专利名称：混合多工式立体显示器及其显示方法
技术领域：
本揭露内容是有关于一种立体显示器及其显示方法，且特别是有关于一种混合多工式立体显示器及其显示方法。
背景技术：
显示器是人与科技最重要的介面。显示画面的技术已朝高分辨率、高画质、大尺寸演进。下一个显示技术革命性的进步将会是由平面图像显示转变成立体图像的显示，以满足人类视觉中最重要且自然的立体视觉效果。裸眼式立体图像显示器(Autostereoscopic display)将会是立体图像显示器的主要未来方向，而裸眼式立体图像显示器走向多视域(mult1-view)是必须且必要的趋势。然而现今立体图像显示技术的主要瓶颈在于带宽太高，这是因为显示器必须同时调控色彩、亮度与视域。正因为如此，立体显示器在与现有平面显示技术作配合后，常常因为牺牲太多空间分辨率或是信号频率过高而难以达到很好的显示效果。目前裸眼式立体图像显示器可分为时间多工式(Temporal multiplexed)及空间多工式(Spatial multiplexed)。当要将立体图像利用空间多工式的显示方式,显示于多视域裸眼式立体图像显示器时，将会牺牲大量显示器的空间分辨率(spatial resolution),而大幅降低观众(viewer)单一视域的图像质量。而若将立体图像利用时间多工式的显示方式，显示于多视域裸眼式立体图像显示器时，虽然不会降低图像的空间分辨率，却也有亮度严重降低及图像信号的频率过高等技术问题。因此，如何达成高空间分辨率，让立体图像的质量能获得用户的接受，且信号的频率不会过高的裸眼式立体图 像显示器，使立体显示器得以进入大众化市场，为业界所致力的课题之一。
发明内容
本揭露内容的一实施例提出一种混合多工式立体显不器，包括一光源、一图像分割器及一图像显示器。光源依次产生多个射向不同的发射方向的光群。图像分割器配置于图像显示器的上方，以传送各光群至包括多个视域的一视域组。图像显示器配置于光源的上方，以提供图像数据。这些光群依次通过图像显示器以及图像分割器以分别在这些视域产生多个视域图像，以使一用户所观看到的一图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。本揭露内容的一实施例提出一种混合多工式立体图像的显示方法，其包括以下步骤。通过光源依次产生多个朝向不同的发射方向发射的光群。通过图像分割器传送各光群至包括多个视域的一视域组。通过图像显示器提供图像数据，且前述多个光群依次通过图像显示器以及图像分割器以分别在这些视域产生多个视域图像，以使用户所观看到的图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。为让本揭露的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
图1A及IB绘示依照本揭露内容一实施例的一种混合多工式立体显示器的示意图。图2绘示为图1的混合多工式立体显示器之一例的爆炸图。图3A绘示为传统的空间多工式立体图像显示器的操作示意图。图3B绘示为依据本揭露内容的一实施例的混合多工式立体显示器的操作示意图。图4A绘示为传统的空间多工式立体图像显示器的操作示意图。图4B绘示为本揭露内容的另一实施例的混合多工式立体显示器的操作示意图。图5A绘示为传统的四个视域的空间多工式立体图像显示器的图像数据传送的示意图。图5B绘示为传统的四个视域的时间多工式立体图像显示器的图像数据传送的示意图。图5C则绘示为对应至图3B的具有四个视域时的本揭露内容的混合多工式立体显示器的图像数据传送的示意图。图6A绘示为传统的四个视域的空间多工式立体图像显示器的信号波形图。图6B绘示为传统的四个视域的时间多工式立体图像显示器的信号波形图。图6C则绘示为对应至图3B的具有四个视域时的本揭露内容的混合多工式立体显示器的信号波形图。图7绘示为以具有针孔的光学片作为图像分割器的本揭露内容的混合多工式立体显示器的示意图。图8A至SC绘示为本揭露内容一实施例中，当图像分割器由彩色滤光片达成时，在像素分别呈现红色子画面、绿色子画面与蓝色子画面时的混合多工式立体显示器的示意图。图9绘示为本揭露内容一实施例中的图像显示器上不发光区域对应于视域上的暗区(Dead View-zone)的不意图。图10绘示为依据本揭露内容另一实施例的混合多工式立体显示器的示意图。图11绘示为依据本揭露内容另一实施例的混合多工式立体显示器的示意图。图12A及12B绘示为依据本揭露内容另一实施例的混合多工式立体显示器的示意图。图13绘示为依据本揭露内容另一实施例的混合多工式立体显示器的示意图。图14绘示为依据图13的实施例的混合多工式立体显示器的显示的光的示意图。主要元件符号说明100、200、1000、2000、3000:混合多工式立体显示器；102、1100、2100、3100:光源；104、1300、2300、3300:图像显示器；106、1200、2200、3200:图像分割器；
