CN105372821B - 用于减小移动闪烁的3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于减小移动闪烁的3D显示装置。在本发明中，感测以较高速度移动的用户的位置，然后基于所检测的位置信息来估算用户的将来位置。以及基于所估算的将来位置来驱动屏障。这可以使得总是能够在最佳时间点处驱动屏障，从而使由于亮度偏差而引起的移动闪烁最小化。

Description

用于减小移动闪烁的3D显示装置

技术领域

本发明涉及3D图像显示装置，并且更具体地涉及能够通过经由估算用户位置来移动屏障来使移动闪烁最小化的3D图像显示装置。

背景技术

三维(3D)显示器可以简单地定义为“用于人为地生成3D屏幕的所有类型的系统”。

此处，系统可以包括：可被视为三维图像的软件技术和用于实际实现由软件技术制成的内容的硬件。如上所述，该系统包括软件区域，原因是在3D显示硬件的情况下针对每个立体实现过程单独地需要配置为具有特定软件方案的内容。

此外，虚拟3D显示器(以下称为立体3D显示装置)可以定义为利用使人能够感觉到三维效果的各种因素中的、由于我们的眼睛在水平方向上彼此分离开约65mm而引起的双眼视差而使得用户能够在平面显示器硬件中虚拟地感觉到深度的所有类型的系统。换言之，由于双眼视差，即使在观看相同的对象时我们的眼睛也观看到略微不同的图像(严格地说，略微分开的左侧空间信息和右侧空间信息)，并且如果这两个图像通过视网膜传送至大脑，则大脑以正确的方式将两个图像融合一起，以使我们感觉到深度。利用该现象，立体3D显示装置通过以下设计来实现虚拟深度：在二维显示装置上同时显示左右两个图像并且将它们发送至每个眼睛。

为了在立体3D显示装置中的显示屏幕上显示两个通道图像，例如通过在屏幕上沿一个方向(水平或垂直)方向改变每个行来输出每个通道。以这种方式，当两个通道的图像同时输出在显示装置上时，在从硬件结构的角度看当它们在无需眼镜类型的情况下时，右图像进入右眼和左图像进入左眼。此外，在眼镜佩戴型的情况下，它们使用通过适用于每种类型的特定眼镜来使用分别隐藏右图像不被左眼看到且隐藏左图像不被右眼看到的方法。

用于使人能够感觉到立体和深度效果的最重要的因素可能是由于双眼之间的距离而引起的双眼视差，但它也与心理因素和记忆因素密切相关，并且因此基于提供给观察者的三维图像信息的水平，通常将3D实施方法分为容积型、全息型和立体型。

作为由于心理因素和吸力作用而感觉到在深度方向上的视角的方法的容积型可以适用于3D计算机图形和所谓的IMAX电影院，在3D计算机图形中，透射投影、重叠、阴影、亮度和移动等基于它们的计算而示出，在所谓的IMAX电影院中，具有宽视角的大尺寸屏幕提供给观察者以唤起视错觉并且造成被吸入到空间中的感觉。

认为是最完整的3D实现技术的全息型可以由激光束再现全息或白色光再现全息来表示。

此外，作为使用双眼生理因素来感觉立体效果的方法的立体型使用在以下过程期间在显示平面之前和之后生成空间信息的能力：当在如上所述彼此分开约65mm的人左眼和右眼上看到包括视差信息的平面的关联图像使大脑组合它们以感受立体感觉即立体图形时。立体型可以大体上划分为佩戴眼镜型和无需眼镜型。

认为是无需眼镜型的代表性方法可以包括柱状透镜(lenticular lens)模式和视差屏障模式，其中在图像面板的前侧处设置有柱状透镜片，在柱状透镜片上垂直地设置有柱状透镜。

以下，将参照附图来详细地说明一般的视差屏障型3D图像显示装置。

图1是示出根据现有技术的视差屏障型3D图像显示装置的配置的视图。

如图1所示，一般的视差屏障型3D图像显示装置包括：用于显示用于左眼的图像和用于右眼二者的图像的显示面板40；以及设置在显示面板40的前表面上的视差屏障20。

在显示面板40上，用于显示用于左眼的图像的左眼像素(L)和用于显示用于右眼的图像的右眼像素(R)交替地形成。在视差面板40与用户30之间设置有视差屏障20。

在屏障21之间形成有狭缝22，使得用于左眼的图像和用于右眼的图像通过视差屏障20来单独地显示。

在3D显示装置中，显示在显示面板40的左眼像素(L)上的用于左眼的图像通过视差屏障20的狭缝22到达用户30的左眼。显示在显示屏幕40的右眼像素(R)上的用于右眼的图像通过视差屏障20的狭缝22到达用户30的右眼。在该情况下，在用于右眼图像和左眼图像的图像中包括人类能够感知差异的单独图像，并且用户30可以通过将两个图像彼此组合来观看3D图像。

