TWI418886B - 畫素結構、立體影像／多可視區之液晶顯示裝置及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種液晶顯示裝置，特別是，關於一種整合式之立體影像液晶顯示裝置及/或具有多可視區的液晶顯示裝置。
一般來說，人的左右眼約間隔6.5公分，因此兩眼所接收到的外界視圖將有些微差異。這兩個視圖傳送至大腦後將融合成一立體影像，而使人產生立體感。這種利用兩眼視差產生立體影像的原理已經應用在許多三維(3D)影像顯示裝置上。
目前三維影像顯示裝置大致可區分二種，其中一種顯示裝置需要配戴立體眼鏡才能產生立體影像(如圖1A及1B所示)，另一種為不需配帶眼鏡的裸眼直視型立體影像顯示器(如圖2A及2B所示)。圖1A為習知的投影型立體顯示系統，其一般應用於3D立體影片的播放。投影機110與投影機120同時分別投射出濾光方向垂直的兩種影像於螢幕130上，觀眾在配戴立體鏡片(如快門式或極化式鏡片)後，左右眼能同時看到不同影像，再由大腦融合成立體影像。圖1B為利用雙液晶面板所組成的立體影像顯示器，其中第一個液晶面板140用以提供具有相同極化方向的左右眼影像，第二個液晶面板150用以控制左右眼影像的不同極化方向。藉由極
化式鏡片160，可將具有不同極化方向的影像分別過濾至左眼及右眼，而使大腦產生一立體影像。
不需搭配立體眼鏡的裸眼直視型立體顯示技術或稱自動立體顯示(Autostereoscopic 3D Display)是利用觀察者左右眼因些微角度差而看到差異畫面，在適當的觀賞角度與距離，使其一眼在某一影像的可視區域中，而另一眼在另一影像的可視區域中，透過大腦將兩幅畫面融合成具有立體深度的立體顯示圖像。常見的直視型立體顯示器有視差屏障型顯示器及柱狀透鏡型兩種，如圖2A及2B所示。
圖2A繪示一視差屏障型顯示器之作用原理的示意圖，其包含液晶面板210及視差屏障片220。視差屏障片220設置於液晶面板210前方，且視差屏障片220上的垂直光柵條紋可設計以準確遮蔽每一個透過畫素的光線，而將影像分配給右眼或左眼。換言之，由於右眼和左眼觀看的角度不同，透過視差屏障片220的屏障，可只讓右眼看到液晶面板210的部分畫素R，且只讓左眼看到液晶面板210另一部分的畫素L，使得左右眼睛各自看到獨立的影像，最後再經由大腦融合而產生三度空間深度的立體影像。除了用以顯示立體影像之外，藉由調整液晶面板210及視差屏障片220間的距離x、以及液晶面板210中各畫素的位置及/或大小，視差屏障型顯示器亦可使用做為具有多可視區的顯示裝置。然而，視差屏障型顯示器的缺點在於不透光的視差屏障亦會阻隔光輸出，使得整體面板亮度略暗。
圖2B繪示一柱狀透鏡型顯示器之作用原理的示意圖，其包含液晶面板230及柱狀透鏡層240。柱狀透鏡層240用以將液晶面板230的左、右畫素(L、R)分別折射至使用者的左、右眼，以產生立體影像。透過電腦的輔助，可模擬出所需之柱狀透鏡層240的陣列密度、傾斜角度、與陣列排列角度等。一般來說，柱狀透鏡層240的陣列密度愈高，影像的解析度愈佳，但相對的立體感效果愈差。另一方面，液晶面板230與柱狀透鏡層240的交界處仍會產生影像干擾及色不均(Mura)等問題。
此外，不論是視差屏障型顯示器或是柱狀透鏡型顯示器都必須在顯示面板外部設置額外的視差屏障片或柱狀透鏡層，因此整體的重量及厚度都將提高。
因此，有必要提供一種輕薄、可靠性佳的整合式立體顯示裝置及/或具有多可視區的顯示裝置。
鑑於先前技術所存在的問題，本發明提供了一種液晶顯示裝置及其製造方法，此液晶顯示裝置可顯示立體影像或多可視區影像，且具有輕薄及高可靠度等優點。
根據本發明之一方面，提供了一種畫素結構。此畫素結構包含一第一基板、與第一基板平行之一第二基板、夾設於第一基板與第二基板之間的一液晶層、一反
射結構、以及一光角度控制結構。反射結構係設置於第一基板，而光角度控制結構係設置於第二基板。光角度控制結構用以將自第一基板進入之一光線反射至反射結構，反射結構用以反射來自光角度控制結構之光線，以使光線以一預定方向離開畫素結構。
根據本發明之另一方面，提供了一種由一電晶體陣列基板、一彩色濾光片基板、及一液晶層組成之畫素結構。此畫素結構包含一光角度控制結構以及一反射結構。光角度控制結構用以將一光線反射至反射結構，而反射結構用以反射來自光角度控制結構之光線，以使光線以一預定方向離開畫素結構。
