CN101738733A - 可切换式立体显示装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可切换式立体显示装置，包括一显示面板、一二维/三维切换单元、与一背光单元。二维/三维切换单元具有一二维显示模式和一三维显示模式。背光单元是用以提供一光源给显示面板，且背光单元的光源具有一第一亮度和一第二亮度。其中，二维/三维切换单元为二维显示模式时，背光单元的光源为第一亮度，而二维/三维切换单元为三维显示模式时，背光单元的光源为第二亮度。本发明有效解决了习知技术所面临的显示模式切换前后的亮度差异问题。

Description

可切换式立体显示装置及其控制方法

技术领域

本发明是关于一种可切换式立体显示装置及其控制方法，尤指利用调整背光光源的亮度，以减少二维显示模式与三维显示模式之间亮度差异的一种可切换式立体显示装置及其控制方法。

背景技术

从光学控制技术来看可切换式影像立体化的技术，主要有柱状透镜(lenticular)以及视差光栅(barrier)两大主流。以现阶段的技术水准而言，采用柱状透镜技术的立体显示装置，其亮度表现比较好，且在二维显示模式与三维显示模式之间的亮度差异较小。然而，采用柱状透镜技术的立体显示装置，其制程稳定度以及技术成熟度皆不及采用视差光栅技术的立体显示装置。据此，视差光栅技术因具有稳定的制程与成熟的技术，因而在成本方面有较佳的市场竞争力。

请参考图1。图1绘示了习知技术中采用视差光栅技术的可切换式立体显示装置的示意图。需注意的是本文中所有提到的图式皆仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。如第1图所示，采用视差光栅技术的可切换式立体显示装置10主要包括背光单元12、显示面板14、与可切换式视差光栅16。其中，背光单元12是用来提供光源给显示面板14。视差光栅技术的三维影像显示原理，主要是利用将可切换式视差光栅16切换成光栅，使得显示面板14所产生的影像分别送到左眼跟右眼，产生立体化影像。而二维影像的显示方式，是将可切换式视差光栅16切换成透明状态，则显示面板14所产生的影像即为二维影像。然而，因为可切换式视差光栅16启动形成的光栅会遮住大部分光线，使得三维显示模式的亮度降低，产生二维显示模式与三维显示模式之间亮度差异大的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可切换式立体显示装置及其控制方法，以解决习知技术所面临的显示模式切换前后的亮度差异问题。

本发明的一较佳实施例提供可切换式立体显示装置。上述可切换式立体显示装置包括一显示面板、一二维/三维(2D/3D)切换单元、与一背光单元。显示面板具有一出光面与一入光面。二维/三维切换单元是设置于显示面板的邻近出光面的一侧，且二维/三维切换单元具有一二维显示模式和一三维显示模式。背光单元是设置于显示面板的邻近入光面的一侧，用以提供一光源给显示面板，且背光单元的光源具有一第一亮度和一第二亮度，而第一亮度的强度量值不同于第二亮度的强度量值。其中，二维/三维切换单元为二维显示模式时，背光单元的光源为第一亮度，而二维/三维切换单元为三维显示模式时，背光单元的光源为第二亮度。

本发明的一较佳实施例另提供一种可切换式立体显示装置的控制方法，包括下列步骤。首先，提供一可切换式立体显示装置，其包括一显示面板、一二维/三维切换单元、与一背光单元。显示面板具有一出光面与一入光面。二维/三维切换单元是设置于显示面板的邻近出光面的一侧，且二维/三维切换单元具有一二维显示模式和一三维显示模式。背光单元是设置于显示面板的邻近入光面的一侧，用以提供一光源给显示面板，且背光单元的光源具有一第一亮度和一第二亮度，而第一亮度的强度量值不同于第二亮度的强度量值。其中，二维/三维切换单元为二维显示模式时，背光单元的光源为第一亮度，而二维/三维切换单元为三维显示模式时，背光单元的光源为第二亮度。接着，欲显示一二维信息时，传送一二维切换讯号至二维/三维切换单元，使二维/三维切换单元为二维显示模式，并传送一第一背光控制讯号至背光单元，使背光单元为第一亮度。并且，欲显示一三维信息时，传送一三维切换讯号至二维/三维切换单元，使二维/三维切换单元为三维显示模式，并传送一第二背光控制讯号至背光单元，使背光单元为第二亮度。

本发明的可切换式立体显示装置及其控制方法，是利用调整背光单元的光源强度，并针对二维显示模式与三维显示模式提供不同的光源强度，使二维显示模式与三维显示模式切换前后的亮度一致。此外，本发明的可切换式立体显示装置及其控制方法具有生产与设计成本低的优势，并且具有与现有的制程设备与产品设计兼容性高的优点。