202:循序式背光模块；204:穿透式显示面板；208:透镜阵列；302,502:显示面板；304、306、406:凸透镜；700:光学片；702、704:针孔；800:彩色滤光片；802,804,806:滤光片单元；902,3302:不透光区；904、DA:暗区；1122、1124、2120、3122、3124:指向性发光元件；1400:同步控制器；Pl P4、P1， P5，、P12，:像素。
具体实施例方式图1A及IB绘示依照本揭露内容一实施例的一种混合多工式立体显示器的示意图。请参照图1A及1B,混合多工式立体显示器100包括一图像显示器(Image display) 104、一光源102及一图像分割器(Image splitter) 106。图像显示器104用于产生一图像。光源102用于依次产生多种颜色的光，以穿过图像显示器104。而图像分割器106配置于图像显示器104的上方(如图1A所示)或下方(如图1B所示)，用于使穿过图像显示器104与图像分割器106的图像数据往两个或两个以上的视域方向射出，以使一用户所观看到的图像具有至少两个视域(Viewing Zone),以达到立体视觉效果。图2绘示本揭露内容一实施例中，如图1A所示的混合多工式立体显示器100的爆炸图。请参照图2，在混合多工式立体显示器200中，图像显示器104可为一穿透式显示面板204，例如是不具有彩色滤光片的穿透式液晶显示面板。图像显示器104也可以为其它的亮度调控器，例如是穿透式可调控光强度的电光调控器。穿透式显示面板204具有多个像素。这些像素用于产生上述的图像。上述的多种颜色的光依次穿过这些像素，以使这些像素依次产生上述的多种颜色的多个子图像。这些子图像对应至上述的图像。光源102可为循序式背光模块202，用于依次产生上述的多种颜色的光。此多种颜色的光例如为红色、绿色及蓝色的光。此多种颜色的光也可以为其他颜色的光的组合。红色、绿色及蓝色的光依次穿过这些像素，以使这些像素依次产生红色子图像、绿色子图像及蓝色子图像。红色子图像、绿色子图像及蓝色子图像组合起来则可得到上述的图像。图像分割器106则例如可为具有透镜阵列208的光学片。此透镜阵列208可由多个柱状形凸透镜所组成。柱状形凸透镜例如以纵向延伸的方式配置。但本揭露内容并不限于此，只要是通过透镜成像方式，以将图像成像于空间中的不同位置，以使用户所观看到的图像至少具有两个视域的透镜阵列208都在本揭露内容的范围之内。请参照图3A及图3B，图3A绘示为传统的空间多工式立体图像显示器的操作示意图，而图3B绘示为本揭露内容的一实施例中的混合多工式立体显示器的操作示意图。假设图3A及图3B的显示器都具有四个视域。但本例中的具有四个视域的显示器仅为一例以利于说明，本揭露内容并不限制于此。本揭露内容的显示器也可以为二个视域的显示器，或其他个数的视域的显示器。在图3A中，显示面板302具有多个像素，例如是像素P1、P2、P3及P4。像素P1、P2、P3及P4组成一个立体图像像素，以分别显示立体图像的四个视域的图像。各个像素分别具有红色子像素SP_R、绿色子像素SP_G及蓝色子像素SP_B。背光模块(未绘示)发出白光之后，白光穿透像素Pl的三个子像素的红色滤光片、绿色滤光片及蓝色滤光片后分别产生红光、绿光及蓝光。此红光、绿光及蓝光又分别经由凸透镜304折射之后，将产生对应至第一视域的光VZl。同理，像素P2、P3及P4的三个子像素所发射的光经由凸透镜304折射之后，将分别产生对应至第二视域、第三视域、及第四视域的光VZ2、VZ3及VZ4。如此，使用者将可观看到由像素PU P2、P3及P4所呈现的具有四个视域的彩色图像。在图3B中，穿透式显示面板204例如具有像素P1’、P2’、…、P12’。假设像素Ρ1’至Ρ12’之一的面积与像素Pl至Ρ4之任一子像素的面积相同。像素ΡΓ至Ρ4’组成第一个立体图像像素，以显示四个视域的立体图像的其中一个像素的图像。像素Ρ5’至Ρ8’则组成第二个立体图像像素，而像素Ρ9’至Ρ12’组成第三个立体图像像素。一实施例中，循序式背光模块(未绘示于此图中)依次发出红光、绿光及蓝光，使得像素ΡΓ在红色图像数据、绿色图像数据及蓝色图像数据所对应的红色像素电压、绿色像素电压及蓝色像素电压的驱动之下，分别依次产生具有对应亮度的红色光、绿色光及蓝色光。使得像素ΡΓ在不同的时间点依次作为红色像素、绿色像素及蓝色像素。现以红色光为例说明。在第一时间点，像素ΡΓ的所发射的红色光经由凸透镜306折射之后，产生对应至第一视域的光VZ1’(R)。同理，像素Ρ2’、Ρ3’及Ρ4’所发射的红色光经由凸透镜306折射之后，分别产生对应至第二视域、第三视域及第四视域的红色光VZ2’(R)、VZ3’(R)及VZ4’(R)。在第二`时间点，像素ΡΓ、P2’、P3’及P4’所发射的绿色光经由凸透镜306折射之后，分别产生对应至第一视域、第二视域、第三视域及第四视域的绿色光VZ1’(G)、VZ2’(G)、VZ3’ (G)及VZ4’(G)(图未示)。