TWI443417B - 立體顯示器、屏障裝置及其驅動方法 - Google Patents

Description

立體顯示器、屏障裝置及其驅動方法

本發明係關於一種顯示裝置，特別係關於一種視差屏障式立體顯示器及屏障裝置之驅動方法。

隨著液晶顯示器技術的成熟，許多行動電子裝置藉由搭載液晶顯示器來增加其操作實用性。為了進一步增加行動電子裝置之操作便利性，搭載於行動電子裝置之液晶顯示器已能夠進行雙向顯示；換句話說，即使將行動電子裝置進行翻轉，其液晶顯示器之操作方向亦同時翻轉以讓使用者觀看正常影像。同時，由於立體顯示器逐漸受到重視，除了家用顯示器具有立體顯示功能外，行動電子裝置，例如行動電話、個人行動助理及筆記型電腦等，亦可搭載立體顯示器，以同時增加電子產品的娛樂性。

一種習知立體顯示器係透過於不同時間形成偏振方向相互正交的左眼影像訊號及右眼影像訊號，使用者僅需使用一偏光眼鏡(polarization spectacles)即可觀看立體影像。然而，使用偏光眼鏡本身即多少會造成使用上的不便。因此，業界提出了一種使用視覺屏障(parallax barrier)來分離左眼及右眼影像之立體顯像技術，而不再需要使用偏光眼鏡。

第1圖顯示一種用於立體顯示器之視覺屏障9。該視覺屏障9包含一上基板91及一下基板92相對地設置，以及一液晶層93夾設於該上基板91及該下基板92間。該上基板91包含一上玻璃基板911及一上透明電極912形成於該上玻璃基板911之整個表面。該下基板92包含一下玻璃基板921及複數個下透明電極922平行地排列於該下玻璃基板921上。當提供一電位差於該上透明電極912及該等下透明電極922之間時，介於該上透明電極912及該等下透明電極922間之液晶分子會轉動而使得光線無法通過，而不介於該上透明電極912及該等下透明電極922間之液晶分子則不會轉動(normally white state)。藉此，從該上基板91上方朝向該視覺屏障9觀看時(此時假設光線從該下基板92下方射入)，即可看到相間排列的透光(transparent)區域及不透光(opaque)區域。

當一顯示器之顯示畫素設計有相對左眼的畫素及相對右眼的畫素時，將該視覺屏障9設置於該顯示器前方，一使用者之雙眼即可透過該視覺屏障9之透光區域分別看到不同影像訊號，藉此讓該使用者觀看到立體影像。然而，搭配該視覺屏障9之立體顯示器僅能於單一方向觀看到立體影像，因此並不適合搭載於可雙向顯示之行動式電子裝置。

有鑑於此，有必要提出一種能夠雙向顯示立體影像之立體顯示器。

本發明之一目的係提出一種能夠雙向顯示立體影像之立體顯示器、屏障裝置及其驅動方法。

為達上述目的，本發明提出一種用於立體顯示器之屏障裝置，包含一上基板、一下基板及一液晶層夾設於該上基板及該下基板間。該上基板包含一第一基板以及一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極依序形成於該第一基板上；其中該第一電極為一片狀電極；該等第一條狀電極沿一第一方向平行排列；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。該下基板面對該上基板，並包含一第二基板以及一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極依序形成於該第二基板上；其中該第二電極為一片狀電極；該等第二條狀電極沿一第二方向平行排列；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。該第二方向垂直於該第一方向。

一種實施例中，該屏障裝置另包含一控制器及一方向感測器。該控制器提供一第一電壓及一第二電壓。該方向感測器決定一操作方向；其中該控制器根據該操作方向提供該第一電壓至該等第一條狀電極或該等第二條狀電極。

一實施例中，當該第一電壓被提供至該等第一條狀電極，該控制器同時提供該第二電壓至該第一電極、該第二電極及該等第二條狀電極。當該第一電壓被提供至該等第二條狀電極，該控制器同時提供該第二電壓至該第一電極、該第二電極及該等第一條狀電極。

本發明另提出一種屏障裝置之驅動方法，包含下列步驟：提供一上基板，包含一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極沿一第一方向平行排列；提供一下基板，包含一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極沿一第二方向平行排列；提供一方向感測器決定一操作方向；以及根據該操作方向於該上基板與該等第二條狀電極間形成一電位差或於該下基板與該等第一條狀電極間形成一電位差。

本發明另提出一種立體顯示器，包含一方向感測器、一控制器、一顯示面板及一屏障裝置。該方向感測器用以感測一操作方向。該控制器耦接該方向感測器，根據該操作方向輸出一同步信號及兩電壓信號。該顯示面板耦接該控制器，根據該同步信號顯示影像。該屏障裝置耦接該控制器並相對該顯示面板設置，並包含一上基板、一下基板及一液晶層。該上基板包含一第一基板以及一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極依序形成於該第一基板上，其中該等第一條狀電極沿一第一方向平行排列。該下基板包含一第二基板以及一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極依序形成於該第二基板上，其中該等第二條狀電極沿一第二方向平行排列。該液晶層夾設於該上基板及該下基板間。該第二方向垂直於該第一方向。

