專利名稱：優(yōu)化3d圖像顯示裝置中的亮度控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，并且具體地涉及適于顯示三維或立體圖像的顯示裝置。
三維圖像的產(chǎn)生通常需要顯示裝置能夠向該顯示裝置的使用者的左眼和右眼提供不同的視圖。這可以通過(guò)使用專門構(gòu)造的眼鏡(goggle)將分離的圖像直接提供給使用者的每只眼睛來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)例子中，顯示器以時(shí)序的方式提供交替的左視圖和右視圖，所述視圖通過(guò)同步的觀察眼鏡而被允許進(jìn)入觀察者的相應(yīng)眼睛。
在另一個(gè)例子中，例如US 6,172,807中所述的例子，通過(guò)以LCD面板形式的空間調(diào)制元件來(lái)提供左眼視圖和右眼視圖的時(shí)序同步，該LCD面板利用視差交替地遮住顯示器的左眼視圖和右眼視圖。為了正確地遮住左眼視圖和右眼視圖，US‘807的系統(tǒng)必須不斷地跟蹤觀察者相對(duì)于顯示裝置的位置。
相反，本發(fā)明涉及這種類型的顯示裝置，即其中根據(jù)相對(duì)于單個(gè)顯示面板的視角可以看見(jiàn)圖像的不同視圖，而不一定需要對(duì)使用者位置進(jìn)行跟蹤。在下文中，這些一般將被稱為3D顯示裝置。
這種3D顯示裝置的一種已知類型是其中實(shí)施視差屏障(barrier)方法的液晶顯示器。

圖1中示出這種系統(tǒng)。
參考圖1，視差屏障型的顯示裝置100包括提供多個(gè)分立光源的背部面板11。如所示，背部面板11可通過(guò)面光源12(例如光致發(fā)光面板)形成，該面光源12由具有在其表面上分布的多個(gè)狹縫14a至14d的不透明屏幕或屏障層13覆蓋。于是每個(gè)狹縫14都用作線光源。
液晶顯示面板(LCD)15包括多個(gè)像素(例如圖1中編號(hào)的1至10)，它們可分別由根據(jù)已知技術(shù)的電信號(hào)來(lái)尋址以便改變它們各自的光透射特性。背部面板11相對(duì)于LCD面板15靠近放置，以使各個(gè)線光源14對(duì)應(yīng)于像素組16。例如，示出為組161的像素1至5對(duì)應(yīng)于狹縫14a，示出為組162的像素6至10對(duì)應(yīng)于狹縫14b等等。
像素組16的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于一幅圖像的多個(gè)可能視圖(V-2、V-1、V0、V1、V2)中的一個(gè)視圖V，以使通過(guò)相應(yīng)于該視圖的像素1至5中的一個(gè)像素可觀察到相應(yīng)的線光源14a。在各個(gè)組16中的像素的數(shù)量決定當(dāng)前的圖像的視圖的數(shù)量，該數(shù)量在所示的安排中是5。視圖的數(shù)量越大，3D效果變得越逼真，并且提供更傾斜的視角。
在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，我們將正在顯示的“圖像”認(rèn)為是由顯示面板中的所有像素產(chǎn)生的總圖像，該圖像由多個(gè)如由特定視角決定的“視圖”構(gòu)成。
該現(xiàn)有技術(shù)的安排存在一個(gè)問(wèn)題。如由觀察者感覺(jué)到的任何給定的分立光源14的亮度將是沿與該光束正交的方向位于光源和觀察者之間的像素的大小的函數(shù)。換言之，從圖1的像素3觀察到的光源14a的視圖的角大小大于從像素5觀察到的光源14a的視圖的角大小。
因此，所感覺(jué)到的觀察源的亮度將是視角的函數(shù)。當(dāng)以更傾斜的角度觀察時(shí)這導(dǎo)致較暗的圖像，并且因此當(dāng)觀測(cè)該圖像的不同視圖時(shí)導(dǎo)致不想要的亮度偽像(artefact)。
本發(fā)明的目的是克服或減輕在用于顯示三維圖像的顯示裝置中的不想要的亮度偽像，在該顯示裝置中根據(jù)視角來(lái)顯示該圖像的不同視圖。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于顯示三維圖像的顯示裝置，以使根據(jù)視角來(lái)顯示不同的視圖，該顯示裝置包括顯示面板，其具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址的像素，這些像素被分成組以使在組中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，組中的每個(gè)像素相對(duì)于各自的分立光源進(jìn)行定位；顯示驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)所接收的圖像數(shù)據(jù)來(lái)控制每個(gè)像素的光學(xué)特性以產(chǎn)生圖像；以及亮度補(bǔ)償裝置，用于進(jìn)一步控制組中的像素的所述光學(xué)特性以通過(guò)所述像素來(lái)補(bǔ)償各自光源的視圖的角大小。