专利名称：立体显示系统、用于该系统的镜片及其显示方法
技术领域：
本总发明构思总体而言涉及立体显示系统、用于观看立体图像的眼镜片、及其显示方法，更具体地，涉及显示立体图像同时保持分辨率的立体显示系统、用于观看立体图像的眼镜片、及其显示方法。
背景技术：
电子技术的最新发展已经带来了各种类型的电子装置的发展和供给。特别地，显示装置，诸如在一般家庭最常使用的家用电器之一的TV，已经在近几年得到了迅速发展。随着显示装置的性能提高，已经不同地增加了在显示装置上显示的内容种类。特别地，已经发展和提供了立体显示系统，通过该立体显示系统也可以观看3维(3D)内容。立体显示系统可以主要分为无眼镜片型系统和眼镜片型系统，观看者通过无眼镜片型系统可以不使用眼镜片观看内容，观看者通过眼镜片型系统可以使用眼镜片观看内容。观看者可以通过无眼镜片型系统不使用眼镜片观看3D图像。然而，图像质量低，立体效果随观看者的位置而改变。因此，目前通常使用眼镜片型系统。眼镜片型系统根据眼镜片的种类被分为偏振型和快门眼镜型。偏振型涉及一方法，左眼镜片和右眼镜片的偏振方向通过该方法被不同地实现，左眼图像和右眼图像的偏振方向也被不同地实现，使得左眼图像通过左眼镜片被使用者的左眼识别，右眼图像通过右眼镜片被使用者的右眼识别。因此，使用者根据左眼图像和右眼图像之间的差异能够感觉到立体效果。图1是示出常规偏振型系统的结构和操作的视图。参考图1，图像面板11包括布置为行和列的多个单元。图像面板11输出由左眼图像和右眼图像的组合形成的帧(frame)。图像面板11的每个单元显示该帧的每个像素。图像面板11的奇数行12输出在第一方向上(图1中在垂直方向上)偏振的光线，图像面板11的偶数行14输出在第二方向上(图1中在水平方向上)偏振的光线。左眼图像在奇数行12显示，右眼图像在偶数行12显示。观看者将佩戴包括多个滤光器14和15的眼镜片，该多个滤光器14和15分别传输水平偏振光线和垂直偏振光线。因此，观看者的左眼识别垂直偏振的奇数行的图像，即左眼图像，观看者的右眼识别水平偏振的偶数行的图像，即，右眼图像。结果，由于左眼图像和右眼图像之间的差异，观看者感觉到立体效果。然而，在图1的常规偏振型系统中，一半左眼图像和一半右眼图像被使用者识别。因此，分辨率减小为一半，由此降低了图像质量。快门眼镜型涉及一方法，左眼图像和右眼图像通过该方法交替输出，它们的输出时序彼此同步，以便交替地开启眼镜片中的左眼镜片和右眼镜片。
图2是示出快门眼镜型立体显示系统的结构的视图。参考图2，显示面板21交替地显示左眼图像和右眼图像。显示面板21通过使用发射器28输出同步信号。使用者将利用包括左眼镜片和右眼镜片的眼镜片观看显示面板21。左眼镜片包括左眼滤光器22，右眼镜片包括右眼滤光器23。左眼滤光器22和右眼滤光器23分别包括两个偏光镜25和26以及偏振开关24和29。偏振开关24和29可包括诸如液晶的单兀。眼镜片的控制器27根据从发射器28输出的同步信号控制左滤光器22和右滤光器23。详细地，控制器27可施加电信号到偏振开关24和29以选择性切换左滤光器22和右滤光器23的偏振态。换句话说，当显示左眼图像时，控制器27开启左眼镜片并关闭右眼镜片，但是当显示右眼图像时，控制器27开启右眼镜片并关闭左眼镜片。因此，左眼图像被使用者的左眼识别，右眼图像被使用者的右眼识别。结果，使用者感觉到立体效果。然而，快门眼镜型立体显示系统会由于低的响应速度和图像刷新而引起串扰。因此，一部分右眼图像被使用者的左眼识别，一部分左眼图像被使用者的右眼识别。结果，使用者感觉眩晕。因此，需要减少串扰并且保持原始分辨率的方法。
发明内容
示范实施方式至少解决上述问题和/或缺点及其他上文未描述的缺点。此外,示范实施方式不要求克服上文所述的缺点，示范实施方式可以不必克服任何上文所述的问题。示范实施方式提供一种立体显示系统、用于该立体显示系统的眼镜片以及该立体显示系统的显示方法，其中观看者能够通过该立体显示系统观看具有低图像间串扰的全分辨率3维(3D)图像。根据示范实施方式的方面，提供了一种立体显示系统，包括:显示装置，在其中交替布置第一和第二像素元件，其中该第一像素元件发射在第一偏振方向上的左眼图像的光线，该第二像素元件发射在第二偏振方向上的右眼图像的光线；以及眼镜片，其包括左眼滤光器和右眼滤光器。眼镜片可以包括:偏振器，将左眼图像光线和右眼图像光线彼此分开；偏振开关，切换光线的偏振方向；双折射器，根据被偏振开关切换的光线的偏振态而偏移像素的可见位置；以及控制器，与显示装置的操作同步操作，以控制偏振开关。双折射器可以包括至少一个平面平行板，其由双折射材料形成并且具有预设厚度。双折射器可以包括至少一个楔形物，其由双折射材料形成并且具有预设角。双折射器可以包括至少一个或多个光学楔形物的组合。至少一个组合的光学楔形物可以由双折射材料形成。双折射器可以包括至少一个罗歇棱镜。显示装置可以包括:显示面板；以及偏振改变面板，其具有预设结构以改变偏振方向。偏振改变面板可以包括图案化延迟器。偏振改变面板可以包括图案化偏振器。
