專利名稱：自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，特指一種可自動調(diào)整薄膜式偏振(Film-type Patterned Retarder ；FPR)三維顯示器影像所需的垂直顯示視角的顯示系統(tǒng)，通過降低垂直方向影像串?dāng)_現(xiàn)象(crosstalk)，滿足單一觀眾或多個觀眾觀看的舒適度。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的薄膜式偏振三維顯示器是由兩組不同視角的影像數(shù)據(jù)所組成，其中，一組影像數(shù)據(jù)對應(yīng)于左眼視角，另一組影像數(shù)據(jù)則是對應(yīng)于右眼視角。當(dāng)播放三維影像時，通過偏光結(jié)構(gòu)調(diào)整輸出影像的相位設(shè)定，使得戴上特定偏光結(jié)構(gòu)眼鏡的觀眾的左眼僅能看見對應(yīng)于左眼視角的影像數(shù)據(jù)，而右眼僅能看見對應(yīng)于右眼視角的影像數(shù)據(jù)，藉此，在觀眾的大腦中產(chǎn)生立體視覺。如圖1所示，為了顯示左右眼不同的偏極化影像，目前的三維顯示器的顯示面板通常采用條紋式(stripe)交錯設(shè)計圖案相位差膜400，將屏幕所能表現(xiàn)的像素分為奇數(shù)行(odd line)以及偶數(shù)行(even line)分別對應(yīng)左右兩眼，舉例來說，如圖1中的奇數(shù)行像素L1、L2及L3可分配給左眼，偶數(shù)行像素R1、R2及R3可分配給右眼，從而形成兩組不同視角的影像數(shù)據(jù)。觀眾再配戴上具有特定偏光結(jié)構(gòu)的眼鏡，使奇數(shù)行像素的輸出顯示影像與偶數(shù)行像素的輸出顯示影像具有不同的相位并且分別傳送至左右眼。如此一來，觀眾便可感受到立體顯示效果。由于圖案相位差膜400形成的該兩組不同視角的影像數(shù)據(jù)是采用交錯方式的水平方向排列，因此，當(dāng)單一觀眾眼睛位置相對于顯示器垂直變動，或多個觀眾因身高或觀賞角度不同時，該兩組不同視角的影像數(shù)據(jù)間會發(fā)生串?dāng)_，影響觀眾視覺的舒適度及顯示器顯像的影像質(zhì)量；故目前的改善方法如圖2所示，預(yù)先在該兩組不同視角的影像數(shù)據(jù)所對應(yīng)的像素間，以黑色染料或樹脂增加像素間遮光區(qū)BM的寬度，以降低串?dāng)_情況；但上述改善串?dāng)_情況的方式，并無法針對觀眾實際偏移的角度及位置而改變像素間遮光區(qū)BM寬度大小，故此方式會降低正視不需過大垂直顯示視角時顯示器的亮度，而必須預(yù)先增加顯示器的背光源的亮度，使得顯示器額定功耗增加。因此，需要一種可自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，使能自動針對觀眾實際所需的顯示視角進行調(diào)整，并同步對背光源調(diào)整補償亮度，以改善上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是在于提供一種自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，可自動調(diào)整三維顯示器影像所需的垂直顯示視角，降低垂直方向影像串?dāng)_現(xiàn)象，并同步對背光源調(diào)整補償亮度。為達到上述目的，本發(fā)明的自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，包含影像擷取裝置，其擷取包含觀眾臉部位置及臉部數(shù)量的影像；顯示器，包含:顯示面板，顯示面板的像素具有多段顯示區(qū)域，且該顯示面板包含顯示驅(qū)動模塊，以驅(qū)動該多段顯示區(qū)域的電壓，使該多段顯示區(qū)域為可調(diào)控；以及背光源，其包含背光驅(qū)動模塊，以驅(qū)動該背光源的電壓，使該背光源的亮度為可調(diào)控；以及控制裝置，分別與該影像擷取裝置及該顯示器耦接，該控制裝置包括:信號處理模塊，接收該影像擷取裝置所擷取的該影像后，計算出觀眾臉部相對于該顯不面板中心垂直偏移的角度及觀眾數(shù)量，并轉(zhuǎn)換為第一電子信號與第二電子信號；以及信號輸出模塊，分別輸出該第一電子信號至該顯示面板的該顯示驅(qū)動模塊，以及輸出該第二電子信號至該背光源的該背光驅(qū)動模塊；其中，該顯不驅(qū)動模塊根據(jù)該第一電子信號而調(diào)控該顯示面板的該多段顯示區(qū)域，使該顯示面板產(chǎn)生的三維影像的垂直顯示視角，符合不同的觀眾臉部位置及觀眾數(shù)量下所需不同的該垂直顯示視角；且該背光驅(qū)動模塊根據(jù)該第二電子信號同步調(diào)整增加該背光源的亮度，以補償該顯示系統(tǒng)因該多段顯示區(qū)域改變而造成的亮度變化，使該顯示系統(tǒng)維持原有的亮度。