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種用于在顯示裝置上顯示三維圖像的方法，以使根據(jù)視角來(lái)顯示該圖像的不同視圖，該方法包括以下步驟處理圖像數(shù)據(jù)來(lái)為在顯示面板中的多個(gè)可分別尋址的像素中的每個(gè)像素形成像素亮度數(shù)據(jù)值，這些像素被分成組以使在組中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，并且組中的每個(gè)像素相對(duì)于各自的分立光源進(jìn)行定位，所述像素亮度數(shù)據(jù)值的每個(gè)用于控制各自像素的光學(xué)特性以產(chǎn)生圖像；將亮度校正值應(yīng)用于各個(gè)組中的至少一些像素?cái)?shù)據(jù)值以通過(guò)所述像素來(lái)補(bǔ)償各自光源的視圖的角大??；以及使用該校正的像素?cái)?shù)據(jù)值來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示面板的像素以產(chǎn)生所述圖像。
現(xiàn)在將通過(guò)實(shí)例并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1示出使用視差屏障方法來(lái)顯示三維圖像的LCD裝置的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的示意性截面圖；圖2示出在說(shuō)明視差屏障LCD裝置的幾何結(jié)構(gòu)方面有用的示意性的截面圖；圖3示出說(shuō)明如由像素的左邊緣和右邊緣所確定的光源的每個(gè)視圖的角寬度的示意圖，所述光源是通過(guò)所述像素來(lái)觀察的；圖4示出作為提供圖像的不同視圖的一組像素的像素?cái)?shù)量的函數(shù)的歸一化亮度的曲線圖；圖5示出應(yīng)用于提供圖像的不同視圖的一組像素的每個(gè)像素的亮度校正因子的曲線圖；圖6示出作為視圖數(shù)量的函數(shù)的視圖寬度和角位置的曲線圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示裝置的示意性框圖；圖8示出使用柱透鏡(lenticular)陣列的本發(fā)明的實(shí)施例；圖9示出一種適合于供該顯示裝置使用的光源的可替換的形式；以及圖10示出在說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的顯示優(yōu)化原理方面有用的常規(guī)液晶顯示面板的視角特性的圖。
參考圖1，已經(jīng)描述了視差屏障型的三維圖像顯示裝置的基本功能。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中可以使用顯示面板15和背部面板11照明源的類似結(jié)構(gòu)。然而將認(rèn)識(shí)到，正如在下文中將變得明顯的，可以使用其它結(jié)構(gòu)。
通常，本發(fā)明使用具有多個(gè)可分別尋址的像素1...10的顯示面板15，其中這些像素被分成組，以使分別在組161和162中的不同像素1...5或6...10對(duì)應(yīng)于圖像的不同視圖。顯示面板15可以是任何合適的電光裝置，在該裝置中，各個(gè)像素的光學(xué)特性可以根據(jù)電控制信號(hào)進(jìn)行改變以產(chǎn)生圖像。優(yōu)選地，該顯示面板是液晶顯示器。
優(yōu)選地提供具有多個(gè)分立光源14a...14d的照明源，以使定位每個(gè)像素組16來(lái)接收來(lái)自相應(yīng)的一個(gè)光源的光。這可以是通過(guò)圖1中的面光源12和屏幕13的安排，但是也可以通過(guò)提供光源14作為像素線、單個(gè)像素或像素塊的像素光源來(lái)提供。
更進(jìn)一步，多個(gè)分立的光源可以是通過(guò)提供一系列高亮度光點(diǎn)的背光和透鏡陣列(例如柱透鏡片陣列)所提供的虛光源。圖9中示出這種安排。顯示裝置80包括LCD面板75、面光源72和透鏡陣列71。該透鏡陣列將來(lái)自面光源72的光聚焦到正好位于LCD面板的平面的外部的多個(gè)分立的焦點(diǎn)73，以使每個(gè)都照亮LCD面板中的多個(gè)像素，類似于關(guān)于圖1所述的那樣。
圖2中示出在顯示面板15中的像素組的一部分。在相對(duì)于顯示面板平面的法線的各自的視角φ0、φ1、...φ7處，寬度為w的光源14對(duì)應(yīng)于一組像素0...7并可通過(guò)該組像素被觀察到。將會(huì)理解，僅示出像素組16的大約一半，另外7個(gè)像素存在于像素0的左邊以使像素組16完整。
