TW201418780A - 顯示裝置與顯示裝置的驅動方法 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，讓使用者透過偏振眼鏡觀看立體影像。顯示裝置包括投影機、切換式偏振器以及感測器。投影機朝向投影布幕依序放映第一影像、第中間影像、第二影像以及第二中間影像。切換式偏振器設置於投影布幕與投影機之間。切換式偏振器可切換地具有一第一模式以及一第二模式使第一影像以及第二影像在經過切換式偏振器後具有第一偏振態或是第二偏振態而投射於投影布幕上。感測器耦接至切換式偏振器並感測投影布幕上的影像。在感測器感測到第一或第二中間影像時切換式偏振器由第一模式以及第二模式其中一者切換至另一者。

Description

顯示裝置與顯示裝置的驅動方法

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種可以支援立體顯示的顯示裝置。

目前常見的立體投影技術包括主動式(Active)與被動式(Passive)，其中一種主動式的立體投影技術是利用數位光源處理技術(Digital Light Processing，DLP)與快門立體眼鏡來達成立體影像的顯示。快門立體眼鏡的鏡片是可以分別控制的兩快門鏡片。在同一台DLP投影機交替播放左右眼影像時，眼鏡上兩快門鏡片將同步地切換以實現立體影像的顯示。

具體而言，在DLP投影機放映左影像時，打開左鏡片，關閉右鏡片，使得左眼看到左影像，右眼什麼都看不到。相反地，在放映右影像時，打開右鏡片，關閉左鏡片，使得右眼看到右影像，左眼什麼都看不到。如此一來，左右眼分別看到左右各自的影像，形成視差而產生立體(三維)效果。

然而，這樣的快門眼鏡重量較重，因此使用者長時間觀看立體影像後往往會感到不適。

本發明提供一種顯示裝置，可以減輕使用者在觀看立 體影像時的不適感。

本發明提供一種顯示裝置的驅動方法，可以支援立體影像的顯示。

本發明提出一種顯示裝置，使用者透過一偏振眼鏡觀看顯示裝置顯示的影像以獲得一立體影像。顯示裝置包括一投影機、一切換式偏振器以及一感測器。投影機朝向一投影布幕依序放映一第一影像、一第一中間影像、一第二影像以及一第二中間影像。切換式偏振器設置於投影布幕與投影機之間。切換式偏振器可切換地具有一第一模式以及一第二模式使第一影像以及第二影像在經過切換式偏振器後具有一第一偏振態或是一第二偏振態而投射於投影布幕上。感測器耦接至切換式偏振器並感測投影布幕上的影像。在感測器感測到中間影像時切換式偏振器由第一模式以及第二模式其中一者切換至另一者。

在本發明一實施例中，上述切換式偏振器包括一液晶單元以及一偏振片，且偏振片位於投影機與液晶單元之間。另外，切換式偏振器可以更包括一1/4波片，其設置於偏振片與投影布幕之間。顯示裝置還可更包括一控制單元，其耦接至感測器與切換式偏振器。感測器感測到第一或第二中間影像時控制單元驅動液晶單元以使切換式偏振器進行切換。

在本發明一實施例中，上述投影布幕為不解偏振的投影布幕。

在本發明一實施例中，上述偏振眼鏡的一第一鏡片與 一第二鏡片分別具有第一偏振態與第二偏振態的穿透軸。

在本發明一實施例中，上述投影機為一數位光處理式投影機。

在本發明一實施例中，上述第一中間影像與第二中間影像相同。

在本發明一實施例中，上述第一中間影像與第二中間影像不同，且在感測器感測到第一中間影像時切換式偏振器由第一模式切換至第二模式，而在感測器感測到第二中間影像時切換式偏振器由第二模式切換至第一模式。