然而，视差屏障型3D显示装置具有以下问题。

首先，当用户偏离特定位置时，部分图像被屏障阻挡。结果，未实现3D图像。此外，当用户在设定位置上移动时，由于他或她在左右视角(左右约5°)之外，所以用户不能观看3D图像。

发明内容

因此，本申请详细描述的一个方面是提供一种能够通过估算正在移动的用户的将来位置来驱动屏障以防止由于亮度偏差引起的移动闪烁发生的3D显示装置。

为了实现这些和其他优点并且根据本说明书的目的，如以下体现和广义上描述的，提供一种显示装置，包括：显示面板，该显示面板配置为显示左眼图像和右眼图像；视差屏障面板，该视差屏障面板配置为通过阻挡和透射左眼图像和右眼图像来使左眼图像和右眼图像分别到达用户的左眼和右眼；摄像头，该摄像头配置为感测用户的移动；以及控制器，该控制器配置为通过估算在用户移动时用户的位置并且通过根据所估算的位置来向屏障电极施加驱动电压来实现3D图像。

视差屏障面板可以包括：第一基板和第二基板，该第一基板和第二基板各自包括阻挡区和透射区；形成在第一基板与第二基板之间的液晶层；形成在第一基板的阻挡区和透射区处的屏障电极；形成在第二基板处并且配置为与屏障电极一起向液晶层施加电场的公共电极；分别形成在第一基板和第二基板处的第一对准层和第二对准层，并且第一对准层和第二对准层各自具有对准方向；以及形成在第二基板的上表面上的偏振板，并且该偏振板的光轴方向平行于第一对准层和第二对准层的对准方向，以形成未形成有电场的区域，即显示图像的区域。

控制器可以包括：位置感测单元，该位置感测单元配置为基于从摄像头输入的信息来感测用户的过去位置和当前位置；位置估算单元，该位置估算单元配置为基于由位置感测单元感测的信息来估算用户的将来位置；以及电极驱动单元，该电极驱动单元配置为通过向屏障电极施加电压来移动阻挡区和透射区。

本发明可以具有以下优点。

首先，在本发明中，在向液晶层施加电场时，从显示面板入射的左眼图像和右眼图像被选择性地透射或阻挡，所以可以实现3D图像。当入射图像被整个地透射时，可以实现2D图像。因此，单个显示装置可以用作用于2D图像和3D图像的双重显示装置。

此外，即使当用户以较快的速度移动时，由于估算了用户的将来位置，所以可以在最佳时间点驱动屏障。这可以使亮度偏差最小化，并且因此可以使移动闪烁最小化。

根据下文给出的详细描述，本申请的其他应用范围将变得更加明显。然而，应当理解的是，详细描述和特定示例尽管指示本发明的优选实施方案，但仅通过示出的方式给出，这是因为根据该详细描述，在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员来说将变得明显。

附图说明

本申请包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图被合并在本说明书中并且构成本说明书的一部分，其示出了示例性实施方案并且与描述一起用于说明本发明的原理。

在附图中：

图1是示出使用一般的视差屏障的3D实现方法的视图；

图2A至图2C是示出当用户移动时视差屏障的移动的视图；

图3是示出根据本发明的显示装置的结构的视图；

图4是示出根据本发明的显示装置的电极结构的视图；

图5是示出当用户移动时电极驱动的视图；

图6A是示出通过视差屏障型3D显示装置的每个屏障的图像的亮度的图；

图6B是示出在最佳时间点处执行屏障转换时图像的亮度的图；

图6C是示出当屏障转换被延迟执行时图像的亮度的图；

图7A是示出当在使用30FPS的摄像头的情况下出现屏障延迟时屏障转换时间的概念图；

图7B是示出在使用30FPS的摄像头的情况下出现屏障延迟时图像的亮度的视图；

图8A是示出当根据本发明执行位置估算操作时屏障转换时间的概念图；

图8B是示出当根据本发明执行位置估算操作时图像的亮度的视图；

图9是示出根据本发明的控制器的结构的视图；以及

图10是示出根据本发明的3D图像显示方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述根据本发明用于减小移动闪烁的3D图像显示装置的优选配置。

本发明提供了可以观看2D图像和3D图像二者的显示装置。本发明涉及用于通过采用使用液晶的视差屏障面板而不是由屏障和狭缝形成的视差屏障来以转换方式使用2D图像和3D图像的视差屏障型3D显示装置。

此外，在本发明中，由于视差屏障面板的阻挡区和透射区根据用户的移动而移动，所以可以更大程度地提高左右视角的范围，并且可以向实时移动的用户提供3D图像。

此外，在本发明中，即使用户以比摄像头的每秒帧数(FPS)更快的速度移动，但为了防止移动闪烁，估算用户的将来位置。然后，与用户将来位置对应地移动视差屏障面板的阻挡区和透射区。

