CN104125447A - 立体图像显示方法及相关装置 - Google Patents

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CN104125447A CN201310210412.3A CN201310210412A CN104125447A CN 104125447 A CN104125447 A CN 104125447A CN 201310210412 A CN201310210412 A CN 201310210412A CN 104125447 A CN104125447 A CN 104125447A
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陈均合
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Abstract

本发明公开了一种立体影像显示方法，包括在一立体影像之图框周期内，提供相对应之一左眼画面和一右眼画面，其中立体影像之图框周期包含四个子图框周期，左眼画面包含两个左眼子画面，且右眼画面包含两个右眼子画面。显示面板包含两区域，在特定子图框周期内，仅在其中一区域内显示相对应之子画面，而在另一区域内显示固定灰阶之画面。本发明能提高液晶分子所需的角度变化，以避免液晶反应时间过长所造成的画面干扰，因此能改善立体图像的显示质量。

Description

立体图像显示方法及相关装置
技术领域
本发明涉及一种立体图像显示方法及相关装置，更具体地说，涉及一种可降低画面干扰的立体图像显示方法及相关装置。
背景技术
三维(three-dimensional,3D)立体图像显示技术提供了较传统二维(two-dimensional,2D)平面图像显示技术更为生动的视觉经验。一般而言，立体图像处理涉及至少两个图像系统，可在两个稍有不同的角度与位置来撷取图像，或经由某种算法而产生出类似效果，其目的为模拟人类因双眼间位置和角度的些微差异而感受到的深度。目前市面上主要有两种立体图像观赏方式：裸眼与配戴眼镜。在裸眼立体图像观赏方式中，立体图像由全像式（e-holographic）、体积式（volumetric）、多平面式（multi-planar）或平面多任务式（multiplexed2D）等显示装置所产生，使用者不需配戴外加装置即可直接观赏。在配戴眼镜的立体图像观赏方式中，使用者必须配戴偏光眼镜、互补色眼镜（如红蓝眼镜）、或电子快门眼镜等装置，才能由平面图像感受到立体图像的错觉。
液晶显示器(liquid crystal display,LCD)具有外型轻薄、低耗电量和无辐射污染等特性，因此被广泛地应用在各种领域中。在偏光式立体图像系统中，液晶显示面板和相位调变面板彼此平行设置。液晶显示面板可在相对应周期内交替显示左眼图像和右眼图像。相位调变面板可为扭转式向列型（Twisted Nematic,TN）液晶面板或超扭转式向列(Super Twisted Nematic,STN)液晶面板。TN或STN型液晶相位调变面板利用外加电场来控制向列型液晶分子的旋转角度，以在不同显示周期内对光线造成不同相位延迟使其分别具备不同的偏振状态，因此能提供具备不同偏光方向的左眼图像（例如水平偏光方向）和右眼图像（例如垂直偏光方向）。偏光眼镜使用不同偏光方向的左眼镜片（例如水平偏光方向）和右眼镜片（例如垂直偏光方向），使得其中一眼仅能看到垂直偏振的光线，而另一眼仅能看到水平偏振的光线。因此，使用者的左眼仅能看到相对应的左眼图像，使用者的右眼仅能看到相对应的右眼图像。左眼图像和右眼图像包含相同画面内容但视差不同，因此能在使用者的脑中迭合为具有景深及层次感的立体图像。
图1为现有技术的立体图像显示装置运作时的示意图。纵轴代表扫描线，横轴代表时间，L代表左眼图像，R代表右眼图像，θL和θR代表相位调变面板因液晶分子旋转而形成的相位变化量，FL代表左眼图像图框周期，FR代表右眼图像图框周期，而F3D代表立体图像图框周期。液晶面板需交替显示左眼图像L和右眼图像R，相位调变面板需交替地在特定相位变化量θL和θR之间切换。在理想状况下，液晶分子可立即从一特定旋转角度切换至另一特定旋转角度，亦即液晶显示面板的画素切换显示左右眼画面和相位调变面板切换模式之间可以同步。然而在实际情形下，液晶分子的旋转需要一段时间。以120赫兹的操作频率为例，左眼图像图框周期FL和右眼图像图框周期FR的长度各约为8.3毫秒，而相位调变面板亦会每隔8.3毫秒切换其液晶分子的旋转角度，但在切换后大约需要一段反应时间TLC（约为4.2毫秒）才能完全转到预定角度。换而言的，在反应时间TLC内，使用者在理想状况下只会看到单一左眼图像或单一右眼图像，而在实际情形下却会同时看到左眼图像和右眼图像，此种画面干扰（crosstalk）会大幅影响显示质量。
发明内容
