TWI533032B - 立體顯示器 - Google Patents

Description

立體顯示器

本揭露係關於一立體顯示器，特別是一種可切換平面顯示或立體顯示的立體顯示器。

近年來，立體顯像技術(three-dimensional vision,3D)被大量應用在許多電影中。一般人可能前往電影院觀賞3D電影，也可能是使用家中的顯示裝置觀賞3D電影。一般而言，進入電影院觀賞3D電影時需佩戴3D眼鏡。使用家中的顯示裝置觀賞3D電影也可能佩戴3D眼鏡。

然而，除了上述方式外，現在有許多可攜式裝置可用以播放影片。當使用者使用可攜式裝置播放3D電影時，若需要佩戴3D眼鏡觀賞3D電影，則殊為不便。因此，裸視立體顯示技術(direct 3D stereoscopic)被發展出來。使用裸視立體顯示器，則可直接觀賞3D電影，而不需要佩戴3D眼鏡。而更進一步地，可變光學裝置(optical variable device)被應用於切換平面顯示(two-dimensional vision,2D)或立體顯示。因此可以選擇性地以可攜式裝置播放平面顯示影像或是立體顯示影像。

然而，在應用可變光學裝置以選擇性地播放平面 或立體影像時，往往會遇到暗態漏光與亮態亮度不足的問題，因此急需一種新的3D顯示器結構設計用以解決此問題而改善3D影像與2D影像的品質。

有鑑於以上的問題，本揭露提出一種立體顯示器，藉由讓入射到液晶顯示面板的光的偏振型態是圓形偏振，以避免通過液晶顯示面板而出射的光具有橢圓偏振的特性，從而解決暗態漏光與亮態亮度不足的問題。同時減少偏振主動式微透鏡與液晶顯示面板的距離，使得立體顯示器的最佳可視距離得以被降低，而能適用於可攜式裝置上。

依據本發明的一種立體顯示器，包括偏振轉換層(polarization transformer layer)、液晶顯示面板、相位延遲層、偏振主動式微透鏡(polarization active micro-lens,PAM)以及偏光層。液晶顯示面板配置於偏振轉換層上。相位延遲層配置於液晶顯示面板上。偏振主動式微透鏡配置於相位延遲層上。偏光層配置於偏振主動式微透鏡上。

偏振轉換層係用以調整入射光以得到第一偏振光，其中第一偏振光的偏振型態是圓形偏振，且第一偏振光具有第一光譜分布。液晶顯示面板係用以調整第一偏振光以產生第二偏振光，其中第二偏振光具有第二光譜分布，且第二偏振光的偏振型態是圓形偏振。相位延遲層係用以調整第二偏振光以得到第三偏振光，第三偏振光的偏振型態係線性 偏振。偏振主動式微透鏡係用以調整第三偏振光以產生第四偏振光，其中第四偏振光的偏振型態是線性偏振，且第四偏振光具有被指定的傳遞方向。偏光層用以選擇性地讓第四偏振光通過。

綜上所述，本發明的立體顯示器係藉由一個偏振轉換層使進入液晶顯示面板的光的偏振型態是圓形偏振，以避免通過液晶顯示面板的光具有橢圓偏振的特性，從而解決暗態漏光與亮態亮度不足的問題。同時可減少偏振主動式微透鏡與液晶顯示面板的距離，使得立體顯示器的最佳可視距離得以被降低，而能適用於可攜式裝置上。

