CN103149692B - 立体显示装置及其电子装置 - Google Patents

Abstract

一种立体显示装置。立体显示装置包括显示面板、液晶透镜、辨识模块以及驱动电路。显示面板输出画面。液晶透镜设置于显示面板上且将画面的显示光线聚焦于聚焦位置。辨识模块用以撷取并且辨识影像。辨识模块依据辨识的结果输出一辨识信号。驱动电路电性连接液晶透镜与辨识模块，其中驱动电路依据辨识信号驱动液晶透镜以调整聚焦位置。

Description

立体显示装置及其电子装置

技术领域

本发明是有关于一种显示装置以及电子装置，且特别是有关于一种立体显示装置以及具有立体显示装置的电子装置。

背景技术

当未施加电压于液晶透镜时，液晶分子的长轴方向依照配向膜(alignment layer)的配向方向排列。此时，当光线通过液晶层时，光线的相位将不受影响；当施加电压于液晶透镜时，液晶分子受到液晶透镜内的上下电极层之间的电场驱动而偏转，其中位于电极层边缘位置的电场因为边缘效应而具有梯度变化。由于液晶分子的长轴方向依电场方向排列，因此当光线通过液晶层时，光线的相位将随液晶层中的液晶分子偏转而产生折射，而且随着不同位置的液晶分子的偏转角度不同而产生折射率变化，其相位变化如同渐变式折射率透镜。

液晶透镜可搭配显示面板并作为2D/3D显示的切换装置。当不施加电压于液晶透镜时，显示面板输出的光线不受液晶透镜的影响，此即为2D显示模式；当施加电压于液晶透镜时，显示面板输出的光线可藉液晶透镜而聚焦，显示面板输出左右眼的画面可透过液晶透镜分别聚焦于使用者的左右眼以达分光效果，使用者的左右眼可观赏到不同的画面，此即为3D显示模式。

在施加相同的电压下，液晶透镜阵列的等效焦距(effective focal length, EFL)为一定值，造成立体显示器仅有单一的最佳观赏距离。然而，由于不同使用者对于3D画面的感受度不同，因此，此最佳观赏距离不一定适合不同的使用者，因而无法满足让不同使用者都可以观赏到显示效果最佳的立体影像的需求。

发明内容

本发明提供一种立体显示装置，可依不同使用者调整聚焦位置而具有良好的观赏效果。

本发明提供一种电子装置，其包括上述立体显示装置，因此可提供良好的观赏效果。

本发明提出一种立体显示装置，其包括显示面板、液晶透镜、辨识模块以及驱动电路。显示面板输出画面。液晶透镜设置于显示面板上。液晶透镜将画面的显示光线聚焦于聚焦位置。辨识模块用以撷取并且辨识影像，以依据辨识的结果输出辨识信号。驱动电路电性连接液晶透镜与辨识模块，其中驱动电路依据辨识信号驱动液晶透镜以调整聚焦位置。

本发明另提出一种电子装置，其包括立体显示装置以及处理器。立体显示装置包括显示面板、液晶透镜、辨识模块以及驱动电路。显示面板输出画面。液晶透镜设置于显示面板上。液晶透镜将画面的显示光线聚焦于聚焦位置。辨识模块用以撷取并且辨识影像，以依据辨识的结果输出辨识信号。驱动电路电性连接液晶透镜与辨识模块，其中驱动电路依据辨识信号驱动液晶透镜以调整聚焦位置。处理器控制立体显示装置输出显示画面。

在本发明的一实施例中，上述的辨识模块包括影像撷取单元、数据储存单元、人脸侦测单元以及特征比对单元。影像撷取单元用以撷取影像。数据储存单元用以储存至少一登录人脸影像的特征。人脸侦测单元用以侦测影像中的侦侧人脸影像。特征比对单元用以计算侦测人脸影像的特征并比对侦测人脸影像的特征是否符合上述登录人脸影像的特征，并且依据比对的结果输出辨识信号。

在本发明的一实施例中，当上述的辨识模块判断侦测人脸影像的特征符合上述登录人脸影像的特征时，驱动电路依据辨识信号载入对应于登录人脸影像的电压设定值，并且依据电压设定值驱动液晶透镜以调整聚焦位置。

