TW201217833A - Parallax barrier, method of adjusting parallax barrier transmittance and 3D display - Google Patents

Description

201217833 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於立體顯示器的視差光栅，尤其是一種可微 調其透光率的視差光柵。 【先前技術】 經過多年的研究，立體顯示技術已發展出數種顯示模式，使觀看 者能產生一立體視覺。所謂立體視覺，主要是針對左眼及右眼施以 不同之影像，使大腦分析並重疊後，感知所視物之層次感及深度， 進而產生立體感。目前’讀顯示技術可大致分成赌者需戴特殊 設計眼鏡觀看之戴眼鏡式(Ste職e_)立體顯示技術以及可裸眼觀 看之裸眼式(AUt0-stereosc〇pic)立體顯示肋。然而，戴眼鏡式立體 顯示技額其錢性與舒雜雜，純漸絲眼紅 所取夜。 目引發展iij來的魏式立醜示技術，主要是彻光栅來控制勸 貝者左眼與右眼所接收的影像。舉例而言，—種以lc 的2D/3D可㈣的立_ 4差先柵 LCD柞f h τ $㈣理叙在2D顯不器前使用一 ’、’、 ’ # ’麵差細S條齡t鉢背光源門 ^且視差光栅可以控制其開關，當3D效果關閉門曰 差光柵就會魏透明料具賴光源的_ $間的視 螢幕為2D顯示效果。在3D 匕就有一般的顯示 ^ + v 顯不模式時，此視差光柵即會門私坦 供左、右眼個別影像，使顯示器上的圖像產生立體效果會開啟，提 201217833 根據不同的視角點數目，視差光栅會佔顯示榮幕不同的面積比 例，若是視差光柵佔的面積過小，雖然透光率提高，但會有疊影 (crosstalk)現象’若是視差光栅佔的面積過大，則會使得透光率過 低。但由於視絲栅在製程上的誤差，使得視差光栅_達成最佳 的透光率。 【發明内容】 有4a於此’本發明提出一種視差光栅和調整視差光拇之透光率的 方法，其可利用橫向電場微調視差光栅的透光率。 根據本發明之-較佳實施例，一種調整視差光柵之透光率的方 法’包含：首先提供—視差光柵，包含：—第—電極，包含至少一 第一次電極和H電極，一第二電極與第-電極姆設置以及 複數個液晶分子設置於第—電極和第二電極之間，其中當提供第一 電極和第二電極-完全暗態電壓差時，—第—光遮蔽區分別與第一 次電極和第二次電極重疊，並且使視差光栅具有—第_透光率以及 提供第-電極和第二電極—電壓差，以形成—第二光遮蔽區分別與 第-次電極和第二次電極重疊，並且使第—次電極和第二次電極之 間形成-橫向電場，前述之橫向電場影響各赌晶分子之旋轉角 度’進而罐第二光遮_之寬度，使視絲柵具有—第二透光率， 其中第二透光率與第一透光率相異。 根據本發明之另—較佳實施例，—種視差光栅，包含：一第一電 極，包含至少-第—次電極和一第二次電極，—第二電極與第一電 極相對，複數個液晶分子設置於第—電極㈣二電極之間以及一視 5 201217833 差光柵驅動元件’用以提供第-電極和第二電極一電歷差，以形成 -光遮蔽區分別與第-次電極和第二次電極重#，並且使第一次電 極和第二次電極之間形成-橫向電場，橫向電場微調各個液晶分子 之旋轉角度，進而調整該光遮蔽區之寬度。 根據本發明之另-雛實_，—種立體，包^ 一顯示 單元包含-光源以及-種視差光栅，顯示單元提供一第一影像和一 第二影像，前述視差光柵包含：一第—電極，包含至少一第一次電 極和-第二次電極，一第二電極與第1極相對，複數個液晶分子 設置於第1極和第二電極之間以及一視差光拇驅動元件，用以提 供第-電極和第二電極-電壓差，以形成一光遮蔽區分別與第一次 電極和第二次電極重疊，並且使第_欠電極和第二次電極之間形成 一橫向電場’橫向電場微調各液晶分子之旋㈣度，進而調整光遮 蔽區之寬度。 