CN114911067B - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种显示装置，包括显示面板、第一偏振切换结构、穿透层、第二偏振切换结构以及透镜层。第一偏振切换结构重叠于显示面板。穿透层包括第一双折射材料，且穿透层具有第一光轴。穿透层位于第一偏振切换结构与第二偏振切换结构之间。透镜层包括一第二双折射材料，且透镜层具有第二光轴。显示面板、第一偏振切换结构、穿透层、第二偏振切换结构以及透镜层沿着第一方向依序排列，其中第一光轴与第一方向具有第一夹角，且第二光轴与第一方向具有第二夹角。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示装置。
背景技术
3D显示技术一直被许多显示器制造商所关注。相较于2D影像，3D影像更容易提升使用者的沉浸感，让使用者有身历其境的感觉。集成影像显示器(integral imagingdisplay)是一种利用微透镜阵列(Micro lens array)的真实立体显示技术。集成影像具有全视差、连续视点、视疲劳低等优点，因此，目前被视为重要的次世代3D显示技术。一般而言，微透镜具有固定的景深(Depth Of Field)，且集成影像显示器只有在中心深度平面(Central Depth.Plane，CDP)附近的范围内才能形成清楚的影像。
发明内容
本发明提供一种显示装置，改善了景深范围太小而导致画面不清楚的问题。
本发明的至少一实施例提供一种显示装置。显示装置包括显示面板、第一偏振切换结构、穿透层、第二偏振切换结构以及透镜层。第一偏振切换结构重叠于显示面板。穿透层包括第一双折射材料，且穿透层具有第一光轴。穿透层位于第一偏振切换结构与第二偏振切换结构之间。透镜层包括一第二双折射材料，且透镜层具有第二光轴。显示面板、第一偏振切换结构、穿透层、第二偏振切换结构以及透镜层沿着第一方向依序排列，其中第一光轴与第一方向具有第一夹角，且第二光轴与第一方向具有第二夹角。
附图说明
图1A至图1D是本发明的一实施例的一种显示装置在不同操作模式下的剖面示意图；
图2是本发明的一实施例的一种偏振切换结构的剖面示意图；
图3是本发明的一实施例的一种偏振切换结构的剖面示意图；
图4是本发明的一实施例的一种显示面板的剖面示意图；
图5是本发明的一实施例的一种显示面板的剖面示意图。
符号说明
10:显示装置
100:显示面板
200:第一偏振切换结构
300:穿透层
400:第二偏振切换结构
500:透镜层
510:液晶分子
AL1:第一配向层
AL2:第二配向层
BL:背光模块
BP1:第一缓冲层
BP2:第二缓冲层
CDP1,CDP2,CDP3,CDP4:中心深度平面
D1:第一方向
E1:第一电极
E2:第二电极
L:光线
LC:第一液晶层
LCP:液晶面板
LCP1,LCP2:偏振切换结构
LEDS:发光二极管显示面板
OA1:第一光轴
OA2:第二光轴
P0:偏振方向
P1:第一偏振方向
P2:第二偏振方向
P3:第三偏振方向
P4:第四偏振方向
PL1:第一偏光片
PL2:第二偏光片
SB1:第一基板
SB2:第二基板
W1,W2:厚度
θ1:第一夹角
θ2:第二夹角
具体实施方式
图1A至图1D是依照本发明的一实施例的一种显示装置在不同操作模式下的剖面示意图。
请参考图1A至图1D，显示装置10包括显示面板100、第一偏振切换结构200、穿透层300、第二偏振切换结构400以及透镜层500。显示面板100、第一偏振切换结构200、穿透层300、第二偏振切换结构400以及透镜层500沿着第一方向D1依序排列。
显示面板100例如为有机发光二极管显示面板、微型发光二极管显示面板、液晶显示面板或其他形式的显示面板。显示面板100的发光面朝向第一偏振切换结构200。在图1A至图1D的实施例中，显示面板100朝向第一偏振切换结构200发出光线L。在本实施例中，显示面板100被配置成发出具有偏振方向P0的光线L。在一些实施例中，显示面板100为液晶显示面板，且显示面板100包括背光模块、液晶面板以及偏光片。在一些实施例中，显示面板100为有机发光二极管显示面板(或微型发光二极管显示面板)，且显示面板100包括有机发光二极管面板(或微型发光二极管面板)以及偏光片。
第一偏振切换结构200重叠于显示面板100。在一些实施例中，第一偏振切换结构200包括液晶面板或其他可以改变光线偏振方向的结构。
