TWI437270B - 立體影像顯示器 - Google Patents
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Description
本發明係關於立體顯示器,更特別關於其圖案化相位差彩色濾光結構。
立體影像顯示為未來顯示器的趨勢,原理在於讓左右眼分別看到不同影像以產生立體效果,但仍存有許多缺點。舉例來說,目前採用相位差膜的立體顯示器其陣列基板可分為右眼影像控制區與左眼影像控制區。利用相位差膜,可讓右眼影像控制區與左眼影像控制區之偏光角度呈現相互垂直的狀態。使用者配戴的被動式偏光眼鏡可讓使用者之右眼只看到右眼影像控制區之影像,左眼只看到左眼影像控制區之影像,即看到完美的立體影像。
第1圖係習知技藝中,立體影像顯示原理之示意圖。影像先經過偏光膜11後形成135°的線性極化影像,再穿過圖案化相位差膜13。圖案化相位差膜13可分為左眼影像相位差區13A(比如90°λ/4相位差膜)與右眼影像相位差區13B(比如0°λ/4相位差膜),讓線性極化影像分別形成左旋極化影像15A與右旋極化影像15B。由於使用者配戴的被動式偏光眼鏡17具有λ/4相位差膜17C,可讓左旋極化影像15A與右旋極化影像15A分別轉為45°線性極化影像與135°線性極化影像。在左鏡片17A為45°線性極化膜,且右鏡片17B為135°線性極化膜的情況下,左眼只能看到45°的線性極化影像(來自左眼影像相位差區13A),而右眼只能看到135°的線性極化影像(來自右眼影像相位差區13B)。
第2圖係習知技藝中,立體影像顯示器200之結構剖示圖,主要分為液晶顯示器20與圖案化相位差膜29。液晶顯示器20具有背光單元21、後側偏光膜22、陣列基板23、液晶層24、彩色濾光基板25、以及前側偏光膜27。一般而言,陣列基板23具有多個畫素區如右眼影像控制區23R及左眼影像控制區23L,分別實質上垂直對準彩色濾光基板上不同顏色的濾光區25R、25G、與25B。在液晶顯示器20外側另外設置圖案化相位差膜29,其右眼影像相位差區29R實質上垂直對準右眼影像控制區23R,而其左眼影像相位差區29L實質上垂直對準左眼影像相位差區29L。一般而言,若背光單元21發出的光都像光線28垂直穿越陣列基板23之左眼影像控制區23L(或右眼影像控制區23R)、液晶層24、彩色濾光基板25之濾光區25G(或濾光區25R/25B)、及左眼影像相位差區29L(或右眼影像相位差區29R),則使用者將觀賞到正確的立體影像。然而背光單元21必然發出其他角度的光線如光線28’,在斜向穿越陣列基板23之右眼影像控制區23R、液晶層24、彩色濾光基板25之濾光區25B後,卻穿越左眼影像相位差區29L。如此一來,斜向的光線28’將會讓使用者觀賞到錯誤的影像,即所謂的串擾(crosstalk)。
為避免第2圖所示之問題,某些習知技藝採用黑條(black stripe) 31如第3圖所示。在第3圖中,黑條31係位於圖案化相位差膜29之右眼影像相位差區29R與左眼影像相位差區29B之間。黑條31之寬度如第3圖所示,需大於濾光區23R、23G、與23B之間的黑色矩陣BM,以有效避免斜向的光線28’干擾垂直的光線28。然而黑條31除了遮擋斜向的光線28’以外,亦會遮擋部份垂直的光線28,如第3圖所示。另一方面,當光線的斜向角度更大時,比如光線28”,仍將避開黑條31並造成串擾的問題。
綜上所述,目前極需新的立體顯示器結構以克服串擾的問題。
本發明一實施例提供一種立體影像顯示器,包括液晶顯示器,具有左眼影像控制區及右眼影像控制區;以及圖案化相位差彩色濾光結構,位於該液晶顯示器外側,該圖案化相位差彩色濾光結構具有多種顏色之一圖案化相位差結構;其中圖案化相位差結構具有左眼影像相位差區與右眼影像相位差區,左眼影像相位差區實質上垂直對準左眼影像控制區,且右眼影像相位差區實質上垂直對準右眼影像控制區。
