TWI462570B - 立體顯示裝置 - Google Patents

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TWI462570B
TWI462570B TW100121103A TW100121103A TWI462570B TW I462570 B TWI462570 B TW I462570B TW 100121103 A TW100121103 A TW 100121103A TW 100121103 A TW100121103 A TW 100121103A TW I462570 B TWI462570 B TW I462570B
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infrared
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Hung Chih Sun
Chien Chang Chen
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Innolux Corp
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Description

立體顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置，特別關於一種立體顯示裝置。
各種顯示裝置在一般人的生活中，已逐漸成為不可或缺的用品之一。而現行的顯示裝置除了不斷地朝向高畫質、高解析度方面發展外，也在模擬立體空間的立體顯示技術方面上蓬勃發展，其中，立體顯示裝置為業者主要發展領域之一。現行的立體顯示方式基本可分為兩種，其一為人眼裸視的方式，其二則為使用者要配戴快門眼鏡的方式。
立體顯示裝置若利用人眼裸視的方式來呈現立體感，大都必須在顯示面板的顯示面之上再設置一遮光層並配合透鏡的折射，以將顯示面板上之左眼畫素所輸出的畫面可被傳送至使用者的左眼，而顯示面板上右眼畫素所輸出的畫面可被傳送至使用者的右眼，使得使用者的兩眼可分別接受到具有兩眼視差(binocular parallax)的不同影像，進而形成立體影像。
另一方面，立體顯示裝置若配合快門眼鏡(shutter glasses)(俗稱3D眼鏡)來顯示立體感時，則必須另外設置一3D眼鏡同步發射器，其係包含電路板以及設置於電路板上的紅外線發射元件。由於紅外線發射元件具有指向性，故發射器的擺設位置必須要指向3D眼鏡，以確保紅外線發射元件可以不受干擾地將紅外線訊號傳遞給快門眼鏡，不然可能會發生快門眼鏡收不到紅外線訊號的窘境而造成快門眼鏡無法正常操作。
請參照圖1A及圖1B所示，其分別為一種習知的立體顯示裝置1的示意圖。為了確保3D眼鏡同步發射器11上的紅外線發射元件111可以不受干擾地將紅外線訊號傳遞給快門眼鏡2，習知的作法如圖1A所示，是將3D眼鏡同步發射器11設置於立體顯示裝置1內，其中紅外線發射元件111係鑲嵌於立體顯示裝置1的機殼12上，而使紅外線發射元件111直接外露於機殼12；另一種作法則如圖1B所示，是使用外接的方式將3D眼鏡同步發射器11設置於立體顯示裝置1外，並以導線與立體顯示裝置1作電性連結，以確保紅外線發射元件111所發射之3D眼鏡控制訊號可直接射至快門眼鏡2。
然而，不論是將3D眼鏡同步發射器11鑲嵌於機殼12或是與螢幕外接之方式，都需額外的電路板來設置紅外線發射元件111，如此，使得立體顯示裝置1的成本較高。另外，3D眼鏡同步發射器11若採用嵌鑲於機殼12的方式，則需對立體顯示裝置1的機殼12進行鑽孔，如此，不僅費時費力，也破壞顯示裝置1的整體性及美觀。此外，採用外接3D眼鏡同步發射器11的方式也讓立體顯示裝置1的外觀不夠簡潔，而使得立體顯示裝置1的整體性不佳。
因此，如何提供一種立體顯示裝置，可降低其成本，並可使立體顯示裝置的外觀較簡潔而具有較佳的整體性，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可降低成本，並可使立體顯示裝置的外觀較簡潔而具有較佳的整體性之立體顯示裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種立體顯示裝置與一快門裝置配合。立體顯示裝置包括一顯示模組以及一紅外線發射元件。顯示模組具有一可視區及一光學膜片。紅外線發射元件係設置於顯示模組內，紅外線發射元件所發出之光線係穿過光學膜片及可視區，並由快門裝置接收，且控制快門裝置動作。
