TWI490548B

TWI490548B - 顯示裝置與顯示影像的方法

Info

Publication number: TWI490548B
Application number: TW100118815A
Authority: TW
Inventors: 蔡奇哲; 陳建誠; 陳建宏
Original assignee: 群創光電股份有限公司
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2011-05-30
Publication date: 2015-07-01
Also published as: TW201248198A

Description

顯示裝置與顯示影像的方法

本發明係關於顯示裝置，更特別關於顯示二維影像與三維影像之間的切換方法。

隨著科技進步，電視資訊從黑白到彩色再進步到高畫質影像。為了滿足人類對自然視覺重現的要求，顯示技術已由平面走向立體顯示。要造成立體影像可藉由兩眼視差達成，其原理是兩眼的位置及視角不同，導致左眼及右眼看到的影像略為不同，最後左眼影像與右眼影像經大腦結合形成立體影像。一般立體顯示技術可分為戴眼鏡式與裸眼式。

戴眼鏡式的立體顯示技術主要分為偏光眼鏡和快門眼鏡，均利用顯示器送出左右眼影像，經眼鏡選擇後讓左右眼分別看到左右眼影像以形成立體視覺。但快門眼鏡受到液晶反應速度及資料線排列的限制，左右眼影像之間的串音效應較嚴重。另一方面，快門式眼鏡需和顯示器同步驅動，其耗電量、重量、及成本均較偏光眼鏡高上許多。綜上所述，偏光眼鏡已慢慢成為戴眼鏡式的立體顯示之技術主流。偏光眼鏡式的立體顯示技術如第1圖所示，在顯示器10外側貼上偏光層11，再將圖案化的相位差膜13貼附於顯示器10之玻璃基板外側，即偏光層11夾設於顯示器10與圖案化的相位差膜13之間。圖案化的相位差膜13具有左眼影像偏振區13A(相位差為0)對應顯示器10之左眼影像畫素區，與右眼影像偏振區13B(相位差為1/2λ)對應顯示器10之右眼影像畫素區。如此一來，經偏光層11偏振後的影像經過圖案化的相位差膜13後，對應區域13A之影像的偏振方向將轉為45°(左眼影像15A)，而對應區域13B之影像的偏振方向將轉為-45°(右眼影像15B)。使用者可藉由偏光眼鏡17讓左眼只看到左眼影像15A，右眼只看到右眼影像15B，經大腦結合後即產生立體影像的視覺感受。然而此技術的問題在於只要影像光束稍微偏離垂直視角，就會產生嚴重的串音效應。如第2圖所示，液晶顯示器具有背光源21、偏光層22、玻璃基板23、陣列電路層24、液晶層25、彩色濾光層26、玻璃基板27、與偏光層28。在液晶顯示器的偏光層28外具有圖案化的相位差膜29。彩色濾光層26之彩色濾光片R與L，分別對應圖案化的相位差膜29其右眼影像偏振區29R與左眼影像偏振區29L。在第2圖中，垂直光束210R與210L，在經過偏光眼鏡220後可讓使用者觀賞立體影像。但偏向光束210’將會讓左眼影像穿過右眼影像偏振區29R，造成串音的結果。在玻璃基板27和偏光層28之厚度過厚時，偏向光束210’的問題會更嚴重。

為解決上述問題，一般是在圖案化的相位差膜29的右眼影像偏振區29R與29L之間夾設黑條BS，如第3A圖所示。另一個方法是增加彩色濾光片R與L之間黑色矩陣BM的寬度，如第3B圖所示。不論是採用黑條BS或黑色矩陣BM，都會降低開口率。另一個問題是，當顯示模式由三維轉為二維時，上述黑條BS或黑色矩陣BM仍存在於顯示裝置中並降低影像的開口率。換句話說，為了避免三維顯示的串音問題而採用的黑條或黑色矩陣，將會影響二維顯示的品質。

綜上所述，目前亟需在不大幅改變現有設計的情況下解決三維顯示的串音問題，並兼顧二維顯示的開口率。

本發明一實施例提供一種顯示裝置，包括顯示器，具有多個畫素區；圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與左眼影像偏振區各自對應畫素區；以及電致變色元件，位於液晶顯示器之基板的外側或內側，且該電致變色元件具有電致變色區，其中電致變色區對應右眼影像偏振區與左眼影像偏振區之交界。

本發明另一實施例提供一種顯示影像的方法，包括提供偏光眼鏡；提供顯示裝置，包括顯示器，具有多個畫素區；圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與多個左眼影像偏振區各自對應畫素區；以及電致變色元件，位於顯示器之基板的外側或內側，且電致變色元件具有電致變色區，其中電致變色區對應右眼影像偏振區與左眼影像偏振區之交界；開啟電致變色元件，使電致變色區遮光後關閉電致變色元件；以及控制顯示器使畫素區分為多個左眼影像畫素與多個右眼影像畫素，以分別顯示左眼影像與右眼影像，其中左眼影像與右眼影像穿過偏光眼鏡，讓使用者觀賞到三維影像。

