立体显示面板与应用其的对位方法与立体显示方法
【专利摘要】一种立体显示面板包含显示面板与光栅面板。显示面板包含复数个像素单元。每一像素单元均包含复数个子像素。该些子像素皆沿第一方向排列，使得每一像素单元于第一方向均具有像素宽度。光栅面板与显示面板毗邻设置。光栅面板包含复数个光栅单元。每一光栅单元均包含至少三光栅电极，光栅电极彼此实质平行。每一光栅电极于第一方向均具有电极宽度。其中电极宽度小于像素宽度。一种应用上述的立体显示面板的对位方法与立体显示方法亦在此公开。
【专利说明】立体显示面板与应用其的对位方法与立体显示方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明是有关于一种立体显示面板。
【背景技术】
[0002]主动式视差光栅(Active Parallax Barrier)立体显不技术为裸眼式(又称为自动立体显示技术，Autostereoscopic technology)立体显示技术的其中一类，其利用在显示面板上方设置梳状的光栅电极，搭配不同的驱动信号以形成光栅，且藉由光栅间狭缝区分出左右眼影像，进而产生立体影像。然而因光栅电极主要能够于不同视角遮蔽不同的像素以区分左右眼影像，因此光栅电极与像素之间的对位需有一定程度的准确度，否则所产生的立体影像容易有色偏、影像干扰的情形产生。另一方面，对应光栅电极的设计，形成立体影像的视域有空间上的限制，因此也就局限了观赏者能够观赏到立体影像的范围。
【发明内容】
[0003]本发明的一态样是提供一种立体显示面板，包含显示面板与光栅面板。显示面板包含复数个像素单元。每一像素单元均包含复数个子像素。像素单元分别沿第一方向与垂直于第一方向的第二方向排列，以形成像素单元矩阵。该些子像素皆沿第一方向排列，使得每一像素单元于第一方向均具有像素宽度。光栅面板与显示面板毗邻设置。光栅面板包含第一基板、第二基板、液晶层、复数个光栅单元与电极层。液晶层置于第一基板与第二基板之间。光栅单元分别置于第一基板与液晶层之间。每一光栅单元均包含至少三光栅电极，光栅电极彼此实质平行。每一光栅电极于第一方向均具有电极宽度，电极宽度小于像素宽度。电极层置于第二基板与液晶层之间。
[0004]在本发明的实施方式中，每一光栅单元于第一方向均具有一光栅宽度，且立体显示面板满足下列条件:
BW=K*PW ;以及 K>0,
其中BW为光栅宽度，K为立体显示面板的扫描率,且PW为像素宽度。
[0005]在本发明的实施方式中，立体显示面板还包含复数个信号源。每一信号源皆连接每一光栅单兀的光栅电极其中一者，用以分别提供信号至光栅电极。
[0006]在本发明的实施方式中，每一光栅单元均具有至少一遮蔽单元与至少一透光单元，遮蔽单元与透光单元彼此交替排列。于立体显示时,遮蔽单元所接收的信号不同于透光单元所接收的信号。
[0007]在本发明的实施方式中，每一遮蔽单元的光栅电极的数量等于每一透光单元的光栅电极的数量。
[0008]在本发明的实施方式中，光栅电极的排列方向与第一方向相夹一夹角，且该夹角介于O度与45度之间。
[0009]本发明的另一态样是提供一种立体显示面板的对位方法，包含下列步骤: 贴合一显示面板与一光栅面板，其中显示面板包含复数个像素单元。光栅面板包含复数个光栅单元，每一光栅单元均包含至少三光栅电极。
[0010]判断每一像素单元于光栅面板的垂直投影的位置。
[0011]若判断垂直投影与光栅单元实质重叠，则立体显示面板维持光栅单元的位置。
[0012]若判断垂直投影与光栅单元具有位移偏差，则调整光栅单元的位置，使得像素单元分别与光栅单元的遮光单元与透光单元实质重叠。
[0013]在本发明的实施方式中，于贴合显示面板与光栅面板的步骤中，包含下列步骤: 将光栅电极的排列方向与第一方向相夹一夹角，其中该夹角介于O度与45度之间。
[0014]本发明的再一态样是提供一种立体显示面板的立体显示方法，包含下列步骤: 侦测一观赏者的两眼与一立体显示面板之间的相对位置，其中立体显示面板包含毗邻
