CN102812510A - 具有用于多图像显示功能的分离子像素的显示器 - Google Patents

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Abstract

一种显示器，包括多个子像素，每个子像素被分成多个子区域。每个子像素包括单一栅极线和单一信号线，并且给定子像素内的每个子区域包括对应的存储电容器线。光学元件与所述多个子像素相互协作地组合，从而产生与所述子像素内的对应子区域相关联的不同的随角度而变的亮度函数。控制电子器件被配置成经由所述子像素内所包含的栅极线和信号线，向每个子像素内所包含的每个子区域以信号数据电压的形式提供图像数据电平，并且借助对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述子像素内的每个子区域的信号数据电压，从而所述显示器按照至少两种不同的图像功能工作。

Description

具有用于多图像显示功能的分离子像素的显示器
技术领域
本发明涉及显示器和包含在其中的子像素。这样的显示器可以用作例如移动电话、便携式媒体播放器、游戏装置、膝上型个人计算机、电视机、桌面显示器等中的定向显示器。这样的显示装置能够实现例如常规显示器、隐私显示器、自动立体3D显示器当中的至少两种不同的图像显示模式。
背景技术
多个用户能够同时观看常规显示装置上的同一图像。常规显示装置的特性使得观看者能够从相对于显示器的不同角度看到同一图像（下文中称为“公共模式”）。这在许多用户需要从显示器获得相同信息的应用场合中是有效的，诸如机场和火车站的出发信息显示器。然而，也存在着对个体用户或多个用户来说合乎期望的是能够从同一显示器看到随角度而变的信息的许多应用场合。实例1是“隐私”显示器：单显示器用户希望在公共场所查看机密材料，并且因此认为合乎期望的是仅沿轴上方向（即，仅对用户的眼睛）显示机密图像，而沿离轴方向显示能够被第三方看到的非机密图像。实例2是“3D功能”：为了从显示器观看3D图像（具有感知深度的图像），单个用户需要使不同的图像（“立体像对”）被引导到每只眼睛。
GB2405542（J.Mather等人；2005年3月）描述了利用视差光学器件和显示器来制造定向显示器的方案。GB2405542中的实施例专注于实现双视图显示器，从而在两个不同的主要方向上可观看到两个独立的图像。强调了车内使用的应用场合，因此一个图像可在显示器的法线轴的左侧观看到，而另一图像可在显示器的法线轴的右侧观看到。GB2405542还提及也可以实现能够启用公共宽视野模式和私人窄视野模式的可切换式隐私显示器。然而，GB2405542既未明确教导如何实现隐私显示器，也未描述如何在所述隐私显示器的公共宽视野模式和私人窄视野模式之间电子地切换。
在2006年9月27日，夏普株式会社发布了“三视图定向观看LCD”（下文中称为“三视图显示器”），其通过将现有的液晶装置（LCD）与视差光学器件组合来同时显示三个独立的图像。该显示器包括形成在基板上的显示装置和视差光学器件，并且显示三个视图使得这三个视图可在观看区中观看到。该LCD能够实现以下图像功能：公共宽视野模式和三视图模式。在三视图模式下，显示可从不同方向观看到的三个独立图像，使得一个图像可由观看者基本上沿轴上方向观看到，而另一图像可由观看者基本上沿着向显示器的左侧离轴的方向观看到，再一个图像可由观看者基本上沿着向显示器的右侧离轴的方向观看到。三视图模式还充当隐私模式，因为轴上用户能够观看到沿离轴方向无法观看到的内容。通过把同一图像引导到左、中和右视角，在三视图显示器上实现正常的公共模式。公共模式的主要缺点在于与未加装视差光学器件的相同图像面板相比，图像仅具有33%的分辨率和约33%的亮度。这种相对较差的公共模式性能将该显示模式的应用限制于相对小众的市场。
GB2426352（E.Walton等人；2006年11月）描述了一种能够产生公共宽视野模式、私人窄视野模式和自动立体3D模式的显示器。US7359105（A.Jacobs等人；2008年4月）描述了一种能够产生公共宽视野模式、私人窄视野模式、双视图模式和自动立体3D模式的显示器。GB2426352和US7359105的主要缺点都在于为了实现具有额外图像功能的显示器，需要额外的液晶开关单元。额外的液晶开关单元使整个显示器模块的相对厚度和重量增加约40%。这种额外的重量和厚度非常不合需要，尤其是对诸如移动电话、膝上型个人计算机等之类的移动显示产品来说更是如此。利用额外的液晶单元来改变显示面板的观看角度特性的方法也被记述在GB2413394（R.Winlow等人；2005年10月）、GB2427033（D.Kean等人；2006年12月）、GB2439961（N.Smith等人；2008年1月）、JP3607272（T.Takato等人；2005年1月）、JP3607286（T.Takato等人；2005年1月）、US5825436（K.Knight等人；1998年10月）和WO04070451（G.Woodgate等人；2004年8月）中。
利用透镜和视差光学器件来制造不可切换式隐私显示器的相关现有技术包括：JP2002299039（N.Furumiya；2002年10月）、JP2006236655（K.Furukawa等人；2006年9月）、US6809470（R.Morley等人；2002年7月）、US7091652（R.Morley等人；2006年8月）、US6935914（A.Ito等人；2005年8月）、WO0133598（J.Sturm等人；2001年5月）和WO03007663（S.Moeller等人；2003年1月）。与可在公共宽视野模式和私人窄视野模式之间切换的显示器相比，不具有在这两种模式之间切换的能力的显示器具有固有的缺点。
立体显示器通过像在现实中发生的那样，向每只眼睛呈现一场景的不同透视图，而在图像中产生深度错觉。大脑于是把这些透视图融合在一起，从而在大脑中形成图像的3D表现。例如，这可以通过用一种偏振光显示一个透视图并用不同的偏振光显示另一透视图来实现。通过佩戴每个目镜仅允许适当的偏振光通过的眼镜，观看者于是能够看到立体深度。
自动立体显示器是不需要用户佩戴眼镜就能产生立体深度的显示器。这是通过向每只眼睛投射不同的图像来实现的。这些显示器可以通过利用视差光学技术（诸如视差屏障或双凸透镜）来实现。
这些类型的显示器在文献中是众所周知的。例如，3D用视差屏障的设计和操作被充分记述在L.Hill和A.Jacobs的论文“3D LiquidCrystal Displays and Their Applications”（Proceedings of the IEEE,Volume 94,Issue 3,2006年3月,pp575-590）和US7505203B2（H.Nam等人；2009年3月）中。
总括地说，图1示出视差屏障操作和设计的基本要点。图1示出自动立体视差屏障设计的截面图。如同先前的设计那样，用于左眼和右眼的图像交错在交替的像素列上。视差屏障中的狭缝使观看者从其左眼位置仅可以看到左图像像素，从右眼位置仅可以看到右图像像素。观看者可以沿轴上方向注视显示器（即，从与显示器的平面垂直的方向观察）从而看到立体视图，但应注意的是，观看者也可以沿离轴方向看到立体视图（从相对于显示器的平面倾斜的角度观察），如图1中用虚线示出的那样。轴上视图被称为主观看窗，并且离轴视图被称为次观看窗。
相同的3D效果可以通过利用双凸透镜实现。每个透镜基本上等同于视差屏障上的狭缝。图2和图11示出利用双凸透镜的常规3D***。透镜把像素成像到观看者。如图中所示，来自左像素的光被引导到观察者的左眼，并且来自右像素的光被引导到观察者的右眼。为此，焦距通常被设定成大约等于透镜与像素间的间隔距离（使得透镜的焦距近似在像素的平面上）。这种设计效果非常好，并且多年来一直被用于制造良好的立体显示器。
利用视差屏障或双凸透镜阵列的自动立体显示器的关键缺点在于从底层显示器的每个像素发出的光总是被引导到一只眼睛或另一只眼睛——没有办法让两只眼睛同时观察到所有显示像素。这意味着如果以2D图像模式（即，如同标准2D显示器一样，向两只眼睛显示相同的图像）使用该显示器，那么观察到的图像仅具有一半的分辨率。为了避免该缺点，产生了2D-3D可切换式显示器，诸如US5969850（J.Harrold等人；1999年10月）、US20060098296A1（G.Woodgate等人；2006年5月）和WO2007099488A1（W.Ijzerman等人；2007年9月）中描述的那些显示器。这些显示器尽管可在3D模式和2D模式之间电子地切换并且因此提供基础面板的全亮度和分辨率，但是需要将额外的有源光学元件添加到显示器中以提供2D-3D切换功能。这对整个显示模块增大了在移动显示应用场合中至关重要的成本和厚度。
利用与有源矩阵显示器中的像素电极的电容耦合以便对数据信号电压施加偏置，从而使为了产生像素亮度从全关闭到全透射的全范围而需要的信号电压范围最小化、并且从而提供对每一帧使每个像素区域中的液晶层两端的电压极***替变化的高功率效率手段的方法也是众所周知的。EP00336570A1（S.Nagata等人；1989年10月）和US5296847（E.Takeda等人；1994年3月）以及Tsunashima等人的“NovelGamma Correction Method Using an Advanced Capacitive CouplingDriving”（SID Digest'07,pp1014-1017）描述了电容耦合驱动，其中在TFT的栅极被接通的时期期间，经由TFT元件从源极数据线向像素电极供给信号数据电压，以便把像素电极和存储电容器充电到数据信号的电压，随后在TFT的栅极被关断之后，借助施加到存储电容器的和像素电极绝缘的一侧的第二电压与像素电极的电容耦合，对像素电极上的电压施加偏置。例如，描述了这样的方法：在从0V起的最小化范围内写入待引导到像素的信号电压，随后对整行像素使用施加于存储电容器线的电压偏置，以把信号电压移动到其正确的范围中从而把液晶层切换成期望的结构。
已经制造出利用“分离子像素”配置的LCD显示器，依据“分离子像素”配置，每个可单独寻址的显示元件（例如，显示器中的复合RGB白色像素中的三色子像素之一）被划分成两个或更多子区域，所述两个或更多子区域被设计成产生彼此不同的亮度，同时当被一起观察时产生总亮度，所述总亮度对应于该子像素的与借以对其进行寻址的信号相应的期望亮度。这些分离子像素显示器类型的目的是减小在轴上亮度的范围内，作为轴上亮度的函数测量的由像素产生的离轴亮度的非线性。许多LCD显示器的离轴亮度响应与轴上亮度响应间存在着固有的非线性，这会导致由于诸如色移之类的因素而产生的当离轴观看时图像显示质量的退化。通过使每个子像素由轴上亮度不同的多个区域组成，使每个子像素子区域的非线性离轴亮度得到平衡，从而导致离轴图像总精度的提高。
存在着几种对分离子像素施加单一数据电压的方法，这些方法导致该分离子像素的不同子区域具有彼此偏移的电压，诸如通过不同区域之间的电容耦合（其被记述在US7079214（F.Shimoshikiryo；2006年7月）中）和通过电荷共享（S.S.Kim等人,SID'08 Digest,pp196-199,“Ultra Definition LCD Using New Driving Scheme and Advanced SuperPVA Technology”）。应注意的是，措词“分离子像素”指的是这些方法：对每个子像素施加单一数据电压，并且虽然在分离子像素的每个子区域上产生的电压间彼此有偏移，但是它们彼此间具有固定的关系并且全都取决于相同的单一数据电压。这种通过对每个子像素添加至少一条额外的栅极线或源极线而使所具有的多个子像素子区域可完全独立寻址并且因此相对于彼此可具有任意电压的观察角度改善型显示器（诸如在S.S.Kim等人的SID'07 Digest中的pp1003-1006上的“NovelTFT-LCD Technology for Motion Blur Reduction Using 120Hz Drivingwith McFi”中描述的显示器）实质上是所显示图像的分辨率是这种显示器能够显示的分辨率的一半的双倍分辨率显示器。与等同的2D显示器相比，这样的显示器因此或者需要双倍数目的数据驱动器，或者需要能够以双倍速度工作的数据驱动器。它们还需要双倍数目的栅极驱动器。驱动器可以在显示器玻璃上的TFT中实现，或者可以实现为独立的IC。与等同的2D显示器相比，这些变化中的每一者都会增大所述显示器的尺寸、功耗和成本。