各個(gè)像素具有寬度p0、p1、...p7。優(yōu)選地，寬度p0...p7是相等的，但是它們可以改變以便在一定程度上補(bǔ)償所通過(guò)的入射光的角度。背部面板照明源14和顯示面板15之間的距離被示出為h。在優(yōu)選的顯示裝置中，h＝2.3mm，p0＝200微米，以及w＝50微米，盡管這些值可以進(jìn)行顯著的改變。
圖3示出各個(gè)視圖V0、V1、V2、V3、V4的觀察錐體的角度大小Δφ對(duì)于越高的n變得越小，其中n是從在光源14上方的位于中心的像素0開(kāi)始計(jì)數(shù)的像素編號(hào)(參見(jiàn)圖2)。這意味著，假設(shè)光源14是各向同性輻射體，那么對(duì)于越高的n值，n個(gè)視圖的每個(gè)的亮度變得越低。至少對(duì)于由對(duì)應(yīng)于相關(guān)光源14的像素組16所對(duì)著的角度的延伸而言，情況通常將是這樣的。因此，觀察者將感覺(jué)到更傾斜的視圖(例如V4、V3)的亮度比垂直視圖V0的亮度更低。這在觀測(cè)正在顯示的圖像的不同視圖時(shí)導(dǎo)致一些不希望有的偽像。
視圖n的角度位置φn由φn＝arctan(n p0/h)給出。這假設(shè)對(duì)于所有的n而言pn＝p0(恒定像素寬度)，所以xn＝p0/2+n p0。對(duì)于大多數(shù)LCD面板而言是這種情況，但是具有不同像素大小的面板可通過(guò)適當(dāng)?shù)母淖儊?lái)適應(yīng)。在眼睛間的角度Δφeye處的第一視圖φ1被給出為φ1＝arctan(p0/h)。相鄰視圖之間的角距離φn+1-φn不是恒定的。在圖6中分別以曲線31、32示出Δφ和作為視圖編號(hào)n的函數(shù)的φn的值。
Δφ的表達(dá)式由下式給出Δφ＝arctan{[(n+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(n-0.5)p0-0.5*w]/h}數(shù)Δφ決定各個(gè)視圖的亮度。如果光源14是沿所有(相關(guān)的)方向發(fā)射相等亮度的各向同性輻射體，那么亮度與各個(gè)視圖所對(duì)著的角度成線性比例。如果將視圖0的亮度歸一化為1，那么對(duì)于每個(gè)視圖n的亮度由下面的表達(dá)式給出(亮度視圖)n＝Δφn/Δφ0=arctan{[(n+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(n-0.5)p0-0.5*w]/h}2arctan[(p0+w)/2h]]]>在圖4中繪出了對(duì)于h＝2.3mm、p0＝200微米、w＝50微米的情況而言歸一化亮度對(duì)視圖編號(hào)n的曲線。在各向異性光源14的情況下，可以進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整以確定作為n的函數(shù)的亮度分布圖。
根據(jù)本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例，提出修改LCD面板的像素的驅(qū)動(dòng)電壓和/或電流以至少部分地補(bǔ)償所建立的亮度分布圖。因此，分別調(diào)整組中LCD像素的透射以補(bǔ)償像素所產(chǎn)生的視圖的亮度。對(duì)于2N+1個(gè)視圖(編號(hào)從-N至+N的視圖)，提供一種亮度補(bǔ)償裝置，該亮度補(bǔ)償裝置控制組16中的每個(gè)像素0...N和0...-N的光學(xué)特性以便補(bǔ)償視角。
該亮度補(bǔ)償裝置優(yōu)選地基本上把由像素組16顯示的光源14的亮度歸一化為由對(duì)于顯示面板中任何給定位置的組中其它像素所顯示的亮度。因此所感覺(jué)到的亮度變得與視角無(wú)關(guān)。該亮度補(bǔ)償裝置可以考慮光源14的任何程度的各向異性特性。
對(duì)于不同的顯示器類型(例如考慮到像素大小、LCD面板厚度、光源至顯示器的間隔等等)以及對(duì)于透射-反射式顯示器而言將需要不同的亮度校正因子。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，亮度補(bǔ)償裝置根據(jù)下面的表達(dá)式對(duì)總共2N+1個(gè)像素(在垂直于光源的中心像素n＝0的每側(cè)上的N個(gè)像素)的第n個(gè)像素應(yīng)用亮度校正因子fnfn＝(亮度視圖)N/(亮度視圖)n因此
圖7示意性地示出結(jié)合了亮度補(bǔ)償裝置的顯示裝置101的示例實(shí)施例。
圖像處理器50接收包括多個(gè)視圖φ0...φ7中每個(gè)的亮度像素?cái)?shù)據(jù)的圖像信息流。處理該圖像信息并以數(shù)字形式存儲(chǔ)在幀緩沖器51中，以使其能夠被再現(xiàn)到顯示裝置53上。幀緩沖器51包括多個(gè)頁(yè)面58，每個(gè)頁(yè)面包括用于各自視圖φ0、φ1、...φ7的像素?cái)?shù)據(jù)。
