CN101334555B - 背光单元和采用其的二维/三维可切换图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维/三维可切换图像显示装置。该装置包括图像面板、布置在该图像面板后侧的背光单元和布置在该图像面板和背光单元之间的双凸透镜片。所述背光单元包括多个用于左眼视野的片段光源，以发出用于左眼视野的光线，以及多个用于右眼视野的片段光源，以发出用于右眼视野的光线。所述用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源交替布置以形成面光源。所述双凸透镜片包括多个半圆柱形透镜，它们在垂直于观察者双眼的观察方向的方向上排列。

Description

背光单元和采用其的二维/三维可切换图像显示装置

技术领域

根据本发明的装置涉及一种背光单元和采用该背光单元的二维/三维可切换液晶显示器(LCD)，更具体地说，涉及这样的一种背光单元，该背光单元具有简单的结构，将左眼视野(vision range)和右眼视野的光线提供到双凸透镜片，并涉及一种采用这种背光单元的二维/三维可切换LCD。

背景技术

随着技术发展，需要一种能够显示更真实图像的显示器。于是，已经研制了具有显示图像的象素数量增加的高分辨率显示器，而且，能够显示三维图像的三维图像显示器也在研发之中。从而，三维图像显示器不仅可以应用于电视(TV)，而且可以应用于各种用途中，包括医学成像、游戏、广告、教育和军事事件。从而，可以获得更大的三维效果和体验。

三维图像是通过两只眼睛的立体视觉原理产生的，在三维感官中，双眼视差作为最重要的因素发生。如果眼睛看到的实际图像可以输入到眼睛中，就可以轻易获得三维感官。例如，可以通过利用具有相同特性并间隔开两只眼睛距离的两个摄像机拍摄物体并分别在左眼和右眼上显示由左侧摄像机拍摄的左眼图像和由右侧摄像机拍摄的右眼图像，来获得三维感官。

基于双眼视差的三维图像显示器可以是自动立体型或立体镜型。不使用眼镜的分离左眼和右眼图像并获得三维图像的自动立体型包括视差屏障型、透镜型、集成成像型和全息型。利用眼镜的立体镜型包括偏振眼镜型和快门眼镜型。

在三维图像显示器中，作为用于显示图像的图像面板的技术，诸如LCD得到发展，非眼镜型正得到积极研制。图1示出非眼镜型三维图像显示器1的示例。参照图1，非眼镜型三维图像显示器1包括背光单元3、光学开关5、双凸透镜片(lenticular lens sheet)7和液晶(LC)面板9。双凸透镜片7是光学元件，其中多个半圆柱形透镜彼此平行布置，并且在长度方向上延伸，即，沿着图1中的方向y，在垂直于观察者的两只眼睛的观察方向的方向上延伸。

光学开关5包括用于左眼视野的单元5a和用于右眼视野的单元5b。单元5a和5b形成为交替条带，并且每组单元5a和5b对应于其中一个半圆柱形透镜7a。单元5a和5b在透明状态和不透明状态之间交替切换，并且单元5a和5b由提供到LC面板9上的左眼视野的图像信号和右眼视野的图像信号同步。用于左眼视野的光线和用于右眼视野的光线可以交替向双凸透镜片7透射，这使得用于左眼视野的入射光和用于右眼视野的入射光分别朝向左眼视野QL和右眼视野QR行进。LC面板9交替显示用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像。从而，非眼镜型三维图像显示器1通过交替提供用于左眼视野的光线和用于右眼视野的光线，使观察者能够看到三维图像，其中所述用于左眼视野的光线和用于右眼视野的光线与LC面板9上显示的用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像同步。

但是，根据非眼镜型三维图像显示器1，需要由于夹置在背光单元3和双凸透镜片7之间的光学开关，因此，组装过程变得复杂，且非眼镜型三维图像显示器1的制造成本增加。而且，偏振开关用作光学开关5，这进一步降低了光利用效率。