图2A至图2C是示出在一般的视差屏障中根据用户的移动来驱动屏障的视图，其说明了当根据用户的移动来移动屏障时总是实现3D图像。

如图2A所示，当用户位于处于可以看到3D显示装置的左右视角(左右约5°)内的位置(R，L)时，左眼图像输出至显示面板140的左眼像素(L)，右眼图像输出至显示面板140的右眼像素(R)。输出图像到达视差屏障120。

在该情况下，从左眼像素(L)输出的左眼图像中行进至右眼的图像被视差屏障120的屏障阻挡，仅行进至左眼的图像透射通过狭缝122，从而到达左眼。同样地，从右眼像素(R)输出的右眼图像中行进至左眼的图像被视差屏障120的屏障阻挡，仅行进至右眼的图像透射通过狭缝122，从而达到右眼。当已经到达左眼和右眼的图像彼此组合时，用户可以感觉到立体效果。

如图2B所示，如果用户从R、L移动至R′、L′以在左右视角范围之外，则从用户的左眼像素(L)和右眼像素(R)到用户的左眼和右眼的入射角发生改变。因此，从左眼像素(L)输出以到达左眼的左眼图像被屏障部分地阻挡，因此，它们部分地到达右眼。同样地，从右眼像素(R)输出以达到右眼的右眼图像被屏障部分地阻挡，因此它们部分地到达左眼。由于右眼图像的一部分到达左眼并且左眼图像的一部分到达右眼，3D图像的质量劣化或者未实现3D图像。

在本发明中，当用户从R、L移动至R′、L′时，视差屏障120的屏障121如图2C所示移动预定距离，从而实现3D图像。参照图2C，虚线指示当用户位于R、L处时屏障121的位置，实线指示当用户位于R′、L′处时屏障121的位置。当用户从R、L向右侧移动时，屏障121也向右侧移动对应于用户的移动距离的距离。结果，使左眼图像到达仅左眼，使右眼图像到达仅右眼。

在该情况下，基于视差屏障120与用户之间的距离(D)以及视差屏障120与显示面板140之间的距离(d)来确定与用户移动相应的屏障121的移动距离。

在本发明中，当用户移动时，视差屏障120的屏障121也移动，使得左眼图像可以到达仅左眼并且右眼图像可以到达右眼。结果，实现了3D图像。

此外，在在本发明中，不仅当用户已经移动至特定区域时，而且当用户实时移动时，视差屏障120实时地移动。结果，移动的用户总是可以欣赏到3D图像。

图3是示出根据本发明的3D显示装置的结构的视图。

如图3所示，根据本发明的3D显示装置大体上包括：显示面板110和视差屏障面板160，该视差屏障面板160设置在显示面板110的前表面上并且配置为通过选择性地阻挡和透射从显示面板110输出的左眼图像和右眼图像以在2D图像和3D图像之间相互转换。

尽管未示出，但显示面板110形成为使得用于显示左眼图像信息的左眼像素和用于显示右眼图像信息的右眼像素彼此交替。显示面板110、平坦显示面板包括各种类型的显示面板，例如液晶面板、有机发光显示面板、电泳显示面板。

视差屏障面板160包括第一基板170、第二基板180、以及介于第一基板170与第二基板180之间的液晶层190。

在第一基板170上形成有绝缘层171，在绝缘层171上形成有多个屏障电极173。在附图中，绝缘层171形成为单个层。然而，绝缘层171可以形成为多个层。在该情况下，绝缘层171可以由无机绝缘材料或有机绝缘材料形成。或者，绝缘层171可以由无机绝缘层/有机绝缘层或者无机绝缘层/无机绝缘层形成。

屏障电极173由透明导电材料例如铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)形成。第一电极173和第二电极174形成为在其间具有预定间隙。

在附图中，屏障电极173形成在绝缘层171上。然而，绝缘层171可以形成为多个层，并且屏障电极173可以形成在不同的层上。

在第一基板170上形成有驱动电极192。配置为向屏障电极173施加电压的驱动电极192通过形成在绝缘层171上的接触孔电连接至屏障电极173。在附图中，驱动电极192形成在第一基板170上。然而，驱动电极192可以形成在绝缘层171上。驱动电极192可以由具有高导电率的金属材料例如Al或Al合金形成，或者可以由透明导电材料例如ITO或IZO形成。

平坦化层184整个地形成在第二基板180的内侧上，即在第二基板180朝向第一基板170的表面上。在平坦化层184上形成有公共电极186。公共电极186利用透明导电材料例如ITO或IZO整个地形成在第二基板180上。尽管未示出，但可以在第二基板180上形成用于阻挡屏障电极173之间的区域的黑矩阵。

