CN102591090A - 裸眼式立体显示装置 - Google Patents

Abstract

一种裸眼式立体显示装置，包括液晶透镜阵列与显示面板。液晶透镜阵列包括第一基板、第二基板以及液晶层。第一基板具有多个第一驱动电极以及多个第二驱动电极。第二基板相对于第一基板且具有共同电极。液晶层位于第一基板与第二基板的共同电极之间。显示面板具有阵列排列的多个像素。这些像素划分为多个第一像素以及多个第二像素。当第一驱动电极致能时，第一像素显示第一左眼子画面而第二像素组显示第一右眼子画面。当第二驱动电极致能时，第一像素显示第二右眼子画面而第二像素显示第二左眼子画面。

Description

裸眼式立体显示装置

技术领域

本发明是有关于一种立体显示装置，且特别是有关于一种裸眼式立体显示装置。

 

背景技术

目前普遍开发的裸眼式立体显示器技术主要分成两种型态：空间多任务与时间多任务的立体显示器。两个技术均利用大脑可以将左右眼所看到的不同影像融合在一起，以产生立体影像的感觉。

公知的时间多任务的方式是利用：在某一个时间点时，立体影像显示器将某一视角的影像投射到观赏者的左眼，而在下一个时间点时，则将另一视角的影像投射到观赏者的右眼。当两个视角的影像切换够快时，大脑将不会感受到影像间的切换，而将此两个视角的影像融合为立体影像对。在空间多任务的立体显示技术中，为了建立立体影像效果，常利用柱状透镜或者视差障壁(parallax barrier)在空间中形成不同视域(viewing zone)以让观察者右眼和左眼分别接收不同影像信息。然而，上述的空间多任务的立体显示方法会使得立体显示画面的分辨率下降。

 

发明内容

本发明提供一种裸眼式立体显示装置，其可显示全分辨率(full resolution)的显示画面。

本发明一实施例提出一种裸眼式立体显示装置。裸眼式立体显示装置包括液晶透镜阵列与显示面板。显示面板具有阵列排列的多个像素。这些像素划分为多个第一像素以及多个第二像素。当这些第一驱动电极致能且这些第二驱动电极未致能时，第一像素显示第一左眼子画面而第二像素组显示第一右眼子画面。当这些第二驱动电极致能且这些第一驱动电极未致能时，这些第一像素显示第二右眼子画面而这些第二像素显示第二左眼子画面。

液晶透镜阵列包括第一基板、第二基板以及液晶层。第一基板具有彼此电性连接的多个第一驱动电极以及与这些第一驱动电极电性绝缘且彼此电性连接的多个第二驱动电极。第一驱动电极与第二驱动电极交替排列。第二基板相对于第一基板且具有共同电极。液晶层位于第一基板与第二基板的共同电极之间。

在本发明的一实施例中，于第一子图框时间内，上述的第一像素显示第一左眼子画面，第二像素显示第一右眼子画面。在第二子图框时间内，第一像素显示第二右眼子画面而第二像素显示第二左眼子画面。第一子图框时间、第二子图框时间以及第一子图框时间与第二子图框时间之间的时间间隔的总和小于或等于人眼视觉暂留的时间。

在本发明的一实施例中，上述的第一驱动电极与共同电极形成第一电场分布。第二驱动电极与共同电极形成第二电场分布。第一电场分布与第二电场分布不重合。

在本发明的一实施例中，上述的第一基板更包位于第一驱动电极以及第二驱动电极之间的绝缘层。

在本发明的一实施例中，上述的第二驱动电极位于绝缘层的同一平面上以及绝缘层与第二基板之间。此外，第一基板更具有第一基底。第一驱动电极以及第二驱动电极位于第一基底上。第一驱动电极位于第一基底的同一平面上且位于绝缘层与第一基底之间。

在本发明的一实施例中，上述的第一驱动电极以及第二驱动电极可位于同一平面。

在本发明的一实施例中，上述的第一驱动电极以及第二驱动电极的延伸方向互相平行。多个像素沿着列方向与行方向排列成矩阵，而第一驱动电极以及第二驱动电极的延伸方向与列方向以及行方向交错。