由顯示驅(qū)動(dòng)器52來(lái)訪問(wèn)幀緩沖器51，該顯示驅(qū)動(dòng)器52根據(jù)在幀存儲(chǔ)器51中存儲(chǔ)的每個(gè)值來(lái)提供適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電壓和/或電流信號(hào)給顯示面板53的每個(gè)像素。作為一個(gè)通用原理，將會(huì)理解，由亮度補(bǔ)償裝置應(yīng)用的亮度校正值可應(yīng)用于(i)通過(guò)數(shù)字地修改在幀存儲(chǔ)器51中存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)以包含校正因子，使得由顯示驅(qū)動(dòng)器52選擇的驅(qū)動(dòng)參數(shù)的值被適當(dāng)?shù)匦薷?，或?ii)通過(guò)使在幀存儲(chǔ)器51中存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)未被修改，但是將校正因子應(yīng)用于顯示驅(qū)動(dòng)器52的輸出端。
在第一實(shí)施例中，提供亮度補(bǔ)償裝置60(以虛線示出)以作為例如可由圖像處理器50訪問(wèn)的查找表。該查找表包括校正值的多個(gè)頁(yè)面61、62、63，每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)于將應(yīng)用于由圖像處理器接收的圖像數(shù)據(jù)的視角φ1...φ7中的一個(gè)。該圖像處理器50獲得對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的適當(dāng)校正，并將該補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器51中。
在本上下文中的表達(dá)“校正值”可以包括“替代”值或“補(bǔ)償”值。換言之，對(duì)于給定的輸入像素值xi，查找表61-63可以提供將要存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的替代值xs(作為φ的函數(shù))以取代xi?？商鎿Q地，對(duì)于給定的輸入像素值xi，查找表61-63可以提供補(bǔ)償值xo(作為φ的函數(shù))，該補(bǔ)償值xo與輸入值相結(jié)合，并且結(jié)果xi+xo被存儲(chǔ)在幀儲(chǔ)存器中以取代xi。
本實(shí)施例的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)在于，它能夠由常規(guī)LCD驅(qū)動(dòng)器裝置以非常小的硬件的改變(如果有改變的話)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖像處理器50的功能可在軟件中得到實(shí)現(xiàn)，并且亮度補(bǔ)償裝置60的功能也能夠作為軟件實(shí)施而得到實(shí)現(xiàn)。
在該第一實(shí)施例的一個(gè)變形中，補(bǔ)償裝置60可以在數(shù)據(jù)已經(jīng)由圖像處理器50存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器51中時(shí)獨(dú)立于圖像處理器50進(jìn)行操作。通過(guò)使用幀存儲(chǔ)器51的第二存取端口64可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在本實(shí)施例中的補(bǔ)償裝置60也可作為軟件模塊得到實(shí)現(xiàn)，而不干擾圖像處理器50的工作(例如其中這是定制的圖形處理器)。此外，查找表61-63可以提供由亮度補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)的替代值或補(bǔ)償值。
在第二實(shí)施例中認(rèn)識(shí)到，可以在模擬域中實(shí)時(shí)進(jìn)行各個(gè)像素驅(qū)動(dòng)信號(hào)的亮度補(bǔ)償，即通過(guò)將校正電壓補(bǔ)償應(yīng)用至由顯示驅(qū)動(dòng)器52產(chǎn)生的每個(gè)像素信號(hào)。因此在該實(shí)施例中，在顯示驅(qū)動(dòng)器52和顯示面板53之間安裝亮度補(bǔ)償裝置70以施加特定的補(bǔ)償電壓和/或電流至由顯示驅(qū)動(dòng)器輸出的像素信號(hào)。在該安排中，亮度校正值可被認(rèn)為是電壓和/或電流補(bǔ)償值。
為了完整起見(jiàn)，還注意到了混合系統(tǒng)能夠使用由補(bǔ)償裝置60將數(shù)字校正值應(yīng)用于幀存儲(chǔ)器51的技術(shù)以及由補(bǔ)償裝置70將模擬補(bǔ)償應(yīng)用于顯示驅(qū)動(dòng)器輸出端的兩種技術(shù)。這兩種技術(shù)都將作出適當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)，盡管這可能是一個(gè)更復(fù)雜的解決方案。例如，可能選擇由亮度補(bǔ)償裝置70應(yīng)用的模擬補(bǔ)償或校正值以將顯示面板的操作移入透射-電壓特性的適當(dāng)?shù)牟糠?，而可能選擇數(shù)字校正值以補(bǔ)償在透射-電壓特性的斜率中的差異。
