CN101073273B - 立体显示设备 - Google Patents

Abstract

在具有诸如透镜元件的光学导向元件(21)的立体显示设备中，在切换状态中的一个状态下，(例如通过引入谐振阻抗(22)获得的)过驱动电压提高了2D和3D模式之间的切换速度。

Description

立体显示设备

技术领域

本发明涉及一种立体显示设备，其包括用于产生显示的装置和光学导向装置，所述用于显示的装置具有在第一平面内的像素，光学导向装置包括至少一个光学导向液晶元件，所述光学导向液晶装置覆盖第一平面内的像素，用于沿相互不同的角方向引导像素的输出，可以利用驱动装置使所述光学液晶导向装置在两种不同的状态之间切换。

背景技术

这种立体显示设备被越来越多地用在手持式应用(例如电话)和(电视)监视器中，在这两种情况下使用了多种视图。

在US 6.064.424中描述了上述种类的立体显示设备，该文献示出了有源矩阵液晶显示屏，其具有设置成像素组的像素和覆盖显示屏的透镜状屏幕，该透镜状屏幕具有(柱面)透镜元件或凸透镜。

基于液晶器件的每个透镜元件覆盖几个像素。在一种状态下，例如，在没有跨材料施加电压的情况下，对于一个偏振方向而言，在液晶材料和凸透镜(透镜结构)的材料之间存在折射率的差异。

因此，每个像素的光被送到不同的界定良好的方向。通过这种方式，在典型范例中，对应于九个不同的观看角度创建了九个独立的视图。观看者在每只眼中接收到不同的视图，在使用恰当的图像内容时，观察到三维图像。

如果在凸透镜元件的液晶材料两侧施加电压，液晶分子以各不相同的方式使自身取向，折射率没有差异。因此，没有透镜效应。

所以，通过改变电压，能够在二维视图(2D模式)和三维视图(3D模式)之间切换。

不过在实践中表现出来，例如从3D模式切换到2D模式的切换速度太慢，无法达到实用的目的。

发明内容

作为本发明的目的之一，本发明要克服这一问题。为此，根据本发明的装置具有驱动装置，在至少一个切换方向驱动中，所述驱动装置在向光学液晶导向装置施加固定保持电压之前，向所述光学液晶导向装置提供过驱动电压。

本发明基于这样的认识，即，提高电压确实可提高切换速度，但是通过切换回一种保持电压可以大大地克服同时引入的功耗增加的问题。实际上，利用可切换液晶材料的电容的非线性获得更快的切换行为(所谓的“电容性过驱动”)。

在这一方面，应当指出，从US 5.495265已经知道了这种“电容性过驱动”。不过在本申请中，切换回一种保持电压是不可能的，因为这是这样的显示应用，其中，在准备下一过驱动脉冲时，假设在代表像素的电容上仍存在前一驱动电压。所以这种“切换回一种保持电压”仅在使用两个双稳态的装置中是可能的。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明了且得到阐明。

在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的装置的一部分，

图2示出了图1的装置的一部分的平面视图，而

图3示出了图1的装置的示意图，以及

图4示出了驱动模式的范例。

具体实施方式

附图是示意性的且不成比例；用相同的附图标记一般性地表示相应的部件。

图1示出了根据本发明的装置1的一部分的示意图，该装置1具有显示装置5，显示装置5具有在第一平面3内横向分开的像素2。装置1具有光学导向装置，在该范例中为一组透镜(凸透镜)4，每个透镜与一组像素2相关。透镜4覆盖第一平面内的像素2以沿相互不同的角方向引导像素的输出，第一平面基本位于透镜4的主焦平面之外。在本范例中，透镜提供于显示器前面的独立板5上，弯曲侧朝向显示器。角方向由箭头6表示。

图2中示出了这种透镜4的可能的实现。在两个玻璃基板7之间提供一层液晶材料10。玻璃基板7包括电极8。在一个玻璃板上已经利用例如复制技术制作了透镜结构。在该透镜结构上，也在相对的玻璃基板上提供了取向层，以对液晶材料10的分子进行取向。在没有经由电极8在透镜4的液晶材料两侧施加电势差的情况下，在液晶材料和透镜结构的材料之间(对于一个偏振方向而言)有折射率的差异。

结果该结构充当了透镜或透镜阵列(在提供了更多透镜4的情况下)(透镜状屏幕)。如果跨液晶材料施加电压，液晶分子各不相同地使自己取向，折射率没有差异。因此，没有透镜效应。所以，通过引入改变电压的可能性，获得了透镜，该透镜可以在二维视图(2D模式)和三维视图(3D模式)之间切换。

为了避免液晶材料充电，优选可切换透镜的AC驱动。在典型的应用中，频率为1kHz电压为10伏的AC电压就足以在二维视图(2D模式)和三维视图(3D模式)之间获得切换。不过，在10伏，从3D模式到2D模式的初始切换执行地相对较慢。增大电压则提高了切换速度，不过同时提高了功耗。尤其是在移动应用中，这一功耗是严重的缺陷。

