CN101533169A - 视差屏障及采用该视差屏障制成的立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视差屏障及采用该视差屏障制成的立体显示装置。该视差屏障包括一第一基板；复数个第一电极，设置于第一基板上，彼此平行且沿一第一方向延伸；一透明绝缘层，设置于第一基板与复数个第一电极上；复数个第二电极，设置于透明绝缘层相对于该复数个第一电极的另一侧，其中，复数个第二电极彼此平行且沿第一方向延伸；一第二基板，与第一基板相对设置；一共同电极，设置于第二基板与该透明绝缘层之间；以及一液晶层，设置于共同电极与复数个第二电极之间；其中，复数个第一电极与复数个第二电极为交错排列且于垂直方向上部分重叠。该立体显示装置包括一影像显示元件以及一视差屏障。该装置不仅能够自由切换于2D/3D显示模式之间，而且显示效果好。

Description

视差屏障及采用该视差屏障制成的立体显示装置

技术领域

本发明涉及一种视差屏障及采用该视差屏障制成的立体显示装置，特别是一种可自由切换于2D/3D显示模式的自动立体显示装置。

背景技术

经过多年的研究，立体显示技术已发展出数种显示模式，使观察者能产生一立体视觉。所谓立体视觉，主要特过对左眼及右眼施以不同的影像，使大脑分析并重叠后，感知所视物的层次感及深度，进而产生立体感。因此，立体显示装置乃透过一定技术，将左眼讯号及右眼讯号分别显示于观察者的左眼及右眼，使观察者感受到影像内容而有立体的效果，参阅图1。如图1所示，其中观察者即是透过一视差屏障1而将左右眼的资讯L、R分开，分别显示于左眼及右眼，因而产生立体影像。

目前的立体显示装置可分为被动立体显示装置及自动立体显示装置。对于被动立体显示装置，使用者须配戴如偏光镜的观看辅助物；而对于自动立体显示装置，使用者则无须配戴辅助物而能直接产生立体影像。一般而言，自动立体显示装置乃使用如双凸透镜、视差屏障、或透镜阵列等方法隔离左右眼的影像，其中，以视差屏障为较多人采用的技术。

视差屏障具有一栅栏状结构，可分别将左右眼的资讯隔离，在现有技术中，视差屏障可单纯为一光栅，其材质由塑胶或金属如铬所形成，或可为一液晶面板。使用液晶面板作为视差屏障，除了可显示3D立体画面外，还可藉由电源的切换而做2D/3D影像的转换。参阅图2，图2为一种使用液晶面板作为视差屏障的立体显示装置示意图。立体显示装置2包含一影像显示元件21，以及一视差屏障22。影像显示元件21可显示一影像资讯，通常为一液晶面板。而视差屏障22具有两基板221、222，在两基板221、222上分别铺设有两层IT0电极223、224，其中，电极223具有栅栏状结构，而电极224则为平面结构，另外，两电极223、224之间注入有液晶分子而形成液晶层225。欲操作3D模式时，可施以一驱动电压于电极223及224后，视差屏障便形成一明一亮交替的栅栏结构，观察者便得以接收而产生立体影像。而欲操作2D模式时，则无驱动电压施于电极上，因此无栅栏结构产生，观察者可得到一平面的2D影像。然而，由于在操作3D模式时，栅栏结构阻挡影像显示元件21至少一半的面积，因此会有亮度与解析度减少一半的缺点。

为了解决该项缺点，便发展出时间分享类型屏障(time-sharing type barrier)的技术，如图3、图4所示。主要改良在于将原本复数个栅状电极223分为单数电极群组3231及偶数电极群组3232，分别在第一周期与第二周期各自通电。在第一周期时，施加驱动电极在单数电极群组3231形成光栅，观察者左右眼得到不同的影像后；在第二周期则转换驱动电极至偶数电极群组3232，同时改变影像显示元件上左右眼的资讯，因此在第一周期与第二周期交替运作下，观察者可得到与2D显示模式一样解析度的3D立体影像。

但前述技术若使用通常白色显示模式(normally white mode)的液晶作为视差屏障，则只有施加驱动电压的电极群组部份才会变黑，因此视差屏障不论在第一周期或第二周期，皆会产生第图3中光线穿透开口d过大，因此开口率大于50％，进而使得左右眼的资讯产生干扰(cross talk)的现象而破坏显示品质。对此，欧洲专利EP1793623提出一种立体影像显示装置，其特点在于使用通常黑色显示模式(normally black mode)的视差屏障，只有施以电压的电极部份才会变白，其他部份则为黑色，因此开口仅有第图3中e的大小，可以降低开口率而得到良好的3D显示效果。但由于EP1793623系使用一通常黑色模式的液晶面板作为视差屏障，因此没有电极的部份永远显示黑色，故此面板无法做2D与3D显示，使得显示器的功能受到限制。

