TWI451133B - 用於立體顯示裝置之光學濾光片及包含此光學濾光片之立體顯示裝置 - Google Patents

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Description

用於立體顯示裝置之光學濾光片及包含此光學濾光片之立體顯示裝置
本發明係有關於一種用於立體顯示裝置之光學濾光片及包含此光學濾光片之立體顯示裝置，及更明確地係有關於一種用於立體顯示裝置之只透過單一濾光片來實施彩色濾光功能及三維度濾光功能的多功能光學濾光片及一種包括此光學濾光片之立體顯示裝置。
立體顯示器是一種藉由提供觀看者一看起來及感覺起來與習知的二維度影像完全不同之近似實物影像的三維度影像來改善視覺資訊的品質的影像顯示的新概念。大體上，人類感覺三維度視覺效果的原理是習知的，即在於當人類觀看一物件時，影像到達右眼及左眼有一時間差。亦即，因為人類的雙眼彼此分開約65mm，影像從稍微不同的方向到達眼睛，致使三維度效果因為當立體影像被顯示時所造成的雙眼視覺像差而被實現。因此之故，立體影像可透過對觀看者的雙眼顯示具有時間差的影像的方式來實現。
習知技藝的立體影像顯示裝置大致上分類成有一副偏光眼鏡的顯示裝置及沒有偏光眼鏡的顯示器。使用一副偏光眼鏡的立體影像顯示裝置投射出具有各自不同的偏光特性的左眼及右眼影像，其透過安裝在該副偏光眼鏡上的偏光板來只讓一左眼影像被投射至左眼鏡片上及只讓右眼影像被投射至右眼鏡片上，藉以提供立體視覺效果。使用一副眼鏡的此一技術需要使用者配戴不方便的偏光眼鏡，但具有較小的視角限制且需要相對簡單的製造處理。
大體上，使用一副偏光眼鏡的習知立體影像顯示裝置包括一影像產生單元，其包括一用來產生左眼影像的左眼影像單元及一用來產生右眼影像的右眼影像單元、及一濾光片單元，其改變該影像顯示單元所產生之左眼影像光及右眼影像光的偏光狀態。
在此時點，該影像顯示單元可包括一顯示面板，譬如液晶顯示器(LCD)及電漿顯示面板(PDP)。例如，該影像顯示單元包括一薄膜電晶體(TFT)陣列基板，其包括一電晶體及一像素電極、一彩色濾光片基板，其包括一透明的電極及一彩色濾光片層、及液晶晶胞，其被二維度地配置於平行方向或垂直方向上。
此外，該濾光片單元包括一偏光膜、或一偏光板其上附著有一具有像差板，所有這些係分別依照該左眼影像顯示單元及右眼顯示單元被圖案化。該濾光片單元典型地被附著至一外部彩色濾光片基板。
然而，在習知前技的立體顯示裝置的例子中，因為在一影像顯示單元的一光學濾光片與一彩色濾光片層之間有一厚的玻璃基板，所以來自該影像顯示單元右眼影像光與左眼影像光被投射到各自相反的眼睛，藉以造成串擾(crosstalk)。因此，獲得一清晰的三維度影像變得很困難。
此外，將影像顯示單元的像素及光學濾光片的圖案精確地設置在立體影像顯示裝置內是很重要的。然而，當影像顯示單元的像素沒有與該光學濾光片的圖案相對應時，右眼影像光及左眼影像光即未被適當地分開，致使三維度影像無法被精確地獲得。再者，在習知的立體顯示裝置中，將影像顯示單元的像素與該光學濾光片的圖案精確地匹配是很困難的。
本發明的一個態樣是要提供一種用於立體影像顯示裝置之用來減少串擾並防止品質因為像素與光學濾光片的失配(mismatch)而劣化的光學濾光片及包含此光學濾光片的立體顯示裝置。
依據本發明的一個態樣，一種用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片被提供，其包括：一3D濾光片層其被圖案化成為一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域，及一具有RGB圖案的彩色濾光片層，其中該彩色濾光片層的RGB圖案及該3D濾光片層的圖案係被形成來彼此相對應。
該用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片可被附著至一立體顯示裝置內的顯示面板的外側。
該用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片可進一步包括一介於該3D濾光片層與該彩色濾光片層之間的黏合層。
該用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片可進一步包含一在該光學濾光片的最上層上的黏合層。
