TW202143209A

TW202143209A - 矽基液晶面板及投影設備

Info

Publication number: TW202143209A
Application number: TW110116498A
Authority: TW
Inventors: 悅榮李; 黃舜泰
Original assignee: 立景光電股份有限公司
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2021-11-16
Also published as: TWI784509B; CN113655648B; CN113655648A

Abstract

本發明提供一種矽基液晶面板，包含多個驅動電路。驅動電路中的每一個包含第一驅動路線和第二驅動路線。第一驅動路線和第二驅動路線配置成驅動對應子像素電極且分別確定第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容。此外，還提供一種包含矽基液晶面板的投影設備。

Description

矽基液晶面板及投影設備

本發明是有關於一種矽基液晶面板及投影設備，且特別是有關於一種具有子像素抖動的LCoS面板和一種包含LCoS面板的投影設備。

LCoS是使用位在矽底板（backplane）頂部的液晶層的小型化反射性主動矩陣液晶顯示器或微型顯示器。其亦稱為空間光調製器。LCoS初始開發用於投影電視但現用於波長選擇開關、結構化照明、近眼顯示器以及光學脈衝塑形。LCoS顯示器的尺寸與像素大小高度相關。為了獲得微小的顯示模組，縮小像素的大小是唯一的方式。一些投影機供應商提出可將顯示屏幕移位一半像素距離以增加影像解析度的電子移位（e-shift）裝置。其稱做光學抖動（wobulation）。然而，電子移位裝置對於擴增實境（argument reality；AR）的應用來說體積太大。

本發明提供一種具有子像素抖動的LCoS面板和一種包含LCoS面板的投影設備。包含LCoS面板的投影設備的體積小，且投影設備可提供高影像解析度。

在本發明的一實施例中，矽基液晶面板包含多個驅動電路。驅動電路中的每一個包含第一驅動路線和第二驅動路線。第一驅動路線和第二驅動路線配置成驅動對應子像素電極且分別確定第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容。

在本發明的一實施例中，投影設備包含光源、矽基液晶面板、多個驅動電路、光束分光器裝置以及投影透鏡裝置。光源配置成輸出照明光束。矽基液晶面板配置成將照明光束轉換成影像光束且輸出影像光束。影像光束包含第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容。矽基液晶面板包含多個驅動電路。驅動電路中的每一個包含第一驅動路線和第二驅動路線。第一驅動路線和第二驅動路線配置成驅動對應子像素電極且分別確定第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容。光束分光器裝置配置成控制影像光束的光偏振且輸出偏振影像光束。投影透鏡裝置配置成輸出偏振影像光束以形成投影影像。

在本發明的一實施例中，第一驅動路線和第二驅動路線在不同階段中操作。

在本發明的一實施例中，當第一驅動路線在資料載入階段中操作時，第二驅動路線在顯示階段中操作。當第一驅動路線在顯示階段中操作時，第二驅動路線在資料載入階段中操作。

在本發明的一實施例中，第一驅動路線驅動多個第一子像素電極，且第二驅動路線驅動多個第二子像素電極。第一子像素電極中的至少一個與第二子像素電極中的至少一個相同。

在本發明的一實施例中，子像素電極的一部分耦合到第一驅動路線和第二驅動路線。第一驅動路線和第二驅動路線由相同驅動電路或兩個不同驅動電路中選出。

在本發明的一實施例中，第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容相同或不同。

在本發明的一實施例中，第一驅動路線和第二驅動路線中的每一個包含至少兩個開關電路和電容器電路。

在本發明的一實施例中，第一驅動路線的至少兩個開關電路包含第一開關電路和第二開關電路，且第一驅動路線的電容器電路包含第一儲存電容器。第一開關電路在資料載入階段中接通且第二開關電路斷開，且像素電壓鎖存於第一儲存電容器中。第一開關電路在顯示階段中斷開且第二開關電路接通，且鎖存於第一儲存電容器中的像素電壓被傳輸以驅動多個第一子像素電極。顯示階段在資料載入階段之後。

在本發明的一實施例中，第二驅動路線的至少兩個開關電路包含第三開關電路和第四開關電路，且第二驅動路線的電容器電路包含第二儲存電容器。第三開關電路在資料載入階段中接通且第四開關電路斷開，且像素電壓鎖存於第二儲存電容器中。第三開關電路在顯示階段中斷開且第四開關電路接通，且鎖存於第二儲存電容器中的像素電壓被傳輸以驅動多個第二子像素電極。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1示出根據本發明的實施例的投影設備的示意圖。參考圖1，本實施例的投影設備100包含光源110、矽基液晶（LCoS）面板120、光束分光器裝置130以及投影透鏡裝置140。投影設備100將第一抖動影像210和第二抖動影像220投影到物件（圖1中未示出）以形成具有高解析度的投影影像200。物件可以是螢幕或人眼，但本發明不限於此。

