TW201326904A - 混合多工式立體顯示器及混合多工式立體影像之顯示方法 - Google Patents

Abstract

一種混合多工式立體顯示器，包括一光源、一影像分割器及一影像顯示器。光源依序提供多個射向不同的發射方向的光群。影像分割器配置於光源之上方，以傳送各光群至包括多個視域的一視域組。影像顯示器配置於光源之上方，以提供影像資料。這些光群依序通過影像顯示器以及影像分割器以分別在這些視域產生多個視域影像，以使一使用者所觀看到之一影像包括至少兩個視域影像，藉此達到立體視覺效果。

Description

混合多工式立體顯示器及混合多工式立體影像之顯示方法

本揭露內容是有關於一種立體顯示器及其顯示方法，且特別是有關於一種混合多工式立體顯示器及其顯示方法。

顯示器是人與科技最重要的介面。顯示畫面之技術已朝高解析度、高畫質、大尺寸演進。下一個顯示技術革命性的進步將會是由平面影像顯示轉變成立體影像之顯示，以滿足人類視覺中最重要且自然的立體視覺效果。

裸眼式立體影像顯示器(Autostereoscopic display)將會是立體影像顯示器的主要未來方向，而裸眼式立體影像顯示器走向多視域(multi-view)係乃必須且必要的趨勢。然現今立體影像顯示技術的主要瓶頸在於頻寬太高，此乃因為顯示器必須同時調控色彩、亮度與視域。正因為如此，立體顯示器在與現有平面顯示技術作配合後，常常因為犧牲太多空間解析度或是訊號頻率過高而難以達到很好的顯示效果。

目前裸眼式立體影像顯示器可分為時間多工式(Temporal multiplexed)及空間多工式(Spatial multiplexed)。當要將立體影像利用空間多工式之顯示方式，顯示於多視域裸眼式立體影像顯示器時，將會犧牲大量顯示器之空間解析度(spatial resolution)，而大幅降低觀者(viewer)單一視域之影像品質。而若將立體影像利用時間多工式之顯示方式，顯示於多視域裸眼式立體影像顯示器時，雖然不會降低影像之空間解析度，卻也有亮度嚴重降低及影像訊號之頻率過高等技術問題。

因此，如何達成高空間解析度，讓立體影像之品質能獲得使用者的接受，且訊號之頻率不會過高的裸眼式立體影像顯示器，使立體顯示器得以進入大眾化市場，乃業界所致力的課題之一。

本揭露內容之一實施例提出一種混合多工式立體顯示器，包括一光源、一影像分割器及一影像顯示器。光源依序產生多個射向不同的發射方向的光群。影像分割器配置於影像顯示器之上方，以傳送各光群至包括多個視域的一視域組。影像顯示器配置於光源之上方，以提供影像資料。這些光群依序通過影像顯示器以及影像分割器以分別在這些視域產生多個視域影像，以使一使用者所觀看到之一影像包括至少兩個視域影像，藉此達到立體視覺效果。

本揭露內容之一實施例提出一種混合多工式立體影像之顯示方法，其包括以下步驟。藉由光源依序產生多個朝向不同的發射方向發射的光群。藉由影像分割器傳送各光群至包括多個視域的一視域組。藉由影像顯示器提供影像資料，且前述多個光群依序通過影像顯示器以及影像分割器以分別在這些視域產生多個視域影像，以使使用者所觀看到之影像包括至少兩個視域影像，藉此達到立體視覺效果。

為讓本發明之上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A及1B繪示依照本揭露內容一實施例的一種混合多工式立體顯示器之示意圖。請參照圖1A及1B，混合多工式立體顯示器100包括一影像顯示器(Image display)104、一光源102及一影像分割器(Image splitter)106。影像顯示器104用以產生一影像。光源102用以依序產生多種顏色的光，以穿過影像顯示器104。而影像分割器106配置於影像顯示器104之上方(如圖1A所示)或下方(如圖1B所示)，用以使穿過影像顯示器104與影像分割器106之影像資料往兩個或兩個以上之視域方向射出，以使一使用者所觀看到之影像具有至少兩個視域(Viewing Zone)，以達到立體視覺效果。

圖2繪示本揭露內容一實施例中，如圖1A所示的混合多工式立體顯示器100之***圖。請參照圖2，於混合多工式立體顯示器200中，影像顯示器104可為一穿透式顯示面板204，例如是不具彩色濾光片的穿透式液晶顯示面板。影像顯示器104亦可為其它的亮度調控器，例如是穿透式可調控光強度之電光調控器。穿透式顯示面板204具有多個畫素。此些畫素用以產生上述之影像。上述之多種顏色的光依序穿過此些畫素，以使這些畫素依序產生上述之多種顏色之多個子影像。這些子影像係對應至上述之影像。

光源102可為循序式背光模組202，用以依序產生上述之多種顏色的光。此多種顏色的光例如為紅色、綠色及藍色之光。此多種顏色的光亦可為其他顏色之光之組合。紅色、綠色及藍色之光係依序穿過此些畫素，以使此些畫素依序產生紅色子影像、綠色子影像及藍色子影像。紅色子影像、綠色子影像及藍色子影像組合起來則可得到上述之影像。

