TWI521497B - 液晶透鏡裝置 - Google Patents

Description

液晶透鏡裝置

本發明係關於一種透鏡裝置，尤指一種用於液晶螢幕之液晶透鏡裝置。

液晶變焦鏡係以液晶材料製作之變焦元件，其施加適當之電壓後，可使液晶材料的折射率如光學變焦元件產生曲率變化般改變，使通過之光線被折射分光，達到變焦的效果，近年更積極應用於3D螢幕，以作為2D/3D之轉換器。習知之液晶變焦鏡又可分為對稱式液晶變焦鏡及非對稱式液晶變焦鏡，對稱式液晶變焦鏡在使用者正視3D螢幕之範圍內具有良好之3D視覺效果，如圖1之A區所示，但當使用者為斜視之範圍時則會失去其變焦效果，造成斜視漏光的情況發生，如圖1之B區所示，而非對稱式液晶變焦鏡在施加順向電壓或逆向電壓的情況下，使用者則僅能在3D螢幕之左側或右側之斜視範圍才能得到較佳的3D視覺效果，如圖2A及圖2B之A區所示。

根據以上所述，習知3D螢幕之3D視覺效果僅於一固定範圍內具有較佳的視覺效果，而為了得到良好的3D視覺效果，使用者需根據3D螢幕之視角範圍，以正視或斜視之固定方式觀賞3D影像，因此造成使用上的不便，也大幅減少 了使用者的使用意願。

為了解決上述之缺憾，本發明提出一種液晶透鏡裝置，其包括第一基板、多個第一主電極、多個第一輔電極、第一配向層、第二基板、多個第二主電極、多個第二輔電極、第二配向層、液晶層及電壓供應單元。上述之多個第一主電極以及多個第一輔電極交錯排列於第一基板之第一表面上，第一配向層配置在第一表面上並覆蓋於上述之多個第一主電極以及多個第一輔電極上，上述之多個第二主電極以及多個第二輔電極交錯排列於於第二基板之第二表面上，第二配向層配置在第二表面上並覆蓋於上述之多個第二主電極以及多個第二輔電極上，第一配向層與第二配向層之間更配置液晶層。所述多個第一主電極被劃分成第一部份與第二部分，且第一部分之多個第一主電極與第二部分之多個第一主電極交錯排列，所述之多個第一輔電極被劃分成第三部分與第四部分，且第三部分之多個第一輔電極與第四部分之多個第一輔電極交錯排列，所述之多個第二主電極被劃分成第五部分與第六部份，且第五部分之多個第二主電極與第六部份之多個第二主電極交錯排列，而所述之多個第二輔電極被劃分成第七部分與第八部分，且第七部分之多個第二輔電極與第八部分之多個第二輔電極交錯排列，電壓供應單元則係用以提供第一電壓至第一部分之多個第一主電極與第五部分之多個第二主電極、提供第二電壓至第二部分之多個第一主電極與第六部份之多個第二主電極、提供第三電壓至第三部分之多個第一輔電極與第八部分之多個第二輔電極、以及提供第四電 壓至第四部分之多個第一輔電極與第七部分之多個第二輔電極，其中第一電壓大於第三電壓，第三電壓大於第四電壓，且第四電壓大於第二電壓。

根據以上所述，本發明所提出之液晶透鏡裝置可透過電壓供應單元給予多個第一主電極、多個第一輔電極、多個第二主電極及多個第二輔電極不同之驅動電壓，使液晶層可根據不同之驅動電壓變換軸向及折射率，因此3D螢幕可在不同視角範圍內形成良好3D視覺效果，故3D螢幕可根據使用者之視角位置選擇不同之驅動電壓，以在不同視角範圍內具有良好3D視覺效果，達到使用者不需配合3D螢幕之視角，即可以正視或斜視之方式於單一的3D螢幕觀賞3D影像之目的，不僅可減少使用者的不便，更可大幅增進使用的意願。