還應(yīng)當(dāng)注意的是，此處所描述的亮度補(bǔ)償裝置60也可應(yīng)用于除了圖1和2中所示出的以外的其它形式的3D顯示器。參考圖8將注意到，本發(fā)明也可應(yīng)用于柱透鏡3D顯示裝置200。在該柱透鏡顯示裝置中，液晶顯示面板115包括以與圖1中的像素類似的方式安排在組1161、1162中的多個(gè)像素(示出了a1至b8)。在LCD陣列115的頂部設(shè)置了柱面透鏡121、122的柱透鏡陣列120。該柱透鏡陣列可以包括任何波紋光學(xué)材料片、或者分立的或連接的透鏡的陣列，以對(duì)LCD面板的像素組提供定位聚焦。
在圖8中所示的安排中，對(duì)應(yīng)于八視圖3D顯示器，選取每個(gè)透鏡元件的寬度為8個(gè)像素。當(dāng)然，可根據(jù)所需的角分辨率來(lái)選取每個(gè)透鏡元件的寬度以對(duì)應(yīng)于不同數(shù)目的像素。LCD的像素a1至a8被成像在不同的視圖中。例如，示出了從像素a2與a4射出的光線?？梢钥吹?，在LCD基板116中，相對(duì)于由像素a4射出的光線，由像素a2射出的光線較大程度傾斜地傳播。它們之間的角度平均約等于兩個(gè)視圖之間的角度(θ)。
將會(huì)看到，在柱透鏡型3D顯示裝置中，不同視圖的光線仍將以相對(duì)于顯示器平面的不同角度從各自分立的光源(未示出)行進(jìn)到液晶顯示面板。因此，依賴于角度的亮度問(wèn)題仍然存在，并且該問(wèn)題由如關(guān)于圖7所述的亮度補(bǔ)償裝置70來(lái)解決。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不僅可應(yīng)用于透射顯示面板類型，而且可應(yīng)用于反射顯示面板類型。在顯示面板提供了對(duì)多個(gè)像素的每個(gè)的反射率的控制的情況下，反射率對(duì)于像素平面與光源的角度的依賴性仍將存在，并且使用此處所述的亮度補(bǔ)償裝置可得到校正。
上述的本發(fā)明通常對(duì)于液晶顯示器的優(yōu)化也有著重要的意義。通常已知LCD面板的視角依賴性相當(dāng)差。圖10示出對(duì)于不具備補(bǔ)償片(foil)的標(biāo)準(zhǔn)的90度扭曲向列(TN)透射型LCD而言對(duì)比度和灰度反轉(zhuǎn)是如何依賴于視角的。在偏離顯示器平面的法線-60度和+60度之間的x軸上示出水平視角，以及在偏離顯示器平面的法線-60度和+60度之間的y軸上示出垂直視角。
在該圖的下部示出LCD偏振片的光軸90、91以及液晶導(dǎo)向板的光軸92的方向。
從圖10中可見(jiàn)，圖像質(zhì)量強(qiáng)烈依賴于視角。對(duì)于圖10中所示的例子，由從左上角連至右下角的對(duì)角線94來(lái)表示最佳視角，并且對(duì)于該線94的右部和上部的觀察位置，出現(xiàn)灰度反轉(zhuǎn)。
通常，對(duì)于諸如電視機(jī)和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器之類的大多數(shù)重要應(yīng)用而言，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，使水平觀察方向的性能最大化比使垂直觀察方向的性能最大化更重要。例如，對(duì)于電視機(jī)的應(yīng)用而言，顯示裝置的多個(gè)觀察者通常將被安排成他們的眼睛高度相對(duì)于屏幕差不多是一致的(即沿y軸具有非常小的變化)，但是他們的水平視角相對(duì)于x軸則會(huì)發(fā)生明顯變化。類似地，坐在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器前的使用者在工作時(shí)將頭部位置沿著x軸改變比沿著y軸改變的可能性更大。
因此根據(jù)常規(guī)，LCD將偏離圖10中所示的方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，以使在使用時(shí)其偏振軸與顯示器的x軸和y軸成約45度。以這種方式，該顯示裝置的性能對(duì)于水平視角得到優(yōu)化，但是對(duì)于垂直視角卻受到損害。
3D LCD顯示器遭受著同樣的相對(duì)于x和y方向的視角依賴性的優(yōu)化的問(wèn)題。
然而在本發(fā)明中認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在驅(qū)動(dòng)顯示器、如上所述地使用所述亮度補(bǔ)償裝置60和/或70方面的電子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)亮度再現(xiàn)的優(yōu)化。