以上之關於本揭露內容的說明及以下的實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

1、4‧‧‧立體顯示器

11a‧‧‧偏振轉換層

13‧‧‧液晶顯示面板

11b‧‧‧相位延遲層

15‧‧‧偏振主動式微透鏡

17‧‧‧偏光層

19‧‧‧偏振方向控制層

131、151‧‧‧液晶層

133‧‧‧濾色片層

135‧‧‧上基板

137‧‧‧下基板

153‧‧‧等向性材料層

155、157‧‧‧平行光

156、158‧‧‧聚焦點

21‧‧‧左眼

23‧‧‧右眼

25‧‧‧透鏡配向

27‧‧‧下表面配向

32‧‧‧入射光

33‧‧‧第一偏振光

34‧‧‧第二偏振光

35、351、353‧‧‧第三偏振光

36、361、363、37‧‧‧第四偏振光

401、501、601、701‧‧‧偏振轉換層的下表面

402、502、602、702‧‧‧液晶顯示面板的上表面

403、503、603、703‧‧‧相位延遲層的下表面

404a、504a、604a、704a‧‧‧偏振主動式微透鏡的下表面

404b、504b、604b、704b‧‧‧偏振主動式微透鏡的上表面

405a、505a、605a、705a‧‧‧偏振方向控制層的下表面

405b、505b、605b、705b‧‧‧偏振方向控制層的上表面

406、506、606、706‧‧‧偏光層的下表面

f‧‧‧焦距

P‧‧‧界面上一點

P₃₂~P₃₆、P_o、P_41a~P_41d、P_42a~P_42d、P_51a~P5_1d、P_52a~P_52d、P_61a~P_61d、P_62a~P_62d、P_71a~P_71d、P_72a~P_72d‧‧‧偏振方向

v‧‧‧視距

第1圖係依據本發明一實施例的立體顯示器結構圖。

第2A圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的俯視圖。

第2B圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的部分側視圖。

第2C圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的運作示意圖。

第2D圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡上表面配向與下表面配向示意圖。

第3A圖係依據本發明一實施例的立體顯示器結構圖。

第3B圖至第3F圖係用以說明入射光經過每一層後的偏振狀態。

第3G圖係依據本發明另一實施例的立體顯示器結構圖。

第4A圖及第4B圖係分別用以描述一實施例中的兩個實作模式中，光在本發明每一層的上表面及下表面的偏振方向的示意圖。

第4C圖係用以描述對應於第4A圖以及第4B圖的實施例的立體顯示器的光穿透率與電壓的關係圖。

第5A圖及第5B圖係分別用以描述一實施例中的兩個實作模式中，光在本發明每一層的上表面及下表面的偏振方向的示意圖。

第5C圖係用以描述對應於第5A圖以及第5B圖的實施例的立體顯示器的光穿透率與電壓的關係圖。

第6A圖及第6B圖係分別用以描述一實施例中的兩個實作模式中，光在本發明每一層的上表面及下表面的偏振方向的示意圖。

第6C圖係用以描述對應於第6A圖以及第6B圖的實施例的立體顯示器的光穿透率與電壓的關係圖。

第7A圖及第7B圖係分別用以描述一實施例中的兩個實作 模式中，光在本發明每一層的上表面及下表面的偏振方向的示意圖。

第7C圖係用以描述對應於第7A圖以及第7B圖的實施例的立體顯示器的光穿透率與電壓的關係圖。

以下在實施方式中詳細敘述本發明的詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明的技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露的內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關的目的及優點。以下的實施例係進一步詳細說明本發明的觀點，但非以任何觀點限制本發明的範疇。

請參見第1圖，第1圖係依據本發明一實施例的立體顯示器結構圖。如第1圖所示，立體顯示器1包括偏振轉換層(polarization transformer)11a、液晶顯示面板13、相位延遲層11b、偏振主動式微透鏡(polarization active micro-lens,PAM)15以及偏光層17。液晶顯示面板13配置於偏振轉換層11a上。相位延遲層11b配置於液晶顯示面板13上。偏振主動式微透鏡15配置於相位延遲層11b上。偏光層17配置於偏振主動式微透鏡15上。

