CN102087415A - 立体显示装置及立体显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种立体显示装置及其显示方法。上述立体显示装置包含显示面板、视差模块、偏振控制模块以及双折射层。右眼视角画面与左眼视角画面根据频率分别交错显示于上述显示面板的第一区域与第二区域上，以产生光信号。偏振控制模块设置于上述显示面板与上述视差模块之间，偏振控制模块根据上述频率切换通过上述偏振控制模块的上述光信号的偏振方向。根据上述偏振方向上述双折射层使上述光信号平移特定距离或直接通过。

Description

立体显示装置及立体显示方法

技术领域

本发明涉及一种立体显示装置及方法，特别涉及一种可裸眼观看的立体显示装置及方法。

背景技术

近年来，随着消费性电子产品的迅速发展，各种数字式的电子显示装置逐渐普及，举凡在手机、互动广告看板、液晶电视机以及笔记本电脑等产品上，都可以看到各种新颖的电子显示装置。为了达到更有真实感的显示效果，电子显示器已由目前的平面显示开始朝向立体显示的目标发展。

以目前的立体电影为例，观众配戴具有红、蓝色滤光片的立体眼镜。电影的画面包含不同色光组成的左眼影像与右眼影像，左、右眼影像经过不同的滤光片过滤之后分别投射至观众的两眼。利用左眼影像与右眼影像之间的景深差距，让观众看见具有立体深度效果的物体。目前这样的立体电影技术，已十分成熟，且色彩偏差的难题也已逐渐解决，但观众在观看这样的影片时，仍需配戴有特制的立体眼镜，若拿下眼镜只会看见两组部分重叠且模糊的画面。

随着液晶显示器普及之后，业界逐渐开始发展裸眼立体显示技术。主要的显示技术分为斜纹光栅片(Slanted Lenticular Lens)与视差屏障(Parallax Barrier)等，其原理是采用特定的光学元件(例如柱状双凸透镜阵列、固态光栅片)作为视差模块，显示面板在不同区域同时显示左、右眼的影像画面，在视差模块的分光导引下，显示面板上不同区域的左、右眼的影像画面分别投射至不同的成像区域，由此分别进入观看者的左右眼，达到立体视觉效果。

请参阅图1，图1所示为先前技术中一种立体显示装置1的示意图。立体显示装置1包含显示面板10以及视差模块12。如图1所示，显示面板10上分为第一区域10R以及第二区域10L。于此例中，第一区域10R可为偶数排的扫描线，第二区域10L可为奇数排的扫描线。显示面板10上的第一区域10R与第二区域10L分别显示右眼视角影像以及左眼视角影像，通过视差模块12之后，分别成像于特定观赏距离外的右眼成像区域2R以及左眼成像区域2L。由此，观赏者便可裸眼看见立体影像。

然而，在上述已知的裸眼立体显示技术中，显示面板上固定以1/2的区域(偶数排扫描线)显示右眼画面，另1/2的区域(奇数排扫描线)显示左眼画面，如此一来虽能达到立体影像的效果，但原先录制的左、右眼画面都仅能以一半的解析度呈现出来，使影像呈现的精细程度大为受限。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种立体显示装置。

根据一实施例，上述立体显示装置包含显示面板、视差模块、偏振控制模块以及双折射层。上述显示面板包含第一区域与第二区域，上述显示面板根据频率于上述第一区域与上述第二区域分别交错显示右眼视角画面与左眼视角画面用以产生光信号。视差模块用以分光上述光信号使上述第一区域与上述第二区域显示的画面分别投射于观看者的左右眼。偏振控制模块设置于上述显示面板与上述视差模块之间，偏振控制模块根据上述频率切换通过上述偏振控制模块的上述光信号的偏振方向。根据上述偏振方向上述双折射层使上述光信号平移特定距离或直接通过。

本发明的另一目的在于提供一种立体显示方法。

根据一实施例，立体显示方法包含下列步骤。根据频率于显示面板的第一区域与第二区域交错显示右眼视角画面与左眼视角画面，用以产生光信号。分光上述光信号使上述第一区域与上述第二区域显示的画面分别投射于观看者的左右眼。根据上述频率控制上述光信号的偏振方向。根据上述偏振方向使上述光信号平移或直接通过双折射层，形成立体成像。