因此，更為適當(dāng)?shù)氖翘峁┚哂蟹较虻娘@示裝置，在該顯示裝置中，顯示面板的固有光學(xué)特性對(duì)于垂直視角變化得到優(yōu)化。利用本文中所述的電子驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)適應(yīng)并優(yōu)化水平視角變化。
因此在優(yōu)選安排中對(duì)上述的3D顯示裝置進(jìn)行安排，以使在正常使用時(shí)其具有在提供不同的視圖作為相對(duì)于顯示面板的第一軸的角度的函數(shù)的每個(gè)組16中的像素，并且具有被定向以便相對(duì)于該顯示器的第二軸最小化視角依賴性的顯示面板的偏振元件，其中第二軸垂直于第一軸。
在最一般的意義上，顯示面板的固有光學(xué)特性是這樣的，即使得相對(duì)于y軸的視角依賴性得到降低或者基本上被最小化，并且亮度補(bǔ)償裝置60和/或70用于降低或基本上最小化相對(duì)于橫向于y軸的軸的視角依賴性。更優(yōu)選地，亮度補(bǔ)償裝置60和/或70用于降低或基本上最小化相對(duì)于垂直于y軸的軸(即x軸)的視角依賴性。在最優(yōu)選的裝置中，將x軸定義為當(dāng)顯示器在正常使用時(shí)的水平軸，并將y軸定義為當(dāng)顯示器在正常使用時(shí)的垂直軸。
其它的實(shí)施例都有意地處于所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示三維圖像以使根據(jù)視角來(lái)顯示不同視圖的顯示裝置(101)，該顯示裝置包括顯示面板(15、53)，其具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址的像素(0...10)，這些像素被分成組，以使在組(16)中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，組中的每個(gè)像素相對(duì)于各自的分立光源(14)進(jìn)行定位；顯示驅(qū)動(dòng)器(52)，用于根據(jù)所接收的圖像數(shù)據(jù)來(lái)控制每個(gè)像素的光學(xué)特性以產(chǎn)生圖像；以及亮度補(bǔ)償裝置(60、70)，用于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，以通過(guò)所述像素來(lái)補(bǔ)償各自光源的視圖的角大小。
2.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，還包括用于提供多個(gè)所述分立光源(14)的背部面板(11)，在顯示面板(15)中的每個(gè)像素組(16)被定位以接收來(lái)自該分立光源中的相應(yīng)光源的光。
3.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中該背部面板(11)提供多個(gè)照明的線光源。
4.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中該背部面板(11)提供多個(gè)照明的點(diǎn)光源。
5.權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其中該顯示面板(15)是光透射顯示面板，其適用于從與該背部面板(11)位于其上的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)來(lái)觀察。
6.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，還包括與該顯示面板(115)相鄰設(shè)置的柱透鏡陣列(120)，在該陣列中的每個(gè)透鏡體(121、122)都聚焦來(lái)自該顯示面板中所選擇的像素的光。
7.權(quán)利要求6所述的顯示裝置，其中在該陣列(120)中的每個(gè)透鏡體(121、122)都與所述像素組(16)相關(guān)。
8.任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的顯示裝置，其中該光學(xué)特性是光透射特性，并且該顯示驅(qū)動(dòng)器(52)和亮度補(bǔ)償裝置(60、70)適于根據(jù)要被顯示的圖像來(lái)控制通過(guò)每個(gè)像素的光的量。
9.任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置(60)包括查找表，該查找表包含關(guān)于組中的每個(gè)像素所要應(yīng)用的校正值。
10.權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其中選擇該校正值，以便基本上歸一化由像素組所顯示的亮度以獨(dú)立于視角。
11.權(quán)利要求9所述的顯示裝置，其中該查找表包括作為視角的函數(shù)被應(yīng)用于幀存儲(chǔ)器的替代值或補(bǔ)償值。
