TWI434270B - ３ｄ影像顯示器及３ｄ影像顯示方法 - Google Patents

Description

3D影像顯示器及3D影像顯示方法

本發明係有關於一種3D影像顯示器，且特別有關於使用分區插黑的方式驅動液晶屏障(LC Barrier)面板，以達成維持解析度、提高亮度且減少干擾的3D影像顯示器。

現今，3D影像顯示器逐漸風行，為了讓使用者獲得更好的觀看品質，各相關業者皆致力於3D顯示技術的研發與改良。其中裸視3D影像顯示器更是目前發展研發的重點項目。

第1圖係習知技術中使用液晶屏障技術的3D影像顯示器概略架構圖。

第1圖中的3D影像顯示器包括背光單元BL、液晶顯示面板LC1、液晶屏障面板LC2。如第1圖中所示，液晶顯示面板LC1以每一畫素行為單位交錯地顯示左眼畫面與右眼畫面。液晶屏障面板LC2設置於液晶顯示面板LC1的前方，同樣以行為單位交錯地排列不透光區與可透光區。透過這樣的結構，3D影像顯示器使用者的左眼或右眼透過同一個可透光區會只看到一個畫素行所顯示的專屬的左眼或右眼畫面，藉此達到3D影像的效果。

上述習知技術中使用液晶屏障面板LC2來獲得3D影像的3D影像顯示器，可藉由將液晶屏障面板LC2全部切換成可透光區且液晶顯示面板LC1以一般2D顯示方式顯示來觀看2D畫面。因此上述液晶屏障技術有可切換3D與2D模式的優點。然而因左眼與右眼所能接收到的畫面僅由面板中一半數量的畫素列來顯示，導致使用此習知技術的3D顯示技術有解析度下降為原來一半的缺點。

習知技術中為解決上述問題而有以下的技術被提出。第2圖係習知技術中另一種使用液晶屏障技術的3D影像顯示器的驅動方式示意圖。第3圖係表示第2圖中液晶屏障、液晶顯示面板與背光單元之間在兩個期間的關係。

為了使左右眼所看到的畫面解析度不下降，此習知技術是將面板以120Hz的畫面更新率(frame rate)驅動，也就是每8.33(=1/120)ms完整更新一次畫面。第2A圖係處於第一張畫面更新(frame)期間(以下簡稱T1期間)；第2B圖係處於第二張畫面更新期間(以下簡稱T2期間)。以上的T1期間及T2期間皆為8.33ms。如第2A圖及第2B圖所示，左眼在T1期間可以獲得偶數畫素行的所呈現的左眼畫面，在T2期間可以獲得奇數畫素行的所呈現的左眼畫面；相同地，右眼在T1期間可以獲得奇數畫素行的所呈現的右眼畫面，在T2期間可以獲得偶數畫素行的所呈現的右眼畫面。因為人眼視覺會累加在1/60秒以下所看到的畫面，因此，在兩張畫面的期間(即T1+T2)，左眼及右眼皆可以獲得完整解析度的畫面資訊。

由第3圖中可以清楚看出，T1期間結束時(即畫面更新完成時)與T2期間結束時液晶顯示面板LC1’中表示左眼畫面的畫素行會與表示右眼畫面的畫素行交換。而為了使左右眼跟著看到對應的新的畫素行，液晶屏障面板LC2’也會改變不透光區與可透光區的位置，如第2、3圖中，液晶屏障面板LC2’的B1區域在T1期間為不透光區，在T2期間為可透光區；而液晶屏障面板LC2’的B2區域在T1期間為可透光區，在T2期間為不透光區。

然而在畫面更新期間，以T2期間為例，顯示器上方已掃描更新的畫素列會顯示新的畫面，顯示器下方還未掃描更新的畫素列仍顯示舊的畫面，此期間對於同一畫素行而言，畫素行上方若顯示左眼畫面下方則會顯示右眼畫面。為了避免畫面更新期間上下畫面產生干擾(crosstalk)使得人眼無法獲得正確的3D影像，此習知技術採用定時點亮的背光單元FBL。如第3圖所示，背光單元FBL僅在面板上所有顯示用畫素寫入後的垂直遮沒期間VBP(Vertical Blanking Period)點亮，在下一張畫面要開始更新時熄滅，使得人眼在畫面更新期間不會接收到畫面資訊。

