CN105954956B - 3d显示面板及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种液晶透镜、3D显示面板及它们的控制方法。一种液晶透镜，用于3D显示面板，包括第一基板；第二基板；设置在所述第一基板上的多个第一电极；设置在所述第二基板上的第二电极；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及控制单元，其中，所述控制单元用于控制所述第一电极和所述第二电极的电压以使所述液晶层中液晶分子偏转以形成多个透镜等效单元，所述控制单元还用于调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置。本公开描述的实施例能够改善串扰。

Description

3D显示面板及其控制方法

技术领域

本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种液晶透镜、3D显示面板及它们的控制方法。

背景技术

近年来，随着3D(three dimensional)显示技术的快速发展，3D产品变得越来越流行，3D显示器逐渐走入了大众家庭，大多数人对3D显示也不再感到陌生。过去十几年来3D显示技术主要借助立体眼镜实现3D显示。为了进一步提高观赏舒适感，摆脱立体眼镜的束缚，人们不断的进行裸眼观看3D影像的尝试，而这一领域也迅速成为了当前的研究热点之一。

裸眼3D显示也称自由立体显示，主要原理是利用人眼视差特性，可以在观看者裸视条件(无须佩带头盔、偏光镜等辅助设备)下呈现出具有空间深度和影象悬浮于屏幕外的逼真立体影像。

柱状透镜3D技术是常用的裸眼3D技术之一。柱状透镜3D技术最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面设置液晶透镜，使液晶显示屏的像平面位于透镜的焦平面上，在每个透镜下面的图像的像素被分成左眼像素和右眼像素，这样透镜就能以不同的方向投影左眼像素和右眼像素，使得观看者的左眼看到左眼像素，右眼看到右眼像素，从而形成立体图像。

图像串扰问题是影响3D显示性能的一个重要因素。当观看者在屏幕前面移动双眼时，可能会出现本来应该进入右眼的图像被左眼接收，而本来应该进入左眼的图像被右眼接收，造成信号接收错误，因此无法观看到正确的图像。图1A-1B分别示意性示出眼睛101移动前信号接收正确、眼睛101移动后信号接收错误(即达到观看死区)的光路图。当观看者的眼睛101处于图1A中示出的位置时，左眼像素1的信号(左视图(Lview) 信号)经过透镜后进入观看者的左眼，右眼像素2的信号(右视图(Rview) 信号)进入观看者的右眼，图像接收正确，观看者能够看到正确的立体图像。当观看者的眼睛101移动而偏离图1A的位置时(例如向右移动)，就会有部分左眼信号进入右眼，部分右眼信号进入左眼，因此产生串扰。当移动到图1B所示的位置时，左眼像素1的信号(左视图信号)完全进入了观看者的右眼，右眼像素2的信号(右视图信号)完全进入了观看者的左眼，导致信号接收完全错误，即到达观看死区，因此不能看到正确的立体图像。

发明内容

本公开的实施例提供了一种液晶透镜、3D显示面板及他们的控制方法，能够通过调整电极的电压来改变透镜等效单元的位置，从而能够改善当人眼移动时造成的串扰问题。

在一个实施例中，一种液晶透镜，用于3D显示面板，包括第一基板；第二基板；设置在所述第一基板上的多个第一电极；设置在所述第二基板上的第二电极；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及控制单元，其中，所述控制单元用于控制所述第一电极和所述第二电极的电压，以使所述液晶层中液晶分子偏转以形成多个透镜等效单元，所述控制单元还用于调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置。

在一个示例中，所述液晶透镜还包括人眼追踪单元，所述人眼追踪单元用于追踪观看者眼睛位置的变化，

所述控制单元还用于根据所述观看者眼睛位置的变化来调整所述第一电极的电压，以使每个透镜等效单元的位置随着所述观看者眼睛位置的变化而变化。

在一个示例中，所述控制单元进一步用于通过调整所述第一电极的电压来调整对应于每个所述透镜等效单元的所述第一电极的数量，以改变每个所述透镜等效单元的口径。

在一个示例中，所述第一电极为条状电极或点阵状电极，所述第二电极为面电极。

在一个示例中，所述透镜等效单元为柱状透镜等效单元。

在一个示例中，每个所述透镜等效单元的位置由3-20个所述第一电极限定。

在另一个实施例中，一种3D显示面板，包括显示模组和前述任一实施例所述的液晶透镜，其中，所述液晶透镜位于所述显示模组的出光侧。

在一个示例中，每个透镜等效单元对应于所述显示模组中的相邻两行像素，或每个透镜等效单元对应于所述显示模组中的相邻两列像素，以使得在显示时与左眼像素相对应的图像进入观看者的左眼，与右眼像素相对应的图像进入观看者的右眼。

