立体显示器及其影像显示方法

专利名称：立体显示器及其影像显示方法
技术领域：
本发明涉及一种立体显示器及其操作方法，且特别是有关于一种可提供2D显示 模式、3D直式(portrait)显示模式与3D横式(landscape)显示模式的立体显示器及其影 像显示方法。
背景技术：
目前的立体显示技术大致可分成观赏者可直接裸眼观赏的裸眼式 (auto-stereoscopic)以及需配戴特殊设计眼镜观赏的戴眼镜式(stereoscopic)。裸眼式 立体显示的工作原理主要是利用固定式光栅来控制观赏者左眼与右眼所接收到的影像。根 据人眼的视觉特性，当左、右眼分别观看相同的影像内容但是具有不同视差(parallax)的 二影像时，人眼会观察将二影像重叠解读成一立体影像。戴眼镜式立体显示的工作原理主 要是利用显示器显示左右眼画面，通过头戴式眼镜的选择，让左右眼分别看到左右眼画面 以形成立体视觉。此外，目前许多显示器也已经可以提供直式(portrait)显示与横式(landscape) 显示两种显示模式。然而，上述可以提供直式(portrait)显示与横式(landscape)显示两 种显示模式的显示器都只限于2D显示模式的显示器。换言之，目前尚未有立体显示器可以 同时提供3D直式(portrait)显示以及3D横式(landscape)显示模式。

发明内容
本发明提供一种立体显示器及其操作方法，其可以提供2D显示模式、3D直式 (portrait)显示模式与3D横式(landscape)显示模式。本发明提出一种立体显示器，其包括显示面板、第一液晶面板以及第二液晶面板。 第一液晶面板位于显示面板的上方。第二液晶面板位于第一液晶面板的上方，其中第二液 晶面板包括第一透镜组、第二透镜组、下电极、上电极、液晶材料层以及第一聚合物层。第一 透镜组与第二透镜组彼此相对向设置，且第一透镜组的延伸方向与第二透镜组的延伸方向 具有不等于180度的夹角。下电极位于第一透镜组的表面上。上电极位于第二透镜组的表 面上。液晶材料层位于上电极与下电极之间。第一聚合物层填于第一透镜组内。本发明提出一种立体显示器的影像显示方法，此方法首先提供如上所述的立体显 示器以及将该显示面板发出的具有一第一偏振方向的光线依序通过该第一液晶面板以及 该第二液晶面板以显示出一影像。本发明提出一种立体显示器的影像显示方法，此方法首先提供如上所述的立体显 示器。当欲显示出2D影像时，将显示面板发出的具有第一偏振方向的光线在通过第一液晶 面板之后被旋转成具有第二偏振方向的光线，且具有第二偏振方向的光线在通过第二液晶 面板之后仍保持第二偏振方向，其中具有第二偏振方向的光线在通过第二液晶面板的聚合 物层时实质上不产生折射，而显示出2D影像。当欲显示出3D直式显示模式的影像时，将显 示面板发出的具有第一偏振方向的光线在通过第一液晶面板之后被旋转成具有第二偏振方向的光线，且具有第二偏振方向的光线在通过第二液晶面板之后再度被旋转成第一偏振 方向的光线，其中所述具有第一偏振方向的光线在通过第二液晶面板的聚合物层时产生折 射，而显示出3D直式显示模式的影像。当欲显示出3D横式显示模式的影像时，将显示面板 发出的具有第一偏振方向的光线在通过第一液晶面板之后实质上仍保持第一偏振方向，且 具有第一偏振方向的光线在通过第二液晶面板之后被旋转成具有第二偏振方向的光线，其 中所述具有第二偏振方向的光线在通过第二液晶面板之聚合物层时产生折射，而显示出3D 横式显示模式的影像。基于上述，本发明的立体显示器因使用第一液晶面板与第二液晶面板的搭配，且 在第二液晶面板的透镜组中设置聚合物层。通过上述结构的搭配便可实现此显示器可以提 供2D显示模式、3D直式(portrait)显示模式与3D横式(landscape)显示模式三种显示模 式中之一。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图 作详细说明如下。



320 第一透镜组330 第二透镜组LlL4L 光线