具體來說，光源110配置成將照明光束I1輸出到光束分光器裝置130。光束分光器裝置130配置成接收照明光束I1且將具有第一偏振的照明光束I1反射到LCoS面板120。LCoS面板120配置成將照明光束I1轉換成影像光束I2且將影像光束I2輸出到光束分光器裝置130。

光束分光器裝置130將具有第二偏振的影像光束I2傳輸到投影透鏡裝置140。換句話說，光束分光器裝置130可控制影像光束I2的光偏振且將偏振影像光束I2輸出到投影透鏡裝置140。在本實施例中，光束分光器裝置130可以是用於反射第一偏振且傳輸第二偏振的偏振分光鏡（polarizing beamsplitter；PBS）。舉例來說，光束分光器裝置130反射具有S偏振的光束且傳輸具有P偏振的光束，但本發明不限於此。

投影透鏡裝置140配置成輸出偏振影像光束I2以形成投影影像200。在一實施例中，投影透鏡裝置140可包含准直器和/或一或多個透鏡群組以處理和傳輸影像光束I2。影像光束I2包含第一抖動影像210和第二抖動影像220的顯示內容。因此，第一抖動影像210和第二抖動影像220投影到物件以形成投影影像200。

此外，LCoS面板120包含多個像素。舉例來說，圖1中示出兩個像素124_1和像素124_2，且像素124_1和像素124_2中的每一個包含四個子像素。兩個像素124_1和像素124_2繪示顯示影像實際上在LCoS面板120內移位一半像素。

在本實施例中，LCoS面板120依序顯示第一抖動影像210和第二抖動影像220。每一抖動影像可繪示不同彩色影像。由於存在三個基本顏色（例如紅色、綠色以及藍色）、兩個抖動影像以及兩個極性幀，故顯示週期（cycle）包含12個幀。產生無閃爍和平滑的顯示影像需要大於30個週期每秒。因此，對於投影影像200，投影設備100需要大於360個幀每秒。

圖2示出根據本發明的實施例的包含多個像素的LCoS面板的示意圖。圖3示出根據本發明的實施例的LCoS面板的驅動電路的示意圖。參考圖2和圖3，LCoS面板120包含多個像素124。像素124中的每一個包含四個子像素。舉例來說，圖2中所示出的子像素電極A1、子像素電極A2、子像素電極A6以及子像素電極A7指示像素124_1包含四個子像素。像素群組126_1包含多個第一子像素電極A1到第一子像素電極A4、第一子像素電極A6到第一子像素電極A9、第一子像素電極A11到第一子像素電極A14以及第一子像素電極A16到第一子像素電極A19且顯示第一抖動影像210。像素群組126_2包含多個第二子像素電極A7到第二子像素電極A10、第二子像素電極A12到第二子像素電極A15、第二子像素電極A17到第二子像素電極A20以及第二子像素電極A22到第二子像素電極A25且顯示第二抖動影像220。

LCoS面板120包含多個驅動電路122_1、驅動電路122_2、驅動電路122_3以及驅動電路122_4。在第一資料載入階段中，像素電壓Vp鎖存於每一驅動電路的第一儲存電容器C1中。在第一顯示階段中，鎖存於第一儲存電容器C1中的像素電壓Vp被傳輸以驅動像素群組126_1來顯示第一抖動影像210，其中第一顯示階段在第一資料載入階段之後。類似地，在第二資料載入階段中，像素電壓Vp鎖存於每一驅動電路的第二儲存電容器C2中。在第二顯示階段中，鎖存於第二儲存電容器C2中的像素電壓Vp被傳輸以驅動像素群組126_2來顯示第二抖動影像220，其中第二顯示階段在第二資料載入階段之後。

應注意，當像素電壓Vp鎖存於第一儲存電容器C1中時，鎖存於第二儲存電容器C2中的像素電壓Vp被傳輸以驅動像素群組126_2。另一方面，當像素電壓Vp鎖存於第二儲存電容器C2中時，鎖存於第一儲存電容器C1中的像素電壓Vp被傳輸以驅動像素群組126_1。