根據本發明之又一方面，提供了一種形成於含有一電晶體陣列基板、一彩色濾光片基板、及一液晶層之一畫素結構中的光學元件。此光學元件包含一光角度控制結構以及一反射結構。光角度控制結構用以將一光線反射至反射結構，而反射結構用以反射來自光角度控制結構之光線，以使光線以一預定方向離開畫素結構。
根據本發明之再一方面，提供了一種畫素結構。此畫素結構包含一第一子畫素單元、一第一光學元件、一第二子畫素單、以及一第二光學元件。第一子畫素單元具有一第一電晶體及一第一儲存電容。第一光學元件設置於第一子畫素單元，且用以將一第一光線導向一第一預定方向。第二子畫素單元具有一第二電晶體及一第二
儲存電容。第二光學元件設置於第二子畫素單元，且用以將一第二光線導向與第一預定方向不同之一第二預定方向。
根據本發明之再一方面，提供了一種液晶顯示裝置。此液晶顯示裝置包含一液晶面板、一顯示控制器、一閘極驅動電路、以及一資料驅動電路。液晶面板包含複數個如前述之畫素結構、複數條閘極線、及複數條資料線。顯示控制器用以接收並處理影像信號。閘極驅動電路耦合至顯示控制器，且用以根據所處理過之影像信號而選擇性地驅動複數條閘極線。資料驅動電路耦合至顯示控制器，且用以根據處理過之影像信號而選擇性地驅動複數條資料線。
根據本發明之再一方面，提供了一種製造一彩色濾光片基板的方法。此方法包含以下步驟：提供一透明基板；形成一黑色矩陣於透明基板之上；形成一凸狀結構於透明基板之上；形成一反射金屬層於凸狀結構之一表面；以及形成一彩色濾光層於透明基板之上，並覆蓋黑色矩陣及凸狀結構。
本發明之其他方面，部分將在後續說明中陳述，而部分可由說明中輕易得知，或可由本發明之實施例而得知。本發明之各方面將可利用後附之申請專利範圍中所特別指出之元件及組合而理解並達成。需了解，前述的發明內容及下列詳細說明均僅作舉例之用，並非用以限
制本發明。
本發明揭露一種立體影像顯示裝置及多可視區顯示裝置，不必外加其他光學屏障或透鏡，且具有2D/3D顯示切換及單/多可視區顯示切換等功能。為了使本發明之敘述更加詳盡與完備，可參照下列描述並配合圖3至圖13之圖式。然以下實施例中所述之裝置、元件及方法步驟，僅用以說明本發明，並非用以限制本發明的範圍。
圖3為根據本發明一實施例所繪示之一液晶顯示裝置中之其中一整合式畫素結構300的電路圖。整合式畫素結構300包含右子畫素單元310、左子畫素單元320、及中間子畫素單元330，其可分別顯示獨立的影像。右子畫素單元310包含薄膜電晶體(TFT)MR
、儲存電容Cst(R)
、及LC電容CLC(R)
，其中TFT MR
的汲極連接至資料線DR
、閘極連接至閘極線G、且源極與儲存電容Cst(R)
及LC電容CLC(R)
連接，其中儲存電容Cst(R)
的一端連接至共地線340。當閘極線G開啟TFT MR
時，資料線DR
上的電壓將透過TFT MR
傳送至LC電容CLC(R)
，並藉由儲存電容Cst(R)
而維持一個時段內的電壓值。此外，左子畫素單元320包含TFT ML
、儲存電容Cst(L)
、及LC電容CLC(L)
，而中間子畫素單元330包含TFT MM
、儲存電容Cst(M)
、及LC電容CLC(M)
，其中左子畫素單元320及中間子畫素單元330內各元件的作用
及其結構與右子畫素單元310中各元件類似，故不贅述。
在本發明一實施例中，整合式畫素結構300的右子畫素單元310及左子畫素單元320各自具有光學元件(將描述於後)內建於其中，可將通過右子畫素單元310及左子畫素單元320的光線分別導向右、左兩側，藉此而產生立體影像或產生多可視區影像。另一方面，通過中間子畫素單元330之光線的行進路徑一般來說不會發生偏折。因此，以右子畫素單元310及左子畫素單元320搭配中間子畫素單元330的設計，可形成2D/3D可切換(switchable)架構或單/多可視區影像可切換顯示架構。
圖4A及4B分別繪示圖3中整合式畫素結構300在不同實施例中的結構剖面圖。參考圖4A，整合式畫素結構400由TFT陣列基板440、彩色濾光片基板460、以及夾設於兩基板之間的液晶層450所構成，且此整合式畫素結構400包含右子畫素單元410、左子畫素單元420、及中間子畫素單元430。在TFT陣列基板440中，首先在透明基板442上形成閘極線414、424、434以及共地線416、426、436，接著形成一閘極絕緣層444以覆蓋基板442、各閘極線414、424、434、及各共地線416、426、436。接著，在閘極線414、424、及434之上的兩側分別形成汲極電極417、427、及437及源極電極418、428、及438，以形成圖3中之TFT MR
