CN103576328B - 具有2d/3d模式转换的基于分段视差屏障的显示设备及方法 - Google Patents

Abstract

公开了基于分段视差屏障的具有2D/3D模式转换的显示设备及方法。基于视差屏障的显示设备可包括：第一面板，再现图像；以及第二面板，位于第一面板的前表面上，并且包括第一液晶和第二液晶，第一液晶用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由第一面板再现的图像的一部分，第二液晶用于转换透过第一液晶的光的偏振。

Description

具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示设备及方法

技术领域

本发明的实施例涉及视差立体图，更具体地，涉及通过采用视差屏障显示立体图像的自动立体三维（3D）显示设备及方法。

背景技术

三维（3D）显示类型主要分成眼镜式和自动立体式，眼镜式中在观看立体图像时使用者需要佩戴眼镜，自动立体式中使用者不需要另外佩戴眼镜。眼镜式可分成立体照片式、偏振眼镜式和快门眼镜式，自动立体式可分成柱状透镜式和视差屏障式。

因为通过采用红色和蓝色的补充颜色再现立体图像的立体照片式在实现原理上简单，所以立体照片式具有不需要复杂技术或高价格设备的优点，但是由于颜色分离导致难以精确表示色感和眩晕的缺点。

将显示的扫描线分别分成偶数线和奇数线且其后通过各扫描线同时再现左图像和右图像的偏振眼镜式具有眼镜的结构简单和便宜的优点，但是缺点是降低了立体图像的分辨率。

以高速度交替输出左图像和右图像的快门眼镜式具有可最小化3D图像的图像质量降低的优点，但是缺点是眼镜容易疲劳且快门眼镜的价格很贵。

同样，作为其中柱状透镜设置在显示设备中的自动立体式中的柱状透镜式具有在观看立体图像时不需要佩戴眼镜的优点，但是缺点是半圆透镜设置在显示设备中，在观看立体图像时看到波形图案，并且显示设备变得昂贵。

相反，其中视差屏障设置在显示设备中的视差屏障式具有以下优点：在观看立体图像时不需要佩戴眼镜，便于制造显示设备，并且与柱状透镜式不同的是在观看立体时看不到波形图案。然而，基于视差屏障的自动立体3D显示式由于视差屏障而导致窄的观看角。因此，当观看角变化时，3D效果消失，结果，造成观看位置需要固定的不便。

作为解决该问题的技术，例如，韩国专利未审查公开No.10-2007-0023849（公开日：2007年3月2日）“StereoscopicDisplayApparatusHavingWideViewingAngle”公开了一种分段视差屏障式，其将屏障电极分成多个微小的屏障电极，并且根据使用者的位置驱动微小的屏障电极以提供宽视角。然而，在该方法中，当显示设备以3D模式操作时，光局部地透射通过微小屏障电极之间的间隙，结果，发生串扰。因此，3D质量下降，柔性印刷电路（FPC）变得昂贵，并且连接变得困难。

光局部透射通过微小屏障电极之间的间隙，这样的光泄漏是前述分段视差屏障式的缺点，可通过下面的方法防止，在视差屏障的扭曲向列（TN）液晶中适当设置电极，以常黑模式操作TN液晶，常黑模式是其中在给透明电极施加具有预定强度的电压时透射光的类型，并且仅在透光的位置给透明电极施加电压。然而，在该方法中，因为TN液晶以常黑模式操作，所以当显示设备以2D模式操作时，电压需要施加到视差屏障的所有透明电极。因此，显示设备的功耗增加。此外，问题是光被阻挡在屏障电极之间不能给其施加电压的微小间隙处，结果，看到垂直条纹。

发明内容

本发明的目标是提供基于分段视差屏障的具有2D/3D模式转换的显示设备及其方法，其可解决当显示设备以3D模式操作时发生光泄漏现象或者当显示设备以2D模式操作时看到垂直条纹的问题。

本发明的另一个目标是提供可减少显示设备功率消耗的具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示设备及其方法。

根据本发明的实施例，基于视差屏障的显示设备包括：第一面板，再现图像；以及第二面板，位于第一面板的前表面上，并且包括第一液晶和第二液晶，第一液晶用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由第一面板再现的图像的一部分，第二液晶用于转换透过第一液晶的光的偏振。

