本發明提供一種立體顯示器，其可降低觀察者對立體顯示器的視角依存性。
本發明提供一種立體顯示器的製作方法，在立體顯示器中形成具有不同圓偏影像的兩個區域，以增加立體影像的可觀看視角。
本發明提出一種立體顯示器，適於讓觀察者在配戴眼鏡時觀看，眼鏡具有兩個偏極特性不同的圓偏鏡片(circular polarized eyeglass)，而立體顯示器包括平面顯示面板、四分之一波片以及圖案化半波片。平面顯示面板具有多個呈陣列排列之畫素，其中平面顯示面板適於顯示一線偏影像。四分之一波片配置於平面顯示面板與眼鏡之間。圖案化半波片配置於平面顯示面板與眼鏡之間，其中圖案化半波片對應於部分畫素。
在本發明之一實施例中，平面顯示面板包括具有線偏光片液晶顯示面板、有機電激發光顯示面板、電漿顯示面板或電濕潤顯示面板(Electrowetting Display)。
在本發明之一實施例中，圖案化半波片配置於平面顯示面板上，而四分之一波片配置於圖案化半波片上，且圖案化半波片位於四分之一波片與平面顯示面板之間。在一實施例中，立體顯示器另包括基板以及第一配向層。第一配向層配置於四分之一波片上，且位於四分之一波片與基板之間，而四分之一波片的光軸與圖案化半波片的光軸平行。
在本發明之一實施例中，四分之一波片配置於平面顯示面板上，而圖案化半波片配置於四分之一波片上，且四分之一波片位於圖案化半波片與平面顯示面板之間。在一實施例中，立體顯示器另包括基板以及第一配向層。第一配向層配置於圖案化半波片上，且位於圖案化半波片與基板之間。在一實施例中，立體顯示器另包括披覆層以及第二配向層。披覆層配置於四分一波片與圖案化半波片之間。第二配向層配置於披覆層與四分之一波片之間。在另一實施例中，立體顯示器另包括具有配向功能的披覆層，配置於四分一波片與圖案化半波片之間，且四分之一波片的光軸與圖案化半波片的光軸平行。
在本發明之一實施例中，圖案化半波片包括多個條狀圖案，且各條狀圖案分別對應偶數列畫素中的一列畫素。
在本發明之一實施例中，圖案化半波片包括多個條狀圖案，且各條狀圖案分別對應奇數列畫素中的一列畫素。
在本發明之一實施例中，圖案化半波片包括多個條狀圖案，且各條狀圖案分別對應偶數行畫素中的一行畫素或奇數行畫素中的一行畫素。
在本發明之一實施例中，圖案化半波片包括多個島狀圖案，且各島狀圖案分別對應於至少其中一個畫素。在一實施例中，島狀圖案在行方向及列方向上皆交替排列。
本發明另提出一種立體顯示器的製作方法，包括下列步驟。首先，提供平面顯示面板，平面顯示面板具有多個呈陣列排列之畫素，且適於顯示線偏影像。接著，於基板上製作四分之一波片以及圖案化半波片，其中圖案化半波片對應於部分畫素。之後，將具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板與平面顯示面板貼合。
在本發明之一實施例中，具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法包括下列步驟。首先，於基板上形成第一配向層。接著，於第一配向層上形成四分之一波片。之後，於四分之一波片上形成圖案化半波片。
在本發明之一實施例中，具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法包括下列步驟。首先，於基板上形成第一配向層。之後，於第一配向層上形成圖案化半波片。接著，於圖案化半波片上形成四分之一波片。
在本發明之一實施例中，具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法包括下列步驟。首先，於基板上形成第一配向層。之後，於第一配向層上形成圖案化半波片。接著，於圖案化半波片上形成一披覆層。繼之，於披覆層上形成第二配向層。之後，於第二配向層上形成四分之一波片。
在本發明之一實施例中，具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法包括下列步驟。首先，於基板上形成第一配向層。之後，於第一配向層上形成圖案化半波片。接著，於圖案化半波片上形成一具有配向功能的披覆層。繼之，於具有配向功能的披覆層上形成四分之一波片。
