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TWI360665B - Stereoscopic display apparatus, system and method - Google Patents

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TWI360665B
TWI360665B TW097135795A TW97135795A TWI360665B TW I360665 B TWI360665 B TW I360665B TW 097135795 A TW097135795 A TW 097135795A TW 97135795 A TW97135795 A TW 97135795A TW I360665 B TWI360665 B TW I360665B
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polarizing plate
polarization
display substrate
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TW097135795A
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Yao Tsung Chang
Original Assignee
Wistron Corp
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Priority to US12/432,352 priority patent/US8009239B2/en
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Description

1360665 ·· 九、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種液晶顯示裝置的立體顯示技術， 特別是指-種藉由改變原液晶顯示裝置中的偏光板而能產 生立體效果的立體顯示技術。 【先前技術】 ‘若欲使平面的屏幕或螢幕能夠呈現立體效果需應用 纟體視覺原s，也就是將要讓左眼相的影像傳送到左眼 • 、要讓右眼看到的影像傳送到右眼，經大腦處理後即會形 成立體的影像。 / 以立體電影來說，可採用偏光成像原理製作：利用兩 個角度稍微不同的攝影機拍攝得到左眼影像與右眼影像， 然後分別進行水平極化處理及垂直極化處理再投射在屏幕 上。觀賞者欲觀賞立體電影時，需配戴立體眼鏡進行觀賞 ;該立體眼鏡的左眼鏡片為水平極化偏光片，右眼鏡片為 垂直極化偏光片。當光線通過該二偏光片，由於偏光片會 • 濾去偏振方向不同的光線而只讓相同方向的光線通過，因 此經過水平極化處理的左眼影像只能通過水平極化偏光片 ，經過垂直極化處理的右眼影像只能通過垂直極化偏光片 ，於是使觀賞者的左眼接受到左眼影像、右眼接收到右眼 影像，而産生視覺上的立體效果。 若要在液晶顯示器呈現立體效果，其原理亦與前述立 體電影類似。一種習知的立體顯示系統9如圖丨所示，該 系統9包括一液晶螢幕90、一覆著於液晶螢幕9〇上的微位 5 才差膜91，及一立體眼鏡92。液晶螢幕90接收左眼影像 號901及右眼影像訊號9〇2，並使左眼影像訊號 901在奇 數水平像素列顯*，右眼影像訊號9Q2在偶數水平像素列 顯不微位相差膜91具有多數個水平條狀交錯排列的第一 相，延遲區域911 ’及第二相位延遲區域912。第-相位延 遲區域911與第二相位延遲區域912的相位延遲相差二分之 一波長，且第一相位延遲區域911的位置與液晶螢幕9〇的 奇數水平像素列對應，第二相位延遲區域912的位置與偶 數水平像素列對應。 另一方面，立體眼鏡92的左眼鏡片921設計為允許通 過第相位延遲區域911的光通過，而右眼鏡片922設計為 允許通過第二相位延遲區域912的光通過。藉此，左眼影 像訊號9G1由奇數水平像素列發出，通過微位相差膜91的 第一相位延遲區域911後通過左眼鏡片921而被左眼接收； 右眼影像訊號902由偶數水平像素列發出，通過微位相差 膜91的第二相位延遲區912後通過右眼鏡片922而被右眼 接收’觀賞者因此可產生立體的視覺。 