专利申请WO2009/104816（B.Broughton等人；2009年8月）给出了一种对分离子像素施加单一数据电压的方法，该方法导致该分离子像素的不同子区域所具有的电压彼此间有偏移、并且允许分离子像素的不同子区域之间的电压偏移得到控制，使得在与无源光学元件相结合的情况下，可在不同的观看模式之间（诸如在公共模式和私人模式之间，或者在2D模式和3D模式之间）切换的显示器得以实现。该方法针对OLDE显示器，并且规定与布置有像素电子器件的有源矩阵基板相对的基板上的显示器对电极具有多个可独立控制的区域，以允许对每个像素施加多个公共电压。
之前，US5808792（G.Woodgate等人；1998年9月）已经公开了与光学元件、面对用户的摄像机模块、面部识别图像处理软件和相关控制机构相结合地使用标准像素来实现头部跟踪3D***，从而用户能够相对于显示器横向移动并且总是能够看到3D图像。该***的缺点在于2D模式和3D模式的感知分辨率是显示面板的原本分辨率的1/4（显示面板的原本分辨率被光学元件改变）。
之前，WO2009/104818（N.Smith等人；2009年8月）已经公开了结合光学元件使用标准像素以便获得能够实现多种图像功能模式（例如，公共宽视野2D模式、私人窄视野2D模式、3D模式、私人3D模式）的显示装置。WO2009/104818中描述的***的缺点是显示***的轴上分辨率的损失，即具有多种图像功能的显示器的感知分辨率小于显示面板的原本分辨率。
发明内容
通常，由标准子像素（未被分离的子像素）和用于为所述子像素产生一组不同的观看窗的无源视差光学器件构成的任何多视图显示器，具有比由分离子像素和相似类型的无源视差光学器件构成的多视图显示器低的感知2D分辨率。
与无源视差光学器件相结合地使用标准子像素（未被分离的子像素）可以产生能够显示感知分辨率为50%的2D图像、和感知分辨率为50%的3D图像的显示器。与相似类型的无源视差光学器件相结合地使用分离子像素可以产生能够显示感知分辨率为100%的2D图像、和感知分辨率为50%的3D图像的显示器。对所述分离子像素显示器使用时分复用技术能够把3D模式的感知分辨率提高到100%。因此不需要如同以前的在2D模式下具有100%的感知分辨率并且在3D模式下具有100%的感知分辨率的2D-3D可切换式显示器那样，向基础LCD面板中添加任何额外的昂贵且庞大的旋光（即，机械方式、电气方式或其它可切换方式的）元件。
具有能够利用无源视差光学器件显示2D图像和3D图像的标准子像素的显示器，会要求所述视差光学器件具有基本上为2X微米的间距。具有能够利用相似类型的无源视差光学器件显示2D图像和3D图像的分离子像素的相似显示器，会要求所述视差光学器件具有基本上为X微米的间距。由于间距较小的视差光学器件在2D和3D图像模式下引入的图像伪像都较少，因此视差光学器件的间距的减半是有利的。
与无源视差光学器件相结合地使用标准子像素（未被分离的子像素）可以产生能够显示感知分辨率为50%的公共宽视野2D图像、和感知分辨率为25%的私人窄视野2D图像的显示器。与无源视差光学器件相结合地使用分离子像素可以产生能够显示感知分辨率为100%的公共宽视野2D图像、和感知分辨率为100%的私人窄视野2D图像的显示器。
与无源视差光学器件相结合地使用标准子像素（未被分离的子像素）可以产生能够实现具有25%分辨率的头部跟踪4视图3D模式、和具有25%分辨率的2D模式的显示器。与无源视差光学器件相结合地使用分离子像素可以产生能够实现具有50%分辨率的头部跟踪4视图3D模式、和具有25%分辨率的2D模式的显示器。对所述分离子像素显示器使用时分复用技术能够把3D模式的感知分辨率提高到50%。
与无源视差光学器件相结合地使用标准子像素（未被分离的子像素）可以产生能够显示双视图图像（每个图像的感知分辨率为50%）的显示器。与相似类型的无源视差光学器件相结合地使用分离子像素和时分复用技术可以产生能够显示双视图图像（每个图像的感知分辨率为100%）的双视图显示器。
电子地切换显示器的观看模式的装置被包含在显示器的基础面板内（即，在每个子像素的不同子区域之间具有可控的电压偏移的分离子像素配置），从而该显示器相比于标准2D LCD的额外成本仅是额外的无源光学配置的成本、和对有源矩阵像素电子器件的制造设备进行改造的一次性成本。这优于如在WO2009/104816中描述的为了提供在不同的分离子像素子区域之间施加可控的电压偏移的能力而需要增大显示器对向基板的复杂性的方案。
具有分离子像素的多视图显示器可以根据其原本分辨率来驱动，并且不需要额外的或更高速的驱动器。为了单独驱动每个分离子像素而增加的复杂性得以最小化，对显示器的每一行来说，通常仅需要一个额外的电压基准连接和两个额外的开关。这对驱动器尺寸和功耗的影响极小。
尽管每个子像素的每个子区域之间的电压偏移必须是可控的，但是也可以在整个显示器内全局地设定该偏移，从而与现有的分离子像素型显示器相比不需要额外的像素电子器件。所需的唯一变更是全局电压偏移是可变的，以便允许在100%分辨率2D模式和另一图像功能模式之间切换，而不是显示器的所有像素上的电压偏移始终被固定以便产生显示器的最佳宽视野观看特性。
尽管可以在整个显示器内全局地设定电压偏移，但是使用电容耦合驱动方法的现有分离子像素型显示器通常对每行像素子区域具有一条存储电容器线，即对每个像素有两个子区域的显示器来说，对每行像素具有两条存储电容器线。由于LCD显示器通常是逐行寻址的，使一行中的所有像素同时接收信号电压并且所有各行在帧时间内被寻址，因此对本发明的这种显示器来说可以控制在每行上的每个像素的不同子区域之间施加的电压偏移。因此该显示器能够在显示器的不同区域中同时显示全分辨率2D图像和另一图像功能模式。
根据本发明的一个方面，提供了一种显示器，其包括：多个子像素，每个子像素被分成多个子区域，其中每个子像素包括单一栅极线和单一信号线，并且给定子像素内的每个子区域包括对应的存储电容器线；光学元件，其与多个子像素相互协作地组合，从而产生与子像素内的对应子区域相关联的不同的随角度而变的亮度函数；以及控制电子器件，其被配置成经由子像素内所包含的栅极线和信号线，向每个子像素内所包含的每个子区域以信号数据电压的形式提供图像数据电平，并且借助对应的存储电容器线来独立地变更提供给子像素内的每个子区域的信号数据电压，从而显示器按照至少两种不同的图像功能工作。
根据本发明的另一方面，所述至少两种不同的图像功能选自：公共宽视野2D模式、私人窄视野2D模式、公共宽视野3D模式、私人窄视野3D模式和双视图模式。
根据另一方面，控制电子器件借助对应的存储电容器线，使提供给给定子像素的每个子区域的信号数据电压变更相同的量。
根据又一方面，控制电子器件使提供给给定子像素的每个子区域的信号数据电压变更不同的量，并且使得对于非零图像数据电平，该子像素的每个子区域具有非零亮度。
根据另一方面，控制电子器件使提供给给定子像素的至少一个子区域的信号数据电压变更一定的量，使得对于所有图像数据电平，所述至少一个子区域基本上没有亮度。
根据又一方面，控制电子器件被配置成以时分复用方式驱动多个子像素，使得在第一时间帧期间，给定子像素的第一组子区域基本上没有亮度而不管提供给该子像素的图像数据电平如何，并且在第一时间帧期间，所述给定子像素的第二组子区域具有基本上与提供给该子像素的图像数据电平相关的亮度；并且在第一时间帧之后的第二时间帧期间，所述子像素的第一组子区域具有基本上与提供给该子像素的图像数据电平相关的亮度，并且在第一时间帧之后的第二时间帧期间，所述子像素的第二组子区域基本上没有亮度而不管提供给该子像素的图像数据电平如何。
根据又一实施例，每个子像素包括第一子区域和第二子区域；光学元件是具有与子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，并且与该子像素的第二子区域协作从而产生与第一随角度而变的亮度函数不同的第二随角度而变的亮度函数；并且控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给第一和第二子区域的信号数据电压，从而产生2D和3D观看模式。
根据又一方面，每个子像素包括第一子区域和第二子区域；光学元件是具有与子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的第一子区域协作从而产生第一轴上随角度而变的亮度函数，并且与该子像素的第二子区域协作从而产生与第一随角度而变的亮度函数不同的第二离轴随角度而变的亮度函数；并且控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给第一和第二子区域的信号数据电压，从而产生公共宽视野2D和私人窄视野2D观看模式。
根据另一方面，每个子像素包括第一子区域和第二子区域；光学元件是间距基本上为子像素的间距的两倍的视差元件，并且就多个子像素当中的相邻的各对第一和第二子像素来说，所述视差元件与第一子像素的第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，与第一子像素的第二子区域协作从而产生第二随角度而变的亮度函数，与第二子像素的第一子区域协作从而产生第三随角度而变的亮度函数，并且与第二子像素的第二子区域协作从而产生第四随角度而变的亮度函数，并且还包括配置成跟踪头部移动并且可操作地连接于控制电子器件的摄像机，其中控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给第一和第二子区域的信号数据电压，从而产生2D和头部跟踪3D观看模式。
在又一方面中，每个子像素包括第一子区域和第二子区域；光学元件是间距基本上为子像素的间距的两倍的视差元件，所述视差元件与第一和第二子像素的第一子区域协作从而产生供轴上观看2D图像和观看3D图像之用的随角度而变的亮度函数，并且与第一子像素和第二子像素的第二子区域协作从而产生供离轴观看2D图像之用的随角度而变的亮度函数；并且其中控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给第一和第二子区域的信号数据电压，从而产生2D、私人窄视野2D和3D观看模式。
根据另一方面，每个子像素包括第一子区域和第二子区域；光学元件是具有与子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，并且与该子像素的第二子区域协作从而产生与第一随角度而变的亮度函数不同的第二随角度而变的亮度函数，其中控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给第一和第二子区域的信号数据电压，从而以时间顺序方式呈现双视图。
在又一方面中，光学元件是由透射区域和非透射区域、透镜阵列、或者它们的组合构成的视差屏障。
根据本发明的另一方面，给定子像素的子区域可以具有基本上相同的尺寸。给定子像素的子区域可以具有不同的尺寸。
