TWI519129B - 顯示器與其控制方法 - Google Patents

Description

顯示器與其控制方法

本發明是有關於一種顯示器與其控制方法，且特別是有關於一種可切換於平面顯示模式與立體顯示模式之顯示器與其控制方法。

當使用者的雙眼觀看具有視差(parallax)的影像時，會產生立體影像(stereoscopic image)的視覺效果。裸視立體(3D)顯示器的技術可分為兩類：屏障件類型與透鏡類型。對習用的立體顯示器而言，像素層的資料組合，會根據觀看者之觀看位置在水平方向的移動而調整。以兩個各自包含三個子像素的像素為例，則，這六個子像素所形成的資料組合，可為資料組合LLRRRL、資料組合LRRRLL、資料組合RRRLLL、資料組合RRLLLR、資料組合RLLLRR或資料組合LLLRRR中的一種，其中R為給予右眼之影像資料，而L為給予左眼之影像資料。但是，顯示器的此種控制方式，僅適用於觀看位置的移動方向為水平方向時，維持立體影像的品質。

是故，一旦觀看距離改變，觀看者便無法在立體顯示器上清楚的觀看立體影像。換言之，習用技術的立體顯示器，其觀看區域(viewing zones)相當局限。此種觀看位置的限制，造成使用者觀看立體顯示器時的諸多不便。

根據本發明之第一方面，提出一種顯示器，包含：一感測單元，根據一觀看位置而得出一距離模式與一觀看角度；一選擇器，其係自一資料表選擇一資料組合；一中間畫面產生器，其係根據一左眼畫面資料與一右眼畫面資料而產生一中間畫面資料；一混合器，其係根據該資料組合而將該左眼畫面資料、該右眼畫面資料與該中間畫面資料混合為一影像(image)；以及，一顯示面板，其係顯示該影像，其中該資料組合係根據該距離模式與該觀看角度而調整。

根據本發明之第二方面提出一種顯示器的控制方法，其中該顯示器係包含一顯示面板，該控制方法係包含以下步驟：感測一觀看位置並據以得出一觀看距離與一觀看角度；根據該觀看距離而判斷一距離模式；自一資料表選擇一資料組合，其中該資料組合係由一左眼畫面資料、一右眼畫面資料與一中間畫面資料混合而成；以及，根據該距離模式與該觀看角度而調整該資料組合。

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：

4‧‧‧顯示器

42‧‧‧像素層

41‧‧‧光學調變層

41a‧‧‧遮光層

56‧‧‧感測單元

51、61‧‧‧感測器

52、62‧‧‧位置轉換器

53、63‧‧‧選擇器

54、64‧‧‧中間畫面產生器

55、65‧‧‧緩衝器

58、68‧‧‧混合器

50‧‧‧物體

59‧‧‧攝影面板

80‧‧‧顯示器

第1圖，其係觀看立體顯示器時，不同觀看位置之示意圖。

第2圖，其係遠距離的立體顯示模式與近距離的立體顯示模式所對應之資料組合的資料表。

第3A、3B、3C、3D、3E圖，其係於觀看距離屬於遠距離模式時，顯示器提供之遠距離資料組合的示意圖。

第4圖，其係針對遠距離模式而提供最佳視點區域的示意圖。

第5A、5B、5C、5D、5E圖，其係於觀看距離屬於近距離模式時，顯示器提供之近距離資料組合的示意圖。

第6圖，其係針對近距離模式而提供最佳視點區域的示意圖。

第7A圖，其係觀看距離較遠時，使用者的視線對應於資料組合的內容之示意圖。

第7B圖，其係觀看距離較近時，使用者的視線對應於資料組合的內容之示意圖。

第8圖，其係彙整遠距離模式與近距離模式時，左眼看到的左眼專屬資料、右眼看到的右眼專屬資料的資料表。

第9A圖，其係顯示面板上的子像素排列之示意圖。

第9B圖，其係選用第一近距離資料組合時，顯示面板上的子像素所顯示之資料內容的示意圖。

第10圖，其係以第9A圖之RGB子像素顯示第9B圖之LCRRL資料組合的示意圖。

第11A圖，其係觀看位置相對於顯示面板的示意圖。

第11B圖，其係本發明根據觀看位置而得出觀看角度之示意圖。

第12圖，其係本發明第一實施例之立體顯示控制單元的功能方塊圖。

第13圖，其係根據本發明實施例控制顯示面板方法的流程圖。

第14圖，其係本發明根據觀看距離與觀看角度而提供不同類型之資料組合的示意圖。

第15圖，其係以六個子像素形成多種資料組合之多資料表。

第16圖，其係本基於多觀看位置技術而形成立體影像之示意圖。

第17圖，其係本發明構想之另一個實施例所提供之之顯示器的資料組合的之示意圖。

第18圖，其係本發明實施例具有多個中間畫面資料的立體顯示控制方塊的功能方塊圖。

第19圖，其係將本發明應用於較大尺寸之顯示面板的示意圖。

本發明係為一個顯示器與其控制方法。顯示器具有切換平面顯示與立體顯示的功能。顯示器包含：顯示面板、光學調變面板、控制單元。顯示面板所包含的像素層具有多個像素(子像素)；光學調變面板的複數個像素被用於控制光線。控制單元電連接於顯示面板與光學調變面板。光學調變面板設置於觀看者與顯示面板間。為了符合使用者的使用需求，本發明首先感測使用者的觀看位置，並據以作為顯示面板控制時的參考。本發明先利用眼動追蹤技術(eye-tracking technology)取得眼球位置(eye position)。需留意的是，觀看位置並不限定是眼球位置。例如，觀看位置可代表使用者的頭部位置、眼球位置、雙眼中點、雙眉中點等位置。此外，觀看位置可透過一般攝影機或紅外線攝影機等裝置取得。