然而，上述立體顯示系統9是利用一般液晶螢幕9〇額 外加工覆著微位相差膜91，才能配合立體眼鏡92達到立體 顯示的效果’製造立體顯示系統9相對於製造一般液晶勞 幕90來說，需增加並改變製程、調整產線設備，導致製作 成本的提高及不便。 【發明内容】 因此’本發明目的之一在於解決先前技術之問題，提 :’、員改變製程也無須調整設備而能達到立體顯示效 果的立體顯示裝置、系統及方法。 本發月的另—目的在於提供一種可模擬較高解析度視 覺效果的立體顯示裝置、系統及方法。 本發明之立體顯示系統包含一立體顯示裝置及一立體 兄立體顯不裝置包含—内偏光板、一外偏光板及一設 於該内偏光板與該外偏光板之間的顯示基板。其t，内偏 光，具有多數個交錯排列的第一偏光區及第二偏光區，該 第偏光區的偏光角度ga+90度第二偏光區的偏光角度 為α度。外偏光板具有多數個交錯排列的第三偏光區及第 四偏光區’該第三偏光區位置與該内偏光板的第一偏光區 對應且偏光角度為α度；該第四偏光區位置與該内偏光 板的第二偏光區對應’且偏光角度為α+90度。 顯不基板具有多數個像素，該等像素區分為第一像素 群及第二像素群；該内偏光板的第一偏光區與該外偏光板 的第一偏光區位置對應該第一像素群且該内偏光板的第 一偏光區與該外偏光板的第四偏光區對應該第二像素群。 第一像素群用以顯示一由外部傳入的左眼影像訊號；第二 像素群用以顯示-由外部傳入右眼影像訊號。由於顯示基 板包括-對玻璃㈣’及封裝》該對玻璃基材内的液晶層 ，可供通過内偏光板之第一偏光區而呈^+90度偏光的光束 ，穿過該顯示基板後度之偏光通過該外偏光板之第三 偏光區；也供通過該第二偏光區而呈α度偏光的光束，穿 過該顯示基板後以α+90度之偏光通過該第四偏光區。 一本發明内偏光板的第-、第二偏光區以及外偏光板第 二、第四偏光區交錯排列的態樣’可以是多數橫列的上下 父錯排列、多數縱列的左右交錯排列，或如棋盤一般多數 方格的上下左右交錯排列’而基材的第—像素群與第二像 素群則對應設置。 _本發明還可針對顯不在第—像素群的左眼影像訊號或 顯示在第二像素群的右眼影像訊號加以處理，使每―像素 ㈣示的顏色尤其自身原本顏色及週遭像素的顏色共同決 6藉lit左眼原本看不到的第二像素群之顏色貢獻到第 1素群，右眼原本看不到的第—像素群之顏色貢獻到第 -像素群’則配戴立體眼鏡者的左眼與右眼分別接收的影 像更接近完整影像，藉轉擬出較高解析度的視覺效果。 本發明立體顯示方法，包含以下步驟： (a )發出一光束。 (b )使一左眼影像訊號及一右眼影像訊號皆顯示於一 顯不基板。 U)使該步驟（a)之光束通過一内偏光板，該内偏光 板具有多數個交錯排列的第一偏光區及第二偏光區，該第 -偏光區的偏光角度為《+9〇度，第二偏光區的偏光角度為 α度’因此該光束被分隔為多數個交錯的a+9G度偏光及^ 度偏光。 (d)使該等偏光經過該顯示基板，該顯示基板内含液 晶層而使α+90度偏光旋轉為α度，α度偏光旋轉為α+9〇 度。 1360665 (e)使該等穿過該顯示基板的偏光通過一外偏光板， 該外偏光板具有多數個交錯排列的第三偏光區及第四偏光 區，該第三偏光區位置與該内偏光板的第一偏光區對應， 且偏光角度為α度；該第四偏光區位置與該内偏光板的第 二偏光區對應’且偏光角度為α +9〇度。 本發明之功效在於：僅利用替換偏光板的方式，採用 特殊偏光區設計的内、外偏光板，即能達到立體顯示的目 的。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說 明内容中，類似的元件是以相同的編號來表示。 參閱圖2，圖2為本發明立體顯示系統1〇〇之示意圖， 該立體顯示系統100包含一立體顯示裝置丨及一立體眼鏡6 。其中’立體顯示裝置1的詳細結構可配合參考圖3，其包 3用以發出光束的背光模組5、接收來自背光模組5所發 出光束的内偏光板2、一與該内偏光板2相間隔的外偏光板 3 ’及一設於内偏光板2與外偏光板3之間的顯示基板4。 該顯示基板4即一般液晶顯示器既有的構件，主要包括由 外層向内依序排列的一對附著有像素電極（圖未示）的玻 璃基材41、一對彩色渡光片42、一對配向膜43，及封裝於 中央的液晶層40。 