第一偏振切换结构200被配置成切换光线的偏振方向。举例来说，第一偏振切换结构200具有第一操作模式(如图1A与图1C所示)与第二操作模式(如图1B与图1D所示)。在第一操作模式中，第一偏振切换结构200可以供具有第一偏振方向P1的光线穿过或第一偏振切换结构200将其他偏振方向的光线转换成具有第一偏振方向P1的光线。在第二操作模式中，第一偏振切换结构200可以供具有第二偏振方向P2的光线穿过或第一偏振切换结构200将其他偏振方向的光线转换成具有第二偏振方向P2的光线。换句话说，第一偏振切换结构200被配置成使具有第一偏振方向P1的光线(如图1A与图1C所示)通过或使具有第二偏振方向P2的光线通过(如图1B与图1D所示)。在一些实施例中，第一偏振方向P1与第二偏振方向P2垂直于光线L的行径方向(例如第一方向D1)。第一偏振方向P1正交于第二偏振方向P2。在图1A至图1D中，第一偏振方向P1为纵向，且第二偏振方向P2为垂直纸面的方向，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一偏振方向P1与第二偏振方向P2包括其他方向。在一些实施例中，偏振方向P0等于第一偏振方向P1或第二偏振方向P2。
穿透层300重叠于第一偏振切换结构200。穿透层300包括第一双折射材料。在一些实施例中，第一双折射材料包括方解石、石英或其他双折射材料。穿透层300具有固定的第一光轴OA1。在一些实施例中，第一光轴OA1与光线的行进方向(例如第一方向D1)具有第一夹角θ1，第一夹角θ1例如为44度至46度，例如45度。在一些实施例中，第一光轴OA1、光线的行进方向(例如第一方向D1)以及第一偏振方向P1位于同一个平面，且第二偏振方向P2不平行于前述同一个平面(例如垂直于前述同一个平面)。
在一些实施例中，第一偏振切换结构200在第一操作模式(如图1A与图1C所示)中，且穿过穿透层300的光线具有第一偏振方向P1。具有第一偏振方向P1的光线在穿透层300中可称为非寻常光(extraordinary ray)，其中前述非寻常光在穿透层300中的折射率为ne1。
在一些实施例中，第一偏振切换结构200在第二操作模式(如图1B与图1D所示)中，且穿过穿透层300的光线具有第二偏振方向P2。具有第二偏振方向P2的光线在穿透层300中可称为寻常光(ordinary ray)，且前述寻常光在穿透层300中的折射率为no1。
折射率no1与折射率ne1不同，因此，可以通过切换第一偏振切换结构200，使穿过穿透层300的光线在穿透层300中有不一样的行进路径，由此实质上改变光线从显示面板100到透镜层500的行进距离(也可以称为物距)。在一些实施例中，穿透层300的厚度W1为4毫米至5毫米。
第二偏振切换结构400重叠于穿透层300。穿透层300位于第一偏振切换结构200与第二偏振切换结构400之间。在一些实施例中，第二偏振切换结构400包括液晶面板或其他可以改变光线偏振方向的结构。
第二偏振切换结构400被配置成切换光线的偏振方向。举例来说，第二偏振切换结构400具有第三操作模式(如图1A与图1B所示)与第四操作模式(如图1C与图1D所示)。在第三操作模式中，第二偏振切换结构400可以供具有第三偏振方向P3的光线穿过或第二偏振切换结构400将其他偏振方向的光线转换成具有第三偏振方向P3的光线。在第四操作模式中，第二偏振切换结构400可以供具有第四偏振方向P4的光线穿过或第二偏振切换结构400将其他偏振方向的光线转换成具有第四偏振方向P4的光线。换句话说，第二偏振切换结构400被配置成使具有第三偏振方向P3的光线(如图1A与图1B所示)通过或使具有第四偏振方向P4的光线通过(如图1C与图1D所示)。在一些实施例中，第三偏振方向P3与第四偏振方向P4垂直于第一方向D1。第三偏振方向P3正交于第四偏振方向P4。在图1A至图1D中，第三偏振方向P3平行于第一偏振方向P1，且第四偏振方向P4平行于第二偏振方向P2，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第三偏振方向P3与第四偏振方向P4包括其他方向。
在一些实施例中，第二偏振切换结构400的厚度以及第一偏振切换结构200的厚度小于穿透层300的厚度W1，但本发明不以此为限。
透镜层500重叠于第二偏振切换结构400。透镜层500包括第二双折射材料。在一些实施例中，第二双折射材料包括液晶或其他双折射材料。透镜层500具有固定的第二光轴OA2。在一些实施例中，透镜层500包括多个固定的液晶分子510。液晶分子510经配向而具有固定的走向。在一些实施例中，透镜层500与第二偏振切换结构400之间还包括配向层(未绘出)，但本发明不以此为限。在一些实施例中，液晶分子510的长轴大致上平行于第二光轴OA2。