、ML
、
及MM
。汲極電極417、427、及437係分別構成圖3中資料線DR
、DL
、及DM
的一部分，而源極電極418、428、及438分別延伸連接至導電電極419、429、及439，其中導電電極419、429、及439分別與共地線416、426、及436、及夾設其間的部分閘極絕緣層444構成了圖3中儲存電容Cst(R)
、Cst(L)
、Cst(M)
。各電極的材料可為各種低阻值金屬，例如鉬(Mo)。接著，在中間子畫素單元430中，形成與儲存電容Cst(M)
電性連接的一透明導電層(例如ITO)432。在右子畫素單元410及左子畫素單元420中，在導電電極419及429上分別形成反射結構412及422，其材料可例如為鋁、銀、鋁銀合金、鋁及氧化銦錫(ITO)合金、或其他具有高反射係數的金屬或複合式材料。
彩色濾光片基板460包含了透明基板462、黑色矩陣468、RGB彩色濾光層464、共同電極466、及光角度控制結構470。在此實施例中，光角度控制結構470的位置對應右子畫素單元410及左子畫素單元420的交界處，以由右子畫素單元410及左子畫素單元420共用。在右子畫素單元410及左子畫素單元420中，TFT陣列基板440下方之光源(例如背光模組，圖未示)所產生的光線將通過TFT陣列基板440、液晶層450，而到達光角度控制結構470。接著，光角度控制結構470將光線分別導向至反射結構412及422，光線再經由反射結構412及422反射至左右兩側，而使得一觀看者的左右眼(或是左右兩觀看者)可分別看到獨立的影像，而形
成一立體畫面(或多可視區影像)。一般來說，通過中間子畫素單元430的光線將不會受到反射，直接到達觀看者的左右眼。此外，整合式畫素結構400可更包含偏光片(polarizer)441及461於結構兩側，一般來說，偏光片441及461的偏光角度相差90度。
在此實施例中，右子畫素單元410與左子畫素單元420係共用同一個光角度控制結構470，然而在其他實施例中，右子畫素單元410與左子畫素單元420可各自具有自己的光角度控制結構。反射結構412或422在設計上只需與光角度控制結構470互相搭配以將光線導向預定方向即可，本發明並不限定反射結構412或422的形狀。舉例來說，在圖4A所示的實施例中，反射結構412的表面係平行於透明基板442，而在其他實施中，反射結構412的表面與透明基板442之間可具有一預定夾角。此外，若導電電極419及429的材料具有高反射係數，導電電極419及429亦可設計做為反射光線之用，而不需反射結構412及422。需注意，依據產品所需的解析度(Resolution)與長寬比(Aspect Ratio)，可改變右子畫素單元410、左子畫素單元420、與中間子畫素單元430的配置，例如一右子畫素單元410及一左子畫素單元420搭配一中間子畫素單元430、或是二個右子畫素單元410及二個左子畫素單元420搭配一中間子畫素單元430。此外，若只需3D而不需2D顯示畫面，亦可只包含右子畫素單元410及左子畫素單元420，而省略中間子畫素單元430。
在另一實施例中，本發明可將黑色矩陣468、RGB彩色濾光層464設置於TFT陣列基板440上，如圖4B所示。相較於圖4A的結構，彩色濾光片基板460的製程相對簡單，且圖4B所示之架構一般在濾光部分所產生的光耗損較低。
圖5A及5B分別為根據本發明不同實施例而繪示之整合式畫素結構500的電路佈局，其包含TFT陣列基板510及彩色濾光片基板520。參考圖5A，畫素結構500包含右子畫素單元502、左子畫素單元504、及中間子畫素單元506，其中在TFT陣列基板510中，右子畫素單元502具有TFT MR
及儲存電容Cst(R)
、左子畫素單元504具有TFT ML
及儲存電容Cst(L)
、而中間子畫素單元506具有TFT MM
及儲存電容Cst(M)
