CN101094424A

CN101094424A - 立体影像显示装置

Info

Publication number: CN101094424A
Application number: CN 200610093115
Authority: CN
Inventors: 林汉昌; 吴法震
Original assignee: Wintek Corp
Current assignee: Wintek Corp
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-26

Abstract

一种立体影像显示装置包含一显示面板、一视差光件、及一亮度控制组件。视差光件设置于显示面板的一侧，以使一观察者透过视差光件观看显示面板时，观察者的左眼及右眼分别看到相异的一第一及一第二视域。亮度控制组件置于观察者观看显示面板的视线上并具有对应第一及第二视域位置分布的第一及第二透光区，且第一及第二透光区具有不同的光透过率。

Description

立体影像显示装置

技术领域

本发明是有关于一种立体影像显示装置，尤有关一种运用普菲力克效应(Pulfrich effect)产生立体显示效果的立体影像显示装置(3D imagedisplay)。

背景技术

图1为一示意图，显示公知一自动立体影像显示装置(autostereoscopicdisplay)100的设计。如图1所示，该影像显示装置100包含一液晶显示面板102、液晶光阀(LC shutter)104、及背光106。液晶显示面板102具有显示左眼影像数据的多个像素单元108、及显示右眼影像数据的多个像素单元112，且像素单元108及像素单元112是以交互间隔排列方式配置。再者，左眼及右眼影像资料例如可利用两台水平并列安置的摄影机，分别代表人的左、右眼同步拍摄出两个画面制作出。液晶光阀104作为产生左右眼视觉分离效果的视差光件，当液晶光阀104呈开启状态(ON)时，施加电压可改变部分液晶分子的配列状态而形成多个不透光区块114，借由不透光区块114与液晶显示面板102的像素单元108、112错置产生的视差效果，当由背光106发出的光线通过液晶光阀104与液晶显示面板102之后，可使观察者116的左眼仅能看到左眼影像资料而右眼仅能看到右眼影像资料，而产生立体三维(3D)影像显示效果。

图2为一示意图，显示利用快门眼镜(shutter glasses)产生三维效果的另一公知立体影像显示装置200。于该设计中，当背光206发出的光线通过液晶显示面板202后，左、右眼在不同的时间点可分别看到左眼影像资料及右眼影像资料而产生视觉分离效果。交替显示的左、右眼影像资料必须经由快门眼镜204与一控制电路(未图标)同步操作，如图3所示，利用一切换信号控制快门眼镜204左眼及右眼的开启(On)与关闭(Off)，当该切换时序与液晶显示面板202的接收影像(左眼影像资料或右眼影像资料)同步后，显示左眼影像数据时快门眼镜204会遮蔽右眼的视线；反之显示右眼影像数据时快门眼镜204会遮蔽左眼的视线，如此左、右眼影像快速交替显示再借由视觉暂留效应可产生立体视觉效果。

图4为一示意图，显示公知另一立体影像显示装置300的设计。如图4所示，立体影像显示装置300包含一普菲立克立体眼镜304，该立体眼镜304其中一片镜片(例示为左眼镜片)另包含一中性滤光片(neutral filter)，使左右两个镜片的透光率不同，借以产生普菲立克效应。普菲立克效应是一种利用大脑对于阴暗刺激的认知比明亮刺激稍微迟缓而形成的光学幻觉，因此，当背光306发出的光线通过液晶显示面板302后，因为图4所示的左眼镜片较暗，虽然透过镜片两眼都会看到相同的影像，但左眼传输影像给大脑的速度会比较慢，如此可构筑出实际上并不存在的空间深度而产生三维效果。如图5所示，利用一切换信号控制普菲立克立体眼镜304左眼及右眼的开启(On)与关闭(Off)，当该切换时序与液晶显示面板302的接收影像(左眼或右眼)同步后，显示左眼较暗影像资料时右眼视线被遮蔽，反之显示右眼一般亮度影像资料时左眼的视线被遮蔽，如此左、右眼所感知的明暗影像快速交替变化，仅需写入针对左右眼均相同的二维影像资料而不需另外准备独立的左右眼视差影像画面，即可产生立体视觉效果。

综合上述可知，于图1及图2所示的公知设计中，若欲产生立体视觉效果，必须预先准备左右眼各自独立的视差影像画面；而于图4所示的公知设计中，虽可利用原始的二维影像资料作为输入画面，但仍需同步化立体眼镜左右眼的On/Off切换时序与影像信号传送时序。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种立体影像显示装置，其能利用原始的二维影像资料作为输入画面且不须利用快门眼镜(shutter glasses)即可产生立体视觉效果，而可大幅简化显示立体影像的驱动架构并有效降低制造成本。

