TWI504933B - 可切換式二維／三維顯示裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

可切換式二維/三維顯示裝置及其製造方法
本發明是有關於一種可切換式二維/三維顯示裝置及其製造方法，且特別是有關於一種利用演算法校正畫素資訊之可切換式二維/三維顯示裝置及其製造方法。
三維(3D)顯示器是利用人類的兩眼視差，分別提供給兩眼不同影像，使人眼接收影像後在大腦融合而產生立體感。目前市場上發展較為成熟的3D顯示器，多是需要配戴眼鏡來觀看影像的型式，其具有需多缺點，包括訊號傳輸與同步、價格、重量及舒適度…等問題。因此，裸眼3D顯示技術係為未來之趨勢。
裸眼3D顯示器所使用技術，主要有柱狀透鏡型(Lenticular Lens)及視差障壁型(Parallax Barrier)兩種，皆使用空間分佈方式形成立體影像。柱狀透鏡型顯示器是利用柱狀透鏡使光線產生折射而偏折出射的方向(角度)，使左/右眼的影像分別正確地投射至觀察者的左/右眼。視差障壁型顯示器則是利用遮蔽光線的原理，設計障壁區及透光區交錯排列的光柵，使觀察者的左 /右眼透過光柵狹縫所觀看的影像是正確的左/右眼影像。
第1A圖為一視差障壁型可切換式二維/三維(2D/3D Switchable)的顯示器的示意圖，係以兩個視角(2-view)畫面為例作說明。光學調控面板15置於顯示面板11的前方，位於人眼和顯示面板11之間。當光學調控面板15處於二維狀態，由背光模組13出射而穿透顯示面板11的光線可以完全通過光學調控面板15且幾乎不受其影響(正視角)，呈現顯示面板11的二維影像。當光學調控面板15處於三維狀態，由背光模組13出射而穿透顯示面板11之光線受其影響，透過黑色與透明相間的光學調控單元(障壁光柵)可限制左/右眼透過光學調控面板15可見的顯示面板11畫素，在對位精準及合適觀察位置的情況下，左/右眼分別看到的會是顯示面板11上奇數/偶數畫素的不同畫面，產生立體感。
由於使用空間分佈方式的的裸眼3D顯示器具有預設的較佳觀賞位置，如果觀賞者沒有在該些位置觀看，則可能使左眼看到右眼的影像而右眼看到左眼的影像，產生影像干擾(X-talk)的情況，無法呈現良好的立體視覺效果。此外，如果裸眼3D顯示器具有多視角(Multi-View)，當觀賞者左/右眼經過視角週期之邊界，觀看次序其中之一為逆向時(例如8 view情況，左右眼差距為3個影像，則左眼由第4個影像移動至第6個影像，而右眼由第7個影像移動至第1個影像)，則立體影像會視差顛倒而呈現影像跳動(Jumping)的情況，造成觀賞者的不舒適感。
請參考第1B~1D圖，其分別繪示影像畫面與光學調控面板(例如係視差障壁型之光學調控面板)的光柵紋路在不 同角度下之疊紋效應(Moire effect)的示意圖。疊紋效應是一種光學干涉圖案，主要是因為兩組空間頻率(Spatial Frequency)不等的複數線條相互疊合時，因干涉而產生另一組不同空間頻率的疊加紋路，影響到立體影像的顯示品質。如果光學調控面板與顯示面板的空間頻率相近且能精確的對位組合，則可降低Moire效應的程度，提升立體影像觀賞品質。
在裸眼3D顯示器的製造過程中，其光學調控單元需要與顯示面板矩陣畫素匹配，且在對位組立的過程中要求非常高的精確度，減少對位誤差(Miss-Alignment)，才能讓影像正確地送至觀賞者的左/右眼，避免疊紋效應，以呈現良好的立體影像。精密對位組立的過程需使用高階機台(對位精確度≦5um)及嚴格的品管監控，如此將造成時間增加、困難度增加、良率降低，最終可能導致生產成本不符合市場效益，產品競爭力低。
本發明係有關於一種可切換式二維/三維顯示裝置，利用演算法提供對應的畫素資訊，可以提高立體效果，降低觀賞者的不舒適感，並且提高顯示模組與光學調控模組之對位誤差的容許度。
根據本發明之第一方面，提出一種可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，方法包括以下步驟。提供一顯示模組。提供一光學調控模組。對組顯示模組及光學調控模組，並電性連接一驅動模組。由驅動模組提供一畫素資訊至顯示模組，步驟包括，提供N個初始視角矩陣表，初始視角矩陣表係由N個視角視角畫面之複數視角畫素資訊形成，N為視角，N為大於或等於2的正整數。 提供N個運算表，分別對應初始視角矩陣表，各運算表具有複數加權資訊，各加權資訊分別與各視角畫素資訊對應。計算對應之視角畫素資訊與加權資訊的乘積和，以得到畫素資訊。
根據本發明之第二方面，提出一種可切換式二維/三維顯示裝置，包括一顯示模組、一光學調控模組，與顯示模組對組及一驅動模組，電性連接於顯示模組及光學調控模組，以提供一畫素資訊至顯示模組，其中，畫素資訊係與N個初始視角矩陣表及N個運算表有關，初始視角矩陣表係由N個視角畫面之複數視角畫素資訊形成，其中N為視角，N為大於或等於2的正整數，運算表分別對應初始視角矩陣表，各運算表具有複數加權資訊，各加權資訊分別與各視角畫素資訊對應，畫素資訊係對應之視角畫素資訊與加權資訊的乘積和。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10、23、230‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧顯示面板
13、100‧‧‧背光模組
15‧‧‧光學調控面板
20、22‧‧‧視角對位圖像
21、232‧‧‧光偵測器
24、26‧‧‧影像畫面
20a、20b、22a、22b‧‧‧二維對位圖案
20c、20d、22c、22d‧‧‧三維對位圖案
102‧‧‧畫素矩陣
1020‧‧‧子畫素
1022、1024、1026‧‧‧光學調控單元
1022a、1022b、a、b、c、d、e、f、g‧‧‧開口
1020‧‧‧子畫素
110、112、116、118、119‧‧‧視角畫素資訊的排列方式
120‧‧‧顯示模組
122、130、148‧‧‧偏光片
124、128、142、146‧‧‧基板
126‧‧‧顯示層
132、134、136、138、139‧‧‧視角畫素資訊與對應之加權資訊的乘積
150、152、154、156、158‧‧‧視角畫素資訊與對應之加 權資訊的乘積陣列
140‧‧‧光學調控模組
144‧‧‧介質層
160‧‧‧驅動模組
162‧‧‧驅動單元
164‧‧‧校正單元
220、222‧‧‧方向指標
224‧‧‧中心指標
L‧‧‧光線亮度
AA‧‧‧顯示區
NA‧‧‧非顯示區
LA‧‧‧光學調控區
PA‧‧‧邊緣區
140C‧‧‧透光區
CF‧‧‧色彩層
140B‧‧‧遮光區
MX1~MX8、170、172、174、176、178、182、184、186、188、189‧‧‧運算表
FMK1~FMK4、SMK1~SMK4‧‧‧對位圖案
S、Sj、Sk‧‧‧初始視角矩陣表
S’‧‧‧校正視角矩陣表
V‧‧‧視角畫面
Vd‧‧‧視角畫素資訊
φ‧‧‧夾角
h‧‧‧長度
w‧‧‧寬度
D、D2‧‧‧距離
S10、S12、S14、S16、S18、S19、S20、S30、S32、S34、S35、S36、S38‧‧‧步驟
第1A圖繪示習知的三維(3D)顯示器的示意圖。
第1B~1D圖分別繪示影像畫面與光學調控面板的光柵紋路在不同角度下之疊紋效應的示意圖。
第2A圖繪示依照本發明一實施例之二維/三維可切換顯示裝置之示意圖。
第2B圖繪示依照本發明一實施例之顯示模組的俯視圖。
第2C圖繪示依照本發明一實施例之光學調控模組的俯視圖。
第2D圖繪示依照本發明一實施例之對位圖像之示意圖。
第2E圖繪示依照本發明一實施例之對位影像於對位偏差時之示意圖。
第2F圖繪示依照本發明一實施例之對位影像於對位精確時之示意圖。
第3A圖繪示依照本發明一實施例之顯示模組的儲存資訊及光學調控模組的圖案之示意圖。
第3B圖繪示依照本發明一實施例之運算表及初始視角矩陣表的示意圖。
第3C圖繪示校正視角矩陣表。
第4~6圖係繪示依照本發明一實施例於5個視角時運算表的實驗數據之波形之示意圖。
第7圖繪示一顯示模組與光學調控模組以非精密對位方式組立時所產生的情況。
第8A圖係繪示依照本發明第二實施例之偶數個視角的視角畫面的轉換方法之示意圖。
第8B圖係繪示如第8A圖之偶數個視角的運算表及初始視角矩陣表的示意圖。
第9A圖係繪示依照本發明第二實施例之奇數個視角的視角畫面的轉換方法之示意圖。
第9B圖係繪示如第9A圖之奇數個視角的運算表及初始視角矩陣表的示意圖。