在又一个实施例中，一种用于前述任一种实施例所述的液晶透镜的控制方法，包括：

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置。

在一个示例中，所述方法还包括：

通过人眼追踪单元检测观看者眼睛位置的变化，

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压包括：

通过所述控制单元根据所述观看者眼睛位置的变化来调整所述第一电极的电压。

在一个示例中，所述方法还包括：通过所述控制单元调整所述第一电极的电压来调整对应于每个所述透镜等效单元的所述第一电极的数量，以改变每个所述透镜等效单元的口径。

在再一个实施例中，一种用于如前述任一实施例所述的3D显示面板的控制方法，包括：

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置，以使与所述显示面板的左眼像素相对应的左眼图像进入观看者的左眼，并且与所述显示面板的右眼像素相对应的右眼图像进入观看者的右眼。

在一个示例中，所述方法还包括：

通过人眼追踪单元检测观看者眼睛位置的变化，

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压包括：

通过所述控制单元根据所述观看者眼睛位置的变化来调整所述第一电极的电压。

在一个示例中，所述方法还包括：通过所述控制单元调整所述第一电极的电压来调整对应于每个所述透镜等效单元的所述第一电极的数量，以改变每个所述透镜等效单元的口径。

在本文描述的实施例中，通过控制单元调整第一电极的电压来改变每个透镜等效单元的位置，可以观看者眼睛位置变化时，可以实时调整透镜等效单元的位置，以防止由于观看者眼睛位置的变化而造成的串扰。

本公开的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本申请的各个方面可以单独或者与一个或多个其他方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本申请的范围。

附图说明

本文中描述的附图仅用于对所选择的实施例的说明的目的，并不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本申请的范围。

在附图中：

图1A-1B分别示意性示出眼睛101移动前信号接收正确、眼睛101移动后信号接收错误(即达到观看死区)的光路图；

图1C示意性示出一种相关技术中通过将像素1和像素2的位置互换来改善串扰的光路图；

图2示意性示出本公开的一个实施例提供的示例性液晶透镜200的截面图；

图3A和3B示出眼睛移动前后第一电极203与透镜等效单元205的位置关系的示意图；

图4A和4B示意性示出透镜等效单元移动前后的光路示意图；

图5A-5D示意性示出四种不同形状的第一电极；

图6示意性示出透镜等效单元的口径被增大的液晶透镜的截面图；

图7中示意性示出了一种示例性的透镜等效单元、第一电极和像素的对应关系；

图8示意性示出本公开的实施例提供的示例性3D显示面板的截面图；

图9示意性示出一种液晶透镜的控制方法的流程图。

贯穿这些附图的各个视图，相应的参考编号指示相应的部件或特征。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，现将参照附图更全面地描述示例性的实施例。

图2示意性示出本公开的一个实施例提供的示例性液晶透镜200的截面图。

如图2所示，一种液晶透镜200，其用于3D显示面板，包括第一基板 201；第二基板202；设置在第一基板201上的多个第一电极203；设置在第二基板202上的第二电极204；设置在第一基板201和第二基板202之间的液晶层，以及与第一电极203直接或间接连接的控制单元206。控制单元206用于控制第一电极203和第二电极204的电压以使液晶层中液晶分子偏转以形成多个透镜等效单元205，并且还用于调整第一电极203的电压，以改变每个透镜等效单元205的位置。

在该实施例中，第一电极203可以为条状电极，第二电极204可以为面电极。在操作中，可以将第二电极204用作公共电极，其被施加有固定电压，并通过控制单元206控制各个第一电极203上的电压的大小以在第一电极203和第二电极204之间形成不同的电场，该电场能够驱动液晶层中的液晶分子的偏转以形成透镜等效单元205。

在该实施例中，控制单元可以调整第一电极203的电压，以改变第一电极和第二电极之间的电场，从而改变透镜等效单元的位置。通过这种配置，当观看者眼睛位置变化时，可以实时调整透镜等效单元的位置，以防止由于观看者眼睛位置的变化而造成的串扰。

在一个具体实施例中，液晶透镜还包括人眼追踪单元207，用于追踪观看者眼睛位置的变化。在这种情况下，控制单元206用于根据人眼追踪单元207追踪到的观看者眼睛位置的变化来调整第一电极203的电压，以使每个透镜等效单元205的位置随着观看者眼睛位置的变化而变化。

