TWI500302B - 立體顯示裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

立體顯示裝置及其控制方法

本發明係關於一種立體顯示技術，特別是一種立體顯示器及其控制方法。

近年來顯示技術的持續進步，已逐漸由二維度(two-dimensional，簡稱2D)的平面顯示而朝向三維度(three-dimensional，簡稱3D)的立體顯示發展，以期在一般的影像處理與色彩品質之外，能進一部提供了立體空間的視覺感受。立體顯示技術的基本原理為使觀察者的左右兩眼對於同一場景所看到的影像產生視差而造成的立體視覺效果。

目前搭配快門眼鏡(shutter glass)的背光源式立體顯示器常有影像閃爍、白色串音(white crosstalk)不均勻、或顯示器中央區域亮度不足等問題。因此，有必要發展新的背光源式立體顯示器技術以對治及改善之。

為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種立體顯示裝置的控制方法，其包括下列步驟：(A)提供一立體顯示裝置，其中，該立體顯示裝置包含：一顯示面板；一背光源，設置於該顯示面板下並具有複數個發光區域，每一發光區域係會依據一預定導通時段而提供該顯示面板所需光源；及一觀看者使用的快門眼鏡，具有一第一 開關及一第二開關；(B)依序導通該等發光區域，其中該發光區域其開始導通時間與次一發光區域其開始導通時間之時間差值係為一延遲時間，且該背光源係具有至少二種不同之該延遲時間，並具有至少二種不同之該預定導通時段；以及(C)在該等發光區域全部被關閉，並經過一預定緩衝時段之後，再次進行步驟(B)；其中，在該預定緩衝時段的時間範圍內，該第一開關被開啟且該第二開關會被關閉，或該第一開關被關閉且該第二開關會被開啟。或者，為避免快門眼鏡之液晶反應速度不夠快，因此，其係有可能第一開關關閉時，第二開關已經打開使快門眼鏡會被提早打開。

在本發明的另一方面，另一實施例提供一種立體顯示裝置，其包括：一顯示面板；一背光源，設置於該顯示面板下並具有複數個發光區域，其中該發光區域其開始導通時間與次一發光區域其開始導通時間之差值係為一延遲時間，而每一發光區域係會依據一預定導通時段而提供該顯示面板所需光源；一觀看者使用的快門眼鏡，具有第一開關及第二開關；以及一處理單元，電性連接該顯示面板及該背光源，並可控制該快門眼鏡的各個開關的開啟或關閉，將一影像顯示於該顯示面板上、及控制該背光源的該等延遲時間與該等預定導通時段；其中，該等發光區域依序被導通與關閉，且該背光源係具有至少二種不同之該延遲時間，並具有至少二種不同之該預定導通時段。

為使 貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。

在本發明的實施例說明中，對於一元素被描述是在另一元素之「上面/上」或「下面/下」，係指直接地或間接地在該元素之上或下的情況，而包含設置於其間的其他元素。為了說明上的便利和明確，圖式中各層層的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，且各構成要素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。

圖1為根據本發明第一實施例的立體顯示器100之結構剖面圖。如圖1所示，該立體顯示器100包含一顯示面板110、一背光源120、一快門眼鏡130、及一處理單元140。該處理單元140會針對同一場景(scene)的影像分為右眼影像和左眼影像，並於該顯示面板110上顯示右眼影像給右眼看，顯示左眼影像給左眼看。因此，該快門眼鏡130具有第一開關131及第二開關132，當該顯示面板110播放右眼影像時，該處理單元140會控制該快門眼鏡130，使該第一開關131被開啟且該第二開關132會被關閉以遮住觀看者的左眼，而使右眼影像只進入其右眼；當該顯示面板110播放左眼影像時，該處理單元140會使該第一開關131被關閉且該第二開關132會被開啟，以遮住觀看者的右眼，而使左眼影像只進入其左眼；如此交替該第一開關131及第二開關132的開啟及關閉，便能使左右二眼分別接收到同一場景而不同視角的影像，藉以產生立體感，或 者，為避免快門眼鏡130之液晶反應速度不夠快，因此，其係有可能第一關閉131時，第二開關132已經被開啟，使快門眼鏡130會被提早打開。該處理單元140可以無線的方式連接該快門眼鏡130，例如，射頻(RF)或紅外線(IR)遙控，但本發明並不對此加以限制。

