專利名稱：顯示器裝置及其顯像轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置，特別涉及一種將二維圖 像顯示轉換為三維圖像顯示的顯示器裝置及其顯像轉換裝置。
背景技術：
由于三維圖像顯示的逼真度與視覺效果比二維圖像顯示佳，同時三維圖 像顯示亦可應用于諸多的領域，例如電腦繪圖、大型電玩游戲、商業(yè)廣告、 電子衛(wèi)星導航地圖以及醫(yī)學用內(nèi)視鏡的顯示裝置等。因此，為了拓展三維圖 像顯示市場，尤其是下一代電視是否具有全解析度二維與三維圖像顯示轉換 功能已經(jīng)是關鍵性的影響。已知技術通過可切換式阻障層技術將二維圖像顯示轉換為三維圖像顯 示，在液晶層上制作一平行的阻障層，利用電壓開/關來控制其光線的透射比。 然而，將二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示時，所呈現(xiàn)的視角太小，且亮度 不足。請參閱圖1A與圖1B所示， 一種已知的二維/三維顯示裝置1,包含顯 示面板11以及圖像轉換單元10，該顯示面板11包含陣列顯示單元111， 用以接收來自背光模塊12的光源；該圖像轉換單元IO具有雙凸透鏡基板101 與設置其上的光電材料102，利用兩元件的不同折射率由電壓開/關來轉換二 維/三維的圖像顯示功能。當輸入電壓時，光線經(jīng)過圖像轉換單元10,以四 個視窗格顯示成像，使觀賞者能觀看到3D圖像顯示。然而，已知技術的二 維/三維顯示裝置1雖然解決了上述問題，但仍無法調整焦距與成像焦點位 置、以及切換圖像的雙凸透鏡僅能與顯示器分離設計等缺點。因此，如何提供一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置，以改善上述的問題， 已成為重要課題之一。發(fā)明內(nèi)容有鑒于上述課題，本發(fā)明的目的為提供一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置，通過流體構成透鏡結構以達成二維顯像與三維顯4象相互轉換，增加圖像 顯示的真實度與功能性。因此，為達上述目的，依本發(fā)明的一種顯像轉換裝置用于切換二維圖像 顯示畫面與三維圖像顯示畫面。顯像轉換裝置包含第一電極基板、第二電極 基板以及多個顯像轉換單元，第二電極基板與第一電極基板相對設置，顯像 轉換單元設置于第一電極基板及第二電極基板之間。顯像轉換單元包含第一材料層、第二材料層、第一流體及第二流體；第一材料層鄰設于第一電極基 板，第二材料層鄰設于該第二電極基板并與第一材料層接觸，第一流體與第 一材料層接觸，第二流體與第二電極基板、第二材料層及第一流體接觸；其 中，當施加電源至第一電極基板及第二電極基板時，通過在顯像轉換單元增 加靜電能，透過彼此的能量平衡，進而改變第一材料層與第二流體之間相對 的表面張力特性，以改變光路徑而轉換顯像沖莫式。為達上述目的，依本發(fā)明的一種顯示器裝置可依圖像需求切換顯示二維 圖像顯示畫面與三維圖像顯示畫面。顯示器裝置包含顯示面板以及顯像轉換 裝置。顯像轉換裝置包含第一電極基板、第二電極基板及多個顯像轉換單元， 第二電極基板與第 一 電極基板相對設置，顯像轉換單元設置于第 一 電極基板 及第二電極基板之間，顯像轉換單元包含第一材料層、第二材料層、第一流 體及第二流體；第一材料層鄰設于第一電極基板，第二材料層鄰設于該第二 電極基板并與第一材料層接觸，第一流體與第一材料層接觸，第二流體與第 二電極基板、第二材料層及第一流體接觸；其中，當施加電源至第一電極基 板及第二電極基板時，通過在顯像轉換單元增加靜電能，透過彼此的能量平 衡，進而改變第一材料層與第二流體之間相對的表面張力特性，以改變光路 徑而轉換顯像模式。