影像分割器106則例如可為具有透鏡陣列208之光學片。此透鏡陣列208可由多個柱狀形凸透鏡所組成。柱狀形凸透鏡例如以縱向延伸的方式配置。然本揭露內容並不限於此，只要是藉由透鏡成像方式，以將影像成像於空間中之不同位置，以使使用者所觀看到之影像至少具有兩個視域之透鏡陣列208皆在本揭露內容的範圍之內。

請參照圖3A及圖3B，圖3A繪示乃傳統之空間多工式立體影像顯示器之操作示意圖，而圖3B繪示乃本揭露內容的一實施例中的混合多工式立體顯示器之操作示意圖。假設圖3A及圖3B之顯示器皆具有四個視域。然本例中之具有四個視域之顯示器乃僅為一例以利說明之，本揭露內容並不限制於此。本揭露內容之顯示器亦可為二個視域之顯示域，或其他個數之視域之顯示器。

於圖3A中，顯示面板302具有多個畫素，例如是畫素P1、P2、P3及P4。畫素P1、P2、P3及P4組成一個立體影像畫素，以分別顯示立體影像之四個視域的影像。各個畫素分別具有紅色子畫素SP_R、綠色子畫素SP_G及藍色子畫素SP_B。背光模組(未繪示)發出白光之後，白光穿透畫素P1之三個子畫素之紅色濾光片、綠色濾光片及藍色濾光片後分別產生紅光、綠光及藍光。此紅光、綠光及藍光又分別經由凸透鏡304折射之後，將產生對應至第一視域之光VZ1。同理，畫素P2、P3及P4之三個子畫素所發射的光經由凸透鏡304折射之後，將分別產生對應至第二視域、第三視域、及第四視域之光VZ2、VZ3及VZ4。如此，使用者將可觀看到由畫素P1、P2、P3及P4所呈現之具有四個視域的彩色影像。

於圖3B中，穿透式顯示面板204例如具有畫素P1’、P2’、…、P12’。假設畫素P1’至P12’之一的面積與畫素P1至P4之任一子畫素之面積相同。畫素P1’至P4’組成第一個立體影像畫素，以顯示四個視域的立體影像的其中一個畫素的影像。畫素P5’至P8’則組成第二個立體影像畫素，而畫素P9’至P12’係組成第三個立體影像畫素。一實施例中，循序式背光模組(未繪示於此圖中)依序發出紅光、綠光及藍光，使得畫素P1’在紅色影像資料、綠色影像資料及藍色影像資料所對應之紅色畫素電壓、綠色畫素電壓及藍色畫素電壓的驅動之下，分別依序產生具有對應亮度之紅色光、綠色光及藍色光。使得畫素P1’於不同的時間點依序作為紅色畫素、綠色畫素及藍色畫素。

茲以紅色光為例以說明之。於第一時間點，畫素P1’之所發射的紅色光經由凸透鏡306折射之後，係產生對應至第一視域之光VZ1’(R)。同理，畫素P2’、P3’及P4’所發射的紅色光經由凸透鏡306折射之後，係分別產生對應至第二視域、第三視域及第四視域之紅色光VZ2’(R)、VZ3’(R)及VZ4’(R)。於第二時間點，畫素P1’、P2’、P3’及P4’所發射的綠色光經由凸透鏡306折射之後，係分別產生對應至第一視域、第二視域、第三視域及第四視域之綠色光VZ1’(G)、VZ2’(G)、VZ3’(G)及VZ4’(G)(圖未示)。而於第三時間點，畫素P1’、P2’、P3’及P4’所發射的藍色光經由凸透鏡306折射之後，係分別產生對應至第一視域、第二視域、第三視域及第四視域之藍色光VZ1’(B)、VZ2’(B)、VZ3’(B)及VZ4’(B)(圖未示)。如此，藉由人眼之視覺暫留現象，使用者將可藉由接收到四個視域中之兩個視域的三原色之光，以觀看到由畫素P1’至P4’所呈現之彩色立體影像。

由圖3A及圖3B可知，當畫素P1的子畫素SP_R與畫素P1’的面積相同時，於顯示面板302與穿透式顯示面板204具有相同面積的條件之下，本實施例之混合多工式立體顯示器的立體影像畫素的個數係為傳統空間多工式立體影像顯示器的三倍。亦即，本實施例之混合多工式立體顯示器之單一視域的空間解析度係為傳統空間多工式立體影像顯示器的三倍。因此，相較於傳統的空間多工式立體影像顯示器，於具有相同個數之視域的情況下，本實施例之混合多工式立體顯示器係具有提高單一視域的空間解析度的優點。

請參照圖4A及圖4B，圖4A繪示乃傳統之空間多工式立體影像顯示器之操作示意圖，而圖4B繪示乃本揭露內容之另一實施例的混合多工式立體顯示器之操作示意圖。假設圖4A之顯示器具有四個視域，而圖4B之顯示器則具有十二個視域。