依本发明的设计，一种立体影像显示装置包含一显示面板、一视差光件、及一亮度控制组件。视差光件设置于显示面板的一侧，以使一观察者透过视差光件观看显示面板时，观察者的左眼及右眼分别看到相异的一第一及一第二视域(viewing zones)。亮度控制组件设置于观察者观看显示面板的视线上，其具有对应第一及第二视域位置分布的一第一及一第二透光区，且第一及第二透光区具有不同的光透过率，使观察者左眼及右眼分别观看第一及第二视域时感知一亮度差。视差光件例如可为液晶光阀(LC shutter)、视差障壁基板(parallax barrier plate)、或柱状透镜(lenticular lens)，且亮度控制组件例如可为一液晶光阀或一滤光片基板。

借由本发明的设计，不仅不需穿戴传统的快门眼镜因而不需进行快门眼镜切换时序与影像信号传送时序的同步化过程；另一方面，亮度控制组件可使左右眼个别视域的亮度产生差异而引致普菲立克效应，如此能利用原始的二维影像资料作为输入画面即可产生立体视觉效果，而不需另外产生左右眼各自独立的视差影像资料。因此，本发明可大幅简化显示立体影像的驱动架构并有效降低制造成本。

附图说明

图1为一示意图，显示公知一自动立体影像显示装置的设计。

图2为一示意图，显示利用快门眼镜产生三维效果的另一公知立体影像显示装置。

图3为一示意图，显示图2的立体影像显示装置的同步控制过程。

图4为一示意图，显示公知另一立体影像显示装置的设计。

图5为一示意图，显示图4的立体影像显示装置的同步控制过程。

图6为依本发明一实施例，显示一立体影像显示装置的示意图。

图7A为一示意简图，显示当本发明的构件叠合后各个具不同透光率区域的相对分布，图7B显示观察者透过液晶光阀观看显示面板时，其左眼及右眼所分别看到的影像。

图8A为一示意简图，显示当本发明的构件叠合后各个具不同透光率区域的另一相对分布，图8B显示观察者透过液晶光阀观看显示面板时，其左眼及右眼所分别看到的影像。

图9为显示本发明视差光件的另一实施例的示意图。

图10为显示本发明视差光件的另一实施例的示意图。

图11为显示本发明另一实施例的示意图。

图12为显示本发明另一实施例的示意图。

符号说明：

10 立体影像显示装置

12 显示面板

14 第一液晶光阀

16 第二液晶光阀

18 不透光区块

20 透光区块

22 高透光区

22’投影区域

24 低透光区

24’投影区域

30 视差障壁基板

32 玻璃基板

34 遮光区块

40 柱状透镜

42 柱状部

52 视差光件

54 亮度控制组件

56 透明基板

62、72 液晶层

64、66、74、76 对向电极

78 中性滤光片

100 自动立体影像显示装置

102 液晶显示面板

104 液晶光阀

106 背光

108、112 像素单元

114不透光区块

116 观察者

200 立体影像显示装置

202 液晶显示面板

204 快门眼镜

206 背光

300 立体影像显示装置

302 液晶显示面板

304普菲力克立体眼镜

306背光

R11、G11、B11、R12、G12、B12、R21、G21、B21、R22、G22、B22、R31、G31、B31、R32、G32、B32子像素

M1、M2、N1、N2、O1、O2子像素纵列

具体实施方式

图6为依本发明一实施例，显示一立体影像显示装置10的示意图。如图6所示，立体影像显示装置10包含一显示面板12、一第一液晶光阀(LCshutter)14、及一第二液晶光阀16。

如图6所示，显示面板12包含多个红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)子像素，各个子像素沿横向(X轴方向)及纵向(Y轴方向)排列形成多道横列及纵列。第一液晶光阀14设置于显示面板12的一侧，用以作为产生左右眼视觉分离效果的视差光件(parallax optic)。当液晶光阀14关闭时，光线可完全透过液晶光阀而为一平面二维(2D)影像显示模式；当液晶光阀14开启时，施加电压会改变液晶分子的配列状态形成多个不透光区块18，借由该不透光区块18产生的视差效果而形成一立体三维(3D)影像显示模式。图6中以投影虚线表示其中一不透光区块P于显示面板12上的投影位置，借以显示不透光区块18与各个子像素的相对位置。由图上可看出各个不透光区块1 8并非以沿Z轴方向完全叠合于一子像素上的方式配置，而是沿横向(X轴方向)偏移一定位移量，亦即不透光区块18的投影位置位于两相邻纵列子像素的交界上，如此交互间隔配置的不透光区块18及透光区块20与各个子像素错置后可产生左、右眼的视觉分离效果。