而在第三时间点，像素ΡΓ、P2’、P3’及P4’所发射的蓝色光经由凸透镜306折射之后，分别产生对应至第一视域、第二视域、第三视域及第四视域的蓝色光VZ1’(B)、VZ2’(B)、VZ3’⑶及VZ4’出)(图未示)。如此，通过人眼的视觉暂留现象，用户将可通过接收到四个视域中的两个视域的三原色的光，以观看到由像素ΡΓ至P4’所呈现的彩色立体图像。由图3A及图3B可知，当像素Pl的子像素SP_R与像素P1’的面积相同时，在显示面板302与穿透式显示面板204具有相同面积的条件之下，本实施例的混合多工式立体显示器的立体图像像素的个数为传统空间多工式立体图像显示器的三倍。也就是，本实施例的混合多工式立体显示器的单一视域的空间分辨率为传统空间多工式立体图像显示器的三倍。因此，相比于传统的空间多工式立体图像显示器，在具有相同个数的视域的情况下，本实施例的混合多工式立体显示器具有提高单一视域的空间分辨率的优点。请参照图4A及图4B，图4A绘示为传统的空间多工式立体图像显示器的操作示意图，而图4B绘示为本揭露内容的另一实施例的混合多工式立体显示器的操作示意图。假设图4A的显示器具有四个视域，而图4B的显示器则具有十二个视域。图4A的立体图像显示器与图3A的立体图像显示器相同，可呈现具有四个视域的彩色图像。而在图4B中，假设像素ΡΓ至P12’之一的面积，也与像素Pl至P4之任一子像素的面积相同。在显示面板302与穿透式显示面板404具有相同面积，且本实施例的混合多工式立体显示器的单一视域的空间分辨率与传统空间多工式立体图像显示器为相同的情况下，则本实施例的视域的个数可以为传统空间多工式立体图像显示器的三倍。在图4A中，像素Pl至P4组成一个立体图像像素。而在图4B中，本实施例的显示器例如可以通过使用一个凸透镜406,来使像素P1’至P12’组成一个立体图像像素,使一个立体图像像素中产生12个视域的光VZ1’、VZ2’、…、VZ12’。由此可知，图4B所示的混合多工式立体显示器的视域的个数确实可以为图4A所示传统空间多工式立体图像显示器的三倍。请参照图5A、5B及5C，图5A绘示了传统的四个视域的空间多工式立体图像显示器的图像数据传送的示意图，图5B绘示了传统的四个视域的时间多工式立体图像显示器的图像数据传送的示意图，而图5C则绘示了对应至图3B的具有四个视域时的本揭露内容的混合多工式立体显示器的图像数据传送的示意图。在图5A中， 画面A的四个视域的图像数据A(VZ1)、A(VZ2)、A(VZ3)及A(VZ4)可同时传送至显示面板302。而在下一个时间点，则画面B的四个视域的图像数据B(VZl)、B (VZ2)、B (VZ3)及B(VZ4)可同时传送至显示面板302。在图5B中，画面A的四个视域的图像数据A(VZ1)、A(VZ2)、A(VZ3)及A(VZ4)是在不同的时间点分别依次传送至显示面板502。而在下四个时间点，画面B的四个视域的图像数据B(VZ1)、B(VZ2)、B(VZ3)及B(VZ4)则分别依次传送至显示面板502。在图5C中，画面A的四个视域的红色图像数据A_R(VZ1’)、A_R(VZ2’)、A_R(VZ3’)及A_R(VZ4’)同时传送至显不面板204。而在下一个时间点，则同时传送了画面A的四个视域的绿色图像数据A_G(VZ1’ )、A_G(VZ2’ )、A_G(VZ3’ )及A_G(VZ4’ )至显示面板204。而在再下一个时间点，则再同时传送了画面A的四个视域的蓝色图像数据A_B(VZ1’)、A_B(VZ2，)、A_B(VZ3，)及A_B(VZ4’ )至显示面板204。由图5B与图5C更可得知，与传统的时间多工式立体图像显示器相比，本实施例的混合多工式立体显示器所需的图像数据更新的频率较低。尤其，当视域的数目越高时，二者的差异将更为明显。请参照图6A、6B及6C，图6A绘示了传统的四个视域的空间多工式立体图像显示器的信号波形图，图6B绘示了传统的四个视域的时间多工式立体图像显示器的信号波形图，而图6C则绘示了对应至图3B的具有四个视域时的本实施例的混合多工式立体显示器的信号波形图。如图6A、图6B及图6C所示，V_sync代表显示面板的垂直同步信号。R、G、B则分别代表显示面板所发出的红色光、绿色光及蓝色光。由图6A可知，对于空间多工式立体图像显示器而言，在时间周期Tl内，显示面板同时产生红色光R、绿色光G及蓝色光B。而第一视域的光VZ1、第二视域的光VZ2、第三视域的光VZ3及第四视域的光VZ4也同时产生。由图6B可知，对于时间多工式立体图像显示器而言，在时间周期Tl内，显示面板同时产生红色光R、绿色光G及蓝色光B。而第一视域的光VZ1、第二视域的光VZ2、第三视域的光VZ3及第四视域的光VZ4则分别在时间周期T1、T2、T3及T4中产生。也就是，对于任一像素而言，是在不同的时间周期Tl、Τ2、Τ3及Τ4中产生不同视域的光VZl至VZ4。