CN101137071B

CN101137071B - 立体图像显示装置以及降低立体图像干扰的方法

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Publication number: CN101137071B
Application number: CN2006101256985A
Authority: CN
Inventors: 李锟; 黄国忠; 蔡朝旭
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: CN101137071A

Abstract

一种立体图像显示装置，包括一光源模块与一图像显示组件。该光源模块有至少一个发光区块。一光源驱动单元连接于该光源模块及该图像组件，其中该发光区块，受该光源驱动单元的驱动，依照一图像组件显示频率但是有较小的发光占空比，同步地发出一光源。藉由该光源模块发出的该光源同步搭配显示组件以降低立体图像的干扰。

Description

立体图像显示装置以及降低立体图像干扰的方法

技术领域

本发明涉及一种立体图像显示技术，且特别涉及一种立体图像显示器装置，以及降低立体图像干扰的方法。

背景技术

立体(3D)图像的显示方式随着显示器的蓬勃发展已经进入商品化的阶段。3D显示装置势必将成为下世代显示器的重要发展方向，且这已是业界的共识。越来越多的市场，如医学、展示、娱乐、教育、军事、设计、广告…等等，都有需求裸眼式的3D显示技术。

然而3D显示技术的逐渐普但仍然遭到种种阻碍。其中，较大的障碍仍然是因为显示技术本身的限制。目前3D显示商品化最主要的瓶颈之一在于图像品质相对于平面(2D)显示器还不能满足使用者的需求，其包含视角、观者数量等。而其中影响立体显示效果最显著的莫过于立体鬼影(Cross-talkbetween stereo images)的问题。3D技术目前对于图像品质的改善方面并不多，尤其是影响双眼视觉最深的干扰(cross-talk)问题并没有提出有效解决的方法。

干扰的数值被列为立体显示装置的基本参数。干扰引起的鬼影问题，在立体显示装置的研究中一直是重要议题。在时间多路复用式立体显示装置，一大部分来自于显示装置的反应速度不够快，而目前的主流平面显示装置为液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)装置，而液晶显示器装置为非自发光显示器，与过去CRT等自发光显示器有不同的反应特性。特别是立体图像的反应速度需求是一般2倍乃至多倍，无论平面显示器的速度进展多快，在立体的应用上都需要更快的反应速度。由于3D显示技术对反应速度的需求高，左眼与右眼的干扰问题就变为严重。

3D显示技的机制是根据人眼的视觉特性，当左右眼分别观看相同的图像内容但是具有不同视差的二图像时，会构成一立体图像。但是当显示器的图像显示反应速度不够快时，例如属左眼的图像于切换时会残留一些图像给右眼，反之也是。如此就造成所谓的鬼影，也就是说例如当左眼在观看左眼图像时，有同时重迭观看到另一较淡的图像，但是属于前一画面右眼的图像。图1示出了传统图像干扰的现象示意图。在图1，在理想状况下(左图)，例如图像信号100是给左眼的图像，而图像信号102是给右眼的图像。在此情形下，显示器仅显示属于右眼的图像内容。然而，如果有图像残留的干扰(右图)，显示器会同时显示先前左眼的残留图像104以及属于右眼的图像内容106。

为了解决上述干扰问题，传统上例如采用图像处理方式来解决。也就是说，将立体显示器的干扰强度，预先在图像中去除，使当观看真正发生干扰时，可以将去除的图像强度补足。图2示出了传统利用图像处理方式改善干扰的机制示意图。藉由图像处理方式，先将左眼图像做补偿图像108，而属于右眼的图像110与补偿图像108一起显示。如此，由于图像的残留，预先处里的补偿图像108会消除干扰，使得没有左眼的残留图像。

然而，上述技术的缺点是大幅降低单眼图像对比的强度。因此，其它不同的解决干扰的方式仍继续在研发。

发明内容

本发明提供一种立体显示装置，至少可以解决时间多路复用式，或是时间/空间多路复用合并式立体显示器的干扰问题，其中，例如对非自发光显示器装置的驱动机制，配合光源的同步控制以减少图像的反应时间，以达到降低干扰，提高立体图像品质。

