TW201215920A - 3-dimension display device - Google Patents

Description

201215920 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關-種立體顯示裝置，尤指一種以相位切換單元動 態地切換輸出左右眼影像的立體顯示裝置。 【先前技術】 目前立體顯示產業之技術義非常多元，例如主動式眼鏡技 術、被動式眼鏡技術、彩色眼鏡技術、偏光眼鏡技術、波長多路式 技術、頭戴式顯示H、裸眼式立體技術、平賴示器之空間多工技 術及分時多工技術等等。 其中主動式眼鏡技術（或謂快門眼鏡技術）的技術原理為：在 顯示螢幕上以兩倍之頻率交互地顯示提供給左眼和右眼之影像，使 用者戴上的快門眼鏡則會動態地遮蔽使用者的左眼和右眼，當螢幕 顯不提供給左眼的影像時，快門眼鏡會遮住右眼、當螢幕顯示提供 給右眼的影像時，快門眼鏡會遮住左眼，以使兩眼看到各自不同之 影像’進而產生立體之視覺效果。 另一種較為常見之技術，則是在液晶螢幕加上交錯式之偏光 板，螢幕上一半之像素（例如奇數列的像素）顯示左眼影像、一半 之像素（例如偶數列的像素）顯示右眼影像。當光線通過液晶螢幕 上奇數列之像素及偏光板後，垂直方向之偏振光通過，以用來顯示 201215920 提供給左眼的影像；而光線通過偶數列之像素及偏光板後，水平方 向之偏振光通過，以用來顯示提供給右眼的影像。使用者只需戴上 左眼為垂直偏振方向之線偏光鏡、右眼為水平偏振方向之線偏光 鏡，即可讓左眼只看到左眼影像、右眼只看到右眼影像，進而產生 立體之視覺效果。 然而，上述快門眼鏡技術之缺點是其成本較高，容易損壞而笨 •重，且較適合單人使用，不適合多人觀看。而於液晶螢幕加上交錯 式偏光板技術之缺點是，以此種技術所觀看的立體影像的解析度為 螢幕面板原解析度之-半，亦即犧牲了一半之螢幕解析度，且容易 有對準問題，皆為有待解決之技術課題。 【發明内容】 -本發明提供-種立體顯示裝置，用以提供—衫個偏光眼鏡間 隔性地接收分卿紅左眼以及右眼之—偏振光，贿生立體影像 _之視覺效果’該立體顯示裝置包含有一顯示面板以及一相位切換單 元。該顯示面板具有複數倾此平行排列的像素列，其中每一像素 列包含複數個像素電極’賴涵板肋輸出該偏減。該相位切 換單元設置於該顯示面板出光之一側，包含有一第一導電膜一第 二導電膜以及-液晶單元’該第―導電膜以及該第二導電膜分別設 置於該液晶單元兩側，用以受驅動並以一調變頻率切換該液晶單元 的相位，該第-導電膜具有複數個彼此平行的平行電極，該複數個 平仃電極彼此互不接觸，且分別對應於該顯示面板的該複數個像素 5 201215920 列。該顯示面板之一顯 步，且該相位切換單元以料7"之該調變頻率同 式改變該顯示面板輪出的該偏振光 示頻率與該相位切換單 第一相位交替切換的方 設置於 -顯示面顯示裝置的相位切換單★- 列包含複數個像#Γ，鋪福板具有複數個像數列，每一像素 ’該顯示面板，出一偏振光，該相位切 :::二’笛一料膜、一第二導電膜以及-液晶單元。該液 日曰早兀次置於辟-導電膜以及該第二導電膜之間，該第一導電膜 以及該第二導電顧以受驅動並以—調變頻率切換該液晶單元的相 位’该第-魏離有複數個彼此平行的平行電極，分麟應於該 顯不面板_複數雜棚。該__之—_醉與該相位切 換單元之侧㈣相步，且該相位切換單元.第—相位以及一 第二相位㈣切換的方式改變該顯示面板輸出的該偏振光。 【實施方式】 為使立體顯示裝1100提供高解析度的3D立體顯示效果，同 時簡化在使用者觀賞端的立體眼鏡設計，本發明的立體顯示裝置 100在顯示器端加上一個主動的相位切換單元，以即時調變輸出對 應至立體眼鏡的左右眼的相位訊號。