由图6C可知，对于本实施例的混合多工式立体显示器而言，显示面板是分别在时间周期Τ1、Τ2及Τ3内，产生红色光R、绿色光G及蓝色光B。而对应至同一颜色的子画面的第一视域的光VZ1’、第二视域的光VZ2’、第三视域的光VZ3’及第四视域的光VZ4’同时产生。由图6Α至6C可知，与空间多工式立体图像显示器相比，空间多工式立体图像显示器为单一时间，单一视域会见到全图像显示器画面，其为全彩画面。而本实施例为单一时间，单一视域只会见到部分图像显示器画面的图像，其为单一色彩画面。本实施例的混合式多任务立体显示器同时兼具了空间调控视域及时间调控色彩两种作法。因此，本实施例同时具备了空间调控及时间调控的优点。在图3Α及图3Β中，以像素Ρ1’至Ρ12’之一的面积与像素Pl至Ρ4的任一子像素的面积相同为例做说明。在人眼不可解析的视觉范围内，若本实施例的混合多工式立体显示器的单一视域的空间分辨率可以稍微降低时，像素ΡΓ至Ρ12’的一的面积也设计成可大于像素Pl至Ρ4的任一子像素的面积。以像素Pl及像素ΡΓ为例。像素ΡΓ的面积可小于像素Pl的面积，且像素Pr的面积可大于像素Pl的面积的三分之一。像素Pr的水平宽度小于像素Pl的水平宽度，且像素Pl’的水平宽度大于像素Pl的水平宽度的三分之一。当像素ΡΓ的面积大于像素Pl的任一子像素的面积时，像素ΡΓ的开口率(aperture ratio)将可大于像素Pl的任一子像素的开口率。如此，可使得用户所观看到的图像中，像素ΡΓ与相邻像素之间的不透光区所产生的暗区(Dead View-zone)区域变小。请参照图9，其绘示为本揭露内容一实施例中的暗区示意图。当像素ΡΓ与相邻像素之间的不透光区902变小时，不透光区902所对应的暗区904的区域将会随之变小。如此，可以提升图像质量。此外，图像分割器106也可以由具有针孔的光学片700来达成，如图7所示。此种图像分割器106也可以称为针孔/屏障式图像分割器。其是通过针孔成像方式，以将图像成像于空间中的不同位置，以使用户所观看到的图像至少具有两个视域。举例来说，像素P3’与P4’射出的光(为红光、绿光或蓝光)是分别经由针孔702与704射向位置01与02，以分别形成不同的两个视域。具体而言，图像分割器106也可以由彩色滤光片来达成。请参照图8A至图SC，其绘示为当图像分割器106由彩色滤光片800达成时，在像素分别呈现红色子画面、绿色子画面与蓝色子画面时的混合多工式立体显示器的另一例的示意图。彩色滤光片800具有多个滤光片单元，例如是滤光片单元802、804及806。相邻的多个滤光片单元分别具有不同的颜色。这些滤光片单元的颜色的个数与光的颜色的个数相同。在本实施例中，滤光片单元的颜色个数为3。滤光片单元可为红色滤光片单元、绿色滤光片单元或蓝色滤光片单元，这三种颜色的滤光片单元依次排列。在穿过相邻的两个像素的光穿过邻近的对应该光的颜色的一个滤光片单元，以让用户所观看到的图像至少具有两个视域。现以像素P3’及P4’为例作说明。如图8A所示，当显示面板显示红色子画面时，像素P3’及P4’所发射的红光将穿过红色滤光片单元802，以到达位置01与02，以分别形成不同的两个视域。如图SB所示，当显示面板显示绿色子画面时，像素P4’及P5’所发射的绿光将穿过绿色滤光片单元804，以到达位置01与02，以分别形成不同的两个视域。如图8C所示，当显示面板显示蓝色子画面时，像素P5’及P6’所发射的蓝光将穿过蓝色滤光片单元806，以到达位置01与02，以分别形成不同的两个视域。上述的红色滤光片单元802、绿色滤光片单元804及蓝色滤光片单元806依次排列。相邻的两个红色像素的侧面， 可插置以不透光的像素。例如，相邻的红色像素P3’及P4’的两侧，分别插置了不透光的像素P2’及P5’。不透光的像素P2’及P5’例如是通过传送对应至暗态的红色图像数据至像素P2’及P5’后，使像素P2’及P5’转为暗态。如此，可以减少不同视域间的图像的干扰。透过通过特定颜色的光仅能通过特定颜色的滤光片单元的特性，使用彩色滤光片的图像分割器可达到类似于针孔的光学片的效果。图10绘示依据本揭露内容的另一实施例的混合多工式立体显示器的示意图。参照图10，混合多工式立体显示器1000包括一光源1100、一图像分割器1200及一图像显示器1300。图像分割器1200及图像显示器1300配置于光源1100之上，特别的是，图像分割器1200可以是，但不限制于配置于图像显示器1300以及光源1100之间。本实施例中，光源1100用于依次提供分别射向不同的发射方向的第一光群(group of light)LI以及第二光群L2。图像分割器1200用于使第一光群LI传送至包括了视域Vl V5的第一视域组，以及使第二光群L2传送至包括了视域V6 VlO的第二视域组。图像显示器1300用于提供所需的图像数据。