CN102998829A - 立体图像显示设备 - Google Patents

Abstract

公开的是一种立体图像显示设备，在利用屏障单元显示不同数量的视图时，对于单个屏障单元，立体图像显示设备根据相同的开口率和相同的背部距离获得设计参数。屏障单元被驱动来显示不同数量的视图，屏障单元包括彼此相对的第一基板和第二基板、间隔开地设置在第一基板上的第一电极、形成在第二基板上的第二电极以及形成在第一基板和第二基板之间的液晶层。假设屏障单元的对应于小的视图数量的区域为一个单位，那么在一个单位中划分的单位驱动区域的数量由K/A限定，A为屏障单元的开口率，而K为{大的视图数量/小的视图数量}*n，n为1和小的视图数量之间的自然数。

Description

立体图像显示设备

本申请要求享有于2011年9月7日提交的第10-2011-0090942号韩国专利申请的权益，在此以引用的方式将所述申请并入本文，如同在此完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种立体图像显示设备，更特别地，涉及一种当利用屏障单元显示不同数量的视图时，对于单个屏障单元，根据相同的开口率和相同的背部距离获得设计参数的立体图像显示设备。

背景技术

目前，基于用于文字、语音和图像的高速处理的数字终端，将基于高速信息通信网络建立的用于信息的快速传播的服务已经从简单的“接听和谈话”服务(诸如现在的电话)发展到“观看和接听”多媒体型服务，并且预期所述服务将最终发展为超空间三维(3D)立体信息通信服务，所述超空间三维(3D)立体信息通信服务能够实现虚拟现实以及实现不受空间和时间限制地进行立体观看。

通常，基于观看者的眼睛的立体视觉的原理来实现表现为三维(3D)的立体图像。然而，由于观看者的双眼彼此分开约65mm，即，具有双眼视差，因此由于双眼之间的位置差，左眼和右眼感受到略微不同的图像。由于双眼之间的位置差而产生的这种图像差异被称为双眼视差。而且，3D立体图像显示设备基于双眼视差来设计以允许左眼仅观看到左眼的图像，而右眼仅观看到右眼的图像。

更具体地，当左眼和右眼分别观看到不同的2D图像，并且两个不同的图像通过视网膜被传输到大脑时，大脑精确地结合两个图像，再生出深度知觉以及原始3D图像的真实性。这种能力通常被称为体视法(立体观测)，而适用立体观测的显示设备则被称为立体显示设备。

立体显示设备可被分类为眼镜型立体显示设备和非眼镜型立体显示设备。根据实现3D图像的方法，非眼镜型立体显示设备的典型示例包括视差屏障型设备和液晶电场透镜型设备。

然而，上述传统的立体图像显示设备具有如下问题。

在传统的立体图像显示设备中，驱动图像面板的像素的图像数据与切换单元(即，屏障单元)的视图应该以一比一的比例互相对应。因此，难以处理图像内容的任何变化或图像面板的视图数量的任何变化，并且需要切换单元根据不同数量的视图而具有不同的屏障。此外，每当切换单元发生变化时，屏障的开口率以及背部距离(back distance)也发生变化，这对于允许单个立体图像显示设备具有不同数量的视图来说产生了结构性的限制。

也就是说，利用单个立体图像显示设备显示不同数量的视图的困难对于不同内容的呈现来说产生了限制。

发明内容

据此，本发明针对一种立体图像显示设备，其大体上消除了由于相关技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。

本发明的一个目的在于提供一种立体图像显示设备，在利用屏障单元显示不同数量的视图时，对于单个屏障单元，立体图像显示设备根据相同的开口率和相同的背部距离获得设计参数。

发明的附加优点、目的和特征将在以下描述中部分地加以阐明，并且当检验以下内容时对那些本领域普通技术人员来说将部分地变得更加清楚，或者可以通过实践本发明来得知。本发明的目的及其它优点将借助在所描写的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的及其它优点并且依照本发明的目的，如这里所体现和大体描述的，一种立体图像显示设备，包括：图像面板以及屏障单元，所述屏障单元包括彼此相对的第一基板和第二基板、在所述第一基板上间隔开地设置成沿第一方向延伸的多个第一电极、形成在所述第二基板上的第二电极以及形成在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，其中所述屏障单元被驱动来显示不同数量的视图，并且假设所述屏障单元的对应于小的视图数量的区域为一个单位，那么在一个单位中划分的单位驱动区域的数量由K/A限定，A为所述屏障单元的开口率，而K为{大的视图数量/小的视图数量}*n，n为1和所述小的视图数量之间的自然数。

n的值可选择为使K的值能够由最小倍数自然数来表示。

可在不同数量的视图的条件下进行驱动期间，维持相同的背部距离和相同的开口率。

在小的视图数量的条件下进行驱动时和在大的视图数量的条件下进行驱动时，单位驱动区域都可具有相同的宽度。

可在每个单位驱动区域中设置有相同数量的第一电极。

立体图像显示设备可还包括电压源，所述电压源将公共电压施加给第二电极，并且选择性地将公共电压或驱动电压施加给第一电极。

电压源将相同的驱动电压施加给对应于每一个单位驱动区域的第一电极。

应当理解，本发明的上述大体描述和以下详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

附图图示了本发明的实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理，所述附图用来提供对本发明的进一步理解并且并入并构成本申请的一部分。在附图中：

