专利名称：立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体显示装置，尤其涉及一种以相位切换单元动态地切换输出左右眼图像的立体显示装置。
背景技术：
目前立体显示产业的技术种类非常多元，例如主动式眼镜技术、被动式眼镜技术、 彩色眼镜技术、偏光眼镜技术、波长多路式技术、头戴式显示器、裸眼式立体技术、平面显示器的空间多任务技术及分时多任务技术等等。其中主动式眼镜技术(或谓快门眼镜技术)的技术原理为在显示屏幕上以两倍的频率交互地显示提供给左眼和右眼的图像，使用者戴上的快门眼镜则会动态地遮蔽使用者的左眼和右眼，当屏幕显示提供给左眼的图像时，快门眼镜会遮住右眼、当屏幕显示提供给右眼的图像时，快门眼镜会遮住左眼，以使两眼看到各自不同的图像，进而产生立体的视觉效果。另一种较为常见的技术，则是在液晶屏幕加上交错式的偏光板，屏幕上一半的像素(例如奇数列的像素)显示左眼图像、一半的像素(例如偶数列的像素)显示右眼图像。 当光线通过液晶屏幕上奇数列的像素及偏光板后，垂直方向的偏振光通过，以用来显示提供给左眼的图像；而光线通过偶数列的像素及偏光板后，水平方向的偏振光通过，以用来显示提供给右眼的图像。使用者只需戴上左眼为垂直偏振方向的线偏光镜、右眼为水平偏振方向的线偏光镜，即可让左眼只看到左眼图像、右眼只看到右眼图像，进而产生立体的视觉效果。然而，上述快门眼镜技术的缺点是其成本较高，容易损坏而笨重，且较适合单人使用，不适合多人观看。而于液晶屏幕加上交错式偏光板技术的缺点是，以此种技术所观看的立体图像的分辨率为屏幕面板原分辨率的一半，亦即牺牲了一半的屏幕分辨率，且容易有对准问题，皆为有待解决的技术课题。
发明内容
本发明提供一种立体显示装置，用以提供一或多个偏光眼镜间隔性地接收分别对应至左眼以及右眼的偏振光，以产生立体图像的视觉效果，该立体显示装置包含有显示面板以及相位切换单元。该显示面板具有多个彼此平行排列的像素列，其中每一像素列包含多个像素电极，该显示面板用以输出该偏振光。该相位切换单元设置于该显示面板出光的一侧，包含有第一导电膜、第二导电膜以及液晶单元，该第一导电膜以及该第二导电膜分别设置于该液晶单元两侧，用以受驱动并以调制频率切换该液晶单元的相位，该第一导电膜具有多个彼此平行的平行电极，该多个平行电极彼此互不接触，且分别对应于该显示面板的该多个像素列。该显示面板的显示频率与该相位切换单元的该调制频率同步，且该相位切换单元以第一相位以及第二相位交替切换的方式改变该显示面板输出的该偏振光。本发明还提供一种用于立体显示装置的相位切换单元，设置于显示面板出光的一
4侧，该显示面板具有多个像数列，每一像素列包含多个像素电极，该显示面板用以输出偏振光，该相位切换单元包含有第一导电膜、第二导电膜以及液晶单元。该液晶单元设置于该第一导电膜以及该第二导电膜之间，该第一导电膜以及该第二导电膜用以受驱动并以调制频率切换该液晶单元的相位，该第一导电膜具有多个彼此平行的平行电极，分别对应于该显示面板的该多个像素列。该显示面板的显示频率与该相位切换单元的该调制频率同步，且该相位切换单元以第一相位以及第二相位交替切换的方式改变该显示面板输出的该偏振光。
图1为本发明所揭露的立体显示装置的示意图；图2为相位切换单元的剖面示意图；图3为立体显示装置一实施例的相位调制示意图；图4为立体显示装置另一实施例的相位调制示意图；图5为立体显示装置的功能方块示意图；图6为立体显示装置的以时间轴显示驱动信号的示意图；图7为相位切换单元的第一导电膜与彩色滤光片对应的示意图。
具体实施例方式为使立体显示装置100提供高分辨率的3D立体显示效果，同时简化在使用者观赏端的立体眼镜设计，本发明的立体显示装置100在显示器端加上一个主动的相位切换单元，以实时调制输出对应至立体眼镜的左右眼的相位信号。参考图1，图1为本发明所揭露的立体显示装置100的示意图。立体显示装置100可接收并输出2D或3D的图像信号，当立体显示装置100输出3D立体图像信号时，可以间隔性地提供对应至左眼以及右眼的偏振光，使一或多个配戴偏光眼镜的使用者感受立体图像的视觉效果。立体显示装置100包含显示面板10以及相位切换单元20。在显示面板10两侧则可分别设置有第一偏光板11以及第二偏光板12 (但不限于此)，显示面板10的主要结构为由两个玻璃基板相组成且中间填充有液晶层(图未示)，其它具体的结构以及第一偏光板11、第二偏光板12为本领域技术人员所能理解并应用，此处不详加描述。相位切换单元20则设置在显示面板10的出光面104(如图3以及图4所示)的一侧，在实际的应用上可以胶合的方式与显示面板10结