本發明之立體顯示器、屏障裝置及其驅動方法中，該第一電壓及該第二電壓其中之一為一時變電壓，另一電壓為一固定電壓。較佳地，該時變電壓為正負交替之時變電壓；該固定電壓為一地電壓。

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2圖所示，其顯示本發明實施例之屏障裝置之立體圖。屏障裝置10係用於立體顯示器，其通常設置於一顯示面板與觀看者之間或者一顯示面板與一背光模組之間，以使觀看者透過該屏障裝置10觀看該顯示面板上之不同畫素區域。必須說明的是，搭配有視覺屏障之顯示面板的畫素配置已為習知，故於此不再贅述。

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及複數個第一條狀電極114平行地排列於該第一絕緣層113上。可以了解的是，為使可見光能夠穿過該上基板11，該第一基板111、該第一電極112、該第一絕緣層113及該等第一條狀電極114較佳相對於可見光為透明。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，但並不限於此。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等所形成，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。可以了解的是，第2圖中該等第一條狀電極114之數目及間距僅為例示性，並非用以限定本發明。此實施例中，該第一方向垂直於該第二方向。

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及複數個第二條狀電極124平行地排列於該第二絕緣層123上。可以了解的是，該下基板12之各構件同樣較佳相對於可見光為透明。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。可以了解的是，第2圖中該等第二條狀電極124之數目及間距僅為例示性，並非用以限定本發明。

請參照第3圖所示，其顯示第2圖中沿3-3' 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相間隔地形成複數個透光區域及非透光區域，如第4A及4B圖所示，其中第4A及4B圖的透光區與非透光區數量不等同於第2圖，其僅為示意圖。

請同時參照第3及4A圖所示，該屏障裝置10另耦接一控制器30及一方向感測器40；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(如4A圖所示，顯示面板為直立放置，觀察者眼睛正對著顯示面板)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，其可為一地電壓(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及該上基板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。例如當該液晶層13為NW模式(normally white)時，對位於第二條狀電極124及該上基板11間之液晶分子，被上述電壓驅動形成暗態，也就是不透光區域(如圖中斜線區域)；而不對位於第二條狀電極124及該上基板11間之液晶分子，未被上述電壓驅動形成亮態，也就是透光區域(如圖中白色區域)。藉此，則可於該液晶層13中形成明暗相間的透光區域及不透光區域，如第4A圖所示。可以了解的是，當該液晶層13為NB模式(normally black)時，該液晶層13中形成的透光區域及不透光區域係相反於第4A圖所示者。其他實施例中，亦可設定該第一電壓V₁ 為一固定電壓而該第二電壓V₂ 為一時變電壓。

請同時參照第3及4B圖所示，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(如4B圖所示，顯示面板為橫放，觀察者眼睛正對著顯示面板)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。當該液晶層13為NW模式時，對位於該等第一條狀電極114及該下基板12間之液晶分子，被上述電壓驅動形成暗態，也就是不透光區域；不對位於該等第一條狀電極114及該下基板12間之液晶分子，未被上述電壓驅動形成亮態，也就是透光區域。藉此，則可於該液晶層13中形成明暗相間的透光區域及不透光區域，如第4B圖所示；而當該液晶層13為NB模式時，該液晶層13中形成的透光區域及不透光區域係相反於第4B圖所示者。

如上所述，本發明之屏障裝置10則可在不同操作方向時，透過驅動不同電極以改變透光區域及不透光區域的分佈。

請參照第5圖所示，其顯示本發明實施例之立體顯示器之方塊圖，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。該方向感測器40例如可為一重力感測器(G sensor)或任何可用以感測一立體顯示器之一操作方向之適當感測器。該控制器30根據該操作方向，產生一垂直同步信號(V_sync)或一水平同步信號(H_sync)控制該顯示面板20之影像顯示的方向並輸出該第一電壓V₁ 及該第二電壓V₂ 至該屏障裝置10。該控制器30例如可包含一屏障驅動器用以驅動該屏障裝置10及一面板驅動器用以驅動該顯示面板20。其他實施例中，所述屏障驅動器及面板驅動器亦可獨立於該控制器30外。該屏障裝置10即為第2圖所示者，該控制器30可根據不同之操作方向提供一電位差至不同之電極以形成第4A圖或第4B圖所示之透光區域及不透光區域分佈。該顯示面板20可為任何習知用以顯示立體影像之顯示面板；更詳細而言，該顯示面板20可將輸入之立體影像信號分為左眼影像信號及右眼影像信號且該顯示面板20可根據所接收之同步信號進行雙向顯示。該顯示面板20例如可為一液晶顯示器及一電漿顯示器等，但並不限於此。

請參照第6圖所示，其顯示本發明實施例之屏障裝置10之驅動方法，包含下列步驟：提供一上基板，包含一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極沿一第一方向平行排列(步驟S₁₀ )；提供一下基板，包含一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極沿一第二方向平行排列(步驟S₂₀ )；提供一方向感測器決定一操作方向(步驟S₃₀ )；以及根據該操作方向於該上基板與該等第二條狀電極間形成一電位差或於該下基板與該等第一條狀電極間形成一電位差(步驟S₄₀ )。本發明屏障裝置之驅動方法之詳細實施方式已詳述於第2至4圖及其相關說明中，故於此不再贅述。