由于非眼镜型三维图像显示器1利用LC面板9的所有象素来显示用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像，用于左眼视野的图像和用于右眼视野的分辨率就是LC面板9的分辨率。但是，由于非眼镜型三维图像显示器1需要一帧用于左眼视野的图像和一帧用于右眼视野的图像来显示一帧三维图像，可能发生帧率减小的问题。由于LC面板9的响应速度的限制使得用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像不能够立即切换，因此，当帧率下降时，串扰的问题变得严重，该串扰的问题即为用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像混合。

发明内容

本发明的实施例克服了上述的缺点和其他上面未描述的缺点。而且，本发明不需要克服上述缺点，本发明的实施例不需要克服任何上述缺点。

本发明的示例性实施例提供了一种背光单元，该背光单元具有改进的结构，使得它的光学零件的数量减少，制造过程简化，制造成本降低，并且光使用效率提高。本发明的示例性实施例还提供了一种采用该背光单元的二维/三维可切换LCD。

根据本发明的一个方面，在二维/三维可切换图像显示装置中采用的一种背光单元，其中所述图像显示装置包括图像面板和双凸透镜片，该双凸透镜片设置在图像面板的后表面上，将光线分成左眼视野和右眼视野，该背光单元将光线提供给所述双凸透镜片，并包括多个用于左眼视野的片段光源和多个用于右眼视野的片段光源，其中所述用于左眼视野的片段光源发出用于左眼视野的光线，而用于右眼视野的片段光源发出用于右眼视野的光线。所述用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源交替布置，来形成面光源。

每个用于左眼视野的片段光源包括用于左眼视野的光导片段和用于左眼视野的点光源，其中所述用于左眼视野的光导片段具有条带形状的光出射表面，而所述用于左眼视野的点光源向用于左眼视野的光导片段提供光线。每个用于右眼视野的片段光源包括用于右眼视野的光导片段和用于右眼视野的点光源，所述用于右眼视野的光导片段具有条带形状的光出射表面，而所述用于右眼视野的点光源向所述用于右眼视野的光导片段提供光线。用于左眼视野的光导片段和用于右眼视野的光导片段交替布置，来形成光导板。

每个用于左眼视野的片段光源包括用于左眼视野的光学片和布置在所述用于左眼视野的光学片的后表面的用于左眼视野的光源。每个用于右眼视野的片段光源包括用于右眼视野的光学片和布置在所述用于右眼视野的光学片的后表面的用于右眼视野的光源。

根据本发明的另一方面，二维/三维可切换图像显示装置包括图像面板、布置在所述图像面板后侧的背光单元和布置在图像面板和背光单元之间的双凸透镜片，该双凸透镜片具有多个沿竖直方向在长度上延伸的半圆柱形透镜，该双凸透镜片允许用于左眼视野的光线和用于右眼视野的光线分别向左眼视野和右眼视野行进。背光单元包括多个用于左眼视野的片段光源和多个用于右眼视野的片段光源，其中所述用于左眼视野的片段光源发出用于左眼视野的光线，而所述用于右眼视野的片段光源发出用于右眼视野的光线。用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源交替布置以形成面光源。

图像面板在水平方向上扫描图像的垂直线，所述水平方向平行于连接观察者双眼的线段。

附图说明

本发明的上述和其他方面将通过参照附图对示例性实施例的详细描述变得更清楚，图中：

图1示出现有技术二维/三维可切换图像显示装置的光学结构；

图2示出根据本发明示例性实施例的二维/三维可切换图像显示装置的光学结构；

图3是从上面看到的图2的二维/三维可切换图像显示装置的横截面图；

图4示出在图2的二维/三维图像显示装置中采用的用于向图像面板输入图像数据的结构；

图5是在图2的二维/三维图像显示装置中采用的图像面板的横截面图；

图6示出图5的图像面板的滤色片的结构；

图7和8分别是在图2的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元的分解透视图和平面图；

图9到11示出在图2的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元的各种改进示例；

图12示出在图像面板上依次扫描用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像的过程；

图13A和13B示出在用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像在图像面板上被依次扫描时依次驱动用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源的操作；

图14示出在图像面板上扫描二维图像时，用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源二者被依次驱动；

