CN102917231A - 立体显示设备及驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立体显示设备及驱动方法，所述设备包括：显示面板，用于交替显示左眼图像和右眼图像；视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区；控制单元，用于控制所述视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且所述第二位置在所述第一位置的右侧。本发明立体显示设备及驱动方法可有效避免左右视区串扰，提高图像清晰度。

Description

立体显示设备及驱动方法

技术领域

本发明涉及立体显示技术，尤其是一种立体显示设备及驱动方法。

背景技术

随着信息社会的发展，显示装置面临着大尺寸和薄外形的需求。为了满足这些需求，具有外形薄、重量轻和功耗低优势的各种平板型显示装置激增。平板型显示装置可包括液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、场发射显示装置(FED)、发光二极管显示装置(LED)等。在各种平板显示装置中，LCD由于其各种优势而被广泛应用，这些优势例如有大规模生产的技术开发、简单的驱动方法、低功耗和高质量的分辨率。

近来，消费者对立体图像的需求增长迅速，因此相关产业的公司正在积极开发能够显示3D(三维)图像以及2D(二维)图像的立体图像显示装置。立体图像显示装置使得具有双眼视差的左眼图像和右眼图像分别被观看者的两眼观看。也就是说，立体图像显示装置使得左眼图像仅被观看者左眼识别，同样使得右眼图像仅被观看者右眼识别，从而观看者能够看到立体的3D图像。然而，在现有立体图像显示装置，会使得预期被观看者左眼看到的左眼图像可能被观看者的右眼识别到，或者预期被观看者右眼看到的右眼图像可能被观看者的左眼识别到。因此，现有技术的立体图像显示装置由于左眼图像和右眼图像间的串扰会存在图像质量低的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种立体显示设备及驱动方法，以解决现有左、右眼图像串扰的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种立体显示设备，所述设备包括：

显示面板，用于交替显示左眼图像和右眼图像；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区；

控制单元，用于控制所述视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且所述第二位置在所述第一位置的右侧。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种裸眼立体显示驱动方法，所述方法包括：

数据分时输入步骤，向显示面板交替输入左眼图像数据和右眼图像数据，相应的，所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像；

视差器件控制步骤，控制视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且第二位置在第一位置的右侧，其中，所述视差器件根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区。

为解决上述技术问题，本发明还提供了另一种立体显示设备，该设备包括：

显示面板，包括用于根据左眼图像数据显示的第一像素点、用于根据右眼图像数据显示的第二像素点以及处于插黑或关闭状态的第三像素点，所述第一像素点组合显示左眼图像，所述第二像素点组合显示右眼图像，所述第三像素点位于引起左、右眼图像串扰的位置；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区，且所述左眼视区和右眼视区没有重叠区域。

相对于现有技术，本发明裸眼立体显示驱动方法和设备通过控制视差器件的透光部分左右移动或通过关闭或插黑引起串扰的像素可有效避免左右眼视区串扰，提高图像清晰度。

附图说明

图1为裸眼立体显示装置视区原理示意图；

图2为现有左眼视区和右眼视区串扰的示意图；

图3为本发明立体显示设备的示意图；

图4为本发明立体显示设备的另一示意图；

图5为右眼图像关闭的示意图；

图6为左眼图像关闭的示意图；

图7为采用液晶光栅作为视差器件的立体显示设备的示意图；

图8为基准位置的示意图；

图9为狭缝开口中心相对于基准位置向右移动的示意图；

图10为狭缝开口中心相对于基准位置向左移动的示意图；

图11为采用双层电极的液晶光栅示意图；

图12为两视点光栅3D显示器的视点亮度测量结果示意图；

图13为8视点光栅3D显示器的各视点亮度测量结果示意图。

图14为本发明立体显示驱动方法的示意图；

图15为本发明另一立体显示设备的示意图；

图16为引起左右视区串扰的像素光比示意图。

具体实施方式

如图1所示为裸眼立体显示装置视区原理图，在显示装置100工作时，理论上，画面出射的光被分成两个区域，分别为右视区101与左视区102。这两个视区通过光学设计刚好在人双眼103可观看的范围之内。这样人们就可以正常的观看到良好的3D立体图像。

但由于光学设计或者是制作工艺的缺陷，目前裸眼显示装置会造成设计预想之外的串扰。如图2所示在显示装置100显示图像的时候，出射的两个光束右眼光101与左眼光102里面分别包含了左眼串扰光104与右眼串扰光105。根据立体显示原理分析可以认为出现的串扰光是由于左眼光102里面包含了本应进入右眼的光束即串扰光104，同理右眼光101也包含了本应进入左眼的串扰光105。这样就造成了观看者在观看3D图像时会感觉到串扰。