100‧‧‧第一基板

110‧‧‧第一主電極

111‧‧‧第一部分

112‧‧‧第二部分

120‧‧‧第一輔電極

121‧‧‧第三部分

122‧‧‧第四部分

130‧‧‧第一配向層

140‧‧‧第一表面

200‧‧‧第二基板

210‧‧‧第二主電極

211‧‧‧第五部分

212‧‧‧第六部分

220‧‧‧第二輔電極

221‧‧‧第七部分

222‧‧‧第八部分

230‧‧‧第二配向層

240‧‧‧第二表面

300‧‧‧液晶層

320‧‧‧液晶透鏡

400‧‧‧電源供應單元

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

V3‧‧‧第三電壓

V4‧‧‧第四電壓

S51~S57、S61~S66、S71~S76‧‧‧步驟

圖1為正視有效視角之示意圖。

圖2A為斜視有效視角之示意圖。

圖2B為斜視有效視角之示意圖。

圖3為本發明之液晶透鏡裝置的一實施例的示意圖。

圖4A為本發明之實施例一的示意圖。

圖4B為本發明之實施例二的示意圖。

圖4C為本發明之實施例三的示意圖。

圖5A為本發明之液晶透鏡裝置的其中一種運作方式的流程圖。

圖5B為使用者位置與3D螢幕夾角示意圖。

圖6為本發明之液晶透鏡裝置的另一種運作方式的流程 圖。

圖7為本發明之液晶透鏡裝置的再一種運作方式的流程圖。

請參閱圖3，圖3為本發明之液晶透鏡裝置的一實施例的示意圖，其包括一第一基板100、多個第一主電極110、多個第一輔電極120、一第一配向層130、一第二基板200、多個第二主電極210、多個第二輔電極220、一第二配向層230及一液晶層300。多個第一主電極110以及多個第一副電極120交錯排列於第一基板100之一第一表面140上，第一配向層130配置於第一表面140上並覆蓋多個第一主電極110以及多個第一副電極120。多個第二主電極210以及多個第二副電極220交錯排列於第二基板200之一第二表面240上，第二配向層230配置於第二表面240並覆蓋多個第二主電極210以及多個第二副電極220，液晶層300則配置於第一配向層130以及第二配向層230之間，其中多個第一主電極110的尺寸大於多個第一輔電極120的尺寸，多個第二主電極210的尺寸大於多個第二輔電極220的尺寸。此外，在此例中，多個第一主電極110的尺寸與多個第二主電極210的尺寸相等，而多個第一輔電極120的尺寸與多個第二輔電極220的尺寸相等。另外，多個第一主電極110並配置於多個第二輔電極220之相對側，多個第二主電極210則配置於多個第一輔電極120之相對側。

請參閱圖3、圖4B及圖4C，所述多個第一主電極110更可根據所施加之驅動電壓劃分成第一部份111與第二部分112，且第一部分111之多個第一主電極與第二部分 112之多個第一主電極可交錯排列，多個第一輔電極120可被劃分成第三部分121與第四部分122，且第三部分121之多個第一輔電極與第四部分122之多個第一輔電極可交錯排列，多個第二主電極210可被劃分成第五部分211與第六部份212，且第五部分211之多個第二主電極與第六部份212之多個第二主電極可交錯排列，而多個第二輔電極220可被劃分成第七部分221與第八部分222，且第七部分221之多個第二輔電極與第八部分222之多個第二輔電極可交錯排列。

本發明更包含一電壓供應單元400(連結關係未繪示)，係用以提供第一電壓V1至第一部分111之多個第一主電極與第五部分211之多個第二主電極、提供第二電壓V2至第二部分112之多個第一主電極與第六部份212之多個第二主電極、提供第三電壓V3至第三部分121之多個第一輔電極與第八部分222之多個第二輔電極、以及提供第四電壓V4至第四部分122之多個第一輔電極與第七部分221之多個第二輔電極，其中第一電壓V1大於第三電壓V3，第三電壓V3大於第四電壓V4，且第四電壓V4大於第二電壓V2，第一電壓V1可以是3.8V，第二電壓V2可以是0V或共同電位，第三電壓V3可以是2.5V，第四電壓V4可以是1.3V。

