專利名稱：三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于三維立體影像，特定而言是有關于三維影像顯示裝置及三維影 像訊號控制方法。
背景技術：
三維立體影像顯示技術已成為目前影像顯示技術領域中的趨勢。三維立體影 像的成像原理主要是利用左、右眼分別視得不同視差的影像，而形成有遠近的景深視 感。而讓左右眼視得不同視差的裝置有許多方法，主要分為戴眼鏡式(with glasses) 及裸眼式(without glasses) 0戴眼鏡式三維影像顯示裝置中，常見的方法包含快門眼 Ia (shutter glasses)、 β jt 目艮 (polarization glasses)、Il t錄目艮 (anaglyph) Jk 明暗眼鏡(pulfrich effect) 0而裸眼式三維影像顯示裝置中，常見的方法包含全像式 (eHolographic)、體積式(volumetric)、2_D 多任務式(multiplexed 2_D)。2-D 多任務式 又可再分為空間多任務式(spatial-multiplexed)、時間多任務式(time-multiplexed)及
(tracking-based)。目前立體顯示技術較純熟也較普遍于市面上者為戴眼鏡式的立體技術，而快門眼 鏡(shutter glasses)又為目前市面上較普遍可見的3D立體影像使用設備，以Nvidia最 具代表。但不論采用何種裝置來呈現(xiàn)，其產生左右眼不同的訊息手法均為雷同，一般而言均 必須分別給左右眼不同的影像，以產生三維效果。人眼能視得立體影像的基礎為左右眼分 別視得物體的不同角度，即左眼與右眼所視得的是不完全相同的影像。在3D眼鏡顯示系統(tǒng) 中，即將2D于兩邊視角(L、R)的影像由眼鏡左、右眼于不同時間接收。當顯示器顯示左眼 信息時將右眼遮蔽左眼透過，當顯示器顯示右眼信息時將左眼遮蔽右眼透過。如此，左眼就 只能看到左眼影像，右眼只能看到右眼影像。目前3D眼鏡有分為主動式3D眼鏡與被動式3D眼鏡。主動式3D眼鏡為現(xiàn)在市 面上較普遍的3D立體使用裝置，但使用上有若干缺點。例如，主動式3D眼鏡需要使用電 池，故有充電的問題且不環(huán)保。另外，主動式3D眼鏡和發(fā)射器之間連接有距離的限制與遮 蔽物的問題且價格昂貴等。而被動式3D眼鏡架構簡單，亦可排除主動式3D眼鏡的各種問 題。目前被動式3D眼鏡有應用于微偏光膜(Micro-Retarder)系統(tǒng)上做3D的應用。微偏 光膜(Micro-Retarder)的架構中，舉例而言第一條線(line)是提供給右眼的影像，第二條 線(line)是提供給左眼的影像，屏幕在空間上依序由上往下提供一左一右的影像數(shù)據(jù)，基 于屏幕需同時呈現(xiàn)左右眼影像，故屏幕的垂直分辨率會有分辨率降低的問題。目前市面上的3D眼鏡如快門眼鏡(shutter glasses)的上偏振片為線偏振形式。 當眼鏡的線偏振片的吸收軸與屏幕面板的上線偏振片的吸收軸平行時，會有極化光無法透 過的現(xiàn)象，故當眼鏡配戴者配帶角度或觀看者的觀看角度不對時則會產生此現(xiàn)象，而影響 3D的觀看。是故，現(xiàn)今仍需一能解決上述傳統(tǒng)被動式3D眼鏡的配戴角度受限及垂直分辨率 不足問題的技術方案。
發(fā)明內容
為解決上述傳統(tǒng)被動式3D眼鏡的配戴角度受限及垂直分辨率不足問題，本發(fā)明 是提供一種三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法。于一觀點中，本發(fā)明是提供一種三維影像顯示裝置，其包含背光模塊；第一線偏振 片，其設置于上述背光模塊之前，上述第一線偏振片具有第一偏振角度；第一液晶層，其設 置于上述第一線偏振片的前側；第二線偏振片，其設置于上述第一液晶層之前，上述第二線 偏振片具有第二偏振角度；第二液晶層，其設置于上述第二線偏振片之前，以利改變影像訊 號的線極化方向；以及延遲層，其設置于上述第二液晶層之前，用以將上述線性極化方向轉 換為圓極化方向。于另一觀點中，本發(fā)明是提供一種三維影像訊號控制方法，用以控制上述三維影 像顯示裝置，上述方法包含于第4N-3時間內輸入左眼影像至上述第一液晶層，關閉背光， 并切換上述第二液晶層的灰階值為最小灰階值，其中N為自然數(shù)；于第4N-2時間內停止輸 入上述左眼影像，開啟背光并保持上述第二液晶層的灰階值為上述最小灰階值；于第4N-1 時間內輸入右眼影像至上述第一液晶層，關閉背光，并切換上述第二液晶層的灰階值為最 大灰階值；以及于第4N時間內停止輸入上述右眼影像，開啟背光，并保持上述第二液晶層 的灰階值為上述最大灰階值。