根据本发明的另一方面，视差光学器件可以是由透射区域和非透射区域构成的视差屏障。视差光学器件可以由透镜阵列构成。视差光学器件可以由视差屏障和透镜阵列构成。视差光学器件可以在一个维度中是周期性的。视差光学器件可以在两个维度中是周期性的。透镜元件可以把光聚焦到平面（柱面透镜）或者聚集到点（球面透镜）。
根据本发明的另一方面，液晶显示装置可以是透射式装置、反射式装置和半透半反式装置。
根据另一方面，可以选择视差光学器件上的结构的间距，使得对于位于显示器的中心轴周围的用户，能够均匀地观看到图像面板显示器的整个范围内的图像。
为了实现上述及相关目的，本发明于是包括下文中充分描述以及权利要求中特别指出的特征。以下说明和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅表现出可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，根据本发明的以下详细说明，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得明了。
附图说明
在附图中，同样的附图标记表示同样的部分或特征：
图1a是利用视差屏障的常规自动立体3D显示器的正视图；
图1b是图1a中所示的利用视差屏障的常规自动立体3D显示器的侧视截面图；
图2a是利用透镜阵列的常规自动立体3D显示器的正视图；
图2b是图2a中所示的利用透镜阵列的常规自动立体3D显示器的侧视截面图；
图3A是根据本发明的示例性实施例的电容耦合驱动分离子像素型多视图显示器的示意图；
图3B是根据本发明的另一示例性实施例的电容耦合驱动分离子像素型多视图显示器的示意图；
图4a示出根据本发明的示例性实施例的电容耦合的分离子像素的电路布局；
图4b示出图4a中所示的电容耦合的分离子像素的等效电路；
图4C是图解根据本发明的示例性实施例的示例性驱动方案的时间图；
图5a示出典型LC显示器的电压-亮度响应特性曲线；
图5b图解电容耦合驱动方法如何利用LC显示器的电压-亮度响应特性曲线；
图6a示出利用VCS电压来顺着LC显示器的电压-亮度响应特性曲线沿正向移动整个范围；
图6b示出利用VCS电压来顺着LC显示器的电压-亮度响应特性曲线沿负向移动整个范围；
图7图解标准子像素；
图8示出根据本发明的示例性配置的分离子像素；
图9示出根据本发明的另一示例性配置的分离子像素；
图10示出根据本发明的另一示例性配置的分离子像素；
图11示意性地示出用于在常规显示器中产生自动立体3D图像的两个标准子像素和光学器件；
图12示意性地示出根据本发明的第一实施例的用于产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图13示意性地示出用于在本发明的第一实施例中产生第一帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图14示意性地示出用于在本发明的第一实施例中产生第二帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图15示意性地示出根据本发明的第二实施例的用于产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图16示意性地示出用于在本发明的第二实施例中产生第一帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图17示意性地示出用于在本发明的第二实施例中产生第二帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图18示意性地示出根据本发明的第三实施例的用于在4视图头部跟踪***中产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图19示意性地示出根据本发明的第三实施例的用于在4视图头部跟踪***中产生第一帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图20示意性地示出根据本发明的第三实施例的用于在4视图头部跟踪***中产生第二帧自动立体3D图像的分离子像素和光学器件；
图21示出根据本发明的另一示例性配置的不对称分离子像素；
图22示意性地示出根据本发明的第四实施例的用于产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图23示意性地图解根据本发明的第四实施例的用于以私人模式（轴上视角）产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图24示意性地图解根据本发明的第四实施例的用于以私人模式（离轴视角）产生2D图像的分离子像素和光学器件；
图25示出根据本发明的示例性配置的另一种不对称分离子像素；
图26示意性地示出根据本发明的第五实施例的用于以私人模式（轴上视角）产生自动立体3D图像和2D图像的分离子像素和光学器件；
图27示意性地示出根据本发明的第五实施例的用于以非私人模式（离轴视角）产生2D图像的分离子像素和光学器件。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明，在附图中，同样的附图标记自始至终被用于指代同样的元件。
图3A图解根据本申请的示例性实施例的电容耦合驱动分离子像素型多视图显示器100的示意图。显示器100包括控制电子器件102和液晶（LC）显示面板104。控制电子器件102按常规方式被设计成接收数字图像数据，并输出用于液晶（LC）面板104中所包含的每个像素的模拟信号电压。另外，控制电子器件102为LC面板104中的所有像素的对电极提供定时脉冲和公共电压。
更特别地，特别针对LC面板104的电光特性将控制电子器件102配置成按照为从垂直于显示表面的方向（轴上）观察的主要观看者，优化显示图像的感知质量即分辨率、对比度、亮度、响应时间等的方式，输出取决于输入图像数据的信号电压。对给定像素的输入图像数据值和由显示器产生的观察亮度之间的关系（γ曲线）是由显示驱动器的数据值-信号电压映射和LC面板104的信号电压-亮度响应的组合效果确定的。
控制电子器件102包括经由栅极线Vg向LC面板104提供栅极控制电压的栅极驱动器106和经由源极信号线Vsig向像素输出信号数据电压（图像数据电平）的源极驱动器108。根据这里描述的本发明，控制电子器件102还包括通过调制存储电容器线Vcs上的电压来驱动像素的存储电容器线驱动器110。
控制专用集成电路（ASIC）112接收待显示的图像数据信号，并向这里描述的栅极驱动器106、源极驱动器108和存储电容器线驱动器110提供对应的数据电压和定时信号。显示器100还包括用于提供必要的直流电压的DC/DC转换器114，和向背光灯118提供电力的逆变器116。
如下面更详细所述，显示器100还包括诸如视差光学器件或透镜阵列之类的光学元件6（图3A中未示出）。LC面板104中的每个像素由子像素（例如，如图3A中所示的子像素1-4）构成。子像素被分离从而形成分离子像素，每个分离子像素具有多个子区域（例如，子区域1和2），尽管应理解的是，分离子像素的其它结构同样适用。光学元件协同地与子像素组合，从而产生与子像素内的对应子区域相关联的不同的随角度而变的亮度函数。
在现有技术中描述的那种电容耦合驱动分离子像素显示器中，VCS线上的电压的调制被局限于对每个子像素的第一和第二子区域的VCS线施加具有固定差分的信号，以便在每个分离子像素子区域上的电压中产生固定偏移，从而实现最佳的宽观看角度特性。
在本发明的第一实施例中，如图3A中所示的控制电子器件102与这样的现有技术的不同之处在于控制电子器件被修改成使得VCS驱动器110可以有选择地对不同的分离子像素子区域施加各种信号，以便充分控制特定分离子像素的两个子区域之间的电压差。当与本发明的上述光学元件实施例组合时，独立地控制或变更给定子像素的每个子区域上的电压（并从而控制或变更亮度）的能力使显示器100能够在公共宽视野2D模式和至少一种第二观看模式（例如自动立体3D模式）之间切换。
图3B图解了根据本发明的另一示例性实施例的显示器100'。图30的实施例和图3A的实施例在实质部分上的不同之处在于图3B的实施例具有一半数目的存储电容器VCS线。本质上，存储电容器线驱动器110'在两个相邻子像素之间共用单一VCS线。VCS线数目的减少有利于简化存储电容器线驱动器110'和提高每个像素的孔径比。
图4a和4b更详细地图解如在图29和30的实施例中例示的根据本发明的示例性分离子像素配置。图4a示出包括在LC面板104内的给定子像素120。每个子像素120被分别分成第一和第二子像素子区域1和2。每个子区域的电极122经由相应的TFT（例如，TFT1和TFT2）连接到公共栅极线Vg，并且经由相应的存储电容器（例如Cs1和Cs2）连接到对应的存储电容器线Vcs（例如，Vcs1和Vcs2）。图4b用其电气等同物即电容Clc1和Clc2来图解每个子区域1、2。众所周知，像素电极122和用Vcom代表的公共电极之间的液晶材料可以被看作电容Clc。如这里所述，VSP是在分离像素的TFT侧的电压，并且VCOM是在分离像素的非TFT侧的电压。假定标准LCD操作，那么对所有分离子像素的所有子区域来说VCOM都相同。VLC是VSP和VCOM之间的电位差。
本发明的典型光学实施例涉及视差光学型光学元件与借助LC面板104提供的像素化图像显示的组合，以为显示器的子像素产生一组随角度而变的观看区（即，多视图显示器），每个随角度而变的观看区表现出其自己相应的随角度而变的亮度函数。栅极驱动器106和源极驱动器108利用适当的寻址把图像数据提供给包含在LC面板104内的子像素，并且借助存储电容器线驱动器110提供对子像素子区域存储电容器（例如，Cs1和Cs2）的适当电压施加，以便实现具有公共宽视野2D模式和至少一种另外的图像功能模式的显示器。所述另外的图像功能模式可以包括（但不限于）私人窄视野模式、自动立体3D模式、私人自动立体3D模式（3D图像的私人观看）和双视图模式。在公共宽视野模式下，可从所有方向观看显示的图像。在私人窄视野模式下，基本上可在垂直于显示器的轴线周围观看到图像。在自动立体3D模式（下文中称为3D模式）下，显示被感知为具有深度的图像；从而也实现三维图像。在双视图模式下，第一图像基本上被显示到显示器的左侧，而独立于第一图像的第二图像基本上被显示到显示器的右侧。
在优选实施例中，分离子像素型LCD显示器控制电子器件102、102'利用与EP00336570A1中描述的电容耦合方法部分地相似的电容耦合方法来驱动子像素子区域1、2。显示器100、100'的特征在于具有在每个帧周期内的寻址周期期间向显示器100、100'的每个分离子像素120的所有子区域（例如，子区域1和2）提供单一信号数据电压的能力，并且具有在寻址周期之后但是仍然在同一帧周期内，通过对不同的分离子像素子区域的存储电容器线VCS施加可单独控制的电压，对分离子像素120的不同子区域1、2的电压施加可单独控制的偏移的能力。