偏振轉換層11a用以調整入射光以得到第一偏振光，其中第一偏振光的偏振型態是圓形偏振。於一實施例中，偏振轉換層11a可以包括一個偏光層以及一個相位延遲量是 四分之一波長的相位延遲層。入射光先通過偏光層得到線性偏振光，而後線性偏振光通過相位延遲層而得到圓形偏振光。如此一來，不管入射光是何種形態，從偏振轉換層11a出射的第一偏振光的偏振型態會是圓形偏振。於另一實施例中，偏振轉換層11a可以只有相位延遲量是四分之一波長的相位延遲層。於此實施例中，則限定入射光必須是線性偏振光，則從偏振轉換層11a出射的第一偏振光的偏振型態會是圓形偏振。偏振轉換層11a中的相位延遲層的相位延遲量不限於四分之一波長，亦可為四分之三波長、負四分之一波長、負四分之三波長或其他可用以將光源轉換成圓型偏振光的相位延遲量。

液晶顯示面板13用以調整第一偏振光以得到第二偏振光，且第二偏振光的偏振型態亦是圓形偏振。液晶顯示面板13包括液晶層131、濾色片層133、上基板135以及下基板137。於一實施例中，液晶顯示面板13中的液晶層131是多域垂直排列型(multi-domain vertical alignment,MVA)液晶時，當光通過液晶顯示面板13，若液晶顯示面板13的驅動電壓為最大值，則第一偏振光與第二偏振光的偏振方向會相差90度，反之，若液晶顯示面板13的驅動電壓為零，則第一偏振光與第二偏振光的偏振方向相差0度。而液晶顯示面板13中的濾色片層133係用以改變通過的光的光譜分布。舉例來說，液晶顯示面板13可以是多域垂直排列型液晶顯示面板、 圖樣化垂直排列型(patterned vertical alignment,PVA)液晶顯示面板、扭轉向列式型(twisted nematic,TN)液晶顯示面板或其他可選擇性改變光的偏振方向的液晶顯示面板，而不以此為限。

相位延遲層11b用以調整第二偏振光以得到第三偏振光，其中第三偏振光的偏振型態是線性偏振。例如，相位延遲層11b的相位延遲量可以是四分之一波長，則因為第二偏振光的偏振型態是圓形偏振，通過相位延遲層11b後會產生具有線性偏振型態的第三偏振光。相位延遲層11b的相位延遲量不限於四分之一波長，亦可為四分之三波長、負四分之一波長、負四分之三波長或其他可以將圓偏振光轉變成線性偏振光的相位延遲量，而不以此為限。

偏振主動式微透鏡15用以調整第三偏振光以得到第四偏振光，其中第四偏振光的偏振型態是線性偏振。請參見第2A圖至第2C圖，第2A圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的俯視圖，第2B圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的部分側視圖，第2C圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡的運作示意圖。如第2B圖所示，偏振主動式微透鏡15包括液晶層151以及等向性材料層153，等向性材料層153配置於液晶層151之上。藉由分別對液晶層151以及等向性材料層153選用適當的材料，可以將液晶層151視為多個凸透鏡並列。因此，當第一組平行光155由上方射入，會聚焦於第一聚焦點156。當第二組平行光157由上方射入，會聚焦 於第二聚焦點158。

依據光的可逆性，當第一聚焦點156以及第二聚焦點158分別發出光線時，如第2C圖所示，第一聚焦點156的光線與第二聚焦點158的光線即可分別被人的左眼21以及右眼23接收。以此一技術，可以實現裸視立體顯示。同時，第一聚焦點156以及第二聚焦點158到液晶層151與等向性材料層153的界面上一點P的距離大約為焦距f。液晶層151與等向性材料層153的界面上一點P到左眼21以及右眼23的距離大約為視距v。P點、左眼21以及右眼23形成第一三角形，而P點、第一聚焦點156以及第二聚焦點158形成第二三角形。第一三角形與第二三角形為相似三角形，因此焦距f與視距v成正比。因此必須以適當的設計縮短焦距f以使視距縮短。換句話說，若能縮短點光源(以本發明的結構來說就是液晶顯示面板13的上表面上的一點)至P點的距離，同時適當的設計焦距f，則可以縮短視距v，從而使立體顯示器的最佳可視距離縮短而適用於可攜式顯示裝置。