具体实施例方式第一实施例图1是根据本发明一实施例的立体显示器的剖面示意图。请参照图1，本实施例的 立体显示器包括显示面板100、第一液晶面板200以及第二液晶面板300。显示面板100包括像素阵列基板101、对向基板104以及显示介质102。像素阵列 基板101上包括多条扫描线(未绘示)、多条数据线(未绘示)以及多个像素结构(未绘 示)。每一像素结构具有主动元件(未绘示)以及像素电极(未绘示)。主动元件可为底 部栅极型薄膜晶体管或是顶部栅极型薄膜晶体管，其包括栅极、通道、源极以及漏极。栅极 与扫描线电性连接。源极与数据线电性连接。通道位于栅极与源极/漏极位之间。对向基 板104位于像素阵列基板101的对向。对向基板104可为空白基板或是设置有电极层(未 绘示)的基板。此外，对向基板104上可更包括设置有彩色滤光阵列(未绘示)以及遮光 图案层(未绘示)。显示介质102位于像素阵列基板101与显示介质104之间。显示介质 102可包括液晶分子、电泳显示介质、或是其它可适用的介质。根据本实施例，上述的显示面板100可进一步包括至少一偏光片106、108，其分别 设置在像素阵列基板100以及对向基板108的表面上。另外，在显示面板100的背面更进 一步包括背光模块110，其用以提供显示面板100所需的光源。第一液晶面板200位于显示面板100的上方。根据本实施例，第一液晶面板200 包括第一基板202、位于第一基板的对向的第二基板210以及位于第一基板202与第二基板 210之间的液晶层206。第一基板202与第二基板210可为透明硬质基板或是透明软性基 板。第一基板202上设置有第一电极204，且第二基板210上设置有第二电极208。根据一实施例，第一电极204与第二电极208都是未图案化的电极层。换言之，在 此实施例中，在第一电极204与第二电极208上施予电压时，是全面地控制液晶层206的扭 转。根据另一实施例，第一电极204具有第一电极图案，且第二电极208具有第二电极 图案。所述第一电极204的第一电极图案与第二电极208第二电极图案可分别为条状图案 且两者彼此交越设置，以使第一液晶面板200构成被动式液晶胞。当然，也可以将第一液晶 面板200设计成主动式液晶胞，也就是在上述的第一电极204或第二电极208设计成具有 主动元件的电极层。倘若第一液晶面板200为被动式液晶胞或是主动式液晶胞，则可以控 制第一液晶面板200中局部区域的液晶层206产生扭转。如此，可以使本实施例的显示器 具有能够局部显示3D影像的效果。另外，第二液晶面板300位于第一液晶面板200的上方。第二液晶面板300包括第 一透镜组320、第二透镜组330、下电极304、上电极316、液晶材料层310以及聚合物层308、 312。在本发明的各个实施例中，聚合物层308、312举例包括液晶聚合物层，但不以此为限， 其他适合的材料亦可予以应用。在本实施例中，第一透镜组320是由第一支撑基板302以及位于第一支撑基板302 上的第一透镜结构306所构成。第二透镜组330是由第二支撑基板318以及位于第二支撑
7基板318上的第二透镜结构314所构成。上述的第一透镜结构306与第二透镜结构314例 如是由具有凹槽结构306a，314a的胶材(resin)所构成。所述胶材例如是紫外光固化胶材、 热固化胶材或是其他适用的胶材。此外，所述第一透镜结构306与第二透镜结构314分别 包括多个柱状透镜结构。在此，所述多个柱状透镜结构亦即是形成在胶材中的多个柱状凹 槽结构306a，314a。特别是，第一透镜组320与第二透镜组330彼此相对向设置，且第一透 镜组320的第一透镜结构306的延伸方向与第二透镜组330的第二透镜结构314的延伸方 向具有不等于180度的夹角，如图2所示。换言之，柱状透镜结构306 (柱状凹槽结构306a) 的延伸方向与柱状透镜结构314(柱状凹槽结构314a)的延伸方向不相同。另外，聚合物层308、312是填于第一透镜组320的第一透镜结构306 (柱状凹槽结 构306a)内以及第二透镜组330的第二透镜结构314 (柱状凹槽结构314a)内。聚合物层308 的聚合物分子308a是以固定的排列方式排列于第一透镜组320的第一透镜结构306 (柱状 凹槽结构306a)内，且聚合物层312的聚合物分子312a是以固定的排列方式排列于第二透 镜组330的第二透镜结构314 (柱状凹槽结构314a)内。在本实施例中，聚合物层308的聚 合物分子308a是横躺于第一透镜结构306内。同样地，聚合物层312的聚合物分子312a 是横躺于第二透镜结构314内。因此，聚合物层308与聚合物层312具有特定的配向方向 (例如是X方向的配向方向)。在本发明的各个实施例中，聚合物分子308a、312a举例包括 液晶聚合物分子，但不以此为限，其他适合的材料亦可予以应用。值得一提的是，在本实施例中，聚合物层308，312的聚合物分子308a，312a具有第 一轴向折射率(no)以及第二轴向折射率(ne)。所述第一轴向折射率(no) —般又可称为液 晶分子的短轴折射率，所述第二轴向折射率(ne)又可称为液晶分子的长轴折射率。第一透 镜结构306的折射率(胶材的折射率)与聚合物层308的聚合物分子308a的第一轴向折 射率(no)相当，且第二透镜结构314的折射率(胶材的折射率)与聚合物层312的聚合物 分子312a的第一轴向折射率(no)相当。