在本发明的一实施例中，上述的第一像素以及第二像素在列方向及行方向上交替排列。

在本发明的一实施例中，上述的第一驱动电极以及第二驱动电极的延伸方向互相平行。多个像素沿着列方向与行方向排列成矩阵。第一驱动电极以及第二驱动电极的延伸方向实质上与列方向平行。

在本发明的一实施例中，上述的第一像素沿着列方向排成多个第一列。第二像素沿着列方向排成多个第二列。第一列与第二列沿着行方向交替排列。

基于上述，本发明的裸眼式立体显示装置在不同子图框时间下驱动交替配置的两组驱动电极，而使得液晶透镜阵列在不同子图框时间下可分别将两组像素所显示的多个子画面导向观察者的左右眼，进而让使用者可观赏全分辨率的立体画面。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A与图1B分别绘示本发明一实施例的裸眼式立体显示装置在第一子图框时间与第二子图框时间下的状态。

图1C为绘示为本发明一实施例的液晶透镜阵列的示意图。

图1D示出图1A及图1B的液晶透镜阵列在一段时间内的驱动状态以及观察者在此段时间内其左右眼所观看到的画面。

图2A以及图2B分别显示显示面板上的像素于第一子图框时间以及第二子图框时间内的组态。

图3A示出第一驱动电极与显示面板的像素之间的相对关系。

图3B示出第二驱动电极与显示面板的像素之间的相对关系。

图4A示出第一驱动电极与显示面板上的像素之间相对关系的另一种样态。

图4B示出第二驱动电极与显示面板上的像素之间相对关系的另一种样态。

 

具体实施方式

图1A与图1B分别绘示本发明一实施例的裸眼式立体显示装置在第一子图框时间与第二子图框时间下的状态。请参照图1A与图1B，裸眼式显示装置10包括液晶透镜阵列100与显示面板200。在本实施例中，显示面板200可以是液晶面板。但本发明不限于此，在其它实施例中，显示面板200亦可为有机发光显示面板、电泳显示面板、电浸润显示面板或其它适当类型的显示面板。

本实施例的显示面板200具有阵列排列的多个像素。这些像素可划分为多个第一像素11以及多个第二像素22。此外，显示面板200的显示面202朝向液晶透镜阵列100。如此一来，显示面板200所提供的画面可以受到液晶透镜阵列100的作用进而产生立体显示效果。

本实施例的液晶透镜阵列100包括第一基板102、第二基板104以及液晶层106。第一基板102具有彼此电性连接的多个第一驱动电极102a以及与这些第一驱动电极102a电性绝缘且彼此电性连接的多个第二驱动电极102b。第一驱动电极102a与第二驱动电极102b交替排列。

在本实施例中，第一驱动电极102a与第二驱动电极102b可属于不同的膜层。换言之，第一驱动电极102a与第二驱动电极102b可位在不同的平面上。具体而言，第一基板102可进一步包括位于第一驱动电极102a与第二驱动电极102b之间的绝缘层102c。第二驱动电极102b可位于绝缘层102c的同一平面P1上且位于绝缘层102c与第二基板104之间。第一基板102更具有第一基底102d。第一驱动电极102a以及第二驱动电极102b位于第一基底102d上。第一驱动电极102a位于第一基底102d的同一平面P2上且位于绝缘层102c与第一基底102d之间。

然而，本发明的第一基板的形式并不限于上段所述，在其它实施例中，透过适当的设计，第一基板的第一驱动电极与第二驱动电极亦可位于同一平面。以下配合图示举例说明之。图1C为本发明另一实施例的液晶透镜阵列的剖面示意图。请参照图1C，在此实施例中，液晶透镜阵列100A的多个第一驱动电极102a以及多个第二驱动电极102b可位于同一平面上。更进一步地说，第一驱动电极102a以及第二驱动电极102b可位于位于绝缘层102c的同一平面P3上并位于绝缘层102c与第二基板104之间。

请继续参照图1A，本实施例的第二基板104相对于第一基板102且具有共同电极104a。液晶层106位于第一基板102与第二基板104的共同电极104a之间。在本实施中，第二基板104可进一步具有第二基底104b。第一基底102d和第二基底104b可为硬质基底，而第一基底102d和第二基底104b的材质例如是玻璃。然而，本发明不限于此，在其它实施例中，第一基底102d和第二基底104b亦可为软性基底，而第一基底102d和第二基底104b的材质例如是塑料。