第一液晶和第二液晶可以以常白模式操作以在不施加电压时透射光且在施加电压时阻挡光。

第一面板可包括：照射光的背光；第一偏振器，偏振从背光照射的光；液晶，透射由第一偏振器偏振的光；以及第二偏振器，偏振透过液晶的光。

第二面板还可包括第三偏振器，其在与第二偏振器相同的方向上偏振透过第二液晶的光。

第二面板还可包括：成对第一透明电极，基于第一液晶设置在第一液晶的前表面和后表面上以便以对称图案彼此倾斜偏离，从而给第一液晶施加驱动电压；以及成对第二透明电极，基于第二液晶设置在第二液晶的前表面和后表面上以给第二液晶施加驱动电压。

第一透明电极可包括多个图案化的铟锡氧化物（ITO），其至少分成两组，并且第二透明电极是板状ITO。

基于视差屏障的显示设备还可包括驱动单元，其根据使用者的位置和观看距离给第二面板施加驱动电压。

根据本发明的另一实施例，显示板包括：第一液晶，用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由再现图像的面板再现的图像的一部分；以及第二液晶，用于转换透过第一液晶的光的偏振。

根据本发明的再一实施例，在基于视差屏障的显示设备中显示图像的方法包括：通过第一面板再现图像；以及在显示设备以3D模式操作时给位于第一面板的前表面上的第二面板施加驱动电压，并且第二面板包括第一液晶和第二液晶，第一液晶用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由第一面板再现的图像的一部分，第二液晶用于转换透过第一液晶的光的偏振。

附图说明

图1是示出基于对称分段视差屏障的显示设备的示意图。

图2是示出在基于对称分段视差屏障的显示设备中TN液晶以常白模式操作时2D模式和3D模式的视差屏障状态的示范性示意图。

图3是示出在基于对称分段视差屏障的显示设备中TN液晶以常黑模式操作时2D/3D模式的视差屏障状态的示范性示意图。

图4是示出根据本发明的实施例具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示设备的结构示意图。

图5是示出根据本发明的基于视差屏障的显示设备的2D模式和3D模式操作方式的示意图。

图6是示出根据本发明实施例的具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示方法的流程图。

具体实施方式

在下文，参考附图详细描述本发明的实施例。在本发明实施例的描述中，如果认为使本发明的要点造成不必要的含混，则省略相关已知元件或功能的详细描述。

在该说明书中，当提及一个元件与另一个元件“连接”或“耦合”时，可意味着该一个元件可与该另一个元件直接连接或耦合，并且第一元件可“连接”或“耦合”在两个元件之间。此外，在该说明书中，当提及“包括”具体的元件时，可意味着不排除该具体元件之外的元件，并且附加的元件可包括在本发明的实施例中或者本发明的技术精神的范围中。

诸如第一和第二的术语可用于描述各种元件，但是该元件不受该术语的限制。该术语仅用于区别一个元件与另一个元件。例如，第一元件可命名为第二元件而不脱离本发明的范围。类似地，第二元件可命名为第一元件。

在下文，将参考附图详细描述本发明的实施例，以使本领域的技术人员可易于实施本实施例。然而，本发明可以各种不同的形式实施，并且本发明不限于下面描述的实施例。另外，与描述不相关的部分没有示出在附图中，以便清楚地描述本发明，并且相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。

在整个说明书中，当预定的部分“包括”预定的部件时，理解为如果没有相反的描述，则该部分还可包括其它的部件，而不排除其它的部件。此外，该说明书中公开的诸如“单元”的术语意味着处理至少一个功能或操作且可由硬件或软件实现或者由硬件和软件的结合实现的单元。

图1是示出基于对称分段视差屏障的显示设备的示意图。

首先，参见图1，对称分段视差屏障（symmetricsegmentedparallaxbarrier，SSPB）式自动立体3D显示设备包括薄膜晶体管-液晶显示面板（TFT-LCD）110、扭曲向列-LCD（TN-LCD）面板120和驱动电路130。