另外，在第二液晶面板300中，下电极304是位于第一透镜组320的表面上，且上 电极316是位于第二透镜组330的表面上。在本实施例中，下电极304是设置于第一支撑 基板302与第一透镜结构306之间，且上电极316是位于第二支撑基板318与第二透镜结 构314之间。类似地，根据一实施例，上电极316与下电极304分别为未图案化的电极层。换言 之，在此实施例中，在上电极316与下电极304施予电压时，是全面地控制液晶材料层310 的扭转。根据另一实施例，下电极304具有下电极图案，且上电极316具有上电极图案。所 述下电极304的下电极图案与上电极316的上电极图案可分别为条状图案且两者彼此交越 设置，以使第二液晶面板300构成被动式液晶胞。当然，也可以将第二液晶面板300设计成 主动式液晶胞，也就是在上述的下电极304或上电极316设计成具有主动元件的电极层。倘 若第二液晶面板300为被动式液晶胞或是主动式液晶胞，则可以控制第二液晶面板300中 局部区域的液晶材料层310产生扭转。如此，可以使本实施例的显示器具有能够局部显示 3D影像的效果。本发明的立体显示器的影像显示方法包括提供本发明的实施例中的立体显示器 之一以及将该显示面板发出的具有一第一偏振方向的光线依序通过该第一液晶面板以及该第二液晶面板以显示出一影像，其中该影像为一 2D影像、一 3D直式显示模式的影像或一 3D横式显示模式的影像。以下详细说明图1的立体显示器的影像显示方法。2D显示模式图3A是图1的立体显示器的2D显示模式的示意图。请先参照图3A，当欲使所述 显示器显示出2D影像时，不对第一液晶面板200施予电压而使液晶层206保持扭转排列状 态，并对第二液晶面板300施予电压以使液晶材料层310呈直立排列状态。在本实施例中， 上述第一液晶面板200的液晶层206与第二液晶面板300的液晶材料层310是使用扭转向 列式液晶分子，其操作电压可为3. 3V或5V。但，本发明不限第一液晶面板200的液晶层206 与第二液晶面板300的液晶材料层310的形式以及其操作电压大小。在其他实施例中，也 可采用其他种形式的液晶材料并使用合适的操作电压。首先，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Li。换言之，背光模块110所发 出的光线在经过显示面板100的偏光片106、108以及显示介质102的偏光以及扭转之后， 所射出的光线Ll为具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。之后，由于第一液晶面板200中的液晶层206为扭转排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后会被旋转成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光线L2。接着，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为直立排列状态，因此具有第二偏 振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后仍保持第二偏振方向。特别是，由于聚合物层308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第一透镜结 构306的折射率与聚合物层308的聚合物分子308a的第一轴向折射率(no)相当。因此， 具有第二偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306与聚合物层308 时不会有折射行为。换言之，光线L2是直接通过第一透镜结构306与聚合物层308而成为 具有第二偏振方向的光线L3。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为直立排列状态，因此光线L3在 通过液晶材料层310之后仍为第二偏振方向。接着，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透镜结 构314的折射率与聚合物层312的聚合物分子312a的第一轴向折射率(no)相当。因此， 当具有第二偏振方向的光线L3在通过第二液晶面板300的聚合物层312与第二透镜结构 314时，具有第二偏振方向的光线L3同样不会有折射行为。换言之，光线L3直接通过聚合 物层312与第二透镜结构314之后会以光线L4直接穿出第二液晶面板300。