TWI509289B - 立體顯示裝置及其影像顯示方法 - Google Patents

Description

立體顯示裝置及其影像顯示方法

本發明係關於一種立體顯示裝置及其影像顯示方法，並可得到全方位(all-around)的立體顯示效果。

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之一是以人眼裸視的方式來呈現立體感，此技術大都必須在顯示面板的顯示面之上再設置特殊的光學元件，例如透鏡陣列或視差(parallax)控制元件，以將顯示面板上之左眼畫素所輸出的影像可被傳送至觀看者的左眼，而顯示面板上右眼畫素所輸出的影像可被傳送至觀看者的右眼，使得觀看者的兩眼可分別接受到具有兩眼視差(binocular parallax)的不同影像，進而讓觀看者不需配戴輔助眼鏡就能感知立體影像。

請分別參照圖1A至圖1E所示，習知之一種立體顯示裝置1之顯示螢幕可具有兩種顯示模式，一種稱為肖像(portrait)顯示模式，即觀看顯示螢幕時，螢幕為直立放置，例如圖1A及圖1C(圖1C為圖1A旋轉180度)所示；另一種稱為風景(landscape)顯示模式，即觀看顯示螢幕 時，螢幕係為橫向放置，例如圖1B及圖1D所示(圖1D為圖1B旋轉180度)。因此，當觀看者由上述圖1A至圖1D之顯示模式觀看立體(3D)影像時，使用者可透過左眼接收左眼影像，並可透過右眼接收右眼影像，進而透過兩眼視差而得到正確的立體影像。

然而，當立體顯示裝置1旋轉一角度，但並非上述圖1A、圖1B、圖1C或圖1D之角度時，例如旋轉如圖1E所示之位置(其旋轉角度介於圖1A與圖1B之間)，則觀看者之左、右眼並無法接收到正確的左眼影像及右眼影像，當然也無法形成正確的立體影像。

因此，如何提供一種立體顯示裝置及其影像顯示方法，可不受立體顯示裝置與觀看者之間的旋轉角度之限制，而可得到二維及三維之全方位的正確影像顯示，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不受立體顯示裝置與觀看者之間的旋轉角度之限制，而可得到二維及三維之全方位的正確影像顯示之立體顯示裝置及其影像顯示方法。

為達上述目的，依據本發明之一種立體顯示裝置包括一視差控制單元、一顯示面板、一追蹤單元以及一控制單元。顯示面板與視差控制單元相對設置，並具有複數畫素，各畫素包含複數次畫素。追蹤單元係追蹤一目標物與 該顯示面板之間之一相對座標位置及一相對旋轉角度。控制單元分別與追蹤單元、視差控制單元及顯示面板電性連接，控制單元依據相對旋轉角度選擇顯示面板之一顯示模式，並依據相對座標位置選擇視差控制單元之一視差決定模式及顯示面板之該等畫素之一畫素呈現模式，以分別控制視差控制單元及顯示面板，進而顯示一影像。

在一實施例中，追蹤單元於一圖框時間內至少追蹤目標物一次。

在一實施例中，目標物為一觀看者之雙眼中心位置、雙眼平均位置、臉部中心位置、眉心位置、或額頭中央位置。

在一實施例中，相對座標位置以追蹤單元之位置為座標原點。

在一實施例中，相對旋轉角度係為目標物轉動而該顯示面板不動、目標物不動而顯示面板轉動、或目標物及顯示面板皆轉動所得的角度。

在一實施例中，追蹤單元包含一影像擷取元件或一訊號獲取元件，影像擷取元件藉由目標物之影像或一特徵圖案而得到目標物之相對座標位置及相對旋轉角度，訊號獲取元件藉由接收一訊號而得到目標物之相對座標位置及其相對旋轉角度。

在一實施例中，顯示模式為一第一顯示模式或一第二顯示模式。

在一實施例中，相對旋轉角度介於45度至135度之 間或介於225度至315度之間時，顯示模式係為第二顯示模式，其餘相對旋轉角度之顯示模式係為第一顯示模式。

在一實施例中，視差決定模式為一二維視差決定模式或一三維視差決定模式，三維視差決定模式為一第一視差決定模式、一第二視差決定模式、一第三視差決定模式、或一第四視差決定模式。

在一實施例中，畫素呈現模式為一二維畫素呈現模式或一三維畫素呈現模式，三維畫素呈現模式為一第一畫素呈現模式或一第二畫素呈現模式。

在一實施例中，第一畫素呈現模式為相鄰畫素所呈現的影像分別為一左眼影像及一右眼影像。

在一實施例中，第二畫素呈現模式為相鄰畫素之六個次畫素中，相鄰的三個次畫素所呈現的影像為一左眼影像或一右眼影像。

在一實施例中，視差控制單元具有一第一基板、一第二基板及一液晶層，液晶層夾設於第一基板與第二基板之間，第一基板具有複數第一電極、複數第二電極及複數第三電極，該等第一電極、該等第二電極及該等第三電極分別為直條狀，並沿著一第一方向依序交替設置。

在一實施例中，第一電極、第二電極及第三電極至少其中之二係具有不同的電壓準位。

在一實施例中，第一電極、第二電極及第三電極於第一方向上對應設置於整數倍之畫素寬度。

在一實施例中，第二基板具有複數第四電極及複數第 五電極，該等第四電極及該等第五電極分別為階梯狀，並分別沿著一第二方向交替設置，各第四電極包含複數第一部分，各第五電極包含複數第二部分，且相鄰之該等第一部分及相鄰之該等第二部分沿著第二方向分別具有一位移，位移至少為一次畫素於第二方向之寬度。