圖4A之立體影像顯示器與圖3A之立體影像顯示器相同，可呈現具有四個視域的彩色影像。而於圖4B中，假設畫素P1’至P12’之一的面積，亦與畫素P1至P4之任一子畫素之面積相同。於顯示面板302與穿透式顯示面板404具有相同面積，且本實施例之混合多工式立體顯示器之單一視域的空間解析度與傳統空間多工式立體影像顯示器為相同的情況下，則本實施例之視域之個數可以為傳統空間多工式立體影像顯示器的三倍。於圖4A中，畫素P1至P4係組成一個立體影像畫素。而於圖4B中，本實施例之顯示器例如可以藉由使用一個凸透鏡406，來使畫素P1’至P12’組成一個立體影像畫素，使一個立體影像畫素中產生12個視域的光VZ1’、VZ2’、…、VZ12’。由此可知，圖4B所示之混合多工式立體顯示器之視域之個數確實可以為圖4A所示傳統空間多工式立體影像顯示器的三倍。

請參照圖5A、5B及5C，圖5A繪示了傳統之四個視域之空間多工式立體影像顯示器之影像資料傳送之示意圖，圖5B繪示了傳統之四個視域之時間多工式立體影像顯示器之影像資料傳送之示意圖，而圖5C則繪示了對應至圖3B之具有四個視域時之本揭露內容之混合多工式立體顯示器之影像資料傳送之示意圖。

於圖5A中，畫面A之四個視域的影像資料A(VZ1)、A(VZ2)、A(VZ3)及A(VZ4)係可同時傳送至顯示面板302。而於下一個時間點，則畫面B之四個視域的影像資料B(VZ1)、B(VZ2)、B(VZ3)及B(VZ4)係可同時傳送至顯示面板302。

於圖5B中，畫面A之四個視域的影像資料A(VZ1)、A(VZ2)、A(VZ3)及A(VZ4)係於不同的時間點分別依序傳送至顯示面板502。而於下四個時間點，畫面B之四個視域的影像資料B(VZ1)、B(VZ2)、B(VZ3)及B(VZ4)則分別依序傳送了至顯示面板502。

於圖5C中，畫面A之四個視域的紅色影像資料A_R(VZ1’)、A_R(VZ2’)、A_R(VZ3’)及A_R(VZ4’)同時傳送至顯示面板204。而於下一個時間點，則同時傳送了畫面A之四個視域的綠色影像資料A_G(VZ1’)、A_G(VZ2’)、A_G(VZ3’)及A_G(VZ4’)至顯示面板204。而於再下一個時間點，則再同時傳送了畫面A之四個視域的藍色影像資料A_B(VZ1’)、A_B(VZ2’)、A_B(VZ3’)及A_B(VZ4’)至顯示面板204。由圖5B與圖5C更可得知，與傳統之時間多工式立體影像顯示器相較，本實施例之混合多工式立體顯示器所需之影像資料更新的頻率較低。尤其，當視域的數目越高時，二者的差異將更為明顯。

請參照圖6A、6B及6C，圖6A繪示了傳統之四個視域之空間多工式立體影像顯示器之訊號波形圖，圖6B繪示了傳統之四個視域之時間多工式立體影像顯示器之訊號波形圖，而圖6C則繪示了對應至圖3B之具有四個視域時之本實施例之混合多工式立體顯示器之訊號波形圖。如圖6A、圖6B及圖6C所示，V_sync代表顯示面板之垂直同步訊號。R、G、B則分別代表顯示面板所發出之紅色光、綠色光及藍色光。

由圖6A可知，對於空間多工式立體影像顯示器而言，於時間週期T1內，顯示面板同時產生紅色光R、綠色光G及藍色光B。而第一視域之光VZ1、第二視域之光VZ2、第三視域之光VZ3及第四視域之光VZ4亦同時產生。

由圖6B可知，對於時間多工式立體影像顯示器而言，於時間週期T1內，顯示面板係同時產生紅色光R、綠色光G及藍色光B。而第一視域之光VZ1、第二視域之光VZ2、第三視域之光VZ3及第四視域之光VZ4則分別於時間週期T1、T2、T3及T4中產生。亦即，對於任一畫素而言，係於不同的時間週期T1、T2、T3及T4中產生不同視域的光VZ1至VZ4。

由圖6C可知，對於本實施例之混合多工式立體顯示器而言，顯示面板係分別於時間週期T1、T2及T3內，產生紅色光R、綠色光G及藍色光B。而對應至同一顏色之子畫面之第一視域之光VZ1’、第二視域之光VZ2’、第三視域之光VZ3’及第四視域之光VZ4’係同時產生。

由圖6A至6C可知，與空間多工式立體影像顯示器相較之，空間多工式立體影像顯示器乃單一時間，單一視域會見到全影像顯示器畫面，其為全彩畫面。而本實施例為單一時間，單一視域只會見到部分影像顯示器畫面的影像，其為單一色彩畫面。本實施例之混合式多工立體顯示器係同時兼具了空間調控視域及時間調控色彩兩種作法。因此，本實施例係同時具備了空間調控及時間調控的優點。

於圖3A及圖3B中，係以畫素P1’至P12’之一的面積與畫素P1至P4之任一子畫素之面積相同為例做說明。在人眼不可解析的視覺範圍內，若本實施例之混合多工式立體顯示器之單一視域的空間解析度可以稍微降低時，畫素P1’至P12’之一的面積亦設計成可大於畫素P1至P4之任一子畫素之面積。以畫素P1及畫素P1’為例。畫素P1’之面積可小於畫素P1的面積，且畫素P1’之面積可大於畫素P1的面積的三分之一。畫素P1’之水平寬度小於畫素P1的水平寬度，且畫素P1’之水平寬度大於畫素P1的水平寬度的三分之一。

