TWI516091B - 多視角三維顯示器及其多視角三維圖像資料的產生方法 - Google Patents

Description

多視角三維顯示器及其多視角三維圖像資料的產生方法

本發明是有關於裸眼三維顯示器(three-dimensional display,3D display)之技術領域，且特別是有關於一種多視角三維顯示器及其多視角三維圖像資料的產生方法。

傳統的裸眼三維顯示器有一缺點，就是其只能在有限觀視角度(view angle)的範圍內提供三維圖像給使用者觀看。舉例來說，當同時有多個使用者在觀看一部傳統裸眼三維顯示器所顯示的畫面時，只有位於此裸眼三維顯示器正前方的使用者以及接近於正前方的使用者才能看到三維圖像，而其他使用者則會因為左眼圖像與右眼圖像的分離現象而無法看到三維圖像。

本發明提供一種多視角三維顯示器，其可提供至少二個具有不同觀視角度的三維圖像資料，以進一步將這些三維圖像資料合成出一個多視角三維圖像資料而加以顯示。

本發明另提供一種多視角三維圖像資料的產生方法。

本發明提出一種多視角三維顯示器，其包括有一三維顯示面板與一面板驅動電路模組。所述之面板驅動電路模組係電性連接三維顯示面板，用以接收第一二維圖像資料與第二二維圖像資料，並據以產生第一三維圖像資料及第二三維圖像資料，並依據第一三維圖像資料與第二三維圖像資料提供多視角三維圖像資料。其中，第一三維圖像資料係用以提供第一觀視角 度的觀視畫面，而第二三維圖像資料係用以提供第二觀視角度的觀視畫面。本發明解決前述問題的主要方式，乃是採用一三維顯示面板與一面板驅動電路模組來建構一多視角三維顯示器，並使面板驅動電路模組依據二個不同的二維圖像資料來產生至少二個具有不同觀視角度的三維圖像資料，以進一步將這些三維圖像資料合成出一個多視角三維圖像資料。因此，本發明之多視角三維顯示器在顯示多視角三維圖像資料時，便可涵蓋至少二種不同的觀視角度。

本發明另提出一種多視角三維圖像資料的產生方法，其包括有下列步驟：取得第一二維圖像資料與第二二維圖像資料；依據第一二維圖像資料與第二二維圖像資料產生第一三維圖像資料及第二三維圖像資料，其中第一三維圖像資料係用以提供第一觀視角度的觀視畫面，而第二三維圖像資料係用以提供第二觀視角度的觀視畫面；以及依據第一三維圖像資料與第二三維圖像資料提供一多視角三維圖像資料。本發明解決前述問題的主要方式，乃是依據二個不同的二維圖像資料來產生至少二個具有不同觀視角度的三維圖像資料，並進一步依據這些三維圖像資料來提供一個多視角三維圖像資料。因此，本發明之多視角三維顯示器在顯示多視角三維圖像資料時，便可涵蓋至少二種不同的觀視角度。

