TWI511117B - 可切換２ｄ／３ｄ顯示系統及其驅動方法 - Google Patents

Description

可切換2D/3D顯示系統及其驅動方法

本發明是有關於一種立體驅動方法，且特別是有關於可區域性調整2D/3D切換的立體影像驅動方法。

一般而言，立體顯示裝置可分為裸眼及配戴立體眼鏡式。其中裸眼立體影像切換大體而言可分為被動式液晶透鏡(lenticular lens)搭配立體切換裝置(switch cell)及主動式液晶透鏡(LC Lens)。主動式液晶透鏡是藉由液晶材料製作的漸變折射率透鏡，由於施加不同電壓可改變Cell內液晶軸向分佈，進而達到變焦效果，所以近年來其被應用在3D顯示裝置，作為2D/3D切換裝置。然而，隨著遊戲及影像的複雜化，更要求同時呈現平面及立體影像，因此如何設計一種可區域顯示3D又同時維持其餘2D區域顯示品質之立體顯示裝置實為本發明的重點。

依照本發明之一實施例揭露一種具有可切換2D/3D顯示裝置的驅動方法，用於驅動主動式液晶透鏡，該主動式液晶透鏡包含第一基板，第二基板，複數個第一主電極及複數個第一副電極設置於相對於第二基板之第一基板的一側，複數個第二主電極及複數個第二副電極設置於相對於第一基板之 第二基板的一側，及液晶元件設置於第一基板與第二基板之間，驅動方法包含：沿第一方向接收對應之驅動訊號至第一主電極及第一副電極；沿第二方向接收對應之驅動訊號至第二主電極及第二副電極，以使第一主電極與相對應之第二主電極具有第一電壓差，第一主電極與相對應之第二副電極具有第二電壓差，第一副電極與相對應之第二主電極具有第三電壓差，其中第一方向不同於第二方向；當顯示三維影像時，對應於三維影像之立體顯示區域之第一電壓差值、第二電壓差值及第三電壓差值大於等於臨界電壓值；及當顯示二維影像時，對應於二維影像之平面顯示區域之第一電壓差值、第二電壓差值、及第三電壓差值小於臨界電壓值。

依照本發明之另一實施例還包含揭露接收對應於立體顯示區域之驅動訊號具有第一頻率；及接收對應於平面顯示區域之驅動訊號具有第二頻率，且第二頻率大於第一頻率。

綜上所述，根據本發明之技術方案的各實施例，具局部顯示2D/3D影像之顯示裝置的驅動方法可以隨顯示需求動態調整3D區域，此外，調整驅動訊號頻率以降低2D區域因上下基板電壓差超過臨界電壓造成的折射，使局部顯示2D/3D反應速度更快，能夠避免局部立體顯示視窗周圍干擾。

10‧‧‧可局部切換2D/3D顯示裝置

100‧‧‧主動式液晶透鏡

200‧‧‧影像顯示單元

310‧‧‧立體顯示區域

320‧‧‧平面顯示區域

110‧‧‧上基板

120‧‧‧下基版

130‧‧‧液晶元件

112、122‧‧‧第一、二主電極

114、124‧‧‧第一、二副電極

V1、V2、V3、V4‧‧‧第一、二、三、四電壓

△V1、△V2、△V3‧‧‧第一、二、三電壓差

f1、f2‧‧‧第一、二頻率

Voff‧‧‧臨界電壓

x‧‧‧方向

y‧‧‧方向

z‧‧‧方向

D‧‧‧間距

S‧‧‧狹縫

(A)區、(B)區、(C)區

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係依照本發明一實施例繪示之可局部切換2D/3D顯示裝置示意圖； 第2圖係依照第1圖可局部切換2D/3D顯示裝置繪示之主動式液晶透鏡之立體圖；第3圖係依照本發明一實施例繪示之主動式液晶透鏡之剖面示意圖；第4A、4B圖係繪示本發明之一實施例之驅動訊號電壓示意圖；第5圖係繪示本發明之另一實施例之驅動訊號示意圖；及第6圖係繪示本發明之另一實施例之主動式液晶透鏡的變焦能力與驅動訊號頻率示意圖。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍，而結構操作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、...等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