本發明另提出一種顯示裝置的驅動方法。提供一顯示裝置。顯示裝置包括一投影布幕、一投影機、一切換式偏振器以及一感測器。投影機朝向投影布幕依序放映一第一影像、一第一中間影像、一第二影像以及一第二中間影像。切換式偏振器設置於投影布幕與投影機之間。切換式偏振器可切換地具有一第一模式以及一第二模式。感測器耦接至切換式偏振器並感測投影布幕上的影像。在感測器感測到第一或第二中間影像時，切換式偏振器由第一模式以及第二模式其中一者切換至另一者，使第一影像以及該第二影像在經過切換式偏振器後具有一第一偏振態或是一第二偏振態而投射於投影布幕上。

在本發明一實施例中，上述顯示裝置更包括一控制電路其耦接於感測器與切換式偏振器。控制電路接收到該感測器感測到第一或第二中間影像時，控制電路輸出一同步訊號給切換式偏振器。在本發明一實施例中，上述同步訊 號包括一第一電壓與一第二電壓，且第一電壓與第二電壓分別驅動切換式偏振器處於該第一模式與該第二模式。在一實施例中，控制電路接收到感測器感測到第一中間影像時，同步訊號為該第一電壓，而控制電路接收到感測器感測到第二中間影像時，同步訊號給為第二電壓。同步訊號的起始時間同步於中間影像的起始時間。

基於上述，本發明的顯示裝置採用投影機提供影像並且在投影機前方設置有切換式偏振器。如此一來，使用者僅需配戴簡易的偏振眼鏡就可以觀看立體影像，這有助於避免因為配戴快門眼鏡而造成的不適感。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1繪示為本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。請參照圖1，顯示裝置100包括有一投影機110、一投影布幕120、一切換式偏振器130以及一感測器140。投影機110用來朝向投影布幕120放映影像，而切換式偏振器130設置於投影機110與投影布幕120之間。另外，感測器140則耦接於切換式偏振器130。

投影機110用來提供影像，其可以是數位光學處理(Digital Light Processing,DLP)投影系統。它能接受數位視訊，然後產生一系列的數位光脈衝；這些光脈衝進入眼睛後，眼睛會將這些光脈衝解譯成為彩色類比影像。投影 布幕120則用來將投影機110所放映的影像反射出去而讓使用者觀看影像。

切換式偏振器130可以調整光線的偏振態使得通過切換式偏振器130的光線具有特定的偏振狀態。切換式偏振器130設置於投影機110與投影布幕120之間。因此，投影機110所放映的影像在投射到投影布幕120之前會經過切換式偏振器130的作用而具有特定的偏振狀態。在本實施例中，為了避免光線在投影布幕120發生偏振狀態的變異，投影布幕120可以是不解偏振的投影布幕。舉例而言，投影布幕120可以是塗佈有金屬反射層的布幕或是表面上貼附有銀膠的布幕。

在本實施例中，切換式偏振器130可切換地具有一第一模式以及一第二模式，其中切換式偏振器130具有第一模式時，投射於投影布幕120上的光線具有第一偏振狀態而切換式偏振器130具有第二模式時，投射於投影布幕120上的光線具有第二偏振狀態。由於光線經過不同模式下的切換式偏振器130具有不同的偏振狀態。因此，使用者配戴的偏振眼鏡150中，第一鏡片152與第二鏡片154可以具有不同的穿透軸以讓使用者的左眼與右眼分別接收不同偏振態的光線來獲得立體影像。

在上述實施例中，切換式偏振器130的模式切換可以由一液晶層來實現。具體而言，圖2繪示為本發明一實施例的切換式偏振器的示意圖。請參照圖2，切換式偏振器130A為切換式偏振器130的一種實施方式，其包括有一液 晶單元132以及一偏振片134，其中液晶單元132包括有液晶層132A以及將液晶層132A密封的第一基板132B與第二基板132C。偏振片134配置於液晶單元132的一側。以圖1與圖2來看，當切換式偏振器130設置於投影機110與投影布幕120之間時，偏振片134位於投影機110與液晶單元132之間。另外，圖2中表示了切換式偏振器130可以切換地具有第一模式A與第二模式B。