上述習知技術中的方法雖可有效地維持畫面解析度，卻因為背光單元的開啟期間受限於垂直遮沒期間內，使得人眼感受到的亮度下降。另外因為液晶也需要反應時間，在顯示器下方的畫素可能會因為液晶還未完全旋轉至定位，而產生較嚴重的干擾。

本發明係的目的是提出一種3D影像顯示器，以分區插黑的方式來驅動液晶屏障面板，以達成維持解析度、提高亮度且減少干擾。

本發明係提出一種3D影像顯示器，包括：液晶顯示面板，具備複數個畫素，以行與列配置為矩陣狀，該液晶顯示面板分別以畫素行為單位交錯地排列左眼畫面與右眼畫面；以及液晶屏障面板，配置於該液晶顯示面板的前方，沿著行方向以既定的間隔水平劃分出複數個區域，其中該複數個區域中的至少一者以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區，該複數個區域中的其他區域皆為不可透光區，使得左眼只能透過該可透光區接收左眼畫面，右眼只能只能透過該可透光區接收右眼畫面。

在本發明的3D影像顯示器中，該液晶屏障面板的該複數個區域中的任一區域在一個畫面更新期間(frame)內，會呈現至少一次以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態。

在本發明的3D影像顯示器中，該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域係沿著畫面更新方向移動。

在本發明的3D影像顯示器中，當該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域從畫面底部移動至在畫面頂部時，該可透光區與該不可透光區的排列順序交換。

在本發明的3D影像顯示器中，該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域會對應該液晶顯示面板中至少一已畫面更新完成的區域。

在本發明的3D影像顯示器中，液晶顯示面板中畫面更新還未完成的區域會被該液晶屏障面板中僅呈現不可透光區的狀態的複數區域中的至少一者所遮蔽。

本發明的3D影像顯示器，更包括：場域可編程邏輯陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，用以根據控制該液晶顯示面板的時序控制信號，調整該液晶屏障面板的屏障時序信號。

在本發明的3D影像顯示器中，經過一個畫面更新期間，顯示左眼畫面的畫素行更新為右眼畫面，顯示右眼畫面的畫素行更新為左眼畫面。

在本發明的3D影像顯示器中，該一個畫面更新期間為1/120秒。

本發明的3D影像顯示器，更包括：背光單元，使用此3D影像顯示器時，該背光單元會維持恆亮的狀態。

根據本發明另一個觀點，係提出一種3D影像顯示方法，包括：提供一液晶顯示面板；提供一液晶屏障面板，配置於該液晶顯示面板前方；提供一影像訊號至該液晶顯示面板，使該液晶顯示面板的奇數畫素行呈現左眼畫面及右眼畫面之一者，該液晶顯示面板的偶數畫素行呈現左眼畫面及右眼畫面之另一者；以及提供一控制信號至該液晶屏障面板，使該液晶屏障面板中沿著行方向以既定的間隔水平劃分出的複數個區域中的至少一區域呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態，使該複數個區域中的其他區域呈現不可透光區的狀態。

在本發明的3D影像顯示方法中，該控制信號使該液晶屏障面板的該複數個區域中的任一區域在一個畫面更新期間內，呈現至少一次以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態。

在本發明的3D影像顯示方法中，該控制信號使該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域係沿著畫面更新方向移動。

在本發明的3D影像顯示方法中，該控制信號使該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域從畫面底部移動至在畫面頂部時，該可透光區與該不可透光區的排列順序交換。

在本發明的3D影像顯示方法中，該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域會對應該液晶顯示面板中至少一已畫面更新完成的區域。

