TWI414846B

TWI414846B - 可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡

Info

Publication number: TWI414846B
Application number: TW098136999A
Authority: TW
Inventors: Chung Hsiang Chiu
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2013-11-11
Also published as: US20110102689A1; US8692971B2; TW201115221A

Description

可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡

本發明係關於一種可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡，尤指一種利用電極圖案設計達到低電容負載之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡。

立體顯示技術主要的原理係使觀看者之左眼與右眼分別接收到不同的影像，而左眼與右眼接收到的影像會經由大腦分析並重疊而使觀看者感知到顯示畫面的層次感及深度，進而產生立體感。

目前立體顯示裝置主要可區分時間序列式(time-sequential)與空間多工式兩種。時間序列式立體顯示裝置會以掃描方式依序交替顯示供左眼觀看之左眼畫面與供右眼觀看之右眼畫面。於觀看畫面時，觀看者必須配戴快門眼鏡(shutter glass)，而快門眼鏡可依據目前顯示的畫面依序容許觀看者的左眼僅觀看到左眼畫面而無法觀看到右眼畫面，以及容許觀看者的右眼僅觀看到右眼畫面而無法觀看到左眼畫面，藉此達到立體顯示的效果。空間多工式立體顯示裝置主要包括視差屏障(parallax barrier)型立體顯示裝置。視差屏障型立體顯示裝置係利用設置於顯示面板前方的視差屏障，使得觀看者的左眼與右眼因觀看角度的差異受到視差屏障的遮蔽，而僅能分別觀看到左眼畫面與右眼畫面。

然而，習知立體顯示裝置在使用上或效果上仍具有許多缺點。首先，時間序列式立體顯示裝置需配載快門眼鏡，因此造成使用上的不便，此外在左眼畫面與右眼畫面的轉換過程中有部分時間的顯示畫面同時包含了左眼資訊與右眼資訊而必需加以捨棄，否則無論是左眼或是右眼接收到此畫面均會造成觀看者的知覺混淆。因此造成了時間序列式立體顯示裝置的亮度與圖框比(frame rate)降低，而影響了顯示品質。另外，視差屏障型空間多工式立體顯示裝置的視差屏障會遮蔽掉部分光線，因此具有亮度偏低的缺點。

因此，近來業界研發出了液晶透鏡型立體顯示裝置，以改善習知立體顯示裝置的缺點。請參考第1圖。第1圖繪示了習知液晶透鏡型立體顯示裝置之示意圖。如第1圖所示，習知液晶透鏡型立體顯示裝置10包括顯示面板20，以及液晶透鏡30設置於顯示面板20上。液晶透鏡30包括第一基板32、第二基板34、複數個第一電極36、複數個第二電極38、絕緣層40、液晶層42與第三電極44。第一基板32與第二基板34相對設置。第一電極36設置於第一基板32面對第二基板34之一側。第二電極38設置於第一基板32與第二基板34之間，且各第二電極38與相對應之第一電極36部分重疊。絕緣層40設置於第一電極36與第二電極38之間。液晶層42設置於第二電極38與第二基板34之間。第三電極44設置於液晶層42與第二基板34之間。於進行三維顯示時，第一電極36具有第一電壓、第二電極38具有第二電壓，且第三電極44具有共通電壓，藉此液晶層42可受到電場的驅動而產生透鏡效果。然而，由於第一電極36與第二電極38為部分重疊，兩者之間會產生電容負載(capacitive loading)，而此電容負載會使液晶透鏡30需要較大的電壓才可有效驅動，因此造成耗電量與驅動晶片成本的增加。此外，電容負載亦會對透鏡效果產生不良影響。

本發明之目的之一在於提供一種可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置及其液晶透鏡，以解決習知技術所面臨之難題。

本發明之一較佳實施例提供一種液晶透鏡。上述液晶透鏡包括第一基板、第二基板、第一電極、第二電極、絕緣層、液晶層以及第三電極。第一基板與第二基板相對設置，且第一基板與第二基板之間具有間距。第一電極設置於第一基板面對第二基板之一側，且第一電極具有缺口。第二電極設置於第一基板與第二基板之間，其中第二電極大體上對應於第一電極之缺口。絕緣層設置於第一電極與第二電極之間。液晶層設置於第二電極與第二基板之間。第三電極設置於液晶層與第二基板之間。