作為可選的技術(shù)方案:該影像擷取裝置包含攝像機。作為可選的技術(shù)方案:該影像擷取裝置包含角度測量模塊，以獲得觀眾臉部相對于該顯示面板中心垂直偏移的角度信息。作為可選的技術(shù)方案:該顯示器的顯示面板為液晶面板或有機發(fā)光面板。作為可選的技術(shù)方案:該顯示面板包含圖案相位差膜的三維影像顯示模塊。作為可選的技術(shù)方案:該像素的該多段顯示區(qū)域通過電壓分別控制開關(guān)，而切換形成遮光區(qū)域或維持顯示區(qū)域。作為可選的技術(shù)方案:該像素的該多段顯示區(qū)域的調(diào)控程度依據(jù)下列公式:D =ClXtanei以及a = A-D，其中，D為該遮光區(qū)域的長度，d為對應(yīng)的該圖案相位差膜至該像素的距離，Θ i為觀眾臉部相對于該顯示面板中心垂直偏移的角度，A為改變前的該多段顯示區(qū)域的長度，a為改變后的該多段顯示區(qū)域的長度。作為可選的技術(shù)方案:該顯示器的該背光源單獨補償改變后的該多段顯示區(qū)域的亮度。作為可選的技術(shù)方案:該背光源包含復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管。作為可選的技術(shù)方案:該復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管為矩陣排列，并藉由該驅(qū)動模塊接收該第二電子信號而改變各該發(fā)光二極管的電壓，使各該發(fā)光二極管的亮度為可調(diào)控。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)可自動調(diào)整三維顯示器影像所需的垂直顯示視角，通過降低垂直方向影像串?dāng)_現(xiàn)象(crosstalk)，并同步對背光源調(diào)整補償亮度，使得仍可維持原本觀看該顯示系統(tǒng)時的亮度，滿足單一觀眾或多個觀眾觀看的舒適度。


圖1為習(xí)知條紋式交錯設(shè)計圖案相位差膜圖案的示意圖。圖2為習(xí)知增加遮光區(qū)域以改善三維影像串?dāng)_的示意圖。圖3為本發(fā)明自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)的架構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明一較佳實施例中，以電壓分別控制多段顯示區(qū)域開關(guān)的方式的示意圖。
圖5為繪示像素的側(cè)視圖。圖5-1至圖5-3為本發(fā)明較佳實施例中，不同的觀眾臉部位置及觀眾數(shù)量下，改善串?dāng)_現(xiàn)象的方式的示意圖。圖6為本發(fā)明一較佳實施例中，多段顯示區(qū)域與遮光區(qū)域改變程度的計算公式的示意圖。圖7為本發(fā)明一較佳實施例的流程圖。
具體實施例方式為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。請參考圖3及圖4，圖3為本發(fā)明的自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)的架構(gòu)圖，本發(fā)明的目的之一是在于提供一種自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)200，顯示系統(tǒng)200包含影像擷取裝置2、顯示器I以及控制裝置3。影像擷取裝置2用于擷取包含觀眾臉部位置及臉部數(shù)量的影像。顯示器1，包含顯示面板100以及背光源10，顯示面板100的像素5具有多段顯示區(qū)域51，且顯示面板100包含顯示驅(qū)動模塊101，以驅(qū)動多段顯示區(qū)域51的個別電壓，使多段顯示區(qū)域51為可調(diào)控。