在本实施例的液晶透镜阵列100中，第一驱动电极102a、第二驱动电极102b与共同电极104a不被驱动时，液晶层106整体可呈现均质(homogenic)状态。当第一驱动电极102a与共同电极104a被驱动而第二驱动电极102b未被驱动时(即第一驱动电极102a与共同电极104a之间存在电位差而第二驱动电极102b与共同电极104a之间不存在电位差时)，这些第一驱动电极102a与共同电极104a形成第一电场分布E1。当第二驱动电极102b与共同电极104a被驱动而第一驱动电极102a未被驱动时(即第二驱动电极102b与共同电极104a之间存在电位差而第一驱动电极102a与共同电极104a之间不存在电位差时)，这些第二驱动电极102b与共同电极104a形成第二电场分布E2。其中，第一电场分布E1与第二电场分布E2不重合。第一电场分布E1与第二电场分布E2可改变液晶层106中液晶分子的排列状态，而使液晶层106所呈现特定的折射率分布。此时，液晶层106的折射率分布可以提供类似于光学透镜阵列的效果。因此，显示面板200的多个第一像素11及多个第二像素22所提供的画面经由液晶透镜阵列100的作用便可朝不同方向射出(也就是形成不同视域)，进而形成立体画面。

图1D示出图1A及图1B的液晶透镜阵列在一段时间内的驱动状态以及观察者在此段时间内其左右眼所观看到的画面。请参照图1D，本实施例的裸眼式立体显示装置显示一完整立体画面所需的时间为一图框时间F。每一图框时间F包括第一子图框时间F1及第二子图框时间F2。图1A和图1B分别为液晶透镜阵列在第一子图框时间F1内及第二子图框时间F2所呈现的情形。

值得一提的是，如图1A、图1B及图1D所示，在立体显示模式下，液晶透镜阵列100的驱动方式包括使第一驱动电极102a以及第二驱动电极102b分别在第一子图框时间F1以及第二子图框时间F2下被驱动。如图1A及图1C所示，在第一子图框时间F1内，第一驱动电极102a致能而第二驱动电极102b未致能。此时，液晶层106的折射率分布因第一电场分布E1的作用而呈现如曲线R1的趋势，而使液晶层106形成出多个作用类似于光学透镜的多个第一透镜单元106a。进一步而言，每一个第一透镜单元106a中的折射率分布可由相邻二第一驱动电极102a的中央区域向二侧逐渐变低(如曲线R1所示的折射率分布)。此时，第一透镜单元106a可具有使光线聚焦的效果。

请继续参照图1A及图1D，在第一子图框时间F1时，多个第一像素11产生的第一左眼子画面L11经由多个第一透镜单元106a的折射并朝图1A的右上方射出裸眼式立体显示装置10，进而传递至观察者的左眼EL。另一方面，多个第二像素22产生的第一右眼子画面R11经由多个第一透镜单元106a的折射并朝图1A的左上方射出裸眼式立体显示装置10，进而传递至观察者的右眼ER。此时，观察者在第一子图框时间F1内可同时接收到第一左眼子画面L11及第一右眼子画面R11。观察者的大脑可组合第一左眼子画面L11与第一右眼子画面R11，而使观察者可感受到第一立体画面。

然而，在本实施例中，液晶透镜阵列100的作用是让相邻的第一像素11及第二像素22的子画面朝不同方向射出。换言之，在第一子图框时间F1内，裸眼式立体显示装置10是以空间多任务的方式进行立体影像的显示。此时，观察者任一个眼睛所捕获或是接收到的影像信息仅为显示面板200上的整体像素数量的一半。意即，在第一子图框时间F1内，裸眼式立体显示装置10呈现的影像分辨率仅为显示面板200所提供的分辨率的一半。

为使观察者可观赏到全分辨率的立体画面，本实施例的裸眼式立体显示装置10可在在第二子图框时间F2内显示分别与第一左眼子画面L11及第一右眼子画面R11互补的第二左眼子画面L22及第二右眼子画面R22。

