CN102387381A - 立体图像显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种立体图像显示器及其驱动方法，所述立体图像显示器利用所包括的陀螺仪传感器来感测显示器的运动并且控制观看位置。所述立体图像显示器包括：图像面板，配置为输出二维图像；形成在所述图像面板上的立体转换单元，所述立体转换单元包含在可转换区域中的n(n是大于或等于2的自然数)个第一电极，以将所述二维图像转换为三维图像；包含陀螺仪传感器的系统；电压产生器，包含用于独立地将电压施加给所述n个第一电极的电压源；以及立体转换单元控制器，配置为从所述陀螺仪传感器接收关于所述系统的运动的信息，并且将所述信息传输给所述电压产生器。

Description

立体图像显示器及其驱动方法

本申请要求享有于2010年8月26日提交的韩国专利申请10-2010-0083191的权益，援引该申请作为参考，如同该申请在此被全部公开。

技术领域

本发明涉及一种立体图像显示器，尤其涉及一种利用所包括的陀螺仪传感器来感测显示器运动并且控制观看位置的立体图像显示器及其驱动方法。

背景技术

通过高速通信网络快速提供信息的服务已经从例如由电话提供的听说服务，发展到利用快速处理文本、声音和图像数据的数字终端的视听多媒体型服务，并最终发展为提供逼真的立体观赏和娱乐的三维立体信息通信服务。

通常，眼睛基于立体视觉原理形成三维图像。因为双眼具有在它们之间的视差，也就是说，因为双眼彼此隔开约65毫米，所以左眼和右眼看到略微不同的图像。由这种双眼的位置之间的差别引起的图像之间的差别称为双眼视差。三维图像显示器基于双眼视差，使左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像。

也就是说，左眼和右眼看到两幅不同的二维图像。一旦这两幅图像由视网膜接收并传送给大脑，大脑就将它们处理为三维图像，给观看者以深度的感觉。这种能力通常称为立体平画法，具有这种能力的显示器称为立体图像显示器。

根据三维(3D)部件，可将立体图像显示器划分为许多类型。例如，由利用液晶层的透镜的光程差来驱动的立体图像显示器称为电驱动液晶透镜型立体图像显示器。

通常，液晶显示器包括两个相对的电极，以及在两个电极之间的液晶层。根据给两个电极施加电压而产生的电场来排列液晶层的液晶分子。液晶分子呈现偏振和光学各向异性。偏振指的是，当液晶分子置于电场中时，液晶分子中的电荷集中到液晶分子的两侧，使得分子的取向方向根据电场来改变。光学各向异性指的是，由于液晶分子的长条型结构和取向方向的缘故，出射光的路径或者偏振根据入射光的入射方向或偏振状态来改变。

根据两个电极之间的电势差来改变液晶层的透射率。通过以每个像素为基础改变透射率，就能够显示图像。

近来，已经提出一种电驱动液晶透镜，这种电驱动液晶透镜利用液晶分子的上述特性，使液晶层起透镜的作用。

也就是说，透镜根据位置利用构成透镜的材料和空气之间的折射率差，来控制入射光的路径。如果将不同的电压根据位置施加给电极来产生电场，从而驱动液晶层，则入射在液晶层上的光的相位根据位置来改变。结果是液晶层能够与实际透镜类似地控制入射光的路径。因此，可获得根据施加的电压在液晶层中产生光程差的电驱动液晶透镜。

然而，在电驱动液晶透镜中，透镜的位置是固定的。如果由于显示器的转动而造成电驱动液晶透镜和观看者之间的距离改变，以致电驱动液晶透镜偏离常规观看位置，则观看者就不能看到立体图像。

发明内容

因此，本发明涉及一种基本上避免了由于现有技术的限制和不足导致的一个或多个问题的立体图像显示器及其驱动方法。

本发明的目的是提供一种利用所包括的陀螺仪传感器来感测显示器运动并且控制观看位置的立体图像显示器及其驱动方法。

本发明的其它优点、目的和特点的一些将在下面的描述中列出，这些优点、目的和特点的另一些在后续描述的基础上，对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，或可以通过对本发明的实施而获悉。本发明的目的和其它优点可以通过书面描述、权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。