此外，請參考第2D圖，第2D圖係本發明一實施例中偏振主動式微透鏡上表面配向與下表面配向示意圖。如第2D圖所示，偏振主動式微透鏡15中的液晶層151的上表面具有透鏡配向25，而液晶層151的下表面具有下表面配向27。當第三偏振光穿透偏振主動式微透鏡15時，因為液晶層151中的液晶的配向從下表面配向27轉變為透鏡配向25， 所以液晶會改變第三偏振光的偏振方向而產生第四偏振光。第四偏振光與第三偏振光的偏振方向的夾角等於透鏡配向25與下表面配向27的夾角。

偏光層17用以決定第四偏振光穿透偏光層17的穿透比例。在實作上，若第四偏振光的偏振方向平行於偏光層17的穿透軸配向，則第四偏振光可完全穿透偏光層17，此即為亮態。若第四偏振光的偏振方向正交於偏光層17的穿透軸配向，則第四偏振光完全不穿透偏光層17，此即為暗態。若第四偏振光的偏振方向與偏光層17的穿透軸配向並非正交亦非平行，則穿透的比例正比於第四偏振光的偏振方向與偏光層17的穿透軸配向夾角的餘弦值。舉例來說，偏光層17可以是碘系偏光膜、染料型偏光膜、金屬材質偏光膜、共軛烯高分子偏光膜或其他適於產生線性偏振光的裝置，而不以此為限。

於本發明一實施例中，請參見第3A圖至第3F圖，第3A圖係依據本發明一實施例的立體顯示器結構圖，第3B圖至第3F圖係用以說明入射光經過每一層後的偏振狀態。於本例子中，偏振轉換層11a中的相位延遲層以及相位延遲層11b分別可提供四分之一波長以及負四分之一波長的相位延遲量。液晶顯示面板13係多域垂直排列液晶顯示面板。偏振主動式微透鏡15的下表面配向27平行於XY平面，與負Y軸的夾角為60度，而偏振主動式微透鏡15的透鏡配 向25平行於Y軸。偏光層17的穿透軸配向平行於X軸。

如第3B圖所示，當入射光32(例如為雜散光，其具有偏振方向P₃₂)經過偏振轉換層11a後，因為偏振轉換層11a中的偏光層的關係而得到一個線性偏振光，而後又因為相位延遲而形成具有圓形偏振的第一偏振光33，第一偏振光33具有偏振方向P₃₃。如第3C圖所示，當第一偏振光33經過液晶顯示面板13時，因其為圓偏振光，液晶顯示面板13不會對第一偏振光33的偏振型態造成影響。因此第一偏振光33通過液晶顯示面板13後所得到的第二偏振光34也是圓偏振光，其具有偏振方向P₃₄。第二偏振光34與第一偏振光33至少在光譜分布有差異。如第3D圖所示，第二偏振光34經過相位延遲層11b後產生第三偏振光35，因為相位延遲層11b可提供負四分之一波長的相位延遲量，因此第三偏振光35的偏振型態是線性偏振，且其具有偏振方向P₃₅。

如第3E圖所示，當第三偏振光35進入偏振主動式微透鏡15後，偏振方向被偏振主動式微透鏡15中的液晶層151所改變，且經過液晶層151的聚焦，從R點發射的第三偏振光351以及從L點發射的第三偏振光353分別被轉變成具有第一傳遞方向的第四偏振光361以及具有第二傳遞方向的第四偏振光363，第四偏振光361以及363都具有偏振方向P₃₆。如第3F圖所示，當第四偏振光361及363遇到偏光層17時，偏光層17的穿透軸配向會決定第四偏振光361及363 的通過比例。據此可以決定使用者的雙眼37所接收到的光的強弱。舉例來說，第四偏振光361的偏振方向平行於偏光層17的穿透軸配向，則第四偏振光361通過偏光層17後亮度不變。第四偏振光363的偏振方向與偏光層17的穿透軸配向具有六十度的夾角，則第四偏振光363通過偏光層17後亮度減半。而無論如何，通過偏光層17後的光都具有偏振方向P_o。