該彩色濾光片層可用印刷方法或微影蝕刻方法來形成。
該彩色濾光片層可用噴墨印刷方法或照相凹版印刷方法來形成。
依據本發明的另一態樣，一種包含該用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片的立體顯示裝置被提供。
依據本發明的另一態樣，一種立體顯示裝置包括：一影像產生單元其包含一上基板其具有一透明的電極在其一側上、一下基板其與該上基板間隔開且具有一透明的電極於其一側上、及一液晶晶胞其被插設在該上基板與該下基板之間；及一光學濾光片其包含一3D濾光片層其被圖案化成為一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域，及一具有RGB圖案的彩色濾光片層，該光學濾光片被設置在該上基板的外側。
本發明的光學濾光片直透過一片濾光片即可實施彩色濾光功能及三維度濾光功能。因此，當使用本發明的光學濾光片時，就不再需要彩色濾光片於一影像產生單元內的基板上。
再者，在本發明的光學濾光片的一個例子中，因為一彩色濾光片及一三維度濾光片被整合成單一本體，所以串擾可被有效地減小，因為該等相素與三維度濾光片之間有一短的距離。
再者，依據本發明，因為一彩色濾光片的RGB圖案被直接形成在三維度濾光片的圖案上，所以RGB圖案與該三維度濾光片的圖案係彼此一致地被精確地形成。因此，可達成高品質的三維度影像。
此外，本發明的光學濾光片被設置在影像產生單元(亦即，一顯示面板)內的一基板的外側上。
本發明的示性實施例現將參考附圖予以詳細說明。
圖1至5為例示依據本發明的實施例之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片的圖式。
如圖1至5所示，本發明的光學濾光片包括一3D濾光片層100及一彩色濾光片層200。
該3D濾光片層100被用來藉由改變右眼影像光及左眼影像光的偏光狀態來實現一立體影像。該3D濾光片層100包括一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域110及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域120。例如，該3D濾光片層100包括一阻滯膜，其被圖案化來讓該第一區域與該第二區域具有各自不同的相差值。在此時，該3D濾 光片層100的圖案可以是條狀或網格狀，但並侷限於此。
例如，該3D濾光片層100包括形成一圖案化的液晶對準層於一基礎膜上、在其上塗覆一液晶、用紫外光將其硬化以固定一對準的液晶、及調整偏光狀態。在此時，將該對準層圖案化可用不同的方法來實施。例如，一種方法包括在對應於該第一區域與該第二區域的特定部分中交替地形成各自不同的液晶對準層。另一個方法包括形成一對準層於一基礎膜的整個表面上並形成另一對準層覆蓋在對應於該對準層上的第二區域的部分上。另一個方法包括形成一對準層於一基礎膜的整個表面上及藉由使用一光罩將偏極化的光在各自不同的方向上投射至該第一區域及該第二區域。一液晶被對準於以上述方法形成的該被圖案化的對準層上，以實現具有各自不同的對準方向的第一區域及第二區域。
接下來，該彩色濾光片層200用來實現一彩色影像並包括一RGB圖案。在此時，該彩色濾光片層200的RGB圖案被形成來對應該3D濾光片層100的圖案。
例如，該彩色濾光片層200可藉由使用一彩色光敏材料的微影蝕刻方法或印刷方法來製造。如果使用該印刷方法的話，它可包括一噴墨印刷方法或照相凹版印刷方法。
同時，依據本發明，該3D濾光片層100與該彩色濾光片層200可被堆疊在一基礎膜300上。在此時，它們堆疊的順序可改變。亦即，如圖1所示，該彩色濾光片層200可首先被形成在該基礎膜300上，然後該3D濾光片層100可被形成於其上。如圖2所示，該3D濾光片層100與該彩色濾光片層200可被依序地形成在該基礎膜300上。
再者，如圖5所示，本發明的光學濾光片除了依序地將該3D濾光片層100與該彩色濾光片層200堆疊在一個基礎膜上的方法之外，還可用一包括形成該3D濾光片層100於該基處膜300上、形成該彩色濾光片層200於另一基礎膜500上、及用一黏合層400將這兩個基礎膜300及500結合的方法來製造。
