CN108271013A - 显示装置及显示方法 - Google Patents

Abstract

一种三维影像显示装置。三维影像显示装置包括一显示模块、一驱动模块及一光学模块。显示模块具有数个子像素。光学模块相对于显示模块设置。驱动模块电性连接于此些子像素。光学模块提供一正向视角区域及一反向视角区域。多个视角影像排列于正向视角区域及反向视角区域。正向视角区域的视角影像以一正向顺序排列，反向视角区域的视角影像以一反向顺序排列。正向视角区域的宽度大于反向视角区域的宽度。

Description

显示装置及显示方法

技术领域

本公开是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种三维显示装置及其驱动方法。

背景技术

显示面板已广泛使用于各种现代电子装置，例如是无线电话、电视、个人电脑等。近年来，三维显示，尤其是三维眼镜(三维裸眼或自动立体三维显示)已愈来愈受欢迎。使用于三维眼镜的技术主要包括双凸透镜显示及视差屏障显示，两者皆透过空间分布方法形成立体影像。对于双凸透镜显示来说，双凸透镜会使光线以一角度折射，以使左眼影像及右眼影像分别投射至观测者的左眼及右眼。对于视差屏障显示来说，根据光线屏蔽原理，屏障区域及穿透区域交替地排列，以形成一光栅，使得观测者的左眼和右眼从光栅狭缝分别观测到左眼影像及右眼影像。

发明内容

本公开是有关于一种三维显示装置及显示三维影像的驱动方法。

根据本公开的一方面，提出一种三维显示装置。三维影像显示装置包括一显示模块、一驱动模块及一光学模块。显示模块具有数个子像素。光学模块相对于显示模块设置。驱动模块电性连接于此些子像素。光学模块提供一正向视角区域及一反向视角区域。多个视角影像排列于正向视角区域及反向视角区域。排列于正向视角区域的部分视角影像以一正向顺序排列，排列于反向视角区域的部分视角影像以一反向顺序排列，正向视角区域的宽度大于反向视角区域的宽度。

根据本公开的另一方面，提供一种显示一三维影像的方法。此方法包括以下步骤。提供一显示模块，显示模块具有数个子像素。提供一光学模块，光学模块相对于显示模块设置。光学模块提供一正向视角区域及一反向视角区域。数个视角影像排列于正向视角区域及反向视角区域。排列于正常视角影像的部分视角影像以一正向顺序排列，排列于反向视角影像的部分视角影像以一反向顺序排列，且正向视角区域的宽度大于反向视角区域的宽度。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1绘示产生视角跳位问题的三维影像显示装置。

图2绘示依照本发明的一实施例的一三维影像显示装置的示意图。

图3绘示依照本发明的一实施例的一正向视角区域及一反向视角区域的示意图。

图4绘示依照本发明的一实施例的视角分配表。

图5绘示依照本发明采用内插法的视角分配表。

图6绘示依照本发明一实施例的交错来列的正向视角区域及反向视角区域。

图7绘示依照本发明一实施例的交错排列的正向视角区域及反向视角区域。

图8绘示依照本发明一实施例具有交替宽度的双凸透镜。

图9绘示依照本发明一实施例的三维影像显示装置。

图10绘示依照本发明的一实施例的水平视角分配表的一例的示意图。

图11绘示依照本发明的一实施例的垂直视角分配表的一例的示意图。

图12绘示依照本发明一实施例的显示三维影像的方法的流程图。

具体实施方式

采用空间分布的三维眼镜显示装置需要有预定的视角位置。若观测者未从这些视角位置观测影像，观测者可能无法看到立体效果。图1绘示产生视角跳位问题的三维影像显示装置。双凸透镜于图1做为提供8视角三维裸眼显示的例子。当观测者位于位置1a时，左眼看到第三视角影像且右眼看到第一视角影像，第三视角影像及第一视角影像的视差产生一正常立体影像。然而，当观测者移动至位置1b时，左眼看到第一视角影像，右眼看到第八视角影像，立体影像将形成反向视差及影像跳位，并造成观测者不舒服。因此，需要一三维影像显示装置来减少如此的不舒服的问题。