本發明將觀看位置與顯示面板之中心位置的距離，定義為觀看距離。顯示面板先藉由眼動追蹤取得觀看位置後，再根據觀看位置而判斷觀看距離。其後，再根據觀看距離而決定與觀看位置相對應之距離模式(distance mode)。在一個實施例中，距離模式可為遠距離的立體顯示模式(3D far distance mode)或近距離的立體顯示模式(3D near distance mode)。於判斷距離模式後，顯示器再因應觀看角度而動態調整像素層的資料組合。因此，根據本發明構想之實施例的顯示器，能讓觀看者在觀看立體影像時，更為自由與彈性。

請參見第1圖，其係觀看裸眼立體顯示器時，不同觀看位置之示意圖。其中，將第一觀看位置P1、第三觀看位置P3、第五觀看位置P5判斷為近距離的立體顯示模式。其後，顯示器4將自與近距離的立體顯示模式相對應的多個資料組合中，進一步因應第一觀看位置P1、第三觀看位置P3、第五觀看位置P5所在的觀看角度，選擇合適的資料組合。

此外，將第二觀看位置P2、第四觀看位置P4、第六觀看位置P6判斷為遠距離的立體顯示模式。其後，顯示器4將自多個遠距離的立體顯示模相對應的多個資料組合中，進一步因應第二觀看位置P2、第四觀看位置P4、第六觀看位置P6所在的觀看角度，選擇合適的資料組合。

請參見第2圖，其係遠距離的立體顯示模式與近距離的立體顯示模式相對應之各種資料組合的資料表。當觀看距離被判斷為遠距離的立體顯示模式時，顯示器4提供的資料組合為：遠距離立體顯示模式的第一資料組合C_f1(LLRRC)、遠距離立體顯示模式的第二資料組合C_f2(LRRCL)、遠距離立體顯示模式的第三資料組合C_f3(RRCLL)、遠距離立體顯示模式的第四資料組合C_f4(RCLLR)、遠距離立體顯示模式的第五資料組合C_f5(CLLRR)。當觀看距離被判斷為近距離的立體顯示模式時，顯示器4提供的資料組合為：近距離立體顯示模式的第一資料組合C_c1(LCRRL)、近距離立體顯示模式的第二資料組合C_c2(CRRLL)、近距離立體顯示模式的第三資料組合C_c3(RRLLC)、近距離立體顯示模式的第四資料組合C_c4(RLLCR)、近距離立體顯示模式的第五資料組合C_c5(LLCRR)，其中R表示欲給予右眼之影像資料，L表示欲給予左眼之影像資料，兩者若經確地分別進入左右眼，則可產生良好的三維(3D)立體影像。

請參見第3A、3B、3C、3D、3E圖，其係於觀看距離屬於遠距離的立體顯示模式時，顯示器4提供之資料組合的示意圖。

在這些圖式中，由上而下的第一列代表顯示器4之像素層42內的各個子像素，第二列代表光學調變層41的遮光層(opaque portion)與透明膜層(transparent portion)。並且，假設使用者的觀看位置在光線控制膜的下方。在此實施例中，假設光學調變層41採用遮蔽元件(barrier type)。

在這些圖式中，由左而右依序繪出：第一像素的紅色子像素R1、第一像素的綠色子像素G1、第一像素的藍色子像素B1、第二像素的紅色子像素R2、第二像素的綠色子像素G1。這些子像素的相對位置與排列方式維持不變，但是子像素所顯示的資料內容卻會根據觀看位置的變化而改變。在第3A、3B、3C、3D、3E圖中，以C、R或L代表子像素所顯示的資料內容。其中，L代表子像素顯示的資料內容為左眼畫面資料，R代表子像素顯示的內容為右眼畫面資料。此外，C代表根據左眼畫面資料與右眼畫面資料所產生的中間畫面資料(center view data)。例如，根據左眼畫面資料與右眼畫面資料的景深分析(depth analysis)計算中間視差資料(intermediate parallax view data)，進而得出中間畫面資料。

在第3A圖中，像素層42顯示的資料組合為遠距離立體顯示模式的第一資料組合C_f1。即，資料組合LLRRC。此時，觀看者的右眼看到第一像素的藍色子像素B1用於顯示右眼畫面資料R、第二像素的紅色子像素R2用於顯示右眼畫面資料R、第二像素的綠色子像素G2用於顯示中間畫面資料C。

在第3B圖中，像素層42顯示的資料組合為遠距離立體顯示模式的第二資料組合C_f2。即，資料組合LRRCL。此時，觀看者的右眼看到第一像素的綠色子像素G1用於顯示右眼畫面資料R、第一像素的藍色子像素B1用於顯示右眼畫面資料R、第二像素的紅色子像素R2用於顯示中間畫面資料C。

由第3A、3B圖可以看出，在遠距離的立體顯示模式下，顯示器4將主動感測觀看位置的變化，並自動調整子像素顯示的畫面資料。並且，維持讓觀看者的右眼所看到的子像素，顯示右眼側畫面資料R、右眼側畫面資料R、中間畫面資料C。即，畫面資料係由左而右以RRC的順序顯示。