偏振改变面板可以包括多个水平延伸行均匀分布在其中的结构。偏振改变面板可以包括多个垂直延伸行均匀分布在其中的结构。偏振改变面板可以包括方格图案结构。偏振改变面板可以包括旋转45°以具有菱形的方格图案结构。显示面板可以执行黑色帧插入操作。显示面板可以执行背光扫描操作。偏振器可以包括第一和第二偏振器，其分别安装在左眼和右眼滤光器处以传输不同偏振方向的光线。偏振开关可以包括第一和第二偏振开关，其分别安装在左眼和右眼滤光器中以分别调节穿过第一和第二偏振器的光线的偏振方向。双折射器可以包括第一和第二双折射器，其分别安装在左眼和右眼滤光器中以根据偏振方向折射或传输穿过第一和第二偏振开关的光线。第一和第二偏振开关可以分别包括可电控制的延迟器。第一和第二偏振开关可以包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。第一和第二偏振开关可以包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。该延迟器可以包括公共电极和两个独立电极。第一和第二偏振开关可以分别包括可电控制的液晶单元。根据示范实施方式的另一方面，提供了一种使用包括左眼镜片和右眼镜片的眼镜片的立体显示系统的显示方法。该显示方法可以包括:产生第一和第二帧并连续地显示该第一和第二帧，左眼图像和右眼图像交替布置在该第一和第二帧中；以及根据第一和第二帧的显示时序控制眼镜片的偏振开关，以通过左眼镜片和右眼镜片折射或传输光线，使得使用者的左眼识别第一和第二帧的左眼图像的光线，使用者的右眼识别第一和第二帧的右眼图像的光线。根据示范实施方式的另一方面，提供了一种用于观看立体图像的眼镜片。该镜片可以包括:第一和第二偏振器，传输不同偏振方向的光线；第一和第二双折射器，分别调节已经穿过第一和第二偏振器的光线的折射状态以偏移像素的可见位置；第一和第二偏振开关，切换第一和第二双折射器的状态；以及控制器，与显示装置的操作同步操作，以控制第一和第二偏振开关。第一和第二双折射器的每个可以包括至少一个平面平行板，其由双折射材料形成并且具有预设厚度。第一和第二双折射器的每个可以包括楔形物，其由双折射材料形成并且具有预设角。第一和第二双折射器的每个可以包括至少一个罗歇棱镜。第一和第二偏振开关可以分别包括可电控制的延迟器。第一和第二偏振开关可以包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。第一和第二偏振开关可以包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。该延迟器可以包括公共电极和两个独立电极。第一和第二偏振开关可以分别包括可电控制的液晶单元。
通过参考附图描述某些示范实施方式，以上和/或其他方面将更加明显，附图中:图1和2是示出常规立体显示系统的结构和操作的视图；图3是示出根据本总发明构思的示范实施方式的立体显示系统的结构和操作的视图；图4是示出双折射器的操作的视图；图5是示出根据本总发明构思的示范实施方式的立体显示系统的显示图案的视图；图6是示出根据本总发明构思的示范实施方式的构成立体显示系统中的帧的方法的视图；图7是示出由使用者识别的图像的形式的视图；图8和9是示出根据本总发明构思的示范实施方式的立体显示系统的详细结构的视图；图10是示出左眼滤光器的操作的视图；图11是示出右眼滤光器的操作的视图；图12至图14是示出眼镜片的视图，具有不同结构的偏振开关应用于该眼镜片；图15至图18是示出各种类型的偏振图案的视图；图19和图20是示出用于水平偏移图像和对角偏移图像的眼镜片的元件的布置的视图；图21至图25是示出各种类型的双折射器的视图；图26是示出包括角形双折射元件的眼镜片的操作的视图；图27和图28是示出使用双折射棱镜的双折射器的操作的视图；以及图29是示出具有可控制的折射角的双折射器的结构的视图。
具体实施例方式参考附图更详细地描述示范实施方式。在下面的描述中，相同的附图标记用于相同的元件，即使在不同的附图中。在说明书中限定的事项，诸如，具体的构造和元件，被提供以帮助全面理解示范实施方式。因此，显然的是，在没有那些具体限定的事项的情况下可以执行示范实施方式。此外，没有详细描述众所周知的功能或构造，因为它们将以不必要的细节使得示范实施方式模糊。图3是示出根据本总发明构思的示范实施方式的立体显示系统的结构和操作的视图。参考图3，立体显示系统包括显示装置100和眼镜片200。显示装置100包括图像面板101和信号发射器111。显示装置100可以是具有不同形式的装置，诸如，TV、监视器、笔记本PC、平板PC、便携电话、电子相框、电子图书等。图像面板101包括水平延伸的两种图象元素(picture element)102和103。图3的两种图象元素102和103表示为图3中的不同影线。该两种图象元素102和103以正交偏振方向发射光线。在本说明书中，正交偏振方向被称为第一和第二偏振方向。在图3中，该两种图象元素102和103在垂直方向上交替布置,但是这仅是示范实施方式。因此,该两种图象元素102和103可以以不同形式实现。例如,两种图象元素102和103可在垂直方向上延伸。在此情况下，两种图象元素102和103可以在水平方向上交替布置。
