CN102970573A - 显示设备和电子单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了显示设备和电子单元。显示设备包括：显示部件，包括各自被分割成多个子像素区域的多个像素，并且选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；以及分离部件，当在三维图像显示模式中时对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离。在二维图像显示模式中时，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素的各个子像素区域。在三维图像显示模式中时，所述显示部件将每个像素中的子像素区域驱动为允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。

Description

显示设备和电子单元
技术领域
本公开涉及能够在二维(2D)图像显示与三维立体(3D)图像显示之间进行切换的显示设备，并且涉及包括这样的显示设备的电子单元。
背景技术
对于具有大画面的图像显示设备，为了获得宽的视角，已提出了将单位像素分离成具有不同阈值的多个子像素的结构(多像素结构)。在该结构中使用的方法称为使用电容耦合的HT(halftone-grayscale，半色调灰阶)法，其中，两个子像素之间的潜在差别是基于其电容比率来确定的。
日本未实审专利申请公报No.2010-8681提出了一种使用半色调技术的、具有多像素结构的液晶显示设备。该半色调技术在将灰阶等级从低等级(黑色显示状态)增加到高等级(白色显示状态)的过程(增加亮度)期间，先增加像素的一部分(一个子像素)的亮度，然后增加该像素的另一部分(另一子像素)的亮度。这使得能够改善显示设备的视角。
发明内容
作为实现裸眼型立体显示的方法，已知一种视差屏障(parallaxbarrier)系统。在该视差屏障系统中，具有多个狭缝状开口的视差屏障被设置在显示面板(例如液晶面板)的前侧或背侧。显示在显示面板上的图像被视差屏障分离开以允许不同图像进入观看者的左右眼，从而执行立体显示。
在这样的裸眼型立体显示设备中，当利用半色调技术在显示面板中执行显示驱动时，可能使图像质量劣化。
希望提供一种能够改善2D显示和3D显示两者的图像质量的显示设备和电子单元。
根据本公开的一个实施例，提供了一种显示设备包括：显示部件，包括多个像素(每个像素被分割成多个子像素区域)，并选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像(perspective image)进行分离。在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素的各个子像素区域。在三维图像显示模式中，所述显示部件将每个像素中的子像素区域驱动为允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
根据本公开的一个实施例，提供了一种包括显示器的电子单元，该显示器包括：显示部件，包括多个像素(每个像素被分割成多个子像素区域)，并选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离。在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素的各个子像素区域。在三维图像显示模式中，所述显示部件将每个像素中的子像素区域驱动为允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
在根据本公开实施例的显示设备和电子单元中，当二维图像显示被执行时，每个像素中的多个子像素区域中的每个子像素区域根据灰阶等级分别被驱动。在三维图像显示模式中，每个像素中的多个子像素区域被驱动为处于与二维图像显示模式中的驱动状态不同的驱动状态。
根据本公开实施例的显示设备和电子单元，多个子像素区域在2D显示和3D显示之间在不同状态中被驱动。因此，2D显示和3D显示两者中的图像质量得到提高。
将明白，前面的一般性描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且旨在提供对要求保护的技术的进一步说明。
附图说明
附图被包括来提供对本公开的进一步理解，并且被结合在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示出了实施例，并且与说明书一起用来说明本技术的原理。
图1是图示出根据本公开实施例的显示设备的配置示例的框图。
图2是图示出执行2D显示时的操作的框图。