在一實施例中，顯示模組包含一背光單元及一顯示面板，光學膜片及紅外線發射元件均設置於背光單元。
在一實施例中，紅外線發射元件設置於背光單元之側邊、角落或內側。
在一實施例中，背光單元包含至少一光源，光源係包含一冷陰極螢光燈、一發光二極體、或其組合。
在一實施例中，紅外線發射元件係鄰設於光源。
在一實施例中，紅外線發射元件係與光源間隔設置。
在一實施例中，顯示模組包含一自發光顯示面板，紅外線發射元件係設置於自發光顯示面板。
在一實施例中，背光單元包含一驅動控制電路板，驅動控制電路板產生一立體眼鏡控制訊號到紅外線發射元件，以控制紅外線發射元件發光。
在一實施例中，紅外線發射元件與驅動控制電路板電性連接。
在一實施例中，快門裝置係包含一紅外線接收器，紅外線接收器接收紅外線發射元件所發出之光線，以控制快門裝置。
在一實施例中，快門裝置係為一頭戴式快門裝置或一快門眼鏡。
在一實施例中，快門裝置包含一同步控制單元、一左眼快門單元及一右眼快門單元，同步控制單元與左眼快門單元及右眼快門單元電性連接。
在一實施例中，同步控制單元係與紅外線發射元件同步以控制左眼快門單元及右眼快門單元開啟或關閉。
在一實施例中，顯示模組係交替地輸出一左眼影像及一右眼影像。
承上所述，因本發明之立體顯示裝置具有顯示模組以及紅外線發射元件，紅外線發射元件係設置於顯示模組內，其中，紅外線發射元件所發出之光線係穿過光學膜片及可視區，並由快門裝置接收，且控制快門裝置動作。藉此，與習知相較，不需額外的電路板來設置紅外線發射元件，且紅外線發射元件也不需嵌鑲於機殼或使用外接之方式來設置，因此，本發明之立體顯示裝置可降低其成本，且立體顯示裝置的外觀也較簡潔而具有較佳的整體性。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
請參照圖2A所示，其為本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置3a之實施態樣示意圖。立體顯示裝置3a與一快門裝置4配合，而快門裝置4的快門單元係實質上位於人眼與立體顯示裝置3a之間。換言之，快門單元係位於人眼與立體顯示裝置3a之光路徑上，使用者可透過快門裝置4觀賞立體顯示裝置3a。立體顯示裝置3a包括一顯示模組31以及一紅外線發射元件32。其中，立體顯示裝置3a例如可作為家庭用的顯示裝置(例如：電視、數位相框或監視器)、電影院用的顯示裝置或電子裝置的顯示螢幕等。另外，快門裝置4例如可為一快門眼鏡，或者其他可交替地遮蔽使用者左右眼的裝置，例如具有主動式轉動或移動元件的快門裝置。於此，快門裝置4係以快門眼鏡為例，當然也可以是其他的頭戴式快門裝置，然其非限制性。
顯示模組31具有一可視區V(viewable area)及一光學膜片F。其中，顯示模組31的可視區V是指實際穿出外機殼而能顯示影像畫面的區域。本實施例中，顯示模組31係以一非自發性發光的液晶顯示模組為例，而顯示模組31更包含一背光單元311a及一顯示面板312，可視區V即指顯示面板312上外機殼未遮蔽的區域，光線可由可視區V射至觀賞者。光學膜片F係設置於背光單元311a之上，且鄰設於顯示面板312。其中，光學膜片F係包括一擴散板F1及一擴散片F2，以均勻化背光單元311a所射出的光線。當然，在其它的實施態樣中，光學膜片F的數量也可以大於二片，並例如包含導光板、菱鏡片、擴散板、擴散片、增亮膜或其組合。
圖2A中，顯示模組31係以直下式(direct type)背光單元311a為例，背光單元311a包含至少一光源S，而光源S可例如包含一冷陰極螢光燈、一發光二極體、或其組合。另外，本實施例係以背光單元311a具有複數光源S，而該等光源係呈陣列排列的發光二極體。其中，背光單元311a更可包含一驅動控制電路板(圖中未顯示)，該等光源S係與驅動控制電路板電性連接，以控制該等光源S點亮或熄滅。
紅外線發射元件32係設置於顯示模組31內。於此，紅外線發射元件32的數量係以四顆為例，且設置於背光單元311a，並鄰設於光源S，而紅外線發射元件32係以紅外線發光二極體(infrared LED)為例。紅外線發射元件32例如可設置於背光單元311a之側邊、角落或內側，其設置數量以不影響整體背光單元311a發光均勻性和品質表現為原則。與光源S相同的是，紅外線發射元件32也與驅動控制電路板電性連接，而驅動控制電路板更具有能控制紅外線發射元件32點亮或熄滅的微處理器。
