CN102566192A - 立体图像显示器及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种立体图像显示器，包括：显示面板，其显示通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像而产生的第一到第n视图图像，其中n是自然数；液晶透镜单元，其基于公共电极与每一个电极之间的电压差移动存在于所述液晶面板的下基板与上基板之间的液晶层中的液晶分子，以形成液晶透镜；液晶透镜单元控制器，其控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压；以及液晶透镜单元驱动器，其将所述电压提供给公共电极和电极中的每一个。

Description

立体图像显示器及其驱动方法

本申请要求2010年12月20日提交的第10-2010-0130547号韩国专利申请的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请的全部内容作为参考，如同在这里完全阐述一样。

技术领域

本发明实施例涉及一种立体图像显示器及其驱动方法。

背景技术

立体图像显示器利用立体技术或自动立体技术实现三维(3D)图像。利用具有高度立体效果的用户的左、右眼之间的视差图像的立体技术包括眼镜型方法和无眼镜型方法，这两种方法都已投入市场。在眼镜型方法中，利用偏振眼镜并通过改变左、右眼之间的视差图像的偏振方向，而在直视显示器或投影仪上实现立体图像。或者，利用液晶(LC)快门眼镜并通过以时分方式显示左、右眼之间的视差图像，而在直视显示器或投影仪上实现立体图像。在无眼镜型方法中，通常利用诸如视差屏障和柱状透镜的光学板来分离左、右眼之间的视差图像的光轴，从而实现立体图像。

柱状透镜型立体图像显示器包括位于显示面板与用户之间的柱状透镜。柱状透镜分离左眼图像和右眼图像，由此实现立体图像。然而，柱状透镜型立体图像显示器的缺点在于不能打开或关闭光分离(light separation)。因此，已提出LC透镜型立体图像显示器以通过给液晶施加电场而在2D模式和3D模式中打开或关闭光分离。

图1图示了3视图LC透镜型立体图像显示器的一部分。如图1所示，LC透镜型立体图像显示器基于立体图像显示器的尺寸来设定最佳的观看距离(viewing distance)，并基于双眼之间的一般距离(例如约65mm)来设定LC透镜L的焦距，由此实现立体图像。特别是，通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像来产生立体图像的视图。当使用三个相机拍摄物体时，图1中所示的LC透镜型立体图像显示器可提供三个视图的立体图像。LC透镜型立体图像显示器经由LC透镜单元透射来自显示面板的光，由此实现具有第一到第三视点的三个视图。

当用户的双眼位于第一到第三视点内时，他或她可观看最佳的立体图像。当用户的双眼位于第一到第三视点内时，他/她位于无畸变观看区域内。无畸变观看区域是指他/她的右眼位于第一视点处而他/她的左眼位于第二视点处，或者他/她的右眼位于第二视点处而他/她的左眼位于第三视点处。另一方面，当他/她的右眼位于第三视点处而他/她的左眼位于第一视点处时，他/她通过他/她的右眼观看到左眼图像而通过他/她的左眼观看到右眼图像。因此，他/她观看到的不是无畸变图像而是畸变图像，并且在观看到畸变图像时会感到不适。此外，当他/她通过双眼观看到来自不同LC透镜L的视图图像时，他/她会感到视图图像被混合了。

当用户的双眼位于最佳观看距离处时，用户可观看到最佳的立体图像。然而，当用户的双眼位于最佳距离之外，且靠近LC透镜单元或远离LC透镜单元时，用户位于视图图像的畸变图像观看区域或视图图像的混合观看区域。因此，用户在观看立体图像时感到不适。

发明内容

本发明涉及一种立体图像显示器。本发明的一个目的在于提供具有最佳质量的立体图像的立体图像显示器，因为用户能够在无畸变观看区域中观看立体图像。

本发明的其它优点、目的和特征的一部分将在下面的描述中阐明，并且其中的一部分对本领域的普通技术人员来说在查阅下文后将是显而易见的，或可以通过对本发明的实施获悉。本发明的目的和其它优点可以通过书面描述、权利要求书以及附图中具体指出的结构实现和获得。为了实现这些目的和其它优点并根据本发明的目的，提供一种立体图像显示器，其包括：显示面板，配置成显示通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像而产生的第一到第n视图图像，其中n是自然数；液晶透镜单元，配置成基于公共电极与每一个电极之间的电压差来移动存在于所述液晶面板的下基板与上基板之间的液晶层中的液晶分子，形成液晶透镜，并将所述第一到第n视图图像折射为第一到第n视点；液晶透镜单元控制器，配置成控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压；以及液晶透镜单元驱动器，配置成在所述液晶透镜单元控制器的控制下将电压提供给所述公共电极和所述电极中的每一个，其中所述液晶透镜单元控制器接收用户观看距离信息和用户位置信息，利用所述用户观看距离信息和所述用户位置信息计算所述液晶透镜的焦距，利用所述用户位置信息计算所述液晶透镜的移位信息，并基于计算出的焦距的信息和计算出的移位信息来控制提供给每一个电极的电压。

