TWI519822B - 顯示裝置 - Google Patents

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TWI519822B TW102104933A TW102104933A TWI519822B TW I519822 B TWI519822 B TW I519822B TW 102104933 A TW102104933 A TW 102104933A TW 102104933 A TW102104933 A TW 102104933A TW I519822 B TWI519822 B TW I519822B
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Ｌｇ化學股份有限公司
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Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置。
一般而言，顯示裝置呈現二維影像。近年來，由於遊戲或電影等領域中對於三維影像的需求增加，已發展呈現三維影像之顯示裝置。將一組二維影像輸入使用者的雙眼，以及在使用者腦中融合成輸出影像，因而辨識出一三維影像。
根據使用者是否需要配戴特殊眼鏡，立體影像裝置(之後，稱為3D裝置)可分為立體型和自動立體型。在自動立體型裝置方面，通常使用專利文件1(韓國專利公告號10-2005-0119140)所述之視差屏障法或專利文件2(韓國專利公告號10-2003-0088244)所述之雙凸透鏡法。
本發明之目的係提供一種顯示裝置。
本發明一方面係提供一種包括一顯示元件和一液晶面板之顯示裝置。該裝置可為一種二維影像(2D影像)及三維影像(3D影像)皆可呈現之裝置。
該裝置可包括一顯示元件20及一液晶透鏡面板10，如圖1或圖2所示。並且，該裝置可另外包括位於 該顯示元件及該液晶透鏡面板間之一偏光件。此外，該裝置可額外包括一偏光件及一光源，其係依序設置於該顯示元件之與該液晶顯示面板相反之一側。接著，在本發明說明書中，為了便於描述，設於該光源與該顯示元件間之該偏光件稱為一第一偏光件，設於與該第一偏光件相反之一側之該偏光件稱為一第二偏光件。
包含於該裝置中之該第一及第二偏光件係光學元件，其中形成一透射軸及與該透射軸垂直之一吸收軸。當光線入射至一偏光件時，該偏光件可僅傳送入射光中具有一與該偏光件之該透射軸方向平行之偏光軸之光線。在本發明說明書中，用於定義角度之用語，例如垂直、平行、縱向、水平等，該些用語表示在不破壞所需效果之範圍內，為大致上垂直、平行、縱向、或水平，且包括如製造錯誤或變化等誤差的考量。舉例而言，該名詞可包括在約±15度內之誤差、約±10度內之誤差、或約±5度內之誤差。
在實施態樣中，包含於該裝置中之該第一偏光件之該吸收軸與該第二偏光件之該吸收軸可相互垂直。在此情況下，該第一偏光件及該第二偏光件之透射軸亦可互相垂直。
作為光源，例如可使用一般用於液晶顯示器(LCD)之直下式(direct type)或側光式(edge type)背光模組(BLU)，除了上述光源外，可無限制地使用各種光源作為該光源。
該顯示元件在驅動狀態下可產生一影像訊號， 例如，包括一二維立體影像訊號、或一右眼影像訊號(之後，稱為R訊號)及一左眼影像訊號(之後，稱為L訊號)之影像訊號。在一實施態樣中，該顯示元件可包括一右眼影像訊號產生區域(之後，稱為UR區域)及一左眼影像訊號產生區域(之後，稱為UL區域)，在驅動狀態下該右眼影像訊號產生區域能夠產生二維立體影像訊號或R訊號，及左眼影像訊號產生區域能夠產生二維立體影像訊號或L訊號。在該顯示裝置中，該影像訊號產生區域係稱為UR區域及UL區域。然而，無論區域名稱，該顯示元件可產生二維影像訊號。