第一基板170和第二基板180通过间隔物(未示出)保持其间的预定间隙，并且在第一基板170与第二基板180之间形成有液晶层190。尽管未示出，但向第一基板170和第二基板180的外周区域施加密封剂，从而将第一基板170和第二基板180彼此附接，并且密封液晶层190。

向公共电极186施加公共电压并且向屏障电极173施加驱动电压。以及通过公共电极186与屏障电极173之间的电势差来向液晶层190施加电场。液晶层190的液晶分子沿电场对准。

尽管未示出，但在第一基板170和第二基板180处分别形成有第一对准层和第二对准层，第一对准层和第二对准层通过摩擦等进行对准工艺。液晶层190的液晶分子沿第一对准层和第二对准层的对准方向对准。第一对准层和第二对准层的对准方向可以彼此垂直，使得液晶层190的液晶分子可以以从第一基板170到第二基板180扭曲90°的方式对准。或者，第一对准层和第二对准层的对准方向可以彼此平行，使得液晶分子可以以相同的方向整个地形成在液晶层190上。

在第二基板180的外侧表面附接有偏振板198。偏振板198通过阻挡和透射通过穿过液晶层190入射的光来实现3D图像。偏振板198的光轴的方向能够根据第一对准层和第二对准层的对准方向而变化。然而，在本发明中，偏振片198的光轴的方向平行于第一对准层和第二对准层的对准方向。因此，偏振板198的光轴的方向平行于液晶分子的对准方向。

在上述3D显示装置中，视差屏障面板100用作图2C所示的视差屏障20。将对此进行更加详细说明。

如图3所示，在形成在第一基板170上的屏障电极173与形成在第二基板180上的公共电极186之间形成有电场。该电场被施加于液晶层190。

屏障电极173形成为具有微图案，并且多个屏障电极173形成与视差屏障的屏障对应的阻挡区和与图2C所示的狭缝122对应的透射区。在本发明中，四个屏障电极173形成透射区和阻挡区中的每一个。然而，多于或少于四个的屏障电极173可以形成透射区和阻挡区中的每一个。

通过公共电极186与屏障电极173之间的相对电势形成电场。也就是说，在向公共电极186施加公共电压的情况下，如果将与公共电极186的公共电压相同的电压施加于屏障电极173，则不形成电场。相反，如果将具有与公共电极186的公共电压不同大小的电压(较大或较小的电压，以下将称为“驱动电压”)施加于屏障电极173，则形成电场。在该情况下，公共电极可以是0V或者大于或小于0V(±V)。

从显示面板110产生的左眼图像和右眼图像入射到设置在显示面板110的前表面上的视差屏障面板100上。如果与公共电压相同的电压施加于所有屏障电极173，则在液晶层190的整个区域上不形成电场。因此，液晶层190的液晶分子沿第一对准层和第二对准层的对准方向对准。

因此，在从显示面板110入射的图像中，只有具有光轴方向与液晶分子的对准方向相同的图像穿过液晶层190。由于偏振板198的光学轴方向平行于液晶分子的对准方向，所以穿过液晶层190的左眼图像和右眼图像的光分量穿过偏振板198，从而到达用户的眼睛。当左眼分量和右眼分量二者达到用户的双眼时，用户可以识别到2D图像。

如果向设置在阻挡区处的屏障电极173施加驱动电压并且向设置在透射区处的屏障电极173施加与公共电压相同的电压，则向阻挡区的液晶层190施加电场，而未向透射区的液晶层190施加电场。结果，透射区的液晶层190的液晶分子沿对准层的对准方向对准。阻挡区的液晶层190的液晶分子沿垂直于第一基板170的表面的垂直电场与第一基板170的表面垂直地对准。

当从显示面板110输出左眼图像和右眼图像时，入射到透射区上的左眼图像和右眼图像中平行于对准层的对准方向的光分量穿过液晶层190到达偏振板198。在该情况下，由于左眼图像和右眼图像的光分量平行于偏振板198的光轴方向，所以光分量穿过偏振板198到达用户的左眼或右眼。

当左眼图像和右眼图像从显示面板110入射到阻挡区上时，左眼图像和右眼图像中平行于垂直电场的光分量穿过液晶层190，从而到达偏振板198。然而，由于左眼图像和右眼图像中穿过液晶层190的光分量不平行于偏振板198的光轴分量，所以左眼图像和右眼图像的光分量被偏振板198阻挡。结果，左眼图像和右眼图像未到达用户的眼睛。

在本发明的视差屏障面板100中，当向阻挡区的屏障电极173施加驱动电压时，可以阻止图像的透射。此外，当向透射区的屏障电极173施加与公共电压相同的电压时，可以执行图像的透射。由于左眼图像和右眼图像被选择性地透射至透射区，所以可以实现3D图像。