本发明提供一种立体图像显示方法，其包含在一立体图像的一图框周期内，提供对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期至一第四子图框周期，该左眼画面包含一第一左眼子画面和一第二左眼子画面，且该右眼画面包含一第一右眼子画面和一第二右眼子画面；在该第一子图框周期内，在一显示面板上的一第一区域内显示该第一左眼子画面，且在该显示面板上的一第二区域内显示一固定灰阶画面，其中该第一区域和该第二区域彼此不重迭；在该第二子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第一右眼子画面；在该第三子图框周期内，在该第一区域内显示该第二右眼子画面，且在该第二区域内显示该固定灰阶画面；以及在该第四子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第二左眼子画面。
本发明另提供一种立体图像显示方法，其包含在一立体图像的一图框周期内，提供对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面、相关于该左眼画面的一左眼子画面、相关于该右眼画面的一右眼子画面，和一固定灰阶画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期和一第二子图框周期，且该左眼子画面、该右眼子画面和该固定灰阶画面各具有该左眼画面或该右眼画面的一半分辨率；在该第一子图框周期内，在一显示面板上的一第一区域内显示该左眼子画面，且在该显示面板上的一第二区域内显示该固定灰阶画面，其中该第一区域和该第二区域彼此不重迭；且在该第二子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该右眼子画面。
本发明另提供一种立体图像显示装置，其包含一显示面板、一相位调变面板和一控制器。该显示面板包含彼此不重迭的一第一区域和一第二区域，用来在一立体图像的一图框周期内显示对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期至一第四子图框周期，该左眼画面包含一第一左眼子画面和一第二左眼子画面，且该右眼画面包含一第一右眼子画面和一第二右眼子画面。该相位调变面板用来使该第一左眼子画面和该第二左眼子画面具备一第一偏振状态，以及使该第一右眼子画面和该第二右眼子画面具备一第二偏振状态。该控制器用来控制该显示面板，使其在该第一子图框周期内在该第一区域内显示该第一左眼子画面，且在该第二区域内显示一固定灰阶画面；在该第二子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第一右眼子画面；在该第三子图框周期内在该第一区域内显示该第二右眼子画面，且在该第二区域内显示该固定灰阶画面；以及在该第四子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第二左眼子画面。
本发明另提供一种立体图像显示装置，其包含一显示面板、一控制器，和一相位调变面板。该显示面板包含彼此不重迭的一第一区域和一第二区域，用来在一图框周期内显示相关于一立体图像的画面，其中该立体图像包含一左眼画面和一右眼画面，而该图框周期包含一第一子图框周期和一第二子图框周期。该控制器用来控制该显示面板，使其在该第一子图框周期内在该第一区域内显示一左眼子画面，且在该第二区域内显示一固定灰阶画面；以及在该第二子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示一右眼子画面。其中，该左眼子画面相关于该左眼画面；该右眼子画面相关于该右眼画面；且该左眼子画面、该右眼子画面和该固定灰阶画面各具有该左眼画面或该右眼画面的一半分辨率。该相位调变面板用来使该左眼子画面具备一第一偏振状态，以及使该右眼子画面具备一第二偏振状态。
本发明能将显示面板的画素在特定灰阶和一固定灰阶之间切换，进而提高液晶分子所需的角度变化，以避免液晶反应时间过长所造成的画面干扰，因此能改善立体图像的显示质量。
附图说明
图1为现有技术的立体图像显示装置运作时的示意图。
图2为本发明实施例中一立体图像显示装置的功能方块图。
图3为本发明立体图像显示装置中液晶显示面板和相位调变面板的结构示意图。
图4至图9为本发明实施例中立体图像显示方法的示意图。
图10为本发明其它实施例中立体图像显示方法的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10                    液晶显示面板
11、12、21、22        透明基板
13                    画素电极
15、25                液晶层
20                    相位调变面板
14、23                共享电极
24                    驱动电极
30                    控制器
100                   立体图像显示装置
PX                    画素
X                     第一区域
