TWI434068B - 可切換式立體顯示器 - Google Patents

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TWI434068B
TWI434068B TW100117426A TW100117426A TWI434068B TW I434068 B TWI434068 B TW I434068B TW 100117426 A TW100117426 A TW 100117426A TW 100117426 A TW100117426 A TW 100117426A TW I434068 B TWI434068 B TW I434068B
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Yung Sheng Tsai
Shih Lun Lai
Chih Hao Chang
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Au Optronics Corp
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Description

可切換式立體顯示器
本發明是有關於一種立體顯示器，且特別是有關於一種可切換式立體顯示器。
近年來，隨著顯示技術的不斷進步，使用者對於顯示器之顯示品質(如影像解析度、色彩飽和度等)的要求也越來越高。然而，除了高影像解析度以及高色彩飽和度之外，為了滿足使用者觀看真實影像的需求，已發展出能夠顯示出立體影像的顯示器。此外，具有觸控功能的顯示器也逐漸受到使用者的歡迎。
目前發展出來的一種立體影像顯示技術中，在顯示面板與使用者之間設置一視差阻障元件(parallax barrier)，利用視差阻障元件來控制觀賞者左眼與右眼所接收到的影像。根據人眼的視覺特性，當左眼與右眼分別觀看相同的影像內容但是具有不同視差(parallax)的二影像時，人眼會觀察到立體影像。前述之視差阻障元件通常具有多個狹縫以使使用者的左眼與右眼能夠觀看到不同的影像。由於傳統視差阻障元件的設置會使立體顯示器無法顯示正常的二維影像，因此已有可切換式視差阻障元件被提出，以使顯示器能夠顯示二維及立體影像。
圖1A是習知之可切換式視差阻障元件之第一電極結構的俯視示意圖。圖1B為圖1A沿著線I-I的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，習知的可切換式視差阻障元件10包括多個彼此電性連接的奇電極12、多個彼此電性連接的偶電極14、一掃描電極16以及一液晶層18，其中奇電極12與偶電極14共平面且彼此電性絕緣，掃描電極16位於奇電極12與偶電極14的對向，而液晶層18位於掃描線極16與奇電極12與偶電極14之間。此外，奇電極12與偶電極14呈交替排列，且彼此電性連接的奇電極12構成一指狀圖案，而彼此電性連接的偶電極14構成另一指狀圖案。
由於奇電極12與偶電極14共平面，因此每一奇電極12與每一偶電極14之間必須具有一間距G，以使奇電極12與偶電極14能保持獨立運作。請再參考圖1B，可切換式視差阻障元件10之遮蔽率(barrier ratio)的計算式=W1/(G+W2+G+W1)=W2/(G+W1+G+W2)，其中W1為每一奇電極12的寬度，W2為每一偶電極14的寬度，且W1約等於W2，而G為每一奇電極12與每一偶電極14之間的間距且不等於零。一般來說，在每一奇電極12的寬度與每一偶電極14的寬度相等(即W1=W2)的情況下，若可切換式視差阻障元件的遮蔽率約等於50時，則應用此可切換式是差阻障元件的顯示器可具有最佳的顯示效果。然而，由上述之遮蔽率的計算式可得知，習知之可切換式視差阻障元件10的遮蔽率勢必會小於50%，意即習知之可切換式視差阻障元件10容易導致三維顯示效果不如預期。
本發明提供一種可切換式立體顯示器，其具有較佳的顯示品質。