附图说明

图1绘示了习知技术中采用视差光栅技术的可切换式立体显示装置的示意图。

图2绘示了本发明一较佳实施例的可切换式立体显示装置的示意图。

图3a绘示了本发明一较佳实施例于二维显示模式下的光线示意图。

图3b绘示了本发明一较佳实施例于三维显示模式下的光线示意图。

图4绘示了本发明一较佳实施例的可切换式立体显示装置的功能方块图。

图5绘示了本发明一较佳实施例于三维显示模式与二维显示模式两种模式下的背光控制讯号与画面亮度比较表。

【主要组件符号说明】

10，20可切换式立体显示装置    12，22背光单元

16可切换式视差光栅            14，24显示面板

26二维/三维切换单元           241，261下透明基板

242，262下电极图案            243，263液晶层

244，264上电极图案            245，265上透明基板

246入光面                     247出光面

28控制装置

具体实施方式

在说明书及后续的申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的组件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及后续的申请专利范围并不以名称的差异来作为区别组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区别的基准。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」是为一开放式的用语，故应解释成「包含但不限定于」。

请参考图2。图2绘示了本发明一较佳实施例的可切换式立体显示装置的结构示意图。如图2所示，本实施例的可切换式立体显示装置20包括一背光单元22、一显示面板24、与一二维/三维切换单元26。显示面板24具有一出光面247与一入光面246，在本实施例中，显示面板24可以是一液晶显示面板，且显示面板24可以包括一上透明基板245、一下透明基板241、一上电极图案244设置于上透明基板245上、一下电极图案242设置于下透明基板241上、以及设置于上电极图案244与下电极图案242之间的一液晶层243。另外，显示面板24可以包括彩色滤光片、驱动IC、偏光板等组件。但是，本发明的显示面板24并不以上述实施例为限，而可为其它适合的显示面板种类，并且可以包含其它适合的组件。二维/三维切换单元26是设置于显示面板24的邻近出光面247的一侧，且二维/三维切换单元26具有一二维显示模式和一三维显示模式。在本实施例中，二维/三维切换单元26可以包括一上透明基板265、一下透明基板261、一上电极图案264设置于上透明基板265上、一下电极图案262设置于下透明基板261上、以及设置于上电极图案264与下电极图案262之间的一液晶层263，但不以此为限，而可为其它适合的显示面板以及其它的组件组合。背光单元22是设置于显示面板24的邻近入光面246的一侧，用以提供一光源给显示面板24，且背光单元22的光源具有一第一亮度和一第二亮度，而第一亮度的强度量值不同于第二亮度的强度量值。在本实施例中，背光单元22的光源可以是冷阴极灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、发光二极管(LightEmitting Diode，LED)、电激发光片(Electro Luminescent，EL)、或是其它合适的光源。此外，背光单元22另可以包含导光板、扩散板、增光片等组件，其中导光板主要功能在于导引光线方向，以提高辉度及控制亮度均匀，而扩散板用来提供一均匀的面光源。并且，光自扩散板射出后其光的指向性较差，可以利用增光片来修正光的方向，达到凝聚光线、提高正面辉度的目的，以增加光线自扩散板射出后的使用效益，使整体背光单元22的辉度提高。

请参考图3a与图3b。图3a绘示了本发明一较佳实施例于二维显示模式下的光线示意图，而图3b绘示了本发明一较佳实施例于三维显示模式下的光线示意图。如图3a所示，本实施例的可切换式立体显示装置20于二维显示模式下时，二维/三维切换单元26是为二维显示模式，而此时背光单元22的光源为第一亮度。在本实施例中，二维/三维切换单元26的二维显示模式，是为使二维/三维切换单元26形成一透明状态，但不以此为限。例如，于另一实施例，可以使二维/三维切换单元26形成一透光程度分布均匀的状态。如第3b图所示，本实施例的可切换式立体显示装置20于三维显示模式下时，二维/三维切换单元26是为三维显示模式，而此时背光单元22的光源为第二亮度。在本实施例中，二维/三维切换单元26的三维显示模式，是为使二维/三维切换单元26形成一具有不透光图案的光栅，但不以此为限。例如，于另一实施例，可以使二维/三维切换单元26形成一透光程度分布不均匀的状态。