两种图象元素102和103输出不同类型的图像。换句话说，如果奇数行的图象元素102输出左眼图像，则偶数行的图象元素103输出右眼图像。相反的情形是可能的。图象元素102和103可以由液晶显示器(IXD)、场致发射显示器(FED)或用偏振晶体层覆盖的有机发光二极管(OLED)面板像素中的多个行形成。偏振晶体层可以实现为图案化的偏振器或图案化的延迟板或膜。偏振晶体层包括线性结构图案，使得从两种图象元素102和103发出的光线具有不同的偏振方向。换句话说，从图像面板101最初输出的图像可以未偏振化或者被线性偏振，但是穿过偏振晶体层以具有彼此正交的两个偏振方向，即，第一和第二偏振方向。第一和第二偏振方向可以是在垂直和水平方向上或在45°和135°方向上彼此正交的线性偏振，或者是圆偏振，诸如左旋方向和右旋方向。后面将描述偏振晶体层的结构。信号发射器111输出同步信号，该同步信号使图像面板101的显示时序与眼镜片200的操作时序同步。同步信号可以实现为红外信号。图3中包括信号发射器111，但是同步信号可以通过电缆线被传输到眼镜片200。使用者将佩戴眼镜片200，以便立体地观看在图像面板101上显示的图像。眼镜片200包括左眼镜片和右眼镜片。左眼镜片包括左眼滤光器，右眼镜片包括右眼滤光器。如图10和11所不,左眼滤光器包括第一偏振器105、第一偏振开关107和第一双折射器109。右眼滤光器包括第二偏振器104、第二偏振开关106和第二双折射器108。如果线性偏振光线或圆偏振光线被入射，第一偏振器105和第二偏振器104仅传输分别与第一偏振器105和第二偏振器104相应的偏振方向的光线。第一偏振器105和第二偏振器104可以实现为线偏振器或圆偏振器。已经穿过第一偏振器105和第二偏振器104的光线被线性偏振。因此，使用者的左眼可仅观看两种图象元素102和103之一，使用者的右眼可仅观看两种图象兀素102和103中的另一个。第一偏振开关107和第二偏振开关106可电控制光学延迟。换句话说，即使入射到第一偏振开关107和第二偏振开关106上的光线具有恒定的偏振方向，由于第一偏振开关107和第二偏振开关106的切换操作,光线可具有第一偏振方向或第二偏振方向。后面将详细描述第一偏振开关107和第二偏振开关106的结构。穿过第一偏振开关107和第二偏振开关106的光线入射到第一双折射器109和第二双折射器108上。第一双折射器109和第二双折射器108根据入射光线的偏振方向按照原样输出入射光线或者折射并输出入射光线。如果光线被第一双折射器109和第二双折射器108折射，则像素的可见位置偏移。第一双折射器109和第二双折射器108可线性地偏移光线或者以预定角度偏移光线。此偏移可以沿着一平面执行，该平面保持在预定距离，或者垂直地、水平地、或以预定角度倾斜。根据不同的示范实施方式，第一双折射器109和第二双折射器108可以实现为平面平行板，其由双折射材料形成，诸如方解石、铌酸锂、钒酸钇(YVO4)等。平面平行板可以布置为彼此分开以通过寻常光形成第一线性偏振光线以及通过非常光形成第二线性偏振光线。具有与平面平行板相似的性能的双折射板可以被称为光束偏移器。寻常光在一方向上穿过双折射板，寻常光在该方向上已经穿过各向同性光学板。非常光被并列地偏移和穿过。双折射板可以被设计为使得寻常光和非常光之间的偏移等于两个像素元件之间的距离(节距)。像素元件的可见位置可以根据从每个像素元件扫描的光线的偏振方向被偏移单行节距或未偏移单行节距。图4是示出入射到第一双折射器上的光线的折射状态的视图。参考图4，第一偏振方向的光线(用“ I ”标记)通过第一双折射器109被折射以输出为平行光线，该平行光线与第一偏振方向的光线保持距离I。第二偏振方向的光线(用“.”标记)穿过第一双折射器109。由于第一偏振开关107和第二偏振开关106改变偏振方向，所以穿过第一双折射器109和第二双折射器108 (设置在第一偏振开关107和第二偏振开关106背后)的光线被按照原样输出或者被折射并且输出。因此，能够被使用者观看的像素的可见位置关于显示在显示装置100上的图像的像素而改变。控制器110根据从显示装置100的信号发射器111发射的同步信号控制第一偏振开关107和第二偏振开关106，使得左眼图像始终被使用者的左眼识别，右眼图像始终被使用者的右眼识别。在图4中，折射光线输出为平行光线。然而，折射光线可以根据双折射器的材料和结构输出为关于穿透的光线具有预定角度。图5是示出根据本总发明构思的示范实施方式的构成显示装置100的帧的方法的视图。为了提供全分辨率立体图像，显示装置100组合左眼图像和右眼图像以构成并输出多个连续的帧。在图5的示范实施方式中，显示装置100组合左眼图像的偶数行和右眼图像的偶数行以构成第一帧，组合左眼图像的奇数行和右眼图像的奇数行以构成第二帧。显示装置100连续地显示第一帧和第二帧。