本發明提出一種可切換式立體顯示器，其包括一顯示器以及一可切換式視差阻障元件。可切換式視差阻障元件配置於顯示器上。可切換式視差阻障元件包括一第一電極結構、一第二電極結構以及一液晶層。液晶層位於第一電極結構與第二電極結構之間。第一電極結構包括一面狀電極、多個彼此電性連接的第一條狀電極以及一絕緣層。面狀電極的部分區域未被第一條狀電極所覆蓋。絕緣層配置於面狀電極與第一條狀電極之間，以使面狀電極與第一條狀電極彼此電性絕緣。
在本發明之一實施例中，上述之顯示器包括一液晶顯示器、一有機電激發光顯示器、一電漿顯示器、一電泳顯示器或一電濕潤顯示器。
在本發明之一實施例中，上述之顯示器具有一顯示區域與一周邊區域，而彼此電性連接的第一條狀電極係對應於顯示區域分佈，且第一條狀電極係在對應於周邊區域處彼此連接。
在本發明之一實施例中，上述之彼此電性連接的第一條狀電極構成一指狀圖案或一柵狀圖案。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層為一面狀絕緣層，且面狀絕緣層覆蓋於未被第一條狀電極所覆蓋之面狀電極的部分區域。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層與彼此連接的第一條狀電極具有相同的圖案。
在本發明之一實施例中，上述之第二電極結構為一面狀電極。
在本發明之一實施例中，上述之第二電極結構包括多個彼此電性絕緣的第二條狀電極。
在本發明之一實施例中，上述之第一條狀電極係彼此平行，第二條狀電極係彼此平行，且每一第一條狀電極的延伸方向實質上垂直於每一第二條狀電極的延伸方向。
在本發明之一實施例中，上述之第二電極結構包括多個彼此連接的第三條狀電極。
在本發明之一實施例中，上述之第一條狀電極係彼此平行，第三條狀電極係彼此平行，且每一第一條狀電極的延伸方向實質上垂直於每一第三條狀電極的延伸方向。
在本發明之一實施例中，上述之每一第一條狀電極與第二電極結構之間具有一第一電壓差，而面狀電極的部分區域與第二電極結構之間具有一第二電壓差，且第一電壓差與第二電壓差不同。
基於上述，由於本發明之第一電極結構中的第一條狀電極是疊置於面狀電極上，且絕緣層位於第一條狀電極與面狀電極之間，因此第一條狀電極與未被第一條狀電極覆蓋之面狀電極可以分別定義出兩種相位區域(phase regions)，且這兩種相位區域之間幾乎無間距。相較於習知技術而言，本發明之可切換式立體顯示器具有較佳的顯示品質。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖2A為本發明之一實施例之一種可切換式立體顯示器的剖面示意圖。圖2B為圖2A之可切換式立體顯示器的俯視示意圖。圖2C與圖2C’為圖2A之可切換式視差阻障元件在不同壓差下其液晶層中之液晶分子排列的剖面示意圖及其所對應之相位變化的示意圖。在此必須說明的是，為了方便說明起見，圖2B省略繪示圖2A中之部分構件。
請先同時參考圖2A與圖2B，本實施例之可切換式立體顯示器100包括一顯示器200以及一可切換式視差阻障元件300a，其中顯示器200例如是一液晶顯示器、一有機電激發光顯示器、一電漿顯示器、一電泳顯示器或一電濕潤顯示器，在此並不加以限制。
本實施例之可切換式視差阻障元件300a配置於顯示器100上，其中可切換式視差阻障元件300a是由一第一基板301、一相對於第一基板301的第二基板303以及位於第一基板301與第二基板303之間的一第一電極結構310、一第二電極結構320a與一液晶層330所構成。詳細來說，液晶層330位於第一電極結構310與第二電極結構320a之間。第一電極結構310包括一面狀電極312、多個彼此電性連接的第一條狀電極314以及一絕緣層316。面狀電極312的部分區域未被第一條狀電極314所覆蓋。絕緣層316配置於面狀電極312與第一條狀電極314之間，以使面狀電極312與第一條狀電極314彼此電性絕緣。此外，第二電極結構320a例如是一面狀電極。
特別是，請再參考圖2B，在本實施例中，顯示器200具有一顯示區域202與一周邊區域204，其中彼此電性連接的第一條狀電極314係對應於顯示區域202分佈，而第一條狀電極314係在對應於周邊區域204處彼此連接。此外，彼此電性連接的第一條狀電極314可構成一指狀圖案或一柵狀圖案，而絕緣層316與彼此連接的第一條狀電極314可具有相同的圖案，意即絕緣層316亦可為指狀圖案或一柵狀圖案。