因此，分别通过图像显示器1300以及图像分割器1200的第一光群LI以及第二光群L2可分别在视域Vl VlO产生多个视域图像，以使用户所观看到的图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。第一光群LI以及第二光群L2分别由指向性发光元件1122及1124所产生。一实施例中，指向性发光元件1122及1124可包括多个点式发光元件例如像是发光二极管，但本揭露内容并不限于此。在另一实施例中，指向性发光元件1122及1124都可由配置了用于将光射向特定发射方向的反射器的线式发光元件所形成。具体而言，任何可朝向特定发射方向的发光元件都可应用在本揭露内容的实施例中。本实施例中，可依次提供第一光群LI以及第二光群L2以形成位于视域Vl VlO的视域图像。在此处，图像分割器1200及图像显示器1300的功能与前述的实施例中所描述的图像分割器104及图像显示器106的功能相似，且此处所使用的显示方法也可以参照图3B及4B所述的显示方法。具体而言，在一第一阶段中，使指向性发光元件1122发射光而不使指向性发光元件1124发射光以单独提供第一光群LI。根据图3B及图4B所描述的图像显示方法，在第一光群LI通过图像分割器1200及图像显示器1300后可使多个视域图像传送至视域Vl V5。在一第二阶段中，使指向性发光元件1124发射光而不使指向性发光元件1122发射光以单独提供第二光群L2。在第二光群L2通过图像分割器1200及图像显示器1300后可使多个视域图像传送至视域V6 V10。因此，混合多工式立体显示器1000可在10个视域Vl VlO中显示视域图像以使用户所观看到的图像至少具有在10个视域Vl VlO中的两个视域的视域图像，以达到立体视觉效果的效果。基于上述显示方法，可同步操作图像显示器1300以及光源1100，因此混合多工式立体显示器1000可还包括一同步控制器1400，同步控制器1400连接于图像显示器1300及光源1100，以使图像显示器1300提供的图像数据与光源1100提供的光群LI及L2同步。而且，本揭露内容一实施例中，图像显示器1300可具有彩色滤光的功能以显示彩色的图像数据，因此第一光群LI以及第二光群L2可都为白光。另一实施例中，图像显示器1300不具有彩色滤光的功能，因此可使通过图像显示器1300的第一光群LI以及第二光群L2包括多种颜色以使图像显示器1300显示出彩色的图像数据。此处混合多工式立体显示器1000所使用的显示方法可参照图5C及6C所述的显示方法。举例而言，图像显示器1300可以是在图3B及图4B中的一个具有多个像素的穿透式显示面板以产生无色的图像数据。在单独提供第一光群LI的第一阶段中，指向性发光元件1122依次发射不同颜色的光而不是发射白光。从指向性发光元件1122所发射出的多种颜色的光可依次通过穿透式显示面板所具有的像素以依次产生多种颜色的多个子视域图像。多种颜色的多个子视域图像可形成用户在视域Vl V5所观看到的多种颜色的视域图像。接下来，在单独提供第二光群L2的第二阶段中，指向性发光元件1124可依次发射不同颜色的光而同时使指向性发光元件1122不发射光。因此，多种颜色的多个子视域图像可形成用户在视域V6 VlO所观看到的多种颜色的视域图像。在一实施例中，指向性发光元件1122及1124可分别为一个循序式指向性发光元件以依次产生多种颜色的光。此外，这些具有颜色的光可包括红色光、绿色光、蓝色光以及其他种颜色光。因此光群LI及L2都可包括依次发射的红色光、绿色光、蓝色光。特别的是，可通过射向不同的发射方向的光群LI及L2定义出两个视域组，两者所显示的光可形成大的视角以达成宽视角效果的立体显示。此外，一实施例中的十个视域Vl VlO在空间中大致上是并排在一起的。当混合多工式立体显示器1000显示立体图像给用户观看时，若用户观看的位置改变，用户观看到的图像依然可包括在十个视域Vl VlO中的至少两个视域的视域图像。例如,如果用户在一第一位置Ul观看视域V2及V3的视域图像时，他或她可以在观看位置移动到位置U2时观看在视域V3及V4的视域图像。此时使用者因为可观看到不同视域V3及V4中的视域图像，因此依然可观看到立体图像。于是，因为移动所造成的视差可因视域数目的增加而减少进而改善立体显示的画质。在本实施例中，在第一视域组中的视域Vl V5或是第二视域组中的视域V6 VlO是同步显示的，因此各视域Vl VlO中的视野图像的分辨率是图像显示器1300的分辨率的1/5。然而，在图5A中所述的现有的空间多任务立体显示器若要达到十个视域则必须使每个视域的视域图像降低为图像显示器的1/10。因此，本实施例中的混合多工式立体显示器1000可明显改善立体图像的分辨率。而且，为了达到本实施例中的十个视域Vl VlO以产生立体图像，必须使图像显示器1300及光源1100更新的频率各自达到分别原本的两倍。然而，在图5B所述的现有的时间多任务立体显示器必须使图像显示器的更新频率增加到原本的十倍才可产生立体图像，如此会给驱动电路带来重大的负担进而使显示的画质恶化。