图3是图示出执行3D显示时的操作的框图。
图4是图示出显示部件的像素结构的示例的平面视图。
图5是图示出在显示部件中仅A区域中的像素处于白色显示状态的情况下的一个示例的平面视图。
图6是图示出在显示部件中A区域中的像素和B区域中的像素处于白色显示状态的情况下的一个示例的平面视图。
图7A和7B分别是图示出通过开口部件看100IRE(具有100％的亮度)的图像的第一示例的平面视图和剖面视图。
图8A和8B分别是图示出通过开口部件看100IRE(具有100％的亮度)的图像的第二示例的平面视图和剖面视图。
图9A和9B分别是图示出通过开口部件看40IRE(具有40％的亮度)的图像的第一示例的平面视图和剖面视图。
图10A和10B分别是图示出通过开口部件看40IRE(具有40％的亮度)的图像的第二示例的平面视图和剖面视图。
图11是图示出云纹(moire)发生时的仿真结果的说明图。
图12是图示出图11所描述的仿真的观看条件的说明图。
图13是图示出2D显示中的像素的驱动状态的示例的说明图。
图14是图示出3D显示中的像素的驱动状态的示例的说明图。
图15是图示出示例性电子单元的外观的示图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。
[显示设备的大体配置]
图1图示出了根据本公开实施例的显示设备的配置示例。该显示设备包括显示部件1、视差屏障2、显示驱动电路3、屏障驱动电路4和控制电路5。
该显示设备在整个画面的二维(2D)显示模式与整个画面的三维(3D)显示模式之间自由地、选择性地切换其显示模式。二维显示模式与三维显示模式之间的切换是通过控制显示在显示部件1上的图像的切换并控制视差屏障2的视差分离功能(屏障功能)的开和关而实现的。图2图示出了二维显示模式中的操作状态，而图3图示出了三维显示模式中的操作状态。
控制电路5接收来自该设备外面的图像信号S1。控制电路5根据图像信号S1是二维图像信号S2(图2)还是三维图像信号S3(图3)来控制显示部件1的显示操作和视差屏障2的驱动操作。三维图像信号S3是包括视差信息的图像信号。显示驱动电路3根据控制电路5的控制来驱动显示部件1。屏障驱动电路4由控制电路5控制来驱动视差屏障2。
显示部件1在二维平面上显示图像，并且例如包括液晶面板和背光灯。视差屏障2被布置在显示部件1与观看者之间，并且允许从显示部件1发出的光进入。注意，视差屏障2可被布置在液晶面板与背光灯之间。
显示部件l基于二维图像信号S2或三维图像信号S3执行图像显示。显示部件1包括布置在二维平面上的多个像素10，如图4所示。在基于三维图像信号S3执行图像显示的情况中，基于三维图像信号S3的多个透视图像被指派给将被显示的各个像素10。显示部件1中的每个像素被分割成如图4所示的两个分离的子像素区域(A区域和B区域)。A区域中的子像素10A的亮度和B区域中的子像素10B的亮度被分开控制，以执行所谓的半色调控制，从而在二维显示中实现具有宽视角的显示。例如，当执行半色调显示时，如图5所示，可以仅将A区域中的子像素10A控制为具有高亮度(白色显示)并且将B区域中的子像素10B控制为具有低亮度(黑色显示)。如图6所示，还可以将A区域中的子像素10A和B区域中的子像素10B控制为具有高亮度(白色显示)，从而允许整个像素执行半色调控制。此外，还可以不执行半色调控制。例如，当显示从低灰阶等级被改变为高灰阶等级时，A区域中的子像素10A和B区域中的子像素10B可以都被控制为具有相同的灰阶等级。
视差屏障2例如包括液晶屏障，在其中，允许利用液晶材料来控制光的透过率。当机遇三维图像信号S3执行图像显示时(三维显示模式)，视差屏障2具有像分离部件的功能，该分离部件分离基于三维图像信号S3的多个透视图像。此外，视差屏障2将分离透视图像的功能(屏障功能)在开与关之间进行切换。屏障驱动电路4根据控制电路5的控制来切换屏障功能的开与关。当屏障功能被关闭时，视差屏障2的整个表面变成透过状态。
在视差屏障2的屏障功能为开的情况中，例如，如图7A和图7B所示，形成了在预定方向上延伸的多个狭缝状开口部件21。不让光透过的屏蔽部件22被形成在多个开口部件21之间。开口部件21根据像素10和开口部件21的位置关系来限制各透视图像相对于观看者的发射角。
[对云纹的出现的描述]
在本实施例中，显示部件1在二维显示模式中根据灰阶等级来分开驱动每个像素10的A区域中的子像素10A和B区域中的子像素10B。换言之，在开状态中来操作半色调控制。在三维显示模式中，A区域中的子像素10A和B区域中的子像素10B在与基于二维图像信号S2的图像显示不同的驱动状态中被驱动。具体地，半色调控制被关闭，并且无论灰阶等级如何，每个像素10的A区域中的子像素10A和B区域中的子像素10B都同时(concurrently)被驱动。