本發明之立體顯示中，圖案化半波片在不同區域提供不同的相位延遲，使立體顯示器的產生不同偏振方向的左右眼畫面，並且利用四分之一波片可將線偏振影像轉換為圓偏振影像。因此，圖案化半波片與四分之一波片的搭配可以讓戴著偏光眼鏡的觀察者觀看到立體影像，且可以增加觀察者觀看立體顯示器的視角，以增進影像的顯示品質。本發明之四分之一波片的光軸與圖案化半波片的光軸平行，在部分實施例中，可以使用單一配向層來整合四分之一波片以及圖案化半波片，可以節省製造成本。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第一實施例圖2A為本發明立體顯示器第一實施例之示意圖。請參照圖2A，立體顯示器200適於讓觀察者在配戴圓偏眼鏡210時觀看，其中圓偏眼鏡210具有左旋及右旋兩個偏極特性不同的圓偏鏡片210L，而圓偏鏡片210L如圖2A所示，可視為四分之一波片與線偏光板的組合。此外，立體顯示器200包括平面顯示面板220、四分之一波片230以及圖案化半波片240。在本實施例中，圖案化半波片240配置於平面顯示面板220上，而四分之一波片230配置於圖案化半波片240上，且圖案化半波片240位於四分之一波片230與平面顯示面板220之間。平面顯示面板220可以是具有上偏光板液晶顯示面板、有機電激發光顯示面板、電漿顯示面板或電濕潤顯示面板，在本實施例中是以具有上偏光板的液晶顯示面板為例。
請繼續參照圖2A，平面顯示面板220具有多個呈陣列排列之畫素P，且在本實施例中，平面顯示面板220具有一上偏光板250，其中上偏光板250的光軸之延伸方向為D1，使得平面顯示面板220適於顯示一偏振方向為D1的線偏影像。圖案化半波片240以及四分之一波片230配置於平面顯示面板220與圓偏眼鏡210之間，且圖案化半波片240對應於部分畫素P。舉例而言，圖案化半波片240包括多個條狀圖案B，且各條狀圖案B分別對應奇數列畫素P中的一列畫素P。特別的是，圖案化半波片240上之條狀圖案B具有相位延遲的效果，可以使得平面顯示面板220所顯示的影像通過條狀圖案B之後產生二分之一波長(λ/2)的相位延遲。
詳言之，圖案化半波片240在奇數列畫素P中所提供的λ/2相位延遲可以使偏振方向為D1的線偏影像在進入四分之一波片230前轉成偏振方向為D2的線偏影像。同時，圖案化半波片240在偶數列畫素P中所提供的相位延遲約為零，使得偶數列畫素P所呈現的線偏影像在通過圖案化半波片240後會保持原有的偏振方向D1而進入四分之一波片230，因此平面顯示面板220所顯示的線偏影像在通過圖案化半波片240後呈現如圖2A中畫面F1所示的畫面，畫面F1被間隔地劃分成偏振方向為D1的條狀畫面與偏振方向為D2的條狀畫面。
請繼續參照圖2A，四分之一波片230所提供的四分之一波長(λ/4)相位延遲可以使偏振方向為D1與D2的線偏影像分別轉成左旋與右旋的圓偏影像而進入觀察者所配戴的圓偏眼鏡210。如圖2A中的畫面F2所示，畫面F2被間隔地劃分為條狀左眼畫面L以及右眼畫面R，因此觀察者透過圓偏眼鏡210可以看到如畫面F2之左眼畫面L與右眼畫面R所疊加的立體影像。值得注意的是，相較於習知之偏振方向呈線性的線偏影像而言，偏振方向為圓偏振的圓偏影像在各個極化方向上的分量大致相同，因此配戴圓偏眼鏡210之觀察者在不同的視角觀看立體顯示器200時，可以觀看到較為均勻的立體影像，因此本發明之四分之一波片的配置有助於增加立體顯示器的視角。
圖案化半波片240之各個條狀圖案B也可以是分別對應平面顯示器之偶數列畫素P中的一列畫素P。此外，圖案化半波片240與平面顯示器之畫素P的對應關係尚可如圖2B與圖2C所示。請參照圖2B，圖案化半波片240(其餘未繪示)包括多個條狀圖案B，且各條狀圖案B分別對應奇數行畫素P中的一行畫素P。當然，各條狀圖案B也可以是分別對應偶數行畫素P中的一行畫素P。另外，請參照圖2C，圖案化半波片240(其餘未繪示)包括多個在行方向及列方向上皆交替排列的島狀圖案I，且各島狀圖案I可以分別對應於其中一個畫素P，使得畫面分別呈現如同棋盤狀間隔排列的二顯示影像進入觀察者所配戴的圓偏眼鏡210內，以呈現立體畫面。當然，各島狀圖案I也可以是分別對應於多個畫素P。因此，設計者可因應使用需求來設計圖案化半波片上的圖案與平面顯示器上畫素的對應關係，本發明並不限定圖案化半波片的圖案形狀、大小與排列方式。