设置的显示面板与光栅面板。显示面板包含复数个像素单元。光栅面板包含复数个光栅单元，每一光栅单元均包含至少三光栅电极。
[0015]根据该相对位置将每一光栅单元分成至少一遮蔽单元与至少一透光单元。遮蔽单元与透光单元彼此交替设置。
[0016]分别提供信号至遮蔽单元与透光单元，使得于立体显示时，遮蔽单元所接收的信号不同于该透光单元所接收的信号。
[0017]在本发明的实施方式中，上述的立体显示方法还包含下列步骤:
侦测两眼与立体显示面板之间的垂直位置。
[0018]根据该垂直位置，以决定遮蔽单元与透光单元的光栅电极的数量。
[0019]在本发明的实施方式中，上述的立体显示方法还包含下列步骤:
侦测两眼与立体显示面板之间的水平位置。
[0020]根据该水平位置，以决定子像素于光栅面板的垂直投影，与遮蔽单元以及透光单元之间的相对位移。
[0021]因此藉由上述的立体显示面板的光栅电极的设计，像素单元与光栅电极之间能够具有较好的对位。另一方面，上述的立体显示面板亦能够藉由侦侧观赏者的位置而改变光栅电极之间的信号，使得观赏者即使位于不同位置，亦能够观赏到立体影像。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1绘示本发明一实施方式的立体显示面板的侧视图；
图2A绘示图1的显示面板的上视图；
图2B绘示图1的光栅面板的上视图；
图3绘示图1的立体显示面板于立体显示时的局部上视图；
图4绘示本发明另一实施方式的立体显示面板于立体显示时的局部上视图；
图5为应用图1的立体显示面板的对位方法的流程图；
图6A绘示图1的立体显示面板的局部上视图；
图6B绘示图6A的立体显示面板于对位偏差时的局部上视图；
图7为应用图1的立体显示面板的立体显示方法的流程图；
图8A为观赏者位于图1的立体显示面板前的一位置时的示意图；
图8B为观赏者位于图1的立体显示面板前的另一位置时的示意图；图8C为观赏者位于图1的立体显示面板前的又一位置时的示意图。
[0023]【主要组件符号说明】
100:显示面板
102:第一方向
104:第二方向
110、110L、110R:像素单元
112、112a、112b、112c、112d、112e、112f:子像素
200:光栅面板
202:排列方向
210:第一基板
220:第二基板
230:液晶层
240:光栅单元
241a:遮蔽单元
241b:透光单元
242、a、b、C、d、e、f > g、h:光栅电极 250:电极层
300a、300b、300c、300d、300e、300f、300g、300h:信号源
Bff:光栅宽度 C:中心点 EW:电极宽度 H1、H2:水平位置 L、R:眼 PW:像素宽度
S810、S820、S830、S840、S910、S920、S930:步骤 VU V2:垂直位置 Θ:夹角。
【具体实施方式】[0024]请参阅图1，其绘示本发明一实施方式的立体显示面板的侧视图。立体显示面板包含显示面板100与光栅面板200。光栅面板200与显示面板100毗邻设置。接着请参照图2A，其绘示图1的显示面板100的上视图。显示面板100包含复数个像素单元110。每一像素单元110均包含复数个子像素112。其中每一像素单元110的子像素112例如可分别对应不同颜色的光束。像素单元110分别沿第一方向102与垂直于第一方向102的第二方向104排列，以形成像素单元矩阵。子像素112沿第一方向102排列，使得每一像素单元110于第一方向102均具有像素宽度PW。
[0025]接着请同时参照图1与图2B，其中图2B绘示图1的光栅面板200的上视图。光栅面板200包含第一基板210、第二基板220、液晶层230、复数个光栅单元240与电极层250。液晶层230置于第一基板210与第二基板220之间。光栅单兀240分别置于第一基板210与液晶层230之间。每一光栅单兀240均包含至少三光栅电极242,例如在图2B中，每一光栅单元240包含八条光栅电极242。光栅电极242彼此实质平行。每一光栅单元240于第一方向102均具有光栅宽度BW,且每一光栅电极242于第一方向102均具有电极宽度EW。电极层250置于第二基板220与液晶层230之间。