图1是图示根据本发明的立体图像显示设备的截面图；

图2A和图2B是图示分别在2-视图显示和4-视图显示时图1的图像面板和屏障单元的截面图；

图3是图示图1的图像面板和屏障单元的粘合状态的平面图；

图4A和图4B是图示观看者分别在2-视图显示和4-视图显示时进行观看的视图；

图5是图示用于根据本发明的立体图像显示设备的屏障单元的驱动装置的方块图；

图6A和图6B是图示分别在图5的2-视图显示和4-视图显示时屏障单元的开口的截面图。

具体实施方式

将详细描述本发明的优选实施例，本发明的优选实施例的示例在附图中示出。

以下将参照附图详细描述根据本发明的立体图像显示设备。

图1是图示根据本发明的立体图像显示设备的截面图。

如图1所示，根据本发明的立体图像显示设备包括图像面板100和设置在图像面板100上的视差屏障单元200。在本发明中，视差屏障单元200是可切换的，以显示2D图像或3D图像，并且根据施加或不施加电压来显示不同数量的视图。

还可在图像面板100的下方设置光源。

示出的示例是观看者位于图面下方的示例。在提供光源的情形中，假设图像面板100定向为垂直于地面，则光源也垂直于地面，离观看者最远。另一方面，假设图像面板100定向为平行于地面，则光源位于接近地面的最低位置。

是否包括光源是根据图像面板100是主动发光元件还是被动发光元件来决定的。例如，图像面板100可以是液晶面板、有机发光显示面板、场发射显示面板、等离子体显示面板、量子点(quantum dot)面板以及电泳显示面板中的任何一种，并且在适当时甚至可应用于在未来将会开发的某些种类的平面显示面板。当图像面板100为上述各种面板中的液晶面板时，将需要提供光源。

在图像面板100中，R、G和B子像素垂直地排列，每一行的R、G和B子像素构成显示图像的单个像素。根据在3D模式中视图的数量来确定对应于每个子像素的视图图像。例如，在2-视图显示的情形中，第一视图由分配给左眼图像的区域限定，而第二视图由分配给右眼图像的区域限定。每个视图对应于几十个子像素或单个子像素。在4-视图显示的情形中，第一视图至第四视图构成单个单位，并且每个视图对应于几十个子像素或单个子像素。

在本发明的立体图像显示设备中，视差屏障单元200起显示不同数量的视图的作用。

在一个示例中，假设视差屏障单元200既执行2-视图显示又执行4-视图显示，则在2-视图显示时，两个视图构成单个单位，而在4-视图显示时，四个视图构成单个单位。无论在哪种情形下，相应的单位重复地组织和排列。

视差屏障单元200为响应于施加的电压而被驱动的元件，更特别地，是这样一种有源元件，即当被施加电压时，这种有源元件的液晶层中的液晶的排列可发生变化。于是当未被施加电压时，视差屏障单元200就起透明单元的作用。另一方面，在对应于施加电压的3D模式中，视差屏障单元200按每单位被划分为屏障区域和开口区域。也就是说，开口区域被驱动来显示白色，而屏障区域被驱动来显示黑色。例如，在常规白色模式的情形中，施加驱动电压以在屏障区域中产生电场，而在常规黑色模式的情形中，施加驱动电压以在开口区域中产生电场。

在附图中，“P”表示呈现来自图像面板的左眼图像或右眼图像的单个视图的宽度。“P_B”表示屏障的间距，所述屏障包括在由视差屏障单元产生的单个单位中的屏蔽(shield)和开口。附图图示2-视图状态。

由与焦距有关的以下公式1、基于三角形的比例几何结构的以下公式2以及基于斯涅耳定律的以下公式3获得这种关系。

公式1

$P_B=\frac{N}{1/E+1/P}$

“E”表示两眼之间的距离，“P”表示图像面板的一个子像素的间距，而“N”表示视图的数量。在附图中，一个子像素和一个视图以一比一的比例彼此对应。

公式2

$D^{\′}=\frac{S\·E}{P}$

公式3

“S”表示屏障单元和图像面板之间的距离，即背部距离，“n”表示图像面板和屏障单元之间的玻璃基板的折射率，而“h”表示图像面板的水平长度的一半。

还有，“D’”表示在附图中相对于视差屏障单元的观看距离。此外，公式3中的“D”表示通过补偿空气的折射率和玻璃基板的折射率之间的差异而得出的实际观看距离。

以下将描述由视差屏障单元200对不同数量的视图的显示。虽然以下描述作为例子将视差屏障单元200说明为既执行2-视图显示又执行4-视图显示，但是本申请的公开并不限于此。在另一个示例中，视差屏障单元200可显示任意其它数量的视图，只要可根据向屏障单元施加的电压对视图的数量进行调整。

