示面板。穿透層包括第一雙折射材料，且穿透層具有第一光軸。穿透層位於第一偏振切換結構與第二偏振切換結構之間。透鏡層包括一第二雙折射材料，且透鏡層具有第二光軸。顯示面板、第一偏振切換結構、穿透層、第二偏振切換結構以及透鏡層沿著第一方向依序排列，其中第一光軸與第一方向具有第一夾角，且第二光軸與第一方向具有第二夾角。
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置在不同操作模式下的剖面示意圖。
請參考圖1A至圖1D，顯示裝置10包括顯示面板100、第一偏振切換結構200、穿透層300、第二偏振切換結構400以及透鏡層500。顯示面板100、第一偏振切換結構200、穿透層300、第二偏振切換結構400以及透鏡層500沿著第一方向D1依序排列。
顯示面板100例如為有機發光二極體顯示面板、微型發光二極體顯示面板、液晶顯示面板或其他形式的顯示面板。顯示面板100的發光面朝向第一偏振切換結構200。在圖1A至圖1D的實施例中，顯示面板100朝向第一偏振切換結構200發出光線L。在本實施例中，顯示面板100被配置成發出具有偏振方向P0的光線L。在一些實施例中，顯示面板100為液晶顯示面板，且顯示面板100包括背光模組、液晶面板以及偏光片。在一些實施例中，顯示面板100為有機發光二極體顯示面板（或微型發光二極體顯示面板），且顯示面板100包括有機發光二極體面板（或微型發光二極體面板）以及偏光片。
第一偏振切換結構200重疊於顯示面板100。在一些實施例中，第一偏振切換結構200包括液晶面板或其他可以改變光線偏振方向的結構。
第一偏振切換結構200被配置成切換光線的偏振方向。舉例來說，第一偏振切換結構200具有第一操作模式（如圖1A與圖1C所示）與第二操作模式（如圖1B與圖1D所示）。在第一操作模式中，第一偏振切換結構200可以供具有第一偏振方向P1的光線穿過或第一偏振切換結構200將其他偏振方向的光線轉換成具有第一偏振方向P1的光線。在第二操作模式中，第一偏振切換結構200可以供具有第二偏振方向P2的光線穿過或第一偏振切換結構200將其他偏振方向的光線轉換成具有第二偏振方向P2的光線。換句話說，第一偏振切換結構200被配置成使具有第一偏振方向P1的光線（如圖1A與圖1C所示）通過或使具有第二偏振方向P2的光線通過（如圖1B與圖1D所示）。在一些實施例中，第一偏振方向P1與第二偏振方向P2垂直於光線L的行徑方向（例如第一方向D1）。第一偏振方向P1正交於第二偏振方向P2。在圖1A至圖1D中，第一偏振方向P1為縱向，且第二偏振方向P2為垂直紙面的方向，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一偏振方向P1與第二偏振方向P2包括其他方向。在一些實施例中，偏振方向P0等於第一偏振方向P1或第二偏振方向P2。
穿透層300重疊於第一偏振切換結構200。穿透層300包括第一雙折射材料。在一些實施例中，第一雙折射材料包括方解石、石英或其他雙折射材料。穿透層300具有固定的第一光軸OA1。在一些實施例中，第一光軸OA1與光線的行進方向（例如第一方向D1）具有第一夾角θ1，第一夾角θ1例如為44度至46度，例如45度。在一些實施例中，第一光軸OA1、光線的行進方向（例如第一方向D1）以及第一偏振方向P1位於同一個平面，且第二偏振方向P2不平行於前述同一個平面（例如垂直於前述同一個平面）。
在一些實施例中，第一偏振切換結構200在第一操作模式（如圖1A與圖1C所示）中，且穿過穿透層300的光線具有第一偏振方向P1。具有第一偏振方向P1的光線在穿透層300中可稱為非尋常光（extraordinary ray），其中前述非尋常光在穿透層300中的折射率為n
e1。
在一些實施例中，第一偏振切換結構200在第二操作模式（如圖1B與圖1D所示）中，且穿過穿透層300的光線具有第二偏振方向P2。具有第二偏振方向P2的光線在穿透層300中可稱為尋常光（ordinary ray），且前述尋常光在穿透層300中的折射率為n
o1。
折射率n
o1與折射率n
e1不同，因此，可以藉由切換第一偏振切換結構200，使穿過穿透層300的光線在穿透層300中有不一樣的行進路徑，藉此實質上改變光線從顯示面板100到透鏡層500的行進距離（也可以稱為物距）。在一些實施例中，穿透層300的厚度W1為4毫米至5毫米。
第二偏振切換結構400重疊於穿透層300。穿透層300位於第一偏振切換結構200與第二偏振切換結構400之間。在一些實施例中，第二偏振切換結構400包括液晶面板或其他可以改變光線偏振方向的結構。