观看者通过眼镜片200的左眼镜片和右眼镜片观看分别从显示面板101的奇数行和偶数行发出的不同偏振方向的光线。当显示第一帧时，控制器110将驱动信号施加到第一偏振开关107和第二偏振开关106,以不改变光线的偏振方向。第一双折射器109和第二双折射器108折射第一偏振方向的光线以偏移像素的可见位置，并且传输第二偏振方向的光线。因此，当正在显示第一帧时，其上显示右眼图像的行被偏移到一位置，该位置在将被观看者的右眼识别的一行下面，其上显示左边图像的行在它的原始位置处被观看者的左眼识别。结果，垂直的差异消失。如果观看者的左眼和右眼仅观看与观看者的左眼和右眼相应的左眼图像和右眼图像的奇数行，则当如图5的上部附图中所示构成一帧时将看不到图像。因此，左眼图像和右眼图像之一布置在一帧中的上行或下行上，以适当地构成该帧。当显示第一帧然后显示第二帧时，控制器110阻断施加到第一偏振开关107和第二偏振开关106上的驱动信号以将穿过的光线的偏振方向变成垂直方向。随着偏振方向被改变，第一双折射器109折射光线，第二双折射器108传输光线。因此，观看者的左眼识别在上行上的左眼图像，观看者的右眼识别在原始位置的右眼图像。眼镜片200可以被设计为使得右眼滤光器的第二双折射器108实现为向下折射光线，左眼滤光器的第一折射器109实现为向上折射光线。因此，可以观看从该帧排除的剩余左眼图像部分和剩余右眼图像部分，而没有垂直差异。因此，观看者可感觉到立体效果，同时保持全分辨率。图6是示出构成第一帧和第二帧的方法的视图。参考图6，左眼图像被分成1、2、3、...和2N行，右眼图像被分成I’、2’、3’、...和2N，行。右眼图像的偶数行2’、4’、6’、...和2N’布置在第一帧的奇数行上，左眼图像的偶数行2、4、6、...和2N布置在第一帧的偶数行上。右眼图像的奇数行1’、3’、5’、...和2N-1’布置在第二帧的奇数行上，左眼图像的奇数行1、3、5、...和2N-1布置在第二帧的奇数行上。因此，第一帧和第二帧的每个具有交替布置左眼图像和右眼图像的形式。控制器110与显示第一帧和第二帧时的时序同步以控制第一偏振开关107和第二偏振开关106。如果从与显示面板101的奇数行相应的图象元素102发出的光线具有第一偏振方向，贝1J第一偏振开关107被驱动,光线通过第一偏振开关107转变为第二偏振方向的光线。第一双折射器109传输第二偏振方向的光线。因此,观看者的左眼识别与第一巾贞的偶数行相应的左眼图像的偶数行2、4、6...和2N。如果从与显示面板101的偶数行相应的图象元素103发出的光线具有第二偏振方向，贝1J第二偏振开关106被驱动,第二偏振方向的光线通过第二偏振开关107转变为第一偏振方向的光线。第二双折射器108朝向下行折射第一偏振方向的光线。因此，观看者的右眼在显示面板101的偶数行位置上识别已经显示在显示面板101的奇数行上的右眼图像的偶数行2’、4’、6’和2N’。在第二帧情况下，第一双折射器109折射光线，第二双折射器108传输光线。因此，左眼图像的奇数行偏移，然后在奇数行位置上被观看者的左眼识别，右眼图像的偶数行在原始位置上被观看者的右眼识别。图7是示出当显示如图6所示组合的第一帧和第二帧时被使用者的左眼和右眼识别的图像的形式的视图。参考图7，当显示第一帧时，从第一帧的偶数行发出的光线穿过第一双折射器109。因此，左眼图像的偶数行在它们的原始位置上被识别。从第一帧的奇数行发出的光线通过第二双折射器108被折射，因此它的可见位置被偏移到下行。因此，第一帧的奇数行被使用者的右眼识别为位于偶数行上。当显示第二帧时，从第二帧的偶数行发出的光线通过第一双折射器109被折射，因此它的可见位置被偏移到上行。因此，第二帧的偶数行被使用者的左眼识别为位于奇数行上。从第二帧的奇数行发出的光线穿过第二双折射器108。因此，第二帧的奇数行被使用者的右眼识别为位于它们的原始位置上。因此，当连续地显示第一帧和第二帧时，左眼图像的偶数行和奇数行被使用者的左眼连续识别，右眼图像的偶数行和奇数行被使用者的右眼连续识别。因此，使用者观看左眼图像和右眼图像，同时保持全分辨率。上文所述，根据本总发明构思的示范实施方式，以不同的像素设置显示左眼图像和右眼图像。这表明，如果像素响应时间不像在IXD显示器中一样足够短，不存在引起立体串扰的左眼图像和右眼图像之间的像素切换。换句话说，根据上述示范实施方式，可以防止左眼图像和右眼图像之间的串扰。
