CN103091856A - 立体影像显示装置与立体影像驱动方法 - Google Patents

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Abstract

一种立体影像显示装置与立体影像驱动方法，包含一显示单元、第一偏光板、一切换单元与第二偏光板。切换单元包括有第一基板、第二基板与具有多数个液晶分子的液晶层。第一基板与第二基板相对平行设置，内侧分别设置第一导电层以及第二导电层。液晶层设置于第一基板与第二基板之间，具有多个液晶分子。第一偏光板设置于显示单元与切换单元之间，具有一偏光轴，而第二偏光板设置于显示单元另一侧。

Description

立体影像显示装置与立体影像驱动方法
技术领域
本发明是有关于一种显示装置及其驱动方法，特别是有关于一种立体影像显示装置及其驱动方法与立体影像显示装置的切换单元。
背景技术
近年来，随着科技的迈进，显示技术已从2D平面影像发展至3D立体影像。目前大多数的液晶显示装置上均加入3D立体影像的显示功能来提供立体空间的视觉感受，其中被动式立体显示技术搭配偏光式眼镜(shutter glasses)使用空间分割或时间分割来分隔左右眼影像。
然而在目前的被动式立体显示技术中空间分割方式会造成解析度减半、亮度降低与垂直视角不足等问题。因此有部分设计是利用电控双折射(ElectricallyControlled Birefringence，ECB)技术或者光学补偿双折射(Optically compensatedbirefringence，OCB)技术的液晶切换单元用以改善所述的解析度减半、亮度降低与垂直视角不足的问题即所谓时间分割方式。
公知的液晶切换单元用以产生垂直于该液晶切换单元的电场来改变液晶的倾斜角度，因此仍需要在其一侧粘贴位相差膜(retardation film)来补偿光学延迟量。此外，还需要在液晶切换单元的另一侧粘贴补偿膜(compensation film)来改善视角问题。一般来说，所述的位相差膜与补偿膜会提高立体影像显示装置的制造成本。
发明内容
本发明提出一种立体影像显示装置，其具有较低的硬件成本。
本发明的立体影像显示装置，包括显示单元、第一偏光板、第二偏光板和切换单元。其中，第一偏光板具有一偏光轴，并且与第二偏光板配置于显示单元的相对两侧。另外，切换单元则是与显示单元分别配置于第一偏光板的相对两侧。切换单元包含第一基板、第二基板与液晶层。第一基板与第二基板平行相对设置。第一基板的内侧具有沿第一方向配置的第一导电层，其耦接一第一电压源。相对地，第二基板的内侧则具有沿与第一方向具有一夹角的第二方向配置的一第二导电层，其耦接一第二电压源。液晶层包含多个液晶分子分别具有一慢轴。在未施加电压至导电层时，液晶分子会沿一初始方向排列。在一第一期间，一第一电压被提供至第一导电层，使得液晶分子的慢轴具有第一期间慢轴方向，并且与第一偏光板的出光方向具有一第一夹角。之后，停止提供第一电压，并且在一第二期间提供一第二电压至第二导电层，以使液晶分子的慢轴具有一第二期间慢轴方向，并且与第一偏光板的出光方向具有一第二夹角。其中，第一夹角和第二夹角不等于0度或90度，并且第一期间与第二期间并不相同。
上述的立体影像显示装置，其中该第一导电层与该第二导电层分别具有多个平行设置的电极，且该第一导电层的该第一方向不同于该第二导电层的该第二方向。
上述的立体影像显示装置，其中该第一期间慢轴方向和该第二期间慢轴方向为垂直。
上述的立体影像显示装置，其中更包括一偏光式眼镜，具有一左眼镜片和一右眼镜片。
上述的立体影像显示装置，其中该左眼镜片和该右眼镜片分别包含一圆偏光片，且该左眼镜片和该右眼镜片的圆偏光片分别具有一左偏光轴与一右偏光轴，该左偏光轴与该第一期间慢轴方向为平行且该右偏光轴与该第二期间慢轴方向为平行。
上述的立体影像显示装置，其中该左偏光轴与该右偏光轴互相垂直。
上述的立体影像显示装置，其中该左眼镜片和该右眼镜片分别另包含一线偏光片。
