专利名称：使用扫描背光的全分辨率2d/3d显示设备及控制其的方法
技术领域：
本发明的方法和设备涉及一种使用扫描背光具有全分辨率的二维(2D)/ 三维(3D)显示设备，更具体地，涉及一种使用背光具有扫描面板和发光单元 的显示设备，其中2D/3D显示模式可通过仅使用背光的开/关状态而进行选 择，并且3D显示可通过使用与现有技术相比更少的部件而实现。
背景技术：
由于高清电视的发展，显示真实图象的电视已经逐渐变得更加需要， 并且能够以立体方式观看电视的产品也已经成为需要。此外，期望立体效 果有益于很多领域例如医疗影像、游戏、广告、教育和军务。图1示出传统的液晶显示器(LCD)系统的结构。能够2D/3D显示的传统的LCD系统100包括LCD面板102、双凸透 镜状阵列104、微延迟器106、 P-偏振/S-偏振(P/S)面板108和背光110,如 图1所示。传统的LCD系统100通过在预定时间间隔使用光的偏振实现全 分辨率从两个观看点显示3D图象。在传统技术中，LCD面板102包括显示面板，其包括用于显示图象 的显示部件；根据显示面板的图象刷新速度切换各向异性元件的输出相位 的偏振开关和从偏振开关的输出信号的相位中仅输出预定相位的信号的第 二偏振器。双凸透镜状阵列104以方向性信号输出从显示面板输出的信号 给观看者的两只眼睛，并且微延迟器106与双凸透镜状阵列104平行排列 并交替地输出背光110的输出作为保相信号和相位延迟信号。P/S面板108允许输入图象的p偏振光和s偏振光循环交替地透射并在 一个方向扫描它们。这是因为可借助双目时间差实现3D显示，也就是，左右图象可交替显示。
背光110通过使用一个光导板进行照亮LCD面板102的图象的功能。
不同于等离子显示面板(PDP)或场致发射显示(FED),使用LCD的显示 器是非发光的(光接收元件)，这样，LCD不能用于没有光的地方。用于解决 这个问题的背光均一地照亮显示器表面以使得LCD可用于黑暗的地方。
传统的LCD的背光110和P/S面板108根据显示在LCD面板102上的 左右图象的图象信号的频率改变偏振方向。
这样，传统的3D显示设备需要两个元件例如背光和P偏振/S偏振(P/S) 面板，以当扫描时发出光照亮显示面板，并提供偏振。这样，由于应该透 射光的部件的数目的增加，因而难以商业化传统的3D显示设备，并且亮度 降低。这样，当试图解决该发光问题时，需要更多的电，成本增加。
在传统的自动立体显示中，可提供具有全分辨率的立体图象，其可无 需眼镜观看，并且没有严重的交互干扰增加。但是，在传统的LCD系统中， 左右图象被暂时地分割以使得可观看具有全分辨率的3D图象。但是，由于 部件的数量，因而难以商业化传统的LCD系统。特别地，与其它技术相比， 与亮度相关的性能降级是明显的。为了解决该问题，需要更多的电，成本 增力口。
发明内容
本发明提供一种显示设备，其中当设备可二维(2D)/三维(3D)显示时， 部件的数目得以降低，成本得以降低，并且亮度的降低被防止，以及提供 控制所述设备的方法。
本发明还提供使用扫描背光的2D/3D显示设备，其不需要额外的部件， 并且其中部件的数目得以降低，交互干扰的负面影响得以减少，具有全分 辨率的图象得以显示，以及提供控制所述设备的方法。
根据本发明的一方面，提供一种使用扫描背光的2D(二维)/3D(三维)显 示设备，该设备顺次包括背光，其可扫描和发射偏振光；延迟器，其作 为保相光和相位延迟光透射从背光发出的光；双凸透镜状阵列，其以方向 性光透射来自延迟器的光；和显示面板，其显示输入图象并由透射通过双 凸透镜状阵列的光照亮。
背光可包括多个光导板，其独立地布置并彼此平行地安置；多个光源，其为各个光导板设置并发出光；和多个偏振滤光器，其安置在各个光 导板前面。偏振滤光器可包括具有预定偏振方向的第一滤光器和具有与第一滤光 器的偏振方向相差90。的偏振方向的第二滤光器，并且第一滤光器和第二滤 光器交替地安置在光导板的每一个的前面。反射光的膜可设置的以使得光不能在光导板之间透射。 每一个光导板可用涂覆处理以使得光不能在光导板之间透射。 该设备可还包括布置在背光和延迟器之间的散射板。 背光可还包括根据输入信号的频率打开或关闭的控制器。 控制器可控制背光以使得背光的奇数光源只以在奇数帧被输入到显示 面板的频率打开，背光的偶数光源只以在偶数帧被输入到显示面板的频率 打开，并且当重复进行输入奇数或偶数帧到显示面板时，奇数和偶数光源 交替打开。控制器可控制背光以使得对于3D显示当帧被输入到显示面板的较上 端并移动到较低端时，照亮帧的光源从较上端到较低端顺次打开，并且， 当帧移动到显示面板的较低端并且帧的显示得以完成时，打开的以照亮显 示面板的光源关闭。