[实用新型]裸眼立体显示装置

说明书

技术领域

本实用新型关于一种具有液晶透镜(Liquid Crystal Lens)的裸眼立体显示装置，特别是关于一种具有双层液晶透镜的裸眼立体显示装置，并设置不同的电极图案于双层液晶透镜中，分别对其施加或未施加电压，来达到切换二维(2D)平面影像与三维(3D)立体影像。

背景技术

随着液晶显示器进步，三维(3D)立体影像的显示技术发展迅速，已逐渐深入消费者生活中。一般而言，三维(3D)立体影像显示技术系经由使用者的眼睛，并根据立体视觉的原则来实现。传统上制作3D立体影像显示装置利用双眼视差的基础来进行设计，让使用者的左眼仅观看到给左眼的影像而右眼仅观看到给右眼的影像。

由于人类的双眼彼此相距约5-7公分的距离，因此会有双眼视差，即由于左右眼之间的位置差距导致两眼所看到的影像实为具有细微差异的不同影像。这种眼睛位置差距所导致的左右眼所观看到的影像间的差异称为双眼视差。利用双眼视差产生立体感的显示方式多需配戴特殊器具来达成，常见的方法包含利用偏光眼镜、红蓝(绿)眼镜、快门眼镜及头盔式显示器等方式来达成。

然而，上述的显示方法不论成本高低都需要使用者配戴特殊器具才得以观看到立体影像，因而对使用者而言多少都会造成不便的感觉。

为了增加应用的多元化与得到更自然的3D立体影像，近年来着重于开发不需要配戴任何特殊器具即可观赏到立体影像的裸眼式3D立体显示装置。裸眼式3D立体显示装置所使用的光学技术主要有「柱状透镜」与「视差屏障或狭缝视差(ParallaxBarrier)」两种。「柱状透镜」技术的基本原理主要是运用凸透镜折射原理，同时分割将影像投向左右眼，以达立体效果。而「视差屏障」则运用光的直线传播的性质，将多视角影像透过一整排细微的狭缝所组成的视差屏障，再入射至双眼以产生立体视觉。

由于3D立体影像应用逐渐普遍，因此市面上的显示装置，逐渐开发可切换3D立体影像显示与2D影像显示的装置，以满足同一显示装置具有两种显示类型的需求。然而，上述的各种裸眼式3D立体显示装置，不论是使用「柱状透镜」或「视差屏障」的技术原理，皆需在显示器中设置固定式的光学元件，例如柱状透镜或黑色间隙屏障，而增加这些额外的3D光学元件，亦造成无法显示2D影像的结果。

为了能有效显示3D影像且可显示2D影像品质，某些2D/3D切换装置开始应用液晶透镜，通过转换光学元件来造成光传播相位改变，达到2D与3D影像间高自由度的切换。此种方式称为「液晶透镜(Liquid Crystal lens，ELC lens)」，其技术原理通过液晶受电场驱动后，造成液晶具有如同自聚焦透镜(GrinLens)的折射率变化。

请参考图1A、1B所示的「电场驱动液晶透镜」技术原理的示意图。如图1A所示，当未施加电压于液晶胞(LC cell)时，液晶长轴依照配向膜(Alignment layer)配向倾倒，此时光波的传播方向(propagation direction)将不受影响；如图1B所示，当施加电压于液晶胞时，上下电极层因电位势不同，而形成由上向下的电场分布，而透镜边缘的电场强度小于透镜中心的电场强度，此种电场分布不一致造成液晶倾斜角度不同的情况，此时光波的传播方向将随液晶折射率的变化而改变。因此，当利用「电场驱动液晶透镜」应用于2D/3D切换显示的装置时，当不施加电压于液晶胞时，面板所发的光波的传播方向不受液晶胞影响，故为2D显示；当施加电压于液晶胞时，面板所发的光波的传播方向受到液晶胞的影响，因此可达到3D显示的目的。

然而，此种方式仍面临许多制程上需要克服的问题。由于液晶透镜的焦距与液晶层的厚度、液晶双折射率(Birefringence，Δn)、与孔径尺寸(Aperture)等条件相关联。由于3D显示需短焦距性质的液晶透镜作为分光装置，然而产生短焦距特性必须增加液层厚度，这使得制程方面难度提高。

因此，亟需要一种制程可克服目前3D显示装置设计上所受到的限制，可依据使用者欲拍摄或播放2D平面影像或3D立体影像之不同需求，轻易达到切换2D平面影像极3D立体影像的裸眼立体显示装置。

发明内容

本实用新型的一目的为达到依据使用者欲拍摄或播放二维(2D)平面影像或三维(3D)立体影像的不同需求，轻易达到于同一显示装置中切换2D平面影像与3D立体影像。

本实用新型的另一目的在于克服已知的制程所受到的限制，并达到理想液晶透镜的焦距，提升3D立体影像与维持2D平面影像的品质。