代替防止串扰,在图像的细微部分(minute part)可降低对比度,并且在图像的细微部分可出现模糊。由于奇数行和偶数行之间的串扰，可出现左眼图像和右眼图像之间的串扰。然而，此模糊没有被使用者的眼睛很好地区分。在图像的细节区域出现的对比度降低可以通过在显示装置100中插入黑色帧的操作来解决。换句话说，显示装置100可在预定数量帧的单元中输出一次黑色帧。备选地，显示装置100可执行在显示面板101的整个表面上扫描并闪烁背光的背光扫描操作。因此，可以防止对比度降低。如果如上文所述构成两个帧，则显示装置100使得输出频率比原始输出频率更快。例如，如果原始输出频率为60Hz，则显示装置100根据120Hz频率以8.33ms的周期连续输出第一帧和第二帧。此频率仅是示例并且可以根据示范实施方式被不同地设定。换句话说，符合PAL标准的TV系统可将帧频降低到与常规CRT TV类似的50Hz，以防止图像扫描线的闪烁现象。图8是示出根据本总发明构思的示范实施方式的显示面板101的结构的视图。详细地，图8示出使用IXD的显示面板101的结构。参考图8，显示面板101包括背光单元41、偏振器42、IXD面板基板43、液晶单元层44、延迟器图案层45、延迟器基板46。延迟器图案层45和延迟器基板46对应于上文所述的偏振晶体层。从背光单元41提供的光线穿过液晶层44以包括一图像，并且穿过延迟器图案层45和延迟器基板46以被分成第一偏振方向的光线(用“ I ”标记)和第二偏振方向的光线(用“ ”标记)。第一偏振方向的光线发射穿过显示面板101的奇数行的图象元素102，第二偏振方向的光线发射穿过显示面板101的偶数行的图象元素103。延迟器图案在图8中 使用，但是可以应用图案化的偏振器，使得两种图象元素102和103改变偏振方向。在本说明书中，偏振晶体层可以被称为偏振改变面板。如果使用IXD或OLED的显示面板101利用延迟器图案，则可以最小化光损失。此夕卜，在上述示范实施方式中，奇数行和偶数行为水平地延伸的水平行，但是可以实现为垂直行。这些行均匀分布。图9是示出根据本总发明构思的示范实施方式的偏振开关的结构的视图。参考图9，偏振开关包括两个透明电极35和36、电光材料37以及透明基板33和34。电光材料37设置在两个透明电极35和36上。液晶可以用作电光材料37，透明基板33和34密封两个透明电极35和36以及电光材料37。如果使用液晶并且驱动电压没有施加到透明电极35和36，则入射光线的偏振方向变为垂直方向，然后被发射。如果驱动电压施加到透明电极35和36，则入射光线穿过透明电极35和36，而没有改变入射光线的偏振方向。图10是示出眼镜片的左眼滤光器的操作的视图。参考图10，第一偏振方向的光线(用“ I ”标记)从显示面板101的奇数行1、II1、V、...发出，第二偏振方向的光线(用“ ”标记)从显示面板101的偶数行I1、IV、V1、...发出。第一偏振器105根据设计仅传输第一偏振方向的光线和第二偏振方向的光线之O在图10中，第二偏振方向的光线被传输。换句话说，第一偏振器105仅传输I1、IV和VI行的光线。已经穿过第一偏振器105的第二偏振方向的光线可以因第一偏振开关107的切换操作而穿过第一偏振开关107以保持它们的偏振方向，或者可以转变为第一偏振方向的光线。其偏振方向已经变成第一偏振方向的光线通过第一双折射器109被向上折射。保持第二偏振方向的光线穿过第一双折射器109。因此，当显示第一和第二帧时，左眼207可以识别全分辨率左眼图像。控制器110可以控制连接到第一偏振开关107的驱动电压发生器204和开关208。如果开关208断开，则第一偏振开关107改变偏振方向。如果开关208闭合，则第一偏振开关107不改变偏振方向。换句话说，如果在图10中穿过第一双折射器109的水平偏振光线是寻常光，则当显示帧M时开关208闭合，在帧M中左眼图像布置在偶数行上。使用者可以观看I1、V1、VII1、...行。图10中，通过I1、V1、VII1、...行识别的光线由粗线表示。如果帧M变成包括左眼图像的奇数行的下一帧M+1，则开关208据此被断开。第一偏振开关107将水平偏振光线变成垂直偏振光线,与非常光相应。非常光由细线表不。非常光通过第一双折射器109折射，然后被左眼207识别。结果，显示面板101的偶数行的图象元素I1、V1、VII1、...的图像被左眼207识别。在两个帧周期被识别的左眼图像几乎等于原始图像。如果刷新率足够大，两个隔行扫描场被识别为具有全分辨率的一个图像。因为常规国家电视系统委员会(NTSC) TV以60Hz的场刷新率传输图形内容，所以每个图像扫描线的真实刷新率是30Hz。在此情况下，有些人可能感到隔行扫描图像中的闪烁，因此场频可以设定为比60Hz高的值。图11是示出右眼滤光器的操作的视图。右眼滤光器包括第二偏振片104、第二偏振开关106和第二双折射器108。结果，从显示面板101的奇数行1、II1、V、...发出的光线的图像被右眼217识别。第二偏振开关106根据控制器110的控制保持或改变偏振方向。第二双折射器108可以设计为等于安装在左眼滤光器中的第一双折射器109，或可以被旋转180°。因此，第一双折射器109向上折射光线,第二双折射器108向下折射光线。现在将描述此操作。从偶数行I1、V1、VII1、...发出的光线被第二偏振器104阻挡，仅从奇数行1、II1、V、...发出的光线入射到第二偏振开关106上。当显示帧M时，控制器110闭合连接到第二偏振开关106的开关218。因此，驱动电压发生器214将驱动信号施加到第二偏振开关106。由驱动信号驱动的第二偏振开关106保持从显示面板101的奇数行1、111、和V1、...发出的光线的偏振方向。