[0026]接着请同时参照图2A与图2B。立体显示面板具有扫描率K，其中K>0。光栅宽度BW、像素宽度PW与扫描率K满足:BW=K*PW，另外电极宽度EW〈像素宽度PW。在本实施方式中，每一光栅单元240包含八条光栅电极242。也就是说，每一像素单元110可对应至四条光栅电极242。然而在其他的实施方式中，每一像素单元110可对应至少二条光栅电极242，本发明不以此为限。如此的结构有助于光栅单元240与像素单元110之间的对位，亦有助于提供立体影像予位于不同观看位置的观赏者(皆详见后述)。
[0027]其中应注意的是，上述的显示面板100可为任何具有像素单元的显示面板，例如液晶显示面板、电激发光显示面板、电湿润显示面板或电泳显示面板，本发明不以此为限。另外，图1的电极层250可为层状结构或者条状结构，本发明亦不以此为限。其中当电极层250为条状结构时,可设计为对应于另一观看方向的光栅电极。
[0028]接着请参照图3，其绘示图1的立体显示面板于立体显示时的局部上视图。应注意的是，为了清楚起见，图3中仅绘示一列子像素。详细而言，在本实施方式中，显示面板100 (如图2A所绘示)可包含复数个像素单元IIOR与110L，像素单元IIOR与IIOL沿着第一方向102交替设置。其中像素单元IlOR例如为右眼的像素单元，由子像素112a、112b与112c组成，像素单元IlOL例如为左眼的像素单元，而由子像素112d、112e与112f组成，然而本发明不以此为限。子像素112a与112d可为红色子像素、子像素112b与112e可为绿色子像素、而子像素112c与112f可为蓝色子像素。另一方面，光栅面板200 (如图2B所绘示)可包含复数个光栅单元240，沿着第一方向102排列。
[0029]在本实施方式中，立体显示面板可还包含复数个信号源300a?300h，每一信号源皆连接每一光栅单元240的光栅电极其中一者，用以分别提供信号至光栅电极。以图3为例，信号源300a连接至每一光栅单元240的光栅电极a，信号源300b连接至每一光栅单元240的光栅电极b,依此类推。因此在立体显不时,对于每一光栅单兀240而言,每一光栅电极皆可独立接收不同的信号，而对于不同的光栅单元240而言，连接至同一信号源的光栅电极可接收相同的信号。
[0030]在本实施方式中，每一光栅单元240均具有至少一遮蔽单元241a与至少一透光单元241b，遮蔽单元241a与透光单元241b彼此交替排列，其中遮蔽单元241a的光栅电极的数量可选择等于透光单元241b的光栅电极的数量，然而在其他实施方式中，对应于不同的设计条件，遮蔽单元241a与透光单元241b的光栅电极数量可不相等。于立体显示中，遮蔽单元241a所接收的信号不同于透光单元241b所接收的信号。以图3为例，光栅电极a?d组成遮蔽单元241a，光栅电极e?h组成透光单元241b。遮蔽单元241a于垂直方向上与像素单元IlOR实质重叠，而透光单元241b于垂直方向上与像素单元IlOL实质重叠。若一观赏者的左眼以正视方向透过透光单元241b而看到像素单元110L，则右眼便能以斜视方向透过透光单元241b而看到像素单元110R，因此观赏者可体验到立体影像。
[0031]请一并参照图1。当立体显示面板于立体显示状态时，信号源300a?300d可分别提供遮蔽信号至光栅电极a?d，而电极层250则被施加一共通电位，因此光栅电极a?d与电极层250之间会产生一电压差，使得对应遮蔽单元241a的部份液晶层230能够遮蔽该区域的光束。另一方面，信号源300e?300h可分别提供透光信号至光栅电极e?h，因此光栅电极e?h与电极层250之间产生另一电压差(或者无电压差)，使得光束得以通过对应透光单元241b的部份液晶层230。应注意的是,上述的遮蔽单元241a与透光单元241b的数量仅为例示，并非用以限制本发明。