参考在图4a、4b和4c中标记的电压，施加于显示器100、100′中的每个子像素120的寻址电压的序列可以如下所示。在帧时间内顺序地激活每行子像素。通过对一行子像素的栅极线Vg施加栅极电压信号（这把该行的所有子像素的薄膜晶体管TFT1和TFT2切换成导通状态）来激活该行子像素。用于活跃的行中的每个子像素的信号数据电压随后由控制电子器件102、102'产生并且从源极驱动器108经由对应的源极数据信号线Vsig被引导到每个子像素。每个子像素的存储电容器CS1和CS2以及液晶单元电容器CLC1和CLC2于是被充电到它们的经由源极信号线Vsig提供的信号数据电压。一旦发生这种充电，栅极线Vg上的激活信号就由栅极驱动器106除去，从而关断TFT（例如，TFT1和TFT2）并基本上隔离每个子像素子区域1、2上的电荷。存储电容器CS1和CS2的分别与子像素电极122相反的一侧的电压VCS1和VCS2随后被变更以便电容耦合到每个子像素子区域1、2上的电压，并使该电压偏移这样的量：导致期望的电位差在帧时间的剩余部分内被施加在每个子像素区域1、2的液晶层（VLC）之间（即VSP1和VCOM之间，以及VSP2和VCOM之间）所需要的量。因此，VSP1和VSP2上的电压可以相同，使得分离子像素区域1和2上的亮度基本上相同——这种操作模式通常与第一公共宽视野模式相关联。可替换地，VSP1和VSP2上的电压可以不同，使得分离子像素区域1和2上的亮度（以及合成亮度）不同、但是对所有非零信号电压来说不为零——这种操作模式通常与相对于第一公共宽视野模式具有不同的随角度而变的观看特性的第二公共宽视野模式相关联。可替换地，VSP1和VSP2上的电压可以不同，使得给定分离子像素区域（例如，区域1）上的亮度对所有非零信号电压来说不为零、而所述分离子像素的另一区域（例如，区域2）上的亮度对所有信号电压来说都为零——这种操作模式通常与另一种图像功能模式（诸如自动立体3D模式、隐私模式等）相关联。
图4C图解在时间帧1中，VCS2上的电压近似为零，而VCS1具有非零值。因此分离子像素区域1上的电压VSP1大于所述分离子像素的区域2上的电压VSP2。继而，分离子像素区域1的亮度大于分离子像素区域2的亮度。在时间帧1中，分离子像素区域2的亮度可以为零。可以这样操作该显示装置，使得对于在时间帧1之后的由用户确定的多个帧，VCS2上的电压基本上为零，并且因此分离子像素区域2的亮度可以为零，即帧1的驱动方案占优势，直到从用户接收到控制命令为止。可替换地，可以实现时分复用驱动方案。在时分复用驱动方案中，在时间帧1之后使用时间帧2，使得VCS1上的电压基本上为零，而对VCS2施加非零电压并且因此对时间帧2来说，分离子像素区域2具有比分离子像素区域1大的亮度。在时分复用驱动方案中，帧1之后是帧2，帧2之后再是帧1，等等，直到用户发出控制命令为止。这种时分复用方案有利于增大显示图像的感知分辨率。
应理解的是，图4C仅是用于例证目的的示意图。EP00336570A1给出了用于产生期望效果的这些寻址电压的所需定时和幅度的详细描述，关键的区别在于在本发明中，每个子像素存在多个VCS线，每个VCS线连接到子像素内的不同的分离子像素子区域1、2，并且这些不同的VCS线上的偏移电压可借助存储电容器线驱动器110、110'而被单独控制。
常规地，电容耦合驱动方法被用于使为了驱动LC层从全关（基本上无亮度）到全开（基本上最大亮度）而需要信号电压必须跨越的电压范围最小化，并且被用于还允许在每个像素两端施加的电压的极性以降低的功耗在顺序的帧周期中被反转。图5a和5b图解了实现这一点的方式。图5a示出典型LC单元的电压-透射曲线，x轴VLC是LC层两端（即，如图4b中所示的VSP和VCOM之间）的电位差，并且y轴是透过LC单元的光的透射率。可以看出，在达到阈电压VT之前，随着VLC的增大没有发生透射，在所述阈电压VT，LC指向矢（director）与施加电场的耦合开始克服LC材料的弹性常数，并且引起指向矢形变。当使VLC进一步增大时，由于施加的电场而引起的LC指向矢的重新取向进一步增大，从而导致透射增大，直到达到点VMAX为止，在点VMAX，LC已经完全形变从而与施加的电场一致，并且不再能够获得透射的进一步增大。因此，为了驱动LC单元从全黑到全透射而需要的驱动电压的总范围为ΔV=VMAX-VT。图5b图解了电容耦合驱动方法如何利用这一点来仅仅在范围
Figure BDA00002165878200181
至
Figure BDA00002165878200182
中对所有像素写入数据信号电压，随后一旦这种幅度减小的信号电压被写入像素中，就变更施加于像素的存储电容器线的电压VCS以便使VSP上的电压偏移的量为
Figure BDA00002165878200183
从而使信号电压移动到它将导致光透过像素的所需透射的范围中。在顺序的各帧中，每个像素的数据信号和VOFF的极性可以被反转，以便随着时间对LC层两端的电压进行直流平衡。这就不必每帧反转具有较大的电容并且因此会吸取更多功率的LC对电极板上的电压VCOM的极性。图6a和6b示出了这种方法：在宽度近似等于使LC层完全切换的范围、但是以零伏为中心的范围内写入数据电压，随后利用VCS电压沿着正向或负向把整个范围移动到使得该范围覆盖LC切换范围电压的某一点。
在根据本发明的显示器100、100'的驱动方案中，可以对每个子像素120的不同子区域1、2施加不同的VOFF。在2D模式下，经由存储电容器线驱动器110、110'对不同子区域施加的VOFF可以基本上相等，使得每个子像素120的子区域1、2实际上透过相同的亮度，或者可以施加VOFF方面的相对小的差异以便改善子像素的宽角度观看特性。US7079214更详细地描述了为了优化子像素的宽角度观看特性而需要来自不同子区域的透射差异。
在根据本发明的显示器100、100'的定向显示模式（即，私人模式、3D模式、私人3D模式）下，子像素子区域之一（例如，子区域1）可以接收与它在2D模式下接收的VOFF相同的VOFF，而另一子区域（例如，子区域2）接收为零的VOFF。这样，尽管经由源极信号线Vsig对所有子区域1、2写入相同的数据电压，但是如果LC单元的阈值电压大于电压驱动范围的一半
Figure BDA00002165878200191
那么施加有为零的VOFF的子区域将基本上不产生任何透射。这样，构成每个可独立寻址的像素的子区域的一部分可以被有选择地关闭（例如，零亮度）。
尽管在帧时间的数据写入时期期间利用相同的信号电压来寻址子区域1、2，仍然有选择地关闭显示器100、100′中的每个子像素120的子区域1、2中的一部分的能力，在与把光从不同子区域引导到不同的角度观看范围的无源视差光学器件组合时，允许在不同的观看模式之间切换显示器100、100'。显示器100、100′因此具有通过简单地改变对每个子像素子区域的不同的存储电容器线Vcs施加的电压的差分，在一种模式和另一种定向模式下显示100%分辨率2D图像的能力。
参考图7，液晶显示器中的常规子像素3由光调制区域3a和控制光调制区域3a的电子器件区域3b构成。光调制区域3a可以被进一步细分成调制透射穿过LCD的光量的区域、和调制从LCD反射的光量的区域。在一些情况下，调制从LCD反射的光的区域位于电子器件区域3b之上。
图8、9和10图解了供在根据本发明的显示器100、100′中使用的子像素120的不同的示例性实施例。在每个实施例中，子像素120由两个子区域1和2构成，不过应理解的是，子区域120可以包括任意数目的子区域，而不脱离本发明的范围。区域1和2可被进一步分成两个光调制子区域1a和2a、以及分别控制光调制子区域1a和2a的两个电子器件子区域1b和2b。光调制子区域1a和2a可以被进一步分成调制透射穿过LC面板104的光量的部分子区域（未示出）、和调制从LC面板104反射的光量的部分子区域。在一些情况下，调制从LC面板104反射的光的部分子区域位于电子器件区域1b、2b之上。图8-10全都描述借助于光调制子区域1a和2a以及电子控制子区域1b和2b的位置而彼此区分开的分离子像素***。
显示器100、100′可以完全由分离子像素120构成，如图8、9或10中所示。可替换地，显示器100、100′可以由分离子像素、子像素和/或标准像素的混合物构成。如果显示器是单色显示器，那么该显示器可以由分离像素构成。通常，显示器可以由两种或更多不同类型的如图7-10中所示的标准和分离子像素像素配置构成。
图11图解了这样的常规配置，其中具有基本上双倍于标准子像素3的间距的光学元件6被用于产生用于光调制区域3La和光调制区域3Ra的两个随角度而变的观看窗。显示器用户接收从像素区域3La给左眼5L的信息、和从3Ra给右眼5R的信息。光学元件6可以是例如透镜阵列、视差屏障阵列、或者透镜和视差屏障元件的组合。如果光学元件是无源的（不可切换），那么2D图像和3D图像的分辨率是原本显示器分辨率的50%（即，未加装任何光学元件6的显示器分辨率的50%）。
图12图解了根据本发明的与子像素120相结合的光学元件6的配置。如图12所示，间距基本上与分离子像素120的间距相同的光学元件6被用于产生用于光调制区域1La和1La'的第一随角度而变的观看窗、和用于光调制区域2Ra和2Ra'的不同于第一随角度而变的观看窗的第二随角度而变的观看窗。图12中的分离子像素配置基于图8的分离子像素配置。然而，其它分离子像素配置（诸如图9和10中所示的那些分离子像素配置）全都可互换地用在图12中。
参考图12，显示器用户接收从子像素子区域1La和1La'到左眼5L的信息、和从像素子区域2Ra和2Ra'到右眼5R的信息。光学元件6可以是例如透镜阵列、视差屏障阵列、或者透镜和视差屏障元件的组合。
参考图12，对2D图像的显示来说，可以对分离子像素120的两个子区域1、2（例如，1La和2Ra）施加驱动电压，使得每个子区域1、2具有基本上相同的亮度。
可替换地，参考图12，为了显示2D图像，可以对分离子像素120的两个子区域1、2（例如，1La和2Ra）施加驱动电压，使得最暗淡子区域（例如，1La）的亮度大于最明亮子区域（例如，2Ra）的亮度的50%。如前所述并且如在现有技术中那样，这种驱动方法可以用于改善2D图像的离轴颜色再现。图12清楚地展示出用户接收从同一分离子像素120到双眼的信息，并且因此2D模式的分辨率为原本LCD面板的分辨率的100%。
为了利用分离子像素方案显示3D图像，可以施加驱动电压，使得每个像素的50%（即，50%的子区域）基本上没有亮度，而另外的50%像素子区域具有与和自动立体3D图像相关联的相应眼睛数据相关的亮度。图13图解了当以3D模式驱动时图12的实施例。更特别地，子区域1La具有与自动立体3D图像的左眼数据相关的亮度，而子区域2Ra基本上无亮度（即，被切换成黑色）。子区域2Ra'具有与自动立体3D图像的右眼数据相关的亮度，而子区域1La'基本上无亮度（即，被切换成黑色）。暂时返回来参考图4a和4b，相同子像素的两个子区域在亮度方面的这种显著差异是借助由存储电容器线驱动器110、110'对VCS1和VCS2施加适当的电压来实现的。根据图13，3D图像的分辨率为50%。同样，图12和13中的分离子像素配置源于图8中所示的配置。然而，其它分离子像素配置（诸如图9和图10中所示的那些分离子像素配置）全都可互换地用在图12和13的实施例中。
图14图解了与图13的自动立体3D模式相比较的备选的自动立体3D模式。在图14中，子区域2Ra具有与自动立体3D图像的右眼数据相关的亮度，而子区域1La基本上无亮度（即，被切换成黑色）。子区域2La'具有与自动立体3D图像的左眼数据相关的亮度，而子区域2Ra'基本上无亮度（即，被切换成黑色）。同样，暂时返回来参考图4a、4b和4c，相同子像素120的两个子区域在亮度方面的这种显著差异是借助由存储电容器线驱动器110、110'对VCS1和VCS2施加适当的电压来实现的。根据图14，3D图像的分辨率同样为50%。
图4C、图13和图14展示出3D模式可以以两种不同的方式来实现。因此，通过把包含在图13内的细节用于第一显示帧并把包含在图14内的细节用于在第一显示帧之后的第二显示帧，能够实现3D图像显示的时分复用方案。通过使显示帧在图13和图14中使用的方案之间交替，能够实现100%分辨率的3D图像。
参考图12-14的实施例，具有显示自动立体3D图像的能力的显示器能够利用完全由透镜阵列构成的视差光学器件6实现，所述透镜阵列利用胶粘剂粘附到显示装置的最上表面。视差光学器件6对称地以相同子像素的光调制区域1La和2Ra为中心。子像素4的尺寸是：宽度1La=30微米，宽度1b=20微米，宽度2b=20微米，宽度2Ra=30微米。子像素总宽度=100微米。透镜具有以下参数：像素到透镜顶点的距离=450微米，透镜宽度=100微米，透镜半径=230微米。上述各数值以及数值的比率仅是能够显示自动立体3D图像的***的例示。
