TWI465774B - 立體顯示裝置及其顯示方法 - Google Patents

Description

立體顯示裝置及其顯示方法

本發明係有關於一種立體顯示裝置，且特別有關於一種具有主動偏光板(active polarizer)之立體顯示裝置。

三維(three dimensional，3D)影像是根據藉由人類眼睛的立體視覺原理所形成。由人眼之間大約65mm的距離所產生的雙眼視差(binocular parallax)可以被認為是引起立體效果的最重要因素。

近年來，能以三維方式觀看視頻之3D視頻內容吸引了人們的關注。有兩種系統可用來觀看3D視頻：使用了偏光過濾鏡片(被動偏光眼鏡)或是快門眼鏡的眼鏡系統；以及不使用眼鏡的裸眼系統，例如雙凸透鏡(lenticular)系統以及視差光柵(parallax barrier)系統。

本發明提供一種立體顯示裝置。上述立體顯示裝置包括一液晶面板、一背光、一控制器以及配置相鄰於上述液晶面板之一主動偏光板。上述液晶面板根據一同步信號，交替地顯示一左影像以及一右影像至一被動偏光眼鏡。上述背光提供光線至上述液晶面板。上述控制器根據一視頻輸入信號，提供上述左影像、上述右影像以及上述同步信號。相應於上述同步信號，上述主動偏光板將來自上述背光的光線進行偏振，以形成兩個可視區，使得上述被動偏 光眼鏡分別經由對應之可視區而觀看到上述左影像以及上述右影像。

再者，本發明提供另一種立體顯示裝置。上述立體顯示裝置包括一液晶面板、一背光、一控制器以及配置相鄰於上述液晶面板之一主動偏光板。上述液晶面板交替地顯示一左影像以及一右影像至一被動偏光眼鏡。上述背光提供光線至上述液晶面板。上述控制器根據一視頻輸入信號，提供上述左影像、上述右影像以及一同步信號。上述主動偏光板包括複數畫素。當上述左影像以及上述右影像根據上述同步信號而部分地顯示在上述液晶面板之同一畫面時，上述畫素之一部分係操作在一第一模式，以便將來自上述背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一左鏡片，用以顯示上述左影像，而上述畫素之其他部分係操作在一第二模式，以便將來自上述背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一右鏡片，用以顯示上述右影像。

再者，本發明提供一種顯示方法，適用於一立體顯示裝置。交替地顯示一左影像以及一右影像於上述立體顯示裝置之一液晶面板。控制上述立體顯示裝置之一主動偏光板，來動態地形成一第一可視區以及一第二可視區，使得當上述左影像以及上述右影像部分地顯示在上述液晶面板之同一畫面時，一被動偏光眼鏡分別經由上述第一可視區以及上述第二可視區而觀看到上述右影像以及上述左影像。在上述立體顯示裝置中，上述主動偏光板係相鄰於上述液晶面板。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

實施例：

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體顯示系統，其中使用者可配戴被動偏光眼鏡200來觀看由立體顯示裝置100所提供之立體影像。第2圖係顯示本發明一實施例所述之第1圖中立體顯示裝置100的示意圖。同時參考第1圖與第2圖，立體顯示裝置100包括控制器10、背光20、液晶面板30以及主動偏光板(active polarizer)40。在此實施例中，液晶面板30係配置在背光20以及主動偏光板40之間。控制器10會控制背光20來提供光線至液晶面板30，於是配戴被動偏光眼鏡200之使用者便可觀看到由液晶面板30所顯示的影像。此外，控制器10會根據視頻信號Svideo來交替地提供左資料DL以及右資料DR至液晶面板30。同時地，控制器10亦會提供同步信號，例如水平同步信號Hsync以及垂直同步信號Vsync至液晶面板30，以進行掃瞄。因此，根據左資料DL、右資料DR以及同步信號Hsync與Vsync，液晶面板30可交替地顯示左影像以及右影像至被動偏光眼鏡200。相應於同步信號Hsync與Vsync以及左資料DL與右資料DR，控制器10會同步地控制主動偏光板40。在一實施例中，控制器10係設置在立體顯示裝置100的時序控制器(timing controller)內。再者，被動偏光眼鏡200包括兩個不同偏振的鏡片，其中每一鏡片可使各自的偏光光線通過。