該顯示元件可為一包含透射型液晶面板之區域、或一由液晶面板之液晶層所形成之區域。該透射型液晶面板從光源側可依序包括，例如：一第一基板、一畫素電極、一第一配向層、一液晶層、一第二配向層、一共用電極以及一第二基板。一主動型驅動電路包括：可形成於該第一基板上之光源側之一薄膜電晶體(TFT)，其作為一電性接觸一透明畫素電極、一內連接點等之驅動元件。該畫素電極可包括，例如：氧化銦錫(ITO)等，且作為每一畫素中之電極。此外，該第一或第二配向層可包括，例如：如聚醯亞胺等之材料。該液晶層可包括，例如：垂直配向(VA)、扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、或平面轉換(IPS)型式液晶。經由來自驅動電路所提供之電壓，該液晶層可用於各畫素之傳送或阻擋來自光源之光線。該共用電極可包括，例如：ITO等，並作為共用對電極。
該顯示元件可包括由一或多個畫素所形成之UR及UL區域。例如，在液晶面板中，一單位畫素包括一封閉於該第一及第二配位層間之液晶，或可合併至少兩個單位畫素以形成UR或UL區域。
該UR及UL區域可沿行及/或列的方向組設。圖3為UR及UL區域之排列示意圖。如圖3所示，UR及UL區域可具有朝一共同方向延伸之條紋，及可交替設置以互相相鄰。圖4為不同排列方式之示意圖，且UR及UL區域係交替設置以互相相鄰成一方格圖案。UR及UL區域之排列並不受限於圖3及4，且可使用所有習知之設計。
藉由驅動狀態之訊號而在每一區域驅動畫素，該顯示元件在可產生二維立體影像訊號、或一包括R及L訊號之影像訊號。
在一實施態樣中，將描述裝置中之顯示元件產生包含R和L訊號之影像訊號之過程。例如，當從光源發出之光線入射至第一偏光件時，僅有與第一偏光件之透射軸平行之偏振光線能通過第一偏光件。該通過之光線係入射至該顯示裝置，接著通過UR區域之光線可轉換成R訊號，且通過UL區域之訊號可轉換成L訊號。當R和L訊號入射至該第二偏光件時，僅有與第二偏光件之透射軸平行之偏振訊號可通過第二偏光件，再入射至該液晶透鏡面板。於本發明一實施態樣中，通過第二偏光件再入射至該液晶透鏡面板之偏振訊號可為線性偏振訊號。再者，該線性偏振訊號可於垂直於下述液晶透鏡面板之膽固醇配向區域之 螺旋軸之方向偏振，然後入射至該液晶透鏡面板。
另一實施態樣將描述裝置中之顯示元件產生二維影像訊號之過程。例如，當從光源發出之光線入射至第一偏光件時，僅有與第一偏光件之透射軸平行之偏振光線能通過第一偏光件。該通過之光線入射至該顯示裝置以產生二維影像訊號時，通過UR區域的光線和通過UL區域的光線可以相同方式被轉換成二維影像訊號。當如此產生之二維影像訊號入射至第二偏光件時，僅有與第二偏光件之透射軸方向平行之偏振之訊號可通過第二偏光件，再入射至該液晶透鏡面板。
該液晶透鏡面板可包括一透鏡層，再者，該透鏡層可包括一液晶區域，其係由液晶分子所形成。
液晶區域之液晶分子可展現介電各向異性(△ε≠0)。在本發明說明書中，介電各向異性一詞可表示在主軸方向與垂直於主軸之方向之介電常數係與彼此不同。
當液晶分子具有介電各向異性時，液晶分子之配向可根據提供至透鏡層之電壓及其密度而變化。液晶分子之介電各向異性可為正或負值。事實上，液晶分子之介電各向異性為正值時，表示液晶分子之主軸方向之介電常數係大於其於次軸方向之介電常數。此外，當液晶分子之介電各向異性為負值時，表示液晶分子之主軸方向之介電常數係小於其於次軸方向之介電常數。在一實施態樣中，當液晶分子具有正的介電各向異性時，若提供電壓至透鏡層，該液晶分子可能會於提供電壓之方向上重排。
在一實施態樣中，液晶區域可為一個可於膽固醇配向區域及一非膽固醇配向區域間轉換之區域。
如圖5所示，膽固醇配向區域300可包括膽固醇配向之液晶分子。膽固醇配向之液晶分子可具有一螺旋狀結構，其中液晶分子形成一層，且液晶分子之導向軸(director)係於沿著螺旋軸(H)扭曲同時配向。在螺旋狀結構中，直到該液晶分子之導向軸完成360度旋轉之距離稱為間距(P)。