Y                     第二区域
L                     左眼画面
R                     右眼画面
L1、L2                左眼子画面
R1、R2                右眼子画面
F1～F4                子图框周期
FL                    左眼图像图框周期
FR                    右眼图像图框周期
F3D                   立体图像图框周期
具体实施方式
立体图像串扰(3D cross-talk)是用来评价立体图像显示质量的重要指针。立体图像串扰意指左眼在看到左眼图像的同时也看到右眼图像，或右眼在看到右眼图像的同时也看到左眼图像的情形。若发生立体图像串扰，左右眼图像无法在大脑中融合成有深度感的立体图像。在主动偏光式（active retarder）立体显示技术中，立体图像串扰产生的主要原因在于显示器在灰阶之间切换时，液晶反应速度过慢，造成相位调变面板已完成图像光的相位调变，但液晶显示器尚未完成左/右眼图像切换，使得观看者看到错误的图像，因而产生立体图像串扰。
图2为本发明实施例中一立体图像显示装置100的功能方块图。立体图像显示装置100包含一液晶显示面板10、一相位调变面板20，和一控制器30。控制器30可控制液晶显示面板10和相位调变面板20的运作，使得液晶显示面板10可在相对应周期内显示左眼图像和右眼图像，而相位调变面板20可对光线造成不同相位延迟，如此左右眼图像分别具备不同偏振状态。
图3为立体图像显示装置100中液晶显示面板10和相位调变面板20的结构示意图。液晶显示面板10包含一透明基板11、一透明基板12、一画素电极13、一共享电极14，和一液晶层15。液晶层15设置于画素电极13和共享电极14之间，提供包含多个画素PX的显示数组。当透过画素电极13和共享电极14施加不同驱动电压时，可改变液晶层15中液晶分子的旋转角度，使得每一画素PX能到达相对应的灰阶以显示左眼图像或右眼图像。
相位调变面板20包含一透明基板21、一透明基板22、一共享电极23、多个驱动电极24和一液晶层25。透明基板彼此平行设置。共享电极23设置于透明基板21上面向透明基板22的一侧，驱动电极24设置于透明基板22面向透明基板21的一侧。在本发明的实施例中，相位调变面板20的驱动电极24可平行于液晶显示面板10的行画素或列画素，每一驱动电极24可对应于液晶显示面板10的特定单一列画素、特定单一行画素、特定复数列画素或特定复数行画素。液晶层25设置于共享电极23和驱动电极24之间。透过施加不同电压至共享电极23和驱动电极24，可使液晶层25的液晶分子呈现不同角度，因此能对光线造成不同相位延迟，使得左右眼图像分别具备不同偏振状态。
图4至图6为本发明实施例中立体图像显示方法的示意图。本发明可将液晶显示面板10的画素分为一第一区域X和一第二区域Y，可在一图框周期F3D内显示一完整的立体图像。假设一完整立体图像包含一完整左眼画面L和一完整右眼画面R，完整左眼画面L对应于一左眼图框周期FL，而完整右眼画面R对应于一右眼图框周期FR，其中F3D=FL+FR。本发明将图框周期F3D分为四个子图框周期F1～F4，将完整左眼画面L分为一第一左眼子画面L1和一第二左眼子画面L2，并将完整右眼画面R分为一第一右眼子画面R1和一第二右眼子画面R2。控制器30可控制液晶显示面板10的运作，使其在特定子图框周期内，仅在其中一区域内显示相对应的子画面，而在另一区域内显示固定灰阶的画面。同时，控制器30可控制相位调变面板20的运作，透过旋转液晶分子来对光线造成不同相位延迟，使得第一左眼子画面L1和第二左眼子画面L2具备一特定偏振状态，而第一右眼子画面R1和第二右眼子画面R2具备另一特定偏振状态。
图7至图9为本发明实施例中立体图像显示方法的示意图。本发明可将液晶显示面板10的画素分为一第一区域X和一第二区域Y，可在一图框周期F3D内显示一完整的立体图像。假设一完整立体图像包含一完整左眼画面L和一完整右眼画面R，完整左眼画面L对应于一左眼图框周期FL，而完整右眼画面R对应于一右眼图框周期FR，其中F3D=FL+FR。本发明将图框周期F3D分为两个子图框周期F1～F2，完整左眼画面L由一左眼子画面L1和一固定灰阶的画面所构成，完整右眼画面R由一右眼子画面R1和一固定灰阶的画面所构成，其中左眼子画面L1、右眼子画面R1和固定灰阶的画面各具有完整左眼画面L或完整右眼画面R的一半分辨率。控制器30可控制液晶显示面板10的运作，使其在特定子图框周期内，仅在其中一区域内显示相对应的子画面，而在另一区域内显示固定灰阶的画面。同时，控制器30可控制相位调变面板20的运作，透过旋转液晶分子来对光线造成不同相位延迟，使得左眼子画面L1具备一特定偏振状态，而右眼子画面R1具备另一特定偏振状态。
在本发明的一实施例中，液晶显示面板10的第一区域X第二区域Y各包含多列画素，例如第一区域X可包含液晶显示面板10左半侧的画素，而第二区域Y可包含液晶显示面板10右半侧的画素，如图4和图7所示。
