CN103631021A - 立体显示装置及其影像显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显示装置，包括一视差控制单元、一显示面板、一追踪单元以及一控制单元。显示面板与视差控制单元相对设置，并具有复数像素，各像素包含复数次像素。追踪单元系追踪一目标物与显示面板之间的一相对座标位置及一相对旋转角度。控制单元分别与追踪单元、视差控制单元及显示面板电连接，控制单元依据相对旋转角度选择显示面板的一显示模式，并依据相对座标位置选择视差控制单元的一视差决定模式及显示面板的该等像素的一像素呈现模式，以分别控制视差控制单元及显示面板，进而显示一影像。

Description

立体显示装置及其影像显示方法

技术领域

本发明系关于一种立体显示装置及其影像显示方法，并可得到全方位（all-around）的立体显示效果。

背景技术

各种显示装置在一般人的生活中，已逐渐成为不可或缺的用品之一。而现行的显示装置除了不断地朝向高画质、高解析度方面发展外，也在模拟立体空间的立体显示技术方面上蓬勃发展，其中，立体显示装置为业者主要发展领域之一。

现行的立体显示方式之一是以人眼裸视的方式来呈现立体感，此技术大都必须在显示面板的显示面之上再设置特殊的光学元件，例如透镜阵列或视差（parallax）控制元件，以将显示面板上的左眼像素所输出的影像可被传送至观看者的左眼，而显示面板上右眼像素所输出的影像可被传送至观看者的右眼，使得观看者的两眼可分别接受到具有两眼视差（binocular parallax）的不同影像，进而让观看者不需配戴辅助眼镜就能感知立体影像。

请分别参照图1A至图1E所示，习知的一种立体显示装置1的显示萤幕可具有两种显示模式，一种称为肖像（portrait）显示模式，即观看显示萤幕时，萤幕为直立放置，例如图1A及图1C（图1C为图1A旋转180度）所示；另一种称为风景（landscape）显示模式，即观看显示萤幕时，萤幕系为横向放置，例如图1B及图1D所示（图1D为图1B旋转180度）。因此，当观看者由上述图1A至图1D的显示模式观看立体（3D）影像时，使用者可透过左眼接收左眼影像，并可透过右眼接收右眼影像，进而透过两眼视差而得到正确的立体影像。

然而，当立体显示装置1旋转一角度，但并非上述图1A、图1B、图1C或图1D的角度时，例如旋转如图1E所示的位置（其旋转角度介于图1A与图1B之间），则观看者的左、右眼并无法接收到正确的左眼影像及右眼影像，当然也无法形成正确的立体影像。

因此，如何提供一种立体显示装置及其影像显示方法，可不受立体显示装置与观看者之间的旋转角度的限制，而可得到二维及三维的全方位的正确影像显示，已成为重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种可不受立体显示装置与观看者之间的旋转角度的限制，而可得到二维及三维的全方位的正确影像显示的立体显示装置及其影像显示方法。

为达上述目的，依据本发明的一种立体显示装置包括一视差控制单元、一显示面板、一追踪单元以及一控制单元。显示面板与视差控制单元相对设置，并具有复数像素，各像素包含复数次像素。追踪单元系追踪一目标物与该显示面板之间的一相对座标位置及一相对旋转角度。控制单元分别与追踪单元、视差控制单元及显示面板电连接，控制单元依据相对旋转角度选择显示面板的一显示模式，并依据相对座标位置选择视差控制单元的一视差决定模式及显示面板的该等像素的一像素呈现模式，以分别控制视差控制单元及显示面板，进而显示一影像。

在一实施例中，追踪单元于一图框时间内至少追踪目标物一次。

在一实施例中，目标物为一观看者的双眼中心位置、双眼平均位置、脸部中心位置、眉心位置、或额头中央位置。

在一实施例中，相对座标位置以追踪单元的位置为座标原点。

在一实施例中，相对旋转角度系为目标物转动而该显示面板不动、目标物不动而显示面板转动、或目标物及显示面板皆转动所得的角度。

在一实施例中，追踪单元包含一影像撷取元件或一信号获取元件，影像撷取元件藉由目标物的影像或一特征图案而得到目标物的相对座标位置及相对旋转角度，信号获取元件藉由接收一信号而得到目标物的相对座标位置及其相对旋转角度。

在一实施例中，显示模式为一第一显示模式或一第二显示模式。

在一实施例中，相对旋转角度介于45度至135度之间或介于225度至315度之间时，显示模式系为第二显示模式，其余相对旋转角度的显示模式系为第一显示模式。

在一实施例中，视差决定模式为一二维视差决定模式或一三维视差决定模式，三维视差决定模式为一第一视差决定模式、一第二视差决定模式、一第三视差决定模式、或一第四视差决定模式。

在一实施例中，像素呈现模式为一二维像素呈现模式或一三维像素呈现模式，三维像素呈现模式为一第一像素呈现模式或一第二像素呈现模式。

在一实施例中，第一像素呈现模式为相邻像素所呈现的影像分别为一左眼影像及一右眼影像。

在一实施例中，第二像素呈现模式为相邻像素的六个次像素中，相邻的三个次像素所呈现的影像为一左眼影像或一右眼影像。

在一实施例中，视差控制单元具有一第一基板、一第二基板及一液晶层，液晶层夹设于第一基板与第二基板之间，第一基板具有复数第一电极、复数第二电极及复数第三电极，该等第一电极、该等第二电极及该等第三电极分别为直条状，并沿着一第一方向依序交替设置。