於本發明實施例中，在偏振主動式微透鏡15與偏光層17之間更包含一個偏振方向控制層19，如第3G圖所示。實作上偏振方向控制層19可以是扭曲向列型液晶，且上表面配向與下表面配向相差90度。當偏振方向控制層19所受到的驅動電壓為0時，穿過偏振方向控制層19的光線的偏振方向會隨著液晶的排列而改變90度。當偏振方向控制層19所受到的驅動電壓極大時，因為液晶的排列會平行於驅動電壓，因此液晶的排列沒有旋轉，而通過偏振方向控制層19的光線的偏振方向不改變。藉此，偏振方向控制層19搭配偏光層17以及液晶顯示面板13，可以控制影像的輸出結果，從而達到切換顯示平面影像以及立體影像的效果，其機制詳述如下。於本實施例中，偏振方向控制層19的下表面配向平行於偏振主動式微透鏡15的透鏡配向25，而偏振方向控制層19的上表面配向平行於偏振主動式微透鏡15的穿透軸配向27。

請參見第4A圖，第4A圖係用以描述一操作模式中光在本發明立體顯示器4每一層的偏振方向的示意圖。 如第4A圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層401、液晶顯示面板的液晶層402、相位延遲層403、偏振主動式微透鏡的下表面404a、偏振主動式微透鏡的上表面404b、偏振方向控制層的下表面405a、偏振方向控制層的上表面405b以及偏光層406。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層402係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為最大，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向會改變90度。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為0，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向也會改變90度。

首先可以看到，偏振轉換層401的穿透軸配向與正X軸夾60度角，因此穿過偏振轉換層401的光線的偏振方向P_41a與正X軸夾60度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為最大時，光線通過液晶顯示面板的液晶層402及相位延遲層403後，光線的偏振方向被改變90度，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面404a的光線的偏振方向P_41b與負X軸夾30度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面404b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面404b出射的光線的偏振方向P_41c平行於X軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面405a射入，而從偏振方向控制層的上表面405b射出而到達偏光層的下表面406。當偏振方向控制層未施 加電壓時，光線的偏振方向P_41d旋轉90度而平行於Y軸，因此與偏光層的穿透軸配向正交，因此，穿過偏光層的光線的比例為0，此即為暗態。

於另一操作模式中，請參見第4B圖，第4B圖係用以描述一操作模式中光在本發明立體顯示器4每一層的偏振方向的示意圖。如第4B圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層401、液晶顯示面板的液晶層402、相位延遲層403、偏振主動式微透鏡的下表面404a、偏振主動式微透鏡的上表面404b、偏振方向控制層的下表面405a、偏振方向控制層的上表面405b以及偏光層406。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層402係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為0，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向不會改變。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為0，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向也會改變90度。

首先可以看到，偏振轉換層401的穿透軸配向與正X軸夾60度角，因此穿過偏振轉換層401的光線的偏振方向P_42a與正X軸夾60度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為0時，光線通過液晶顯示面板的液晶層402及相位延遲層403後，光線的偏振方向不改變，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面404a的光線的偏振方向P_42b與正X軸夾60度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微 透鏡的上表面404b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面404b出射的光線的偏振方向P_42c平行於Y軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面405a射入，而從偏振方向控制層的上表面405b射出而到達偏光層的下表面406。當偏振方向控制層未施加電壓時，光線的偏振方向P_42d旋轉90度而平行於X軸，因此與偏光層的穿透軸配向平行，因此，穿過偏光層的光線的比例最大，此即為亮態。

第一實施例中3D顯示器於3D模式下的情形穿透率-電壓曲線如第4C圖所示，當穿透率到達飽和值(最大值)時為亮態，其操作模式如第4B圖及其敘述所示，穿透率為零時為暗態，其操作模式如第4A圖及其敘述所示。

於再一實作模式中，請參見第5A圖，第5A圖係用以描述一實作模式中光在本發明立體顯示器每一層的偏振方向的示意圖。如第5A圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層501、液晶顯示面板的液晶層502、相位延遲層503、偏振主動式微透鏡的下表面504a、偏振主動式微透鏡的上表面504b、偏振方向控制層的下表面505a、偏振方向控制層的上表面505b以及偏光層506。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層502係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為最大，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向會 改變90度。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為最大，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向不會改變。