在图3A的显示模式中，由于光线L4是直接穿出第二液晶面板300而无折射行为， 因而此时所观看到的是2D的影像。3D直式(portrait)显示模式图3B是图1的立体显示器的3D直式(portrait)显示模式的示意图。请参照图 3B，当欲使所述显示器以3D直式(portrait)显示模式显示3D影像时，不对第一液晶面板 200施予电压而使液晶层206保持扭转排列状态，且也不对第二液晶面板300施予电压以使 液晶材料层310保持扭转排列状态。同样地，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Ll (例如是平行X方向的偏
9振方向)。接着，由于第一液晶面板200中的液晶层206为扭转排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后会被旋转成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光线L2。接着，由于第二液晶面板300的液晶材料层310也为扭转排列状态，因此具有第二 偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后会被扭转成第一偏振方向(例如是平行 X方向的偏振方向)。特别是，由于聚合物层308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第一透镜结 构306的折射率与聚合物层308的聚合物分子308a的第一轴向折射率(no)相当。因此， 具有第二偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306与聚合物层308 时不会有折射行为。换言之，光线L2是直接通过第一透镜结构306与聚合物层308而成为 具有第二偏振方向的光线L3。之后，当具有第二偏振方向的光线L3在通过液晶材料层310时，会被扭转成第一 偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。接着，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，因此具有第一 偏振方向的光线L3在通过聚合物层312与第二透镜结构314时，会因为聚合物层312的聚 合物分子312a的第二轴向折射率(ne)与第二透镜结构314的折射率的差异而产生折射行 为。换言之，光线L3在通过聚合物层312与第二透镜结构314之后会以折射光线L4穿出 第二液晶面板300。在图3B的显示模式中，由于光线L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此时可以观看到3D的影像。3D 横式(landscape)显示模式图3C是图1的立体显示器的3D横式(landscape)显示模式的示意图。请参照图 3C，当欲使所述显示器以3D横式(landscape)显示模式显示3D影像时，对第一液晶面板 200施予电压而使液晶层206呈现直立排列状态，且不对第二液晶面板300施予电压以使液 晶材料层310保持扭转排列状态。同样地，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接着，由于第一液晶面板200中的液晶层206为直立排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后仍为具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)的光线 L2。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为扭转排列状态，因此具有第一偏 振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后会被扭转成第二偏振方向(例如是平行Y 方向的偏振方向)。特别是，由于聚合物层308具有第一方向的配向方向(X方向配向)，具有第一偏振 方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306与聚合物层308时，会因为第 一透镜结构306的折射率与聚合物层308的聚合物分子308a的第二轴向折射率(ne)的差 异而产生折射行为。换言之，光线L2在通过第一透镜结构306与聚合物层308之后会形成 折射光线L3。