作为用于由像素的单元再现图像的面板的TFT-LCD面板110通常包括照射光的背光111、通过透射从背光111照射的光而再现LCD像素的TFT液晶112以及垂直或水平偏振从背光110照射的光的两个偏振器113和114，如图1所示。

TN-LCD面板120包括TN液晶121、成对透明电极（铟锡氧化物，ITO）122和122’、玻璃基板123和124以及偏振器125，以操作为对称分段视差屏障。在此情况下，成对透明电极122和122’可由多个图案化的ITO构成，如图1所示。

当TN-LCD面板120从驱动电路130施加有驱动电压时，从TFT-LCD面板110发射的光分开传输到使用者的左眼和右眼的每一个。当实际上再现图像时，从TFT-LCD面板110发射的光由提供在玻璃基板123和124之间的TN液晶121阻挡或透射。TN液晶121可分成这样的情况，其中TN液晶121以常黑模式操作，这是其中当具有预定强度的电压施加到透明电极122和122’的每一个时透射光的类型（相反，当没有电压施加时阻挡光），以及其中TN液晶121以常白模式操作，这是其中当不施加电压时透射光的类型（相反，在施加电压时阻挡光）。在图1中，例如，液晶透射光的区域由白色标示，并且阻挡光的区域用斜线标示。

作为用于给TN-LCD面板120提供驱动电压的电路的驱动电路130由几个电极S1至S4与透明电极122和122’的每一个连接。

图2是示出在基于对称分段视差屏障的显示设备中当TN液晶以常白模式操作时2D模式和3D模式的视差屏障状态的示范性示意图。图3是示出当TN液晶以常黑模式操作时2D/3D模式的视差屏障状态的示范性示意图。

首先，参见图2，当TN液晶以常白模式操作时，光在2D模式（其中再现2D图像的模式）中通常透射通过屏障之间的每个微小间隙210。然而，在3D模式（其中再现立体图像的模式）中，发生光通过存在于施加电压的屏障之间的不给其施加电压的微小间隙220泄漏的现象。同样，如图3所示，当TN液晶以常黑模式操作时，通过仅给在3D模式中在透光位置的屏障电极施加电压而去除屏障，以防止发生光泄漏现象，但是，因为在2D模式中光需要通过给所有的屏障电极施加电压而透射通过3D面板的整个区域，所以增加了功耗，并且阻挡光通过没有施加电压的屏障电极之间的微小间隙310，结果，观看到垂直条纹。

这样，在基于分段视差屏障的显示设备中，当TN液晶以常白模式操作时，在3D模式中发生光泄漏现象，并且当TN液晶以常黑模式操作时，增加功耗，并且在2D模式中发生垂直条纹。

图4是示出根据本发明的实施例具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示设备的结构示意图。

根据本发明的实施例具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示设备可包括第一面板410、第二面板420和驱动单元430。

作为再现2D或3D图像的面板的第一面板410例如可为TF-LCD面板，其包括照射光的背光411、偏振从背光411照射的光的第一偏振器412、通过透射通过第一偏振器412偏振的光显示LCD像素的液晶413以及偏振透过液晶413的光的第二偏振器414，如图4所示。第一面板410可通过各种显示面板实现，例如，除了LCD面板外的发光二极管显示（LED）面板、有机发光二极管显示（OLED）面板、等离子体显示面板（PDP）和电致发光（EL）显示面板等。当第一面板410再现3D图像时，第一面板410可由列单元交替显示左图像和右图像，从而同时再现3D图像的左眼和右眼图像。

当第一面板410再现的图像是3D图像时，第二面板420位于第一面板410的前表面上以操作为3D面板，其允许3D图像被立体地观看。为此，第二面板420可包括第一液晶421和第二液晶423，第一液晶421用于形成视差屏障以阻挡由第一面板410再现的图像的一部分，第二液晶423用于显示设备以2D模式操作时以90°转换透过第一液晶421的光的偏振。

