TWI386035B - 立體顯示裝置及立體顯示方法 - Google Patents

Description

立體顯示裝置及立體顯示方法

本發明係關於一種立體顯示裝置及方法，特別是關於一種可裸眼觀看的立體顯示裝置及方法。

近年來，隨著消費性電子產品的迅速發展，各種數位式的電子顯示裝置逐漸普及，舉凡在手機、互動廣告看版、液晶電視機以及筆記型電腦等產品上，都可以看到各種新穎的電子顯示裝置。為了達到更有真實感的顯示效果，電子顯示器已由目前的平面顯示開始朝向立體顯示的目標發展。

以目前的立體電影為例，觀眾配戴具有紅、藍色濾光片的立體眼鏡。電影的畫面包含不同色光組成的左眼影像與右眼影像，左、右眼影像經過不同的濾光片過濾之後分別投射至觀眾的兩眼。利用左眼影像與右眼影像之間的景深差距，讓觀眾看見具有立體深度效果的物體。目前這樣的立體電影技術，已十分成熟，且色彩偏差的難題也已逐漸解決，但觀眾在觀看這樣的影片時，仍需配戴有特製的立體眼鏡，若拿下眼鏡只會看見兩組部份重疊且模糊的畫面。

隨著液晶顯示器普及之後，業界逐漸開始發展裸眼立體顯示技術。主要的顯示技術分為斜紋光柵片(Slanted Lenticular Lens)與視差屏障(Parallax Barrier)等，其原理係採用特定的光學元件(例如柱狀雙凸透鏡陣列、固態光柵片)作為視差模組，顯示面板在不同區域同時顯示左、右眼的影像畫面，在視差模組的分光導引下，顯示面板上不同區域的左、右眼的影像畫面分別投射至不同的成像區域，藉此分別進入觀看者的左右眼，達到立體視覺效果。

請參閱圖一，圖一繪示先前技術中一種立體顯示裝置1的示意圖。立體顯示裝置1包含顯示面板10以及視差模組12。如圖一所示，顯示面板10上分為第一區域10R以及第二區域10L。於此例中，第一區域10R可為偶數排的掃描線，第二區域10L可為奇數排的掃描線。顯示面板10上的第一區域10R與第二區域10L分別顯示右眼視角影像以及左眼視角影像，通過視差模組12之後，分別成像於特定觀賞距離外的右眼成像區域2R以及左眼成像區域2L。藉此，觀賞者便可裸眼看見立體影像。

然而，在上述習知的裸眼立體顯示技術中，顯示面板上固定以1/2的區域(偶數排掃描線)顯示右眼畫面，另1/2的區域(奇數排掃描線)顯示左眼畫面，如此一來雖能達到立體影像的效果，但原先錄製的左、右眼畫面都僅能以一半的解析度呈現出來，使影像呈現的精細程度大為受限。

本發明提出一種可裸眼觀看的立體顯示裝置及立體顯示方法，其可顯示全解析度的左、右眼影像，達到較佳的立體顯示效果，以解決上述問題。

本發明之一範疇在於提供一種立體顯示裝置。

根據一實施例，該立體顯示裝置包含顯示面板、視差模組、偏振控制模組以及雙折射層。該顯示面板包含一第一區域與一第二區域，該顯示面板根據一頻率於該第一區域與該第二區域分別交錯顯示一右眼視角畫面與一左眼視角畫面藉以產生一光訊號。視差模組用以分光該光訊號使該第一區域與該第二區域顯示的畫面分別投射於觀看者的左右眼。偏振控制模組設置於該顯示面板與該視差模組之間，偏振控制模組根據該頻率切換通過該偏振控制模組之該光訊號的一偏振方向。根據該偏振方向該雙折射層使該光訊號平移一特定距離或直接通過。

本發明之另一範疇在於提供一種立體顯示方法。

根據一實施例，立體顯示方法包含下列步驟：根據一頻率於一顯示面板的一第一區域與一第二區域交錯顯示一右眼視角畫面與一左眼視角畫面，藉以產生一光訊號；分光該光訊號使該第一區域與該第二區域顯示的畫面分別投射於觀看者的左右眼；根據該頻率控制該光訊號之一偏振方向；以及根據該偏振方向使該光訊號平移或直接通過一雙折射層，形成一立體成像。