在任何時間點，藉由提供適當電壓至包括膽固醇配向區域之透鏡層，液晶分子於一方向配向時，或移除施加電壓時，該膽固醇配向狀態可能會鬆開。此外，該膽固醇配向狀態可能會完全解除，然後液晶區域中的液晶分子可能會全部於相同方向配向。在此狀態下，包含液晶分子之區域可稱為一非膽固醇配向區域。換言之，該非膽固醇配向區域300可為一個全部液晶分子皆為垂直配向、水平配向、或於兩者間之一角度配向之區域。
該膽固醇配向區域及該非膽固醇配向區域可藉由施加電壓而互相轉換，例如該些區域可能會轉換使整個區域都形成膽固醇配向區域或非膽固醇配向區域。因此，當施加一電壓至該區域時，相同電壓可施加至整個區域、或其中配向待重排之區域。因此，可省略用於執行光學各向異性和各向同性兩者之電極層之圖案化過程，進而可以利用一簡單方法製造一裝置。並且，可藉由製造一液晶面板之既存方法來製造一透鏡層。
在一實施態樣中，於非供壓狀態之透鏡層可包括一膽固醇配向區域。當施加一足夠完全解除該膽固醇配向狀態之電壓至該透鏡層時，該膽固醇配向區域可轉換成該非膽固醇配向區域。此外，當移除施加至包含非膽固醇配向區域之透鏡層之電壓時，該區域可轉換成膽固醇配向區域。
該膽固醇配向區域可為一平面配向區域、一直列配向區域(homeotropic alignment region)、或一焦錐配向區域(focal conic alignment region)。該平面配向區域可為一個其中區域之螺旋軸直列配向於透鏡層表面之區域，直列配向區域可為一個其中區域之螺旋軸平行配向於透鏡層表面之區域。此外，焦錐配向區域可為一個其中區域之螺旋軸非垂直亦非平行配向於透鏡層表面之區域。於一實施態樣中，膽固醇配向區域可為一直列配向區域。請參照圖5，該直列配向區域可形成以使區域之螺旋軸(H)平行於透鏡層表面。
該直列配向區域可具有一針對光線之周期折射率分布，該光線係於垂直於該區域之一螺旋軸之方向呈線性偏振態。該區域可具有，例如：使用1/2間距作為一周期之折射率分布。在本發明之實施態樣中，該區域可具有下列方程式1之折射率分布。
[方程式1]n eff(x)=n e n o/(n e 2 cos2θ(x)+n o 2 sin2θ(x))1/2
在方程式1中，x為0至P/2之任一數，其為 該膽固醇配向區域之一座標，其中P為該膽固醇配向區域之一間距；n eff(x)為針對位於x點之線性偏振光線之該膽固醇區域之一折射係數；n e為該膽固醇區域之液晶分子之一非尋常折射係數；n o為該膽固醇區域之液晶分子之一尋常折射係數；以及θ(x)為液晶分子之一光軸角度，該液晶分子之座標係對應至位於x為0之點之液晶分子之一光軸。
上述x具有從0至P/2之座標值，作為如圖5所示之與膽固醇配向區域中透鏡層之表面平行之方向之座標。如圖5所示，0為膽固醇配向液晶分子起使之間距之一座標點。在一實施態樣中，間距起始之點可為：形成之液晶分子主軸平行於透鏡層表面之點，P/2為膽固醇液晶分子旋轉180度之一座標點。
θ(x)為液晶分子之一光軸角度，該液晶分子之座標(x)係對應至位於x為0之點之液晶分子之一光軸，故θ(0)為0。此外，位於x為P/4之點之液晶分子之光軸係為由位於x為0之點之液晶分子之光軸旋轉90度，故θ(P/4)為π/2。此外，位於x為P/2之點之液晶分子之光軸係為由位於x為0之點之液晶分子之光軸旋轉180度，故θ(P/2)為π。
若將θ(0)=0、θ(P/4)=π/2、及θ(P/2)=π帶入方程式1，則可得到n eff(0)=n off(P/2)=n o且n eff(P/4)=n e之結果。換言之，膽固醇配向區域可具有一折射率分布，其具有位於0間距及1/2間距(P/2)之尋常折射率、以及位於1/4間距(P/4)之非尋常折射率。n eff(x)可為，例如：針對位於x點之線性偏振光線之該膽固醇區域所測得之一折射係數， 該線性偏振光線之波長為550nm並垂直於該區域之螺旋軸。
當根據方程式1調整於膽固醇配向區域之1/2間距內之折射率分布，該區域可做為雙凸透鏡。因此，L及R訊號可分別透過膽固醇配向區域輸出。
