CN1830218A - 可切换的2d/3d显示器 - Google Patents

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Abstract

一种显示器装置包括背光(6)和光调制层(5)，诸如LCD装置。可以控制所述背光(6)以作为单个均质光源操作以产生2D图像，或者作为一系列的窄光源操作以产生3D图像。优选地，所述背光(6)为OLED装置，通过选择性地对OLED装置的所有平行控制电极(11)或者对平行控制电极(11)的子集加电可以实现2D/3D模式切换。

Description

可切换的2D/3D显示器
本发明涉及显示器装置。
液晶显示器装置已经众所周知，其中基于逐个像素使用液晶矩阵来调制背光。这种装置通常产生二维(2D)图像。可以产生三维(3D)图像，但是需要附加的部件。例如，可以在液晶装置前放置半柱面形透镜阵列。可替代地，在平行阻挡层技术中，包括具有透明线图案的不透明薄板的阻挡层被放置在背光和液晶矩阵之间。此外，在US-A-4717949中公开的技术在液晶矩阵后面使用了薄平行光源。
这些公知的技术遭受到必须将显示器构造为2D显示器或者3D显示器的问题的困扰。
本发明的一个目标是提供一种既能够用于提供2D图像又能够用于提供3D图像的显示器装置。
根据本发明，提供了一种显示器装置，包括：光源和用于对来自光源的光进行调制的光强度调制器，其中所述光源被配置成作为单个宽光源或者在间隔方向(spacing direction)上隔开的多个窄光源操作，并布置所述光源和阵列以使每个调制器仅通过所述窄光源之一就可以被显著照亮，并使平行于所述间隔方向的一行(string)调制器由每个窄光源照亮。
因此，通过对整个光源加电能够提供2D图像，而通过选择性的对窄光源加电可以提供3D图像。
前述调制器和光源的布置不需要占用显示器装置的整个图像形成区域。
US-A-4717949中光源的分割使得其中所公开的装置不适合作为一个宽光源进行操作。
所述窄光源可以是点光源。然而，优选的是，基本垂直于间隔方向来对准和拉长窄光源，这是由于这样简化了制造。
优选地，所述光源具有与阵列基本同延且平行的发光表面，所述阵列可以是液晶显示器的像素阵列。
优选地，所述光源包括发光二极管结构，例如有机发光二极管结构。更加优选地，所述光源包括交替的厚、薄平行控制电极，所述厚、薄平行控制电极自身是独立可控制的。可替代地，光源可以包括薄的、并排的、平行的、独立可控的电极。这使得能够改变3D模式中使用的有机发光二极管结构的部分，因而整体上延长了显示器的使用寿命。
通过在二维栅格中布置控制电极，就可能基本上以任意方式混合2D和3D图像。
在像素布置在矩形栅格中的情况下，通过以一个角度(θ)(相对于像素列优选但并仅非限于10°，或者更小)偏斜的控制电极可以减小或者消除不期望的赝像诸如条纹(banding)。
通过一个其中光源包括区域的二维阵列的装置可以产生彩色图像。这些区域可以发射不同色彩的光，为产生彩色图像这些区域优选以重复图案布置。同样，从这些区域发射的光的强度可以根据正被显示图像的局部强度独立地变化。因此，图像黯淡的部分被低强度的光从背后照亮，而图像明亮的部分被高强度的光从背后照亮。
当所述光强度调制器每行(string)的长度与该行光强度调制器的照明窄光源和它的相邻窄光源之间的间隔基本相同时，可以得到优化的3D性能。
根据本发明的显示器可以使用在电子装置中，包括个人数字管理器(organizer)，计算机、移动电话等。
现在将参考附图通过实例对本发明的实施例进行描述，其中：
图1示出了包括根据本发明的显示器的个人数字助理；
图2为用于图1所示个人数字助理的显示面板的第一实施例沿着线条AA的示意横截面图；
图3示出了在2D模式下图2的显示面板的操作；
图4示出了在3D模式下图2的显示面板的操作；
图5为用于图1所示个人数字助理的显示面板的第二实施例沿着线条AA的示意横截面图；
图6为用于图1所示个人数字助理的显示面板的第三实施例的局部示意透视图；
图7示出了具有图6的显示面板的图1的个人数字管理器。
图8为用于图1所示个人数字助理的显示面板的第四实施例的局部示意透视图；
图9示出了在第一场合下用于个人数字管理器的显示面板的第五实施例的操作；
图10示出了在随后的第二场合下图9的显示面板的操作。
参考图1，个人数字助理(PDA)1包括扁平矩形机身2。矩形显示面板3和按键4安装在机身2的一个主面2a中。按键4使得用户可以与运行在PDA1上的程序进行交互。显示面板3显示由运行在PDA1上的程序产生的图像。
参考图2，显示面板3包括机框4，所述机框4包含位于平面有机发光二极管(OLED)背光6上的液晶显示器(LCD)5。显示面板3能够以2D和3D模式操作。