可以理解，控制单元通过调整第一电极的电压的大小来改变每个透镜等效单元的位置，实际上相当于通过改变与每个透镜等效单元相对应的第一电极来改变每个透镜等效单元的位置。图3A和3B示出眼睛移动前后第一电极203与透镜等效单元205的位置关系的示意图。在该示例性的实施例中，如图3A和3B所示，每个透镜等效单元205对应于8个第一电极，即由8个第一电极201限定。具体地，在图3A中，第一透镜等效单元由编号为1-8的第一电极限定，第二透镜等效单元由编号为9-16的第一电极限定。如图3B所示，当观看者的眼睛向右移动后，根据眼睛的移动调整第一电极的电压，进而调整对应于每个透镜等效单元205的第一电极，以使编号为2-9的第一电极对应于第一透镜等效单元，编号为10-17的第一电极对应于第二透镜等效单元。通过这种调整，可以使透镜等效单元的位置随着观看者的眼睛的移动而变化。

需要说明的是，与每个透镜等效单元相对应的第一电极的数量不限于 8个，例如，每个透镜等效单元可以对应于3-20个第一电极，即通过对每 3-20个电极施加特定的电压来限定每个透镜等效单元。在一个可选的实施例中，用于限定每个透镜等效单元的第一电极的数量相同，这种配置可以使得每个透镜等效单元的口径大小基本相同。可以理解，用于限定每个透镜等效单元的第一电极的数量越多，越能够精细地调整透镜等效单元的位置。

如上所述，由于每个透镜等效单元的位置通过与其对应的第一电极的位置来限定，因此根据观看者的眼睛位置的变化来调整与每个透镜等效单元对应的第一电极的位置，相当于透镜等效单元的位置随着观看者的眼睛位置的变化而变化。这种配置能够改善由于观看者眼睛移动而产生的串扰现象。

图4A和4B示意性示出透镜等效单元移动前后的光路示意图。在图 4A和4B中，每个透镜等效单元对应于8个第一电极和两个像素(像素1 和像素2)。当观看者眼睛处于图4A的位置时，来自于像素1的光经过透镜等效单元203折射后进入观看者的左眼，以形成左眼图像，而来自于像素2的光经过透镜等效单元203折射后进入观看者的右眼视区，以形成右眼图像。当观看者眼睛从图4A中示出的位置移动到图4B中的位置时，透镜等效单元205的位置也随着眼睛101的移动而移动，使得来自于像素1 的光经过透镜等效单元203折射后仍然能够进入观看者的左眼视区，以形成左眼图像，而来自于像素2的光经过透镜等效单元203折射后仍然能够进入观看者的右眼视区，以形成右眼图像，因此可以改善由于观看者的眼睛的移动而造成图像串扰的问题。

在本文描述的实施例中，每个透镜等效单元也可以对应于显示模组中的相邻两行子像素，其中子像素包括R、G、B子像素。

在进一步的方面，在本公开的实施例中，可以根据观看者的眼睛位置的变化，逐个电极地实时调整与每个透镜等效单元相对应的第一电极。由于第一电极的宽度通常小于一个像素的宽度，因此可以实现透镜等效单元的位置的微调整，即小于像素级的调整。这种调整比较细微，观看者不容易察觉，因此可以增加观看者的观看舒适度。

作为对比，图1C示意性示出一种相关技术中通过将像素1和像素2 的位置互换来改善串扰的光路图。在相关的技术中，当观看者的眼睛进入观看死区(图1B的位置)时，将像素1和像素2的位置互换(图1C)，以使像素1的信号仍然进入观看者左眼，并且像素2的信号仍然进入观看者右眼，从而能够观看到正确的图像。但是这种通过调整像素的方案只能在像素与像素之间调整，实现像素级的调整，不能实现更细微的调整，这会使观看者有突变或闪烁的感觉，影响观看者的观看舒适度。

如上所述，第一电极为条状电极(如图5A)，但是可以理解，第一电极的形状还可以为不连续的条状(如图5B)、方形点阵(如图5C)、圆形点阵(如图5D)或者其他能够与第二电极一起控制液晶分子偏转来形成多个透镜等效单元的电极形状。