图15图解了间距基本上与分离子像素120相同的光学元件6被用于产生用于光调制区域1La'和1La″的第一随角度而变的观看窗、和用于光调制区域2Ra和2Ra'的与第一随角度而变的观看窗不同的第二随角度而变的观看窗的实施例。图15中的分离子像素配置基于图8的配置。然而，同样应理解的是，其它分离子像素配置（诸如图9和10中所示的那些分离子像素配置）全都可互换地用于图15中。显示器用户接收从子像素子区域2Ra和2Ra'到左眼5L的信息、和从子像素子区域1La'和1La″到右眼5R的信息。光学元件6可以是例如透镜阵列、视差屏障阵列、或者透镜和视差屏障元件的组合。图15的操作基本上与图12相同，除了光学元件6和分离子像素120的阵列彼此偏移与光学元件6的间距的一半基本上相等的量以外。
参考图15，对于2D模式下的显示来说，可以对分离子像素120的两个子区域1、2（例如，1La'和2Ra'）施加驱动电压，使得每个子区域（例如，1La'和2Ra'）具有基本上相同的亮度。可替换地，参考图15，为了显示2D图像，可以对两个子区域1、2施加驱动电压，使得最暗淡子区域（例如，1La'）的亮度大于最明亮子区域（例如，2Ra'）的亮度的50%。如前所述，这种驱动方法可以用于改善2D图像的离轴颜色再现。图15清楚地展示出用户接收从相同分离子像素120到双眼的信息，并且因此2D模式的分辨率为原本LC面板104的分辨率的100%。
图16和17图解了3D模式下的图15的实施例的操作。为了利用分离子像素方案显示3D图像，可以施加驱动电压，使得每个子像素的50%（即，50%的子区域）基本上没有亮度，而另外的50%子区域具有与和自动立体3D图像相关联的相应眼睛数据相关的亮度（即，具有左眼图像数据的子区域被引导到左眼，而具有右眼图像数据的子区域被引导到右眼）。同样暂时返回来参考图4a、4b和4c，相同子像素120的子区域1、2在亮度方面的这种显著差异是借助由存储电容器线驱动器110、110'对VCS1和VCS2施加适当的电压来实现的。根据图15，3D图像的分辨率为50%。图16和图17的操作基本上与图13和图14相同，除了光学元件6和分离子像素120的阵列彼此偏移与光学元件6的间距的一半基本上相等的量以外。
图4C、图16和图17展示出3D模式可以以两种不同的方式来实现。因此，通过把包含在图16内的细节用于第一显示帧并把包含在图17内的细节用于在第一显示帧之后的第二显示帧，能够实现3D图像显示的时分复用方案。通过使显示帧在图16和图17中使用的方案之间交替，能够实现100%分辨率的3D图像。
参考图15、图16和图17，具有显示自动立体3D图像的能力的显示器能够利用完全由透镜阵列构成的视差光学器件6实现，所述透镜阵列利用胶粘剂粘附到显示装置的最上表面。视差光学器件对称地以相邻子像素的光调制区域1La和2Ra为中心。子像素4的尺寸是：宽度1La=30微米，宽度1b=20微米，宽度2b=20微米，宽度2Ra=30微米。子像素总宽度=100微米。透镜具有以下参数：像素到透镜顶点的距离=450微米，透镜宽度=100微米，透镜半径=230微米。上述各数值以及数值的比率仅是能够显示自动立体3D图像的***的例示。
之前，US5808792已经公开了与光学元件、面对用户的摄像机模块、面部识别图像处理软件和相关控制机构相结合地使用标准像素3来实现头部跟踪3D***，从而用户能够相对于显示器横向移动并且总是能够看到3D图像。与US5808792中公开的技术（在图29和30中被共同地表示为摄像机和面部识别软件130）相结合地使用分离子像素120能够实现具有双倍分辨率的头部跟踪3D***。参考图18、图19和图20描述以US5808792内所公开的技术为基础的4视图3D头部跟踪***的光学细节。与US5808792中公开的技术相结合地使用分离子像素120使头部跟踪3D***能够在2D模式下具有双倍分辨率。
参考图18，光学元件6被光学元件8替换。间距基本上双倍于分离子像素120的间距的光学元件8被用于产生第一随角度而变的观看窗9a、第二随角度而变的观看窗9b、第三随角度而变的观看窗9c和第四随角度而变的观看窗9d。观看窗9a、9b、9c和9d在角度方面彼此不同。跨越相邻子像素120来提供与上面关于前述实施例描述的子区域1a、2a类似的光调制子区域7a、7b、7c和7d。分别在窗9a、9b、9c和9d中观察光调制子区域7a、7b、7c和7d。在任何给定的横向位置，用户将仅看到来自基本上两个观看窗的光。参考图18，在第一横向位置，用户将用一只眼睛看到来自一个观看窗（例如，9a）的光，并将用另一只眼睛看到来自不同的观看窗（例如，9c）的光。就处于第一横向位置的用户来说，该用户看不到观看窗9b和9d中的光。如果用户移动到基本上不同于第一横向位置的第二横向位置，那么用户将用一只眼睛看到来自观看窗9b的光，并将用另一只眼睛看到来自观看窗9d的光，而观看窗9a和9c现在变暗，从而难以看到。光学元件8可以是例如透镜阵列、视差屏障阵列、或者透镜和视差屏障元件的组合。
参考图18，对2D图像的显示来说，控制电子器件102可以对给定分离子像素120的两个子区域（例如，7a和7b）施加驱动电压，使得每个子区域7a和7b具有基本上相同的亮度。可替换地，参考图18，对2D图像的显示来说，控制电子器件102可以按照前面讨论的方式对子区域7a和7b施加驱动电压，以便改善2D图像的离轴颜色再现。在任何一种情况下，显示器用户用一只眼睛看到与子像素（例如120a）的子区域（例如，7a）相关联的一个观看窗，并用另一只眼睛看到与不同的子像素（例如120b）的不同子区域（例如，7c）相关联的不同的观看窗。因此，用户感知到的2D图像分辨率为显示器LC面板104的原本分辨率的一半。值得注意的是，如果图18中的分离子像素120被标准子像素3替换，那么用户感知到的2D图像分辨率为显示面板的原本分辨率的1/4，因为所要求的光学元件8间距必须基本上是子像素间距3的4倍。因此，相对于标准子像素3的使用，分离子像素120的使用有效地使4视图头部跟踪***的2D图像分辨率加倍。图18中的分离子像素120的特定配置基于图8中所示的配置。然而，应理解的是，其它分离像素配置（诸如图9和10中所示的分离子像素配置）全都可互换地用在图18-20的实施例中。
参考图19和20，对3D图像的显示来说，可以施加由控制电子器件提供的驱动电压，使得每个子像素120的50%（即，50%的子区域）基本上没有亮度，而另外的50%子像素120子区域具有与和自动立体3D图像相关联的相应眼睛数据相关的亮度。同样，相同子像素120的两个子区域在亮度方面的这种显著差异是借助由存储电容器线驱动器110、110'对VCS1和VCS2施加适当的电压来实现的。
参考图19，分离子像素120a的子区域7a具有与自动立体3D图像的左眼数据相关的亮度，而分离子像素120a的子区域7b基本上没有亮度（即，被切换成黑色）。参考图19，分离子像素120b的子区域7c具有与自动立体3D图像的右眼数据相关的亮度，而分离子像素120b的子区域7d基本上没有亮度（即，被切换成黑色）。参考图19，分离子像素120c的子区域7a基本上没有亮度（即，被切换成黑色），并且分离子像素120d的子区域7c也基本上没有亮度（即，被切换成黑色）。分离子像素120c的子区域7b的亮度和分离子像素120d的子区域7d的亮度与和自动立体3D图像相关联的左眼或右眼数据相关。为了确定分离子像素120c的子区域7b显示左眼数据还是右眼数据，如US5808792中所述的那样采取摄像机和面部识别软件130的使用，以便确定用户的横向运动方向（左或右）。根据图19和图20，3D图像的分辨率为25%。
参考图20，分离子像素120c的子区域7a具有与自动立体3D图像的左眼数据相关的亮度，而分离子像素120d的子区域7c具有与自动立体3D图像的右眼数据相关的亮度。分离子像素120a的子区域7b的亮度和分离子像素120b的子区域7d的亮度与和自动立体3D图像相关联的左眼或右眼数据相关。为了确定分离子像素120b的子区域7c显示左眼数据还是右眼数据，如US5808792中所述的那样采取摄像机和面部识别软件130的使用，以便确定用户的横向运动方向（左或右）。
图4C、图19和图20展示出3D模式可以以两种不同的方式来实现。因此，通过把包含在图19内的细节用于第一显示帧并把包含在图20内的细节用于在第一显示帧之后的第二显示帧，能够实现3D图像显示的时分复用方案。通过使显示帧在图16和图17中使用的方案之间交替，对于4视图头部跟踪3D***来说，能够实现50%分辨率的3D图像。
参考图18、19和20的实施例，具有显示自动立体3D图像的能力的显示器100、100'能够利用完全由透镜阵列构成的视差光学器件8实现，所述透镜阵列利用胶粘剂粘附到LC面板104的最上表面。视差光学器件跨越两个子像素120，并且对称地以两个子像素120为中心。子像素120的尺寸是：宽度7a=7b=30微米。子像素总宽度=100微米。透镜阵列8具有以下参数：像素到透镜顶点的距离=800微米，透镜宽度=200微米，透镜半径=300微米。上述各数值以及数值的比率仅是能够显示自动立体3D图像的***的例示。
图12-14和图15-17的实施例图解了光学元件6可相对于LC面板104被横向移动与子像素120的间距的一半基本上相等的量，且仍然实现可切换式2D/3D显示***。同样，图18-20的实施例中所示的光学元件8也可以相对于显示器被横向移动子像素间距的一半的多倍，且仍然实现可切换式2D/3D显示***。应认识到的是，根据图18-20中图解的实施例的2D/3D显示***可以由如图8-10中例示的子像素配置中的任意之一或它们的组合构成。
参考图21，不对称的分离子像素120由两个子区域11和12构成。区域11和12被进一步分成两个光调制子区域11a和12a、以及分别控制光调制子区域11a和12a的两个电子器件子区域11b和12b。光调制子区域11a和12a可以被进一步分成调制透射穿过LC面板104的光量的部分子区域、和调制从LC面板104反射的光量的部分子区域。在一些情况下，调制从LC面板104反射的光的部分子区域位于电子器件区域11b、12b之上。
参考图22，间距与不对称分离子像素120基本上相同的光学元件6被用于产生用于光调制区域11a的第一离轴随角度而变的观看窗、和用于光调制区域11a'的相对于显示器法线与11a对称的第二离轴随角度而变的观看窗。只有与显示器法线成大于10°的角度，才能看到离轴观看窗。还示出了用于光调制区域12a的第三轴上随角度而变的观看窗。只有与显示器法线成小于50°的角度，才能看到轴上观看窗。
参考图22，对于公共宽视野2D图像的显示来说，控制电子器件102可以对不对称分离子像素120的两个子区域（例如，11a和12a）施加驱动电压，使得每个子区域（例如，11a和12a）具有基本上相同的亮度密度。因此对于所有轴上角度和离轴角度，都能看到相同的图像。
为了利用分离子像素方案显示私人窄视野2D图像，控制电子器件102可以施加驱动电压，使得每个子像素120的50%（即，50%的子区域）基本上没有亮度，而另外的50%子像素120子区域具有与图像数据相关的亮度。参考图23，对于私人窄视野轴上2D图像的显示来说，利用存储电容驱动器110、110'在子区域12a、12a'等上施加驱动电压（VCS2），使得能沿轴上方向看到与私人图像相关联的图像数据，而利用存储电容驱动器110、110'对子区域11a、11a'等施加驱动电压（VCS1），使得子区域11a、11a'等基本上没有亮度。参考图24，对于非私人离轴2D图像的显示来说，在子区域12a、12a'等上施加驱动电压（VCS2），使得子区域12a、12a'等基本上没有亮度，而在子区域11a、11a'等上施加驱动电压（VCS1），使得能沿离轴方向看到与非私人图像相关联的图像数据。