为实现这些目的和其它优点，并根据本发明的意图，如这里具体和概括地描述的，一种立体图像显示器包括：图像面板，配置为输出二维图像；形成在所述图像面板上的立体转换单元，所述立体转换单元包含在可转换区域中的n(n是大于或等于2的自然数)个第一电极，以将所述二维图像转换为三维图像；包含陀螺仪传感器的系统；电压产生器，包含用于独立地将电压施加给所述n个第一电极的电压源；以及立体转换单元控制器，配置为从所述陀螺仪传感器接收关于所述系统的运动的信息，并且将所述信息传输给所述电压产生器。

所述立体转换单元控制器还可以包含移位装置，所述移位装置配置为将施加给所述n个第一电极的电压移位。

所述移位装置可以接收关于所述系统的运动的信息，并且控制观看位置。所述关于所述系统的运动的信息可以从所述陀螺仪传感器接收，并且施加给所述n个第一电极的电压的移位可以根据所述系统与观看者的常规位置的偏离来调整。所述移位装置可以在观看者是固定的状态下控制所述观看位置。

所述可转换区域可以包含一个屏障，以及与所述屏障相邻的狭缝。

所述可转换区域可以是具有一个透镜的光程差的区域。

所述立体转换单元可以包括：包含所述n个第一电极的第一基板，包含第二电极的第二基板，以及在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层。

所述电压源可以具有n个输出端，所述n个输出端可以通过形成在所述第一基板的边缘上的n条信号线分别与所述n个第一电极连接。

所述电压源可以将第一电压和第二电压施加给所述n个输出端。

所述电压源可以从所述可转换区域的边缘至所述可转换区域的中心将不同的第一至第m(m是大于或等于2并且小于n的自然数)电压施加给所述n个输出端。

所述立体转换单元和所述图像面板可以设置在外壳中。

在本发明的另一方面中，一种用于驱动上述立体图像显示器的方法，包括：提供立体图像显示器，所述立体图像显示器具有立体转换单元和包括陀螺仪传感器的系统；利用所述陀螺仪传感器来感测所述系统的运动；当所述系统运动时，检测所述系统与观看者的常规位置的偏离；以及利用电压产生器将根据所述系统与观看者的常规位置的偏离被移位的电压施加给所述n个第一电极。

应该理解的是，前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

被包括来提供对本发明的进一步理解且并入并构成说明书的一部分的附图图解了本发明的实施例，并且连同文字描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明的立体图像显示器的示意图；

图2是图1的立体转换单元的截面图；

图3A和图3B是示出当根据本发明的立体图像显示器置于常规位置和转动时，施加电压的方法的图；

图4是示出当在立体图像显示器中包括陀螺仪传感器时，观看者位置随显示器的转动而改变的图；

图5是示出在根据本发明的立体图像显示器中利用陀螺仪传感器来感测显示器运动并且控制观看位置的示例的图；

图6是示出根据本发明的立体图像显示器的构造的示意图；

图7是示出立体转换单元和图6的陀螺仪传感器之间的驱动关系的方框图；

图8是示出根据本发明的立体图像显示器的立体转换单元的方框图；

图9是示出当根据本发明的立体转换单元置于常规位置和转动时，电压施加的平面图；

图10A是示出当根据本发明另一实施例的立体图像显示器的立体转换单元置于常规位置和转动时，电压施加的截面图；以及

图10B是示出图10A的观看位置的改变的截面图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的优选实施例，这些实施例的示例在附图中示出。只要有可能，在所有附图中相同的附图标记将用于指代相同或相似的部件。

图1是示出根据本发明的立体图像显示器的示意图。

如图1所示，根据本发明的立体图像显示器主要包括立体转换单元132和图像面板134。

立体转换单元132具有屏障功能。根据施加的电压来布置具有M∶Q的宽度比的屏障和狭缝。观看者和立体转换单元132彼此隔开观看距离D。

图像面板134输出二维图像。图像面板134的示例包括例如液晶面板、等离子体显示面板、有机电致发光显示面板和电泳显示面板的平板显示面板。

这里，a表示图像面板134对应左眼或者右眼的宽度，并且a可以表示一个子像素或者一个像素的间距。

立体转换单元132可以独立地将信号施加给所包括的电极，使得当施加电压时形成的屏障和狭缝的位置与它们的初始位置不同。也就是说，如果为了执行例如游戏的应用而转动或者移动显示器，则会改变观看者和装置之间的位置关系。在这种情况下，如果在观看者是固定的状态下移动显示器，则考虑显示器与观看者的偏离，将移位的电压施加给电极，改变屏障和狭缝的位置。那么，不管显示器如何移动，观看者都可以稳定地看到立体图像。