在一个具体实施例中，透镜等效单元可以为柱状透镜等效单元。

在另一个实施例中，控制单元206进一步用于通过调整第一电极203 的电压来调整对应于每个透镜等效单元205的第一电极的数量，以改变每个透镜等效单元205的口径。

图6示意性示出透镜等效单元的口径被增大的液晶透镜的截面图。如图6所示，控制单元206可以通过调整第一电极203的电压使得每个透镜等效单元对应于16个第一电极，即由16个第一电极203来限定。相比于图2-图4中示出的实施例，每个透镜等效单元205对应的第一电极的数量增加，因此透镜等效单元205的口径也相应增大。

将这种液晶透镜应用于3D显示面板时，由于透镜等效单元的口径增大，因此位于每个透镜等效单元下方的像素列数或行数也相应增多，因此可以实现多视图(view)模式的显示，也可以增加3D显示装置的连续观看角度。图7中示意性示出了一种示例性的透镜等效单元、第一电极和像素的对应关系，与图4相比，图7中对应于每个透镜等效单元的像素从2列增加到了4列。相应地，3D显示面板的视图模式也从2视图模式变成了 4视图模式。

所谓2视图模式涉及从两个角度对景物拍摄图像，在像素及光路设计时，将两个角度拍摄的图片按照如图4中所示的左眼像素(像素1)和右眼像素(像素2)的顺序交替排列使得观看者的左眼和右眼分别将像素1 和像素2对应的图片成像并在大脑中合成为立体图像。相应地，所谓4视图模式涉及从4个角度对景物拍摄图像，在像素及光路设计时，将每个角度拍摄的图像间隔插排在透镜等效单元下方的像素1、像素2、像素3和像素4的位置，以使两个相邻的像素分别作为左眼像素和右眼像素在观察者的左眼和右眼成像。因此当观看者的眼睛稍微移动或者多个人在不同角度观看屏幕时，可以看到由不同角度的两张图片合成的立体图像，因而可以这种4视图模式可以增大可连续观看的角度也可以是实现多人同时观看。类似地，多视图模式涉及多个角度拍摄的图像。

图8示意性示出本公开的实施例提供的示例性3D显示面板的截面图。

如图8所示，一种3D显示面板包括显示模组300以及在前述实施例中描述的液晶透镜200，该液晶透镜200位于显示模组300的出光侧。

在该实施例中，液晶透镜200用于使显示模组300中左眼像素对应的图像进入观看者左眼，使右眼像素对应的图像进入观看者的右眼。由于本实施例中的液晶透镜的结构、功能和/或优点与前述实施例中的液晶透镜的结构、功能和/或优点相同，在此不再详述。

在一个示例性的实施例中，每个透镜等效单元203对应于显示模组300 中的两行像素，其中一行为左眼像素，另一行为右眼像素。可选地，每个透镜等效单元203对应于显示模组300中的两列像素，其中一列为左眼像素，另一列为右眼像素。例如，当每个透镜等效单元对应于两列像素时，可以实现2视图模式显示，其中，来自于左眼像素的光线通过透镜等效单元后进入观看者的左眼，来自于右眼像素的光线通过透镜等效单元后进入观看者的右眼。

根据本公开的又一实施例，还提供一种用于前述液晶透镜的控制方法，包括：通过控制单元调整所述第一电极的电压，以改变每个透镜等效单元的位置。

图9示意性示出一种液晶透镜的控制方法的流程图。

如图9所示，该实施例提供的3D液晶透镜的控制方法可以包括以下步骤：

S901：通过人眼追踪单元检测观看者眼睛位置的变化；

S902：通过控制单元根据观看者眼睛位置的变化来调整第一电极的电压，以改变每个透镜等效单元的位置。

该实施例提供的控制方法用于前述实施例描述的和图2示出的液晶透镜，其结构、功能和/或优点与前述实施例中的液晶透镜的结构、功能和/ 或优点相同，在此不再详述。

根据本实施例提供的液晶透镜的控制方法，当观看者的眼睛移动时，能够及时调整透镜等效单元的位置，使得来自于左眼像素的光经过透镜等效单元折射后仍然能够进入观看者的左眼视区，以形成左眼图像，而来自于右眼像素的光经过透镜等效单元折射后仍然能够进入观看者的右眼视区，以形成右眼图像。因此可以改善由于观看者的眼睛的移动而造成图像串扰的问题。

在示例性的实施例中，液晶透镜的控制方法进一步包括：通过控制单元调整第一电极的电压来调整对应于每个透镜等效单元的第一电极的数量，以改变每个透镜等效单元的口径。在具体实施例中，可以根据观看者所选择的视图模式通过调整第一电极的电压来调整对应于每个透镜等效单元的第一电极的数量，其中视图模式包括2视图模式和多视图模式。通过对每个透镜等效单元的口径的控制，可以实现多视图模式，并且能够增加连续观看角度。

