CN105549205A - 显示装置和显示控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种显示装置和显示控制方法。所述显示装置包括：液晶显示器，用于显示视频；液晶片，其覆盖于所述液晶显示器的显示区域；以及控制机构，与所述液晶显示器和所述液晶片分别连接，用于从所述液晶显示器获取所述视频的帧图像的显示时间周期，并根据所述显示时间周期向所述液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭。采用本发明，能够提高LCD所显示的画面质量，改善LCD在显示高速运动图像时出现的显示模糊的问题，适用于虚拟现实眼镜等对图像显示要求较高的智能设备。

Description

显示装置和显示控制方法
技术领域
本发明涉及一种降低运动物体成像模糊技术，尤其涉及一种能够适用于虚拟现实眼镜中的显示装置和显示控制方法。
背景技术
虚拟现实(VirtualReality，简称VR)眼镜是一种基于手机的虚拟现实设备，通过在手机上实现显示内容的左右分屏，然后在通过头盔现实系统让使用者看到实时3D场景或视频内容。VR眼镜可以让使用者及时、没有限制地感知虚拟空间内的事物，被认为是下一代计算平台器件。
但是，目前的VR眼镜在用户体验上还有许多不足之处。高速运动产生的成像模糊是VR用户的首要痛点，这主要是由于以下原因。第一，液晶材料的保持特性，即液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，简称LCD)在显示一帧图像后，会一直保持该画面直到下一帧图像，这段持续时间称为保持时间。第二，对于运动图像，人眼在接收完图像以后，大脑会自动在两帧画面之间进行平滑。因为以上原因，会让人在看到高速运动的两帧画面出现部分重叠，这是产生模糊的一个重要原因。
为了减少这种模糊现象，通常从改进液晶显示屏的保持特性着手。一种常用的方法是软件插黑帧技术，即在两幅运动画面中间插入一张或数张全黑色图像，缩短液晶显示屏的保持时间，从而改善运动图像的画面显示质量。
然而，目前手机的显示屏绝大部分是LCD，LCD是通过背光源照射而被动发光，通常刷新率是60Hz。如果采用传统插黑帧方法，例如使用软件在两幅画面之间插一张黑帧，假设黑帧与运动图画是1:1，那么实际画面的帧率将降低至30Hz。然而，良好的VR浸入式体验需要画面显示至少达到60Hz帧率的要求。
发明内容
发明要解决的问题
本发明要解决的技术问题在于，如何在不降低帧率的情况下，减少LCD的保持时间，进而改善LCD在显示高速运动图像时出现的显示模糊的问题。
用于解决问题的方案
有鉴于此，本发明提出了一种显示装置和显示控制方法，针对现有技术中的上述问题提供了一种外置液晶片插黑帧技术，在不降低帧率的前提下，有效的减少了手机LCD屏幕的保持时间的解决方案。
一方面，提出了一种显示装置，包括：液晶显示器，用于显示视频；液晶片，其覆盖于所述液晶显示器的显示区域；以及控制机构，与所述液晶显示器和所述液晶片分别连接，用于从所述液晶显示器获取所述视频的帧图像的显示时间周期，并根据所述显示时间周期向所述液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭。
在一种可能的实现方式中，所述控制机构用于向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。
在一种可能的实现方式中，所述液晶片处于开启状态与处于关闭状态的保持时间的占空比t1/t2小于1。
在一种可能的实现方式中，所述占空比t1/t2的取值范围是1/3～1/2。
在一种可能的实现方式中，所述液晶片是LED液晶片。
在一种可能的实现方式中，还包括USB接口，所述液晶显示器是手机，所述USB接口与所述手机连接。
另一方面，提出了一种显示控制方法，包括：从液晶显示器获取所述液晶显示器需要显示的视频的帧图像的显示时间周期；根据所述显示时间周期向液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭；其中，所述液晶片覆盖于所述液晶显示器的显示区域。
在一种可能的实现方式中，根据所述显示时间向液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭，包括：向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。
在一种可能的实现方式中，所述液晶片处于开启状态与处于关闭状态的保持时间的占空比t1/t2小于1。
在一种可能的实现方式中，所述占空比t1/t2的取值范围是1/3～1/2。
在一种可能的实现方式中，所述显示时间周期是显示一帧图像的时间。
发明的效果