本發明利用第-次電極和第二次電極之間的橫向電場來調整液 晶分子職轉肢，可在不轉f極結構㈣況τ改變視差光糖之 透光率，使得視差光柵之透光率上升或降低。 【實施方式】 …在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞棄來指稱特 疋的几件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用 不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並 不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差 、來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的 201217833 「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。在 下文之各實施例’對於相同元件使用相同元件標注。另外，需注意 的是圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。 第1圖繪示的是本發明之一立體顯示器之示意圖。如第丨圖所 示，簡單來說，立體顯示器10是由一顯示器12和一個視差光柵14 共同組成’顯示器12係利用-背光模組16提供其光源，當要播放 立體影像時，會將視差光栅14開啟，並同時由顯示器I]提供至少 φ兩組具有視差的2D晝面，顯示器12所顯示的2D晝面會提供光線 34，而視差光柵14會在顯示器12前形成透光和不透光的條紋，將 刖述有視差的2D晝面所產生的光線34分離，使得觀看者的左右眼 可看到不同的影像。 第2圖繪示的是本發明之—視差光柵之立體示_。第3圖繪 不的是視差光栅沿AA’線之剖面結構示意圖，其中具有相同功能的 元件將以相同符號標示。如第2圖和第3圖所示，並且同時參閱第 1圖’-視差光柵Η包含-第-電極18和一第二電極2〇以及複數 個液晶分子22設置於第-電極18和第二電極2〇之間，第二電極具 有一上表面21與液晶分子22接觸’各個液晶分子22包含一長軸l。 此外，-第-偏光片23和-第二偏光片24將第—電極師第二電 極2〇夾在其間，通常第-偏光片23和第二偏光片24的偏光方向相 互垂直，但不以此為限。另外，第一電才亟18和第二電極為透明 電極。第一電極18包含許多條狀的次電極，例如一第一次電極％ 和-第二次電極27交錯排列’和一外框28連接各個第一次電極％ 和第二次電極27的兩端，在第一次電極26和第二次電極W之間有 201217833 一間隔3〇 ’另外，顯示器12所提供的光線34,會由第二偏光片24 入射視差光柵14。 通常第一次電極26和第二次電極27的寬度相同，但第一次電 極26和第二次_27的寬度可以隨著視差光柵14所要提供的視角 點數目不同’而同時調寬或調窄。第4圖繪示的是第—電極、第二 電極及顯不器之簡單示意圖，其中具有相同功能的元件將以相同符 號標不’為了清楚表示顯示ϋ和第-電極與第二電極_對位置， 第4圖中僅繪示了顯示器、第-電極與第二電極。如第4圖所示， 第電極18的夕卜；I：匡28大致環繞顯示^ 12的顯示區31，第二電極 20大致和顯不器12的顯示區31完全重疊。 请再度參閱第3圖’並且-併參閱第1圖，為了提供2個視角 點或4個視/點的立體影像’在理想狀態下，利用—視差光抓驅動 元件32 ’提供第一電極18和第二電極2〇 一完全暗態電壓差％來 開啟視差光栅14 ’此時，在第—次電極26和第二電極2()之間以及 第二次電極27和第二電極2()之間會形成〆垂直電場使得液晶分子 22轉向’改變由顯示器提供的光線34 S向，並配合第-偏光片23 和第二偏光片24的偏光方向，在第一偏光片23上與各個第一次電 極26和第二次電極27的重疊的區域形成光遮蔽區％，也就是形成 暗態’換句話說，當提供第-電極18和第二電極20-完全暗態電 壓差Vl時’位於第一次電極26和第二電極20之間的液晶分子22 之長轴L與第一電極2〇的上表面21垂直，另外，在完全暗態電壓 差V!