在第3C圖中，像素層42顯示的資料組合為遠距離立體顯示模式的第三資料組合C_f3。即，資料組合RRCLL。此時，觀看者的右眼看到第一像素的紅色子像素R1用於顯示右眼畫面資料R、第一像素的綠色子像素G1用於顯示右眼畫面資料R、第一像素的藍色子像素B1用於顯示中間畫面資料C。此外，觀看者的左眼看到第一像素的藍色子像素B1用於顯示中間畫面資料C、第二像素的紅色子像素R2用於顯示左眼畫面資料L、第二像素的綠色子像素G2用於顯示左眼畫面資料L。

在第3D圖中，像素層42顯示的資料組合為遠距離立體顯示模式的第四資料組合C_f4。即，資料組合RCLLR。此時，觀看者的左眼看到第一像素的綠色子像素G1用於顯示中間畫面資料C、第一像素的藍色子像素B1用於顯示左眼畫面資料L、第二像素的紅色子像素R2用於顯示左眼畫面資料L。

在第3E圖中，像素層42顯示的資料組合為遠距離立體顯示模式的第五資料組合C_f5。即，資料組合CLLRR。此時，觀看者的左眼 看到第一像素的紅色子像素R1用於顯示中間畫面資料C、第一像素的綠色子像素G1用於顯示左眼畫面資料L、第一像素的藍色子像素B1用於顯示左眼畫面資料L。

由第3C、3D、3E圖可以看出，在遠距離立體顯示模式下，顯示器4將因應觀看位置的改變而自動調整子像素顯示的畫面資料。並且，維持讓觀看者的左眼所看到的子像素，顯示中間畫面資料C、左眼側畫面資料L、左眼側畫面資料L。即，畫面資料係由左而右以CLL的順序顯示。

承上，觀看者的左眼將看到一個用於顯示中間畫面資料C的子像素，與兩個用於顯示左眼畫面資料L的子像素。觀看者的右眼將同時看到：一個用於顯示中間畫面資料C的子像素，與兩個用於顯示右眼畫面資料R的子像素。此外，觀看者的左眼與右眼所看到之，用於顯示中間畫面資料C的子像素為同一個。

請參見第4圖，其係針對遠距離模式而提供最佳視點區域的示意圖。此圖式的橫軸代表觀看位置的x軸座標；縱軸代表觀看位置的z軸座標。其中，像素層42的資料組合，會因應觀看位置在x軸方向與z軸方向的改變而變化。

若觀看位置屬於遠距離立體顯示模式的第一觀看區域z_f1時，像素層42將採用遠距離立體顯示模式的第一資料組合C_f1(參看第3A圖，子像素的排列方式對應於資料組合LLRRC)。若觀看位置屬於遠距離立體顯示模式的第二觀看區域z_f2時，像素層42將採用遠距離立體顯示模式的第二資料組合C_f2(參看第3B圖，子像素的排列方式對應於資料組合LRRCL)。若觀看位置屬於遠距離立體顯示模式的第三觀看區域z_f3時，像素層42將採用遠距離立體顯示模式的第三資料組合C_f3(參看第3C圖，子像素的排列方式對應於資料組合RRCLL)。若觀看位置屬於遠距離立體顯示模式的第四觀看區域z_f4時，像素層42將採用遠距離立體顯示模式的第四資料組合C_f4(參看第3D圖，子像素的排列方式對應於資料組合RCLLR)。若觀看位置屬於遠距離立體顯示模式的第五觀看區域z_f5時，像素層42將採用遠距離立體顯示模式的第五資料組合C_f5(參看第3E圖，子像素的排列方式對應於資料組合CLLRR)。

由第4圖可以看出，本發明第一實施例的顯示器，可以在觀看位置的z軸座標位於350mm-750mm時，提供立體顯示的效果。此外，針對此種距離之觀看位置的x軸座標改變時，顯示器器4亦能提供立體顯示的效果。

請參見第5A、5B、5C、5D、5E圖，其係於觀看距離屬於近距離立體顯示模式時，顯示器提供之資料組合的示意圖。在這些圖式中，由上而下的第一列代表像素層的42各個子像素，第二列代表光學調變層41的遮光層與透明膜層。並且，假設觀看者的觀看位置在光學調變層41的下方。

在這些圖式中，由左而右依序繪出第一像素的紅色子像素R1、第一像素的綠色子像素G1、第一像素的藍色子像素B1、第二像素的紅色子像素R2、第二像素的綠色子像素G2、第二像素的藍色子像素B2。儘管這些子像素的相對位置與排列方式維持不變，但是子像素所顯示的資料內容卻會改變。其中以C、R或L代表子像素所顯示的資料內容。其中，L代表左眼畫面資料，R代表右眼畫面資料。此外，可分析左眼畫面資料與右眼畫面資料的景深，並計算得出中間畫面資料C。

在第5A圖中，像素層42顯示的資料組合為近距離立體顯示模式的第一資料組合C_c1。即，資料組合LCRRL。此時，觀看者的右眼看到第一像素的綠色子像素G1用於顯示中間畫面資料C、第一像素的藍色子像素B1用於顯示右眼畫面資料R、第二像素的紅色子像素R2用於顯示右眼畫面資料R。

在第5B圖中，像素層42顯示的資料組合為近距離立體顯示模式的第二資料組合C_c2。即，資料組合CRRLL。此時，觀看者的右眼同時看到：第一像素的紅色子像素R1用於顯示中間畫面資料C、第一像素的綠色子像素G1用於顯示右眼畫面資料R、第一像素的藍色子像素B1用於顯示右眼畫面資料R。