在本发明的一实施例中，当上述的辨识模块判断侦测人脸影像的特征不符合上述登录人脸影像的特征时，侦测人脸影像的特征被储存至储存数据库以登录为上述登录人脸影像的特征。

在本发明的一实施例中，上述的驱动电路包括微处理器、电压调整单元以及输出单元。微处理器接收辨识信号并依据辨识信号输出处理信号至电压调整单元。电压调整单元接收处理信号并形成驱动信号。输出单元输出驱动信号至液晶透镜。

在本发明的一实施例中，上述的电压调整单元包括可变电阻。

在本发明的一实施例中，上述的立体显示装置更包括设定界面。设定界面用以在侦测使用者的位置后对应调整液晶透镜的聚焦位置。

在本发明的一实施例中，上述的立体显示装置更包括设定界面。设定界面用以提供使用者自行调整电压设定值，其中液晶透镜依据使用者所设定的电压设定值而调整聚焦位置。

在本发明的一实施例中，上述的设定界面更用以将使用者的侦侧人脸影像储存为登录人脸影像并且储存上述使用者的对应的电压设定值。

基于上述，本发明的立体显示装置的辨识模块可辨识不同的使用者并依不同使用者调整液晶透镜的聚焦位置，因此可以对应不同的使用者调整其最佳观赏距离。据此，使用者可以感受到最佳的立体显示效果。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体显示装置的剖面示意图。

图2A为施加第一电压至图1的立体显示装置的剖面示意图。

图2B为施加第二电压至图1的立体显示装置的剖面示意图。

图3为本实施例的立体显示装置的方块图。

图4为驱动电路300的方块图。

图5为本实施例的立体显示装置的驱动流程示意图。

图6为本实施例的立体显示装置使用设定界面的设定流程示意图。

    图7为本发明一实施例的电子装置的方块图。

【主要元件符号说明】

1：电子装置

10：立体显示装置

20：处理器

100：液晶透镜

110：第一基板

112：第一电极层

114：第一配向层

120：第二基板

122：第二电极层

122H：开口

124：第二配向层

130：液晶层

132：液晶分子

200：显示面板

300：驱动电路

310：微处理器

320：电压调整单元

330：输出单元

400：辨识模块

410：影像撷取单元

420：数据储存单元

430：人脸侦测单元

440：特征比对单元

500：设定界面

F：聚焦位置

L、L1：显示光线

S110、S120、S130、S140、S141、S142、S150：步骤

S210、S220、S230、S240、S245、S250：步骤

V1：第一电压

V2：第二电压

具体实施方式

图1为本发明一实施例的立体显示装置的剖面示意图。图1的立体显示装置10仅绘示液晶透镜100以及显示面板200并省略绘示部分构件。请参照图1，液晶透镜100包括第一基板110、第一电极层112、第一配向层114、第二基板120、第二电极层122、第二配向层124以及液晶层130。第一电极层112设置于第一基板110上。第一配向层114设置于第一电极层112上。第二基板120与第一基板110对向设置。第二电极层122设置于第二基板120上且面向第一配向层114设置。第二配向层124设置于第二电极层122上。液晶层130位于第一配向层114与第二配向层124之间，且液晶层130包括多个液晶分子132。

第一基板110设置于显示面板200与第二基板120之间。在本实施例中，第一电极层112是未图案化的电极层，第二电极层122是图案化的电极层。第二电极层122例如是具有多个开口122H的电极层。第一电极层112与第二电极层122例如是透明导电材料层。

显示面板200为可以输出2D以及3D画面的显示面板。在2D显示模式时，显示面板200输出2D画面。在3D显示模式时，显示面板200输出3D画面，其中3D画面包括左眼画面以及右眼画面，左眼画面以及右眼画面可以藉由液晶透镜100分别投射至使用者的左右眼，以让使用者的左右眼观赏到不同的画面而感受到立体影像。显示面板200例如是液晶显示面板，但本发明不以此为限。在其他实施例中，显示面板200亦可为任何可显示画面的显示面板，例如是有机电致发光显示面板、电泳显示面板、电浆显示面板、电湿润显示面板、场发射显示面板或是其他形式的显示面板。

在未施加电压的情况下，液晶透镜100中的液晶分子132的长轴方向会沿着第一配向层114以及第二配向层124的配向方向而排列，液晶分子132例如是平行第一配向层114以及第二配向层124。显示面板200输出2D画面，2D画面的显示光线L穿过液晶层130之后不改变其相位，以让使用者观赏到2D的显示画面。