因此，本实施例中的混合多工式立体显示器1000在达成更多视域的同时可降低原本会带给驱动电路的负担。此外，混合多工式立体显示器1000可通过两个指向性发光元件1122及1124以在十个视域Vl VlO提供立体图像。尽管如此，本实施例不限于此。在另一实施例中，指向性发光元件的数目可以超过两个。图11绘示依据本揭露内容另一实施例中的混合多工式立体显示器。请参照图11，图中的混合多工式立体显示器2000与混合多工式立体显示器1000相似，混合多工式立体显示器2000包括一光源2100、一图像分割器2200以及一图像显示器2300。图像分割器2200以及图像显示器2300大致上与图10所绘示的图像分割器1200以及图像显示器1300相同，图像分割器2200以及图像显示器2300的操作方法也都可参照上述的操作方法。具体而言，混合多工式立体显示器2000与混合多工式立体显示器1000主要差异在于光源2100有三个指向性发光元件2120。在本实施例中，三个指向性发光元件2120朝三个不同的发射方向发射光以提供第一光群L1、第二光群L2以及第三光群L3。根据上述的显示方法，使第一光群LI穿过图像分割器2200以及图像显示器2300可在视域Vl V7显示多个视域图像，使第二光群L2穿过图像分割器2200以及图像显示器2300可在视域V8 V14显示多个视域图像，且将第三光群L3穿过图像分割器2200以及图像显示器2300可在视域V15 V21显示多个视域图像。也就是，在本实施例中，第一光群L1、第二光群L2以及第三光群L3可各自提供一个包括了七个视域的视域组以达成二十一个视域，进而改善立体图像的显示画质。在本实施例中，可用循序式发光元件构成发光元件2120中的每个发光元件以依次提供多种颜色，如此一来，即使图像显示器2300没有彩色滤光功能也可以显示出具有多种颜色的立体图像。图12A及图12B绘示依据本揭露内容另一实施例中的混合多工式立体显示器。参照图12A及图12B，混合多工式立体显示器3000包括一光源3100、一图像分割器3200以及一图像显示器3300。图像分割器3200以及图像显示器3300配置于光源3100之上，且与前述实施例中所提到的图像分割器以及图像显示器相似。因此，图像分割器3200的主要功能即为将从光源3100所发射出的光传递至特定视域，而图像显示器3300的主要功能则是提供图像数据。在本实施例中，图像分割器3200是配置于光源3100以及图像显示器3300之间，但在另一实施例中图像显示器3300可选择性地配置于图像分割器3200与光源3100之间。在本实施例中，光源3100包括两个指向性发光元件3122及3124。指向性发光元件3122发射出一第一光群LI，且指向性发光元件3124发射出一第二光群L2，其中第一光群LI以及第二光群L2射向不同的发射方向。可交替产生第一光群LI以及第二光群L2以显示立体图像。具体而言，在一第一阶段中，请参照图12A，使指向性发光元件3122发射光以提供第一光群LI,且同时不使指向性发光兀件3124发射光。可使第一光群LI穿过图像分割器3200以及图像显示器3300后传递至第一视域组的视域V1、V3、…、V2n_l，其中η是大于零的整数。因此,可在第一视域组中的视域V1、V3、…、V2n-1产生多个视域图像。在一第二阶段中，如图12B所示，使指向性发光元件3124发射光且同时不使指向性发光元件3122发射光以提供第二光群L2，并使第二光群L2穿过图像分割器3200以及图像显示器3300。根据图像分割器3200以及图像显示器3300的功能，可将第二光群L2传送至第二视域组中的视域V2、V4、…、V2n，以产生多个视域图像。在本实施例中，第一光群LI以及第二光群L2的发射方向是不同的，因此可通过图像分割器3200的功能将第一光群LI以及第二光群L2传送至一个空间范围内的不同的视域组。因此，在本实施例中可将视域V2、V4、…、V2n插置到视域V1、V3、…、V2n_l之间，即可定义出总数为2n的视域。在本实施例中，在第一视域组中的视域Vl、V3、…、V2n-1的视域图像以及第二视域组中的视域V2、V4、…、V2n的视域图像都是要同步显示的。因此，视域Vl V2n各自的视域图像的分辨 率可为图像显示器3300的分辨率的1/n，如此可改善如图5A所述的传统空间多任务立体显示器的较差的分辨率。而且，本实施例中，为产生立体图像而在2n个视域中显示视域图像时，图像显示器3300的更新频率是原本的两倍，所需的更新频率相比于图5B所述的现有时间多任务立体显示器达成相同效果所需的更新频率要低上许多。所以，混合多任务立体显示器可减轻驱动电路的负担。在图10及图11所绘示的前述实施例中，因一个视域组中的视域图像是同步显示的，所以会与另一个视域组分开显示。但只要在同个视域组中的两个视域图像间隔太大，用户所观看到的立体图像可能会变得不连续造成使用者得到不舒适的立体感觉。