在一实施例中，第一电极、第二电极及第三电极至少其中的二系具有不同的电压准位。

在一实施例中，第一电极、第二电极及第三电极于第一方向上对应设置于整数倍的像素宽度。

在一实施例中，第二基板具有复数第四电极及复数第五电极，该等第四电极及该等第五电极分别为阶梯状，并分别沿着一第二方向交替设置，各第四电极包含复数第一部分，各第五电极包含复数第二部分，且相邻的该等第一部分及相邻的该等第二部分沿着第二方向分别具有一位移，位移至少为一次像素于第二方向的宽度。

为达上述目的，依据本发明的一种立体显示装置的影像显示方法，立体显示装置包括一视差控制单元、一显示面板、一追踪单元及一控制单元，显示面板与视差控制单元相对设置，并具有复数像素，各像素包含复数次像素，影像显示方法包括：藉由追踪单元追踪一目标物与显示面板之间的一相对座标位置及一相对旋转角度；藉由一控制单元依据相对旋转角度选择显示面板的一显示模式；依据相对座标位置选择视差控制单元的一视差决定模式及显示面板的该等像素的一像素呈现模式；以及分别依据显示模式、视差决定模式及像素呈现模式控制立体显示装置显示一影像。

承上所述，本发明的立体显示装置及其影像显示方法可藉由追踪单元追踪目标物的相对座标位置及相对旋转角度，并藉由控制单元依据相对旋转角度及相对座标位置分别选择显示面板的显示模式、选择视差控制单元的视差决定模式及显示面板的该等像素的像素呈现模式，并分别依据显示模式、视差决定模式及该像素呈现模式控制立体显示装置显示影像。藉此，不论立体显示装置与观看者之间的相对旋转角度为何，都可使观看者看见正确的2D或3D影像。因此，本发明的立体显示装置及其影像显示方法可不受立体显示装置与观看者之间的旋转角度的限制，而可得到二维及三维的全方位的正确影像显示。

另外，在本发明的一实施例中，当观看者于观看3D影像中与立体显示装置的相对位置改变时，不仅仍可看到正确的3D影像显示，而且立体显示装置的画面的切换也相当平顺而不会有影像跳跃的问题。

附图说明

图1A至图1E分别为习知一种立体显示装置的不同旋转角度的示意图；

图2A为本发明较佳实施例的一种立体显示装置的功能方块示意图；

图2B为图2A的立体显示装置的显示原理示意图；

图2C为一观看者观看立体显示装置的示意图；

图3A为图2B的第一基板上的电极设置示意图；

图3B为图2B的第一基板上的电极与显示面板的该等像素的对应示意图；

图3C为图2B的第二基板上的电极设置示意图；

图3D为图2B的第一基板上的电极与显示面板的该等像素的对应示意图；

图4A及图4B分别为显示面板的该等像素的显示示意图；

图5A为旋转角度与立体显示装置的显示模式的关系示意图；

图5B系为肖像模式中，座标x、y所对应的显示模式示意图；

图5C为风景模式中，座标x、y所对应的显示模式示意图；

图6A至图6F分别为肖像模式的模式1～6中，其视差屏障及像素呈现的对应示意图；

图7A至图7F分别为风景模式的模式1～6中，其视差屏障及像素呈现的对应示意图；以及

图8为本发明较佳实施例的一种立体显示装置的影像显示方法的流程步骤图。

主要元件符号说明：

1、2：立体显示装置

21：视差控制单元

211：第一基板

212：第二基板

213、223：液晶层

22：显示面板

221：上基板

222：下基板

23：追踪单元

231：影像撷取元件

24：控制单元

B：次像素

C：桥接元件

d1：位移

D1：第一部分

D2：第二部分

E、F、Ｈ：点

G：次像素或点

L：左眼影像

L1：第一电极

L2：第二电极

L3：第三电极

P0：第四电极

P1：第五电极

R：次像素或右眼影像

S01～S04：步骤

x、y、z：相对座标

X：第二方向

Y：第一方向

θ：相对旋转角度

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本发明较佳实施例的一种立体显示装置及其影像显示方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

请参照图2A、图2B及图2C所示，其中，图2A为本发明较佳实施例的一种立体显示装置2的功能方块示意图，图2B为图2A的立体显示装置2的显示原理示意图，而图2C为一观看者观看立体显示装置2的示意图。其中，图2B并未显示追踪单元23及控制单元24。