請參考第1圖，第1圖係依照本發明一實施例繪示一種可局部切換2D/3D顯示裝置10之示意圖，包含影像顯示單元200及主動式液晶透鏡100，影像顯示於影像顯示單元200，並依據主動式液晶透鏡100局部控制區塊顯示立體影像，用以分別顯示立體顯示區域310及平面顯示區域320。

第2圖繪示第1圖之主動式液晶透鏡100之立體圖，請搭配第1圖參考第2圖。主動式液晶透鏡100包含上基板110及下基板120相對設置，上基板110與下基板120之間設置有液晶元件130。上基板110相對下基板120之一側設置有複數個第一主電極112與複數個第一副電極114，且第一主電極112與第一副電極114沿x方向依序具有間距D交錯平行排列方式設置。下基板120相對上基板110之一側設置有複數個第二主電極122與複數個第二副電極124，且第二主電極122與第二副電極124沿x方向依序具有間距D交錯平行排列方式設置。第一主電極112與第一副電極114沿不同於x方向之y方向具有複數個狹縫S，以本發明之一實施例而言，x方向可垂直於y方向。

請參考第3圖，第3圖繪示第1圖之主動式液晶透鏡100之剖面示意圖，第一主電極112的電極寬度大於第一副電極114的電極寬度；第二主電極122的電極寬度大於第二副電極124的電極寬度，且第一主電極112與第二副電極124沿z方向對應設置，第一主電極112的電極寬度涵蓋相對應之第二 副電極124的電極寬度；第二主電極122的電極寬度涵蓋相對應之第一副電極114的電極寬度；第一主電極112與相對應之第二主電極122具有重疊區間，其中z方向與x方向及y方向相互垂直。

第一主電極112與第一副電極114沿x方向接收對應之驅動訊號，第一主電極112用以接收第一電壓V1，第一副電極114用以接收第二電壓V2；第二主電極122與第二副電極124沿y方向接收對應之驅動訊號，第二副電極124用以接收第三電壓V3，第二主電極122用以接收第四電壓V4，以使第一主電極112與第二主電極122之間具有第一電壓差△V1，第一主電極112與第二副電極124之間具有第二電壓差△V2，第二主電極122與第一副電極114之間具有第三電壓差△V3。

值得一提的是，所述之電極係可獨立被驅動，以達到部份區域顯示立體影像而其餘區域顯示平面影像的效果。可例如是上基板110沿x方向之第一主電極112相互串聯，第一副電極114亦相互串聯，沿y方向之第一主電極112可獨立被驅動，沿y方向之第一副電極114亦可獨立被驅動，下基板120沿x方向第二主電極122可獨立被驅動，第二副電極124亦可獨立被驅動，經由此些獨立控制之電極搭配適當的電壓差。

當可局部切換2D/3D顯示裝置10欲顯示二維影像時，影像顯示單元200用以顯示影像，主動式液晶透鏡100對應所述影像之平面顯示區域320之電極所夾出的第一電壓差 △V1、第二電壓差△V2、第三電壓差△V3分別小於等於臨界電壓Voff。所述之臨界電壓Voff係為液晶元件130受到電壓所致動之起始值。此時，由於對應所述影像之平面顯示區域320之液晶元件130未達到被致動的最低臨界電壓Voff，液晶不會改變傾角方向，因此對應於影像之平面顯示區域320之主動式液晶透鏡100不會改變其出光方向，觀看者可接收到二維影像。

當可局部切換2D/3D顯示裝置10欲顯示三維影像時，影像顯示單元200用以顯示影像，主動式液晶透鏡100對應所述影像之立體顯示區域310之電極所夾出之至少一個電壓差大於臨界電壓Voff，以本發明之一實施例為例，第一電壓差△V1大於臨界電壓Voff，第二電壓差△V2與第三電壓差△V3大於等於臨界電壓Voff。此時，由於部份區域的液晶元件130受到大於液晶元件130之臨界電壓Voff所產生的電場影響改變液晶元件130的傾角，使得對應於影像之立體顯示區域310之主動式液晶透鏡100改變其出光方向，觀看者可接收到三維影像。