第二偏振切換結構400被配置成切換光線的偏振方向。舉例來說，第二偏振切換結構400具有第三操作模式（如圖1A與圖1B所示）與第四操作模式（如圖1C與圖1D所示）。在第三操作模式中，第二偏振切換結構400可以供具有第三偏振方向P3的光線穿過或第二偏振切換結構400將其他偏振方向的光線轉換成具有第三偏振方向P3的光線。在第四操作模式中，第二偏振切換結構400可以供具有第四偏振方向P4的光線穿過或第二偏振切換結構400將其他偏振方向的光線轉換成具有第四偏振方向P4的光線。換句話說，第二偏振切換結構400被配置成使具有第三偏振方向P3的光線（如圖1A與圖1B所示）通過或使具有第四偏振方向P4的光線通過（如圖1C與圖1D所示）。在一些實施例中，第三偏振方向P3與第四偏振方向P4垂直於第一方向D1。第三偏振方向P3正交於第四偏振方向P4。在圖1A至圖1D中，第三偏振方向P3平行於第一偏振方向P1，且第四偏振方向P4平行於第二偏振方向P2，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第三偏振方向P3與第四偏振方向P4包括其他方向。
在一些實施例中，第二偏振切換結構400的厚度以及第一偏振切換結構200的厚度小於穿透層300的厚度W1，但本發明不以此為限。
透鏡層500重疊於第二偏振切換結構400。透鏡層500包括第二雙折射材料。在一些實施例中，第二雙折射材料包括液晶或其他雙折射材料。透鏡層500具有固定的第二光軸OA2。在一些實施例中，透鏡層500包括多個固定的液晶分子510。液晶分子510經配向而具有固定的走向。在一些實施例中，透鏡層500與第二偏振切換結構400之間還包括配向層（未繪出），但本發明不以此為限。在一些實施例中，液晶分子510的長軸大致上平行於第二光軸OA2。
在一些實施例中，第二光軸OA2與第一方向D1具有第一夾角θ2，第二夾角θ2例如為90度。在一些實施例中，第二光軸OA2、第一方向D1以及第三偏振方向P3位於同一個平面，且第四偏振方向P4不平行於前述同一個平面（例如垂直於前述同一個平面）。
在一些實施例中，第二偏振切換結構400在第三操作模式（如圖1A與圖1B所示）中，且穿過透鏡層500的光線具有第三偏振方向P3。具有第三偏振方向P3的光線在透鏡層500中可稱為非尋常光（extraordinary ray），且前述非尋常光在透鏡層500中的折射率為n
e2。
在一些實施例中，第二偏振切換結構400在第四操作模式（如圖1C與圖1D所示）中，且穿過透鏡層500的光線具有第四偏振方向P4。具有第四偏振方向P4的光線在透鏡層500中可稱為尋常光（ordinary ray），且前述尋常光在透鏡層500中的折射率為n
o2。
折射率n
o2與折射率n
e2不同，因此，可以藉由切換第二偏振切換結構400實質上改變透鏡層500對於光線的焦距。換句話說，透鏡層500對於不同偏振方向的光線有不同的焦聚。在一些實施例中，透鏡層500的厚度W2小於穿透層300的厚度W1。在一些實施例中，透鏡層500的厚度W2為10微米至100微米。
在本實施例中，顯示裝置10可以具有多個中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4。中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4的位置彼此不同。
如圖1A所示，在第一偏振切換結構200為第一操作模式，且第二偏振切換結構400為第三操作模式時，顯示裝置10具有中心深度平面CDP1。此時，在中心深度平面CDP1附近成像的影像可以較為清晰。
如圖1B所示，在第一偏振切換結構200為第二操作模式，且第二偏振切換結構400為第三操作模式時，顯示裝置10具有中心深度平面CDP2。此時，在中心深度平面CDP2附近成像的影像可以較為清晰。
如圖1C所示，在第一偏振切換結構200為第一操作模式，且第二偏振切換結構400為第四操作模式時，顯示裝置10具有中心深度平面CDP3。此時，在中心深度平面CDP3附近成像的影像可以較為清晰。
如圖1D所示，在第一偏振切換結構200為第二操作模式，且第二偏振切換結構400為第四操作模式時，顯示裝置10具有中心深度平面CDP4。此時，在中心深度平面CDP4附近成像的影像可以較為清晰。
基於上述，切換第一偏振切換結構200及/或第二偏振切換結構400，以使顯示裝置10可以具有不同的中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4，藉此改善了景深範圍太小而導致畫面不清楚的問題。在一些實施例中，藉由時序的設計切換第一偏振切換結構200及/或第二偏振切換結構400，使顯示裝置10的中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4可以快速地被切換。