。在右子畫素單元502及左子畫素單元504分別包含了反射結構(或反射電極)512及514，而中間子畫素單元506則使用透明電極結構(圖未標示)。彩色濾光片基板520包含彩色濾光層區域550、黑色矩陣區域560、及光角度控制結構570。整合式畫素結構500的等效電路圖可參考圖3所示的電路圖。在圖5A所示的實施例中，右子畫素單元502及左子畫素單元504係共用光角度控制結構570。一般來說，光角度控制結構570係對應TFT陣列基板510中未被反射結構512及514覆蓋的位置而設置，以使穿透TFT陣列基板510的光線可到達光角度控制結構570而反射至反射結構512及514。另外，彩色濾光片基板520中黑色矩陣560的位置係分別對應
TFT MR
、TFT ML
、及TFT MM
的位置，將不打算透光的部分遮避以確保液晶顯示品質。
在另一實施例中，參考圖5B，右子畫素單元502及左子畫素單元504各自擁有獨立的光角度控制結構572及574，其各自對應TFT陣列基板510中未被反射結構512及514覆蓋的位置而設置。在此實施例中，光角度控制結構572及574分別搭配反射結構512及514，而將光線導向同一方向，其中光角度控制結構572及574在角度設計上將具有些微差異。圖5B所示的畫素結構500可例如位於面板邊緣處，因此右子畫素單元502及左子畫素單元504需將光線導向同一方向(但有些微角度差)，以分別到達一觀看者的右眼及左眼。
圖6根據本發明一實施例繪示在具有右子畫素單元610、左子畫素單元620、及中間子畫素單元630之整合式畫素結構600中的光行進路線示意圖。在右子畫素單元610中，光線602以垂直基板的方向入射至光角度控制結構670，根據基礎光學原理，其入射角θ1
等於光角度控制結構670基底的角度θ2
。接著，光線602反射至反射結構612，其對反射結構612的入射角θ3
等於2倍的θ2
。接著光線602再由反射結構612反射離開畫素結構600而到達一觀看者的右眼(或到達位於右方的觀看者)，其離開面板的出射角度θ4
約等於θ3
(兩角度將因各層材料的折射而有些微差異)。因此，光線602出面板的角度θ4
約為光角度控制結構670基底
之角度θ2
的兩倍，換言之，光線602的行進方向可藉由改變光角度控制結構670的基底角度θ2
而調整。另一方面，在中間子畫素單元630中，光線604以垂直基板的方向入射後，通過透明導電層632，再以垂直基板的方向離開畫素結構600。
對一顯示裝置來說，不同行進方向的光線將產生不同的可視區域，圖7繪示以出射角θ4
離開面板700之光線702、703的可視區域示意圖，其可視區域如圖7中的斜線區域所示。參考圖7，出射角θ4
可根據預設視距h以及兩眼距離d(或左右觀看者距離)而決定，一般來說，θ4
約為tan-1
(d/h)。
圖8繪示圖4A及4B中之光角度控制結構470的各種不同結構810、820、及830。在一實施例中，光角度控制結構810的底面812為矩形，其截面814為底角為θA
的一等腰三角形。一般來說，左右子畫素單元可共用光角度控制結構810，使光線分別向左右方向以2倍θA
的出射角離開面板(如前述圖6的相關說明)。在另一實施例中，光角度控制結構820的底面822為一梯形，其截面824及826均為等腰三角形，但不同位置的截面具有不同的等腰三角形底角，如圖中的θB
及θC
。相較於結構810，光角度控制結構820可使光線以從2倍θB
至2倍θC
的出射角離開面板，因此其所產生的可視區域(可參考圖7)較大。在又一實施例中，光角度控制結構830的底面832為一矩形，其截面834為底角
分別為θD
及θE
的三角形。一般來說，光角度控制結構830僅使用其側表面836來反射光線，另一側表面837則不使用，因此僅單獨供左子畫素單元或單獨供右子畫素單元使用，如圖5B中的光角度控制結構572及574。
圖9A到9F為用以說明本發明彩色濾光片基板及光角度控制結構之製程步驟的剖面示意圖。首先，參考圖9A，提供一透明基板900，例如一玻璃基板。接著，參考圖9B，在透明基板900上的預定位置形成黑色矩陣910，其材料可例如但不限於氧化鉻/鉻等金屬或有機材料。黑色矩陣910的形成方法可例如使用蒸鍍或濺鍍的方式形成氧化鉻/鉻層，再以習知的微影及蝕刻製程形成所需的圖案。一般來說，透明基板900上有複數個黑色矩陣910，其排列方式可依應用所需不同而有不同。接著，參考圖9C，沉積一有機光感應材料膜920，再以一半透式(half-tone)或一灰階式(gray-tone)光罩950曝光有機光感應材料膜920。藉由光罩950上的圖案設計，可控制通過光罩950的光線強度分布，以在有機光感應材料膜920上形成不同程度的曝光。接著，已曝光的有機光感應材料膜920經過顯影與烘烤步驟後，將形成具有預定形狀的凸狀結構925，如圖9D所示。接著，在凸狀結構925的表面形成一反射金屬層926，其材料可為各種具有高反射係數的金屬(例如銀、鋁、銀鋁合金等)，其中凸狀結構925與反射金屬層926即為前述光角度控制結構(如圖4A的470或圖6的670)。接著，