本發明之另一較佳實施例提供一種可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其包括顯示面板，以及液晶透鏡設置於顯示面板上。上述液晶透鏡包括第一基板、第二基板、第一電極、第二電極、絕緣層、液晶層以及第三電極。第一基板與第二基板相對設置，且第一基板與第二基板之間具有間距。第一電極設置於第一基板面對第二基板之一側，且第一電極具有缺口。第二電極設置於第一基板與第二基板之間，其中第二電極大體上對應於第一電極之缺口。絕緣層設置於第一電極與第二電極之間。液晶層設置於第二電極與第二基板之間。第三電極設置於液晶層與第二基板之間。

本發明之顯示裝置的液晶透鏡包括具有缺口設計的第一電極，且第二電極的位置大體上係對應於第一電極的缺口，故第一電極與第二電極不致因為在垂直投影方向上的重疊面積過大而產生電容負載。因此，本發明之液晶透鏡可利用較低的驅動電壓加以驅動，而可降低耗電量與驅動晶片成本。此外，藉由電極的缺口設計，本發明之液晶透鏡更具有較佳的透鏡效果。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第2圖。第2圖繪示了本發明一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖。如第2圖所示，本實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置50包括顯示面板60，以及液晶透鏡70設置於顯示面板60上。顯示面板60可為液晶顯示面板、有機電激發光顯示面板、電漿顯示面板、電泳顯示面板或場發射顯示面板等，或其它各種型式顯示面板。顯示面板60包括複數個次畫素區62。液晶透鏡70包括第一基板72、第二基板74、複數個第一電極76、複數個第二電極78、絕緣層80、液晶層82與第三電極84。第一基板72與第二基板74相對設置，且第二基板74係設置於靠近顯示面板60的一側。第一基板72與第二基板74之間具有間距。第一電極76設置於第一基板72面對第二基板74之一側，且各第一電極76具有缺口76H。第二電極78設置於第一基板72與第二基板74之間，更精確地而言，第二電極78係設置於第一電極76與液晶層82之間。此外，兩相鄰之第一電極76之間距小於兩相鄰之第二電極78之間距，且各第二電極78大體上對應於各第一電極76之缺口76H，藉此各第一電極76與各第二電極78大體上在垂直投影方向上不重疊。絕緣層80設置於第一電極76與第二電極78之間，且絕緣層80的厚度大體上即為第一電極76與第二電極78的垂直間距H。在本實施例中，絕緣層80的厚度大體上約介於200埃至8微米，並以介於3微米至5微米為較佳，但不以此為限。液晶層82設置於第二電極78與第二基板74之間，其中為發揮透鏡效果，液晶層82的厚度大體上約介於10微米與200微米之間，並以介於15微米與45微米之間為較佳，但不以此為限。另外，顯示面板60若選用液晶顯示面板，則其亦具有液晶層(圖未示)，且液晶顯示面板的液晶層之厚度約介於3微米與5微米之間，因此液晶透鏡70之液晶層82的厚度係大於液晶顯示面板的液晶層之厚度。第三電極84設置於液晶層82與第二基板74之間。

在本實施例中，第一電極76係設置於第一基板72面對第二基板74之表面，且第三電極84係設置於第二基板74面對第一基板72之表面，但不以此為限。例如第一電極76與第一基板72之間，或是第三電極84與第二基板74之間另可設置有其它膜層。此外，第一電極76之缺口76H具有第一寬度w1，第二電極78具有第二寬度w2。在本實施例中，第一電極76之缺口76H之第一寬度w1與第二電極78之第二寬度w2大體上相等，但不以此為限。第一寬度w1與第二寬度w2的比值可介於1%與500%之間，並以介於100%與200%之間為較佳，但不以此為限。另外，第一電極76之寬度可為例如90微米，而缺口76H之第一寬度w1與第二電極78之第二寬度w2可為例如介於10微米至14微米，並以12微米為較佳，但不以此為限。在本實施例中，各第二電極78大體上對應於各第一電極76之缺口76H，且各第一電極76與各第二電極78大體上在垂直投影方向上不重疊，但考量第一電極76與第二電極78在製程中可能產生的對位偏差，因此第一電極76的缺口76H之第一寬度w1與第二電極78之第二寬度w2可視狀況作調整，例如第二寬度w2可略小於第一寬度w1，以避免第一電極76與第二電極78在垂直投影方向上產生重疊。再者，第二電極78與第一電極76在水平方向的距離或垂直方向的距離較大，對於減少電容負載的效果較佳，詳細來說，第一電極76的第一寬度w1大於第二電極78之第二寬度w2越多，或第一電極76與第二電極78的垂直間距H越大，則對於減少電容負載的效果較佳。