图2A和图2B是图示分别在2-视图显示和4-视图显示时图1的图像面板和屏障单元的截面图，并且图3是图示图1的图像面板和屏障单元的粘合状态的平面图。

如图2A和图2B所示，在本发明的立体图像显示设备中，单个屏障单元既可执行2-视图显示又可执行4-视图显示。假设屏障单元200的对应于小的视图数量的区域为单个单位(P，P)，则在单个单位(P，P)中划分的单位驱动区域的数量由K/A限定，“A”表示屏障单元的开口率，而“K”为{大的视图数量/小的视图数量}。

在这种情形中，由于采用了2-视图显示和4-视图显示，所以“K”的值为2。而且，在图示的实例中，开口率设定为25%。

根据以上公式，计算单个单位中对应于小的视图数量的单位驱动区域的数量的公式如下：

N=K/A，“A”表示屏障单元的开口率，而“K”为{大的视图数量/小的视图数量}*n。

“n”选自从1到小的视图数量中的自然数，以使K由最小倍数自然数表示。

在图示的示例中，将乐见N为2/0.25=8。

当屏障单元200利用包括大的视图数量和小的视图数量的两个视图数量时，单位驱动区域的数量表示在单个单位(P，P)中的必须被划分以维持相同的开口率的驱动区域的最小数量。

在图示的实例中，由于开口率为25%，8*0.25=2，小的视图数量为2，因此，2个视图被划分成8个单位驱动区域。也就是说，2个单位驱动区域限定开口Q1。

在4-视图显示的情形中，维持相同的开口率25%，但是相比2-视图显示，单个单位(P，P)的宽度为二倍，并且单位驱动区域的数量为8*2=16。因此，对应于开口Q2的单位驱动区域数量为16*0.25=4。

在图示的实例中，当屏障单元采用2-视图显示时，单个单位的宽度为119.39μm，而当屏障单元采用4-视图显示时，单个单位的宽度为238.78μm。然而，这是作为例子给出的，宽度是可改变的。而且，开口率可改变为除了25%以外的其它值。然而，在屏障单元的相同长度的基础上，开口率具有固定值。上述25%的开口率是在长度为15.6英寸的基础上作为例子给出的，可依据屏障单元的长度的增加或减少而增加或减少开口率。

在本发明中，用于显示不同数量的视图的单个屏障单元200被设计为满足N=K/A的要求，“A”为屏障单元的开口率，而“K”为{大的视图数量/小的视图数量}。而且，屏障单元200被设计为即使显示不同数量的视图，仍维持相同的开口率和相同的背部距离，这使得观看者能够自由地观看在相应观看距离处通过在两种视图数量之间切换而显示的3D图像。

通过针对包括在屏障单元200中的电极改变电压施加条件，能够在不同的视图数量之间进行切换。

例如，如果大的视图数量为3而小的视图数量为2，那么由{大的视图数量/小的视图数量}表示的“K”为1.5，因此将“n”设定为2，以使“K”具有1.5的最小倍数的自然数。在这种情形中，K为3。

与以上描述相似，假设开口率为25%，那么N为3/0.25=6。

在这种情形中，如果大的视图数量/小的视图数量的值为整数，那么将“n”设定为1。另一方面，如果大的视图数量/小的视图数量的值小于1而非整数，那么“n”为与“K”相乘以使“K”具有最小倍数的自然数的值。“n”的最大值对应于小的视图数量。也就是说，如果小的视图数量为2，那么“n”可选自1和2，并且如果小的视图数量为3，那么“n”可选自从1到3的整数。

图4A和图4B是图示观看者分别在2-视图显示和4-视图显示时进行观看的视图。

如图4A所示，在2-视图显示的情形中，观看者的左眼和右眼分别捕捉到第一视图和第二视图，并且观看者可通过混合两个视图而识别3D图像。

如图4B所示，在4-视图显示的情形中，观看者的左眼和右眼分别捕捉到第一和第二视图、第二和第三视图或第三和第四视图，并且观看者可通过混合相应的两个视图而识别3D图像。也就是说，在4-视图显示的情形中，左眼和右眼基于双眼视差顺序地捕捉两个视图，这有利地使运动中的观看者能够观看3D图像。