[0032]接着请参照图4，其绘示本发明另一实施方式的立体显示面板于立体显示时的局部上视图。本实施方式与图3的实施方式的不同处在于光栅电极a?h的排列方向。在本实施方式中，光栅电极a?h的排列方向202与第一方向102相夹一夹角Θ，且夹角Θ介于O度与45度之间。如此的设计可避免立体影像产生莫瑞效应(Moir6 effects),借以提升立体影像的质量。而在本实施方式中，于垂直投影方向上，遮蔽单元241a与像素单元IlOR实质重叠，且透光单元241b与像素单元IlOL实质重叠，因此观赏者的左右眼可分别透过透光单元241b而看到像素单元IlOL与110R，以体验到立体影像。至于本实施方式的其他细节因与图3的实施方式相同，因此便不再赘述。
[0033]接下来将介绍应用上述的立体显示面板的对位方法。请参照图5，并对照图1的立体显示面板的结构，其中图5为应用图1的立体显示面板的对位方法的流程图。首先，如步骤S810所示，贴合显示面板100与光栅面板200。应注意的是，此处的贴合步骤例如可为立体显示面板的制作流程的其中一步骤，亦可为立体显示面板于维修流程的其中一步骤，本发明不以此为限。另一方面，虽然在图1中，显示面板100与光栅面板200的第二基板220的一侧进行贴合，然而在其他的实施方式中，显不面板100亦可与光栅面板200的第一基板210的一侧进行贴合。
[0034]接着请对照图6A，其绘示图1的立体显示面板的局部上视图。如步骤S820所示，判断每一像素单元IlOR与IlOL于光栅面板200(如图1所标示)的垂直投影的位置。举例而言，于贴合后，由上视图来看，像素单元IlOR与遮蔽单元241a(即光栅电极a?d)实质重叠，且像素单元IlOL与透光单元241b (即光栅电极e?h)实质重叠。应注意的是，「实质重叠」指的是当一观赏者于立体显示面板前方时，观赏者左眼所观看到的遮蔽单元241a实质覆盖像素单元110R，且透光单元241b实质覆盖像素单元110L，右眼则相反的。
[0035]接着如步骤S840所示，若判断上述的垂直投影与光栅单元240实质重叠，则对位完成，即立体显示面板维持光栅单元240的位置。例如在图6A中，像素单元IlOR与光栅单元240的遮蔽单元241a实质重叠，而像素单元IlOL与光栅单元240的透光单元241b实质重叠，即透光单元241b能够暴露出像素单元110L，在此情况下，立体显示面板便可维持光栅单元240的位置。若一观赏者的左眼以正视方向透过透光单元241b而看到像素单元110L，则右眼便能以斜视方向透过透光单元241b而看到像素单元110R，以体验到立体影像。
[0036]另一方面，对于图4的立体显不面板而言,可先将光栅电极的排列方向202与第一方向102相夹夹角Θ以进行贴合后，亦可以像素单元IlOR与IlOL于光栅面板200的垂直投影为基准而进行对位，至于其对位细节因与上述的步骤S840相同，因此便不再赘述。
[0037]接着请同时参照图5与图6B，其中图6B绘示图6A的立体显示面板于对位偏差时的局部上视图。如步骤S830所示，若判断上述的垂直投影与光栅单元240具有位移偏差，则调整光栅单元240的位置，使得像素单元分别与光栅单元240的遮光单元241a与透光单元241b实质重叠。换言之，若有位移偏差，便可依像素单元IIOL与IIOR相对光栅面板200的正确位置，进行遮光单元241a与透光单元241b的调整。详细而言，在本实施方式中，当显示面板100与光栅面板200进行贴合后，显示面板100 (如图1所绘示)与光栅面板200的间的贴合可能会导致透光单元241b暴露出子像素112c?112e，如此一来，立体显示面板所产生的立影影像便会有色偏与影像干扰之虞。因此，在完成贴合后，信号源300a(如图3所绘示)可由遮蔽信号改成透光信号，且信号源300e (如图3所绘示)可由透光信号改成遮蔽信号，如此一来遮蔽单元即改成包含光栅电极b?e，其位置与像素单元IlOR实质重叠，且透光单元即改成包含光栅电极f?h、a，其位置与像素单元IlOL实质重叠，便可降低上述的色偏与影像干扰的问题。至于图4的立体显示面板若产生对位偏差，亦可以上述的方法修正，因此便不再赘述。