这里，此处描述的术语“显示器”指这样一种立体图像显示器，这种立体图像显示器包括立体转换单元、图像面板、安装有所述立体转换单元和所述图像面板的外壳、以及用于控制所述立体转换单元和所述图像面板的系统。

图2是图1的立体转换单元的截面图。

如图2所示，图1的立体转换单元包括：彼此相对的第一基板133和第二基板131，形成在第一基板133上的多个第一电极130，形成在第二基板131的整个表面的第二电极136，以及形成在第一基板133和第二基板131之间的液晶层135。在这种情况下，立体转换单元由于利用液晶并被用作屏障因而被称为液晶屏障单元。

在包括黑区域139a和白区域139b的立体转换单元132中，为了遮挡没有被液晶取向完全遮挡的黑区域139a，在第二基板131的后表面上形成例如偏振板138的光学膜。

第一电极130和第二电极136是透明电极。

还包括用于将电压施加给第一电极130和第二电极136的电压源(未示出)。

该电压源独立地将信号施加给多个第一电极130。

图2中示出黑区域139a和白区域139b。将高电压的第一电压V1施加给在黑区域139a中的第一电极130，将接地电压或者恒定电压施加给在白区域139b中的第一电极130。施加给第二电极136的电压等于施加给在白区域139b中的第一电极130的接地电压或者恒定电压。

立体转换单元132根据是否被施加电压来进行转换。当不被施加电压时，不进行转换而显示图像面板134输出的二维图像。如图2所示，当被施加电压时，在黑区域139a中的液晶层135的液晶取向与在白区域139b中的液晶层135的液晶取向不同。黑区域139a起屏障的作用，图像面板134输出的右眼图像和左眼图像由黑区域139a进行划分并且传输给观看者。

立体转换单元132通常处在白模式，当在上电极和下电极之间形成垂直电场时，就限定了黑区域139a。

以下将描述根据显示器运动而将电压施加给第一电极130的方法。

图3A和图3B是示出当根据本发明的立体图像显示器处于常规位置和转动时，施加电压的方法的图。

图3A示出根据本发明的立体图像显示器处于常规位置的状态。将第一电压V1和第二电压V2分别施加给与黑区域139a和白区域139b对应的第一电极130。

如图3B所示，如果立体图像显示器转动或者移动，则立体图像显示器就会偏离观看者的常规位置。也就是说，观看者固定，而包括立体转换单元132的立体图像显示器偏离观看者的常规位置。在这种情况下，由于与观看者的常规位置的偏离，将施加给立体转换单元132的第一电极130的电压移位，使得即使当立体图像显示器转动或者移动时，观看者也能看到立体图像，而不需要转动他们的头或者眼睛。

在这种情况下，尽管观看者保持固定不动，但从立体转换单元132的角度来看，施加给第一电极130的电压的顺序被改变，从而观看位置被改变。图4是示出当在立体图像显示器中包括陀螺仪传感器时，观看者位置随显示器的转动而改变的图。

如图4所示，在立体图像显示器中，当立体转换单元在不考虑陀螺仪传感器的运动感测的情况下进行操作时，形成在立体转换单元中的黑区域和白区域是固定的。因此，为了看到立体图像，观看者必须随立体图像显示器的运动来移动。就是说，如果立体图像显示器转动，则观看者必须转动他们的眼睛或者头。例如，如果利用立体图像显示器执行例如3D游戏的应用，则观看者必须移动。

陀螺仪传感器感测运动主体的运动。陀螺仪传感器测量在惯性系中的角速度，并且感测运动主体的运动距离。陀螺仪传感器可以感测在三维空间中(沿X、Y和Z轴)的运动。

图5是示出在根据本发明的立体图像显示器中利用陀螺仪传感器来感测显示器运动并且控制观看位置的示例的图。

如图5所示，在根据本发明的立体图像显示器中，根据由陀螺仪传感器800感测的关于立体图像显示器的运动的信息，将电压施加给第一电极(见图2的130)。在这种情况下，将根据立体图像显示器的运动而被移位的电压施加给立体转换单元的第一电极130，使得观看者不用移动就能够看到立体图像。