為達上述目的，依據本發明之一種立體顯示裝置之影像顯示方法，立體顯示裝置包括一視差控制單元、一顯示面板、一追蹤單元及一控制單元，顯示面板與視差控制單元相對設置，並具有複數畫素，各畫素包含複數次畫素，影像顯示方法包括：藉由追蹤單元追蹤一目標物與顯示面板之間之一相對座標位置及一相對旋轉角度；藉由一控制單元依據相對旋轉角度選擇顯示面板之一顯示模式；依據相對座標位置選擇視差控制單元之一視差決定模式及顯示面板之該等畫素之一畫素呈現模式；以及分別依據顯示模式、視差決定模式及畫素呈現模式控制立體顯示裝置顯示一影像。

承上所述，本發明之立體顯示裝置及其影像顯示方法可藉由追蹤單元追蹤目標物之相對座標位置及相對旋轉角度，並藉由控制單元依據相對旋轉角度及相對座標位置分別選擇顯示面板之顯示模式、選擇視差控制單元之視差決定模式及顯示面板之該等畫素之畫素呈現模式，並分別依據顯示模式、視差決定模式及該畫素呈現模式控制立體顯示裝置顯示影像。藉此，不論立體顯示裝置與觀看者之間的相對旋轉角度為何，都可使觀看者看見正確的2D或 3D影像。因此，本發明之立體顯示裝置及其影像顯示方法可不受立體顯示裝置與觀看者之間的旋轉角度之限制，而可得到二維及三維之全方位的正確影像顯示。

另外，在本發明之一實施例中，當觀看者於觀看3D影像中與立體顯示裝置之相對位置改變時，不僅仍可看到正確的3D影像顯示，而且立體顯示裝置之畫面的切換也相當平順而不會有影像跳躍的問題。

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及其影像顯示方法，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、圖2B及圖2C所示，其中，圖2A為本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置2之功能方塊示意圖，圖2B為圖2A之立體顯示裝置2之顯示原理示意圖，而圖2C為一觀看者觀看立體顯示裝置2的示意圖。其中，圖2B並未顯示追蹤單元23及控制單元24。

如圖2A及圖2B所示，立體顯示裝置2包括一視差控制單元21、一顯示面板22、一追蹤單元23以及一控制單元24。

顯示面板22與視差控制單元21係相對設置，並具有複數畫素。在本實施例中，顯示面板22係以一液晶顯示面板為例，其可包含一上基板221、一下基板222及一液晶層223，而液晶層223係夾置於上基板221與下基板222 之間。其中，液晶層223可具有複數液晶胞，並分別對應顯示面板22之該等畫素設置，且可藉由控制上基板221及下基板222上之電極(圖未顯示)來驅動液晶層223之液晶胞，進而可形成影像。另外，立體顯示裝置2更可包括一背光模組(圖未顯示)，背光模組可設置於下基板222之一側(例如圖2B之下基板222的下方)，以提供光線由下基板222之入光面入射顯示面板22，並通過視差控制單元21後進入觀看者的眼睛。不過，在其它的實施例中，若顯示面板22為一自發光顯示面板(例如為有機發光二極體顯示面板)，則立體顯示裝置2可不具有背光模組，而是由顯示面板22之該等畫素自行發出光線穿過視差控制單元21而進入觀看者的眼睛。此外，顯示面板22更可包括至少一偏光板(圖未顯示)及一彩色濾光片(圖未顯示)，偏光板可設置於下基板222或上基板221之一側，而彩色濾光片可使顯示面板22呈現彩色的影像。於此，因顯示面板22中的背光模組、偏光片及彩色濾光片等均為習知技藝，不再贅述。

視差控制單元21具有一第一基板211、一第二基板212及一液晶層213。第一基板211具有複數第一電極L1、複數第二電極L2及複數第三電極L3，而該等第一電極L1係彼此電性連接，該等第二電極L2係彼此電性連接，且該等第三電極L3係彼此電性連接。另外，第二基板212具有複數第四電極P0及複數第五電極P1，該等第四電極P0係彼此電性連接，且該等第五電極P1係彼此電性連 接。另外，液晶層213係可為例如為一向列型液晶，並夾設於第一基板211與第二基板212之間。因此，可藉由分別控制第一基板211及第二基板212上之該等電極L1、L2、L3、P0及P1之電位而驅動特定位置之液晶層213轉向，使視差控制單元21具有視差屏障(parallax barrier)的效果，進而使顯示面板22所發出之影像形成一種具有視差屏障圖案之影像，並於不同時間下分別發出左眼影像及右眼影像，以分別提供給觀看者的左眼及右眼，進而使觀看者因視差而感知為立體影像。其中，上述之該等電極L1、L2、L3、P0及P1可分別由一透明導電材料所構成，透明導電材料例如可為銦錫氧化物(indium-tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium-zinc oxide,IZO)、鋁鋅氧化物(aluminum-zinc oxide,AZO)、鎵鋅氧化物(GZO)或鋅氧化物(zinc oxide,ZnO)等，於此並不加以限制。