參考圖9E，在透明基板900之上形成複數個呈預定矩陣分布的紅、綠、藍三種不同顏色的彩色濾光層單元，如綠色濾光片單元930及藍色濾光片單元935。不同顏色之彩色濾光層單元的材料可例如為不同型號的光阻，其形成方法可例如為印刷法、電著法、染色法、顏料分散法等習知的標準製程。接著，參考圖9F，以透明導電材料(如銦錫氧化物)形成一共同電極940，其形成方法可例如為蒸鍍、濺鍍、或其他習知的半導體沉積方法。
圖10A及10B為用以說明本發明之畫素結構操作原理的示意圖。參考圖10A，畫素結構1000包含右子畫素單元1010、左子畫素單元1020、及中間子畫素單元1030。畫素結構1000各層的結構可參考前述有關圖4A之畫素結構400相關的描述。如前述，偏光片1041及1061位於畫素結構1000的兩側，且其偏光角度相差90度。配合偏光片1041及1061之間偏光角度的差異，液晶層1050中液晶分子的排列由上而下會自動旋轉90度。以中間子畫素單元1030來說，當光線1006通過液晶層1050時，由於液晶層1050中的液晶分子總共旋轉了90度，所以當光線1006從偏光片1041到達偏光片1061時，光線1006的極化方向也將旋轉90度，加上偏光片1041及1061之間90度的偏光角度差，所以光線1006可順利通過畫素結構1000。另一方面，以右子畫素單元1010及左子畫素單元1020來說，光線1002及1004由於經過兩次反射而分別經過液晶層1050三
次，所以當光線1002及1004從偏光片1041到達偏光片1061時，光線1002及1004的極化方向將旋轉270度，再加上偏光片1041及1061之間90度的偏光角度差，所以光線1002及1004也可順利通過畫素結構1000。需注意的是，光線1002及1004經過兩次反射後才離開畫素結構1000，因此其強度相較於光線1006將稍微降低。
參考圖10B，當在畫素結構1000上下施加電壓時，液晶層1050中的液晶分子受到電場影響後，其排列方向將傾向平行於電場的方向。換言之，在電場的作用下，液晶分子將不會發生旋轉，因此光線經過液晶分子時便不會改變極化方向。因此，光線1002、1004、1006經過偏光片1041而成為單方向的極化光波後，便無法再通過偏光片1061，如圖10B所示。
圖11A-11C為根據本發明不同實施例所繪示之各種畫素單元配置的示意圖。參考圖11A，在畫素單元配置組態1110中，RL、RR、及RM分別代表紅色(R)的左子畫素單元、右子畫素單元、及中間子畫素單元，GL、GR、及GM分別代表綠色(G)的左子畫素單元、右子畫素單元、及中間子畫素單元，而BL、BR、及BM分別代表藍色(B)的左子畫素單元、右子畫素單元、及中間子畫素單元。在組態1110中，各顏色的左子畫素單元與右子畫素單元並排，因此可共用光角度控制結構，以減少光角度控制結構的數量。此外，左子畫素單
元與右子畫素單元的面積係設計為大於中間子畫素單元的面積，以增強左、右子畫素單元的光強度，彌補光線因經過三次液晶層所產生的耗損。當切換為2D或單可視區域顯示模式時，左、右、中間子畫素單元將呈現相同的影像，其組態如1115所示。圖11B顯示另一種畫素單元配置組態1120，其中紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B)三種子畫素單元係交錯排列，組態1125為其切換為2D或單可視區域顯示模式時的組態。組態1110與1120相較，組態1110的彩色濾光層在製程上較簡單，成本相對較低，而組態1120在切換為2D模式後的畫素排列較為自然。圖11C顯示另一種畫素單元配置組態1130，其中紅色(R)、綠色(G)、及藍色(B)三種子畫素單元係橫向且交錯排列，組態1135為其切換為2D或單視區顯示模式時的組態。參考圖11A-11C，組態1110及1120中的一個RGB畫素的寬度較長，組態1130中的一個RGB畫素的長度較長，因此可根據面板應用所需的長寬比(aspect ratio)來選擇畫素配置的方式。此外，依據各種不同的產品規格所需，左、右、及中間子畫素單元的數量及配置可做相應的調整，例如可由二個右子畫素單元及二個左子畫素單元搭配一中間子畫素單元，以解決左、右子畫素單元的亮度較中間子畫素單元低的問題。此外，若不需2D顯示畫面，亦可將中間子畫素單元去除。