图2A为施加第一电压至图1的立体显示装置的剖面示意图。请参照图2A，透过第一电极层112以及第二电极层122施加第一电压V1至立体显示装置10，位于第一电极层112以及第二电极层122之间的液晶分子132受到电场的驱动而偏转，其中液晶分子132的长轴方向例如与第一基板110以及第二基板120垂直。第二电极层122是图案化的电极层，在开口122H之处，由于没有电场的存在，因此液晶分子132不受电场的影响而沿着第一配向层114以及第二配向层124的配向方向排列，其中液晶分子132的长轴方向例如与第一基板110以及第二基板120平行。此时，在第二电极层122的电极边缘之处，液晶分子132的倾斜角度随着电场的减弱而逐渐改变。

显示面板200输出3D画面时，3D画面包括左眼画面以及右眼画面，在此以左眼画面为例说明。当左眼画面的显示光线L1通过液晶透镜100的液晶层130时，显示光线L1会随着液晶分子132的倾斜而产生折射，而且随着液晶分子132倾斜角度的不同而具有不同的折射方向，并将显示光线L1聚焦于聚焦位置F。换言之，液晶透镜100可将显示光线L1投射至使用者的左眼且液晶透镜100具有等效焦距。在此是以使用液晶透镜100将左眼画面的显示光线聚焦为例说明。右眼画面的聚焦方式与左眼画面的聚焦方式相同，因此，此领域具有通常知识者在参酌本实施例后即可理解立体显示装置10的3D显示模式。

图2B为施加第二电压至图1的立体显示装置的剖面示意图。请参照图2B，由于第二电压V2大于第一电压V1，因此第一电极层112与第二电极层122之间的电场强度较大，使得位于开口122H之间的液晶分子132的偏转角度增加，而改变液晶透镜100的折射率。据此，液晶透镜100的等效焦距缩短，以使聚焦位置F更靠近立体显示装置。承上述，透过调整提供给液晶透镜100的电压大小，可以调整聚焦位置F，并藉此调整使用者的观赏距离。

图3为本实施例的立体显示装置的方块图。请参照图3，立体显示装置10包括液晶透镜100、显示面板200、驱动电路300、辨识模块400以及设定界面500。辨识模块400包括影像撷取单元410、数据储存单元420、人脸侦测单元430以及特征比对单元440。

图4为驱动电路300的方块图。图5为本实施例的立体显示装置的驱动流程示意图。请同时参照图3、图4以及图5，驱动电路300包括微处理器310、电压调整单元320以及输出单元330，其中电压调整单元320例如是可变电阻。

首先，进行步骤S110，透过影像撷取单元410撷取使用者的影像。接着，进行步骤S120，透过人脸侦测单元430侦测上述影像中的人脸影像以得到侦测人脸影像。侦测方法例如是透过Haar-like算法进行演算。Haar-like算法是在特征数据库中分类出最能代表人脸特征的一组特征群，再利用此组特征群作为侦测人脸的依据，将人脸影像从影像中标示出来。

再来，进行步骤S130，透过特征比对单元440计算上述侦测人脸影像的特征。计算方法例如是小波转换算法。小波转换算法将信息依重要性不同而保留在不同的频带中。一般而言，低频部分储存人眼较能明显感受到的数据，高频部分储存较不重要的数据，如噪声等。一张人脸影像经由小波转换后，低频范围的小波系数即称为小波脸。数据储存单元420中即储存了至少一位使用者的登录人脸影像以及其相对应的设定参数，其中就是以使用者的侦测人脸影像的小波转换的低频部分作为登录人脸影像的特征。

接着，进行步骤S140，比对侦测人脸影像的特征是否符合所述登录人脸影像的特征，并输出辨识信号。详细而言，特征比对单元440将侦测人脸影像的特征与数据储存单元420中储存的登录人脸影像的特征进行比对，其中是以相似度作为比对成功与否的判断。在本实施例中，当相似度达80%以上，则视为侦测人脸影像的特征符合登录人脸影像的特征。当然，本发明不限于此。在其他实施例中，也可以设定不同的比对标准。

在比对之后，辨识模块400将输出辨识信号至驱动电路300。驱动电路300的微处理器310接收上述辨识信号后会输出处理信号至电压调整单元320。电压调整单元320依据上述处理信号调整电阻值。接着，透过输出单元330将驱动信号输出以驱动液晶透镜100。