藉由驅動控制電路板上的微處理器產生一立體眼鏡控制訊號到紅外線發射元件32，即能控制紅外線發射元件32點滅。由於，驅動光源S和紅外線發射元件32的電路板為同一塊電路板，因此，可不需將驅動紅外線發射元件32之電路另外設置於另一電路板上，故可降低立體顯示裝置3a的成本。
紅外線發射元件32所發出之光線係穿過光學膜片F及可視區V，並由快門裝置4接收，且控制快門裝置4動作。另外，快門裝置4係可包含一紅外線接收器(圖未顯示)，而紅外線接收器係可接收紅外線發射元件32所發出之紅外光。
特別一提的是，在圖2A的實施態樣中，背光單元311a具有複數顆發光二極體(複數光源S)，而該等發光二極體及紅外線發射元件32係形成二維陣列排列，並設置於一基板B上。不過，在其它的實施態樣中，該等發光二極體及紅外線發射元件32也可具有其它的排列方式，例如一維陣列或不規則排列。另外，如圖2B所示，也可將紅外線發射元件32與背光單元311b之光源S以表面黏著製程製作成光條(light bar)形式，再將複數光條組合於基板B上，以成為背光單元311b加上紅外線發射元件32的組合態樣。
請參照圖2C及圖2D所示，其分別為另一態樣之立體顯示裝置3c、3d的示意圖。
在圖2C及圖2D中，背光單元311c、311d的發光二極體之排列方式與背光單元311a相同，立體顯示裝置3c、3d的紅外線發射元件32仍是四顆，但是紅外線發射元件32並不是設置於背光單元311c、311d之四個角落，而是設置於背光單元311c、311d的內側，而且四顆紅外線發射元件32的排列可以形成一矩形。其中，紅外線發射元件32的設置數量以不影響整體背光單元311c、311d發光均勻性和品質表現為原則。另外，圖2C及圖2D之紅外線發射元件32的設置位置及數量只是舉例，使用者當然可依其需求設置於背光單元內側的不同位置及不同數量。
另外，請參照圖2E所示，其為另一態樣之立體顯示裝置3e的示意圖。其中，並未顯示出與立體顯示裝置3e配合的快門裝置。
在本實施態樣中，顯示模組31係以具有側光式(edge-light type)的背光單元311e為例。而紅外線發射元件32的設置數量以不影響整體背光單元311e發光均勻性和品質表現為原則，本實施樣態的數量係為二顆，並分別設置於該等光源S的二端為例。另外，本態樣之光學膜片F係包括一擴散板F1、一增亮膜F4以及一導光板F3。其中，紅外線發射元件32所發出的光線係由導光板F3之一入光側IN入光，藉由導光板F3、擴散板F1及增亮膜F4的作用可使紅外線發射元件32所發出之光線均勻地到達快門裝置(圖未顯示)，並由快門裝置接收，以控制快門裝置動作。
請參照圖2F所示，其為又一態樣之立體顯示裝置3f的示意圖。其中，並未顯示與立體顯示裝置3f配合的快門裝置。
與立體顯示裝置3e不同的是，立體顯示裝置3e是單側入光，而立體顯示裝置3f是雙側入光，且紅外線發射元件32的設置數量以不影響整體背光單元311f之發光均勻性和品質表現為原則，本實施樣態的數量係為四顆，並分別設置於光源311f的二端為例。
另外，請參照圖2G所示，其為又一態樣之立體顯示裝置3g的示意圖。其中，並未顯示與立體顯示裝置3g配合的快門裝置。
與立體顯示裝置3e不同的是，立體顯示裝置3g含複數顆紅外線發射元件32，其設置數量以不影響整體背光單元311g發光均勻性和品質表現為原則，並與光源S間隔設置。本實施樣態的數量係以四顆為例，其中，兩紅外線發射元件32之間隔可為固定數量的光源S，或為不固定數量的光源S。例如圖2G所示，立體顯示裝置3g中二顆紅外線發射元件32之間的光源S數量分別為4顆、7顆及5顆。
值得一提的是，在其它的實施例中，若顯示模組31包含一自發光顯示面板(圖未顯示)的話，其沒有背光單元，因此，紅外線發射元件32可設置於自發光顯示面板上。自發光顯示面板例如為有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)顯示面板，而紅外線發射元件32所發出之光線一樣可穿過其光學膜片及可視區，並由快門裝置4接收，且控制快門裝置4動作。
另外，請參照圖3所示，其為本發明之立體顯示裝置3的功能方塊示意圖。其中，圖3未顯示光學膜片F。