9 1360665 本實施例之内偏光板2是如圖2所示，㈣偏光板2 區分為多數橫列’並具有多數個交錯排列的第一偏光區2ι 及第二偏光區22’該第-偏心㈣等橫列中的奇數列， 其偏光角度為M90度；第二偏光區為該等橫列中的偶數列 ，其偏光角度為α度。 外偏光板3同樣區分為多數橫列，並具有多數個交錯 排列的第三偏光區31及第四偏光區32,該第三偏光區μ 位置與内偏光板2的第-偏光區21對應’也就是在該等产 列中的奇數列位置，且偏光角度為第四偏光區”位 置與内偏光板2的第二偏光區22對應，也就是在該等 中偶數列位置，且偏光角度為α+9〇度。 、 顯示基板4具有多數個像素1Q，該等像素區分 像素群10a及第二像素群1〇b。内偏光板2的第一偏光區h ^外偏光板3的m區31位置對應第—像素群^， 也就是說，本實施例之顯示基板4的第—像素群心 的水平像素列；内偏光板2的第偏…。 奶宜, 叼弟一偏光區22與外偏光板3 的第四偏光區32對應第二像素群肌，也料說， 列之顯不基板4的第二像素群⑽為偶數的水平 由外部傳入的左眼影像訊號（圖未示）是在第—群| 素：，而由外部傳入右眼影像訊號(圖未示）是在:二像 a 機制’可利用各種現有顯示器既有之技 顯二 不予贅述。 又違成，在此 藉由上述設計，通過内偏光板2之第一偏光區a的光 10 1360665 ·· 束會變成α+90度之偏光，該偏光穿過顯示基板4時，因沿 - 液晶分子的間隙前進而旋轉90度，成為α度偏光，接著可 通過外偏光板3之第三偏光區31 (偏光角度α度）。同樣地 ，通過内偏光板2之第二偏光區22的光束會變成α度之偏 光，該偏光穿過顯示基板4時，因沿液晶分子的間隙前進 而旋轉90度，成為α+9〇度偏光，接著可通過外偏光板3 的第四偏光區32 (偏光角度α+90度）。 由於本實施例之立體眼鏡6包含一對應配戴者左眼的 φ 第一鏡片61，及一對應配戴者右眼的第二鏡片02，且第一 鏡片61是可供〇；度偏光之光束通過的偏光片第二鏡片 疋可供α+90度偏光之光束通過的偏光片。因此，第一鏡片 61僅允許通過外偏光板3之第三偏光區31的α度偏光通過 第一鏡片62僅允許通過外偏光板3之第四偏光區32的 α+90度偏光通過。配戴該立體眼鏡6者因此左眼可看見第 一像素群l〇a顯示的左眼影像訊號而無法看到在第二像素群 l〇b顯示的右眼影像訊號，右眼可看見第二像素群i〇b顯示 Φ 的右眼影像訊號而無法看到在第一像素群10a顯示的左眼影 像Λ號藉此，该配戴立體眼鏡6者可產生立體的視覺感 受。 請參閱圖4、圖5，本發明立體顯示系統1〇〇的第二較 佳實施例，是内偏光板2及外偏光板3方面與第一較佳實 施例有所不同。本實施例中，内偏光板2對應顯示基板4 的像素而區分為Ρχίϊ (例如1024x768 )個方格Sij，其中i 代表第i行’ j代表第j列；第一偏光區21為i+j為奇數的 11 1360665 方格Si,的組合，第二偏光區22為叫為偶數的方格％的 組合。顯示基板4共有pxq個像素匕，其中i代表第i行， j代表第j列；第-像素群10a為i+j為奇數的像素匕的組 合，第二像素群10b為i+j為偶數的像素匕的組合。 藉此，通過内偏光板2之第—偏光區21的光束會變成 〇90度之偏光，該偏光穿過顯示基板4後成為。度偏光， 接著可通過外偏光板3之第三偏光區31。同樣地，通過内 偏光板2之第二偏光區22的光束會變成“度之偏光，該偏 光穿過顯示基板4後成為a+9G度偏光，接著可通過外偏光 板3的第四偏光區32。配戴立體眼鏡6者左眼接收通過第 一鏡片61 (α度偏光）的光束，可看見第一像素群i〇a顯 示的左眼影像訊號，右眼接收通過第二鏡片62 ( α +9〇度 偏光）的光束，可看見第二像素群1〇b顯示的右眼影像訊 號’因此產生立體的視覺感受。 此外，為模擬較高解析度視覺效果，本實施例立體顯 不系統100還包含一與顯示基板4耦接的處理模組7。該處 理模組7將每一像素Pij顯示的顏色進行運算處理改由其 自身原本顏色及週遭像素的顏色共同決定。 在本實施例’待顯示像素卩、的顏色由以下公式決定： P，iJ=a1* Pjj + a2*Pi)j.1 + a3*Pi)j+1 + a4*Pi.1)j+a5*Pi+1)j 其中，a，= 0.5，a2= a3= a4= a5= 0.125，以滿足 a]+ a2+ a3+ a4 +a5=卜且ai>a2、a3、a4及〜的較佳需求；又， 每一待顯示像素P、的顏色都是由紅（r) R，i〗、綠（G ) G’i，j、藍（B) B，i,j所合成，因此詳細公式如下： 12 1360665 P，i-j= R，i-J + G^j + 65；>;- R^=〇.5*Ru + 0.125MRi,I+Ri>J+I+Ri.ij+Ri^ G5^〇.5*Gi,j +0.125* (Gi)j.I+Gu+1+GM,+ Gi+llJ)