图3所示的视差屏障面板100的阻挡区对应于图1所示的一般的视差屏障的屏障，视差屏障面板100的透射区对应于一般视差屏障的狭缝。因此，从液晶面板110输出的左眼图像穿过透射区，从而到达用户的左眼，从液晶面板110输出的右眼图像被阻挡区阻挡，从而未到达用户的左眼。同样地，从液晶面板110输出的右眼图像110穿过透射区，从而到达用户的右眼，从液晶面板110输出的左眼图像被阻挡区阻挡，从而未到达用户的右眼。用户可以通过将左眼图像和右眼图像彼此组合来识别3D图像。

在本发明中，当向所有屏障电极173施加与公共电压相同的电压时实现2D图像，当向阻挡区的屏障电极173施加驱动电压并且向透射区的屏障电极173施加公共电压时实现3D图像。因此，单个显示装置可以用作用于2D图像和3D图像二者的双重显示装置。

阻挡区和透射区是可变的。即，当用户移动时，阻挡区和透射区也发生移动，使得用户总是可以欣赏3D图像。在本发明中，阻挡区指示不透射图像的区域，原因是由于向屏障电极173施加驱动电压，液晶分子通过电场进行对准。相反，透射区指示由于未向屏障电极173施加驱动电压而透射图像的区域。即，透射区和阻挡区根据驱动电压是否被施加于屏障电极173来定义。因此，当改变向屏障电极173施加的驱动电压时，可以改变透射区和阻挡区。

在本发明中，由于在一个透射区和一个阻挡区中的每一个中形成有4个屏障电极173，因此视差屏障具有8个屏障电极173的屏障节距。然而，本发明不限于此。即，屏障节距可以由各种数目的屏障电极173构成。

当用户移动时，阻挡区和透射区也发生移动。即，由于屏障电极173中被施加驱动电压的一部分发生移动，所以阻挡区和透射区也发生移动。

图4是示出根据本发明的视差屏障面板100的电极结构的视图。

以下，将参照图4来说明用于向屏障电极173施加驱动电压的方法。

如图4所示，驱动电极192以在其间插入有绝缘层的状态设置在屏障电极173的下方，并且通过接触孔193电连接至屏障电极173。在本发明中，由于4个屏障电极173分别形成一个透射区和一个阻挡区，因此每次通过向四个屏障电极173施加驱动电压并且通过向四个屏障电极173施加与公共电压相同的电压来实现透射区和阻挡区。因此，为了通过向屏障电极173施加电压来实现3D图像，需要连接至八个屏障电极173的八个驱动电极192a至192h。

如果屏障节距的屏障电极173的数目少于或多于八个，则驱动电极192的数据也小于或多于八个。即，屏障电极173的数目与驱动电极192的数目相同。

参照图4，第1至第4驱动电极192a至192d电连接至从左侧起的第一组的4个屏障电极173，第5至第8驱动电极192e至192h电连接至第二组的4个屏障电极173。从视差屏障面板100的一侧起，4个屏障电极连接至第1至第4驱动电极192a至192d，接下来的4个屏障电极连接至第5至第8驱动电极192e至192h，以及接下来的4个屏障电极连接至第1至第4驱动电极192a至192d。由于在视差屏障面板100的整个区域上重复这样的电连接，所以形成在视差屏障面板100上的所有屏障电极173电连接至8个驱动电极192。

在该情况下，由于向第1至第4驱动电极192a-192d施加驱动电压并且向第5至第8驱动电极192e至192h施加与公共电压相同的电压，所以第1至第4驱动电极192a至192d被接通(即与公共电极形成电场)，第5至第8驱动电极192e至192h被断开(即未形成电场)。因此，在图4所示的电极结构中，第1至第4驱动电极192a至192d用作阻挡区，第5至第8驱动电极192e至192h用作透射区。

如果用户移动，则改变驱动电极192的电压施加区。例如，在图4所示的结构中，如果用户向右移动，则向第一驱动电极192施加公共电压而非驱动电压并且向第五驱动电极192e施加驱动电压而非公共电压。结果，从左侧起的第一屏障电极173从“接通”状态转换成“断开”状态，而从左侧起第五屏障电极173从“断开”状态转换成“接通”状态。

结果，阻挡区和透射区分别向右移动了屏障电极173的节距。当用户重复移动时，重复这样的驱动，并且因此如图5所示阻挡区和透射区沿用户移动而移动，从而实现3D图像。参照图5，由斜线(deviant crease line)所表示的区域表示阻挡区，其余的区域表示透射区。由于在用户移动时改变了屏障电极173的驱动电压施加区，所以阻挡区和透射区向右移动。