图2及图3绘示依照本公开的一实施例的一三维影像显示装置的示意图。三维影像显示装置10包括一显示模块120、一驱动模块160及一光学模块140。显示模块120具有数个子像素126。驱动模块160电性连接于显示模块120。光学模块140相对于显示模块120配置。驱动模块160是用以设定一视角分配表T并根据视角分配表T驱动子像素126。视角分配表T可以提供给光学模块140以安排从N个视角影像选出的视角资料于一图片中。N是视角影像的数量，且N是大于一的一正整数。光学模块140是用以调制显示模块120的子像素126的视角影像的光线行进方向。光学模块140提供依序交错排列的正向视角区域Zn及反向视角区域Zr。一对正向视角区域Zn及反向视角区域Zr依序排列。排列于正向视角区域Zn的部分视角影像以一正向顺序排列，排列于反向视角区域Zr的部分视角影像以一反向顺序排列，且正向视角区域Zn的发散角(展开角)大于反向视角区域Zr的发散角(展开角)。正向视角区域Zn的宽度大于反向视角区域Zr的宽度。此宽度是量测于实质平行于显示模块120的表面及量测于距离光学模块140的某一距离处。正向视角区域Zn的面积大于反向视角区域Zr的面积。

显示模块120可以为以下显示模块的其中之一：液晶显示模块(LCD)、有机发光二极管显示模块(OLED)及一发光二极管(LED)显示模块。液晶显示模块包括一显示面板及一背光单元。有机发光二极管显示模块包括一显示面板。显示模块120的显示面板包括数个像素，且各个像素包括数个子像素126。举例来说，一个像素可以包括三个子像素，其分别代表像素值的红、绿、蓝原色。显示模块120的显示面板也可以包括数个薄膜晶体管、数个电路、数个彩色滤光图案、数个绝缘层、数个电极等(未显示于此以简化图示)以组成影像显示器。举例来说，借由调整施加于数个电极的电压或电流，不同的光强度(亮度或灰度)可以展现于此些子像素126中。

光学模块140相对于显示模块120设置，以建立一三维影像。光学模块140可以配置于显示模块120及观察者之间。或者，光学模块140可以配置于显示模块120的显示面板及显示模块120的背光单元之间。光学模块140可以包括以下任一装置：双凸透镜、视差屏障、液晶梯度指标(LC GRIN)透镜及液晶(LC)视差屏障。光学模块140可以为是状态可切换的2维/3维可切换显示装置。举例来说，光学模块140可以包括许多光学元件，且光线穿越每一光学元件的状态可以被调制以实现光栅效应。在一实施例中，光学模块140及显示模块120可以一起组装。光学模块140可以将从显示模块120的子像素126的视角影像射出的光线散射余多个视角方向(视角)。视差屏障示例于图2中。或者，光学模块140可以包括双凸透镜。

驱动模块160可以电性连接于显示模块120，以提供驱动信号至显示模块120。驱动模块160可以由电子电路及/或软件单元来实现，使得三维视角资料能够配置于子像素126，以显示三维视角影像。三维影像显示装置10能够显示N个视角影像(N>2)。驱动模块160是用以提供一视角分配表T，根据视角分配表T，视角资料被选择且配置于驱动子像素126，以输出视角影像。举例来说，在视角分配表T中的每一项目可以对应于显示模块120中的一个子像素126，且视角分配表T中的每一项目可以代表来自N个视角影像的视角资料的其中之一。在一实施例中，驱动模块160包括一储存装置(例如是唯读存储器、快闪存储器，其未显示于图中)，以储存视角分配表T。在另一实施例中，驱动模块160可以更包括一处理电路(未显示于图中)，以动态地计算视角分配表T。

为了更清楚说明本公开，以12个视角影像及双凸透镜为例作说明如下。然而，值得注意的是，N也可以为大于1的其他整数值，且光学模块140也可以是其他形式。图3绘示依照本公开的一实施例的一正向视角区域及一反向视角区域的示意图。根据驱动模块160所提供的视角分配表，光学模块140(图3显示为双凸透镜)提供依序交错排列的正向视角区域Zn及反向视角区域Zr。在正向视角区域Zn中，视角影像以一正向顺序排列，例如是递增的视角影像1、2、3…、12。在反向视角区域Zr中，视角影像以一反向顺序排列，例如是递减的视角影像11、10、9…、2。正向视角区域Zn大于反向视角区域Zr。举例来说，正向视角区域Zn可以具有较低密度的视角影像、较大的发散角(展开角)、较大的宽度、较大的面积及宽广的视角间距(view-to-view pitch)(相邻两个的视角影像之间距)。反向视角区域Zr具有较高密度的视角影像、较小发散角(展开角)、较小的宽度、较小的面积及较窄的视角间距。