請參考第1圖，第1圖為本發 明所揭露的立體顯示裝置100的示意圖。立體顯示裝置1〇〇可接收 並輸出2D或3D的影像訊號，當立體顯示裝置10〇輸出3D立體影 像訊號時’可以間隔性地提供對應至左眼以及右眼之偏振光，使一 201215920 或多個配戴偏光眼鏡的使用者感受立體影像的視覺效果。立體顯示 裝置100包含-顯示面板10以及一相位切換單元2〇。在顯示面板 10兩側則可分別設置有-第-偏光板u以及—第二偏光板12 (但 不限於此）’顯示面板10的主要結構為由兩個玻璃基板相組立且中 間填充有液晶層（圖未示），其他具體的結構以及第—偏光板u、 第二偏光板12 A此領域中具有通常知識者所能理解並應用，此處不 «:羊加描述。相位切換單元2G則設置在顯示面板的出光面1〇4(如 鲁第3圖以及第4圖所示）的-侧，在實際的應用上可以膠合的方式 與顯示面板10結合。 凊參考第2圖，第2圖則為本發明所揭露的相位切換單元2〇 一實施例的剖面結構示意圖。相位切換單元2〇包含有一第一導電膜 21、一第二導電膜22以及一液晶單元23，其中第一導電膜21以及 第二導電膜22較佳地可為銦錫氧化物（IndiumTin〇xide，lT〇)透 明導電膜’且分別設置在液晶單元23的兩側，導電膜21、22通電 籲後可驅動中間的液晶單元23轉動而產生不同的相位變化。實際上， 為使相位切換單元20能滿足接下來所描述的應用，相位切換單元 20的第一導電膜21與第二導電膜22在通電之後的電壓差係用來驅 動液晶單元23轉動，使液晶單元23能累積夠大的相位變化（例如 在線性偏振光的實施例中，液晶單元23必須能在〇〜1/2λ相位之間 變化’而在圓偏振光的實施例中，液晶單元23必須能在ΐ/4λ〜3/4λ 相位之間變化）’因此較佳地，第一導電膜21與第二導電膜22在通 電之後的電壓差落在4〜15伏特之間。其中相位切換單元20為能達 201215920 到快速反應的要求’相位切換單元20可使用光學補償-曲模式 (optically compensatebirefringence mode，0CB m〇de)或扭轉像列模 式（twisted nematic mode，TN mode )的液晶顯示單元，但不限於此。 請參考第3圖。第3圖為本發明的立體顯示裝置1〇〇 一實施例 的相位調變示意圖。當背光模組（圖上未顯示）的光沿著光穿透方 向13經過第一偏光板11、顯示面板1〇以及第二偏光板12後，輸 出的影像訊號為如第3圖所示與水平軸具有0角度的線性偏振光 3。而線性偏振光3入射相位切換單元2〇後經相位切換單元2〇調變 改變入射偏振光3的偏振方向，而形成第3圖中的畫面15 (為出射 偏振光5) ’或相位切換單元2〇不調變改變入射偏振光3的偏振方 向，而形成第3圖中的畫面14 (為出射偏振光4)，且出射偏振光4 以及出射偏振光5在本實施例中係彼此正交錢輸出。當―個或多 個使用者配戴如第3圖中所示的線性偏振眼鏡5〇時，線性偏振眼鏡 的右眼鏡片52與出射偏振光4具有同樣的偏振方向，因此使用 者的右眼可看到畫面14的内容；線性偏振眼鏡5G的左眼鏡片Μ 與出射偏縣5具有同樣的偏振方向，因此使用者的左眼可看到畫 面15的内容。當立體顯示裝置励交替輸出具有彼此正交偏振光的 左右眼影糾，制者即可正韻纽贿像的視覺效果。 。月參考第4圖，第4圖為本發明的立體顯示裝置1〇〇另一實施 例的相位調變示意圖。