當畫素P1’的面積大於畫素P1之任一子畫素之面積時，畫素P1’的開口率(aperture ratio)將可大於畫素P1之任一子畫素的開口率。如此，可使得使用者所觀看到之影像中，畫素P1’與相鄰畫素之間的不透光區所產生的暗區(Dead View-zone)區域變小。

請參照圖9，其繪示乃本揭露內容一實施例中的暗區示意圖。當畫素P1’與相鄰畫素之間的不透光區902變小時，不透光區902所對應之暗區904的區域將會隨之變小。如此，可以提升影像品質。

此外，影像分割器106亦可由具有針孔之光學片700來達成，如圖7所示。此種影像分割器106亦可稱為針孔/屏障式影像分割器。其係藉由針孔成像方式，以將影像成像於空間中之不同位置，以使使用者所觀看到之影像至少具有兩個視域。舉例來說，畫素P3’與P4’射出之光(為紅光、綠光或藍光)係分別經由針孔702與704射向位置O1與O2，以分別形成不同的兩個視域。具體而言，影像分割器106亦可由彩色濾光片來達成。

請參照圖8A至圖8C，其繪示乃當影像分割器106由彩色濾光片800達成時，於畫素分別呈現紅色子畫面、綠色子畫面與藍色子畫面時之混合多工式立體顯示器之另一例的示意圖。彩色濾光片800具有多個濾光片單元，例如是濾光片單元802、804及806。相鄰之多個濾光片單元分別具有不同的顏色。此些濾光片單元之顏色的個數與光之顏色的個數相同。於本實施例中，濾光片單元之顏色個數為3。濾光片單元可為紅色濾光片單元、綠色濾光片單元或藍色濾光片單元，這三種顏色之濾光片單元係依序排列。

於穿過相鄰之兩個畫素之光係穿過鄰近之對應該光之顏色之一個濾光片單元，以讓使用者所觀看到的影像至少具有兩個視域。茲以畫素P3’及P4’為例作說明。如圖8A所示，當顯示面板顯示紅色子畫面時，畫素P3’及P4’所發射的紅光將穿過紅色濾光片單元802，以到達位置O1與O2，以分別形成不同的兩個視域。如圖8B所示，當顯示面板顯示綠色子畫面時，畫素P4’及P5’所發射的綠光將穿過綠色濾光片單元804，以到達位置O1與O2，以分別形成不同的兩個視域。如圖8C所示，當顯示面板顯示藍色子畫面時，畫素P5’及P6’所發射的藍光將穿過藍色濾光片單元806，以到達位置O1與O2，以分別形成不同的兩個視域。上述之紅色濾光片單元802、綠色濾光片單元804及藍色濾光片單元806係依序排列。

相鄰之兩個紅色畫素之側，可插置以不透光之畫素。例如，相鄰之紅色畫素P3’及P4’之兩側，係分別插置了不透光之畫素P2’及P5’。不透光之畫素P2’及P5’例如是藉由傳送對應至暗態之紅色影像資料至畫素P2’及P5’後，使畫素P2’及P5’轉為暗態。如此，可以減少不同視域間之影像的干擾。

透過藉由特定顏色的光僅能通過特定顏色之濾光片單元的特性，使用彩色濾光片之影像分割器可達到類似於針孔之光學片的效果。

圖10繪示依據本揭露內容之另一實施例的混合多工式立體顯示器之示意圖。參照圖10，混合多工式立體顯示器1000包括一光源1100、一影像分割器1200及一影像顯示器1300。影像分割器1200及影像顯示器1300配置於光源1100之上，特別的是，影像分割器1200可以是，但不限制於配置於影像顯示器1300以及光源1100之間。本實施例中，光源1100用以依序提供分別射向不同的發射方向的第一光群L1以及第二光群L2。影像分割器1200用以使第一光群L1傳送至包括了視域V1~V5的第一視域組，以及使第二光群L2傳送至包括了視域V6~V10的第二視域組。影像顯示器1300用以提供所需的影像資料。因此，分別通過影像顯示器1300以及影像分割器1200的第一光群L1以及第二光群L2可分別在視域V1~V10產生多個視域影像，以使使用者所觀看到的影像包括至少兩個視域影像，以達到立體視覺效果。

第一光群L1以及第二光群L2分別由指向性發光元件1122及1124所產生。一實施例中，指向性發光元件1122及1124可包括多個點式發光元件例如像是發光二極體，但本揭露內容並不限於此。在另一實施例中，指向性發光元件1122及1124都可由配置了用以將光射向特定發射方向的反射器的線式發光元件所形成。具體而言，任何可朝向特定發射方向的發光元件都可應用在本揭露內容的實施例中。

本實施例中，可依序提供第一光群L1以及第二光群L2以形成位於視域V1~V10的視域影像。在此處，影像分割器1200及影像顯示器1300的功能與前述的實施例中所描述的影像分割器104及影像顯示器106的功能相似，且此處所使用的顯示方法也可參照圖3B及4B所述的顯示方法。