本發明之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置50可藉由電場的驅動而分別提供二維顯示模式與三維顯示模式。舉例而言，在二維顯示模式下，可不供給電壓給第一電極76、第二電極78與第三電極84，此時液晶透鏡30不會發揮作用，因此顯示面板60所提供的顯示畫面可在不受影響的狀況下直接穿過液晶透鏡70而提供給觀看者二維顯示畫面；在三維顯示模式下，可供給適當電壓給第一電極76、第二電極78與第三電極84，例如供給第一電極76低電壓、供給第二電極78高電壓，以及供給第三電極84共通電壓，此時液晶透鏡30因受電場驅動而會發揮透鏡效果，因此顯示面板60所提供的左眼顯示畫面與右眼顯示畫面會受透鏡效果而產生折射，分別射向觀看者的左眼與右眼，藉此使觀看者感受到三維顯示畫面。

請參考第3圖。第3圖繪示了本發明另一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖，其中為了簡化說明並便於比較各實施例之相異處，在本實施例中，對於相同元件使用與前述實施例相同元件標注，並不對相同部分另行贅述。如第3圖所示，在本實施例中，各第二電極78大體上對應於各第一電極76之缺口76H，但各第二電極78之第二寬度w2略大於各第一電極76之缺口76H的第一寬度w1，或是第一電極76與第二電極78在製程中因對位偏差，而使得第一電極76與第二電極78大體上在垂直投影方向上部分重疊。第一電極76與第二電極78在垂直投影方向上的重疊雖會產生電容負載，但此一電容負載仍遠低於習知未設置有缺口之第一電極與第二電極之間的重疊部分所產生的電容負載。

請參考第4圖。第4圖繪示了本發明又一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖，其中為了簡化說明並便於比較各實施例之相異處，在本實施例中，對於相同元件使用與前述實施例相同元件標注，並不對相同部分另行贅述。如第4圖所示，在本實施例中，液晶透鏡50之第一基板72係設置於靠近顯示面板60的一側，而第二基板74則係設置於遠離顯示面板60的一側，換言之，本實施例之液晶透鏡50與前述兩實施例的差異在於液晶透鏡50作了180度的翻轉。另外，關於第一電極76、第二電極78與第三電極84的厚度、寬度與間距，以及液晶層82的厚度等設計，則可使用前述兩實施例所揭示之各種作法。

請參考第5圖。第5圖顯示了本發明之液晶透鏡的折射率與位置的關係圖，其中曲線1代表了本發明之液晶透鏡的折射率與位置的關係，而曲線2代表理想透鏡的折射率與位置的關係。如第5圖所示，本發明之液晶透鏡的透鏡效果已接近理想透鏡的透鏡效果，故可有效發揮三維顯示效果。

綜上所述，在本發明之液晶透鏡中，由於第一電極具有缺口設計，且第二電極的位置大體上對應於第一電極的缺口，故第一電極與第二電極不致因為在垂直投影方向上的重疊而產生電容負載。因此，本發明之液晶透鏡可利用較低的驅動電壓加以驅動，而可降低耗電量與驅動晶片成本。此外，本發明之液晶透鏡經證實具有極佳的透鏡效果，而可使通過液晶透鏡之光線準確折射而提供三維顯示的效果。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧液晶透鏡型立體顯示裝置