如图2A及图2B所示，立体显示装置2包括一视差控制单元21、一显示面板22、一追踪单元23以及一控制单元24。

显示面板22与视差控制单元21系相对设置，并具有复数像素。在本实施例中，显示面板22系以一液晶显示面板为例，其可包含一上基板221、一下基板222及一液晶层223，而液晶层223系夹置于上基板221与下基板222之间。其中，液晶层223可具有复数液晶胞，并分别对应显示面板22的该等像素设置，且可藉由控制上基板221及下基板222上的电极（图未显示）来驱动液晶层223的液晶胞，进而可形成影像。另外，立体显示装置2更可包括一背光模块（图未显示），背光模块可设置于下基板222的一侧（例如图2B的下基板222的下方），以提供光线由下基板222的入光面入射显示面板22，并通过视差控制单元21后进入观看者的眼睛。不过，在其它的实施例中，若显示面板22为一自发光显示面板（例如为有机发光二极体显示面板），则立体显示装置2可不具有背光模块，而是由显示面板22的该等像素自行发出光线穿过视差控制单元21而进入观看者的眼睛。此外，显示面板22更可包括至少一偏光板（图未显示）及一彩色滤光片（图未显示），偏光板可设置于下基板222或上基板221的一侧，而彩色滤光片可使显示面板22呈现彩色的影像。于此，因显示面板22中的背光模块、偏光片及彩色滤光片等均为习知技艺，不再赘述。

视差控制单元21具有一第一基板211、一第二基板212及一液晶层213。第一基板211具有复数第一电极L1、复数第二电极L2及复数第三电极L3，而该等第一电极L1系彼此电连接，该等第二电极L2系彼此电连接，且该等第三电极L3系彼此电连接。另外，第二基板212具有复数第四电极P0及复数第五电极P1，该等第四电极P0系彼此电连接，且该等第五电极P1系彼此电连接。另外，液晶层213系可为例如为一向列型液晶，并夹设于第一基板211与第二基板212之间。因此，可藉由分别控制第一基板211及第二基板212上的该等电极L1、L2、L3、P0及P1的电位而驱动特定位置的液晶层213转向，使视差控制单元21具有视差屏障（parallax barrier）的效果，进而使显示面板22所发出的影像形成一种具有视差屏障图案的影像，并于不同时间下分别发出左眼影像及右眼影像，以分别提供给观看者的左眼及右眼，进而使观看者因视差而感知为立体影像。其中，上述的该等电极L1、L2、L3、P0及P1可分别由一透明导电材料所构成，透明导电材料例如可为铟锡氧化物（indium-tin oxide,ITO）、铟锌氧化物（indium-zinc oxide,IZO）、铝锌氧化物（aluminum-zinc oxide,AZO）、镓锌氧化物（GZO）或锌氧化物（zinc oxide,ZnO）等，于此并不加以限制。

请分别参照图3A及图3B所示，其中，图3A为图2B的第一基板211上的电极设置示意图，而图3B为第一基板211上的电极与显示面板22的该等像素的对应示意图。为了清楚说明，图中并未绘出第一基板211、第二基板212及显示面板22。另外，图中只显示部分电极及像素。

在本实施例中，如图3A所示，该等第一电极L1、该等第二电极L2及该等第三电极L3分别系为直条状，并沿着一第一方向Y依序交替设置。换言之，就是于第一方向Y上，其排列顺序为：第一电极L1、第二电极L2、第三电极L3、第一电极L1、第二电极L2、第三电极L3…等。不过，为了于第一基板211上设置3种不同电极L1、L2、L3，故如图3A所示，第一基板211更可具有复数桥接元件C，各桥接元件C可将该等第一电极L1相互桥接并跨过其他电极，以使该等第一电极L1彼此电连接。于此，桥接元件C的材料可包含不透明金属，并例如可为金、银、铜、铬、铂、钼、钛或其它金属、合金或其混合物。此外，特别注意的是，本实施例的第一基板211具有三种电性独立的电极L1、L2、L3，可分别输入不同的电压准位。不过，在其它的实施例中，第一基板211可具有更多电性独立的电极，例如复数的第六电极及或第七电极（图未显示），且该等第一电极L1、该等第二电极L2、该等第三电极L3及该等第六电极（及或该等第七电极）亦可分别为直条状，并沿着第一方向Y依序交替设置。

另外，如图3B所示，显示面板22（图未显示）的该等像素于一第一方向Y及一第二方向X上可形成一像素阵列，且一个像素可具有复数个次像素。在本实施例中，一个像素系以具有3个次像素为例，如图3B的R、G、B即为次像素，当然一个像素也可具有3个以上的次像素，例如4、5或6个次像素。其中，第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3于第一方向Y上的布设宽度，可对应设置于整数倍的像素布设宽度。于此，第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3于第一方向Y上的宽度和系为相邻二个像素于第一方向Y的布设宽度。换言之，如图3B所示，于第一方向Y上，第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3的宽度和，足以覆盖相邻二个像素于第一方向Y上的布设宽度，因此，在本实施例中，于第一方向Y上，第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3可具有3个可切换电极位置并对应2个像素宽度，共6个位置的自由度（position freedom）。不过，在其它的实施例中，第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3于第一方向Y上的布设宽度和也可为像素于第一方向Y上布设宽度的3倍、4倍或其它整数倍数，并可得到不同数量的位置自由度。