其中線性偏振光3入射相位切換單元2〇後經 相位切換單兀加調變改變人射驗光3的驗方向，而形成第4 201215920 圖中的畫面16 (為左旋的圓偏振光6)，或相位切換單元2〇改變入 射偏振光3的偏振方向，而形成第4圖中的晝面i7(為右旋的圓偏 振光7)，且偏振光6以及偏振光7在本實施例中係為彼此正交交替 輸出的圓偏振光，當一個或多個使用者配戴如第4圖中所示的圓偏 振眼鏡60時’圓偏振眼鏡60的右眼鏡片62與偏振光6具有同樣的 偏振方向，因此使用者的右眼可看到晝面16的内容；圓偏振眼鏡 60的左眼鏡片61與出射偏振光7具有同樣的偏振方向，因此使用 者的左眼可看到晝面17的内容。當立體顯示裝置1〇〇交替輸出具有 彼此正交的圓偏振光的左右眼影像時，使用者即可正確感受立體影 像的視覺效果。 / 3月參考第5圖’第5圖為立體顯示裝置1〇〇部分元件的功能方 塊不意圖。顯示面板10具有—像素矩陣，具有複數個彼此平行排列 的像素行106(pixel C〇lumns)與複數個彼此平行排列的像素列 l〇5(pixelrows)。以複數個彼此平行的像素列1〇5來看，每一像素列 ⑽包含有複數個依序排列的紅色像素(R)、綠色像素(G)和藍色像素 ⑼’其中每-像素内包含有-像素電極1(n，像素電極im係由透 明導電層(例如銦錫氧化物等㈣)所形成。由於顯示面板ω以線掃 描的方式’依序由上而下掃描問極線(或稱掃猶，圖未示），將顯 不資料藉由資料線(圖未示)寫人各像素列的像素電極中，為了讓相 位切換單元2G能夠即_變來自顯示面板㈣偏振光，在相位切 換單元20的第-導電膜21上具有複數個彼此平行且互相不接觸的 平行電極21卜而第二導電膜η則為整片電極，用以提供一個固定 201215920 的參考電驗（例如零準位的接地電屢，或是共同電鮮）。在第$ 圖中僅局部·出相位_單元㈣第—㈣似，且為了方便 圖7Γ說月’第導電臈21與齡面板1G在㈣的水平方向錯開排 列，而實際上相位切換單元2G的第—導賴21、液晶單元Μ以及 第一導電膜22是重4覆蓋在顯示面板10之整個出光面上。在本發 明的實施财，第-導麵21的複數辦行電極211在佈局設計上 係彼此不相接觸地依序平行排列，每一平行電極211中間相隔一間 距h3:且每一個平行電極211具有一寬度hl。如第5圖所示，每一 個平仃電極211係依序分別對應顯示面板1〇上的各個像素列必， 亦即每一個平行電極211分別覆蓋於各像素列105之複數個像素電 極101上；另外參考第1圖，第一導電膜21設置於相位切換單元 20面對顯示面板1〇的一側，可使複數個平行電極2ιι與複數個像 素列105在結合組裝時獲得精準的對應覆蓋，然而第-導電膜21 的位置不以此為限。 清繼續參考第5圖。顯示面板1()以一顯示頻率輸出立體影像， 而相位切換單元20也以一調變頻率切換液晶單元23的相位。如前 所述’顯示面板1〇以線掃描的方式將顯示資料寫入各像素列ι〇5 中’亦即立體顯示裝置100的一控制電路板103控制閘極驅動器 102，並依序地驅動各像素列1〇5，以將顯示資料寫入各像素列仞5 的像素電極1G1中，而立體顯示裝置⑽制用—同步驅動電路 30，連接於相位切換單元2〇以及控制電路板1〇3之間，同步驅動電 路30可控制相位切換單元2〇的調變頻率與顯示面板忉的顯示頻率 201215920 同步。較佳地，在本發明的實施例中，顯示面板以12〇赫茲或12〇 赫茲以上的頻率顯示立體影像（如此左右眼影像可至少以6〇赫茲以 上的頻率提供給立體眼鏡，以提供相對穩定的影像品f)，而相位切 換單凡20也以120赫茲或12〇赫茲以上的調變頻率與顯示面板1〇 同步調變。 為了減少左右眼訊號的干擾（crosstalk)，在第一導電膜的平 行電極211料，每一平行電極211时別對應並覆蓋於各平行的 像素列ι〇5外，平行電極2㈣寬度hi會猶微大於或等於所對應像 素列1〇5之像素電極101喊度h2，使各平行電極211❾面積可對 背且覆蓋所對應的像素電極1(n，而各平行電極211之間在彼此不 接觸而造成鱗的前提下，間距h3可設計介於㈣微米（㈣之 間，較佳地可介於10〜18微米（μιη)之間。 