基礎膜300及500可用一具有絕佳的透光性的薄膜來製造，但並不特別侷限於此。例如，基礎膜300及500可包含三氯醋酸酯膜、聚乙烯對酞酸酯膜、環烯烴共聚物膜、聚乙烯奈二甲酸酯膜、醋酸纖維素膜、丁酸纖維素膜、丙酸纖維素膜、乙基纖維素膜、丙烯酸膜、聚乙烯醇膜、及聚乙烯膜。
同時，該光學濾光片除了該3D濾光片層100與該彩色濾光片層200之外還可進一步包括一黏合層400。該黏合層400可如圖3所示地被設置在該光學濾光片的最上層及可如圖4所示地被設置在該3D濾光片層100與該彩色濾光片層200之間。
當該黏合層400被形成在該光學濾光片的最上層時，它被用來將該光學濾光片附著至一顯示裝置。該黏合層400可包括丙烯酸黏劑、橡膠黏劑、及矽黏劑，但具有絕佳的透光性的丙烯酸黏劑可較佳地被用作為該黏合層400。此外，在此例子中，一離形膜700可被額外地附著至該黏合層400，用以防止異物附著。該離形膜700在該光學濾光片被附著至該顯示裝置時被去除掉。然後，該光學濾光片被附著至該顯示裝置。當該黏合層400被形成時，因為該光學濾光片是可從該顯示裝置的表面上拆卸掉，所以在該彩色濾光片層200或該3D濾光片層100受損或故障時它可輕易地被更換。
再者，在該黏合層400被形成之後，如果該彩色濾光片層200是用噴墨印刷方法來形成時，一彩色濾光片圖案被列印在該黏合層400上。該黏合層400係作為墨水接受層，以改善墨水染色能力。
同時，該黏合層400的厚度可在約5微米至約30微米之間。如果該黏合層400的厚度小於約5微米的話，則拱形塗佈就會很困難，如果該黏合層400的厚度大於約30微米的話，則所用的黏劑數量就會增加。
當本發明的該光學濾光片被使用時，因為介於該彩色濾光片層200的RGB像素與該3D濾光片層100之間的距離相對短，所以串擾可被大幅地減小。此外，在本發明的光學濾光片被使用的例子中，因為該彩色濾光片層200與該3D濾光片層100被整合成單一本體，所以該RGB圖案與該3D濾光片圖案可被形成為彼此精確地對應，因此之故，可實現高品質的3D影像。
同時，本發明的光學濾光片可被附著至一影像顯示裝置內的一顯示面板的外側。此處，該顯示面板係用來產生一立體影像。當該光學濾光片被設置在該用來產生立體影像的顯示面板的該外側上時，一用玻璃材料製成的板子被製造，然後一用來將該光學濾光片附著至該顯示面板的該外側的處理被實施。因此，因為用於LCD面板製造處理的一高於200℃之典型的高溫處理或用於PDP製造處理的一高於500℃之典型的高溫處理沒有被實施，所以沒有使用一具有高於約200℃的耐熱性的膜，而是使用典型的膜。該典型的膜可包括三氯醋酸酯膜、聚乙烯對酞酸酯膜、環烯烴共聚物膜、聚乙烯奈二甲酸酯膜、醋酸纖維素膜、丁酸纖維素膜、丙酸纖維素膜、乙基纖維素膜、丙烯酸膜、聚乙烯醇膜、及聚乙烯膜。這些膜在透明度、色素著色性、及成本等方面都優於耐高溫聚醯亞胺膜。此外，一用於3D濾光片層的液晶對準層或用於一彩色濾光片層的著色層可用一具有低耐熱性的材料製成。再者，因為本發明的該光學濾光片可從該立體顯示裝置的基板上分離，所以當一缺陷或損傷發生在該彩色濾光片層或該3D濾光片層時，該光學濾光片可被輕易地維修或更換，藉以促進製造處理。
在發明的另一態樣中，一種包括該光學濾光片的立體顯示裝置被提供。詳言之，本發明的立體顯示裝置包括一用來產生一影像光的影像產生單元及一光學濾光片。
在此處，該光學濾光片於上文所述的相同。該影像產生單元可產生左眼影像光及右眼影像光且可以是一典型的顯示面板，譬如LCD面板或PDP面板。然而，依據本發明，因為該光學濾光片包括一彩色濾光片，所以在該顯示面板的基板上不需要有彩色濾光片。
圖6為依據本發明的實施例之立體顯示裝置的圖式。
如圖6所示，本發明的該立體顯示器包括一上基板610、一下基板620、一由液晶晶胞650形成的影像產生單元600其被夾設在該上基板610與該下基板620之間、及一光學濾光片10其被設置在該影像產生單元內的該上基板610的該外側。
在此處，該上基板610與該下基板620可用具有絕佳的透光性的材料來製成且，例如，可包括一玻璃或塑膠基板。此外，用來供應電力至該液晶晶胞650的透明電極630及640被形成在該上基板610與該下基板620之相面對的表面上。
該液晶晶胞650係用來藉由調整一偏極光的透光性來代表一像素的on/off狀態及灰階狀態且可具有與典型的LCD裝置相同的結構。