在一實施態樣中，膽固醇配向區域可作為一具有0.1mm至100cm、0.1mm至70cm、0.1mm至50cm、0.1mm至30cm、或0.1mm至10cm之焦距之透鏡，焦距係由下列方程式2所定義。
[方程式2]F=P2/(32×d×△n)
於方程式2中，P為該膽固醇配向區域之一間距；d為該透鏡層之厚度；且△n為該膽固醇配向區域中該液晶分子之該非尋常折射係數(n e)及該尋常折射係數(n o)間之差值(n e-n o)。
焦距(F)可為，例如：針對垂直於區域之螺旋軸之線性偏振光之焦距。此焦距可根據如3D裝置之視角來控制。並且，可調整膽固醇配向區域之間距或雙折射率(birefringence)、透鏡層之厚度等以控制焦距(F)。
該膽固醇配向區域之間距可考慮如3D裝置之顯示元件之間距尺寸等來適當地控制。在一實施態樣中，膽固醇配向區域之間距可控制在如0.1μm至10cm、0.1μm至5cm、0.1μm至3cm、0.1μm至1cm、0.1μm至5,000μm、或0.1μm至3,000μm的程度。當間距控制在 此範圍，從顯示裝置發出的R及L訊號可分別透過液晶透鏡面板輸出。
此外，可以控制該膽固醇配向區域中該液晶分子之該非尋常折射係數(n e)及該尋常折射係數(n o)間之差值(n e-n o)於0.01至0.6、0.1至0.6、0.01至0.5之範圍內，如此一來，在一適當距離下，可無需眼鏡即能看到3D影像。並且，為了確保裝置之適當觀賞距離，透鏡層之厚度可控制在0.1μm至100μm、0.1μm至50μm、0.1μm至30μm、或0.1μm至10μm。
該液晶透鏡面板可額外包括一基質層，其中電極層係形成於其一表面。此外，可將透鏡層設置為鄰接基質層之電極層。
在一實施態樣中，該液晶透鏡面板包括兩個基質層100及200，其配置以面對彼此，如圖5及6所示，一電極層係存在於兩基質層中之至少一基質層之一表面，且透鏡層300可被設置為接觸電極層，該電極層係位於面對彼此之基質層之間。兩基質層中一者可作為第一基質層100，另一者可作為第二基質層200。兩基質層可使用相同基質或不同基質。
可無限制地使用一般用於製造液晶面板之基質層作為該基質層。基質層之範例可包括一玻璃基質層、一塑膠基質層等。塑膠基質層之範例包括片狀或膜狀之：纖維素樹脂，例如三醋酸纖維素(TAC)、雙乙醯纖維素(DAC)等；環狀烯烴聚合物(COP)，例如降冰片烯衍生物等；丙烯 酸樹脂，例如環狀烯烴共聚物(COC)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)等；聚碳酸酯(PC)；聚烯烴，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等；聚乙烯醇(PVA)；聚醚碸(PES)；聚醚醚酮(PEEK)；聚醚醯亞胺(PEI)；聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；聚酯，如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等；聚醯亞胺(PI)；聚碸(PSF)；或氟樹脂等。該塑膠基質層可為光學各向異性或各向同性。
該基質層可包括一UV抑制劑或UV吸收劑。當該基質層包括UV抑制劑或吸收劑時，可防止透鏡層因UV射線而損壞。UV抑制劑或吸收劑之範例包括有機材料，例如水楊酸酯化合物(salicylic acid ester compounds)、二苯甲酮類化合物(benzophenone compounds)、氧基二苯甲酮類化合物(oxybenzophenone compounds)、苯並三唑化合物(benzotriazol compounds)、氰基丙烯酸酯化合物(cyanoacrylate compounds)、或苯甲酸酯化合物(benzoate compounds)；或無機材料，例如氧化鋅或鎳複合鹽類等。在基質層中的UV保護劑或吸收劑含量並無特別限制，可依所需效果而適當挑選。例如，在製造塑膠基質層之過程中，基於該基質層之主材料，可包括約0.1重量份至約25重量份之UV保護劑或吸收劑。