图15示出在根据本发明另一实施例的二维/三维可切换图像显示装置中采用的图像面板；

图16示出在图15的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元；

图17A和17B示出在多个三维图像帧的每一个被分成左眼图像单色场和右眼图像单色场时，扫描左眼和右眼图像单色场的顺序；

图18示出依次扫描图像面板中左眼图像单色场和右眼图像单色场的过程；

图19A和19B示出在用于左眼视野的单色场和用于右眼视野的单色场被在图像面板上依次扫描时，依次驱动用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源的操作；以及

图20示出在二维单色场在图像面板上被扫描时，依次驱动用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源二者的操作。

具体实施方式

参照用于示出本发明示例性实施例的附图，以便获得对本发明的充分理解，本发明的优点，以及通过实施本发明实现的目的。下面，将通过参照附图解释本发明的示例性实施例来详细描述本发明。图中相同的附图标记标识相同的元件。在图中，每个组成元件的尺寸为了清晰和解释方便而予以放大。

图2示出根据本发明示例性实施例的二维/三维可切换图像显示装置10的光学结构。图3是从上面看到的图2的二维/三维可切换图像显示装置的横截面图，图4是用于将图像数据输入在图2的二维/三维可切换图像显示装置中采用的图像面板19的结构。

参照图2和3，根据本发明示例性实施例的二维/三维图像显示装置10包括提供光线的背光单元13、将从背光单元13输出的光线分成左眼视野O_L和右眼视野O_R的双凸透镜片17；以及显示二维图像或三维图像的液晶面板19。

在三维模式中，图像面板19交替地显示用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像，而在二维模式中，该图像面板19显示现有技术的二维图像。LC面板可以用作图像面板19。在本示例性实施例中，图像面板19在作为水平方向的x方向扫描被显示图像的垂直线，如后面将描述的，该扫描被进行，以便依次与扫描图像面板19上显示的图像同步地驱动背光单元13。

参照图4，图像面板19包括排列成矩阵形式的m×n象素。m根栅极线G₁、G₂、......、G_m和n根数据线D₁、D₂、......、D_n彼此交叉排列。薄膜晶体管(TFT)形成在m根栅极线G₁、G₂、......、Gm和n根数据线D₁、D₂、......、D_n的交叉点处，由此形成象素。

图像面板19被提供信号的栅极驱动器21和提供数据信号的数据驱动器23驱动。栅极驱动器21和数据驱动器23由时序控制器25控制，该时序控制器25利用水平同步信号控制数据驱动器23，并利用垂直同步信号控制栅极驱动器21。响应栅极驱动器21提供的扫描信号，形成在每个象素处的TFT基于数据驱动器23提供的数据信号进行开关操作。响应时序控制器25的垂直同步信号，栅极驱动器21依次提供扫描脉冲给m个栅极线G₁、G₂、......、G_m，来选择要提供数据信号的图像面板19的垂直线。响应时序控制器25的水平同步信号，数据驱动器23提供图像数据给n根数据线D₁、D₂、......、D_n，以便按垂直线为单位将被显示图像输入给图像面板19。基于栅极驱动器21的扫描信号，垂直线在水平方向上被扫描，以显示二维图像。背光单元13被逆变器27驱动，该逆变器27被时序控制器25控制。

根据本示例性实施例的图像面板19是LC面板，该LC面板具有滤色片194，如图5所示。参照图5，图像面板19包括第一基板192、第二基板195和密封在第一基板192和第二基板195之间的液晶层19。第一和第二偏振板191和196分别附着到第一和第二基板192和195的底面和顶面上。滤色片194设置在第二基板195的底面和液晶层193的顶面之间。