首先可以看到，偏振轉換層501的穿透軸配向與正X軸夾60度角，因此穿過偏振轉換層501的光線的偏振方向P_51a與正X軸夾60度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為最大時，光線通過液晶顯示面板的液晶層502及相位延遲層503後，光線的偏振方向被改變90度，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面504a的光線的偏振方向P_51b與負X軸夾30度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面504b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面504b出射的光線的偏振方向P_51c平行於X軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面505a射入，而從偏振方向控制層的上表面505b射出而到達偏光層506。當偏振方向控制層施加最大電壓時，光線的偏振方向P_51d不旋轉而仍平行於X軸，因此與偏光層的穿透軸配向平行，因此，穿過偏光層的光線的比例為最大，此即為亮態。

於更一實作模式中，請參見第5B圖，第5B圖係用以描述一實作模式中，光在本發明立體顯示器每一層的偏振方向的示意圖。如第5B圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層501、液晶顯示面板的液晶層502、相位延遲層503、偏振主動式微透鏡的下表面504a、偏振主動式微透 鏡的上表面504b、偏振方向控制層的下表面505a、偏振方向控制層的上表面505b以及偏光層506。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層502係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為0，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向不會改變。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為最大，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向不會改變。

首先可以看到，偏振轉換層501的穿透軸配向與正X軸夾60度角，因此穿過偏振轉換層501的光線的偏振方向P_52a與正X軸夾60度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為0時，光線通過液晶顯示面板的液晶層502及相位延遲層503後光線的偏振方向不被改變，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面504a的光線的偏振方向P_52b與正X軸夾60度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面504b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面504b出射的光線的偏振方向P_52c平行於Y軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面505a射入，而從偏振方向控制層的上表面505b射出而到達偏光層506。當偏振方向控制層施加最大電壓時，光線的偏振方向P_52d不旋轉而仍平行於Y軸，因此與偏光層的穿透軸配向正交，因此，穿過偏光層的光線的比例為0，此即為暗態。

第一實施例中3D顯示器於2D模式下的情形穿透率-電壓曲線如第5C圖所示，當穿透率到達飽和值(最大值)時為亮態，其操作模式如第5A圖及其敘述所示，穿透率為零時為暗態，其操作模式如第5B圖及其敘述所示。

於再一實作模式中，請參見第6A圖，第6A圖係用以描述一實作模式中，光在本發明立體顯示器每一層的偏振方向的示意圖。如第6A圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層601、液晶顯示面板的液晶層602、相位延遲層603、偏振主動式微透鏡的下表面604a、偏振主動式微透鏡的上表面604b、偏振方向控制層的下表面605a、偏振方向控制層的上表面605b以及偏光層606。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層602係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為最大，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向會改變90度。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為0，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向也會改變90度。

首先可以看到，偏振轉換層601的穿透軸配向與負X軸夾30度角，因此穿過偏振轉換層601的光線的偏振方向P_61a與負X軸夾30度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為最大時，光線通過液晶顯示面板的液晶層602及相位延遲層603後，光線的偏振方向被改變90度，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面604a的光線的偏振方向P_61b與正X軸 夾60度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面604b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面604b出射的光線的偏振方向P_61c平行於Y軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面605a射入，而從偏振方向控制層的上表面605b射出而到達偏光層606。當偏振方向控制層未施加電壓時，光線的偏振方向P_61d旋轉90度而平行於X軸，因此與偏光層的穿透軸配向平行，因此，穿過偏光層的光線的比例為最大，此即為亮態。

於更一實作模式中，請參見第6B圖，第6B圖係用以描述一實作模式中，光在本發明立體顯示器每一層的偏振方向的示意圖。如第6B圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層601、液晶顯示面板的液晶層602、相位延遲層603、偏振主動式微透鏡的下表面604a、偏振主動式微透鏡的上表面604b、偏振方向控制層的下表面605a、偏振方向控制層的上表面605b以及偏光層606。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層602係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為0，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向不會改變。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為0，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向會改變90度。