在此可将视图看作是从图像面板呈现的以每个像素为基础或以每个子像素为基础的最小图像单位。

同时，在本发明的上述立体图像显示设备中，用于显示不同数量的视图的屏障单元具有以下结构。

图5是图示用于根据本发明的立体图像显示设备的屏障单元的驱动装置的方块图。

如图5所示，屏障单元200的驱动装置包括屏障单元视图控制器163、电压发生器162以及电压施加器161。屏障单元视图控制器163在3D显示时选择视图的数量，电压发生器162产生对应于所选择的视图的数量的电压，而电压施加器161将产生的电压施加给包括在屏障单元中的电极。

电压施加器161与位于屏障单元200的外围的焊盘区域152连接。焊盘区域152包含金属线，这些金属线分别与包含在屏障单元中的有效区域151的电极的末端连接。有效区域151起实际屏障的作用。金属线直接与电压施加器161连接，以接收驱动电压。

图6A和图6B是分别图示在2-视图显示和4-视图显示时图5的屏障单元的开口的截面图。

如图6A和图6B所示，屏障单元200包括设置为彼此相对的第一基板133和第二基板131、在第一基板133上间隔开地设置成沿第一方向延伸的多个第一电极130、形成在第二基板131上的第二电极136以及形成在第一基板133和第二基板131之间的液晶层135。

参见图示2-视图显示的图6A，如果屏障单元处于常规的黑色模式，那么与施加给第二电极136的公共电压不同的驱动电压仅被施加给对应于开口Q1的一些第一电极130。在这种情形中，公共电压被施加给其它第一电极。

相反，如果屏障单元处于常规的白色模式，那么与施加给第二电极136的公共电压不同的驱动电压仅被施加给对应于屏蔽的一些第一电极130。

开口Q1和屏蔽中的每一个具有对应于参照图2和图3描述的单位驱动区域的整数倍数的宽度。如上所述，在2-视图显示的情形中，开口Q1对应于两个单位驱动区域。

参见图示4-视图显示的图6B，如果屏障单元处于常规的黑色模式，那么与施加给第二电极136的公共电压不同的驱动电压被施加给仅对应于开口Q2的第一电极130。在这种情形中，公共电压被施加给其它第一电极。

相反，如果屏障单元处于常规的白色模式，那么与施加给第二电极136的公共电压不同的驱动电压仅被施加给对应于屏蔽的一些第一电极130。也就是说，假设要维持相同的开口率，那么电压施加条件与2-视图显示的电压施加条件相同。

在4-视图显示的情形中，开口Q2对应于四个单位驱动区域。

从以上描述可显而易见地得知，在根据本发明的立体图像显示设备中，由于针对最小单位驱动区域计算设计参数，所以可切换单个视差屏障单元来显示不同数量的视图。

此外，通过在显示不同数量的视图期间维持相同的开口率和相同的背部距离，可像驱动两个视差屏障那样驱动单个视差屏障。也就是说，单个屏蔽形式的视差屏障单元可用作具有不同数量视图的屏障。

还有，提供计算最小单位驱动区域的设计参数的公式获得了在各种数量视图的条件下进行驱动的能力。

对那些本领域技术人员来说清楚的是：在不脱离本发明的精神或范围的情况下在本发明中可以进行各种修改和改变。从而，本发明旨在覆盖本发明的这些修改和改变，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围之内。

Claims (7)

1.一种立体图像显示设备，包括：

图像面板；以及

屏障单元，所述屏障单元包括彼此相对的第一基板和第二基板、在所述第一基板上设置为沿第一方向延伸的多个第一电极、形成在所述第二基板上的第二电极以及形成在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层，

其中所述屏障单元被驱动来显示不同数量的视图，并且

假设所述屏障单元的对应于小的视图数量的区域为一个单位，那么在一个单位中划分的单位驱动区域的数量由K/A限定，A为所述屏障单元的开口率，而K为{大的视图数量/小的视图数量}*n，n为1和所述小的视图数量之间的自然数。

2.根据权利要求1所述的设备，其中n的值可选择为使K的值能够由最小倍数自然数来表示。

3.根据权利要求1所述的设备，其中在不同数量的视图的条件下进行驱动期间，维持相同的背部距离和相同的开口率。

4.根据权利要求1所述的设备，其中在小的视图数量的条件下进行驱动时和在大的视图数量的条件下进行驱动时，所述单位驱动区域都具有相同的宽度。

5.根据权利要求4所述的设备，其中在每个单位驱动区域中设置有相同数量的第一电极。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括电压源，所述电压源将公共电压施加给所述第二电极，并且选择性地将公共电压或驱动电压施加给所述第一电极。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述电压源将相同的驱动电压施加给对应于每一个单位驱动区域的第一电极。

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