TWI474047B

TWI474047B - 立體顯示器

Info

Publication number: TWI474047B
Application number: TW100136234A
Authority: TW
Inventors: Ra Bin Li; Mu Kai Kang; Heng Cheng Tseng
Original assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2015-02-21
Also published as: TW201316038A; CN103037229A

Description

立體顯示器

本發明係關於一種顯示裝置，特別係關於一種視覺屏障式立體顯示器。

一般立體顯示技術根據呈現立體影像的方式大致可分為搭配立體眼鏡之立體影像技術及裸視立體影像技術，其中裸視立體影像技術由於使用方便而受到可攜式電子裝置設計者的青睞。裸視立體影像技術之視覺屏障式立體顯示器(Barrier 3D Display)係使用一視覺屏障來遮蔽部分像素影像。

例如請參照第1圖所示，其顯示一視覺屏障式立體顯示器9之操作示意圖。該立體顯示器9包含一視覺屏障91及複數像素92，其中根據顯示的影像內容該等像素92可區分為左眼像素92L以及右眼像素92R。一使用者之雙眼透過該視覺屏障9可分別接收到不同像素所產生的影像並於視網膜呈現立體影像。一般而言，視覺屏障式立體顯示器之一屏障間距(pitch,p)係決定立體影像之一最佳視距d_opt 。

搭載於可攜式電子裝置之顯示器通常需要能夠根據使用狀況而進行不同方向的顯示，而習知視覺屏障式立體顯示器在進行直橫轉置時會有最佳視距d_opt 產生變化以及出現色偏現象的情形。例如請參照第2A及2B圖所示，其顯示第1圖之立體顯示器9之上視圖，其中第2A圖為立體顯示器於橫置模式(landscape mode)之示意圖而第2B圖為立體顯示器於直置模式(portrait mode)之示意圖。如第2A及2B圖所示，當立體顯示器出現直橫轉置(即從第2A圖轉換為2B圖或是從第2B圖轉換為2A圖)的情形時，用以進行空間混色的各顏色子像素之可視面積並不相同(部分像素面積受到視覺屏障91的遮蔽)，因此出現色差的問題，而降低顯示影像的品質。此外，兩種操作模式下之屏障間距p₁ 及p₂ 不盡相同，因此最佳視距d_opt 亦不相同，而造成使用上的不便。

有鑑於此，有必要提出一種可同時克服上述因立體顯示器的直橫轉置所導致最佳視距變化以及色偏現象之立體顯示器。

本發明之一目的係提出一種可直橫轉置之視覺屏障式立體顯示器。

本發明之另一目的係提出一種可搭配場色序法液晶顯示器之視覺屏障式立體顯示器。

本發明提出一種立體顯示器，供一使用者觀看立體影像。該立體顯示器包含一屏障裝置及一顯示面板。該屏障裝置用以產生複數可透光區域及複數不可透光區域。該顯示面板包含一像素陣列用以產生左眼影像及右眼影像，該使用者之雙眼透過該屏障裝置之該等可透光區域分別看到該左眼影像及該右眼影像，其中該像素陣列之每一像素形狀為九十度旋轉對稱。

本發明另提出一種立體顯示器，供一使用者於一第一方向及一第二方向觀看立體影像。該立體顯示器包含一屏障裝置及一顯示面板。該屏障裝置用以沿該第一方向產生複數第一可透光區域及複數第一不可透光區域，或沿該第二方向產生複數第二可透光區域及複數第二不可透光區域，其中該等第一可透光區域與該等第二可透光區域具有相同寬度。該顯示面板包含一像素陣列用以產生左眼影像及右眼影像，該使用者之雙眼透過該屏障裝置之該等第一可透光區域或該等第二可透光區域分別看到該左眼影像及該右眼影像，其中該像素陣列之每一像素形狀為九十度旋轉對稱。

本發明之立體顯示器中，由於該等像素形狀為九十度旋轉對稱，例如正方形或圓形，當該立體顯示器產生直橫轉置時該等像素仍維持同的形狀，因此能夠設計具相同可視面積的像素進行空間混色，藉以消除色差現象；當搭配直橫轉置時具有相同屏障間距之屏障裝置，可固定最佳可視距離。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。於本發明之說明中，相同之構件係以相同之符號表示，於此合先敘明。