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之后，折射光线L3在通过液晶材料层310时，会被扭转成第二偏振方向(例如是 平行Y方向的偏振方向)。之后，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透镜结构 314的折射率与聚合物层312的聚合物分子312a的第一轴向折射率(no)相当。因此当具 有第二偏振方向的折射光线L3在通过第二液晶面板300的聚合物层312与第二透镜结构 314时不会有折射行为。换言之，折射光线L3是以原行进方向通过聚合物层312与第二透 镜结构314并以原行进方向穿出第二液晶面板300，而形成具有第二偏振方向的折射光线 L4。在图3C的显示模式中，由于光线L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此时可以观看到3D的影像。第二实施例图4是根据本发明另一实施例的立体显示器的剖面示意图。图4的实施例与图1 的实施例相似，因此在此与图1的实施例相同的元件以相同的符号表示，且不再重复赘述。 图4的实施例与图1的实施例不相同之处在于，在第二液晶面板300的第一透镜结构306 内不填入聚合物层，而仅在第二透镜结构314内填入聚合物层312。换言之，在第一透镜组 320中，第一透镜结构306的柱状透镜结构(柱状凹槽结构)内不填入聚合物层，因此液晶 材料层310是直接与第一透镜结构306接触。在本实施例中，由于第二液晶面板300的第一透镜结构306内不填入聚合物层，因 此填于第一透镜结构306内的液晶材料层310则是作为光线通过第一透镜结构306时是否 产生折射行为的介质。换言之，在此实施例中，液晶材料层310的液晶分子具有第一轴向折 射率(no)以及第二轴向折射率(ne)。特别是，第一透镜结构306的折射率与液晶材料层 310的第一轴向折射率(no)相当。根据本发明的另一实施例(没有绘示出)，也可以是第二液晶面板的第二透镜结 构内不填入聚合物层，而仅在第一透镜结构内填入聚合物层。换言之，在第二透镜组中，第 二透镜结构的柱状透镜结构(柱状凹槽结构)内不填入聚合物层。在此实施例中，第二透 镜结构的折射率与液晶材料层的第一轴向折射率(no)相当。换言之，在本发明的显示器的第二液晶面板中，聚合物层可以是填入第一透镜组、 第二透镜组或是第一与第二透镜组两者。类似地，上述图4的实施例的显示器的影像显示方法如下所述。2D显示模式图5A是图4的立体显示器的2D显示模式的示意图。请先参照图5A，当欲使所述 显示器显示出2D影像时，不对第一液晶面板200施予电压而使液晶层206保持扭转排列状 态，并对第二液晶面板300施予电压以使液晶材料层310呈直立排列状态。首先，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Ll (例如是平行X方向的偏振 方向)。之后，由于第一液晶面板200中的液晶层206为扭转排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后会被旋转成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光线L2。接着，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为直立排列状态，因此具有第二偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后仍保持第二偏振方向。特别是，由于第一透镜结构306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此填于第一透镜结构306内的液晶材料层310具有第一方向的配向方向(X方向配向)。 另外，第一透镜结构306的折射率与液晶材料层310的第一轴向折射率(no)相当。因此， 具有第二偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306与填于第一透 镜结构306内的液晶材料层310时不会有折射行为。换言之，光线L2是直接通过第一透镜 结构306而成为具有第二偏振方向的光线L3。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为直立排列状态，因此光线L3在 通过液晶材料层310之后仍为第二偏振方向。接着，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透镜结 构314的折射率与聚合物层312的聚合物分子312a的第一轴向折射率(no)相当。