本發(fā)明的一優(yōu)點是為本發(fā)明的三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法可讓 使用者配戴圓偏振眼鏡觀看影像時可在任何配戴角度上觀看到三維立體影像。本發(fā)明的另一優(yōu)點是為本發(fā)明的三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法所 產生的左旋光的左眼影像或右旋光的右眼影像在水平或垂直方向上均具有完整的影像分 辨率，不會有垂直影像分辨率不足的問題。本發(fā)明的又另一優(yōu)點是為本發(fā)明的三維影像顯示裝置是搭配圓偏振眼鏡，故不需 要使用電池及發(fā)射器，亦即不會有眼鏡與發(fā)射器間距離限制或遮蔽物等問題，亦不會有充 電或環(huán)保等問題。此些優(yōu)點及其它優(yōu)點從以下較佳實施例的敘述并伴隨后附圖式及申請專利范圍 將使讀者得以清楚了解本發(fā)明。
本發(fā)明可藉由說明書中的若干較佳實施例及詳細敘述與后附圖式而得以了解。圖 式中相同的組件符號是指本發(fā)明中的同一組件。然而，應理解者為，本發(fā)明的所有較佳實施 例是僅用以說明而非用以限制申請專利范圍，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示三維影像顯示裝置的結構示意圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示影像光源通過灰階值為0的第二液晶層的示 意圖。圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示影像光源通過灰階值為255的第二液晶層的 示意圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示135度極化光通過延遲層的示意圖。圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示45度極化光通過延遲層的示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實施例顯示訊號控制循序圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例顯示三維影像訊號控制方法的步驟流程圖。主要組件符號說明
10三維影像顯示裝置
20三維影像訊號控制方法
101背光模塊
102第一線偏振片
103第一液晶層
104第二線偏振片
105第二液晶層
106延遲層
201、202、203、204、205、206、207、208 步驟。
具體實施例方式本發(fā)明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述是解釋本發(fā)明的結構及程序， 僅用以說明而非用以限制本發(fā)明的申請專利范圍。因此，除說明書中的較佳實施例以外，本 發(fā)明亦可廣泛實行于其它實施例中。本發(fā)明是提供一種三維影像顯示裝置。如圖1所示，本發(fā)明的三維影像顯示裝置 10包含背光模塊101，以利提供所需的背光，以及第一線偏振片102，其設置于背光模塊101 之前，以利于偏振來自背光模塊101的光。第一液晶層103設置于第一線偏振片102的前 側，用以顯示影像訊號。第二線偏振片104、第二液晶層105及延遲層106分別依序設置于 上述的第一液晶層103前側。亦即第二線偏振片104是設置于第一液晶層103之前。其次， 上述第二液晶層105，亦可稱為偏移層，是設置于第二線偏振片104之前。延遲層106則設 置于第二液晶層105之前側。應注意者為，于一實施例中，第二液晶層105及延遲層106可 設置于三維影像顯示裝置10之中。于另一實施例中，第二液晶層105及延遲層106亦可設 置成附加于三維影像顯示裝置10的外部，亦即可為顯示器外掛裝置或顯示器附加裝置。于一實施例中，第一線偏振片102的吸收軸的角度是為135度，穿透軸的角度是為 45度，故其第一偏振角度為45度。于一實施例中，第二線偏振片104的吸收軸的角度是為 45度，穿透軸的角度是為135度，故其第二偏振角度為135度。因此45度角偏振的光會被 第二線偏振片104所過濾掉，故通過第二線偏振片104后的光為135度極化光。