值得一提的是，本發明並不限定絕緣層316的形態，雖然此處所提及的絕緣層316與第一條狀電極314具有相同的圖案，但於其他未繪示的實施例中，絕緣層316亦可為一面狀絕緣層，且此面狀絕緣層覆蓋於未被第一條狀電極314所覆蓋之面狀電極的部分區域。簡言之，其他能夠使面狀電極312與第一條狀電極314電性絕緣的絕緣層316設計皆屬於本發明可採用的技術方案。
由於本實施例之第一電極結構300a中的第一條狀電極314是疊置於面狀電極312上，且絕緣層316位於第一條狀電極314與面狀電極312之間，因此第一條狀電極314與面狀電極312於水平方向上並無間距。換言之，第一條狀電極314與未被第一條狀電極314所覆蓋之面狀電極312的部分區域可以分別定義出兩種相位區域A、B，而這兩種相位區域A、B之間幾乎無間距，且這兩種相位區域 A、B的寬度實質上相同。
在這兩種相位區域A、B的寬度實質上相同，且這兩種相位區域A、B之間幾乎無間距(意即G=0)的情況下，依據習知之遮蔽率(barrier ratio)的計算式可得知：本實施例之可切換式視差阻障元件300a的遮蔽率約等於50%。故，相較於習知之共平面且彼此間具有間距G之奇電極12與偶電極14的設計而言(請參考圖1A及圖1B)，本實施例之可切換式視差阻障元件300a的遮蔽率相當接近50%，可有效提升可切換式立體顯示器100的顯示品質。
再者，於本實施例中，當可切換式立體顯示器100於三維顯示模式下操作時，每一第一條狀電極314與第二電極結構320a之間具有一第一電壓差△V1(意即，相位區域A具有第一電壓差△V1)，而未被第一條狀電極314覆蓋之面狀電極312的部分區域與第二電極結構320a之間具有一第二電壓差△V2(意即，相位區域B具有第二電壓差△V2)，且第一電壓差△V1與第二電壓差△V2實質上不同。
透過施加不同的電壓差至相位區域A、B上，可以改變液晶層330在相位區域A、B中的相位延遲量(phase retardation)。舉例來說，當面狀電極312與第二電極結構320a等電位時，意即第二電壓差△V2等於零，而第一條狀電極314的與第二電極結構320a之間具有第一電壓差△V1(不為零)時，則可切換式視差阻障元件300a之液晶層330中液晶分子332的排列及相位區域A、B的分布(意即遮光區A1與透光區A2的分布)如圖2C所示。當面狀 電極312與第二電極結構320a之間具有第二電壓差△V2(不為零)，而第一條狀電極314的與第二電極結構320a等電位時，意即第一電壓差△V1等於零時，則可切換式視差阻障元件300a之液晶層330中之液晶分子332的排列及其相位區域A、B的分佈(意即遮光區A1與透光區A2的分布)如圖2C’所示。由上述圖2C與圖2C’之圖式可得知，遮光區A1的面積分布與透光區A2的面積分析實質上相同，即本實施例之可切換式視差阻障元件300a的遮蔽率約等於50%。如此一來，此可切換式視差阻障元件300a的設計可有效抑制三維的串音(cross talk)現象，進而使本實施例之可切換式立體顯示器100具有較佳的顯示品質。
再者，相位區域A可視為一單眼(觀看者的左眼或右眼)影像區，而相位區域B可視為另一單眼影像區(觀看者的右眼或左眼)。當觀看者在一子圖框時間(sub-frame period)內以其左眼觀看到相位區域A並以其右眼觀看到相位區域B，而在下一子圖框時間內以其左眼觀看到相位區域B並以其右眼觀看到相位區域A時(前述兩個子圖框視為立體影像的一圖框時間)，這些彼此具有視差的左、右眼影像會被觀看者判斷為立體視覺。此時，觀看者所看到的立體影像之解析度會與顯示器200的硬體解析度相同。
此外，在液晶層330為一常態白畫面模式液晶(normally white LC)的情況下，當可切換式立體顯示器100於二維顯示模式下操作時，每一第一條狀電極314與第二電極結構320a之間的電壓差等於零，且面狀電極312的部分區域與第二電極結構320a之間的電壓差也等於 零。意即，相位區域A、B之間沒有相位延遲差異，且相位區域A、B皆為透光區。於另一方面，在在液晶層330為一常態黑畫面模式液晶(normally black LC)的情況下，當可切換式立體顯示器100於二維顯示模式下操作時，每一第一條狀電極314與第二電極結構320a之間具有一不為零的電壓差，且面狀電極312的部分區域與第二電極結構320a之間也具有一不為零的電壓差。此時，相位區域A、B之間沒有相位延遲差異，且相位區域A、B皆為透光區。