举例来说，若观测者位于正向视角区域Zn，左眼可看到第八视角影像，右眼可看到第六视角影像，而形成正常立体影像。另一方面，若观测者位于反向视角区Zr，左眼可看到第四视角影像，右眼可看到第八视角影像，左眼影像及右眼影像反向，因而形成虚拟立体影。由于反向视角区域Zr小于正向视角区域Zn，所以观测者位于反向视角区域Zr的几率低于位于正向视角区域Zn的几率，因而能够达成宽广的三维视角，且能够减少错觉立体效应(pseudo stereoscopy)。此外，如图3所示，不论是正向顺序或反向顺序，视角影像是以连续的方式变化，因而图1的视角跳位问题可显著的减少。

图4绘示依照本公开的一实施例的视角分配表。图4的视角分配表T1由驱动模块160提供给驱动显示模块120，以使光学模块140能够提供交错排列的正向视角区域Zn1及反向视角区域Zr1。图4的视角分配表T1的顶部的弧线代表双凸透镜。一个镜片覆盖一正整数的子画数或正非整数的子画数。视角分配表T1的数字代表视角影像编号(例如：1代表第一视角影像的第一视角资料，3代表第三视角影像的第三视角资料，依此类推)，且在视角分配表T1的每一项目对应显示模块120的一个子像素(例如：视角分配表T1的一列对应于显示模块120的一列子像素126，视角分配表T1的一行对应于显示模块120的一行子像素126)。视角分配表T1可以根据双凸透镜141-143的大小(例如是透镜宽度与曲度)来产生。

十二个视角影像分配于视角分配表T1中。须注意的是，因为透镜宽度限制，于视角配表T1中的一列中，并非所有十二个视角影像都必须分配于一个透镜中。如在视角分配表T1的第一列所示，对于第一透镜141而言，视角影像1、3、6、8、11连续地配置，以组成一正向视角区域。接着，视角影像7在视角影像11之后配置，并形成一反向视角区域(反向排列为视角影像11、7、1)。对于第二透镜142来说，视角影像1、4、6、6、11连续地配置，并形成一正向视角区域。接着，视角影像4就在视角影像11之后配置，并形成一反向视角区域(反向排列为视角影像11、4、1)。正如在此例中所见，借由透镜所覆盖的子像素，可以根据透镜架构来产生视角分配表T1。

视角影像于下方的列的配置相似于第一列，但有略微变化及移动，以反映透镜的光特性。举例来说，在第二列的视角影像相对于第一列向右移，且第二列的视角影像不同于第一列的视角影像。因此，图4的斜实线及斜虚线描绘光学模块140根据此视角分配表T1所提供的正向视角区域Zn1及反向视角区域Zr1。正向视角区域Zn1的面积及反向视角区域Zr1的面积可以斜实线与斜虚线之间的距离来表示。由此可以看出反向视角区域Zr1的面积、发散角及宽度小于正向视角区域Zn1的面积、发散角及宽度。

如图4的例子所示，一个正向视角区域Zn1及一个反向视角区域Zr1组成一个视角区域区间(view zone period)。反向视角区域Zr1的宽度约占视角区域区间(Zn+Zr)的总宽度的20％。反向视角区域Zr相对于正向视角区域Zn及反向视角区域Zr之和的比例大约为20％。在一实施例中，反向视角区域Zr的宽度为视角区域区间的总宽度的10％～40％。反向视角区域Zr相对于正向视角区域Zn及反向视角区域Zr之和的比例为10％～40％。在一实施例中，反向视角区域的面积相对于视角区域区间的总宽度的比例可以设定为30％，例如是20％～30％，以减少错觉立体效应。反向视角区域Zr相对于正向视角区域Zn及反向视角区域Zr之和的比例为20％～30％。

图5绘示依照本公开采用内插法的视角分配表。在此实施例中，视角分配表T2透过内插法采用非整数数值。相邻两个的视角资料以内差及加权因子计算出中间影像资料。举例来说，在视角分配表T2中，1.3代表0.7倍的第一视角资料加上0.3倍的第二视角资料，3.8代表0.2倍的第三视角资料加上0.8倍的第四视角资料。在一实施例中，视角分配表T2的一部分可以采用原始(非内插)的影像资料(其使用整数值)，视角分配表T2的一部分可以使用内插影像资料(其使用非整数值)。也就是说，视角分配表T2的至少一项目是N个视角资料(视角影像)的其中两个的内插。同样地，正向视角区域Zn2的宽度与面积大于反向视角区域Zr2的宽度与面积。

图6绘示依照本公开一实施例的交错来列的正向视角区域及反向视角区域。数个双凸透镜141-148显示于图6。参考图4及图5的视角分配表T1及T2，每一双凸透镜141-148是用以提供一独立的正向视角区域及一个独立的反向视角区域。根据视角分配表T1及T2中的视角排列，每一独立的正向视角区域及每一独立的反向视角区域对应于每一双凸透镜141-148的相同位置出现，例如在每一双凸透镜141-148的边缘附近。图6的底部三角波代表视角影像编号的走向。在此例中，视角影像编号在正向视角区域从1相对缓慢增加至12，且视角影像编号在反向视角区域从12相对快速下降至1(显示于图中阴影区域)，其出现于双凸透镜141-148的边缘附近。