具體而言，在一第一階段中，使指向性發光元件1122發射光而不使指向性發光元件1124發射光以單獨提供第一光群L1。根據圖3B及圖4B所描述的影像顯示方法，在第一光群L1通過影像分割器1200及影像顯示器1300後可使多個視域影像傳送至視域V1~V5。

在一第二階段中，使指向性發光元件1124發射光而不使指向性發光元件1122發射光以單獨提供第二光群L2。在第二光群L2通過影像分割器1200及影像顯示器1300後可使多個視域影像傳送至視域V6~V10。因此，混合多工式立體顯示器1000可在10個視域V1~V10中顯示視域影像以使使用者所觀看到的影像至少具有在10個視域V1~V10中的兩個視域的視域影像，以達到立體視覺效果的效果。

基於上述顯示方法，可同步操作影像顯示器1300以及光源1100，因此混合多工式立體顯示器1000可更包括一同步控制器1400，同步控制器1400連接於影像顯示器1300及光源1100，以使影像顯示器1300提供的影像資料與光源1100提供的光群L1及L2同步。

而且，本揭露內容一實施例中，影像顯示器1300可具有彩色濾光的功能以顯示彩色的影像資料，因此第一光群L1以及第二光群L2可皆為白光。另一實施例中，影像顯示器1300未具有彩色濾光的功能，故可使通過影像顯示器1300的第一光群L1以及第二光群L2包括多種顏色以使影像顯示器1300顯示出彩色的影像資料。此處混合多工式立體顯示器1000所使用的顯示方法可參照圖5C及6C所述的顯示方法。

舉例而言，影像顯示器1300可以是在圖3B及圖4B中的一個具有多個畫素的穿透式顯示面板以產生無色的影像資料。在單獨提供第一光群L1的第一階段中，指向性發光元件1122依序發射不同顏色的光而不是發射白光。從指向性發光元件1122所發射出的多種顏色的光可依序通過穿透式顯示面板所具有的畫素以依序產生多種顏色的多個子視域影像。多種顏色的多個子視域影像可形成使用者在視域V1~V5所觀看到的多種顏色的視域影像。

接下來，在單獨提供第二光群L2的第二階段中，指向性發光元件1124可依序發射不同顏色的光而同時使指向性發光元件1122不發射光。因此，多種顏色的多個子視域影像可形成使用者在視域V6~V10所觀看到的多種顏色的視域影像。在一實施例中，指向性發光元件1122及1124可各別為一個循序式指向性發光元件以依序產生多種顏色的光。此外，這些具有顏色的光可包括紅色光、綠色光、藍色光以及其他種顏色光。因此光群L1及L2皆可包括依序發射的紅色光、綠色光、藍色光。

特別的是，可藉由射向不同的發射方向的光群L1及L2定義出兩個視域組，兩者所顯示的光可形成大的視角以達成寬視角效果的立體顯示。此外，一實施例中的十個視域V1~V10在空間中大致上是並排在一起的。當混合多工式立體顯示器1000顯示立體影像給使用者觀看時，若使用者觀看的位置改變，使用者觀看到的影像依然可包括在十個視域V1~V10中的至少兩個視域的視域影像。例如，如果使用者在一第一位置U1觀看視域V2及V3的視域影像時，他或她可以在觀看位置移動到位置U2時觀看在視域V3及V4的視域影像。此時使用者因為可觀看到不同視域V3及V4中的視域影像，故依然可觀看到立體影像。於是，因為移動所造成的視差可因視域數目的增加而減少進而改善立體顯示的畫質。

在本實施例中，在第一視域組中的視域V1~V5或是第二視域組中的視域V6~V10是同步顯示的，因此各視域V1~V10中的視野影像的解析度是影像顯示器1300的解析度的1/5。然而，在圖5A中所述的習知的空間多工立體顯示器若要達到十個視域則必須使每個視域的視域影像降低為影像顯示器的1/10。因此，本實施例中的混合多工式立體顯示器1000可明顯改善立體影像的解析度。

而且，為了達到本實施例中的十個視域V1~V10以產生立體影像，必須使影像顯示器1300及光源1100更新的頻率各自達到各別原本的兩倍。然而，在圖5B所述的習知的時間多工立體顯示器必須使影像顯示器的更新頻率增加到原本的十倍才可產生立體影像，如此會給驅動電路帶來重大的負擔進而使顯示的畫質劣化。因此，本實施例中的混合多工式立體顯示器1000在達成更多視域的同時可降低原本會帶給驅動電路的負擔。

此外，混合多工式立體顯示器1000可藉由兩個指向性發光元件1122及1124以在十個視域V1~V10提供立體影像。儘管如此，本實施例不限於此。在另一實施例中，指向性發光元件的數目可以超過兩個。圖11繪示依據本揭露內容另一實施例中的混合多工式立體顯示器。請參照圖11，圖中的混合多工式立體顯示器2000與混合多工式立體顯示器1000相似，混合多工式立體顯示器2000包括一光源2100、一影像分割器2200以及一影像顯示器2300。影像分割器2200以及影像顯示器2300大致上與圖10所繪示的影像分割器1200以及影像顯示器1300相同，影像分割器2200以及影像顯示器2300的操作方法也都可參照上述的操作方法。具體而言，混合多工式立體顯示器2000與混合多工式立體顯示器1000主要差異在於光源2100有三個指向性發光元件2120。