控制器可控制背光以使得对于3D显示当帧输入到显示面板的较上端 并移动到较低方向时，照亮帧的光源,人较上方向在较低方向顺次打开，并 且下一个光源打开，而当前打开的光源同时关闭。对于2D显示，奇数帧和在奇数帧之后立即输入的偶数帧分别是相同的 图象。凸透镜状透镜的节距可具有对应显示面板的两个象素的宽度。 其中没有相位延迟的第一阵列线和其中有1/2频率的相位延迟的第二阵列线在延迟器中重复出现，并且阵列线的每一个具有对应显示面板的一个象素的宽度。其中有1/4频率相位延迟的第 一阵列线和其中有3/4频率的相位延迟的 第二阵列线可在延迟器中重复出现，并且阵列线的每一个具有对应显示面 板的一个象素的宽度。根据本发明的另一方面，提供一种控制使用扫描背光的2D/3D显示设 备的方法，该显示设备包括照亮显示面板并包括多个光导板和多个布置在各个光导板上的光源的背光，该方法包括只在以奇数帧输入到显示面板 的频率打开背光的奇数光源；只在以偶数帧输入到显示面板的频率打开背 光的偶数光源；当重复进行奇数或偶数帧的输入时，重复地并交替地打开 奇数或偶数光源。奇数或偶数光源的打开可包括对于3D显示，随着所述帧输入到显示 面板的较上端并移动到较低端，从较上端到较低端顺次打开照亮帧的光源； 当帧移动到显示面板的较低端并且帧的显示得以完成时，关闭为打开的以 照亮显示面板的光源；和当帧连续地输入到显示面板并向着较低端移动时， 重复进行打开和关闭。奇数或偶数光源的打开可包括对于3D显示，随着所述帧输入到显示 面板的较上端并移动到较低端，从高到低顺次打开照亮帧的光源；打开下 一个光源并同时关闭当前打开的光源；和重复进行打开。对于2D显示，奇数顿和分别在奇数帧之后立即输入的偶数帧可以是相 同的图象。根据本发明的另 一方面，提供一种存储执行控制使用扫描背光的 2D/3D显示设备的方法的程序的计算机可读记录介质。
本发明的上述和其它特征以及优点将通过参照附图详细描述其示例性 实施例而变得更加明显，其中图1示出传统的液晶显示器(LCD)系统的结构；图2示出根据本发明的示例性实施例的使用扫描背光具有全分辨率的二维(2D)/三维(3D)显示设备；图3示出根据本发明的示例性实施例的扫描背光的结构；图4A示出根据本发明的示例性实施例的定位在背光的光导板上的光源的形状；图4B示出根据本发明的示例性实施例的布置在背光的光导板上的光 源的另一形状；图5示出根据本发明的示例性实施例的布置在背光的光导板上的偏振 滤光器的正视图；图6(a)-(c)示出根据本发明的示例性实施例的背光的扫描方法的例子；图7(a)-(c)示出根据本发明的示例性实施例的背光的扫描方法的另 一例
子；
图8(a)-(b)分别示出根据本发明的示例性实施例的在当延迟器延迟频率 分别是0和1/2相频时的切换视野；
图9(a)-(b)分别示出根据本发明的示例性实施例的在当延迟器延迟频率 分别是1/4和3/4相频时的切换视野；
图IO是示出根据本发明的示例性实施例的将背光操作与图象的输入频 率同步的方法的流程图。
具体实施例方式
现将参照附图更加全面地描述本发明，其中本发明的示例性实施例被 示出。
图2示出根据本发明的示例性实施例的使用扫描背光具有全分辨率的 二维(2D)/三维(3D)显示设备200。 2D/3D显示设备200包括背光202、散射 板204、延迟器206、双凸透镜状阵列208和显示面板210。
背光202提供光以照亮显示面板210,发出具有偏振方向的光并进行扫 描功能。详细地，背光202使用发光二极管(LED)或点光源、线光源和面光 源的任何之一照亮图象，并进行扫描功能，该功能是P偏振/S偏振(P/S)面 板的功能，以使得进行传统的背光和P/S面板二者的功能。此外，为了显示 3D图象，背光202根据显示在显示面板210上的左右图象的信号频率改变 p偏纟展光和s偏l展光的偏l展方向。
延迟器206与背光202和双凸透镜状阵列208平行排列并允许从背光 202发出并具有预定偏振方向的光被透射作为保相信号和相位延迟信号，并 发出光到双凸透镜状阵列208。延迟器206的阵列线具有对应显示面板210 的一个象素的宽度。在本发明的示例性实施例中，其中没有相位延迟的第 一阵列线和其中有1/2频率相位延迟的第二阵列线在延迟器206中重复出 现。此外，这样的示例性实施例是可能的，即，在该实施例中其中有1/4频 率相位延迟的第一阵列线和其中有3/4频率相位延迟的第二阵列线交替出 现。