如前所述，由於習知視覺屏障僅能操作於單一方向，因此並不適合搭載於可雙向顯示之行動式電子裝置。本發明另提出一種能夠雙向顯示立體影像之立體顯示器，只要透過驅動不同電極，即可輕易轉換驅動方向以增加屏障裝置之實用性。

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

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

30．．．控制器

40．．．方向感測器

S₁₀ ~S₄₀ ．．．步驟

9．．．視覺屏障

91．．．上基板

911．．．上玻璃基板

912．．．上透明電極

92．．．下基板

921．．．下玻璃基板

922．．．下透明電極

93．．．液晶層

第1圖顯示一種習知視覺屏障之立體圖。

第2圖顯示本發明實施例之屏障裝置之立體圖。

第3圖顯示第2圖之屏障裝置中，沿3-3' 線之剖視圖。

第4A圖顯示本發明實施例之屏障裝置之驅動狀態之示意圖。

第4B圖顯示本發明實施例之屏障裝置之驅動狀態之另一示意圖。

第5圖顯示本發明實施例之立體顯示器之方塊圖。

第6圖顯示本發明實施例之屏障裝置之驅動方法之流程圖。

10．．．屏障裝置

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

Claims (9)

1. 一種用於立體顯示器之屏障裝置，包含：一上基板，包含一第一基板以及一第一電極、一第一絕緣層及複數個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；該等第一條狀電極沿一第一方向平行排列；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；一下基板，面對該上基板，該下基板包含一第二基板以及一第二電極、一第二絕緣層及複數個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；該等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；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；一液晶層，夾設於該上基板及該下基板間；以及一控制器，提供一時變電壓及一固定電壓，其中，當該時變電壓被提供至該等第一條狀電極，該控制器同時提供該固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第二條狀電極；當該時變電壓被提供至該等第二條狀電極，該控制器同時提供該固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第一條狀電極。
2. 根據申請專利範圍第1項之屏障裝置，另包含一方向感測器，用以決定一操作方向；其中該控制器根據該操作方向提供該時變電壓至該等第一條狀電極或該等第二條狀電極。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之屏障裝置，其中該時變電壓為正負交替之時變電壓；該固定電壓為一地電壓。
4. 根據申請專利範圍第1項之屏障裝置，其中該等第一條狀電極具有一長度方向沿該第二方向延伸；該等第二條狀電極具有一長度方向沿該第一方向延伸。
5. 根據申請專利範圍第1項之屏障裝置，其中該第一電極、該第一絕緣層及該等第一條狀電極朝向該下基板的方向依序形成於該第一基板上；該第二電極、該第二絕緣層及該等第二條狀電極朝向該上基板的方向依序形成於該第二基板上。
6. 一種屏障裝置之驅動方法，該屏障裝置係用於一立體顯示器，該驅動方法包含下列步驟：提供一上基板，包含一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極沿一第一方向平行排列；提供一下基板，包含一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極沿一第二方向平行排列；提供一方向感測器決定一操作方向；以及 根據該操作方向於該上基板與該等第二條狀電極間形成一電位差或於該下基板與該等第一條狀電極間形成一電位差，其中，於該上基板與該等第二條狀電極間形成一電位差之步驟係提供一時變電壓至該等第二條狀電極並同時提供一固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第一條狀電極；於該下基板與該等第一條狀電極間形成一電位差之步驟係提供該時變電壓至該等第一條狀電極並同時提供該固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第二條狀電極。
7. 根據申請專利範圍第6項之驅動方法，其中該時變電壓為正負交替之時變電壓，該固定電壓為一地電壓。
8. 一種立體顯示器，包含：一方向感測器，用以感測一操作方向；一控制器，耦接該方向感測器，根據該操作方向輸出一同步信號及兩電壓信號；一顯示面板，耦接該控制器，根據該同步信號顯示影像；以及一屏障裝置，耦接該控制器並相對該顯示面板設置，該屏障裝置包含一上基板、一下基板及一液晶層；該上基板包含一第一基板以及一第一電極、一第一絕緣層及複數個第一條狀電極依序形成於該 第一基板上，其中該等第一條狀電極沿一第一方向平行排列；該下基板包含一第二基板以及一第二電極、一第二絕緣層及複數個第二條狀電極依序形成於該第二基板上，其中該等第二條狀電極沿一第二方向平行排列且該第二方向垂直該第一方向；該液晶層，夾設於該上基板及該下基板間，其中，該兩電壓信號包含一時變電壓及一固定電壓，當該同步信號為一水平同步信號時，該控制器提供該時變電壓至該等第一條狀電極並同時提供該固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第二條狀電極；當該同步信號為一垂直同步信號時，該控制器提供該時變電壓至該等第二條狀電極並同時提供該固定電壓至該第一電極、該第二電極及該等第一條狀電極。
9. 根據申請專利範圍第8項之立體顯示器，其中該時變電壓為正負交替之時變電壓；該固定電壓為一地電壓。