在本发明的另一实施例中，液晶显示面板10的第一区域X第二区域Y各包含多行画素，例如第一区域X可包含液晶显示面板10上半侧的画素，而第二区域Y可包含液晶显示面板10下半侧的画素，如图5和图8所示。
在本发明的另一实施例中，液晶显示面板10的第一区域X第二区域Y各包含多个子画素数组，例如第一区域X可包含液晶显示面板10左上侧的子画素数组和右下侧的子画素数组，而第二区域Y可包含液晶显示面板10左下侧的子画素数组和右上侧的子画素数组，如图6和图9所示。
在图4至图6上方所示的实施例中，在子图框周期F1内，液晶显示面板10在第一区域X内显示第一左眼子画面L1，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面（由斜线区域来表示）；在子图框周期F2内，液晶显示面板10在第一区域X显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示第一右眼子画面R1；在子图框周期F3内，液晶显示面板10在第一区域X内显示第二右眼子画面R2，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面；在子图框周期F4内，液晶显示面板10在第一区域X显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示第二左眼子画面L2。换而言的，左眼图框周期FL包含子图框周期F1和F3，而右眼图框周期FR包含子图框周期F2和F4。
在图4至图6下方所示的实施例中，在子图框周期F1内，液晶显示面板10在第一区域X内显示第一左眼子画面L1，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面（由斜线区域来表示）；在子图框周期F2内，液晶显示面板10在第一区域X显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示第二左眼子画面L2；在子图框周期F3内，液晶显示面板10在第一区域X内显示第一右眼子画面R1，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面；在子图框周期F4内，液晶显示面板10在第一区域X显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示第二右眼子画面R2。换而言的，左眼图框周期FL包含子图框周期F1和F2，而右眼图框周期FR包含子图框周期F3和F4。
在图7至图9上方所示的实施例中，在子图框周期F1内，液晶显示面板10在第一区域X内显示左眼子画面L1，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面（由斜线区域来表示）；在子图框周期F2内，液晶显示面板10在第一区域X显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示右眼子画面R1。在图7至图9下方所示的实施例中，在子图框周期F1内，液晶显示面板10在第一区域X内显示一固定灰阶画面，且在第二区域Y内显示左眼子画面L1；在子图框周期F2内，液晶显示面板10在第一区域X显示右眼子画面R1，且在第二区域Y内显示一固定灰阶画面。
图10为本发明其它实施例中液晶显示面板10运作时的示意图。空白处代表第一区域，而斜线处代表第二区域。在图10左方所示的实施例中，第一区域和第二区域可各包含多个列区块，彼此交错排列，每一列区块包含至少一条列画素；在图10中央所示的实施例中，第一区域和第二区域可各包含多个行区块，彼此交错排列，每一行区块包含至少一条行画素；在图10右方所示的实施例中，第一区域和第二区域可各包含多个的子数组，彼此棋盘式排列，每一子数组包含至少一个画素。
在现有技术中，显示面板的画素需在邻近的灰阶之间切换，常会因为作用在液晶分子上的作用力太小而需要较长反应时间，容易造成画面干扰。在本发明中，显示面板的画素在特定灰阶和一固定灰阶之间切换，进而提高液晶分子所需的角度变化，以避免液晶反应时间过长所造成的画面干扰，因此能改善立体图像的显示质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种立体图像显示方法，其特征在于，包含：
在一立体图像的一图框周期内，提供对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期至一第四子图框周期，该左眼画面包含一第一左眼子画面和一第二左眼子画面，且该右眼画面包含一第一右眼子画面和一第二右眼子画面；
在该第一子图框周期内，在一显示面板上的一第一区域内显示该第一左眼子画面，且在该显示面板上的一第二区域内显示一固定灰阶画面，其中该第一区域和该第二区域彼此不重迭；
在该第二子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第一右眼子画面；