因此， 当具有第二偏振方向的光线L3在通过第二液晶面板300的聚合物层312与第二透镜结构 314时，具有第二偏振方向的光线L3同样不会有折射行为。换言之，光线L3直接通过聚合 物层312与第二透镜结构314之后会以光线L4直接穿出第二液晶面板300。在图5A的显示模式中，由于光线L4是直接穿出第二液晶面板300而无折射行为， 因而此时所观看到的是2D的影像。3D直式(portrait)显示模式图5B是图4的立体显示器的3D直式(portrait)显示模式的示意图。请参照图 5B，当欲使所述显示器以3D直式(portrait)显示模式显示3D影像时，不对第一液晶面板 200施予电压而使液晶层206保持扭转排列状态，且也不对第二液晶面板300施予电压以使 液晶材料层310保持扭转排列状态。同样地，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接着，由于第一液晶面板200中的液晶层206为扭转排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后会被旋转成具有第二偏振方向(例如是平行Y方向的偏振方向) 的光线L2。接着，由于第二液晶面板300的液晶材料层310也为扭转排列状态，因此具有第二 偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后会被扭转成第一偏振方向(例如是平行 X方向的偏振方向)。特别是，由于第一透镜结构306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此填于第一透镜结构306内的液晶材料层310具有第一方向的配向方向(X方向配向)。 另外，第一透镜结构306的折射率与液晶材料层310的第一轴向折射率(no)相当。因此， 具有第二偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306与填于第一透 镜结构306内的液晶材料层310时不会有折射行为。换言之，光线L2是直接通过第一透镜 结构306而成为具有第二偏振方向的光线L3。之后，当具有第二偏振方向的光线L3在通过液晶材料层310时，会被扭转成第一 偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)。接着，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，因此具有第一 偏振方向的光线L3在通过聚合物层312与第二透镜结构314时，会因为聚合物层312的聚合物分子312a的第二轴向折射率(ne)与第二透镜结构314的折射率的差异而产生折射行 为。换言之，光线L3在通过聚合物层312与第二透镜结构314之后会以折射光线L4穿出 第二液晶面板300。在图5B的显示模式中，由于光线L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此时可以观看到3D的影像。3D 横式(landscape)显示模式图5C是图4的立体显示器的3D横式(landscape)显示模式的示意图。请参照图 5C，当欲使所述显示器以3D横式(landscape)显示模式显示3D影像时，对第一液晶面板 200施予电压而使液晶层206呈现直立排列状态，且不对第二液晶面板300施予电压以使液 晶材料层310保持扭转排列状态。同样地，显示面板100发出具有第一偏振方向的光线Ll (例如是平行X方向的偏 振方向)。接着，由于第一液晶面板200中的液晶层206为直立排列状态，因此光线Ll在通 过第一液晶面板200之后仍为具有第一偏振方向(例如是平行X方向的偏振方向)的光线 L2。之后，由于第二液晶面板300的液晶材料层310为扭转排列状态，因此具有第一偏 振方向的光线L2在通过第二液晶面板300之后会被扭转成第二偏振方向(例如是平行Y 方向的偏振方向)。特别是，由于第一透镜结构306具有第一方向的排列方向(往X方向排延伸列)， 因此位于第一透镜结构306中的液晶材料层310也会具有第一方向的配向方向(X方向配 向)。此时，具有第一偏振方向的光线L2在通过第二液晶面板300的第一透镜结构306时， 会因为第一透镜结构306的折射率与液晶材料层310的聚合物分子的第二轴向折射率(ne) 的差异而产生折射行为。换言之，光线L2在通过第一透镜结构306与位于第一透镜结构 306的液晶材料层310之后会形成折射光线L3。之后，折射光线L3在通过液晶材料层310时，会被扭转成第二偏振方向(例如是 平行Y方向的偏振方向)。