Bu=0.5*B,,J + 〇.125,(Biji+Bij+)+Bij+ Bj+^ 如此一來’原本左眼與右眼各只能看到一半的像素 第i素朴但經處理模組7運算處理後，每—個像素皆 有週遭像素對其貢獻顏色，因此左、右眼各別看到的影像 都能夠更接近完整的影像。 在本發明其他實施例’内偏光板2、外偏光板3不限區 分為第一較佳實施例所揭露的橫列或第二較佳實施例所揭 露的夕數個方格，例如也可以是區分為多數個縱行，而顯 示基板4的第一、第二俊去链1Λ 像素群10a、l0b也對應地改為縱向 的像素列；只要第一偽亦F 0& 乐偏先£ 21與第二偏光區22為交錯排 列’且外偏光板3的第三偏光區31與第四偏光區Μ位置 分別與内偏光板2的第一偏光區21與第二偏光區22對應 、偏光角度互補’辅以第―、第二像素群他、⑽位置也 與内偏光板2的第—偏光區21與第二偏光區22對岸、分 別顯=左、右眼影像訊號，即屬本發明之技術手段。 歸納上述’由於既有的顯示裝置也具有内偏光板與外 :光板，本發明立體顯示系、统1〇〇只是改以特製的内偏光 與外偏光板3取代之，則能產生立體顯示的效果，使 :戴立體眼鏡6者可看見立體影像。因此，與製造一般液 :顯示裝置相較，製造本發明之立體顯示裝置！無須改變 製程、也㈣調整產線設備，確實可達縣發明之目的。 13 1360665 准以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一習知之立體顯示系統的示意圖； 圖2是一說明本發明立體顯示系統第一較佳實施例的 示意圖； 圖3是一本發明立體顯示裝置之詳細構造的侧視示意 圖； 圖4是一本發明立體顯示系統第二較佳實施例的示意 圖；及 圖5是一有關基材之多數個像素的示意圖。
14 1360665 【主要元件符號說明】 100.......立體顯示系 10.........像素 10a.......第一像素群 l〇b.......第二像素群 1 ..........立體顯示裝 2 ..........内偏光板 21 .........第一偏光區 22 .........第二偏光區 3 ..........外偏光板 31 .........第三偏光區 32 .........第四偏光區 統 4…… .....顯不基板 40.… 液日曰層 41…· •…玻璃基材 42 ••…彩色濾光片 置 43…·. •…配向膜 5…… …··背光模組 6…… •…立體眼鏡 61 ·.... •…第一鏡片 62 •…第二鏡片 7…… •…處理模組 15

Claims (1)

1360665 十、申請專利範園： 1. 一種立體顯示裝置，包含： 一内偏光板，具有多數個交錯排列的第一偏光區及 第一偏光區’該第一偏光區的偏光角度為α +9〇度，第 二偏光區的偏光角度為α度； 一外偏光板’具有多數個交錯排列的第三偏光區及 第四偏光區’該第三偏光區位置與該内偏光板的第一偏 光區對應’且偏光角度為^:度；該第四偏光區位置與該 内偏光板的第二偏光區對應’且偏光角度為α+9〇度； 及 一設於該内偏光板與該外偏光板之間的顯示基板， 供通過該内偏光板之第一偏光區而呈α+9〇度偏光的光 束，穿過該顯示基板後以〇;度之偏光通過該外偏光板之 第三偏光區；也供通過該第二偏光區而呈α度偏光的光 束，穿過該顯示基板後&α+90度偏光通過該第四偏光 1¾ 〇 2. 依據申請專利範圍第i項所述之立體顯示裝置，其中， 該顯示基板具有多數個像素，該等像素區分為第一像素 群及第二像素群；該内偏光板的第―偏光區與該外偏光 板的第三偏A區位置對應該第一像素群，㈣内偏光板 的第二偏光區與該外偏光板的第四偏光區對應該第二像 素群 3. 依據申請專利範圍第2項所述之立體顯示裝置，直中， 該顯示基板的第-像素群以顯示—由外部傳入的左眼 16 1360665 影像訊號；該第二像素群用以 像訊號。 由外部傳入右眼影 4. 