在另一个方面中，提供一种驱动立体图像显示器的方法，包括：制备显示面板和液晶透镜单元，所述显示面板显示通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像而产生的第一到第n视图图像，其中n是自然数，所述液晶透镜单元基于公共电极与每一个电极之间的电压差来移动存在于所述液晶面板的下基板与上基板之间的液晶层中的液晶分子并形成液晶透镜；控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压；将所述电压提供给公共电极和电极中的每一个；并且将所述第一和第n视图图像折射为第一到第n视点，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：接收用户观看距离信息和用户位置信息；利用所述用户观看距离信息和所述用户位置信息来计算所述液晶透镜的焦距；利用所述用户位置信息来计算所述液晶透镜的移位信息；以及基于计算出的焦距的信息和计算出的移位信息来控制提供给每一个电极的电压。

附图说明

所包括的附图提供对本发明的进一步理解，所述附图并入本说明书，并构成本说明书的一部分，所述附图图示本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1图示3视图液晶(LC)透镜型立体图像显示器的一部分；

图2是根据本发明示例性实施例的LC透镜型立体图像显示器的框图；

图3A和3B图示在2D模式和3D模式中的LC透镜单元的一部分；

图4是根据本发明示例性实施例的LC透镜单元控制器的框图；

图5图示面具的一个例子；

图6图示将图5中所示的面具映射于用户图像而获得结果；

图7图示由LC透镜单元的LC分子形成的LC透镜的焦距；

图8A到8C图示基于焦距变化的LC透镜和视点；

图9A和9B图示LC透镜的移位；以及

图10是图示用于驱动根据本发明示例性实施例的LC透镜单元的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的实施例，本发明实施例的实例在附图中图示。在整个附图中将尽可能使用相同的参考标号来表示相同或相似的部件。应当注意，如果确定已知技术会误导本发明实施例，则将省略这些已知技术的详细描述。

图2是示意性地图示根据本发明示例性实施例的液晶(LC)透镜型立体图像显示器的框图。图3A和图3B图示在2D模式和3D模式中的LC透镜单元的一部分。

如图2所示，根据本发明示例性实施例的立体图像显示器包括显示面板10、LC透镜单元40、栅极驱动器110、数据驱动器120、LC透镜单元驱动器140、LC透镜单元控制器150、时序控制器130、主机***160等。显示面板10可实现为例如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)显示器以及有机发光二极管(OLED)显示器的平板显示器的显示面板。在下面的描述中，本发明的实施例将LCD面板作为显示面板10的实例来描述。可使用其他类型的平板显示面板。LCD面板可使用对来自背光单元的光进行调制的背光LCD的显示面板。

背光LCD面板包括对应于薄膜晶体管(TFT)基板的下基板和对应于滤色器基板的上基板。在TFT基板和滤色器基板之间形成LC层。在TFT基板(即下基板)上形成数据线和与数据线交叉的栅线(或扫描线)。在由数据线和栅线限定的多个单元区域内以矩阵形式设置多个LC单元。形成在数据线和栅线的每一个交叉处的TFT响应于经栅线接收的栅极脉冲(或扫描脉冲)而将经数据线提供的数据电压传输给LC单元的像素电极。为此，TFT的栅极与栅线连接，TFT的源极与数据线连接，并且TFT的漏极与LC单元的像素电极和存储电容器连接。存储电容器将传输给像素电极的数据电压保持预定时间，直到下一数据电压进入为止。公共电压被提供给与像素电极相对的公共电极。

滤色器基板(即上基板)包括黑矩阵和滤色器。在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式的垂直电场驱动方式中，公共电极形成在滤色器基板上。在诸如面内切换(IPS)模式和边缘场开关(FFS)模式的水平电场驱动方式中，公共电极与像素电极一起形成在TFT基板上。

偏振片分别粘附于背光LCD面板的上基板和下基板。用于设定液晶的预倾角的取向层分别形成在背光LCD面板的上基板和下基板上。在背光LCD面板的上基板和下基板之间形成有衬垫料，以提供LC层的单元间隙。背光LCD面板可在TN，VA，IPS和FFS模式以及任何液晶模式中实现。

显示面板10在2D模式中在时序控制器130的控制下显示2D图像。显示面板10在3D模式中在时序控制器130的控制下显示第一到第k视图图像，其中k是等于或大于2的自然数。通过将相机彼此分开成一般的双眼之间的距离并拍摄物体的图像来生成立体图像的视图。例如，当使用九个相机拍摄物体时，显示面板10显示第一到第九视图的立体图像。显示面板10以由LC透镜单元40实现的LC透镜的间距为间隔显示第一到第九视图的图像。LC透镜将在显示面板10上显示的第一到第九视图图像折射为第一到第九视点，由此实现立体图像。第一到第九视点是立体图像的充分(substantial)实现区域。当用户位于第一到第九视点处时，用户能观看到最佳的立体图像。本发明的实施例将第一到第九视图和第一到第九视点作为一个例子来描述，但其并不限于此。根据本发明实施例的立体图像显示器可将第一到第k视图图像折射为第一到第k视点，由此实现立体图像。