本發明再提出一種多視角三維顯示器，其包括有一三維顯示面板與一面板驅動電路模組。所述之三維顯示面板係具有複數個第一子畫素與複數個第二子畫素。上述這些第一子畫素在第一觀視角度係呈現最大的相對光通量，而上述這些第二子畫素在第二觀視角度係呈現最大的相對光通量。所述之面板驅動電路模組係電性耦接三維顯示面板，並用以控制上述第一子畫 素根據第一三維圖像資料來顯示圖像，以及控制上述第二子畫素根據第二三維圖像資料來顯示圖像。在本發明中，多視角三維顯示器中之三維顯示面板係具有複數個第一子畫素與複數個第二子畫素。上述這些第一子畫素在第一觀視角度係呈現最大的相對光通量，而上述這些第二子畫素在第二觀視角度係呈現最大的相對光通量。因此，多視角三維顯示器中之面板驅動電路模組可控制上述第一子畫素根據上述多視角三維圖像資料中之具有第一觀視角度的三維圖像資料來顯示圖像，以及控制上述第二子畫素根據上述多視角三維圖像資料中之具有第二觀視角度的三維圖像資料來顯示圖像。換言之，透過在不同觀視角度能夠呈現不同的光通量的像素，能夠使在不同觀視角度的使用者觀視到不同的像素，因此，本三維顯示器能夠提供不同角度的使用者不同的觀視畫面。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1為依照本發明一實施例之多視角三維顯示器的示意圖。此多視角三維顯示器100包括有三維顯示面板110與面板驅動電路模組120，而面板驅動電路模組120係電性連接三維顯示面板110。在此例中，三維顯示面板110又包括有顯示面板112、切換單元114與透鏡單元116。顯示面板112具有顯示面112-1。切換單元114係配置在上述顯示面122-1之上，並用以控制顯示面112-1發出的光線的偏振方向，切換單元可以例如是被動矩陣驅動的液晶面板。而透鏡單元116係配置在 切換單元114之上，並用以與切換單元114搭配操作以控制光線的射出角度，透鏡單元116可以例如是柱狀透鏡(Lenticular Lens)，除此之外，切換單元114可以透過控制顯示面112-1發出的光線的偏振方向來控制鏡單元116對於顯示面112-1發出的光線的折射程度，進而切換多視角三維顯示器100運作在二維顯示模式(提供二維的顯示圖像)或是三維的顯示模式(提供三維的顯示圖像)。此外，在此例中，面板驅動電路模組120又包含有源極驅動電路122、閘極驅動電路124與時序控制電路126，其中源極驅動電路122與閘極驅動電路124皆電性連接三維顯示面板110中的顯示面板112，而時序控制電路126係電性連接源極驅動電路122與閘極驅動電路124。

在此例中，顯示面板112具有至少二種不同的子畫素，以圖2A來說明之。圖2A係用以說明上述顯示面板的其中一種實施方式。請參照圖2A，此顯示面板112包含複數個第一子畫素(如標示L與R所示)、複數個第二子畫素(如標示L+與R+所示)。此外，顯示面板112還可以額外包含複數個第三子畫素(如標示L-與R-所示)。上述這些第一子畫素L與R係在第一觀視角度呈現最大的相對光通量，而上述這些第二子畫素L+與R+係在第二觀視角度呈現最大的相對光通量，至於上述這些第三子畫素L-與R-則在第三觀視角度呈現最大的相對光通量。圖2B即繪示有三種不同的相對光通量分佈曲線。在圖2B中，標示C即表示前述之第一子畫素的相對光通量分佈曲線，標示A即表示前述之第二子畫素或第三子畫素的相對光通量分佈曲線，而標示B則是表示剩餘那類子畫素的相對光通量分佈曲線。此圖2B所示的相對光通量分佈曲線皆僅是用以舉例，並非用以限制本發明。此外，可以參考中國大陸專利申 請案申請號201110396567.1作為提供多個不同相對光通量特性的畫素的參考實施例。

此外，上述這些第一子畫素L與R又分成二個部分，第一部分中的子畫素皆為第一子畫素R，而這些第一子畫素R係用以供使用者的右眼觀視。第二部分中的子畫素為第一子畫素L，而這些第一子畫素L係用以供使用者的左眼觀視。上述這些第二子畫素L+與R+也分成二個部分，第一部分中的子畫素皆為第二子畫素R+，而這些第二子畫素R+係用以供使用者的右眼觀視。第二部分中的子畫素皆為第二子畫素L+，而這些第二子畫素L+係用以供使用者的左眼觀視。同樣地，上述這些第三子畫素L-與R-亦分成二個部分，第一部分中的子畫素皆第三子畫素R-，而這些第三子畫素R-係用以供使用者的右眼觀視。第二部分中的子畫素皆為為第三子畫素L-，而這些第三子畫素L-係用以供使用者的左眼觀視，此外，第一子畫素R、第二子畫素R+、第三子畫素R-可以透過柱狀透鏡來提供給右眼觀視；第一子畫素L、第二子畫素L+、第三子畫素L-可以透過柱狀透鏡來提供給左眼觀視。另外，上述這些子畫素係具有紅色、綠色與藍色這三種顏色(即三原色)。在圖2A中，紅色的子畫素係以點狀花紋來表示，綠色的子畫素係以斜線狀花紋來表示，而藍色的子畫素則是以格狀花紋來表示。圖2A所示之第一子畫素L與R、第二子畫素L+與R+以及第三子畫素L-與R-的列數、行數與排列方式皆只是用來舉例，並非用以限制本發明。