于本发明的立体显示装置及立体显示方法中，上述画面包含的第一区域(如偶数条扫描线)与第二区域(如奇数条扫描线)以较高的频率(如120赫兹)交替地显示右眼视角画面与左眼视角画面。并通过控制上述光信号的偏振方向，使光信号经过双折射层时选择性地发生平移，由此补偿左、右眼视角画面互换时其间的位置偏差，使左、右眼视角画面能稳定成像于相对应的左、右眼成像区域。如此一来，便可在不降低影像解析度的情况下达成立体显示效果。

关于本发明的优点与精神可以利用以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1所示为先前技术中一种立体显示装置的示意图。

图2所示为根据本发明的一具体实施例中立体显示装置的示意图。

图3所示为根据本发明的一具体实施例中立体显示方法的方法流程图。

图4A所示为利用偏振控制模块控制上述光信号的偏振方向为基频光方向的示意图。

图4B所示为利用偏振控制模块控制上述光信号的偏振方向为倍频光方向的示意图。

图5所示为偏振方向为基频光方向的光信号进入双折射层后其行进路径的示意图。

图6所示为偏振方向为倍频光方向的光信号进入双折射层后其行进路径的示意图。

具体实施方式

请参阅图2，图2所示为根据本发明的一具体实施例中立体显示装置3的示意图。如图2所示，裸眼立体显示装置3包含依序设置的显示面板30、偏振控制模块32、视差模块34以及双折射层36。

实际应用中，显示面板30可包含背光模块以及液晶显示模块，显示面板30的液晶显示模块可根据输入的画面信息显示画面，并利用背光模块产生的光线将液晶显示模块上显示的画面投射出来，液晶显示面板的显示原理为已知技术的人所熟知。简单的说，显示面板30可用以显示画面，并根据上述画面产生光信号。

于此实施例中，显示面板30包含第一区域300与第二区域302。于此实施例中，第一区域300即为显示面板30上偶数排扫描线，而第二区域302即为显示面板30上奇数排扫描线。于本发明中，第一区域300与第二区域302交替地显示右眼视角画面与左眼视角画面。

举例来说，于时间点2t时，第一区域300显示右眼视角画面中偶数排扫描线的像素信息，同一时间，第二区域302显示左眼视角画面中奇数排扫描线的像素信息。于下一个时间点2t+1时，第一区域300则切换为显示左眼视角画面中偶数排扫描线的像素信息，而第二区域302则显示右眼视角画面中奇数排扫描线的像素信息。

对右眼视角画面来说，其偶数排扫描线与奇数排扫描线的像素信息分别于时间点2t、时间点2t+1时显示于显示面板30上，也就是对右眼视角画面来说，其影像的全解析度皆可分时进行显示，未有遗漏。同理，对左眼视角画面来说，其奇数排扫描线与偶数排扫描线的像素信息亦分别于时间点2t、时间点2t+1时显示于显示面板30上。

此外，于此实施例中，显示面板30可采用120赫兹以上的画面切换频率，使第一区域300与第二区域302交替地显示右眼视角画面与左眼视角画面，如此一来，对单一右眼(或左眼)视角画面而言，其画面切换频率仍可达60赫兹以上，对人体视觉而言画面切换亦十分流畅。

上述，显示面板30产生的光信号，随后经过视差模块34分光并成像于特定观赏距离的成像区域中。于此实施例中，视差模块34可为固态光栅片、平凸透镜阵列或双凸透镜阵列，图2中以平凸透镜阵列为例，但本发明并不以此为限。利用固态光栅片的视差屏障效果，或是利用凸透镜阵列的折射效果，视差模块34用以限制显示面板30上光信号的行进路径与方向，使显示面板30上不同区域的左、右眼的影像画面分别成像于特定区域(如图2中的右眼成像区域40及左眼成像区域42)，由此使其分别进入观看者的左右眼，形成立体视觉效果。

需特别说明的是，因本发明的立体显示装置3中显示面板30包含的第一区域与第二区域交替地显示右眼视角画面与左眼视角画面，故立体显示装置3另设置有偏振控制模块32与双折射层36，由此补偿左、右眼视角画面互换时其间的位置偏差，使左、右眼视角画面能稳定成像于相对应的左、右眼成像区域，其细部作法详述于下列段落。