請參考第4A圖，第4A圖係繪示本發明之一實施例之驅動訊號電壓示意圖。於第n個訊框時，顯示立體顯示區域310欲顯示三維影像而其餘之平面顯示區域320欲顯示二維影像。此時位於立體顯示區域310之第一主電極112用以接收第一電壓V1；第一副電極114用以接收第二電壓V2；第二副電極124用以接收第三電壓V3；第二主電極122用以接收一共電壓 VCOM，以使至少一電壓差大於液晶元件130之臨界電壓Voff。此時位於平面顯示區域320上基板110之電極供應電壓Vt，下基板120之電極供應電壓2Vt，可例如是左上、右上、左下及右下等電極未與立體顯示區域310重複的區域；然而，位於正上、正下、正左、正右等部份電極與立體顯示區域310重複的區域，此時可使得所有平面顯示區域320上下基板電壓差均小於Voff而立體顯示區域310上下基板可同時達到所需的電壓差。吾人經由設計上述驅動電壓之可驅動範圍，以使主動式液晶透鏡100達到局部顯示立體的效果。

如前述提及，為使液晶改變傾角，應使驅動電壓大於液晶元件130之臨界電壓Voff，反之，為不使液晶改變傾角，應使驅動電壓小於等於液晶元件130之臨界電壓Voff。因此可列出關係式如下： ，且V1>V3>V2，可由上列關係式帶入實際實施電壓計算出適當之Vt，以使主動式液晶透鏡100達到局部顯示立體的效果。

請參考第4B圖，第4B圖係繪示本發明之一實施例之驅動訊號電壓示意圖。於第n+1個訊框時，顯示立體顯示區 域310欲顯示三維影像而其餘之平面顯示區域320欲顯示二維影像。接收到的驅動電壓極性相反，此時位於立體顯示區域310之第一主電極112用以接收第一電壓-V1；第一副電極114用以接收第二電壓-V2；第二副電極124用以接收第三電壓-V3；第二主電極122用以接收一共電壓VCOM，以使至少一電壓差大於液晶元件130之臨界電壓Voff。此時位於平面顯示區域320之上基板110區域電極接收電壓-Vt，下基板120區域電極供應電壓-2Vt，可例如是左上、右上、左下及右下等電極未與立體顯示區域310重複的區域。此驅動方式可使得所有平面顯示區域320上下基板電壓差均小於Voff而立體顯示區域310上下基板可同時達到所需的電壓差，以使主動式液晶透鏡100達到局部顯示立體的效果。

如前述提及，當驅動電壓大於液晶元件130之臨界電壓Voff可改變其出光方向，以目前的驅動電壓範圍而言，很容易就高於液晶元件130之臨界電壓Voff，因此會造成不必要的串擾，影響顯示畫面。

請參考第5圖，第5圖係繪示本發明之另一實施例之驅動訊號示意圖。為了提升液晶元件130之臨界電壓Voff，吾人改變驅動電壓之頻率。顯示立體顯示區域310欲顯示三維影像而其餘之平面顯示區域320欲顯示二維影像。此時位於立體顯示區域310之第一主電極112用以接收具有第一頻率f1的第一電壓V1；第一副電極114用以接收具有第一頻率f1的第二 電壓V2；第二副電極124用以接收具有第一頻率f1的第三電壓V3；第二主電極122用以接收一共電壓VCOM，以使至少一電壓差大於立體顯示區域310之液晶元件130之臨界電壓Voff。此時位於平面顯示區域320之上基板110未經過立體顯示區域310部份之電極均接收具有第二頻率f2的電壓Vt，位於平面顯示區域320之下基板120未經過立體顯示區域310部份之電極接收具有第二頻率f2的電壓2Vt。可例如是左上、右上、左下及右下等電極未與立體顯示區域310重複的區域，且第二頻率f2高於第一頻率f1，用以提高平面顯示區域320之液晶元件130之臨界電壓Voff。舉例而言，第一頻率f1可以是60赫茲(Hz)，而第二頻率f2可以是1M赫茲(Hz)，以使立體顯示區域310之臨界電壓Voff為0.8伏特(V)，而平面顯示區域320之臨界電壓大於0.8伏特(V)。