从另一观点来看，本发明更提供一立体影像驱动方法。提供一立体影像显示装置，包含显示单元、第一偏光板、第二偏光板和切换单元。其中，第一偏光板具有一偏光轴，并且与第二偏光板配置于显示单元的相对两侧。另外，切换单元则是与显示单元分别配置于第一偏光板的相对两侧。切换单元包含第一基板、第二基板与液晶层。其中，第一基板与第二基板平行相对设置。第一基板的内侧具有沿第一方向配置的第一导电层其耦接一第一电压源。相对地，第二基板的内侧则具有沿与第一方向具有一夹角的第二方向配置的一第二导电层，其耦接一第二电压源。液晶层包含多个液晶分子分别具有一慢轴，并且设置于第一基板与第二基板之间。在未施加电压至导电层时，液晶分子会沿一初始方向排列。接着，于一第一期间，提供一第一电压至该第一导电层，使液晶分子的慢轴具有一第一期间慢轴方向，并且与第一偏光板的出光方向具有一第一夹角。此外，在一第二期间停止提供第一电压，并且提供一第二电压至第二导电层，使得液晶分子的慢轴具有一第二期间慢轴方向，并且与第一偏光板的出光方向具有一第二夹角。其中，第一夹角和第二夹角不等于0度或90度，并且该第一期间与该第二期间二者不相同。
上述的立体影像驱动方法，其中更包括：提供一偏光式眼镜，具有一左眼镜片和一右眼镜片，且该左眼镜片和该右眼镜片分别配置有一偏振片，其中该左眼镜片和该右眼镜片的偏振片分别具有一左偏光轴与一右偏光轴，该左偏光轴与该第一期间慢轴方向为平行且该右偏光轴与该第二期间慢轴方向为平行。
上述的立体影像驱动方法，其中该左偏光方向与该右偏光方向互相垂直。
由于本发明仅需要调整第一电压和第二电压，就可以获得形成立体影像所需要的光延迟量。因此，本发明可以具有较低的硬件成本。
为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种立体影像显示装置的结构示意图；
图2A-2C分别绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种切换单元的结构示意图；
图3A-3C分别绘示为依照本发明的一较佳实施例的液晶分子的液晶慢轴与偏光轴的夹角示意图；
图4绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种搭配偏光式眼镜的立体影像显示装置的示意图。
其中，附图标记：
10          切换单元                    20          第一偏光板
30          显示单元                    40             第二偏光板
100         立体影像显示装置            101            第一基板
101a        第一导电层                  102            第二基板
102a        第二导电层                  103            液晶层
103a        液晶分子                    402            偏光式眼镜
402a        左眼镜片                    402b           右眼镜片
404a        左眼线偏光片                404b           右眼线偏光片
406a        左眼圆偏光片                406b           右眼圆偏光片
d1          方向                        d2             方向
d3          方向                        d4             方向
E1          电场                        E2             电场
Pa1         第一偏光轴                  Sa             液晶慢轴