請參閱圖4A，圖4A為本發明之實施例一，在本實施例中，圖3之電壓供應單元400提供第一電壓V1至圖3中之多個第一主電極110，使其成為第一部分111之多個第一主電極、提供第四電壓V4至圖3中之多個第一輔電極120，使其成為第四部分122之多個第一輔電極、提供第二電壓V2至圖3中之多個第二主電極210，使其成為第六部份212之多個第二主電極以及提供第三電壓V3至圖3中之多個第二輔電 極220，使其成為第八部分222之多個第二輔電極。如此一來，液晶層300中便會產生多個液晶透鏡320而形成一液晶透鏡陣列。每一液晶透鏡320的寬度以W來標示。由於此時液晶層300可根據電壓供應單元400所提供之電壓而以對稱方式改變每一液晶透鏡320兩側液晶之折射率及軸向(亦即使每一液晶透鏡320之二側的液晶軸向以對稱方式排列)，達到對稱式液晶透鏡之效果。因此，當使用者於正視3D螢幕之視角範圍內觀賞3D影像時，3D螢幕即可選擇以本實施例之驅動電壓驅動液晶層300，使3D螢幕在正視3D螢幕之視角範圍內具有良好的3D視覺效果，如圖1所示。

請參閱圖4B，圖4B為本發明之實施例二，在本實施例中，圖3之電壓供應單元400分別提供第一電壓V1及第二電壓V2至圖3中之多個第一主電極110，使其個別成為第一部分111之多個第一主電極以及第二部分112之多個第一主電極、分別提供第三電壓V3及第四電壓V4至圖3中之多個第一輔電極120，使其個別成為第三部分121之多個第一輔電極以及第四部分122之多個第一輔電極、分別提供第一電壓V1及第二電壓V2至圖3中之多個第二主電極210，使其個別成為第五部分211之多個第二主電極以及第六部分212之多個第二主電極、分別提供第四電壓V4及第三電壓V3至圖3中之多個第二輔電極220，使其個別成為第七部分221之多個第二輔電極及第八部分222之多個第二輔電極。在本實施例中，其電極排列順序由左至右分別為第一部分111之第一主電極、第三部分121之多個第一輔電極、第二部分112之多個第一主電極以及第四部分122之多個第一輔電極，相對側則為第八部分222之多個第二輔電極、第五部分211之 多個第二主電極、第七部分221之多個第二輔電極、第六部分212之多個第二主電極。如此一來，液晶層300中便會產生多個液晶透鏡320而形成一液晶透鏡陣列。由於此時液晶層300可根據電壓供應單元400所提供之順向電壓(即圖4B所示的這種驅動電壓供應方式)而以順著原液晶偏移方向的方式來改變每一液晶透鏡320兩側之液晶的折射率及軸向(亦即使每一液晶透鏡320兩側之液晶軸向皆為左下右上)，達到非對稱式液晶透鏡順向驅動之效果。因此，當使用者於左側斜視3D螢幕之視角範圍內觀賞3D影像時，3D螢幕即可選擇以本實施例之驅動電壓驅動液晶層300，使3D螢幕在左側斜視3D螢幕之視角範圍內具有良好的3D視覺效果，如圖2A之A區所示。

請參閱圖4C，圖4C為本發明之實施例三，在本實施例中，圖3之電壓供應單元400分別提供第一電壓V1及第二電壓V2至圖3中之多個第一主電極110，使其個別成為第一部分111之多個第一主電極以及第二部分112之多個第一主電極、分別提供第三電壓V3及第四電壓V4至圖3中之多個第一輔電極120，使其個別成為第三部分121之多個第一輔電極以及第四部分122之多個第一輔電極、分別提供第一電壓V1及第二電壓V2至圖3中之多個第二主電極210，使其個別成為第五部分211之多個第二主電極以及第六部分212之多個第二主電極、分別提供第四電壓V4及第三電壓V3至圖3中之多個第二輔電極220，使其個別成為第七部分221之多個第二輔電極及第八部分222之多個第二輔電極。在本實施例中，其電極排列順序由左至右分別為第二部分112之多個第一主電極、第三部分121之多個第一輔電極、第一部 分111之第一主電極以及第四部分122之多個第一輔電極，相對側則為第七部分221之多個第二輔電極、第五部分211之多個第二主電極、第八部分222之多個第二輔電極及第六部分212之多個第二主電極。如此一來，液晶層300中便會產生多個液晶透鏡320而形成一液晶透鏡陣列。由於此時液晶層300可根據電壓供應單元所提供之逆向電壓(即圖4C所示的這種驅動電壓供應方式)而以相反於原液晶偏移方向的方式來改變每一液晶透鏡320兩側之液晶的折射率及軸向(亦即使每一液晶透鏡320兩側之液晶軸向皆為右下左上)，達到非對稱式液晶透鏡逆向驅動之效果。因此，當使用者於右側斜視3D螢幕之視角範圍觀賞3D影像時，3D螢幕即可選擇以本實施例之驅動電壓驅動液晶層300，使3D螢幕在右側斜視3D螢幕之視角範圍內具有良好的3D視覺效果，如圖2B之A區所示。