於本發明的立體顯示裝置及立體顯示方法中，該畫面包含的第一區域(如偶數條掃描線)與第二區域(如奇數條掃描線)係以較高的頻率(如120赫茲)交替地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面。並透過控制該光訊號之偏振方向，使光訊號經過雙折射層時選擇性地發生平移，藉此補償左、右眼視角畫面互換時其間的位置偏差，使左、右眼視角畫面能穩定成像於相對應的左、右眼成像區域。如此一來，便可在不降低影像解析度的情況下達成立體顯示效果。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱圖二，圖二繪示根據本發明之一具體實施例中立體顯示裝置3的示意圖。如圖二所示，裸眼立體顯示裝置3包含依序設置的顯示面板30、偏振控制模組32、視差模組34以及雙折射層36。

實際應用中，顯示面板30可包含背光模組以及液晶顯示模組，顯示面板30的液晶顯示模組可根據輸入的畫面資訊顯示畫面，並利用背光模組產生的光線將液晶顯示模組上顯示的畫面投射出來，液晶顯示面板的顯示原理為習知技術之人所熟知。簡單的說，顯示面板30可用以顯示畫面，並根據該畫面產生光訊號。

於此實施例中，顯示面板30包含第一區域300與第二區域302。於此實施例中，第一區域300即為顯示面板30上偶數排掃描線，而第二區域302即為顯示面板30上奇數排掃描線。於本發明中，第一區域300與第二區域302係交替地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面。

舉例來說，於時間點2t時，第一區域300顯示右眼視角畫面中偶數排掃描線的像素資訊，同一時間，第二區域302顯示左眼視角畫面中奇數排掃描線的像素資訊。於下一個時間點2t+1時，第一區域300則切換為顯示左眼視角畫面中偶數排掃描線的像素資訊，而第二區域302則顯示右眼視角畫面中奇數排掃描線的像素資訊。

對右眼視角畫面來說，其偶數排掃描線與奇數排掃描線的像素資訊分別於時間點2t、時間點2t+1時顯示於顯示面板30上，也就是對右眼視角畫面來說，其影像的全解析度皆可分時進行顯示，未有遺漏。同理，對左眼視角畫面來說，其奇數排掃描線與偶數排掃描線的像素資訊亦分別於時間點2t、時間點2t+1時顯示於顯示面板30上。

此外，於此實施例中，顯示面板30可採用120赫茲以上的畫面切換頻率，使第一區域300與第二區域302交替地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面，如此一來，對單一右眼(或左眼)視角畫面而言，其畫面切換頻率仍可達60赫茲以上，對人體視覺而言畫面切換亦十分流暢。

上述，顯示面板30產生的光訊號，隨後經過視差模組34分光並成像於特定觀賞距離的成像區域中。於此實施例中，視差模組34可為固態光柵片、平凸透鏡陣列或雙凸透鏡陣列，圖二中以平凸透鏡陣列為例，但本發明並不以此為限。利用固態光柵片的視差屏障效果，或是利用凸透鏡陣列的折射效果，視差模組34用以限制顯示面板30上光訊號的行進路徑與方向，使顯示面板30上不同區域的左、右眼的影像畫面分別成像於特定區域(如圖二中的右眼成像區域40及左眼成像區域42)，藉此使其分別進入觀看者的左右眼，形成立體視覺效果。

需特別說明的是，因本發明的立體顯示裝置3中顯示面板30包含的第一區域與第二區域係交替地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面，故立體顯示裝置3另設置有偏振控制模組32與雙折射層36，藉此補償左、右眼視角畫面互換時其間的位置偏差，使左、右眼視角畫面能穩定成像於相對應的左、右眼成像區域，其細部作法詳述於下列段落。

請一併參閱圖三，圖三繪示根據本發明之一具體實施例中立體顯示方法的方法流程圖。本實施例中的立體顯示方法可配合立體顯示裝置3使用，或亦可獨立運作。

首先，執行步驟S100，根據一頻率於顯示面板30顯示畫面藉以產生光訊號，如圖二所示，此時顯示面板30的第一區域300與第二區域302交錯地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面。