第10圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元於不同斜率之排列角度的示意圖。
第11圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元依照斜率 為w/h的排列方式作排列的示意圖。
第12圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元依照斜率為w/h的排列方式提供對應之權重資訊之示意圖。
第13A~13E圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元設置位置提供之視角資訊的排列方式之示意圖。
第14A~14E圖繪示同一列之子畫素中，光學調控單元之不同的設置位置時，視角畫素資訊與對應之加權資訊乘積的示意圖。
第15A~15E圖繪示於複數列之子畫素中，光學調控單元之不同的設置位置時，視角畫素資訊與對應之加權資訊乘積的示意圖。
第16A~16E圖繪示將第15A~15E圖中，各個位置的加權資訊析出，以分別排列出對應各個位置視角畫面的運算表之示意圖。
第17A~17E圖繪示將第16A~16E圖中，各個位置視角的運算表與對應之初始視角矩陣表的乘積方法示意圖。
第18A圖繪示依照本發明另一實施例之光學調控單元依照斜率為2w/3h的排列方式作排列的示意圖。
第18B~18F圖繪示如第18A之光學調控單元設置位置對應不同位置視角之運算表所記載的加權資訊之示意圖。
第19A圖繪示依照本發明又一實施例之光學調控單元依照斜率為2w/h的排列方式作排列的示意圖。
第19B~19F圖繪示如第19A之光學調控單元設置位置對應不同位置視角之運算表所記載的加權資訊之示意圖。
第20圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法示意圖。
第21A圖繪示於對位誤差時的畫面。
第21B圖繪示於對位精確時的畫面。
第22圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法流程圖。
第23圖繪示依照本發明另一實施例之對位檢測方法流程圖。
第24圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法示意圖。
 第一實施例
請參考第2A圖，其繪示依照本發明一實施例之可切換式二維/三維顯示裝置10之示意圖。如第2圖所示，可切換式二維/三維顯示裝置10包括背光模組100、顯示模組120、光學調控模組140及驅動模組160，此處之光學調控模組140係以視差障壁式之設計為例。顯示模組120位於光學調控模組140之一側，且顯示模組120與光學調控模組140的位置係可互換。本實施例之光學調控模組140介於顯示模組120與觀察者之間，而顯示模組120介於光學調控模組140及背光模組100之間。於其他實施例中，顯示模組120及光學調控模組140的位置可互換。顯示模組120與光學調控模組140可分別電性連接或共同電性連接驅動模組160，顯示模組120接收驅動模組160輸出之驅動訊號(畫素資訊)以顯示二維或三維畫面。光學調控模組140接收驅動模組160輸出之另一驅動訊號以進行二維/三維模式的切換，即光學調控模組140可作為一光柵(3D模式使用)或一透射板(2D模式使用)。顯示模組120包括第一偏光片122、第一基板124、顯示層 126、第二基板128及第二偏光片130。
第一基板124例如一薄膜電晶體陣列基板(Thin Film Transistor Array Substrate)，其係利用玻璃、塑膠或金屬薄片(Metal Foil)作為基材，於此基材上使用薄膜及黃光技術製作薄膜電晶體陣列、畫素電極及導線，以作為顯示模組120的顯示層126驅動使用。其中，薄膜電晶體的半導體主動層(Active Layer)可以是低溫多晶矽(LTPS)、透明金屬氧化物半導體(TAOS)、非晶矽(a-Si)材質。薄膜電晶體的構造可以是頂閘極式(Top Gate)、底閘極式(bottom Gate)、雙閘極式(Dual Gate)或共平面式(Coplanar)。複數薄膜電晶體連接畫素電極及導線，形成畫素陣列以驅動相對的顯示層126區域。畫素電極及導線的材質可以是金屬(例如Al、Ag、Mo、Ti、Mn、Cr、Cu、Au...等)、金屬氧化物導體(例如ITO、IZO...等)、複數金屬或金屬氧化物導體之複合層疊結構、複數金屬形成之合金。
第二基板128例如是一彩色濾光片陣列基板(Color Filter Array Substrate)或一保護基板(Protection Plate)，其係利用玻璃、塑膠或金屬薄片作為基材，於此基材上使用薄膜及黃光技術製作彩色濾光片陣列(彩色濾光片陣列亦可製作於第一基板124側)、電極、導線、黑色矩陣(Black Matrix)。黑色矩陣例如包括鉻(Cr)或樹脂(Resin)之材質。此處電極及導線可使用之材料與第一基板124相同，於此不再敘述。第一基板124及第二基板128之位置可互換，但鄰近觀察者之基板必須使用透明基材，且第一基板124或第二基板128可選擇性搭配內嵌式觸碰感測元件(In-Cell Touch Sensor)結構、外嵌觸碰感測元件(On-Cell Touch Sensor)結構或外貼式觸碰感測元件(Out-Cell Touch Sensor)結構，使顯示裝置10具有觸控之功能。
顯示層126例如一液晶層、一有機電激發光二極體元件(OLED)矩陣或是一無機發光二極體元件(LED)矩陣。於一實施例中，顯示層126可以是水平扭轉向列(Twist Nematic)型液晶、垂直配向(Vertical Alignment)型液晶、水平電場驅動(In-Plane Switching)型液晶或藍相(Blue Phase)型液晶，藉由各畫素/次畫素單元兩側電極矩陣之電壓來操作，其中第一偏光片122之極化穿透軸方向與第二偏光片130之極化穿透軸方向正交(垂直)。於另一實施例中，顯示層126係至少兩電極層夾制一堆疊式有機/無機電激發光層形成之二極體元件單元矩陣，由於此實施例中顯示層126可自行發光，因此顯示裝置10並無背光模組100，亦可選擇性省略第一偏光片122或第二偏光片130。顯示層126可經由調整電壓或電流改變其發光強度，達成灰階畫面顯示的效果。
光學調控模組140包括第三基板142、介質層144、第四基板146及第三偏光片148。第三基板142與第四基板146係利用透明之玻璃、塑膠作為基材，於此基材上使用薄膜及黃光技術製作電極陣列、導線及遮光層(選擇性)。介質層144例如一液晶層。一相對應之第三基板142電極陣列、介質層144及一第四基板146電極陣列形成一光學調控單元陣列(畫素/次畫素)，各光學調控單元之介質層114可經由調整兩側電極的電壓改變其狀態，調控光線通過該各光學調控單元的狀態，例如完全通過或是完全吸收，達成光柵的效果。其中，第三偏光片148之極化穿 透軸方向與第二偏光片130之極化穿透軸方向垂直。光學調控模組140可利用框膠、光學膠或其他膠材對位後貼合至顯示模組120上，也可以利用膠框(Frame)定位光學調控模組140及顯示模組120，並保持彼此的相對位置。
驅動模組160包括驅動單元162及校正單元164。驅動單元162用以傳送顯示模組120與光學調控模組140所需之驅動訊號(掃描資訊、共用電壓資訊及畫素資訊等)。校正單元164可執行資料儲存、計算比對或調整驅動單元162輸出之驅動訊號等功能，包括處理器(未繪示)、儲存裝置(未繪示)、訊號產生裝置(未繪示)及調整裝置(未繪示)。驅動單元162及校正單元164不需同時位於某特定空間內，亦不需要位於顯示裝置10的特定位置上。
於此實施例中，當光學調控模組140與顯示模組120對組後，透過施加偏壓於各光學調控單元之介質層144的兩側電極，可以調變介質層144產生不同的排列方式，達到透光或不透光的模式，作為可切換式光柵。因此，藉由調變光學調控模組140的外加偏壓，可達到可切換式二維/三維顯示裝置10之2D/3D顯示模式切換。於一實施例中，亦可以使用主動式透鏡(Active Lens)來達到2D/3D顯示功能切換，其係利用一透鏡層搭配一液晶面板(例如TN型液晶面板)作為光學調控模組，液晶面板經設計，於2D操作時能抵銷透鏡層對於光線之折射效果，使穿透光不受光學調控模組的影響，正常顯示2D影像。於3D操作時，則主動式透鏡具有柱狀透鏡之效果。此外，於一實施例中，亦可以使用一般的柱狀透鏡貼片或透光區與塗佈遮光區交錯排列的一般光 柵貼片來取代光學調控模組140，並不作限制。不過，此類無改變功能之光柵或柱狀透鏡貼片的被動式二維/三維顯示裝置並無法變更其型態，因此並無由三維顯示功能切換至二維的顯示功能。