T1          第一期间                    T2             第二期间
T3          初始周期                    V1             第一电压源
V2          第二电压源
具体实施方式
图1绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种立体影像显示装置的结构示意图。请参照图1，本发明实施例的立体影像显示装置100包括有切换单元10、第一偏光板20、显示单元30与第二偏光板40。其中，偏光板20和40分别配置在显示单元30的相对两侧。另外，切换单元10是配置在第一偏光板20上，使得第一偏光板20位于切换单元10和显示单元30之间。
第一偏光板20具有第一偏光轴Pa1(如图3A所示)并用以使要射进显示单元30的背光或环境光(图中未示)成为一偏振背光。另外，显示单元30可以是显示面板。当显示单元30显示影像后，会经过第一偏光板20，而产生具有预设偏振方向的影像光源。在本实施例中，第一偏光板20和第二偏光板40的偏光轴为平行。此外，切换单元10是用来形成立体影像所需的光延迟量。
图2A-2C分别绘示为依照本发明的一较佳实施例的切换单元的结构的示意图。请参照图2A，切换单元10包含第一基板1 01、液晶层103以及与第一基板101平行配置的第二基板102。第一基板101与第二基板102可由透明基板所实现，例如是玻璃基板，塑胶基板，或者由其他透光率大约高于或等于80%的基板材质所构成。
第一基板101面向第二基板102的一侧设置有第一导电层101a包含多个平行设置的条状电极以及多个狭缝。在本实施例中，第一导电层101a的多个电极是沿第一方向d1延伸设置。在本实施例中，第一导电层101a可以耦接至第一电压源V1用以提供第一电压，用以驱动所述的切换单元10。第一导电层101a较佳地(但不限定)可由透明导电氧化物(transparent conducting oxides，TCO)或薄金属构成。所述的透明导电氧化物可包括但不限制为氧化铟锡(ITO)、氧化锌铟(IZO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锌镓(GZO)或加钼氧化铟(IMO)等，而薄金属则包括银(Ag)、铝(Al)或其合金等。
相对地，第二基板102面向第一基板101的一侧则设置有第二导电层102a包含多个平行设置的条状电极以及多个狭缝，并且第二导电层102a的多个电极是沿第二方向d2延伸设置。另外，第二导电层102a可以耦接至第二电压源V2用以提供第二电压，用以驱动所述的切换单元10。在本实施例中，第二导电层102a的材质可与第一导电层101a的材质相同或类似。
上述的第一方向d1与第二方向d2具有一个不为0度的夹角度。在本实施例中，此夹角为90度，然其余不为0度的夹角均涵盖至本发明实施例中。另外，上述的第一电压与第二电压为一固定的直流电压。
另外，在第一基板101和第二基板102之间的液晶层103具有多个液晶分子103a。当第一偏光轴Pa1与液晶分子103a的长轴(又称慢轴，slow axis)Sa的相对夹角为0度或90度时，通过切换单元10的光就没有光延迟量。相对地，当第一偏光轴Pa1与液晶分子103a的慢轴Sa的相对夹角不等于0或90度时，则通过切换单元10的光就具有光延迟量。借此，本发明实施例的立体影像显示装置100无需额外粘贴位相差膜与补偿膜，所以可降低立体影像显示装置100的制造成本。
图3A-3C分别绘示为依照本发明的一较佳实施例的液晶分子的慢轴与偏光轴的夹角的俯视示意图。请先合并参照图2A和图3A，在第一期间，例如是左眼画面期间，第一电压源V1会提供电压不为0的第一电压至第一导电层101a，并且第二电压源V2不会提供电压至第二导电层102a，以产生的平行于液晶层103的电场E1。此电场E1对于液晶分子103a的作用力，会使液晶分子103a的慢轴Sa具有第一期间慢轴方向d3(如图3A所示)。其中，第一期间慢轴方向d3与第一偏光轴Pa1之间具有不等于0或90度的相对夹角，例如是45度的夹角。如此一来，就可以透过切换单元10，而生成在第一期间内形成立体影像所需的光延迟量。