隐私模式的第一种实现方案需要对顺序显示的2个不同的帧进行时分复用。如果在时间帧1中显示如图23中图解的私人窄视野轴上2D图像、并且在时间帧2（在时间帧1之后）中显示如图24中图解的非私人离轴2D图像，那么隐私显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人2D图像，而离轴的第三方能看到非私人2D图像。
隐私模式的第二种实现方案不需要时分复用。如果在所有时间帧中显示如图23中图解的轴上2D图像的私人窄视图，那么隐私显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人2D图像，而离轴的第三方能看到基本上无亮度的显示。
隐私模式的第一种实现方案（时分复用）具有隐私度比隐私模式的第二种实现方案（非时分复用）高的优点，因为非私人离轴图像进一步掩饰了轴上图像。然而，隐私模式的第二种实现方案（非时分复用）具有私人轴上2D图像的亮度为隐私模式的第一种实现方案（时分复用）的两倍的优点，因为第二种实现方案中的轴上图像被显示2倍的时间帧。
参考图21-24的实施例，具有公共宽视野图像模式和私人窄视野图像模式的能力的显示器能够利用完全由透镜阵列构成的视差光学器件6实现，所述透镜阵列利用胶粘剂粘附到LC面板104的最上表面。视差光学器件6对称地以光调制区域12a为中心。子像素的尺寸是：11a=45微米，11b=25微米，12b=15微米，12b=15微米。子像素总宽度=100微米。透镜具有以下参数：像素到透镜顶点的距离=75微米，透镜宽度=100微米，透镜半径=60微米。上述各数值以及数值的比率仅是能够实现公共宽视野图像模式和私人窄视野图像模式的***的例示。
参考图25-27，可以实现具有以下图像显示模式的利用分离子像素的显示***：公共宽视野2D图像模式，私人窄视野2D图像模式，自动立体3D模式，和私人自动立体3D模式（3D图像的私人观看）。在公共宽视野2D图像模式下，能够在较大的入射角度范围内看清楚图像。在私人窄视野2D图像模式下，用户能够在有限的轴上角度范围内看清楚私人图像，但是以相对于显示器基本上离轴的角度观看显示器的第三方不能看清楚私人窄视野2D图像。
参考图25和图26，分离子像素120由用于调制亮度的两个子区域14a和15a、以及用于子区域14a和15a的相应控制电子器件14b和15b构成。对公共宽视野2D图像的观看来说，如前面在图12、15、18和22中所示，按照标准方式简单地把图像递送给面板。
参考图26，对私人窄视野2D图像的观看来说，子区域15a、15a'等具有与私人2D图像相关的亮度。
隐私模式的第一种实现方案需要对顺序显示的2个不同的帧进行时分复用。如果在时间帧1中显示如图26所示的私人窄视野轴上2D图像、并且在时间帧2（在时间帧1之后）中显示如图27所示的非私人离轴2D图像，那么隐私显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人2D图像，而离轴的第三方能看到非私人2D图像。
隐私模式的第二种实现方案不需要时分复用。如果在所有时间帧中显示如图26所示的私人窄视野轴上2D图像，那么隐私显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人2D图像，而离轴的第三方能看到基本上无亮度的显示。
隐私模式的第一种实现方案（时分复用）具有隐私度比隐私模式的第二种实现方案（非时分复用）高的优点，因为非私人离轴图像进一步掩饰了轴上图像。然而，隐私模式的第二种实现方案（非时分复用）具有私人轴上2D图像的亮度为隐私模式的第一种实现方案（时分复用）的两倍的优点，因为第二种实现方案中的轴上图像被显示2倍的时间帧。
参考图26，对3D图像的观看来说，分离子像素120的子区域15a具有与自动立体3D图像的左眼数据相关的亮度，而分离子像素13的子区域14a基本上没有亮度（即，被切换成黑色）。
参考图26，分离子像素120'（相对于相邻子像素120旋转180°）的子区域15a'具有与自动立体3D图像的右眼数据相关的亮度，而分离子像素120'的子区域14a'基本上没有亮度（即，被切换成黑色）。
3D模式的第一种实现方案需要对顺序显示的2个不同的帧进行时分复用。如果在时间帧1中显示如图26所示的私人窄视野轴上3D图像、并且在时间帧2（在时间帧1之后）中显示如图27所示的非私人离轴2D图像，那么隐私3D显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人3D图像，而离轴的第三方能看到非私人2D图像。
3D模式的第二种实现方案不需要时分复用。如果在所有时间帧中显示如图26所示的私人窄视野轴上3D图像，那么隐私3D显示得以实现，从而用户能沿轴上方向看到私人3D图像，而离轴的第三方能看到基本上无亮度的显示。
3D模式的第一种实现方案（时分复用）具有隐私度比3D模式的第二种实现方案（非时分复用）高的优点，因为非私人离轴图像进一步掩饰了轴上图像。然而，3D模式的第二种实现方案（非时分复用）具有轴上3D图像的亮度为3D模式的第一种实现方案（时分复用）的两倍的优点，因为第二种实现方案中的轴上图像被显示2倍的时间帧。
参考图25-27的实施例，具有以下图像显示模式的利用分离子像素的显示***能够利用完全由透镜阵列构成的视差光学器件8实现：公共宽视野2D图像模式，私人窄视野2D图像模式，自动立体3D模式，和私人自动立体3D模式（3D图像的私人观看）；所述透镜阵列利用胶粘剂粘附到显示装置的最上表面。视差光学器件8对称地以两个相邻子像素为中心。子像素的尺寸为：11a=30微米，11b=20微米，12a=15微米，12b=35微米。子像素总宽度=100微米。透镜具有以下参数：像素到透镜顶点的距离=100微米，透镜宽度=200微米，透镜半径=120微米。上述各数值以及数值的比率仅是能够实现公共宽视野2D图像模式、私人窄视野2D图像模式、自动立体3D模式和私人自动立体3D模式（3D图像的私人观看）的***的例示。
尽管已经针对某个或某些实施例示出并描述了本发明，但是在阅读并理解本说明书和附图之后，本领域技术人员会想到一些等效变更和改型。尤其是就由上述元件（组件、组合件、装置、组成等）执行的各种功能来说，除非另有指示，用于描述这样的元件的术语（包括对“装置”的提及）意图对应于执行所述元件的指定功能的任意元件（即，功能上等同的任意元件），尽管在结构上与本发明的这里所述的示例性实施例中公开的执行所述功能的结构不等同。另外，虽然上面仅仅关于几个实施例中的一个或多个实施例描述了本发明的特定特征，但是当对于任何给定或特殊的应用场合而言有需要且有利时，这样的特征可以与其它实施例的一个或多个特征组合。
工业适用性
一种能够实现至少两种不同的图像显示功能的显示装置。所述两种不同的图像显示功能可以包括例如常规显示、隐私显示和自动立体3D显示。这样的显示器可以用作例如移动电话、便携式媒体播放器、游戏装置、膝上型个人计算机、电视机、桌面显示器等中的定向显示器。

Claims (12)

1.一种显示器，包括：
多个子像素，每个子像素被分成多个子区域，其中每个子像素包括单一栅极线和单一信号线，并且给定子像素内的每个子区域包括对应的存储电容器线；
光学元件，其与所述多个子像素相互协作地组合，从而产生与所述子像素内的对应子区域相关联的不同的随角度而变的亮度函数；以及
控制电子器件，其被配置成经由所述子像素内所包含的所述栅极线和信号线，向每个子像素内所包含的每个子区域以信号数据电压的形式提供图像数据电平，并且借助对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述子像素内的每个子区域的所述信号数据电压，从而所述显示器按照至少两种不同的图像功能工作。
2.如权利要求1所述的显示器，其中所述至少两种不同的图像功能选自：公共宽视野2D模式，私人窄视野2D模式，公共宽视野3D模式，私人窄视野3D模式，和双视图模式。
3.如权利要求1所述的显示器，其中所述控制电子器件借助对应的存储电容器线，使提供给给定子像素的每个子区域的信号数据电压变更相同的量。
4.如权利要求1所述的显示器，其中所述控制电子器件使提供给给定子像素的每个子区域的信号数据电压变更不同的量，并且使得对于非零图像数据电平，所述子像素的每个子区域具有非零亮度。
5.如权利要求1所述的显示器，其中所述控制电子器件使提供给给定子像素的至少一个子区域的所述信号数据电压变更一定的量，使得对于所有图像数据电平，所述至少一个子区域基本上没有亮度。
6.如权利要求1所述的显示器，其中所述控制电子器件被配置成以时分复用方式驱动所述多个子像素，使得在第一时间帧期间，给定子像素的第一组子区域基本上没有亮度而不管提供给所述子像素的所述图像数据电平如何，并且在所述第一时间帧期间，所述给定子像素的第二组子区域具有基本上与提供给所述子像素的所述图像数据电平相关的亮度；并且在所述第一时间帧之后的第二时间帧期间，所述子像素的所述第一组子区域具有基本上与提供给所述子像素的所述图像数据电平相关的亮度，并且在所述第一时间帧之后的所述第二时间帧期间，所述子像素的所述第二组子区域基本上没有亮度而不管提供给所述子像素的所述图像数据电平如何。
7.如权利要求1所述的显示器，其中每个子像素包括第一子区域和第二子区域；所述光学元件是具有与所述子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的所述第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，并且与所述子像素的所述第二子区域协作从而产生与所述第一随角度而变的亮度函数不同的第二随角度而变的亮度函数；并且所述控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述第一和第二子区域的所述信号数据电压，从而产生2D和3D观看模式。
8.如权利要求1所述的显示器，其中每个子像素包括第一子区域和第二子区域；所述光学元件是具有与所述子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的所述第一子区域协作从而产生第一轴上随角度而变的亮度函数，并且与所述子像素的所述第二子区域协作从而产生与所述第一随角度而变的亮度函数不同的第二离轴随角度而变的亮度函数；并且所述控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述第一和第二子区域的所述信号数据电压，从而产生公共宽视野2D和私人窄视野2D观看模式。
9.如权利要求1所述的显示器，其中每个子像素包括第一子区域和第二子区域；所述光学元件是间距基本上为所述子像素的间距的两倍的视差元件，并且就所述多个子像素当中的相邻的各对第一和第二子像素来说，所述视差元件与所述第一子像素的所述第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，与所述第一子像素的所述第二子区域协作从而产生第二随角度而变的亮度函数，与所述第二子像素的所述第一子区域协作从而产生第三随角度而变的亮度函数，并且与所述第二子像素的所述第二子区域协作从而产生第四随角度而变的亮度函数，
还包括配置成跟踪头部移动并且可操作地连接于所述控制电子器件的摄像机，其中所述控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述第一和第二子区域的所述信号数据电压，从而产生2D和头部跟踪3D观看模式。