在滤色片194中，如图6所示，红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片重复布置成条带行，这些条带在水平方向(x方向)上沿长度延伸。图像面板19具有m×n个象素P，而每个象素P由红色象素、绿色象素和蓝色象素构成。N根数据线D₁、D₂、......、D_n中的每一根包括红色数据线D_nR、绿色数据线D_nG和蓝色数据线D_nB。每个红色数据线D_1R、D_2R、...D_nR、绿色数据线D_1G、D_2G、...D_nG和蓝色数据线D_1B、D_2B、...D_nB与m根栅极线G₁、G₂、...G_m的交叉点形成红色象素、绿色象素和蓝色象素。条带形的红色滤光片的行对应于红色数据线D_1R、D_2R、...D_nR，条带形的绿色滤光片的行对应于绿色数据线D_1G、D_2G、...D_nG，条带形的蓝色滤光片的行对应于蓝色数据线D_1B、D_2B、...D_nB。

参照图2和3，双凸透镜片17布置在图像面板19和背光单元13之间，该双凸透镜片17包括多个半圆柱形透镜17a，每个透镜17a在垂直于观察者双眼的观察方向的方向(y方向)上沿长度延伸。从而，用于左眼视野的光线L_L向左眼视野O_L行进，而用于右眼视野的光线L_R向右眼视野O_R行进。通过在图像面板19的后表面处布置分离视野双凸透镜片17，图像面板19的所有象素可以用于显示左眼和右眼视野中的每一个。从而，与双凸透镜片处于图像面板之前的三维图像显示装置相比，可以实现更高分辨率的图像。由于诸如半圆柱形透镜17a的排列间隔或折射能力等的光学设计参数可以由本领域技术人员在考虑观察者的观看距离和背光单元13和图像面板19之间的距离的同时进行适当设计，因此，在此省略对它们的详细描述。

通过包括多个用于左眼视野的片段光源13L和多个用于右眼视野的片段光源13R，背光单元13形成面光源，其中所述用于左眼视野的片段光源13L和用于右眼视野的片段光源13R交替排列。所述用于左眼视野的片段光源13L和用于右眼视野的片段光源13R成对布置，使得至少一对对应于双凸透镜片17的其中一个半圆柱形透镜17a。例如，如图3所示，任何相邻一对的用于左眼视野的片段光源13L和用于右眼视野的片段光源13R可以布置成以一对一的方式面对半圆柱形透镜17a。用于左眼视野的片段光源13L将用于左眼视野的光线L_L提供给双凸透镜片17，而用于右眼视野的片段光源13R将用于右眼视野的光线L_R提供给双凸透镜片17。

图7和8分别是背光单元13的分解透视图和平面图。参照图7和8，背光单元13包括多个点光源131，该点光源提供光线，并包括多个光导片段132，该光导片段132形成光导板，用于导引从点光源131发出的光线。背光单元13具有边缘发光型结构，其中，点光源131布置在光导片段132的横向侧。

每个点光源131可以是发光器件，如发光二极管(LED)。背光单元13用在图2的二维/三维可切换图像显示装置10中，该图像显示装置具有图2的图像面板19和图5的滤色片194。但是，背光单元13优选的提供白光。从而，点光源131可以分别是发出白光的白光源。

每个光导片段132是杆形光导元件，该光导元件具有多个条带形状的光出射表面S₁、S₂、...S_N。每个光导片段132的主体由能够透射入射光的透明材料形成，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，这是一种具有上乘光透射率以及全天候特性的塑料材料。光出射表面S₁、S₂、...S_N彼此平行处于相同平面上，使得光导片段132布置成形成光导板。

点光源131包括多个用于左眼视野的点光源131L和多个用于右眼视野的点光源131R。光导片段132包括多个用于左眼视野的光导片段132L，它们接收来自用于左眼视野的点光源131L的光线，并包括多个用于右眼视野的光导片段132R，它们接收来自用于右眼视野的点光源131R的光线。用于左眼视野的点光源131L和用于左眼视野的光导片段132L形成用于左眼视野的片段光源13L，而用于右眼视野的点光源131R和用于右眼视野的光导片段132R形成用于右眼视野的片段光源13R。用于左眼视野的光导片段132L和用于右眼视野的光导片段132R交替排列。