請參考第2B圖及2C圖，其繪示依照本發明一實施例之顯示模組120及光學調控模組140的俯視圖。如第2B圖所示，顯示模組120包括顯示區AA及非顯示區NA。顯示區AA包括畫素單元/次畫素單元(未繪示)，用以呈現畫面。非顯示區NA包括一個以上的第一對位圖案FMK1~FMK4，而第一對位圖案FMK1~FMK4的形狀可為十字、口字、一字、田字...等，至少一邊為直線之圖案。如第2C圖所示，光學調控模組140包括光學調控區LA及邊緣區PA。光學調控區LA包括光學調控單元(未繪示，例如液晶之畫素單元/次畫素單元)，用以調整二維或三維模式之顯示。邊緣區PA包括一個以上與第一對位圖案FMK1~FMK4相對應的第二對位圖案SMK1~SMK4，而第二對位圖案SMK1~SMK4的形狀可為十字、口字、一字、田字...等，至少一邊為直線之圖案。顯示區AA與光學調控區LA的大小不需要相等，而畫素單元/次畫素單元之間的間距(Pitch)及光學調控單元之間的間距亦不需要相等，可達成良好之二維或三維模式的顯示效果即可。第一對位圖案FMK1~FMK4與第二對位圖案SMK1~SMK4的大小及形狀不需要相等，可達成對位之目的即可。
第2D圖繪示依照本發明一實施例之對位方式之示意圖，此實施例不需要利用實體之對位圖案(例如第一對位圖案FMK或第二對位圖案SMK...等)進行對位程序，僅需利用顯示模 組120及光學調控模組140的顯示畫面特徵進行對位程序。於對位程序中，顯示模組120由驅動模組160接收對應一對位影像，此對位影像由N個視角對位圖像組合而成，組合方式係將N個視角對位圖像依光學調控模組140的設計各取出部份資訊，再經過特定排列方式，使得由特定視角方向透過光學調控模組140觀察該對位影像可得到單一視角對位圖像。理論上，若顯示模組120及光學調控模組140兩者於對位精確之情況，觀察者(鏡頭)可由不同視角透過光學調控模組140可之光學調控單元形成的光柵穿透部分觀察到特定的單一視角對位圖像，其餘部分皆受到光柵阻擋(但實質上仍會有些微視角對位圖像的相互干擾情況，但相對而言係可得到十分近似單一視角對位圖像的結果)。若顯示模組120及光學調控模組140兩者於對位偏差之情況，觀察者(鏡頭)由不同視角透過光柵無法觀察到特定的單一視角對位圖像，而是呈現由多視角對位圖像疊合形成的影像，此影像的特徵為邊緣模糊、尺寸放大且具有斜紋。於第2D圖為方便說明，係簡化而僅繪示視角對位圖像20及視角對位圖像22二個視角對位圖像的情況。視角對位圖像20包括二維對位圖案20a、二維對位圖案20b，三維對位圖案20c及三維對位圖案20d。並且，視角對位圖像22包括二維對位圖案22a、二維對位圖案22b，三維對位圖案22c及三維對位圖案22d。當觀察者由不同視角觀察，二維對位圖案22a、二維對位圖案22b、二維對位圖案22a及二維對位圖案22b彼此並無相對位移(shift)或相對寬度差異。相對地，三維對位圖案20c與三維對位圖案22c之間則具有相對位移(shift)或相對寬度差異，三維對位圖案20d與三維對位圖案22d之間則具有相對位移 (shift)或相對寬度差異。二維對位圖案、三維對位圖案及其他部分可藉由顯示不相同的灰階以資區別。當光學調控模組140之光學調控單元係為斜向之光柵，對位影像可由視角對位圖像20及視角對位圖像22各取等間距且無重疊的斜向圖案進行交錯合併。
二維對位圖案20a、20b、22a及22b可用以提供一對位基準，在對位顯示時，由不同視角透過光柵所觀察到的二維對位圖案20a、20b、22a及22b之間的相對位移及相對寬度變化接近於0。理想上，相鄰之視角對位圖像20及視角對位圖像22的三維對位圖案20c、20d、22c及22d於顯示模組120與光學調控模組140對位精確的情況下，觀察者(鏡頭)透過光學調控模組140之光學調控單元(光柵)所看到的圖案係僅視角對位圖像20及視角對位圖像22其中之一的三維對位圖案，例如視角對位圖像20的三維對位圖案20c及三維對位圖案20d。若顯示模組120與光學調控模組140於對位偏差的情況下，觀賞者透過光學調控模組140之光學調控單元(光柵)可能會同時看到視角對位圖像20及視角對位圖像22的混合影像，由於不同視角對位圖像的三維對位圖案彼此有相對位移及寬度變化，因此，看到的三維對位圖案將呈現位移、邊緣模糊、寬度擴張或鋸齒圖像(光學繞射、干涉)等現象。
第2E圖繪示依照本發明一實施例之對位影像於對位偏差時之示意圖。如第2E圖所示，於對位步驟中，影像畫面24產生鋸齒圖像及寬度擴張時，表示顯示模組120與光學調控模組140係對位偏差。第2F圖繪示依照本發明一實施例之對位影像於對位精確時之示意圖，於第2F圖所示之影像畫面26為在精 確對位下，排除鋸齒圖像而僅顯示視角對位圖像20之示意圖。
於此實施例中，係設計二維對位圖案20a、20b、22a及22b為垂直線，且三維對位圖案20c、20d、22c及22d分別為了水平及垂直對位目的而呈現十字交錯形狀，但本發明不限於此，也可以在水平方向設置二維對位圖案，且可以設計不同形狀的二維對位圖案或三維對位圖案。
請參考第3A圖，其繪示依照本發明一實施例之顯示模組120的畫素資訊(顯示畫面)及光學調控模組140的圖案之示意圖(取矩陣一部分表示)。如第3A圖所示，光學調控模組140可以顯示由透光區140C及遮光區140B交錯排列而成的週期性光柵圖案，例如係一階梯狀(step)週期圖形。當然，於其他實施例中，透光區140C及遮光區140B的排列方式亦可以係直線型(stripe)、斜線型(slant)、馬賽克型(mosaic)或鋸齒型(zigzag)等，並不作限制。於第3A圖中，位置x1、x2...及位置y1、y2...表示透光區140C及遮光區140B對應光學調控模組140之水平x軸及垂直y軸的位置編號。此外，畫素資訊對應顯示模組120之水平x軸及垂直y軸的位置編號亦以位置x1、x2...及位置y1、y2...表示，以下敘述之位置x(i)及y(j)皆代表各附屬元件位於各模組/裝置的水平x軸及垂直y軸位置編號，其中i及j皆為正整數，i=1~m，j=1~m’，而m及m’與解析度或各模組/裝置中元件矩陣的大小有關。色彩層CF表示畫素資訊所對應顯示的紅(R)綠(G)藍(B)色彩。
於此實施例係以8個視角作說明，若以光學調控模組140的週期性光柵圖案的每一列來看，透光區140C及遮光區 140B的長度比實質上係1比7。換句話說，每經過8個位置會遇到1個透光區140C，透光區140C出現之週期為8。搭配光學調控模組140的週期性，顯示模組120的畫素資訊亦以8為一週期。當然，本發明之實施例可以用於任何視角數目N大於2之多視角(multi-view)顯示裝置，光學調控模組140的週期亦可與顯示模組120的週期不一致，並不做限制。
第3B圖繪示依照本發明一實施例之運算表MX1~MX8及初始視角矩陣表S1~S8的示意圖，透光區140C及遮光區140B的排列方式以行為例(直線型，與第3A圖不同)為例。運算表MX1~MX8及初始視角矩陣表S1~S8的矩陣大小與顯示裝置的解析度有關。於第3B圖僅擷取部份之表格內容作繪示。
請參照第3B圖，為呈現一物件之立體影像，需拍攝一影像的N個視角畫面V1~VN(未繪示)，該些視角畫面V1~VN係拍攝該物件之N個角度的原始圖像，彼此具連續性的角度變化及視差，當觀察者兩眼分別取得二相異的視角畫面，則可感受立體(3D)顯示的效果，例如順向模式，左眼接收V1資訊加上右眼接收V3可得到一立體影像；或是逆向模式，左眼接收V3資訊加上右眼接收V1此種逆向方式亦可得到一立體影像，但立體感受與順向不同，若下一時刻即接收順向模式之立體影像，則影像間產生之跳動(jumping)現象會造成不適的感受。視角畫面V(N)亦可拍攝位於邊緣的2個視角畫面V1及VN，介於其中的視角畫面V2~V(N-1)則使用內挿法計算產生。每一個視角畫面V皆具有T個視角畫面位置，每一視角畫面位置皆具有一個視角畫素資訊 Vd(N)，例如第一視角畫面V1具有T個視角畫面位置，每一視角畫面位置皆具有一視角畫素資訊Vd1。其中N係大於2之正整數，T為正整數，T表橫軸x數目m與縱軸y數目m’的乘積，m及m’為正整數。儲存裝置(未繪示)內儲存有N個初始視角矩陣表S1~SN，每一個初始視角矩陣表S(N)亦具有等數目且行列數與視角畫面V(N)完全相同的T個視角矩陣表位置用以填入以特定選擇方式選取的視角畫素資訊Vd(N)。例如當視角畫面V數目為8時，儲存裝置係儲存8個初始視角矩陣表S1~S8，且彼此具有不同視角畫素資訊Vd(N)排列模式，任一初始視角矩陣表S(N)可成為一畫素資訊(資料畫面)直接輸出予顯示模組120作為立體(3D)顯示使用。