10.如权利要求1所述的显示器，其中每个子像素包括第一子区域和第二子区域；所述光学元件是间距基本上为子像素的间距的两倍的视差元件，所述视差元件与所述第一和第二子像素的所述第一子区域协作从而产生供轴上观看2D图像和观看3D图像之用的随角度而变的亮度函数，并且与所述第一子像素和第二子像素的所述第二子区域协作从而产生供离轴观看2D图像之用的随角度而变的亮度函数；并且其中所述控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述第一和第二子区域的所述信号数据电压，从而产生2D、私人窄视野2D和3D观看模式
11.如权利要求1所述的显示器，其中每个子像素包括第一子区域和第二子区域；所述光学元件是具有与所述子像素基本上相同的间距的视差元件，所述视差元件与给定子像素的所述第一子区域协作从而产生第一随角度而变的亮度函数，并且与所述子像素的所述第二子区域协作从而产生与所述第一随角度而变的亮度函数不同的第二随角度而变的亮度函数，其中所述控制电子器件被配置成利用对应的存储电容器线来独立地变更提供给所述第一和第二子区域的所述信号数据电压，从而以时间顺序方式呈现双视图。
12.如权利要求1所述的显示器，其中所述光学元件是由透射区域和非透射区域、透镜阵列、或者它们的组合构成的视差屏障。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015081577A1 (zh) * 2013-12-03 2015-06-11 深圳市华星光电技术有限公司 显示装置及其显示图像的方法
WO2016004727A1 (zh) * 2014-07-10 2016-01-14 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及其驱动方法
CN105993172A (zh) * 2013-11-26 2016-10-05 At&T知识产权部有限合伙公司 克服用户损伤的媒体内容的操纵
CN106664442A (zh) * 2014-08-28 2017-05-10 索尼公司 发送装置、发送方法、接收装置和接收方法
CN106778122A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 北京小米移动软件有限公司 显示方法及装置、电子设备
CN107229884A (zh) * 2016-03-25 2017-10-03 北京小米移动软件有限公司 显示方法及装置、电子设备
CN107452283A (zh) * 2017-08-07 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 显示组件及其制造方法、显示装置

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110157304A1 (en) * 2009-07-01 2011-06-30 Sam Savoca Three-dimensional television and motion picture method and apparatus
CN102054469A (zh) * 2009-11-04 2011-05-11 联想(北京)有限公司 显示器及其显示方法
KR101685981B1 (ko) * 2010-07-29 2016-12-13 엘지전자 주식회사 입체영상 디스플레이 시스템, 입체영상 디스플레이 장치 및 입체영상 디스플레이 방법
JP2012042720A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Sony Corp 画像処理装置および方法、並びにプログラム
GB2484919A (en) * 2010-10-25 2012-05-02 Cambridge Silicon Radio Directional display device arranged to display visual content toward a viewer
EP2495602A1 (en) * 2011-03-01 2012-09-05 Thomson Licensing Autostereoscopic display and method for operating the same
GB2488979A (en) * 2011-03-07 2012-09-19 Sharp Kk Switchable Optics with GRIN lenses formed in liquid crystal layer
EP2689585A1 (en) * 2011-03-23 2014-01-29 Sony Ericsson Mobile Communications AB Multi-layer optical elements of a three-dimensional display for reducing pseudo-stereoscopic effect
KR101813517B1 (ko) * 2011-04-06 2018-01-02 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하는 표시 장치
TWI425498B (zh) * 2011-05-04 2014-02-01 Au Optronics Corp 關聯於雙影像應用的影音播放系統及其方法
KR101446379B1 (ko) * 2011-05-06 2014-10-01 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치
WO2012161703A1 (en) * 2011-05-24 2012-11-29 Apple Inc. Writing data to sub-pixels using different write sequences
KR101803571B1 (ko) * 2011-06-17 2017-11-30 엘지디스플레이 주식회사 입체영상표시장치와 이의 구동방법
WO2012176089A1 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Autostereoscopic display device
KR101864448B1 (ko) * 2011-07-06 2018-06-04 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치
US20130021385A1 (en) * 2011-07-22 2013-01-24 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co, Ltd. Lcd device and black frame insertion method thereof
US9239916B1 (en) * 2011-09-28 2016-01-19 Emc Corporation Using spatial diversity with secrets
KR101878482B1 (ko) * 2011-10-06 2018-07-16 엘지디스플레이 주식회사 입체 영상 표시장치
KR101868145B1 (ko) * 2011-10-06 2018-06-18 엘지디스플레이 주식회사 입체 영상 표시장치
TW201317633A (zh) * 2011-10-28 2013-05-01 Sumika Technology Co Ltd 立體顯示器
CN104054334B (zh) * 2011-12-21 2017-05-24 松下电器（美国）知识产权公司 显示装置
JP5990743B2 (ja) * 2012-03-09 2016-09-14 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機ｅｌ表示装置およびその駆動方法
BR112014029472A2 (pt) * 2012-06-01 2017-06-27 Koninklijke Philips Nv dispositivo autoestereoscópico de visualização e método de operação de um dispositivo autoestereoscópico de visualização
EP2717188A1 (de) * 2012-10-05 2014-04-09 Wincor Nixdorf International GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Eingabe eines persönlichen Identifikationsworts
US9118908B2 (en) * 2013-01-25 2015-08-25 Innolux Corporation Two dimensional/three dimensional switchable module and a method of driving the same
KR20140120085A (ko) * 2013-04-02 2014-10-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 구동부, 이를 이용한 표시 패널 구동 방법 및 이를 포함하는 표시 장치
GB2516637A (en) * 2013-07-26 2015-02-04 Sharp Kk Display device and method of driving same
US9967546B2 (en) 2013-10-29 2018-05-08 Vefxi Corporation Method and apparatus for converting 2D-images and videos to 3D for consumer, commercial and professional applications
US20150116458A1 (en) 2013-10-30 2015-04-30 Barkatech Consulting, LLC Method and apparatus for generating enhanced 3d-effects for real-time and offline appplications
CN103605211B (zh) * 2013-11-27 2016-04-20 南京大学 平板化无辅助立体显示装置及方法
CN103995374B (zh) * 2014-05-22 2016-08-24 深圳市华星光电技术有限公司 一种显示面板及显示装置
KR20170010848A (ko) 2014-05-30 2017-02-01 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 가변 시야각 광학 시스템
US9921345B2 (en) 2014-05-30 2018-03-20 3M Innovative Properties Company Optical systems having variable viewing angles
US10158847B2 (en) 2014-06-19 2018-12-18 Vefxi Corporation Real—time stereo 3D and autostereoscopic 3D video and image editing