本发明在LCD的显示区域外置液晶片，通过控制液晶片在LCD的显示时间周期内交替地打开和关闭，有效的减少了LCD的保持时间，能够达到类似于软件插黑帧的效果。并且，由于没有在帧图像中插入黑帧，不会降低帧率。采用本发明，能够提高LCD所显示的画面质量，改善LCD在显示高速运动图像时出现的显示模糊的问题，适用于虚拟现实眼镜等对图像显示要求较高的智能设备。
附图说明
图1示出本发明一实施例的显示装置的示意性结构图；
图2示出本发明一实施例的显示装置中控制机构的示意图；
图3示出本发明一实施例的显示装置中液晶片的控制时序的示意图；
图4(a)和图4(b)为现有技术和本发明的帧图像的时间与位移的比较示意图；
图5示出本发明一实施例的显示控制方法的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
图1示出本发明一实施例的显示装置100的示意性结构图。该显示装置100包括液晶显示器101、液晶片102以及控制机构(未示出)。其中，液晶显示器101用于显示各种视频。液晶片102覆盖于所述液晶显示器101的显示区域。所述控制机构与所述液晶显示器101和所述液晶片102分别连接，用于从所述液晶显示器101获取所述视频的帧图像的显示时间周期，并根据所述显示时间周期向所述液晶片102发送控制信号，以控制所述液晶片102在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭。
举例而言，图2示出本发明一实施例的显示装置中控制机构的示意图，如图2所示，该控制机构包括微控制器201、液晶片202、液晶驱动芯片203、USB接口204及其他外设模块205。其中，微控制器201通过液晶驱动芯片203控制液晶片202。其他外设模块205，例如传感器模块，则直接与微控制器201相连。微控制器201通过USB接口204与作为液晶显示器的手机相连。
图3示出本发明一实施例的显示装置中液晶片202的控制时序的示意图。具体地，t为一个显示时间周期，所述显示时间周期是显示一帧图像的时间。微控制器201根据显示时间周期t向液晶片202发送控制信号，以控制所述液晶片202在每一个显示时间周期t内交替地打开和关闭。所述控制信号的频率为1/t。所述控制信号的频率优选为终端设备(例如手机或其他定制LCD显示屏)的LCD刷新率的倍数。例如，当LCD的刷新率为60Hz时，控制信号为120Hz，240Hz等。
在一种可能的实现方式中，控制机构用于向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。
举例而言，当控制机构向液晶片202发送的第一控制信号为高电平“1”时，液晶片打开，持续时间(或称为保持时间)为t1。当控制机构向液晶片202发送的第二控制信号为低电平“0”时，液晶片关闭，持续时间为t2。本示例中的高低电平的控制方式也可以替换。即，当控制机构向液晶片202发送的第一控制信号为低电平时控制液晶片打开，当控制机构向液晶片202发送的第二控制信号为高电平时控制液晶片关闭。
其中，所述液晶片202的开启与关闭的时间比t1/t2称为占空比。通过调节占空比可以控制LCD中影像停留在人眼中的时间。一般情况下，占空比越小，停留时间越短，相反，占空比越大，停留时间越长。
下面通过图4(a)和图4(b)中对现有技术和本发明的帧图像的时间与位移的比较，解释降低运动成像模糊的原理。
现有技术中，由于LCD采用采样-保持成像，渲染出的每一帧画面会在屏幕上保持一段时间。同样的，这帧画面也会在人眼中停留相同时间。以刷新率是60Hz为例，一帧画面保持时间t＝16.6ms。而当下一帧画面刷新时，物体的位置发生了移动，该位置与人眼在上一帧画面中保留的位置之间存在着位移差y1，如图4(a)所示。在y1位移处，运动物体发生了位移跳变，人眼在跳变处平滑后会看到两帧画面的重叠，导致比较严重的模糊感。
本发明中，在LCD的显示区域覆盖有液晶片202，当液晶片202的控制信号以某一LCD的倍频(例如120Hz或240Hz)进行扫描，且以小于1的占空比进行开关时，降低了每帧画面在液晶显示器上保持的时间。由于人眼的平滑处理，经过本发明改进后的人眼中物体运动轨迹与理想运动轨迹之间的位移差变为y2，如图4(b)所示。从图中可以看出，采用本发明改进后的效果明显改善。具体而言，人眼感觉到的相邻两帧图像之间的运动图像的位移差由y1减小为y2，从而由位移跳变减弱为位移平滑，因此，采用本发明改进后的显示控制方法对缓解运动图像的成像模糊的效果显著。
进一步地，位移差y2的距离与液晶片的占空比t1/t2的设置有关，占空比t1/t2越小，y2越小；占空比t1/t2越大，y2越大。当y2趋近于0时，人眼看到的物体运动轨迹趋近于理想运动轨迹。但是，需要注意的是，当占空比t1/t2太小时，液晶片透过来的光线太少，会严重影响亮度。根据实际情况，优选地，占空比t1/t2的取值范围在1/3至1/2之间。
所述液晶片可以是LED液晶片，也可以是其他类型的具有打开时透明而关闭时不透明的特性的液晶片。