在本實施例中，驅動電路中的每一個包含第一驅動路線和第二驅動路線。以驅動電路122_1為例，驅動電路122_1包含如圖4中所示出的第一驅動路線221和第二驅動路線222。圖4示出驅動電路122_1的示意圖，且圖5示出由驅動電路122_1驅動的兩個像素124_1和像素124_2的示意圖。參考圖4和圖5，第一驅動路線221和第二驅動路線222配置成根據像素電壓Vp來驅動對應子像素電極且分別確定第一抖動影像210和第二抖動影像220的顯示內容。

舉例來說，第一驅動路線221在第一顯示階段中根據像素電壓Vp來驅動第一子像素電極A1、第一子像素電極A2、第一子像素電極A6以及第一子像素電極A7，使得對應子像素顯示影像。因此，可確定第一抖動影像210的顯示內容。類似地，第二驅動路線222在不同於第一顯示階段的第二顯示階段中根據像素電壓Vp來驅動第二子像素電極A7、第二子像素電極A8、第二子像素電極A12以及第二子像素電極A13，使得對應子像素顯示影像。因此，可確定第二抖動影像220的顯示內容。在本實施例中，第一子像素電極中的至少一個與第二子像素電極中的至少一個相同。舉例來說，第一子像素電極A1、第一子像素電極A2、第一子像素電極A6以及第一子像素電極A7中的子像素電極A7與第二子像素電極A7、第二子像素電極A8、第二子像素電極A12以及第二子像素電極A13中的子像素電極A7相同。

此外，子像素電極A7耦合到定位於相同驅動電路122_1中的第一驅動路線221和第二驅動路線222。第一驅動路線221和第二驅動路線222由相同驅動電路122_1中選出，但本發明不限於此。第一驅動路線和第二驅動路線可由兩個不同驅動電路中選出。舉例來說，子像素電極A8耦合到驅動電路122_2的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線，如圖3中所示出。驅動電路122_2的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線由兩個不同驅動電路中選出。子像素電極A12耦合到驅動電路122_3的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線，如圖3中所示出。驅動電路122_3的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線由兩個不同驅動電路中選出。子像素電極A13耦合到驅動電路122_4的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線，如圖3中所示出。驅動電路122_4的第一驅動路線和驅動電路122_1的第二驅動路線由兩個不同驅動電路中選出。也就是說，子像素電極A7到子像素電極A9、子像素電極A12到子像素電極14以及子像素電極A17到子像素電極A19（子像素電極A1到子像素電極A25的一部分）耦合到第一驅動路線和第二驅動路線，且第一驅動路線和第二驅動路線由相同驅動電路或兩個不同驅動電路中選出。

像素124_1和像素124_2分別包含四個子像素128。子像素128中的每一個包含耦合於子像素電極與共同電極之間的像素電容器C3。舉例來說，子像素128_1包含耦合於子像素電極A1與共同電極VCOM之間的像素電容器C3。

在本實施例中，第一驅動路線和第二驅動路線中的每一個包含至少兩個開關電路和電容器電路。舉例來說，第一驅動路線221包含兩個開關電路SW1和開關電路SW2以及電容器電路C1，且電容器電路C1包含儲存電容器（第一儲存電容器）。第二驅動路線222包含兩個開關電路SW3和開關電路SW4以及電容器電路C2，且電容器電路C2包含儲存電容器（第二儲存電容器）。開關電路的數目和電容器電路的數目並不意圖限制本發明。

在本實施例中，第一驅動路線221和第二驅動路線222在不同階段中操作。當第一驅動路線221在資料載入階段中操作時，第二驅動路線在顯示階段中操作。當第一驅動路線221在顯示階段中操作時，第二驅動路線222在資料載入階段中操作。換句話說，第一驅動路線221和第二驅動路線222並不在相同階段中操作。

具體來說，對於第一驅動路線221，第一開關電路SW1在資料載入階段中接通且第二開關電路SW2斷開，且像素電壓Vp鎖存於第一儲存電容器C1中。隨後，第一開關電路SW1在顯示階段中斷開且第二開關電路SW2接通，且鎖存於第一儲存電容器C1中的像素電壓Vp被傳輸以驅動第一子像素電極A1、第一子像素電極A2、第一子像素電極A6以及第一子像素電極A7。顯示階段在資料載入階段之後。

當第一驅動路線221在顯示階段中操作時，第二驅動路線在資料載入階段中操作。對於第二驅動路線222，第三開關電路SW3在資料載入階段中接通且第四開關電路SW4斷開，且像素電壓Vp鎖存於第二儲存電容器C2中。隨後，第三開關電路SW3在顯示階段中斷開且第四開關電路SW4接通，且鎖存於第二儲存電容器C2中的像素電壓Vp被傳輸以驅動第二子像素電極A7、第二子像素電極A8、第二子像素電極A12以及第二子像素電極A13。