在主動偏光板40中，每一畫素可操作在兩種調變模式：左眼調變模式以及右眼調變模式。在右眼調變模式下，來自背光20的光線會被調變成第一偏光光線，其可經由被動偏光眼鏡200之右鏡片被傳送至使用者的右眼。由於被動偏光眼鏡200之左鏡片會阻擋第一偏光光線，所以第一偏光光線不會被傳送至使用者的左眼。在左眼調變模式下，來自背光20的光線會被調變成第二偏光光線，其可經由被動偏光眼鏡200之左鏡片被傳送至使用者的左眼。由於被動偏光眼鏡200之右鏡片會阻擋第二偏光光線，所以第二偏光光線不會被傳送至使用者的右眼。因此，操作在左眼調變模式下之主動偏光板40的畫素會形成左可視區，而操作在右眼調變模式下之主動偏光板40的畫素會形成右可視區。其中主動偏光板40將來自背光20的光線進行偏振，以形成上述兩個可視區。於是，配戴被動偏光眼鏡200之使用者的左眼以及右眼可分別觀看到對應於主動偏光板40之左可視區以及右可視區之液晶面板30的畫素所顯示之影像。在一實施例中，第一偏光光線以及第二偏光光線為正交。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之顯示方法，適用於一立體顯示裝置。首先，在步驟S302，立體顯示裝置之液晶面板(例如第2圖之液晶面板30)會以一掃瞄方式來交替地顯示左影像以及右影像，其中掃瞄方式係根據對應於立體顯示裝置之解析度的同步信號Vsync與Hsync 所決定。接著，在步驟S304，立體顯示裝置之主動偏光板(例如第2圖之主動偏光板40)會同步於立體顯示裝置中液晶面板的影像，而動態地形成用於左影像之可視區VZL以及用於右影像之可視區VZR。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖的主動偏光板40同步於液晶面板30的例子，即每個畫素係同步於水平同步信號Hsync。在第4圖中，使用與第2圖中所示相同的標號來代表相同的元件，在此不再贅述。在第4圖中，背光20會提供光線至液晶面板30。在液晶面板30中，可使用掃瞄/更新方式Z1來交替地顯示右影像R以及左影像L。同時地，可同步於液晶面板30來控制主動偏光板40的畫素，使其操作在左眼調變模式以及右眼調變模式，而形成可視區VZL以及可視區VZR。於是，使用者的左眼可經由可視區VZL以及被動偏光眼鏡200的左鏡片來觀看到左影像L，而使用者的右眼可經由可視區VZR以及被動偏光眼鏡200的右鏡片來觀看到右影像R。因此，配戴被動偏光眼鏡200之使用者的左眼不會經由左可視區VZL來觀看到右影像R，而使用者的右眼不會經由右可視區VZR來觀看到左影像L，所以不會有串擾(cross talk)發生。一般而言，當一眼的影像部分地被另一眼看見時，就會發生串擾，而影像會顯現出模糊不清或是出現可看見第二或雙重影像的影像(鬼影現象)。具體而言，當液晶面板30的畫面係根據特定更新方式而從一眼的影像更新至另一眼的影像時，對應於液晶面板30之已被更新以及尚未被更新的畫素之主動偏光板40的畫素會分別由使用者 的特定眼睛所看見。

對使用者而言，相較於配戴快門眼鏡來觀賞3D視頻，配戴被動偏光眼鏡200來觀看立體顯示裝置100能防止串擾的發生並減少可視區的黑暗現象，其是因為快門眼鏡會根據傳統3D顯示器之切換信號SW來控制左眼快門以及右眼快門的開啟以及關閉操作。如第5圖所顯示，第5圖係描述由3D顯示器所連續顯示之畫面以及由切換信號SW所控制之傳統快門眼鏡的快門操作。在第5圖中，畫框(frame)F1、F3、F5與F7係表示所顯示的畫面正從一眼的影像更新至另一眼的影像，例如畫框F1係表示所顯示的畫面正從右影像R更新至左影像L，所以左影像L以及右影像R會部分地顯示在同一畫面上。畫框F2、F4、F6與F8係表示只有一眼的影像被顯示在畫面上，例如畫框F2係表示左影像L被完整地顯示在畫面上。相應於切換信號SW，快門眼鏡會重複進行兩個快門的開啟以及關閉操作，其為交替地執行左眼與右眼之快門開啟操作以及左眼與右眼之快門關閉操作，使得兩快門能同步於切換信號SW。所以，為了防止串擾，在一眼的影像變換至另一眼的影像的期間(例如畫框F1、F3、F5與F7)，可排定(schedule)切換信號SW來防止快門的開啟操作，使得只有對應右眼的影像會被輸入至使用者的右眼，而只有對應左眼的影像會被輸入至使用者的左眼。然而，當使用者透過快門眼鏡來觀看顯示器周圍的物件或是景色時，快門的關閉操作將會引起透光率(light transmittance)的減少。