請再參照圖1，面板驅動電路模組120中的時序控制電路126係用以接收二維圖像資料IMD1(例如左眼的圖像資料)與二維圖像資料IMD2(例如右眼的圖像資料)，並據以產生三個 三維圖像資料，以便將這三個三維圖像資料合成為一個多視角三維圖像資料。在上述三個三維圖像資料中，其中一個三維圖像資料係用以提供第一觀視角度的觀視畫面，另一個三維圖像資料係用以提供第二觀視角度的觀視畫面，而最後一個三維圖像資料則是用以提供第三觀視角度的觀視畫面。在此例中，時序控制電路126係依據其所接收之二維圖像資料IMD1與IMD2來產生具第一觀視角度的三維圖像資料。另外，時序控制電路126係依據上述之第二觀視角度來調整其所接收之二維圖像資料IMD1與IMD2的混合權重，並據以產生具第二觀視角度的三維圖像資料。此外，時序控制電路126還可以再依據上述之第三觀視角度來調整其所接收之二維圖像資料IMD1與IMD2的混合權重，並據以產生具第三觀視角度的三維圖像資料。

在此例中，上述之第一觀視角度、第二觀視角度與第三觀視角度係藉由眼球追蹤裝置130追蹤至少三位觀視者的觀視角度而取得。在取得上述三個觀視角度之後，眼球追蹤裝置130便會把這三個觀視角度的資訊傳送給時序控制電路126，以供時序控制電路126利用。值得一提的是，此多視角三維顯示器100還可包括有三維控制電路140。此三維控制電路140係電性連接切換單元114，並用以依據二維圖像資料IMD1與IMD2來控制切換單元114之操作。

圖3~圖5即分別為上述三個三維圖像資料的示意圖，且這三個三維圖像資料的解析度可與圖2A所示之顯示面板的解析度相同。圖3所示為用以提供第一觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的示意圖，其中標示L係表示為左眼的圖像資料，而標示R係表示為右眼的圖像資料。圖4所示為用以提供第二 觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的示意圖，其中標示L+係表示為左眼的圖像資料，而標示R+係表示為右眼的圖像資料。圖5所示為用以提供第三觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的示意圖，其中標示L-係表示為左眼的圖像資料，而標示R-係表示為右眼的圖像資料。此外，在圖3~5中，用以提供給紅色子畫素的圖像資料係以點狀花紋來表示，用以提供給綠色子畫素的圖像資料係以斜線狀花紋來表示，而用以提供給藍色子畫素的圖像資料則是以格狀花紋來表示。

上述之多視角三維圖像資料的解析度亦與圖2A所示之顯示面板的解析度相同，且此多視角三維圖像資料中之任相鄰二列的圖像資料係來自不同的三維圖像資料。以符合圖2A所示顯示面板之規格的多視角三維圖像資料為例，此多視角三維圖像資料共具有六行的圖像資料與三列的圖像資料，且此多視角三維圖像資料中位於第一列(由上往下數)的圖像資料係取自圖3所示三維圖像資料之其中一列的圖像資料，以便利用圖2A所示顯示面板中位於第一列的子畫素來顯示。此多視角三維圖像資料中位於第二列的圖像資料係取自圖4所示三維圖像資料之其中一列的圖像資料，以便利用圖2A所示顯示面板中位於第二列的子畫素來顯示。而此多視角三維圖像資料中位於第三列的圖像資料係取自圖5所示三維圖像資料之其中一列的圖像資料，以便利用圖2A所示顯示面板中位於第三列的子畫素來顯示。換句話說，在此例中，圖3~圖5所示之每一三維圖像資料的資料量係佔此多視角三維圖像資料之資料量的三分之一。然而，此資料量的比例並非用以限制本發明，本領域具有通常知識者當可隨設計之需要而加以調整，並對應修改顯示面板112中之第一子畫素L與R、第二子畫素L+與R+ 以及第三子畫素L-與R-之列數的比例即可。此外，第一視角度、第二觀視角及第三觀視角度的三維圖像資料的解析度可以小於圖2A所示之顯示面板的解析度，換言之，可以只運算產生會後合成多視角三維圖像資料所需的對應的像素的資料。