承上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置，利用施 加電壓方式，在顯像轉換單元增加靜電能，透過彼此的能量平衡，使第一材 料層與第二流體之間相對的表面張力特性改變，而使第一流體與第二流體形成透鏡結構，改變光路徑以轉換顯像模式，將二維圖像顯示轉換為三維圖像 顯示，且可通過控制電壓大小使透鏡結構的曲率作改變，以達觀賞者的適合 距離與角度。與已知技術相較，本發(fā)明不僅能使顯示器與顯像轉換裝置作一 集成制造，且能調整二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示后，觀賞者所接收的 焦距與視角，故能使顯示裝置增加圖像顯示的真實度與功能性。


圖1A與圖1B為一種已知的二維/三維顯示裝置的示意圖；圖2A至圖2C為依據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的一種顯示器裝置及其顯 像轉換裝置的示意圖；圖3A與圖3B為依據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的另一種顯示器裝置及其 顯像轉換裝置的示意圖；圖4A為依據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的一種顯示器裝置及其顯像轉換裝 置的示意圖；圖4B為依據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的另一種顯示器裝置及其顯像轉換 裝置的示意圖；以及圖5A至圖5C為依據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的一種顯示器裝置及其顯 像轉換裝置計算成像數(shù)據(jù)的過程。附圖標記說明1顯示裝置11顯示面板10圖像轉換單元111陣列顯示單元12背光模塊101雙凸透鏡基板102光電材料2、 2'、 3、 3'顯示器裝置2a、 3ei顯像轉換裝置2b、 3b顯示面板2c、 3c背光模塊20、 30顯像轉換單元21、 31第一電極基板21a、 31a第一基板21b、 31b第一電極層21bl、 31bl水平電極21b2、 31b2 垂直電極22、 32 第二電極基板 22a、 32a 第二基板 22b、 32b 第二電極層23、 33 第一材料層24、 34 第二材料層25、 35 第一流體26、 36 第二流體27、 37 凹槽結構 2325、 3335 接觸界面 2526、 3536 透鏡結構 31b3 絕緣層S 物鏡距離e、 e。 夾角m 第一流體的折射率n2 第二流體的折射率S， 觀賞者與顯示器裝置的距離R 曲率半徑d 觀賞者兩眼之間距離p 像素節(jié)距t 第一材料層厚度具體實施方式
以下將參照相關圖示，說明依本發(fā)明優(yōu)選實施例的 一種顯示器裝置及其 顯像轉換裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。以下以液晶 顯示器(Liquid Crystal Display, LCD )為例加以說明。請參閱圖2A所示，本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的一種顯示器裝置2包含顯 像轉換裝置2a、顯示面板2b以及背光模塊2c。背光模塊2c所發(fā)出的光， 經(jīng)由顯示面板2b圖像形成后，經(jīng)過最外層的顯像轉換裝置2a,可決定輸出 的圖像為二維圖像顯示或三維圖像顯示。顯示面板2b由陣列排列的像素單 元構成，其可為有源陣列(Active-Matrix, AM )顯示面 一反或無源陣列(Passive-Matrix, PM)顯示面板；且其可為平面顯示面板，例如但不限于液 晶顯示面板、有機電致發(fā)光顯示面板、發(fā)光二極管顯示面板或場發(fā)射顯示面板。請參閱圖2B與圖2C所示，本實施例的一種顯像轉換裝置2a用以將顯 示面板2b的二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示。