[0038]综合上述，本实施方式的立体显示面板可藉由上述的对位方法而将像素单元IlOL与IlOR与光栅单元240 (即遮蔽单元241a与透光单元241b)进行对位，以降低对位偏差的情形产生，进而降低因对位偏差而使立体影像产生色偏或影像干扰的问题。
[0039]接着请参照图7，并对照图8A，其中图7为应用图1的立体显示面板的立体显示方法的流程图，图8A为观赏者位于图1的立体显示面板前的一位置时的示意图，其中为了清楚起见，除了光栅单元240 (包含光栅电极a?h)外，光栅面板200的其他元件皆已省略。首先，如步骤S910所示，侦测观赏者的两眼L与R与立体显示面板之间的相对位置。以图8A为例，相对位置可包含两眼L与R的中心点C与显示面板100的一边缘之间的水平位置Hl,以及两眼L与R与光栅面板200之间的垂直位置VI，然而本发明并不以上述的相对位置的定义为限。本发明所属领域具通常知识者，可依实际需求，弹性选择相对位置的测量基准。其中侦测的方法例如可藉由人脸辨识系统或视网膜辨识系统达成，本发明不以此为限。
[0040]接着如步骤S920所示，根据相对位置(即水平位置Hl与垂直位置VI)，将每一光栅单元240分成至少一遮蔽单元241a与至少一透光单元241b。遮蔽单元241a与透光单元241b交替设置。例如在图8A中，遮蔽单元241a由光栅电极a?d组成，而透光单元241b由光栅电极e?h组成。
[0041]接着如步骤S930所示，分别提供信号至遮蔽单元241a与透光单元241b，使得于立体显示中，遮蔽单元241a所接收到的信号不同于透光单元241b所接收到的信号。例如在图8A中，遮蔽单元241a接收到遮蔽信号，因此遮蔽单元241a能够遮蔽欲穿透遮蔽单元241a的光束；另外透光单元241b接收到透光信号，因此观赏者的左眼L与右眼R可分别透过透光单元241b而看到对应左眼与右眼的像素单元，以体验到立体影像。
[0042]接着将详细介绍当观赏者位于不同位置时，立体显示面板如何调整光栅电极a?h的信号，以让观赏者亦能够看到立体影像。请参照图8B，其为观赏者位于图1的立体显示面板前的另一位置时的示意图。首先，立体显示面板可侦测观赏者的两眼L与R与立体显示面板之间的相对位置，以得到水平位置Hl与垂直位置V2，其中垂直位置V2小于图8A的垂直位置VI。因此在本实施方式中，可根据垂直位置V2以决定遮蔽单元241a与透光单元241b的光栅电极的数量。例如在图8B中，每一光栅单元240包含二遮蔽单元241a与二透光单元241b，每一遮蔽单元241a与二透光单元241b皆由两条光栅电极所组成，即二遮蔽单元241a分别由光栅电极a与b以及e与f组成，而二透光单元241b分别由光栅电极c与d以及g与h组成。也就是说，相对于图8A，图8B的遮蔽单元241a与透光单元241b的宽度皆减少，以配合图8B的观赏者的所在位置而提供正确的立体影像。
[0043]请参照图SC，其为观赏者位于图1的立体显示面板前的另一位置时的示意图。首先，立体显示面板可侦测观赏者的两眼L与R与立体显示面板之间的相对位置，以得到水平位置H2与垂直位置VI，其中水平位置H2不同于图8A的水平位置H1。因此在本实施方式中，可根据水平位置H2以决定像素单元110 (如图2A所绘示)于光栅面板200的垂直投影与遮蔽单元241a以及透光单元241b之间的相对位移。例如在图8C中，遮蔽单元241a改为由光栅电极g、h、a与b组成，而透光单元241b改为由光栅电极c?f组成。也就是说，相对于图8A，图8C的遮蔽单元241a与透光单元241b于第一方向102皆有位移，以配合图SC的观赏者的所在位置而提供合适的立体影像。
[0044]综合上述，上述的立体显示面板可藉由侦测观赏者的位置，以改变传送至每一光栅电极的信号，使得遮蔽单元241a与透光单元241b的宽度与/或位置能够配合观赏者的所在位置而作适当的调整。而当单一光栅单元240所包含的光栅电极的数量越多时，观赏者所能观看的角度也就越多，越能达成接近零死角的立体显示。