圖12為根據本發明一實施例所繪示之一立體液晶顯示裝置的電路結構1200，其主要包含液晶面板
1210、閘極驅動電路1220、資料驅動電路1230、及顯示控制器1240。液晶面板1210包含複數條閘極線G(1)-G(n)以及複數條資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)。在此實施例中，每一畫素結構1215由一右子畫素單元、一左子畫素單元及一中間子畫素單元所構成，且由一條閘極線及三條資料線所驅動。閘極驅動電路1220用以輸入控制訊號至閘極線G(1)-G(n)以驅動畫素結構1210中的各畫素單元。資料驅動電路1230用以透過各資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)傳送顯示資料至各畫素單元。透過閘極驅動電路1220及資料驅動電路1230的驅動，可對液晶面板1210之所有畫素結構中的顯示資料進行更新。顯示控制器1240用以接收並處理來自影像源1250的原始影像(raw image)信號，其中原始影像信號可包含左眼影像信號、右眼影像信號、及正常影像信號三種，以供3D/2D影像顯示。在其他實施例中，原始影像信號可包含左側影像信號、右側影像信號、及中間影像信號三種，以供單/多可視區影像顯示。顯示控制器1240具有時序控制(time control)、畫面緩衝(frame buffer)、影像混合(view mixer)、及影像處理(image engine)等功能，其可由緩衝器、放大器、類比數位轉換器、線解交錯器、縮放器及濾波器等習知的電路元件所組成。顯示控制器1240分別與閘極驅動電路1220及資料驅動電路1230連接，用以根據處理後的影像信號控制閘極驅動電路1220及資料驅動電路1230的輸出，進而控制各畫素單元所顯示的影像。
圖13顯示圖12電路中各閘極線及各資料線上之訊號時脈圖。同時參考圖12及圖13，在每一個時段(time frame)過程中，閘極驅動電路1220皆依序輸入n個脈衝至閘極線G(1)-G(n)，以依序將各畫素結構中的電晶體開啟。在此實施例中，第N及第N+1個時段為3D顯示模式，而第N+2及第N+3個時段為2D顯示模式。在第N及第N+1個時段過程中，資料驅動電路1230將經過顯示控制器1240處理後的左眼影像資料、右眼影像信號、及正常影像信號分別傳送至資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)，以更新各畫素單元中的顯示資料。需注意的是，在3D顯示模式下，資料驅動電路1230可只驅動資料線DL(1)-DL(m)及DR(1)-DR(m)，而不驅動DM(1)-DM(m)，亦可選擇同時驅動DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)且將DM(1)-DM(m)所傳送的正常影像信號做為所顯示立體影像的背景信號。接著，在第N+2及第N+3個時段過程中，資料驅動電路1230可只驅動資料線DM(1)-DM(m)，將經過處理的正常影像信號傳送至資料線DM(1)-DM(m)。在另一實施例中，在2D顯示模式下，資料驅動電路1230亦可選擇驅動所有資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)，並將經過處理的正常影像信號同時傳送給資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)，使左、右、及中間子畫素單元顯示相同的影像。