光阻挡膜133可以设置在用于左眼视野的光导片段132L和用于右眼视野的光导片段132R之间。光阻挡膜133防止被用于左眼视野的光导片段132L导引的用于左眼视野的光线L_L，与被用于右眼视野的光导片段132R导引的用于右眼视野的光线L_R彼此混合。光阻挡膜133由不能透射光线的不透明材料形成，并也可以是反射光线的反射膜或者吸收光线的光吸收膜。

每个用于左眼视野的点光源131L布置在一个用于左眼视野的光导片段132L的其中一侧的端部，而每个用于右眼视野的点光源131R布置在一个用于右眼视野的光导片段132R的其中一侧的端部。一个用于右眼视野的光导片段132R的其中一侧的端部与一个用于左眼视野的光导片段132L的其中一侧的端部相对。这是因为通过从形成光导板的光导片段132的相对两侧提供用于左眼视野的光线L_L和用于右眼视野的光线L_R，可以提供背光单元13的均匀性。

图9和10示出在图2的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元的改进例。

参照图9，点光源131所布置的每个用于左眼视野的光导片段132L的端部和每个用于右眼视野的光导片段132R的端部位于相同侧。此外，参照图10，一个用于左眼视野的点光源131L可以布置在一个用于左眼视野的光导片段132L的每个端部，而一个用于右眼视野的点光源131R可以布置在一个用于右眼视野的光导片段132R的每个端部。

图11示出在图2的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元的另一改进例。

参照图11，背光单元11’包括多个提供光线的光源134，和多个光学片135，该光学片135使得从光源134发出的光线均匀。背光单元13’具有直接型结构，其中光源134布置在光学片135的后表面上。由于本改进例的背光单元13’基本上与参照图7所描述的背光单元13相同，除了直接型结构外，因此省略在此对它的详细描述。

光源134发出表面光并且形成为条带形。光源134可以具有其中多个点光源134a布置成行的结构，如图11所示。但是，光源134不局限于此，从而诸如冷阴极射线管(CCFL)的线光源可以安装沿着长度方向安装成条带形，或者可以采用各种能够发出面光源的条带形的光源。光学片135形成为改善从光源134发出的光线的特性，并且可以包括使得光线均匀的散射片。光源134包括多个用于左眼视野的光源134L和多个用于右眼视野的光源134R。光学片135包括对应于用于左眼视野的光源134L的多个用于左眼视野的光学片135L和对应于用于右眼视野的光源134R的多个用于右眼视野的光学片135R。用于左眼视野的光源134L和用于右眼视野的光源134R可以交替布置。光阻挡膜133可以设置在用于左眼视野的光学片135L和用于右眼视野的光学片135R之间。这就防止了穿过用于左眼视野的光学片135L的用于左眼视野的光线L_L与穿过用于右眼视野的光学片135R的用于右眼视野的光线L_R彼此混合。

下面将描述根据本示例性实施例的二维/三维可切换图像显示装置的操作。首先，描述显示三维图像的过程。

参照图2和3，图像面板19交替显示左眼图像和右眼图像。如上所述，图像面板19通过垂直线显示图像，并且在水平方向上扫描图像，以便以二维方式显示左眼图像和右眼图像。参照图12，例如，当图2的图像面板19从0秒时刻开始显示右眼图像R，在T/8时间经过后，左眼图像L显示在图像面板19的1/4区域上，且图像面板19的剩余3/4区域显示右眼图像R。周期T标识三维图像的帧，即，扫描左眼图像L的帧和扫描右眼图像R的帧的总时间。当T/8时间再次经过后，图像面板19的1/2区域显示左眼图像L，而图像面板19的剩余1/2区域显示右眼图像。随着扫描继续进行，当t＝T/2，图像面板19仅显示左眼图像。当另一个T/2经过后，仅显示右眼图像R。