具體而言，立體顯示器200可進一步包括基板310以及第一配向層320，如圖3所示。圖3為本發明立體顯示器第一實施例之剖面示意圖。請參照圖3，第一配向層320配置於四分之一波片230上，且第一配向層320位於四分之一波片230與基板310之間，其中第一配向層320具有特定的配向排列，用以調整四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸方向。在本實施例中，四分之一波片230的光軸以及圖案化半波片240的光軸平行。
詳細來說，四分之一波片230與圖案化半波片240之材料例如是由位相差膜所組成。位相差膜的光學性質可以藉由改變位相差膜之膜厚或是位相差膜的分子排列而進行調整。舉例而言，四分之一波片230與圖案化半波片240例如是用同一種材料所製成，藉由改變位相差膜之膜厚使得四分之一波片230與圖案化半波片240具有不同的相位延遲量。此外，由於本實施例中之四分之一波片230的光軸與圖案化半波片240的光軸平行，因此可以使用單一層的第一配向層320來定義四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸，其中第一配向層320可以利用各種接觸式配向製程或非接觸式配向製程來調整配向方向。
為了更充分揭露本發明之內容，以下將說明本發明立體顯示器第一實施例之製造方法。圖4A至圖4F繪示本發明立體顯示器的一種製造方法，其包括以下所述之步驟：首先，請參照圖4A與圖2A，提供平面顯示面板220，平面顯示面板220具有多個呈陣列排列之畫素P，且適於顯示偏振方向為D1的線偏影像。舉例而言，平面顯示面板220例如主要由液晶顯示面板222、背光模組224以及位於液晶顯示面板222兩側的上偏光板250以及下偏光板226所組成，其中上偏光板250的光軸延伸方向為D1，使得平面顯示面板220適於顯示偏振方向為D1的線偏影像。接著，請參照圖4B，於基板310上形成第一配向層320，其中第一配向層320的配向方向為D3，使得四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸延伸方向為D3，其中四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸延伸方向D3與上偏光板250的光軸延伸方向D1之間呈45度的夾角(繪示於圖2A)。
接著，請參照圖4C，於第一配向層320上形成四分之一波片230，其中四分之一波片230的形成方法例如是在第一配向層320上全面性地塗佈一位相差膜，而塗佈位相差膜的方式例如是狹縫模具式塗佈(Slot－die Coating)或旋轉塗佈法(spin coating，經由UV曝光交聯而成)。之後，請參照圖4D與圖2A，於四分之一波片230上形成圖案化半波片240，其中圖案化半波片240對應於部分畫素P，在本實施例中，圖案化半波片240上具有多個與一列畫素P對應的條狀圖案B。上述形成圖案化半波片240的方法例如是在四分之一波片230上全面性地塗佈一位相差膜，而塗佈位相差膜的方式例如是狹縫模具式塗佈或旋轉塗佈法，接著經由一光罩製程定義出所需要的條狀圖案B後，再藉由顯影製程去除部分位相差膜，以在基板310上完成四分之一波片230以及一圖案化半波片240的製作。
之後，請參照圖4E，將具有四分之一波片230以及圖案化半波片240的基板310與平面顯示面板220進行對位並加以貼合。貼合後的立體顯示器200如圖4F所示，適於讓一觀察者在配戴一圓偏眼鏡210時觀看，其中圓偏眼鏡210具有二偏極特性不同的圓偏鏡片210L。
第二實施例圖5為本發明立體顯示器第二實施例之示意圖。請參照圖5，立體顯示器400與第一實施例所述立體顯示器200類似，惟立體顯示器400的四分之一波片230與圖案化半波片240的配置位置與立體顯示器200不同。立體顯示器400之四分之一波片230配置於平面顯示面板220上，而圖案化半波片240配置於四分之一波片230上，且四分之一波片230位於圖案化半波片240與平面顯示面板220之間。