一般來說，投影機110所放映的影像光線L不具有特定的偏振狀態。光線L經過偏振片134之後可以轉換成具有第一偏振態的光線L1。在第一模式A下，液晶單元132中的液晶層132A可以提供旋光作用使得光線L1的偏振方向旋轉。因此，在本實施例中，在第一模式A下，由液晶單元132射出的光線L2具有第二偏振態，且第二偏振態不同於第一偏振態。另外，在第二模式B下，液晶層132A可以提供光學作用使得光線L1的偏振方向不發生旋轉。因此，在本實施例中，在第二模式B下，由液晶單元132射出的光線L1仍具有第一偏振態。

另外，上述偏振態都是以線性偏振的偏振態來說明，不過本發明不以此為限。圖3繪示為本發明一實施例的切換式偏振器的示意圖。請參照圖3，切換式偏振器130B為切換式偏振器130的一種實施方式，其包括有一液晶單元132、一偏振片134以及一1/4波片136，其中液晶單元132包括有液晶層132A以及將液晶層132A密封的第一基板132B與第二基板132C。偏振片134與1/4波片136設置 於液晶單元132的相對兩側。以圖1與圖3來看，當切換式偏振器130設置於投影機110與投影布幕120之間時，偏振片134位於投影機110與液晶單元132之間，而1/4波片136位於液晶單元132與投影布幕120之間。不過，在其他的實施例中，1/4波片136可以選擇性地設置於偏振片134與液晶單元132之間。換言之，1/4波片136可以設置於偏振片134與投影布幕120之間的任何位置中。

另外，圖3中表示了切換式偏振器130的第一模式A與第二模式B。投影機110所放映的影像光線L經過偏振片134之後可以轉換成具有第一偏振態的光線L1。在第一模式A下，液晶單元132中的液晶層132A可以提供旋光作用使得光線L1的偏振方向旋轉。因此，光線L1轉變為具有第二偏振態的光線L2，且第二偏振態不同於第一偏振態。線性偏振的光線L2經過1/4波片136之後將轉變為第一圓偏振態的光線L3。另外，在第二模式B下，液晶層132A可以提供光學作用使得光線L1的偏振方向不發生旋轉。因此，在本實施例中，在第二模式B下，光線L1經由1/4波片136之後將具有第二圓偏振態。

在第一模式A與第二模式B交替切換之下，投影機110所放映的影像經過切換式偏振器130可以具有不同的偏振態而各偏振態的光線僅通過偏振眼鏡150的第一鏡片152與第二鏡片154其中一者。因此，顯示裝置100可以將不同的影像傳送給不同眼而達到立體顯示效果。

具體而言，請繼續參照圖1，在進行立體影像的顯示 時，投影機110可以放映要顯示給不同眼觀看的一第一影像以及一第二影像。為了讓第一影像與第二影像被不同眼觀看，第一影像與第二影像需要具有不同的偏振狀態。因此，在本實施例中，投影機110放映第一影像的期間，切換式偏振器130具有第一模式與第二模式其中一者；而投影機110放映第二影像的期間，切換式偏振器130具有第一模式與第二模式中另一者。

另外，投影機110除了放映第一影像與第二影像之外，更放映出插於兩者間的中間影像，亦即第一影像、第一中間影像、第二影像以及第二中間影像會依序地被放映出來。放映第一影像與第二影像之後投影布幕120上會分別顯示出第一與第二中間影像，所以第一與第二中間影像可以做為控制切換式偏振器130進行模式切換的參考依據。在一實施例中，第一與第二中間影像可以是相同的，也可以是不同的。