于图6的实施例中，独立的反向视角区域对应每一双凸透镜的相同位置出现。这样的规则可能会使观测者在特定区域面对严重的错觉立体效应。在一实施例中，这样的规则可以透过干扰来克服此问题。图7绘示依照本公开一实施例的交错排列的正向视角区域及反向视角区域。在此实施例中，N＝18。在第一透镜141中，正向视角区域的视角影像编号从4增加至15，反向视角区域的视角影像编号从15下降至4(显示于图中阴影区域)。在第二透镜142中，正向视角区域的视角影像编号从4增加至18(大于第一透镜141)，反向视角区域的视角影像编号从18下降至7，并形成右移的反向视角区域。在第三透镜143中，正向视角区域的视角影像编号从7增加至15，反向视角区域的视角影像编号从15下降至4，并将反向视角区域复原至零偏位置。在第四透镜144中，正向视角区域的视角影像编号从4增加至12(小于第一透镜141)，反向视角区域的视角影像编号从12下降至1，并形成左移的反向视角区域。

在图7的实施例中，不同宽度的反向视角区域对应于双凸透镜的不同位置。此架构可以借由对应的视角分配表T来实现。借由反向视角区域的相对位置的干扰，错觉立体效应可以有效地消失且随机排列，因而抑制观测者的视觉压力。

在一实施例中，相对于每一双凸透镜，在每一独立的反向视角区域的位置偏移处具有周期性变化。如图7所示，对应第一透镜141的反向视角区域的位置偏移为0(图7中以“0”表示)。第二透镜142的反向视角区域的位置偏移为一正数值(图7中以“+”表示右移)。第四透镜144的反向视角区域的位置偏移为一负数值(图7中以“-”表示右移)。每一独立的反向视角区域相对于每一双凸透镜的位置偏移形成一周期的图样{0,+,0,-,0,+,0,-,…}。在另一实施例中，每一独立的反向视角区域的位置偏移可以被随机排列，而没有形成周期的图样。

图8绘示依照本公开一实施例具有交替宽度的双凸透镜。在此实施例中，光学模块140包括数个双凸透镜141-148，且两个邻近的双凸透镜具有不同的宽度。根据双凸透镜141-148的宽度建立出视角分配表T。透镜141、142、143、144、145、146、147、148的宽度分别为w1、w2、w3、w1、w2、w3、w1、w2。宽度w3小于宽度w1，宽度w1小于宽度w2。视角分配表T可以根据透镜结构来建立。对正常宽度w1而言，视角影像1-12可以排列于正向视角区域。对较宽的宽度w2而言，视角影像1-15可以排列于正向视角区域。对较窄的宽度w3而言，视角影像4-12可以排列于正向视角区域。换言之，在视角分配表T中，较多的视角影像安排于较宽的透镜，较少的视角影像安排于较窄的透镜。如图8所示，观测者的一视觉以三个平行的箭头来表示。在此实施例中，观测者看到由正常视角及反向视角所组成的混和结果。换言之，错觉立体效应可以有效地消失且随机排列，而没有集中于一特别的位置，因此能够抑制观测者的观测压力。

在一实施例中，在每一双凸透镜的宽度具有一周期性变化。如图8所示之例，透镜141-148的宽度为w1、w2、w3、w1、w2、w3、w1、w2，其组成一周期的图样。在另一实施例中，透镜141-148的宽度可以随机排列，而没有形成周期的图样。接着，根据透镜141-148的宽度建立出视角分配表T。借由根据透镜架构来设定适当的视角分配表T，每一独立的反向视角区域可以对应相对于双凸透镜的相同位置出现，例如在双凸透镜141-148的边缘附近。

在一实施例中，光学模块140可以包括下列其中之一装置：微透镜阵列及视差孔径阵列。这些阵列架构让三维影像可以显示于水平方向及垂直方向。虽然以下是以微透镜为例，但视差孔径阵列也可被在此应用。图9绘示依照本公开一实施例的三维影像显示装置，其包括微透镜阵列。此实施例中的光学模块140包括微透镜152，各个微透镜可以对应显示模块120的一或多个像素或子像素。上述所提及根据视角分配表产生正向视角区域及反向视角区域的技术可应用于风景环景或人像环景的水平方向及垂直方向。