請分別參照圖3A及圖3B所示，其中，圖3A為圖2B之第一基板211上之電極設置示意圖，而圖3B為第一基板211上之電極與顯示面板22之該等畫素的對應示意圖。為了清楚說明，圖中並未繪出第一基板211、第二基板212及顯示面板22。另外，圖中只顯示部分電極及畫素。

在本實施例中，如圖3A所示，該等第一電極L1、該等第二電極L2及該等第三電極L3分別係為直條狀，並沿著一第一方向Y依序交替設置。換言之，就是於第一方向Y上，其排列順序為：第一電極L1、第二電極L2、第三電極L3、第一電極L1、第二電極L2、第三電極L3…等。 不過，為了於第一基板211上設置3種不同電極L1、L2、L3，故如圖3A所示，第一基板211更可具有複數橋接元件C，各橋接元件C可將該等第一電極L1相互橋接並跨過其他電極，以使該等第一電極L1彼此電性連接。於此，橋接元件C的材料可包含不透明金屬，並例如可為金、銀、銅、鉻、鉑、鉬、鈦或其它金屬、合金或其混合物。此外，特別注意的是，本實施例之第一基板211具有三種電性獨立的電極L1、L2、L3，可分別輸入不同的電壓準位。不過，在其它的實施例中，第一基板211可具有更多電性獨立的電極，例如複數的第六電極及或第七電極(圖未顯示)，且該等第一電極L1、該等第二電極L2、該等第三電極L3及該等第六電極(及或該等第七電極)亦可分別為直條狀，並沿著第一方向Y依序交替設置。

另外，如圖3B所示，顯示面板22(圖未顯示)之該等畫素於一第一方向Y及一第二方向X上可形成一畫素陣列，且一個畫素可具有複數個次畫素。在本實施例中，一個畫素係以具有3個次畫素為例，如圖3B之R、G、B即為次畫素，當然一個畫素也可具有3個以上的次畫素，例如4、5或6個次畫素。其中，第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3於第一方向Y上的佈設寬度，可對應設置於整數倍之畫素佈設寬度。於此，第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3於第一方向Y上之寬度和係為相鄰二個畫素於第一方向Y的佈設寬度。換言之，如圖3B所示，於第一方向Y上，第一電極L1、第二電極L2及第三電極 L3之寬度和，足以覆蓋相鄰二個畫素於第一方向Y上之佈設寬度，因此，在本實施例中，於第一方向Y上，第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3可具有3個可切換電極位置並對應2個畫素寬度，共6個位置之自由度(position freedom)。不過，在其它的實施例中，第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3於第一方向Y上之佈設寬度和也可為畫素於第一方向Y上佈設寬度的3倍、4倍或其它整數倍數，並可得到不同數量的位置自由度。

由於本實施例之第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3於第一方向Y上之佈設寬度和，為相鄰二個畫素於第一方向Y的佈設寬度，故當例如提供一共同電壓(例如0V)給第一電極L1，並提供一驅動電壓(例如5V)給第二電極L2及第三電極L3時，則與第一電極L1對應之液晶層213之液晶胞將不會被驅動(即光線可穿透)，而與第二電極L2及第三電極L3對應之液晶層213之液晶胞將被驅動(即光線不可穿透)，藉此，當顯示面板22發出之影像(光線)將可穿過第一電極L1(第一電極L1成為一透光電極)，而不會穿過第二電極L2及第三電極L3(第二電極L2及第三電極L3成為一遮光電極)，故立體顯示裝置2之開口率係為33%(1/3)。當然，使用者也依其需求設置不同的電極數量或不同的驅動電壓，以得到不同的開口率。

另外，請參照圖3C及圖3D所示，其中，圖3C為圖2B之第二基板212上之電極設置示意圖，而圖3D為第一 基板211上之電極與顯示面板22之該等畫素的對應示意圖。為了清楚說明，圖中亦未繪出第一基板211、第二基板212及顯示面板22。另外，圖中只顯示部分電極及畫素。

在本實施例中，該等第四電極P0係彼此電性連接，且該等第五電極P1係彼此電性連接，並分別為斜直線狀，且分別沿著一第二方向X交替設置。需要敘明的是，直線狀電極在這裡是指具有一長軸方向的電極，因此電極的外周緣可為直線狀或為階梯狀，於此係以階梯狀為例。另外，各第四電極P0及各第五電極P1於第二方向X上係分別對應複數次畫素設置。如圖3C及圖3D所示，各第四電極P0可包含複數第一部分D1，各第五電極P1可包含複數第二部分D2，於此，各第一部分D1之面積係以對應覆蓋二個次畫素為例；各第二部分D2之面積係以對應覆蓋四個次畫素為例，因此，在本實施例中，於第二方向X上，第四電極P0及第五電極P1可具有1個可切換電極位置並對應6個次畫素寬度，共6個位置之自由度。其中，而相鄰之第一部分D1及相鄰之第二部分D2沿著第二方向X分別具有一相對位移d1，位移d1至少為一次畫素於第二方向X之寬度。於此，如圖3D所示，位移d1係為一個次畫素於第二方向X上之寬度。當然，在其它的實施例中，位移d1也可為一個次畫素於第二方向X之寬度的其它整數倍數，並可得到不同數量的位置自由度。