在该第三子图框周期内，在该第一区域内显示该第二右眼子画面，且在该第二区域内显示该固定灰阶画面；以及
在该第四子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第二左眼子画面。
2.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该第二子图框周期接续于该第一子图框周期，该第三子图框周期接续于该第二子图框周期，而该第四子图框周期接续于该第三子图框周期。
3.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该第四子图框周期接续于该第一子图框周期，该第三子图框周期接续于该第四子图框周期，而该第二子图框周期接续于该第三子图框周期。
4.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多列画素。
5.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多行画素。
6.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多个子画素数组。
7.如权利要求1所述的立体图像显示方法，其特征在于，该左眼画面和该右眼画面具备不同偏振状态。
8.一种立体图像显示方法，其特征在于，包含：
在一立体图像的一图框周期内，提供对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面、相关于该左眼画面的一左眼子画面、相关于该右眼画面的一右眼子画面，和一固定灰阶画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期和一第二子图框周期，且该左眼子画面、该右眼子画面和该固定灰阶画面各具有该左眼画面或该右眼画面的一半分辨率；
在该第一子图框周期内，在一显示面板上的一第一区域内显示该左眼子画面，且在该显示面板上的一第二区域内显示该固定灰阶画面，其中该第一区域和该第二区域彼此不重迭；且
在该第二子图框周期内，在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该右眼子画面。
9.如权利要求8所述的立体图像显示方法，其特征在于，该第二子图框周期接续于该第一子图框周期。
10.如权利要求8所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多列画素。
11.如权利要求8所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多行画素。
12.如权利要求8所述的立体图像显示方法，其特征在于，该显示面板包含一画素数组，该第一区域和该第二区域各包含该画素数组中相对应的多个子画素数组。
13.如权利要求8所述的立体图像显示方法，其特征在于，该左眼画面和该右眼画面具备不同偏振状态。
14.一种立体图像显示装置，其特征在于，包含：
一显示面板，其包含彼此不重迭的一第一区域和一第二区域，用来在一立体图像的一图框周期内显示对应于该立体图像的一左眼画面和一右眼画面，其中该图框周期包含一第一子图框周期至一第四子图框周期，该左眼画面包含一第一左眼子画面和一第二左眼子画面，且该右眼画面包含一第一右眼子画面和一第二右眼子画面；
一相位调变面板，用来使该第一左眼子画面和该第二左眼子画面具备一第一偏振状态，以及使该第一右眼子画面和该第二右眼子画面具备一第二偏振状态；以及
一控制器，用来控制该显示面板，使其：
在该第一子图框周期内在该第一区域内显示该第一左眼子画面，且在该第二区域内显示一固定灰阶画面；
在该第二子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第一右眼子画面；
在该第三子图框周期内在该第一区域内显示该第二右眼子画面，且在该第二区域内显示该固定灰阶画面；以及
在该第四子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示该第二左眼子画面。
15.一种立体图像显示装置，其特征在于，包含：
一显示面板，其包含彼此不重迭的一第一区域和一第二区域，用来在一图框周期内显示相关于一立体图像的画面，其中该立体图像包含一左眼画面和一右眼画面，而该图框周期包含一第一子图框周期和一第二子图框周期；
一控制器，用来控制该显示面板，使其：
在该第一子图框周期内在该第一区域内显示一左眼子画面，且在该第二区域内显示一固定灰阶画面；以及
在该第二子图框周期内在该第一区域内显示该固定灰阶画面，且在该第二区域内显示一右眼子画面，其中；
该左眼子画面相关于该左眼画面；
该右眼子画面相关于该右眼画面；且
该左眼子画面、该右眼子画面和该固定灰阶画面各具有该左眼画面或该右眼画面的一半分辨率；以及
一相位调变面板，用来使该左眼子画面具备一第一偏振状态，以及使该右眼子画面具备一第二偏振状态。
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