圖5A為本發明之液晶透鏡裝置的其中一種運作方式的流程圖，此運作方式適用於液晶透鏡裝置之使用者為1人的情況。在步驟S51中，首先開啟液晶透鏡裝置，以使採用此液晶透鏡裝置的3D螢幕進入3D顯示模式。接著，執行步驟S52，以判斷使用者目前之位置，在實際設計中可以採用攝影機、動態感測器等方式來偵測使用者目前之位置。若使用者目前位置為面對3D螢幕偏左的位置，且使用者的位置不在3D螢幕之正視角度範圍內(也就是不在圖5B所示之-25~25度的範圍內)，便執行步驟S53，以使液晶透鏡裝置設定為前述之非對稱式順向驅動液晶透鏡模式；若使用者目前位置為正視3D螢幕的位置(也就是在圖5B所示之-25~25度的範圍內)，便執行步驟S54，以使液晶透鏡裝置設定為前述之對稱 式液晶透鏡模式；而若使用者目前位置為面對3D螢幕偏右的位置，且使用者的位置不在3D螢幕之正視角度範圍內(也就是不在圖5B所示之-25~25度的範圍內)，便執行步驟S55，以使液晶透鏡裝置設定為前述之非對稱式逆向驅動液晶透鏡模式。當3D螢幕根據使用者之位置選擇了液晶透鏡裝置之液晶透鏡模式後，便執行步驟S56以判定3D螢幕是改以2D顯示模式或繼續以3D顯示模式進行顯示。若判定是以2D顯示模式進行顯示，便執行步驟S57，以關閉液晶透鏡裝置；反之，便繼續3D顯示模式，並回到步驟S52以繼續判斷使用者目前之位置，進而選擇適合之液晶透鏡模式。

請再次參閱圖4A~圖4C，以下先以圖4A及圖4B進行說明。在圖4A及圖4B中，每一液晶透鏡320皆可對應到3D螢幕之至少一畫素，若液晶透鏡320之寬度W越寬，則液晶透鏡320所能對應之畫素越多。而由圖4A及圖4B中可看出，給予圖3中多個第一主電極220、多個第一輔電極120、多個第二主電極210及多個第二輔電極220不同之驅動電壓，會導致液晶透鏡320寬度W的改變。以圖4A及圖4B來說，圖4B之液晶透鏡320的寬度W即大於圖4A之液晶透鏡320的寬度。當液晶透鏡320的寬度越大時，所能對應到的畫素便越多。因此，當液晶透鏡裝置設定為非對稱式順向驅動液晶透鏡模式或是非對稱式逆向驅動液晶透鏡模式時，即可使每一液晶透鏡320所對應的該些畫素顯示出更多不同視角的顯示資料，進而達到可同時提供更多個使用者之3D顯示資料的功效(即呈現出多視角的功能)。而由上述可知，本發明之液晶透鏡裝置亦可視為一個將二視角(2-view)顯示切換成多視角(multi-view)顯示的切換裝置。類似地，採用圖4C 所述方式來驅動液晶透鏡裝置亦可達到上述功效，在此便不再贅述。