在本實施例中，平面顯示面板220具有上偏光板250，其中上偏光板250的光軸之延伸方向為D1，使得平面顯示面板220適於顯示偏振方向為D1的線偏影像。之後，四分之一波片230所提供的λ/4相位延遲可以使偏振方向為D1的線偏影像轉成圓偏影像而進入圖案化半波片240，如圖5中的畫面F1所示，圓偏影像例如為左旋偏極影像。接著，影像進入圖案化半波片240，其中圖案化半波片240對應於部分畫素P，在本實施例中，圖案化半波片240包括多個條狀圖案B，且各條狀圖案B分別對應奇數列畫素P中的一列畫素P。特別的是，圖案化半波片240在奇數列畫素P中所提供的λ/2相位延遲可以使圓偏影像轉成旋光性方向相反的圓偏影像而進入觀察者所配戴的圓偏眼鏡210，如圖5中的左旋偏極影像轉為右旋偏極影像。
另一方面，在本實施例中。圖案化半波片240在偶數列畫素P中所提供的相位延遲約為零，因此偶數列畫素P所呈現的影像在通過圖案化半波片240後會保持原有的旋光性而進入觀察者所配戴的圓偏眼鏡210，因此畫面F1的影像在通過圖案化半波片240後會呈現如圖5中畫面F2的畫面，畫面F2被間隔地劃分為條狀左眼畫面L以及右眼畫面R，因此觀察者經由圓偏眼鏡210可以看到如畫面F2之左眼畫面L與右眼畫面R所疊加之立體影像。當然，圖案化半波片240上的圖案設計可依據需求加以調整，本發明並不限定圖案化半波片240的圖案形狀、大小與排列方式。相較於習知之偏振方向呈線性的線偏影像而言，偏振方向為圓偏振的圓偏影像在各個極化方向上的分量大致相同，因此，本實施例之立體顯示器400相較於習知的立體顯示器100(繪示於圖1)而言，同樣具有較佳的可觀看視角。
具體而言，立體顯示器400可進一步包括基板310以及第一配向層320，如圖6所示。圖6為本發明第二實施例之一種立體顯示器的剖面示意圖。請參照圖6，第一配向層320配置於圖案化半波片240上，且第一配向層320位於圖案化半波片240與基板310之間，其中第一配向層320具有特定的配向排列，用以調整四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸方向。此外，四分之一波片230位於圖案化半波片240與平面顯示面板220之間。在本實施例中，四分之一波片230的光軸以及圖案化半波片240的光軸平行。
圖7A至圖7C為形成上述具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法。請先參照圖7A，提供具有第一配向層320的基板310，第一配向層320的配向方向為D3，使得四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸方向為D3，其中四分之一波片230與圖案化半波片240的光軸方向D3與上偏光板250的光軸延伸方向D1之間呈45度的夾角(繪示於圖5)。接著，如圖7B所示，於第一配向層320上形成圖案化半波片240，其中圖案化半波片240對應於部分畫素P(繪示於圖5中)，在本實施例中，圖案化半波片240上具有多個相位延遲為λ/2的條狀圖案B，但不以此為限。上述形成圖案化半波片240的方法例如是在第一配向層320上使用狹縫模具式塗佈或旋轉塗佈法全面性地塗佈一位相差膜，經由一光罩製程定義出所需要的條狀圖案B後，使得圖案化半波片240上具有相位延遲為λ/2的區塊以及相位延遲約為零的區塊，在本實施例中，相位延遲為λ/2以及相位延遲約為零的兩區塊之膜厚相去不遠。之後，如圖7C所示，於圖案化半波片240上形成四分之一波片230，其中四分之一波片230的形成方法例如是在圖案化半波片240上全面性地塗佈一位相差膜，而塗佈位相差膜的方式例如是狹縫模具式塗佈或旋轉塗佈法，經由UV曝光交聯而成。以在基板310上完成四分之一波片230以及一圖案化半波片240的製作。之後，再將具有圖案化半波片240以及四分之一波片230的基板310與平面顯示面板220進行對位並加以貼合，以完成立體顯示器400。