因此，在本實施例中，顯示裝置100可以更包括耦接於感測器140與切換式偏振器130之間的一控制電路160。感測器140感測到投影布幕上所呈現的畫面為第一或第二中間影像時，可以藉由控制電路160控制切換式偏振器130以進行模式的切換。

圖4繪示為本發明一實施例的顯示裝置的驅動方法。請同時參照圖1與圖4，在本實施例所說明的驅動方法例如是應用於圖1的顯示裝置中。首先，在步驟210中，由投影機110放映影像。此影像經過切換式偏振器130後可 以投射於投影布幕120上並且被投影布幕120反射以讓感測器140與使用者接收到。在立體顯示模式下，投影機110所放映的影像包括有第一影像、第二影像以及插於前述兩影像之後的第一與第二中間影像，其中第一與第二中間影像可以根據投影機110的出廠設定而有所不同。在一實施例中，第一與第二中間影像各自可以為一灰階影像、一全白影像、一全黑影像或是其他預設的影像。另外，第一影像與第二影像是預定要顯示給不同眼觀看的畫面影像。

在投影機110放映影像時，感測器140會持續感測投影布幕120上所顯示的影像。當感測器140感測到第一或第二中間影像(步驟220)時，控制電路160會發出同步訊號給切換式偏振器130以進行模式的切換(即步驟230)。另外，當感測器140感測到的影像非第一或第二中間影像時，控制電路160不會發出訊號給切換式偏振器130，即步驟240。也就是說，當感測器140感測到的影像為第一影像或是第二影像時，切換式偏振器130具有的模式不會發生改變。

假設切換式偏振器130具有第一模式時可以讓影像穿過偏振眼鏡150的第一鏡片152而無法穿過第二鏡片154。因此，在第一模式下僅有左眼觀看到影像。另外，切換式偏振器130具有第二模式時可以讓影像穿過第二鏡片154而無法穿過第一鏡片152。因此，在第二模式下僅有右眼觀看到影像。第一影像與第二影像分別要提供給左眼與右眼時，則顯示第一影像的期間，切換式偏振器130的模 式必須為第一模式，而切換式偏振器130的模式在顯示第二影像的期間必須為第二模式。否則，使用者的左眼將看到右眼影像而右眼將看到左眼影像，而導致畫面品質不理想。

如果第一或第二中間影像為相同時，切換式偏振器130僅根據特定的一種影像的出現來進行模式切換而無法決定要切換成第一模式或是第二模式。如此，可能發生上述畫面品質不理想的情形。因此，使用者也可以進一步根據其所觀看的影像來控制切換式偏振器130的模式。如步驟250，使用者感到顯示畫面不理想時，可以藉由手動方式來使切換式偏振器130的模式進行切換。

當然，上述方法僅為本發明的一個實施方式而已，非用以限定本發明。在其他的實施例中，第一與第二中間影像可以為不同的影像，且投影機110放映的影像可以依序為第一影像、第一中間影像、第二影像、第二中間影像。此時，感測器140感測到第一中間影像時可以利用控制電路160使切換式偏振器130由第一模式切換至第二模式而感測器140感測到第二中間影像時可以利用控制電路160使切換式偏振器130由第二模式切換至第一模式。如此一來，顯示影像的偏振狀態可以對應於顯示影像的內容而不會發生顯示畫面品質不佳的情形，也不需由使用者手動控制切換式偏振器130的模式。

進一步而言，顯示裝置100的驅動時序如圖5所示。在圖5中，橫軸表示為時間。由圖5可知，第一影像F1、 中間影像F3A、第二影像F2以及中間影像F3B依序地顯示。請同時參照圖1與圖5，同步訊號Vs表示為控制電路160發出給切換式偏振器130的訊號，第一模式A與第二模式B表示為切換式偏振器130的兩種模式的驅動。