根據上述，便可發展出液晶透鏡裝置的另一種運作方式，一如圖6所示。圖6即為本發明之液晶透鏡裝置的另一種運作方式的流程圖。首先執行步驟S61，以使3D螢幕開啟液晶透鏡裝置，進而進入3D顯示模式。接著，執行步驟S62，以判斷目前在3D螢幕前之使用者的人數，在實際設計中可以採用攝影機、動態感測器等方式來偵測使用者目前之人數。若使用者為1人，便執行步驟S63，以將液晶透鏡裝置設定為前述之對稱式液晶透鏡模式；反之，則執行步驟S64，以將液晶透鏡裝置設定為前述之非對稱式順向驅動液晶透鏡模式或非對稱式逆向驅動液晶透鏡模式，以使3D螢幕可同時提供多視角的3D顯示資料。接著，執行步驟S65，以判斷3D螢幕是否繼續以3D顯示模式進行顯示。若是，便回到步驟S62，以繼續判斷人數，進而能選擇合適的液晶透鏡模式；反之，則執行步驟S66，以關閉液晶透鏡裝置，進而以2D顯示模式進行顯示。

當使用者大於1人時，更可根據多數使用者面對3D螢幕之角度來決定使用何種非對稱式液晶透鏡模式，以得到較佳之3D視覺效果。請參閱圖7，圖7為本發明之液晶透鏡裝置的再一種運作方式的流程圖。首先執行步驟S71，以開啟液晶透鏡裝置，進而使3D螢幕進入3D顯示模式。接著，執行步驟S72，以判斷目前在3D螢幕前之使用者的人數。若使用者為1人，便執行步驟S73，以將液晶透鏡裝置設定為前述之對稱式液晶透鏡模式；反之，則執行步驟S74，以判斷超過半數之使用者面對3D螢幕之位置。若超過半數之使用者面 對3D螢幕之位置偏左且不在3D螢幕之正視角度範圍內(即小於-25度之位置)，便執行步驟S741以將液晶透鏡裝置設定為非對稱式順向驅動液晶透鏡模式；反之，若超過半數之使用者其面對3D螢幕之位置偏右且不在3D螢幕之正視角度範圍內(即大於25度之位置)，則執行步驟S742以將液晶透鏡裝置設定為非對稱式逆向驅動液晶透鏡模式。當執行完步驟S73、S741或S742後，便執行步驟S75，以判斷3D螢幕是否繼續以3D顯示模式進行顯示。若繼續以3D顯示模式進行顯示，便回到步驟S72，以繼續判定目前在3D螢幕前之使用者的人數；反之，則執行步驟S76，以關閉液晶透鏡裝置，進而以2D顯示模式進行顯示。

綜以上所述，本發明之液晶透鏡裝置根據電壓供應單元400所提供之不同驅動電壓，即可變換3D螢幕良好3D視覺效果之視角範圍，因此3D螢幕可根據使用者之視角位置調整驅動電壓，使良好3D視覺效果之視角範圍變換為使用者目前之視角範圍，使用者不需配合3D螢幕之視角範圍即可得到良好之3D視覺效果，此外，本發明所提出之液晶透鏡裝置更可同時提供多視角的3D顯示資料給多個使用者，達到多視角顯示的功能，並可根據超過半數之多個使用者面對3D螢幕之角度，決定較佳之液晶透鏡模式。

100‧‧‧第一基板

110‧‧‧第一主電極

120‧‧‧第一輔電極

130‧‧‧第一配向層

140‧‧‧第一表面

200‧‧‧第二基板

210‧‧‧第二主電極

220‧‧‧第二輔電極

230‧‧‧第二配向層

240‧‧‧第二表面

300‧‧‧液晶層

400‧‧‧電源供應單元

V1‧‧‧第一電壓

V2‧‧‧第二電壓

V3‧‧‧第三電壓

V4‧‧‧第四電壓

Claims (6)