基質層之厚度並無特別限制，但可根據用途而適當調整，該基質層可具有單層結構或多層結構。
作為存在於該基質層之一表面之電極層，例如，可使用如氧化銦錫(ITO)之透明導電電極。
該液晶透鏡面板可額外包括一配向層，其設於該基質層及該透鏡層間。作為配向層，可使用習知技術中典型的配向層，例如：光配向層、由(奈米)印刷法所形成的配向層、摩擦配向層等。該配向層可具有任意構形，亦可藉由直接摩擦或拉伸該基質層而在不使用配向層下，使該基質層展向配向性。
在一實施態樣中，膽固醇配向區域為一直列配向區域，可使用一垂直配向層作為該配向層。該垂直配向層可為可展向配向性之配向層，使互相鄰接之液晶分子於垂直於該垂直配向層表面之方面配向。
為了滿足上述條件，該液晶透鏡面板可由習知領域之方法來形成。該面板之製造，可例如：藉由將兩基質層互相面對，使該電極層面對該基質層，在兩基質層中注入一液晶組成物，然後使該液晶分子配向以形成透鏡層。
該液晶組成物可包括所有種類之組成物，其可用以形成一膽固醇配向區域。
在一實施態樣中，該組成物可包括向列液晶分子及一掌性劑。向列液晶分子一般於長軸方向配向，不形成層，且在其位置不規則下配向。所需的螺旋間距可經由添加一掌性劑至該向列液晶分子而引發。此時，可根據下列方程式3來調整螺旋間距。
[方程式3]P=1/Pt．c
在方程式3中，Pt為扭曲力，及c為掌性劑之莫耳濃度。據此，當使用具有高扭曲力之掌性劑，或將掌性劑之含量調整至高等級，可能會使掌性向列液晶分子之間距縮短。
作為該向列液晶分子，可無限制地使用該領域已知物。該液晶分子之範例包括如下列式1所示之化合物。
在式1中，A為單鍵、-COO-、或-OCO-，R1至R10係各自獨立為氫、鹵素、烷基、烷氧基、烷氧羧基、氰基、硝基、-U-Q-P、或下式2之取代基，或R1至R5中之一對兩相鄰取代基或R6至R10中之一對兩相鄰取代基結合以形成一經-U-Q-P-取代之苯，其中U為-O-、-COO-、或-OCO-，Q為亞烷基或烷叉基，且P為烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基。
於式2中，B為單鍵、-COO-、或-OCO-，R11至R15係各自獨立為氫、鹵素、烷基、烷氧基、烷氧羧基、 氰基、硝基、或-U-Q-P，或R11至R15中之一對兩相鄰取代基結合以形成一經-U-Q-P-取代之苯，其中U為-O-、-COO-、或-OCO-，Q為亞烷基或烷叉基，且P為烯基、環氧基、氰基、羧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基。
在式1或式2中，事實上，兩相鄰取代基結合以形成一經-U-Q-P-取代之苯可表示兩相鄰取代基結合以形成一經-U-Q-P-完全取代之亞萘骨架。
式2中B左方之符號可表示B係直接結合至式1之苯。
在式1或式2中之「單鍵」，可表示A或B所示之位置不存在額外的原子。例如，當式1之A為單鍵，位於A兩側之苯環可直接互相結合以形成聯苯結構。
在式1或式2中之鹵素可包括：氟、氯、溴、碘等。
在本發明中，除非另有說明，「烷基」一詞可指具有1至20個、1至16個、1至12個、1至8個、或1至4個碳原子之線性或支鏈烷基；或具有3至20個、3至16個、4至12個碳原子之環烷基。該烷基可任意由一個或多個取代基取代。
在本發明中，除非另有說明，「烷氧基」一詞可指具有1至20個、1至16個、1至12個、1至8個、或1至4個碳原子之烷氧基，烷氧基可為線性、支鏈、或環狀。 此外，該烷氧基可任意由一個或多個取代基取代。
在本發明中，除非另有說明，「亞烷基或烷叉基」一詞可指具有1至12個、4至10個、或6至9個碳原子之亞烷基或烷叉基，亞烷基或烷叉基可為線性、支鏈、或環狀。此外，亞烷基或烷叉基可任意由一個或多個取代基取代。
並且，在本發明中，除非另有說明，「烯基」一詞可指具有2至20個、2至16個、2至12個、2至8個、或2至4個碳原子之烯基，烯基可為線性、支鏈、或環狀。此外，烯基可任意由一個或多個取代基取代。