之后，由于聚合物层312具有第一方向的配向方向(X方向配向)，且第二透镜结构 314的折射率与聚合物层312的聚合物分子312a的第一轴向折射率(no)相当。因此当具 有第二偏振方向的折射光线L3在通过第二液晶面板300的聚合物层312与第二透镜结构 314时不会有折射行为。换言之，折射光线L3是以原行进方向通过聚合物层312与第二透 镜结构314并以原行进方向穿出第二液晶面板300，而形成具有第二偏振方向的折射光线 L4。在图5C的显示模式中，由于光线L4是以折射出光形式穿出第二液晶面板300，因 而此时可以观看到3D的影像。在上述各实施例中，第二液晶面板300内的上电极316是位于第二支撑基板318 与第二透镜结构314之间，且下电极304是位于第一支撑基板302与第一透镜结构306之 间。但，本发明不限于此。根据其他实施例，如图6所示，下电极304也可位于第一支撑基 板302的外表面，且上电极316可以位于第二支撑基板318的外表面。另外，如图7所示， 下电极304可以位于第一透镜结构306与液晶材料层310之间，且上电极316可位于第二
13透镜结构314与液晶材料层310之间。综上所述，本发明的立体显示器因使用第一液晶面板与第二液晶面板的搭配，且 在第二液晶面板的透镜组中设置聚合物层。通过上述结构的搭配便可实现此显示器可以提 供2D显示模式、3D直式(portrait)显示模式与3D横式(landscape)显示模式三种显示模 式。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种立体显示器，其特征在于，包括一显示面板；一第一液晶面板，位于该显示面板的上方；以及一第二液晶面板，位于该第一液晶面板的上方，其中该第二液晶面板包括一第一透镜组；一第二透镜组，其中该第一透镜组的延伸方向与该第二透镜组的延伸方向具有一夹角，且该夹角不等于180度；一下电极，位于该第一透镜组的一表面上；一上电极，位于该第二透镜组的一表面上；一液晶材料层，位于该上电极与该下电极之间；以及一第一聚合物层，填于该第一透镜组内。
2.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，更包括一第二聚合物层，填于该第 二透镜组内。
3.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于该第一透镜组由一第一支撑基板以及位于该第一支撑基板上的一第一透镜结构所构 成；以及该第二透镜组由一第二支撑基板以及位于该第二支撑基板上的一第二透镜结构所构成。
4.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于该聚合物层具有一第一轴向折射率以及一第二轴向折射率；该第一透镜结构的折射率与该聚合物层的该第一轴向折射率相当，且该第二透镜结构的折射率与该聚合物层的该第一轴向折射率相当。
5.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，该第一透镜结构与该第二透镜结 构的材质包括紫外光固化胶材。
6.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，该下电极是位于该第一支撑基板 的一外表面上、位于该第一支撑基板与该第一透镜结构之间、或是位于该第一透镜结构与 该液晶材料层之间。
7.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，该上电极是位于该第二支撑基板 的一外表面上、位于该第二支撑基板与该第二透镜结构之间、或是位于该第二透镜结构与 该液晶材料层之间。
8.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，该第一透镜结构与该第二透镜结 构分别包括多个柱状透镜结构。
9.根据权利要求3所述的立体显示器，其特征在于，该液晶材料层具有一第一轴向折 射率以及一第二轴向折射率；该第一透镜结构的折射率与该液晶材料层的该第一轴向折射率相当，或该第二透镜结构的折射率与该液晶材料层的该第一轴向折射率相当。
10.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，该第二液晶面板的该上电极与该 下电极分别为一未图案化的电极层。
11.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，该上电极具有一上电极图案，该 下电极具有一下电极图案。