作为一个示例，第一液晶421可位于成对第一透明电极422和422’中，成对第一透明电极422和422’设置在第一液晶421的前表面和后表面上，基于第一液晶421以对称的图案彼此倾斜偏离，以给第一液晶421施加驱动电压，如图4所示。第二液晶423可位于成对透明电极424和424’中，成对透明电极424和424’基于第二液晶423设置在第二液晶423的前表面和后表面上，以给第二液晶423施加驱动电压。在此情况下，第一透明电极422和422’可包括多个图案化的铟锡氧化物（ITO），其分别至少分成两组，并且第二透明电极424和424’可为板状均匀的ITO。第一液晶421和第二液晶423可以以常白模式操作以在不施加电压时透射光且在施加电压时阻挡光。第一液晶421和第二液晶423可设置在玻璃基板之间，并且可为TN液晶。

同样，第二面板420还可包括第三偏振器425，其以与第一面板410的第二偏振器414相同的方向偏振透过第二液晶423的光。作为一个示例，当第一面板410的第一偏振器412是垂直偏振器且第二偏振器414是水平偏振器时，第三偏振器425可为水平偏振器。相反，当第一面板410的第一偏振器412是水平偏振器且第二偏振器414是垂直偏振器时，第三偏振器425可为垂直偏振器。

驱动单元430可包括多个电极S1至S6，用于给包括在第二面板中的透明电极422、422’、424和424’的每一个施加驱动电压。驱动单元430可根据使用者的位置和观看距离控制施加到第一液晶421和第二液晶423的驱动电压。

图5是示出根据本发明的基于视差屏障的显示设备的2D模式和3D模式操作方式的示意图。

在图5中，例如，示出了这样的情况，其中第一偏振器是水平偏振器，第二偏振器是垂直偏振器，并且第三偏振器是垂直偏振器。然而，该情况仅为示范性的，并且根据本发明的显示设备的第一偏振器、第二偏振器和第三偏振器可分别由垂直偏振器、水平偏振器和水平偏振器形成。在下文，将参考图5描述其中根据本发明的显示设备以2D模式操作的情况以及显示设备以3D模式操作的情况。

首先，在根据本发明的显示设备以2D模式操作的情况下，施加到第二面板（TN-LCD面板）的第一液晶层和第二液晶层的电压都关闭，以关闭视差屏障功能且以90°转换偏振。在电压不施加到两端（OFF）的通常情况下，通过液晶的光的偏振改变90°，并且在给两端施加电压的情况（ON）下，通过液晶的光的偏振保持不变。因此，垂直偏振且从第一面板（TFT-LCD板）透射的光由第一液晶层水平偏振，且在透射第二液晶层时再一次垂直偏振。最后，当光通过第三偏振器（垂直偏振器）时被透射。这样，在根据本发明的显示设备以2D模式操作时，第二面板的两个液晶层关闭，结果，不发生垂直条纹，并且也不发生附加的功耗。

同样，在根据本发明的显示设备以3D模式操作的情况下，电压仅施加到设置在第二面板的第一液晶层上的透明电极当中在透光位置的透明电极，并且通过打开（turningon）第二液晶层保持偏振，以便打开视差屏障功能。因此，垂直偏振且从第一面板透射的光被垂直地偏振，而在光通过液晶层中施加有电压的部分时保持其偏振，并且通过不施加有电压的部分时水平偏振。因为第二液晶打开，所以保持透射第一液晶层的光的偏振。因此，最终，因为在透射第二液晶层的光中仅垂直偏振的光可透射第三偏振器且阻挡水平偏振的光，所以不发生光泄漏现象。

因此，在根据本发明的显示设备中，为了根据2D/3D模式通过采用第二面板上用于偏振切换的偏振器（第三偏振器）和液晶层（第二液晶层）而适当转换偏振，以允许用于形成第二面板的视差屏障的液晶（第一液晶）在2D模式中以常白模式操作且在3D模式中以常黑模式操作。就是说，在根据本发明的显示设备以2D模式操作的情况下，用于第二面板的偏振转换的液晶（第二液晶）关闭（turnedoff）以导致常白模式的效果，其中当电压不施加给用于形成视差屏障的液晶（第一液晶）时透射光，并且在显示设备以3D模式操作的情况下，用于第二面板偏振转换的液晶打开以导致常黑模式的效果，其中光仅在用于形成视差屏障的液晶中设置有施加电压的透明电极的部分透射。下面的表1示出了这样的方案，其中根据本发明的显示设备控制第一液晶和第二液晶以便以2D/3D模式操作。