接着请合并参照图2B和图3B，在一第二期间，例如是右眼画面期间，第二电压源V2会提供电压不为0的第二电压V2至第二导电层102a，并且第一电压源V1不会提供电压给第一导电层101a，而形成垂直于液晶层103的电场E2，而产生电场E2。此电场E2会使液晶分子103a的慢轴Sa朝向延伸方向d4(如图3B所示)。其中，此延伸方向d4与第一偏光轴Pa1的延伸方向具有不等于0或90度的相对夹角，例如是45度的夹角。如此一来，就可以生成形成立体影像所需的光延迟量。如此一来，就可以透过切换单元10，而生成在第二期间内形成立体影像所需的光延迟量。
接着请合并参照图2C，第一电压源V1不提供电压至条状电极101a，并且第二电压源V2也不提供电压至条状电极102a。此时，液晶层103中的液晶分子103a的慢轴Sa会维持一初始方向，例如延伸方向d5。因此，液晶分子103a的慢轴Sa与第一偏光轴Pa1具有例如为0度或90度的夹角。换句话说，液晶分子103a的慢轴Sa的排列方向平行或垂直于第一偏光轴Pa1，因此通过的切换单元10的光没有光延迟量。
图4绘示为依照本发明的一较佳实施例的一种搭配偏光式眼镜的立体影像显示装置的示意图。请合并参照图1、图2B和图4，在立体影像装置100中，还可以配置偏光式眼镜402。其中，偏光眼镜402的左右镜片402a和402b分别具有不同方向的偏光轴的圆偏光片(circular polarizer)406a和406b。在另外一些实施例中，左右镜片402a和402b分别还另外包含线偏光片404a和404b。
请继续参照图4，在第一期间T1，由于使用者所配带的偏光式眼镜上402的其中的一镜片，例如右眼镜片402b的圆偏光片406b的偏光轴与上述液晶分子103a的慢轴Sa平行，因此使用者即可透过右眼镜片402b看见的上述显示单元30所显示的影像。另外，在本实施例中，由于左眼镜片402a的圆偏光片406a的偏振方向与右眼镜片402b的偏振方向大致上为垂直，因此在第一期间T1，使用者无法透过左眼镜片402a看见显示单元30所显示的影像。
请再合并参照图1、图2A和图4，在第二期间T2，液晶分子103a的慢轴Sa与第一偏光板20的第一偏光轴Pa1呈大约45度的夹角。此时，慢轴Sa与左眼镜片402a的圆偏光片406a的偏光轴平行，并且与右眼镜片402b的圆偏光片406b的偏光轴垂直。因此，使用者的左眼可以看见显示单元30所显示的影像，而右眼则无法看见显示单元30所显示的影像。
接着，请参照图1、图2C和图4，在未施加电压状态的一初始期间，液晶分子103a的慢轴Sa与第一偏光板20的第一偏光轴Pa1呈大约0度或90度的夹角。此时，慢轴Sa会同时与左眼镜片402a和右眼镜片402b的圆偏光片406a和406b的偏光轴夹一角度，例如45度角。因此，使用者在初始期间，无法透过偏光式眼镜402看见显示单元30所显示的影像。
通过上述依时序分别驱动所述切换单元10的第一导电层101a与第二导电层102a，而改变慢轴Sa的延伸方向，使得所述液晶慢轴Sa与第一偏光片20的第一偏光轴Pa1产生不为0或90度的夹角，进而产生光延迟量。当慢轴Sa依时序分别与偏光式眼镜402的左眼镜片402a与右眼镜片402b的偏光轴平行时，使用者就可以透过偏光式眼镜402看见一立体影像。
综上所述，由于本发明可以分时提供电压到第一导电层101a与第二导电层102a，通过时序切换分别驱动切换单元10的第一导电层101a与第二导电层102a，使得切换单元10产生水平电场以获得形成立体影像所需的光延迟量。因此，本发明不需要额外粘贴位相差膜与补偿膜，如此一来，本发明就可以降低立体影像显示装置的制造成本，也降低切换单元的复杂度。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，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，因此本发明的保护范围当以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种立体影像显示装置，其特征在于，包含：