另外，在本實施例中，如圖3D所示，各第四電極P0於第二方向X上係分別對應四個次畫素的寬度設置，而各 第五電極P1於第二方向X上係分別對應兩個次畫素的寬度設置。不過，在其它的實施例中，設計者也可依其需求於第二方向X上，將各第四電極P0及各第五電極P1分別對應其它不同數量的次畫素設置，藉由電壓的驅動，以使得第四電極P0及第五電極P1可分別為透光或不透光，以得到不同的光穿透率(開口率)。

請再同時參照圖2A及圖2C所示，追蹤單元23係可追蹤一目標物與顯示面板22之間之相對座標位置及其相對旋轉角度θ。於此，追蹤單元23可於一圖框時間(frame time)內至少追蹤目標物一次，並可藉由硬體、軟體或韌體來得到目標物之座標位置及其旋轉角度θ。其中，目標物例如可為觀看者之雙眼中心位置、雙眼平均位置、臉部中心位置、或眉心位置、或額頭中央位置。於此，係以觀看者之雙眼中心位置為例。另外，如圖2C所示，可例如以追蹤單元23之位置為座標原點，則追蹤單元23追蹤目標物時，目標物之相對座標位置(x，y，z)即可得知。於此，只取座標位置的x(第二方向Y)及y(第一方向Y)值即可(Z方向之座標z即為圖2B之觀看者與立體顯示裝置2或與追蹤單元23之間的距離)。此外，轉動角度θ為觀看者與立體顯示裝置2之間的相對轉動角度。其中，相對轉動角度可為觀看者轉動而顯示面板22不動，或觀看者不動而顯示面板22轉動，或者是兩者皆轉動所得到的相對轉動角度。在本實施例中，如圖2C所示，旋轉角度θ係為觀看者雙眼中心位置與顯示面板22之間的相對轉 動角度，且旋轉角度θ可為任何角度。

追蹤單元23可例如包含一影像擷取元件231或一訊號獲取元件(圖未顯示)。影像擷取元件231例如可為一CCD攝影組件，並可藉由擷取目標物之影像(例如觀看者之臉部影像)或一特徵圖案(例如配戴於觀看者頭上之特徵圖案)，並經辨識及計算後而得到目標物之座標位置及其旋轉角度θ。另外，訊號獲取元件可藉由接收一訊號而得到目標物之座標位置及其旋轉角度θ。其中，訊號例如可為一無線訊號或一光線，並例如可由訊號獲取元件發射至目標物後反射而被接收，或由目標物配戴一發射器發射無線訊號或光線而被訊號獲取元件接收。於此，追蹤單元23係以包含一CCD攝影組件為例。

控制單元24分別與追蹤單元23、視差控制單元21及顯示面板22電性連接。控制單元24可依據目標物與顯示面板22之間的相對旋轉角度θ選擇顯示面板22之一顯示模式，並依據目標物之相對座標位置選擇視差控制單元21之一視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之一畫素呈現模式，以分別控制視差控制單元21及顯示面板22，進而顯示一影像。換言之，追蹤單元23可例如追蹤觀看者雙眼中心位置及其與顯示面板22之間的相對轉動角度θ，以提供控制單元24來決定立體顯示裝置2顯示的影像。

在本實施例中，顯示面板22之顯示模式可為一第一顯示模式或一第二顯示模式。於此，第一顯示模式例如為 肖像顯示模式(即螢幕直立模式(portrait))，而第二顯示模式例如為風景顯示模式(即螢幕橫放模式(landscape))，或者相反。以下，第一顯示模式均以肖像模式為例，而第二顯示模式均以風景模式為例。

另外，視差決定模式可為一二維視差決定模式或一三維視差決定模式。其中，二維視差決定模式可讓使用者看見一般的二維影像，而三維視差決定模式可讓使用者看見3D的立體影像，而立體顯示裝置2可根據顯示的影像自動切換為2D或3D的影像。其中，三維視差決定模式例如為一第一視差決定模式(又可稱肖像視差決定模式)、一第二視差決定模式(又可稱第一風景視差決定模式)、一第三視差決定模式(又可稱第二風景視差決定模式)、或一第四視差決定模式(又可稱第三風景視差決定模式)。以下介紹二維視差決定模式及三維視差決定模式中，視差控制單元21之該等電極的驅動方式。

於二維視差決定模式時，係分別施加一共同電壓(例如0V)至視差控制單元21之第一基板211的該等第一電極L1、該等第二電極L2、該等第三電極L3、及第二基板212的該等第四電極P0及該等第五電極P1。此時，顯示面板22所顯示之影像可完全穿過視差控制單元21而進到觀看者的雙眼，而觀看者可看見習知的二維影像。

