CN101354504B - 堆叠式lcd单元 - Google Patents

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Abstract

一种LCD单元，包括在彼此之上堆叠的多个LC面板。如果将在LCD单元上显示的图片是静止图片，则LC面板中的一个沿着与其余LC面板中的像素行的扫描方向相反的方向相继地扫描多行像素。如果所述图片是活动图片，则所有的LC面板均沿着相同方向相继地扫描。

Description

堆叠式LCD单元
本申请是基于并且要求2007年7月25日提交的日本专利申请No.2007-193453的优先权，通过引用而将其公开内容整体结合在这里。
技术领域
本发明涉及一种堆叠式液晶显示器(LCD)单元，并且更具体地，涉及一种直视型LCD单元，它具有多个在彼此之上堆叠的LC面板。本发明还涉及一种电子显示系统，它具有这种直视型LCD单元。
背景技术
LCD设备具有实现较低功损耗和较高分辨率的优点，并且因此被用于从小型便携式电话到大型电视(TV)监视器的各种应用中。然而，LCD设备自身的对比度至多低达1000∶1，这远低于其它显示设备的对比度，例如CRT、也被用作TV监视器的等离子显示设备以及具有大约数万的对比度的、称为场发射显示(FED)设备或者表面发射显示(SED)设备的放电型显示设备。因此，已经指出，LCD设备具有以下问题，即当显示具有黑暗图画部分的图像例如在电影中包括的图像时，图像表达能力不良。
为了解决以上问题，已经研发出一种技术，其中根据将被显示的图像，对LCD设备的背光源的光强进行控制，而不提高LCD设备自身的对比度，从而由此作为整体提高LCD设备的对比度。然而，通常在表面发射背光源中采用冷阴极管，冷阴极管具有窄的亮度动态范围。因此，即使根据将被显示的图像控制背光源的光强，对比度的改进至多停留在2000∶1到3000∶1的水平上。另外，如果在屏幕上同时存在亮区和暗区，则具有细长形状的冷阴极管可能在局部屏幕区域中的亮度(光亮度)性质受控不良。这减弱了通过背光源的亮度控制实现的对比度的提高。简言之，当在其中也具有高亮度区的屏幕上显示具有优良重现性的低亮度区时，LCD设备的有效对比度降低。
为了避免以上问题，期望显著地提高LCD设备的对比度。然而，如前所述，LCD设备自身的对比度至多大约为1000∶1。专利公开1和2描述了一种技术，用于整体提高LCD设备的对比度而不显著提高LCD设备自身的对比度。在该技术中，多个LC面板被堆叠在彼此之上以形成堆叠式LCD单元，由此降低黑色亮度并且因此整体提高LCD单元的对比度。如在这里使用的术语“黑色亮度”意指在被供给有最低亮度的灰度级信号，的屏幕上的亮度，所述灰度级信号也就是黑色信号。
图6示出一种典型的LCD单元，它具有在彼此之上堆叠的两个LC面板。该LCD单元包括第一偏振膜901、第一LC面板941、第二偏振膜902、第二LC面板942和第三偏振膜903，它们从LCD单元的光入射侧连续地排列。第一LC面板941包括TN-模式液晶(LC)层931和在LC层931附近包括透明电极921和922的一对透明基层911和912。第二LC面板942包括TN-模式LC层932和在LC层932附近包括透明电极923和924的一对透明基层913和914。LC面板941和942的透明电极921和923是从驱动电路951向其供应驱动信号的像素电极，而LC面板941和942的透明电极922和924是公共电极。
如果使用激光束测量LC面板941、942自身的对比度，则对比度将大约为10到15。在另一方面，如果测量包括LC面板941、942的LCD单元的总对比度，则该总对比度升高至大约100∶1。如果测量包括三个LC面板的LCD单元的对比度，则对比度将升高至大约1000∶1，由此实现了远远超过LC面板自身的对比度极限的优良对比度。如上所述的专利公开如下：
专利公开1：JP-1989-10223A
专利公开2：JP-UM-1984-189625A