。接下來以第6圖所示的立體顯示裝置丨⑻以時間軸顯示驅動訊 破的不,¾圖來作說明。在第6圖的實施舰明巾，立體顯 :示面板U)具有，平行的像素_，絲12_的頻率輸 出左右眼鱗’相位_單元2㈣第—導電膜2ι具“列平 ㈣1，也以no赫兹的調變頻率同步調變。_示面板ι〇以 :方式由·咖Gl〜Gn依序驅動對應像素雜的像素電極 ’相位切換單元20也以線掃猫的方式依序同步驅動平行電極 l广匕以調變液晶單元23的相位。舉例而言，在卜職秒的第一 幅顯示晝面中’例如左眼晝面，閘極驅動器A先驅動第一像素列 201215920 κ)5的像素電極un，而平行電極Li同步驅動所對應的液 改變相位為Pl，且轉咖秒嘛_，亦即在此卿 時間間隔中’平行電才％與第二導電骐22間將產生一電壓差，以 使:行電極Ll上對應之液晶單元μ之相位改變為& ;接著，問極 驅動益&驅動第二像素列1〇5之像素電極ι〇ι，而平行電極 步驅動所對應的液晶單元23改變相位為Ρι，且維持ι秒的時間 間隔’亦即在此職秒的時間間隔中，平行電極[a愈第二導電膜 22間將產生-電驢，贿平行取叫上制魏轉元Μ之相 位改變為Pl。依此類推，直到閘極驅動器仏驅動第η個像素_ 之像素電極101，而平行電極Ln同步驅動所對應的液晶單元23改 變相位為Pl，且維持腦秒的時間間隔。而具有相位Pl的液晶單 =則會改_示面板〜職秒之間所輸出的顯示晝面的 偏振方向而被立體眼鏡的左眼鏡片接收。 7著在1/12G〜2/120秒之間的第二幅顯示畫面#，例如右眼畫 =，問極驅動器Gl先驅動第叫_ 1Q5之像素電極·，而飾 電極Ll同步驅動所對應的液晶單元23改變她奸，雜持職 秒的時間間隔，亦即在此臟秒的時間間隔中，平行電極^與第 一導電膜22間將產生一電壓差，以你亚— 珊屋生職差以使平仃電極Li上對應之液晶單 心之相位改變為P2;接著，驅動器仏驅動第二像素列ι〇5 f素電極1G1，斜行電極Μ步驅動所對翻液晶單元23改 ㈣立為Ρ2 ’且維持臟秒的時間間隔，亦即在此觀秒的時 間間隔中，平行電極L2與第二導電膜22間將產生—電壓差，以使 201215920 平行電極L2上對應之液晶單元23之相位改變為P2，依此類推，直 到閘極驅動器Gn驅動第η個像素列1〇5之像素電極1〇1，而平行電 極Ln同步驅動所對應的液晶單元23改變相位為&，且維持 秒的時間間隔。而具有她p2的液晶單元23則會改變顯示面板⑴ 在1/12〇〜2/12〇秒之間所輸出的顯示晝面的偏振方向而被立體眼鏡 的右眼鏡片接收。如此一來，利用相位切換單元20中的平行電極 211與驅動顯示面板10的閘極驅動器1〇2同步驅動的方式，可即時 •調變輸出對應至立體眼鏡的左右眼的相位訊號。要特別說明的是， 在如第6圖所示的驅動過程中，第二導電膜22在每一個左右眼畫面 驅動時間内，係提供-個固定的參考電壓值，例如零準位的接二電 壓、共同電壓或一固定偏壓值等。而在另一實施例中，第二導電臈 22之電壓亦可為一時變電壓。 此外，除了如第5圖所示：第一導電膜21的平行電極？!丨分別 對應並覆蓋各像素列105⑽素電極1〇1且寬度hi會稍微大於所對 應像素電極101的紐h2，林發明其他實關巾，顯*面板1〇 上另具有一彩色濾光片（color fllter)，此時各平行電極211亦可分 別對應各平行的彩色渡光單元。請參考第7圖，第7圖即為相位切 換單元20的第一導電膜21與彩色濾光片4〇對應的示意圖。