双凸透镜状阵列208从延迟器206透射光作为观看者的双眼的指向光， 并发出光到显示面板210。双凸透镜状阵列208的双凸透镜状透镜与延迟器的节距具有对应显示面板210的两个象素的宽度。当从背光202发出的光的相位被维持时，该光被透射顺次通过延迟器 206和双凸透镜状阵列208并到达显示面板210以^吏得显示面才反210显示图 象。显示在显示面板210上的图象由所述光照亮以使得观看者可观看图象。 通常，显示面板210用液晶显示器(LCD),并且输入到显示面板210的图象 在预定的频率例如60Hz显示在显示面一反210上。在根据本发明的示例性实施例的显示设备中，背光202实现传统的背 光和传统的P/S面板为一个单元。传统的系统可显示具有全分辨率的3D图 象，但由于部件的数目难以商业化传统的系统。在这点上，根据本发明， 两个部件可减少到一个部件以减低成本，这样，本发明是有效的和经济的。 此外，因为传统的系统透射光通过两个部件，所以出现亮度的损失和性能 的降级。但是，根据本发明的示例性实施例，因为不需要额外的用于P/S 面板的电装置，所以亮度没有降低并且传统的扫描方法可得以实施以使得 交互干扰可得以降低。同时，背光的光源产生的光可以不是均一的，其导致图象非均一地照 亮。这样，为了显示更加均一的图象，在本发明的示例性实施例中，散射 板204安装在背光上。因为透射通过散射板的光必须保持在预定的偏振方 向，所以散射^反204必须具有维持在那里的偏振方向。如此，背光的光源 产生的非均一光均一地散射以使得可提供具有良好均一性的图象。将参照附图3-7详细描述为实现根据本发明的显示设备的技术目标的 背光202的结构和操作。图3示出根据本发明的示例性实施例的扫描背光202的结构。图3的 背光202包括多个光导板302-1 、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n;多个 偏振滤光器304-1 、 304-2 —直到304-(2n-l)和304-2n;多个光源306-1 、 306-2 一直到306-(2n-l)和306-2n;和控制器310。背光202还包括在其上光纟皮反 射的多个滤光器308-1、 308-2 —直到308画(2n-2)和308-(2n-l)。在此，n是 正整数。光导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n允许光的途径向前定 向以使得来自光源的光可在显示面板的整个区域上均一地发出。根据本发 明的示例性实施例，光导板并不形成为一体，而是多个光导板独立设置并 彼此平行地安置，也就是，形成多个光导板安置在一个方向的形状。10偏振滤光器304-1、 304-2 —直到304-(2n-l)和304-2n允许当光通过光 导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n透射到背光的前面时来自光 源306-1、 306-2 —直到306-(2n-l)和306-2n的光维持在预定的偏振方向。 在本发明的示例性实施例中，偏振滤光器304-1、 304-2 —直到304-(2n-l) 和304-2n被分别提供给光导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n， 并且具有预定偏振方向的第一滤光器和具有与第一滤光器的偏振方向相差 90。的偏振方向的第二滤光器交替地安置在光导板302-1、 302-2 —直到 302-(2n-l)和302-2n的每一个的前面。换句话说，当在光导板302-1、 302-3 一直到302-(2n-3)和302-(2n-l)之一上设置0。方向的偏振滤光器(p偏振)时， 布置在光导板302-1、 302-3 —直到302-(2n-3)和302-(2n-l)之上或之下的光 导板302-2、 302-4 —直到302-(2n-2)和302-2n的偏振滤光器(s偏振)具有90。 方向。类似地，可得到45°和135。(或者-45°)方向的偏振滤光器。
光源306-1、 306-2 —直到306-(2n-l)和306-2n提供光给背光202以发 出布置在显示面板210上的图象。根据本发明的背光的光源306-1、 306-2 一直到306-(2n-l)和306-2n可以是点光源、线光源和面光源之一。形成为一 个单元的光源306-1 、306-2—直到306-(2n-l)和306-2n提供给光导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n之一。
背光根据光源的形状可分为直视型背光和边缘型背光。直视型背光发 出光直接到显示面板之上，而边缘型背光的光源布置在接近光导板以使得 光通过光导板并向前定向。根据本发明的示例性实施例的背光可为直视型 或边缘型。
当背光的一段包括一个独立的光导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l) 或302-2n和光导^l的每一个的形成为一个单元的光源306-1、 306-2 —直到 306-(2n-l)和306-2n时，每一个光源可独立4喿作，并且每一段可独立于其它 段打开或关闭。结果，背光202的扫描，其是本发明的特征，可得以进行。