在专利公开1中描述的LCD单元中，在彼此之上堆叠的两个LC面板941、942被用于实现更高的对比度，其中利用从单独信号源供应的公共信号驱动该两个LC面板。在该构造中，在相同的时刻利用相同的信号驱动相互交叠的两个LC面板的相应的位置(像素)，而不考虑将在其中显示的图片是静止图片还是活动图片。这将使得在从写入图像数据开始到保存图像数据结束的帧周期中，两个LC面板的透光度变化相交叠，由此在帧周期中放大透光度变化或者闪烁的程度。闪烁程度放大将引起LCD单元观看者感觉不适的问题。
发明内容
鉴于上述在堆叠式LCD单元中的以上问题，本发明的一个目的在于提供一种堆叠式LCD单元，它包括在彼此之上堆叠的多个LC面板，能够抑制在其中发生的闪烁。
(1)本发明提供一种液晶显示器(LCD)单元，包括：多个液晶(LC)面板，其每一个均具有像素阵列，所述LC面板在彼此之上堆叠从而LC面板的相应像素彼此对准以显示图片；以及背光源，它将光发射到堆叠LC面板的后侧上，其中：至少一个LC面板的多行像素从第一行像素沿着第一扫描方向连续扫描，并且其余LC面板的多个像素从第二行像素沿着第二扫描方向连续扫描；并且所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反，和/或所述第一行不同于所述第二行。
(2)本发明还提供一种液晶显示器(LCD)单元，包括：多个液晶(LC)面板，其每一个均具有像素阵列，所述LC面板在彼此之上堆叠从而LC面板的相应像素彼此对准；背光源，它将光发射到堆叠LC面板的后侧上；以及模式切换部分，用于选择第一模式和第二模式中的一种模式，在所述第一模式中，LC面板的多行像素从相同行像素沿着相同的扫描方向连续扫描，在所述第二模式中，至少一个LC面板的多行像素从第一行像素沿着第一扫描方向连续扫描，其余LC面板的多个像素从第二行像素沿着第二扫描方向连续扫描，并且所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反，和/或所述第一行不同于所述第二行。
此外，本发明还提供了一种根据上述(1)或(2)的液晶显示器单元，其中所述液晶面板每一个均包括：液晶元件，所述液晶元件包括液晶层和一对在其之间夹住所述液晶层的基层；和一对在其之间夹住所述液晶元件的偏振膜，其中所述液晶元件包括每一个均为所述像素中的一个设置的多个三端子设备，并且利用包括准静态驱动模式的主动矩阵驱动方案驱动。
参考附图，从下面的说明可以更加清楚本发明的上述和其它的目的、特征和优点。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的电子显示系统的框图；
图2是根据本发明的第二实施例的电子显示系统的框图；
图3是用于图1和2的电子显示系统中的LCD单元的截面视图；
图4是图3的LCD单元的概要截面视图，示出从LCD单元到观察者的光路；
图5是图1的电子显示系统中的IC驱动器的功能框图；
图6是具有在彼此之上堆叠的多个LC面板的典型LCD单元。
具体实施方式
现在，将参考附图描述本发明的实例性实施例，其中类似的构件可以用类似的引用数字标注。
图1示出根据本发明的第一实施例的电子显示系统(LCD系统)。该LCD系统包括图像源单元100、信号处理单元110和堆叠式LCD单元130，它们经由电缆103、116、117相互连接。堆叠式LCD单元130包括在彼此之上堆叠的一对LC面板133、136。
图像源单元100包括图像源101和发射机102。图像源101输出将在LCD单元130上显示的图片(图像数据)。发射机102将从图像源101输出的图像数据转换成适于传输的图像信号，并且经由电缆103将所述图像信号传送给信号处理单元110。从图像源单元100被传送给信号处理单元110的图像信号包括一系列信号(串行信号)，它们被从信号处理单元110传送到所述的一对LC面板133、136。然而，被传送到第一LC面板133的串行信号不同于被传送到第二LC面板136的串行信号。
例如由Xilinx电子公司(Xilinx Electronics Corp.)供应的THC63DV164芯片可被用作发射机102。在此情形中，发射机102将从图像源101输出的并行数据转换成串行信号，并且经由电缆，例如电信电缆103，将转换的串行信号传送到信号处理单元110。然而，因为可以使用适用于个人计算机的数字接口的典型DVI输出，发射机102不限于以上芯片，可以是能够输出等效信号的一种芯片。图像源单元100可以是具有典型DVI输出的个人计算机。信号传输可以在任何发射机和相应的接收机之间进行，其中用于传输的信号可以不同于所述DVI输出，可以是经由具有适当传输率的多个数字信号电缆传输的数字信号或者可以是模拟信号。