其中， 才> 色濾光片40包含有一黑色矩陣42(black ^^以”與複數個像素濾 光單元41(如圖所示之R、G、B濾光單元）。由第7圖可看出，第一 導電膜21的各平行電極211分別對應彩色濾、光片40之各平行列上 的像素渡光單元41 ’且平行電極川的寬度hi會稿微大於所對應像 13 201215920 素濾光單元4丨的寬度v使各平行電極2 =小於_ 1〇1的叫因此平行電極2Π的寬度hl 曰3 了在尺寸上具有一彈性設計，只要在各平行電極2ιι =:而造成短路的前提下，間距_對放大™ 本發明所揭露的立體顯示裝置利用在顯示器的顯示面板出光面 -側加上-同步驅動的相位切換單元，相位切換單元具有包含複數⑩ 個平行電極的導電膜以及一平板導電膜，分別對應顯示面板上複數 個像素列之像素電極或分別對應於顯示面板之彩色濾光片之平行列 H慮光單;^顯示面板驅動像素電極而依序以線掃瞒的方 式輸出立體影像中的左眼畫面以及右眼晝面時，相位切換單元受驅 ^而同步改變各平行電極所驅動的液晶單元的相位，以分別將左眼 畫面以及右眼晝城變為可由立齡鏡的左眼鏡片以及右眼鏡片接 的偏振光，使戴上立體眼鏡的使用者感受到立體影像的效果。 鲁 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍 所做之均等變化絲飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明所揭露立體顯示裝置的示意圖。 第2圖為相位切換單元的剖面示意圖。 14 201215920 第3圖為立體顯示裝置一實施例的相位調變示意圖。 第4圖為立體顯示裝置另一實施例的相位調變示意圖。 第5圖為立體顯示裝置的功能方塊示意圖。 第6圖為立n顯示|置的以時間賴示驅動訊號的示意圖。 第7圖為相位切換單元的第-導賴與彩色遽光片對應的示意圖。

【主要元件符號說明】 J〜/ 偏振光 11 第一偏光板 13 光穿透方向 20 相位切換單元 22 第二導電臈 30 同步電路 41 像素濾光單元 50 > 60 立體眼鏡 52、62 右眼鏡片 101 像素電極 10 顯示面板 12 第二偏光板 14 〜17 畫面 21 第一導電膜 23 液晶單元 40 彩色濾光片 42 黑色矩陣 51 > 61 左眼鏡片 100 立體顯示裝置 102 閘極驅動器 201215920 103 控制電路板 104 出光側 105 像素列 106 像素行 211 平行電極 16

Claims (1)

1. 201215920 七、申請專利範圍： 1· 一種立體顯示裝置’用以提供一或多個偏光眼鏡間隔性地接收 分別對應至左眼以及右眼之一偏振光，該立體顯示裝置包含有： 一顯示面板，具有複數個平行排列之像素列，每一像素列包含 複數個像素電極’用以輸出該偏振光；以及 相位切換單元，設置於該顯示面板出光之一側，該相位切換 • 單元包含有一第一導電膜、一第二導電膜以及一液晶單 疋’該第一導電膜以及該第二導電膜分別設置於該液晶單 兀兩側’用以受驅動以一調變頻率切換該液晶單元的相 位’該第一導電膜具有複數個彼此平行的平行電極，該複 數個平行電極彼此互不接觸，且分別對應於該顯示面板的 該複數個像素列； 其中補示面板之-顯示頻率與該相位切換單元之該調變頻率 • 同步，且該相位切換單元以一第一相位以及一第二相位交 替切換的方式改變該顯示面板輸出的該偏振光。 2.如請求項！所述的立體顯示裝置，其中該第一導電膜設置於該 相位切換單元面對該顯示面板之一側。 所述的立體顯示裝置，其中該第—導電膜的該複數 電極分猶蓋所_補複細_之騎電極，且 4數個平柯極的寬度分社於其所對應的該複數個像素電 17 3. 201215920 極的寬度。 4. 