在一實施態樣中，式1或式2中之P可為丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、或甲基丙烯醯氧基。
在式1或式2中，當包含-U-O-P或式2之殘基，-U-O-P或式2之殘基可存在於例如R1、R8、或R13之位置，且例如可存在-U-O-P或式2之殘基中一者或兩者。並且，式1之化合物或式2之殘基中，除了-U-O-P或式2之殘基之取代基範例可包括氫、鹵素、具有1至4個碳原子之線性或支鏈烷基、具有4至12個碳原子之環烷基、氰基、具有1至4個碳原子之烷氧基、或硝基。在本發明另一實施態樣中，除了-U-O-P或式2之殘基之取代基範例可包括氯、具有1至4個碳原子之線性或支鏈烷基、具有4至12個碳原子之環烷基、具有1至4個碳原子之烷氧基、或氰基。
在本發明說明書中，可被特殊化合物或官能基取代的取代基的範例可包括：烷基、烷氧基、烯基、環氧 基、氧基、氧雜環丁烷基、巰基、氰基、羧基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、芳基等，但未受限於此。
可無限制地使用任何掌性劑，僅須該掌性劑可引發所需液晶的螺旋間距而不削弱其液晶性質，例如向列規則性。用於引發液晶之螺旋間距之掌性劑需要包括分子結構中至少一種掌性。掌性劑之範例可包括具有一個或至少兩個不對稱碳原子的化合物；在雜原子具有不對稱點的化合物，例如對掌胺、對掌亞碸等；或具有軸非對稱性及光學活性位置之化合物，例如疊烯、聯萘酚。掌性劑之範例可包括分子量為1,500以下之低分子化合物。舉例而言，作為掌性劑，亦可能使用市購掌性向列液晶，例如購自Merck & Co.Inc的S-811、購自BASF Co.的LC756等。
基於100重量份之式1化合物，掌性劑可在1至10重量份之比例。可藉由調整上述掌性劑之含量以有效引發膽固醇配向區域之螺旋扭曲。在本發明說明書中，除非另有定義，單位重量份可指重量比。
膽固醇配向液晶組成物一般可為包含一或多種溶劑之一塗佈組成物之一部分。溶劑之範例可包括：鹵化烴類，例如：氯仿、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯苯(chlorobenze)等；芳香烴類，例如：苯、甲苯、二甲苯、甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯等；醇類，例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等；酮系溶劑，例如：丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、環戊酮等；賽路蘇， 例如甲基賽路蘇、乙基賽路蘇、丁基賽路蘇等；醚類，如二甘醇二甲醚(DEGDME)、二丙二醇二甲醚(DPGDME)等。此外，溶劑之含量並無特別限制，且可視塗布效率、乾燥效率等而適當的挑選。
在液晶組成物或包含其之塗布組成物中，除了上述成分，可另外混合不影響液晶分子配向之含量之聚合性單體、聚合物、分散劑、起始劑、交聯劑、界面活性劑、抗氧化劑、臭氧抑制劑等。此外，若需要一塗布組成物，為了吸收UV射線、IR射線、或可見射線可包含各種染料或顏料。在一些情況下，應適合添加黏度修飾劑，例如增稠劑或填充劑。
可藉由各種液體注射方法，將膽固醇配向液晶組成物注入兩基質層間。此外，注入的液晶組成物中的液晶分子可配向以形成一透鏡層，例如可經由前述配向層進行液晶分子的配向。
液晶透鏡面板可根據施加電壓而使液晶分子之重新配向。在本發明一實施態樣中，當透鏡層包含一膽固醇配向區域時，如圖5所示，通過該區域之光線可根據入射光的方位而分別發出。在本發明另一實施態樣中，當透鏡層包含一非膽固醇配向區域時，不論入射光的方位，通過該區域之光線可被原樣發出。據此，該裝置可控制該區域的配向，以顯示出二維影像(2D影像)及三維影像(3D影像)。