如图3所示，本发明立体显示设备包括：

显示面板，用于交替显示左眼图像和右眼图像；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区；

控制单元，控制单元，用于控制所述视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且所述第二位置在所述第一位置的右侧。

本发明中所说的左或右，与根据观察者观看显示器所显示的图像时左右眼的位置方向一致。

可理解地，对于具有多个透光部分的视差器件，该视差器件的左右移动，本发明技术方案可以某个特定透光部分为准进行界定说明，若是整个视差器件均透光，则本发明技术方案可以整个透光部分为准进行界定说明。

优选地，左、右眼图像的交替频率大于或等于120HZ。

可选地，本发明所说的视差器件包括但不限于视差屏障或柱状透镜。

所述透光部分中心向左或向右移动宽度P小于串扰宽度C_P，或者说，第一位置与第二位置之间的间距小于串扰宽度C_P，其中串扰宽度C_P为所述视差器件的透光部分中心位于第一位置和第二位连线的中点时左眼图像与右眼图像重叠区域的宽度的一半。

影响所述串扰宽度的因素包括像素的尺寸、串扰像素数目及所视差器件单位内覆盖像素的数目。

对于采用视差屏障技术产生3D效果的光栅器件，本发明中所说的基准位置指现有技术中根据视差器件每个透光部分覆盖的像素确定的中心位置。

本发明通过对于目前3D立体显示图像进行时分切变及控制视差器件透光部分中心的左右平移使得观看者的左眼与右眼在一个周期时间内分别观看到串扰小的左右立体图像，从而使得3D效果达到观看者的观看要求。

以下着重对显示面板和视差器件进行说明。

如图4所示，显示面板200可以是目前主流的LCD显示，也可以是包括等离子显示面板(PDP)、场发射显示装置(FED)、发光二极管显示装置(LED)等显示面板。视差器件201，可以是液晶狭缝，具备可切变的柱状光栅，液晶透镜等等可以作为3D显示的分光器件。在3D显示时出射的左右光束203与202以及人眼204。

图5所示为T1时刻显示面板200上面显示右眼图像的像素关闭，这个时候右眼视区202为没有图像的状态，左眼视区203可以正常观看到左眼视图。这个时刻观看者的左眼可以看到正常的左眼内容，并且感受不到右眼光202传过来的串扰。

图6所示为T2时刻显示面板200上面显示左眼图像的像素关闭，这个时候左眼视区203为没有图像的状态，右眼视区202可以正常观看到右眼视图。同理这个时刻观看者的右眼可以看到正常的右眼内容，并且感受不到左眼光203传过来的串扰。

由于人眼具有视觉暂留效应，所以当画面快速切换左右视图的时候，例如采用120HZ或更高频率，人的左右眼在视觉上面不会感到左眼黑或者右眼黑的状态。

就是在切换左右视图的同时，视差器件通过视差器件控制单元实现同步位移一定的距离以配合3D图像的显示，达到了进一步解决或降低串扰的效果。

如图7所示，300为显示面板，比如普通平板显示器。

以下以液晶视差屏障技术为例，对视差器件，具体为光栅器件进行描述：

301和302为玻璃基板，位于光栅器件最外层；整块电极303与分散电极组304组成电极对；在分散电极组304中，3041代表单个电极；整块电极303与分散电极组304上面涂有取向层，两个取向层的取向方式可以是VA、TN的。305是液晶层，其中分布着液晶分子。相同元件均用上述符号表示。

304的区域分散型电极组，即电极3041，其电极宽度为P，该电极宽度可根据设计或者应用的需要进行相应的调整。

电极设计可以为单层分散电极组(如图7所示)，也可以为多层分散电极组。如图11所示，多层分散电极组3041由两层电极组成，上下电极由一层绝缘层307相隔。电极宽度以及电极之间的间隔可以根据设计需要来做对应的调整。

如图8所示，本实施例是N个单个电极3041作为一个液晶视差屏障的周期，其周期长度为N_p。图示中周期的划分以“左侧不透光半部+透光部分+右侧不透光半部”为例进行示意，按照目前主流的液晶视差屏障设计，会将开口中心放在N_p/2的位置上，以此来平衡左右图像的分光效果，此时的狭缝(透光部分)中心即本发明所说的基准位置的。当然该基准位置还可选在其他位置，如图8所示。但是运用本技术的实施例，会分时来切换电极的驱动电极，来达到左右眼图像分开显示的目的。