为解决习知技术所面临的显示模式切换前后的亮度差异问题，本发明是利用调整背光单元22的光源，使其于二维显示模式下，背光单元22的光源为第一亮度，而于三维显示模式下，背光单元22的光源为第二亮度，进而利用第一亮度与第二亮度的差异补偿机制，来减少二维显示模式与三维显示模式之间亮度差异。请再参考图3a与图3b。于二维显示模式下，如图3a所示，本实施例的二维/三维切换单元26是为一透明状态，以观察者的右眼来看，可看到显示面板24全部的画面。而于三维显示模式下，如图3b所示，本实施例的二维/三维切换单元26是为一具有不透光图案的光栅，以观察者的右眼来看，只能看到显示面板24中欲提供给右眼观看的右眼画面。一般立体显示装置，对于两视点(Two-View)模式的设计，可以将显示面板24的画面平均分为右眼画面与左眼画面，分别对应到观察者的右眼与左眼。因此，于三维显示模式下，观察者的右眼只能接受占显示面板24总画面约一半的右眼画面。在本实施例中，第一亮度的强度量值是小于第二亮度的强度量值，以减少二维显示模式与三维显示模式之间亮度差异。例如，以两视点模式的设计为例，第一亮度的强度量值大体上可以为第二亮度的强度量值的一半。然而，第一亮度的强度量值与第二亮度的强度量值并不以此为限。例如在多视点(Multi-View)的显示方式下，第一亮度的强度量值与第二亮度的强度量值可视显示面板24所采用的视点数目而决定。更具体得说，如果采用四视点的显示方式，则每一视点可以看见大约占显示面板总画面四分之一的画面，也就是说，每一视点接受到的光源强度大约为整个显示面板所提供的四分之一。据此，在四视点的显示方式下，本发明的另一实施例可以调整背光单元22的光源，使第一亮度的强度量值大体上为第二亮度的强度量值的四分之一，来避免显示模式切换前后的亮度差异。同理，本发明可适用其它视点数目的多视点显示方式。

请参考图4。图4绘示了本发明一较佳实施例的可切换式立体显示装置的功能方块图。如图4所示，本实施例的可切换式立体显示装置可另包括一控制装置28，其中控制装置28是用以传送一切换讯号至二维/三维切换单元26，以切换二维/三维切换单元26的二维显示模式和三维显示模式，以及用以传送一背光控制讯号至背光单元22以切换背光单元22的光源的第一亮度与第二亮度。换句话说，于本实施例中，控制装置28可以电性连接至背光单元22以及二维/三维切换单元26。再者，本实施例的控制装置28可以是一微控制器(Micro ControlUnit，MCU)，但不以此为限，且其连接关系也不限于本实施例。此外，控制装置28于传送一切换讯号至二维/三维切换单元26的步骤，以及传送一背光控制讯号至背光单元22的步骤可以同时进行，但不以此为限，可依二维/三维切换单元26与背光单元22两者的实际反应时间来决定。

再者，可切换式立体显示装置的控制方法，可包括下列步骤。请再参考图3a、图3b与图4。首先，提供一如前面所叙述的可切换式立体显示装置20，其包括一背光单元22、一显示面板24、与一二维/三维切换单元26。接着，欲显示一二维信息时，传送一二维切换讯号至二维/三维切换单元26，使二维/三维切换单元26为二维显示模式，并传送一第一背光控制讯号至背光单元22，使背光单元22为第一亮度。并且，欲显示一三维信息时，传送一三维切换讯号至二维/三维切换单元26，使二维/三维切换单元26为三维显示模式，并传送一第二背光控制讯号至背光单元22，使背光单元22为第二亮度。在本实施例中，二维切换讯号、三维切换讯号、第一背光控制讯号、以及第二背光控制讯号可以利用控制装置28进行控制，但不以此为限。其中，第一背光控制讯号与第二背光控制讯号可以分别为一脉波宽度调变(PulseWidth Modulation，PWM)讯号，且第一背光控制讯号的工作周期(Duty Cycle)小于第二背光控制讯号的工作周期。更具体得说，本实施例可利用软件作为二维显示模式与三维显示模式切换的开关，讯号透过USB传输，给予微控制器指令产生PWM讯号供背光单元22使用，并提供二维切换讯号或三维切换讯号，以提供二维/三维切换单元26所需要的电压差，利用电压差产生的电场来让二维/三维切换单元26中的液晶旋转，形成不透光图案的光栅来挡住光线，此时调整PWM讯号波形，让切换前后的亮度一致。