顯示模組31係可交替地(alternatively)輸出一左眼影像IL 及一右眼影像IR 。其中，左眼影像IL 及右眼影像IR 出現於顯示模組31的頻率可為60Hz以上，或是60Hz的倍數，以避免人眼察覺。需注意的是，顯示模組31交替地輸出左眼影像IL 及右眼影像IR 係指，顯示模組31在時間軸上快速切換輸出左眼影像IL及右眼影像IR 。換言之，以左眼影像IL 、右眼影像IR 、左眼影像IL 、右眼影像IR ....的順序依序輸出。再者，左眼影像IL 及右眼影像IR 交替地被輸出表示，左眼影像IL 及右眼影像IR 可以部分重疊，或兩影像剛好交接，或兩影像之間有時間間隔，於此不予以限制。再者，左眼影像IL 係不等於右眼影像IR ，且具有兩眼視差，俾使人眼於觀賞快速交替的左眼影像IL及右眼影像IR 後，經視覺殘留而形成一立體影像。
圖3中，背光單元(圖未顯示)更可包含一驅動控制電路板C，驅動控制電路板C係產生一立體眼鏡控制訊號D到紅外線發射元件32，以控制紅外線發射元件32點滅。其中，驅動控制電路板C即為驅動背光單元及紅外線發射元件32之驅動電路板，因此，可降低立體顯示裝置3的成本。
另外，快門裝置4可包含一同步控制單元41、一左眼快門單元42及一右眼快門單元43，同步控制單元41與左眼快門單元42及右眼快門單元43電性連接。其中，同步控制單元41係接收紅外線發射元件32所發出的光線，並與紅外線發射元件32同步，以控制左眼快門單元42及右眼快門單元43開啟或關閉。於此，同步控制單元41係依據紅外線發射元件32所發出之光線，讓一使用者交替地由左眼快門單元42看見左眼影像IL ，並由右眼快門單元43看見右眼影像IR 。
其中，紅外線發射元件32所發出的光線可控制快門裝置4之左眼快門單元42開啟及右眼快門單元43關閉，或控制左眼快門單元42關閉及右眼快門單元43開啟。當然，紅外線發射元件32所發出的光線也可控制左眼快門單元42及右眼快門單元43同時開啟或同時關閉。
請同時參照圖3及圖4所示，其中，圖4為快門裝置4的部分分解示意圖。於此，快門裝置4係以快門眼鏡為例。需注意的是，於圖4中，液晶元件421、431及偏光元件422、423、432、433非實際比例，且鏡框及鏡架等結構依不同的要求可有不同的設計方式，於此係省略表示，然實際應用時仍可具有該等結構。
左眼快門單元42及右眼快門單元43可分別具有一液晶元件421、431及二偏光元件422、423、432、433。其中，液晶元件421、431例如可為一液晶層夾置於二個基板間，而液晶元件421、431可具有扭轉向列(Twisted Nematic,TN)型液晶、超扭轉向列(Super Twisted Nematic,STN)型液晶、雙層超扭轉向列(Double layer Super Twisted Nematic,DSTN)型液晶、膽固醇(Cholesteric)型液晶或藍相(Blue Phase)液晶，而液晶元件421、431分別設置於該等偏光元件422、423及432、433之間。該等偏光元件422、423及432、433分別可為偏光軸方向彼此垂直的偏光片組，藉由同步控制單元41的控制，即可使左眼快門單元42及右眼快門單元43有效地產生遮光效果。當然，若為增加光遮蔽效果，亦可使用二個以上的偏光元件。
因此，藉由液晶元件421、431受電壓控制可轉向以改變偏光方向的特性，配合二偏光元件422、423及432、433即可產生遮光及透光之效果。藉此，左眼快門單元21可依據紅外線發射元件32所發出的光線而呈遮光、透光、遮光、透光、...的狀態，同時右眼快門單元43則會與左眼快門單元42相反而呈透光、遮光、透光、遮光、...的狀態。使用者即可交替地由左眼快門單元42看見左眼影像IL (當左眼快門單元42為透光狀態，右眼快門單元43為遮光狀態)，由右眼快門單元43看見右眼影像IR (當左眼快門單元42為遮光狀態，右眼快門單元43為透光狀態)。如此一來，使用者的兩眼可分別接受到具有兩眼視差的左眼影像IL 及右眼影像IR ，以於腦中形成立體影像。
綜上所述，因本發明之立體顯示裝置具有顯示模組以及紅外線發射元件，紅外線發射元件係設置於顯示模組內，其中，紅外線發射元件所發出之光線係穿過光學膜片及可視區，並由快門裝置接收，且控制快門裝置動作。藉此，與習知相較，不需額外的電路板來設置紅外線發射元件，且紅外線發射元件也不需嵌鑲於機殼或使用外接之方式來設置，因此，本發明之立體顯示裝置可降低其成本，且立體顯示裝置的外觀也較簡潔而具有較佳的整體性。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1、3、3a～3g．．．立體顯示裝置