顯像轉換裝置2a包含第一 電極基板21、第二電極基板22以及多個顯像轉換單元20;其中，第二電極 基板22與第一電極基板21相對設置，這些顯像轉換單元20設置于第一電 極基板21與第二電極基板22之間。本實施例中，第一電極基板21包含第一基板21a及第一電極層21b,第 一電極層21b設置于第一基板21a上，第一基板21a可為透明基板，例如但 不限于玻璃基板；第一電極層21b可為透明電極層，例如但不限于銦錫氧化 物(indium-tin oxide, ITO )、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide, IZO )或鋁鋅氧 化物(aluminum-zinc oxide, AZO )，第 一電極層21b還包含 jc平電極21bl及 垂直電極21b2。顯像轉換單元20包含第一材料層23、第二材料層24、第一流體25及 第二流體26;第一材料層23設置于第一電極基板21上，其可為斥水性材料， 例如長鏈脂肪族斥水性材料、硅化物或.特氟隆等，且設置于第一電極層21b 的水平電極21bl之上，并且形成凹槽結構27,第一電極層21b的垂直電極 21b2則垂直延伸至凹槽結構27兩側并夾層于相鄰的第一材料層23內(nèi)；第一 流體25可為無極性液體例如丁香油，設置于第一材料層23形成的凹槽結構 27的內(nèi)側與第一材料層23形成多個接觸界面2325并與第一材料層23的垂 直高度成同一水平面。第二材料層24疊置于第一材料層23的凹槽結構27的相對兩側邊并與 第二電極基板22接觸，第二材料層24可為聚乙烯類(PET)親水性材料或 光硬化高分子聚合物；第一流體25容置于第一材料層23的凹槽結構27,其 為無極性流體，例如但不限于無極性液體丁香油；第二流體26可為導電水 溶液，容置于第二電極基板22、第一流體25與第二材料層24之間，且第二 流體26的流體表面與第二材料層24的表面位于同一水平面上。第二電極基 板22包含第二基板22a及第二電極層22b，第二電極層22b設置于第二基板 22a上，且與第一電極層21b相對設置。本實施例中，顯示器裝置2的顯像轉換裝置2a的二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示的作動如下當?shù)谝浑姌O層21b與第二電極層22b在施加一個 特定電壓下，或是電壓位于未啟動(off)狀態(tài)(如圖2B所示)，第一流體 25與第二流體26呈現(xiàn)水平狀態(tài)，此時，顯像轉換單元20的第一材料層23 的界面特性為斥水性，且在凹槽結構27的內(nèi)側與第一流體25所形成多個接 觸界面2325皆為斥水性，因此，會排斥上層的第二流體26而緊緊吸附第一 流體25,使第一材料層23與第一流體25高度成同一水平面，第二材料層 24則為親水性與第二流體26高度成同一水平面。若在第一電極層21b與第 二電極層22b施加或變換一電壓時，亦即顯像轉換單元20的電壓位于啟動 (on)狀態(tài)(如圖2C所示)，在顯像轉換單元20增加靜電能，透過彼此的 能量平衡，進而改變界面的表面張力特性，使第一材料層23的界面特性將 由原本的斥水性轉換為親水性，此時，接觸界面2325將會吸附第二流體26 使其改變表面張力特性，而將第一流體25向中央擠壓，使第一流體25與第 二流體26相互形成透鏡結構2526并具有夾角e,且外加電壓與透鏡結構2526 的曲率成正比。顯示器裝置2的二維圖像顯示透過笫一流體25及第二流體 26所形成的透鏡結構2526時，將可轉換為三維圖像顯示。需注意的是，在本實施例中，第一流體25與第二流體26的材料特性選 擇為，在流體的折射率上為不相等且第一流體25的折射率n「必須大于第二 流體26的折射率n2。