对于这种液晶光栅，特定的透光部分(狭缝开口)可根据其对应的电极或基板位置进行确定。

如图9所示，在T1时刻显示右眼图像时，将狭缝开口中心位于第一位置，相对图8所示基准位置向右偏移(这个宽度也可以根据实际显示效果调整)。这时将显示器300相对应不显示的左眼图像的像素关闭，这样就可以让右眼睛看到图像。

如图10所示，同理在T2时刻，显示左眼图像时，将狭缝开口中心位于第二位置，相对图8所示的基准位置向左偏移(这个宽度也可以根据实际显示效果调整)。这时将显示器300相对应的右眼图像关闭，即不显示右眼图像。

偏移宽度Cp的取值范围可以通过一些光学检测及计算来确定。下面简单介绍一下串扰区域的确定及计算公式。

光栅使来源于不同视差图像的光线向不同方向传播，在空间中形成各幅视差图像对应的视区。由于光栅3D显示器自身的缺陷，往往不能使视差图像的光线在空间中完全分离开，从而导致不同视差图像的光线在空间中有不同程度的串扰。

串扰可以通过对光栅3D显示器所有视点亮度测量结果的分析得到。图12为一台两视点光栅3D显示器的视点亮度测量结果示意图。光栅的分光作用使得左视点亮度在空间的某一位置出现峰值，而右视点亮度在空间的另一位置出现峰值。两个峰不是完全分离开的，它们有一定的重叠，因此，对于空间中的某一位置，它所接收的亮度信息含有多个视点的亮度信息。将一个视区中接收的来自对应视点的亮度称为非串扰亮度，而将接收的来自其他视点的亮度称为串扰亮度。如图12中两个峰值的重叠区域的阴影部分表示右眼视点对应视区中的串扰亮度。

在光栅3D显示器中，可利用串扰比来表示串扰的大小。串扰比的定义是：串扰亮度与非串扰亮度的比值。串扰比是光栅3D显示器的特性之一，也是最容易体现其3D显示性能的表征参数，串扰比越小，表示光栅3D显示器的性能越好。

对于两视点情况，左视点串扰比X(θ_L，φ_L)和右视点串扰比X(θ_R，φ_R)的计算公式如下：

式中，(θ_L，φ_L)和(θ_R，φ_R)为方位角；Y_BLWR是当左视点为黑图像而右视点为白图像时各位置的亮度；Y_WLBR是当左视点为白图像而右视点为黑图像时各位置的亮度；Y_B是当左右视点都为黑图像时各位置的亮度。

图13是一台8视点光栅3D显示器的各视点亮度测量结果示意图，在视点8所对应的视区中，存在来自于视点5、视点6和视点7的亮度，将其均视为串扰亮度。

对于多视点的串扰比X_i(θ，φ)，其计算公式如下；

式中.Y_J是(θ，φ)位置的串扰亮度，Y_i是该位置的非串扰亮度。3D串扰比X_3D(θ，φ)与两只眼睛总共接收到的串扰有关，其计算公式如下：

通过精确的光学测量以及以上公式得到串扰比例，已知光栅覆盖像素的尺寸为N_p，定义串扰区的宽度为C_P。

这样就可以得到设计光栅在3D显示时串扰区的宽度，即本发明中，对应的透光部分中心位于第一位置和第二位置连线的中点时，左眼图像与右眼图像重叠区域的宽度的一半。

实际应用中，透光部分左移或右移的宽度可小于C_p，(也就是说，第一位置与第二位置之间的间距小于C_P)比如取值为C_p/2，，当然也可根据具体要实现的方案进行调整。

将显示器300画面快速切换(可以为120HZ或更高频率)左右视图，同时液晶视差屏障器件也同步进行切换。在某一时刻人的左右眼依然同样的视觉感受，在视觉上面不会感到左眼黑或者右眼黑的状态。

对应于上述立体显示设备，本发明还提供了一种立体显示驱动方法，如图14所示，所述方法包括：

步骤1401：数据分时输入步骤，向显示面板交替输入左眼图像数据和右眼图像数据，相应的，所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像；

步骤1402：视差器件控制步骤，控制所述视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且第二位置在第一位置的右侧，其中，所述视差器件根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区。

如前所述，所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像的频率大于或等于120HZ。

可选地，所述视差器件为视差屏障或柱状透镜。

具体地，视差器件的透光部分中心向左或向右的移动宽度小于串扰宽度，其中，串扰宽度为所述视差器件的透光部分中心位于第一位置和第二位置连线的中点时左眼图像与右眼图像重叠区域的宽度的一半。