11．．．3D眼鏡同步發射器
12．．．機殼
111．．．紅外線發射元件
2、4．．．快門裝置
31．．．顯示模組
311a～311g．．．背光單元
312．．．顯示面板
32．．．紅外線發射元件
41．．．同步控制單元
42．．．左眼快門單元
421、431．．．液晶元件
422、423、432、433．．．偏光元件
43．．．右眼快門單元
B．．．基板
C．．．驅動控制電路板
D．．．立體眼鏡控制訊號
F．．．光學膜片
F1．．．擴散板
F2．．．擴散片
F3．．．導光板
F4．．．增亮膜
IL ．．．左眼影像
IN．．．入光側
IR ．．．右眼影像
S．．．光源
V．．．可視區
圖1A及圖1B分別為一種習知的立體顯示裝置的示意圖；
圖2A至圖2G為本發明之立體顯示裝置不同的實施態樣示意圖；
圖3為本發明之立體顯示裝置的功能方塊示意圖；以及
圖4為快門裝置的部分分解示意圖。
3a．．．立體顯示裝置
31．．．顯示模組
311a．．．背光單元
312．．．顯示面板
32．．．紅外線發射元件
4．．．快門裝置
B．．．基板
F．．．光學膜片
F1．．．擴散板
F2．．．擴散片
S．．．光源
V．．．可視區

Claims (14)

  1. 一種立體顯示裝置，與一快門裝置配合，該立體顯示裝置包括：一顯示模組，具有一可視區及一光學膜片；以及一紅外線發射元件，係設置於該顯示模組內，該紅外線發射元件所發出之光線係穿過該光學膜片及該可視區，並由該快門裝置接收，且控制該快門裝置動作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該顯示模組包含一背光單元及一顯示面板，該光學膜片及該紅外線發射元件均設置於該背光單元。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之立體顯示裝置，其中該紅外線發射元件設置於該背光單元之側邊、角落或內側。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之立體顯示裝置，其中該背光單元包含至少一光源，該光源係包含一冷陰極螢光燈、一發光二極體、或其組合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之立體顯示裝置，其中該紅外線發射元件係鄰設於該光源。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之立體顯示裝置，其中該紅外線發射元件係與該光源間隔設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該顯示模組包含一自發光顯示面板，該紅外線發射元件係設置於該自發光顯示面板。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之立體顯示裝置，其中該背光單元包含一驅動控制電路板，該驅動控制電路板產生一立體眼鏡控制訊號到該紅外線發射元件，以控制該紅外線發射元件發光。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示裝置，其中該紅外線發射元件與該驅動控制電路板電性連接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該快門裝置係包含一紅外線接收器，該紅外線接收器接收該紅外線發射元件所發出之光線，以控制該快門裝置。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該快門裝置係為一頭戴式快門裝置或一快門眼鏡。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該快門裝置包含一同步控制單元、一左眼快門單元及一右眼快門單元，該同步控制單元與該左眼快門單元及該右眼快門單元電性連接。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示裝置，其中該同步控制單元係與該紅外線發射元件同步以控制該左眼快門單元及該右眼快門單元開啟或關閉。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該顯示模組係交替地輸出一左眼影像及一右眼影像。
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