由于本实施例的第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3于第一方向Y上的布设宽度和，为相邻二个像素于第一方向Y的布设宽度，故当例如提供一共同电压（例如0V）给第一电极L1，并提供一驱动电压（例如5V）给第二电极L2及第三电极L3时，则与第一电极L1对应的液晶层213的液晶胞将不会被驱动（即光线可穿透），而与第二电极L2及第三电极L3对应的液晶层213的液晶胞将被驱动（即光线不可穿透），藉此，当显示面板22发出的影像（光线）将可穿过第一电极L1（第一电极L1成为一透光电极），而不会穿过第二电极L2及第三电极L3（第二电极L2及第三电极L3成为一遮光电极），故立体显示装置2的开口率系为33%（1/3）。当然，使用者也依其需求设置不同的电极数量或不同的驱动电压，以得到不同的开口率。

另外，请参照图3C及图3D所示，其中，图3C为图2B的第二基板212上的电极设置示意图，而图3D为第一基板211上的电极与显示面板22的该等像素的对应示意图。为了清楚说明，图中亦未绘出第一基板211、第二基板212及显示面板22。另外，图中只显示部分电极及像素。

在本实施例中，该等第四电极P0系彼此电连接，且该等第五电极P1系彼此电连接，并分别为斜直线状，且分别沿着一第二方向X交替设置。需要叙明的是，直线状电极在这里是指具有一长轴方向的电极，因此电极的外周缘可为直线状或为阶梯状，于此系以阶梯状为例。另外，各第四电极P0及各第五电极P1于第二方向X上系分别对应复数次像素设置。如图3C及图3D所示，各第四电极P0可包含复数第一部分D1，各第五电极P1可包含复数第二部分D2，于此，各第一部分D1的面积系以对应覆盖二个次像素为例；各第二部分D2的面积系以对应覆盖四个次像素为例，因此，在本实施例中，于第二方向X上，第四电极P0及第五电极P1可具有1个可切换电极位置并对应6个次像素宽度，共6个位置的自由度。其中，而相邻的第一部分D1及相邻的第二部分D2沿着第二方向X分别具有一相对位移d1，位移d1至少为一次像素于第二方向X的宽度。于此，如图3D所示，位移d1系为一个次像素于第二方向X上的宽度。当然，在其它的实施例中，位移d1也可为一个次像素于第二方向X的宽度的其它整数倍数，并可得到不同数量的位置自由度。

另外，在本实施例中，如图3D所示，各第四电极P0于第二方向X上系分别对应四个次像素的宽度设置，而各第五电极P1于第二方向X上系分别对应两个次像素的宽度设置。不过，在其它的实施例中，设计者也可依其需求于第二方向X上，将各第四电极P0及各第五电极P1分别对应其它不同数量的次像素设置，藉由电压的驱动，以使得第四电极P0及第五电极P1可分别为透光或不透光，以得到不同的光穿透率（开口率）。

请再同时参照图2A及图2C所示，追踪单元23系可追踪一目标物与显示面板22之间的相对座标位置及其相对旋转角度θ。于此，追踪单元23可于一图框时间（frame time）内至少追踪目标物一次，并可藉由硬体、软体或韧体来得到目标物的座标位置及其旋转角度θ。其中，目标物例如可为观看者的双眼中心位置、双眼平均位置、脸部中心位置、或眉心位置、或额头中央位置。于此，系以观看者的双眼中心位置为例。另外，如图2C所示，可例如以追踪单元23的位置为座标原点，则追踪单元23追踪目标物时，目标物的相对座标位置（x，y，z）即可得知。于此，只取座标位置的x（第二方向Y）及y（第一方向Y）值即可（Z方向的座标z即为图2B的观看者与立体显示装置2或与追踪单元23之间的距离）。此外，转动角度θ为观看者与立体显示装置2之间的相对转动角度。其中，相对转动角度可为观看者转动而显示面板22不动，或观看者不动而显示面板22转动，或者是两者皆转动所得到的相对转动角度。在本实施例中，如图2C所示，旋转角度θ系为观看者双眼中心位置与显示面板22之间的相对转动角度，且旋转角度θ可为任何角度。

追踪单元23可例如包含一影像撷取元件231或一信号获取元件（图未显示）。影像撷取元件231例如可为一CCD摄影组件，并可藉由撷取目标物的影像（例如观看者的脸部影像）或一特征图案（例如配戴于观看者头上的特征图案），并经辨识及计算后而得到目标物的座标位置及其旋转角度θ。另外，信号获取元件可藉由接收一信号而得到目标物的座标位置及其旋转角度θ。其中，信号例如可为一无线信号或一光线，并例如可由信号获取元件发射至目标物后反射而被接收，或由目标物配戴一发射器发射无线信号或光线而被信号获取元件接收。于此，追踪单元23系以包含一CCD摄影组件为例。

控制单元24分别与追踪单元23、视差控制单元21及显示面板22电连接。控制单元24可依据目标物与显示面板22之间的相对旋转角度θ选择显示面板22的一显示模式，并依据目标物的相对座标位置选择视差控制单元21的一视差决定模式及显示面板22的该等像素的一像素呈现模式，以分别控制视差控制单元21及显示面板22，进而显示一影像。换言之，追踪单元23可例如追踪观看者双眼中心位置及其与显示面板22之间的相对转动角度θ，以提供控制单元24来决定立体显示装置2显示的影像。