屏障电极173和驱动电极192的结构不限于图4所示的特定结构。参照图4，屏障电极173和驱动电极192经由接触孔彼此连接。但屏障电极173可以不经由接触孔而直接连接至驱动电极192。即，在本发明中，用于向屏障电极173施加驱动电压的驱动电极192可以以各种方式形成。

如上所述，屏障电极173的驱动电压施加区根据用户的移动而改变。用户的移动通过用于检测用户眼睛的眼睛跟踪系统来检测。

眼睛跟踪系统首先使用摄像头来捕获用户的眼睛，然后检测用户的位置。然而，眼睛跟踪系统具有以下问题。一般情况下，眼睛跟踪系统采用30FPS(每秒帧数)的摄像头。因此，如果用户以比30FPS更快的速度移动时，眼睛跟踪系统不能准确地检测用户的运动。结果，视差屏障延迟转换。这可能会增加由于屏障的转换而引起的亮度偏差，并且因此增加移动闪烁。

图6A是示出了在用户移动时通过每个屏障的图像的亮度的图，图6B是示出在最佳时间点处执行屏障转换时图像的亮度的图，以及图6C是示出在屏障转换被延迟执行时图像的亮度的图。

如图6A所示，4个屏障中的每一个具有被表示为二次函数曲线的亮度曲线。亮度曲线的最大值之间的间隔与屏障之间的间隔相同。当用户移动时，最佳屏障转换时间是第一屏障移动至第二屏障的时刻。因此，最佳屏障转换时间是图6A所示的屏障的亮度曲线彼此相交的时间点。

如图6B所示，在最佳屏障转换时间处，亮度具有约1.05的最大值和约0.82的最小值。在该情况下，亮度偏差为约0.23。

如果当用户以较快的速度移动时屏障转换时间被延迟，则第2和第4屏障的亮度曲线向右移动。在该情况下，屏障转换时间对应于已经向右移动的亮度曲线彼此相交的点。

在屏障转换时间被延迟的情况下，在图6C中示出了亮度曲线。参照图6C所示的图，亮度具有约1.05的最大值和约0.6的最小值。在该情况下，亮度偏差为约0.45。

即，在屏障转换时间被延迟的情况下，由于亮度偏差为约0.45，因此相比于在最佳屏障转换时间处的亮度偏差，亮度偏差增加为两倍。如果屏障转换时间是由于用户的快速移动而被延迟的，则图像的亮度增加。这可能会增加移动闪烁，从而使3D图像的图片质量劣化。

为了防止由于用户的快速移动而使屏障转换时间延迟，使用快门速度比30FPS高的高性能摄像头在与用户移动对应的最佳转换时间处驱动屏障。然而，制造成本由于高性能摄像头的高价格而增加。此外，由于存在摄像头的FPS的限制，当用户以高速度移动时，基本上不可能通过在适当的时间处检测用户的移动来无任何延迟地驱动屏障。

在本发明中，当用户以较高速度移动时，通过30FPS的一般摄像头来无延迟地驱动屏障，从而防止出现移动闪烁。在本发明中，当用户以较高速度移动时，通过估算用户的移动来驱动屏障。这可以使屏障能够无延迟地被驱动，甚至通过较低FPS的摄像头也是如此。

图7示出了使用30FPS的摄像头时屏障延迟出现，图8示出了使用30FPS的摄像头的位置估算。更具体地，图7A和图8A示意地示出了屏障转换时间并且图7B和图8B示出了图像的亮度。

如图7A所示，由于使用30FPS的摄像头，所以如果用户从位置‘a’移动至位置‘e’，第一屏障转换时间(1)对应于从位置‘a’起经过的时间(33ms)的点。同样地，第二屏障转换时间(2)对应于从第一屏障转换时间(1)起经过33ms的点，第三屏障转换时间(3)对应于从第二屏障转换时间(2)起经过33ms的点，第四屏障转换时间(4)对应于从第三屏障转换时间(3)起经过33ms的点。

如果由于用户移动速度比摄像头的FPS快而使屏障被延迟驱动，则第一屏障的亮度图与已经向右移动的第二屏障的亮度图相交。在该情况下，两个亮度图相交的点对应于屏障转换时间，从而导致高亮度偏差。

如图8A所示，当用户从位置‘a’移动至位置‘e’时，通过位置估算来估算用户的将来位置，即使在使用30FPS摄像头的情况下也是如此。因此，第一屏障转换时间(1)对应于从位置‘a’起经过预定时间(16.6ms)的点。同样地，下一个屏障转换时间(1.5)对应于从第一屏障转换时间(1)起经过16.6ms的点，第二屏障转换时间(2)对应于从屏障转换时间(1.5)起经过16.6ms的点。下一个屏障转换时间(2.5)对应于从第二屏障转换时间(2)起经过16.6ms的点，第三屏障转换时间(3)对应于从屏障转换时间(2.5)起经过16.6ms的点。下一个屏障转换时间(3.5)对应于从第三屏障转换时间(3)起经过16.6ms的点，第四屏障转换时间(4)对应于从屏障转换时间(3.5)起经过16.6ms的点。