本發明另一實施例提供一種顯示影像的方法，包括提供顯示裝置，包括：顯示器，具有多個畫素區；圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與多個左眼影像偏振區各自對應畫素區；以及電致變色元件，位於顯示器之基板的外側或內側，且電致變色元件具有電致變色區，其中該電致變色區對應右眼影像偏振區與左眼影像偏振區之交界；控制顯示器，使畫素區顯示二維影像。

本發明為解決習知技藝中偏向光束造成的串音問題，採用電致變色元件(ECD)阻擋偏向光束。電致變色元件可為電致變色材料夾設於兩片基板之間的三明治結構，藉由基板上的電路讓電致變色材料變色，達到遮光效果。為縮減元件厚度，本發明之電致變色元件之基板較佳為塑膠等可撓透明材料。一般而言，電致變色材料可粗分為有機材料與無機材料，有機材料在施加電壓後改變分子間的共軛雙鍵數目，進而改變其透光率。無機材料在施加電壓後會改變其金屬離子的氧化態，進而改變其透光率。關於電致變色材料的選擇、原理、和元件結構，可進一步參考美國氰胺公司於1969年發表的期刊：Appl. Opt. Suppl. 1969 ,vol. 3,page 193.，及其他相關專利及期刊。開啟電致變色元件，使電致變色材料變色之電路可為主動電路或被動電路。由於應用於本發明之電致變色元件只是用來遮擋偏向光束，並不需顯示複雜的圖形，因此使電致變色材料變色之電路較佳為被動電路。電致變色元件有下列優點。首先，電致變色元件的驅動電壓(約3V)不高。再者，電致變色元件在施加電壓後形成的遮光圖案，並不會在停止施加電壓後消失。換句話說，只要形成遮光圖案後即可關閉電源，不需持續耗電。最重要的是，當顯示器自三維影像的顯示模式切換為二維影像的顯示模式時，可開啟電致變色元件使電致變色的遮光區回復透光區。如此一來，電致變色元件之電致變色區將不會像黑條BS或黑色矩陣BM一樣，降低二維影像之開口率。

為使本技藝人士更加了解本發明之特徵，特提供下述實施例說明電致變色元件應用於2D/3D顯示器。如第4圖所示之顯示裝置中，液晶顯示器含有背光源21、偏光層22、玻璃基板23、陣列電路層24、液晶層25、彩色濾光層26、玻璃基板27、與偏光層28。電致變色元件40係位於偏光層28外側，而圖案化的相位差膜29位於電致變色元件40外側。陣列電路層24可控制液晶層25的透光區域，將顯示區分為右眼影像畫素區與左眼影像畫素區。彩色濾光層26具有多個濾光區，分別對應右眼影像畫素區與左眼影像畫素區。舉例來說，穿過某一濾光區的光線，只穿過其對應之右眼影像畫素區(或左眼影像畫素區)，而不穿過其他的右眼影像畫素區與左眼影像畫素區。圖案化的相位差膜29具有右眼影像偏振區29R與左眼影像偏振區29L，分別對應右眼影像畫素區與左眼影像畫素區。舉例來說，穿過某一右眼影像畫素區(或左眼影像畫素區)的光線，只穿過其對應的右眼影像偏振區29R(或左眼影像偏振區29L)，而不穿過其他的右眼影像偏振區29R與左眼影像偏振區29L。如第4圖所示，電致變色元件40具有電致變色區40A對應右眼影像偏振區29R與左眼影像偏振區29L之交界。舉例來說，穿過右眼影像偏振區29R與左眼影像偏振區29L之交界的光線，必然穿過電致變色區40A(透明時)或被電致變色區40A遮擋(遮光時)，而不穿過電致變色元件40的其他透光部份。當顯示裝置顯示三維影像時，將開啟電致變色元件40，使電致變色區40A呈遮光型態以避免串音效應後，再關閉電致變色元件。當顯示裝置顯示二維影像時，將開啟電致變色元件40，使電致變色區40A呈透光型態以避免影響二維影像的開口率後，再關閉電致變色元件40。