第二液晶 層105的灰階狀態(tài)可予以切換，用以控制通過第二液晶層105后的影像光源的線性極化方 向。于一實施例中，第二液晶層105的灰階值可切換成最小灰階值例如0。如圖2A所示，當 第二液晶層105的灰階值切換為0時，通過第二液晶層105后的影像光源的極化方向不會 改變，亦即若原本入射的影像光源為135度極化光，則通過第二液晶層105后仍為135度極 化光。于另一實施例中，第二液晶層105的灰階值可切換成最大灰階值例如255。如圖2B 所示，當?shù)诙壕?05的灰階值切換為255時，通過第二液晶層105后的影像光源的極化 方向會偏移90度，亦即若原本入射的影像光源為135度極化光，則通過第二液晶層105后 相位偏移為45度極化光。延遲層106具有四分的一波長(λ/4)的相位延遲，亦即此延遲層106會延遲Y軸方向上的影像訊號，使Y軸方向上的影像訊號延遲四分之一波長，而X軸方向上的影像訊號 則維持不變。藉此，延遲層106可將影像光源的線性極化方向轉換為圓極化方向例如右旋 極化光或左旋極化光。如圖3A所示，若入射延遲層106的影像光源為135度極化光，則通過 延遲層106后會轉換為左旋極化光。如圖3B所示，若入射延遲層106的影像光源為45度 極化光，則通過延遲層106后會轉換為右旋極化光。當利用左眼鏡片為左旋偏振片且右眼 鏡片為右旋偏振片的圓偏振眼鏡觀察通過延遲層106后的影像光源時，若從延遲層106射 出的影像光源為左旋極化光，則可透過左眼鏡片視得，而若從延遲層106射出的影像光源 為右旋極化光，則可透過右眼鏡片視得。是故，藉由切換第二液晶層105的灰階值可控制最 后從延遲層106射出的影像光源的圓極化方向為左旋光還是右旋光，進而控制由圓偏振眼 鏡的那一鏡片視得該影像數(shù)據(jù)。如圖4所示，藉由將第二液晶層105的灰階值切換時間與第一液晶層103的左右 眼影像輸入時間及背光的開關時間調整成相互匹配，則可在第二液晶層105的灰階值切換 成0時，同時輸入左眼影像至第一液晶層103并于輸入完左眼影像后開啟背光，圓偏振眼鏡 的左眼鏡片遂會接收到左眼影像的左旋極化光。而在第二液晶層105的灰階信息切換成 255時，同時輸入右眼影像至第一液晶層103并于輸入完右眼影像后開啟背光，圓偏振眼鏡 的右眼鏡片遂會接收到右眼影像的右旋極化光。藉此，可讓配戴圓偏振眼鏡的使用者的左 右眼于不同時間分別接收到左眼影像或右眼影像，讓使用者得以觀察到立體影像。因此，如圖5所示，于另一實施例中，本發(fā)明是提供一種三維影像訊號控制方法。 本發(fā)明的三維影像訊號控制方法20包含于步驟201中，于第1時間內輸入左眼影像至第一 液晶層103，關閉背光，并切換第二液晶層105的灰階值為最小灰階值。于一實施例中，上 述最小灰階值為0。接著，于步驟202中，于第2時間內停止輸入左眼影像，開啟背光并保 持第二液晶層105的灰階值為最小灰階值。之后，于步驟203中，于第3時間內輸入右眼影 像至第一液晶層103，關閉背光，并切換第二液晶層105的灰階值為最大灰階值。于一實施 例中，上述最大灰階值為255。之后，于步驟204中，于第4時間內停止輸入右眼影像，開啟 背光，并保持第二液晶層105的灰階值為最大灰階值。接續(xù)，于步驟205中，于第5時間內 重復步驟201。接著，于步驟206中，于第6時間內重復步驟202。之后，于步驟207中，于 第7時間內重復步驟203。接續(xù)，于步驟208中，于第8時間內重復步驟204。如此依序重 復步驟201至204。是故，如上所述，本發(fā)明是提供一種三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法， 其透過第二液晶層及延遲層將影像光源的單一線性極化方向例如135度極化光轉換為左 旋或右旋的圓極化方向，并藉由控制背光開關時間、第一液晶層的左右眼影像輸入時間及 第二液晶層灰階值切換時間，而達到在不同的時間提供左旋光的左眼影像或右旋光的右眼 影像予圓偏振眼鏡，進而讓配戴圓偏振眼鏡的使用者得以觀看到立體影像。由于本發(fā)明最后將影像光源的極化方向轉換成圓極化方向并配合圓偏振眼鏡，故 即使使用者旋轉圓偏振眼鏡或不小心偏移圓偏振眼鏡的角度，并不會有旋轉90度后極化 光無法透過而產生全黑的現(xiàn)象，亦即使用者可在任何配戴角度上觀看到三維立體影像。再 者，本發(fā)明是利用三維影像訊號控制方法于不同的時間輸入左眼影像或右眼影像，故最后 產生的左旋光的左眼影像或右旋光的右眼影像在水平或垂直方向上均具有完整的影像分 辨率，不會有垂直影像分辨率降低的問題。另外，本發(fā)明的三維影像顯示裝置所需搭配的眼