此外，於本發明各圖示中僅顯示了部份構件並省略了與本發明說明不直接相關之構件。

請參照第3圖所示，其顯示本發明實施例之立體顯示器，其包含一屏障裝置10、一顯示面板20、一控制器30及一方向感測器40。該屏障裝置10及該顯示面板20均為可雙向顯示之裝置，較佳具有適用於各種可攜式電子裝置之尺寸。該方向感測器40例如，但不限於，為一重力感測器(G-sensor)，用以感測該立體顯示器之一操作方向，並將相對該操作方向之方向信號Sd傳送置該控制器30。該控制器30則根據該方向信號Sd控制該屏障裝置10及該顯示面板20之操作，例如輸出一垂直同步信號(V_sync)或一水平同步信號(H_sync)至該顯示面板20以進行不同方向的顯示或提供一電位差至該屏障裝置10以交錯形成複數可透光區域及複數不可透光區域。

請參照第4圖所示，其顯示本發明實施例之屏障裝置10。該屏障裝置10包含一上基板11及一下基板12相對地設置，以及一液晶層13夾設於該上基板11及該下基板12間。該上基板11包含一第一基板111，於其上朝向該下基板12的方向依序形成有一第一電極112、一第一絕緣層113及複數第一條狀電極114平行地排列於該第一絕緣層113上。該第一基板111可為玻璃或為軟性(Flexible)基板，但並不限於此。該第一電極112較佳為一片狀透明電極，例如可由銦錫氧化物(ITO)等所形成；該等第一條狀電極114係彼此電性連接且例如可由銦錫氧化物所形成，但並不限於此。每一個第一條狀電極114較佳大致呈矩形且兩兩相距一預設間距，並沿著一第一方向(例如圖中Y方向)平行的排列，亦即該等第一條狀電極114具有一長度方向沿一第二方向(例如圖中X方向)延伸。該第一絕緣層113用以電性絕緣該第一電極112及該等第一條狀電極114。本實施例中，該第一方向Y垂直該第二方向X。

該下基板12包含一第二基板121，於其上朝向該上基板11的方向依序形成有一第二電極122、一第二絕緣層123及複數第二條狀電極124平行地排列於該第二絕緣層123上。該第二電極122較佳為一片狀透明電極，且同樣可為玻璃或為軟性基板，但並不限於此。該等第二條狀電極124係彼此電性連接，每一個第二條狀電極124較佳大致呈矩形且兩兩相距一預設間距，並沿著該第二方向X平行的排列，亦即該等第二條狀電極124具有一長度方向沿該第一方向Y延伸。該第二絕緣層123用以電性絕緣該第二電極122及該等第二條狀電極124。本實施例中，該等第一條狀電極114及該等第二條狀電極124之該預設間距即為屏障間距(pitch)，且該等第一條狀電極114與等第二條狀電極124具有相同的預設間距。

請參照第5圖所示，其顯示第4圖中沿5-5' 線之剖示圖。該屏障裝置10係透過於該上基板11及該下基板12間形成一電位差，以使夾設於其間之該液晶層13相間隔地形成複數可透光區域及複數不可透光區域，以用作視覺屏障。

請同時參照第4及5圖所示，該控制器30提供一第一電壓V₁ 及一第二電壓V₂ ，該方向感測器40用以決定一操作方向。當該方向感測器40感測出沿圖中Y方向為一所欲操作方向(此時立體顯示器為直置模式)時，該控制器30提供一第一電壓V₁ 至該等第二條狀電極124(即V₁ 耦接至接點S₁ )，其中該第一電壓V₁ 例如為圖中所示的時變電壓，其例如可為正負交替之一時變電壓。該控制器30同時提供一第二電壓V₂ 至該第一電極112、該第二電極122及該等第一條狀電極114(即V₂ 耦接至接點S₄ )，其中該第二電壓V₂ 係作為一參考電壓而具有一固定電壓，例如可為一地電壓(ground voltage)。藉此，一時變的電位差則可形成於該等第二條狀電極124與該上基板11間，以驅動該液晶層13中相對於該等第二條狀電極124之液晶分子。藉此，則可於該液晶層13中形成明暗相間的可透光區域及不可透光區域。

當該方向感測器40感測出沿圖中X方向為一所欲操作方向(此時立體顯示器為橫置模式)時，該控制器30提供該第一電壓V₁ 至該等第一條狀電極114(即V₁ 耦接至接點S₂ )。該控制器30同時提供該第二電壓V₂ 至該第一電極112、該第二電極122及該等第二條狀電極124(即V₂ 耦接至接點S₃ )。藉此，一時變的電位差則可形成於該等第一條狀電極114及該下基板12間，以驅動該液晶層13中相對於該等第一條狀電極114之液晶分子。藉此，則可於該液晶層13中形成明暗相間的可透光區域及不可透光區域。透過如第4及5圖的設計，該屏障裝置10可用於雙向操作之立體顯示器。本發明中，該屏障裝置10通常係設置於一使用者與該顯示面板20間，或設置於該顯示面板20與一背光模組間，以使該使用者透過該屏障裝置10於左眼、右眼看到不同的像素區域。