需注意的是，以上所描述之電路結構及時脈圖僅作為本發明的例示，並非用以限定本發明。舉例來說，圖13中的第N及第N+1個時段可為多可視區顯示模式，而第N+2及第N+3個時段為單一可視區域顯示模式。在第N及第N+1個時段過程中，資料驅動電路1230將左側影像信號、右側影像信號、及中間影像信號分別傳送至資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)，使左側、右側、及中間的觀看者可觀看到不同的畫面。在第N+2及第N+3個時段過程中，資料驅動電路1230可將中間影像信號只傳送給DM(1)-DM(m)，也可將中間影像信號同時傳送至資料線DL(1)-DL(m)、DR(1)-DR(m)、及DM(1)-DM(m)，使左側、右側、及中間的觀看者可觀看到相同的畫面。此外，藉由使用不同光角度控制結構及反射結構的設計，本發明亦可應用於具有4個以上之不同可視區域的顯示裝置。本發明之反射結構及光角度控制結構係互相搭配，用以將光線導向預定方向，兩者的形狀可隨應用所需而改變。除此之外，薄膜電晶體陣列基板亦可以其他類型的電晶體或開關元件取代，例如以互補式金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體陣列基板取代之。
本發明藉由在每一左、右子畫素單元中內建光學元件(即前述光角度控制結構及反射結構)，可在不需額外設置其他光學結構的情況下，達到立體顯示及/或多可視區顯示的功能。因此，本發明之顯示裝置的整體模組
厚度及重量均可低於習知的架構，且無空氣間隙與色不均的問題，同時具備了輕薄與可靠性佳之優點。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
110、120‧‧‧投影機
130‧‧‧螢幕
140、150‧‧‧液晶面板
160‧‧‧極化式鏡片
210‧‧‧液晶面板
220‧‧‧視差屏障片
230‧‧‧液晶面板
240‧‧‧柱狀透鏡層
300‧‧‧整合式畫素結構
310‧‧‧右子畫素單元
320‧‧‧左子畫素單元
330‧‧‧中間子畫素單元
340‧‧‧共地線
400‧‧‧整合式畫素結構
410‧‧‧右子畫素單元
420‧‧‧左子畫素單元
430‧‧‧中間子畫素單元
412、422‧‧‧反射結構
414、424、434‧‧‧閘極線
416、426、436‧‧‧共地線
417、427、437‧‧‧汲極電極
418、428、438‧‧‧源極電極
419、429、439‧‧‧導電電極
432‧‧‧透明導電層
440‧‧‧TFT陣列基板
441、461‧‧‧偏光片
442‧‧‧透明基板
444‧‧‧閘極絕緣層
450‧‧‧液晶層
460‧‧‧彩色濾光片基板
462‧‧‧透明基板
464‧‧‧RGB彩色濾光層
466‧‧‧共同電極
468‧‧‧黑色矩陣
470‧‧‧光角度控制結構
500‧‧‧整合式畫素結構
502‧‧‧右子畫素單元
504‧‧‧左子畫素單元
506‧‧‧中間子畫素單元
510‧‧‧TFT陣列基板
512、514‧‧‧反射結構
520‧‧‧彩色濾光片基板
550‧‧‧彩色濾光層區域
560‧‧‧黑色矩陣區域
570、572、574‧‧‧光角度控制結構
600‧‧‧畫素結構
602、604‧‧‧光線
610‧‧‧右子畫素單元
612‧‧‧反射結構
620‧‧‧左子畫素單元
630‧‧‧中間子畫素單元
700‧‧‧面板
702、703‧‧‧光線
810、820、830‧‧‧光角度控制結構
812、822、832‧‧‧底面
814、824、826、834‧‧‧截面
836、837‧‧‧側表面
900‧‧‧透明基板
910‧‧‧黑色矩陣
920‧‧‧有機光感應材料膜
925‧‧‧凸狀結構
926‧‧‧反射金屬層
930、935‧‧‧彩色濾光層單元
940‧‧‧共同電極
950‧‧‧光罩
1000‧‧‧畫素結構
1002、1004、1006‧‧‧光線
1010‧‧‧右子畫素單元
1020‧‧‧左子畫素單元
1030‧‧‧中間子畫素單元
1041、1061‧‧‧偏光片
1050‧‧‧液晶層
1110、1115、1120、1125、1130、1135‧‧‧畫素單元配
置組態
1200‧‧‧電路結構
1210‧‧‧液晶面板
1215‧‧‧畫素結構
1220‧‧‧閘極驅動電路
1230‧‧‧資料驅動電路
1240‧‧‧顯示控制器
1250‧‧‧影像源
圖式係與本說明書結合並構成其一部分，用以說明本發明之實施例，且連同說明書用以解釋本發明之原理。在此所述之實施例係本發明之較佳實施例，然而，必須瞭解本發明並不限於所示之配置及元件，其中：圖1A及1B繪示習知的立體顯示系統；圖2A及2B分別繪示習知之視差屏障型顯示裝置及柱狀透鏡型顯示裝置；圖3為根據本發明一實施例所繪示之一液晶顯示裝置中之其中一整合式畫素結構的電路圖；圖4A及4B根據本發明不同實施例而繪示圖3中整合式畫素結構的結構剖面圖；圖5A及5B分別為根據本發明不同實施例而繪示之整合式畫素結構的電路佈局；圖6根據本發明一實施例繪示在一整合式畫素結構中的光行進路線示意圖；圖7繪示一光線的可視區域示意圖；圖8繪示圖4A及4B中之光角度控制結構的各種