背光源10包含背光驅(qū)動模塊11，背光驅(qū)動模塊11驅(qū)動背光源10的電壓，使得背光源10的亮度為可調(diào)控?？刂蒲b置3分別與影像擷取裝置2及顯示器I耦接，控制裝置3具有信號處理模塊31以及信號輸出模塊32。信號處理模塊31接收影像擷取裝置2所擷取的影像后，計算出觀眾臉部相對于顯示面板100中心垂直偏移的角度及觀眾數(shù)量，并將其轉(zhuǎn)換為第一電子信號與第二電子信號；信號輸出模塊32分別輸出第一電子信號至顯示面板100的顯示驅(qū)動模塊101，以及輸出第二電子信號至背光源10的背光驅(qū)動模塊11。其中，顯示驅(qū)動模塊101根據(jù)第一電子信號而調(diào)控該顯示面板100的多段顯示區(qū)域51，使顯示面板100產(chǎn)生的三維影像的垂直顯示視角，符合不同觀眾的臉部位置及該觀眾數(shù)量下所需不同的垂直顯示視角；且該背光驅(qū)動模塊11根據(jù)第二電子信號同步調(diào)整增加背光源10的亮度，以補償該顯示系統(tǒng)200因多段顯示區(qū)域51的改變而造成的亮度變化，使顯示系統(tǒng)200維持原有的亮度。在本發(fā)明的一實施例中，影像擷取裝置2包含攝像機，可擷取動態(tài)或靜態(tài)畫面，并儲存為數(shù)字影像，以提供給后續(xù)控制裝置3的信號處理模塊31處理。在本發(fā)明的另一實施例中，影像擷取裝置2包含角度測量模塊21，其可直接獲得觀眾臉部相對于顯示面板中心垂直偏移的角度信息，并傳送至控制裝置3的信號處理模塊31進行運算。在本發(fā)明的另一實施例中，顯示器I的顯示面板100可以是液晶面板或有機發(fā)光面板等具有像素矩陣的顯示面板。在本發(fā)明的另一實施例中，顯示器I的顯示面板100是包含圖案相位差膜400的二維影像顯不模塊。請參照圖4，在本發(fā)明的另一實施例中，顯示面板100的每一像素5的多段顯示區(qū)域51可通過電壓分別控制開關(guān)，而切換形成遮光區(qū)域53或維持顯示區(qū)域，當(dāng)多段顯示區(qū)域51切換形成的遮光區(qū)域53時，遮光區(qū)域53的效果與原本像素5間的遮光區(qū)BM相同；請參照圖5，當(dāng)垂直觀看角度并未過大，例如當(dāng)臉部位置C平行觀看顯示器I時，則多段顯示區(qū)域51為亮態(tài)且維持原本像素5的透光程度，左右眼影像可分別由圖案相位差膜400的左眼視覺區(qū)L及右眼視覺區(qū)R到達左眼及右眼，而不會發(fā)生串?dāng)_；但當(dāng)垂直觀看角度過大，例如當(dāng)臉部位置A與平行觀看顯示器I的位置成一夾角時，像素5間的間隔區(qū)域不足以完全遮蔽左右眼兩組不同視角的影像，如圖5所示，當(dāng)左右眼影像同時由左眼視覺區(qū)L到達左眼時，則會發(fā)生串?dāng)_，造成影像質(zhì)量下降及觀眾不舒適，此時便需要增加遮光區(qū)域53，以通過增加垂直方向可視角度而改善此現(xiàn)象。請參照圖5-1至圖5-3，圖5-1至圖5_3為不同的觀眾臉部位置及觀眾數(shù)量下，改善串?dāng)_現(xiàn)象的方式的示意圖，當(dāng)觀眾臉部位置偏移顯示器I的中心時，如圖5-1與圖5-2所示觀眾臉部位置A或B，顯示面板100的像素5同步增加相對應(yīng)的遮光區(qū)域53，使影像可由該圖案相位差膜400的左眼視覺區(qū)L及右眼視覺區(qū)R分別準確到達左眼及右眼，而不產(chǎn)生串?dāng)_；如圖5-3所示，當(dāng)觀眾為多個且臉部位置的角度皆偏移顯示器I的中心時，藉由偵測偏移最大角度的觀眾臉部位置后，例如臉部位置A與臉部位置B，分別依據(jù)臉部位置A與臉部位置B的最大偏移角度Θ i與Θ 2增加各像素5所對應(yīng)的遮光區(qū)域53a與遮光區(qū)域53b，使顯示面板100的視角涵蓋Q1與02范圍內(nèi)多個觀眾的使用，而不產(chǎn)生串?dāng)_現(xiàn)象。