[表1]

图6是示出根据本发明实施例具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示方法的流程图。

根据本发明实施例具有2D/3D模式转换的基于分段视差屏障的显示方法可通过前述的第一面板再现图像（610）。在此情况下，根据本发明的显示设备判定图像显示模式（620），以在显示设备设定为以3D模式操作（630）时通过给位于第一面板的前表面上的第二面板施加驱动电压（630）且打开用于偏振转换的第二液晶（640）而控制视差屏障。这里，第二面板可包括第一液晶和第二液晶，第一液晶用于形成视差屏障以阻挡由第一面板再现图像的一部分，第二液晶用于透过第一液晶的光的偏振转换。第一液晶和第二液晶可以以常白模式操作以在不施加驱动电压时透射光且在施加驱动电压时阻挡光。

作为一个示例，当根据本发明的显示设备以3D模式操作时，可通过采用成对透明电极施加驱动电压，成对透明电极设置在第一液晶的前表面和后表面上以基于第一液晶以对称图案彼此倾斜偏离，并且驱动电压可通过采用成对第二透明电极施加，成对第二透明电极基于第二液晶设置在第二液晶的前表面和后表面上。这里，第一透明电极可包括多个图案化的铟锡氧化物（ITO），其分成至少两组，并且第二透明电极可为板状均匀的ITO。在此情况下，在根据本发明的显示设备中，通过采用图案化的ITO将驱动电压施加给第一液晶，图案化的ITO根据多个图案化的ITO中使用者的位置和观看距离决定，以仅给透射光的透明电极选择性施加驱动电压。

同样，当根据本发明的显示设备设定为2D模式操作时，防止驱动电压施加到第二面板以关闭视差屏障（650）且关闭用于偏振转换的第二液晶（660）。

通过这样的操作方案，根据本发明的显示设备可实现具有2D/3D转换的基于分段视差屏障的显示，解决了2D模式中发生垂直条纹和3D模式中的光泄漏现象。

如上所述，当显示设备以3D模式操作时，控制液晶中设置的用于形成视差屏障的透明电极，并且施加用于偏振转换的驱动电压以防止发生光泄漏现象，当显示设备以2D模式操作时，防止驱动电压施加到用于形成视差屏障的液晶和用于偏振转换的液晶，以解决其中观看到垂直条纹的问题。

当显示设备以2D模式操作时，施加到用于再现立体图像的面板的电压可关闭，结果，在再现2D图像时不发生附加的功耗。

上面已经示范性地描述了本发明的精神，并且在不脱离本发明基本性质的情况下，本领域的技术人员可进行各种修改和变形。因此，公开的实施例不应解释为限制本发明的技术精神，而是应解释为例示本发明的技术精神。本发明技术精神的范围不受实施例的限制，而是本发明的范围应根据下面的所附权利要求解释。因此，本发明应解释为覆盖源自所附权利要求及其等同物的意思和范围的所有修改或变化。

尽管本发明已经关于优选实施例进行了示出和描述，但是本领域的技术人员可理解在不脱离所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下可进行各种变化和修改。

本申请要求于2012年8月6日提交的韩国专利申请10-2012-0085724以及2013年8月1日提交的韩国专利申请10-2013-0091559的优先权权益，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (16)

1.一种基于视差屏障的显示设备，包括：

第一面板，再现图像，该第一面板包括第一偏振器和第二偏振器；以及

第二面板，位于该第一面板的前表面上，并且包括第一液晶和第二液晶，该第一液晶用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由该第一面板再现的图像的一部分，该第二液晶用于转换透过该第一液晶的光的偏振，

其中该第二偏振器比第一偏振器更靠近该第二面板的第一液晶，该第二面板还包括第三偏振器，其在与该第二偏振器相同的方向上偏振透过该第二液晶的光，该第一液晶和该第二液晶以常白模式操作以在没有施加电压时透射光且在施加电压时阻挡光。