I=I O参考图2，图2则为本发明所揭露的相位切换单元20 —实施例的剖面结构示意图。 相位切换单元20包含有第一导电膜21、第二导电膜22以及液晶单元23，其中第一导电膜 21以及第二导电膜22优选地可为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide, IT0)透明导电膜，且分别设置在液晶单元23的两侧，导电膜21、22通电后可驱动中间的液晶单元23转动而产生不同的相位变化。实际上，为使相位切换单元20能满足接下来所描述的应用，相位切换单元20的第一导电膜21与第二导电膜22在通电的后的电压差用来驱动液晶单元23转动， 使液晶单元23能累积够大的相位变化(例如在线性偏振光的实施例中，液晶单元23必须能在0 1/2 λ相位的间变化，而在圆偏振光的实施例中，液晶单元23必须能在1/4 λ 3/4 λ相位之间变化)，因此优选地，第一导电膜21与第二导电膜22在通电之后的电压差落在4 15伏特之间。其中相位切换单元20为能达到快速反应的要求，相位切换单元20 可使用光学补偿弯曲模式(optically compensate birefringence mode, OCB mode)或扭转像列模式(twisted nematic mode, TN mode)的液晶显示单元，但不限于此。参考图3。图3为本发明的立体显示装置100 —实施例的相位调制示意图。当背光模块(图上未显示)的光沿着光穿透方向13经过第一偏光板11、显示面板10以及第二偏光板12后，输出的图像信号为如图3所示与水平轴具有θ角度的线性偏振光3。而线性偏振光3入射相位切换单元20后经相位切换单元20调制改变入射偏振光3的偏振方向， 而形成图3中的画面15 (为出射偏振光5)，或相位切换单元20不调制改变入射偏振光3的偏振方向，而形成图3中的画面14 (为出射偏振光4)，且出射偏振光4以及出射偏振光5在本实施例中彼此正交交替输出。当一个或多个使用者配戴如图3中所示的线性偏振眼镜50 时，线性偏振眼镜50的右眼镜片52与出射偏振光4具有同样的偏振方向，因此使用者的右眼可看到画面14的内容；线性偏振眼镜50的左眼镜片51与出射偏振光5具有同样的偏振方向，因此使用者的左眼可看到画面15的内容。当立体显示装置100交替输出具有彼此正交偏振光的左右眼图像时，使用者即可正确感受立体图像的视觉效果。参考图4，图4为本发明的立体显示装置100另一实施例的相位调制示意图。其中线性偏振光3入射相位切换单元20后经相位切换单元20调制改变入射偏振光3的偏振方向，而形成图4中的画面16(为左旋的圆偏振光6)，或相位切换单元20改变入射偏振光 3的偏振方向，而形成图4中的画面17 (为右旋的圆偏振光7)，且偏振光6以及偏振光7在本实施例中为彼此正交交替输出的圆偏振光，当一个或多个使用者配戴如图4中所示的圆偏振眼镜60时，圆偏振眼镜60的右眼镜片62与偏振光6具有同样的偏振方向，因此使用者的右眼可看到画面16的内容；圆偏振眼镜60的左眼镜片61与出射偏振光7具有同样的偏振方向，因此使用者的左眼可看到画面17的内容。当立体显示装置100交替输出具有彼此正交的圆偏振光的左右眼图像时，使用者即可正确感受立体图像的视觉效果。参考图5，图5为立体显示装置100部分元件的功能方块示意图。显示面板10具有像素矩阵，具有多个彼此平行排列的像素行106 (pixel columns)与多个彼此平行排列的像素列105(pixel rows)。以多个彼此平行的像素列105来看，每一像素列105包含有多个依序排列的红色像素(R)、绿色像素(G)和蓝色像素(B)，其中每一像素内包含有像素电极 101，像素电极101由透明导电层(例如铟锡氧化物等材质)所形成。由于显示面板10以线扫描的方式，依序由上而下扫描栅极线(或称扫描线，图未示)，将显示数据藉由数据线 (图未示)写入各像素列的像素电极中，为了让相位切换单元20能够实时调制来自显示面板10的偏振光，在相位切换单元20的第一导电膜21上具有多个彼此平行且互相不接触的平行电极211，而第二导电膜22则为整片电极，用以提供一个固定的参考电压值(例如零准位的接地电压，或是共同电压等)。在图5中仅局部显示出相位切换单元20的第一导电膜 21，且为了方便图示说明，第一导电膜21与显示面板10在图标的水平方向错开排列，而实际上相位切换单元20的第一导电膜21、液晶单元23以及第二导电膜22是重迭覆盖在显示面板10的整个出光面上。在本发明的实施例中，第一导电膜21的多个平行电极211在布局设计上彼此不相接触地依序平行排列，每一平行电极211中间相隔间距h3，且每一个平行电极211具有宽度hp如图5所示，每一个平行电极211依序分别对应显示面板10上的各个像素列105，亦即每一个平行电极211分别覆盖于各像素列105的多个像素电极101上；