另外，於第一視差決定模式時，係分別施加一共同電壓(例如0V)至該等第一電極L1、該等第二電極L2、該等第三電極L3及該等第五電極P1，並分別施加一驅動電 壓(例如5V)至該等第四電極P0。由於該等第四電極P0具有一驅動電壓，因此對應該等第四電極P0之液晶層213的液晶胞被驅動而不可透光，如圖4A所示(圖4A之次畫素R、G、B中，具有陰影的部分即為不透光部分)，而顯示面板22所顯示之影像只可穿過視差控制單元21之該等第一電極L1、該等第二電極L2、該等第三電極L3及該等第五電極P1的位置(圖4A之次畫素R、G、B中，不具有陰影的部分即為透光部分)。對觀看者而言，顯示面板22所發出之影像係形成一種具有視差屏障圖案之影像而分別提供左眼影像及右眼影像給觀看者的左眼及右眼，以使觀看者因視差而感知一立體影像。值得一提的是，由於對應該等第一電極L1、該等第二電極L2及該等第三電極L3(可參照圖3D)於第二方向X上的寬度，並非為一個畫素於第二方向X上寬度的整數倍，再加上第四電極P0的二相鄰第一部分D1及第五電極P1的二相鄰第二部分D2沿著第二方向X分別均具有相對位移d1，因此各電極的邊緣部分所對應的次畫素顏色係會不相同。如此一來，當電極邊緣發生液晶轉向不完全或分布不均等問題，由於R、G、B三種次畫素都可能發生此種問題，故三種次畫素所造成的色度不均能夠互相抵銷，因而可改善立體顯示裝置2因視角不同所發生的色差(color shift)問題。另外，在本實施例中，於第一方向Y上，第一基板211上之第一電極L1、第二電極L2及第三電極L3係具有6個位置自由度，而於第二方向X上，第二基板212上之第四電極 P0及第五電極P1亦具有6個位置自由度，因此，在肖像模式及風景模式下，本發明之視差屏障可具有至少4個以上的位置自由度，也比習知的立體顯示裝置還要多。

另外，請參照圖4B所示，於第二視差決定模式時，係分別施加一共同電壓至該等第一電極L1、該等第四電極P0及該等第五電極P1，並分別施加一驅動電壓至該等第二電極L2及該等第三電極L3。由於該等第二電極L2及該等第三電極L3分別具有一驅動電壓，因此對應該等第二電極L2及該等第三電極L3之液晶層213的液晶胞被驅動而形成不可透光的區域(圖4B之次畫素R、G、B中，具有陰影的部分即為不透光部分)，顯示面板22所顯示之影像只可穿過視差控制單元21之該等第一電極L1、該等第四電極P0及該等第五電極P1的位置(圖4B之次畫素R、G、B中，不具有剖面線的部分即為可透光部分)。對觀看者而言，顯示面板22所發出之影像係形成一種具有視差屏障圖案之影像而分別提供左眼影像及右眼影像給觀看者的左眼及右眼，使觀看者可因視差而感知一立體影像。

另外，於第三視差決定模式時，係分別施加一共同電壓至該等第二電極L2、該等第四電極P0及該等第五電極P1，並分別施加一驅動電壓至該等第一電極L1及該等第三電極L3。此外，於第四視差決定模式時，係分別施加一共同電壓至該等第三電極L3、該等第四電極P0及該等第五電極P1，並分別施加一驅動電壓至該等第一電極L1及 該等第二電極L2。因此，使用者可依上述而得知，因不同的驅動電壓驅動該等電極，可使顯示面板22所發出之影像形成不同的視差屏障圖案之影像而分別提供左眼影像及右眼影像給觀看者的左眼及右眼，使觀看者因視差而感知顯示的影像為一立體影像。

另外，在本實施例中，畫素呈現模式包含一二維畫素呈現模式及一三維畫素呈現模式。二維畫素呈現模式即為習知之二維影像的畫素呈現方式，也就是所有畫素顯示之影像均進入觀看者之雙眼。而三維畫素呈現模式包含兩個第一畫素呈現模式(又可稱為風景畫素呈現模式)及六個第二畫素呈現模式(又可稱為肖像畫素呈現模式)。其中，於各第一畫素呈現模式中，出現該等畫素影像的排列方式分別為左眼及右眼影像交替，亦即相鄰畫素所呈現的影像分別為一左眼影像(以L代表)及一右眼影像(以R代表)(可為LR或RL)，且左眼影像可進入觀看者之左眼，而右眼影像可進入觀看者之右眼。另外，六個第二畫素呈現模式中，出現該等次畫素之影像排列方式為相鄰畫素之六個次畫素中，相鄰的三個次畫素所呈現的影像為一左眼影像或一右眼影像，並可例如分別為LLRRRL、LRRRLL、RRRLLL、RRLLLR、RLLLRR,LLLRRR等，且左眼影像(L)係進入觀看者之左眼，右眼影像(R)係進入觀看者之右眼，使觀看者可因視差而感知顯示的影像為一立體影像。

因此，請參照圖5A所示，其為旋轉角度θ與立體顯 示裝置2之顯示模式的關係示意圖。

在本實施例中，當目標物(觀看者之雙眼中心位置)與顯示面板22之間的相對旋轉角度θ介於45度至135度之間，或介於225度至315度之間時，則顯示面板22之顯示模式係可為風景模式，其餘的相對旋轉角度θ(即135度至225度之間、315至45度之間)之顯示模式係為肖像模式。換言之，例如圖5A之旋轉角度θ為30度時，且立體顯示裝置2之顯示模式係為肖像模式。

