[发明专利]立体显示设备及其显示方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及立体显示领域，特别是关于一种能够实现广视角的立体显示设备及其方法。

【背景技术】

立体液晶显示器可以显示立体图像。观看者无需借助任何辅助工具，肉眼直接可以观看到犹如立体电影那样具有鲜明纵深的立体图像。具备平面与立体兼容性能的立体液晶显示器将在绝大部分市场空间替代普通的液晶显示器，有可能成为平板显示最有前途的方向。相应的，集成了立体液晶显示器的手机、MP4、电脑等将给用户带来全新的体验。并且在不远的将来将成为市场的主流。

如图1所示，立体显示设备根据视差障碍原理，利用特定的掩模算法，将展示影像交叉排列，通过特定的视差屏障后由两眼捕捉观察。视差屏障通过光栅阵列（利用摩尔干涉条纹判别法精确安装在显示器液晶面板上）准确控制每一个像素透过的光线，只让右眼或左眼看到，由于右眼和左眼观看液晶面板的角度不同，利用这一角度差遮住光线就可将图像分配给右眼或者左眼，经过大脑将这两幅由差别的图像合成为一副具有空间深度和维度信息的图像，从而使用户不需要任何助视设备（如戴上3D眼镜）即可看到3D图像。

如图2所示，在实际工程实现中，由于两眼视线相邻处的影像，会被左、右两眼在无意识状态下捕捉读取形成所谓的逆视（重叠影像、失真、黑色纵纹），眼睛极易酸痛疲劳，因此用户必须极小的角度内才能正常观看，换句话说，如果不采用别的技术辅助，立体液晶显示器的可视角度很小。

如图3所示，为了改善上述缺失因此开发出头部检测系统(head tracking system)，利用这种检测系统可随时侦测观视者头部位置，一旦产生逆视领域时显示器会立即切换左右两眼所读取的影像，如此一来不但可以防止逆视问题的发生，还可以扩大三维元立体影像的可观视范围。

然而实际使用上头部检测系统时，却发现图3的A处部位的各菱形区域界面非常狭窄，造成用户感受到微妙的重叠影像、失真(crosstalk)与黑色纵纹(moire)等观视性不佳及眼睛极易酸痛疲劳反效果。有鉴于此该系统被进一步改成如图4所示的由液晶所构成的电子驱动型可动式头部检测系统。如果观视者的头部移动至界面区域时，该新型头部检测系统可以立即检测，同时移动上述三维立体影像分割器的开口部，也就是说它是利用检测器随时侦测、监控观视者的头部位置，并将侦测结果反馈给影像分割器，调整、控制液晶显示器上所显示的左、右两眼的影像位置，利用这种新技术观视者可以观看到范围极广的三维立体影像。

由上述各图及其描述可知，头部检测系统减弱甚至消除了水平方向的逆视效果，但是用户依然被限制在一定距离（远近方向）内使用，因此在应用上受到极多的限制。因此必须解决使用时远近方向上的逆视问题。

研究表明水平方向上小画面的前后方向的立体可视范围比大画面的立体可视范围大，这是因为小画面的视角比较小，液晶显示器与影像分割器较不容易产生所谓的moire干涉。如图5所示，利用这种物理现象将液晶显示器与影像分割器，藉由电子方式分割成16等份各别掌控专属区域，换言之它可针对用户的位置将上述影像分割器的开口部位置，以及液晶显示器内的影像微调到最适当状态，如此无论远、近，用户都可以观赏到三维立体影像。根据液晶显示器上方的立体头部检测系统(stereo head track)所侦测有关的观视者二维位置数据(前后，左右)，同时控制并切换液晶显示器左、右眼影像，以及影像分割器的开口部位置，对立体观视区以外的观视者则进行上述个别影像分割控制。

如图6所示，现有的分割控制的液晶显示器的控制过程如下：

（1）立体摄像头抓到用户相对摄像头的精确位置（左右、远近），并将此数据传输给头部检测控制电路；

（2）头部检测控制电路根基此数据进行运算，解算出用户实际观看的精确位置；

（3）根据用户的精确位置，头部检测控制电路同时还解算出开口部位置的调整参数及左、右画面的位置调整参数；

（4）根据开口部位置的调整参数，头部检测控制电路重新调整了液晶屏内相应ITO点的开、关，以形成需要的视障；

（5）根据左、右画面的位置调整参数，头部检测控制电路重新调整了左、右画面的显示区域；

分析上述的控制过程可知，实际解决用户（左右、远近）逆视问题，是通过调整ITO与左、右画面的位置来形成不同的立体视觉范围。通俗的说，是通过画面与其对应的ITO“平移”完成的，即每一个“平移”位置对应着一个最佳的观看位置（左右、远近方向）。头部检测控制器根据用户头部的位置，解算出对应的“平移”位置。

由上述分析，可以看到，这种技术存在以下缺点：