圖2是依照本發明的一實施例的一種偏振切換結構的剖面示意圖。舉例來說，圖1A至圖1D的第一偏振切換結構200及/或第二偏振切換結構400可以為圖2的偏振切換結構LCP1。
請參考圖2，偏振切換結構LCP1包括第一基板SB1、第二基板SB2、第一液晶層LC、第一電極E1以及第二電極E2。在一些實施例中，偏振切換結構LCP1還包括第一配向層AL1以及第二配向層AL2。
第一液晶層LC、第一電極E1、第二電極E2、第一配向層AL1以及第二配向層AL2位於第一基板SB1與第二基板SB2之間。第一電極E1以及第一配向層AL1形成於第一基板SB1上，且第二電極E2以及第二配向層AL2形成於第二基板SB2上。藉由第一電極E1以及第二電極E2之間的垂直電場控制液晶分子的方向，藉此改變光線的偏振方向。
在本實施例中，偏振切換結構LCP1為扭轉向列（Twisted Nematic，TN）型液晶面板，但本發明不以此為限。在其他實施例中，偏振切換結構LCP1為垂直排列（Vertical Alignment，VA）型液晶面板、邊緣電場切換（Fringe Field Switching，FFS）型液晶面板、共面轉換（In-Plane Switching，IPS）型液晶面板或視角高清晰技術（Advanced Hyper-Viewing Angle，AHVA）型液晶面板。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種偏振切換結構的剖面示意圖。舉例來說，圖1A至圖1D的第一偏振切換結構200及/或第二偏振切換結構400可以為圖3的偏振切換結構LCP2。
請參考圖3，偏振切換結構LCP2包括第一基板SB1、第二基板SB2、第一液晶層LC、第一電極E1以及第二電極E2。在一些實施例中，偏振切換結構LCP1還包括第一配向層AL1、第二配向層AL2、第一緩衝層BP1以及第二緩衝層BP2。
第一液晶層LC、第一電極E1、第二電極E2、第一配向層AL1、第二配向層AL2、第一緩衝層BP1以及第二緩衝層BP2位於第一基板SB1與第二基板SB2之間。第一電極E1、第二電極E2、第一配向層AL1、第一緩衝層BP1以及第二緩衝層BP2形成於第一基板SB1上，且第二配向層AL2形成於第二基板SB2上。藉由第一電極E1以及第二電極E2之間的橫向電場控制液晶分子的方向，藉此改變光線的偏振方向。
在本實施例中，偏振切換結構LCP2為共面轉換（In-Plane Switching，IPS）型液晶面板。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。舉例來說，圖1A至圖1D的顯示面板100可以為圖4的顯示面板100A。
請參考圖4，顯示面板100A包括互相重疊的背光模組BL、第一偏光片PL1、液晶面板LCP以及第二偏光片PL2。在一些實施例中，液晶面板LCP位於背光模組BL與第一偏振切換結構（請參考圖1A至圖1D）之間。
液晶面板LCP可以為任意形式的液晶面板。在本實施例中，第一偏光片PL1以及第二偏光片PL2設置於液晶面板LCP的外側，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一偏光片PL1以及第二偏光片PL2設置於液晶面板LCP中。
在一些實施例中，顯示面板100A的液晶面板LCP與圖2的偏振切換結構LCP1或圖3的偏振切換結構LCP2包括類似的結構，其中圖2的偏振切換結構LCP1與圖3的偏振切換結構LCP2中不包括偏光片。
圖5是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。舉例來說，圖1A至圖1D的顯示面板100可以為圖5的顯示面板100B。
請參考圖5，顯示面板100B包括互相重疊的發光二極體顯示面板LEDS以及第一偏光片PL1。在一些實施例中，第一偏光片PL1位於發光二極體顯示面板LEDS與第一偏振切換結構（請參考圖1A至圖1D）之間。
在本實施例中，發光二極體顯示面板LEDS為微型發光二極體顯示面板，但本發明不以此為限。在其他實施例中，發光二極體顯示面板LEDS為有機發光二極體顯示面板。
10:顯示裝置
100:顯示面板
200:第一偏振切換結構
300:穿透層
400:第二偏振切換結構
500:透鏡層
510:液晶分子
AL1:第一配向層
AL2:第二配向層
BL:背光模組
BP1:第一緩衝層
BP2:第二緩衝層