另外，請分別參照圖5B及圖5C所示，其中，圖5B係為肖像模式中，座標x、y所對應的顯示模式示意圖，而圖5C為風景模式中，座標x、y所對應的顯示模式示意圖。

由於控制單元24可依據目標物之座標位置(即座標x、y)選擇視差控制單元21之一視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之一畫素呈現模式。因此，在本實施例中，立體顯示裝置2為肖像模式時可參照圖5B所示。於此，共有七種模式，其中，模式0即為2D模示，而模式1~6則為3D模式。舉例而言，例如當目標物之座標位置於圖5B之E點時，所對應的模式即為模式1。同樣地，當目標物之座標位置於圖5B之F點時，所對應的模式即為模式2，以此類推。另外，立體顯示裝置2為風景模式時可參照圖5C所示。於此，亦共有七種模式，其中，模式0即為2D模示，而模式1~6則為3D模式。舉例而言，例如當目標物之座標位置於圖5C之G點時，所對應的模式 即為模式1。同樣地，當目標物之座標位置於圖5C之H點時，所對應的模式即為模式2，以此類推。以下將分別介紹肖像模式及風景模式之模式1~6中，視差控制單元21之視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之畫素呈現模式的詳細內容。

請參照圖6A至圖6F所示，其分別為肖像模式之模式1~6中，其視差屏障及畫素呈現之對應示意圖。於此，視差屏障及畫素之間並未顯示間隙。

於肖像模式時，於視差決定模式之該等次畫素之影像排列方式中，一組畫素單元係具有6個次畫素，也就是於第二方向X上，一條第四電極P0和一條第五電極P1所對應的畫素區域為6個次畫素。由於各第四電極P0和各第五電極P1係於不同時間被驅動，因此，光穿透率可為33%及66%。於此，如圖6A~圖6F所示，光穿透率係顯示為33%為例，而模式1為LLRRRL、模式2為LRRRLL、模式3為RRRLLL、模式4為RRLLLR、模式5為RLLLRR，而模式6為LLLRRR(L代表左眼的影像，R代表右眼的影像)。而其對應的視差控制單元之視差屏障可分別如圖6A~圖6F所示(圖6A~圖6F之視差屏障即為上述之第一視差模式所形成者)。其中，圖6A~圖6F之畫素下方之箭頭表示為觀看者之雙眼目光凝視之處(gazing point)。也就是說，當觀看者(目標物)的座標移動時，其所對應的目光凝視處也會不相同；而目光凝視處不相同時，所對應的視差決定模式中的次畫素排列也會不相同。

另外，請參照圖7A至圖7F所示，其分別為風景模式之模式1~6中，其視差屏障及畫素呈現之對應示意圖。於此，畫素之間亦未顯示間隙。

如圖7A~圖7F所示，於風景模式時，視差決定模式之該等畫素之影像排列方式中，模式1為RL、模式2為LR、模式3為RL、模式4為LR、模式5為RL，而模式6為LR(L代表左眼的影像，R代表右眼的影像)。而其對應的視差控制單元之視差屏障可分別如圖7A~圖7F所示(圖7A及圖7D之視差屏障圖案即為上述之第二視差模式所形成者，圖7B及圖7E之視差屏障圖案即為上述之第三視差模式所形成者，圖7C及圖7F之視差屏障圖案即為上述之第四視差模式所形成者)。其中，圖7A~圖7F之畫素下方之箭頭亦表示為觀看者之雙眼目光凝視之處。此時，圖7A~圖7F之風景模式時，其開口率為33%(三個區域有一個區域可透光)。當然，使用者也依其需求設置不同的電極數量或不同的驅動電壓，以得到不同的開口率。例如可於第一基板211上設置四種不同電極時，則開口率可為25%或50%；若設置五種不同電極時，則開口率可為40%。

特別一提的是，由於本發明之立體顯示裝置2的控制單元24可依據目標物之座標位置選擇視差控制單元21之視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之畫素呈現模式，故當觀看者於某一位置及旋轉角度觀看3D影像時，可藉由上述之方式選擇對應的顯示模式而看到正確的立 體影像，但觀看的同時，若觀看者改變其座標位置及旋轉角度θ時(例如觀看者轉動立體顯示裝置2時)，則追蹤單元23可立即追蹤新的位置及角度後而立即改變立體顯示裝置2之顯示模式、視差決定模式及畫素呈現模式。例如觀看者於一位置及角度以圖6A之肖像模式之模式1觀看立體影像時，當旋轉立體顯示裝置2而改變其座標位置及旋轉角度θ後，立體顯示裝置2將因應不同的座標位置及旋轉角度θ而可改變至其它的顯示模式、其它的視差決定模式、其它畫素呈現模式，而且其影像係以圖6A、圖6B…至圖6F，再回到圖6A之順序進行切換，或以圖7A、圖7B…至圖7F，再回到圖7A之順序進行切換，藉由此連續性的模式切換，觀看者觀看的立體影像不僅仍可保持正確的3D影像，而且其畫面的切換也相當平順而不會有影像跳躍(jumping)的問題。

請參照圖8所示，其為本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置2之影像顯示方法的流程步驟圖。

本發明之影像顯示方法包括：藉由追蹤單元23追蹤一目標物之相對座標位置及相對旋轉角度θ(步驟S01)、藉由一控制單元24依據相對旋轉角度θ選擇顯示面板22之一顯示模式(步驟S02)、依據目標物之相對座標位置選擇視差控制單元21之一視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之一畫素呈現模式(步驟S03)以及分別依據顯示模式、視差決定模式及畫素呈現模式控制立體顯示裝置2顯示一影像(步驟S04)。其中，於步驟S01中，當多人觀 看影像時，本發明可以預先設定一觀看者，或辦識第一個觀看者後，藉由追蹤單元23追蹤此觀看者之雙眼中心位置、雙眼平均位置、臉部中心位置、或眉心位置、或額頭中央位置來作為立體顯示裝置2之影像顯示的控制依據。另外，於上述步驟中，選擇顯示面板22之顯示模式(步驟S02)及選擇視差決定模式及畫素呈現模式之步驟(步驟S03)的順序不限，而且可同時進行。

