TWI442092B - 立體影像顯示裝置 - Google Patents

Description

立體影像顯示裝置

本發明係關於一種顯示裝置；具體而言，本發明係關於一種立體影像顯示裝置。

隨著技術的進步，立體影像之顯示技術已漸漸受到重視。以目前主流的立體影像顯示技術而言，主要有兩種顯示原理：一者為在顯示裝置上依時間差分別顯示左眼及右眼影像，使用者則需佩戴特製的立體影像眼鏡，藉由與顯示影像同步開關左眼及右眼鏡片來產生立體影像之視覺效果。第二種方式則為在一定觀賞距離內控制顯示裝置產生之間隔且不相同之區分影像；換言之，當使用者處在觀賞距離內時，左眼及右眼會分別看到相間隔產生的不同影像，以組合成立體影像。

以上述之第二種方式而言，由於不需佩戴特製的立體影像眼鏡，對使用者較為便利，因此漸漸受到市場的重視。圖1所示為傳統使用上述第二種方式之顯示裝置。如圖1所示，顯示裝置包含顯示面板10、背光模組20、保護蓋70及分光稜鏡片50。背光模組20係設置於顯示面板10下方，並發出光線射入顯示面板10內。顯示面板10藉由控制液晶的轉向來調整自顯示面板10顯示面17出射之光線，以形成影像。保護蓋70係設置在顯示面板70上方，並與顯示面板70間隔一空氣層80；而分光稜鏡片50則設置在保護蓋70外側，且其上之稜鏡柱均凸向外。來自顯示面板10之影像光線經由分光稜鏡片50進行分光，即可在預設之觀賞距離位置產生相間隔的不同影像。當使用者位在觀賞距離位置時，左右眼分別接收間隔的不同影像，即可產生立體視覺效果。

在圖1所示之傳統設計中，保護蓋70及分光稜鏡片50均是與系統殼體90組合。因此在此類設計中，分光稜鏡片50與顯示面板10間之間距並不容易維持。另由於顯示面板10之厚度較低且較軟，特別是當顯示面板10之尺寸較大時，顯示面板10本身常會相對於分光稜鏡片50產生撓曲。然由於分光稜鏡片50與顯示面板10間之間距直接關係到分光稜鏡片50之分光效果及在觀賞距離位置所產生之影像，因此顯示面板10之撓曲往往造成立體影像之視覺效果不佳。此外，由於分光稜鏡片50及其上之稜鏡柱均曝露在外，因此易受外力之損傷。

本發明之一目的在於提供一種立體影像顯示裝置，具有較穩定之立體影像輸出效果。

本發明之一目的在於提供一種立體影像顯示裝置，對其包含之分光結構層有較佳的保護。

立體影像顯示裝置包含有顯示面板、加勁板及分光結構層。顯示面板係具有顯示面及底面，其中顯示面與底面相背。加勁板係貼合於顯示面板之表面，以增加顯示面板之抗彎曲及抗變形能力。加勁板可選擇性係貼合於顯示面板之顯示面上，此時加勁板必需具有透光性，使顯示面產生之影像光線得以穿透。加勁板亦可貼合於顯示面板之底面上，或在顯示面及底面上均設有加勁板。加勁板之剛性係大於顯示面板之剛性，因此加勁板相對於顯示面板具有較佳之抗彎曲及抗變形強度。在加勁板貼合於顯示面板之表面後，即可支撐顯示面板之整體平面，以維持顯示面板之形狀並避免其彎曲。

分光結構層係設置相對應於顯示面，並與顯示面板間夾有一間隙，並形成一空氣層。顯示面所產生之影像光線係經由分光結構層再向外射出。分光結構層上形成有複數柱狀透鏡，以對顯示面產生之影像光線進行分光。立體影像顯示裝置另包含有透明保護板設置相對應於顯示面；分光結構層則貼合於透明保護板朝向顯示面之一面。

本發明係提供一種立體影像顯示裝置，以提供使用者立體之視覺效果。在較佳實施例中，立體影像顯示裝置係為具有背光模組之液晶顯示裝置；然而，在不同實施例中，立體影像顯示裝置亦可為自發光型之顯示裝置或使用環境光反射之顯示裝置。