LCD5为常规LCD，包含有被液晶材料9隔开的上部、下部电极支撑玻璃薄板7，8。在该实例中LCD5的像素间距为100μm。OLED背光6通常也是常规的OLED背光，至少包含衬底10、下部电极层11、印刷聚合物层12和上部电极层13。印刷聚合物层12产生白光。OLED背光6的非寻常之处在于，下部电极层10被分成厚电极11a和薄电极11b(为了清晰起见，在图2中对其进行了放大)。考虑到电极11a和11b的必要分隔，每个厚电极11a的宽度是LCD5的四个像素的宽度，每个薄电极11b的宽度为LCD5的一个像素的宽度。两个像素宽的电极11c形成在OLED背光6的左手侧。该电极11c为缩短的宽电极，并且下文中包含在术语“宽电极”的范围之内。
参考图3，当显示面板3正以2D模式操作时，OLED背光6的所有电极11a、11b、11c都被加电，并且聚合物层12的上覆盖区域12a、12b、12c发光。本实例的尺寸是这样的，以使LCD5的每个像素被来自聚合物层12的近似5个像素宽度条带(strip)的光照亮。相应地，平行于电极11a、11b、11c的聚合物层12的任何一个像素宽度条带都将对照亮LCD5的5像素宽度部分作出贡献。
参考图4，当显示面板3正以3D模式操作时，仅仅薄电极11b被加电，只有这些被加电的薄电极11b上面的聚合物层条带12b发光。因而，LCD5的像素线1至5由位于第一薄条(stripe)11b1上面的聚合物层12的条带照亮，像素线5至10由位于第二薄条11b2上面的聚合物层12的条带照亮，等等。
第一图像由像素线1、6、11、16、21、26形成。第二图像由像素线2、7、12、17、22、27形成。第三图像由像素线3、8、13、18、23、28形成。第四图像由像素线4、9、14、19、24、29形成。第五图像由像素线5、10、15、20、25、30形成。五个图像是透视略微不同(即视角不同)的相同景象。因此，观察者察觉出3D图像。
图3和图4所示出的显示面板3的实施例产生了单色图像。显示面板3的第二实施例能够产生彩色图像。
参考图5，显示面板3的第二实施例与上述的第一实施例基本相同。然而，聚合物层12被分成发射红光12R、绿光12G或蓝光12B的条带。除了最左侧的条带以外，每个聚合物层条带12R、12G、12B均覆盖在厚电极11a和相邻薄电极11b上。根据代表将要显示的图像的数据，由控制电路16控制所述电极11a和11b的加电。
在前面实施例中，OLED背光6的下部电极11a、11b、11c沿着显示面板3的整个高度连续延伸。在显示面板3的第三实施例中，下部电极11a、11b、11c被横向隔开。
参考图6，显示面板3的第三实施例与上述第一实施例基本相同。然而，每个下部电极11a、11b被横向隔开为大量的部分11a’、11a”、11b’、11b”(为了清晰起见仅示出两个)。每个电极部分11a’、11a”、11b’、11b”均能够由控制电路16独立地加电。因而，如图7所示，2D区域20可以与3D区域21混合，在所述2D区域20中厚、薄电极11a’、11a”、11b’、11b”均被加电，在所述3D区域21中仅仅薄电极11b’、11b”被加电。
使用被分成独立可控区域的二维阵列的光源，对于控制电路16就可能通过变化施加在独立可控区域上的电压来控制这些区域的亮度，从而提高显示器的动态范围。因此，在图像的黯淡区域，控制背光强度为低，而在图像的明亮区域，控制背光强度为高。这样做的优势在于，通过将背光分为发射相同颜色光的区域的二维阵列，不仅可以得到彩色显示而且还可以实现单色显示。
前面所有实施例牺牲了一个轴上的分辨率以提供3D图像。第四实施例解决了这个问题。
参考图8，厚、薄下部电极11a、11b的纵轴L相对于LCD像素阵列的竖直轴V偏斜一个小角度(θ)。由于薄电极11b在多列像素15下延伸，因此当显示器以3D模式操作时可以避免可以感知的竖直暗带。
在第五实施例中，光源6仅包括窄光源。
参考图9，下部电极层11包括平行窄电极阵列。当显示器装置3以2D模式操作时，对所有电极加电以产生一个宽的、均质背光。
当显示器装置3在第一场合以3D模式操作时，控制电路16对第一组电极11b1..6加电。随后，当显示器装置3在第二场合以3D模式操作时，控制电路16对第二组电极11b’1..6加电(图10)。在本实施例中，每个窄光源照亮了LCD5的五个像素宽度的部分，为了后续的3D模式操作，循环的对五组电极加电。该操作模式的优势在于，由于形成窄光源的重担分散在聚合物层12的整个区域上，因此延长了显示器的寿命。
应当理解的是，还存在许多另外的本发明的实施例。例如，在第三实施例中的分隔区域可以包括适用于发射不同红色、绿色和蓝色光的聚合物层。同样，第四实施例中偏斜的电极取向可以应用于第二、第三和第五实施例。光源的薄、厚条带的宽度比可以与上面给出的实例不同。这些宽度比以及位于调制器阵列上的像素间距也可以与上面给出的实例不同。