如圖1及2所示，液晶透鏡面板之設置能使自 顯示元件發出的光線被傳送。並且，如圖1所示，液晶面板可被配向以使膽固醇配向區域對應至顯示元件之一組UR及UL區域。配向中膽固醇配向區域之1/2間距對應至顯示元件之一組UR及UL區域，表示配向中從一組UR及UL區域產生的影像訊號可在膽固醇配向區域之1/2間距內發生，及不一定表示一組UR及UL區域及膽固醇配向區域之1/2間距係形成於相同位置和形成為相同尺寸。
該液晶透鏡面板可根據線性偏振光呈現光學各向異性和光學各向同性，該線性偏振光係根據施加電壓而以垂直於膽固醇配向區域之螺旋軸之方向偏振。據此，該裝置可根據施加於液晶透鏡面板上之電壓，顯示二維影像或三維影像。
以下將描述呈現三維影像之裝置之驅動過程。如圖1所示，液晶面板10在顯示三維影像之情況下可包括一膽固醇配向區域。此外，通過第二偏光件之偏振訊號可被偏振以入射至液晶透鏡面板，如此一來，訊號之偏振方向係垂直於該區域之螺旋軸。據此，顯示元件20之UR及UL區域產生的R及L訊號可與膽固醇配向區域分離，以於不同方向輸出。在本發明之一實施態樣中，從UR區域產生的R訊號即從UL區域產生的L訊號可在通過膽固醇配向區域時被分開。此外，通過液晶區域之R訊號可入射至觀察者的右眼(HR)，通過液晶區域之L訊號可入射至觀察者的左眼(HL)。因此，觀察者不需配戴如快門眼鏡、偏光眼鏡等的特殊眼鏡就可觀察到三維影像。
此外，將描述展現二維影像之裝置之驅動過程。如圖2所示，液晶面板10在顯示二維影像之情況下可包括一非膽固醇配向區域。換言之，在顯示二維影像之驅動狀態下，液晶透鏡面板可包括具有針對線性偏振光之光學各向同性之區域，該線性偏振光係垂直於膽固醇配向區域之螺旋軸。據此，從顯示元件20之UR及UL區域產生的二維影像可直接通過各向同性區域。因此，觀察者可觀察到二維影像。
可經由習知中一般使用的一構形及一方法執行該裝置，除了可藉由提供一液晶透鏡面板，以呈現二維影像和三維影像兩者。
本發明之一顯示裝置態樣可呈現三維影像或二維影像，其不需眼鏡也可觀賞。
10‧‧‧液晶透鏡面板
100,200‧‧‧基質層
20‧‧‧顯示元件
300‧‧‧透鏡層
50‧‧‧亮度測試儀
UR‧‧‧右眼影像訊號產生區域
H‧‧‧螺旋軸
UL‧‧‧左眼影像訊號產生區域
P‧‧‧間距
HL‧‧‧左眼
HR‧‧‧右眼
圖1係本發明一較佳實施例之驅動狀態示意圖，其中該顯示裝置呈現三維影像。
圖2係本發明一較佳實施例之驅動狀態示意圖，其中該顯示裝置呈現二維影像。
圖3及圖4係本發明一較佳實施例之UR區域及UL區域之排列示意圖。
圖5係本發明一較佳實施例之膽固醇配向區域之示意圖。
圖6係本發明一較佳實施例之非膽固醇配向區域之示意圖。
圖7係本發明一較佳實施例之評估顯示裝置是否分別輸出L及R訊號之方法示意圖。
圖8係本發明一較佳實施例之顯示裝置分別輸出L及R訊號之示意圖。
在此，本發明的示例性實施例將詳細描述如下。然而，本發明並不受限於所述實施例而可以各種形式進行。下列實施例係描述以使該領域具有一般技術之人可具體實施本發明。
之後，該顯示裝置將參照實施例而加以詳述。然而，該裝置不被較佳實施例所限制。
實施例
(1)製備膽固醇配向液晶組成物
作為一膽固醇配向液晶組成物，使用一組成物，其包括非尋常折射係數(n e)及該尋常折射係數(n o)間之差值(n e-n o)約為0.2之液晶分子。
(2)製造液晶透鏡面板及顯示裝置
使用一電極基板製造一液晶透鏡面板，該電極基板中形成有常用於製造液晶面板之垂直配向層(一基質層，具有電極層形成於其一表面)。具體而言，藉由將包含電極基板之兩基板，以約4.1μm間隔面對彼此的方式組設，注入該膽固醇配向液晶組成物，以及膽固醇式地配向液晶分子以製造該液晶透鏡面板。