1. 一種液晶透鏡裝置，包括：一第一基板；多個第一主電極，配置在該第一基板之一第一表面上；多個第一輔電極，配置在該第一表面上，且該些第一輔電極係與該些第一主電極交錯排列；一第一配向層，配置在該第一表面上，並覆蓋該些第一主電極與該些第一輔電極；一第二基板；多個第二主電極，配置在該第二基板之一第二表面上，該第二表面係相對於該第一表面，且每一第二主電極係與其中一第一輔電極相對；多個第二輔電極，配置在該第二表面上，該些第二輔電極係與該些第二主電極交錯排列，且每一第二輔電極係與其中一第一主電極相對；一第二配向層，配置在該第二表面上，並覆蓋該些第二主電極與該些第二輔電極；一液晶層，配置在該第一配向層與該第二配向層之間；以及一電壓供應單元，電性連接該些第一主電極、該些第一輔電極、該些第二主電極與該些第二輔電極，其中該些第一主電極被劃分成一第一部份與一第二部分，且該第一部分之該些第一主電極係與該第二部分之該些第一主電極交錯排列，該些第一輔電極被劃分成一第三部分與一第四部分，且該第三部分之該些第一輔電極係與該第四部分之該些第一輔 電極交錯排列，該些第二主電極被劃分成一第五部分與一第六部份，且該第五部分之該些第二主電極係與該第六部份之該些第二主電極交錯排列，而該些第二輔電極被劃分成一第七部分與一第八部分，且該第七部分之該些第二輔電極係與該第八部分之該些第二輔電極交錯排列，該電壓供應單元用以提供一第一電壓至該第一部分之該些第一主電極與該第五部分之該些第二主電極、提供一第二電壓至該第二部分之該些第一主電極與該第六部份之該些第二主電極、提供一第三電壓至該第三部分之該些第一輔電極與該第八部分之該些第二輔電極、以及提供一第四電壓至該第四部分之該些第一輔電極與該第七部分之該些第二輔電極，其中該第一電壓大於該第三電壓，該第三電壓大於該第四電壓，且該第四電壓大於該第二電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡裝置，其中該些第一主電極的尺寸大於該些第一輔電極的尺寸，該些第二主電極的尺寸大於該些第二輔電極的尺寸，且該些第一主電極的尺寸與該些第二主電極的尺寸相等，而該些第一輔電極的尺寸與該些第二輔電極的尺寸相等。
3. 如申請專利範圍第1項所述之液晶透鏡裝置，其中該第二電壓包括是一共同電位。
4. 一種液晶透鏡裝置之驅動方法，該液晶透鏡裝置包括有一第一基板、多個第一主電極、多個第一輔電極、一第一配向層、一第二基板、多個第二主電極、多個第二輔電極、一 第二配向層與一液晶層，該些第一主電極與該些第一輔電極皆配置在該第一基板之一第一表面上，且該些第一輔電極係與該些第一主電極交錯排列，該第一配向層亦配置在該第一表面上，並覆蓋該些第一主電極與該些第一輔電極，該些第二主電極與該些第二輔電極皆配置在該第二基板之一第二表面上，該第二表面係相對於該第一表面，該些第二輔電極係與該些第二主電極交錯排列，且每一第二主電極係與其中一第一輔電極相對，而每一第二輔電極係與其中一第一主電極相對，該第二配向層亦配置在該第二表面上，並覆蓋該些第二主電極與該些第二輔電極，該液晶層係配置在該第一配向層與該第二配向層之間，其中該些第一主電極包括有一第一部份與一第二部分，該些第一輔電極包括有一第三部分與一第四部分，該些第二主電極包括有一第五部分與一第六部份，該些第二輔電極包括有一第七部分與一第八部分，且該第一部分之該些第一主電極係與該第二部分之該些第一主電極交錯排列，該第三部分之該些第一輔電極係與該第四部分之該些第一輔電極交錯排列，該第五部分之該些第二主電極係與該第六部份之該些第二主電極交錯排列，而該第七部分之該些第二輔電極係與該第八部分之該些第二輔電極交錯排列，該驅動方法包括：提供一第一電壓至該第一部分之該些第一主電極與該第五部分之該些第二主電極、提供一第二電壓至該第二部分之該些第一主電極與該第六部份之該些第二主電極、提供一第三電壓至該第三部分之該些第一輔電極與該第八部分之該些第二輔電極、以及提供一第四電壓至該第四部分之該些第一輔電極與該第七部分之該些第二輔電極，其中該第一電壓 大於該第三電壓，該第三電壓大於該第四電壓，且該第四電壓大於該第二電壓。
5. 如申請專利範圍第4項所述之驅動方法，其中該些第一主電極的尺寸大於該些第一輔電極的尺寸，該些第二主電極的尺寸大於該些第二輔電極的尺寸，且該些第一主電極的尺寸與該些第二主電極的尺寸相等，而該些第一輔電極的尺寸與該些第二輔電極的尺寸相等。
6. 如申請專利範圍第4項所述之驅動方法，其中該第二電壓包括是一共同電位。