背光包括2n段，也就是，2n个光导板，如图3所示。因为有2n个光 导板，所以也有2n个单元的光源。随着分开的段的数目增加， 一个光导板 照亮图象的更加细节的部分。这样，随着段的数目增加，性能进一步得以 提高。也就是，随着n增加，更加有利于实现本发明的技术目标。原理上， 最为优选一个光导板分配给对应图象的一个象素的线。
因为光导板彼此紧密结合，所以从每一个光导板的光源发出的光可透射通过相邻的光导板。这可导致背光的亮度降低并且出现交互干扰。在本发明的示例性实施例中，反射光的滤光器308-1、 308-2 —直到308-(2n-l) 可布置在光导板之间，或者每一个光导板可用涂覆处理以使得光不能透射 通过光导板。控制器310控制背光的光源306-1、 306-2 一直到306-(2n-l)和306-2n 的打开和关闭以实现本发明的示例性实施例。图4A和4B示出根据本发明的示例性实施例的布置在背光的光导板上 的光源的数种形状。光源306-1 、306-2 —直到306-(2n-l)和306-2n的奇数光源306-1 、 306-3… 306-(2n-3)和306-(2n-l)提供给奇数光导板302-1、 302-3 —直到302-(2n-3) 和302-(2n-l)的每一个的一个侧面，光源306-1、 306-2 —直到306-(2n-l)和 306-2n的偶凄t光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2)和306-2n才是供给偶凄t光 导板302-2、 302-4 一直到302-(2n-2)和302-2n的每一个的另一侧面，如图 4A所示。此外，所有的光源306-1，、 306-2，一直到306-(2n-l)，和306-2n，可 布置在光导板302-1、 302-2 —直到302-(2n-l)和302-2n的一个方向，如图 4B所示。光导板的亮度的强度和均一性可根据光源的位置确定。通常，当 光导板如图4A所示地定位时，光导板的亮度的均一性可得以改善。图5是根据本发明的示例性实施例的布置在背光的光导板上的偏振滤 光器的正视图。偏-振滤光器304-1、 304-2 —直到304-(2n-l)和304-2n可i殳置在组成一 段的每一个光导板的前面。偏振滤光器必须根据输入图象的属性提供不同的偏振方向。根据本发 明，因为输入图象的左边图象和右边图象交替输入到奇数帧和偶数帧，所 以其中光发出到左边图象的偏振方向和其中光发出到右边图象的偏振方向 必须不同。这样，因为需要两种形状，所以使用具有0。和90。的偏振方向的 偏振滤光器和具有45°和135°(或者-45。)的偏振方向的偏振滤光器。根据本发明的示例性实施例，背光的奇数段照亮奇数帧，，并且奇数段 必须具有相同的偏振方向。类似地，背光的偶数段照亮偶数帧，并且偶数 段必须具有相同的偏振方向。这样，背光的奇数光导才反302-1、 302-3 —直 到302-(2n-3)和302-(2n-l)包括具有相同偏振方向的偏振滤光器304-1 、304-3 一直到304-(2n-3)和304-(2n-l)。类似地，偶数光导板302-2、 302-4 —直到302-(2n-2)和302-2n必须包括具有关于奇数光导板302-1、 302-3 —直到 302-(2n-3)和302-(2n-l)的偏振滤光器304-1、 304-3 —直到304-(2n-3)和 304-(2n-l)为90。偏振方向的偏振滤光器304-2、 304-4 —直到304-(2n-2)和 304-2n。
结果，布置在光导板上的偏振滤光器的偏振方向根据背光的段的较上 和较低的顺序交替改变90。，如图5所示。如此，背光根据奇数和偶数帧的 频率发出具有90。偏振方向的光。
图6和图7示出根据本发明的示例性实施例的背光的扫描方法。
输入到显示面板的帧在显示面板中被从高到低扫描。该帧连续输入到 显示面板，而下一帧的较低端与先前图象的较上端接触，并且下一帧在显 示面板中也从高到低扫描，该过程被重复进行。因为在3D图象中，左右图 象组成一个图象，所以左右图象连续交替输入到奇数帧和偶数帧。
因为背光202必须照亮输入到显示面板的图象，所以背光光源306-1、 306-2 —直到306-(2n-l)和306-2n的打开和关闭频率必须与图象的输入频率 同步。在本发明的示例性实施例中，当奇数帧输入到显示面板时，背光的 奇数光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)操作，并且，类似地， 在偶凄t帧的输入频率，背光的偶^光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2)和 306-2n操作。