6另外参考图1，第一导电膜21设置于相位切换单元20面对显示面板10的一侧，可使多个平行电极211与多个像素列105在结合组装时获得精准的对应覆盖，然而第一导电膜21的位置不以此为限。继续参考图5。显示面板10以一显示频率输出立体图像，而相位切换单元20也以一调制频率切换液晶单元23的相位。如前所述，显示面板10以线扫描的方式将显示数据写入各像素列105中，亦即立体显示装置100的控制电路板103控制栅极驱动器102，并依序地驱动各像素列105，以将显示数据写入各像素列105的像素电极101中，而立体显示装置100另利用同步驱动电路30，连接于相位切换单元20以及控制电路板103之间，同步驱动电路30可控制相位切换单元20的调制频率与显示面板10的显示频率同步。优选地，在本发明的实施例中，显示面板以120赫兹或120赫兹以上的频率显示立体图像(如此左右眼图像可至少以60赫兹以上的频率提供给立体眼镜，以提供相对稳定的图像质量)，而相位切换单元20也以120赫兹或120赫兹以上的调制频率与显示面板10同步调制。为了减少左右眼信号的干扰(crosstalk)，在第一导电膜21的平行电极211部分， 每一平行电极211除分别对应并覆盖于各平行的像素列105外，平行电极211的宽度Ill会稍微大于或等于所对应像素列105的像素电极101的宽度h2，使各平行电极211的面积可对齐且覆盖所对应的像素电极101，而各平行电极211之间在彼此不接触而造成短路的前提下，间距h3可设计介于0 20微米(μ m)之间，优选地可介于10 18微米(μ m)之间。接下来以图6所示的立体显示装置100以时间轴显示驱动信号的示意图来作说明。在图6的实施例说明中，立体显示装置100的显示面板10具有η列平行的像素列105， 且以120赫兹的频率输出左右眼图像，相位切换单元20的第一导电膜21具有η列平行电极211，也以120赫兹的调制频率同步调制。而显示面板10以线扫瞄的方式由栅极驱动器 G1 Gn依序驱动对应像素列105的像素电极101，相位切换单元20也以线扫瞄的方式依序同步驱动平行电极L1 Ln以调制液晶单元23的相位。举例而言，在0 1/120秒的第一幅显示画面中，例如左眼画面，栅极驱动器&先驱动第一像素列105的像素电极101，而平行电极L1同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P1,且维持1/120秒的时间间隔，亦即在此1/120秒的时间间隔中，平行电极L1与第二导电膜22间将产生电压差，以使平行电极 L1上对应的液晶单元23的相位改变为P1 ；接着，栅极驱动器G2驱动第二像素列105的像素电极101，而平行电极L2同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P1,且维持1/120秒的时间间隔，亦即在此1/120秒的时间间隔中，平行电极L2与第二导电膜22间将产生电压差， 以使平行电极L2上对应的液晶单元23的相位改变为Pp依此类推，直到栅极驱动器Gn驱动第η个像素列105的像素电极101，而平行电极Ln同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P1,且维持1/120秒的时间间隔。而具有相位P1的液晶单元23则会改变显示面板10 在0 1/120秒之间所输出的显示画面的偏振方向而被立体眼镜的左眼镜片接收。接着在1/120 2/120秒之间的第二幅显示画面中，例如右眼画面，栅极驱动器G1 先驱动第一像素列105的像素电极101，而平行电极L1同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P2,且维持1/120秒的时间间隔，亦即在此1/120秒的时间间隔中，平行电极L1与第二导电膜22间将产生电压差，以使平行电极L1上对应的液晶单元23的相位改变为P2 ；接着，栅极驱动器G2驱动第二像素列105的像素电极101，而平行电极L2同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P2,且维持1/120秒的时间间隔，亦即在此1/120秒的时间间隔中，