在圖5中，第一驅動路線221中的子像素電極A1、子像素電極A2、子像素電極A6以及子像素電極A7不完全與第二驅動路線222中的子像素電極A7、子像素電極A8、子像素電極A12以及子像素電極A13相同。在本實施例中，像素124_2相對於像素124_1移位一個子像素。在一實施例中，所述移位可大於一個子像素。移位可以是水準、垂直或成對角線的。

圖6A、圖6B以及圖6C示出根據本發明的不同實施例的開關裝置的示意圖。參考圖4、圖6A、圖6B以及圖6C，開關電路SW1、開關電路SW2、開關電路SW3或開關電路SW4可包含一或多個開關裝置610、開關裝置620或開關裝置630。開關電路SW1、開關電路SW2、開關電路SW3或開關電路SW4的開關裝置的數目並不意圖限制本發明。開關裝置610是互補型金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor；CMOS）類型的開關且由控制信號S1和控制信號S2控制。開關裝置620是N金屬氧化物半導體（N-Metal-Oxide-Semiconductor；NMOS）類型的開關且由控制信號S2控制。開關裝置630是P金屬氧化物半導體（P-Metal-Oxide-Semiconductor；PMOS）類型的開關且由控制信號S1控制。

綜上所述，在本發明的示範性實施例中，提供一種單元內振動（in-cell vibration）方法。每一像素包含四個子像素。通過引入新底板電路設計和時序控制，顯示影像實際上在LCoS面板內移位一半像素。通過使用此種方法，可去除外部電子移位裝置，且投影設備可與普通AR投影系統一樣小。不需要額外光學裝置來實現本發明的示範性實施例中的子像素抖動。因此，包含LCoS面板的投影設備的體積小，且投影設備可提供高影像解析度。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100:投影設備 110:光源 120:矽基液晶面板 122_1、122_2、122_3、122_4:驅動電路 124、124_1、124_2:像素 126_1、126_2:像素群組 128:子像素 130:光束分光器裝置 140:投影透鏡裝置 200:投影影像 210:第一抖動影像 220:第二抖動影像 221:第一驅動路線 222:第二驅動路線 610、620、630:開關裝置 A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11、A12、A13、A14、A15、A16、A17、A18、A19、A20、A21、A22、A23、A24、A25:子像素電極 C1:第一儲存電容器 C2:第二儲存電容器 C3:像素電容器 I1:照明光束 I2:影像光束 S1、S2:控制信號 SW1、SW2、SW3、SW4:開關電路 VCOM:共同電極 Vp:像素電壓

圖1示出根據本發明的實施例的投影設備的示意圖。圖2示出根據本發明的實施例的包含多個像素的LCoS面板的示意圖。圖3示出根據本發明的實施例的LCoS面板的驅動電路的示意圖。圖4示出驅動電路的示意圖。圖5示出由驅動電路驅動的兩個像素的示意圖。圖6A、圖6B以及圖6C示出根據本發明的不同實施例的開關裝置的示意圖。