屏障转换时间(1.5→2→2.5→3→3.5→4)意味着在1→2→3→4的中间时间处多执行一次屏障转换。如果在更短的时间内执行位置估算，则可以在1→2→3→4的中间时间处多执行两次屏障转换。

因此，即使用户的移动速度比摄像头的FPS快，但由于通过位置估算来估算用户的位置，从而驱动屏障。结果，无延迟地驱动屏障。

即，如图8B所示，在本发明中，由于相比于一般情况的屏障驱动次数，屏障驱动次数被增加为两倍或更多，所以屏障的驱动未被延迟，并且因此使亮度偏差最小化。

在以上描述中，以16.6ms的时间间隔来执行用户位置估算。但如果以更短的时间间隔来执行用户位置估算，则当屏障驱动在一般视差屏障结构中被执行一次时屏障驱动被执行三次或更多次。这可以使屏障转换时间能够被更精确地控制。

视差屏障面板100通过控制器基于上述用户的位置估算和所估算的位置来驱动。

图9是说明根据本发明的控制器200的结构的视图。

控制器200连接至眼睛跟踪系统(或摄像头)和图3所示的驱动电极192，并且基于由眼睛跟踪系统所测量的结果来驱动屏障电极173，从而优化屏障转换。

如图9所示，本发明的控制器200包括：位置感测单元210，该位置感测单元210配置为基于从包括摄像头的眼睛跟踪系统输入的用户眼睛跟踪信息来感测用户的过去位置和当前位置；确定单元220，该确定单元220配置为通过基于位置感测单元210的感测结果来感测用户的移动速度等，从而确定是否估算用户的将来位置；位置估算单元230，该位置估算单元230配置为：如果确定单元220确定需要估算用户的将来位置，则位置估算单元230基于由位置感测单元210感测的信息来估算用户的将来位置；以及电极驱动单元240，该电极驱动单元240配置为：基于由位置估算单元230感测的估算位置、通过经由驱动电极向屏障电极施加电压来驱动视差屏障的屏障。

在眼睛跟踪系统中，通过摄像头来捕获用户的眼睛，位置感测单元210基于存储在眼睛跟踪系统中的数据来感测用户的位置并且将用户的位置存在其中。当用户移动时，眼睛跟踪系统捕获移动的用户，以实时地感测用户的位置。实时地感测的用户信息被存储在位置感测单元210中。

确定单元220基于通过位置感测单元210感测的用户的过去位置和当前位置来计算用户的运动。然后，如果用户移动的速度比摄像头的FPS慢，则确定单元220确定要与由摄像头感测的用户位置相应地来驱动屏障而无需位置估算。相反，如果用户的移动速度比摄像头的FPS快，则确定单元220确定要估算用户的将来位置。即使在用户的移动速度比摄像头的FPS慢的情况下，确定单元220可以通过估算用户的位置以复杂的方式来驱动屏障。

位置估算单元230基于用户的过去位置和当前位置来估算用户的将来位置。在该情况下，位置估算不是以特定方法来执行，而是可以以各种已知的方法来执行。

电极驱动单元240根据用户的估算位置经由驱动电极192来向屏障电极173施加电压。在视差屏障的单个节距(即单个透射区与单个阻挡区之间的宽度)由8个屏障电极173构成的情况下，为了控制屏障，改变8个屏障电极173中的电压施加部。

以下，将参照附图来说明用于在根据本发明的3D显示装置中显示3D图像的方法。

图10是示出根据本发明的3D图像显示方法的流程图。

首先，3D显示装置显示3D图像(S1)。如图3所示，在3D显示装置中，视差屏障面板100设置在显示面板110的前表面上，该显示面板110通过包括左眼像素和右眼像素来输出左眼图像和右眼图像。利用这样的配置，左眼图像到达仅用户的左眼，右眼图像到达仅用户的右眼。当两个图像彼此组合时，用户可以识别到3D图像。

如果在3D图像显示时用户移动，安装在3D显示装置处的摄像头整体地或独立地捕获用户的眼睛，从而感测用户的眼睛位置。

然后，基于所感测的关于用户的位置信息来计算用户的移动速度。如果用户的移动速度比摄像头的FPS慢，则当与所感测的用户位置对应地控制施加于屏障电极的电压时驱动屏障(S2)。

如果用户移动的速度比摄像头的FPS快，则计算用户的过去位置(t-n，‘n’是整数)和用户的当前位置(t)(S3)。然后，基于所计算的信息来估算用户的将来位置(t+1)(S4)。