在本實施例中，三個指向性發光元件2120朝三個不同的發射方向發射光以提供第一光群L1、第二光群L2以及第三光群L3。根據上述的顯示方法，使第一光群L1穿過影像分割器2200以及影像顯示器2300可在視域V1~V7顯示多個視域影像，使第二光群L2穿過影像分割器2200以及影像顯示器2300可在視域V8~V14顯示多個視域影像，且將第三光群L3穿過影像分割器2200以及影像顯示器2300可在視域V15~V21顯示多個視域影像。亦即，在本實施例中，第一光群L1、第二光群L2以及第三光群L3可各自提供一個包括了七個視域的視域組以達成二十一個視域，進而改善立體影像的顯示畫質。在本實施例中，可用循序式發光元件構成發光元件2120中的每個發光元件以依序提供多種顏色，如此一來，即使影像顯示器2300沒有彩色濾光功能亦可顯示出具有多種顏色的立體影像。

圖12A及圖12B繪示依據本揭露內容另一實施例中的混合多工式立體顯示器。參照圖12A及圖12B，混合多工式立體顯示器3000包括一光源3100、一影像分割器3200以及一影像顯示器3300。影像分割器3200以及影像顯示器3300配置於光源3100之上，且與前述實施例中所提到的影像分割器以及影像顯示器相似。因此，影像分割器3200的主要功能即為將從光源3100所發射出的光傳遞至特定視域，而影像顯示器3300的主要功能則是提供影像資料。在本實施例中，影像分割器3200是配置於光源3100以及影像顯示器3300之間，但在另一實施例中影像顯示器3300可選擇性地配置於影像分割器3200與光源3100之間。

在本實施例中，光源3100包括兩個指向性發光元件3122及3124。指向性發光元件3122發射出一第一光群L1，且指向性發光元件3124發射出一第二光群L2，其中第一光群L1以及第二光群L2射向不同的發射方向。可交替產生第一光群L1以及第二光群L2以顯示立體影像。

具體而言，在一第一階段中，請參照圖12A，使指向性發光元件3122發射光以提供第一光群L1，且同時不使指向性發光元件3124發射光。可使第一光群L1穿過影像分割器3200以及影像顯示器3300後傳遞至第一視域組的視域V1、V3、…、V2n-1，其中n是大於零的整數。因此，可在第一視域組中的視域V1、V3、…、V2n-1產生多個視域影像。

在一第二階段中，如圖12B所示，使指向性發光元件3124發射光且同時不使指向性發光元件3122發射光以提供第二光群L2，並使第二光群L2穿過影像分割器3200以及影像顯示器3300。根據影像分割器3200以及影像顯示器3300的功能，可將第二光群L2傳送至第二視域組中的視域V2、V4、…、V2n，以產生多個視域影像。

在本實施例中，第一光群L1以及第二光群L2的發射方向是不同的，因此可藉由影像分割器3200的功能將第一光群L1以及第二光群L2傳送至一個空間範圍內的不同的視域組。因此，在本實施例中可將視域V2、V4、…、V2n插置到視域V1、V3、…、V2n-1之間，即可定義出總數為2n的視域。在本實施例中，在第一視域組中的視域V1、V3、…、V2n-1的視域影像以及第二視域組中的視域V2、V4、…、V2n的視域影像都是要同步顯示的。因此，視域V1~V2n各自的視域影像的解析度可為影像顯示器3300的解析度的1/n，如此可改善如圖5A所述的傳統空間多工立體顯示器的較差的解析度。而且，本實施例中，為產生立體影像而在2n個視域中顯示視域影像時，影像顯示器3300的更新頻率是原本的兩倍，所需的更新頻率相較於圖5B所述的習知時間多工立體顯示器達成相同效果所需的更新頻率要低上許多。所以，混合多工立體顯示器可減輕驅動電路的負擔。

在圖10及圖11所繪示的前述實施例中，因一個視域組中的視域影像是同步顯示的，所以會與另一個視域組分開顯示。但只要在同個視域組中的兩個視域影像間隔太大，使用者所觀看到的立體影像可能會變不連續造成使用者得到不舒適的立體感覺。為了減少這種情況的發生，可以藉由變更混合多工立體顯示器3000的顯示條件使不同視域組的視域之間有部分是重疊的，請參照圖13。

圖13繪示的是本揭露內容又另一個實施例中的混合多工立體顯示器的示意圖。請參照圖13，在本實施例中，由第一光群L1從指向性發光元件3122通過影像分割器3200以及影像顯示器3300所傳送到的視域定義為第一視域組中的視域V1、V3、…、V2n-1。由第二光群L2從指向性發光元件3124通過影像分割器3200以及影像顯示器3300所傳送到的視域定義為第二視域組中的視域V2、V4、…、V2n。在此處，視域V2、V4、…、V2n一個個插置在視域V1、V3、…、V2n-1的相鄰兩個視域的中間，因此本實施例可提供2n個視域V1~V2n。