請參閱圖3A與圖3B所示，本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的另一種顯示器裝 置2'與第一優(yōu)選實施例的結構組成類似，不同的處在于將顯像轉換裝置2a 轉置，使其第二電極基板22面對顯示面板2b，亦可將輸出的圖像果示由二 維圖像轉換為三維圖像。由于顯像轉換裝置2a及其成像原理已于前述實施 例詳述，故不再贅述。請參閱圖4A所示，本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的一種顯示器裝置3包含顯 像轉換裝置3a、顯示面板3b以及背光模塊3c。本發(fā)明的顯像轉換裝置3a 包含第一電極基板31、第二電極基板32以及多個顯像轉換單元30;其中， 第二電極基板32與第一電極基板31相對設置，顯^4爭換單元30設置于第 一電極基板31與第二電極基板32之間。本實施例的顯示器裝置3與上述顯 示器裝置2'的結構組成相似，其差異在于顯像轉換單元30的第二材料層 34用第一材料層33及新增的絕緣層31b3取代，且絕緣層31b3鄰設于第一 電極層的水平電極31bl，垂直電極31b2延伸于第一材料層33，且與絕緣層31b3接觸，使顯像轉換單元30僅通過斥水性材料例如長鏈脂肪族斥水性材 料、硅化物或.特氟隆等材料當作與第一流體35及第二流體36的多個接觸界 面3335。在本實施例中，顯示器裝置3的顯像轉換裝置3a的圖像顯示作動如下 當?shù)谝浑姌O層31b與第二電極層32b電壓位于未啟動(off)狀態(tài)或是在施加 一個特定電壓下，此時，顯像轉換單元30的第一材料層33及第二材料層34 的界面特性為斥水性，且在凹槽結構37的內(nèi)側與第一流體35及第二流體36 所形成多個接觸界面3335皆為斥水性，因此，會排斥下層的第二流體36而 改變其表面張力特性，使第一流體35與第二流體36會形成透鏡結構3536, 其與該接觸界面3335的夾角為％。若在第一電極層31b與第二電極層32b 施加或變換一電壓時，會在顯像轉換單元30增加靜電能，透過彼此的能量 平衡，進而改變界面的表面張力特性使第一材料層33的界面特性將由原本 的斥水性轉換為親水性，此時，接觸界面3335將會吸附第二流體36而改變 其表面張力特性，使第一流體35與第二流體36皆呈現(xiàn)水平狀態(tài)(圖未顯示)。 需注意的是，本實施例的顯示器裝置3與第一優(yōu)選實施例的顯示器裝置2' 的圖像轉換的啟動順序相反且外加電壓與透鏡結構3536的曲率成反比。在本實施例中，第一流體35與第二流體36的材料特性選擇為，在流體 的折射率上為不相等且第一流體35的折射率n!必須小于第二流體36的折射 率n2。請參閱圖4B所示，本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的另一種顯示器裝置3'與第 二優(yōu)選實施例的顯示器裝置3的結構組成類似，不同的處在于將顯像轉換 裝置3a轉置，使其第一電極基板31面對顯示面板3b,亦可將輸出的圖像顯 示由二維圖像轉換為三維圖像。顯像轉換裝置3a已于前述實施例詳述，故 不再贅述。在成像原理上，本實施例的顯示器裝置3'與上述第二優(yōu)選實施例 的顯示器裝置3相同，且與第 一優(yōu)選實施例的顯示器裝置2的圖像轉換的啟 動順序相反，另外，外加電壓與透鏡結構3536的曲率成反比。為更具體闡述本發(fā)明的二維與三維圖像顯示轉換過程，請參閱圖5A至 圖5C所示，通過第一優(yōu)選實施例的顯像轉換裝置2a及其二維圖像顯示轉換 為三維圖像顯示為例，并以第一流體25的折射率n！大于第二流體46的折射 率n2為條件，列舉計算成像數(shù)據(jù)的過程加以說明。