7平行电极L2与第二导电膜22间将产生电压差，以使平行电极L2上对应的液晶单元23的相位改变为P2,依此类推，直到栅极驱动器Gn驱动第η个像素列105的像素电极101，而平行电极Ln同步驱动所对应的液晶单元23改变相位为P2,且维持1/120秒的时间间隔。而具有相位P2的液晶单元23则会改变显示面板10在1/120 2/120秒之间所输出的显示画面的偏振方向而被立体眼镜的右眼镜片接收。如此一来，利用相位切换单元20中的平行电极 211与驱动显示面板10的栅极驱动器102同步驱动的方式，可实时调制输出对应至立体眼镜的左右眼的相位信号。要特别说明的是，在如图6所示的驱动过程中，第二导电膜22在每一个左右眼画面驱动时间内，提供一个固定的参考电压值，例如零准位的接地电压、共同电压或固定偏压值等。而在另一实施例中，第二导电膜22的电压亦可为时变电压。此外，除了如图5所示第一导电膜21的平行电极211分别对应并覆盖各像素列 105的像素电极101且宽度Ill会稍微大于所对应像素电极101的宽度h2，在本发明其它实施例中，显示面板10上另具有彩色滤光片(colorf ilter)，此时各平行电极211亦可分别对应各平行的彩色滤光单元。参考图7，图7即为相位切换单元20的第一导电膜21与彩色滤光片40对应的示意图。其中，彩色滤光片40包含有黑色矩阵42 (black matrix)与多个像素滤光单元41 (如图所示的R、G、B滤光单元)。由图7可看出，第一导电膜21的各平行电极211分别对应彩色滤光片40的各平行列上的像素滤光单元41，且平行电极211的宽度 Ii1会稍微大于所对应像素滤光单元41的宽度h4，使各平行电极211的面积可对齐且覆盖所对应的像素滤光单元41。由于在实务上，像素滤光单元41的宽度h4通常会小于像素电极 101的宽度h2，因此平行电极211的宽度hi和间距、可在尺寸上具有一弹性设计，只要在各平行电极211的间彼此不接触而造成短路的前提下，间距h3可相对放大，以降低生产上的困难度。本发明所揭露的立体显示装置利用在显示器的显示面板出光面一侧加上同步驱动的相位切换单元，相位切换单元具有包含多个平行电极的导电膜以及平板导电膜，分别对应显示面板上多个像素列的像素电极或分别对应于显示面板的彩色滤光片的平行列上的像素滤光单元。当显示面板驱动像素电极而依序以线扫瞄的方式输出立体图像中的左眼画面以及右眼画面时，相位切换单元受驱动而同步改变各平行电极所驱动的液晶单元的相位，以分别将左眼画面以及右眼画面改变为可由立体眼镜的左眼镜片以及右眼镜片接收的偏振光，使戴上立体眼镜的使用者感受到立体图像的效果。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种立体显示装置，用以提供一或多个偏光眼镜间隔性地接收分别对应至左眼以及右眼的偏振光，所述立体显示装置包含有显示面板，具有多个平行排列的像素列，每一像素列包含多个像素电极，用以输出所述偏振光；以及相位切换单元，设置于所述显示面板出光的一侧，所述相位切换单元包含有第一导电膜、第二导电膜以及液晶单元，所述第一导电膜以及所述第二导电膜分别设置于所述液晶单元两侧，用以受驱动以一调制频率切换所述液晶单元的相位，所述第一导电膜具有多个彼此平行的平行电极，所述多个平行电极彼此互不接触，且分别对应于所述显示面板的所述多个像素列；其中所述显示面板的显示频率与所述相位切换单元的所述调制频率同步，且所述相位切换单元以第一相位以及第二相位交替切换的方式改变所述显示面板输出的所述偏振光。
2.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述第一导电膜设置于所述相位切换单元面对所述显示面板的一侧。
3.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述第一导电膜的所述多个平行电极分别覆盖所对应的所述多个像素列的像素电极，且所述多个平行电极的宽度分别大于其所对应的所述多个像素电极的宽度。
4.如权利要求1所述的立体显示装置，所述显示面板还包含彩色滤光片，设置于所述显示面板的玻璃基板上，所述彩色滤光片具有多列平行的像素滤光单元，所述第一导电膜的多个平行电极分别对应且覆盖所述多列像素滤光单元，且所述多个平行电极的宽度分别大于其所对应的所述多列像素滤光单元的宽度。
5.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述多个平行电极彼此的间距介于0 20 微米(μπι)之间。