時’位於第二次電極27和第二電極2〇之間的液晶分子22之 長軸L與第二電極2〇的上表面以亦垂直。而第一偏光片幻上與 201217833 間隔30重疊的區域則形成光透過區38,光遮蔽區36和光透過區38 彼此交替排列，形成透光和不透光的條紋。前述之完全暗態電壓差 V!係和液晶分子22的種類有關，一般目前常使用的液晶分子22， 其完全暗態電壓差乂1為5乂。根據本發明之較佳實施例，當在第一 電極18和第二電極20之間外加完全暗態電壓差乂！時，第一次電極 26和第二電極20之間以及第二次電極27和第二電極20之間的液 晶分子22之長軸會呈現和第一次電極26和第二次電極27之表面互 相垂直的情況’配合第一偏光片23和第二偏光片24的偏光方向後， 會使得各個第一偏光片23和第一次電極26以及第二次電極27重疊 的區域完全是暗態，也就是說光遮蔽區36的寬度會和各個第一次電 極26和第二次電極27的寬度完全重疊，因此，部分顯示器晝面提 供的光線34就會被視差光柵14的光遮蔽區36阻擋。 以4個視角點之立體顯示器來說，在同時兼顧透光率和避免疊影 的情況下，其理想的設計是在視差光栅14以前述完全暗態電壓差 乂丨開啟時’由顯示器12之晝面提供的光線34，可以有25%的光線 34通過視差光栅14，其餘的75%之光線34會被視差光柵14的光 遮蔽區36遮蔽’也就是說視差光栅14的透光率為25%。而以2個 視角點之立體顯示器來說，在視差光柵14以完全暗態電壓差V!開 啟時，顯示器12之晝面提供的光線34 ’可以有50%的光線34通過 視差光栅14，其餘的50%之光線34會被視差光柵14的光遮蔽區 36遮蔽，此時視差光柵η的透光率為50%。 然而’由於製程誤差或其它不可預期的因素，實際完成的視差 光柵14，在使用完全暗態電壓差v!時，其透光率有時會高於最佳 201217833 ，，也就是說視差光栅14的光賴區36別、，如此會使立體顯示 益10的晝面產生叠影^當然，有時所製作出的視差細Μ的光遮 蔽區36太大’則會使顯不||亮度*足。舉例而言，4個視角點之立 體顯示器來說’實際完成的視差光栅14，由於製程誤差的問題，在 以完全暗態碰差V,開啟時，其透光率只有18%，但最佳值應該為 25%，因此相差的7%則必翻用本㈣之職視差光柵之透光率的 方法加以補償。 第5圖繚示的是視差光柵以操作電壓差操作時之示意圖，其中 相同的元件將以相同的符號標示。第5圖的視差光拇其結構和第3 圖之視差光栅之結構相同，如第5圖所示，—視差光栅14包含一第 -電極18、-第二電極20卩及複數個液晶分子22設置於第一電極 18和第二電極20之間，請同時參閱第3圖、第4圖和第㈣，第 -電極18包含許多條狀的第—次電極26和第二次電極27以及一外 框28連接各個第-次電極26和第二次電極27的兩端，在第一欠電 極26和第二次電極27之間具有—間隔3〇。此外，一第一偏光片幻 和-第二偏光片24將第-電極18和第二電極2〇夾在其間。 當開啟視差光柵Μ時，係利用一視差光栅驅動元件32提供第_ 電極18和第二電極20 -操作電職％，值·意的是，此操作電 廢差V2不同於前述的完全暗態電壓差％，且操作電壓差％小於前 述的完全暗態電壓差％。此時，於第—次電極％和第二次電極π 之間形成-橫向電場’使得靠近間隔3㈣液晶分子22受到橫向電 場的影響，稍微改變其長軸L方向，因此，在靠近間隔3〇的液晶 分子22之長軸L就;f會和第—次電極26或第二次電極27表面互 201217833 相垂直，也不會和第二電極20之上表面21垂直，如此，使得第一 次電極26和第二次電極27邊緣的光線34也稍微轉向。