背光单元13与图像面板19上显示的左眼图像L和右眼图像R同步地发出用于左眼视野的光线LL和用于右眼视野的光线LR。例如，如图3所示，从一对片段光源13L和13R中位于左侧的用于左眼视野的片段光源13L发出的用于左眼视野的光线LL穿过双凸透镜片17，并朝向观察者的左眼视野OL行进。从一对片段光源13L和13R中位于右侧的用于右眼视野的片段光源13R发出的用于右眼视野的光线LR穿过双凸透镜片17，并朝向观察者的右眼视野OR行进。虽然在图3中，仅仅说明了左眼视野OL和右眼视野OR，从每个片段光源13L和13R发出的光线还穿过双凸透镜片17的其他半圆柱形透镜17a，并形成未示出的多个左眼视野和多个右眼视野。

如上所述，由于左眼和右眼图像L和R在水平方向上被扫描并显示在图像面板19上，背光单元13的片段光源13L和13R与图像面板19上显示的图像的扫描信号同步地依次驱动。图13A和13B示出背光单元的时序操作。

参照图13A，当对于每个垂直线，图12的左眼图像L输入到图像面板19并在水平方向被扫描时，对应于完成输入的垂直线的用于左眼视野的点光源131L开启。从用于左眼视野的点光源131L发出的光线通过用于左眼视野的光导片段132L照亮对图像面板19的输入已经完成的垂直线。

参照图13B，当对于每个垂直线，图12的右眼图像R输入图像面板19并在水平方向上被扫描时，对应于输入完成的垂直线的用于右眼视野的点光源131R被开启。从用于右眼视野的点光源131R发出的光线通过用于右眼视野的光导片段132R照亮对图像面板19的输入完成的垂直线。

从而，随着背光单元13与图像面板19上显示的图像的扫描图像同步地被依次驱动，光线提供时间增加，使得帧率或亮度可以增加。

然后，在显示二维图像的过程中，现有技术的二维图像对于每个垂直线输入到图像面板19，并在水平方向上被扫描。背光单元13的用于左眼视野的片段光源13L和用于右眼视野的片段光源13R二者与输入到图像面板19的二维图像的扫描信号同步地被依次驱动。例如，如图14所示，当二维图像对于每个垂直线输入到图像面板19并在水平方向被扫描时，对应于输入完成的垂直线的用于左眼视野的点光源131L或用于右眼视野的点光源131R被开启。从用于左眼视野的点光源131L或用于右眼视野的点光源131R发出的光线通过用于左眼视野的光导片段132L或用于右眼视野的光导片段132R照亮对图像面板19的输入已经完成的垂直线。

图15示出在根据本发明另一实施例的二维/三维可切换图像显示装置中采用的图像面板19’。图16示出在图15的二维/三维可切换图像显示装置中采用的背光单元13”。根据本示例性实施例的二维/三维可切换图像显示装置基本上与二维/三维可切换图像显示装置相同，除了图像面板19’不具有滤色片194并且背光单元13”的光源的结构不同。于是，为了避免重复描述，以下的叙述集中于不同之处。

没有滤色片194的液晶面板可以用作本示例性实施例的图像面板19’，且这种液晶面板基本上与图5所示的图像面板19相同，除了不具有滤色片194之外。从而，由于不包括滤色片194，单位象素是由其中一条数据线D₁、D₂、...D_N和其中一条栅极线G₁、G₂、...G_N的交叉点形成。

如图16所示的背光单元13”包括多个提供光线的点光源131’和多个光导片段132’，所述多个光导片段132’形成光导板，用于导引从点光源131’发出的光线。点光源131’包括多个用于左眼视野的点光源131L’和多个用于右眼视野的点光源131R’。光导片段132’包括多个用于左眼视野的光导片段132L’和多个用于右眼视野的光导片段132R’，其中用于左眼的光导片段接收从用于左眼视野的点光源131L’发出的光线，而用于右眼的光导片段接收从用于右眼视野的点光源131R’发出的光线。用于左眼视野的点光源131L’和用于左眼视野的光导片段132L’形成多个用于左眼视野的片段光源13L”，而用于右眼视野的点光源131R’和用于右眼视野的光导片段132R’形成多个用于右眼视野的片段光源13R”。每个用于左眼视野的点光源131L’和用于右眼视野的点光源131R’包括对应于图像面板19’上显示的单色场的多个单色光源。由于图像帧分成红色场、绿色场和蓝色场，每个点光源131’包括红色光源131’r、绿色光源131’g、和绿色光源131’b。彩色图像是通过将图像帧分成多个单色场并照射对应于每个单色长的单色光而表现的。背光单元13”的其他构成元件基本上与参照图7和8描述的背光单元13的相同。