圖2D為本發明之可切換式立體顯示器與習知之可切換式立體顯示器之相對光穿透的模擬分析圖。請參考圖2D，由於習知共平面的奇電極12與偶電極14之間具有間距G(請參考圖1A與圖1B)，因此在對應於間距G處的光穿透會發生偏亮的情形(如模擬分析圖中的虛圓a處)。反觀本實施例，請參考圖2A，由於第一電極結構310中的第一條狀電極314是疊置於面狀電極312上，且絕緣層316位於第一條狀電極314與面狀電極312之間。因此，第一條狀電極314與面狀電極312於水平方向上並無間距，且於虛圓b處的相對光穿透的表現較佳(不會發生偏亮的情形)。簡言之，相較於習知之共平面且彼此間具有間距G之奇電極12與偶電極14的設計而言，本實施例之可切換式立體顯示器100可具有較佳的顯示品質。
以下將利用二個不同之實施例來分別說明第二電極結構320b、320c的設計。下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中相同的標號表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖3為本發明之一實施例之一種可切換式視差阻障元件之第一電極結構及第二電極結構的俯視示意圖。請參考圖3，本實施例之可切換式視差阻障元件300b與前述實施例之可切換式視差阻障元件300a的主要的差異是在於：第二電極結構320b包括多個彼此電性絕緣的第二條狀電極322b，其中第一電極結構310的第一條狀電極314係彼此平行，而第二電極結構320b的第二條狀電極322b係彼此平行，且每一第一條狀電極314的延伸方向實質上垂直於每一第二條狀電極322b的延伸方向。
圖4為本發明之另一實施例之一種可切換式視差阻障元件之第一電極結構及第二電極結構的俯視示意圖。請參考圖4，本實施例之可切換式視差阻障元件300c與前述實施例之可切換式視差阻障元件300a的主要的差異是在於：第二電極結構320c包括多個彼此連接的第三條狀電極324c，其中第一電極結構310的第一條狀電極314係彼此平行，而第二電極結構320c的第三條狀電極324c係彼此平行，且每一第一條狀電極314的延伸方向實質上垂直於每一第三條狀電極324c的延伸方向。
綜上所述，由於本發明之第一電極結構中的第一條狀電極是垂直疊置於面狀電極上，且絕緣層位於第一條狀電極與面狀電極之間，因此第一條狀電極與面狀電極於水平方向上並無間距。相較於習知之共平面且彼此間具有間距之奇電極與偶電極的設計而言，本發明之可切換式立體顯示器可具有較佳的顯示品質。再者，由於本發明之第一條狀電極與面狀電極於水平方向上並無間距，因此可切換式視差阻障元件的遮蔽率約等於50%，可有效抑制三維的串音現象，進而使本實施例之可切換式立體顯示器具有較佳的光學表現。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故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。
10‧‧‧可切換式是差阻障元件
12‧‧‧奇電極
14‧‧‧偶電極
16‧‧‧掃描電極
18‧‧‧液晶層
100‧‧‧可切換式立體顯示器
200‧‧‧顯示器
202‧‧‧顯示區域
204‧‧‧周邊區域
300a、300b、300c‧‧‧可切換式視差阻障元件
310‧‧‧第一電極結構
312‧‧‧面狀電極
314‧‧‧第一條狀電極
316‧‧‧絕緣層
320a、320b、320c‧‧‧第二電極結構
322‧‧‧第二條狀電極
324‧‧‧第三條狀電極
330‧‧‧液晶層
332‧‧‧液晶分子
△V1‧‧‧第一電壓差
△V2‧‧‧第二電壓差
A、B‧‧‧相位區域
A1‧‧‧遮光區
A2‧‧‧透光區
a、b‧‧‧虛圓
G‧‧‧間距
W1、W2‧‧‧寬度
圖1A是習知之可切換式視差阻障元件之第一電極結構的俯視示意圖。
圖1B為圖1A沿著線I-I的剖面示意圖。
圖2A為本發明之一實施例之一種可切換式立體顯示器的剖面示意圖。