数据驱动器120包括多个源极驱动器集成电路(IC)。源极驱动器IC将从时序控制器130接收到的2D/3D图像数据转换为正和负的伽马补偿电压，并产生正和负的模拟数据电压。然后源极驱动器IC将正和负的模拟数据电压提供给显示面板10的数据线。

栅极驱动器110包括多个栅极驱动器IC。每个栅极驱动器IC都包括移位寄存器、用于将移位寄存器的输出信号转换为具有适于LC单元的TFT驱动的摆动幅度的信号的电平转换器、输出缓冲器等。栅极驱动器110在时序控制器130的控制下将与数据电压同步的栅极脉冲顺序地提供给显示面板10的栅线。

LCD需要背光单元。所述背光单元包括基于由背光单元驱动器提供的驱动电流而打开的多个光源、导光板(或扩散板)、多个光学片等。背光单元可实现为边缘型背光单元和直下型背光单元之中的一个。背光单元的光源可包括热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、外电极荧光灯(EEFL)以及发光二极管(LED)中的一个或至少两个。

背光单元驱动器产生用于打开背光单元的光源的驱动电流。背光单元驱动器在背光控制器的控制下导通或切断提供给光源的驱动电流。

背光控制器响应于从主机***160或时序控制器130接收到的整体或局部调光信号，以串行***接口(SPI)数据格式将背光控制数据提供给背光单元驱动器，所述背光控制数据包括脉宽调制(PWM)信号的占空比的调整值。背光控制器可安装在时序控制器130内。

LC透镜单元40设置在显示面板10上。如图3A和图3B所示，LC透镜单元40包括第一电极41A、第二电极41B、LC层42、公共电极43、绝缘层44、第一基板45以及第二基板46。第一基板45和第二基板46可由玻璃或膜等形成。

第一电极41A和第二电极41B在第一基板45上被构图。第一电极41A和第二电极41B具有其间夹有绝缘层44的双层结构。绝缘层44防止第一电极41A和第二电极41B之间的短路。第一电极41A位于每两个第二电极41B之间。具有单层结构的公共电极43在第二基板46上被构图。

LC层42形成在第一基板45和第二基板46之间。LC层42的LC分子因公共电极43与第一电极41A和第二电极41B之间的电压差而运动。如图3A所示，在2D模式中，LC层42的LC分子因公共电极43与第一电极41A和第二电极41B之间的电压差而使从显示面板10入射的光穿过。因此，用户可观看到不具有双眼视差的2D图像。

如图3B所示，在3D模式中，在公共电极43与第一电极41A和第二电极41B之间产生电压差。LC层42的LC分子因该电压差而移动。对于利用LC透镜单元40显示立体图像来说，重要的是确定施加给LC分子的电压差以及LC分子的偏移量。通过考虑LC分子的移动来确定LC透镜47的电极宽度/间隔并计算施加给LC分子的最佳电压来形成LC透镜单元40。因为给LC透镜单元40的公共电极43施加恒定的电压，所以对于LC透镜47的中部或边缘，第一电极41A和第二电极41B的电压不同。结果，基于公共电极43与第一电极41A和第二电极41B之间的电压差，由LC分子形成的LC透镜47可为图3B中所示的凸透镜。此外，作为图3B中所示的凸透镜的LC透镜47分别将第一到第九视图图像折射为第一到第九视点。

LC透镜单元驱动器140给LC透镜单元40的公共电极43以及第一电极41A和第二电极41B中的每一个供给电压。LC透镜单元驱动器140在LC透镜单元控制器150的控制下在2D模式和3D模式中有差别地供给电压。更具体地说，在2D模式中，如图3A所示，LC透镜单元驱动器140提供电压，从而LC透镜透射从显示面板10入射的光。在3D模式中，如图3B所示，LC透镜单元驱动器140供给电压，从而形成LC透镜47。

LC透镜单元驱动器140给公共电极43提供公共电压并周期性地反转被提供给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压的极性。这是为了防止液晶的直流(DC)图像粘滞(sticking)。当液晶进行DC驱动时，LC分子的带电粒子堆积在取向层上且LC分子的预倾角会变化。在这个例子中，LC透镜单元驱动器140防止液晶的DC图像粘滞。

LC透镜单元控制器150从主机***160接收用户感测信息。LC透镜单元控制器150从用户信息中提取出用户位置信息和用户观看距离信息。LC透镜单元控制器150基于用户位置信息和用户观看距离信息计算LC透镜的焦距的调整量。LC透镜单元控制器150将用户位置信息与先前存储的数据进行比较，并确定用户是否位于无畸变观看区域中。当用户位于畸变观看区域中时，LC透镜单元控制器150计算LC透镜的移位量。LC透镜单元控制器150基于计算出的LC透镜的焦距的调整量和计算出的LC透镜的移位量来将LC透镜单元控制数据C_LENS输出给LC透镜单元驱动器140，所述LC透镜单元控制数据C_LENS包括与施加给第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压有关的信息。LC透镜单元控制器150可安装在时序控制器130或主机***160内。下面参照图4详细描述LC透镜单元控制器150。