在本實施例 中’在第一偏光片23、第二偏光24和液晶分子22的配合之下，因 而造成靠近第一次電極26和第二次電極27邊緣的光線34，在液晶 分子22因為橫向電場轉向之後，可部分通過第一偏光板23，形成 灰階的情況，但是此灰階肉眼會判斷其為亮態，因此，此時所形成 的光遮蔽區36之寬度會小於第一次電極26和第二次電極27的寬 度，而光透過區38的寬度則會增加。 如第3圖所述，若是以完全暗態電壓差V〗測試視差光柵14時， 其透光率為18%，在視差光柵14的結構都未改變的情況下，在第5 圖的實施例中’經由使用操作電壓差V2,利用橫向電場影響液晶分 子22的轉向，可造成光遮蔽區36之寬度小於第一次電極26或第二 次電極27的寬度，進而使其透光率上升至接近25%。當要關閉視 差光柵14時，只需將操作電壓差V2關閉即可，因為當操作電壓差 V2關閉後，由於沒有電場影響，液晶分子22之長軸L會和第二電 極20之上表面21平行，此時所有的液晶分子22皆不能遮光，因此 視差光柵14即呈關閉狀態。 當然，在不同的實施例中，操作電壓差v2大於前述的完全暗態 電壓差V!，橫向電場使液晶分子轉向後，也可以使得靠近第一次電 極26和第二次電極27邊緣的光線34無法通過第一偏光板23，使 光遮蔽區36之寬度會大於第一次電極26和第二次電極27的各別寬 度，造成透光率下降。 第6圖繪不的是調整視差光柵之透光率的方法之流程圖，其中相 201217833 ==相同的符號標示。請同時參閱第Η、5和6圖，首 先進仃乂驟1〇〇，提供一立體顯示哭 立體顯示器上的視差光柵14 一二’接者如步驟102，提供 104 π王暗態電壓差Vl，然後如步驟 檢查讀—WG之妓枝 10之透光率符合要求 u右疋立體顯不盗 所結束賴。細，如前文 二二 可預期的因素，實際完成的視差光栅 =用完全暗輸差V1時’其透光率有時會不合標準，在測 現其不符要求後，進行步驟106，調整輸入視差光栅的 f Μ V2’使得操作電壓％與完全暗態電壓差％相異，然後進 ❼ϋ104，檢查立體顯示器10之透光率是否符合要求，若是立體 員不益10之透光率符合要求，則進行步驟⑽，結束測試，若否， 則再重覆進行步驟1G6和步驟1G4，直到透光率符合要求。第7圖 繪:的是電壓比和透光率的關係’此實驗數據是以4個視角點的視 差光柵來實驗，雜代表雜比，縱軸代表透光率，電壓比等於操 作電壓差除以完全暗態電壓差，再乘上百分比。舉例而言，若是視 差光栅所使用的液晶分子，其完全暗態賴差為5V，當操作電壓差 為5V a寺’也就是在第—電極和第二電極之間外加5V電壓差，此時 於第6圖中的電壓比為1_，比制_，則可得知透光率約為 18% ’但若是操作電壓差為3.335V，也就是電壓比為60 9%時，則 透光率可提升至19.5%。 綵上所述，利用本發明之調整視差光柵之透光率的方法，可以在 不改變視差光柵的結構之情況下，微調視差光柵之透光率，利用改 變第-電極和第二電極的操作賴差’來躺或降低視差光栅之透 201217833 光率’以使得視差光栅之透光率接近最佳值。 以上所述僅為本發狀較佳實關，凡依本㈣申請專利範圍 所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖繪示的是立體顯示器之示意圖。 第2圖繪示的是一視差光柵之立體示意圖。 第3 _示狀視差光柵沿从，線之剖面結構示意圖。 ^4圖綠示的是第—電極、第二電極及顯示n之簡單示意圖。 5圖繪不岐視差光柵轉作賴錄作時之示竟圖。 =^叫是膽視絲栅之透辭的方法之流程圖。 第圖綠不的是電壓比和透光率的關係。

21 23 26 28 12 顯示器 16 背光模組 20 第二電極 22 液晶分子 24 第二偏光片 27 第二次電極 30 間隔 32 視差光棚驅動元件 【主要元件符號說明】 立體顯示器 视差光栅 第一電極 上表面 第一偏光片 第一次電極 外框 胃貝示區 13 31 201217833 34 光線 36 光遮蔽區 38 光透過區