陀螺仪传感器800安装在包括外壳的系统700中。

在系统700中，层叠的立体转换单元132和图像面板134被包括在该外壳中。在这种情况下，观看者在立体转换单元132的面上看到图像。

图6是示出根据本发明的立体图像显示器的构造的示意图，图7是示出立体转换单元和图6的陀螺仪传感器之间的驱动关系的方框图，以及图8是示出根据本发明的立体图像显示器的立体转换单元的方框图。

参考图6至图8，根据本发明的立体图像显示器1000包括：用于输出二维图像的图像面板134；形成在图像面板134上的立体转换单元132，立体转换单元132包含在可转换区域中的n(n是大于或等于2的自然数)个第一电极(见图2的130)，以根据施加的电压将二维图像转换为三维图像；安装有陀螺仪传感器800的系统700；电压产生器162，包含用于独立地将电压施加给n个第一电极130的电压源；以及立体转换单元控制器250，用于从陀螺仪传感器800接收关于系统700的运动的信息，并且将所述信息传输给电压产生器162。

立体转换单元控制器250还包含用于将施加给n个第一电极130的电压移位的移位装置255。

就是说，移位装置255接收关于系统700的运动的信息，并且控制观看位置。此时，从陀螺仪传感器800接收关于系统700的运动的信息，并根据系统700与观看者的常规位置的偏离来调整施加给n个第一电极130的电压的移位。移位装置255在观看者是固定的状态下通过控制施加的电压的顺序来控制观看位置。

可转换区域包含一个黑区域(屏障)和与所述黑区域相邻的白区域(狭缝)。

图6的附图标记540表示与立体转换单元132的焊盘区域152连接的柔性印刷电缆(FPC)。可以在FPC 540上形成电压产生器162。在某些情况下，立体转换单元控制器250包括电压产生器162和移位装置255。

附图标记531、532和533分别表示用于将FPC 540与立体转换单元控制器250连接的连接、用于将立体转换单元控制器250与系统CPU 900连接的连接和用于将系统CPU 900与陀螺仪传感器800连接的连接。这些连接是连接线或者连接器。

尽管未示出，为了控制系统700，图像面板134具有图像面板PCB(未示出)，并且所述PCB与系统CPU 900连接。

图8所示的有效区域151是这样的区域，在该区域中，为了看到立体图像，形成有黑区域和白区域，并且如参考图2所描述的，沿一个方向平行地排列了第一电极130。

图9是示出根据本发明的立体转换单元的平面图。

如图9所示，在根据本发明的立体转换单元中，第一电极130延伸至焊盘区域152，以便分别与n条金属线100连接，所述n条金属线100形成为与在焊盘区域152中第一电极130交叉。n条金属线100通过FPC 540分别与电压产生器162的n个输出端连接。

如果立体图像显示器处于观看者的常规位置，则具有高电平的第一电压V1施加给在可转换区域中的黑区域，第二电压施加给在可转换区域中的白区域，所述第二电压是例如接地电压或者低于第一电压的恒定电压。

如果立体图像显示器因转动或者移动而偏离观看者的常规位置，则利用陀螺仪传感器来感测这种偏离，并且根据感测的偏离来移位及施加第一电压和第二电压。因此，即使立体转换单元的观看位置发生改变，观看者也能看到立体图像。

尽管在根据本发明的上述立体图像显示器中描述了利用屏障的立体转换单元，但本发明不限于此，并且同样适用于电驱动液晶透镜型显示器。

以下将描述电驱动液晶透镜型立体转换单元。

图10A是示出根据本发明另一实施例的立体图像显示器的立体转换单元的截面图，以及图10B是示出图10A的观看位置改变的截面图。

如图10A所示，在电驱动液晶透镜型立体转换单元中，为了实现精密的透镜外形，可增大在可转换区域中形成的第一电极120的数量。在该图中，以双层结构来形成第一电极120。第一下电极120b形成在第一基板122上，第一上电极120a形成在覆盖第一下电极120b的绝缘膜119上。

也可以以单层结构而不是双层结构来实现电驱动液晶透镜型立体转换单元的第一电极120。在某些情况下，可以以三层结构来形成第一电极120。考虑要实现的透镜外形来设定在可转换区域中的第一电极120之间的间隙、第一电极120的宽度以及第一电极120的数量。