在本發明的3D影像顯示方法中，液晶顯示面板中畫面更新還未完成的區域會被該液晶屏障面板中僅呈現不可透光區的狀態的複數區域中的至少一者所遮蔽。

本發明的3D影像顯示方法，更包括：提供一場域可編程邏輯陣列，用以根據控制該液晶顯示面板的時序控制信號，調整該液晶屏障面板的該控制信號。

在本發明的3D影像顯示方法中，該影像信號使該液晶顯示面板經過一個畫面更新期間，顯示左眼畫面的畫素行更新為右眼畫面，顯示右眼畫面的畫素行更新為左眼畫面。

本發明的3D影像顯示方法，更包括：提供一背光單元，該背光單元會維持恆亮的狀態。

另外，根據本發明的另一個觀點，係提出一種3D影像顯示器，包括：液晶屏障面板，沿著行方向以既定的間隔水平劃分出複數個區域，其中該複數個區域中的至少一者以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區，該複數個區域中的其他區域皆為不可透光區，且呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的該區域係沿著畫面更新方向移動。

為使本發明之上述及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一具體之較佳實施例，並配合所附圖式第做詳細說明。

本實施例中具有與習知技術相同標號的元件(如LC1’與BL)，代表該元件的特性與習知技術相同，在此不重複敘述其特性。

第4圖係顯示使用根據本發明實施例的液晶屏障技術的3D影像顯示器概略架構圖。

如第4圖所示，本發明實施例的架構包括背光單元BL、液晶顯示面板LC1’及液晶屏障面板LC2”。在一個畫面更新期間內(即8.33ms)，液晶屏障基板LC2”輪流使面板上的一部分區域做為可透光區與不可透光區交錯的區域，其餘區域則全為不可透光區。以第4圖的實施例來說，液晶屏障基板LC2”由上至下分為三個區域a、b、c，而在一個畫面更新期間內，呈現可透光區與不可透光區交錯狀態的區域會按照區域b、區域c、區域a的順序移動。值得注意的是在此實施例中的背光單元BL會維持恆亮。以下將配合第5圖及第6圖來更詳細說明本發明。

第5圖係表示根據本發明實施例在第1畫面更新期間內，液晶顯示面板的更新情形與液晶屏障面板的狀態。

在第5圖中，第1畫面更新期間(8.33ms)內，液晶顯示面板LC1’由上而下更新資料，將原本用以表示左眼畫面的畫素行更新為右眼畫面，原本用以表示右眼畫面的畫素行更新為左眼畫面。在此將一個畫面更新期間再平均細分為三個期間0ms～2.78ms、2.78ms～5.55ms及5.55ms～8.33ms，且將液晶顯示面板LC1’由上而下平均分為三個區域A、B、C。

在0ms～2.78ms期間內，液晶顯示面板LC1’開始畫面更新，並在此期間結束時區域A更新完成。此期間內液晶屏障基板LC2”的區域a為不可透光區域、區域b為可透光區與不可透光區交錯的區域、區域c為不可透光區域。因此在這個期間內使用者僅能透過液晶屏障基板LC2”上的區域b看到液晶顯示面板LC1’區域B的畫面資訊，而不會看到更新中的區域A的畫面資訊。另外，區域C雖已更新完成，但考量畫面資訊寫入畫素後液晶仍需要一段反應時間才能顯示出正確的畫面，因此為了使區域C的液晶有足夠的反應時間，區域C的畫面資訊在這個期間內也被液晶屏障基板LC2”的區域c所遮蔽。值得一提的是，使用者在這個期間內所觀看到的區域B的畫面資訊是屬於前一張畫面的畫面資訊。

在2.78ms～5.55ms期間內，液晶顯示面板LC1’開始更新畫面中央的區域B，並在此期間結束時更新完成。此期間內液晶屏障基板LC2”的區域a為不可透光區域、區域b為不可透光區域、區域c為可透光區與不可透光區交錯的區域。因此在這個期間內使用者僅能透過液晶屏障基板LC2”上的區域c看到液晶顯示面板LC1’區域C的畫面資訊，而不會看到更新中的區域B的畫面資訊。同樣地，為了使區域A的液晶在畫面更新後有足夠的反應時間，區域A的畫面資訊在這個期間內也被液晶屏障基板LC2”的區域a所遮蔽。同樣地，使用者在這個期間內所觀看到的區域C的畫面資訊仍是屬於前一張畫面的畫面資訊。