以下說明將視角畫素資訊Vd(N)填入視角矩陣表位置以產生初始視角矩陣表S(N)之其中一種方法，此處僅擷取部份之內容作繪示及說明。第3B圖所示，係視角畫面V數目為8且光柵透光方向為縱向(stripe)之行(column)方向，取第一個視角畫面V1之視角畫面位置的第一行x1及第九行x9的視角畫素資訊Vd1填入初始視角矩陣表S1之視角矩陣位置的第一行x1及第九行x9，取第二個視角畫面V2之視角畫面位置的第二行x2及第十行x10的視角畫素資訊Vd2填入初始視角矩陣表S1之視角矩陣表位置的第二行x2及第十行x10，依此類推以得到完整的第一初始視角矩陣表S1。初始視角矩陣表S1~S8之間的差異係為將視角畫素資訊Vd(N)對應填入視角矩陣表位置的方式不同(水平平移)。換個方式說明，可將第F個視角畫面VF之第F行視角畫素 資訊VdF填入第一初始視角矩陣表之視角矩陣表位置的第F+zN行，以得到第一初始視角矩陣表S1，將第F+1個視角畫面V(F+1)之第F行視角畫素資訊Vd(F+1)填入第二初始矩陣表S2之視角矩陣表位置的第F’+zN行，依此類推直到完成所有N個視角矩陣表。其中F為由1至N之間的所有正整數集合，F包括1及N，z為大於或等於0之所有正整數集合，且z的上限值與畫面之解析度(大小)有關。此處以行之形式取得視角畫素資訊Vd(N)的方法並非限制，亦可以列、斜線、鋸齒型(zigzag)甚至非規則單點方式取樣視角資訊。
校正單元164中的訊號產生裝置用以產生與初始視角矩陣表S(N)相同數量的運算表MX(N)，校正單元164中的調整裝置可輸入調整參數至處理器運算，以調整校正運算表內容。舉例來說，於此實施例中有8個視角，故產生8個矩陣型式運算表MX1~MX8，分別對應至初始視角矩陣表S1~S8，即運算表MX1對應初始視角矩陣表S1，運算表MX2對應初始視角矩陣表S2，依此類推。運算表MX1~MX8之行列數目與初始視角矩陣表S1~S8相同，每一個初始視角矩陣表S(N)的視角矩陣表位置皆有一運算表MX中相同位置的加權資訊與之對應。每一個運算表MX(N)皆儲存有複數個加權資訊MXd，加權資訊MXd可由使用者調整其值，加權資訊MXd可能與光學調控模組140之透光區140C與遮蔽區140B的尺寸設計值、顯示模組120的畫素/次畫素尺寸設計值，或光學調控模組140的相對距離相關(例如光學調控140的透光區140C與遮蔽區140B的長度比)。於此實施例中，運算表MX1~MX8中相同位置(行列座標)加權資訊MXd的總 和係小於或等於1。舉例來說，各個運算表MX1~MX8於座標(x1,y1)的加權資訊MXd的總和為0.89+0.11+...+0，此加權資訊MXd總和小於或等於1。接著，處理器將對應之初始視角矩陣表S1~S8與運算表MX1~MX8作矩陣點乘運算，計算初始視角矩陣表S(N)內每一座標位置的視角畫素資訊Vd(N)與對應之相同座標位置的加權資訊MXd的乘積和，以輸出一校正視角矩陣表S’(N)作為輸出的畫素資訊(畫面)，校正視角矩陣表S’(N)內的視角畫素資訊Vd’(N)非原有的視角畫素資訊Vd(N)，而是經過加權過後的結果。
第3C圖繪示第一校正視角矩陣表S’1，第一個校正視角矩陣表S’1於座標(x1，y1)之視角畫素資訊Vd’1，係運算表MX1於座標(x1，y1)之加權資訊MXd與第一初始視角矩陣表S1於座標(x1，y1)之視角畫素資訊Vd1乘積，加上運算表MX2於座標(x1，y1)之加權資訊MXd與第二初始視角矩陣表S2於座標(x1，y1)之視角畫素資訊Vd2乘積，如此依序計算乘積並累加直到加上最後一張運算表MX8於座標(x1，y1)之加權資訊MXd與最後一張第八初始視角矩陣表S8於座標(x1，y1)之視角畫素資訊Vd8的乘積後計算其總和。視角畫素資訊Vd’1=0.89×Vd1+0.11×Vd2+...+0×Vd8，其他座標之視角畫素資訊皆依 照相同規律作運算。通式為：(x=1~m；y=1~m’；視角1~N)，不同座標其資訊彼此並無交互運算，換句話說，矩陣點乘並非一般矩陣乘法或內積/外積/轉置等計算方式，以下運算皆如上所述。
於此實施例中，藉由函數的加成轉換，使得校正視 角矩陣表中每一個視角矩陣表位置都會包括一個以上之視角畫素資訊以不同之加權資訊加成之總和。於實施例所提供之演算法的校正後，所提供的校正後的畫素資訊可以使觀賞者看到較佳的立體影像。
第4~6圖係繪示依照本發明一實施例於5個視角(N=5)時運算表MX(N)的波形示意圖。其中，橫軸係表示運算表MX(N)中對應的水平x軸的位置，縱軸係表示加權資訊MXd(N)。於此實施例中，相鄰之兩個運算表MX(N)的波形彼此係具有一特定之位移(可以是等距位移或非等距位移)，各運算表MX(N)中每一列之波形彼此亦有一特定之位移(可以是等距位移或非等距位移)，詳細之波形將說明於下。
如第4圖所示，第一運算表MX1中第一列y1加權資訊MXd1所繪示之波形例如係一三角波，第一個三角波的週期係從原點開始(x=0)，並且，第一個三角波的波峰對應至縱軸y為1且橫軸x為49的位置，表示第一初始視角矩陣表S1在矩陣表位置座標(x,y)為(49,1)的視角畫素資訊Vd1需要加權的權重是1。此外，每一個三角波的工作期間(duty)係為98。當然，運算表MX(N)之加權資訊MXd(N)所繪示的波形可以係三角波、正弦波或方波等任何周期函數之波形，並不作限制。
第5圖係繪示第一運算表MX1中第二列y2的加權資訊MXd1與其對應之絕對位置之波形示意圖。如第5圖所示，第二列的權重所繪示之第一個三角波的波峰對應至縱軸y為1且橫軸x為24的位置，表示第一初始視角矩陣表S1在矩陣表位置座標(x,y)為(24,1)的視角畫素資訊Vd1需要加權的權重是1。
請同時參照第4及5圖，於同一張運算表MX(N)中，相鄰兩列之加權資訊MXd(N)所繪示成的波形會有一第一相位差，例如第5圖之第一個三角波的波峰之橫軸為24的位置(代表第一運算表MX1第一列之加權資訊MXd1)，相較於第4圖之第一個三角波的波峰之橫軸為49的位置(代表第一運算表MX1第二列之加權資訊MXd1)，係向左偏移了25個位置。
第6圖係繪示第二運算表MX2中第一列y1的加權資訊MXd2與其對應之絕對位置之波形示意圖。如第6圖所示，第二運算表MX2中第一列y1的加權資訊MXd2所繪示之波形例如係一三角波，第一個三角波的波峰對應至縱軸y為1且橫軸x為99的位置，表示第二初始視角矩陣表S2在矩陣表位置座標(x,y)為(99,1)的視角畫素資訊Vd2需要加權的權重是1。此外，每一列第二運算表MX2的加權資訊MXd2波形的工作期間(duty)與第一運算表MX1的權重資訊MXd1波形相同。
於此實施例中，相鄰兩運算表MX(N)所對應之同一列的加權資訊MXd(N)所繪示成的波形會有一第二相位差，請同時參照第4及6圖，第6圖之第一個三角波的波峰之橫軸為98的位置(代表第二運算表MX2之第一列之加權資訊MXd2)，相較於第4圖之第一個三角波的波峰之橫軸為49的位置(代表第一運算表MX1第一列之加權資訊MXd1)，係向右偏移了49個位置，此向右的第二偏移量即為各運算表MX(N)彼此之間的映射相位差(Map Shift)。因此，若第二偏移量固定為49，當視角數目N為5的時候，第五運算表MX5及第一運算表MX1之同一列的加權資訊MXd所繪示成的波形的映射相位差係偏移196(相當於 第二相位差49的4倍)，恰等於三角波之週期。綜上所述，本實施例之演算法係使校正視角矩陣表S’之視角矩陣位置中每一個經加權校正後的視角畫素資訊Vd’包括一個以上之的初始視角畫素資訊Vd以不同加權比例所得之總和。以演算法得到的校正視角矩陣表S’輸出予顯示模組120可以提升立體顯示效果。