【权利要求】
1.一种立体显示面板,包含: 一显示面板，包含复数个像素单元，每一该些像素单元均包含复数个子像素，其中该些像素单元分别沿一第一方向与垂直于该第一方向的一第二方向排列，以形成一像素单元矩阵，该些子像素皆沿该第一方向排列，使得每一该些像素单元于该第一方向均具有一像素览度；以及 一光栅面板，与该显示面板毗邻设置，该光栅面板包含: 一第一基板； 一第二基板； 一液晶层，置于该第一基板与该第二基板之间； 复数个光栅单元，分别置于该第一基板与该液晶层之间，每一该些光栅单元均包含至少三光栅电极，该些光栅电极彼此实质平行，每一该些光栅电极于该第一方向均具有一电极宽度，其中该电极宽度小于该像素宽度；以及 一电极层，置于该第二基板与该液晶层之间。
2.如权利要求1所述的立体显示面板，其特征在于，每一该些光栅单元于该第一方向均具有一光栅宽度，且该立体显示面板满足下列条件:
Bff=K^Pff ；以及
K>0, 其中BW为该光栅宽度，K为该立体显示面板的扫描率,且PW为该像素宽度。
3.如权利要求1所述的立体显示面板，其特征在于，还包含复数个信号源，每一该些信号源皆连接每一该些光栅单元的该些光栅电极其中一者，用以分别提供一信号至该些光栅电极。
4.如权利要求3所述的立体显示面板，其特征在于，每一该些光栅单元均具有至少一遮蔽单元与至少一透光单元，该遮蔽单元与该透光单元彼此交替排列，其中于立体显示中，该些遮蔽单元所接收的信号不同于该些透光单元所接收的信号。
5.如权利要求4所述的立体显示面板，其特征在于，每一该些遮蔽单元的该些光栅电极的数量等于每一该些透光单元的该些光栅电极的数量。
6.如权利要求1所述的立体显不面板，其特征在于，该些光栅电极的一排列方向与该第一方向相夹一夹角，且该夹角介于O度与45度之间。
7.一种立体显示面板的对位方法，其特征在于，包含: 贴合一显示面板与一光栅面板，其中该显示面板包含复数个像素单元，该光栅面板包含复数个光栅单元，每一该些光栅单元均包含至少三光栅电极； 判断每一该些像素单元于该光栅面板的垂直投影的位置； 若判断该些垂直投影与该些光栅单元实质重叠，则该立体显示面板维持该些光栅单元的位置；以及 若判断该些垂直投影与该些光栅单元具有位移偏差，则调整该些光栅单元的位置，使得该些像素单元分别与该些光栅单元的一遮光单元与一透光单元实质重叠。
8.如权利要求7所述的对位方法，其特征在于，于贴合该显示面板与该光栅面板的步骤中，包含: 将该些光栅电极的一排列方向与该第一方向相夹一夹角，其中该夹角介于O度与45度之间。
9.一种立体显示方法，其特征在于，包含: 侦测一观赏者的两眼与一立体显示面板之间的一相对位置，其中该立体显示面板包含毗邻设置的一显示面板与一光栅面板，该显示面板包含复数个像素单元，该光栅面板包含复数个光栅单元，每一该些光栅单元均包含至少三光栅电极； 根据该相对位置将每一该些光栅单元分成至少一遮蔽单元与至少一透光单元，该遮蔽单元与该透光单元彼此交替设置；以及 分别提供信号至该遮蔽单元与该透光单元，使得于立体显示时，该遮蔽单元所接收的信号不同于该透光单元所接收的信号。
10.如权利要求9所述的立体显示方法，其特征在于，包含: 侦测该两眼与该立体显示面板之间的一垂直位置；以及 根据该垂直位置，以决定该遮蔽单元与该透光单元的该些光栅电极的数量。
11.如权利要求9所述的立体显示方法，其特征在于，包含: 侦测该两眼与该立体显示面板之间的一水平位置；以及 根据该水平位置，以决定该些子像素于该光栅面板的垂直投影，与该遮蔽单元以及该透光单元之间的相对位 移。
【文档编号】G02F1/1333GK103543532SQ201310425611
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】谢咏裕, 廖振伸 申请人:华映视讯（吴江）有限公司, 中华映管股份有限公司