#4居本发明的示例性实施例有两种可实现背光扫描的方法。图6示出 一种扫描方法，通过其背光的多个光源同时打开，而图7示出一种扫描方 法，通过其只有一个背光的光源打开。
图6的阴影部分代表光源打开并发出光的状态，而图6的黑暗部分代 表光源关闭的状态。
图6的(a)示出当只有奇数帧显示在显示面板上时背光的所有奇数光源 306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)打开的状态。
图6的(b)示出奇数帧随后的偶数帧连续显示以使得背光的奇数光源 306-(2m+l)、 306-(2m+3)—直到306-(2n-3)和306-(2n-l)和偶数光源306-2、 306-4 —直到306-(2m-2)和306-2m打开的状态。在此，m代表小于n的正 整数。
图6的(c)示出当奇数帧在显示面板上的显示完成并且只有偶数帧显示 在显示面^1上时，背光的所有偶lt光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2)和306-2n打开的状态。当奇数帧输入到显示面板时，如图6的(a)所示，对应背光202的p偏 振的奇数光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)打开。根据其中 输入图象在显示面板中从高到低扫描的频率，背光202的奇数光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)也在较低方向从显示面板的较上方向打 开。这样，布置在其中对应图象得以显示的显示面板的位置中的光源保持 在打开状态。在这种情况下，当奇凄t光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3) 和306-(2n-l)被扫描时，偶数光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2)和306-2n 在其中从观看者的观看点光并不透射的模式操作。此外，当当前输入图象的较低端接触显示面板的较低端时，如图6的 (b)所示，当前图象不再显示在显示面板的当前输入图象的较上端的较上部 分。这样，对应其中输入图象的运动得以完成的部分的背光的奇数光源 306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)从打开状态改变为关闭状态。因为输入图象的奇数帧和偶数帧连续输入到显示面板，所以偶数帧显 示在其中奇数帧的运动得以完成的部分中。这样，背光的偶数光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2)和306-2n在显示面板中从高到低顺次打开，并且对 应其中偶数帧得以显示的部分的背光的偶数光源306-2、 306-4 —直到 306-(2n-2)和306-2n保持在打开状态。结果，因为背光202的较低部分照亮奇数帧，如图6的(b)所示，所以 只有具有p偏振方向的背光202的奇数光源306-(2m+l)、 306-(2m+3)—直到 306-(2n-3)和306-(2n-l)打开，而偶数光源306-(2m+2)、 306-(2m+4)—直到 306-(2n-2)和306-2n关闭。另 一方面，背光202的较上部分照亮偶数帧，具 有p偏振方向的背光202的偶凄t光源306-2、 306-4 —直到306-(2m-2)和 306-2m打开，而背光202的奇数光源306-1、 306-3 一直到306-(2m-3)和 306-(2m-l)关闭。这样，背光202的较低部分在其中偶数光源306-(2m+2)、 306-(2m+4)—直到306-(2n-2)和306-2n并不发光的模式中操作，而背光202 的较上部分在其中奇数光源306-1、 306-3 —直到306-(2m-3)和306-(2m-l) 并不发光的模式中操作。如图6的(c)所示，当奇数帧的到背光202的较低部分的运动完成并且 只有偶数帧显示在显示面板上时，只有背光202的偶数光源306-2、 306-4 一直到306-(2n-2)和306-2n打开。背光202的所有奇数光源306-1、 306-3-(2n-l)关闭，只有布置在其中设置有具有偏振方向 的偏振滤光器304-2、304-4 —直到304-(2n-2)和304-2n的光导板302-2、302-4 一直到302-(2n-2)和302-2n上的偶凄t光源306-2、 306-4 —直到306-(2n-2) 和306-2n打开。这样，s偏振方向的光被在偶数帧的频率透射。