在本實施例中，在視域V1、V3、…、V2n-1中的相鄰兩個視域的間隔S1以及在視域V2、V4、…、V2n中的相鄰兩個視域的間隔S2比2n個視域V1~V2n中任一個視域的寬度都要小。因此第一視域組中的視域V1、V3、…、V2n-1與第二視域組中的視域V2、V4、…、V2n之間有部分是重疊的，如此因為不同視角的視野影像皆可為連續，可提供更生動的立體效果，故此方法可改進混合多工立體顯示器3000的顯示畫質。

再更具體的詳述，圖14繪示的是圖13所繪示的混合多工立體顯示器所顯示的光的示意圖。請同時參照圖13與圖14，為了提供在視域V1~V2n所需的影像，影像顯示器3300在顯示影像時具有至少一個不透光區3302。因此，不透光區3302所對應的至少一個暗區DA會將屬於第一視域組的兩個相鄰視域V2n-1及V2n-3的視域影像分開，同樣的情形也出現在屬於第二視域組的兩個相鄰視域V2n及V2n+2的視域影像。

當單獨提供第一光群L1，在暗區DA不會有任何顯示光，這表示暗區DA是個無顯示的區域，且會對整體顯示的亮度(或是顯示開口率)產生負面影響。本實施例中，屬於不同視域組的視域V2n與V2n-1之間有部分是重疊的。第二視域組的視域V2n的視域影像會有一部分是落於暗區DA中。因此，在單獨發射第一光群L1的期間為暗區DA的區域在發射第二光群的期間成為可顯示區域。如此可形成連續的顯示影像，而讓使用者在觀看混合多工式立體顯示器3000所顯示的立體影像時感到舒適。

本實施例是以混合多工式立體顯示器3000具有二個指向性發光元件3122及3124的設計為例，然而在其他實施例中，指向性發光元件的數量亦可以大於二個，以定義出更多的視域組，其中不同的視域組可部分重疊，以達到更好的立體顯示品質。

本揭露內容的實施例之混合多工式立體顯示器可具有以下特點。與傳統之空間多工式立體影像顯示器，本揭露內容之混合多工式立體顯示器可具有較高的單一視域解析度，或是影像分割器所能分割的視域的個數較多，而使顯示器具有較多的視域。因此，可以提高立體影像之品質。再者，藉由調整像素大小及降低非發光區，可以提高像素的開口率，以增加亮度。

當單一視域之解析度提高時，影像顯示器與影像分割器間的光學干擾可以有效被降低。而當視域的個數增加時，移動視差(motion parallax)較易被調控，而且觀者較易於在正確的視域觀看影像，如此可有效地提升觀看品質。

此外，本揭露內容之顯示面板之畫素可不需有彩色濾光片，可使顯示面板的亮度大為提升。而且，本揭露內容之混合多工式立體顯示器可以不使用到觀者追跡系統，即可達成高空間解析度，且訊號之頻率不會過高的裸眼式立體影像顯示器，相當具有市場競爭力。尤其，相較於傳統的空間多工式立體影像顯示器而言，本揭露內容亦更易於實現超視域(super multi-view 3D display)/類全像立體顯示器(hologram-like 3D display)的要求。

綜上所述，本揭露內容之混合多工式立體顯示器至少可提高顯示的亮度，且在大視角具有較好的顯示品質(較高的顯示亮度)，可減少因視域的個數增加而造成的移動視差，可藉由時間多工光源與空間多工影像得到比傳統空間多工顯示器更高的解析度，且可減少(或是完全杜絕)暗區的產生以達到更舒適的視覺效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、1000、2000、3000．．．混合多工式立體顯示器