在圖2所示之實施例中，立體影像顯示裝置包含有顯示面板100、加勁板300及分光結構層500。本實施例中，顯示面板100較佳係為液晶顯示面板，係由上基板110及下基板130組合而成。下基板130上較佳形成有薄膜電晶體，而液晶層150係夾合在上基板110及下基板130之間。薄膜電晶體係可依不同畫素位置分別改變液晶之轉向，以控制各畫素位置上之亮度。各畫素位置上再配合不同顏色之彩色濾光片，即可分別發出不同顏色不同亮度之光線，以組合成為影像。此外，在本實施例中，顯示面板100較佳係與背光模組200配合，並接收背光模組200產生之光線；而液晶層150之轉向則控制光線在各畫素之穿透量，以控制各畫素位置上之亮度。

如圖2所示，顯示面板100係具有顯示面170及底面190；底面190係朝向背光模組200，而顯示面170則與底面190相背。背光模組200產生之光線係自底面190進入顯示面板100內，並在液晶層150之控制之下，於顯示面170上形成影像。然而在不同實施例中，顯示面板100亦可為如有機發光二極體面板之類之自發光型面板，此時則不需設置背光模組200。

加勁板300較佳係為具透光性之板材，其光穿透率較佳係大於97%。以材質而言，加勁板300較佳係由玻璃或剛性較高之塑料製成，例如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。加勁板300係貼合於顯示面板100之表面，以增加顯示面板100之抗彎曲及抗變形能力。在圖2所示之實施例中，加勁板300係貼合於顯示面板100之顯示面170上，此時加勁板300必需具有透光性，使顯示面170產生之影像光線得以穿透；然而在不同實施例中，如圖3所示，加勁板300亦可貼合於顯示面板100之底面190上，或在顯示面170及底面190上均設有加勁板300。

加勁板300之剛性較佳係大於顯示面板100之剛性，因此加勁板300相對於顯示面板100具有較佳之抗彎曲及抗變形強度。顯示面板100之剛性較佳係指其包含之上基板110及下基板130於組合後之整體剛性。在加勁板300貼合於顯示面板100之表面後，即可支撐顯示面板100之整體平面，以維持顯示面板100之形狀並避免其彎曲。為使加勁板300具有較佳之剛性，可選擇硬度及剛性較高之材質來製成加勁板300。此外，亦可藉由增加加勁板300之厚度來達到提高剛性之目的；例如可設定加勁板300之厚度大於顯示面板100之厚度。此外，為了光學性質及表現之考量，加勁板300與顯示面板100或其上基板110間折射率之差異較佳係限制在近似之範圍內。

在較佳實施例中，加勁板300及顯示面板100間設置有光學膠層400，以使加勁板300貼合於顯示面板100之表面上。光學膠層400係可以塗佈方式分佈在加勁板300及顯示面板100之間；另亦可採用片狀之光學膠層400，即可直接貼附於顯示面板100上，再與加勁板300組合。此外，光學膠層400係可藉由光固化、熱固化、乾燥或其他方式加以固化，以維持加勁板300對顯示面板100之支撐力。

如圖2所示，分光結構層500係設置相對應於顯示面170，並與顯示面板100間夾有一間隙550。顯示面170所產生之影像光線係經由分光結構層500再向外射出。分光結構層500上形成有複數柱狀透鏡510，以對顯示面170產生之影像光線進行分光。柱狀透鏡510較佳為圓柱或橢圓柱透鏡，且凸向於顯示面170；然而在不同實施例中，柱狀透鏡510亦可為其他形式之透鏡，例如凹透鏡或具其他剖面形狀之透鏡。此外，複數柱狀透鏡510較佳係相互平行分佈於分光結構層500上。柱狀透鏡510較佳係以熱壓方式形成於分光結構層500上；然而在不同實施例中，亦可以印刷、蝕刻、模造等方式製成。藉由分光結構層500之設置，柱狀透鏡510可對顯示面板100各畫素產生之光線進行分光，以在一定觀賞距離內控制顯示裝置產生之間隔且不相同之區分影像；換言之，當使用者處在觀賞距離內時，左眼及右眼會分別看到相間隔產生的不同影像，以組合成立體影像。