时序控制器130以预定帧频率驱动显示面板10并基于该预定帧频率产生栅极驱动器控制信号和数据驱动器控制信号。栅极驱动器控制信号包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能信号GOE等。栅极起始脉冲GSP控制第一个栅极脉冲的时序。栅极移位时钟GSC对栅极起始脉冲GSP进行移位。栅极输出使能GOE控制栅极驱动器110的输出时序。

数据驱动器控制信号包括源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、极性控制信号POL、源极输出使能SOE等。源极起始脉冲SSP控制数据驱动器120的数据采样起始时刻。源极采样时钟SSC基于其上升沿或下降沿控制数据驱动器120的采样操作。如果基于微型低压差分信号(LVDS)接口标准来传输将被输入到数据驱动器120的数字视频数据，则可省略源极起始脉冲SSP和源极采样时钟SSC。极性控制信号POL每L个水平周期反转由数据驱动器120输出的数据电压的极性，其中L是自然数。源极输出使能SOE控制数据驱动器120的输出时序。

主机***160通过诸如LVDS接口和传输最小差分信号(TMDS)接口的接口给时序控制器130供给图像数据RGB、包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能DE、点时钟CLK的时序信号以及模式信号。在2D模式中，主机***160给时序控制器130供给2D图像数据。在3D模式中，主机***160给时序控制器130供给包括第一到第九视图图像的3D图像数据。

根据本发明实施例的立体图像显示器可利用用户传感器170感测用户的位置。用户传感器170可利用红外传感器感测用户的观看距离。用户传感器170可利用相机储存观看立体图像显示器的用户的图像。主机***160将从用户传感器170接收到的用户感测信息D_S输出给LC透镜单元控制器150。用户传感器170可将用户感测信息D_S直接输出给LC透镜单元控制器150。

图4是根据本发明实施例的LC透镜单元控制器150的框图。如图4所示，LC透镜单元控制器150包括用户信息处理单元151、焦距计算单元152、LC透镜移位单元153以及电极电压控制器154。

用户信息处理单元151接收由用户传感器170感测到的用户感测信息D_S。用户感测信息D_S包括通过红外传感器感测到的用户观看距离、使用相机储存的用户图像等。如图5和图6所示，用户信息处理单元151可利用面具(facialmask)方法通过用户图像来确定用户的面部距离立体图像显示器有多远。

如图5所示，用户信息处理单元151根据面部的中心轴来确定眼睛、鼻子和嘴的轮廓特征，由此利用面具确定用户的位置。如图6所示，用户信息处理单元151将面具映射(map)于用户图像并识别用户的面部，由此确定用户的位置。用户信息处理单元151向焦距计算单元152和LC透镜移位单元153输出从用户的位置转换的并由坐标表示的用户位置信息。此外，用户信息处理单元151向焦距计算单元152输出通过红外传感器感测到的与用户观看距离有关的信息。

焦距计算单元152从用户信息处理单元151接收用户位置信息和用户观看距离信息。焦距计算单元152基于用户位置信息确定是一个还是多个用户观看立体图像。当一个用户观看立体图像时，焦距计算单元152基于一个用户的观看距离计算LC透镜的焦距。当多个用户观看立体图像时，焦距计算单元152基于多个用户的每一个的观看距离计算与多个用户的每一个的位置相对应的LC透镜的焦距。

当用户的观看距离小于基准值时，焦距计算单元152减小LC透镜的焦距，当用户的观看距离大于基准值时，焦距计算单元152增加LC透镜的焦距。基准值可由预先的实验确定，并可设定为根据立体图像显示器的尺寸而预先计算的最佳观看距离。参照图7通过由LC透镜单元40的LC分子形成的LC透镜的焦距来描述利用焦距计算单元152调整焦距的方法。

图7图示由LC透镜单元的LC分子形成的LC透镜的焦距。更具体地说，图7图示基于LC分子的折射率各向异性间的差异而形成的焦距“f”。在图7中，“f”表示焦距，“L”表示位置“A”与焦点之间的距离，“d”表示LC层的厚度，“p”表示透镜间距的一半，“n₀”表示位置A处的LC分子的折射率各向异性，并且“n_e”表示位置B处的LC分子的折射率各向异性。位置A表示LC透镜的边缘部分，位置B表示LC透镜的中心部分。

基于光从位置A到达焦点所花费的时间大致等于光从位置B到达焦点所花费的时间来计算焦距“f”。光从位置A到达焦点所花费的时间由方程1来计算。

[方程1]

$\frac{d}{c_0}+\frac{L}{c^{\′}}=\frac{d}{c_0}+\sqrt{\frac{p^2+f^2}{c^{\′}}},$ $c_0=\frac{c}{n_0}$