CDP1, CDP2, CDP3,CDP4:中心深度平面
D1:第一方向
E1:第一電極
E2:第二電極
L:光線
LC:第一液晶層
LCP:液晶面板
LCP1,LCP2:偏振切換結構
LEDS:發光二極體顯示面板
OA1:第一光軸
OA2:第二光軸
P0:偏振方向
P1:第一偏振方向
P2:第二偏振方向
P3:第三偏振方向
P4:第四偏振方向
PL1:第一偏光片
PL2:第二偏光片
SB1:第一基板
SB2:第二基板
W1, W2:厚度
θ1:第一夾角
θ2:第二夾角
圖1A至圖1D是依照本發明的一實施例的一種顯示裝置在不同操作模式下的剖面示意圖。
圖2是依照本發明的一實施例的一種偏振切換結構的剖面示意圖。
圖3是依照本發明的一實施例的一種偏振切換結構的剖面示意圖。
圖4是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。
圖5是依照本發明的一實施例的一種顯示面板的剖面示意圖。
10:顯示裝置
100:顯示面板
200:第一偏振切換結構
300:穿透層
400:第二偏振切換結構
500:透鏡層
510:液晶分子
CDP1,CDP2,CDP3,CDP4:中心深度平面
D1:第一方向
L:光線
OA1:第一光軸
OA2:第二光軸
P0:偏振方向
P1:第一偏振方向
P3:第三偏振方向
W1,W2:厚度
θ1:第一夾角
θ2:第二夾角
Claims (15)
- 一種顯示裝置，包括： 一顯示面板； 一第一偏振切換結構，重疊於該顯示面板； 一穿透層，其中該穿透層包括一第一雙折射材料，且該穿透層具有一第一光軸； 一第二偏振切換結構，其中該穿透層位於該第一偏振切換結構與該第二偏振切換結構之間；以及 一透鏡層，其中該透鏡層包括一第二雙折射材料，且該透鏡層具有一第二光軸，其中該顯示面板、該第一偏振切換結構、該穿透層、該第二偏振切換結構以及該透鏡層沿著一第一方向依序排列，其中該第一光軸與該第一方向具有一第一夾角，且該第二光軸與該第一方向具有一第二夾角。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第二雙折射材料包括液晶。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一夾角為44度至46度，且該第二夾角為90度。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該顯示面板被配置成發出具有一偏振方向的光線。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一偏振切換結構被配置成使具有一第一偏振方向的光線通過或使具有一第二偏振方向的光線通過，其中該第一偏振方向正交於該第二偏振方向。
- 如請求項5所述的顯示裝置，其中該第一偏振方向與該第二偏振方向垂直於該第一方向。
- 如請求項5所述的顯示裝置，其中該第一光軸、該第一方向以及該第一偏振方向位於同一個平面，且該第二偏振方向不平行於前述該同一個平面。
- 如請求項5所述的顯示裝置，其中該第二偏振切換結構被配置成使具有一第三偏振方向的光線通過或使具有一第四偏振方向的光線通過，其中該第三偏振方向正交於該第四偏振方向。
- 如請求項8所述的顯示裝置，其中該第三偏振方向與該第四偏振方向垂直於該第一方向。
- 如請求項8所述的顯示裝置，其中該第二光軸、該第一方向以及該第三偏振方向位於同一個平面，且該第四偏振方向不平行於前述該同一個平面。
- 如請求項8所述的顯示裝置，其中該第三偏振方向平行於該第一偏振方向，且該第四偏振方向平行於該第二偏振方向。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一偏振切換結構以及該第二偏振切換結構各自包括一第一基板、一第二基板、一第一液晶層、一第一電極以及一第二電極，其中該第一液晶層、該第一電極以及該第二電極位於該第一基板與該第二基板之間。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該穿透層包括方解石或石英。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該穿透層的厚度為4毫米至5毫米。
- 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第二偏振切換結構的厚度與該第一偏振切換結構的厚度小於該穿透層的厚度。
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