請再參照圖6，圖6為像素的多段顯示區(qū)域與遮光區(qū)域改變程度的計算公式的示意圖，遮光區(qū)域53及改變后的多段顯示區(qū)域52其調(diào)控程度依據(jù)下列公式:D = dXtan θ:以及a = A-D，其中，D為遮光區(qū)域53的長度，d為所對應(yīng)的圖案相位差膜400至該像素的距離，Q1為觀眾臉部位置A相對于顯示面板100中心垂直的偏移角度，A為改變前的多段顯示區(qū)域51的長度，a為改變后的多段顯示區(qū)域52的長度；而Q1的測量，例如可以通過影像擷取裝置2的角度測量模塊21獲得觀眾臉部位置所偏移的角度，再經(jīng)由上述公式計算即可獲得觀眾臉部位置所需的視角，以及改變后的多段顯示區(qū)域52的長度與需要增加的遮光區(qū)域53的長度。請參照圖5-1，在本發(fā)明的另一實施例中，顯示器I的背光源10可單獨補償改變后的多段顯示區(qū)域52的亮度。改變后的多段顯示區(qū)域52因遮光區(qū)域53的增加而透光度降低。在本發(fā)明的另一實施例中，其中背光源10包含點狀光源，例如可為復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管，用以提供較局部區(qū)域背光調(diào)節(jié)；其中，復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管為矩陣排列，并可藉由該驅(qū)動模塊101接收該第二電子信號而改變個別發(fā)光二極管的電壓，使個別發(fā)光二極管的亮度皆為可調(diào)控。請參閱圖7，圖7為本發(fā)明的顯示系統(tǒng)一較佳實施例的流程圖。首先，藉由影像擷取裝置2，擷取包含觀眾臉部位置及臉部數(shù)量的影像(步驟SI);傳輸至控制裝置3的信號處理模塊31后，計算出觀眾臉部相對于顯示面板100中心垂直偏移的角度及觀眾數(shù)量(步驟 S2)；若僅有單一觀眾，則控制裝置3的信號輸出模塊32可讀取信號處理模塊31所計算出的觀眾臉部偏移角度信息后(步驟S3)，分別輸出第一電子信號至顯示面板100的顯示驅(qū)動模塊101，以調(diào)控顯示面板100的多段顯示區(qū)域51的個別電壓，依照觀眾臉部偏移的角度調(diào)整遮光區(qū)域53，而改變顯示面板100的3D視角(步驟S4);與第二電子信號至背光源10的背光驅(qū)動模塊11，背光驅(qū)動模塊11根據(jù)第二電子信號同步調(diào)整增加背光源10的亮度，以補償顯示系統(tǒng)200因多段顯示區(qū)域51的改變而形成的亮度變化，使顯示系統(tǒng)200維持原有的亮度(步驟S7);然后再回復(fù)至步驟SI擷取觀眾影像，以持續(xù)偵測觀眾的數(shù)量或位置是否有改變，使顯示系統(tǒng)200得以隨時自動調(diào)整三維顯示視角；若有多個觀眾時，則控制裝置3的信號輸出模塊32可讀取信號處理模塊31所計算出的所有觀眾臉部偏移的角度信息后(步驟S5)，分別輸出第一電子信號至顯示面板100的該顯示驅(qū)動模塊101，以調(diào)控顯示面板100的多段顯示區(qū)域51的個別電壓，依照多個觀眾臉部中，觀眾臉部最大偏移的角度調(diào)整遮光區(qū)域53，而改變顯示面板100的3D視角(步驟S6)，使視角范圍涵蓋區(qū)間內(nèi)的多個觀眾；與第二電子信號至背光源10的背光驅(qū)動模塊11，背光驅(qū)動模塊11根據(jù)第二電子信號同步調(diào)整增加背光源10的亮度，以補償顯示系統(tǒng)200因多段顯示區(qū)域51的改變而造成的亮度變化，使顯示系統(tǒng)200維持原有的亮度(步驟S7)；然后再回復(fù)至步驟SI擷取觀眾影像，以持續(xù)偵測觀眾數(shù)量或位置是否有改變，使顯示系統(tǒng)200得以隨時自動調(diào)整三維顯示視角。本發(fā)明已由上述相關(guān)實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發(fā)明的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發(fā)明的范圍。