在方程1中，c是光在空气中的速度，c’是光在真空中的速度，c₀是通过将光在空气中的速度“c”除以液晶在位置A处的折射率各向异性n₀而获得的值。

光从位置B到达焦点所花费的时间由方程2来计算。

[方程2]

$\frac{d}{c_e}+\frac{f}{c^{\′}},$ $c_e=\frac{c}{n_e}$

在方程2中，c_e是通过将光在空气中的速度“c”除以液晶在位置B处的折射率各向异性n_e而获得的值。

因为光从位置A到达焦点所花费的时间大致等于光从位置B到达焦点所花费的时间，所以可通过方程3表示由方程1计算的值和由方程2计算的值。

[方程3]

$\frac{d}{c_e}+\frac{f}{c^{\′}}=\frac{d}{c_0}+\sqrt{\frac{p^2+f^2}{c^{\′}}}$

$\frac{d}{c_e}-\frac{d}{c_0}=\frac{\sqrt{p^2+f^2}}{c^{\′}}-\frac{f}{c^{\′}}$

$d(\frac{1}{c_e}-\frac{1}{c_0})=\frac{1}{c^{\′}}(\sqrt{p^2+f^2}-f),$ $c_0=\frac{c}{n_0},$ $c_e=\frac{c}{n_e}$

$d(\frac{1}{c/n_e}-\frac{1}{c/n_0})=\frac{1}{c^{\′}}(\sqrt{p^2+f^2}-f)$

$\frac{d}{c}(n_e-n_0)=\frac{1}{c^{\′}}(\sqrt{p^2+f^2}-f),$ c≈c′

$d=\frac{\sqrt{p^2+f^2}-f}{(n_e-n_0)}=\frac{\sqrt{p^2+f^2}-f}{\mathrm{\Δn}}$

$f=\frac{p^2-{\left(\mathrm{d\Δn}\right)}^2)}{2\mathrm{d\Δn}}\≈\frac{p^2}{2\mathrm{d\Δn}},$ ∵dΔn非常小

在方程3中，Δn是位置A和位置B处的折射率各向异性之间的差值。因为dΔn是远小于透镜间距的一半“p”的值，所以焦距“f”可简单地由p和2dΔn表示。

如方程3所示，可通过p和2dΔn调整焦距“f”。因为LC透镜单元40中的LC层的透镜间距和LC层的厚度“d”为固定值，所以对应于透镜间距的一半的“p”和LC层的厚度“d”不是参变量(parameters)。因此，焦距计算单元152调整与LC透镜的边缘相对应的位置A处的液晶的折射率各向异性和与LC透镜的中心部分相对应的位置B处的液晶的折射率各向异性间的差值Δn，由此调整焦距“f”。

图8A到图8C图示基于焦距变化的LC透镜和视点。当用户的观看距离大致等于基准值时，LC透镜47具有图8B所示的形状。

如图8A所示，当用户的观看距离小于基准值时，焦距计算单元152减小LC透镜47的焦距“f”。焦距计算单元152增加与LC透镜47的边缘相对应的位置A处的液晶的折射率各向异性和与LC透镜47的中心部分相对应的位置B处的液晶的折射率各向异性间的差值Δn，由此减小LC透镜47的焦距“f”。在这个实例中，因为差值Δn很大，所以LC透镜47更凸地形成。因此，如图8A所示，第一到第九视点更靠近LC透镜单元40。

如图8C所示，当用户的观看距离大于基准值时，焦距计算单元152增加LC透镜47的焦距“f”。焦距计算单元152减小与LC透镜47的边缘相对应的位置A处的液晶的折射率各向异性和与LC透镜47的中心部分相对应的位置B处的液晶的折射率各向异性间的差值Δn，由此增加LC透镜47的焦距“f”。在这个实例中，因为差值Δn很小，所以LC透镜47稍凸地形成。因此，如图8C所示，第一到第九视点远离LC透镜单元40。

焦距计算单元152可由储存由预先的实验而事先确定的焦距“f”的查找表来实现。查找表储存基于用户的观看距离的焦距“f”。或者，焦距计算单元152可储存用户观看距离的基准值，并可基于用户观看距离的变化通过数值运算来计算焦距“f”。焦距计算单元152将计算出的焦距“f”的信息输出给电极电压控制器154。

LC透镜移位单元153从用户信息处理单元151接收用户位置信息。LC透镜移位单元153基于用户位置信息确定是一个用户还是多个用户观看立体图像。当一个用户观看立体图像时，LC透镜移位单元153基于该一个用户的位置信息确定该一个用户是否位于视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。当多个用户观看立体图像时，LC透镜移位单元153基于多个用户中的每一个的位置信息来确定所述多个用户中的每一个是否位于视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。