總結來說，在所合成的多視角三維圖像資料中，屬於用以提供第一觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的其中一列的圖像資料係利用顯示面板中所有第一子畫素L與R的其中一列來顯示，屬於用以提供第二觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的其中一列的圖像資料係利用顯示面板中所有第二子畫素L+與R+的其中一列來顯示，而屬於用以提供第三觀視角度之觀視畫面的三維圖像資料的其中一列的圖像資料係利用顯示面板中所有第三子畫素L-與R-的其中一列來顯示。因此，在產生多視角三維圖像資料之後，時序控制電路126便會透過源極驅動電路122與閘極驅動電路124根據多視角三維圖像資料驅動上述第一子畫素L與R、第二子畫素L+與R+及第三子畫素L-與R-。

此外，由於多視角三維圖像資料係根據第一視角度、第二觀視角及第三觀視角度的三維圖像資料產生，因此亦可以說，源極驅動電路122與閘極驅動電路124係根據第一觀視角度的三維圖像資料來驅動第一子畫素L與R以顯示圖，並根據第二觀視角度的三維圖像資料來驅動第二子畫素L+與R+以顯示圖，而若需要驅動第三子畫素L-與R-，則係根據第三觀視角度的三維圖像資料來顯示圖像。

儘管在上述實施例中，係採用三個具有不同觀視角度的三維圖像資料來合成出一多視角三維圖像資料，然此並非用以限制本發明。本領域具有通常知識者當知一個多視角三維圖像資 料係可採用二個具有不同觀視角度的三維圖像資料來合成，或採用四個以上(含四個)之具有不同觀視角度的三維圖像資料來合成。當然，顯示面板112中之子畫素的觀視角度的設計也應對應調整。

藉由上述說明可知，由於上述多視角三維圖像資料係採用至少二個具有不同觀視角度的三維圖像資料來合成，因此本發明之多視角三維顯示器在顯示多視角三維圖像資料時，便可涵蓋至少二種不同的觀視角度。

此外，藉由上述說明，本領域具有通常知識者當可歸納出多視角三維圖像資料之產生方法的一些基本步驟，一如圖6所示。圖6為依照本發明一實施例之多視角三維圖像資料的產生方法的流程圖。請參照圖6，此方法包括有下列步驟：取得第一二維圖像資料與第二二維圖像資料(如步驟S602所示)；依據第一二維圖像資料與第二二維圖像資料產生第一三維圖像資料及第二三維圖像資料，其中第一三維圖像資料係用以提供第一觀視角度的觀視畫面，而第二三維圖像資料係用以提供第二觀視角度的觀視畫面(如步驟S604所示)；以及依據第一三維圖像資料與第二三維圖像資料來提供一多視角三維圖像資料。

當然，此方法還可包括有下列步驟：依據第二觀視角度調整第一二維圖像資料與第二二維圖像資料的混合權重，據以產生第二三維圖像資料；以及將第一三維圖像資料與第二三維圖像資料合成為該多視角三維圖像資料，其中多視角三維圖像資料中任相鄰二列的圖像資料係來自不同的三維圖像資料。此外，上述方法亦可以包括下列步驟：依據第三觀視角度調整第一二維圖像資料與第二二維圖像資料的混合權重，據以產生第 三三維圖像資料；以及將第三三維圖像資料合成至多視角三維圖像資料，其中多視角三維圖像資料中任相鄰二列的圖像資料係來自不同的三維圖像資料。