此时，奇 数光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3)和306-(2n-l)在非发射模式操作。参照图7，基本上，在奇数帧，背光202的奇数帧306-1、 306-3 —直 到306-(2n-3)和306-(2n-l)打开，而在偶H帧，偶数帧306-2、 306-4 —直到 306-(2n-2)和306-2n打开。其中该过程重复进行的构思与图6中的一样。为 了方便解释，图7仅示出具有p偏振方向的奇数光源306-1、 306-3 —直到 306-(2n-3)和306-(2n-l)的操作过程。奇数光源306-1、 306-3 —直到306-(2n-3) 和306-(2n-l)的明亮部分代表对应的光源打开的状态，而其阴影部分代表对 应的光源关闭的状态。在图7中，背光202的光源一个接一个重复打开和关闭而不是同时保 持光源在打开状态，其是在其中输入图象被显示的频率打开，如图6所示。 详细地，当前打开的光源306-1关闭，而下一光源306-3同时打开，打开的 光源306-3关闭而光源306-5同时打开。详细地，打开的光源306-(2m-l)在 打开光源306-(2m+l)的过程被重复进行之前关闭。在本发明中，因为背光 的光源从高到低操作，所以光源打开然后关闭，并且布置在那个光源下面 的下一个光源同时打开。根据该方法，视野有效地彼此分开以使得导致其中必须只在某一瞬时 显示的图象也显示在当另一图象被显示时的下一瞬时的交互干扰的可能性 得以降低。但是，因为光由背光的一个光源提供给显示面板，所以亮度相 对较低。这样，背光的光源的强度必须被增加。为了实现如上已经参照图6和7进行了描述的背光扫描方法，在本发 明的示例性实施例中，分别布置在背光的光导板302-1、 302-2 —直到 302-(2n-l)和302-2n上的光源306-1、 306-2 —直到306-(2n-l)和306-2n的打 开和关闭的频率与其中奇数帧和偶数帧连续交替输入到显示面板的过程同 步。在本发明的示例性实施例中，因为图象被在60Hz的频率输入到显示面 板，所以背光的奇数和偶数光源根据其中左边图象和右边图象分别以60Hz 频率输入的频率也与60Hz的频率同步，并以预定速度打开和关闭。图8和图9示出根据本发明的示例性实施例的3D图象在延迟器的延迟 频率的显示操作。
图8是图2所示的显示设备200的平面视图。特别地，图8示出视野
图8的(a)和(b)示出其中奇数帧和偶数帧分别被输入到显示面板以显示 3D图象的情况，并且各个元件是相同的。详细地，显示设备200包括背光 202、延迟器800、双凸透镜状阵列208和显示面板210。为了方便解释，p 偏振方向用宽度方向的箭头标记，s偏振方向用长度方向的箭头标记。
视野(vision field)802代表其中由于透射通过LCD的光观看者观看图象 的视域(vision regions)。
显示面寺反210包括液晶层806和偏振滤光器804和808。偏振滤光器
观看的图象的视野彼此分开。
在本发明的示例性实施例中，3D图象的左边图象输入到奇数帧，如图 8的(a)所示，而3D图象的右边图象输入到偶数帧，如图8的(b)所示。
参照图8的(a)，当奇数帧输入到显示面板210时，背光202的打开和 关闭的频率通过使用控制显示设备200以使得只有背光202的奇数光源操 作以仅透射具有p偏振方向的光的方法而同步。这样，透射背光202的p 偏振部件的光的相位被延迟器800改变。在此，X代表延迟器800的频率。 光的相位在延迟器800的奇数列并不改变，并在延迟器800的偶数列延迟 A72。在背光202中传输的p偏振方向的光被透射通过延迟器800，并在延 迟器800的奇数列中被保持在p偏振方向的相位，且在延迟器800的偶数 列中具有s偏振方向的相位。
当显示面板210的偏振滤光器804和808具有p偏振方向以只透射p 偏振方向的光时，透射到显示面板210的光是p偏振方向的光，并且偶数 列的光并不透射到显示面板208，只有图象的奇数列在视野802显示给观看 者。
类似地，参照图8的(b),当偶数帧输入到显示面板210时，光源的打 开和关闭频率被同步以使得只有背光202的偶数光源操作。这样，从背光 202发出的光是s偏振方向的光，s偏振方向的光透射通过视野802的奇数 列中的延迟器800,而p偏振方向的光透射通过^^野802的偶数列中的延迟器804和808仅透射p偏振方向的光，所以视野802的奇数列中的光并不 透射，而只有视野802的偶数列中的光透射。这样，在视野802中到达观 看者的信号产生在视野802的偶数列中。