由第5A、5B圖可以看出，在近距離立體顯示模式下，顯示器會主動偵測觀看位置的改變，並自動調整子像素顯示的畫面資料。在此同時，維持讓觀看者的右眼所看到的子像素，由左而右依序顯示中間畫面 資料C、右眼畫面資料R、右眼畫面資料R。即，畫面資料係由左而右以CRR的順序顯示。

在第5C圖中，像素層42顯示的資料組合為近距離立體顯示模式的第三資料組合C_c3。即，資料組合RRLLC。此時，觀看者的左眼看到第一像素的藍色子像素B1用於顯示左眼畫面資料L、第二像素的紅色子像素R2用於顯示左眼畫面資料L、第二像素的綠色子像素G2用於顯示中間畫面資料C。

在第5D圖中，像素層42顯示的資料組合為近距離立體顯示模式的第四資料組合C_c4。即，資料組合RLLCR。此時，觀看者的左眼看到第一像素的綠色子像素G1用於顯示左眼畫面資料L、第一像素的藍色子像素B1用於顯示左眼畫面資料L、第二像素的紅色子像素R2用於顯示中間畫面資料C。

在第5E圖中，像素層42顯示的資料組合為近距離立體顯示模式的第五資料組合C_c5。即，資料組合LLCRR。此時，觀看者的左眼看到第一像素的紅色子像素R1用於顯示左眼畫面資料L、第一像素的綠色子像素G1用於顯示左眼畫面資料L、第一像素的藍色子像素B1用於顯示中間畫面資料C。

由第5C、5D、5E圖可以看出，在近距離立體顯示模式下，顯示器會主動感測觀看位置的改變並自動調整子像素顯示的畫面資料。在此同時，維持讓觀看者的右眼所看到的子像素，由左而右依序顯示左眼畫面資料L、左眼畫面資料L、中間畫面資料C。即，畫面資料係由左而右以LLC的順序顯示。

承上，觀看者的左眼將看到一個用於顯示中間畫面資料C的子像素，與兩個用於顯示左眼畫面資料L的子像素。觀看者的右眼將同時看到：一個用於顯示中間畫面資料C的子像素，與兩個用於顯示右眼畫面資料R的子像素。此外，觀看者的左眼與右眼所看到之，用於顯示中間畫面資料C的子像素並非同一個。

請參見第6圖，其係針對近距離立體顯示模式而提供最佳視點區域的示意圖。此圖式的橫軸代表觀看位置的x軸座標；縱軸代表觀看 位置的z軸座標。其中，當觀看位置被判斷為近距離立體顯示模式時，像素層42的資料組合，會根據觀看位置在x軸方向的改變而變化。

若觀看位置屬於近距離立體顯示模式的第一觀看區域z_c1時，像素層42將採用近距離立體顯示模式的第一資料組合C_c1(參看第5A圖，子像素顯示資料組合LCRRL)。若觀看位置屬於近距離立體顯示模式的第二觀看區域z_f2時，像素層42將採用近距離立體顯示模式的第二資料組合C_c2(參看第5B圖，子像素顯示資料組合CRRLL)。若觀看位置屬於近距離立體顯示模式的第三觀看區域z_c3時，像素層42將採用近距離立體顯示模式的第三資料組合C_c3(參看第5C圖，子像素顯示資料組合RRLLC)。若觀看位置屬於近距離立體顯示模式的第四觀看區域z_f4時，像素層42將採用近距離立體顯示模式的第四資料組合C_c4(參看第5D圖，子像素顯示資料組合LLCRR)。

由第6圖可以看出，本發明第一實施例的顯示器，可以在觀看位置的z軸座標位於280mm-550mm時，提供立體顯示的效果。此外，當觀看位置的z軸座標位於280mm-550mm時，若觀看位置的x軸座標改變，本發明的顯示器亦能提供立體顯示的效果。

承上所述，根據本發明的構想，觀看者的右眼除了看到右眼專屬資料R外，也一併看到中間畫面資料C。以及，觀看者的左眼除了看到左眼專屬資料L外，也一併看到中間畫面資料C。當觀看距離較遠時，兩眼視線所形成的夾角較小。因此，當觀看距離較遠時，兩眼視線範圍內所看到的子像素較少。兩眼視線的夾角，將影響使用者看到的子像素範圍及/或數量。連帶的，也將影響在3D顯示模式時，將中間畫面資料C插入資料序列的方式。

請參見第7A圖，其係觀看距離為遠距離模式時，觀看者所看到的資料組合之示意圖。此時，觀看者的右眼與左眼同時看到相同的中間畫面資料C。觀看者右眼看到的子像素分別顯示RRC的資料內容；以及，觀看者左眼看到子像素分別顯示CLL的資料內容。在遠距離立體顯示模式時，單一個中間畫面資料C 有如被排列於成對的右眼專屬資料R與成對的左眼專屬資料L間。此種插入中間畫面資料C的方式稱為內部插入的中間畫面資料(internal C insertion)。

請參見第7B圖，其係觀看距離為近距離模式時，觀看者所看到的資料組合之示意圖。此時，觀看者的右眼與左眼看到的中間畫面資料C彼此分開。其中，使用者右眼看到的子像素分別顯示CRR的資料內容；以及，使用者左眼的子像素分別顯示LLC的資料內容。在近距離立體顯示模式時，兩個中間畫面資料C被分別排列在成對之右眼專屬資料R與成對之左眼專屬資料L的兩側。此種情形稱為外部插入的中間畫面資料(external C insertion)。