首先，幾何光學的成像公式為<formula>formula see original document page 12</formula>n為顯示面板的像素到透鏡結構的等效折射率，本實施例約等于1.5; s為物鏡距離，約為2.54 mm; s'為觀賞者與顯示器裝置2的距離，約為lm; f為焦距；故可得知f-1.54 mm 其i文大率m為 m = d/p = ns'/sd為觀賞者兩眼之間距離，約為65mmp為像素節(jié)距，約為100 )xm故推知f請參閱圖5B所示，第一流體25的折射率n產(chǎn)1.53;第二流體46的折射 率112=1.33; R = f(ni-n2),由上式得知fH.54mm，故可得知曲率半徑R- 0.30 mm，依此數(shù)據(jù)可推知透鏡結構與第一材料層23的夾角0=49.51。請參閱圖5C所示，透鏡結構與第一材料層23的夾角e可代入下列公式<formula>formula see original document page 12</formula>sr=1.72 (第一材料層的介電常數(shù)，i.e..特氟隆(teflon)的介電常數(shù)) t=1.0 |im (第一材料層厚度，e.g..特氟隆厚度) g~0.03 N/m (第一流體/第二流體的表面張力估計值) V~51 V (施加電壓)由施加電壓V大小可決定透鏡結構與第一材料層23的夾角e，亦即透 鏡結構的曲率由施加電壓所決定，而電壓大小與透鏡結構曲率成正比，故可 決定在顯示器裝置2由二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示時，觀賞者可決定 其成像的位置與觀看角度。綜上所述，因依據(jù)本發(fā)明的一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置利用在系 統(tǒng)增加靜電能，透過彼此的能量平衡，進而改變第一材料層與第二流體之間 相對的表面張力特性，而使第一流體與第二流體形成透鏡結構，改變光路徑 以轉換顯像模式，將二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示，且可通過控制電壓 大小使透鏡結構的曲率作改變，以達觀賞者的適合距離與角度。與已知技術 相較，本發(fā)明不僅能使顯示器與顯像轉換裝置作集成制造，且能調整二維圖 像顯示轉換為三維圖像顯示后，觀賞者所接收的焦距與視角，故能使顯示裝 置增加圖像顯示的真實度與功能性。以上所述僅為舉例性，而非為限制性。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇， 而對其進行的等同修改或變更，均應包含于所附的權利要求范圍中。
權利要求
1、一種顯像轉換裝置，用于切換二維圖像顯示畫面與三維圖像顯示畫面，該顯像轉換裝置包含第一電極基板；第二電極基板，與該第一電極基板相對設置；以及多個顯像轉換單元，設置于該第一電極基板及該第二電極基板之間，該顯像轉換單元包含第一材料層，鄰設于該第一電極基板；第二材料層，鄰設于該第二電極基板，并與該第一材料層接觸；第一流體，與該第一材料層接觸；及第二流體，與該第二電極基板、該第二材料層及該第一流體接觸；其中，當施加電源至該第一電極基板及該第二電極基板時，通過在該顯像轉換單元增加靜電能，透過彼此的能量平衡，進而改變第一材料層與第二流體之間相對的表面張力特性，以改變光路徑而轉換顯像模式。
2、 如權利要求l所述的顯像轉換裝置，其中 第 一 流體與該第二流體形成透鏡結構。
3、 如權利要求1所述的顯像轉換裝置，其中該第一流體為無極性流體， 該第二流體為導電流體。
4、 如權利要求1所述的顯像轉換裝置，其中第一材料層為斥水性材料，該第二材料層為親水性材料。
5、 如權利要求4所述的顯像轉換裝置，其中當施加該電源至該顯像轉 換裝置時，該第一材料層的界面特性改變?yōu)橛H水性。
6、 如權利要求2所述的顯像轉換裝置，其中該第一電極基板為第一電 極層設置于第 一基板上，該第二電極基板為第二電極層設置于第二基板上， 該第一電極層具有水平電極及垂直電極，該水平電極設置于該第一基板上， 該垂直電極設置于該第一電極層與該第二電極層之間并延伸至該第一材料 層內(nèi)。