6.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述显示频率以及所述调制频率大于或等于120赫兹。
7.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述相位切换单元为光学补偿弯曲模式或扭转像列模式的液晶显示单元。
8.如权利要求1所述的立体显示装置，还包含同步驱动电路，连接于所述显示面板以及所述相位切换单元之间，用以同步所述显示面板的所述显示频率以及所述相位切换单元的所述调制频率。
9.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述多个平行电极分别依序受驱动以将所述液晶单元切换于所述第一相位或所述第二相位且维持一维持时间，其中所述维持时间为所述调制频率的倒数。
10.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述立体显示装置输出彼此正交交替输出的线性偏振光，所述一或多个偏光眼镜为线性偏振眼镜。
11.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述立体显示装置输出彼此正交交替输出的圆偏振光，所述一或多个偏光眼镜为圆偏振眼镜。
12.如权利要求1所述的立体显示装置，其中所述第一导电膜以及所述第二导电膜为铟锡氧化物透明导电膜。
13.一种用于立体显示装置的相位切换单元，设置于显示面板出光的一侧，所述显示面板具有多个像素列，每一像素列包含多个像素电极，所述显示面板用以输出偏振光，所述相位切换单元包含有第一导电膜；第二导电膜；以及液晶单元，设置于所述第一导电膜以及所述第二导电膜之间，所述第一导电膜以及所述第二导电膜用以受驱动并以一调制频率切换所述液晶单元的相位，所述第一导电膜具有多个彼此平行的平行电极，分别对应于所述显示面板的所述多个像素列；其中所述显示面板的显示频率与所述相位切换单元的所述调制频率同步，且所述相位切换单元以第一相位以及第二相位交替切换的方式改变所述显示面板输出的所述偏振光。
14.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述第一导电膜设置于所述相位切换单元面对所述显示面板的一侧。
15.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述第一导电膜的所述多个平行电极分别覆盖所对应的所述多个像素列的像素电极，且所述多个平行电极的宽度分别大于其所对应的所述多个像素电极的宽度。
16.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述多个平行电极彼此的间距介于0 20微米之间。
17.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述调制频率大于或等于120赫兹。
18.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述相位切换单元为光学补偿弯曲模式或扭转像列模式的液晶显示单元。
19.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述多个平行电极分别受驱动以将所述液晶单元切换于所述第一相位或所述第二相位且维持一维持时间，其中所述维持时间为所述调制频率的倒数。
20.如权利要求13所述的相位切换单元，其中所述第一导电膜以及所述第二导电膜为铟锡氧化物透明导电膜。
全文摘要
利用在显示器的显示面板出光面一侧加上同步驱动的相位切换单元，相位切换单元具有包含多条平行电极的导电膜，分别对应液晶面板上多列受栅极驱动器驱动的像素列。当显示面板以线扫瞄的方式依序驱动像素列的像素电极以输出立体图像中的左眼画面以及右眼画面时，相位切换单元受驱动而同步改变各平行电极所驱动的液晶单元的相位，以分别将左眼画面以及右眼画面改变为可由立体眼镜的左眼镜片以及右眼镜片接收的偏振光。
文档编号G02F1/1343GK102466924SQ201010537950
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者康沐楷, 曾恒正, 李瑞斌 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司