在本实施例中，显示面板22的显示模式可为一第一显示模式或一第二显示模式。于此，第一显示模式例如为肖像显示模式（即萤幕直立模式（portrait）），而第二显示模式例如为风景显示模式（即萤幕横放模式（landscape）），或者相反。以下，第一显示模式均以肖像模式为例，而第二显示模式均以风景模式为例。

另外，视差决定模式可为一二维视差决定模式或一三维视差决定模式。其中，二维视差决定模式可让使用者看见一般的二维影像，而三维视差决定模式可让使用者看见3D的立体影像，而立体显示装置2可根据显示的影像自动切换为2D或3D的影像。其中，三维视差决定模式例如为一第一视差决定模式（又可称肖像视差决定模式）、一第二视差决定模式（又可称第一风景视差决定模式）、一第三视差决定模式（又可称第二风景视差决定模式）、或一第四视差决定模式（又可称第三风景视差决定模式）。以下介绍二维视差决定模式及三维视差决定模式中，视差控制单元21的该等电极的驱动方式。

于二维视差决定模式时，系分别施加一共同电压（例如0V）至视差控制单元21的第一基板211的该等第一电极L1、该等第二电极L2、该等第三电极L3、及第二基板212的该等第四电极P0及该等第五电极P1。此时，显示面板22所显示的影像可完全穿过视差控制单元21而进到观看者的双眼，而观看者可看见习知的二维影像。

另外，于第一视差决定模式时，系分别施加一共同电压（例如0V）至该等第一电极L1、该等第二电极L2、该等第三电极L3及该等第五电极P1，并分别施加一驱动电压（例如5V）至该等第四电极P0。由于该等第四电极P0具有一驱动电压，因此对应该等第四电极P0的液晶层213的液晶胞被驱动而不可透光，如图4A所示（图4A的次像素R、G、B中，具有阴影的部分即为不透光部分），而显示面板22所显示的影像只可穿过视差控制单元21的该等第一电极L1、该等第二电极L2、该等第三电极L3及该等第五电极P1的位置（图4A的次像素R、G、B中，不具有阴影的部分即为透光部分）。对观看者而言，显示面板22所发出的影像系形成一种具有视差屏障图案的影像而分别提供左眼影像及右眼影像给观看者的左眼及右眼，以使观看者因视差而感知一立体影像。值得一提的是，由于对应该等第一电极L1、该等第二电极L2及该等第三电极L3（可参照图3D）于第二方向X上的宽度，并非为一个像素于第二方向X上宽度的整数倍，再加上第四电极P0的二相邻第一部分D1及第五电极P1的二相邻第二部分D2沿着第二方向X分别均具有相对位移d1，因此各电极的边缘部分所对应的次像素颜色系会不相同。如此一来，当电极边缘发生液晶转向不完全或分布不均等问题，由于R、G、B三种次像素都可能发生此种问题，故三种次像素所造成的色度不均能够互相抵销，因而可改善立体显示装置2因视角不同所发生的色差（color shift）问题。另外，在本实施例中，于第一方向Y上，第一基板211上的第一电极L1、第二电极L2及第三电极L3系具有6个位置自由度，而于第二方向X上，第二基板212上的第四电极P0及第五电极P1亦具有6个位置自由度，因此，在肖像模式及风景模式下，本发明的视差屏障可具有至少4个以上的位置自由度，也比习知的立体显示装置还要多。

另外，请参照图4B所示，于第二视差决定模式时，系分别施加一共同电压至该等第一电极L1、该等第四电极P0及该等第五电极P1，并分别施加一驱动电压至该等第二电极L2及该等第三电极L3。由于该等第二电极L2及该等第三电极L3分别具有一驱动电压，因此对应该等第二电极L2及该等第三电极L3的液晶层213的液晶胞被驱动而形成不可透光的区域（图4B的次像素R、G、B中，具有阴影的部分即为不透光部分），显示面板22所显示的影像只可穿过视差控制单元21的该等第一电极L1、该等第四电极P0及该等第五电极P1的位置（图4B的次像素R、G、B中，不具有剖面线的部分即为可透光部分）。对观看者而言，显示面板22所发出的影像系形成一种具有视差屏障图案的影像而分别提供左眼影像及右眼影像给观看者的左眼及右眼，使观看者可因视差而感知一立体影像。

另外，于第三视差决定模式时，系分别施加一共同电压至该等第二电极L2、该等第四电极P0及该等第五电极P1，并分别施加一驱动电压至该等第一电极L1及该等第三电极L3。此外，于第四视差决定模式时，系分别施加一共同电压至该等第三电极L3、该等第四电极P0及该等第五电极P1，并分别施加一驱动电压至该等第一电极L1及该等第二电极L2。因此，使用者可依上述而得知，因不同的驱动电压驱动该等电极，可使显示面板22所发出的影像形成不同的视差屏障图案的影像而分别提供左眼影像及右眼影像给观看者的左眼及右眼，使观看者因视差而感知显示的影像为一立体影像。