除此之外，以演算法校正之手法亦可降低因顯示模組120與光學調控模組140對位組裝中因為誤差所造成的影像干擾(X-talk)情況。本實施例之顯示裝置10的製程中，於對組光學調控模組140與顯示模組120的過程可能產生之移動對位誤差及旋轉對位誤差(夾角φ誤差)，其中旋轉對位誤差將產生左右眼嚴重的影像干擾情況，無法產生較佳的立體影像。在不改變顯示模組120及光學調控模組140之間的相對位置與旋轉對位誤差的情況下(不改變結構條件)，可使用上述演算法來補償並校正初始視角矩陣表內S的視角畫素資訊Vd，以提供校正視角矩陣表S’，即可達成減低X-talk並提升立體影像效果的結果(即使用訊號校正法)。以演算法校正並補償初始視角矩陣表S內的視角畫素資訊Vd後的實驗結果繪示於表一。
請參考表一，一般顯示模組120與光學調控模組140精密對位組立時，可將表一之夾角φ=0°時未經校正之X-talk=0.96及夾角φ=1.206°時X-talk=3.43之間的夾角φ及其X-talk作線性計算。當夾角φ=0.01°，則X-talk=0.984。當夾角φ=0.02°，則X-talk=1.004。當夾角φ=0.03°，則X-talk=1.025。由以上之計算，當產品可容許的X-talk<1(消費者不可辨識X-talk)時，夾角φ必須小於或等於0.01°，換句話說，一般可切換式二維/三維顯示裝置10所要求的對位貼合旋轉誤差之夾角φ必須小於或等於0.01°。不過由表一之實驗結果，本實施例之顯示裝置10，可透過演算法的校正，於旋轉對位誤差之夾角φ=0~3°範圍的內達成X-talk<1的產品容許值，使觀察者能看到較佳的立體影像。若X-talk<1.5為產品容許值，則本實施例可於旋轉對位誤差之夾角φ=0~15°範圍的內使觀察者看到較佳的立體影像。
請參照第7圖，係繪示一5吋左右之顯示模組120與光學調控模組140以非精密對位方式組立(偏移量大於0.05mm，可能使用觸碰顯示模組對位機台、光學膜對位機台或是手動對位方式)時所產生的情況，以下以mm為單位。位於下方為顯示模組120，具有第一對位圖案FMK1~FMK4，其中FMK1座標(0,0)，FMK2座標(52,0)，FMK3座標(0,29.3)，FMK4座標(52,29.3)。位於上方為光學調控模組140，具有第二對位圖案SMK1~SMK4，其中SMK1座標(0,0)，SMK2座標(52,0)， SMK3座標(0,29.3)，SMK4座標(52,29.3)。顯示模組120之第一對位圖案FMK1~FMK4與相對應之光學調控模組140之第二對位圖案SMK1~SMK4對位後組立，相對應第一對位圖案FMK1~FMK4與第二對位圖案SMK1~SMK4之間具有夾角φ(銳角)及偏移量(△x,△y)=(y,x)*tan φ。當夾角φ=0.01°，第二對位圖案SMK1之偏移量(△x,△y)=(0,0)，第二對位圖案SMK2之偏移量(△x,△y)=(0,0.00908)，第二對位圖案SMK3之偏移量(△x,△y)=(0.00511,0)，第二對位圖案SMK4之偏移量(△x,△y)=(0.00511,0.00908)。當夾角φ=0.1°，第二對位圖案SMK1之偏移量(△x,△y)=(0,0)，第二對位圖案SMK2之偏移量(△x,△y)=(0,0.09076)，第二對位圖案SMK3之偏移量(△x,△y)=(0.05114,0)，第二對位圖案SMK4之偏移量(△x,△y)=(0.05114,0.09076)。由於對位之精密程度約以偏移量(△x,△y)=(0.05,0.05)為界，一般的液晶顯示器LCD於ODF製程時對於對位精密程度的要求甚至達(△x,△y)=(0.005,0.005)，因此夾角φ小於0.1°係一般可切換式二維/三維顯示裝置10所要求的誤差邊界。因此，本發明一實施例中，以演算法校正以權重調整視角畫素資訊Vd的方式，可適用於旋轉對位誤差之夾角φ=0.1~15°範圍。較佳地，本發明可適用於旋轉對位誤差之夾角φ大於0.1且夾角φ小於15°之範圍。
第二實施例
第8A圖係繪示依照本發明第二實施例初始視角矩陣表Sj(N)產生方式之示意圖。初始視角矩陣表S(N)係以第一實 施例的視角畫素資訊Vd(N)取樣方式所產生的一矩陣表，初始視角矩陣表Sj(N)表示以本實施例的視角畫素資訊Vd(N)取樣方式所產生的另一矩陣表，差異在於本實施例僅取用部分的視角畫面V(N)，並且將視角畫面V(N)以編號反向取代方式提供與視角數目N相同數量的視角畫面V(N)，此實施例用以避免因為雙眼接收的視角畫面視差顛倒導致立體影像跳躍(jumping)的現象產生。當視角數目N為偶數時，取用的視角畫面V(N)為(N/2)+1個(少於原有的視角畫面數目)，第(N/2)+2個視角畫面V((N/2)+2)至第N個視角畫面V(N)個別由逆向排列的第N/2個視角畫面V(N/2)至第2個視角畫面V2取代，並依第一實施例方式將視角畫面資訊Vd填入視角矩陣表位置以產生初始視角矩陣表Sj(N)。
舉例來說，如第8A圖所示，當視角數目N為8的時候，取視角畫面V1~V5，視角矩陣表Sj1於第1~5行係採用與第一實施例相同的視角畫素資訊Vd1~Vd5的正向填入方式，而視角資訊為V5之後的視角畫面V6~V8由逆向排列的視角畫面V4~V2取代。也就是說，將視角畫面V6轉換為視角畫面V4，將視角畫面V7轉換為視角畫面V3，將視角畫面V8轉換為視角畫面V2，再藉由第一實施例相同的方式將視角畫面V4~V2的視角畫素資訊Vd4~Vd2填入視角矩陣表位置以完成初始視角矩陣表Sj1，此經過調整後的初始視角矩陣表Sj1可避免觀察者跨越邊界(例如由左眼由視角畫素資訊Vd5順向跳躍至視角畫素資訊Vd7，而右眼由視角畫素資訊Vd8反向跳躍至視角畫素資訊Vd2的情況)而感受畫面大幅跳動(jumping)產生的不適感。
第8B圖係繪示依照本發明第二實施例之運算表 MX1~MX8及初始視角矩陣表Sj1~Sj8的示意圖。運算表MX1~MX8儲存的加權資訊MXd1~MXd8例如係與第一實施例之運算表MX1~MX8儲存的加權資訊MXd1~MXd8相同，且權重校正視角畫素資訊的計算方式與第一實施例相似，差異僅在於使用經調整的初始視角矩陣表Sj1~Sj8取代初始視角矩陣表S1~S8。第8B圖之視角矩陣表Sj1~Sj8係以上述的較少數的視角畫面及反向取代的方式，取代第一實施例的初始視角矩陣S(N)的方式。接著，可利用處理器計算初始視角矩陣表Sj1~Sj8中每一個視角畫素資訊Vd(N)與對應之加權資訊的乘積和，以輸出校正視角矩陣表Sj’(N)。
第9A圖係繪示依照本發明第二實施例之奇數個視角N的初始視角矩陣表Sj(N)產生方法之示意圖。與上述偶數視角相似，差別僅在於選擇取用的視角畫面V(N)為(N+1)/2個(少於原有的視角畫面數目)，第((N+1)/2)+1個視角畫面V(((N+1)/2)+1)至第N個視角畫面V(N)由第(N+1)/2個視角畫面V((N+1)/2)至第2個視角畫面V2取代，並依第一實施例方式產生初始視角矩陣表Sj(N)。
舉例來說，如第9A圖所示，當視角數目N為7的時候，取視角畫面V1~V4，初始視角矩陣表Sj1於第1~4行係將視角畫素資訊Vd1~Vd4的順向填入方式，而第5~7行則反向由視角畫素資訊Vd4~Vd2取代，並依序填入以完成初始視角矩陣表Sj1。此經調整後的初始視角矩陣表Sj1可避免觀察者視點跨越邊界(例如由左眼由視角畫素資訊Vd5順向跳躍至視角畫素資訊Vd7，而右眼由視角畫素資訊Vd8反向跳躍至視角畫素資訊Vd2 的情況)而感受畫面大幅跳動(jumping)產生的不適感。
第9B圖係繪示依照本發明第二實施例之運算表MX1~MX7及視角矩陣表Sk1~Sk7的示意圖。運算表MX1~MX7儲存的加權資訊MXd1~MXd7例如係與第一實施例之運算表MX1~MX7儲存的加權資訊MXd1~MXd7相同，且權重校正視角畫素資訊Vd的計算方式與第一實施例相似，差異僅在於使用初始視角矩陣表Sk1~Sk7取代視角矩陣表S1~S7。第9B圖之初始視角矩陣表Sk1~Sk7係以上述的少數的視角畫面及反向取代的方式，取代第一實施例的初始視角矩陣S(N)的產生方式。接著，可利用處理器計算初始視角矩陣表Sk1~Sk7中每一個視角畫素資訊Vd(N)與對應之加權資訊的乘積和，以輸出校正視角矩陣表Sk’(N)。
第三實施例
第10圖繪示依照本發明一實施例之光學調控模組140之複數光學調控1022、1024及1026(類似透光區140C但其邊界為直線)以不同排列角度排列的示意圖。如第10圖所示，顯示模組120上一畫素矩陣102具有複數個子畫素1020，每一個子畫素1020(例如係R子畫素、G子畫素及B子畫素)具有長度h及寬度w。以光學調控單元1022的排列相對於子畫素1020來說，係依照斜率為w/h作排列。以光學調控單元1024的排列相對於子畫素1020來說，係依照另一斜率為2w/3h作排列。以光學調控單元1026的排列相對於子畫素1020來說，係依照一斜率為w/3h作排列。