第二液晶光阀16是用以调整左右眼个别视域(viewing zones)的显示亮度。当液晶光阀16开启时，可利用施加电压控制其不同区域的光透过率，因此，如图6所示，液晶光阀16上可形成相对的一高透光区22及一低透光区24，而该高、低透光区22、24分布位置对应液晶光阀14上的透光区块20及不透光区块18，举例而言，由高透光区22及低透光区24于第一液晶光阀14上的投影区域22’及24’可看出，高透光区22及低透光区24分别位于不透光区块P的左方及右方。因此，借由第一液晶光阀14产生的视觉分离效果，观察者左眼及右眼具有相异的视域而可分别看到多个第一及第二像素单元，当液晶光阀16上形成相对的高透光区22及低透光区24后，观察者左眼及右眼透过第一液晶光阀14及第二液晶光阀16观看显示面板12时，受到高、低透光区的不同透光率影响，会使左、右眼所分别看到的多个第一及第二像素单元具有不同的亮度。此一左、右眼观看时的亮度差所引致的普菲立克效应，即可提供立体显示视觉效果。

图7A为一示意简图，显示当显示面板12、第一液晶光阀14、第二液晶光阀16叠合后各个具不同透光率区域的相对分布。图7B显示观察者透过第一及第二液晶光阀观看显示面板12时，其左眼及右眼所分别看到的影像，其中每三个原色子像素(例如子像素R11、G11、B11)构成一显示点。如图7A所示，因第一液晶光阀14的各个不透光区块18均分布于两相邻子像素间，且每个不透光区块18的左方均为高透光区22而右方均为低透光区24，故观察者左眼看到如图7B左侧所示呈三角配列(delta topology)且亮度较暗的子像素R11、B11、G12、G21、R22、B22、R31、B31、G32，而右眼看到如图7B右侧所示呈三角配列且为一般亮度的子像素G11、R12、B12、R21、B21、G22、G31、R32、B32。因此，当显示面板1 2接收持续变化的动态影像时，左、右眼观看时的亮度差所引致的普菲立克效应可提供立体显示视觉效果。

因此，借由本发明的设计，一方面不需穿戴传统的快门眼镜(shutterglasses)因而不需进行快门眼镜切换时序与影像信号传送时序的同步化过程；另一方面，作为亮度控制组件的第二液晶光阀16，可使左右眼个别视域的亮度产生差异而引致普菲立克效应，如此能利用原始的二维影像资料作为输入画面即可产生立体视觉效果，而不需另外产生左右眼各自独立的视差影像资料。因此，本发明可大幅简化显示立体影像的驱动架构并有效降低制造成本。

于上述实施例中，是以第一液晶光阀14的各个不透光区块1 8及透光区块20对应各个子像素错置形成一西洋棋盘式(checkerboard)分布，且观察者的左、右眼分别看到三角配列的子像素布局为例，说明本发明如何同时利用一视差光件(液晶光阀14)及一亮度控制组件(液晶光阀16)来达到立体显示效果，因于三角配列布局中，红色(R)子像素及绿色(G)子像素可同时交错出现在每一个水平及垂直配列上而可搭配子像素成色技术(sub-pixel rendering)来进一步提高分辨率及影像品质的目的。然而，搭配本发明设计的像素布局完全不限定，举例而言，亦可如图8A所示运用于条纹配列(stripe topology)的子像素布局，亦即不透光区块18对应整道子像素纵列形成为多道暗条纹，且每道暗条纹的左方为一道高透光区22而右方为一道低透光区24，如此观察者左眼看到图8B左侧所示亮度较暗的子像素纵列M1、N1、O1，右眼则看到图8B右侧所示一般亮度的子像素纵列M2、N2、O2，同样可产生立体显示视觉效果。

再者，本发明的视差光件并不限定为上述的第一液晶光阀14，而可为任意可产生左、右眼视觉分离效果的组件。举例而言，如图9所示，该视差光件可采用一视差障壁基板(parallax barr ier plate)30。视差障壁基板30于一玻璃基板32上，利用如油墨等不透光材料涂布形成错排的遮光区块34来产生视觉分离效果。或者，亦可如图10所示，该视差光件可采用一柱状透镜(lenticular lens)40，柱状透镜40上形成有多个柱状部42，位于同一纵列的子像素可借由错排的柱状部分别折射进入观察者的右眼及左眼，以产生视觉分离效果。