显示部件1中的半色调控制在三维显示模式的操作期间被关闭以抑制云纹，在三维显示模式中半色调控制为开的情况下会出现云纹，如下所述。
在三维显示模式中，观看者通过视差屏障2的开口21看见显示部件1中的像素10。图7A至图8B各自图示出了在100IRE(具有100％亮度)的图像被显示在显示部件1上的情况下如何通过开口21看图像。图7A和图7B图示出了从前面看该画面中央的情况。图8A和图8B图示出了从稍微倾斜的方向看画面中的如下位置的情况，该位置被从图7A和图7B所示的位置稍微向右位移。图7A至图8B图示出了开口部件21的开口间距(pitch)“t”大于显示部件1中的一个像素的间距(一个子像素)的情况。在100IRE(具有100％亮度)的图像被显示的情况中，穿过开口部件21的光纤的亮度在如下情况之间差别不大：图7A和图7B所示的观看画面的中央的情况，和图8A和图8B所示的观看从画面的中央被稍微向右位移的位置的情况。
图9A至图10B各自图示出了在40IRE(具有40％的亮度)的图像被显示在显示部件1上的情况下如何通过开口21看图像。在图9A至图10B中，半色调控制被打开。与图7A和图7B一样，图9A至图9B图示出了从前面观看画面的中央的情况。与图8A和图8B一样，图10A和图10B图示出了从稍微倾斜的方向来观看从中央向右稍微位移了的画面的位置的情况。与100IRE图像的情况相比，在如下情况之间穿过开口部件21的光线的亮度的改变量较大：图9A和图9B所示的观看画面的中央的情况，和图10A和图10B所示的观看从画面的中央被稍微向右位移了的位置的情况。一个原因在于：由于打开半色调控制而使发光的区域较小。穿过开口部件21的来自像素10的光量是根据观看者与开口部件21之间的位置关系来确定的。光量的变化取决于要被观看的画面在水平方向上的位置而增大，其继而被感知为云纹。
图11图示出了在100IRE和40IRE的图像中观察云纹的样子的仿真。图11示出了半色调控制为开并且观看位置如图12所示那样在水平方向上被位移的情况中的亮度分布结果。水平轴指示在画面中的水平位置，垂直轴指示光的量。明亮部分与黑暗部分之比在100IRE的图像中为1.43％并且在40IRE的图像中为3.71％。从图11可见，由于从半色调控制得出的半色调，使云纹变得更差。
[显示设备的操作]
在显示设备中，二维图像信号S2(图2)或三维图像信号S3(图3)作为图像信号S1被输入控制电路5。在二维图像信号S2(图2)被输入的情况中，控制电路5向显示驱动电路3输出二维图像信号S2。控制电路5还向显示驱动电路3输出允许显示驱动电路3执行半色调控制的信号。此外，控制电路5利用驱动电路4关闭视差屏障2的屏障功能，从而允许整个屏障处于被打开状态(透过状态)。因此，显示在显示部件1上的二维图像被按原样呈现给观看者。
当控制电路5接收到三维图像信号S3(图3)时，控制电路5将该三维图像信号S3输出给显示驱动电路3。控制电路5还指示显示驱动电路3不执行半色调控制。此外，控制电路5利用屏障驱动电路4打开视差屏障2的屏障功能，从而在视差屏障2中提供开口部件21和屏蔽部件22。观看者通过视差屏障2的开口部件21观看图像，从而感知到立体图像。
[驱动像素10的具体示例]
将参考图13和图14描述驱动像素10的具体示例。显示驱动电路3被控制电路5控制为允许在两个状态中显示图像，这两个状态为执行半色调控制的状态和不执行半色调控制的状态。在执行半色调控制时(图13)，显示部件1中的一个像素被划分成两个区域(A区域和B区域)的子像素10A和10B以驱动像素10。当灰阶等级从0IRE(0％的亮度)变为100IRE(100％的亮度)时，首先，任一区域(在图13中为区域A)的亮度从0被增加到最大水平。此后，子像素10B被驱动以使得其亮度从0增加到最大水平，同时使A区域中的子像素10A的灰阶等级保持最大。这样的半色调控制允许在二维显示模式中增大水平方向上的视角。
另一方面，在不执行半色调控制的情况中(图14)，当灰阶等级从0IRE(0％的亮度)变为100IRE(100％的亮度)时，A区域中的子像素10A的亮度和B区域中的子像素10B的亮度以相同方式被增加。因此，即使图像以低的灰阶等级被显示时，光也从像素10的整个表面发出。因此，在三维显示中观察到的云纹被减少。注意，由于B区域的面积大于A区域的，因此在图13和图14中，A区域整体的亮度低于B区域整体的亮度。
[效果]
如上所述，在根据本实施例的显示设备中，取决于显示设备执行2D显示还是3D显示，多个子像素区域在不同驱动状态中被驱动。因此，2D显示和3D显示两者中的图像质量得到提高。具体地，在二维显示模式中，半色调功能被用来改善视角。在三维显示模式中，半色调功能被关闭以改善云纹。
[其它实施例]
本公开的技术不限于上述实施例，而是可以做出各种修改。