請參見第8圖，其係彙整前述實施例於遠距離模式與近距離模式時，觀看者的左眼與右眼所看到的子像素的列表。隨著遠距離模式與近距離模式的不同，觀看者看到的子像素將顯示不同的資料內容。

在遠距離立體顯示模式時，無論觀看角度如何變化，觀看者的左眼均維持看到像素層42的子像素顯示CLL的資料內容；以及，觀看者的右眼均持續看到像素層42的子像素顯示RRC的資料內容。在近距離立體顯示模式時，無論觀看角度如何變化，觀看者的左眼均持續看到像素層42的子像素顯示LLC的資料內容；以及，觀看者的右眼均持續看到像素層42的子像素顯示CRR的資料內容。

請參見第9A圖，其係顯示面板上的子像素排列之示意圖。如第9A圖所示，每一個像素均包含一個紅色子像素R、一個綠色子像素G、一個藍色子像素B。即使被選擇的資料組合改變，子像素的排列方式並不會因此而改變。各列像素所包含的子像素，其位置仍維持一致。以下，進一步說明像素層42的子像素如何顯示被改變的資料組合。

請參見第9B圖，其係選用近距離模式的第一資料組合時，像素層42所顯示之資料組合的示意圖。當像素層42顯示被選擇的資料組合時，子像素將循序顯示被選定的資料組合。因此，在第9B圖中，每一列的子像素所顯示的資料組合均循環性的以LCRRL格式排列。需留意的是，子像素所顯示的資料組合LCRRL，其排列方式並非彼此對齊。事實上，對 相鄰列的子像素而言，顯示資料組合LCRRL時，會偏移一個位置。子像素顯示資料組合時的偏移，是為了改善顯示器因為RGB顏色之亮度不均勻而造成色偏印痕的現象(color shift mura)。

請參見第10圖，其係利用第9A圖之子像素顯示第9B圖之資料組合LCRRL的示意圖。此圖式的配置方式與第9A、9B圖相似。每一個像素包含三個子像素R、G、B。其中，以"r"代表子像素顯示的資料內容為左眼畫面資料；以"l"代表子像素顯示的資料內容為左眼畫面資料；"c"代表子像素顯示的資料內容為右眼畫面資料。因此，第一列的子像素(由左而右)為，顯示左眼畫面資料的紅色子像素(Rl)、顯示中間畫面資料的綠色子像素(Gc)、顯示右眼畫面資料的藍色子像素(Br)、顯示右眼畫面資料的紅色子像素(Rr)，其餘類推。

光學調變層41由遮光層41a與與透明膜層組成。由於第9B圖所示的資料組合LCRRL具有偏移，第10圖所示的遮蔽元件並不是沿著垂值方向排列。也就是說，對各列子像素而言，被遮光元件遮蔽之子像素的位置間均有偏移。

請參見第11A圖，其係觀看位置相對於顯示器的示意圖。假設觀看位置的座標為(x,y,z)=(x_eye,y_eye,z_eye)。則，根據這個觀看位置的座標，可進一步計算觀看距離D。

請參見第11B圖，其係根據觀看位置而得出觀看角度之示意圖。此圖式將觀看位置所在的水平面，定義為x1-y1平面(相當於高度z=z_eye的水平面)。x1-y1平面的中心位置為(x,y,z)=(0,0,z_eye)。x1-y1平面以斜線標示遮光層的分布。如前所述，遮光層與垂直方向(y軸方向)並非平行，藉以防止雲紋現象。在第11B圖中，與這些斜線對應的方程式假設為3x+y=0。

觀看位置與代表遮光層的斜線間，可繪示一垂直方向的線段L。將線段L平移至穿過x1-y1平面中心位置，可得出平移線段L’。平移線段L’的一端為x1-y1平面的中心點，另外一端則為平移後的觀看位置Peye_ext。因此，平移後的觀看位置Peye_ext、x1-y1平面的中心位置、x-y 平面的中心位置共同形成一個直角三角形。據此，可以計算得出觀看角度θ axis。

請參見第12圖，其係本發明第一實施例之立體顯示的控制單元的功能方塊圖。此圖式可區分為上方傳輸路徑(upper transmission path)與下方傳輸路徑(lower transmission path)，其中，上方傳輸路徑代表資料組合的選擇，下方傳輸路徑則代表中間畫面資料C的產生。

如第12圖所示，立體顯示的控制單元包含感測單元56、選擇器53、中間畫面產生器54、緩衝器55與混合器58。感測單元56包含感測器51與位置轉換器52。以下先說明上方傳輸路徑的操作。在接收拍攝而得的視訊資料後，感測單元56的感測器51將感測在座標(x_eye,y_eye,z_eye)的觀看位置參數(viewing position parameters)。感測器51將觀看位置(x_eye,y_eye,z_eye)傳送至感測單元56的位置轉換器52。其後，轉換器52將計算觀看距離D與觀看角度θ axis。之後，選擇器53根據觀看距離D與觀看角度θ axis，而自資料表中選擇資料組合(資料的排列方式)。之後，選擇器53再將選擇的結果輸出至顯示面板(未繪式)的像素層(未繪式)。被選擇的資料組合將進一步被傳送至混合器56。