详言之，如图1B及图1D所示，在接续的第二子图框时间F2内，第二驱动电极102b致能而第一驱动电极102b未致能。此时，液晶层106的折射率分布因第二电场分布E2的作用而呈现如曲线R2的趋势，而使液晶层106形成出多个作用类似于光学透镜的第二透镜单元106b。由图1A与图1B可知，第一透镜单元106a与第二透镜单元106b在空间上的分布是不重合的。意即，二者之间有一相对位移。如图1B所示，在第二子图框时间F2时，多个第一像素11产生的第二右眼子画面R22经由多个第二透镜单元106b的折射并朝图1B的左上方射出裸眼式立体显示装置10，进而传递至观察者的右眼ER。另一方面，多个第二像素22产生的第二左眼子画面L22经由多个第二透镜单元106b的折射并朝图1B的右上方射出裸眼式立体显示装置10，进而传递至观察者的左眼EL。此时，观察者在第二子图框时间F2内可同时接收到第二左眼子画面L22及第二右眼子画面R22。观察者的大脑可组合第二左眼子画面L22与第二右眼子画面R22，而使观察者可感受到第二立体画面。

值得注意的是，在本实施例中，第一子图框时间F1、第二子图框时间F2以及第一子图框时间F1与第二子图框时间F2的时距(在图1C中为0)的总和可小于或等于人眼视觉暂留的时间(例如62.5至200毫秒)。如此一来，观察者的大脑便可将分别具有一半分辨率的第一立体影像(由第一左眼子画面L11及第一右眼子画面R11所形成)与第二立体影像(由第二左眼子画面L22及第二右眼子画面R22所形成)组合成全分辨率的立体影像，进而使观察者可观察到全分辨率的立体影像。换言之，本实施例的裸眼式立体显示装置10在立体显示模式下可利用空间多任务及时间多任务的组合，而让观察者可欣赏到全分辨率的立体影像。

为了更加具体地说明本实施例的裸眼式立体显示装置10的立体显示机制，以下配合图2A及图2B说明之。图2A以及图2B分别示出显示面板上的像素在第一子图框时间内以及第二子图框时间内显示的状态。请先参照图2A，以观察者右眼所看到的画面而言，在第一子图框时间F1内，观察者的右眼可接收由多个第二像素22所提供的右眼视角画面的一部分(即第一右眼子画面R11)。请先参照图2B，在第二子图框F2时间内，观察者的右眼可接收由复数个第一像素11提供一右眼视角画面的另一部分(即第二右眼子画面R22)。

类似地，以观察者左眼所看到的画面而言，请参照图2A，在第一子图框时间F1内，观察者左眼可接收到由多个第一像素11提供一左眼视角画面的一部分(即第一左眼子画面L11)。请参照图2B，在第二子图框时间F2内，观察者左眼则可接收到由多个第二像素22所提供的一左眼视角画面的另一部分(即第二左眼子画面L22)。因此，经过完整图框时间后，两个子图框时间内所显示的画面便组成一完整的右眼视角画面以及左眼视角画面。如此一来，观察者所看到的影像分辨率便可以等于显示面板200的整体像素数量，从而观察者可观看的全分辨率的立体画面。

图3A示出第一驱动电极与显示面板的像素之间的相对关系。图3B示出第二驱动电极与显示面板的像素之间的相对关系。需说明的是，图3A以及图3B绘出一对第一驱动电极和一对第二驱动电极为示例。本发明并不特别限制第一驱动电极和一对第二驱动电极的数量，第一驱动电极和一对第二驱动电极的数量可视实际的需求做适当的设计。请参照图3A及图3B，在本实施例中，第一驱动电极102a的延伸方向D1与第二驱动电极102b的延伸方向D2可互相平行。显示面板200上的像素11、22沿着列方向y与行方向x排列成矩阵。第一驱动电极102a的延伸方向D1以及第二驱动电极102b的延伸方向D2与列方向y以及行方向x交错。换言之，第一驱动电极102a及第二驱动电极102b可相对于列方向y倾斜而延伸并且沿着行方向x交替排列。此外，显示面板200上的像素11、22中，第一像素11及第二像素22可在列方向y及行方向x上交替排列。换言之，在本实施例中，第一像素11与第二像素22可排列成棋盘状。