該背光源120可設置於該顯示面板110下、並具有複數個可獨立地被定址而導通發光的發光區域，其編號n分別為1~N。該處理單元140電性連接該顯示面板110及該背光源120，以掃描或定址所欲顯示的影像於該顯示面板110上、並控制該背光源120的該等發光區域1~N的導通或截止。在本實施例中，當該處理單元140導通該背光源120時，該等發光區域1~N被導通的順序係依照其編號而由上而下依序發光，且該發光區域n+1係於該發光區域n開始被導通再經過一延遲時間D_n 後被導通，而該延遲時間D_n 係為相鄰兩發光區域其開始導通之時間差值；換言之，倘若該發光區域n係於t=T_n 的瞬間被導通，則其下一個發光區域(該發光區域n+1)將會在t=T_n +D_n 的瞬間被導通，該等發光區域n及n+1之間具有該延遲時間D_n 之時間差值。此外，當該發光區域n被導通之後，其導通狀態將會維持一預定導通時段τ_n 後才被截止；換言之，倘若該發光區域n係於t=T_n 的瞬間被導通，則其將會在t=T_n +τ_n 的瞬間被截止。

由於習知技術的該等延遲時間D₁ ~D_N-1 彼此相同、且該等預定導通時段τ₁ ~τ_N 彼此亦相同，常導致立體顯示器的觀賞發生白色串音不均勻或其中央區域亮度不足等問 題；因此，本實施例採用使上述共N-1個的延遲時間D₁ ~D_N-1 可彼此不完全相同，或/及上述共N個的預定導通時段τ₁ ~τ_N 可彼此不完全相同的手段；換言之，該背光源120具有至少二種不同之延遲時間D₁ ~D_N-1 ，並具有至少二種不同之預定導通時段τ₁ ~τ_N 。

例如，倘若D_center 代表該背光源120鄰近中央部份的發光區域之延遲時間，D_edge 代表該背光源120鄰近邊緣部份的發光區域之延遲時間，則D_center 可大於D_edge ；這適用於發光區域數量少的情況，例如，N≦4。更進者，在發光區域數量多的情況，例如，N≧6，倘若D_others 代表該背光源120鄰近中央部份及邊緣部份的其他發光區域之延遲時間，則D_center 可大於D_others ，D_others 可大於D_edge 。此外，倘若τ_center 代表該背光源120鄰近中央部份的發光區域之導通時段，τ_edge 代表鄰近該背光源120邊緣部份的發光區域之導通時段，則τ_center 可大於τ_edge ；這適用於發光區域數量少的情況，例如，N≦4。更進者，在發光區域數量多的情況，例如，N≧6，倘若τ_others 代表該背光源120非鄰近中央部份及邊緣部份的其他發光區域之導通時段，則τ_center 可大於τ_others ，且τ_edge 可大於τ_others 。

此外，由於該快門眼鏡130的第一開關131及第二眼開關132的切換動作需要一些反應時間，才能由完全關閉切換為完全開啟、或是由完全開啟切換為完全關閉，這段時間分別稱為上升(rise)時間或下降(fall)時間，特別是目前的快門眼鏡常以液晶型電控開關來實現，液晶分子排列方向的切換需要一些時間。圖2為快門眼鏡的第一開關或第 二開關接受控制訊號而反應的穿透率時序圖；其中，當該快門眼鏡之第一開關或第二開關的控制訊號由OFF切換到ON時，該該快門眼鏡之第一開關或第二開關的穿透率反應時序將會出現上升時間τ_rise 的反應延遲，而當眼開關的控制訊號由ON切換到OFF時，該眼開關的穿透率反應時序將會出現下降時間τ_fall 的反應延遲。