已经穿过第二偏振开关106的光线通过第二双折射器108向下折射。用于帧M的光线的轨迹由粗线示出。如果帧M变成包括右眼图像的奇数行的下一帧M+1，然后被显示，则控制器110断开连接到第二偏振开关106的开关218以阻断驱动信号。因此，第二偏振开关106改变光线的偏振方向。具有改变的偏振方向的光线穿过第二双折射器108，然后入射到右眼217上。因此，当显示帧M和M+1时，具有全分辨率的右眼图像被右眼217识别。在上述示范实施方式中，使用了两个偏振开关。然而，可以使用具有足以覆盖左眼和右眼的宽度的一个偏振开关。图12和图15是示出根据本总发明构思的示范实施方式的不同结构的偏振开关的视图。图12是示出完全分开的左眼镜片的元件和右眼镜片的元件的视图。参考图12，第一偏振器105和第二偏振器104彼此分开以并排布置。第一偏振器105传输水平偏振方向的光线，第二偏振器104传输垂直偏振方向的光线。第一偏振开关107和第二偏振开关106分别设置在第一偏振器105和第二偏振器104处,第一双折射器109和第二双折射器108设置在第一偏振开关107和第二偏振开关106之上。这些结构彼此分开。开关和用于控制这些开关的驱动电压发生器可以单独安装以分别连接到第一偏振开关107和第二偏振开关106。一个控制器110可以被安装为共同地控制上述结构，或可以单独安装以单独控制上述结构。图13是不出使用公共偏振开关120的结构的视图。公共偏振开关120可以保持或改变穿过第一偏振器105和第二偏振器104的光线的偏振方向。图14是示出使用包括公共电极123和两个独立电极121及122的偏振开关的结构的视图。参考图14，驱动信号可以分别供应到独立电极121和122以切换独立电极121和122。独立电极121和122分别对应于左眼和右眼。在图14的示范实施方式中，示出了左眼四分之一波片(或膜)125和右眼四分之一波片(或膜)124。例如,如果第一偏振方向和第二偏振方向是左旋圆偏振方向和右旋圆偏振方向，则左眼四分之一波片125和右眼四分之一波片124将圆偏振信号转换成线性偏振信号。这些波片可以安装在图12和图13的镜片结构中。这些波片可以实现为与第一偏振器104和第二偏振器105的外表面结合的聚合物薄膜。如果应用四分之一波片，则第一偏振器105和第二偏振器104可以彼此平行布置以垂直于LCD面板的输出偏振光线。如果提供四分之一波片125和124，则奇数行可以适当地与偶数行分开，然后可以被左眼和右眼识别。四分之一波片125和124可以补偿延迟器图案的双折射元件的双折射现象。上述元件可以彼此组合或可以被改变以应用于眼镜片。根据显示装置100中帧的不同组合可以不同地确定这些组合。显示装置100的偏振图案可以以不同的形式实现。图15和图18是示出根据本总发明构思的不同示范实施方式的偏振图案的视图。这些偏振图案可以根据限定像素结构的显示单元的厚度是否比像素节距更大而被不同地设计。图15示出水平偏振图案，其实现为在水平行方向上具有相同的偏振光线。如果水平偏振图案在水平方向上具有相同的水平偏振光线，则像素的可见位置向上或向下偏移。在偏振图案中视角进一步加览。图16不出垂直偏振图案,其实现为在垂直行方向上具有相同的偏振光线。在垂直偏振图案的情况下，像素的可见位置偏移到左边或右边。图17示出方格偏振图案。方格偏振图案与水平或垂直偏移镜片相适宜。为了显示风景和人像两者，方格偏振图案便于改变显示器而不替换眼镜片。图18示出具有菱形的方格图案结构。图18的偏振图案与DLP投影显示器的像素结构相适宜。参考图18，方格图案结构具有旋转45°的形状。因此，偏振方向也旋转45°。在图12至图14中，构成图像的像素的可见位置在垂直方向上向上或向下偏移。然而，偏移的方向和量可以由此不同地确定。图19示出在水平方向上偏移的结构，图20示出在正交方向上偏移的结构。换句话说，如果眼镜片的偏振器、偏振开关和双折射器根据显示装置100的偏振图案被旋转以被适当地设计，图像可以在水平和正交方向上偏移，如图19和图20所示。图21和图24是示出根据本总发明构思的不同示范实施方式的双折射器的结构的视图。参考图21，由双折射材料形成的平面平行板可以实现为双折射器。平面平行板可以折射入射光线以输出从传输的光线并列偏移的平行光线。虽然在图21中第一和第二偏振方向的光线入射到同一地方，但光线被发射为保持距离Y的平行光线。这类双折射器被称为光束偏移器或光束偏移装置。方解石、铌酸锂、石英、蓝宝石、钒酸钇等可以用作双折射材料。平面平行板的厚度X可以被适当地设定以获得期望值Y。例如，假定IXD面板的像素节距为0.3mm，延迟器图案的节距为0.6mm，平行光线之间的距离为0.3mm。如果双折射板由方解石形成，方解石的入射表面和发射表面可以倾斜地制造，以便最大化偏移距离，即，位移。详细地，方解石可以设计为具有从方解石的光轴倾斜48°角度的表面。在方解石的情况下，与板厚度的水平偏离相关的位移系数为大约0.11。这表明如果板厚度为大约