另外，當目標物與追蹤單元23之間的相對位置改變時，影像顯示方法更可包括：藉由追蹤單元23追蹤目標物之另一相對座標位置及其另一相對旋轉角度、藉由控制單元24依據另一相對旋轉角度選擇顯示面板22之另一顯示模式、依據目標物之另一相對座標位置選擇視差控制單元21之另一視差決定模式及顯示面板22之該等畫素之另一畫素呈現模式，以及分別依據另一顯示模式、另一視差決定模式及另一畫素呈現模式控制立體顯示裝置2顯示另一影像。

此外，本發明之立體顯示裝置2及其影像顯示方法的其它技術特徵已於上述中詳述，於此不再贅述。

綜上所述，本發明之立體顯示裝置及其影像顯示方法可藉由追蹤單元追蹤目標物之相對座標位置及相對旋轉角度，並藉由控制單元依據相對旋轉角度及相對座標位置分別選擇顯示面板之顯示模式、選擇視差控制單元之視差決定模式及顯示面板之該等畫素之畫素呈現模式，並分別依據顯示模式、視差決定模式及該畫素呈現模式控制立體 顯示裝置顯示影像。藉此，不論立體顯示裝置與觀看者之間的相對旋轉角度為何，都可使觀看者看見正確的2D或3D影像。因此，本發明之立體顯示裝置及其影像顯示方法可不受立體顯示裝置與觀看者之間的旋轉角度之限制，而可得到二維及三維之全方位的正確影像顯示。

另外，在本發明之一實施例中，當觀看者於觀看3D影像中與立體顯示裝置之相對位置改變時，不僅仍可看到正確的3D影像顯示，而且立體顯示裝置之畫面的切換也相當平順而不會有影像跳躍的問題。

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、2‧‧‧立體顯示裝置

21‧‧‧視差控制單元

211‧‧‧第一基板

212‧‧‧第二基板

213、223‧‧‧液晶層

22‧‧‧顯示面板

221‧‧‧上基板

222‧‧‧下基板

23‧‧‧追蹤單元

231‧‧‧影像擷取元件

24‧‧‧控制單元

B‧‧‧次畫素

C‧‧‧橋接元件

d1‧‧‧位移

D1‧‧‧第一部分

D2‧‧‧第二部分

E、F、H‧‧‧點

G‧‧‧次畫素或點

L‧‧‧左眼影像

L1‧‧‧第一電極

L2‧‧‧第二電極

L3‧‧‧第三電極

P0‧‧‧第四電極

P1‧‧‧第五電極

R‧‧‧次畫素或右眼影像

S01~S04‧‧‧步驟

x、y、z‧‧‧相對座標

X‧‧‧第二方向

Y‧‧‧第一方向

θ‧‧‧相對旋轉角度

圖1A至圖1E分別為習知一種立體顯示裝置之不同旋轉角度的示意圖；圖2A為本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置之功能方塊示意圖；圖2B為圖2A之立體顯示裝置之顯示原理示意圖；圖2C為一觀看者觀看立體顯示裝置的示意圖；圖3A為圖2B之第一基板上之電極設置示意圖；圖3B為圖2B之第一基板上之電極與顯示面板之該等畫素的對應示意圖；圖3C為圖2B之第二基板上之電極設置示意圖； 圖3D為圖2B之第一基板上之電極與顯示面板之該等畫素的對應示意圖；圖4A及圖4B分別為顯示面板之該等畫素的顯示示意圖；圖5A為旋轉角度與立體顯示裝置之顯示模式的關係示意圖；圖5B係為肖像模式中，座標x、y所對應的顯示模式示意圖；圖5C為風景模式中，座標x、y所對應的顯示模式示意圖；圖6A至圖6F分別為肖像模式之模式1~6中，其視差屏障及畫素呈現之對應示意圖；圖7A至圖7F分別為風景模式之模式1~6中，其視差屏障及畫素呈現之對應示意圖；以及圖8為本發明較佳實施例之一種立體顯示裝置之影像顯示方法的流程步驟圖。

S01~S04‧‧‧步驟

Claims (26)