第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之一示意圖， 其係描述由第2圖的液晶面板30所連續顯示之畫面以及由主動偏光板40動態地形成的可視區VZL與VZR。在第6圖中，畫框F1、F3、F5與F7係表示所顯示的畫面正從一眼的影像更新至另一眼的影像，所以左影像L以及右影像R會部分地顯示在同一畫面上。畫框F2、F4、F6與F8係表示只有一眼的影像被顯示在畫面上。在第6圖中，隨著液晶面板30的更新狀態，主動偏光板40的畫素會被控制而操作在對應的調變模式下，以便同步於液晶面板30的畫面，以一個畫素接著一個畫素的方式來形成可視區VZR與VZL。換言之，對應於液晶面板30之已被更新之畫素的主動偏光板之畫素形成一第一可視區，而對應於液晶面板之尚未被更新之畫素的主動偏光板之畫素形成一第二可視區。於是，沒有類似於第5圖中傳統快門之關閉操作的現象發生。因此，對配戴被動偏光眼鏡的觀察者而言，可提高亮度並且防止立體影像的串擾發生。

第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之一示意圖，其係描述第2圖的主動偏光板40係以線為基礎而同步於液晶面板30，即每個掃瞄線的同步係相應於垂直同步信號Vsync。在第7圖中，使用與第2圖中所示相同的標號來代表相同的元件，在此不再贅述。在第7圖中，使用掃瞄/同步方式Z1來交替地於液晶面板30中顯示右影像R以及左影像L。再者，可使用掃瞄/同步方式Z2來控制設置在主動偏光板40內同一掃瞄線上的畫素，使其操作在相同的調變模式下。換言之，對應於液晶面板30之已被更新之掃瞄線的主動偏光板40之畫素形成一第一可視區，而對應於液 晶面板30之尚未被更新之掃瞄線的主動偏光板40之畫素形成一第二可視區。於是，主動偏光板40會同步於液晶面板30，而形成可視區VZR與VZL。

第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之一示意圖，其係描述由第2圖的液晶面板30所連續顯示之畫面以及由主動偏光板40動態地形成的可視區VZL與VZR。在第8圖中，使用水平線交插(interleave)掃瞄/同步方式來顯示右影像R以及左影像L，其中左影像的線以及右影像的線係根據在畫面中每條線的水平方向而交替地排列。如第8圖所顯示，畫框F1與F5係表示左影像L顯示在偶數線而右影像R顯示在奇數線之的第一形式，以及畫框F3與F7係表示左影像L顯示在奇數線而右影像R顯示在偶數線的第二形式。畫框F2與F6係表示液晶面板30的畫面從第一形式更新至第二形式的變換，而畫框F4與F8係表示液晶面板30的畫面從第二形式更新至第一形式的變換。同樣地，隨著液晶面板30的更新狀態，主動偏光板40的畫素會被控制而操作在對應的調變模式下，以便同步於液晶面板30的畫面，來形成可視區VZR與VZL。換言之，當左影像L以及右影像R根據上述同步信號而部分地顯示在液晶面板之同一畫面時，主動偏光板40之畫素之一部分係操作在一第一種調變模式，以便將來自背光20的光線傳遞至被動偏光眼鏡200之一左鏡片，用以顯示左影像L，而主動偏光板40之畫素之其他部分係操作在一第二種調變模式，以便將來自背光20的光線傳遞至被動偏光眼鏡200之一右鏡片，用以顯示右影像R。再者，亦可使用其他掃瞄/ 同步方式，例如垂直線交插方式或是棋盤格(checker board)方式。在垂直線交插方式中，左影像的線以及右影像的線係根據在液晶面板30之畫面中每條線的垂直方向而交替地排列。在棋盤格方式中，左影像的畫素以及右影像的畫素係根據在液晶面板30之畫面中每個畫素的垂直與水平兩方向而交替地排列。