详细而言，使用者的观赏距离为显示面板200的各个像素的显示光线的聚焦位置，因此液晶透镜100的等效焦距与最佳观赏距离成正比，等效焦距与驱动电压成反比。当驱动电压不变时，各个串联电阻（即上述的可变电阻以及液晶透镜上的电路的电阻）的分压与电阻值成正比，因此当可变电阻值增加时，输入液晶透镜100的驱动电压减少。换言之，可变电阻值与驱动电压成反比。

接着，当侦测人脸影像的特征符合登录人脸影像的特征时，进行步骤S141，载入与登录人脸影像对应的电压设定值。详细而言，驱动电路300可依据辨识信号载入与登录人脸影像对应的电压设定值，并借以调整液晶透镜100的聚焦位置。换言之，液晶透镜100将依据比对结构调整画面的显示光线L1的聚焦位置F，进而调整使用者的最佳观赏距离。如此一来，本实施例的立体显示装置10可依据不同使用者来进行智能型3D显示，以使不同使用者感受到显示效果良好的立体影像。

当使用者认为于此最佳观赏距离下的观赏效果不佳时，可以选择性地进行步骤S150，进入设定界面500并使用设定界面500进行聚焦位置F的微调。设定界面500的设定流程将于后续段落中详细介绍。

当上述步骤S140比对结果为不符合时，即相似度低于80%时，则进行步骤S142，载入预设的电压设定值，并且依据此预设的电压设定值来驱动液晶透镜100。此时，可以选择性地进行步骤S150，进入设定界面500并使用设定界面500进行聚焦位置F的微调。设定界面500的设定流程将于后续段落中详细介绍。

图6为本实施例的立体显示装置使用设定界面的设定流程示意图。整体而言，设定界面500可用以提供使用者自行调整电压设定值，让液晶透镜100依据使用者所设定的电压设定值而调整其聚焦位置F。请同时参照图3以及图6，首先，进行步骤S210，撷取影像，例如是撷取使用者的影像。接着，进行步骤S220，侦测影像中的人脸影像。在本实施例中，步骤S210以及步骤S220可藉由辨识模块400来执行，因此上述步骤S210以及步骤S220的技术内容可以参考前述的步骤S110以及步骤S120。当然，本发明不限于此。在其他实施例中，步骤S210以及步骤S220也可藉由其他具有相似功能的构件来执行，本发明并不加以限制。

接着，进行步骤S230，侦测人眼位置。详细而言，设定界面500可储存一组已知距离的眼距数据。当影像撷取单元410撷取到新的影像时，此时可取得新的眼距数据，设定界面500会比对新的眼距数据与已知的眼距数据，若新的眼距数据大于已知眼距数据，则表示使用者的观赏位置较上述已知距离远。若新的眼距数据小于已知眼距数据，则表示使用者的观赏位置较上述已知距离近。

接着，进行步骤S240，计算并载入电压设定值以调整聚焦位置。详细而言，若是使用者的观赏位置较已知距离远，可以透过调高可变电阻的电阻值以使驱动电压减少，据此，可增加液晶透镜100的等效焦距并借以调整聚焦位置F。反之，若是使用者的观赏位置较已知距离近，可以透过调低可变电阻的电阻值以使驱动电压增加，据此，可减少液晶透镜100的等效焦距并借以调整聚焦位置F。

接着，进行步骤S250，将使用者的侦测人脸影像储存为登录人脸影像并且储存其对应的电压设定值。详细而言，设定界面500可将使用者的侦侧人脸影像的特征储存为登录人脸影像的特征，并且储存其对应的电压设定值。当同一使用者再次使用立体显示装置10时，辨识模块400可依据储存的数据辨识出使用者的身分并载入其对应的电压设定值，以达到智能型3D显示的功能。

此外，在进行前述步骤S240之后，也可以选择进行步骤S245，自行调整电压设定值。详细而言，若使用者想要进一步微调聚焦位置F时，使用者可以在设定界面500中自行调整电压设定值，藉此调整液晶透镜100的聚焦位置F。在微调之后，同样地进行步骤S250，将使用者的侦测人脸影像储存为登录人脸影像并且储存其对应的电压设定值。换言之，设定界面500也可以储存使用者微调后的电压设定值，以让同一使用者于下次使用立体显示装置10时，辨识模块400可依据储存的数据辨识出使用者的身分后并载入其对应的电压设定值，以达到智能型3D显示的功能。