倘若該背光源120的該等發光區域n=1~N被驅動而導通發光的起始時間是在上述上升時間τ_rise 或下降時間τ_fall 的時間範圍內，則會造成立體顯示器的觀賞者有影像閃爍的感覺，而這也可能是無線遙控的快門眼鏡因為射頻或紅外線接收不穩定所造成抖動。因此在本實施例中，該處理單元140可進一步在該背光源120的該等發光區域1~N被週期性地導通的過程中，使前一週期該發光區域N(編號最末之發光區域)被截止時，會再經過一預定緩衝時段τ_buffer 之後，才使後一週期的該發光區域1(編號最先之發光區域)再被導通，並使該預定緩衝時段τ_buffer 的時間範圍涵蓋超過該第一開關131及第二開關132切換反應的上升時間τ_rise 或下降時間τ_fall ，以使該背光源120的該等發光區域1~N被驅動而導通發光的起始時間避開上述上升時間τ_rise 或下降時間τ_fall 的時間範圍內。

例如，該處理單元140可在該預定緩衝時段τ_buffer 的時間範圍內，使該第一開關131被開啟且該第二開關132會被關閉，或該第一開關131被關閉且會該第二開關132被開啟。並且，該第一開關131及第二開關131具有一如上述上升時間τ_rise 或下降時間τ_fall 的切換反應時間τ_switch ，以 使該快門眼鏡130之各個開關在其關閉狀態與其開啟狀態之間切換，該切換反應時間τ_switch 可小於該預定緩衝時段τ_buffer 。

以下為本實施例以具有八個發光區域(N=8)的背光源之案例來說明。圖3為根據本實施例的立體顯示器之操作時序圖。如圖3所示，其(a)圖表示一顯示面板上連續數個影像的掃描線定址(addressing)，該等掃描線於該顯示面板上被由上而下地輪流定址或掃描，其中對角斜線201用以表示此動作的進行。本實施例採用120Hz的影像顯示頻率，因而完成單次的左眼及右眼影像掃描約需要8.333ms。

如圖3所示，其(b)圖表示該背光源的該等發光區域n=1~8依序被驅動而導通發光的時序，且其時間軸的放大圖可如圖4所示。各個發光區域1~8被導通之後，其導通狀態將會維持一預定導通時段(τ₁ ~τ₈ )後才被截止，也就是τ₁ ~τ₈ 分別為該等發光區域1~8的責任期間(duty interval)。此外，當該發光區域n被導通後，該發光區域n+1在經過一延遲時間D_n 後才會接著被導通，也就是D₁ ~D₇ 分別為該等發光區域2~8對於其前一個發光區域1~7導通後的延遲期間(delay interval)。

在本實施案例中，該等預定導通時段τ₁ ~τ₈ 可彼此不完全相同、且該等延遲時間D₁ ~D₇ 可彼此亦不完全相同。如圖3(b)與圖4所示，該等延遲時間(D₃ =D₄ =D₅ )大於(D₂ =D₆ )，且(D₂ =D₆ )又大於(D₁ =D₇ )，且該等預定導通時段(τ₁ ，τ₄ ，τ₅ ，τ₈ )大於(τ₂ ，τ₃ ，τ₆ ，τ₇ )，則可達到改善該立體顯示器的白色串音不均勻或其中央區域亮度不足等缺點的 效果；但本發明並不以此為限制，上述的預定導通時段及延遲時間可視實際需求而定。

此外，如圖3所示，其(c)圖表示該快門眼鏡的開關時序。在左眼影像被掃瞄於該顯示面板110上的過程中，該快門眼鏡的左眼開關(該第一開關131)在t=T_a 時被開啟且其右眼開關(該第二開關132)會被關閉，而該背光源的該等發光區域n=1~8在經過該預定緩衝時段τ_buffer 之後的t=T₀ 時開始被驅動而依序導通發光，使得左眼畫面可適當地進入左眼。同理，在該背光源的該等發光區域1~8完成掃描式發光之後，右眼影像仍在被掃瞄於該顯示面板上的過程中，該快門眼鏡的右眼開關(該第二開關132)在t=T_b 時被開啟且其左眼開關(該第一開關131)同時被關閉，而該背光源的該等發光區域n=1~8在經過該預定緩衝時段τ_buffer 之後的t=T’₀ 時又開始被驅動而導通發光，使得右眼畫面可適當地進入右眼。較佳者，該處理單元140開始執行掃描左眼或右眼影像於該顯示面板上，是在該預定導通時段τ₁ 或τ₂ 的時間範圍內。