在未提供電壓之狀態下，液晶透鏡面板之透鏡 層包括一直列式配向之膽固醇配向區域，如圖5所示。該膽固醇配向區域具有約600μm之間距，且該透鏡層具有約4.1μm之厚度。當液晶分子具有介電各向異性，然後提供電壓，液晶份子會根據施加電壓而於一方向配向，進而形成非膽固醇配向液晶區域，如圖6所示。經由將所製造之液晶透鏡面板應用至典型的雙凸透鏡式3D裝置作為雙凸透鏡，製造出一顯示裝置。
實驗例
當顯示裝置中的液晶透鏡面板包含一直列式配向膽固醇區域，可經由下列方法評估是否可在不需特殊眼鏡之狀況下觀賞三維影像。
第一，在一觀察點(接觸圖7之X線之任一點)設置亮度測試儀(SR-UL2光譜儀，50)，從該觀察點能夠觀察該顯示裝置，如圖7所示。接著，在裝置允許L訊號輸出的情況下，利用亮度測試儀測量亮度。維持與裝置之距離，在沿著圖7中X線水平移動亮度測試儀50下測量各狀況之亮度；測量各狀況之亮度，且亮度係定義為各點之L訊號強度。相同地，在裝置允許R訊號輸出的情況下，在移動亮度測試儀之狀況下測量亮度；再者，亮度係定義為各點之R訊號強度。
各點之L及R訊號強度係如表1及圖8所示。
下表1中的測量角度θ係定義為一虛線與Y線間之角度，該虛線係連接一點(S1)及亮度測試儀之一中心點(S2)，該點(S1)處之Y線係接觸該顯示元件之表面。此外， 當該亮度測試儀存在於Y線之右側，該測試角度係定義為正值；而當該亮度測試儀存在於Y線之左側，該測試角度係定義為負值。上述Y線通過裝置中心且可定義為針對裝置表面之法線(normal line)。
10‧‧‧液晶透鏡面板
20‧‧‧顯示元件
UR‧‧‧右眼影像訊號產生區域
UL‧‧‧左眼影像訊號產生區域
HL‧‧‧左眼
HR‧‧‧右眼

Claims (5)

  1. 一種顯示裝置，包括：一顯示元件，其配置以發出一影像訊號，該影像訊號包括一右眼影像訊號及一左眼影像訊號；以及一液晶透鏡面板，其包括一透鏡層，該透鏡層包括一液晶區域，該液晶區域係由一液晶分子所形成，該液晶透鏡面板係配置以於一垂直排列膽固醇配向區域及一非膽固醇配向區域之間轉換，且該液晶透鏡面板係定位以使由該顯示元件發出之該影像訊號可入射至該液晶透鏡面板上，其中於非供壓狀態之該透鏡層包括該垂直排列膽固醇配向區域，且當施加電壓至該透鏡層時，該垂直排列膽固醇配向區域轉換成該非膽固醇配向區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該液晶透鏡面板係定位以使由該顯示元件發出之一對該右眼影像訊號及該左眼影像訊號可入射至一區域，該區域對應至該膽固醇配向區域之一半間距。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該膽固醇配向區域係根據下列方程式1展現一分布情形，該方程式1為針對光線之折射率分布，該光線係於垂直於該區域之一螺旋軸之方向呈線性偏振態： [方程式1]n eff(x)=n e n o/(n e 2cos2θ(x)+no 2sin2θ(x))1/2其中，x為0至P/2之任一數，其為該膽固醇配向區域之一座標，其中P為該膽固醇配向區域之一間距；n eff(x)為針對位於x點之線性偏振光線之該膽固醇區域之一折射係數；n e為液晶分子之一非尋常折射係數；n o為液晶分子之一尋常折射係數；以及θ(x)為液晶分子之一光軸角度，該液晶分子之座標係對應至位於x為0之點之液晶分子之一光軸。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該膽固醇配向區域具有一焦距F，其於0.1mm至100cm之範圍內，該焦距F係根據下列方程式2所定義：[方程式2]F=P2/(32×d×△n)其中，P為該膽固醇配向區域之一間距；d為該透鏡層之厚度；以及△n為該液晶分子之該非尋常折射係數(n e)及該尋常折射係數(n o)間之差值(n e-n o)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中，該液晶分子具有一正或負介電各向異性。
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