另外，在本实施例中，像素呈现模式包含一二维像素呈现模式及一三维像素呈现模式。二维像素呈现模式即为习知的二维影像的像素呈现方式，也就是所有像素显示的影像均进入观看者的双眼。而三维像素呈现模式包含两个第一像素呈现模式（又可称为风景像素呈现模式）及六个第二像素呈现模式（又可称为肖像像素呈现模式）。其中，于各第一像素呈现模式中，出现该等像素影像的排列方式分别为左眼及右眼影像交替，亦即相邻像素所呈现的影像分别为一左眼影像（以L代表）及一右眼影像（以R代表）（可为LR或RL），且左眼影像可进入观看者的左眼，而右眼影像可进入观看者的右眼。另外，六个第二像素呈现模式中，出现该等次像素的影像排列方式为相邻像素的六个次像素中，相邻的三个次像素所呈现的影像为一左眼影像或一右眼影像，并可例如分别为LLRRRL、LRRRLL、RRRLLL、RRLLLR、RLLLRR,LLLRRR等，且左眼影像（L）系进入观看者的左眼，右眼影像（R）系进入观看者的右眼，使观看者可因视差而感知显示的影像为一立体影像。

因此，请参照图5A所示，其为旋转角度θ与立体显示装置2的显示模式的关系示意图。

在本实施例中，当目标物（观看者的双眼中心位置）与显示面板22之间的相对旋转角度θ介于45度至135度之间，或介于225度至315度之间时，则显示面板22的显示模式系可为风景模式，其余的相对旋转角度θ（即135度至225度之间、315至45度之间）的显示模式系为肖像模式。换言之，例如图5A的旋转角度θ为30度时，且立体显示装置2的显示模式系为肖像模式。

另外，请分别参照图5B及图5C所示，其中，图5B系为肖像模式中，座标x、y所对应的显示模式示意图，而图5C为风景模式中，座标x、y所对应的显示模式示意图。

由于控制单元24可依据目标物的座标位置（即座标x、y）选择视差控制单元21的一视差决定模式及显示面板22的该等像素的一像素呈现模式。因此，在本实施例中，立体显示装置2为肖像模式时可参照图5B所示。于此，共有七种模式，其中，模式0即为2D模示，而模式1～6则为3D模式。举例而言，例如当目标物的座标位置于图5B的E点时，所对应的模式即为模式1。同样地，当目标物的座标位置于图5B的F点时，所对应的模式即为模式2，以此类推。另外，立体显示装置2为风景模式时可参照图5C所示。于此，亦共有七种模式，其中，模式0即为2D模示，而模式1～6则为3D模式。举例而言，例如当目标物的座标位置于图5C的G点时，所对应的模式即为模式1。同样地，当目标物的座标位置于图5C的H点时，所对应的模式即为模式2，以此类推。以下将分别介绍肖像模式及风景模式的模式1～6中，视差控制单元21的视差决定模式及显示面板22的该等像素的像素呈现模式的详细内容。

请参照图6A至图6F所示，其分别为肖像模式的模式1～6中，其视差屏障及像素呈现的对应示意图。于此，视差屏障及像素之间并未显示间隙。

于肖像模式时，于视差决定模式的该等次像素的影像排列方式中，一组像素单元系具有6个次像素，也就是于第二方向X上，一条第四电极P0和一条第五电极P1所对应的像素区域为6个次像素。由于各第四电极P0和各第五电极P1系于不同时间被驱动，因此，光穿透率可为33%及66%。于此，如图6A～图6F所示，光穿透率系显示为33%为例，而模式1为LLRRRL、模式2为LRRRLL、模式3为RRRLLL、模式4为RRLLLR、模式5为RLLLRR，而模式6为LLLRRR（L代表左眼的影像，R代表右眼的影像）。而其对应的视差控制单元的视差屏障可分别如图6A～图6F所示（图6A～图6F的视差屏障即为上述的第一视差模式所形成者）。其中，图6A～图6F的像素下方的箭头表示为观看者的双眼目光凝视之处（gazing point）。也就是说，当观看者（目标物）的座标移动时，其所对应的目光凝视处也会不相同；而目光凝视处不相同时，所对应的视差决定模式中的次像素排列也会不相同。

另外，请参照图7A至图7F所示，其分别为风景模式的模式1～6中，其视差屏障及像素呈现的对应示意图。于此，像素之间亦未显示间隙。

如图7A～图7F所示，于风景模式时，视差决定模式的该等像素的影像排列方式中，模式1为RL、模式2为LR、模式3为RL、模式4为LR、模式5为RL，而模式6为LR（L代表左眼的影像，R代表右眼的影像）。而其对应的视差控制单元的视差屏障可分别如图7A～图7F所示（图7A及图7D的视差屏障图案即为上述的第二视差模式所形成者，图7B及图7E的视差屏障图案即为上述的第三视差模式所形成者，图7C及图7F的视差屏障图案即为上述的第四视差模式所形成者）。其中，图7A～图7F的像素下方的箭头亦表示为观看者的双眼目光凝视之处。此时，图7A～图7F的风景模式时，其开口率为33%（三个区域有一个区域可透光）。当然，使用者也依其需求设置不同的电极数量或不同的驱动电压，以得到不同的开口率。例如可于第一基板211上设置四种不同电极时，则开口率可为25%或50%；若设置五种不同电极时，则开口率可为40%。