本发明提供一种降低立体图像干扰的方法，例如对非自发光显示器装置的驱动机制，配合光源的控制以减少图像的反应时间，以达到降低干扰，提高立体图像品质目的。

本发明提供一种立体图像显示装置，包括一光源模块有至少一个发光区块。一光源驱动单元与该光源模块及该图像显示组件耦接，其中，该发光区块，受该光源驱动单元的驱动，依照一占空比(duty cycle)的大小，周期性地发出一光源。一立体图像显示面板，以一图像显示频率产生一图像数据，藉由该光源模块同步配合发出的该光源，以显示一立体图像。

根据本发明一实施例，在前述立体图像显示装置中，立体图像显示面板是根据一空间多路复用显示机制、或是时间/空间合并多路复用显示机制，以显示该立体图像。

根据本发明一实施例，在前述立体图像显示装置中，该光源模块例如是一背光模块。又，该光源模块例如包括发光二极管(LED)、场放射显示组件(FED)、或冷阴极荧光灯管(CCFL)等主动发光组件。

根据本发明一实施例，在前述立体图像显示器中，立体图像显示面板不会自发光。又，立体图像显示面板例如包括液晶显示组件(LCD)、反射式液晶(LCOS)显示组件、或全像显示组件。

本发明另外提供一种降低立体图像干扰的方法，适用于控制一立体图像显示装置的一光源模块。此方法包括对应一图像显示周期的大小，设定小于该图像显示周期的一发光占空比；以及利用一光源驱动单元，控制该光源模块，使同步于一图像显示频率而依照该发光占空比发光。

本发明利用控制光源的发光占空比以适当降低图像反应的有效时间，因此干扰问题减低而获得解决。减少发光占空比能会影响到整体图像亮度，但是设定在一适当范围。况且图像亮度也可以利用其它的一般调整方式加强。因此本发明不会在亮度上实质地影响到显示品质。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出了传统图像干扰的现象示意图。

图2示出了传统利用图像处理方式改善干扰的机制示意图。

图3示出了本发明考虑传统技术造成干扰问题的原因示意图。

图4示出了本发明所考虑的传统3D的显示机制示意图。

图5示出了依据本发明实施例，可降低立体显示的干扰问题的示意图。

图6示出了依据本发明实施例，立体图像显示装置示意图。

图7示出了依照本发明一实施例，立体图像显示装置使用光源模块162的结构示意图。

图8示出了依照本发明另一实施例，立体图像显示装置使用光源模块162的结构示意图。

图9示出了依据本发明实施例，立体图像显示装置的立体图像显示面板机制示意图。

图10示出了依据本发明另一实施例，立体图像显示装置的立体图像显示面板机制示意图。

附图符号说明

100、102图像信号

104：残留图像

106：图像内容

108：补偿图像

110：右眼的图像

130：灰度电压信号

132：像素灰度值信号

140、146：立体显示屏幕140

142、148：视域图像

144：视域

150：灰度值信号

152：光源驱动信号

160：立体图像显示面板

162：光源模块

164：光源驱动单元

166：冷阴极荧光灯管

168：发光二极管

1100：显示屏幕1100

1102：图像遮挡板

1104：延迟片

具体实施方式

本发明是利用直接控制光源模块的发光强度的占空比(duty cycle)，以减少干扰现象的显现。换句话说，光源模块不是持续的发光，而是依照设定的发光占空比而周期性地发光。以下举一些实施例做为本发明的描述，但是本发明不受限于所举实施例。

首先，再度来看传统干扰的问题。图3示出了本发明考虑传统技术造成干扰问题的原因示意图。在图3，信号132在时间轴上是例如是左眼图像交替显示的像素灰度值，其中右眼图像在理想上没有内容。信号130在时间轴上是对应左眼、右眼的灰度电压信号。换句话说，当发生右眼图像残留给左眼时，就会有如附图的一些干扰的灰度电压信号，残留给右眼。