相反地，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，其特征在于包含: 影像擷取裝置，其擷取包含觀眾臉部位置及臉部數(shù)量的影像； 顯不器，包含: 顯示面板，該顯示面板的像素具有多段顯示區(qū)域，且該顯示面板包含顯示驅(qū)動模塊，以驅(qū)動該多段顯示區(qū)域的電壓，使該多段顯示區(qū)域為可調(diào)控；以及 背光源，其包含背光驅(qū)動模塊，以驅(qū)動該背光源的電壓，使該背光源的亮度為可調(diào)控；以及 控制裝置，分別與該影像擷取裝置及該顯示器耦接，該控制裝置包括: 信號處理模塊，接收該影像擷取裝置所擷取的該影像后，計算出觀眾臉部相對于該顯示面板中心垂直偏移的角度及觀眾數(shù)量，并轉(zhuǎn)換為第一電子信號與第二電子信號；以及 信號輸出模塊，分別輸出該第一電子信號至該顯示面板的該顯示驅(qū)動模塊，以及輸出該第二電子信號至該背光源的該背光驅(qū)動模塊； 其中，該顯示驅(qū)動模塊根據(jù)該第一電子信號而調(diào)控該顯示面板的該多段顯示區(qū)域，使該顯示面板產(chǎn)生的三維影像的垂直顯示視角，符合不同的觀眾臉部位置及觀眾數(shù)量下所需的不同的該垂直顯示視角；且該背光驅(qū)動模塊根據(jù)該第二電子信號同步調(diào)整增加該背光源的亮度，以補償該顯示系統(tǒng)因該多段顯示區(qū)域改變而造成的亮度變化，使該顯示系統(tǒng)維持原有的亮度。
2.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該影像擷取裝置包含攝像機。
3.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該影像擷取裝置包含角度測量模塊，以獲得觀眾臉部相對于該顯示面板中心垂直偏移的角度信息。
4.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該顯示器的顯示面板為液晶面板或有機發(fā)光面板。
5.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該顯示面板包含圖案相位差膜的三維影像顯不模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該像素的該多段顯示區(qū)域通過電壓分別控制開關(guān)，而切換形成遮光區(qū)域或維持顯示區(qū)域。
7.如權(quán)利要求6所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該像素的該多段顯示區(qū)域的調(diào)控程度依據(jù)下列公式:D = dXtan Θ j以及a = A_D,其中,D為該遮光區(qū)域的長度,d為對應(yīng)的該圖案相位差膜至該像素的距離，Θ i為觀眾臉部相對于該顯示面板中心垂直偏移的角度，A為改變前的該多段顯示區(qū)域的長度，a為改變后的該多段顯示區(qū)域的長度。
8.如權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該顯示器的該背光源單獨補償改變后的該多段顯示區(qū)域的亮度。
9.如權(quán)利要求8所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該背光源包含復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管。
10.如權(quán)利要求9所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于:該復(fù)數(shù)個發(fā)光二極管為矩陣排列，并藉由該驅(qū)動模塊接收該第二電子信號而改變各該發(fā)光二極管的電壓，使各該發(fā)光二極管的亮度為可調(diào)控。
全文摘要
本發(fā)明為一種自動調(diào)整三維影像顯示視角的顯示系統(tǒng)，其包含影像擷取裝置、顯示器以及控制裝置。此顯示系統(tǒng)通過該影像擷取裝置擷取包含觀眾臉部位置及臉部數(shù)量的影像，該控制裝置接收該影像擷取裝置擷取的影像后，計算出觀眾臉部相對于顯示器的顯示面板中心垂直偏移的角度及觀眾數(shù)量，獲得不同觀眾數(shù)量下每個觀眾所需的三維影像的顯示視角，并通過同步調(diào)整該顯示器的顯示面板及背光源，以形成滿足不同顯示視角的三維影像；該顯示面板的像素具有可調(diào)控的多段顯示區(qū)域，且該多段顯示區(qū)域的顯示面積變更后，通過背光源提供的亮度補償仍可維持原本觀看該顯示系統(tǒng)時的亮度，從而提高觀眾觀看的舒適度。
文檔編號G09G3/34GK103118267SQ201310028688
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者吳豐旭 申請人:明基材料有限公司, 明基材料股份有限公司