2.如权利要求1所述的基于视差屏障的显示设备，其中：

该第一面板包括：

背光，照射光；

该第一偏振器，偏振从该背光照射的光；

液晶，透射由该第一偏振器偏振的光；以及

该第二偏振器，偏振透过该液晶的光。

3.如权利要求1所述的基于视差屏障的显示设备，其中：

该第二面板还包括，

成对第一透明电极，基于该第一液晶设置在该第一液晶的前表面和后表面上以便以对称的图案彼此倾斜偏离，从而施加驱动电压到该第一液晶；以及

成对第二透明电极，基于该第二液晶设置在该第二液晶的前表面和后表面上以施加驱动电压到该第二液晶。

4.如权利要求3所述的基于视差屏障的显示设备，其中：

该第一透明电极包括至少分成两组的多个图案化的铟锡氧化物(ITO)，并且

该第二透明电极是板状ITO。

5.如权利要求1所述的基于视差屏障的显示设备，还包括：

驱动单元，根据使用者的位置和观看距离给该第二面板施加驱动电压。

6.一种显示面板，包括：

第一液晶，用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由再现图像的面板再现的图像的一部分；

第二液晶，用于转换透过该第一液晶的光的偏振；以及

偏振器，在与设置在再现图像的面板前表面上的偏振器相同的方向上偏振透过该第二液晶的光，

其中该第一液晶和该第二液晶以常白模式操作以在没有施加电压时透射光且在施加电压时阻挡光。

7.如权利要求6所述的显示面板，其中：

该第一液晶和该第二液晶是扭曲向列(TN)液晶。

8.如权利要求6所述的显示面板，还包括：

成对第一透明电极，基于该第一液晶设置在该第一液晶的前表面和后表面上以便以对称的图案彼此倾斜偏离，从而施加驱动电压到该第一液晶。

9.如权利要求8所述的显示面板，其中：

该第一透明电极包括至少分成两组的多个图案化的铟锡氧化物(ITO)。

10.如权利要求6所述的显示面板，还包括：

成对第二透明电极，基于该第二液晶设置在该第二液晶的前表面和后表面上，以施加驱动电压到该第二液晶。

11.如权利要求10所述的显示面板，其中：

该第二透明电极是板状铟锡氧化物(ITO)。

12.一种在基于视差屏障的显示设备中显示图像的方法，包括：

通过第一面板再现图像；以及

当该显示设备以3D模式操作时，给位于该第一面板的前表面上的第二面板施加驱动电压，

其中该第一面板包括第一偏振器和第二偏振器，该第二面板包括第一液晶和第二液晶，该第一液晶用于形成视差屏障，该视差屏障阻挡由该第一面板再现的图像的一部分，该第二液晶用于转换透过该第一液晶的光的偏振，

其中该第二偏振器比第一偏振器更靠近该第二面板的第一液晶，该第二面板还包括第三偏振器，其在与该第二偏振器相同的方向上偏振透过该第二液晶的光，该第一液晶和该第二液晶以常白模式操作以在没有施加电压时透射光且在施加电压时阻挡光。

13.如权利要求12所述的方法，其中：

在给该第二面板施加驱动电压中，通过采用成对第一透明电极将该驱动施加到该第一液晶，该成对第一透明电极基于该第一液晶设置在该第一液晶的前表面和后表面上以便以对称的图案彼此倾斜偏离，并且通过采用成对第二透明电极将该驱动电压施加到该第二液晶，该成对第二透明电极基于该第二液晶设置在该第二液晶的前表面和后表面上以施加该驱动电压到该第二液晶。

14.如权利要求13所述的方法，其中：

该第一透明电极包括至少分成两组的多个图案化的铟锡氧化物(ITO)，并且

该第二透明电极是板状ITO。

15.如权利要求14所述的方法，其中：

在给该第一液晶施加驱动电压中，通过采用该多个图案化的ITO中根据使用者的位置和观看距离确定的图案化的ITO将驱动电压施加到该第一液晶。

16.如权利要求12所述的方法，还包括：

在该再现后，

在该显示设备以2D模式操作时，防止该驱动电压施加到该第二面板。