請參考第6圖並搭配第3圖，第6圖係繪示本發明之另一實施例之主動式液晶透鏡100的變焦能力與驅動訊號頻率示意圖。(A)區係為施加驅動電壓為0伏特(V)時，主動式液晶透鏡100無分光效果；(B)區係為施加驅動訊號的頻率為60赫茲(Hz)、電壓差大於液晶元件130之臨界電壓Voff時，主動式液晶透鏡100具有透鏡的分光效果；(C)區係為施加驅動訊號的頻率為1M赫茲(Hz)、電壓差等於(B)區電壓差時，主動式液晶透鏡100無透鏡的分光效果。由此可知，當高頻驅動訊號驅動時，液晶元件130將不被驅動電壓影響而作動，所以臨界電壓Voff 大幅提升。

綜上所述，本發明所揭露之立體顯示驅動方法係包含在顯示三維影像時，主動式液晶透鏡100對應所述影像之立體顯示區域310之電極所夾出之至少一個電壓差大於臨界電壓Voff以改變出光方向；在顯示二維影像時，主動式液晶透鏡100對應所述影像之平面顯示區域320之電極所夾出之電壓差均小於臨界電壓Voff。此外，還搭配可獨立驅動之主動式液晶透鏡100藉以達成局部進行立體顯示之效果。

本發明所揭露之立體顯示驅動方法還包含主動式液晶透鏡100對應所述影像之立體顯示區域310之液晶元件130之臨界電壓小於主動式液晶透鏡100對應所述影像之平面顯示區域320之液晶元件130之臨界電壓。

本發明所揭露之立體顯示驅動方法還包含當顯示三維影像時，主動式液晶透鏡100對應所述影像之立體顯示區域310之電極所接收之驅動訊號具有第一頻率f1；當顯示二維影像時，主動式液晶透鏡100對應所述影像之平面顯示區域320之電極所接收之驅動訊號具有第二頻率f2，其中第二頻率f2大於第一頻率f1。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，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。

100‧‧‧主動式液晶透鏡

110‧‧‧上基板

120‧‧‧下基板

130‧‧‧液晶元件

112、122‧‧‧第一、二主電極

114、124‧‧‧第一、二副電極

V1、V2、V3、V4‧‧‧第一、二、三、四電壓

△V1、△V2、△V3‧‧‧第一、二、三電壓差

Claims (10)