如图8的(a)和(b)所示，当奇数帧和偶数帧交替重复输入到显示面板210 时，3D图象的左边图象和右边图象交替输入到显示面板210。因为左边图 象形成在视野802的奇数列中而右边图象形成在视野802的偶数列中，所 以视野802得以切换并且观看者交替地观看左右图象。但是，由于人的视 觉感知的限制，即使当两个图象交替显示时，观看者也只感知到一个图象， 并且由于左右图象的双目时间差，所以观看者感知到3D图象。这样，根据 本发明的示例性实施例，观看者可观看具有全分辨率的3D图象。此外，因 为视野802切换并彼此分开，所以交互干扰得以降低。
图9是根据本发明的3D显示设备200的平面视图。特别地，图9示出 当显示设备200被驱动时视野902在当延迟器900的相位的延迟频率入分 别是X74和A73时的切换。
图9的(a)和(b)的元件与图8的(a)和(b)中的元件是一致的，除了延迟器 900之外。类似地，左边图象输入到奇数帧而右边图象输入到偶数帧。
延迟器900，其延迟频率分别为X/4和3X/4，透射具有一个偏振方向的 相位的光，不同于具有1/2频率的相位的延迟器800。即使当特定偏振方向 不同时，延迟器900也只透射显示面板210中的特定偏振方向的光，如同 具有1/2频率偏振的延迟器800。这样，如图8所示，图9的(a)的左边图象 仅形成在视野卯2的奇数列，而图9的(b)的右边图象仅形成在视野902的 偶数列，以使得视野902得以切换。类似地，左右图象在视野902的奇数 和偶数列中交替切换并作为一个图象显示给观看者的眼睛，从而提供给观 看者具有全分辨率的3D图象。类似地，图象被透射到的区域从视野902分 开并被切换，以使得交互干扰的负面影响得以降低。
图10是示出根据本发明的示例性实施例的将背光操作与图象的输入频 率同步的方法的流程图。
在操作1002中，当奇数帧的图象信号开始被输入到显示面板时，背光 的第 一奇数段的光源打开。
在操作1004中，随着输入帧从顶部移动到底部，背光的奇数帧的光源根据帧的移动速度顺次地从顶部到底部打开。
在操作1006中，对应其中奇数帧移动并且显示得以完成的部分的背光 的奇数段光源顺次关闭，像背光的奇数段的光源打开的情况一样。
在操作1008中，当偶数帧的输入在奇数帧之后开始时，背光的第一偶 数段的光源打开。
在操作1010中，偶数段的光源以与奇数段的光源相同的方式顺次打开， 而对应其中偶数帧的运动完成的部分的光源关闭。
在操作1012中，确定下一帧的输入是否继续进行，并且当操作1010 的偶数帧之后的下一奇数帧的输入继续进行时，该方法回到操作1002，并 且操作1002 —直到1010再次进行。如果没有下一帧的进一步输入，背光 的打开和关闭完成。
根据本发明的示例性实施例，2D图象可根据输入帧显示。详细地，2D 图象可通过输入相同的图象而具有全分辨率地显示，而不是通过输入左右 图象到奇数帧和偶数帧而显示3D图象。
此外，在本发明的另一示例性实施例中，所有的光源保持在打开或关 闭状态而不是用背光扫描以使得2D图象可得以显示。
根据本发明，在使用扫描背光的2D/3D显示设备和控制所述设备的方
有全分辨率的图象可得以显示。
为了实现扫描背光，背光包括多个光导板和多个光源。独立设置的多 个光导板彼此平行地安置以使得布置在光导板上的光源可独立于其它光导 板和光源打开和关闭。这样，照亮功能和扫描功能可通过使用一个背光同 时进行以使得部件的数目得以降低，从而减小成本和亮度降低的负面影响 并带来效率和经济效果。
此外，背光根据输入到显示面板的图象的输入频率进行扫描操作并被 控制的与输入频率同步以照亮显示器以使得3D图象得以显示而交互干扰 得以降低。
此外，2D图象可得以显示而不需要显示设备的任何结构变化。 相应地，本发明可以以各种形式应用到工业领域，例如2D LCD显示 设备、2D等离子显示面板(PDP)显示设备、平板显示设备、3D立体游戏图 象设备、播送3D电视、立体广告显示器、军用设备、仿真培训显示器以及医疗设备3D显示器等。
尽管本发明已经参照其示例性实施例被特定地示出和描述，但是，本 领域技术人员将理解其中可作出形式和细节上的各种变化，其并不超出本 发明的权利要求所限定的精神和范围。
权利要求
1.一种使用扫描背光的二维/三维(2D/3D)显示设备，该设备顺次包括背光，其可扫描和发射偏振光；延迟器，其作为保相光和相位延迟光透射从所述背光发出的光；双凸透镜状阵列，其以指向光透射来自所述延迟器的光；和显示面板，其显示输入图象并由透射通过所述双凸透镜状阵列的光照亮。
2. 如权利要求l所述的设备，其中，所述背光包括 多个光导板，其独立地布置并彼此平行地安置； 多个光源，其为所述各个光导板设置并发出光；和 多个偏振滤光器，其安置在所述各个光导板前面。
3. 如权利要求2所述的设备，其中，所述偏振滤光器包括具有预定偏 振方向的第一滤光器和具有与所述第一滤光器的偏振方向相差90°的偏振 方向的第二滤光器，并且所述第一滤光器和所述第二滤光器交替地安置在 所述光导板的每一个的前面。