如請求項1所述的立體顯示裝置，該顯示面板另包含一彩色濾 光片，設置於該顯示面板之一玻璃基板上，該彩色濾光/具有' 複數列平行的像素濾光單元，該第一導電膜的複數個平行電極 刀別對應且覆蓋該複數列像素濾光單元，且該複數個平行電極 的寬度分別大於其所對應的該複數列像素濾光單元的寬度。 5. 如請求項1所述的立體顯示裝置，其中該複數個平行電極彼此鲁 的間距介於〇〜20微米（μπι)之間。 6. 如請求項1所述的立體顯示裝置，其中該顯示頻率以及該調變 頻率大於或等於120赫茲。 7· ^請求項1所述的立體顯示裝置，其中該相位切換單元為一光 甫4員 4 曲模式（optically compensate birefringence mode, OCB · _e)或扭轉像列模式的液 晶顯示單元。 8_如請求項1所述的立體顯示裝置’另包含-同步驅動電路，連 接於摘不面板以及該相位切換單元之間，用以同步該顯示面 板之該顯示頻率以及該相位切換單元之該調變頻率。 18 201215920 9·如請求項i所述的立體顯示裝置，其中該複數個平行電極分別 依序受驅動以將該液晶單元切換於該第一相位或該第二相位且 維持-維持時間，其中該維持時間為該調變頻率的倒數。 10·=睛=1所述的立體顯示裝置，其中該立體顯示裝置輸出彼 $正乂父替輸出的線性偏振光，該—或多個偏光眼鏡為線性偏 振眼鏡。 。月f項1所述的立體顯示裝置，其中該立體顯示裝置輸出彼 :正又父替輸出的圓偏振光，該—或多個偏光眼鏡為圓偏振眼 如：求項1所述的立體顯示裝置，其中該第一導電膜以及該第 電膜為銦錫氧化物（IndiumTin〇xide，ITO)透明導電膜。 13. :種用於立體顯示裝置_位切換單it，設置於-顯示面板出 二顯示面板具有複數個像素列，每—像素列包含複 數=像素電極，麵示咖讀出—偏減 凡包含有： 干 —第一導電祺； 第一導電膜；以及 液二早疋’②置於該第—導電臈以及該第二導賴間，該第 電膜以及4第—導電膜用以受驅動並以—調變頻率 201215920 切換該液晶單柄她，鮮—導賴料複數個彼此平 行的平行電極，分別對應於該顯示面板的該複數個像素 列； ’、 其中該顯示面板之—顯示頻率與該相位切換單元之該調變頻率 同步，且該相位切換單元以一第一相位以及一第二相位交 #切換的方式改變該顯示面板輸出的該偏振光。 I4·如-月求項13所述的相位切換單元，其中該第一導電膜設置於該 相位切換單元面對該顯示面板之一側。 15. 如請求項13所述_位切換單元，其找第—導魏的該複數 個平仃電極分別覆蓋所對應的該複數個像素列之像素電極，且 該複數個平行輸的寬度分敎於錢誠_概個像素電 極的寬度。 16. 如晴求項13所述的相位切換單元，其中該複數個平行電極彼此 的間距介於〇〜20微米（μιη)之間。 120月^項13戶斤述的相似刀換單元其中該調變頻率大於或等於 181°清ίΓ13所述的相位切換單元，其中該相位切換單元為一光 干補仏靑曲模式（〇Ptically compensate birefringence mode，OCB 20 201215920 )或扭轉像列模式（twisted nematic mode，TNm〇de)的液 晶顯示單元。 9 ^求項13所述的4目位城單元’其巾該概個平行電極分別 ^驅動Μ賴液晶單元切換_第一相位或該第二相位且維持 維持時間，其巾該維持時間為該調變頻率的倒數。 籲2〇· ^求項U所述的相位切換單元，其中該第一導電膜以及該第 一導電膜為銦錫氧化物（MumTin Oxide，ITO)透明導電膜。 八、圖式：

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