LC透镜移位单元153基于用户位置信息确定LC透镜的移位。LC透镜移位单元153储存第一到第九视点的位置信息，穿过LC透镜单元40的显示面板10的第一到第九视图图像在所述第一到第九视点处显示。LC透镜移位单元153将用户位置信息与事先储存的第一到第九视点的位置信息进行比较，并确定用户是否位于视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。当用户位于视图图像的畸变观看区域或混合观看区域中时，LC透镜移位单元153向左或向右移动LC透镜。由此用户进入无畸变观看区域中。下面参照图9来描述利用LC透镜移位单元153移位LC透镜的方法。

图9A和9B图示了LC透镜的移位。如图9A所示，当用户的右眼位于第九视点处而用户左眼位于第一视点处时，用户通过他/她的右眼观看到左眼图像并通过他/她的左眼观看到右眼图像。也就是说，用户会感受到视图图像的畸变图像或混合图像。如图9B所示，当LC透镜47向右移动时，用户右眼位于第二视点处而用户左眼位于第三视点处。因此，由于用户位于无畸变区域中，所以用户可观看到最佳立体图像。LC透镜移位单元153将与LC透镜47的移位量有关的移位信息输出给电极电压控制器154。

电极电压控制器154从焦距计算单元152接收焦距信息并从LC透镜移位单元153接收移位信息。电极电压控制器154基于焦距信息和移位信息输出LC透镜单元控制数据C_LENS，所述LC透镜单元控制数据C_LENS包括与施加给LC透镜单元40的第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压有关的信息。

当焦距“f”减小时，电极电压控制器154输出对将被施加给第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压进行控制的LC透镜单元控制数据C_LENS，从而LC透镜47的边缘如图8A所示的那样更凸地形成。当焦距“f”增加时，电极电压控制器154输出对将被施加给第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压进行控制的LC透镜单元控制数据C_LENS，从而LC透镜47的边缘如图8C所示的那样稍凸地形成。此外，电极电压控制器154基于移位信息输出LC透镜单元控制数据C_LENS，所述LC透镜单元控制数据C_LENS用于转变施加给第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压。

例如，如表1所示，电极电压控制器154可控制施加给公共电极43以及第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压，从而LC透镜47的边缘如图8A所示的那样更凸地形成。

[表1]

在表1中，“正”表示第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差为正极性。就是说，第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压大于公共电极43。“负”表示第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差为负极性。就是说，第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压小于公共电极43。这是为了防止液晶的DC图像粘滞。当液晶进行DC驱动时，LC分子的带电粒子聚积在取向层上，并且LC分子的预倾角会发生变化。因此，电极电压控制器154周期性地反转被施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压的极性，由此防止液晶的DC图像粘滞。如表1所示，电极电压控制器154控制电压供给，使得在对应于LC透镜的中心部分的电极“e”与公共电极43之间没有电压差。此外，电极电压控制器154控制电压供给，使得在对应于LC透镜边缘的电极“a”或“i”与公共电极43之间的电压差具有最大值。当第一电极41A和第二电极41B从电极“e”走向电极“a”或“i”时，第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差逐渐增加。

当焦距“f”增加时，电极电压控制器154使LC透镜47如图8C所示的那样稍凸地形成。因此，电极电压控制器154输出LC透镜单元控制数据C_LENS，所述LC透镜单元控制数据C_LENS降低公共电极43与对应于LC透镜边缘的第一电极41A和第二电极41B的每一个之间的电压差。因此，在LC透镜的边缘处的LC分子的移动减少。

例如，如表2所示，电极电压控制器154可控制被施加给公共电极43以及第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压，使得LC透镜47的边缘如图8C所示的那样稍凸地形成。

[表2]

在表2中，“正”表示第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差为正极性。就是说，第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压大于公共电极43。“负”表示第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差为负极性。就是说，第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压小于公共电极43。这是为了防止液晶的DC图像粘滞。当液晶进行DC驱动时，LC分子的带电粒子聚积在取向层上，并且LC分子的预倾角会发生变化。因此，电极电压控制器154周期性地反转被施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压的极性，由此防止液晶的DC图像粘滞。如表2所示，电极电压控制器154控制电压供给，使得在对应于LC透镜的中心部分的电极“e”与公共电极43之间没有电压差。此外，电极电压控制器154控制电压供给，使得在对应于LC透镜的边缘的电极“a”或“i”与公共电极43之间的电压差具有最大值。当第一电极41A和第二电极41B从电极“e”走向电极“a”或“i”时，第一电极41A和第二电极41B与公共电极43之间的电压差逐渐增加。

从表1和表2之间的对比可以看出，电极电压控制器154可增加公共电极43与第一电极41A和第二电极41B的每一个之间的电压差，从而在LC透镜边缘处的LC分子的移动增加。因此，LC透镜47的边缘如图8A所示的那样更凸地形成。此外，电极电压控制器154可减小公共电极43与第一电极41A和第二电极41B的每一个之间的电压差，从而LC透镜的边缘处的LC分子的移动减少。因此，LC透镜47的边缘如图8C所示的那样稍凸地形成。