因此，仍需要一具有2D/3D影像显示功能，又具有低开口率的较佳视差屏障。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种视差屏障及采用该视差屏障制成的立体显示装置，该立体显示装置不仅能够自由切换于2D/3D显示模式之间，而且显示效果好。

本发明的视差屏障包括一第一基板；复数个第一电极，设置于该第一基板上，其中，该复数个第一电极彼此平行且沿一第一方向延伸；一透明绝缘层，设置于该第一基板与该复数个该第一电极上；复数个第二电极，设置于该透明绝缘层相对于该复数个第一电极的另一侧，其中，该复数个第二电极彼此平行且沿该第一方向延伸；一第二基板，与该第一基板相对设置；一共同电极，设置于该第二基板与该透明绝缘层之间；以及一液晶层，设置于该共同电极与该复数个第二电极之间；其中，该复数个第一电极与该复数个第二电极为交错排列且于垂直方向上部分重叠。

本发明的立体显示装置包括一影像显示元件，用以显示画面；以及一视差屏障，包含复数个第一电极与复数个第二电极，其中，该复数个第一电极与该复数个第二电极为交错排列且于垂直方向上部分重叠。

本发明由于具有上述第一与第二电极交错排列且垂直部份重叠的结构，因此在进行时间分享类型(time-sharing type)模式时，能维持一较小的开口率，使得左右眼资讯不相互干扰，进而维持一较佳的立体影像。

附图说明

图1为立体显示原理的示意图。

图2、图3与图4为现有的视差屏障的示意图。

图5与图6为本发明较佳实施例的视差屏障的示意图。

图7为本发明立体显示装置的2D及3D实施方式的示意图的。

图8至图10为本发明中立体显示装置元件的摆设关系的示意图。

【主要元件符号说明】

1 视差屏障423透明绝缘层

2，3，4 立体显示装置424第一电极

21，31 影像显示元件4241电极延伸部份

22，32 视差屏障425第二电极

221，222，

321，322 基板4251电极延伸部份

223，224，

323，324 电极426共同电极

225，325 液晶层427液晶层

3231 单数电极族群43第一方向

3232 偶数电极组群51第一周期图案

41 影像显示元件52第二周期图案

42 视差屏障532D模式图案

421 第一基板61背光模组

422 第二基板

具体实施方式

在说明书及权利要求书的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书的申请专利范围并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及权利要求书的请求项当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」，在此容先叙明。

参考图5和图6，图5和图6为本发明的立体显示装置一较佳实施例的示意图，其中图5为本发明的立体显示装置的剖面示意图，图6为图5之中I部份的上视图。

如图5所示，本发明的立体显示装置4包含一影像显示元件41以及一视差屏障42。其中，上述影像显示元件41用以显示观察者所欲接收的影像，可以为液晶显示面板、电浆显示面板或发光二极体面板等装置，但并不以此为限。

视差屏障42包含一第一基板421、一第二基板422，以及一透明绝缘层423，其中，第一基板421与第二基板422为面对设置，且第一基板421与第二基板422的材料可为玻璃、石英或塑胶等透明材料。透明绝缘层423设置于第一基板421与第二基板422之间。在第一基板421与透明绝缘层423之间，设置有复数个第一电极424，分别间隔排列于第一基板421上，且复数个第一电极424彼此相互平行且沿一第一方向43延伸，如图6所示。其中，该复数个第一电极424经由垂直于第一方向的电极延伸部份4241彼此连结于同一侧的末端。另外，在透明绝缘层423与第二基板422之间，设置有复数个第二电极425，分别间隔排列于透明绝缘层423上，该复数个第二电极425彼此相互平行且沿一第一方向43延伸，如图6所示。其中，该复数个第二电极425经由垂直于第一方向的电极延伸部份4251彼此连结于同一侧的末端。特别注意的是，复数个第一电极424与复数个第二电极425于垂直平面上为上下交错排列，且于垂直方向上具有部分重叠。

另外，在第二基板422与透明绝缘层423之间，设置有一共同电极426，为一平面薄膜电极层，其与第一电极424、第二电极425皆可为导电薄膜材料，如ITO等。此外，依本发明的立体显示装置，在第一共同电极426与第二电极425之间，还具有一液晶层427，于电场通过时可扭转而产生遮蔽光线的效果。在本发明中，液晶层427采用一通常白色显示模式的运作模式，在电极无电压导通状态时，液晶分子可允许光线穿透而显示为白色，而在电极具有电压时，该处的液晶产生扭转而使光线无法穿透，而显示为黑色。