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Claims (1)

1. 201217833 七、申請專利範圍： 1·一種調整視差光拇之透光率的方法，包含： 提供一視差光栅，包含： 一第一電極’包含至少一第一次電極和一第二次電極； 一第二電極與該第一電極相對設置；以及 複數個液晶分子設置於該第一電極和該第二電極之間，其中當 提供該第一電極和該第二電極一完全暗態電壓差時，一第一光 遮蔽區分別與該第一次電極和該第二次電極重疊，並且使該視 差光拇具有一第一透光率；以及 提供該第一電極和該第二電極之一電壓差，以形成一第二光遮蔽 區分別與該第一次電極和該第二次電極重疊，並且使該第一次 電極和該第二次電極之間形成一橫向電場，該橫向電場影響各 該液晶分子之旋轉角度，進而調整該第二光遮蔽區之寬度，使 δ玄視差光栅具有一第二透光率，其中該第二透光率與該第一透 光率相異。 2. 如請求項1所述之調整視差光柵之透光率的方法，其中該電壓差 小於該完全暗態電壓差。 3. 如請求項2所述之調整視差光柵之透光率的方法，其中該第二光 遮蔽區小於該第一光遮蔽區，且該第二透光率大於該第一透光 率。 15 201217833 4. 如請求項1所述之調整視差光栅之透光率的方法，其中當該電壓 差關閉時，該第二光遮蔽區即消失。 5. 如請求項1所述之調整視差光柵之透光率的方法，其中各該液晶 分子包含一長轴，該第二電極包含一上表面與部分該些液晶分子 接觸，當提供該第一電極和該第二電極該完全暗態電壓差時，位 於該第一次電極和該第二電極之間的各該液晶分孑之該長轴與 該上表面垂直。 鲁 6.—種視差光柵，包含： 一第一電極，包含至少一第一次電極和一第二次電極； 一第二電極與該第一電極相對設置； 複數個液晶分子設置於該第一電極和該第二電極之間；以及 一視差光栅驅動元件，用以提供該第一電極和該第二電極一電壓 差’以升> 成一光遮蔽區分別與該第一次電極和該第二次電極重 _ 疊，並且使該第一次電極和該第二次電極之間形成一橫向電 場，該橫向電場微調各該液晶分子之旋轉角度，進而調整該光 遮蔽區之寬度。 7·如請求項6所述之視絲栅，其中該電縣小於該些液晶分子的 一完全暗態電壓差。 16 201217833 8·如請求項7所述之視差光柵，其中各該液晶分子包含—長轴，該 第電極包含一上表面與部分該些浪晶分子接觸，當該第一電極 和4第二電極之間具有該完全暗態電壓差時，位於該第一次電極 和该第二電極之間的各該液晶分子之該長軸與該上表面垂直。 9.如請求項6所述之視差光柵，另包含一間隔介於該第一次電極和 °亥第一次電極之間。 汝叫求項9所述之視差光柵，另包含一光透過區與該間隔重疊。 U.如請求項1G所述之視差光柵’其中該光透過區和該光遮蔽區係 交替排列。 12. 如請求項6所述之視差光柵，其中當該電壓差關時，該光遮蔽 區即消失。 13. —種立體顯示器，包含： —顯不單it，包含-光源’並且該顯示單元提供—第—影像和一 第二影像；以及 一視差光柵，包含： 一第-電極，包含至少-第-次電極和—第二次電極； —第二電極與該第一電極相對； 複數個液晶分子設置於該第一電極和該第二電極之間；以及 17 201217833 一視差光栅驅動元件，用以提供該第一電極和該第二電極一電 壓差’以形成一光遮蔽區分別與該第/次電極和該第二次電 極重疊’並且使該第一次電極和該第 欠電極之間形成一橫 向電場’該橫向電場微調各該液晶分子之旋轉角度，進而調 整該光遮蔽區之寬度。 14.如請求項13所述之立體顯示器，其中該視差光柵使得一觀察者 之右眼看到該第-影像，並且使得該觀察者之左眼看到該第二影 像0 八、圖式·