換句話說，斜率可為，其中a,b 為正整數。並且，光學調控單元1022、1024及1026於x軸上之寬度實質上略小於子畫素1020之寬度w，此係為了避免觀察者所見的相鄰影像產生干擾X-talk的情況，但觀察者所感受子畫素1020映射於光學調控模組140上的寬度w將與光學調控單元1022、光學調控單元1024及光學調控單元1026於x軸上之寬度實質上相同，若光學調控模組140與顯示模組120相當接近則此寬度差異將可忽略，以下實施例之敘述將基於寬度差異可忽略的情況。光學調控單元的排列斜率並不限於上述的三種排列斜率，可以係其他任意的斜率。
第11圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元(例如係光柵之透光區)依照斜率為w/h的排列方式作排列的示意圖。如第11圖所示，光學調控模組140覆蓋於顯示模組120上，包括數個光學調控單元1022，相鄰兩光學調控單元1022的距離D為視角數目N與光學調控單元1022於x軸上寬度的乘積。
於第11圖中，顯示模組120之視角數目N為5，橫軸x及縱軸y表示子畫素1020於水平方向及垂直方向的絕對位置，視角畫素資訊Vd1~Vd5係以行為單位作重複排列。於此實施例中，相對資訊即為光學調控單元1022的排列相對於子畫素1020之斜率。
第12圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元1022依照斜率為w/h的排列方式提供對應之加權資訊之示意圖。於此實施例中，光學調控單元1022的排列相對於子畫素1020之斜率斜率為w/h。由於各列情況相似，此處針對y1列分析，於 x5位置，光學調控單元1022之第一開口1022a係露出子畫素1020具有視角畫素資訊Vd5的1/2面積範圍，而於x6位置，光學調控單元1022之第二開口1022b係露出子畫素1020具有視角畫素資訊Vd1的1/2面積範圍，因此對於具有視角畫素資訊Vd5的子畫素1020加權資訊為1/2，對於具有視角畫素資訊Vd1的子畫素1020加權資訊亦為1/2。子畫素1020的視角畫素資訊Vd(N)需要依照子畫素1020對應光學調控單元1022的面積比例對視角畫素資訊Vd(N)作加權修正處理，以獲得較佳的立體影像感受。
第13A~13E圖繪示依照本發明一實施例之光學調控單元設置位置提供之視角資訊的排列方式之示意圖，此係由於光學調控單元對應子畫素的關係並非固定，因此若要固定視角畫素資訊及光學調控單元關係則需有以下設計，其中橫軸表示視角畫素資訊Vd(N)。請參考第13A圖，其繪示光學調控單元(例如係光柵之透光區)設置於第一個位置(視角)時，其視角畫素資訊Vd(N)的視角畫素資訊排列110。第13B圖，其繪示光學調控單元設置於第二個位置(視角)時，其視角畫素資訊Vd(N)的排列方式112。第13C圖，其繪示光學調控單元設置於第三個位置(視角)時，其視角畫素資訊Vd(N)的排列方式116。第13D圖，其繪示光學調控單元設置於第四個位置(視角)時，其視角畫素資訊Vd(N)的排列方式118。第13E圖，其繪示光學調控單元設置於第五個位置(視角)時，其視角畫素資訊Vd(N)的排列方式119。
請同時參考第13A~13E圖，每一個光學調控單元設置的位置(透光區位置)所對應到的視角畫素資訊Vd(N)為相同。舉例而言，每一列之透光區的位置皆係由視角畫素資訊Vd1 開始，依序是視角畫素資訊Vd2、視角畫素資訊Vd3、視角畫素資訊Vd4排列至視角畫素資訊Vd5，作週期性排列。於此實施例係以5個位置(視角)為例作說明，故有第13A~13E圖所示之五種可能的視角畫素資訊Vd1~Vd5的排列方式。
第14A~14E圖繪示同一列之子畫素中，光學調控單元於不同位置(視角)時，視角畫素資訊Vd(N)與對應之加權資訊乘積的示意圖。請參考第14A圖，其繪示當透光區設置於第一位置(視角)時之視角畫素資訊Vd1與對應之加權資訊的乘積132的示意圖；請參考第14B圖，其繪示當透光區設置於第二位置(視角)時之視角畫素資訊Vd2與對應之加權資訊的乘積134的示意圖；請參考第14C圖，其繪示當透光區設置於第三位置(視角)時之視角畫素資訊Vd3與對應之加權資訊的乘積136的示意圖；請參考第14D圖，其繪示當透光區設置於第四位置(視角)時之視角畫素資訊Vd4與對應之加權資訊的乘積138的示意圖；請參考第14E圖，其繪示當透光區設置於第五位置(視角)時之視角畫素資訊Vd5與對應之加權資訊的乘積139的示意圖。
於第14A~14E圖中，係以同一列之子畫素中，透光區設置於第一位置(視角)及第五位置(視角)之間為例作說明(補充圖)，因此，透光區設置於第二位置(視角)、第三位置(視角)及第四位置(視角)的權重比例皆為0。換句話說，將第14A~14E圖之視角畫素資訊Vd1與對應之加權資訊乘積132、視角畫素資訊Vd2與對應之加權資訊乘積134、視角畫素資訊Vd3與對應之加權資訊乘積136、視角畫素資訊Vd4與對應之加權資訊乘積138及視角畫素資訊Vd5與對應之加權資訊乘積139加總後，可以得 到0.5倍之視角畫素資訊Vd1與對應之加權資訊乘積132與0.5倍之視角畫素資訊Vd5與對應之加權資訊乘積139的和。
第15A~15E圖繪示於複數列之子畫素中，光學調控單元於不同位置(視角)時，視角畫素資訊Vd(N)與對應之加權資訊MXd(N)乘積的陣列示意圖。請參考第15A圖，其繪示當透光區設置於第一位置(視角)時之視角畫素資訊Vd1與對應之加權資訊的乘積陣列150的示意圖；請參考第15B圖，其繪示當透光區設置於第二位置(視角)時之視角畫素資訊Vd2與對應之加權資訊的乘積陣列152的示意圖；請參考第15C圖，其繪示當透光區設置於第三位置(視角)時之視角畫素資訊Vd3與對應之加權資訊的乘積陣列154的示意圖；請參考第15D圖，其繪示當透光區設置於第四位置(視角)時之視角畫素資訊Vd4與對應之加權資訊的乘積陣列156的示意圖；請參考第15E圖，其繪示當透光區設置於第五位置(視角)時之視角畫素資訊Vd5與對應之加權資訊的乘積陣列158的示意圖。
於第15A~15E圖中，係以複數列之子畫素中，透光區的設置與視角畫素資訊Vd(N)所需對應的加權資訊MXd(N) 比例作說明。因為透光區的設置係依照斜率作排列，因此，每一個位置(視角)都有可能對應到透光區的設置，而有映射子畫素佔單位映射子畫素之面積比例的情況，進而產生加權資訊(權重比例)。將第15A~15E圖之視角畫素資訊Vd1與對應之加權資訊乘積150、視角畫素資訊Vd2與對應之加權資訊乘積152、視角畫素資訊Vd3與對應之加權資訊乘積154、視角畫素資訊Vd4與對應之加權資訊乘積156及視角畫素資訊Vd5與對應之加權資訊
乘積158加總後，可以得到此複數列之子畫素的視角畫素資訊Vd與對應的加權資訊MXd的乘積。假設此複數列之子畫素係用來顯示一畫面，則加總之視角畫素資訊Vd與對應之加權資訊MXd乘積150,152,154,156及158，係為此畫面的5個位置(視角)的對應之畫素資訊。
第16A~16E圖繪示將第15A~15E圖中，各個視角的加權資訊析出，以對應之座標位置分別排列，產生對應各個位置(視角)的運算表MX(N)之示意圖。運算表的數目係對應視角的數目，假設有N個視角，則可以排列出N個運算表，橫軸x4,x5,x6,x7及x8分別表示子畫素於水平向的絕對位置。請參考第16A圖，其繪示包括第一位置(視角)的加權資訊的運算表170的示意圖；請參考第16B圖，其繪示包括第二位置(視角)加權資訊的運算表172的示意圖；請參考第16C圖，其繪示包括第三位置(視角)的加權資訊的運算表174的示意圖的示意圖；請參考第16D圖，其繪示包括第四位置(視角)的加權資訊的運算表176的示意圖；請參考第16E圖，其繪示包括第五位置(視角)的加權資訊178的運算表的示意圖。由第16A~16E圖可以看出，每一位置(視角)與遞減之相鄰視角之間，其加權資訊係整體位移一個水平向的絕對位置。舉例而言，第16E圖繪示之第五位置(視角)的加權資訊的運算表178，相較第16D圖繪示之第四位置(視角)的加權資訊的運算表176，係向右位移一個水平向的絕對位置。