为了减少这种情况的发生，可以通过变更混合多任务立体显示器3000的显示条件使不同视域组的视域之间有部分是重叠的，请参照图13。图13绘示的是本揭露内容又另一个实施例中的混合多任务立体显示器的示意图。请参照图13，在本实施例中，由第一光群LI从指向性发光元件3122通过图像分割器3200以及图像显示器3300所传送到的视域定义为第一视域组中的视域V1、V3、…、V2n_l。由第二光群L2从指向性发光元件3124通过图像分割器3200以及图像显示器3300所传送到的视域定义为第二视域组中的视域V2、V4、…、V2n。在此处，视域V2、V4、…、V2n—个个插置在视域V1、V3、…、V2n-1的相邻两个视域的中间，因此本实施例可提供2n个视域Vl V2n。在本实施例中，在视域V1、V3、…、V2n_l中的相邻两个视域的间隔SI以及在视域V2、V4、…、V2n中的相邻两个视域的间隔S2比2n个视域Vl V2n中任一个视域的宽度都要小。因此第一视域组中的视域V1、V3、…、V2n-1与第二视域组中的视域V2、V4、…、V2n之间有部分是重叠的，如此因为不同视角的视野图像都可为连续，可提供更生动的三维效果，因此该方法可改进混合多任务立体显示器3000的显示画质。再更具体的详述，图14 绘示的是图13所绘示的混合多任务立体显示器所显示的光的示意图。请同时参照图13与图14，为了提供在视域Vl V2n所需的图像，图像显示器3300在显示图像时具有至少一个不透光区3302。因此，不透光区3302所对应的至少一个暗区DA会将属于第一视域组的两个相邻视域V2n-1及V2n-3的视域图像分开，同样的情形也出现在属于第二视域组的两个相邻视域V2n及V2n+2的视域图像。当单独提供第一光群LI，在暗区DA不会有任何显示光，这表示暗区DA是个无显示的区域，且会对整体显示的亮度(或是显示开口率)产生负面影响。本实施例中，属于不同视域组的视域V2n与V2n-1之间有部分是重叠的。第二视域组的视域V2n的视域图像会有一部分是落在暗区DA中。因此，在单独发射第一光群LI的期间为暗区DA的区域在发射第二光群的期间成为可显示区域。如此可形成连续的显示图像，而让用户在观看混合多工式立体显示器3000所显示的立体图像时感到舒适。本实施例是以混合多工式立体显示器3000具有二个指向性发光元件3122及3124的设计为例，然而在其他实施例中，指向性发光元件的数量也可以大于二个，以定义出更多的视域组，其中不同的视域组可部分重叠，以达到更好的立体显示质量。本揭露内容的实施例的混合多工式立体显示器可具有以下特点。与传统的空间多工式立体图像显示器，本揭露内容的混合多工式立体显示器可具有较高的单一视域分辨率，或是图像分割器所能分割的视域的个数较多，而使显示器具有较多的视域。因此，可以提高立体图像的质量。此外，通过调整像素大小及降低非发光区，可以提高像素的开口率，以增加亮度。当单一视域的分辨率提高时，图像显示器与图像分割器间的光学干扰可以有效被降低。而当视域的个数增加时，移动视差(motion parallax)较易被调控,而且观众较易于在正确的视域观看图像，如此可有效地提升观看质量。此外，本揭露内容的显示面板的像素可以不需有彩色滤光片，可使显示面板的亮度大为提升。而且，本揭露内容的混合多工式立体显示器可以不使用到观众追迹系统，即可达成高空间分辨率，且信号的频率不会过高的裸眼式立体图像显示器，相当具有市场竞争力。尤其，相比于传统的空间多工式立体图像显示器而言，本揭露内容也更易于实现超视域(super mult1-view 3D display) / 类全像立体显不器(ho1gram-1 ike 3D display)的要求。综上所述，本揭露内容的混合多工式立体显示器至少可提高显示的亮度，且在大视角具有较好的显示质量(较高的显示亮度)，可减少因视域的个数增加而造成的移动视差，可通过时间多任务光源与空间多任务图像得到比传统空间多任务显示器更高的分辨率，且可减少(或是完全杜绝)暗区的产生以达到更舒适的视觉效果。虽然本揭露已以实施例公开如上，但其并非用于限定本揭露，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本揭露的精神和范围内，当可作细微的更改与修饰，因此本揭露的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种混合多工式立体显示器，其特征在于，包括: 光源，依次提供多个射向不同的发射方向的光群； 图像分割器，配置于该光源的上方，以传送各光群至包括多个视域的视域组；以及 图像显示器，配置于该光源的上方，以提供图像数据，这些光群依次通过该图像显示器以及该图像分割器以分别在这些视域产生多个视域图像，以使用户所观看到的图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。