7、 如權利要求6所述的顯像轉換裝置，其中該第一流體的折射率大于 該第二流體的折射率，且該電源大小與該透鏡結構的曲率成正比。
8、 如權利要求6所述的顯像轉換裝置，其中該第二材料層置換成為該第一材料層與絕緣層，該絕緣層與該第一電極層相鄰而設，且該垂直電極延 伸于該第 一材料層與該絕緣層接觸。
9、 如權利要求8所述的顯像轉換裝置，其中該第一流體的折射率小于 該第二流體的折射率，且該電源大小與該透鏡結構的曲率成反比。
10、 如權利要求1所述的顯像轉換裝置，其中該第一材料層對應各顯像 轉換單元，而形成凹槽結構。
11、 一種顯示器裝置，可依圖像需求切換顯示二維圖像顯示畫面與三維 圖像顯示畫面，該顯示器裝置包含顯示面板；以及顯像轉換裝置，包含第一電極基板、第二電極基板及多個顯像轉換單元， 該第二電極基板與該第一電極基板相對設置，這些顯像轉換單元設置于該第 一電極基板及該第二電極基板之間，該顯像轉換單元包含第一材料層，鄰設于該第一電極基板；第二材料層，鄰設于該第二電極基板，并與該第一材料層接觸； 第一流體，與該第一材料層接觸；及第二流體，與該第二電極基板、該第二材料層及該第一流體接觸； 其中，當施加電源至該第一電極基板及該第二電極基板時，通過在該顯 像轉換單元增加靜電能，透過彼此的能量平衡，進而改變第一材料層與第二 流體之間相對的表面張力特性，以改變光路徑而轉換顯像模式。
12、 如權利要求11所述的顯示器裝置，其中該第一流體與該第二流體 形成透鏡結構。
13、 如權利要求11所述的顯示器裝置，其中該第一流體為無極性流體， 該第二流體為導電流體。
14、 如權利要求11所述的顯示器裝置，其中該第一材料層為斥水性材 料，該第二材料層為親水性材料。
15、 如權利要求14所述的顯示器裝置，其中當施加該電源至該顯像轉 換裝置時，該第 一材料層的界面特性改變?yōu)橛H水性。
16、 如權利要求12所述的顯示器裝置，其中該第一電極基板為第一電 極層設置于第 一基板上，該第二電極基板為第二電極層設置于第二基板上， 該第一電極層具有水平電極及垂直電極，該水平電極設置于該第一基板上， 該垂直電極設置于該第一電極層與該第二電極層之間并延伸至該第一材料層內(nèi)。
17、 如權利要求16所述的顯示器裝置，其中該第一流體的折射率大于 該第二流體的折射率，且該電源大小與該透鏡結構的曲率成正比。
18、 如權利要求16所述的顯示器裝置，其中該第二材料層置換成為該 第一材料層與絕緣層，該絕緣層與該第一電極層相鄰而設，且該垂直電極延 伸于該第 一 材料層并與該絕緣層接觸。
19、 如權利要求18所述的顯示器裝置，其中該第一流體的折射率小于 該第二流體的折射率，且該電源大小與該透鏡結構的曲率成反比。
20、 如權利要求11所述的顯示器裝置，其中該第一材料層對應各顯像 轉換單元，而形成凹槽結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示器裝置及其顯像轉換裝置，用于將二維圖像顯示轉換為三維圖像顯示。顯像轉換裝置包含第一電極基板、第二電極基板以及多個顯像轉換單元，第二電極基板與第一電極基板相對設置，顯像轉換單元設置于第一電極基板及第二電極基板之間。顯像轉換單元具有不同折射率的第一流體與第二流體、具有通電轉換界面特性的第一材料層及第二材料層，當施加電源至第一電極基板及第二電極基板時，通過在顯像轉換單元增加靜電能，透過彼此的能量平衡，進而改變第一材料層與第二流體之間相對的表面張力特性，以改變光路徑而轉換顯像模式。
文檔編號G02F1/133GK101324716SQ200710110068
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月14日 優(yōu)先權日2007年6月14日
發(fā)明者吳善德 申請人:奇美電子股份有限公司