4. 如权利要求2所述的设备，其中，设置反射光的膜以使得光不能在 所述光导板之间透射。
5. 如权利要求2所述的设备，其中，每一个光导板用涂覆处理以使得 光不能在所述光导板之间透射。
6. 如权利要求1所述的设备，还包括布置在所述背光和所述延迟器之 间的散射板。
7. 如权利要求2所述的设备，其中，所述背光还包括根据输入信号的 频率打开或关闭的控制器。
8. 如权利要求7所述的设备，其中，所述控制器控制所述背光以使得 所述背光的奇数光源只以奇数帧被输入到所述显示面板的频率打开，所述 背光的偶数光源只以偶数帧被输入到所述显示面板的频率打开，并且当重 复进行输入所述奇数或偶数帧到所述显示面板时，所述奇数和偶数光源交 替打开。
9. 如权利要求8所述的设备，其中，所述控制器控制所述背光以使得 对于3D显示当所述帧被输入到所述显示面板的较上端并移动到较低端时，照亮所述帧的所述光源从所述较上端到所述较低端顺次打开，并且，当所 时，为打开的以照亮所述显示面板的所述光源关闭。
10. 如权利要求8所述的设备，其中，所述控制器控制所述背光以使得 对于3D显示当所述帧输入到所述显示面板的较上端并移动到较低方向时，打开，而当前打开的光源同时关闭。
11. 如权利要求8所述的设备，其中，对于2D显示，所述奇数帧和在 所述奇数帧之后立即输入的所述偶数帧分别是相同的图象。
12. 如权利要求1所述的设备，其中，所述凸透镜状透镜的节距具有对 应所述显示面板的两个象素的宽度。
13. 如权利要求l所述的设备，其中，其中没有相位延迟的第一阵列线 和其中有1/2频率的相位延迟的第二阵列线在所述延迟器中重复出现，并且 所述阵列线的每一个具有对应所述显示面板的一个象素的宽度。
14. 如权利要求l所述的设备，其中，其中有1/4频率相位延迟的第一 阵列线和其中有3/4频率的相位延迟的第二阵列线在所述延迟器中重复出 现，并且所述阵列线的每一个具有对应所述显示面板的一个象素的宽度。
15. —种控制使用扫描背光的二维/三維(2D/3D)显示设备的方法，该显 示设备包括照亮显示面板并包括多个光导板和多个布置在各个光导板上的 光源的背光，该方法包括只以奇数帧输入到所述显示面板的频率打开所述背光的奇数光源； 只以偶数帧输入到所述显示面板的频率打开所述背光的偶数光源；和 当重复进行所述奇数或偶数帧的输入时，重复地并交替地打开所述奇 数或偶数光源。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，所述奇数或偶数光源的所述打 开包括对于3D显示，当所述帧输入到所述显示面板的较上端并移动到较低端 时，从所述较上端到所述较低端顺次打开照亮所述帧的光源；以完成时，关闭为打开的以照亮所述显示面板的所述光源；和当所述帧连续地输入到所述显示面板并向着所述较低端移动时，重复进行所述打开和所述关闭。
17. 如权利要求15所述的方法，其中，所述奇数或偶数光源的所述打 开包括对于3D显示，随着所述帧输入到所述显示面板的较上端并移动到较低 端，从所述较上端到所述较低端顺次打开照亮所述帧的所述光源； 打开下一个光源并同时关闭当前打开的光源；和 重复进行所述打开。
18. 如权利要求15所述的方法，其中，对于2D显示，所述奇数帧和 分别在所述奇数帧之后立即输入的所述偶数帧是相同的图象。
19. 一种存储执行控制使用扫描背光的二维/三维(2D/3D)显示设备的 方法的程序的计算机可读记录介质，该显示设备包括照亮显示面板并包括 多个光导板和多个布置在所述各个光导板上的光源的背光，该方法包括只以奇数帧输入到所述显示面板的频率打开所述背光的奇数光源； 只以偶数帧输入到所述显示面板的频率打开所述背光的偶数光源； 当重复进行所述奇数或偶数帧的输入时，重复地并交替地打开所述奇 数或偶数光源。
全文摘要
本发明提供一种使用扫描背光的2D(二维)/3D(三维)显示设备以及控制该设备的方法。所述设备顺次包括背光，其可扫描和发射偏振光；延迟器，其以保相光和相位延迟光透射从背光发出的光；双凸透镜状阵列，其以指向光透射来自延迟器的光；和显示面板，其显示输入的图象并由透射通过双凸透镜状阵列的光照亮。背光包括多个光导板，其独立地布置并彼此平行地安置；多个光源，其为各个光导板设置并发出光；和多个偏振滤光器，其安置在各个光导板前面。背光的扫描频率与输入帧的输入频率同步，以使得用一个背光同时进行照亮功能和扫描功能，2D图象和3D图象有效地显示并且交互干扰(crosstalk)得以降低。
文档编号G09G3/34GK101315474SQ20081008231
公开日2008年12月3日 申请日期2008年2月29日 优先权日2007年5月30日
发明者具宰必, 瑟吉·切斯塔克, 车暻焄, 金大式, 黄善德 申请人:三星电子株式会社