圖2B為圖2A之可切換式立體顯示器的俯視示意圖。
圖2C與圖2C’為圖2A之可切換式視差阻障元件在不同壓差下其液晶層中之液晶分子排列的剖面示意圖及其所對應之相位變化的示意圖。
圖2D為本發明之可切換式立體顯示器與習知之可切換式立體顯示器之相對光穿透的模擬分析圖。
圖3為本發明之一實施例之一種可切換式視差阻障元件之第一電極結構及第二電極結構的俯視示意圖。
圖4為本發明之另一實施例之一種可切換式視差阻障元件之第一電極結構及第二電極結構的俯視示意圖。
100．．．可切換式立體顯示器
200．．．顯示器
300a．．．可切換式視差阻障元件
301．．．第一基板
303．．．第二基板
310．．．第一電極結構
312．．．面狀電極
314．．．第一條狀電極
316．．．絕緣層
320a．．．第二電極結構
330．．．液晶層
△V1．．．第一電壓差
△V2．．．第二電壓差
A、B．．．相位區域

Claims (12)

  1. 一種可切換式立體顯示器，包括：一顯示器；以及一可切換式視差阻障元件，配置於該顯示器上，該可切換式視差阻障元件包括一第一電極結構、一第二電極結構以及一液晶層，該液晶層位於該第一電極結構與該第二電極結構之間，其中該第一電極結構包括一面狀電極、多個彼此電性連接的第一條狀電極以及一絕緣層，該面狀電極的部分區域未被該些第一條狀電極所覆蓋，且該絕緣層配置於該面狀電極與該些第一條狀電極之間以使該面狀電極與該些第一條狀電極彼此電性絕緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該顯示器包括一液晶顯示器、一有機電激發光顯示器、一電漿顯示器、一電泳顯示器或一電濕潤顯示器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該顯示器具有一顯示區域與一周邊區域，該些彼此電性連接的第一條狀電極係對應於該顯示區域分佈，且該些第一條狀電極係在對應於該周邊區域處彼此連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該些彼此電性連接的第一條狀電極構成一指狀圖案或一柵狀圖案。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該絕緣層為一面狀絕緣層，該面狀絕緣層覆蓋於未被該些第一條狀電極所覆蓋之該面狀電極的部分區域。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該絕緣層與該些彼此連接的第一條狀電極具有相同的圖案。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該第二電極結構為一面狀電極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該第二電極結構包括多個彼此電性絕緣的第二條狀電極。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之可切換式立體顯示器，其中該些第一條狀電極係彼此平行，該些第二條狀電極係彼此平行，且各該第一條狀電極的延伸方向實質上垂直於各該第二條狀電極的延伸方向。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中該第二電極結構包括多個彼此連接的第三條狀電極。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之可切換式立體顯示器，其中該些第一條狀電極係彼此平行，該些第三條狀電極係彼此平行，且各該第一條狀電極的延伸方向實質上垂直於各該第三條狀電極的延伸方向。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式立體顯示器，其中各該第一條狀電極與該第二電極結構之間具有一第一電壓差，而該面狀電極的部分區域與該第二電極結構之間具有一第二電壓差，且該第一電壓差與該第二電壓差不同。
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