在本發明另一實施例中，可將玻璃基板23及/或玻璃基板27置換為可撓式的塑膠基板，以進一步縮減元件尺寸。可以理解的是，上述置換亦可減少偏向光束的角度，進而縮減光致變色區40A的寬度。經由理論計算，要增加視角的方法大致有三：增加光致變色區40A的寬度、另外採用黑條BS，或縮減基板的厚度。第5圖係本發明一實施例中，電致變色區40A之不同寬度對應的垂直視角。以厚度為700μm之玻璃基板為例，當電致變色區40A之寬度為100μm時，其垂直視角約為6°。若要將垂直視角提升至13°，需將電致變色區40A之寬度增加到200μm。另一方面，若是採用厚度為100μm的塑膠基板，在電致變色區40A之寬度為100μm時，即可讓垂直視角達到16°。若是電致變色區40A的寬度增加至200μm時，可讓垂直視角大幅提升至33°。

如第6圖所示，電致變色區40A的寬度將會降低顯示元件的穿透度。以31.5吋的顯示器為例，當電致變色區40A的寬度由100μm增加至200μm時，其穿透度損失由約-10%增加到-40%。以40吋的顯示器為例，當電致變色區40A的寬度由100μm增加至200μm時，其穿透度損失由約-8%增加到-32%。以46吋的顯示器為例，當電致變色區40A的寬度由100μm增加至200μm時，其穿透度損失由約-6%增加到-24%。以55吋的顯示器為例，當電致變色區40A的寬度由100μm增加至200μm時，其穿透度損失由約-5%增加到-20%。由上述可知，增加電致變色區40A寬度的做法雖可增加垂直視角，但會降低穿透度。

在本發明另一實施例中，當42吋的顯示器之基板採用寬度為42μm的電致變色區40A時，厚度為700μm的玻璃基板其垂直視角僅為8.9°，而厚度為100μm的塑膠基板其垂直視角可高達26.8°。除了不增加電致變色區40A的寬度即可增加垂直視角的優點外，塑膠基板還具有輕量化及可撓性等優點。

第7圖所示之顯示裝置與第4圖類似，差別在於偏光層28的位置由位於玻璃基板27與電致變色元件40之間，改為置於電致變色元件40與圖案化的相位差膜29之間。此外，本實施例之玻璃基板23及/或玻璃基板27亦可置換為可撓式的塑膠基板，其優點如前述。

第8圖所示之顯示裝置與第4圖類似，差別在於彩色濾光層26之位置由玻璃基板27上，改為置於玻璃基板23上的陣列電路層24上。上述具有陣列電路層24與彩色濾光層26形成其上的玻璃基板23，即所謂的彩色濾光層上陣列(AOC)基板。另一方面，可將彩色濾光層26夾設於玻璃基板23與陣列電路層24之間，此即所謂的陣列上彩色濾光(COA)基板。此外，本實施例之玻璃基板23及/或玻璃基板27亦可置換為可撓式的塑膠基板，其優點如前述。

第9圖所示之顯示裝置與第6圖類似，差別在於偏光層28的位置由位於玻璃基板27與電致變色元件40之間，改為置於電致變色元件40與圖案化的相位差膜29之間。此外，本實施例之玻璃基板23及/或玻璃基板27亦可置換為可撓式的塑膠基板，其優點如前述。

第10圖所示之顯示裝置與第4圖類似，差別在於第4圖中的電致變色元件40係夾設於偏光層28與圖案化的相位差膜29之間，而第8圖中的圖案化的相位差膜29係夾設於偏光層28與電致變色元件40之間。此外，本實施例之玻璃基板23及/或玻璃基板27亦可置換為可撓式的塑膠基板，其優點如前述。

第11圖所示之顯示裝置與第8圖類似，差別在於彩色濾光層26之位置由玻璃基板27上，改為置於玻璃基板23上的陣列電路層24上。上述具有陣列電路層24與彩色濾光層26形成其上的玻璃基板23，即所謂的彩色濾光層上陣列(AOC)基板。另一方面，可將彩色濾光層26夾設於玻璃基板23與陣列電路層24之間，此即所謂的陣列上彩色濾光(COA)基板。此外，本實施例之玻璃基板23及/或玻璃基板27亦可置換為可撓式的塑膠基板，其優點如前述。

除了上述之液晶顯示器以外，其他顯示器如電子紙、電子閱讀器、電致發光顯示器、有機電致發光顯示器、真空螢光顯示器、發光二極體、陰極射線管、液晶顯示器、電漿顯示面板、數位光學處理器、矽基板上液晶顯示器、有機發光二極體、表面傳導電子發射顯示器、場發射顯示器、量子點雷射電視、液晶雷射電視、鐵電液晶顯示器、干涉測量調節顯示器、厚膜介電電致發光器、量子點發光二極體、屈伸畫素顯示器、有機發光電晶體、光致變色顯示器、或雷射螢光體顯示器亦可搭配上述之電致變色元件。只要是偏光眼鏡式的立體顯示器，均可採用本發明之電致變色元件，而不限於圖示之液晶顯示器。