第17A~17E圖繪示各個運算表MX(N)與對應之視角畫面V1~V5進行權重計算(點乘)而產生一校正視角矩陣表S’的方法示意圖。假設可切換式二維/三維顯示裝置10的視角數目 N為5，則5個視角畫面V1~V5內各包括視角畫素資訊Vd1~Vd5，該校正視角矩陣表S’內的視角矩陣表位置所填入的視角畫素資訊(x=1~m；y=1~m’)。與第一實施例不同的是，此處與運算表實施矩陣點乘運算的係單純的視角畫面V1~V5而非初始視角矩陣S。
第18A圖繪示依照本發明另一實施例之光學調控單元1022依照斜率為2w/3h的排列方式作排列的示意圖。於第18A圖中，顯示裝置120之視角數目N為5，以x=2~4及y=3~5的範圍為例，光學調控單元1022之開口a~g露出具有各視角畫素資訊Vd(N)的子畫素1020面積比例係繪示於表二。
依照表二所記載的面積比例，可以用以產生運算表MX1~MX5，如第18B~18F圖繪示，各個運算表MX(N)與對應之視角畫面V1~V5進行權重計算而產生一校正視角矩陣表S’。如 第18A之光學調控單元設置位置對應不同視角之運算表所記載的加權資訊之示意圖。第18B圖繪示第一位置(視角)對應之加權資訊的運算表182；第18C圖繪示第二位置(視角)對應之加權資訊的運算表184；第18D圖繪示第三位置(視角)對應之加權資訊的運算表186；第18E圖繪示第四位置(視角)對應之加權資訊的運算表188；第18F圖繪示第五位置(視角)對應之加權資訊的運算表189。依照第18B~18F所繪示之加權資訊，乘上對應之視角資訊，即可得到對應之畫素資訊，也就是校正視角矩陣表S’。
第19A圖繪示依照本發明又一實施例之光學調控單元1022依照斜率為2w/h的排列方式作排列的示意圖。於第19A圖中，顯示裝置120之視角數目N為5，以x=1~3及y=1的範圍為例，光學調控單元1022之開口a~c露出具有各視角畫素資訊Vd(N)的子畫素1020面積比例係繪示於表三。
依照表三所記載的面積比例，可以用以產生運算表MX1~MX5，如第19B~19F圖繪示，各個運算表MX(N)與對應之視角畫面V1~V5進行矩陣點乘之加權計算而產生一校正視角矩陣表S’。
第20圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法 示意圖。第21A圖繪示於錯誤誤差時的畫面。第21B圖繪示於對位精確時的畫面。於可切換式二維/三維顯示裝置的製造流程中，需要執行對位檢測，確保顯示模組120與光學調控模組140正確對位。如第20圖所示，以5個視角的可切換式二維/三維顯示裝置23為例，可以設定初始視角矩陣表S其中一個視角畫素資訊Vd為較高灰階，其餘視角畫素資訊Vd為較低灰階。舉例來說，可以設計初始視角矩陣表S的視角畫素資訊Vd1、Vd2、Vd4及Vd5為較低灰階(可以是0灰階的黑畫面)，且設計視角畫素資訊Vd3為較高灰階(可以視255灰階的白畫面)。
然後，利用一光偵測器21(例如係可以分析亮度的CCD攝像機)對準可切換式二維/三維顯示裝置23，偵測影像的光線亮度L，檢視是否正確對位。若對位精確，則初始視角矩陣表S的視角畫素資訊Vd3可透過光學調控模組140全部透射，光偵測器21將取得最高的光線亮度L。若對位偏移或不精確，則僅有部分初始視角矩陣表S的視角畫素資訊Vd3透過光學調控模組140而透射，光偵測器21將取得較低的光線亮度L或得到特殊的圖案(部份為白色，部份為黑色的畫面)。於一實施例中，也可以設計與上述黑白相反的視角畫素資訊Vd灰階。
如第21A圖所示，於對位誤差時，驅動模組160可以利用第一、第二及第三實施例所提供的演算法，提供校正視角矩陣表S’，或者直接調整顯示模組120及光學調控模組140的相對位置，然後持續將偵測到的光線亮度L作量化，直到計算出最大亮度，即為正確對位的情況。於正確對位時，顯示的畫面如第21B圖所示。
於一實施例中，對位圖像可以包括畫面中四個角落的方向指標，以及中心指標。方向指標例如係三角形、箭號或其他可以表示方向的記號。於第21A圖中，在錯誤對位的情況下，四個角落的方向指標會不一致，且中心指標224可能會疊合方向指標，例如係左邊出現的方向指標220與右邊出現的方向指標222不一致，且中心指標224疊合方向指標222。方向指標的設計可用以輔助對位人員調整對位的方向。
第22圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法流程圖。請同時參考第20及22圖，於步驟S10中，提供顯示模組120及光學調控模組140。於步驟S12中，貼合顯示模組120及光學調控模組140，此貼合步驟之前，可以先不對位顯示模組120及光學調控模組140而直接貼合。於步驟S14中，輸入對位圖像(初始視角矩陣表S)至顯示模組120。於步驟S16中，偵測顯示模組之光線亮度L。於步驟S18中，判斷光線亮度L是否最大，若是，則進行步驟S20，驅動模組160紀錄對應之初始視角矩陣表S及其視角畫素資訊Vd。若否，則執行S19，驅動模組160利用本發明之第一及二實施例所提供的演算法，更改對應之初始視角矩陣表S及其視角畫素資訊Vd，並重複步驟S18，直到找到光線亮度L為最大時的校正視角矩陣表S’。
第23圖繪示依照本發明另一實施例之對位檢測方法流程圖。請同時參考第20及23圖，於步驟S30中，提供並組裝顯示模組120及光學調控模組140，此時僅為初步組裝顯示模組120及光學調控模組140，而不需要精確對位。於步驟S32中，輸入對位圖像(初始視角矩陣表S)至顯示模組120。於步驟S34 中，偵測顯示模組120之光線亮度L。於步驟S36中，判斷光線亮度L是否最大，若是，則進行步驟S38，貼合顯示模組120及光學調控模組140。若否，則執行S35，調整顯示模組120及光學調控模組140的相對位置，並重複步驟S36，直到找到光線亮度L最大的情況。
第24圖繪示依照本發明一實施例之對位檢測方法示意圖。如第24圖所示之5個視角的顯示裝置230為例，顯示裝置230的光學調控模組(未繪示出)可以外掛於顯示模組120前。舉例來說，光學調控模組140可以為窗簾式、書頁式或壁掛捲軸式的設計與顯示模組120結合，使用者在家中觀賞影像時，可以依照顯示二維或三維的畫面，自行調整光學調控模組140是否覆蓋於顯示模組120前。
然而，調整光學調控模組與顯示模組的相對位置，會導致顯示畫面出現無法顯現立體影像、串擾(cross talk)、影像跳動(jumping)或MOIRE效應，影響顯示品質。於此實施例中，使用者可以使用可攜式的光偵測器232(例如係內建光偵測功能之遙控器)，於顯示裝置230開機時，驅動模組160利用前述實施例的演算法作校正的動作。
於一實施例中，當顯示裝置230進入一三維校正模式時，可以設定其中一個視角畫素資訊Vd為較高灰階，其餘視角畫素資訊Vd為較低灰階。利用一光偵測器21偵測影像畫面所顯示的光線亮度L，並將偵測到的亮度L回傳至驅動模組160。接著，驅動模組160依照本發明前述實施例的演算法，重新計算並提供校正視角矩陣表S’，無線傳輸光偵測器232通知其結果。 然後，光偵測器232可以繼續偵測校正後的影像畫面所顯示的光線亮度L，如此重複步驟直到光偵測器232所偵測到的亮度L為最大值，即可紀錄具有最大亮度L之校正視角矩陣表S’，結束檢測與校正的流程。
綜上所述，本發明實施例之顯示裝置與製造方法，可以利用不同的演算法提供對應之畫素資訊(校正視角矩陣表S’)。於一實施例中，利用演算法的補償，使每一個畫素的視角畫素資訊包括不同加權比例加成後的總和，可以提高立體效果。於本發明一實施例中，將視角畫面作逆向取代，並產生相對應的畫素資訊，以降低立體畫面跳動造成觀賞者的不舒適感。此外，本發明一實施例之演算法，可以藉由顯示模組及光學調控模組間對位誤差而產生的相對位置資訊作補償，故於一定範圍內的旋轉對位誤差，皆可以透過本實施例之演算法來提供對應之畫素資訊，使觀察者能看到正確的立體影像，而不需要精密地對位光學調控模組與顯示模組。於本發明一實施例中，可依照光學調控單元的斜率，提供對應之畫素資訊，提供較佳的顯示效果，避免串擾與MOIRE效應。此外，本發明之一實施例，也提供於顯示面板的製造過程中，簡易的對位檢測之流程。如此一來，可以簡化製程，大幅節省製程的成本並提高產品的良率。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。
x1~x10、y1~y6‧‧‧座標
MX1~MX8‧‧‧運算表
S1~S8‧‧‧初始視角矩陣表
Vd1~Vd8‧‧‧視角畫素資訊

Claims (18)