執行步驟S102，顯示面板30產生的光訊號經過視差模組34，分光該光訊號使第一區域300與第二區域302顯示的畫面分別投射於觀看者的左右眼。

執行步驟S104，利用偏振控制模組32根據顯示畫面的頻率控制光訊號之偏振方向。

於此實施例中，該偏振控制模組32可包含有一液晶層，該偏振控制模組32利用驅動電壓控制液晶層中液晶晶粒之排列方向，藉此調整該光訊號之該偏振方向。

請一併參閱圖四A以及圖四B，圖四A與圖四B分別繪示利用偏振控制模組32控制該光訊號之偏振方向為基頻光或倍頻光方向之示意圖。如圖四A中，偏振控制模組32的液晶層液晶排列方向與入射光平行，使該光訊號之偏振方向保持基頻光(ordinary ray,o-ray)方向。於圖四B中，偏振控制模組32施加驅動電壓以扭轉液晶層中液晶晶粒的排列方向，藉此使通過的該光訊號其偏振方向調整至倍頻光(extraordinary ray,e-ray)方向。

執行步驟106，根據偏振方向使光訊號平移或直接通過雙折射層。

請一併參閱圖五，圖五繪示偏振方向為基頻光(o-ray)方向之光訊號進入雙折射層36後其行進路徑的示意圖。如圖五所示，當偏振方向為o-ray方向的光訊號進入雙折射層36後，則光訊號可直接通過該雙折射層。

請一併參考圖二，偏振控制模組32把光訊號之偏振方向控制在o-ray方向。偏振方向為o-ray方向的光訊號可直接通過雙折射層36並形成立體成像，立體成像包含第一區域300以及第二區域302同時顯示之右眼成像區域40與左眼成像區域42。

也就是說，在光訊號直線行進的情況下，第一區域300顯示右眼視角畫面中偶數排掃描線部份，並投射至右眼成像區域40處；第二區域302顯示左眼視角畫面中奇數排掃描線部份，並投影至左眼成像區域42。

同樣地，顯示面板的第一區域300切換為顯示左眼視角畫面，而第二區域302切換為顯示右眼視角畫面時，第一區域300顯示左眼視角畫面中偶數排掃描線部份，第二區域302顯示右眼視角畫面中奇數排掃描線部份。如此一來，左、右眼視角畫面的完整解析度即可完整顯示，不再受限於僅能達到左、右眼視角各一半解析度的顯示效果。

另一方面，請參考圖六，圖六繪示偏振方向為倍頻光(e-ray)方向之光訊號進入雙折射層36後其行進路徑的示意圖。當偏振方向為e-ray方向的光訊號進入雙折射層36後，該光訊號將會平移一特定距離d，此時光訊號平移的特定距離d可能受入射角度、雙折射層36厚度與雙折射層36本身材料所影響。於此實施例中，雙折射層36可由各種具雙折射特性的材料所製成，如液晶。

請參考圖六，當偏振控制模組32將光訊號之偏振方向調整至e-ray方向時，偏振方向被調整為e-ray方向的光訊號經過雙折射層36時平移一特定距離d。透過設計適當的特定距離d，使第一區域300之左眼視角畫面經平移後投射進入左眼成像區域42，且使第二區域302之右眼視角畫面經平移後投射進入右眼成像區域40。

如此一來，便可透過偏振控制模組32將光訊號的偏振方向調整為e-ray方向，使光訊號在經過雙折射層時發生平移，利用適當的特定距離補償左、右眼視角畫面互換時產生的位置偏差，使左、右眼視角畫面能穩定成像於相對應的左、右眼成像區域。

於本發明的立體顯示裝置及立體顯示方法中，顯示面板上的第一區域(如偶數條掃描線)與第二區域(如奇數條掃描線)係以較高的頻率(如120赫茲)交替地顯示右眼視角畫面與左眼視角畫面。並透過控制該光訊號之偏振方向，使光訊號經過雙折射層時選擇性地發生平移，藉此補償左、右眼視角畫面互換時其間的位置偏差，使左、右眼視角畫面能穩定成像於相對應的左、右眼成像區域。如此一來，便可在不降低影像解析度的情況下達成立體顯示效果。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1、3．．．立體顯示裝置