本發明之立體顯示器400可應用於所有的液晶顯示器,包括但不限於習知技藝之液晶顯示器20。在一實施例中,圖案化相位差彩色濾光結構43包含有彩色濾光層41和圖案化相位差膜29,其中彩色濾光層41係設置於圖案化相位差膜29外側,即圖案化相位差膜29夾設於彩色濾光層41與彩色濾光基板25之間,如第4A圖所示。彩色濾光層41其紅色的濾光區41R將實質上垂直對準彩色濾光基板25之紅色的濾光區25R,綠色的濾光區41G將實質上垂直對準彩色濾光基板25之綠色的濾光區25G,而藍色的濾光區41B將實質上垂直對準彩色濾光基板25之藍色的濾光區25B。如此一來,斜射的光線28’在斜向穿越陣列基板23之右眼影像控制區23R、液晶層24、彩色濾光基板25之濾光區25B、與左眼影像相位差區29L後,就被彩色濾光層41之濾光區41G所遮擋。即使斜向的光線角度很大,比如前述之光線28”,也一樣會被濾光區41G遮擋。值得注意的是,本發明之彩色濾光層41之間不需有額外的黑條,因此可避免遮擋部份的垂直光線28。如此一來,上述實施例藉由圖案化相位差彩色濾光結構即可有效解決串擾的問題,並可省略會降低影像亮度的黑條,使視覺解析度大幅改善。
在本發明另一實施例中,彩色濾光層41係設置於圖案化相位差膜29內側,即夾設於圖案化相位差膜29與彩色濾光基板25之間,如第4B圖所示。圖案化相位差彩色濾光結構43包含有彩色濾光層41和圖案化相位差膜29。不論彩色濾光層41設置於圖案化相位差膜29之外側或內側,彩色濾光層41與彩色濾光基板25之彩色濾光層之厚度總合最好介於2μm至3μm之間,即一般液晶顯示器所採用之彩色濾光層厚度。舉例來說,若第2圖之彩色濾光基板25之彩色濾光層的最佳厚度為3μm,則第4A或4B圖之彩色濾光層41與彩色濾光基板25之彩色濾光層之總厚度也是3μm,以避免降低亮度。另一方面,彩色濾光層41與彩色濾光基板25之彩色濾光層的厚度最好相同,比如各為1.5μm。
在本發明又一實施例中,直接將圖案化相位差膜染色形成圖案化相位差彩色濾光結構43,如第4C圖所示。圖案化相位差彩色濾光結構43具有多個彩色的相位差濾光區43RR、43GL、與43BR。對彩色濾光基板25來說,紅色的相位差濾光區43RR實質上垂直對準其紅色的濾光區25R,綠色的相位差濾光區43GL實質上垂直對準其綠色的濾光區25G,而藍色的相位差濾光區43BR實質上垂直對準其藍色的濾光區25B。對陣列基板23來說,可讓右眼影像穿透之相位差濾光區43RR與43BR實質上垂直對準其右眼影像控制區23R,可讓左眼影像穿透之相位差濾光區43GL實質上垂直對準其左眼影像控制區23L。必需理解的是,可讓右眼影像穿透之相位差濾光區並不限於紅色及/或藍色,亦可為其他顏色之組合。同樣地,可讓左眼影像穿透之相位差濾光區並不限於綠色,亦可為其他顏色之組合。
同前所述,染色之圖案化相位差膜與彩色濾光基板25之彩色濾光層之厚度總合較佳介於2μm至4.5μm之間,其中染色之圖案化相位差膜厚度約介於1.5μm至3μm之間,且染色之圖案化相位差膜的厚度較佳大於彩色濾光基板25之彩色濾光層的厚度。
上述之彩色濾光基板25之彩色濾光層其濾光區25R、25G、及25B可具有多種排列,如第5A-5D所示。值得注意的是,雖然圖示中僅揭露一般常見之紅色、藍色、及綠色的濾光區,但其他顏色如青色、黃色、或粉紅色等顏色的濾光區亦適用於本發明之立體顯示裝置。另一方面,在濾光區25R、25G、及25B之間可隔有黑色矩陣BM如第4A-4C圖所示。可以理解的是,不論彩色濾光基板25之濾光區採用何種排列,彩色濾光層41或染色之圖案化相位差膜的相位差濾光區必然含有相同排列,使兩者之間相同顏色的濾光區(或相位差濾光區)能彼此實質上垂直對準。與彩色濾光基板25相較,彩色濾光層41或染色之圖案化相位差膜的濾光區之間不具有黑條以避免降低亮度。