第9圖係顯示根據本發明另一實施例所述之立體顯示裝置300。在立體顯示裝置300中，主動偏光板40係設置在液晶面板30以及背光20之間。因此，在主動偏光板40中，操作在右眼調變模式的畫素會對來自背光20的光線進行偏振，以提供第一偏光光線至液晶面板30，而操作在左眼調變模式的畫素會對來自背光20的光線進行偏振，以提供第二偏光光線至液晶面板30。於是，對配戴被動偏光眼鏡的觀看者而言，主動偏光板40會同步於液晶面板30而動態地形成可視區VZR與VZL。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中包括通常知識者，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，因此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。

10‧‧‧控制器

20‧‧‧背光

30‧‧‧液晶面板

40‧‧‧主動偏光板

100、300‧‧‧立體顯示裝置

200‧‧‧被動偏光眼鏡

DL‧‧‧左資料

DR‧‧‧右資料

F1-F8‧‧‧畫框

Hsync‧‧‧水平同步信號

L‧‧‧左影像

R‧‧‧右影像

Svideo‧‧‧視頻信號

Vsync‧‧‧垂直同步信號

VZL、VZR‧‧‧可視區

Z1、Z2‧‧‧掃瞄/更新方式

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之立體顯示系統；第2圖係顯示本發明一實施例所述之第1圖中立體顯 示裝置的示意圖；第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之顯示方法，適用於一立體顯示裝置；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖的主動偏光板同步於液晶面板的例子；第5圖係描述由3D顯示器所連續顯示之畫面以及傳統快門眼鏡的快門操作；第6圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖的液晶面板所連續顯示之畫面以及由主動偏光板動態地形成的可視區VZL與VZR之示意圖；第7圖係顯示根據本發明一實施例所述之第2圖的主動偏光板係以線為基礎而同步於液晶面板之示意圖；第8圖係顯示根據本發明另一實施例所述之由第2圖的液晶面板所連續顯示之畫面以及由主動偏光板動態地形成的可視區VZL與VZR之示意圖；以及第9圖係顯示根據本發明另一實施例所述之立體顯示裝置。

10‧‧‧控制器

20‧‧‧背光

30‧‧‧液晶面板

40‧‧‧主動偏光板

100‧‧‧立體顯示裝置

DL‧‧‧左資料

DR‧‧‧右資料

Hsync‧‧‧水平同步信號

Svideo‧‧‧視頻信號

Vsync‧‧‧垂直同步信號

Claims (12)