特别一提的是，由于本发明的立体显示装置2的控制单元24可依据目标物的座标位置选择视差控制单元21的视差决定模式及显示面板22的该等像素的像素呈现模式，故当观看者于某一位置及旋转角度观看3D影像时，可藉由上述的方式选择对应的显示模式而看到正确的立体影像，但观看的同时，若观看者改变其座标位置及旋转角度θ时（例如观看者转动立体显示装置2时），则追踪单元23可立即追踪新的位置及角度后而立即改变立体显示装置2的显示模式、视差决定模式及像素呈现模式。例如观看者于一位置及角度以图6A的肖像模式的模式1观看立体影像时，当旋转立体显示装置2而改变其座标位置及旋转角度θ后，立体显示装置2将因应不同的座标位置及旋转角度θ而可改变至其它的显示模式、其它的视差决定模式、其它像素呈现模式，而且其影像系以图6A、图6B…至图6F，再回到图6A的顺序进行切换，或以图7A、图7B…至图7F，再回到图7A的顺序进行切换，藉由此连续性的模式切换，观看者观看的立体影像不仅仍可保持正确的3D影像，而且其画面的切换也相当平顺而不会有影像跳跃（jumping）的问题。

请参照图8所示，其为本发明较佳实施例的一种立体显示装置2的影像显示方法的流程步骤图。

本发明的影像显示方法包括：藉由追踪单元23追踪一目标物的相对座标位置及相对旋转角度θ（步骤S01）、藉由一控制单元24依据相对旋转角度θ选择显示面板22的一显示模式（步骤S02）、依据目标物的相对座标位置选择视差控制单元21的一视差决定模式及显示面板22的该等像素的一像素呈现模式（步骤S03）以及分别依据显示模式、视差决定模式及像素呈现模式控制立体显示装置2显示一影像（步骤S04）。其中，于步骤S01中，当多人观看影像时，本发明可以预先设定一观看者，或办识第一个观看者后，藉由追踪单元23追踪此观看者的双眼中心位置、双眼平均位置、脸部中心位置、或眉心位置、或额头中央位置来作为立体显示装置2的影像显示的控制依据。另外，于上述步骤中，选择显示面板22的显示模式（步骤S02）及选择视差决定模式及像素呈现模式的步骤（步骤S03）的顺序不限，而且可同时进行。

另外，当目标物与追踪单元23之间的相对位置改变时，影像显示方法更可包括：藉由追踪单元23追踪目标物的另一相对座标位置及其另一相对旋转角度、藉由控制单元24依据另一相对旋转角度选择显示面板22的另一显示模式、依据目标物的另一相对座标位置选择视差控制单元21的另一视差决定模式及显示面板22的该等像素的另一像素呈现模式，以及分别依据另一显示模式、另一视差决定模式及另一像素呈现模式控制立体显示装置2显示另一影像。

此外，本发明的立体显示装置2及其影像显示方法的其它技术特征已于上述中详述，于此不再赘述。

综上所述，本发明的立体显示装置及其影像显示方法可藉由追踪单元追踪目标物的相对座标位置及相对旋转角度，并藉由控制单元依据相对旋转角度及相对座标位置分别选择显示面板的显示模式、选择视差控制单元的视差决定模式及显示面板的该等像素的像素呈现模式，并分别依据显示模式、视差决定模式及该像素呈现模式控制立体显示装置显示影像。藉此，不论立体显示装置与观看者之间的相对旋转角度为何，都可使观看者看见正确的2D或3D影像。因此，本发明的立体显示装置及其影像显示方法可不受立体显示装置与观看者之间的旋转角度的限制，而可得到二维及三维的全方位的正确影像显示。

另外，在本发明的一实施例中，当观看者于观看3D影像中与立体显示装置的相对位置改变时，不仅仍可看到正确的3D影像显示，而且立体显示装置的画面的切换也相当平顺而不会有影像跳跃的问题。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本发明权利要求范围中。

Claims (28)

1.一种立体显示装置，其特征在于，所述的立体显示装置包括：

一视差控制单元；

一显示面板，与所述的视差控制单元相对设置，并具有复数像素，各所述的像素包含复数次像素；

一追踪单元，系追踪一目标物与所述的显示面板之间的一相对座标位置及一相对旋转角度；以及

一控制单元，分别与所述的追踪单元、所述的视差控制单元及所述的显示面板电连接，所述的控制单元依据所述的相对旋转角度选择所述的显示面板的一显示模式，并依据所述的相对座标位置选择所述的视差控制单元的一视差决定模式及所述的显示面板的该等像素的一像素呈现模式，以分别控制所述的视差控制单元及所述的显示面板，进而显示一影像。

2.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的追踪单元于一图框时间内至少追踪所述的目标物一次。

3.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的目标物为一观看者的双眼中心位置、双眼平均位置、脸部中心位置、眉心位置、或额头中央位置。

4.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的相对座标位置以所述的追踪单元的位置为座标原点。

5.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的相对旋转角度为所述的目标物转动而所述的显示面板不动、所述的目标物不动而所述的显示面板转动、或所述的目标物及所述的显示面板皆转动所得的角度。