可以将本发明的显示装置应用于虚拟现实眼镜或者头盔，通过USB接口与作为液晶显示器的手机连接。另外，液晶片可以为单片，也可以采用两片或多片小型液晶片拼接并覆盖LCD的显示区域，采用两片或多片小型液晶片拼接可以降低成本。
本发明的显示装置，在LCD的显示区域外置液晶片，通过控制液晶片在LCD的显示时间周期内交替地打开和关闭，有效的减少了LCD的保持时间，能够达到类似于软件插黑帧的效果。并且，由于没有在帧图像中插入黑帧，不会降低帧率。采用本发明的显示装置，能够提高LCD所显示的画面质量，改善LCD在显示高速运动图像时出现的显示模糊的问题，适用于虚拟现实眼镜等对图像显示要求较高的智能设备。
图5示出本发明一实施例的显示控制方法的流程图。如图5所示，该显示控制方法能够降低运动成像模糊程度，具体地，该显示控制方法包括：
步骤501、从液晶显示器获取所述液晶显示器需要显示的视频的帧图像的显示时间周期；
步骤502、根据所述显示时间周期向液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭；其中，所述液晶片覆盖于所述液晶显示器的显示区域。
本发明实施例的显示控制方法，能够利用图1至图4(b)所示的显示装置来实现。具体而言，可以通过控制机构向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。其中，t、t1、t2的具体解释与示例可以参见上述显示装置的实施例中的相关描述。
在一种可能的实现方式中，所述液晶片处于开启状态与处于关闭状态的保持时间的占空比t1/t2小于1。优选地，所述占空比t1/t2的取值范围是1/3～1/2。
本发明的显示控制方法，在LCD的显示区域外置液晶片的情况下，通过控制液晶片在LCD的显示时间周期内交替地打开和关闭，有效的减少了LCD的保持时间，能够达到类似于软件插黑帧的效果。并且，由于没有在帧图像中插入黑帧，不会降低帧率。采用本发明的显示控制方法，能够提高LCD所显示的画面质量，改善LCD在显示高速运动图像时出现的显示模糊的问题，适用于虚拟现实眼镜等对图像显示要求较高的智能设备。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
液晶显示器，用于显示视频；
液晶片，其覆盖于所述液晶显示器的显示区域；以及
控制机构，与所述液晶显示器和所述液晶片分别连接，用于从所述液晶显示器获取所述视频的帧图像的显示时间周期，并根据所述显示时间周期向所述液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述控制机构用于向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述液晶片处于开启状态与处于关闭状态的保持时间的占空比t1/t2小于1。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述占空比t1/t2的取值范围是1/3～1/2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置，其特征在于，所述液晶片是LED液晶片。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括USB接口，所述液晶显示器是手机，所述USB接口与所述手机连接。
7.一种显示控制方法，其特征在于，包括：
从液晶显示器获取所述液晶显示器需要显示的视频的帧图像的显示时间周期；
根据所述显示时间周期向液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭；
其中，所述液晶片覆盖于所述液晶显示器的显示区域。
8.根据权利要求7所述的显示控制方法，其特征在于，根据所述显示时间周期向液晶片发送控制信号，以控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期内交替地打开和关闭，包括：
向所述液晶片发送第一控制信号和第二控制信号；
其中，所述第一控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于打开状态的保持时间为t1，所述第二控制信号用于控制所述液晶片在每一个所述显示时间周期t内处于关闭状态的保持时间为t2，并且，t＝t1+t2。
9.根据权利要求8所述的显示控制方法，其特征在于，所述液晶片处于开启状态与处于关闭状态的保持时间的占空比t1/t2小于1。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的显示控制方法，其特征在于，所述显示时间周期是显示一帧图像的时间。
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