然而，本发明的第一驱动电极、第二驱动电极和显示面板的相对关系不限上段所述，以下将示范性的举例出其它的实施样态。图4A示出第一驱动电极与显示面板上的像素之间相对关系的另一种样态。图4B示出第二驱动电极与显示面板上的像素之间相对关系的另一种样态。类似地，图4A以及图4B绘示出一对第一驱动电极和一对第二驱动电极为示例。请参照图4A及图4B，在此实施例中，第一驱动电极102a的延伸方向D1以及第二驱动电极102b的延伸方向D2可与列方向y平行。更进一步地说，第一驱动电极102a以及第二驱动电极102b可沿着列方向y而延伸且沿着行方向x交替排列。此外，显示面板200上的像素11、22中，第一像素11可沿着列方向y排成多个第一列T1，而第二像素22可沿着列方向y排成多个第二列T2。这些第一列T1与这些第二列T2可沿着行方向x交替排列。

综上所述，本发明一实施例的裸眼式立体显示装置在不同子图框时间下驱动交替配置的两组驱动电极，而使得液晶透镜阵列在不同子图框时间下可分别将两组像素所显示的多个子画面导向观察者的左右眼，进而让使用者可观赏全分辨率的立体画面。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视前述的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种裸眼式立体显示装置，其特征在于，包括：

一液晶透镜阵列，包括：

一第一基板，具有彼此电性连接的多个第一驱动电极以及与该些第一驱动电极电性绝缘且彼此电性连接的多个第二驱动电极，其中该些第一驱动电极与该些第二驱动电极交替排列；

一第二基板，相对于该第一基板且具有一共同电极；以及

一液晶层，位于该第一基板与该第二基板的该共同电极之间；以及

一显示面板，具有阵列排列的多个像素，该些像素划分为多个第一像素以及多个第二像素，当该些第一驱动电极致能且该些第二驱动电极未致能时，该第一像素显示一第一左眼子画面而该第二像素组显示一第一右眼子画面，当该些第二驱动电极致能且该些第一驱动电极未致能时，该些第一像素显示一第二右眼子画面而该些第二像素显示一第二左眼子画面。

2.如权利要求1所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，在一第一子图框时间内该些第一像素在显示该第一左眼子画面而该些第二像素显示该第一右眼子画面，在一第二子图框时间内该些第一像素显示该第二右眼子画面而该些第二像素显示该第二左眼子画面，其中该第一子图框时间、该第二子图框时间以及该第一子图框时间与该第二子图框时间的时距的总和小于或等于人眼视觉暂留的时间。

3.如权利要求1所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一驱动电极与该共同电极形成一第一电场分布，而该些第二驱动电极与该共同电极形成一第二电场分布，其中该第一电场分布与该第二电场分布不重合。

4.如权利要求3所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该第一基板还包括：一绝缘层，位于该第一驱动电极以及该第二驱动电极之间。

5.如权利要求4所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第二驱动电极位于该绝缘层的一同一平面上以及该绝缘层与该第二基板之间，该第一基板更具有一第一基底，该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极位于该第一基底上，该些第一驱动电极位于该第一基底的一同一平面上且位于该绝缘层与该第一基底之间。

6.如权利要求3所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极位于同一平面。

7.如权利要求3所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极的延伸方向互相平行，该些像素沿着一列方向与一行方向排列成矩阵，而该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极的延伸方向与该列方向以及该行方向交错。

8.如权利要求7所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一像素以及该些第二像素在该列方向及该行方向上交替排列。

9.如权利要求3所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极的延伸方向互相平行，该些像素沿着一列方向与一行方向排列成矩阵，而该些第一驱动电极以及该些第二驱动电极的延伸方向实质上与该列方向平行。

10.如权利要求9所述的裸眼式立体显示装置，其特征在于，该些第一像素沿着该行方向排成多个第一列，而该些第二像素沿着该列方向排成多个第二行，该些第一列与该些第二列沿着该行方向交替排列。

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