接著說明下方傳輸路徑的操作。中間畫面產生器54在接收左眼畫面資料L與右眼畫面資料R後，據以產生中間畫面資料C。中間畫面產生器54將左眼畫面資料L、右眼畫面資料R與中間畫面資料C暫存於緩衝器55後，再由緩衝器55提供予混合器56。再者，混合器56根據選擇器53所輸出的資料組合(資料排列方式)，而對左眼畫面資料L、右眼畫面資料R與中間畫面資料C進行混合。之後，混合器56將混合的結果輸出至顯示面板的像素層，供像素層顯示使用。例如，假設選擇器53選擇應輸出近距離模式的第一資料組合C_c1，則，混合器56將依據LCRRL的順序，將資料組合輸出至像素層。

請參見第13圖，其係根據本發明實施例控制顯示面板方法的流程圖。首先，感測器將感測觀看位置(步驟S71)。其次，轉換器 根據觀看位置而計算並得出觀看距離與觀看角度(步驟S73)。接著，判斷觀看位置所對應的距離模式(步驟S75)。此判斷步驟的進行，可透過將觀看距離與一遠距離門檻的比較而得出。若步驟S75的判斷結果為肯定，代表觀看位置屬於遠距離立體顯示模式。因此，選擇器將自多組遠距離模式的資料組合中，選擇像素層所使用的資料組合(步驟S77)。若步驟S75的判斷結果為否定，選擇器將自多組近距離模式的資料組合中，選擇像素層所使用的資料組合(步驟S78)。最後，像素層顯示被選擇的資料組合(步驟S79)。

請參見第14圖，其係本發明根據觀看距離與觀看角度而提供不同類型之資料組合的示意圖。當觀看距離較近時，左眼畫面資料與右眼畫面資料間的交互影響(crosstalk)較嚴重。連帶的，將導致左眼畫面資料L與右眼畫面資料R無法形成3D影像。因此，當觀看距離小於近距離門檻時，顯示器採用平面顯示模式。當觀看距離大於或等於近距離門檻時，顯示器採用立體顯示模式。

當觀看距離介於近距離門檻與遠距離門檻間時，顯示器提供五種近距離模式的資料組合(LLCRR、LCRRL、CRRLL、RRLLC、RLLCR。近距離立體顯示模式又稱為外部插入的中間畫面資料(external C insertion)。外部插入的中間畫面資料，代表中間畫面資料被安排在成對的右眼畫面資料R與成對的左眼畫面資料L之後(RRLLC)。隨著觀看角度的改變，選擇五種近距離模式的資料組合(LLCRR、LCRRL、CRRLL、RRLLC、RLLCR)中的一者，並由像素層顯示被選擇的資料組合。

另一方面，遠距離立體顯示模式又稱為內部插入的中間畫面資料(internal C insertion)。內部插入的中間畫面資料，代表中間畫面資料被安排在至成對的右眼畫面資料R與成對的左眼畫面資料L間(RRCLL)。

當觀看距離大於或等於遠距離門檻間時，顯示面板提供五種遠距離模式的資料組合(CLLRR、LLRRC、LRRCL、RRCLL、RCLLR)。根據觀看角度的變化，五種遠距離模式的資料組合(CLLRR、LLRRC、LRRCL、RRCLL、RCLLR)中的一者被選定，並由像素層顯示。

需留意的是，資料表中的各種資料組合，與其對應之觀看距 離及/或觀看角度並不需要被限定。即，遠距離門檻並不需要為定值，而可根據輸入視訊的類型而調整。例如，與動作片對應的遠距離門檻，可能小於與停滯影像對應的遠距離門檻。

此外，與各組資料組合相對應之觀看角度，彼此間的邊界也不需要被限定。例如，在近距離模式中，近距離模式的第二資料組合CRRLL與近距離的立體顯示模式的第三資料組合RRLLC的分界，雖然被假設為x=0，但是實際應用時，該邊界也可能稍微偏移。

再者，顯示器在切換資料組合時，亦可以針對觀看距離的變化，以遲滯(Hysteresis)方式切換。假設觀看位置原本屬於近距離的立體顯示模式，則顯示面板並不會在觀看距離與遠距離門檻相等的瞬間，隨即切換為遠距離的立體顯示模式。事實上，顯示器的像素層會逐漸改變所顯示的資料組合。因此，無論是使用者的觀看位置是由近距離移動至遠距離，或是由遠距離移動至近距離，顯示面板的立體顯示功能，並不會讓觀看者感到突兀的轉換。

需留意的是，各個資料組合所採用的子像素個數，也不需要被限定。例如，下述實施例假設資料組合的基本單位為六個子像素。關於像素層與光學調變層41之間的相對位置，與如何選擇資料組合的細節，可類推前述說明而不再贅述。

請參見第15圖，其係以六個子像素形成多種資料組合之多資料表。此圖式進一步區分四種顯示模式：平面顯示模式、近距離的立體顯示模式、中間距離的立體顯示模式、遠距離的立體顯示模式。

當觀看距離較短，將發生左眼畫面資料L與右眼畫面資料R間的交互影響過大的情形，此時無法正常顯示立體影像。因此，在第15圖中，當觀看距離被判斷為小於近距離門檻時，顯示面板採用平面顯示模式。

當觀看距離大於或等於近距離門檻時，顯示面板以立體模式顯示。其中，第15圖將立體模式顯示進一步區分為近距離的立體顯示模式、中間距離立體的顯示模式、遠距離立體的顯示模式。