根据本公开的再一实施例，还提供一种用于前述3D显示面板的控制方法，包括通过控制单元调整第一电极的电压，以改变每个透镜等效单元的位置，以使与显示面板的左眼像素相对应的左眼图像进入观看者的左眼，并且与显示面板的右眼像素相对应的右眼图像进入观看者的右眼。

在一个具体实施例中，3D显示面板的控制方法可以包括以下步骤：

i)通过人眼追踪单元检测观看者眼睛位置的变化；

ii)通过控制单元根据观看者眼睛位置的变化来调整第一电极的电压，以改变每个透镜等效单元的位置。

该实施例提供的控制方法用于前述实施例描述的和图8中示出的3D 显示面板，其结构、功能和/或优点与前述实施例中的3D显示面板的结构、功能和/或优点相同，在此不再详述。

在一个示例性实施例中，3D显示面板的控制方法进一步包括：通过控制单元调整第一电极的电压来调整对应于每个透镜等效单元的第一电极的数量，以改变每个透镜等效单元的口径。在该配置中，通过对每个透镜等效单元的口径的控制，可以实现多view模式，并且能够增加连续观看角度。

除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“实例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“实例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。

此外，本公开中描绘的流程图仅仅是一个例子。在不脱离本公开精神的情况下，可以存在该流程图或其中描述的步骤的很多变型。例如，所述步骤可以以不同的顺序进行，或者可以添加、删除或者修改步骤

以上为了说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。其并不旨在是穷举的或者限制本申请。特定实施例的各个元件或特征通常不限于特定的实施例，但是，在合适的情况下，这些元件和特征是可互换的并且可用在所选择的实施例中，即使没有具体示出或描述。同样也可以以许多方式来改变。这种改变不能被认为脱离了本申请，并且所有这些修改都包含在本申请的范围内。

Claims (8)

1.一种3D显示面板，包括显示模组和液晶透镜，其中，所述液晶透镜位于所述显示模组的出光侧，并且其中，所述液晶透镜包括包括第一基板；第二基板；设置在所述第一基板上的多个第一电极；设置在所述第二基板上的第二电极；设置在所述第一基板和所述第二基板之间的液晶层；以及控制单元，其中，

所述控制单元用于控制所述第一电极和所述第二电极的电压以使所述液晶层中液晶分子偏转以形成多个透镜等效单元，

所述控制单元还用于调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置，并且所述控制单元进一步用于通过调整所述第一电极的电压来调整对应于每个所述透镜等效单元的所述第一电极的数量，以改变每个所述透镜等效单元的口径，以实现多视图模式的显示并增加连续观看角度。

2.根据权利要求1所述的3D显示面板，其特征在于，每个透镜等效单元对应于所述显示模组中的相邻两行像素，或每个透镜等效单元对应于所述显示模组中的相邻两列像素，以使得在显示时与左眼像素相对应的图像进入观看者的左眼，与右眼像素相对应的图像进入观看者的右眼。

3.根据权利要求1所述的3D显示面板，其特征在于，所述液晶透镜还包括人眼追踪单元，所述人眼追踪单元用于追踪观看者眼睛位置的变化，

所述控制单元还用于根据所述观看者眼睛位置的变化来调整所述第一电极的电压，以使每个透镜等效单元的位置随着所述观看者眼睛位置的变化而变化。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的3D显示面板，其特征在于，所述第一电极为条状电极或点阵状电极，所述第二电极为面电极。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的3D显示面板，其特征在于，所述透镜等效单元为柱状透镜等效单元。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的3D显示面板，其特征在于，每个所述透镜等效单元的位置由3-20个所述第一电极限定。

7.一种用于如权利要求1至6中任一项所述的3D显示面板的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压，以改变每个所述透镜等效单元的位置，以使与所述显示面板的左眼像素相对应的左眼图像进入观看者的左眼，并且与所述显示面板的右眼像素相对应的右眼图像进入观看者的右眼，

所述方法还包括：通过所述控制单元调整所述第一电极的电压来调整对应于每个所述透镜等效单元的所述第一电极的数量，以改变每个所述透镜等效单元的口径，以实现多视图模式的显示并增加连续观看角度。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过人眼追踪单元检测观看者眼睛位置的变化，

通过所述控制单元调整所述第一电极的电压包括：

通过所述控制单元根据所述观看者眼睛位置的变化来调整所述第一电极的电压。