不同結構；圖9A到9F為用以說明本發明彩色濾光片基板及光角度控制結構之製程步驟的剖面示意圖；圖10A及10B為用以說明本發明之畫素結構操作原理的示意圖；圖11A-11C為根據本發明不同實施例所繪示之各種畫素單元配置的示意圖；圖12為根據本發明一實施例所繪示之一立體液晶顯示裝置的電路結構；以及圖13顯示圖12電路中各閘極線及各資料線上之訊號時脈圖。
400‧‧‧整合式畫素結構
410‧‧‧右子畫素單元
420‧‧‧左子畫素單元
430‧‧‧中間子畫素單元
412、422‧‧‧反射結構
414、424、434‧‧‧閘極線
416、426、436‧‧‧共地線
417、427、437‧‧‧汲極電極
418、428、438‧‧‧源極電極
419、429、439‧‧‧導電電極
432‧‧‧透明導電層
440‧‧‧TFT陣列基板
441、461‧‧‧偏光片
442‧‧‧透明基板
444‧‧‧閘極絕緣層
450‧‧‧液晶層
460‧‧‧彩色濾光片基板
462‧‧‧透明基板
464‧‧‧RGB彩色濾光片
466‧‧‧共同電極
468‧‧‧黑色矩陣
470‧‧‧光角度控制結構
Claims (9)
- 一種畫素結構，包含：一第一基板；一第二基板，實質上平行該第一基板而設置於該第一基板之上；以及一液晶層，夾設於該第一基板與該第二基板之間；其中該畫素結構更包含一右子畫素單元、一左子畫素單元、及一中間子畫素單元，該右子畫素單元與該左子畫素單元分別包含一反射結構，該中間子畫素單元包含一透明電極，且該右子畫素單元與該左子畫素單元共用一光角度控制結構；其中該光角度控制結構用以將自該第一基板進入之一光線反射至該反射結構，該反射結構用以反射來自該光角度控制結構之該光線，以使該光線以一預定方向離開該畫素結構。
- 如請求項1所述之畫素結構，其中該光角度控制結構具有一表面，該表面與該第二基板之間呈一第一角度θA ，其中該預定方向係取決於該第一角度θA 。
- 如請求項2所述之畫素結構，其中該預定方向與該第二基板之間呈一第二角度θB ，且該第二角度θB 約為(90°-2 θA )。
- 如請求項2所述之畫素結構，其中該光角度控制結 構包含一反射金屬層於該表面，該反射金屬層之材料為銀、鋁、或其合金。
- 如請求項1所述之畫素結構，其中該反射結構之材料為鋁、銀、鋁銀合金、或鋁及氧化銦錫(ITO)合金。
- 如請求項1所述之畫素結構，其中該第一基板為一電晶體陣列基板，且該第二基板為一彩色濾光片基板，該畫素結構更包含：複數個電晶體及複數個儲存電容，設置於該電晶體陣列基板；複數個黑色矩陣，對應該複數個電晶體而設置於該彩色濾光片基板上；以及複數個彩色濾光層，設置於該彩色濾光片基板上。
- 如請求項6所述之畫素結構，其中該電晶體陣列基板為一薄膜電晶體陣列基板或一互補式金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體陣列基板。
- 一種畫素結構，包含：一左子畫素單元，具有一第一電晶體及一第一儲存電容；一第一光角度控制結構，設置於該左子畫素單元，該第一光角度控制結構用以將一第一光線導向一第一預定方向； 一右子畫素單元，具有一第二電晶體及一第二儲存電容；一第二光角度控制結構，設置於該右子畫素單元，該第二光角度控制結構用以將一第二光線導向與該第一預定方向不同之一第二預定方向；以及一中間子畫素單元，其中自該第一基板進入且經過該中間子畫素單元的光線則不受該第一與該第二光角度控制結構的影響。
- 一種液晶顯示裝置，包含：一液晶面板，包含複數個如請求項1所述之畫素結構、複數條閘極線、及複數條資料線；一顯示控制器，用以接收並處理影像信號；一閘極驅動電路，耦合至該顯示控制器，該閘極驅動電路用以根據該處理過之影像信號而選擇性地驅動該複數條閘極線；以及一資料驅動電路，耦合至該顯示控制器，該資料驅動電路用以根據該處理過之影像信號而選擇性地驅動該複數條資料線。
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