在圖4所示之實施例中，立體影像顯示裝置另包含有透明保護板700設置相對應於顯示面170，並與顯示面板100間夾有一間隙550。分光結構層500則貼合於透明保護板700朝向顯示面170之一面，且柱狀透鏡510亦凸向顯示面170。然而在不同實施例中，如圖5所示，柱狀透鏡510亦可凸向透明保護板700。透明保護板700較佳具有高於分光結構層500之硬度，以提供分光結構層500結構上之保護，以避免刮傷等外力造成之傷害。此外，透明保護板700亦可提供分光結構層500定位及支撐之效果，以穩定分光結構層500與顯示面170之相對位置。顯示面170產生之影像光線在經過分光結構層500進行分光後，再經由透明保護板700向外射出。

如圖4及圖5所示，分光結構層500及顯示面170間夾有空氣層800。在此實施例中，由於加勁板300係貼合於顯示面170上，因此空氣層800並未直接與顯示面170接觸，而是隔著加勁板300而與顯示面170平行。空氣層800與加勁板300較佳係相互平行且共同填滿分光結構層500及顯示面170間之間隙550。在較佳實施例中，加勁板300及空氣層800合起來的厚度係大於柱狀透鏡510之焦距長。由於加勁板300之折射率會大於空氣層800之折射率，因此當加勁板300及空氣層800之總厚度大於柱狀透鏡510之焦距長時，顯示面170發出之影像光線方能被柱狀透鏡510有效地分光。在較佳之狀況下，加勁板300及空氣層800各別厚度與折射率之比值總合應相等或接近於柱狀透鏡510之焦距長。

此外，在較佳實施例中，空氣層800及加勁板300之厚度比值係介於0.22至0.89之間。以55吋之顯示面板100而言，當柱狀透鏡510之弧面曲率半徑為3.07mm，各柱狀透鏡510之間距為1.0到1.1mm時，空氣層800之厚度可為2mm，而加勁板300厚度可為4mm。此外，在相同條件下，亦可設計空氣層800之厚度為2.0到2.1mm，而加勁板300厚度為3mm。另當柱狀透鏡510之弧面曲率半徑為2mm且折射率為1.5時，若加勁板300之折射率為1.5，則空氣層800之厚度可為2mm，而加勁板厚度可為3mm。此外，在相同條件下，亦可設計空氣層800之厚度為1mm，而加勁板300厚度為4.5mm。若採用玻璃為加勁板300之材料時，則其厚度較佳係不小於4mm。

此外，在較佳實施例中，空氣層800在各位置之厚度應盡量保持相同或相近。在較佳之狀況下，空氣層800各位置之厚度與空氣層800整體之平均厚度間差異應控制在0.5mm以內。藉由調整加勁板300或透明保護板700之材質、剛性及厚度，或在加勁板300及分光結構層500間設置間隔元件等方式，均可有效控制空氣層800之厚度。

如圖4及圖5所示，透明保護板700及分光結構層500較佳與顯示面板100及加勁板300採整合模組式之設計。在此實施例中，加勁板300係貼合於顯示面板100之顯示面170；而分光結構層500則貼合於透明保護板700之內表面。間隔元件600係設置於加勁板300及分光結構層500之間，以連接分光結構層500與加勁板300。如圖6所示，顯示面170上具有一可視區域171供顯示影像，而間隔元件在顯示面170上之投影較佳在可視區域171之外，以降低對影像形成之干擾。藉由此一設計，可將透明保護板700、分光結構層500、顯示面板100及加勁板300整合為單一模組，以增加組裝時之便利性，同時有效固定上述各元件間之相對位置關係，以改善光學表現。間隔元件600較佳可採用橡膠、矽膠或其他材質形成，並可沿上述之可視區域171分佈以形成框狀結構。然而在不同實施例中，透明保護板700及分光結構層500亦可直接整合在系統端中，例如與外殼等元件連接，此時則非採與顯示面板100及加勁板300整合式之設計。

本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明之範例。必需指出的是，已揭露之實施例並未限制本發明之範圍。相反地，包含於申請專利範圍之精神及範圍之修改及均等設置均包含於本發明之範圍內。