100:投影設備

110:光源

120:矽基液晶面板

124_1、124_2:像素

130:光束分光器裝置

140:投影透鏡裝置

200:投影影像

210:第一抖動影像

220:第二抖動影像

I1:照明光束

I2:影像光束

Claims

一種矽基液晶面板，包括：多個驅動電路，所述驅動電路中的每一個包括第一驅動路線和第二驅動路線，其中所述第一驅動路線和所述第二驅動路線配置成驅動對應子像素電極且分別確定第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容。
如請求項1所述的矽基液晶面板，其中所述第一驅動路線和所述第二驅動路線在不同階段中操作。
如請求項2所述的矽基液晶面板，其中當所述第一驅動路線在資料載入階段中操作時，所述第二驅動路線在顯示階段中操作；且當所述第一驅動路線在所述顯示階段中操作時，所述第二驅動路線在所述資料載入階段中操作。
如請求項1所述的矽基液晶面板，其中所述第一驅動路線驅動多個第一子像素電極，所述第二驅動路線驅動多個第二子像素電極，且所述第一子像素電極中的至少一個與所述第二子像素電極中的至少一個相同。
如請求項1所述的矽基液晶面板，其中所述子像素電極的一部分耦合到所述第一驅動路線和所述第二驅動路線，且所述第一驅動路線和所述第二驅動路線由相同驅動電路或兩個不同驅動電路中選出。
如請求項1所述的矽基液晶面板，其中所述第一抖動影像和所述第二抖動影像的所述顯示內容相同或不同。
如請求項1所述的矽基液晶面板，其中所述第一驅動路線和所述第二驅動路線中的每一個包括至少兩個開關電路和電容器電路。
如請求項7所述的矽基液晶面板，其中所述第一驅動路線的所述至少兩個開關電路包括第一開關電路和第二開關電路，所述第一驅動路線的所述電容器電路包括第一儲存電容器，且所述第一開關電路在資料載入階段中接通且所述第二開關電路斷開，且像素電壓鎖存於所述第一儲存電容器中，且所述第一開關電路在顯示階段中斷開且所述第二開關電路接通，且鎖存於所述第一儲存電容器中的所述像素電壓被傳輸以驅動多個第一子像素電極，其中所述顯示階段在所述資料載入階段之後。
如請求項8所述的矽基液晶面板，其中所述第二驅動路線的所述至少兩個開關電路包括第三開關電路和第四開關電路，所述第二驅動路線的所述電容器電路包括第二儲存電容器，且所述第三開關電路在所述資料載入階段中接通且所述第四開關電路斷開，且所述像素電壓鎖存於所述第二儲存電容器中，且所述第三開關電路在所述顯示階段中斷開且所述第四開關電路接通，且鎖存於所述第二儲存電容器中的所述像素電壓被傳輸以驅動多個第二子像素電極。
一種投影設備，包括：光源，配置成輸出照明光束；矽基液晶面板，配置成將所述照明光束轉換成影像光束且輸出所述影像光束，其中所述影像光束包括第一抖動影像和第二抖動影像的顯示內容，且所述矽基液晶面板包括：多個驅動電路，所述驅動電路中的每一個包括第一驅動路線和第二驅動路線，所述第一驅動路線和所述第二驅動路線配置成驅動對應子像素電極且分別確定所述第一抖動影像和所述第二抖動影像的所述顯示內容；光束分光器裝置，配置成控制所述影像光束的光偏振且輸出所述偏振影像光束；以及投影透鏡裝置，配置成輸出所述偏振影像光束以形成投影影像。
如請求項10所述的投影設備，其中所述第一驅動路線和所述第二驅動路線在不同階段中操作。
如請求項11所述的投影設備，其中當所述第一驅動路線在資料載入階段中操作時，所述第二驅動路線在顯示階段中操作；且當所述第一驅動路線在所述顯示階段中操作時，所述第二驅動路線在所述資料載入階段中操作。
如請求項10所述的投影設備，其中所述第一驅動路線驅動多個第一子像素電極，所述第二驅動路線驅動多個第二子像素電極，且所述第一子像素電極中的至少一個與所述第二子像素電極中的至少一個相同。
如請求項10所述的投影設備，其中所述子像素電極的一部分耦合到所述第一驅動路線和所述第二驅動路線，且所述第一驅動路線和所述第二驅動路線由相同驅動電路或兩個不同驅動電路中選出。
如請求項10所述的投影設備，其中所述第一抖動影像和所述第二抖動影像的所述顯示內容相同或不同。
如請求項10所述的投影設備，其中所述第一驅動路線和所述第二驅動路線中的每一個包括至少兩個開關電路和電容器電路。
如請求項16所述的投影設備，其中所述第一驅動路線的所述至少兩個開關電路包括第一開關電路和第二開關電路，所述第一驅動路線的所述電容器電路包括第一儲存電容器，且所述第一開關電路在資料載入階段中接通且所述第二開關電路斷開，且像素電壓鎖存於所述第一儲存電容器中，且所述第一開關電路在顯示階段中斷開且所述第二開關電路接通，且鎖存於所述第一儲存電容器中的所述像素電壓被傳輸以驅動多個第一子像素電極，其中所述顯示階段在所述資料載入階段之後。
如請求項17所述的投影設備，其中所述第二驅動路線的所述至少兩個開關電路包括第三開關電路和第四開關電路，所述第二驅動路線的所述電容器電路包括第二儲存電容器，且所述第三開關電路在所述資料載入階段中接通且所述第四開關電路斷開，且所述像素電壓鎖存於所述第二儲存電容器中，且所述第三開關電路在所述顯示階段中斷開且所述第四開關電路接通，且鎖存於所述第二儲存電容器中的所述像素電壓被傳輸以驅動多個第二子像素電極。