請參照第6A及6B圖所示，其顯示本發明實施例之立體顯示器之上視圖，其中第6A圖為立體顯示器橫置模式之示意圖而第6B圖為立體顯示器直置模式之示意圖。該顯示面板20包含一像素陣列用以產生左眼影像及右眼影像。該屏障裝置10根據該控制器30所輸入之電位差(如第5圖所示)形成複數透光區10B及複數不透光區10D，如此使用者之雙眼透過該屏障裝置10則可分別接收來自該顯示面板20之不同像素所產生之左眼影像信號及右眼影像信號。該顯示面板20包含複數不同顏色之像素21，例如紅色子像素21R、綠色子像素21G及藍色子像素21B，以透過空間混色來達成輸出彩色影像的目的。此外，可以了解的是，第6A及6B圖之顏色子像素雖顯示為紅綠藍三種顏色，但其僅為例示性；該等子像素亦可為習知顯示器中所使用之其他顏色組，例如紅綠藍白色(RGBW)等，並不限於第6A及6B圖所揭示者。本發明中，該等像素21為九十度旋轉對稱，例如正方形、圓形及正六邊形等等，其中，此處所述九十度旋轉對稱係指旋轉九十度前，於水平方向(例如第4圖之X方向)及垂直方向(例如第4圖之Y方向)具有對稱的形狀且水平方向與垂直方向之對稱形狀具有相等的面積；且於旋轉九十度後，於水平方向(例如第4圖之X方向)及垂直方向(例如第4圖之Y方向)仍具有對稱的形狀且水平方向與垂直方向之對稱形狀具有相等的面積；因此，該等像素21之形狀並不限於正方形、圓形及正六邊形。藉此，當該立體顯示器進行直橫轉置時，對位於該等可透光區域10B之各顏色子像素(R、G、B)具有相同的可視面積，以達成相同的空間混色效果，因此可消除色偏現象。此外，由於該等像素21為九十度旋轉對稱，橫置模式與直置模式下可具有相同的屏障間距D(即可透光區域10B的寬度相同)，因此可消除最佳視距改變的情形。一種實施例中，本發明之立體顯示器之該等像素21區分有左眼像素及右眼像素，例如奇數行顯示左眼或右眼影像而偶數行顯示右眼或左眼影像，但不以此為限。

由於視覺屏障式顯示器本身具有穿透率低及解析度低的缺點，本發明之立體顯示器置更可搭配可雙向顯示之場色序法液晶顯示器來產生彩色立體影像，亦即該顯示面板20之各子像素均透過時間混色來顯示彩色影像而不具有不同顏色子像素的分別(即第6A及6B圖中之子像素沒有R、G、B顏色的分別)，可有效提升穿透率以及解析度。此外，該顯示面板20亦可為單色顯示面板或灰階顯示面板。

如前所述，習知立體顯示器於直橫轉置時具有色偏及最佳視距改變等問題，因此較不適用於可攜式電子裝置。本發明另提出一種可消除直橫轉置時所產生的各種問題之視覺屏障式立體顯示器(第3圖)，當搭配於可雙向顯示之場色序法液晶顯示器時，可進而有效提升穿透率及解析度。

雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．屏障裝置

10B．．．可透光區域

10D．．．不可透光區域

11．．．上基板

111．．．第一基板

112．．．第一電極

113．．．第一絕緣層

114．．．第一條狀電極

12．．．下基板

121．．．第二基板

122．．．第二電極

123．．．第二絕緣層

124．．．第二條狀電極

13．．．液晶層

20．．．顯示面板

21．．．像素

21R、21GB、21B．．．子像素

30．．．控制器

40．．．方向感測器

9．．．立體顯示器

91．．．視覺屏障

92、92L、92R．．．像素

p、p₁ 、p₂ 、D．．．屏障間距

d_opt ．．．最佳視距

第1圖顯示視覺屏障式立體顯示器之操作示意圖。

第2A圖顯示習知顯示器之橫置模式之示意圖。

第2B圖顯示顯示器之直置模式之示意圖。

第3圖顯示本發明實施例之立體顯示器之方塊圖。

第4圖顯示本發明實施例之立體顯示器之屏障裝置之示意圖。

第5圖顯示第4圖之屏障裝置中沿5-5' 線之剖示圖。

第6A圖顯示本發明實施例之立體顯示器之橫置模式之示意圖。

第6B圖顯示本發明實施例之立體顯示器之直置模式之示意圖。

10．．．屏障裝置

20．．．顯示面板

30．．．控制器

40．．．方向感測器

Claims

一種立體顯示器，供一使用者觀看立體影像，該立體顯示器包含：一屏障裝置，用以產生複數可透光區域及複數不可透光區域，該屏障裝置包含：一上基板，包含複數第一條狀電極沿一第一方向平行排列；一下基板，面對該上基板，該下基板包含複數第二條狀電極沿一第二方向平行排列，其中該第二方向垂直於該第一方向；及一液晶層，夾設於該上基板及該下基板間；以及一顯示面板，包含一像素陣列用以產生左眼影像及右眼影像，該使用者之雙眼透過該屏障裝置之該等可透光區域分別看到該左眼影像及該右眼影像，其中該像素陣列之每一顏色子像素形狀為九十度旋轉對稱以使該像素陣列九十度旋轉前後對位於該等可透光區域之各顏色子像素具有相同的可視面積。
根據申請專利範圍第1項之立體顯示器，其中該每一顏色子像素為正方形或圓形。
根據申請專利範圍第1或2項之立體顯示器，其中該顯示面板為一場色序法液晶顯示面板、一單色液晶顯示面板或一灰階液晶顯示面板。
根據申請專利範圍第1項之立體顯示器，另包含一方向感測器及一控制器，該方向感測器決定一操作方向；該控制器根據該操作方向提供一電位差至該屏障裝置以交錯形成該等可透光區域及該等不可透光區域。
根據申請專利範圍第1項之立體顯示器，其中：該上基板另包含一第一基板、一第一電極及一第一絕緣層，該第一電極、該第一絕緣層及該等第一條狀電極依序形成於該第一基板上；該第一電極為一片狀電極；該第一絕緣層用以電性絕緣該第一電極及該等第一條狀電極；該下基板另包含一第二基板、一第二電極及一第二絕緣層，該第二電極、該第二絕緣層及該等第二條狀電極依序形成於該第二基板上；該第二電極為一片狀電極；該第二絕緣層用以電性絕緣該第二電極及該等第二條狀電極。
一種立體顯示器，供一使用者於一第一方向及一第二方向觀看立體影像，該立體顯示器包含：一屏障裝置，用以沿該第一方向產生複數第一可透光區域及複數第一不可透光區域，或沿該第二方向產生複數第二可透光區域及複數第二不可透光區域，其中該等第一可透光區域與該等第二可透光區域具有相同寬度，該屏障裝置包含：一上基板，包含複數第一條狀電極沿該第一方向平行排列；一下基板，面對該上基板，該下基板包含複數第二條狀電極沿該第二方向平行排列，其中該第二方向垂直於該第一方向；及一液晶層，夾設於該上基板及該下基板間，其中該等第二條狀電極用以與該上基板產生該等第一可透光區域及第一不可透光區域，該等第一條狀電極用以與該下基板產生該等第二可透光區域及第二不可透光區域；以及一顯示面板，包含一像素陣列用以產生左眼影像及右眼影像，該使用者之雙眼透過該屏障裝置之該等第一可透光區域或該等第二可透光區域分別看到該左眼影像及該右眼影像，其中該像素陣列之每一顏色子像素形狀為九十度旋轉對稱以使該像素陣列九十度旋轉前後對位於該等可透光區域之各顏色子像素具有相同的可視面積。
根據申請專利範圍第6項之立體顯示器，其中該每一顏色子像素為正方形或圓形。
根據申請專利範圍第6或7項之立體顯示器，其中該顯示面板為一場色序法液晶顯示面板、一單色液晶顯示面板或一灰階液晶顯示面板。
根據申請專利範圍第6項之立體顯示器，另包含一方向感測器及一控制器，該方向感測器決定一操作方向；該控制器根據該操作方向提供一電位差至該屏障裝置以交錯形成該等第一可透光區域及該等第一不可透光區域，或交錯形成該等第二可透光區域及該等第二不可透光區域。
根據申請專利範圍第6項之立體顯示器，其中該第一方向為該立體顯示器之一橫置方向，該第二方向為該立體顯示器之一直置方向。