Claims (16)

1.一种显示器装置，包括：光源(6)和用于对来自光源(6)的光进行调制的光强度调制器(15)阵列(5)，其中所述光源(6)被配置成作为单个宽光源或者在间隔方向上隔开的多个窄光源操作，并布置所述光源(6)和阵列(5)以使每个调制器(15)仅通过所述窄光源之一就可以被显著照亮，并使与所述间隔方向平行的一行调制器(15)由每个窄光源照亮。
2.根据权利要求1所述的显示器装置，其中基本垂直于间隔方向对准和拉长窄光源。
3.根据权利要求1或2所述的显示器装置，其中光源(6)具有与所述阵列(5)基本同延且平行的发光表面。
4.根据权利要求3所述的显示器装置，其中所述阵列(5)包括液晶显示器(5)的像素(15)阵列。
5.根据权利要求3所述的显示器装置，其中所述光源(6)包括发有机发光二极管结构。
6.根据权利要求5所述的显示器装置，其中所述光源包括交替的厚、薄平行控制电极(11a，11b；11a’，11a”，11b’，11b”)，所述厚、薄平行控制电极自身是可以独立控制的。
7.根据权利要求6所述的显示器装置，其中所述电极(11a’，11a”，11b’，11b”)被布置在具有多个行和列的二维格栅中。
8.根据权利要求5所述的显示器装置，其中所述光源包括薄的、并排的、平行的、独立可控的电极(11b1..6，11b’1..6)。
9.根据权利要求6、7或8所述的显示器装置，其中液晶显示器(5)的所述像素(15)以行和列布置，所述控制电极(11a，11b)相对于所述像素列偏斜。
10.根据前述任一项权利要求所述的显示器装置，其中所述光源(6)包括独立可控的发光区域(12R，12G，12B)的二维阵列，以及控制电路(16)，所述控制电路(16)被配置成根据代表将被显示的图像的数据来控制所述区域(12R，12G，12B)。
11.根据权利要求10所述的显示器装置，其中所述区域(12R，12G，12B)发射不同颜色的光。
12.根据权利要求11所述的显示器装置，其中所述区域形成红色、绿色和蓝色发射器(12R，12G，12B)的重复图案。
13.根据权利要求10、11或12所述的显示器装置，其中所述控制电路(16)被配置成根据代表将被显示图像的局部亮度的数据用于控制所述区域(12R，12G，12B)发射的光的强度。
14.根据前述任一项权利要求所述的显示器装置，其中每行所述光强度调制器的长度与该行光强度调制器的照明窄光源和它的相邻窄光源之间的间隔基本相同。
15.根据权利要求8所述的显示器装置，包括控制电路(16)，其中控制电路对所述控制电极(11b1..6，11b’1..6)的第一组电极(11b1..6)加电以产生3D图像，随后对所述控制电极(11b1..6，11b’1..6)的第二组电极(11b’1..6)加电以产生3D图像。
16.一种包括根据前述任一项权利要求所述的显示器装置的电子装置。
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