首先可以看到，偏振轉換層601的穿透軸配向與 負X軸夾30度角，因此穿過偏振轉換層601的光線的偏振方向P_62a與負X軸夾30度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為0時，光線通過液晶顯示面板的液晶層602及相位延遲層603後，光線的偏振方向不被改變，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面604a的光線的偏振方向P_62b與負X軸夾30度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面604b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面604b出射的光線的偏振方向P_62c平行於X軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面605a射入，而從偏振方向控制層的上表面605b射出而到達偏光層606。當偏振方向控制層未施加電壓時，光線的偏振方向P_62d旋轉90度而平行於Y軸，因此與偏光層的穿透軸配向正交，因此，穿過偏光層的光線的比例為0，此即為暗態。

第二實施例中3D顯示器於3D模式下的情形穿透率-電壓曲線如第6C圖所示，當穿透率到達飽和值(最大值)時為亮態，其操作模式如第6A圖及其敘述所示，穿透率為零時為暗態，其操作模式如第6B圖及其敘述所示。

於另一實作模式中，請參見第7A圖，第7A圖係用以描述一實作模式中，光在本發明立體顯示器每一層的偏振方向的示意圖。如第7A圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層701、液晶顯示面板的液晶層702、相位 延遲層703、偏振主動式微透鏡的下表面704a、偏振主動式微透鏡的上表面704b、偏振方向控制層的下表面705a、偏振方向控制層的上表面705b以及偏光層706。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層702係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為最大，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向會改變90度。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為最大，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向不會改變。

首先可以看到，偏振轉換層701的穿透軸配向與負X軸夾30度角，因此穿過偏振轉換層701的光線的偏振方向P_71a與負X軸夾30度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為最大時，光線通過液晶顯示面板的液晶層702及相位延遲層703後，光線的偏振方向被改變90度，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面704a的光線的偏振方向P_71b與正X軸夾60度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面704b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面704b出射的光線的偏振方向P_71c平行於Y軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面705a射入，而從偏振方向控制層的上表面705b射出而到達偏光層706。當偏振方向控制層施加最大電壓時，光線的偏振方向P_71d不旋轉而仍平行於Y軸，因此與偏光層的穿透軸配向正交，因此，穿過偏光層的光線的比例為 0，此即為暗態。

於更一實作模式中，請參見第7B圖，第7B圖係用以描述一實作模式中，光在本發明每一層的上表面及下表面的偏振方向的示意圖。如第7B圖所示，本發明的立體顯示器由下到上為偏振轉換層701、液晶顯示面板的液晶層702、相位延遲層703、偏振主動式微透鏡的下表面704a、偏振主動式微透鏡的上表面704b、偏振方向控制層的下表面705a、偏振方向控制層的上表面705b以及偏光層706。每條虛線分別代表所在的表面的穿透軸方向或配向方向。於此實施例中，液晶顯示面板中的液晶層702係多域垂直排列型液晶，且受到的驅動電壓為0，因此通過液晶顯示面板的光線的偏振方向不會改變。同時，偏振方向控制層受到的驅動電壓為最大，因此通過偏振方向控制層的光線的偏振方向不會改變。

首先可以看到，偏振轉換層701的穿透軸配向與負X軸夾30度角，因此穿過偏振轉換層701的光線的偏振方向P_72a與負X軸夾30度角。當液晶顯示面板所接受的驅動電壓值為0時，光線通過液晶顯示面板的液晶層702及相位延遲層703後，光線的偏振方向不被改變，因此到達偏振主動式微透鏡的下表面704a的光線的偏振方向P_72b與負X軸夾30度角。接著，當光線穿過偏振主動式微透鏡到達偏振主動式微透鏡的上表面704b時，因為偏振主動式微透鏡內的液晶的配向轉變，所以從偏振主動式微透鏡的上表面704b出射的光 線的偏振方向P_72c平行於X軸。隨後，光線從偏振方向控制層的下表面705a射入，而從偏振方向控制層的上表面705b射出而到達偏光層706。當偏振方向控制層施加最大電壓時，光線的偏振方向P_72d不旋轉而仍平行於X軸，因此與偏光層的穿透軸配向平行，因此，穿過偏光層的光線的比例最大，此即為亮態。