图7为本发明一实施例的电子装置的方块图。请参照图7，电子装置1包括上述的立体显示装置10以及处理器20，其中处理器20控制上述的立体显示装置10输出画面。举例而言，电子装置1可以是计算机，其中立体显示装置10为可显示2D画面以及3D画面的荧幕，而处理器20为主机。主机可以控制荧幕以使荧幕显示特定画面。当然，本发明不限于此。在其他实施例中，电子装置1也可以是笔记型计算机或是其他具有立体显示效果的电子装置。

综上所述，本发明的立体显示装置的辨识模块可辨识不同的使用者并依不同使用者调整液晶透镜的聚焦位置，因此可以对应不同的使用者调整其最佳观赏距离。据此，满足不同使用者对于良好的立体显示效果的需求。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视前述的申请专利范围所界定者为准。

Claims (9)

1. 一种立体显示装置，其特征在于，包括：

一显示面板，输出一画面；

一液晶透镜，设置于该显示面板上，该液晶透镜将该画面的一显示光线聚焦于一聚焦位置；

一辨识模块，用以撷取并且辨识一影像，以依据辨识的结果输出一辨识信号；以及

一驱动电路，电性连接该液晶透镜与该辨识模块，其中该驱动电路依据该辨识信号驱动该液晶透镜以调整该聚焦位置；

该辨识模块包括：

一影像撷取单元，用以撷取该影像；

一数据储存单元，用以储存至少一登录人脸影像的特征；

一人脸侦测单元，用以侦测该影像中的一侦测人脸影像；以及

一特征比对单元，用以计算出该侦测人脸影像的特征并比对该侦测人脸影像的特征是否符合该登录人脸影像的特征，并且依据比对的结果输出该辨识信号。

2. 如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，当该辨识模块判断该侦测人脸影像的特征符合该登录人脸影像的特征时，该驱动电路依据该辨识信号载入对应于该登录人脸影像的一电压设定值，并且依据该电压设定值驱动该液晶透镜以调整该聚焦位置。

3. 如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，当该辨识模块判断该侦测人脸影像的特征不符合该登录人脸影像的特征时，该侦测人脸影像的特征被储存至储存数据库以登录为该登录人脸影像的特征。

4. 如权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，该驱动电路包括：

一微处理器，接收该辨识信号并依据该辨识信号输出一处理信号至电压调整单元；

一电压调整单元，接收该处理信号并形成驱动信号；以及

一输出单元，输出该驱动信号至该液晶透镜。

5. 如权利要求4所述的立体显示装置，其特征在于，该电压调整单元包括一可变电阻。

6. 如权利要求1所述的立体显示装置，更包括一设定界面，该设定界面用以在侦测一使用者的位置后对应调整该液晶透镜的该聚焦位置。

7. 如权利要求2所述的立体显示装置，其特征在于，还包括一设定界面，该设定界面用以提供一使用者自行调整该电压设定值，其中该液晶透镜依据该使用者所设定的该电压设定值而调整该聚焦位置。

8. 如权利要求7所述的立体显示装置，其中该设定界面更用以将该使用者的侦侧人脸影像储存为登录人脸影像并且储存该使用者的对应的该电压设定值。

9. 一种电子装置，其特征在于，包括：

一立体显示装置，包括：

一显示面板，输出一画面；

一液晶透镜，设置于该显示面板上，该液晶透镜将该画面的一显示光线聚焦于一聚焦位置；

一辨识模块，用以撷取并且辨识一影像，以依据辨识的结果输出一辨识信号；以及

一驱动电路，电性连接该液晶透镜与该辨识模块，其中该驱动电路依据该辨识信号驱动该液晶透镜以调整该聚焦位置；以及

一处理器，控制该立体显示装置输出一显示画面；

该辨识模块包括：

一影像撷取单元，用以撷取该影像；

一数据储存单元，用以储存至少一登录人脸影像的特征；

一人脸侦测单元，用以侦测该影像中的一侦测人脸影像；以及

一特征比对单元，用以计算出该侦测人脸影像的特征并比对该侦测人脸影像的特征是否符合该登录人脸影像的特征，并且依据比对的结果输出该辨识信号。