在5.55ms～8.33ms期間內，液晶顯示面板LC1’開始更新畫面下方的區域C，並在此期間結束時更新完成。此期間內液晶屏障基板LC2”的區域a為可透光區與不可透光區交錯的區域、區域b為不可透光區域、區域c為不可透光區域。因此在這個期間內使用者僅能透過液晶屏障基板LC2”上的區域a看到液晶顯示面板LC1’區域A的畫面資訊，而不會看到更新中的區域C的畫面資訊以及為了確保足夠的液晶反應時間而被遮蔽的區域B的畫面資訊。在此必須要注意的是，為了讓使用者正確地看到更新過後的畫面資訊，液晶屏障基板LC2”必須配合液晶顯示面板LC1’將區域a的可透光區與不可透光區交錯的順序對調。

第5圖下方表示有左眼與右眼在這整個畫面更新期間所各別看到的影像。第6圖係表示根據本發明實施例在第2畫面更新期間內，液晶顯示面板的更新情形與液晶屏障面板的狀態。第6圖的動作原理與第5圖完全相同，在此不重複說明，其中第6圖下方同樣表示有左眼與右眼在整個畫面更新期間所各別看到的影像。人眼視覺將以上的第5圖及第6圖累加，使得左眼或右眼能在兩個畫面更新期間看到完整解析度的影像。

根據本案實施例的發明，藉由120Hz的畫面更新率來驅動液晶顯示面板，以兩張畫面(frame)來表示左眼或右眼所看到的畫面資訊，可維持解析度；因為背光單元保持開啟狀態，而不受限於特定時間點亮，可提高亮度；藉由液晶屏障面板的分區插黑的方式，能夠減少更新前畫面與更新後畫面互相干擾。

然而本案不只限於上述實施例的架構，更進一步地說，在熟習該領域技藝人士不脫離本發明的概念與同等範疇之下，申請專利範圍必須廣泛地解釋以包括本發明實施例及其他變形。例如：液晶屏障面板的可以分為更多的區域、以及除了資料寫入液晶顯示面板的時間外，若同時考量液晶顯示面板與液晶屏障面板兩者的液晶的反應時間，液晶屏障面板開啟可透光區與不可透光區交錯的區域的位置可再做適當地調整。而本發明可利用場域可編程邏輯陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，用以根據控制液晶顯示面板的時序控制信號，再適當地調整液晶屏障面板的屏障時序信號。

BL、FBL‧‧‧背光單元

LC1、LC1’‧‧‧液晶顯示面板

LC2、LC2’、LC2”‧‧‧液晶屏障面板

B1、B2‧‧‧區域

VBP‧‧‧垂直遮沒期間

T1、T2‧‧‧畫面更新期間

a、b、c‧‧‧區域

A、B、C‧‧‧區域

第1圖係習知技術中使用液晶屏障技術的3D影像顯示器概略架構圖。

第2A圖係習知技術中另一種使用液晶屏障技術的3D影像顯示器的驅動方式於第一張畫面更新期間的示意圖。

第2B圖係習知技術中另一種使用液晶屏障技術的3D影像顯示器的驅動方式於第二張畫面更新期間的示意圖。

第3圖係表示第2圖中液晶屏障、液晶顯示面板與背光單元之間在兩個期間的關係。

第4圖係顯示使用根據本發明實施例的液晶屏障技術的3D影像顯示器概略架構圖。

第5圖係表示根據本發明實施例在第1畫面更新期間內，液晶顯示面板的更新情形與液晶屏障面板的狀態。

第6圖係表示根據本發明實施例在第2畫面更新期間內，液晶顯示面板的更新情形與液晶屏障面板的狀態。

LC1’．．．液晶顯示面板

LC2”．．．液晶屏障面板

a、b、c．．．區域

A、B、C．．．區域

Claims (16)