影响所述串扰宽度的因素包括像素的尺寸、串扰像素数目及所视差器件单位内覆盖像素的数目。

本发明还提供了一种立体显示设备，如图15所示，该设备包括：

显示面板，包括用于根据左眼图像数据显示的第一像素点、用于根据右眼图像数据显示的第二像素点以及处于插黑或关闭状态的第三像素点，所述第一像素点组合显示左眼图像，所述第二像素点组合显示右眼图像，所述第三像素点位于引起左、右眼图像串扰的位置；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区，且所述左眼视区和右眼视区没有重叠区域。可选地，所述视差器件为视差屏障或柱状透镜。

基于在显示装置100显示图像的时候，出射的两个光束右眼光101与左眼光102里面分别包含了左眼串扰光104与右眼串扰光105。定位第三像素点方法为，在显示3D图像时通过对于已经设计好的光栅进行计算，找到出射左眼串扰光104与右眼串扰光105对应的具体像素位置，然后对显示屏幕100的图像进行排图对出射串扰光的对应像素进行插黑(关闭像素)如图16所示。根据之前的原理解释这时观看者的左右眼可以分别看到正常的左右眼内容，并且在插黑的区域感受不到左眼串扰光104与右眼串扰光105对应的具体像素传过来的串扰。人的左右眼依然同样的视觉感受，在视觉上面不会感到串扰的情况。

确认串扰区对应像素的具体办法可以通过前面讲到的确认串扰区域宽度来延伸计算获得。

通过精确的光学测量以及以上公式得到串扰比例X_3D(θ，φ)，因为光栅覆盖像素的数目N是已知的，并且已知像素尺寸P_P，定义串扰像素数目为M。

该公式简化后即：M＝N*X_3D(θ，φ)。

本发明不局限于液晶视差屏障，所有可以进行位置移动切变的分光装置器件都可以运用本技术。

本发明立体显示设备实施例2通过关闭或插黑引起左右眼图像串扰的像素，有效地避免了左眼图像和右眼图像的串扰以及改善了图像质量。

Claims (12)

1.一种立体显示设备，其特征在于，所述设备包括：

显示面板，用于交替显示左眼图像和右眼图像；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区；

控制单元，用于控制所述视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且所述第二位置在所述第一位置的右侧。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述控制单元在所述透光部分中心向左或向右的移动宽度小于串扰宽度，其中，串扰宽度为所述视差器件的透光部分中心位于第一位置和第二位置连线的中点时左眼图像与右眼图像重叠区域的宽度的一半。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：影响所述串扰宽度的因素包括像素的尺寸、串扰像素数目及所视差器件单位内覆盖像素的数目。

4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于：所述视差器件为视差屏障或柱状透镜。

5.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于：所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像的频率大于或等于120HZ。

6.一种立体显示驱动方法，其特征在于，所述方法包括：

数据分时输入步骤，向显示面板交替输入左眼图像数据和右眼图像数据，相应的，所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像；

视差器件控制步骤，控制视差器件的透光部分左右移动，其中显示左眼图像时，所述视差器件透光部分中心位于第一位置，显示右眼图像时，所述视差器件的透光部分中心位于第二位置，且第二位置在第一位置的右侧，其中，所述视差器件根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述视差器件的透光部分中心向左或向右的移动宽度小于串扰宽度，其中，串扰宽度为所述视差器件的透光部分中心位于第一位置和第二位置连线的中点时左眼图像与右眼图像重叠区域的宽度的一半。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：影响所述串扰宽度的因素包括像素的尺寸、串扰像素数目及所视差器件单位内覆盖像素的数目。

9.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于：所述显示面板交替显示左眼图像和右眼图像的频率大于或等于120HZ。

10.如权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于：所述视差器件为视差屏障或柱状透镜。

11.一种立体显示设备，其特征在于，该设备包括：

显示面板，包括用于根据左眼图像数据显示的第一像素点、用于根据右眼图像数据显示的第二像素点以及处于插黑或关闭状态的第三像素点，所述第一像素点组合显示左眼图像，所述第二像素点组合显示右眼图像，所述第三像素点位于引起左、右眼图像串扰的位置；

视差器件，用于根据左眼图像产生左眼视区，根据右眼图像产生右眼视区，且所述左眼视区和右眼视区没有重叠区域。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述视差器件为视差屏障或柱状透镜。

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