20‧‧‧顯示面板

30‧‧‧液晶透鏡

32‧‧‧第一基板

34‧‧‧第二基板

36‧‧‧第一電極

38‧‧‧第二電極

40‧‧‧絕緣層

42‧‧‧液晶層

44‧‧‧第三電極

50‧‧‧可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置

60‧‧‧顯示面板

62‧‧‧次畫素區

70‧‧‧液晶透鏡

72‧‧‧第一基板

74‧‧‧第二基板

76‧‧‧第一電極

76H‧‧‧缺口

78‧‧‧第二電極

80‧‧‧絕緣層

82‧‧‧液晶層

84‧‧‧第三電極

w1‧‧‧第一寬度

w2‧‧‧第二寬度

H‧‧‧垂直間距

第1圖繪示了習知液晶透鏡型立體顯示裝置之示意圖。

第2圖繪示了本發明一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖。

第3圖繪示了本發明另一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖。

第4圖繪示了本發明又一較佳實施例之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置的示意圖。

第5圖顯示了本發明之液晶透鏡的折射率與位置的關係圖。

50．．．可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置

60．．．顯示面板

62．．．次畫素區

70．．．液晶透鏡

72．．．第一基板

74．．．第二基板

76．．．第一電極

76H．．．缺口

78．．．第二電極

80．．．絕緣層

82．．．液晶層

84．．．第三電極

w1．．．第一寬度

w2．．．第二寬度

H．．．垂直間距

Claims

一種液晶透鏡，包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對設置，且該第一基板與該第二基板之間具有一間距；複數個第一電極，設置於該第一基板面對該第二基板之一側，且各該第一電極具有一缺口；複數個第二電極，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中各該第二電極大體上對應於相對應之該第一電極之該缺口，且兩相鄰之該等第一電極之間距小於兩相鄰之該等第二電極之間距；一絕緣層，設置於該等第一電極與該等第二電極之間；一液晶層，設置於該等第二電極與該第二基板之間；以及一第三電極，設置於該液晶層與該第二基板之間，其中，該等第二電極係設置於該等第一電極與該液晶層之間，各該第一電極具有一第一電壓，各該第二電極具有一第二電壓，且該第二電壓大於該第一電壓。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中各該第一電極之該缺口具有一第一寬度，各該第二電極具有一第二寬度。
如請求項2所述之液晶透鏡，其中各該第一電極之該缺口之該第一寬度與各該第二電極之該第二寬度之一比值大體上介於1%與 500%之間。
如請求項3所述之液晶透鏡，其中各該第一電極之該缺口之該第一寬度與各該第二電極之該第二寬度之該比值大體上為100%。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該等第一電極與該等第二電極大體上在一垂直投影方向上不重疊。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該等第一電極與該等第二電極大體上在一垂直投影方向上部分重疊。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該等第一電極係設置於該第一基板面對該第二基板之一表面。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該第三電極係設置於該第二基板面對該第一基板之一表面。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該絕緣層之厚度大體上係介於200埃與8微米之間。
如請求項1所述之液晶透鏡，其中該液晶層之厚度大體上係介於10微米與200微米之間。
一種可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，包括：一顯示面板；以及一液晶透鏡，設置於該顯示面板上，該液晶透鏡包括：一第一基板；一第二基板，與該第一基板相對設置，且該第一基板與該第二基板之間具有一間距；複數個第一電極，設置於該第一基板面對該第二基板之一側，且各該第一電極具有一缺口；複數個第二電極，設置於該第一基板與該第二基板之間，其中各該第二電極大體上對應於相對應之該第一電極之該缺口，且兩相鄰之該等第一電極之間距小於兩相鄰之該等第二電極之間距；一絕緣層，設置於該等第一電極與該等第二電極之間；一液晶層，設置於該等第二電極與該第二基板之間；以及一第三電極，設置於該液晶層與該第二基板之間，其中，該等第二電極係設置於該等第一電極與該液晶層之間，各該第一電極具有一第一電壓，各該第二電極具有一第二電壓，且該第二電壓大於該第一電壓。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中各該第一電極之該缺口具有一第一寬度，各該第二電極具有一第二寬度。
如請求項12所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中各該第一電極之該缺口之該第一寬度與相對應之該第二電極之該第二寬度之一比值大體上介於1%與500%之間。
如請求項13所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中各該第一電極之該缺口之該第一寬度與相對應之該第二電極之該第二寬度之該比值大體上為100%。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中各該第一電極與相對應之各該第二電極大體上在一垂直投影方向上不重疊。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，各該第一電極與相對應之各該第二電極大體上在一垂直投影方向上部分重疊。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中該等第一電極係設置於該第一基板面對該第二基板之一表面。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中該第三電極係設置於該第二基板面對該第一基板之一表面。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中該絕緣層之厚度大體上係介於200埃與8微米之間。
如請求項11所述之可切換二維顯示模式與三維顯示模式之顯示裝置，其中該液晶層之厚度大體上係介於10微米與200微米之間。