在本示例性实施例中采用的背光单元13”的结构不局限于图16所示的结构，并且光源部分之外的其他结构可以具有如图9到11所示的背光单元的结构。

将描述根据本示例性实施例的二维/三维可切换图像显示装置的操作。首先，描述显示三维图像的过程。

三维图像由图像信号处理部分分成左眼图像的R1场、G1场和B1场和右眼图像的R2场、G2场和B2场。R1和R2场表示红色场、G1和G2场表示绿色场，而B1和B2场表示蓝色场。R1、G1、B1、R2、G2和B2场可以按各种顺序显示在图15的图像面板19’上。例如，三维图像可以按照R1场、R2场、G1场、G2场、B1场和B2场的顺序显示，如图17A所示，或者按照R1场、G1场、B1场、R2场、G2场和B2场的顺序显示，如图17B所示。

图18示出单色场以图17A所示的顺序输入到图像面板19’时的扫描模式(pattern)。例如，当图像面板19’从0秒时刻开始显示R1场，在T/24时间经过后，R2场新显示在图像面板19’的1/4区域上，而图像面板19’的剩余3/4区域仍显示R1场。当T/24时间再次经过时，图像面板19’的1/2区域显示R2场，而图像面板19’的剩余1/2区域仍显示R1场。随着扫描继续，在T/6时间时，图像面板19’仅显示R2场。当另一个T/24时间经过时，G1场新显示在图像面板19’的1/4区域上，而图像面板19’的剩余3/4区域仍显示R2场。从而，相应的单色场依次在图像面板19’上显示。周期T表示三维图像的帧，即，左眼图像L的三个单色场和右眼图像R的三个单色场被扫描的总时间。

背光单元13”与图像面板19’上显示的单色场同步地交替发出用于左眼视野的单色光和用于右眼视野的单色光。例如，如图19A所示，当R1场输入到图像面板19’的每个垂直线并且在水平方向被扫描时，与输入完成的垂直线相对应的用于左眼视野的点光源131L’的红色光源被开启。所发出的红光通过用于左眼视野的光导片段132L’照亮对图像面板19’的输入完成的垂直线的区域。而且，如图19B所示，当R2场输入到图像面板19’的每个垂直线并且在水平方向上被扫描时，与输入完成的垂直线想度应的用于右眼视野的点光源131R’的红色光源被开启。所发出的红色光通过用于右眼视野的光导片段132R’照亮对图像面板19’的输入完成的垂直线的区域。从而，随着相应的单色光与左眼图像和右眼图像的单色场相同步地依次发出，可以显示三维彩色图像。

然后，在显示二维图像的过程中，二维图像被图像信号处理部分分成多个单色场。例如，二维图像可以分成红色场、绿色场和蓝色场、二维图像的相应的单色场输入到图像面板19’的每个垂直线并且在水平方向上被扫描。在背光单元13”中，用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源对于每个单色光源与输入到图像面板19’中的每个单色场的扫描信号同步地被依次驱动。例如，如图20所示，当二维图像的每个单色场被输入到图像面板19’的每个垂直线并在水平方向上被扫描时，对应于完成输入的垂直线的用于左眼视野的点光源131L’或用于右眼视野的点光源131R’被开启。所发出的光通过用于左眼视野的光导片段132L’或用于右眼视野的光导片段132R’照亮对图像面板19’的输入完成的垂直线的区域。

在上述示例性实施例中，对于每个片段光源，背光单元与图像面板的扫描信号同步地被依次驱动。但是，本发明不局限于顺序驱动方法，并且可以按照各种不同方法显示二维或三维图像。例如，可以采用同时驱动方法，其中，在图像的帧完全显示在图像面板19上之后发出光，并然后更新下一图像帧。