参考图7，图7为本发明的立体显示装置4的2D及3D显示模式实施示意图。如图7所示，在3D显示模式下，操作立体显示装置4具有一第一周期与一第二周期。在第一周期期间，于复数个第一电极424施以驱动电压，而复数个第二电极425上并无施以驱动电压，因此，由于本视差屏障所采取为一通常白色显示模式，仅有在电极具有电压导通之处，才会显示黑色，于是在第一周期下，视差屏障42形成一亮暗交错的第一周期图案51。而在第二周期期间，于复数个第二电极425施以驱动电压，而复数个第一电极424上并无施以驱动电压，于是视差屏障42形成一亮暗交错的第二周期图案52。而在2D显示模式下，并无驱动电压施加在复数个第一电极424与第二电极425上，光线可全部穿透，因此并无黑色部份产生，该视差屏障42形成全亮的2D模式图案53。

因此，根据图7的实施方式，本发明的立体显示装置4，在第一周期或第二周期，视差屏障42的开口宽度f均能维持一定数值以下，使视差屏障42具有较低的开口率，因此不会产生先前技术中左右眼资讯相互干扰的情况。又因本发明的立体显示装置4是采用具有第一周期及第二周期的时间分享模式，因此，不会有现有技术中，萤幕亮度及解析度减半的问题，且能自由切换于2D/3D显示模式。

另外，参考图8、图9和图10，图8、图9和图10为本发明中立体显示装置4元件的摆设关系示意图。参考图8，视差屏障42置于影像显示元件41与一使用者之间，因此，影像显示元件41所产生的影像经由视差屏障42分离左右眼影像，经观察者接受而得到立体影像。

然而，若该影像显示单元41为一液晶显示面板，由于液晶显示面板中液晶本身并不发光，因此为达到显示效果，须给予液晶面板提供一光源装置，如提供一背光模组61。因此，关于上述元件的摆设方式，可将影像显示元件41置于该背光模组61与该视差屏障42之间，如图9所示；或将视差屏障42置于影像显示元件41与背光模组61之间，如图10所示。上述摆设方式，皆能达到视差屏障的栅栏效果，而可得到立体显示影像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种视差屏障，其特征在于：包含：

一第一基板；

复数个第一电极，设置于该第一基板上，其中，该复数个第一电极彼此平行且沿一第一方向延伸；

一透明绝缘层，设置于该第一基板与该复数个该第一电极上；

复数个第二电极，设置于该透明绝缘层相对于该复数个第一电极的另一侧，其中，该复数个第二电极彼此平行且沿该第一方向延伸；

一第二基板，与该第一基板相对设置；

一共同电极，设置于该第二基板与该透明绝缘层之间；以及

一液晶层，设置于该共同电极与该复数个第二电极之间；

其中，该复数个第一电极与该复数个第二电极为交错排列且于垂直方向上部分重叠。

2.根据权利要求1所述的视差屏障，其特征在于：所述复数个第一电极经由垂直于第一方向的电极延伸部份彼此连结于同一侧的末端，该复数个第二电极经由垂直于第一方向的电极延伸部份彼此连结于同一侧的末端。

3.根据权利要求1所述的视差屏障，其特征在于：所述视差屏障为通常白色显示模式。

4.一种立体显示装置，其特征在于：包含：

一影像显示元件，用以显示画面；以及

一视差屏障，包含复数个第一电极与复数个第二电极，其中，该复数个第一电极与该复数个第二电极为交错排列且于垂直方向上部分重叠。

5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于：所述视差屏障包含：

一第一基板，其中，该复数个第一电极彼此平行且沿一第一方向延伸；

一透明绝缘层，设置于该第一基板与该复数个该第一电极上，其中，该复数个第二电极设置于该透明绝缘层相对于该复数个第一电极的另一侧，且该复数个第二电极彼此平行且沿该第一方向延伸；

一第二基板，与该第一基板相对设置；

一共同电极，设置于该第二基板与该透明绝缘层之间；以及

一液晶层，设置于该共同电极与该复数个第二电极之间。

6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于：所述复数个第一电极经由垂直于第一方向之电极延伸部份彼此连结于同一侧之末端，该复数个第二电极经由垂直于第一方向的电极延伸部份彼此连结于同一侧的末端。

7.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于：所述视差屏障为通常白色显示模式，该视差屏障位于该影像显示元件与一使用者之间，该影像显示元件为一液晶显示面板。

8.根据权利要求7所述的立体显示装置，其特征在于：所述立体显示装置包含一背光模组，该视差屏障位于该影像显示元件与该背光模组之间。

9.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于：所述立体显示装置于2D显示模式下，并无驱动电压被施加在该复数个第一电极与该复数个第二电极上。

10.根据权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于：所述立体显示装置于3D显示模式下，在第一周期期间，具有一驱动电压施加在该复数个第一电极上，而无驱动电极施加在该复数个第二电极；以及

在第二周期期间，具有一驱动电压施加在该复数个第二电极上，而无驱动电极施加在该复数个第一电极。

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