在一些实施例中，第二光轴OA2与第一方向D1具有第一夹角θ2，第二夹角θ2例如为90度。在一些实施例中，第二光轴OA2、第一方向D1以及第三偏振方向P3位于同一个平面，且第四偏振方向P4不平行于前述同一个平面(例如垂直于前述同一个平面)。
在一些实施例中，第二偏振切换结构400在第三操作模式(如图1A与图1B所示)中，且穿过透镜层500的光线具有第三偏振方向P3。具有第三偏振方向P3的光线在透镜层500中可称为非寻常光(extraordinary ray)，且前述非寻常光在透镜层500中的折射率为ne2。
在一些实施例中，第二偏振切换结构400在第四操作模式(如图1C与图1D所示)中，且穿过透镜层500的光线具有第四偏振方向P4。具有第四偏振方向P4的光线在透镜层500中可称为寻常光(ordinary ray)，且前述寻常光在透镜层500中的折射率为no2。
折射率no2与折射率ne2不同，因此，可以通过切换第二偏振切换结构400实质上改变透镜层500对于光线的焦距。换句话说，透镜层500对于不同偏振方向的光线有不同的焦聚。在一些实施例中，透镜层500的厚度W2小于穿透层300的厚度W1。在一些实施例中，透镜层500的厚度W2为10微米至100微米。
在本实施例中，显示装置10可以具有多个中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4。中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4的位置彼此不同。
如图1A所示，在第一偏振切换结构200为第一操作模式，且第二偏振切换结构400为第三操作模式时，显示装置10具有中心深度平面CDP1。此时，在中心深度平面CDP1附近成像的影像可以较为清晰。
如图1B所示，在第一偏振切换结构200为第二操作模式，且第二偏振切换结构400为第三操作模式时，显示装置10具有中心深度平面CDP2。此时，在中心深度平面CDP2附近成像的影像可以较为清晰。
如图1C所示，在第一偏振切换结构200为第一操作模式，且第二偏振切换结构400为第四操作模式时，显示装置10具有中心深度平面CDP3。此时，在中心深度平面CDP3附近成像的影像可以较为清晰。
如图1D所示，在第一偏振切换结构200为第二操作模式，且第二偏振切换结构400为第四操作模式时，显示装置10具有中心深度平面CDP4。此时，在中心深度平面CDP4附近成像的影像可以较为清晰。
基于上述，切换第一偏振切换结构200及/或第二偏振切换结构400，以使显示装置10可以具有不同的中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4，由此改善了景深范围太小而导致画面不清楚的问题。在一些实施例中，通过时序的设计切换第一偏振切换结构200及/或第二偏振切换结构400，使显示装置10的中心深度平面CDP1,CDP2,CDP3,CDP4可以快速地被切换。
图2是依照本发明的一实施例的一种偏振切换结构的剖面示意图。举例来说，图1A至图1D的第一偏振切换结构200及/或第二偏振切换结构400可以为图2的偏振切换结构LCP1。
请参考图2，偏振切换结构LCP1包括第一基板SB1、第二基板SB2、第一液晶层LC、第一电极E1以及第二电极E2。在一些实施例中，偏振切换结构LCP1还包括第一配向层AL1以及第二配向层AL2。
第一液晶层LC、第一电极E1、第二电极E2、第一配向层AL1以及第二配向层AL2位于第一基板SB1与第二基板SB2之间。第一电极E1以及第一配向层AL1形成于第一基板SB1上，且第二电极E2以及第二配向层AL2形成于第二基板SB2上。通过第一电极E1以及第二电极E2之间的垂直电场控制液晶分子的方向，由此改变光线的偏振方向。
在本实施例中，偏振切换结构LCP1为扭转向列(Twisted Nematic，TN)型液晶面板，但本发明不以此为限。在其他实施例中，偏振切换结构LCP1为垂直排列(VerticalAlignment，VA)型液晶面板、边缘电场切换(Fringe Field Switching，FFS)型液晶面板、共面转换(In-Plane Switching，IPS)型液晶面板或视角高清晰技术(Advanced Hyper-Viewing Angle，AHVA)型液晶面板。
图3是依照本发明的另一实施例的一种偏振切换结构的剖面示意图。举例来说，图1A至图1D的第一偏振切换结构200及/或第二偏振切换结构400可以为图3的偏振切换结构LCP2。
请参考图3，偏振切换结构LCP2包括第一基板SB1、第二基板SB2、第一液晶层LC、第一电极E1以及第二电极E2。在一些实施例中，偏振切换结构LCP1还包括第一配向层AL1、第二配向层AL2、第一缓冲层BP1以及第二缓冲层BP2。