附图标记114表示第二基板，116表示第二电极，115表示液晶层，以及102表示电驱动液晶透镜型立体转换单元。

在这种情况下，可转换区域是当被施加电压时具有一个透镜的光程差的区域。

电压产生器162从可转换区域的边缘至可转换区域的中心将第一至第m(m是大于或等于2并且小于n的自然数)电压施加给n个输出端。从可转换区域的中心至可转换区域的边缘对称地施加电压信号。

如图10B所示，如果立体图像显示器偏离观看者的常规位置，则在立体图像显示器的立体转换单元102中，改变施加给第一电极120的电压的顺序，以改变观看位置，使得观看者看到立体图像。从立体转换单元的角度来看，移位施加的电压来限定电驱动液晶透镜。

就是说，当本发明的立体图像显示器运动时，将施加给第一电极120的电压移位，从而防止立体图像观看位置偏离观看者的眼睛。

现在将描述用于驱动立体图像显示器的方法。

参考图2、6至9，首先，利用陀螺仪传感器800来感测系统700的运动。

然后，当系统700运动时，对系统700与观看者的常规位置的偏离进行感测。

随后，根据系统700与观看者的常规位置的偏离，电压产生器162将移位的电压施加给n个第一电极130，使得观看者看到立体图像。

本发明的立体图像显示器具有以下效果。

第一，将信号独立地施加给立体转换单元的电极，使得即使在例如游戏的应用中，观看者也能看到立体图像，显示器在游戏中发生转动或扭曲。

第二，因为包括陀螺仪传感器，所以从陀螺仪传感器接收运动感测信号。因此，即使当显示器转动时，观看者也能够在改变的观看位置处看到立体图像。能够在显示器转动时防止立体图像偏离观看者的眼睛。

第三，因为将信号独立地施加给多个第一电极来控制观看位置，所以立体转换单元不仅可应用于液晶屏障单元中，还可应用于电驱动液晶透镜型单元中。

在不脱离本发明精神和范围的情况下，对本发明作出各种修改和变型对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的对本发明的各种修改和变型。

Claims (13)

1.一种立体图像显示器，包括：

图像面板，配置为输出二维图像；

形成在所述图像面板上的立体转换单元，所述立体转换单元包含在可转换区域中的n个第一电极，以将所述二维图像转换为三维图像，所述n是大于或等于2的自然数；

包含陀螺仪传感器的系统；

电压产生器，包含用于独立地将电压施加给所述n个第一电极的电压源；以及

立体转换单元控制器，配置为从所述陀螺仪传感器接收关于所述系统的运动的信息，并且将所述信息传输给所述电压产生器。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述立体转换单元控制器还包含移位装置，所述移位装置配置为将施加给所述n个第一电极的电压移位。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示器，其中所述移位装置接收关于所述系统的运动的信息，并且控制观看位置。

4.根据权利要求3所述的立体图像显示器，其中关于所述系统的运动的信息是从所述陀螺仪传感器接收的，并且所述施加给所述n个第一电极的电压的移位是根据所述系统与观看者的常规位置的偏离来调整的。

5.根据权利要求3所述的立体图像显示器，其中所述移位装置在观看者是固定的状态下控制所述观看位置。

6.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述可转换区域包含一个屏障，以及与所述屏障相邻的狭缝。

7.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述可转换区域是具有一个透镜的光程差的区域。

8.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述立体转换单元包括：

包含所述n个第一电极的第一基板；

包含第二电极的第二基板；以及

在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层。

9.根据权利要求8所述的立体图像显示器，其中所述电压源具有n个输出端，所述n个输出端通过形成在所述第一基板的边缘上的n条信号线分别与所述n个第一电极连接。

10.根据权利要求9所述的立体图像显示器，其中所述电压源将第一电压和第二电压施加给所述n个输出端。

11.根据权利要求9所述的立体图像显示器，其中，所述电压源从所述可转换区域的边缘至所述可转换区域的中心将不同的第一电压至第m电压施加给所述n个输出端，所述m是大于或等于2并且小于n的自然数。

12.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述立体转换单元和所述图像面板设置在外壳中。

13.一种用于驱动立体图像显示器的方法：

提供立体图像显示器，所述立体图像显示器具有立体转换单元和包括陀螺仪传感器的系统；

利用所述陀螺仪传感器来感测所述系统的运动；

当所述系统运动时，检测所述系统与观看者的常规位置的偏离；以及

利用电压产生器将根据所述系统与观看者的常规位置的偏离被移位的电压施加给所述n个第一电极。

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