上述之陣列基板23之右眼影像控制區23R與左眼影像控制區23L可具有多種排列,如第6A-6D所示。值得注意的是,第6A圖之顯示區排列應搭配第5A圖之濾光區排列,第6B圖之顯示區排列應搭配第5B圖之濾光區排列,第6C圖之顯示區排列應搭配第5C圖之濾光區排列,且第6D圖之顯示區排列應搭配第5D圖之濾光區排列。可以理解的是,不論陣列基板23之右眼影像控制區23R與左眼影像控制區23L採用何種排列,圖案化相位差膜29之右眼影像相位差區29R與左眼影像相位差區29L必然含有相同排列,使右眼影像控制區23R能對準右眼影像相位差區29R,而左眼影像控制區23L能對準左眼影像相位差區29L。同樣地,染色的圖案化相位差膜其可讓右眼影像產生相位差之相位差濾光區(比如43RR與43BR)與可讓左眼影像產生相位差之相位差濾光區(比如43GL)的排列方式,必然與上述之右眼影像控制區23R及左眼影像控制區23L的排列方式相同。
第5A與6A圖之顯示區與濾光區的排列方式即一般常見之排列方式。與習知技藝相較,本發明之暗線較不明顯。因為習知技術的相位差區對應多個子畫素,而本案的相位差區只對應一個子畫素。本案的6A-6D圖之排列方式皆有此功效,而6A因為其排列,造成左右視角限制,而6B則因為其排列,造成垂直視角限制,而6C與6D則雖然左右與上下視角有所限制,但是在平均來講是較佳的。與第6A圖之排列方式相較,6B圖之顯示區(影像穿透區)其寬度為第6A圖之顯示區(影像穿透區)其寬度的3倍,在視覺上暗線較不明顯。第5C圖之濾光區以棋盤格方式排列,而第5D圖之濾光區以磚牆方式排列,兩者之特徵在於相鄰之顯示區(比如右眼影像控制區29R及/或左眼影像控制區29L)所實質上垂直對準之濾光區不具有相同的顏色。如此一來可避免斜射的光線28’或28”,在斜向穿越陣列基板23之右眼影像控制區23R、液晶層24、彩色濾光基板25之濾光區25B、與左眼影像相位差區29L後,仍穿過相鄰顯示區之濾光區41B造成串擾,如第7圖所示。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,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。
BM...黑色矩陣
11...偏光膜
13...圖案化相位差膜
13A...左眼影像相位差區
13B...右眼影像相位差區
15A...左旋極化影像
15B...右旋極化影像
17...被動式偏光眼鏡
17A...左鏡片
17B...右鏡片
17C...λ/4相位差膜
20...液晶顯示器
21...背光單元
22...後側偏光膜
23...陣列基板
23L...左眼影像控制區
23R...右眼影像控制區
24...液晶層
25...彩色濾光基板
25R、25G、25B、41R、41G、41B...濾光區
27...前側偏光膜
28、28’、28”...光線
29...圖案化相位差膜
29L...左眼影像相位差區
29R...右眼影像相位差區
31...黑條
41...彩色濾光層
43...圖案化相位差彩色濾光結構
43RR、43GL、43BR...相位差濾光區
200、400...立體影像顯示器
第1圖係習知技藝中,立體影像顯示原理之示意圖;
第2-3圖係習知技藝中,立體影像顯示器之剖視圖;
第4A-4C圖係本發明一實施例中,立體影像顯示器之剖視圖;
第5A-5D圖係本發明一實施例中,彩色濾光基板之彩色濾光層、圖案化相位差彩色濾光結構的彩色濾光層、或染色之圖案化相位差膜所採用之濾光區的排列方式;以及
第6A-6D圖係本發明一實施例中,陣列基板、相位差膜、與圖案化相位差彩色濾光結構之右眼影像控制區與左眼影像控制區的排列方式;以及