在本實施例中，感測器140感測到中間畫面F3A或F3B後，控制電路160會同步地發出的同步訊號Vs。因此，中間影像F3A或F3B每一次出現，同步訊號Vs就隨著改變或是切換。另外，同步訊號Vs由控制電路160輸入給切換式偏振器130後，切換式偏振器130被驅動而呈現對應的第一模式A或是第二模式B。

切換式偏振器130使用液晶層來實現不同模式時，同步訊號Vs即包括驅動液晶層第一電壓與第二電壓。當同步訊號Vs處於第一電壓時，切換式偏振器130例如具有第一模式A，而同步訊號Vs處於第二電壓時，切換式偏振器130例如具有第二模式B。以圖5來看，切換式偏振器130的液晶層由第一模式A切換成第二模式B的過程需要反應時間TR1，而由第二模式B切換成第一模式A的過程需要反應時間TR2，其中當切換式偏振器130以圖2或是圖3的架構來實現時，反應時間TR1例如大於反應時間TR2，但本發明不以此為限。反應時間TR1與TR2的長短可以由液晶層的液晶特性而決定，兩者可以不同也可以是相同。

反應時間TR1與反應時間TR2越長，則立體影像的顯示效果越容易發生立體鬼影(cross-talk)的現象。在本實 施例中，同步訊號Vs與中間影像F3A或F3B的起始時間大致上相同，因此反應時間TR1與TR2重疊於中間影像F3A或F3B的顯示期間。如此一來，切換式偏振器130在中間影像F3A或F3B的顯示期間進行狀態的切換，而不容易發生立體鬼影的現象。

另外，在本實施例中，切換式偏振器130可以採用過驅動(over drive)的方式來驅動以提高液晶層的切換速率。也就是說，同步訊號Vs中對應於第一模式A的第一電壓的大小可選擇性地超過驅動液晶層所需要的電壓，以使切換式偏振器130由第二模式B切換至第一模式A所需的反應時間TR2縮短。在一實施例中，中間影像F3A或F3B的顯示期間可以為2ms(mini second)，不過本發明不以此為限。如果反應時間TR1與TR2短於中間影像F3A或F3B的顯示期間(2ms)時，第一影像F1的顯示期間中切換式偏振器130都處於第一模式A而第二影像F2的顯示期間中切換式偏振器130都處於第二模式B。此時，可以有效避免立體鬼影的現象。

根據上述說明，使用者僅需配戴有偏光鏡片的偏振眼鏡就可以觀看立體影像。因相較於現有技術中採用快門式眼鏡的設計而言，偏振眼鏡質量較為輕巧，因此本發明實施例的顯示裝置可以提供使用者更好的使用舒適性。在長時間觀看之後，使用者不容易因為眼鏡的重量而感到不適。另外，本發明實施例的顯示裝置僅使用一台投影機就可以實現立體影像的顯示技術，可使整體裝置的設計更為 簡化。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何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，當可作些許之更動與潤飾，故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。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧投影機

120‧‧‧投影布幕

130、130A、130B‧‧‧切換式偏振器

132‧‧‧液晶單元

132A‧‧‧液晶層

132B、132C‧‧‧基板

134‧‧‧偏振片

136‧‧‧1/4波片

140‧‧‧感測器

150‧‧‧偏振眼鏡

152、154‧‧‧鏡片

160‧‧‧控制電路

210、220、230、240、250‧‧‧步驟

A‧‧‧第一模式

B‧‧‧第二模式

F1‧‧‧第一影像

F2‧‧‧第二影像

F3A、F3B‧‧‧中間影像

L、L1、L2、L3、L4‧‧‧光線

TR1、TR2‧‧‧反應時間

Vs‧‧‧同步訊號

圖1繪示為本發明一實施例的顯示裝置的示意圖。

圖2繪示為本發明一實施例的切換式偏振器的示意圖。

圖3繪示為本發明一實施例的切換式偏振器的示意圖。

圖4繪示為本發明一實施例的顯示裝置的驅動方法。

圖5繪示為本發明一實施例的顯示裝置的驅動時序。

100‧‧‧顯示裝置

110‧‧‧投影機

120‧‧‧投影布幕

130‧‧‧切換式偏振器

140‧‧‧感測器

150‧‧‧偏振眼鏡

152、154‧‧‧鏡片

160‧‧‧控制電路

Claims (17)