接下來為根據本發明第二實施例的立體顯示器之操作方法，例如，上述第一實施例的立體顯示器100。在本實施例中，該立體顯示器可包含一顯示面板、一設置於該顯示面板下的背光源、及一供觀看者使用的快門眼鏡；該快門眼鏡具有第一開關及第二開關，用以使右眼影像只進入觀看者的右眼，左眼影像只進入觀看者的左眼，並交替為之以使左右二眼接續地接收到同一場景而不同視角的影像；且該背光源具有編號n分別為1~N的複數個發光區 域，該等發光區域1~N依其編號順序而依序被導通，其中該發光區域n+1將會在該發光區域n開始被導通再經過一延遲時間D_n (或稱為各發光區域n+1的延遲期間)後才會接著被導通，且當該發光區域n被導通之後，其導通狀態將會維持一預定導通時段τ_n (或稱為各發光區域n的責任期間)後才被截止。

倘若該快門眼鏡的第一開關及第二開關分別處於開啟及關閉狀態，本實施例的操作步驟如下。首先，依序驅動導通該背光源的該等發光區域1~N，而在該發光區域N(本週期最後一個發光區域)被截止並經過一預定緩衝時段τ_buffer 之後，再次進行前述之依序驅動導通該背光源的步驟，並在該預定緩衝時段τ_buffer 的時間範圍內，控制該快門眼鏡使其第一開關及第二開關分別切換至關閉及開啟狀態，如此重複地驅動該背光源，並在下一次的預定緩衝時段τ_buffer 的時間範圍內，控制該快門眼鏡使其第一及第二眼開關分別切換至開啟及關閉狀態；如此，交替的使右眼影像只進入觀看者的右眼，左眼影像只進入觀看者的左眼，則左右二眼可接續地接收到同一場景而不同視角的影像，以產生觀看者立體影像的視覺。

在本實施例中，上述共N-1個的延遲時間D₁ ~D_N-1 可彼此不完全相同，或/及上述共N個的預定導通時段τ₁ ~τ_N 可彼此不完全相同。關於該等延遲時間D₁ ~D_N-1 、該等預定導通時段τ₁ ~τ_N 、及該預定緩衝時段τ_buffer 與該第一開關及第二開關的切換反應時間τ_switch 之關係等的說明，請參考第一實施例的相關描述，在此不再贅述。

例如，該處理單元140可在時間範圍內，使該第一開關131被開啟且該第二開關132會被關閉，或該第一開關131被關閉且該第二開關132會被開啟。並且，以使快門眼鏡130之第一開關131與第二開關132在關閉狀態與開啟狀態之間切換，該切換反應時間τ_switch 可小於該預定緩衝時段τ_buffer 。此外，為了使左眼畫面可適當地進入左眼且右眼畫面可適當地進入右眼，而不造成觀看者視覺的閃爍感，本操作方法可使每個左眼或右眼影像的掃描於該顯示面板上，是開始於該背光源的發光區域1或2的預定導通時段τ₁ 或τ₂ 的時間範圍內。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

100‧‧‧立體顯示器

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光源

1~N‧‧‧發光區域

130‧‧‧快門眼鏡

131‧‧‧第一開關

132‧‧‧第二開關

140‧‧‧處理單元

201‧‧‧對角斜線

圖1為根據本發明第一實施例的立體顯示器之結構剖面圖。

圖2為快門眼鏡的第一開關或第二開關接受控制訊號而反應的穿透率時序圖。

圖3為根據本實施例的立體顯示器之操作時序圖，包括顯示面板掃描、背光源掃描及快門眼鏡開關的時序。

圖4為圖3之背光源的發光區域n=1~8依序被驅動的時序放大圖。

100‧‧‧立體顯示器

110‧‧‧顯示面板

120‧‧‧背光源

1~N‧‧‧發光區域

130‧‧‧快門眼鏡

131‧‧‧第一開關

132‧‧‧第二開關

140‧‧‧處理單元

Claims (10)