6.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的追踪单元包含一影像撷取元件或一信号获取元件，所述的影像撷取元件藉由所述的目标物的影像或一特征图案而得到所述的目标物的相对座标位置及相对旋转角度，所述的信号获取元件藉由接收一信号而得到所述的目标物的相对座标位置及相对旋转角度。

7.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的显示模式为一第一显示模式或一第二显示模式。

8.如权利要求7所述的立体显示装置，其特征在于，当所述的相对旋转角度介于45度至135度之间或介于225度至315度之间时，所述的显示模式系为所述的第二显示模式，其余所述的相对旋转角度的所述的显示模式系为所述的第一显示模式。

9.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的视差决定模式为一二维视差决定模式或一三维视差决定模式，所述的三维视差决定模式为一第一视差决定模式、一第二视差决定模式、一第三视差决定模式、或一第四视差决定模式。

10.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的像素呈现模式为一二维像素呈现模式或一三维像素呈现模式，所述的三维像素呈现模式为一第一像素呈现模式或一第二像素呈现模式。

11.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于，所述的第一像素呈现模式为相邻像素所呈现的影像分别为一左眼影像及一右眼影像。

12.如权利要求10所述的立体显示装置，其特征在于，所述的第二像素呈现模式为相邻像素的六个次像素中，相邻的三个次像素所呈现的影像为一左眼影像或一右眼影像。

13.如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述的视差控制单元具有一第一基板、一第二基板及一液晶层，所述的液晶层夹设于所述的第一基板与所述的第二基板之间，所述的第一基板具有复数第一电极、复数第二电极及复数第三电极，该等第一电极、该等第二电极及该等第三电极分别为直条状，并沿着一第一方向依序交替设置。

14.如权利要求13所述的立体显示装置，其特征在于，所述的第一电极、所述的第二电极及所述的第三电极至少其中的二系具有不同的电压准位。

15.如权利要求13所述的立体显示装置，其特征在于，所述的第一电极、所述的第二电极及所述的第三电极于所述的第一方向上对应设置于整数倍的像素宽度。

16.如权利要求13所述的立体显示装置，其特征在于，所述的第二基板具有复数第四电极及复数第五电极，该等第四电极及该等第五电极分别为阶梯状，并分别沿着一第二方向交替设置，各所述的第四电极包含复数第一部分，各所述的第五电极包含复数第二部分，且相邻的该等第一部分及相邻的该等第二部分沿着所述的第二方向分别具有一位移，所述的位移至少为一次像素于所述的第二方向的宽度。

17.一种立体显示装置的影像显示方法，其特征在于，所述的立体显示装置包括一视差控制单元、一显示面板、一追踪单元及一控制单元，所述的显示面板与所述的视差控制单元相对设置，并具有复数像素，各所述的像素包含复数次像素，所述的影像显示方法包括：

藉由所述的追踪单元追踪一目标物与所述的显示面板之间的一相对座标位置及一相对旋转角度；

藉由一控制单元依据所述的相对旋转角度选择所述的显示面板的一显示模式；

依据所述的相对座标位置选择所述的视差控制单元的一视差决定模式及所述的显示面板的该等像素的一像素呈现模式；以及

分别依据所述的显示模式、所述的视差决定模式及所述的像素呈现模式控制所述的立体显示装置显示一影像。

18.如权利要求17所述的影像显示方法，其中系于一图框时间内至少追踪所述的目标物一次。

19.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的目标物为一观看者的双眼中心位置、双眼平均位置、脸部中心位置、眉心位置、或额头中央位置。

20.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的相对座标位置以所述的追踪单元的位置为座标原点。

21.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的相对旋转角度为所述的目标物转动而所述的显示面板不动、所述的目标物不动而所述的显示面板转动、或所述的目标物及所述的显示面板皆转动所得的角度。

22.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的显示模式为一第一显示模式或一第二显示模式。

23.如权利要求22所述的影像显示方法，其特征在于，当所述的相对旋转角度介于45度至135度之间或介于225度至315度之间时，所述的显示模式系为所述的第二显示模式，其余所述的相对旋转角度的所述的显示模式系为所述的第一显示模式。

24.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的追踪单元系藉由撷取所述的目标物的影像或一特征图案而得到所述的目标物的相对座标位置及相对旋转角度，或藉由接收一信号而得到所述的目标物的相对座标位置及相对旋转角度。

25.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的视差决定模式为一二维视差决定模式或一三维视差决定模式，所述的三维视差决定模式为一第一视差决定模式、一第二视差决定模式、一第三视差决定模式、或一第四视差决定模式。

26.如权利要求17所述的影像显示方法，其特征在于，所述的像素呈现模式为一二维像素呈现模式或一三维像素呈现模式，所述的三维像素呈现模式为一第一像素呈现模式或一第二像素呈现模式。

27.如权利要求26所述的影像显示方法，其特征在于，所述的第一像素呈现模式为相邻像素所呈现的影像分别为一左眼影像及一右眼影像。

28.如权利要求27所述的影像显示方法，其特征在于，所述的第二像素呈现模式为相邻像素的六个次像素中相邻的三个次像素所呈现的影像为一左眼影像或一右眼影像。

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