本发明研究干扰问题时，观察到例如图3的干扰机制。再经过研究后，本发明提出直接控制光源模块的方式来解决干扰问题。在描述本发明的解决方式的前先描述3D的显示机制。图4示出了本发明所考虑的传统3D的显示机制示意图。参阅图4，一般3D的显示技术可分为空间多路复用显示方式(左图)以及时间显示方式(右图)。对于空间多路复用显示方式，在立体显示屏幕140上，依照位置会将不同视差的视域图像142显示于立体显示屏幕140上，因此在人眼的前面会有多个视域(viewing zone)144。当双眼处在不同视域时，就会产生立体视觉。一般空间多路复用显示方式不会有干扰的问题，造成鬼影显像，但是需要很大的显示空间。

另外，时间多路复用显示方式是在立体显示屏幕146上，依序显示属于不同视域图像148，藉由视觉暂留生理现象，左眼与右眼可以同时看到不同视域的图像，而产生立体视效果。然而，由于要维持在视觉暂留的范围内，图像需快速切换，如果显示装置的反应速度不足，就会发生鬼影的干扰显像。本发明至少可降低时间多路复用显示方式或是时间/空间多路复用合并显示方式的干扰问题。当然本发明提出的方式，不限定于所举的较佳实施例，也可以有其它适合的应用。

图5示出了依据本发明实施例，可降低立体显示的干扰问题的示意图。参阅图5，信号150其与信号132类似，代表在时间轴上的左眼右眼图像交替显示的像素灰度值。右眼图像理想上是无图像内容的灰度值，但是由于有先前残留图像，因此右眼图像仍有一些残留灰度值。本发明不必刻意对残留灰度值作预先补偿。本发明利用控制光源的发光占空比但是维持与图像显示频率同步，以减少残留的效应。信号152是在时间轴上的光源驱动信号。换句话说，对于右眼或左眼的一全部显示周期而言，对应的光源仅启动其一部分的比例，也就是占空比的调整。图5中，信号152在高电压电平的时间间隔，是光源启动的间隔，仅是一全部显示周期的一部分，其例如约是90％或是小于90％。如此，残留图像的有效间隔也缩短，相对地图像残留现象就被压制。但是为了能维持显示亮度，占空比也可以依实际设计要求而设定一下限值。

图6示出了依据本发明实施例，立体图像显示装置示意图。参阅图6，立体图像显示装置包括一立体图像显示面板160、一光源模块162、以及一光源驱动单元。光源模块162例如是背光模块。一光源驱动单元164与光源模块162耦接。光源模块162受该光源驱动单元的驱动，依照一占空比的大小，例如图5所示，周期性地发出一光源。立体图像显示面板160，以一图像显示频率产生一图像数据。立体图像显示面板160藉由光源模块162同步配合发出的光源，以显示一立体图像。由于发光的占空比不是100％，从一图像数据变换到另一图像数据的期间，仅有一部份的时间内，依照占空比的大小才会启动光源。在此，立体图像显示面板160的技术，可以采用一般的时间多路复用显示方式，或是时间/空间多路复用合并显示方式进行显示。本发明实施例是着重在显示光源的驱动方式，关于立体图像显示面板160以及光源模块162的技术可利用一般熟知的技术达成，可为一般熟此技艺者可了解。立体图像显示面板例如是液晶显示组件(LCD)、反射式液晶(Liquid Crystal OnSilicon，LCOS)显示组件、或全像显示组件等等。

又，所举实施例是针对立体图像显示面板160是非自发光的设计。由于图像反应速度较慢会造成鬼影的干扰。然而，即使立体图像显示面板160是自发光式，如果图像反应速度不够快的话，其光源仍可以利用本发明的设计，来调控光源的占空比。换句话说光源模块162不仅限于实施例的背光模块。

图7与图8示出了依照本发明实施例，立体图像显示装置使用光源模块162的结构示意图。参阅图7，例如以多个冷阴极荧光灯管(Cold CathodeFluorescent Lamp，CCFL)166所组成的光源模块162。又，冷阴极荧光灯管依实际的设计可以整体驱动，或是也可以分成几个区的驱动。参阅图7，如果光源是多个发光二极管168所组成的数组，也是可以整体或是分成多个区块控制。另外光源模块162例如也可以使用场放射显示组件(Field EmittingDisplay，FED)构成。