第一液晶层LC、第一电极E1、第二电极E2、第一配向层AL1、第二配向层AL2、第一缓冲层BP1以及第二缓冲层BP2位于第一基板SB1与第二基板SB2之间。第一电极E1、第二电极E2、第一配向层AL1、第一缓冲层BP1以及第二缓冲层BP2形成于第一基板SB1上，且第二配向层AL2形成于第二基板SB2上。通过第一电极E1以及第二电极E2之间的横向电场控制液晶分子的方向，由此改变光线的偏振方向。
在本实施例中，偏振切换结构LCP2为共面转换(In-Plane Switching，IPS)型液晶面板。
图4是依照本发明的一实施例的一种显示面板的剖面示意图。举例来说，图1A至图1D的显示面板100可以为图4的显示面板100A。
请参考图4，显示面板100A包括互相重叠的背光模块BL、第一偏光片PL1、液晶面板LCP以及第二偏光片PL2。在一些实施例中，液晶面板LCP位于背光模块BL与第一偏振切换结构(请参考图1A至图1D)之间。
液晶面板LCP可以为任意形式的液晶面板。在本实施例中，第一偏光片PL1以及第二偏光片PL2设置于液晶面板LCP的外侧，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一偏光片PL1以及第二偏光片PL2设置于液晶面板LCP中。
在一些实施例中，显示面板100A的液晶面板LCP与图2的偏振切换结构LCP1或图3的偏振切换结构LCP2包括类似的结构，其中图2的偏振切换结构LCP1与图3的偏振切换结构LCP2中不包括偏光片。
图5是依照本发明的一实施例的一种显示面板的剖面示意图。举例来说，图1A至图1D的显示面板100可以为图5的显示面板100B。
请参考图5，显示面板100B包括互相重叠的发光二极管显示面板LEDS以及第一偏光片PL1。在一些实施例中，第一偏光片PL1位于发光二极管显示面板LEDS与第一偏振切换结构(请参考图1A至图1D)之间。
在本实施例中，发光二极管显示面板LEDS为微型发光二极管显示面板，但本发明不以此为限。在其他实施例中，发光二极管显示面板LEDS为有机发光二极管显示面板。
Claims (15)
1.一种显示装置，包括：
显示面板；
第一偏振切换结构，重叠于该显示面板；
穿透层，其中该穿透层包括第一双折射材料，且该穿透层具有第一光轴；
第二偏振切换结构，其中该穿透层位于该第一偏振切换结构与该第二偏振切换结构之间；以及
透镜层，其中该透镜层包括第二双折射材料，且该透镜层具有第二光轴，其中该显示面板、该第一偏振切换结构、该穿透层、该第二偏振切换结构以及该透镜层沿着第一方向依序排列，其中该第一光轴与该第一方向具有第一夹角，且该第二光轴与该第一方向具有第二夹角。
2.如权利要求1所述的显示装置，其中该第二双折射材料包括液晶。
3.如权利要求1所述的显示装置，其中该第一夹角为44度至46度，且该第二夹角为90度。
4.如权利要求1所述的显示装置，其中该显示面板被配置成发出具有偏振方向的光线。
5.如权利要求1所述的显示装置，其中该第一偏振切换结构被配置成使具有第一偏振方向的光线通过或使具有第二偏振方向的光线通过，其中该第一偏振方向正交于该第二偏振方向。
6.如权利要求5所述的显示装置，其中该第一偏振方向与该第二偏振方向垂直于该第一方向。
7.如权利要求5所述的显示装置，其中该第一光轴、该第一方向以及该第一偏振方向位于同一个平面，且该第二偏振方向不平行于前述该同一个平面。
8.如权利要求5所述的显示装置，其中该第二偏振切换结构被配置成使具有第三偏振方向的光线通过或使具有第四偏振方向的光线通过，其中该第三偏振方向正交于该第四偏振方向。
9.如权利要求8所述的显示装置，其中该第三偏振方向与该第四偏振方向垂直于该第一方向。
10.如权利要求8所述的显示装置，其中该第二光轴、该第一方向以及该第三偏振方向位于同一个平面，且该第四偏振方向不平行于前述该同一个平面。
11.如权利要求8所述的显示装置，其中该第三偏振方向平行于该第一偏振方向，且该第四偏振方向平行于该第二偏振方向。
12.如权利要求1所述的显示装置，其中该第一偏振切换结构以及该第二偏振切换结构各自包括第一基板、第二基板、第一液晶层、第一电极以及第二电极，其中该第一液晶层、该第一电极以及该第二电极位于该第一基板与该第二基板之间。
13.如权利要求1所述的显示装置，其中该穿透层包括方解石或石英。
14.如权利要求1所述的显示装置，其中该穿透层的厚度为4毫米至5毫米。
15.如权利要求1所述的显示装置，其中该第二偏振切换结构的厚度与该第一偏振切换结构的厚度小于该穿透层的厚度。
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