1. 一種可切換2D/3D顯示裝置的驅動方法，用於驅動一主動式液晶透鏡，該主動式液晶透鏡包含一第一基板，一第二基板，複數個第一主電極及複數個第一副電極設置於相對於該第二基板之該第一基板的一側，複數個第二主電極及複數個第二副電極設置於相對於該第一基板之該第二基板的一側，及一液晶元件設置於該第一基板與該第二基板之間，該驅動方法包含：沿一第一方向接收對應之驅動訊號至該些第一主電極及該些第一副電極；沿一第二方向接收對應之驅動訊號至該些第二主電極及該些第二副電極，以使該些第一主電極與相對應之該些第二主電極具有一第一電壓差，該些第一主電極與相對應之該些第二副電極具有一第二電壓差，該些第一副電極與相對應之該些第二主電極具有一第三電壓差，其中該第一方向不同於該第二方向；當顯示一三維影像時，對應於該三維影像之一立體顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值及該第三電壓差值大於等於一臨界電壓值；及當顯示一二維影像時，對應於該二維影像之一平面顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值、及該第三電壓差值小於該臨界電壓值。
2. 如請求項第1項所述之驅動方法，其中當顯示該三維影像時，對應於該三維影像之該立體顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值及該第三電壓差值大於等於該臨界電壓值，包含：當顯示該三維影像時，對應於該三維影像之該立體顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值及該第三電壓差值大於等於一第一臨界電壓值；及當顯示該二維影像時，對應於該二維影像之該平面顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值、及該第三電壓差值小於該臨界電壓值，包含：當顯示該二維影像時，對應於該二維影像之該平面顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值、及該第三電壓差值小於一第二臨界電壓值，且該第二臨界電壓值大於該第一臨界電壓值。
3. 如請求項第2項所述之驅動方法，其中當顯示該三維影像時，對應於該三維影像之該立體顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值及該第三電壓差值大於等於該第一臨界電壓值，包含：接收對應於該立體顯示區域之驅動訊號具有一第一頻率；及當顯示該二維影像時，對應於該二維影像之該平面顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值、及該第三電壓差 值等於該第二臨界電壓值，包含：接收對應於該平面顯示區域之驅動訊號具有一第二頻率，且該第二頻率大於該第一頻率。
4. 如請求項第1項所述之驅動方法，其中當顯示該三維影像時，對應於該三維影像之該立體顯示區域之該第一電壓差值、該第二電壓差值及該第三電壓差值大於等於該臨界電壓值，包含：輸入一第一電壓至對應於該立體顯示區域之該些第一主電極；輸入一第二電壓至對應於該立體顯示區域之該些第一副電極；輸入一第三電壓至對應於該立體顯示區域之該些第二副電極，其中該第二電壓與該第三電壓滿足下列關係式：；及輸入一直流電壓VCOM至對應於該立體顯示區域之該些第二副電極，其中該第一電壓差值包含該主動式液晶透鏡之一焦距電壓，且該第一電壓差值滿足下列關係式：|V1-Vcom|>Voff，其中V1係為該第一電壓、V2係為該第二電壓、V3係為該第三電壓、Vcom係為該直流電壓、及Voff係為該臨界電壓。
5. 一種可切換2D/3D之顯示系統，用以驅動一顯示器，包含：一第一主電極，用以接收一第一驅動訊號(v1)； 一第一副電極，用以接收一第二驅動訊號(v2)，其中該第一主電極與該第一副電極沿一第一方向排列設置於一第一基板；一第二主電極，用以接收一第四驅動訊號(v4)；及一第二副電極，用以接收一第三驅動訊號(v3)，其中該第二主電極與該第二副電極沿該第一方向排列設置於一第二基板，當該顯示器顯示一三維影像時，該第一主電極與該第二主電極之電壓差、該第一主電極與該第二副電極之電壓差、及該第一副電極與該第二主電極之電壓差均大於等於一臨界電壓值；當該顯示器顯示顯示一二維影像時，對應於該二維影像之一平面顯示區域之該第一主電極與該第二主電極之電壓差、該第一主電極與該第二副電極之電壓差、及該第一副電極與該第二主電極之電壓差小於該臨界電壓值。
6. 如請求項第5項所述之顯示系統，其中，該第一主電極沿一第二方向具有多個狹縫，分別接收獨立的驅動訊號；及該第一副電極沿該第二方向具有多個狹縫，分別接收獨立的驅動訊號。
7. 如請求項第6項所述之顯示系統，其中該顯示器包含一第一區域顯示該三維影像，一第二區域顯示該二維影像，且該第一區域與該第二區域不重疊。
8. 如請求項第5項所述之顯示系統，其中， 該臨界電壓值係為使一液晶元件改變傾角的電壓值。
9. 如請求項第5項所述之顯示系統，其中當該顯示器顯示顯示該三維影像時，該些驅動訊號具有一第一頻率；及當該顯示器顯示顯示該二維影像時，該些驅動訊號具有一第二頻率，且該第二頻率大於該第一頻率。
10. 如請求項第5項所述之顯示系統，其中該第一主電極之電極寬度大於該第一副電極之電極寬度，該第二主電極之電極寬度大於該第二副電極之電極寬度，且該第一主電極與該第二副電極沿一第三方向對應設置，其中該第三方向分別與該第一方向及該第二方向垂直。