又，立体图像显示面板160的架构，可以有种设计。以下也举一些实施例来说明，但是实施例不是用来限制本发明的应用范围。

图9示出了依据本发明实施例，立体图像显示装置的立体图像显示面板机制示意图。参阅图9，此应用实施例是使用一具有偏极化的眼镜，例如包括P偏极态与S偏极态的眼镜，以分别观看有偏极化的图像。图10示出了依据本发明另一实施例，立体图像显示装置的立体图像显示面板机制示意图。参阅图10，此时实施例是采用时间/空间合并多路复用显示机制所设计。对于图像像素数组，其相邻像素行(pixel column)是属于不同视域的图像，例如左眼视域与右眼视域交替的图像，其分别有不同的光偏极态。在图10的左图，显示屏幕1100上例如以黑区块代表P态的像素行，而白区块代表S态的像素行。另外在显示屏幕1100上面对观看者的一边，再设置一图像遮挡板1102。图像遮挡板1102对应像素行也设置有P态与S态的遮条区域。因此，当在显示具有P态的图像时，其会进入双眼其一，例如右眼，而具有S态的图像由于图像遮挡板1102的遮挡，不会进入右眼，反之亦是。又、如果增加一延迟片1104(右图)，则具有S态的图像可由左眼看到。

以上所举立体图像显示面板160的架构实施例，仅是用来说明立体图像的简单机制说明。本发明可以使用于各种立体图像显示装置的设计，其中本发明是关于显示装置的光源控制的设计，至于其它部份的设计可以有各种变化，不仅限定于一些所举的实施例。

综上所述，在本发明利用光源的控制以减少图像的反应时间，以达到降低干扰，提高立体图像品质。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种立体图像显示装置，包括：

一光源模块，包括至少一个发光区块；

一光源驱动单元，与该光源模块及该图像显示组件耦接，其中，该发光区块，受该光源驱动单元的驱动，依照一占空比的大小，周期性地发出一光源；以及

一立体图像显示面板，以一图像显示频率产生一图像数据，藉由该光源模块同步配合发出的该光源，以显示一立体图像，

其中该占空比的一结束边缘是在由属于左眼到下一个属于右眼的该图像数据的开始点的前一段时间，或是由属于右眼到下一个左眼的该图像数据的开始点的前一段时间，其中所述图像数据代表一整个图像。

2.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，该占空比相对人眼有一下限值。

3.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，根据一空间多路复用显示机制显示该立体图像。

4.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，根据一时间/空间合并多路复用显示机制显示该立体图像。

5.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，该光源模块是一背光模块。

6.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，该光源模块是主动发光组件。

7.如权利要求6所述的立体图像显示装置，其中，该主动发光组件包括发光二极管、场放射显示组件或冷阴极荧光灯管。

8.如权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，该立体图像显示面板是不会自发光的光学组件。

9.如权利要求8所述的立体图像显示装置，其中，不会自发光的该光学组件包括液晶显示组件、反射式液晶显示组件或全像显示组件。

10.一种降低立体图像干扰的方法，适用于控制一立体图像显示装置的一光源模块，包括：

对应一图像显示周期的大小，设定小于该图像显示周期的一发光占空比；以及

利用一光源驱动单元，控制该光源模块，与一图像显示频率同步地使依照该发光占空比发光，

11.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，该光源模块是一背光模块。

12.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，该光源模块包括至少一个发光区块，而每一发光区块皆由该光源驱动单元所驱动。

13.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，使用该方法的该立体图像显示装置使用一空间多路复用显示机制显示该立体图像。

14.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，使用该方法的该立体图像显示装置使用一时间/空间合并多路复用显示机制显示该立体图像。

15.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，使用该方法的该光源模块是一主动发光组件。

16.如权利要求15所述的降低立体图像干扰的方法，其中，该主动发光组件包括发光二极管、场放射显示组件或冷阴极荧光灯管。

17.如权利要求10所述的降低立体图像干扰的方法，其中，使用该方法的该立体图像显示面板是不自发光的光学组件。

18.如权利要求17所述的降低立体图像干扰的方法，其中，不自发光的该光学组件包括液晶显示组件、反射式液晶显示组件或全像显示组件。