电极电压控制器154可由用于存储将施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压的查找表来实现。存储在查找表中的电压由预先实验来事先确定。在这个例子中，查找表存储基于焦距“f”的将施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压。或者，电极电压控制器154可储存焦距“f”的基准值并可基于焦距“f”的变化通过数值运算来计算将施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压。电极电压控制器154向LC透镜单元驱动器140输出LC透镜单元控制数据C_LENS，所述LC透镜单元控制数据C_LENS包括与最终计算出的将施加给第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压有关的信息。LC透镜单元驱动器140基于LC透镜单元控制数据C_LENS输出将施加给LC透镜单元40的公共电极43以及第一电极41A和第二电极41B中的每一个的电压。

图10是图示用于驱动根据本发明实施例的LC透镜单元的方法的流程图。下面结合图4中所示的LC透镜单元控制器150来描述用于驱动根据本发明实施例的LC透镜单元的方法。

如图10所示，在步骤S101中，用户信息处理单元151向焦距计算单元152输入用户位置信息和用户观看距离信息。用户传感器170感测包括用户位置信息和用户观看距离信息的用户信息。用户信息可从用户信息处理单元151中提取。已在上文结合图4中所示的用户信息处理单元151详细描述了步骤S101中进行的操作。

接着，在步骤S102中，焦距计算单元152确定用户的观看距离是否小于基准值。当用户的观看距离小于基准值时，在步骤S103中，焦距计算单元152减小LC透镜的焦距。当用户的观看距离大于基准值时，在步骤S104和S105中，焦距计算单元152增加LC透镜的焦距。当用于的观看距离大致等于基准值时，焦距计算单元152不进行调整而输出焦距。已在上文结合图4中所示的焦距计算单元152详细描述步骤S102到S105中进行的操作。

接着，在步骤S106中，LC透镜移位单元153确定用户是否位于视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。当用户位于视图图像的畸变观看区域或混合观看区域中时，在步骤S107中，LC透镜移位单元153移动LC透镜。由此使用户位于无畸变观看区域中。然而，当用户位于无畸变观看区域中时，LC透镜移位单元153不移动LC透镜。已在上面结合图4中所示的LC透镜移位单元153详细描述了步骤S106和S107中进行的操作。

接着，在步骤S108中，电极电压控制器154基于通过步骤S102到S107计算出的焦距信息和移位信息来控制提供给LC透镜单元40的公共电极43以及第一电极41A和第二电极41B的每一个的电压。

如上所述，根据本发明实施例的立体图像显示器自动感测用户是否位于视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。当用户在视图图像的畸变观看区域或混合观看区域中观看立体图像时，根据本发明实施例的立体图像显示器调整LC透镜的焦距或移动LC透镜。结果，根据本发明实施例的立体图像显示器可提供最佳质量的立体图像，因为用户能在无畸变观看区域中观看立体图像。

尽管已参照多个示例性实施例描述了本发明，但应当理解，本领域技术人员能设计出将落入本发明原理的范围内的多个其他修改例和实施例。更具体地说，可对说明书、附图和所附权利要求的范围内的组成部件和/或主题组合构造的配置进行多种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，可选择的使用对于本领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (16)

1.一种立体图像显示器，包括：

显示面板，配置成显示通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像而产生的第一到第n视图图像，其中n是自然数；

液晶透镜单元，配置成基于公共电极与每一个电极之间的电压差来移动存在于所述液晶面板的下基板与上基板之间的液晶层中的液晶分子，形成液晶透镜，并将所述第一到第n视图图像折射为第一到第n视点；

液晶透镜单元控制器，配置成控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压；以及

液晶透镜单元驱动器，配置成在所述液晶透镜单元控制器的控制下将电压提供给所述公共电极和所述电极中的每一个，

其中所述液晶透镜单元控制器接收用户观看距离信息和用户位置信息，利用所述用户观看距离信息和所述用户位置信息计算所述液晶透镜的焦距，利用所述用户位置信息计算所述液晶透镜的移位信息，并基于计算出的焦距的信息和计算出的移位信息来控制提供给每一个电极的电压。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述液晶透镜单元控制器包括：

焦距计算单元，配置成当用户的观看距离小于基准值时，基于所述用户观看距离信息来减小所述液晶透镜的焦距，并且当用户的观看距离大于所述基准值时，基于所述用户观看距离信息来增加所述液晶透镜的焦距；

液晶透镜移位单元，配置成比较所述用户位置信息与先前储存的第一到第n视点的位置信息，并当用户位于所述第一到第n视图图像的畸变观看区域或混合观看区域中时计算所述液晶透镜的移位量，所述液晶透镜的移位量达到使用户位于无畸变观看区域中的程度；以及

电极电压控制器，配置成基于由所述焦距计算单元计算出的焦距信息和由所述液晶透镜移位单元计算出的液晶透镜的移位信息来控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示器，其中当所述液晶透镜的焦距减小时，所述电极电压控制器增加公共电极与位于所述液晶透镜边缘处的每一个电极之间的电压差，从而所述液晶透镜的边缘更凸地形成，