图11为显示本发明另一实施例的示意图。如图11所示，可将视差光件52及亮度控制组件54形成于同一透明基板56上，视差光件52包含夹掣一液晶层62的一组对向电极64及66，亮度控制组件54亦包含夹掣一液晶层72的一组对向电极74及76，借由调整对向电极的分布区域及施加电压的大小，可变化各个区域的光穿透率，以构成视差光件52的不透光区块及亮度控制组件5 4中的高透光区及低透光区。另外，虽然图11例示为视差光件52及亮度控制组件54形成于透明基板56的两对侧上，但其并不限定，亦可将视差光件52及亮度控制组件54形成于透明基板56的同侧。

再者，本发明的亮度控制组件仅需达到使左、右眼的视域具有亮度差的效果即可，其形成方式并不限定。例如亦可如图12所示，于透明基板56上对应低透光区位置处设置中性滤光片78(neutral filter)来降低光透过率，或直接提供一不具色彩的滤光片基板作为该亮度控制组件，同样可获得产生亮度差的效果。

以上所述仅为举例性，而非为限制本发明。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于申请专利范围中，而非限定于上述的实施例。

Claims

1.一种立体影像显示装置，包含：

一显示面板；

一视差光件，设置于该显示面板的一侧，以使一观察者透过该视差光件观看该显示面板时，该观察者的左眼及右眼分别看到相异的一第一及一第二视域；及

一亮度控制组件，设置于该观察者观看该显示面板的视线上，该亮度控制组件具有对应该第一及第二视域位置分布的一第一及一第二透光区，且该第一及第二透光区具有不同的光透过率，使该观察者左眼及右眼分别观看该第一及第二视域时感知一亮度差。

2.根据权利要求1所述的立体影像显示装置，其中该视差光件为一液晶光阀、一视差障壁基板、或一柱状透镜。

3.根据权利要求1所述的立体影像显示装置，其中该亮度控制组件为一液晶光阀或一滤光片基板。

4.根据权利要求1所述的立体影像显示装置，其中该视差光件与该亮度控制组件形成于同一透明基板上。

5.根据权利要求1所述的立体影像显示装置，其中该第一视域包含该显示面板上的多个第一像素单元且该第二视域包含该显示面板上的多个第二像素单元，该些第一及第二像素单元分别排列形成多道第一及第二纵列，且该些第一及第二纵列彼此交互间隔配置。

6.根据权利要求1所述的立体影像显示装置，其中该第一视域包含该显示面板上的多个第一像素单元且该第二视域包含该显示面板上的多个第二像素单元，且各该第一及第二像素单元于横向及纵向上均交互间隔排列。

7.一种立体影像显示装置，包含：

一显示面板，包含多个像素单元以显示影像；

一第一液晶光阀，设置于该显示面板的一侧，该第一液晶光阀具有形成多个交互间隔配置的透光区块及不透光区块的模式，且该些交互间隔配置的透光区块及不透光区块与该些像素单元错置以产生视觉分离效果；及

一第二液晶光阀，设置于该第一液晶光阀的一侧，该第二液晶光阀具有形成具相异光透过率的一第一及一第二透光区的模式，以使一观察者的左眼及右眼透过该第一及该第二液晶光阀所分别观看到的多个第一及多个第二像素单元具有不同的亮度。

8.根据权利要求7所述的立体影像显示装置，其中该些第一及第二像素单元分别排列形成多道第一及第二纵列，且该些第一及第二纵列彼此交互间隔配置。

9.根据权利要求8所述的立体影像显示装置，其中于该第一液晶光阀上形成的该些不透光区块对应该些纵列形成为多道暗条纹。

10.根据权利要求9所述的立体影像显示装置，其中该第一及第二透光区于该第一液晶光阀上的投影位置分别位于各该暗条纹的两侧。

11.根据权利要求7所述的立体影像显示装置，其中各该第一及第二像素单元于横向及纵向上均交互间隔排列。

12.根据权利要求11所述的立体影像显示装置，其中该些透光及不透光区块对应各该第一及第二像素单元错置形成一西洋棋盘式分布。

13.根据权利要求12所述的立体影像显示装置，其中该第一及第二透光区于该第一液晶光阀上的投影位置分别位于各该不透光区块的两侧。