綜上所述，本發明一實施例解決前述問題的主要方式，乃是採用一三維顯示面板與一面板驅動電路模組來建構一多視角三維顯示器，並使面板驅動電路模組依據二個不同的二維圖像資料來產生至少二個具有不同觀視角度的三維圖像資料，以進一步將這些三維圖像資料合成出一個多視角三維圖像資料。因此，本發明之多視角三維顯示器在顯示多視角三維圖像資料時，便可涵蓋至少二種不同的觀視角度。

此外，在本發明另一實施例中，多視角三維顯示器中之三維顯示面板係具有複數個第一子畫素與複數個第二子畫素。上述這些第一子畫素在第一觀視角度係呈現最大的相對光通量，而上述這些第二子畫素在第二觀視角度係呈現最大的相對光通量。因此，多視角三維顯示器中之面板驅動電路模組可控制上述第一子畫素根據上述多視角三維圖像資料中之具有第一觀視角度的三維圖像資料來顯示圖像，以及控制上述第二子畫素根據上述多視角三維圖像資料中之具有第二觀視角度的三維圖像資料來顯示圖像。

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，任何熟習此技藝者，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，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。

100‧‧‧多視角三維顯示器

110‧‧‧三維顯示面板

112‧‧‧顯示面板

112-1‧‧‧顯示面

114‧‧‧切換單元

116‧‧‧透鏡單元

120‧‧‧面板驅動電路模組

122‧‧‧源極驅動電路

124‧‧‧閘極驅動電路

126‧‧‧時序控制電路

130‧‧‧眼球追蹤裝置

140‧‧‧三維控制電路

A、B、C‧‧‧相對光通量曲線

IMD1、IMD2‧‧‧二維圖像資料

S602、S604‧‧‧步驟

圖1為依照本發明一實施例之多視角三維顯示器的示意 圖。

圖2A用以說明顯示面板的其中一種實施方式。

圖2B即繪示有三種不同的相對光通量分佈曲線。

圖3所示為具有第一觀視角度之三維圖像資料的示意圖。

圖4所示為具有第二觀視角度之三維圖像資料的示意圖。

圖5所示為具有第三觀視角度之三維圖像資料的示意圖。

圖6為依照本發明一實施例之多視角三維圖像資料的產生方法的流程圖。

S602~S606‧‧‧步驟

Claims (10)