当所述液晶透镜的焦距增加时，所述电极电压控制器减小公共电极与位于所述液晶透镜的边缘处的每一个电极之间的电压差，从而所述液晶透镜的边缘稍凸地形成。

4.根据权利要求2所述的立体图像显示器，其中所述电极电压控制器基于所述液晶透镜的移位信息控制公共电极和电极中的每一个的电压，从而移动所述液晶透镜。

5.根据权利要求2所述的立体图像显示器，还包括用户传感器，所述用户传感器配置成利用红外传感器来感测用户的观看距离，并利用用于提取用户位置信息的相机来储存用户的图像。

6.根据权利要求5所述的立体图像显示器，其中所述液晶透镜单元控制器还包括用户信息处理单元，所述用户信息处理单元配置成接收用户的图像和用户观看距离信息，将预先确定的面具映射于用户的图像以提取出所述用户位置信息，并输出所述用户观看距离信息和所述用户位置信息。

7.根据权利要求5所述的立体图像显示器，其中当一个用户观看立体图像时，所述焦距计算单元基于所述一个用户的观看距离计算所述液晶透镜的焦距，

其中当多个用户观看立体图像时，所述焦距计算单元基于所述多个用户的每一个的观看距离计算与所述多个用户的每一个的位置对应的所述液晶透镜的焦距。

8.根据权利要求5所述的立体图像显示器，其中当一个用户观看立体图像时，所述液晶透镜移位单元基于所述一个用户的位置信息来确定所述一个用户是否位于第一到第n视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中，

其中当多个用户观看立体图像时，所述液晶透镜移位单元基于所述多个用户的每一个的位置信息来确定所述多个用户的每一个是否位于第一到第n视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。

9.一种驱动立体图像显示器的方法，包括：

制备显示面板和液晶透镜单元，所述显示面板显示通过使相机彼此分开双眼间的一般距离并拍摄物体的图像而产生的第一到第n视图图像，其中n是自然数，所述液晶透镜单元基于公共电极与每一个电极之间的电压差来移动存在于所述液晶面板的下基板与上基板之间的液晶层中的液晶分子并形成液晶透镜；

控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压；

将所述电压提供给公共电极和电极中的每一个；并且

将所述第一和第n视图图像折射为第一到第n视点，

其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：

接收用户观看距离信息和用户位置信息；

利用所述用户观看距离信息和所述用户位置信息来计算所述液晶透镜的焦距；

利用所述用户位置信息来计算所述液晶透镜的移位信息；以及

基于计算出的焦距的信息和计算出的移位信息来控制提供给每一个电极的电压。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：

当用户的观看距离小于基准值时，基于所述用户观看距离信息来减小所述液晶透镜的焦距，当用户的观看距离大于所述基准值时，基于所述用户观看距离信息来增加所述液晶透镜的焦距；

比较所述用户位置信息与先前储存的所述第一到第n视点的位置信息，并当用户位于所述第一到第n视图图像的畸变观看区域或混合观看区域之中时计算所述液晶透镜的移位量，所述液晶透镜的移位量达到使用户位于无畸变观看区域中的程度；以及

基于所述液晶透镜的焦距信息和移位信息来控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：

当所述液晶透镜的焦距减小时，增加公共电极与位于所述液晶透镜的边缘处的每一个电极之间的电压差，从而所述液晶透镜的边缘更凸地形成，以及

当所述液晶透镜的焦距增加时，减小公共电极与位于所述液晶透镜的边缘处的每一个电极之间的电压差，从而所述液晶透镜的边缘稍凸地形成。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：基于所述液晶透镜的移位信息来控制公共电极和电极中的每一个的电压，从而移动所述液晶透镜。

13.根据权利要求9所述的方法，还包括利用红外传感器来感测用户的观看距离，并利用用于提取所述用户位置信息的相机来储存所述用户的图像。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：接收所述用户的图像和所述用户观看距离信息，将预先确定的面具映射于所述用户的图像以提取出所述用户位置信息，以及输出所述用户观看距离信息和所述用户位置信息。

15.根据权利要求10所述的方法，其中当用户的观看距离小于基准值时，基于所述用户观看距离信息来减小焦距，并且当用户的观看距离大于所述基准值时，基于所述用户观看距离信息来增加焦距包括：

当一个用户观看立体图像时，基于所述一个用户的观看距离计算所述液晶透镜的焦距；以及

当多个用户观看立体图像时，基于所述多个用户的每一个的观看距离计算与所述多个用户的每一个的位置对应的所述液晶透镜的焦距。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述控制提供给公共电极和电极中的每一个的电压包括：

当一个用户观看立体图像时，基于所述一个用户的位置信息来确定所述一个用户是否位于所述第一到第n视图 图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中；以及

当多个用户观看立体图像时，基于所述多个用户的每一个的位置信息来确定所述多个用户的每一个是否位于所述第一到第n视图图像的畸变观看区域和混合观看区域之一中。

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