第二實施例中3D顯示器於2D模式下的情形穿透率-電壓曲線如第7C圖所示，當穿透率到達飽和值(最大值)時為亮態，其操作模式如第7B圖及其敘述所示，穿透率為零時為暗態，其操作模式如第7A圖及其敘述所示。

於前述多個實施例中，偏振轉換層11a的穿透軸配向與偏振主動式微透鏡15的下表面配向27可以平行也可以正交。此外，偏光層17的穿透軸配向可以正交也可以平行於偏振主動式微透鏡15的透鏡配向25。因此偏振轉換層11a的穿透軸配向與偏光層17的穿透軸配向可以相差一個第一角度。

藉由前述立體顯示器，由於增加相位延遲層11b於液晶顯示面板13和偏振主動式微透鏡15之間，並使進入液晶顯示面板13的第一偏振光的偏振型態是圓偏振，因此從液晶顯示面板13出射的第二偏振光也會是圓偏振，而後經過相位延遲層11b後出射的第三偏振光是線性偏振。因此由橢圓偏振光造成的暗態漏光以及亮態亮度不足的問題得以解 決。

雖然本發明以前述的實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明的精神和範圍內，所為的更動與潤飾，均屬本發明的專利保護範圍。關於本發明所界定的保護範圍請參考所附的申請專利範圍。

1‧‧‧立體顯示器

11a‧‧‧偏振轉換層

13‧‧‧液晶顯示面板

131‧‧‧液晶層

133‧‧‧濾色片層

135‧‧‧上基板

137‧‧‧下基板

11b‧‧‧相位延遲層

15‧‧‧偏振主動式微透鏡

17‧‧‧偏光層

Claims (9)

1. 一種立體顯示器，包括：一偏振轉換層，用以得到偏振型態係圓形偏振的一第一偏振光；一液晶顯示面板，配置於該偏振轉換層之上，用以調整該第一偏振光以得到一第二偏振光，且該第二偏振光的偏振型態係圓形偏振；一相位延遲層，配置於該液晶顯示面板之上，用以調整該第二偏振光以得到一第三偏振光，該第三偏振光的偏振型態係線性偏振；一偏振主動式微透鏡，配置於該相位延遲層之上，用以調整該第三偏振光以得到一第四偏振光；以及一偏光層，配置於該偏振主動式微透鏡之上。
2. 如請求項1所述的立體顯示器，更包括一偏振方向控制層，配置於該偏振主動式微透鏡與該偏光層之間，用以改變該第四偏振光的一偏振方向。
3. 如請求項2所述的立體顯示器，其中該偏振方向控制層的一下表面配向平行於該偏振主動式微透鏡的一透鏡配向。
4. 如請求項3所述的立體顯示器，其中該偏振方向控制層的一上表面配向平行於該偏光層的一穿透軸配向。
5. 如請求項1所述的立體顯示器，其中該相位延遲層的一相位延遲量為1/4波長、-1/4波長、-3/4波長或3/4波長。
6. 如請求項1所述的立體顯示器，其中該偏振轉換層的一穿透軸配向正交於該偏振主動式微透鏡的一下表面配向。
7. 如請求項1所述的立體顯示器，其中該偏振轉換層的一穿透軸配向平行於該偏振主動式微透鏡的一下表面配向。
8. 如請求項1所述的立體顯示器，其中該偏振轉換層的一穿透軸配向與該偏光層的一穿透軸配向相差一第一角度。
9. 如請求項1所述的立體顯示器，其中該偏光層的一穿透軸配向正交於該偏振主動式微透鏡的一透鏡配向。