  1. 一種可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，包括：提供一顯示模組；提供一光學調控模組；對組該顯示模組及該光學調控模組，並電性連接一驅動模組；以及由該驅動模組提供一畫素資訊至該顯示模組，步驟包括；提供N個初始視角矩陣表，該些初始視角矩陣表係由N個視角畫面之複數視角畫素資訊形成，其中N為視角，N為大於或等於2的正整數，該些初始視角矩陣表包括第一初始視角矩陣表、第二初始視角矩陣表、…、至第N初始視角矩陣表，該些視角畫面包括第一視角畫面、第二視角畫面、…、至第N視角畫面；提供N個運算表，分別對應該些初始視角矩陣表，各該運算表具有複數加權資訊，各該加權資訊分別與各該視角畫素資訊對應；以及計算對應之該些視角畫素資訊與該些加權資訊的乘積和，以得到該畫素資訊，其中該些運算表相同位置之加權資訊之和係小於或等於1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該些初始視角矩陣表由該些視角畫面之該些視角畫素資訊形成的步驟包括：依序將該第F個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第一初始視角矩陣表之第F+zN個位置，完成第一初始視角矩 陣表；依序將該第F+1個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第二初始視角矩陣表之第F+zN個位置，完成第二初始視角矩陣表；以及直到依序將該第N個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第N初始視角矩陣表之第F+zN個位置，完成第N初始視角矩陣表；其中F為1至N的正整數，z為0或正整數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中當N為偶數時，該些初始視角矩陣表由該些視角畫面之該些視角畫素資訊形成的步驟包括：第(N/2)+2個視角畫面至第N個視角畫面依序由第N/2個視角畫面V(N/2)至第二個視角畫面取代。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中當N為奇數時，該些初始視角矩陣表由該些視角畫面之該些視角畫素資訊形成的步驟包括：第((N+1)/2)+1個視角畫面至第N個視角畫面依序由第(N+1)/2個視角畫面V(N/2)至第二個視角畫面取代。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該些運算表具有複數列，該些列之該些加權資訊係形成複數週期函數，各該運算表中相鄰之該些週期函數具有一第一相位差，相鄰之該些運算表相同之該些列之該些週期函數具有一第二相位差，該第二相位差與N-1的乘積等於該些週期函數的週期。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該顯示模組具有複數子畫素，該光學調控模組具有複數光學調控單元，該些光學調控單元相對於該些子畫素具有一斜率並覆蓋至少二個該些子畫素，提供該些運算表的步驟包括：於該些視角其中之一，該些光學調控單元覆蓋該些子畫素面積形成複數加權資訊，計算將該些視角畫素資訊設於相鄰連續之N個位置之該些子畫素與對應之該些加權資訊的乘積；完成其他視角之該些視角畫素資訊及該些加權資訊的乘積計算；以及取相同之該些視角畫素資訊的加權資訊形成該些運算表。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該些初始視角矩陣表即為該些視角畫面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，更包括：檢測該顯示模組及該光學調控模組對組誤差並調整該畫素資訊，包括：設定該些視角畫面其中之一為白畫面或黑畫面，該些視角畫面之其他為相對之黑畫面或白畫面；利用一光偵測器偵測該顯示模組顯示亮度；以及當設定該些視角畫面其中之一為白畫面時，調整該畫素資訊直至該顯示模組顯示亮度為最大值；及當設定該些視角畫面其中之一為黑畫面時，調整該畫素資訊直至該顯示模組顯示亮度為最小值。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，更包括：檢測該顯示模組及該光學調控模組對組誤差並調整該畫素資訊，包括：該驅動模組提供至少二視角對位圖像至該顯示模組，該些視角對位圖案包括至少一個二維對位圖案及至少一個三維對位圖案；以及調整該畫素資訊，直至透過該光學調控模組僅得到該些對位圖像其中之一。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該些三維對位圖案之間具有相對位移或相對寬度差異，該些二維對位圖案之間無相對位移或相對寬度差異。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之可切換式二維/三維顯示裝置的製造方法，其中該些視角畫素資訊與該些加權資訊的乘積和計算係限於各該初始視角矩陣表及各該運算表之相同位置，不同位置之乘積和並無計算步驟。
  12. 一種可切換式二維/三維顯示裝置，包括：一顯示模組；一光學調控模組，與該顯示模組對組；以及一驅動模組，電性連接於該顯示模組及該光學調控模組，以提供一畫素資訊至該顯示模組，其中，該畫素資訊係與N個初始視角矩陣表及N個運算表有關，該些初始視角矩陣表係由N個視角畫面之複數視角畫素資訊形成，其中N為視角，N為大於或等 於2的正整數，該些運算表分別對應該些初始視角矩陣表，各該運算表具有複數加權資訊，各該加權資訊分別與各該視角畫素資訊對應，該畫素資訊係對應之該些視角畫素資訊與該些加權資訊的乘積和，其中該些運算表相同位置之加權資訊之和係小於或等於1。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之可切換式二維/三維顯示裝置，其中該些初始視角矩陣表由該些視角畫面之該些視角畫素資訊形成，該些初始視角矩陣表之一第一初始視角矩陣表包括依序由第F個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第一初始視角矩陣表之第F+zN個位置的視角畫素資訊，該些初始視角矩陣表之一第二初始視角矩陣表包括依序由該第F+1個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第二初始視角矩陣表之第F+zN個位置的視角畫素資訊，且該些初始視角矩陣表之一第N初始視角矩陣表包括依序由該第N個視角畫面之第F個位置的視角畫素資訊填入該第N初始視角矩陣表之第F+zN個位置的第N初始視角矩陣表的視角畫素資訊，其中F為1至N的正整數，z為0或正整數。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中當N為偶數時，該些初始視角矩陣表包括依序由第N/2個視角畫面V(N/2)至第二個視角畫面取代之第(N/2)+2個視角畫面至第N個視角畫面。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之顯示裝置，其中當N為奇數時，該些初始視角矩陣表包括依序由第(N+1)/2個視角畫面V(N/2)至第二個視角畫面取代之第((N+1)/2)+1個視角畫面至第N 個視角畫面。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之顯示裝置，其中該些運算表具有複數列，該些列之該些加權資訊係形成複數週期函數，各該運算表中相鄰之該些週期函數具有一第一相位差，相鄰之該些運算表相同之該些列之該些週期函數具有一第二相位差，該第二相位差與N-1的乘積等於該些週期函數的週期。
  17. 如申請專利範圍第12項所述之可切換式二維/三維顯示裝置，其中該驅動模組包括：一儲存裝置，用以儲存該些初始視角矩陣表、該些運算表及該畫素資訊；一訊號產生裝置，用以產生該些運算表；一調整裝置，可調整該些運算表之該些加權資訊；以及一處理器，用以計算該些視角畫素資訊與該些加權資訊的乘積和。
  18. 如申請專利範圍第12項所述之可切換式二維/三維顯示裝置，其中該顯示模組包括一第一對位圖案，該光學調控模組包括一第二對位圖案，其中該第一對位圖案與第二對位圖案相對而設而產生一夾角，該夾角大於0.1度且小於15度。
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