同時，該光學濾光片10被設置在該上基板610的該外側且包括一3D濾光片層100其被圖案化成為一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域110及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域120，及一具有RGB圖案的彩色濾光片層200。因為該光學濾光片10的詳細描述已於上文中提供，所以重復的描述將被省略。
在下文中，本發明將根據本發明的實施例例加以更詳細的描述。
實施例1
在一第一對準層被廣泛地施用至三氯醋酸膜之後，+45°偏極化的UV光被照射至該產物(result)上用以將該第一對準層硬化。然後，一第二對準層被施用至該第一對準層成一平行線形狀且-45°偏極化的UV光被照射至該產物以硬化該第二對準層。接下來，一液晶被塗佈於該產物上用以將其硬化以形成一具有平行線形狀的3D濾光片層。
一丙烯酸黏劑被以20微米的厚度均勻地施用至該3D濾光片層以形成一黏合層。
一彩色墨水透過噴墨方法被施用至該黏合層，其將與該等3D濾光片層線條正交地對準且所得到的產物被乾燥以形成一彩色濾光片層。一光學濾光片可因而被最終製造完成。
在一離形膜從該光學膜上被去除之後，該光學膜就可被附著至一LCD裝置以製造一立體顯示裝置。
實施例2
與實施例1的方式相同地，在平行線形狀的3D濾光片層被形成在三氯醋酸酯膜上之後，一彩色墨水透過一照相凹版印刷機被施用成與該三氯醋酸酯膜的線條正交地對準，然後被乾燥以形成一彩色濾光片層。
一丙烯酸黏劑以20微米的厚度被均勻地施用至該3D濾光片層，然後一離形膜被附著於其上以製造一光學濾光片。
在該離形膜從該光學濾光片上被去除掉之後，該光學濾光片被附著至LCD裝置以製造一立體顯示裝置。
實施例3
除了微影蝕刻方法被用來形成彩色濾光片層之外，實施例3使用與實施例2相同的方法。
實施例4
與實施例1的方式相同地，一平行線形狀的3D濾光片層被形成在三氯醋酸酯膜上。
一20微米厚的丙烯酸黏劑被均勻地施用至一聚乙烯對酞酸酯膜上且彩色墨水用噴墨方法被施用於該黏合層上，其將與該3D濾光片層的線條正交地對準，然後被乾燥以形成彩色濾光片層。
在具有該3D濾光片層的該三氯醋酸酯膜及具有該彩色濾光片層的該聚乙烯對酞酸酯膜被層合之後，一黏劑被塗佈在該聚乙烯對酞酸酯膜的外側上且一離形膜被附著於其上以製造一光學濾光片。
在該離形膜從該光學濾光片上被去除掉之後，該光學濾光片被附著至LCD裝置以製造一立體顯示裝置。
實施例5
除了一彩色濾光片層被形成在一環烯烴共聚物膜上之外，一立體顯示裝置係用與實施例4相同的方式來加以製造。
對照例
一單一的3D濾光片(其未與一彩色濾光片整合)被安裝在一LCD面板(其具有一彩色濾光片介於一上基板與一透明電極之間)的外表面上，以製造一立體顯示裝置。
實施例1至5及對照例的立體顯示裝置的串擾率被測量。
<製造條件>
像素節距：約0.54mm
玻璃厚度：約0.63mm
多功能濾光片厚度：約0.2mm
觀看距離：約1500mm
串擾率XT(θ)係由下面的式(1)來界定。
式(1)：XT( θ) =(XT L ( θ) +XT R ( θ)) /2
然而，在式(1)中，XTL (θ)及XTR (θ)是由下面的式(2)及(3)界定。
式(2)：XT L ( θ) =(R L ( θ)-B L ( θ))/(L L ( θ) -B L ( θ)) ×100%
式(3)：T R ( θ) =(L R ( θ) -B R ( θ))/(R R ( θ) -B R ( θ)) ×100%
其中
BL 代表當實施右眼影像光及左眼影像光的所有像素都在黑色模式且該左眼影像光是在一通過該偏光玻璃的左眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度，LL 代表當一實施右眼影像光的像素在黑色模式、一實施左眼影像光的像素在白色模式、且該左眼影像光是在一通過該偏光玻璃的左眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度，RL 代表當一實施右眼影像光的像素在白色模式、實施左眼影像光的像素在黑色模式、且該左眼影像光是在一通過該偏光玻璃的左眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度，BR 