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

BS．．．黑條

R、L．．．彩色濾光片

10．．．顯示器

11、22、28．．．偏光層

13、29．．．圖案化的相位差膜

13A、29L．．．左眼影像偏振區

13B、29R．．．右眼影像偏振區

15A．．．左眼影像

15B．．．右眼影像

17、220．．．偏光眼鏡

21．．．背光源

23、27．．．玻璃基板

24．．．陣列電路層

25．．．液晶層

26．．．彩色濾光層

40．．．電致變色元件

40A．．．電致變色區

210R、210L．．．垂直光束

210’．．．偏向光束

第1圖係習知技藝中，偏光眼鏡式的立體顯示技術的示意圖；

第2圖係習知技藝中，偏光眼鏡式的立體顯示裝置之剖視圖；

第3A-3B係習知技藝中，解決串音效應的立體顯示裝置之剖視圖；

第4與7-11圖係本發明實施例中，顯示裝置之剖視圖；

第5圖係本發明一實施例中，電致變色區寬度對應垂直視角的線性圖；以及

第6圖係本發明一實施例中，電致變色區寬度對應穿透度損失的線性圖。

21．．．背光源

22．．．偏光層

23、27．．．玻璃基板

24．．．陣列電路層

25．．．液晶層

26．．．彩色濾光層

28．．．偏光層

29．．．圖案化的相位差膜

29L．．．左眼影像偏振區

29R．．．右眼影像偏振區

40．．．電致變色元件

40A．．．電致變色區。

Claims

一種顯示裝置，包括：一顯示器，具有多個畫素區；一圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與多個左眼影像偏振區各自對應該些畫素區；以及一電致變色元件，位於該顯示器之一基板的外側或內側，且該電致變色元件具有一電致變色區，其中該電致變色區對應該些右眼影像偏振區與該些左眼影像偏振區之交界。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該圖案化相位差膜位於該電致變色元件與該顯示器之間。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該電致變色元件位於該圖案化相位差膜與該顯示器之間。
如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該顯示器包括一液晶顯示器，且該液晶顯示器包括：該基板；一對向基板；以及一液晶層位於該基板與該對向基板之間。
如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該基板及/或該對向基板為可撓之塑膠基板。
如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該基板係一彩色濾光基板，而該對向基板係一陣列基板。
如申請專利範圍第4項所述之顯示裝置，其中該基板係一彩色濾光上陣列基板或一陣列上彩色濾光基板。
一種顯示影像的方法，包括：提供一偏光眼鏡；提供一顯示裝置，包括：一顯示器，具有多個畫素區；一圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與多個左眼影像偏振區各自對應該些畫素區；以及一電致變色元件，位於該顯示器之一基板的外側或內側，且該電致變色元件具有一電致變色區，其中該電致變色區對應該些右眼影像偏振區與該些左眼影像偏振區之交界；開啟該電致變色元件，使該電致變色區遮光後關閉該電致變色元件；以及控制該顯示器使該些畫素區分為多個左眼影像畫素與多個右眼影像畫素，以分別顯示一左眼影像與一右眼影像，其中該左眼影像與該右眼影像穿過該偏光眼鏡，讓一使用者觀賞到一三維影像。
如申請專利範圍第8項所述之顯示影像的方法，在讓該使用者觀賞到該三維影像後，更包括：移除該偏光眼鏡；以及控制該顯示器，使該些畫素區顯示一二維影像。
如申請專利範圍第9項所述之顯示影像的方法，更包括開啟該電致變色元件，使該電致變色區透光後關閉該電致變色元件。
一種顯示影像的方法，包括：提供一顯示裝置，包括：一顯示器，具有多個畫素區；一圖案化相位差膜，具有多個右眼影像偏振區與多個左眼影像偏振區各自對應該些畫素區；以及一電致變色元件，位於該顯示器之一基板的外側或內側，且該電致變色元件具有一電致變色區；其中該電致變色區對應該些右眼影像偏振區與該些左眼影像偏振區之交界；控制該顯示器，使該些畫素區顯示一二維影像。
如申請專利範圍第11項所述之顯示影像的方法，更包括開啟該電致變色元件，使該電致變色區透光後關閉該電致變色元件。
如申請專利範圍第11項所述之顯示影像的方法，在控制該顯示器，使該些畫素區顯示該二維影像之步驟後，更包括：提供一偏光眼鏡；開啟該電致變色元件，使該電致變色區遮光後關閉該電致變色元件；以及控制該顯示器使該些畫素區分為多個左眼影像畫素與多個右眼影像畫素，以分別顯示一左眼影像與一右眼影像，其中該左眼影像與該右眼影像穿過該偏光眼鏡，讓一使用者觀賞到一三維影像。