102、1100、2100、3100．．．光源

104、1300、2300、3300．．．影像顯示器

106、1200、2200、3200．．．影像分割器

202．．．循序式背光模組

204．．．穿透式顯示面板

208．．．透鏡陣列

302、502．．．顯示面板

304、306、406．．．凸透鏡

700．．．光學片

702、704．．．針孔

800．．．彩色濾光片

802、804、806．．．濾光片單元

902、3302．．．不透光區

904、DA．．．暗區

1122、1124、2120、3122、3124．．．指向性發光元件

1400．．．同步控制器

P1～P4、P1’～P5’、P12’．．．畫素

圖1A及1B繪示依照本揭露內容一實施例的一種混合多工式立體顯示器之示意圖。

圖2繪示乃圖1之混合多工式立體顯示器之一例之***圖。

圖3A繪示乃傳統之空間多工式立體影像顯示器之操作示意圖。

圖3B繪示乃依據本揭露內容之一實施例的混合多工式立體顯示器之操作示意圖。

圖4A繪示乃傳統之空間多工式立體影像顯示器之操作示意圖。

圖4B繪示乃本揭露內容之另一實施例的混合多工式立體顯示器之操作示意圖。

圖5A繪示乃傳統之四個視域之空間多工式立體影像顯示器之影像資料傳送之示意圖。

圖5B繪示乃傳統之四個視域之時間多工式立體影像顯示器之影像資料傳送之示意圖。

圖5C則繪示乃對應至圖3B之具有四個視域時之本揭露內容之混合多工式立體顯示器之影像資料傳送之示意圖。

圖6A繪示乃傳統之四個視域之空間多工式立體影像顯示器之訊號波形圖。

圖6B繪示乃傳統之四個視域之時間多工式立體影像顯示器之訊號波形圖。

圖6C則繪示乃對應至圖3B之具有四個視域時之本揭露內容之混合多工式立體顯示器之訊號波形圖。

圖7繪示乃以具有針孔之光學片作為影像分割器之本揭露內容的混合多工式立體顯示器之示意圖。

圖8A至8C繪示乃本揭露內容一實施例中，當影像分割器由彩色濾光片達成時，於畫素分別呈現紅色子畫面、綠色子畫面與藍色子畫面時之混合多工式立體顯示器的示意圖。

圖9繪示乃本揭露內容一實施例中的影像顯示器上不發光區域對應於視域上的暗區(Dead View-zone)的示意圖。

圖10繪示乃依據本揭露內容另一實施例的混合多工式立體顯示器的示意圖。

圖11繪示乃依據本揭露內容另一實施例的混合多工式立體顯示器的示意圖。

圖12A及12B繪示乃依據本揭露內容另一實施例的混合多工式立體顯示器的示意圖。

圖13繪示乃依據本揭露內容另一實施例的混合多工式立體顯示器的示意圖。

圖14繪示乃依據圖13之實施例的混合多工式立體顯示器的顯示的光的示意圖。

1000．．．混合多工式立體顯示器

1100．．．光源

1122、1124．．．指向性發光元件

1200．．．影像分割器

1300．．．影像顯示器

1400．．．同步控制器

Claims (17)

1. 一種混合多工式立體顯示器，包括：一光源，依序提供多個射向不同的發射方向的光群；一影像分割器，配置於該光源之上方，以傳送各光群至包括多個視域的一視域組；以及一影像顯示器，配置於該光源之上方，以提供影像資料，該些光群依序通過該影像顯示器以及該影像分割器以分別在該些視域產生多個視域影像，以使一使用者所觀看到之一影像包括至少兩個視域影像，藉此達到立體視覺效果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之混合多工式立體顯示器，其中該光源包括多個指向性發光元件，且該指向性發光元件依序發射該些光群。
3. 如申請專利範圍第2項所述之混合多工式立體顯示器，其中該指向性發光元件包括多個發光二極體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之混合多工式立體顯示器，其中一個視域組中的至少一個視域與另一個視域組中的至少一個視域之間有部分是重疊的。
5. 如申請專利範圍第1項所述之混合多工式立體顯示器，一個視域組與另一個視域組彼此分離。
6. 如申請專利範圍第1項所述之混合多工式立體顯示器，更包括一同步控制器，該同步控制器連接至該影像顯示器以及該光源，以使該影像顯示器所顯示的影像與該光源所提供的該些光群同步。
7. 如申請專利範圍第1項所述之混合多工式立體顯示器，其中各光群包括依序提供的複數種顏色的光。
8. 如申請專利範圍第7項所述之混合多工式立體顯示器，其中該影像顯示器係為一穿透式顯示面板，具有複數個畫素，該些畫素產生無色的影像，該些種顏色的光依序穿過該些畫素，以依序產生該些種顏色之複數個子視域影像，該些種顏色的該些子視域影像形成該使用者觀看到的該些種顏色的該些視域影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之混合多工式立體顯示器，其中該穿透式顯示面板為穿透式液晶顯示面板，或能夠調控光強度之穿透式之電光調控器。
10. 如申請專利範圍第7項所述之混合多工式立體顯示器，其中該光源包括多個循序式指向性發光元件，且各循序式指向性發光元件依序產生該些種顏色的光以形成該些光群的其中一個光群。
11. 一種混合多工式立體影像之顯示方法，包括：藉由一光源依序提供多個射向不同的發射方向的光群；藉由一影像分割器傳送各光群至包括多個視域的一視域組；以及藉由一影像顯示器提供影像資料，且該些光群依序通過該影像顯示器以及該影像分割器以分別在該些視域產生多個視域影像，以使一使用者所觀看到之一影像包括至少兩個視域影像，藉此達到立體視覺效果。
12. 如申請專利範圍第11項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，其中藉由該光源依序提供該些射向不同的發射方向的光群的方法包括依序發出多個具指向性的光。
13. 如申請專利範圍第11項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，其中一個光群所射向的該些視域之至少其中之一與另一個光群所射向的該些視域的至少其中之一之間有部分是重疊的。
14. 如申請專利範圍第11項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，其中一個光群所射向的該些視域與另一個光群所射向的該些視域是彼此分離的。
15. 如申請專利範圍第11項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，更包括藉由連接至該影像顯示器以及該光源的一同步控制器使該影像顯示器所顯示的影像與該光源所提供的該些光群同步。
16. 如申請專利範圍第11項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，其中藉由該光源提供各光群的方法包括依序產生複數種顏色的光。
17. 如申請專利範圍第16項所述之混合多工式立體影像之顯示方法，其中該影像顯示器為一穿透式顯示面板，具有複數個畫素，該些畫素產生無色的影像，該些種顏色的光係依序穿過該些畫素，以依序產生該些種顏色之複數個子視域影像，該些種顏色的該些子視域影像形成該使用者觀看到的該些種顏色的該些視域影像。