1. 一種3D影像顯示器，包括：液晶顯示面板，具備複數個畫素，以行與列配置為矩陣狀，該液晶顯示面板分別以畫素行為單位交錯地排列左眼畫面與右眼畫面；以及液晶屏障面板，配置於該液晶顯示面板的前方，沿著行方向以既定的間隔水平劃分出複數個區域，其中該複數個區域中的至少一者以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區，該複數個區域中的其他區域皆為不可透光區，使得左眼只能透過該可透光區接收左眼畫面，右眼只能只能透過該可透光區接收右眼畫面，其中該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域係沿著畫面更新方向移動，使得該液晶屏障面板的該複數個區域中的任一區域在一個畫面更新期間(frame)內，會呈現至少一次以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述的3D影像顯示器，其中當該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域從畫面底部移動至在畫面頂部時，該可透光區與該不可透光區的排列順序交換。
3. 如申請專利範圍第1項所述的3D影像顯示器，其中該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域會對應該液晶顯示面板中至少一已畫面更新完成的區域。
4. 如申請專利範圍第3項所述的3D影像顯示器，其 中液晶顯示面板中畫面更新還未完成的區域會被該液晶屏障面板中僅呈現不可透光區的狀態的複數區域中的至少一者所遮蔽。
5. 如申請專利範圍第3項所述的3D影像顯示器，更包括：場域可編程邏輯陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)，用以根據控制該液晶顯示面板的時序控制信號，調整該液晶屏障面板的屏障時序信號。
6. 如申請專利範圍第1項所述的3D影像顯示器，其中經過一個畫面更新期間，顯示左眼畫面的畫素行更新為右眼畫面，顯示右眼畫面的畫素行更新為左眼畫面。
7. 如申請專利範圍第1項或第6項所述的3D影像顯示器，其中該一個畫面更新期間為1/120秒。
8. 如申請專利範圍第1項所述的3D影像顯示器，更包括：背光單元，使用此3D影像顯示器時，該背光單元會維持恆亮的狀態。
9. 一種3D影像顯示方法，包括：提供一液晶顯示面板；提供一液晶屏障面板，配置於該液晶顯示面板前方；提供一影像訊號至該液晶顯示面板，使該液晶顯示面板的奇數畫素行呈現左眼畫面及右眼畫面之一者，該液晶顯示面板的偶數畫素行呈現左眼畫面及右眼畫面之另一者；以及提供一控制信號至該液晶屏障面板，使該液晶屏障面 板中沿著行方向以既定的間隔水平劃分出的複數個區域中的至少一區域呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態，使該複數個區域中的其他區域呈現不可透光區的狀態，其中該控制信號使該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域係沿著畫面更新方向移動，使得該液晶屏障面板的該複數個區域中的任一區域在一個畫面更新期間內，會呈現至少一次以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態。
10. 如申請專利範圍第9項所述的3D影像顯示方法，其中該控制信號使該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域從畫面底部移動至在畫面頂部時，該可透光區與該不可透光區的排列順序交換。
11. 如申請專利範圍第9項所述的3D影像顯示方法，其中該液晶屏障面板中呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的區域會對應該液晶顯示面板中至少一已畫面更新完成的區域。
12. 如申請專利範圍第11項所述的3D影像顯示方法，其中液晶顯示面板中畫面更新還未完成的區域會被該液晶屏障面板中僅呈現不可透光區的狀態的複數區域中的至少一者所遮蔽。
13. 如申請專利範圍第11項所述的3D影像顯示方法，更包括：提供一場域可編程邏輯陣列，用以根據控制該液晶顯 示面板的時序控制信號，調整該液晶屏障面板的該控制信號。
14. 如申請專利範圍第9項所述的3D影像顯示方法，其中該影像信號使該液晶顯示面板經過一個畫面更新期間，顯示左眼畫面的畫素行更新為右眼畫面，顯示右眼畫面的畫素行更新為左眼畫面。
15. 如申請專利範圍第9項所述的3D影像顯示方法，更包括：提供一背光單元，該背光單元會維持恆亮的狀態。
16. 一種3D影像顯示器，包括：液晶屏障面板，沿著行方向以既定的間隔水平劃分出複數個區域，其中該複數個區域中的至少一者以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區，該複數個區域中的其他區域皆為不可透光區，且呈現以行為單位交錯地排列可透光區與不可透光區的狀態的該區域係沿著畫面更新方向移動。