1. 一種立體顯示裝置，包括：一視差控制單元；一顯示面板，與該視差控制單元相對設置，並具有複數畫素，各該畫素包含複數次畫素；一追蹤單元，係追蹤一觀看者與該顯示面板之間之一相對座標位置及一相對旋轉角度；以及一控制單元，分別與該追蹤單元、該視差控制單元及該顯示面板電性連接，該控制單元依據該相對旋轉角度選擇該顯示面板之一第一顯示模式或一第二顯示模式，並依據該相對座標位置選擇該視差控制單元之一視差決定模式及該顯示面板之該等畫素之一畫素呈現模式，以分別控制該視差控制單元及該顯示面板，進而顯示一影像，其中，該第一顯示模式係該顯示面板相對於該觀看者為直立模式，該第二顯示模式係該顯示面板相對於該觀看者為橫放模式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該追蹤單元於一圖框時間內至少追蹤該觀看者一次。
3. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該追蹤單元係追蹤該觀看者之雙眼中心位置、雙眼平均位置、臉部中心位置、眉心位置、或額頭中央位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該相對座標位置以該追蹤單元之位置為座標原點。
5. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該相對旋轉角度為該觀看者轉動而該顯示面板不動、該觀看者不動而該顯示面板轉動、或該觀看者及該顯示面板皆轉動所得的角度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該追蹤單元包含一影像擷取元件或一訊號獲取元件，該影像擷取元件藉由該觀看者之影像或一特徵圖案而得到該觀看者之相對座標位置及相對旋轉角度，該訊號獲取元件藉由接收一訊號而得到該觀看者之相對座標位置及相對旋轉角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中當該相對旋轉角度介於45度至135度之間或介於225度至315度之間時係為該第二顯示模式，其餘該相對旋轉角度係為該第一顯示模式。
8. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該視差決定模式為一二維視差決定模式或一三維視差決定模式，該三維視差決定模式為一第一視差決定模式、一第二視差決定模式、一第三視差決定模式、或一第四視差決定模式。
9. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該畫素呈現模式為一二維畫素呈現模式或一三維畫素呈現模式，該三維畫素呈現模式為一第一畫素呈現模式或一第二畫素呈現模式。
10. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示裝置，其中該 第一畫素呈現模式為相鄰畫素所呈現的影像分別為一左眼影像及一右眼影像。
11. 如申請專利範圍第9項所述之立體顯示裝置，其中該第二畫素呈現模式為相鄰畫素之六個次畫素中，相鄰的三個次畫素所呈現的影像為一左眼影像或一右眼影像。
12. 如申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，其中該視差控制單元具有一第一基板、一第二基板及一液晶層，該液晶層夾設於該第一基板與該第二基板之間，該第一基板具有複數第一電極、複數第二電極及複數第三電極，該等第一電極、該等第二電極及該等第三電極分別為直條狀，並沿著一第一方向依序交替設置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示裝置，其中該第一電極、該第二電極及該第三電極至少其中之二係具有不同的電壓準位。
14. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示裝置，其中該第一電極、該第二電極及該第三電極於該第一方向上對應設置於整數倍之畫素寬度。
15. 如申請專利範圍第12項所述之立體顯示裝置，其中該第二基板具有複數第四電極及複數第五電極，該等第四電極及該等第五電極分別為階梯狀，並分別沿著一第二方向交替設置，各該第四電極包含複數第一部分，各該第五電極包含複數第二部分，且相鄰之該等 第一部分及相鄰之該等第二部分沿著該第二方向分別具有一位移，該位移至少為一次畫素於該第二方向之寬度。
16. 一種立體顯示裝置之影像顯示方法，該立體顯示裝置包括一視差控制單元、一顯示面板、一追蹤單元及一控制單元，該顯示面板與該視差控制單元相對設置，並具有複數畫素，各該畫素包含複數次畫素，該影像顯示方法包括：藉由該追蹤單元追蹤一觀看者與該顯示面板之間之一相對座標位置及一相對旋轉角度；藉由一控制單元依據該相對旋轉角度選擇該顯示面板之一第一顯示模式或一第二顯示模式，其中該第一顯示模式係該顯示面板相對於該觀看者為直立模式，該第二顯示模式係該顯示面板相對於該觀看者為橫放模式；依據該相對座標位置選擇該視差控制單元之一視差決定模式及該顯示面板之該等畫素之一畫素呈現模式；以及分別依據該第一顯示模式或該第二顯示模式、該視差決定模式及該畫素呈現模式控制該立體顯示裝置顯示一影像。
17. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中係於一圖框時間內至少追蹤該觀看者一次。
18. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中 該追蹤單元係追蹤該觀看者之雙眼中心位置、雙眼平均位置、臉部中心位置、眉心位置、或額頭中央位置。
19. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中該相對座標位置以該追蹤單元之位置為座標原點。
20. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中該相對旋轉角度為該觀看者轉動而該顯示面板不動、該觀看者不動而該顯示面板轉動、或該觀看者及該顯示面板皆轉動所得的角度。
21. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中當該相對旋轉角度介於45度至135度之間或介於225度至315度之間時係為該第二顯示模式，其餘該相對旋轉角度係為該第一顯示模式。
22. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中該追蹤單元係藉由擷取該觀看者之影像或一特徵圖案而得到該觀看者之相對座標位置及相對旋轉角度，或藉由接收一訊號而得到該觀看者之相對座標位置及相對旋轉角度。
23. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中該視差決定模式為一二維視差決定模式或一三維視差決定模式，該三維視差決定模式為一第一視差決定模式、一第二視差決定模式、一第三視差決定模式、或一第四視差決定模式。
24. 如申請專利範圍第16項所述之影像顯示方法，其中該畫素呈現模式為一二維畫素呈現模式或一三維畫 素呈現模式，該三維畫素呈現模式為一第一畫素呈現模式或一第二畫素呈現模式。
25. 如申請專利範圍第24項所述之影像顯示方法，其中該第一畫素呈現模式為相鄰畫素所呈現的影像分別為一左眼影像及一右眼影像。
26. 如申請專利範圍第25項所述之影像顯示方法，其中該第二畫素呈現模式為相鄰畫素之六個次畫素中相鄰的三個次畫素所呈現的影像為一左眼影像或一右眼影像。