在部分實施例中，四分之一波片230的膜厚會因底層圖案化半波片240之圖案地形(topography)而有所變化，使得四分之一波片230的膜厚不均勻，進而影響整體的光學特性。因此在部分實施例中，當相位延遲為λ/2與相位延遲約為零的兩區域之間膜厚相距太大時，立體顯示器可進一步包括披覆層510以及第二配向層520，如圖8所示之立體顯示器500。圖8為本發明第二實施例之一種立體顯示器的剖面示意圖。請參照圖8，披覆層510配置於四分之一波片230與圖案化半波片240之間，且第二配向層520配置於披覆層510與四分之一波片230之間。披覆層510用以填平圖案化半波片240表面的圖案地形，使得四分之一波片230得以較為均勻地塗佈在披覆層510的表面，避免四分之一波片230在製程中受圖案化半波片240表面圖案的影響而塗佈不均。此外，第一配向層320用以定義圖案化半波片240的光軸方向，而第二配向層520用以重新定義四分之一波片230的光軸方向。在此實施例中，第一配向層320與第二配向層520的配向方向相同。
圖9A至圖9E為一種形成上述具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法。請先參照圖9A，提供具有第一配向層320的基板310，其中第一配向層320的配向方向為D3。接著，如圖9B所示，於第一配向層320上形成圖案化半波片240，其中圖案化半波片240對應於部分畫素P(繪示於圖5)，在本實施例中，圖案化半波片240上具有多個相位延遲為λ/2的條狀圖案B，但不以此為限。上述形成圖案化半波片240的方法例如是在第一配向層320上全面性地塗佈一位相差膜，經由一光罩製程定義出相位延遲為λ/2的圖案後，再使用顯影製程去除相位延遲約為零的區域，而形成表面地形高低起伏的圖案化半波片240。
請繼續參照圖9C，於圖案化半波片240上形成披覆層510，以覆蓋圖案化半波片240上的圖案。接著，如圖9D所示，於披覆層510上形成第二配向層520，其中第二配向層520之配向方向與第一配向層320的配向方向D3相同，而第二配向層520的製作方式與第一配向層320類似。繼之，請參閱圖9E，於第二配向層520上形成四分之一波片230。之後，再將此具有圖案化半波片240以及四分之一波片230的基板310與平面顯示面板220(繪示於圖5)進行對位並加以貼合，以完成立體顯示器500。
當然，在另一實施例中，披覆層510與第二配向層520也可以使用一具有配向功能的披覆層610所替代，如圖10所示。圖10為本發明第二實施例之另一種立體顯示器的剖面示意圖。請參照圖10，立體顯示器可進一步包括一具有配向功能的披覆層610，如圖10所示之立體顯示器600。具有配向功能的披覆層610配置於四分之一波片230與圖案化半波片240之間，且四分之一波片230的光軸與圖案化半波片240的光軸平行。四分之一波片230則位於平面顯示面板220與具有配向功能的披覆層610之間。
圖11A至圖11D為一種形成上述具有四分之一波片以及圖案化半波片的基板之製作方法。請先參照圖11A，提供具有第一配向層320的基板310，第一配向層320的配向方向為D3。接著，如圖11B所示，於第一配向層320上形成圖案化半波片240，其中圖案化半波片240的製作方法與設計考量與上述圖9B類似，不再贅述。之後，如圖11C所示，於圖案化半波片240上形成一具有配向功能的披覆層610，以覆蓋圖案化半波片240上的圖案。具有配向功能的披覆層610的配向方向與第一配向層320之配向方向D3相同。繼之，請參閱圖11D，於具有配向功能的披覆層610上形成四分之一波片230。隨後，再將此具有圖案化半波片240以及四分之一波片230的基板310與平面顯示面板220(繪示於圖5)進行對位並加以貼合，以完成立體顯示器600。
綜上所述，本發明之立體顯示器以及其製造方法至少具有以下所述之優點：1.本發明之圖案化半波片在不同區域中具有不同的相位延遲，並且使用四分之一波片使得線偏影像轉為圓偏影像，因此觀察者可以看到視角依存性較低的立體顯示效果。
2.本發明之四分之一波片的光軸與圖案化半波片的光軸平行，在部分實施例中，可以使用單一配向層來整合四分之一波片以及圖案化半波片，降低製程複雜的缺點。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，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。
D1、D2．．．光的偏振方向.