代表當實施右眼影像光及左眼影像光的所有像素都在黑色模式且該右眼影像光是在一通過該偏光玻璃的右眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度，LR 代表當一實施右眼影像光的像素在黑色模式、一實施左眼影像光的像素在白色模式、且該右眼影像光是在一通過該偏光玻璃的右眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度，RR 代表當一實施右眼影像光的像素在白色模式、一實施左眼影像光的像素在黑色模式、且該右眼影像光是在一通過該偏光玻璃的右眼鏡片單元的視角θ被觀看時的亮度。
圖7為一圖表其顯示串擾率的測量結果。實施例1至5被測得的數值顯示在測量誤差內的同一程度。圖7顯示出實施例1至5的串擾率顯著地低於對照例。
雖然本發明已被顯示及配合示範性實施例被描述，但對於熟習此技藝者而言很明顯的是，修改及變化可在不偏離由申請專利範圍所界定之本發明的精神與範圍下被達成。
100．．．3D濾光片層
110．．．第一區域
120．．．第二區域
200．．．彩色濾光片層
300,500．．．基礎膜
400．．．黏合層
610．．．上基板
620．．．下基板
630,640．．．透明的電極
650．．．液晶晶胞
700．．．離形膜
本發明的上述及其它態樣、特徵及其它優點從下面參考附圖的詳細說明中將可被清楚地瞭解，其中：
圖1至5為例示依據本發明的實施例之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片的圖式；
圖6為依據本發明的實施例之立體顯示裝置的圖式；及
圖7為一圖表其例示被測量的串擾率。
10．．．光學濾光片
100．．．3D濾光片層
110．．．第一區域
120．．．第二區域
200．．．彩色濾光片層
300．．．基礎膜

Claims (8)

  1. 一種用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片，其包含：一3D濾光片層，其被圖案化成為一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域；及一具有RGB圖案的彩色濾光片層，其中該彩色濾光片層的RGB圖案及該3D濾光片層的圖案係被形成來彼此相對應，及其中該光學濾光片被附著至一立體顯示裝置內的顯示面板的外側。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片，進一步包含一介於該3D濾光片層與該彩色濾光片層之間的黏合層。
  3. 如申請專利範圍第1項之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片，進一步包含一在該光學濾光片的最上層上的黏合層。
  4. 如申請專利範圍第1項之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片，其中該彩色濾光片層是用印刷方法來形成。
  5. 如申請專利範圍第4項之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片，其中該彩色濾光片層是用噴墨印刷方法或照相凹版印刷方法來形成。
  6. 如申請專利範圍第1項之用於立體顯示裝置的多功 能光學濾光片，其中該彩色濾光片層是用微影蝕刻方法來形成。
  7. 一種立體顯示裝置，其包含申請專利範圍第1至6項中任一項之用於立體顯示裝置的多功能光學濾光片。
  8. 一種立體顯示裝置，其包含：一影像產生單元，其包含一上基板其具有一透明的電極在其一側上、一下基板其與該上基板間隔開且具有一透明的電極於其一側上、及一液晶晶胞其被插設在該上基板與該下基板之間；及一光學濾光片，其包含一3D濾光片層其被圖案化成為一用來調整右眼影像的偏光狀態的第一區域及一用來調整左眼影像的偏光狀態的第二區域，及一具有RGB圖案的彩色濾光片層，該光學濾光片被設置在該上基板的外側。
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