10、30．．．顯示面板

10R、300．．．第一區域

10L、302．．．第二區域

12、34．．．視差模組

2R、40．．．右眼成像區域

2L、42．．．左眼成像區域

32．．．偏振控制模組

36．．．雙折射層

d．．．特定距離

S100~S106．．．步驟

圖一繪示先前技術中一種立體顯示裝置的示意圖。

圖二繪示根據本發明之一具體實施例中立體顯示裝置的示意圖。

圖三繪示根據本發明之一具體實施例中立體顯示方法的方法流程圖。

圖四A繪示利用偏振控制模組控制該光訊號之偏振方向為基頻光方向之示意圖。

圖四B繪示利用偏振控制模組控制該光訊號之偏振方向為倍頻光方向之示意圖。

圖五繪示偏振方向為基頻光方向之光訊號進入雙折射層後其行進路徑的示意圖。

圖六繪示偏振方向為倍頻光方向之光訊號進入雙折射層後其行進路徑的示意圖。

3．．．立體顯示裝置

30．．．顯示面板

300．．．第一區域

302．．．第二區域

32．．．偏振控制模組

34．．．視差模組

36．．．雙折射層

40．．．右眼成像區域

42．．．左眼成像區域

Claims (13)

1. 一種立體顯示裝置，包含：一顯示面板，該顯示面板包含一第一區域與一第二區域，該顯示面板根據一頻率於該第一區域與該第二區域分別交錯顯示一右眼視角畫面與一左眼視角畫面藉以產生一光訊號；一視差模組，用以分光該光訊號使該第一區域與該第二區域顯示的畫面分別投射於觀看者的左右眼；一偏振控制模組，設置於該顯示面板與該視差模組之間，根據該頻率切換通過該偏振控制模組之該光訊號的一偏振方向；以及一雙折射層，根據該偏振方向該雙折射層使該光訊號平移一特定距離或直接通過，其中，當該第一區域顯示該右眼視角畫面且該第二區域顯示該左眼視角畫面時，該光訊號直接通過該雙折射層，並形成一立體成像，該立體成像包含一右眼成像區域以及一左眼成像區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該偏振控制模組包含一液晶層，該偏振控制模組利用一驅動電壓控制該液晶層中複數個液晶之排列方向，藉此調整該光訊號之該偏振方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中若進入該雙折射層之該光訊號其該偏振方向為一基頻光方向，則該光訊號直接通過該雙折射層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中若進入該雙折射層之該光訊號其該偏振方向為一倍頻光方向時，則當該光訊號通過該雙折射層時，該光訊號平移該特定距離。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中當該第一區域顯示該左眼視角畫面且該第二區域顯示該右眼視角畫面時，該偏振控制模組調整該光訊號之該偏振方向，使該光訊號經過該雙折射層時平移該特定距離，藉由該特定距離，使該第一區域之該左眼視角畫面經平移後投射進入該左眼成像區域，且使該第二區域之該右眼視角畫面經平移後投射進入該右眼成像區域。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該顯示面板包含一背光模組以及一液晶顯示模組。
7. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該頻率為120赫茲以上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該視差模組為一固態光栅片或一凸透鏡陣列。
9. 一種立體顯示方法，該立體顯示方法包含下列步驟：根據一頻率於一顯示面板的一第一區域與一第二區域交錯顯示一右眼視角畫面與一左眼視角畫面，藉以產生一光訊號；分光該光訊號使該第一區域與該第二區域顯示的畫面分別投射於觀看者的左右眼； 根據該頻率控制該光訊號之一偏振方向；以及根據該偏振方向使該光訊號平移或直接通過一雙折射層，其中，當該第一區域顯示該右眼視角畫面且該第二區域顯示該左眼視角畫面時，該光訊號的該偏振方向被控制在一基頻光方向，該光訊號直接通過該雙折射層形成立體成像，該立體成像包含對應該第一區域之一右眼成像區域以及該第二區域之一左眼成像區域。
10. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示方法，其中若進入該雙折射層之該光訊號其該偏振方向為一基頻光方向，則該光訊號直接通過該雙折射層。
11. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示方法，其中若進入該雙折射層之該光訊號其該偏振方向為一倍頻光方向時，則當該光訊號通過該雙折射層時，該光訊號平移一特定距離。
12. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示方法，其中當該第一區域顯示該左眼視角畫面且該第二區域顯示該右眼視角畫面時，該光訊號的該偏振方向被調整至一倍頻光方向，該調整的光訊號通過該雙折射層時平移一特定距離，藉由該特定距離，使該第一區域之該左眼視角畫面經平移後投射進入該立體成像之該左眼成像區域，且使該第二區域之該右眼視角畫面經平移後投射進入該立體成像之該右眼成像區域。
13. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示方法，其中該頻率為120赫茲以上。