12.權(quán)利要求8所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于調(diào)整從該顯示驅(qū)動(dòng)器接收的像素驅(qū)動(dòng)電壓和/或電流。
13.權(quán)利要求12所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置將電壓和/或電流補(bǔ)償提供給從該顯示驅(qū)動(dòng)器接收的像素驅(qū)動(dòng)電壓和/或電流。
14.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，所述光學(xué)特性是作為每個(gè)像素的線視角尺寸的函數(shù)。
15.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，所述光學(xué)特性是作為每個(gè)像素的面視角尺寸的函數(shù)。
16.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，所述光學(xué)特性是作為相對(duì)于其相應(yīng)的分立光源的像素的線尺寸所對(duì)著的角度的函數(shù)。
17.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，所述光學(xué)特性是作為相對(duì)于其相應(yīng)的分立光源的像素的面尺寸所對(duì)著的角度的函數(shù)。
18.權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置適于進(jìn)一步控制在組中的像素的所述光學(xué)特性，以根據(jù)下面的函數(shù)來(lái)調(diào)整每個(gè)像素的光透射率arctan{[(N+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(N-0.5)p0-0.5*w]/h}arctan{[(n+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(n-0.5)p0-0.5*w]/h}]]>其中該像素組包括(2N+1)個(gè)像素，n是距離(2N+1)個(gè)像素的組的中心的像素位置，p0是像素寬度，w是分立光源的寬度，以及h是該光源至該像素組的平面的垂直間距。
19.任何一項(xiàng)上述權(quán)利要求所述的顯示裝置，其中該顯示面板(15、53)的固有光學(xué)特性被構(gòu)造為使得相對(duì)于y軸的視角依賴性得到降低或者基本上被最小化，并且該亮度補(bǔ)償裝置(60、70)用于降低或基本上最小化相對(duì)于橫向于y軸的軸的視角依賴性。
20.權(quán)利要求19所述的顯示裝置，其中該亮度補(bǔ)償裝置(60、70)用于降低或基本上最小化相對(duì)于垂直于y軸的軸(即x軸)的視角依賴性。
21.權(quán)利要求20所述的顯示裝置，其被合并成一個(gè)物體，其中x軸被定義為當(dāng)該物體在正常使用時(shí)的水平軸，以及y軸被定義為當(dāng)該物體在正常使用時(shí)的垂直軸。
22.一種用于在顯示裝置(101)上顯示三維圖像以使根據(jù)該視角來(lái)顯示該圖像的不同視圖的方法，該方法包括以下步驟處理圖像數(shù)據(jù)來(lái)為在顯示面板(15、53)中的多個(gè)可分別尋址的像素(0...10)中的每個(gè)像素形成像素亮度數(shù)據(jù)值，這些像素被分成組，以使在組(16)中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，并且組中的每個(gè)像素都相對(duì)于各自的分立光源(14)進(jìn)行定位，所述像素亮度數(shù)據(jù)值中的每個(gè)都用于控制各自像素的光學(xué)特性以產(chǎn)生圖像；將亮度校正值應(yīng)用于在各個(gè)組中的至少一些像素?cái)?shù)據(jù)值，以通過(guò)所述像素來(lái)補(bǔ)償各自光源的視圖的角大小；以及使用該校正的像素?cái)?shù)據(jù)值來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示面板的像素以產(chǎn)生所述圖像。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其中該光學(xué)特性是光透射特性，并且所應(yīng)用的亮度校正值適于根據(jù)要被顯示的三維圖像來(lái)控制來(lái)自于通過(guò)每個(gè)像素的各自分立光源的光的量。
24.權(quán)利要求22所述的方法，其中從查找表中獲得該亮度校正值，該查找表包含關(guān)于組中的每個(gè)像素所要應(yīng)用的校正值。
25.權(quán)利要求22所述的方法，其中選擇該校正值，以便基本上歸一化由像素組所顯示的亮度以獨(dú)立于視角。