如上所述，根据本发明示例性实施例的背光单元和二维/三维可切换图像显示装置具有如下效果：

首先，将用于左眼视野和右眼视野的光线提供到双凸透镜片的结构仅通过背光单元来实现，因此可以简化该装置的结构。尤其是，通过去除用在现有技术的三维图像显示装置中的控制用于左眼和右眼视野的光线的光学开关，可以提高光使用效率，并且可以减少光学零件的数量，使得制造成本降低。

第二，通过使得图像面板的扫描方向为水平方向，背光单元可以在所显示的图像的扫描方向上被依次驱动。在顺序驱动中，由于光提供时间增加，因此，可以提高帧率或亮度。

第三，由于用于左眼和右眼视野的光线从图像面板的后表面发出，图像面板的所有象素都可以用在显示每个三维图像的左眼图像和右眼图像上。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体图示和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解到在不背离由所附的权利要求书及其法律上的等价物限定的本发明的精髓和范围的前提下，可以在形式和细节中作出各种修改。

本申请要求2007年6月25日提交到韩国专利局的韩国专利申请第10-2007-0062487号的优先权，该在先申请的公开内容通过引用结合于此。

Claims (9)

1.一种二维/三维可切换图像显示装置，包括：

图像面板；

背光单元，该背光单元布置在所述图像面板的后侧，且该背光单元包括：

多个用于左眼视野的片段光源，该片段光源发出用于左眼视野的光线；以及

多个用于右眼视野的片段光源，该片段光源发出用于右眼视野的光线，

其中，所述用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源交替布置而形成面光源；以及

布置在所述图像面板和所述背光单元之间的双凸透镜片，

其中，所述双凸透镜片包括多个半圆柱形透镜，该半圆柱形透镜在竖直方向上沿长度延伸，该竖直方向垂直于水平方向，该水平方向平行于连接观察者双眼的线段；

所述用于左眼视野的光线和所述用于右眼视野的光线分别朝向左眼视野和右眼视野行进；且

其中：

用于左眼视野的图像帧和用于右眼视野的图像帧被分成多个左眼图像单色场和多个右眼图像单色场，并在所述图像面板上被显示；

所述用于左眼视野的片段光源包括多个对应于左眼图像单色场的单色光源；且

所述用于右眼视野的片段光源包括多个对应于右眼图像单色场的单色光源。

2.如权利要求1所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，包括彼此邻近的用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源的至少一对布置成面对所述半圆柱形透镜之一。

3.如权利要求1所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，所述图像面板在水平方向上扫描图像的多条垂直线。

4.如权利要求1所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，所述图像面板包括多条在水平方向上的数据线和多条垂直方向上的栅极线。

5.如权利要求1所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，在三维模式下：

所述图像面板交替地显示用于左眼视野的图像和用于右眼视野的图像，

所述用于左眼视野的片段光源与所述用于左眼视野的图像同步地被驱动；

所述用于右眼视野的片段光源与所述用于右眼视野的图像同步地被驱动。

6.如权利要求5所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中：

与输入到所述图像面板的用于左眼视野的扫描信号同步，所述用于左眼视野的片段光源在所述用于左眼视野的图像被扫描的方向上被依次驱动；以及

与输入到所述图像面板的用于右眼视野的扫描信号同步，所述用于右眼视野的片段光源在所述用于右眼视野的图像被扫描的方向上被依次驱动。

7.如权利要求5所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，在二维模式下：

所述图像面板显示二维图像；以及

所述用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源与所述二维图像同步地被驱动。

8.如权利要求7所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中，与输入到所述图像面板的扫描信号同步，所述用于左眼视野的片段光源和用于右眼视野的片段光源在所述二维图像被扫描的方向上被依次驱动。

9.如权利要求1所述的二维/三维可切换图像显示装置，其中：

每个左眼图像单色场和每个右眼图像单色场包括红色、绿色和蓝色场；且

每个用于左眼视野的单色光源和每个用于右眼视野的单色光源包括红色、绿色和蓝色光源。

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