第7圖係本發明一實施例中,立體影像顯示器之剖視圖。
BM...黑色矩陣
20...液晶顯示器
21...背光單元
22...後側偏光膜
23...陣列基板
23L...左眼影像控制區
23R...右眼影像控制區
24...液晶層
25...彩色濾光基板
25R、25G、25B、41R、41G、41B...濾光區
27...前側偏光膜
28、28’、28”...光線
29...圖案化相位差膜
29L...左眼影像相位差區
29R...右眼影像相位差區
41...彩色濾光層
43...圖案化相位差彩色濾光結構
400...立體影像顯示器
Claims (11)
- 一種立體影像顯示器,包括:一液晶顯示器,具有一左眼影像控制區及一右眼影像控制區;以及一圖案化相位差彩色濾光結構,位於該液晶顯示器外側,該圖案化相位差彩色濾光結構係具有多種顏色之一圖案化相位差結構;其中該圖案化相位差結構具有一左眼影像相位差區與一右眼影像相位差區,該左眼影像相位差區實質上垂直對準該左眼影像控制區,且該右眼影像相位差區實質上垂直對準該右眼影像控制區。
- 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器,其中該液晶顯示器包括一彩色濾光層,且該彩色濾光層具有多種顏色之第一濾光區;該圖案化相位差彩色濾光結構係一染色之圖案化相位差膜,該染色之圖案化相位差膜具有多種顏色之第二濾光區,且相同顏色之第一濾光區與第二濾光區彼此實質上垂直對準。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體影像顯示器,其中該彩色濾光層與該染色之圖案化相位差膜之總厚度介於2μm至4.5μm之間。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體影像顯示器,其中該該染色之圖案化相位差膜的厚度大於該彩色濾光層之厚度。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體影像顯示器,其 中相鄰之該右眼影像控制區及該左眼影像控制區所實質上垂直對準之該第一濾光區的顏色不同,且相鄰之該右眼影像相位差區及該左眼影像相位差區所實質上垂直對準之該第二濾光區的顏色不同。
- 如申請專利範圍第2項所述之立體影像顯示器,其中該第二濾光區之間不具有黑色矩陣。
- 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示器,其中該液晶顯示器包括一第一彩色濾光層,且該第一彩色濾光層具有多種顏色之第一濾光區;該圖案化相位差彩色濾光結構係一圖案化相位差膜與一第二彩色濾光層之疊合結構,該第二彩色濾光層具有多種顏色之第二濾光區,且相同顏色之第一濾光區與第二濾光區彼此實質上垂直對準。
- 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器,其中該第一彩色濾光層與該第二彩色濾光層之總厚度介於2μm至3μm之間。
- 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器,其中該第一彩色濾光層之厚度與該第二彩色濾光層之厚度相等。
- 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器,其中相鄰之該右眼影像控制區及該左眼影像控制區所實質上垂直對準之該第一濾光區的顏色不同,且相鄰之該右眼影像相位差區及該左眼影像相位差區所實質上垂直對準之該第二濾光區的顏色不同。
- 如申請專利範圍第7項所述之立體影像顯示器,其 中該第二濾光區之間不具有黑色矩陣。
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