6鏡為被動式三維眼鏡中的圓偏振眼鏡，故不需要使用電池及發(fā)射器，亦即不會有眼鏡與發(fā) 射器間距離限制或遮蔽物等問題，亦不會有充電或環(huán)保等問題。 上述敘述是為本發(fā)明的較佳實施例。此領域的技藝者應得以領會其是用以說明本 發(fā)明而非用以限定本發(fā)明所主張的專利權利范圍。其專利保護范圍當視后附的申請專利范 圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域的技藝者，在不脫離本專利精神或范圍內，所作的更動 或潤飾，均屬于本發(fā)明所揭示精神下所完成的等效改變或設計，且應包含在下述的申請專 利范圍內。
權利要求
一種三維影像顯示裝置，其特征在于，其包括一背光模塊；一第一線偏振片，其設置于該背光模塊之前，該第一線偏振片具有第一偏振角度；一第一液晶層，其設置于該第一線偏振片的前側；一第二線偏振片，其設置于該第一液晶層之前，該第二線偏振片具有第二偏振角度；一第二液晶層，其設置于該第二線偏振片之前，以利改變影像訊號的線極化方向；以及一延遲層，其設置于該第二液晶層之前，用以將該線性極化方向轉換為圓極化方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該第二液晶層的灰階 值得予以切換為最小灰階值或最大灰階值，用以控制通過該第二液晶層后的該影像訊號的 該線性極化方向。
3.根據(jù)權利要求2所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該最小灰階值包含0； 該最大灰階值包含255。
4.根據(jù)權利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該延遲層具有四分之 一波長的相位延遲。
5.根據(jù)權利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該延遲層使得通過其 上的該影像訊號的X軸訊號不變，而延遲其Y軸訊號。
6.一種三維影像顯示裝置，該三維影像顯示裝置包含一第一液晶層，其特征在于進 一步包括一線偏振片，其設置于該第一液晶層之前；一偏移層，其設置于該線偏振片之前，以利改變影像訊號的線極化方向；以及 一延遲層，其設置于該偏移層之前，用以將該線性極化方向轉換為圓極化方向。
7.根據(jù)權利要求6所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該偏移層的灰階值得 予以切換為最小灰階值或最大灰階值，用以控制通過該偏移層后的該影像訊號的該線性極 化方向。
8.根據(jù)權利要求6所述的三維影像顯示裝置，其特征在于其中該延遲層使得通過其 上的該影像訊號的X軸訊號不變，而延遲其Y軸訊號。
9.一種三維影像訊號控制方法，用以控制權利要求1所述的三維影像顯示裝置，其特 征在于，該方法包括于第4N-3時間內輸入一左眼影像至該第一液晶層，關閉背光，并切換該第二液晶層的 灰階值為一最小灰階值，其中N為自然數(shù)；于第4N-2時間內停止輸入該左眼影像，開啟背光并保持該第二液晶層的灰階值為該 最小灰階值；于第4N-1時間內輸入一右眼影像至該第一液晶層，關閉背光，并切換該第二液晶層的 灰階值為一最大灰階值；以及于第4N時間內停止輸入該右眼影像，開啟背光，并保持該第二液晶層的灰階值為該最 大灰階值。
10.根據(jù)權利要求9所述的三維影像訊號控制方法，其特征在于其中該最小灰階值 包含0 ；該最大灰階值包255。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種三維影像顯示裝置及三維影像訊號控制方法。上述三維影像顯示裝置包含背光模塊；第一線偏振片，其設置于上述背光模塊之前，以極化來自上述背光模塊的光；第一液晶層，其設置于上述第一線偏振片之前；第二線偏振片，其設置于上述第一液晶層之前，第二線偏振片具有特定偏振角度以極化影像訊號；第二液晶層，其設置于上述第二線偏振片之前，以利改變影像訊號的線極化方向；以及延遲層，其設置于上述第二液晶層之前，用以將影像訊號的線性極化方向轉換為圓極化方向。
文檔編號H04N13/00GK101950100SQ201010282248
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月14日
發(fā)明者林享曇, 林士杰, 邱俊杰, 陳建宏 申請人:福建華映顯示科技有限公司;中華映管股份有限公司