2.根据权利要求1所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，该光源包括多个指向性发光元件，且该指向性发光元件依次发射这些光群。
3.根据权利要求2所述的混合多工式立体显示器，其特征在于该指向性发光元件包括多个发光二极管。
4.根据权利要求1所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，一个视域组中的至少一个视域与另一个视域组中的至少一个视域之间有部分是重叠的。
5.根据权利要求1所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，一个视域组与另一个视域组彼此分离。
6.根据权利要求1所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，还包括同步控制器，该同步控制器连接至该图像显示器以及该光源，以使该图像显示器所显示的图像与该光源所提供的这些光群同步。
7.根据权利要求1所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，各光群包括依次提供的多种颜色的光。
8.根据权利要求7所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，该图像显示器为穿透式显示面板，具有多个像素，这些像素产生无色的图像，这些种颜色的光依次穿过这些像素，以依次产生这些种颜色的多个子视域图像，这些种颜色的这些子视域图像形成该用户观看到的这些种颜色的这些视域图像。
9.根据权利要求8所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，该穿透式显示面板为穿透式液晶显示面板，或能够调控光强度的穿透式的电光调控器。
10.根据权利要求7所述的混合多工式立体显示器，其特征在于，该光源包括多个循序式指向性发光元件，且各循序式指向性发光元件依次产生这些种颜色的光以形成这些光群的其中一个光群。
11.一种混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，包括: 通过光源依次提供多个射向不同的发射方向的光群； 通过图像分割器传送各光群至包括多个视域的视域组；以及 通过图像显示器提供图像数据，且这些光群依次通过该图像显示器以及该图像分割器以分别在这些视域产生多个视域图像，以使用户所观看到的图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。
12.根据权利要求11所述的混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，通过该光源依次提供这些射向不同的发射方向的光群的方法包括依次发出多个具有指向性的光。
13.根据权利要求11所述的混合多工式立体图像的显示方法， 其特征在于，一个光群所射向的这些视域的至少其中之一与另一个光群所射向的这些视域的至少其中之一之间有部分是重叠的。
14.根据权利要求11所述的混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，一个光群所射向的这些视域与另一个光群所射向的这些视域是彼此分离的。
15.根据权利要求11所述的混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，还包括通过连接至该图像显示器以及该光源的同步控制器使该图像显示器所显示的图像与该光源所提供的这些光群同步。
16.根据权利要求11所述的混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，通过该光源提供各光群的方法包括依次产生多种颜色的光。
17.根据权利要求16所述的混合多工式立体图像的显示方法，其特征在于，该图像显示器为穿透式显示面板，具有多个像素，这些像素产生无色的图像，这些种颜色的光依次穿过这些像素，以依次产生这些种颜色的多个子视域图像，这些种颜色的这些子视域图像形成该用户观看到的这 些种颜色的这些视域图像。
全文摘要
一种混合多工式立体显示器，包括一光源、一图像分割器及一图像显示器。光源依次提供多个射向不同的发射方向的光群。图像分割器配置于光源的上方，以传送各光群至包括多个视域的一视域组。图像显示器配置于光源的上方，以提供图像数据。这些光群依次通过图像显示器以及图像分割器以分别在这些视域产生多个视域图像，以使一用户所观看到的一图像包括至少两个视域图像，以达到立体视觉效果。
文档编号G02B27/22GK103176277SQ201210175449
公开日2013年6月26日 申请日期2012年5月31日 优先权日2011年12月21日
发明者陈武立, 黄国忠 申请人:财团法人工业技术研究院