當觀看距離介於近距離門檻與中間距離門檻間時，顯示器提供六種與近距離立體顯示模式對應的資料組合(LLCCRR、LCCRRL、 CCRRLL、CRRLLC、RRLLCC、RLLCCR)。根據觀看角度的變化，像素層顯示再顯示這六種與近距離立體顯示模式對應的資料組合(LLCCRR、LCCRRL、CCRRLL、CRRLLC、RRLLCC、RLLCCR)的其中一種資料組合。

當觀看距離介於中間距離門檻與遠距離門檻間時，顯示器提供六種中間距離立體顯示模式的資料組合(LLCRRC、LCRRCL、CRRCLL、RRCLLC、RCLLCR、CLLCRR)。根據觀看角度的變化，再由像素層顯示這六種中間距離的資料組合(LLCRRC、LCRRCL、CRRCLL、RRCLLC、RCLLCR、CLLCRR)的其中一種資料組合。

當觀看距離大於或等於遠距離門檻時，顯示器提供六種與遠距離立體顯示模式對應的資料組合(CLLRRC、LLRRCC、LRRCCL、RRCCLL、RCCLLR、CCLLRR)。根據觀看角度的變化，再由像素層顯示這六種與遠距離立體顯示模式對應的資料組合(CLLRRC、LLRRCC、LRRCCL、RRCCLL、RCCLLR、CCLLRR)的其中一種資料組合。

接著，舉例說明觀看位置改變時，顯示器的控制方式。首先假設觀看位置由第一位置P1移動至第二位置P2，此種觀看位置的改變方式相當於，僅有觀看距離產生變化，而觀看角度維持不變。

當觀看位置位於第一位置P1時，顯示器先以2D模式顯示。當觀看距離開始大於近距離門檻時，顯示器改為顯示資料組合RRLLCC。其後，當觀看距離大於中間距離門檻時，顯示器改為顯示資料組合RRCLLC。當觀看距離大於遠距離門檻時，顯示器改為顯示資料組合RCCLLR。

其次，假設觀看位置由第三位置P3移動至第四位置P4。此種觀看位置的改變方式相當於，僅有觀看角度產生變化，而觀看距離維持不變。當觀看位置位於第三位置P3時，顯示器所顯示的資料組合為RRCCLL。其後，顯示器依序逐步轉換為顯示資料組合LRRCCL、LLRRCC、CLLRRC。當觀看位置位於第四位置P4，顯示器將顯示資料組合CLLRRC。

觀看距離、觀看角度與資料組合的種類均可根據應用而調整。關於如何調整其對應關係的細節，屬於本案所屬技術領域的習知技藝者可自由代換，故不再贅述。

前述的實施例是利用左眼畫面資料L與右眼畫面資料R，搭配景深圖(Depth Map)而產生中間畫面資料。3D影像的一另種做法是，在拍攝過程中，同時拍攝取得中間畫面資料、左眼畫面資料與右眼畫面資料。此種作法稱為多視角(Multi-View)技術。

請參見第16圖，其係本基於多視角技術而形成3D影像之示意圖。在拍攝物體6時，直接利用攝影機60在拍攝物體的左眼、前方、右眼拍攝取得左眼畫面資料L、中間畫面資料C、右眼畫面資料R。採用多視角技術時，儲存3D影像資料所需要的儲存空間相對較大。

儘管前述實施例均以一筆中間畫面資料為例。但是實際應用時，顯示器亦可使用多筆中間畫面資料。請參見第17圖，其係本發明另一個實施例使用更多筆資料組合的示意圖。根據第17圖，中間畫面資料C可包含：左眼-中間畫面資料Cl、中間畫面資料Cc、右眼-中間畫面資料Cr。據此，顯示器可採用的資料組合之類型較多，也讓顯示器切換所顯示之資料組合時更為平順。

請參見第18圖，其係本發明實施例具有多個中間畫面資料的3D顯示控制方塊的功能方塊圖。第18圖繪式上方傳輸路徑(upper transmission path)與下方傳輸路徑(lower transmission path)。其中，上方傳輸路徑代表對資料表中的資料組合進行選擇；下方傳輸路徑代表產生中間畫面資料。

如第18圖所示，立體顯示的控制單元包含感測器61、位置轉換器62、選擇器63、中間畫面產生器64、緩衝器65與混合器68。在接收拍攝而得的視訊資料後，感測器61感測主要觀看者的觀看位置(x_eye、y_eye、z_eye)，並將感測結果傳送至位置轉換器62。其後，位置轉換器62將計算觀看距離D與觀看角度θ axis。之後，選擇器63根據觀看距離D與觀看角度θ axis，而自資料表中選擇資料組合。之後，被選擇的資料組合將進一步被傳送至混合器68。

中間畫面產生器64在接收左眼畫面資料L與右眼畫面資料R後，據以產生左眼中間畫面資料Cl、中間中間畫面資料Cc、右眼中間畫面資料Cr。中間畫面產生器54將左眼畫面資料L、右眼畫面資料R、左眼 中間畫面資料Cl、中間中間畫面資料Cc、右眼中間畫面資料Cr暫存於緩衝器65後，再由緩衝器65提供予混合器68。再者，混合器68根據選擇器53所輸出的資料組合，而對左眼畫面資料L、右眼畫面資料R、左眼中間畫面資料Cl、中間中間畫面資料Cc、右眼中間畫面資料Cr進行混合。之後，混合器66將混合的結果輸出至顯示面板(未繪式)的像素層(未繪式)，供像素層顯示使用。

請參見第19圖，其係將本發明應用於較大尺寸之顯示面板的示意圖。根據本發明的構想，當選用大尺寸之顯示面板80時，顯示面板80可進一步被畫分為多個區域。並且，根據被畫分之區域不同，使用不同的資料表。