请参考图5。图5绘示了本发明一较佳实施例于三维显示模式与二维显示模式两种模式下的背光控制讯号与画面亮度比较表。如图5所示，于二维显示模式下，本实施例的第一背光控制讯号是为一脉波宽度调变讯号，且其工作周期大体上为50％，而于三维显示模式下，本实施例的第二背光控制讯号是为一脉波宽度调变讯号，且其工作周期大体上为100％。另外，LCD显示器的亮度测量单位是为米平方烛光(cd/m²)，也就是一般所称的nit，在本实施例中，可切换式立体显示装置的画面亮度，于二维显示模式下约为252nits，而于三维显示模式下约为245nits。在习知技术中，三维显示模式的画面亮度，可以有大约250nits的亮度，而当切换回二维显示模式时，画面亮度则会有大约600nits的高亮度。相较之下可知，本实施例能够有效的减少二维显示模式与三维显示模式的间亮度差异。

综上所述，本发明的可切换式立体显示装置及其控制方法，是利用调整背光单元的光源强度，并针对二维显示模式与三维显示模式提供不同的光源强度，使二维显示模式与三维显示模式切换前后的亮度一致，进而有效的解决习知技术中，因可切换式的视差光栅启动时造成的光线阻挡，所导致的二维显示模式与三维显示模式之间亮度差异大的问题。此外，本发明的可切换式立体显示装置及其控制方法具有生产与设计成本低的优势，并且具有与现有的制程设备与产品设计兼容性高的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种可切换式立体显示装置，其特征是包含：一显示面板，具有一出光面与一入光面；一二维/三维切换单元，设置于该显示面板的邻近该出光面的一侧，且该二维/三维切换单元具有一二维显示模式和一三维显示模式；以及一背光单元，设置于该显示面板的邻近该入光面的一侧，用以提供一光源给该显示面板，且该背光单元的该光源具有一第一亮度和一第二亮度，该第一亮度的强度量值不同于该第二亮度的强度量值；其中，该二维/三维切换单元为该二维显示模式时，该背光单元的该光源为该第一亮度，而该二维/三维切换单元为三维显示模式时，该背光单元的该光源为该第二亮度。

2.根据权利要求1所述的可切换式立体显示装置，其特征在于：其中该第一亮度的强度量值是小于该第二亮度的强度量值。

3.根据权利要求2所述的可切换式立体显示装置，其特征在于：其中该第一亮度的强度量值大体上是为该第二亮度的强度量值的一半。

4.根据权利要求1所述的可切换式立体显示装置，其特征在于：另包括一控制装置，其中该控制装置是用以传送一切换讯号至该二维/三维切换单元以切换该二维/三维切换单元的该二维显示模式和该三维显示模式，以及用以传送一背光控制讯号至该背光单元以切换该背光单元的该光源的该第一亮度与该第二亮度。

5.根据权利要求1所述的可切换式立体显示装置，其特征在于：其中该二维/三维切换单元包含一上电极图案、一下电极图案与设置于该上电极图案与该下电极图案之间的一液晶层。

6.一种可切换式立体显示装置的控制方法，其特征在于包含：提供一可切换式立体显示装置，包括：一显示面板，具有一出光面与一入光面；一二维/三维切换单元，设置于该显示面板的邻近该出光面的一侧，且该二维/三维切换单元具有一二维显示模式和一三维显示模式；以及一背光单元，设置于该显示面板的邻近该入光面的一侧，用以提供一光源给该显示面板，且该背光单元的该光源具有一第一亮度和一第二亮度，该第一亮度的强度量值不同于该第二亮度的强度量值；欲显示一二维信息时，传送一二维切换讯号至该二维/三维切换单元，使该二维/三维切换单元为该二维显示模式，并传送一第一背光控制讯号至该背光单元，使该背光单元为该第一亮度；以及欲显示一三维信息时，传送一三维切换讯号至该二维/三维切换单元，使该二维/三维切换单元为该三维显示模式，并传送一第二背光控制讯号至该背光单元，使该背光单元为该第二亮度。

7.根据权利要求6所述可切换式立体显示装置的控制方法，其特征在于：其中该二维切换讯号、该三维切换讯号、该第一背光控制讯号、以及该第二背光控制讯号是由一控制装置进行控制；其中该第一背光控制讯号与第二背光控制讯号是分别为一脉波宽度调变讯号。

8.根据权利要求7所述可切换式立体显示装置的控制方法，其特征在于：其中该第一背光控制讯号的工作周期小于该第二背光控制讯号的工作周期。

9.根据权利要求8所述可切换式立体显示装置的控制方法，其特征在于：其中该第一背光控制讯号的工作周期是为50％，而该第二背光控制讯号的工作周期是为100％。

10.根据权利要求6所述可切换式立体显示装置的控制方法，其特征在于：其中该二维/三维切换单元包含一上电极图案、一下电极图案与设置于该上电极图案与该下电极图案之间的一液晶层。

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