视角分配表T可以包括水平视角分配表T_H及垂直视角分配表T_v。图10绘示依照本公开一实施例的水平视角分配表T_H。图11绘示依照本公开一实施例的垂直视角分配表T_v。视角分配表T_H及T_v的顶部与左边的弧线表示微透镜152。每一子像素具有一或二个对应水平视角或垂直视角的视角资料。如图10所示，包括数个微透镜152的光学模块140是用以根据水平视角分配表T_H，调制较宽的水平正向视角区域Zn_H及较窄的水平反向视角区域Zr_H。如图11所示，光学模块140也是用以根据垂直视角分配表T_V，调制较宽的垂直正向视角区域Zn_V及较窄的垂直反向视角区域Zr_v。

在一实施例中，提出一种显示三维影像的方法。图12绘示依照本公开一实施例的显示三维影像的方法的流程图。此方法包括以下步骤。步骤S202：提供一显示模块，显示模块具有数个子像素的，例如是以上实施例所述的显示模块120。步骤S204：提供一光学模块，光学模块相对于显示模块设置，例如是以上实施例所述的光学模块140。步骤S206：根据光学模块建立一视角分配表，以分配N个视角影像，N是视角的数量，且N是大于1的一正整数。视角分配表可以参考于图4、图5、图10及图11。步骤208：根据视角分配表驱动子像素。步骤208可以被一驱动模块执行，例如是以上实施例所述的驱动模块160。步骤210：根据光学模块建立的视角分配表所提供的一正向视角区域及一反向视角区域。正向视角区域的视角影像以一正向顺序排列，反向视角区域的视角影像以一反向顺序排列。正向视角区域的宽度大于反向视角区域的宽度。

根据三维影像显示装置及揭示的方法，因为视角分配表排列一较宽的正向视角区域及一较窄的反向视角区域，较宽的视角执行及较少的错觉立体效应可以被实现。此外，视角跳位问题可显著的减少。三维影像显示装置及以上实施例所揭示的方法可以被应用于自动立体视觉技术，包括双凸透镜、视差屏障、微透镜阵列及视差针孔阵列，也可以被应用于各种的显示技术，包括液晶显示板、有机发光二极管显示及发光二极管显示。此外，在一些实施例中，影像间距(例如是图7所示之例)及/或透镜间距(例如是图8所示之例)可以被调制以导致干扰于规则的排列中，使得错觉立体效应可以被减缓。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：

一显示模块，包括多个子像素显示多个视角影像；

一驱动模块，电性连接于该多个子像素；以及

一光学模块，相对于该显示模块配置，其中该光学模块提供一第一正向视角区域及一第一反向视角区域，部分该多个视角影像以一正向顺序排列于该第一正向视角区域，部分该多个视角影像以一反向顺序排列于该第一反向视角区域；

其中该第一正向视角区域具有一第一宽度，该第一反向视角区域具有一第二宽度，且该第一宽度大于该第二宽度。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该驱动模块提供一视角分配表，以驱动该多个子像素，该视角分配表包括N个视角影像，且N是大于1的一正整数；

其中该视角分配表的至少一项目是该N个视角影像的其中两个的内插。

3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该第二宽度除以该第一宽度和该第二宽度之和的一比例为10％～40％。

4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，该第二宽度除以该第一宽度和该第二宽度之和的该比例为20％～30％。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该光学模块包括多个双凸透镜，该光学模块提供一第二反向视角区域，且该第一反向视角区域和该第二反向视角区域对应于该多个双凸透镜的相邻两个的相同部分。

6.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该光学模块包括多个双凸透镜，该光学模块提供一第二反向视角区域，且该第一反向视角区域和该第二反向视角区域对应于该多个双凸透镜的相邻两个的不同部分。

7.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，该光学模块包括多个双凸透镜，且该多个双凸透镜的至少两个具有不同的宽度。

8.一种驱动显示装置的方法，包括：

提供一显示模块，该显示模块具有多个子像素显示多个视角影像；

提供一光学模块，该光学模块相对于该显示模块配置；以及

该光学模块提供一第一正向视角区域及一第一反向视角区域，部分该多个视角影像以一正向顺序排列于该第一正向视角区域，部分该多个视角影像以一反向顺序排列于该第一反向视角区域；

其中，该第一正向视角区域有一第一宽度，该第一反向视角区域有一第二宽度，该第一宽度大于该第二宽度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，更包括以一驱动模块建立一视角分配表，以分配N个视角影像，并以该驱动模块根据该分配表驱动该多个子像素，其中N是该多个视角影像的数目，且N是大于1的一正整数。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该视角分配表的至少一项目是该多个N个视角影像的其中两个的内插。