26.權(quán)利要求22所述的方法，其中該亮度校正值被用來(lái)調(diào)整應(yīng)用至該顯示面板的像素驅(qū)動(dòng)電壓和/或電流。
27.權(quán)利要求22所述的方法，其中根據(jù)組中每個(gè)像素的線視角尺寸的函數(shù)來(lái)確定該亮度校正值。
28.權(quán)利要求22所述的方法，其中根據(jù)組中每個(gè)像素的面視角尺寸的函數(shù)來(lái)確定該亮度校正值。
29.權(quán)利要求22所述的方法，其中根據(jù)相對(duì)于其相應(yīng)的分立光源的像素的線尺寸所對(duì)著的角度的函數(shù)來(lái)確定該亮度校正值。
30.權(quán)利要求22所述的方法，其中根據(jù)相對(duì)于其相應(yīng)的分立光源的像素的面尺寸所對(duì)著的角度的函數(shù)來(lái)確定該亮度校正值。
31.權(quán)利要求22所述的方法，其中選擇該亮度校正值以根據(jù)下面的函數(shù)來(lái)調(diào)整每個(gè)像素的光透射率arctan{[(N+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(N-0.5)p0-0.5*w]/h}arctan{[(n+0.5)p0+0.5*w]/h}-arctan{[(n-0.5)p0-0.5*w]/h}]]>其中像素組包括(2N+1)個(gè)像素，n是距離(2N+1)個(gè)像素的組的中心的像素位置，p0是像素寬度，w是分立光源的寬度，以及h是該光源至該像素組的平面的垂直間距。
32.權(quán)利要求22至31中任何一項(xiàng)所述的方法，還包括下述步驟構(gòu)造該顯示面板(15、53)的固有光學(xué)特性以使得相對(duì)于y軸的視角依賴性得到降低或者基本上被最小化，并且應(yīng)用所述亮度校正值以便降低或基本上最小化相對(duì)于橫向于y軸的軸的視角依賴性。
33.權(quán)利要求32所述的方法，其中應(yīng)用該亮度校正值以降低或基本上最小化相對(duì)于垂直于y軸的軸(即x軸)的視角依賴性。
34.權(quán)利要求33所述的方法，其中x軸是當(dāng)該顯示面板在正常使用時(shí)的水平軸，以及y軸是當(dāng)該顯示面板在正常使用時(shí)的垂直軸。
35.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括在其上具有計(jì)算機(jī)程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，當(dāng)所述程序被加載到計(jì)算機(jī)上時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序代碼裝置適于使該計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求22至34中任何一項(xiàng)所述的過(guò)程。
36.一種可由電子數(shù)據(jù)傳輸分配的計(jì)算機(jī)程序，包括計(jì)算機(jī)程序代碼裝置，當(dāng)所述程序被加載到計(jì)算機(jī)上時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序代碼裝置適于使該計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求22至34中任何一項(xiàng)所述的過(guò)程。
全文摘要
一種用于顯示三維圖象以使根據(jù)視角來(lái)顯示不同視圖的顯示裝置，該顯示裝置具有顯示面板，該顯示面板具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址的像素。這些像素被分成組，以使在組中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖。顯示驅(qū)動(dòng)器控制每個(gè)像素的透射特性以根據(jù)所接收的圖像數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生圖像。利用亮度校正值來(lái)調(diào)整應(yīng)用于顯示面板中的每個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該值改變?cè)诮M中的每個(gè)像素的光學(xué)透射，以便為在不依賴于觀察方向的圖像中的每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生亮度。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1864089SQ200480028891
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月4日
發(fā)明者G·P·卡曼, V·舍爾曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司