1. 一種立體顯示裝置的控制方法，其立體顯示裝置包括：一顯示面板；一背光源，設置於該顯示面板下並具有複數個發光區域；及一觀看者使用的快門眼鏡，具有一第一開關及一第二開關；其包括下列步驟：(A)每一發光區域係會依據一預定導通時段而提供該顯示面板所需光源(B)依序導通該等發光區域，其中該發光區域其開始導通時間與次一發光區域其開始導通時間之時間差值係為一延遲時間，且該背光源係具有至少二種不同之該延遲時間，並具有至少二種不同之該預定導通時段；以及(C)在該等發光區域全部被關閉，並經過一預定緩衝時段之後，再次進行步驟(B)；其中，在該預定緩衝時段的時間範圍內，該第一開關被開啟且該第二開關會被關閉，或該第一開關被關閉且該第二開關會被開啟。
2. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，該第一開關及第二開關具有一切換反應時間，以使各個開關由其關閉狀態切換至其開啟狀態，且該切換反應時間小於該預定緩衝時段。
3. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，一影像係於該預定導通時段中，開始被掃描於該顯示面板上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，鄰近該背光源中央部份的發光區域具有一延遲時間D_center ，鄰 近該背光源邊緣部份的發光區域具有一延遲時間D_edge ，且該延遲時間D_center 大於該延遲時間D_edge 。
5. 如申請專利範圍第4項所述之控制方法，其中，介於該背光源中央部份及邊緣部份之間的其他發光區域具有一延遲時間D_others ，且該延遲時間D_center 大於該延遲時間D_others ，該延遲時間D_others 大於該延遲時間D_edge 。
6. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，鄰近該背光源中央部份的發光區域具有一導通時段τ_center ，鄰近該背光源邊緣部份的發光區域具有一導通時段τ_edge ，且該導通維持時段τ_center 大於該導通時段τ_edge 。
7. 如申請專利範圍第1項所述之控制方法，其中，鄰近該背光源中央部份的發光區域具有一導通時段τ_center ，鄰近該背光源邊緣部份的發光區域具有一導通時段τ_edge ，非鄰近該背光源中央部份及邊緣部份的其他發光區域具有一導通時段τ_others ，且該導通時段τ_center 大於該導通時段τ_others ，該導通時段τ_edge 大於該導通時段τ_others 。
8. 一種立體顯示裝置，其包括：一顯示面板；一背光源，設置於該顯示面板下並具有複數個發光區域，其中該發光區域其開始導通時間與次一發光區域其開始導通時間之差值係為一延遲時間，而每一發光區域係會依據一預定導通時段而提供該顯示面板所需光源；一觀看者使用的快門眼鏡，具有第一開關及第二開關；以及 一處理單元，電性連接該顯示面板及該背光源，並可控制該快門眼鏡的各個開關的開啟或關閉，將一影像顯示於該顯示面板上、及控制該背光源的該等延遲時間與該等預定導通時段；其中，該等發光區域依序被導通與關閉，且該背光源係具有至少二種不同之該延遲時間，並具有至少二種不同之該預定導通時段。
9. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示裝置，其中，該處理單元使該影像於該預定導通時段中，開始被掃描於該顯示面板上。
10. 如申請專利範圍第8項所述之立體顯示器，其中，該背光源係具八個發光區域並依序產生七個延遲時間D₁ ~D₇ ，且D₁ 等於D₇ ，D₂ 等於D₆ ，D₃ 等於D₄ 等於D₅ ，且D₃ 大於D₂ ，D₂ 大於D₁ ，而該背光源係具八個發光區域並依序產生八個預定導通時段τ₁ ~τ₈ ，且τ₁ 大於τ₂ 、τ₃ 、τ₆ 及τ₇ ，τ₄ 大於τ₂ 、τ₃ 、τ₆ 及τ₇ ，τ₅ 大於τ₂ 、τ₃ 、τ₆ 及τ₇ ，以及τ₈ 大於τ₂ 、τ₃ 、τ₆ 及τ₇ 。