请一并参阅图3，图3所示为根据本发明的一具体实施例中立体显示方法的方法流程图。本实施例中的立体显示方法可配合立体显示装置3使用，或亦可独立运作。

首先，执行步骤S100，根据频率于显示面板30显示画面用以产生光信号，如图2所示，此时显示面板30的第一区域300与第二区域302交错地显示右眼视角画面与左眼视角画面。

执行步骤S102，显示面板30产生的光信号经过视差模块34，分光上述光信号使第一区域300与第二区域302显示的画面分别投射于观看者的左右眼。

执行步骤S104，利用偏振控制模块32根据显示画面的频率控制光信号的偏振方向。

于此实施例中，上述偏振控制模块32可包含有液晶层，上述偏振控制模块32利用驱动电压控制液晶层中液晶晶粒的排列方向，由此调整上述光信号的上述偏振方向。

请一并参阅图4A以及图4B，图4A与图4B分别所示为利用偏振控制模块32控制上述光信号的偏振方向为基频光或倍频光方向的示意图。如图4A中，偏振控制模块32的液晶层液晶排列方向与入射光平行，使该光信号的偏振方向保持基频光(ordinary ray，o-ray)方向。于图4B中，偏振控制模块32施加驱动电压以扭转液晶层中液晶晶粒的排列方向，由此使通过的上述光信号其偏振方向调整至倍频光(extraordinary ray，e-ray)方向。

执行步骤106，根据偏振方向使光信号平移或直接通过双折射层。

请一并参阅图5，图5所示为偏振方向为基频光(o-ray)方向的光信号进入双折射层36后其行进路径的示意图。如图5所示，当偏振方向为o-ray方向的光信号进入双折射层36后，则光信号可直接通过上述双折射层。

请一并参考图2，偏振控制模块32把光信号的偏振方向控制在o-ray方向。偏振方向为o-ray方向的光信号可直接通过双折射层36并形成立体成像，立体成像包含第一区域300以及第二区域302同时显示的右眼成像区域40与左眼成像区域42。

也就是说，在光信号直线行进的情况下，第一区域300显示右眼视角画面中偶数排扫描线部分，并投射至右眼成像区域40处；第二区域302显示左眼视角画面中奇数排扫描线部分，并投影至左眼成像区域42。

同样地，显示面板的第一区域300切换为显示左眼视角画面，而第二区域302切换为显示右眼视角画面时，第一区域300显示左眼视角画面中偶数排扫描线部分，第二区域302显示右眼视角画面中奇数排扫描线部分。如此一来，左、右眼视角画面的完整解析度即可完整显示，不再受限于仅能达到左、右眼视角各一半解析度的显示效果。

另一方面，请参考图6，图6所示为偏振方向为倍频光(e-ray)方向的光信号进入双折射层36后其行进路径的示意图。当偏振方向为e-ray方向的光信号进入双折射层36后，上述光信号将会平移特定距离d，此时光信号平移的特定距离d可能受入射角度、双折射层36厚度与双折射层36本身材料所影响。于此实施例中，双折射层36可由各种具双折射特性的材料所制成，如液晶。

请参考图6，当偏振控制模块32将光信号的偏振方向调整至e-ray方向时，偏振方向被调整为e-ray方向的光信号经过双折射层36时平移特定距离d。通过设计适当的特定距离d，使第一区域300的左眼视角画面经平移后投射进入左眼成像区域42，且使第二区域302的右眼视角画面经平移后投射进入右眼成像区域40。

如此一来，便可通过偏振控制模块32将光信号的偏振方向调整为e-ray方向，使光信号在经过双折射层时发生平移，利用适当的特定距离补偿左、右眼视角画面互换时产生的位置偏差，使左、右眼视角画面能稳定成像于相对应的左、右眼成像区域。

于本发明的立体显示装置及立体显示方法中，显示面板上的第一区域(如偶数条扫描线)与第二区域(如奇数条扫描线)以较高的频率(如120赫兹)交替地显示右眼视角画面与左眼视角画面。并通过控制上述光信号的偏振方向，使光信号经过双折射层时选择性地发生平移，由此补偿左、右眼视角画面互换时其间的位置偏差，使左、右眼视角画面能稳定成像于相对应的左、右眼成像区域。如此一来，便可在不降低影像解析度的情况下达成立体显示效果。