US10345641B2 (en) 2014-12-18 2019-07-09 Sakai Display Products Corporation Liquid crystal display apparatus and method of driving liquid crystal display apparatus
US9690110B2 (en) * 2015-01-21 2017-06-27 Apple Inc. Fine-coarse autostereoscopic display
US10290267B2 (en) 2015-04-15 2019-05-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Fabrication of a display comprising autonomous pixels
CN104851394B (zh) * 2015-06-10 2017-11-28 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及显示方法
CN107710320B (zh) * 2015-06-23 2020-04-17 堺显示器制品株式会社 液晶显示装置以及液晶显示装置的驱动方法
US9865189B2 (en) 2015-09-30 2018-01-09 Synaptics Incorporated Display device having power saving glance mode
WO2017081139A1 (en) * 2015-11-10 2017-05-18 Koninklijke Philips N.V. Display device and display control method
CN108132570B (zh) 2016-12-01 2021-04-23 元太科技工业股份有限公司 显示装置及电子纸显示装置
US10795176B2 (en) * 2018-08-24 2020-10-06 3D Media Ltd Three-dimensional display adapted for viewers with a dominant eye
KR20220151061A (ko) * 2021-05-04 2022-11-14 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치의 구동 방법
CN116802718A (zh) * 2022-01-19 2023-09-22 京东方科技集团股份有限公司 显示方法和显示设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831765A (en) * 1995-05-24 1998-11-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Two-dimensional/three-dimensional compatible type image display
CN101010621A (zh) * 2004-09-30 2007-08-01 夏普株式会社 液晶显示装置
US20090067156A1 (en) * 2004-01-17 2009-03-12 Sharp Kabushiki Kaisha Illumination system and display device
JP2009069838A (ja) * 2008-09-29 2009-04-02 Fujitsu Ten Ltd 表示装置及び表示方法
US20090219241A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display device
JP2009282109A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Toshiba Mobile Display Co Ltd 表示素子

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2568659B2 (ja) * 1988-12-12 1997-01-08 松下電器産業株式会社 表示装置の駆動方法
GB2297876A (en) * 1995-02-09 1996-08-14 Sharp Kk Observer tracking autostereoscopic display
GB9608175D0 (en) * 1996-04-19 1996-06-26 Ncr Int Inc Method of controlling veiwability of a display screen and a device therefor
GB2317710A (en) * 1996-09-27 1998-04-01 Sharp Kk Spatial light modulator and directional display
JP3464155B2 (ja) * 1998-09-30 2003-11-05 三菱電機株式会社 ディスプレイ装置及びその製造方法
US6809470B2 (en) * 2000-12-29 2004-10-26 Intel Corporation Flat panel color display with enhanced brightness and preferential viewing angles
JP4342200B2 (ja) * 2002-06-06 2009-10-14 シャープ株式会社 液晶表示装置
GB2398130A (en) * 2003-02-05 2004-08-11 Ocuity Ltd Switchable active lens for display apparatus
KR100759392B1 (ko) * 2004-02-26 2007-09-19 삼성에스디아이 주식회사 입체 영상 표시장치
US20080246759A1 (en) * 2005-02-23 2008-10-09 Craig Summers Automatic Scene Modeling for the 3D Camera and 3D Video
US7359105B2 (en) * 2006-02-07 2008-04-15 Sharp Kabushiki Kaisha Spatial light modulator and a display device
WO2009082739A1 (en) * 2007-12-20 2009-07-02 Real D Intra-pixel illumination system and methods
JP5183292B2 (ja) * 2008-05-01 2013-04-17 株式会社ジャパンディスプレイウェスト 電気光学装置
JP2010008576A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Toshiba Mobile Display Co Ltd 液晶表示装置および液晶表示装置の駆動方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831765A (en) * 1995-05-24 1998-11-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Two-dimensional/three-dimensional compatible type image display
US20090067156A1 (en) * 2004-01-17 2009-03-12 Sharp Kabushiki Kaisha Illumination system and display device
CN101010621A (zh) * 2004-09-30 2007-08-01 夏普株式会社 液晶显示装置
US20090219241A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-03 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display device
JP2009282109A (ja) * 2008-05-20 2009-12-03 Toshiba Mobile Display Co Ltd 表示素子
JP2009069838A (ja) * 2008-09-29 2009-04-02 Fujitsu Ten Ltd 表示装置及び表示方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105993172A (zh) * 2013-11-26 2016-10-05 At&T知识产权部有限合伙公司 克服用户损伤的媒体内容的操纵
WO2015081577A1 (zh) * 2013-12-03 2015-06-11 深圳市华星光电技术有限公司 显示装置及其显示图像的方法
WO2016004727A1 (zh) * 2014-07-10 2016-01-14 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及其驱动方法
CN104090417B (zh) * 2014-07-10 2016-11-23 京东方科技集团股份有限公司 一种显示装置及其驱动方法
US9846320B2 (en) 2014-07-10 2017-12-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Display device and driving method thereof
CN106664442A (zh) * 2014-08-28 2017-05-10 索尼公司 发送装置、发送方法、接收装置和接收方法
CN106664442B (zh) * 2014-08-28 2020-06-09 索尼公司 发送装置、发送方法、接收装置和接收方法
CN107229884A (zh) * 2016-03-25 2017-10-03 北京小米移动软件有限公司 显示方法及装置、电子设备
CN106778122A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 北京小米移动软件有限公司 显示方法及装置、电子设备
CN107452283A (zh) * 2017-08-07 2017-12-08 京东方科技集团股份有限公司 显示组件及其制造方法、显示装置
US10817089B2 (en) 2017-08-07 2020-10-27 Boe Technology Group Co., Ltd. Display component and method for manufacturing the same, display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013521515A (ja) 2013-06-10
EP2553676A4 (en) 2013-07-31
US20110234605A1 (en) 2011-09-29
WO2011118423A1 (en) 2011-09-29
EP2553676A1 (en) 2013-02-06

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