一显示单元；
一第一偏光板，具有一偏光轴；
一第二偏光板，与该第一偏光板分别配置于该显示单元的相对两侧；以及
一切换单元，与该显示单元分别配置于该第一偏光板的相对两侧，并包含：
一第一基板，其内侧具有沿一第一方向配置的一第一导电层，且该第一导电层耦接一第一电压源；
一第二基板，与该第一基板平行相对设置，该第二基板的内侧具有沿一第二方向配置的一第二导电层，且该第二导电层耦接一第二电压源，其中该第二方向与该第一方向具有一夹角；以及
一液晶层，设置于该第一基板与该第二基板之间，包含多数个液晶分子分别具有一慢轴，其中在未施加电压至该些导电层时，该些液晶分子沿一初始方向排列，在一第一期间，提供一第一电压至该第一导电层，使该些液晶分子的慢轴具有一第一期间慢轴方向且与该第一偏光板的该偏光轴具有一第一夹角；在一第二期间提供一第二电压至该第二导电层，使该些液晶分子的慢轴具有一第二期间慢轴方向且与该第一偏光板的该偏光轴具有一第二夹角，其中该第一夹角和该第二夹角不等于0或90度，且该第一期间与该第二期间不相同。
2.如权利要求1所述的立体影像显示装置，其特征在于，该第一导电层与该第二导电层分别具有多个平行设置的电极，且该第一导电层的该第一方向不同于该第二导电层的该第二方向。
3.如权利要求1所述的立体影像显示装置，其特征在于，该第一期间慢轴方向和该第二期间慢轴方向为垂直。
4.如权利要求1所述的立体影像显示装置，其特征在于，更包括一偏光式眼镜，具有一左眼镜片和一右眼镜片。
5.如权利要求4所述的立体影像显示装置，其特征在于，该左眼镜片和该右眼镜片分别包含一圆偏光片，且该左眼镜片和该右眼镜片的圆偏光片分别具有一左偏光轴与一右偏光轴，该左偏光轴与该第一期间慢轴方向为平行且该右偏光轴与该第二期间慢轴方向为平行。
6.如权利要求5所述的立体影像显示装置，其特征在于，该左偏光轴与该右偏光轴互相垂直。
7.如权利要求5所述的立体影像显示装置，其特征在于，该左眼镜片和该右眼镜片分别另包含一线偏光片。
8.一种立体影像驱动方法，其特征在于，该驱动方法包括：
提供一立体影像显示装置，包含一显示单元，一第一偏光板，具有一偏光轴，一第二偏光板，以及一切换单元，其中该第一偏光板设置于该切换单元和该显示单元之间且该第二偏光板设置于该显示单元相对于该第一偏光板的另一侧，而该切换单元包含一第一基板，具有沿一第一方向配置的一第一导电层，一第二基板，与该第一基板平行相对设置，具有沿一第二方向配置的一第二导电层，该第二方向与该第一方向具有一夹角，以及一液晶层，包含多数个液晶分子分别具有一慢轴，设置于该第一基板与该第二基板之间，其中在未施加电压至该些导电层时，该些液晶分子沿一初始方向排列；
于一第一期间，提供一第一电压至该第一导电层，使该些液晶分子的慢轴具有一第一期间慢轴方向且与该第一偏光板的该偏光轴具有一第一夹角；以及
在一第二期间，提供一第二电压至该第二导电层，使该些液晶分子的慢轴具有一第二期间慢轴方向且与该第一偏光板的该偏光轴具有一第二夹角，其中该第一夹角和该第二夹角不等于0或90度，且该第一期间与该第二期间不相同。
9.如权利要求8所述的立体影像驱动方法，其特征在于，更包括：
提供一偏光式眼镜，具有一左眼镜片和一右眼镜片，且该左眼镜片和该右眼镜片分别配置有一偏振片，其中该左眼镜片和该右眼镜片的偏振片分别具有一左偏光轴与一右偏光轴，该左偏光轴与该第一期间慢轴方向为平行且该右偏光轴与该第二期间慢轴方向为平行。
10.如权利要求9所述的立体影像驱动方法，其特征在于，该左偏光方向与该右偏光方向互相垂直。
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