0.3/0.11=2.7mm，则可以获得0.3mm的光学偏移效果。根据另一示范实施方式，两个或更多楔形物可以用于并列地偏移可见位置。这些楔形物中至少两个由折射材料形成。组合楔形物的示范实施方式在图22、23和24中示出。图22中，使用了两个双折射楔形物221和222。两个双折射楔形物221和222基于偏振光线改变入射光线的方向。两个双折射楔形物221和222由相同的双折射材料形成并且具有相同的角度。两个双折射楔形物221和222由于间隔物223而保持预定距离。两个双折射楔形物221和222之间的间隙225可以用空气或透明各向同性材料填充。这些双折射光学元件折射第一和第二偏振方向的所有光线，但是发射平行光线，该平行光线由于不同的折射程度而保持距离Y。如果难以实现此偏移,则可以使用两个罗歇(Rochon)棱镜。罗歇棱镜涉及两个棱镜，它们成对以彼此粘住，使得光轴彼此垂直。图23示出使用罗歇棱镜的结构。参考图23，罗歇棱镜的每个由两个楔形物221和224的组合形成。两个楔形物221和224由具有不同光轴的双折射材料形成。两个罗歇棱镜由于间隔物225而保持距离，两个罗歇棱镜之间的间隙可以用空气或透明各向同性材料填充。图24示出使用两个菲涅耳棱镜226的结构。菲涅耳棱镜226也由于间隔物223而保持预定距离，菲涅耳棱镜226之间的间隙可以用空气或透明各向同性材料填充。根据另一示范实施方式，罗歇棱镜可以替换为沃拉斯顿(Wollaston)棱镜。图25示出使用沃拉斯顿棱镜的双折射器的结构。参考图25，每个沃拉斯顿棱镜包括彼此面对的两个楔形物232和233。沃拉斯顿棱镜由于间隔物223而保持距离，沃拉斯顿棱镜之间的间隙可以用空气或透明各向同性材料填充。沃拉斯顿棱镜的每个楔形物由双折射材料形成并且在不同方向上折射不同偏振方向的两条光线。在上述示范实施方式中，光线被折射以并列偏移像素的可见位置，但是不必限于此结构。换句话说，可见图像的角度可以被偏移。如果应用罗歇棱镜，光线可以以适当角度折射以被偏移到期望的可见位置。图26示出图10的左眼滤光器，包括不同类型的双折射器。详细地，使用罗歇棱镜的双折射器230应用于图26的左眼滤光器。如果使用罗歇棱镜230，则像素的可见位置根据观察距离L和折射角Ψ而改变。换句话说，罗歇棱镜230与观察距离L和折射角Ψ成比例地偏移图像的可见位置。折射角Ψ可以从Y/L的关系获得。例如,如果L=IOOOmm并且要求的偏移距离为0.3mm，则折射角Ψ计算为1.06 (角分(angular minute))。这样的每个位移可以是非常小的并且因此可以看作两个薄的双折射楔形物的组合。如果镜片用于具有未知垂直节距的显示装置，图像偏移根据观察距离而改变。通常，在显示屏上观看图像的最佳距离涉及一距离，在该距离下，一个图像扫描线的角高度不超过0.5角分至I角分之间的范围。使用者可以在此距离处欣赏最大的屏幕分辨率。因此，如果双折射眼镜片偏移图像扫描线0.5角分至I角分的范围，使用者可以在距离屏幕最佳距离处观看到立体图像，而不考虑像素节距。具有小于I角分的角高度的罗歇棱镜制造得非常薄。因此，双折射聚合物可以用作制造棱镜的材料。例如，可以使用聚合的液晶。可以使用沃拉斯顿棱镜，即另一种双折射棱镜。图27和图28为示出罗歇棱镜和沃拉斯顿棱镜之间的差别的视图。参考图27，沃拉斯顿棱镜240在不同方向上折射不同偏振方向的两个光线。图28的罗歇棱镜241传输一条光线(用“ I ”标记)并且折射不同偏振方向的光线(用“籲”标记)。图29为示出根据本总发明构思的另一示范实施方式的双折射器的视图。参考图29，双折射器包括液晶245、两个透明基板246和247、以及电极端子248和249。液晶245可以实现为布置在两个透明基板246和247之间的楔形物。两个透明基板246和247可以由透明导电层形成，诸如铟锡氧化物(ΙΤ0)。透明基板247可以实现为楔形物以补偿液晶的折射面。透明基板247可以由折射率与液晶的折射率相似的玻璃材料形成。此折射元件的折射角度可以通过施加在电极端子248和249之间的电压来控制。根据上述不同的示范实施方式，偏振开关和双折射器可以用于降低多个行之间的串扰以及观看具有原始分辨率的立体图像。根据本总发明构思的示范实施方式的显示方法可以包括显示操作和眼镜片控制操作。在显示操作中，显示装置100产生第一帧和第二帧并且连续地显示第一帧和第二帧，在该第一帧和第二帧中左眼图像的像素组和右眼图像的像素组交替布置。在眼镜片控制操作中，眼镜片200与显示装置100的显示时序同步，以适当地控制偏振开关，使得第一帧和第二帧的左眼图像的像素组的光线被左眼识别，第一帧和第二帧的右眼图像的像素组的光线被右眼识别。如果偏振方向通过控制被调节，并且折射状态根据偏振方向被调节，则具有全分辨率的左眼图像和右眼图像可以分别被使用者的左眼和右眼识别。根据本总发明构思的不同示范实施方式，使用者可以降低图像之间的串扰并且观看3D图像，同时保持3D图像的分辨率的初始状态。此方法的详细说明与上述不同示范实施方式的详细说明相同，因此将省略重复的描述。也将省略流程图的图示。上述示范实施方式和优点仅是示范性的并且不理解为限制。本教导能够容易地应用于其他类型的装置。此外，示范实施方式的描述旨在说明，而不是限制权利要求的范围，许多替换、变型和变化对本领域技术人员是显而易见的。