當顯示面板80根據觀看位置，判斷應使用的資料組合為資料組合CRRLLC時，並不是整個顯示面板80均顯示資料組合CRRLLC。顯示器80被區分為三個區域，其中只有中間的區域(即，B區域)，被用於顯示資料組合CRRLLC。顯示面板80的左眼區域(即，A區域)，被用於顯示資料組合RRLLCC，以及，顯示面板80的右眼區域(即，C區域)，被用於用於顯示資料組合CCRRLL。此處，將觀看角度定義為觀看位置與各個區域之間的傾斜角，因而與第11B圖的定義稍有不同。

本發明的構想是，針對像素層顯示的資料組合進行調整，實際搭配像素層使用之光學調變層所採用的技術或材料類型並不需要被限定。光學調變層僅為本發明的一種釋例。因此，本發明亦搭配使用其他技術，例如：透鏡陣列(lenticular lens array)、具有梯度折射率的光學透鏡(GRIN optical lens)陣列、可個別調整開關狀態的屏障件(barrier)陣列等。

根據前述說明可以得知，採用本案構想的顯示面板提供立體顯示功能時，可彈性的根據實際的觀看位置，顯示最適切的資料組合。此種控制方式還可因應距離改變、角度變化、遲滯調整、資料組合所使用之子像素個數、大尺寸應用等情形而調整。因此，本發明的控制方法能使顯示器顯示立體影像時，提升期顯示品質。

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。

Claims (18)

1. 一種顯示器，包含：一感測單元，根據一觀看位置而得出一距離模式與一觀看角度；一選擇器，其係自一資料表選擇一資料組合；一中間畫面產生器，其係根據一左眼畫面資料與一右眼畫面資料而產生一中間畫面資料；一混合器，其係根據該資料組合而將該左眼畫面資料、該右眼畫面資料與該中間畫面資料混合為一影像；以及，一顯示面板，其係顯示該影像，其中該資料組合係根據該距離模式與該觀看角度而調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該感測單元係包含：一感測器，根據拍攝的一視訊資料而感測複數個觀看位置參數；以及，一位置轉換器，其係根據該等觀看位置參數而得出該距離模式與該觀看角度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該顯示器更包含：一光學調變面板，具有一光學調變層，其係設置於該顯示面板的上方。
4. 如申請專利範圍第3項所述之顯示器，其中該光學調變層係為一透鏡陣列、一具有梯度折射率的光學透鏡陣列或一屏障件陣列。
5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該中間畫面資料係根據該左眼畫面資料與該右眼畫面資料的景深而產生的中間視差。
6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器，其中該顯示面板係包含具有複數個子像素之一像素層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中各該資料組合 係由包含五個子像素組成，且該資料表係包含一平面顯示模式、一近距離的立體顯示近距離模式與一遠距離的立體遠距離顯示模式。
8. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中在該立體近距離的顯示模式中，該中間畫面資料係被排列在於資料序列中，依序插入至一成對的右眼畫面資料對與一成對的左眼畫面資料對之序列後。
9. 如申請專利範圍第7項所述之顯示器，其中在該遠距離的立體顯示模式中，該中間畫面資料係被排列在一成對的右眼畫面資料與一成對的左眼畫面資料之間。
10. 如申請專利範圍第6項所述之顯示器，其中各該資料組合係由六個子像素組成，且該資料表係包含一平面顯示模式、一近距離的立體顯示模式、一中間距離的立體顯示模式與一遠距離的立體顯示模式。
11. 如申請專利範圍第10項所述之顯示器，其中在該近距離的立體顯示模式中，成對的該中間畫面資料係被排列在成對的該右眼畫面資料與成對的該左眼畫面資料之後。
12. 如申請專利範圍第10項所述之顯示器，其中在該遠距離立體顯示模式中，成對的該中間畫面資料係於資料序列中，依序插入至成對的該右眼畫面資料與成對的該左眼畫面資料之資料序列間。
13. 如申請專利範圍第10項所述之顯示器，其中在該中間距離的立體顯示模式中，該中間畫面資料係被排列在成對的該右眼畫面資料與成對的該左眼畫面資料之間。
14. 一種顯示器的控制方法，其中該顯示器係包含一顯示面板，該控制方法係包含以下步驟：感測一觀看位置並據以得出一觀看距離與一觀看角度；根據該觀看距離而判斷一距離模式；自一資料表選擇一資料組合，其中該資料組合係由一左眼畫面資料、一右眼畫面資料與一中間畫面資料混合而成；以及， 根據該距離模式與該觀看角度而調整該資料組合。
15. 如申請專利範圍第14項所述之控制方法，其中更包含以下步驟：接收該左眼畫面資料與該右眼畫面資料；以及，根據該左眼畫面資料、該右眼畫面資料與該中間畫面資料而產生該資料組合。
16. 如申請專利範圍第14項所述之控制方法，其中該中間畫面資料係根據該左眼畫面資料與該右眼畫面資料的景深而產生的中間視差。
17. 如申請專利範圍第14項所述之控制方法，其中各該資料組合係由五個子像素組成，且該資料表係包含一平面顯示模式、一近距離的立體顯示模式與一遠距離的立體顯示模式。
18. 如申請專利範圍第14項所述之控制方法，其中各該資料組合係由六個子像素組成，且該資料表係包含一平面顯示模式、一近距離的立體顯示模式、一中間距離立體顯示模式與一遠距離的立體顯示模式。