1. 一種立體顯示裝置，包括：一液晶面板，用以根據一同步信號，交替地顯示一左影像以及一右影像至一被動偏光眼鏡；一背光，用以提供光線至上述液晶面板；一控制器，用以根據一視頻輸入信號，提供上述左影像、上述右影像以及上述同步信號；以及一主動偏光板，配置相鄰於上述液晶面板，用以相應於上述同步信號，將來自上述背光的光線進行偏振，以形成兩個可視區，使得上述被動偏光眼鏡分別經由上述兩個可視區中對應的可視區而觀看到上述左影像以及上述右影像；其中當上述液晶面板之一畫面係根據一水平同步信號而從上述左影像更新至上述右影像或是從上述右影像更新至上述左影像時，對應於上述液晶面板之已被更新之畫素的上述主動偏光板之畫素形成一第一可視區，而對應於上述液晶面板之尚未被更新之畫素的上述主動偏光板之畫素形成一第二可視區；或者，當上述液晶面板之一畫面係根據一垂直同步信號而從上述左影像更新至上述右影像或是從上述右影像更新至上述左影像時，對應於上述液晶面板之已被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之畫素形成一第一可視區，而對應於上述液晶面板之尚未被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之畫素形成一第二可視區。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中 上述液晶面板係設置在上述背光以及上述主動偏光板之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中上述主動偏光板係設置在上述背光以及上述液晶面板之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中在上述主動偏光板中，每一畫素可操作在兩種調變模式下，以形成兩個可視區。
5. 一種立體顯示裝置，包括：一液晶面板，用以交替地顯示一左影像以及一右影像至一被動偏光眼鏡；一背光，用以提供光線至上述液晶面板；一控制器，用以根據一視頻輸入信號，提供上述左影像、上述右影像以及一同步信號；以及一主動偏光板，配置相鄰於上述液晶面板，包括複數畫素，其中當上述左影像以及上述右影像根據上述同步信號而部分地顯示在上述液晶面板之同一畫面時，上述畫素之一部分係操作在一第一模式，以便將來自上述背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一左鏡片，用以顯示上述左影像，而上述畫素之其他部分係操作在一第二模式，以便將來自上述背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一右鏡片，用以顯示上述右影像；其中當上述液晶面板之上述畫面係根據一垂直同步信號而從上述左影像以及上述右影像之該者更新至另一者時，對應於上述液晶面板之已被更新之掃瞄線的上述主動 偏光板之上述畫素係與對應於上述液晶面板之尚未被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之上述畫素係操作在不同模式；或者，當上述液晶面板之上述畫面係根據一垂直同步信號而從上述左影像以及上述右影像之該者更新至另一者時，對應於上述液晶面板之已被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之上述畫素係與對應於上述液晶面板之尚未被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之上述畫素係操作在不同模式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之立體顯示裝置，其中上述液晶面板係根據上述同步信號而交替地顯示上述左影像以及上述右影像，以及當只有上述左影像以及上述右影像之一者被顯示在上述液晶面板的一畫面時，上述主動偏光板之每一上述畫素係操作在相同模式，使得上述被動偏光眼鏡能完整地觀看到上述左影像以及上述右影像之該者。
7. 如申請專利範圍第5項所述之立體顯示裝置，其中上述液晶面板係設置在上述背光以及上述主動偏光板之間。
8. 如申請專利範圍第5項所述之立體顯示裝置，其中上述主動偏光板係設置在上述背光以及上述液晶面板之間。
9. 一種顯示方法，適用於一立體顯示裝置，包括：交替地顯示一左影像以及一右影像於上述立體顯示裝置之一液晶面板；以及 控制上述立體顯示裝置之一主動偏光板，來動態地形成一第一可視區以及一第二可視區，使得當上述左影像以及上述右影像部分地顯示在上述液晶面板之同一畫面時，一被動偏光眼鏡分別經由上述第一可視區以及上述第二可視區而觀看到上述右影像以及上述左影像，其中在上述立體顯示裝置中，上述主動偏光板係相鄰於上述液晶面板；當上述液晶面板之一畫面係根據一水平同步信號而從上述左影像更新至上述右影像或是從上述右影像更新至上述左影像時，對應於上述液晶面板之已被更新之畫素的上述主動偏光板之畫素與對應於上述液晶面板之尚未被更新之畫素的上述主動偏光板之畫素係操作在不同模式；或者，當上述液晶面板之上述畫面係根據一垂直同步信號而從上述左影像更新至上述右影像或是從上述右影像更新至上述左影像時，對應於上述液晶面板之已被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之上述畫素與對應於上述液晶面板之尚未被更新之掃瞄線的上述主動偏光板之上述畫素係操作在不同模式。
10. 如申請專利範圍第9項所述之顯示方法，其中操作在一第一模式之上述立體顯示裝置的上述主動偏光板之畫素形成上述第一可視區，以便將來自一背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一右鏡片，以及操作在一第二模式之上述立體顯示裝置的上述主動偏光板之畫素形成上述第二可視區，以便將來自上述背光的光線傳遞至上述被動偏光眼鏡之一左鏡片。
11. 如申請專利範圍第9項所述之顯示方法，其中在上述立體顯示裝置中，上述液晶面板係設置在上述背光以及上述主動偏光板之間。
12. 如申請專利範圍第9項所述之顯示方法，其中在上述立體顯示裝置中，上述主動偏光板係設置在上述背光以及上述液晶面板之間。