权利要求
1.一种立体显不系统，包括: 显示装置，在其中交替布置第一像素元件和第二像素元件，其中该第一像素元件发射在第一偏振方向上的左眼图像的光线，第二像素元件发射在第二偏振方向上的右眼图像的光线；以及 眼镜片，其包括左眼滤光器和右眼滤光器， 其中所述眼镜片包括: 偏振器，将所述左眼图像光线和所述右眼图像光线彼此分开； 偏振开关，切换光线的偏振方向； 双折射器，根据被所述偏振开关切换的光线的偏振态而偏移像素的可见位置；以及 控制器，与所述显示装置的操作同步操作，以控制所述偏振开关。
2.如权利要求1所述的立体显示系统，其中所述双折射器包括至少一个平面平行板，其由双折射材料形成并且具有预设厚度。
3.如权利要求1所述的立体显示系统，其中所述双折射器包括至少一个楔形物或罗歇棱镜，其由双折射材料形成并且具有预设角。
4.如权利要求1所述的立体显示系统，其中所述显示装置包括: 显示面板；以及 偏振改变面板，其具有预设结构以改变偏振方向， 其中所述偏振改变面板包括图案化延迟器、图案化偏振器、方格图案结构、以及旋转45°以具有菱形的方格图案结构中的一个。
5.如权利要求1所述的立体显示系统,其中: 所述偏振器包括第一偏振器和第二偏振器，其分别安装在所述左眼滤光器和右眼滤光器中以传输不同偏振方向的光线； 所述偏振开关包括第一偏振开关和第二偏振开关，分别安装在所述左眼滤光器和右眼滤光器中以分别调节穿过所述第一偏振器和第二偏振器的光线的偏振方向；以及 所述双折射器包括第一双折射器和第二双折射器，分别安装在所述左眼滤光器和右眼滤光器中以根据偏振方向折射或传输穿过所述第一偏振开关和第二偏振开关的光线。
6.如权利要求5所述的立体显示系统，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关分别包括可电控制的延迟器。
7.如权利要求5所述的立体显示系统，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。
8.如权利要求5所述的立体显示系统，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制， 其中所述延迟器包括公共电极和两个独立电极。
9.一种使用眼镜片的立体显示系统的显示方法，该眼镜片包括左眼镜片和右眼镜片，该显示方法包括: 产生第一帧和第二帧并连续地显示该第一帧和第二帧，左眼图像和右眼图像交替布置在该第一帧和第二帧中；以及 根据所述第一帧和第二帧的显示时序控制所述眼镜片的偏振开关，以通过所述左眼镜片和所述右眼镜片折射或传输光线，使得使用者的左眼识别所述第一帧和第二帧的左眼图像的光线，使用者的右眼识别所述第一帧和第二帧的右眼图像的光线。
10.一种用于观看立体图像的眼镜片，该镜片包括: 第一偏振器和第二偏振器，传输不同偏振方向的光线； 第一双折射器和第二双折射器，分别调节已经穿过所述第一偏振器和第二偏振器的光线的折射状态以偏移像素的可见位置； 第一偏振开关和第二偏振开关，切换所述第一双折射器和第二双折射器的状态；以及 控制器，与所述显示装置的操作同步操作，以控制所述第一偏振开关和第二偏振开关。
11.如权利要求10所述的眼镜片，其中所述第一双折射器和第二双折射器的每个包括至少一个平面平行板，其由双折射材料形成并且具有预设厚度。
12.如权利要求10所述的眼镜片，其中所述第一双折射器和第二双折射器的每个包括至少一个楔形物或罗歇棱镜，其由双折射材料形成并且具有预设角。
13.如权利要求10所述的眼镜片，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关分别包括可电控制的延迟器。
14.如权利要求10所述的眼镜片，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关包括延迟器，其被共同用于左眼和右眼并且可电控制。
15.如权利要求10所述的眼镜片，其中所述第一偏振开关和第二偏振开关包括延迟器，其被共同用于左眼和 右眼并且可电控制， 其中所述延迟器包括公共电极和两个独立电极。
全文摘要
本发明提供了一种立体显示系统。该系统包括显示装置，在其中交替布置第一和第二像素元件，其中该第一像素元件发射在第一偏振方向上的左眼图像的光线，第二像素元件发射在第二偏振方向上的右眼图像的光线；以及镜片，其包括左眼滤光器和右眼滤光器。镜片包括偏振器、偏振开关、双折射单元和控制单元，双折射单元根据光的偏振态而偏移像素的可见位置；控制单元，与显示装置的操作同步地控制偏振开关。根据本发明，使用者可以观看具有全分辨率的立体图像。
文档编号H04N13/00GK103189781SQ201180050887
公开日2013年7月3日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年10月22日
发明者S.谢斯塔克, 金大式 申请人:三星电子株式会社