利用以上较佳具体实施例的详述，希望能更清楚描述本发明的特征与精神，并非以上述所揭露的较佳具体实施例对本发明的保护范围加以限制。相反，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (15)

1.一种立体显示装置，其特征是，包含：

显示面板，上述显示面板包含第一区域与第二区域，上述显示面板根据频率于上述第一区域与上述第二区域分别交错显示右眼视角画面与左眼视角画面用以产生光信号；

视差模块，用以分光上述光信号使上述第一区域与上述第二区域显示的画面分别投射于观看者的左右眼；

偏振控制模块，设置于上述显示面板与上述视差模块之间，根据上述频率切换通过上述偏振控制模块的上述光信号的偏振方向；以及

双折射层，根据上述偏振方向上述双折射层使上述光信号平移特定距离或直接通过。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，上述偏振控制模块包含液晶层，上述偏振控制模块利用驱动电压控制上述液晶层中多个液晶的排列方向，由此调整上述光信号的上述偏振方向。

3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，若进入上述双折射层的上述光信号其上述偏振方向为基频光方向，则上述光信号直接通过上述双折射层。

4.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，若进入上述双折射层的上述光信号其上述偏振方向为倍频光方向时，则当上述光信号通过上述双折射层时，上述光信号平移上述特定距离。

5.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，当上述第一区域显示上述右眼视角画面且上述第二区域显示上述左眼视角画面时，上述光信号直接通过上述双折射层，并形成立体成像，上述立体成像包含右眼成像区域以及左眼成像区域。

6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征是，当上述第一区域显示上述左眼视角画面且上述第二区域显示上述右眼视角画面时，上述偏振控制模块调整上述光信号的上述偏振方向，使上述光信号经过上述双折射层时平移上述特定距离，利用上述特定距离，使上述第一区域的上述左眼视角画面经平移后投射进入上述左眼成像区域，且使上述第二区域的上述右眼视角画面经平移后投射进入上述右眼成像区域。

7.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，上述显示面板包含背光模块以及液晶显示模块。

8.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，上述频率为120赫兹以上。

9.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征是，上述视差模块为固态光栅片或凸透镜阵列。

10.一种立体显示方法，其特征是，上述立体显示方法包含下列步骤：

根据频率于显示面板的第一区域与第二区域交错显示右眼视角画面与左眼视角画面，用以产生光信号；

分光上述光信号使上述第一区域与上述第二区域显示的画面分别投射于观看者的左右眼；

根据上述频率控制上述光信号的偏振方向；以及

根据上述偏振方向使上述光信号平移或直接通过双折射层。

11.根据权利要求10所述的立体显示方法，其特征是，若进入上述双折射层的上述光信号其上述偏振方向为基频光方向，则上述光信号直接通过上述双折射层。

12.根据权利要求10所述的立体显示方法，其特征是，若进入上述双折射层的上述光信号其上述偏振方向为倍频光方向时，则当上述光信号通过上述双折射层时，上述光信号平移特定距离。

13.根据权利要求10所述的立体显示方法，其特征是，当上述第一区域显示上述右眼视角画面且上述第二区域显示上述左眼视角画面时，上述光信号的上述偏振方向被控制在基频光方向，上述光信号直接通过上述双折射层形成立体成像，上述立体成像包含对应上述第一区域的右眼成像区域以及上述第二区域的左眼成像区域。

14.根据权利要求13所述的立体显示方法，其特征是，当上述第一区域显示上述左眼视角画面且上述第二区域显示上述右眼视角画面时，上述光信号的上述偏振方向被调整至倍频光方向，上述调整的光信号通过上述双折射层时平移特定距离，利用上述特定距离，使上述第一区域的上述左眼视角画面经平移后投射进入上述立体成像的上述左眼成像区域，且使上述第二区域的上述右眼视角画面经平移后投射进入上述立体成像的上述右眼成像区域。

15.根据权利要求10所述的立体显示方法，其特征是，上述频率为120赫兹以上。

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