依據申請專利範圍第丨〜3 置，其中，該内偏光板區分為多數：述之立體顯示裝 區為該等橫列中的奇數列，該第一 /該第一偏光 的偶數列。 光區為該等橫列中 5. =據巾請專㈣圍第2或3項所述之立㈣ 中，該顯示基板的第一像幸 ·，"又置其 一像素群為偶數的水平像素列。 第 6. 依據申請專利範圍第丨〜3 宰^. 中任—項所述之立體顯示芻 置’其中’該内偏光板區分為多 ^裝 區為該等縱行中的奇數行，誃 该第一偏光 的偶數行。 "第―偏光區為該等縱行中 7. 依據申請專利範圍第2或 中，該顯示基板的第一二項為=體顯示裝置，其 一像素群為偶數的縱向像素行。 弟 8. 依據申請專利範圍第卜3 署，苴由 #中任-項所述之立體顯示裝 置”中，該内偏光板區分為綱個 表第丨行，j代表第…該第一偏光…中1代 方格％的組合，該第二偏光偏先^為叫為奇數的 的組f 偏Μ為A為偶數的方格Sij 9.依據申請專利範圍第2或3項所述之立體顯示裝置，复 中’:玄顯示基板共有pXq個像素Pij，其中丨代表第丨:： ，』代表第j列；該第-像素群為i+j為奇數的像素^ 17 丄360665 組合，該第二像素群為i+j為偶數的像素的組合。 10·依據中請專利範圍第9項所述之立體顯示裝置，更包含 -處理模組’將每一像素P”顯示的顏色由其自身原本顏 色及週遭像素的顏色共同決定。 u，依據申請專利範圍第10項所述之立體顯示裝置，其中， 該處理模組使待顯示像素的顏色由以下公式決定： P，i〇 = a,* Pij + + a3*pijj+1 + a4 + Pi-u + a，P …，j 其中，a,+ a2+ a3+ a4 +a5 = 1，且 a! > a2、 a3、 a4 及0 12·依據申請專利範圍第丨項所述之立體顯示裝置，其中， 該顯示基板包括一對玻璃基材，及封裝於該對玻璃基材 内的液晶層。 1 ^ •依據申請專利範圍第1項所述之立體顯示裝置，更包含 —背光模組’該内偏光板鄰近該背光模組並接收來自該 背光模組發出的光束。 14. 一種立體顯示系統，包含一如申請專利範圍第1〜13項中 任一項所述之立體顯示裝置；及一立體眼鏡，該立體眼 鏡包含一第一鏡片及一第二鏡片，該第一鏡片供α度偏 光的光束通過，該第二鏡片供〇： +90度偏光的光束通過 0 15. 一種立體顯示方法，包含以下步驟： (a )發出一光束； (b )使一左眼影像訊號及一右眼影像訊號皆顯示於 18 1360665 . 一顯示基板； 麟· (C)使該步驟（a)之光束通過一内偏光板，該内 偏光板具有多數個交錯排列的第一偏光區及第二偏光區 ，該第一偏光區的偏光角度為ck+90度，第二偏光區的 偏光角度為α度，因此該光束被分隔為多數個交錯的α +90度偏光及α度偏光； • ( d )使該等偏光經過該顯示基板，該顯示基板内含 • 液晶層而使α+90度偏光旋轉為α度，α度偏光旋轉為 α +90度；及 (e)使該等穿過該顯示基板的偏光通過一外偏光板 ’該外偏光板具有多數個交錯排列的第三偏光區及第四 偏光區，該第三偏光區位置與該内偏光板的第一偏光區 對應，且偏光角度為度；該第四偏光區位置與該内偏 光板的第二偏光區對應，且偏光角度為α+9〇度。 16. 依據申請專利範圍第丨5項所述之立體顯示方法，其中， 該步驟（b)是使該左眼影像訊號顯示於該顯示基板的一 φ 第一像素群，右眼影像訊號顯示於該顯示基板的一第二 像素群，且該第一像素群與該内偏光板的第一偏光區及 該外偏光板的第三偏光區位置對應，該第二像素群與該 内偏光板的第二偏光區及該外偏光板的第四偏光區位置 對應。 17. 依據中月專利I!圍第16項所述之立體顯示方法其中， 心驟（b)在顯示基板的每—像素的左眼或右眼影像訊 號的顏色疋經過運算處理，使該像素顯示的顏色由其 19 1360665 身原本顏色與週遭像素的顏色共同決定。 18.依據申請專利範圍第17項所述之立體顯示方法，其中， 一待顯示像素P’ij顯示的左眼或右眼影像訊號的顏色是 由以下公式決定，其中i代表第i行，j代表第j列： = a!* Pjj + a2*Pi,j-i + a3*Pi>j + i + a4*Pi-i,j + ^5*Pi+l J 其中，ai+ a2+ a3+ a4 +a5 = 1，且 a! > a2、 a3、 a4 及a5。
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