1. 一種多視角三維顯示器，包括：一三維顯示面板；一面板驅動電路模組，電性連接該三維顯示面板，用以接收一第一二維圖像資料與一第二二維圖像資料，並據以產生一第一三維圖像資料及一第二三維圖像資料，並依據該第一三維圖像資料與該第二三維圖像資料提供一多視角三維圖像資料，其中該第一三維圖像資料係用以提供一第一觀視角度的觀視畫面，而該第二三維圖像資料係用以提供一第二觀視角度的觀視畫面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多視角三維顯示器，其中該面板驅動電路模組包含：一源極驅動電路，電性連接該三維顯示面板；一閘極驅動電路，電性連接該三維顯示面板；以及一時序控制電路，電性連接該源極驅動電路與該閘極驅動電路。
3. 如申請專利範圍第2項所述之多視角三維顯示器，其中該時序控制電路用以接收該第一二維圖像資料與該第二二維圖像資料，並據以產生該第一三維圖像資料，該時序控制電路還依據該第二觀視角度調整該第一二維圖像資料與該第二二維圖像資料的混合權重，據以產生該第二三維圖像資料，以便將該第一三維圖像資料與該第二三維圖像資料合成為該多視角三維圖像資料，其中該多視角三維圖像資料中任相鄰二列 的圖像資料係來自不同的三維圖像資料，該源極驅動電路更根據該多視角三維圖像資料驅動該三維顯示面板以顯示該第一觀視角度的觀視畫面及該第二觀視角度的觀視畫面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之多視角三維顯示器，其中該時序控制電路更用以依據一第三觀視角度調整該第一二維圖像資料與該第二二維圖像資料的混合權重，據以產生一第三三維圖像資料，以便將該第三三維圖像資料合成至該多視角三維圖像資料，其中該第三三維圖像資料係用以提供一第三觀視角度的觀視畫面，且該多視角三維圖像資料中任相鄰二列的圖像資料係來自不同的三維圖像資料。
5. 如申請專利範圍第4項所述之多視角三維顯示器，其中該第一觀視角度、該第二觀視角度與該第三觀視角度係由一眼球追蹤裝置追蹤至少三位觀視者的觀視角度而取得。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多視角三維顯示器，其中該三維顯示面板包括：一顯示面板，具有一顯示面；一切換單元，配置在該顯示面之上；以及一透鏡單元，配置在該切換單元之上，用以與該切換單元搭配操作以控制光線的射出角度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之多視角三維顯示器，其中該顯示面板具有複數第一子畫素與複數第二子畫素，該些第一子畫素在該第一觀視角度呈現最大的相對光通量，而該第二 子畫素在該第二觀視角度呈現最大的相對光通量。
8. 一種多視角三維顯示器，包括：一三維顯示面板，具有複數第一子畫素與複數第二子畫素，該些第一子畫素在一第一觀視角度呈現最大的相對光通量，而該些第二子畫素在一第二觀視角度呈現最大的相對光通量；以及一面板驅動電路模組，電性耦接該三維顯示面板，用以控制該些第一子畫素根據一第一三維圖像資料顯示圖像及控制該些第二子畫素根據一第二三維圖像資料顯示圖像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之多視角三維顯示器，其中該面板驅動電路模組包含：一源極驅動電路，電性連接該三維顯示面板；一閘極驅動電路，電性連接該三維顯示面板；以及一時序控制電路，電性連接該源極驅動電路與該閘極驅動電路，用以接收一第一二維圖像資料與一第二二維圖像資料，並據以產生該第一三維圖像資料與該第二三維圖像資料，以便將該第一三維圖像資料與該第二三維圖像資料合成為一多視角三維圖像資料，其中該第一三維圖像資料係用以提供一第一觀視角度的觀視畫面，而該第二三維圖像資料係用以提供一第二觀視角度的觀視畫面，該多視角三維圖像資料中任相鄰二列的圖像資料係來自不同的三維圖像資料，且該多視角三維圖像資料中之屬於該第一三維圖像資料之其中一列的圖像資料係利用該些第一子畫素的其中一列來顯示，而該多視角三維圖像資料中之屬於該第二三維圖像資料之其中一列的圖像資料係 利用該些第二子畫素的其中一列來顯示。
10. 如申請專利範圍第9項所述之多視角三維顯示器，其中：該時序控制電路係依據該第二觀視角度來調整該第一二維圖像資料與該第二二維圖像資料的混合權重，據以產生該第二三維圖像資料；該三維顯示面板更具有複數第三子畫素，該些第三子畫素在一第三觀視角度呈現最大的相對光通量，且該時序控制電路更依據該第三觀視角度調整該第一二維圖像資料與該第二二維圖像資料的混合權重，據以產生一第三三維圖像資料，以便將該第三三維圖像資料合成至該多視角三維圖像資料，且該多視角三維圖像資料中之屬於該第三三維圖像資料之其中一列的圖像資料係利用該些第三子畫素的其中一列來顯示；以及該三維顯示面板包括：一顯示面板，具有一顯示面；一切換單元，配置在該顯示面之上，用以控制該顯示面發出的光線的偏振方向；以及一透鏡單元，配置在該切換單元之上，用以與該切換單元搭配操作以控制光線的射出角度，其中該些第一子畫素又分成一第一部分與一第二部分，該第一部分之該些第一子畫素用以供使用者的右眼觀視，而該第二部分之該些第一子畫素用以供使用者的左眼觀視。