100‧‧‧顯示面板

110‧‧‧上基板

130‧‧‧下基板

150‧‧‧液晶層

170‧‧‧顯示面

171‧‧‧可視區域

190‧‧‧底面

200‧‧‧背光模組

300‧‧‧加勁板

400‧‧‧光學膠層

500‧‧‧分光結構層

510‧‧‧柱狀透鏡

550‧‧‧間隙

600‧‧‧間隔元件

700‧‧‧透明保護板

800‧‧‧空氣層

圖1為傳統立體影像顯示裝置之剖面示意圖；

圖2為本發明立體影像顯示裝置之實施例剖面示意圖；

圖3為本發明立體影像顯示裝置之另一實施例剖面示意圖；圖4為本發明立體影像顯示裝置之另一實施例剖面示意圖；圖5為本發明立體影像顯示裝置之另一實施例剖面示意圖；圖6為圖4所示實施例之上視圖。

100．．．顯示面板

110．．．上基板

130．．．下基板

150．．．液晶層

170．．．顯示面

190．．．底面

200．．．背光模組

300．．．加勁板

400．．．光學膠層

500．．．分光結構層

510．．．柱狀透鏡

550．．．間隙

600．．．間隔元件

700．．．透明保護板

800．．．空氣層

Claims (12)

1. 一種立體影像顯示裝置，包含：一顯示面板，具有相對之一底面及一顯示面；一加勁板，係選擇性貼合設置於該底面及該顯示面至少其一；其中，該加勁板之剛性大於該顯示面板之剛性，且當該加勁板貼合於該顯示面時，該加勁板具有透光性；一透明保護板，與該顯示面板夾一間隙設置，且相對應於該顯示面；以及一分光結構層，具有複數柱狀透鏡，該分光結構層係貼合設置於該透明保護板朝向該顯示面之一面並不接觸該顯示面，且該透明保護板之剛性大於該分光結構層之剛性；其中，該分光結構層及該顯示面之間夾有一空氣層，且當該加勁板貼合於該顯示面時，該空氣層係介於該加勁板及該分光結構層之間且該加勁板及該空氣層之總厚度大於該柱狀透鏡之焦距長。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，其中該分光結構層之該複數柱狀透鏡係凸向該顯示面設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，其中該分光結構層之該複數柱狀透鏡係凸向該透明保護板設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，其中該空氣層及該加勁板之厚度比值係介於0.22至0.89之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，進一步包含一間隔元件，設置於該加勁板及該分光結構層之間；其中，該顯示面具有一可視區域，該間隔元件於該顯示面上之投影係位於該可視區域外。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，其中該空氣層各位置厚度與該空氣層平均厚度間之差異係在0.5mm之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之立體影像顯示裝置，進一步包含一光學膠層設置於該顯示面板及該加勁板之間，並固定該顯示面板及該加勁板間之相對位置。
8. 一種立體影像顯示裝置，包含：一顯示面板，具有相對之一底面及一顯示面；一加勁板，係選擇性貼合設置於該底面及該顯示面至少其一；其中，該加勁板之剛性大於該顯示面板之剛性，且當該加勁板貼合於該顯示面時，該加勁板具有透光性；以及一分光結構層，與該顯示面板夾一間隙設置並不接觸該顯示面，且相對應於該顯示面；該分光結構層具有複數柱狀透鏡，該複數柱狀透鏡係凸向該顯示面設置；其中，該分光結構層及該顯示面之間夾有一空氣層，當該加勁板貼合於該顯示面時，該空氣層係介於該加勁板及該分光結構層之間且該加勁板及該空氣層之總厚度大於該柱狀透鏡之焦距長。
9. 如申請專利範圍第8項所述之立體影像顯示裝置，其中該空氣層及該加勁板之厚度比值係介於0.22至0.89之間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之立體影像顯示裝置，進一步包含一間隔元件，設置於該加勁板及該分光結構層之間；其中，該顯示面具有一可視區域，該間隔元件於該顯示面上之投影係位於該可視區域外。
11. 如申請專利範圍第8項所述之立體影像顯示裝置，其中該空氣層各位置厚度與該空氣層平均厚度間之差異係在0.5mm之間。
12. 如申請專利範圍第8項所述之立體影像顯示裝置，進一步包含一光學膠層設置於該顯示面板及該加勁板之間，並固定該顯示面板及該加勁板間之相對位置。