1. 一種顯示裝置，使用者透過一偏振眼鏡觀看該顯示裝置顯示的影像以獲得一立體影像，該顯示裝置包括：一投影機，朝向一投影布幕依序放映一第一影像、一第一中間影像、一第二影像以及一第二中間影像；一切換式偏振器，設置於該投影布幕與該投影機之間，該切換式偏振器可切換地具有一第一模式以及一第二模式使該第一影像以及該第二影像在經過該切換式偏振器後具有一第一偏振態或是一第二偏振態而投射於該投影布幕上；以及一感測器，耦接至該切換式偏振器並感測該投影布幕上的影像，其中在該感測器感測到該第一中間影像或該第二中間影像時該切換式偏振器由該第一模式以及該第二模式其中一者切換至另一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該切換式偏振器包括一液晶單元以及一偏振片，該偏振片位於該投影機與該液晶單元之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，其中該切換式偏振器更包括一1/4波片，設置於該偏振片與該投影布幕之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該1/4波片，設置於該液晶單元與該投影布幕之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述之顯示裝置，其中該1/4波片，設置於該液晶單元與該偏振片之間。
6. 如申請專利範圍第2項所述之顯示裝置，更包括一控制單元，耦接至該感測器與該切換式偏振器，其中該感測器感測到該第一中間影像或該第二中間影像時該控制單元驅動該液晶單元以使該切換式偏振器進行切換。
7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該投影布幕為不解偏振的投影布幕。
8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該偏振眼鏡的一第一鏡片與一第二鏡片分別具有該第一偏振態與該第二偏振態的穿透軸。
9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該投影機為一數位光處理式投影機。
10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一中間影像與該第二中間影像相同。
11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示裝置，其中該第一中間影像與該第二中間影像不同，且在該感測器感測到該第一中間影像時該切換式偏振器由該第一模式切換至該第二模式，而在該感測器感測到該第二中間影像時該切換式偏振器由該第二模式切換至該第一模式。
12. 一種顯示裝置的驅動方法，包括：提供一顯示裝置，該顯示裝置包括：一投影布幕；一投影機，朝向該投影布幕依序放映一第一影像、一第一中間影像、一第二影像以及一第二中間影像； 一切換式偏振器，設置於該投影布幕與該投影機之間，該切換式偏振器可切換地具有一第一模式以及一第二模式；以及一感測器，耦接至該切換式偏振器並感測該投影布幕上的影像；以及在該感測器感測到該第一中間影像或該第二中間影像時，該切換式偏振器由該第一模式以及該第二模式其中一者切換至另一者，使該第一影像以及該第二影像在經過該切換式偏振器後具有一第一偏振態或是一第二偏振態而投射於該投影布幕上。
13. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該顯示裝置更包括一控制電路，耦接於該感測器與該切換式偏振器。
14. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該控制電路接收到該感測器感測到該第一中間影像或該第二中間影像時，該控制電路輸出一同步訊號給該切換式偏振器。
15. 如申請專利範圍第14項所述之顯示裝置，其中該同步訊號包括一第一電壓與一第二電壓，該第一電壓與該第二電壓分別驅動該切換式偏振器處於該第一模式與該第二模式。
16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示裝置，其中該控制電路接收到該感測器感測到該第一中間影像時，該同步訊號為該第一電壓，而該控制電路接收到該感測器感測 到該第二中間影像時，該同步訊號給為該第二電壓。
17. 如申請專利範圍第14項所述之顯示裝置，其中該同步訊號的起始時間同步於該第一中間影像或該第二中間影像的起始時間。