在该情况下，由控制器200的确定单元220来确定基于用户移动速度的位置估算。可以根据用户的移动速度来自动地执行位置估算，或者可以根据用户的需要来选择性地执行位置估算。更具体地，当用户在未使用3D显示装置的情况下以较低速度移动时，由于不需要位置估算，所以选择非位置估算模式。另一方面，当用户在使用3D显示装置的情况下以较高速度移动，则用户可以直接选择位置估算模式。

然后，基于在当前时间和将来时间(t+1)处已经预测的用户位置来感测对应于当前时间与将来时间(t+1)之间的中间时间(t+1/m，m是整数)的用户位置(S5)。然后，当与对应于中间时间的所感测位置对应地控制施加于屏障电极173的信号时来驱动屏障，使得实现3D图像(S6)。

如前面所提及的，在本发明中，估算用户的将来位置，并且当用户快速移动时，与所估算的位置对应地驱动屏障。这可以防止由于亮度偏差而出现的移动闪烁。

在本发明中，公开了特定结构的视差屏障面板和具有该视差屏障面板的显示装置。然而，本发明不限于此。即，本发明也可以适用于公众所知的所有类型的视差屏障面板和显示装置，只要可以估算用户的位置并且与所估算的位置对应地控制被施加驱动电压的屏障电极的驱动区域。

由于在不背离本发明特征的特性的情况下可以以各种形式来实施本特征，所以还应当理解的是，除非另有说明，否则上述实施方案不受前述描述的细节中的任何细节的限制，而是应当在如所附权利要求定义的范围内广泛地解释，并且因此所附权利要求意在涵盖落入权利要求的界限和范围的所有改变和修改、或者这些界限和范围的等同方案。

Claims (11)

1.一种显示装置，包括：

显示面板，所述显示面板配置为显示左眼图像和右眼图像；

视差屏障面板，所述视差屏障面板用于阻挡和透射所述左眼图像和所述右眼图像，以使所述左眼图像和所述右眼图像分别到达用户的左眼和右眼；

摄像头，所述摄像头配置为感测用户的移动；以及

控制器，所述控制器配置为通过在所述用户移动时感测所述用户的过去位置和当前位置并且基于用户的移动速度来估算用户的将来位置并且通过根据所估算的位置来向屏障电极施加驱动电压以实现3D图像，

其中所述控制器进一步配置为基于所感测的用户的眼睛位置计算所述用户的移动速度，

其中所述控制器进一步配置为通过比较所述用户的移动速度和所述摄像头的每秒帧数来确定是否估算所述用户的将来位置，以及

其中所述控制器进一步配置为在所述用户的移动速度比所述摄像头的所述每秒帧数更快时估算所述用户的将来位置以无延迟地驱动所述视差屏障面板。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述视差屏障面板包括：

第一基板和第二基板，所述第一基板和所述第二基板各自包括阻挡区和透射区；

在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；

在所述第一基板的所述阻挡区和所述透射区处的屏障电极；

在所述第二基板处的公共电极，所述公共电极与所述屏障电极一起向所述液晶层施加电场；

分别在所述第一基板和所述第二基板处的第一对准层和第二对准层，以及所述第一对准层和所述第二对准层各自具有对准方向；以及

在所述第二基板的上表面上的偏振板，所述偏振板的光轴的方向平行于所述第一对准层和所述第二对准层的所述对准方向，由此所述图像穿过未形成电场的区域来透射。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中在所述阻挡区和所述透射区处形成有多个所述屏障电极。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其中所述视差屏障面板还包括用于向所述屏障电极施加驱动电压的驱动电极。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其中所述驱动电极的数目与在单个阻挡区和单个透射区处的所述屏障电极的数目相同，使得所述驱动电极对应于设置在多个阻挡区和多个透射区处的所述屏障电极。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其中当用户移动时，随着所述驱动电极中的电压施加区改变并且因此所述屏障电极中的电压施加区改变，所述阻挡区和所述透射区移动。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述控制器包括：

位置感测单元，所述位置感测单元配置为基于从所述摄像头输入的信息来感测所述用户的过去位置和当前位置；

位置估算单元，所述位置估算单元配置为基于由所述位置感测单元感测的信息来估算所述用户的将来位置；以及

电极驱动单元，所述电极驱动单元配置为通过向所述屏障电极施加电压来移动所述阻挡区和所述透射区。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述用户的将来位置通过所述用户的选择来估算。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述控制器还包括确定单元，所述确定单元配置为基于所述位置感测单元的感测结果来确定是否估算所述用户的将来位置。

10.根据权利要求7所述的显示装置，其中所述用户的位置估算时间比所述摄像头的每秒帧数(FPS)短。

11.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述显示面板包括液晶面板、电泳显示面板、有机发光显示面板。