例如，作为用于在二维显示模式与三维显示模式之间进行切换的分离部件，可以使用可变双凸面透镜(lenticular lens)来替代视差屏障2。可变双凸面透镜的示例包括液晶透镜和液体透镜。
此外，虽然上面利用将像素10分割成两个子像素区域的示例描述了实施例，但是该像素也可被分割成三个或更多个区域。
此外，根据上述实施例的显示设备可应用于具有显示功能的各种电子单元。图15图示出了作为这样的电子单元的一个示例的电视设备的外观和配置。该电视设备包括具有前面板210的图像显示画面部件200以及绿光玻璃220。除了电视设备之外，根据本实施例的显示设备还可应用于诸如各种数字相机、摄录像机、移动电话和膝上型个人计算机之类的电子单元。
因此，可以从本发明的上述示例实施例和修改中获得至少如下配置。
(1)一种显示设备，包括：
显示部件，包括多个像素，每个像素被分割成多个子像素区域，显示部件选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；以及
分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离，其中，
在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素的各个子像素区域，并且
在三维图像显示模式中，所述显示部件将每个像素中的子像素区域驱动为允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
(2)根据(1)所述的显示设备，其中，在三维图像显示模式中，无论灰阶等级如何，所述显示部件都同时驱动每个像素中的子像素区域。
(3)根据(1)或(2)所述的显示设备，其中，所述分离部件是视差屏障，所述视差屏障打开和关闭用于分离所述透视图像的功能。
(4)一种包括显示器的电子单元，所述显示器包括：
显示部件，包括多个像素，每个像素被分割成多个子像素区域，显示部件选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；以及
分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离，其中，
在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素的各个子像素区域，并且
在三维图像显示模式中，所述显示部件将每个像素中的子像素区域驱动为允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
本申请包含与2011年8月30日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2011-187458中公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。
本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (4)

1.一种显示设备，包括：
显示部件，包括多个像素，每个像素被分割成多个子像素区域，所述显示部件选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；以及
分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离，其中，
在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素中的各个子像素区域，并且
在三维图像显示模式中，所述显示部件对每个像素中的子像素区域进行驱动以允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，在三维图像显示模式中，无论灰阶等级如何，所述显示部件都同时驱动每个像素中的子像素区域。
3.根据权利要求1所述的显示设备，其中，所述分离部件是视差屏障，所述视差屏障把用于分离所述透视图像的功能打开和关闭。
4.一种包括显示设备的电子单元，所述显示设备包括：
显示部件，包括多个像素，每个像素被分割成多个子像素区域，所述显示部件选择性地基于二维图像信号执行二维图像显示或基于三维图像信号执行三维图像显示；以及
分离部件，在三维图像显示模式中对被提供用于三维图像显示的多个透视图像进行分离，其中，
在二维图像显示模式中，所述显示部件根据灰阶等级来分开地驱动每个像素中的各个子像素区域，并且
在三维图像显示模式中，所述显示部件对每个像素中的子像素区域进行驱动以允许驱动状态不同于二维图像显示模式中的驱动状态。
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