根据本发明，这一较高电压仅仅施加很短时间，之后就降低AC电压。实际上，利用可切换透镜4的电容的非线性获得这种切换行为。

图3示出了执行该行为的电路。可以调谐阻抗22，使得对于电容C(对应于透镜电路21的3D模式)而言，电路接近其谐振频率。所施加的电压V_in和跨单元的电压V_cell之比由下式给出：

$\frac{\left|\right|V_{\mathrm{cell}}\left|\right|}{\left|V_{\mathrm{in}}\right|}=\left|\frac{1}{1+\mathrm{j\ωC}}\right|$

其中ω为驱动频率。

现在如果选择Z，使得Z等于1/(ωC)，C为属于(例如)1伏驱动电压的电容，跨单元的电压摆动V_cell大(例如参见图4，AC电压V₁，V₁＝30V(或更高))。由于电压摆动大，3D模式迅速变为2D模式，且电容发生变化。然后就不再在接近其谐振频率处驱动该电路，因此跨单元的电压摆动更为平缓(例如参见图4，AC电压V₂，V₂＝10V)。

从2D到3D模式的切换速度不是由所施加的电压决定，而是由分子中的机械张力决定。该张力由(其他因素中的)单元间隙和扭转角决定。在从3D模式切换到2D模式期间，可以使单元短路以使单元放电。

本发明不限于所示出的例子。例如，透镜4的其他构造是可能的。通过改变液晶材料，有可能获得这样的透镜，其中对于3D模式需要施加电压，而对于2D模式，单元被短路。而且，在更低的电压V₁(例如20V)下，3D模式迅速变为2D模式。

除了液晶显示像素，可以替代性地使用电泳像素、电润湿像素。

本发明体现在每一创新性特征及特征的每种组合中。权利要求中的附图标记不限制这些权利要求的保护范围。使用动词“包括”及其变形不排除存在权利要求中所述的元件之外的元件。在元件前使用冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

Claims (11)

1.一种立体显示设备，包括用于产生显示的装置和光学液晶导向装置，所述用于产生显示的装置具有在第一平面内的像素，所述光学液晶导向装置(4)包括至少一个光学导向液晶元件(10)，所述光学液晶导向装置覆盖所述第一平面(3)内的所述像素(5)，用于沿相互不同的角方向(6)引导所述像素的输出，可以利用用于向所述光学液晶导向装置提供电压的驱动装置使所述光学液晶导向装置在两种不同的状态之间切换，

其特征在于，在至少一个切换方向驱动中，所述驱动装置在向所述光学液晶导向装置施加具有绝对值V2的AC固定保持电压(24)之前，向所述光学液晶导向装置提供具有绝对值V1的AC过驱动电压(23)，所述AC固定保持电压(24)的绝对值小于所述AC过驱动电压(23)的绝对值V1。

2.根据权利要求1所述的立体显示设备，所述AC过驱动电压的绝对值至少是所述AC固定保持电压的绝对值的两倍。

3.根据权利要求1所述的立体显示设备，所述AC过驱动电压的绝对值至少是所述AC固定保持电压的绝对值的三倍。

4.根据权利要求1所述的立体显示设备，所述AC过驱动电压的绝对值至少为20伏。

5.根据权利要求1所述的立体显示设备，所述AC过驱动电压的绝对值至少为30伏。

6.根据前述权利要求中任一项所述的立体显示设备，其中所述AC固定保持电压为矩形波电压。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的立体显示设备，其中所述AC固定保持电压具有1kHz的频率和10伏的电压。

8.根据权利要求1所述的立体显示设备，第一平面中的像素包括从液晶显示像素、电泳像素、电润湿像素构成的组中选择的像素。

9.一种用于驱动立体显示设备的方法，所述立体显示设备包括用于产生显示的装置和光学液晶导向装置，所述用于产生显示的装置具有在第一平面内的像素，所述光学液晶导向装置包括至少一个光学导向液晶元件，所述光学液晶导向装置覆盖所述第一平面内的所述像素，用于沿相互不同的角方向引导所述像素的输出，所述光学液晶导向装置可以在两种不同的状态之间切换，在所述方法中，向所述至少一个光学导向液晶元件提供电压以进行驱动，

其特征在于，对于至少一个切换方向上的切换，在向所述光学液晶导向装置施加AC固定保持电压之前，向所述光学液晶提供AC过驱动电压，所述AC固定保持电压的绝对值小于所述AC过驱动电压的绝对值。

10.根据权利要求9所述的方法，所述AC过驱动电压的绝对值至少是所述AC固定保持电压的绝对值的两倍。

11.根据权利要求9所述的方法，所述AC过驱动电压的绝对值至少是所述AC固定保持电压的绝对值的三倍。

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