12.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，该第一液晶面板包括一第一基板，其中该第一基板上设置有一第一电极；一第二基板，其中该第二基板上设置有一第二电极；以及一液晶层，位于该第一基板与该第二基板之间。
13.根据权利要求12所述的立体显示器，其特征在于，该第一电极与该第二电极分别 为一未图案化的电极层。
14.根据权利要求12所述的立体显示器，其特征在于，该第一电极具有一第一电极图 案，该第二电极具有一第二电极图案。
15.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，该显示面板包括一像素阵列基板；一对向基板；以及一显示介质，位于该像素阵列基板与该对向基板之间。
16.根据权利要求15所述的立体显示器，其特征在于，该显示面板更包括至少一偏光 片，位于该像素阵列基板与该对向基板至少其中之一。
17.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，该第一聚合物层包括一聚合物层。
18.—种立体显示器的影像显示方法，其特征在于，包括提供一立体显示器，其如权利要求1所述；当欲显示出一 2D影像时，将该显示面板发出的具有一第一偏振方向的光线在通过该 第一液晶面板之后被旋转成具有一第二偏振方向的光线，且具有该第二偏振方向的光线在 通过该第二液晶面板之后仍保持该第二偏振方向，其中具有该第二偏振方向的光线在通过 该第二液晶面板的该聚合物层时实质上不产生折射，而显示出该2D影像；当欲显示出一 3D直式显示模式的影像时，将该显示面板发出的具有该第一偏振方向 的光线在通过该第一液晶面板之后被旋转成具有该第二偏振方向的光线，且具有该第二偏 振方向的光线在通过该第二液晶面板之后再度被旋转成该第一偏振方向的光线，其中所述 具有该第一偏振方向的光线在通过该第二液晶面板的该聚合物层时便产生折射，而显示出 该3D直式显示模式的影像；以及当欲显示出一 3D横式显示模式的影像时，将该显示面板发出的具有该第一偏振方向 的光线在通过该第一液晶面板之后实质上仍保持该第一偏振方向，且具有该第一偏振方向 的光线在通过该第二液晶面板之后被旋转成具有该第二偏振方向的光线，其中所述具有该 第二偏振方向的光线在通过该第二液晶面板的该聚合物层时产生折射，而显示出该3D横 式显示模式的影像。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在显示该2D影像时，不对该第一液晶面 板施予电压使得该液晶层实质上呈现扭转状态，且对该第二液晶面板施予一电压使得该液 晶材料层实质上呈现直立状态。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在显示该3D直式显示模式的影像时，不 对该第一液晶面板施予电压使得该液晶层实质上呈现扭转状态，且不对该第二液晶面板施 予电压使得该液晶材料层实质上呈现扭转状态。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，在显示该3D横式显示模式的影像时，对 该第一液晶面板施予一电压使得该液晶层实质上呈现直立状态，且不对该第二液晶面板施 予电压使得该液晶材料层实质上呈现扭转状态。
22.—种立体显示器的影像显示方法，其特征在于，包括 提供一立体显示器，其如权利要求1所述；以及将该显示面板发出的具有一第一偏振方向的光线依序通过该第一液晶面板以及该第 二液晶面板以显示出一影像。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，该影像为一2D影像、一 3D直式显示模 式的影像或一 3D横式显示模式的影像。
全文摘要
本发明涉及一种立体显示器，其包括显示面板、第一液晶面板以及第二液晶面板。第一液晶面板位于显示面板的上方。第二液晶面板位于第一液晶面板的上方，其中第二液晶面板包括第一透镜组、第二透镜组、下电极、上电极、液晶材料层以及聚合物层。第一透镜组与第二透镜组彼此相对向设置，且第一透镜组的延伸方向与第二透镜组的延伸方向具有不等于180度的夹角。下电极位于第一透镜组的表面上。上电极位于第二透镜组的表面上。液晶材料层位于上电极与下电极之间。聚合物层填于第一透镜组与第二透镜组至少其中之一内。本发明同时公开一种立体显示器的影像显示方法。
文档编号G02F1/1343GK101968587SQ20101051325
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者陈予洁, 陈昭远 申请人:友达光电股份有限公司