信号处理单元110包括接收机111和信号控制芯片112。接收机111接收从图像源单元100发射的图形信号。信号控制芯片112包括信号发生部分113、活动图片判断部分114和模式切换部分115。信号发生部分113对由接收机111接收的信号执行图像处理，以产生将被显示在LCD单元130的两个LC面板133和136上的一对图片。信号发生部分113向经由信号电缆116和117向LC面板133和136传送通过图像处理产生的信号。经由信号电缆116和117传送的信号例如为LVDS(低压差分信号)信号。
在信号处理单元110上安装的信号控制芯片112可以是由Altera公司供应的Stratix系列的，或者FPGA(现场可编程门阵列)。因为这种芯片也具有LVDS发射机功能，使用这种芯片提供简单的电路构造。然而应该注意，这种芯片的内置存储器具有较小的容量，并且优选的是，根据情形为这种芯片提供外部缓存。使用FPGA意味着利用静态RAM配置所述逻辑电路。因此，当芯片通电时，应该从设于所述芯片外部的ROM设备提供所述逻辑电路的配置。使用FPGA的原因在于，FPGA特别适用于试验目的或者小批量生产。FPGA的类型包括能够被电重写的EEPROM、PROM和一次性PROM，它们均可基本上被用于本发明。如果期望大批量生产，则可以用门阵列代替FPGA的逻辑电路。在另一方面，如果期望大规模，则可以利用全定制LSI代替FPGA以获得本发明的优点。
LCD单元130包括第一LC面板133、第二LC面板136和光源137，它们从LCD单元130的前侧连续排列。在LCD单元130中，第一LC面板133和第二LC面板136被堆叠在彼此之上，其中第一LC面板133的像素阵列138与第二LC面板136的像素阵列对准。虽然图1示出具有三个(RGB)子像素的一个像素138，但是多个像素被排列成阵列。多个扫描线(未示出)沿着行方向延伸以连续扫描像素138的各个行，并且多个数据线(未示出)沿着列方向延伸以向像素138的各个列提供图像数据。
光源137被设于LCD单元130的远离观察者的后侧上以向LC面板133、136提供背光。第一LC面板133在其中包括滤色器，并且被用作彩色LC面板，并且第二LC面板136被用作单色LC面板。竖直驱动器131和水平驱动器132被提供用于驱动第一LC面板133，并且另一个竖直驱动器134和另一个水平驱动器135被提供用于驱动第二LC面板136。
在LCD单元130中，第一LC面板133的扫描方向与第二LC面板136的扫描方向相反。更具体地，第一LC面板133从屏幕上的底行像素朝向顶行像素向上扫描，如箭头141所示，而第二LC面板136从屏幕上的顶行像素朝向底行像素向下扫描，如箭头140所示。LC面板133和136的扫描方向分别由竖直驱动器131和134确定。
用于本实施例中的相反扫描方向实现了明显闪烁的减轻，其原因将在下文中描述。在TFT驱动LC面板的情形中，利用在每一个像素的写入时刻注入的恒量电荷驱动所述的每一个像素。在写入时刻中，利用下面的简单公式，使用提供给像素电极的电荷量Qs和像素电容C1表达写入电压Vs：
Vs＝Qs/C1
如果在每一个像素中电荷量Qs保持不变直至下一写入时刻，在该像素中的写入电压Vs将被保持。然而，由于TFT漏电等，Qs以Qr量降低，直至下一写入时刻，从而由此在结束帧处将初始像素电压Vs降低至最终电压Ve。最终电压Ve由下面的公式表达：
Ve＝(Qs-Qr)/C1
在每一个像素中，电压降低Vs-Ve改变了LC层的透光度以改变每一个像素的亮度或者光亮度。LCD单元的观察者作为闪烁现象注意到亮度变化。
在其中两个LC面板被堆叠以提高对比度的LCD单元的结构中，LCD单元的透光度是第一LC面板的透光度与第二LC面板的透光度的乘积。在这里假定每一个LC面板由于闪烁而具有透光度变化ΔL。根据LC面板的驱动方案，ΔL可以是正值或者负值。如果两个LC面板的透光度均从L变化为L-ΔL，则所述两个LC面板的总透光度变化由下面的公式表达：
L2-(L-ΔL)2＝2L×ΔL-(ΔL)2。
以上公式表明，如果存在的话，由于闪烁引起的每一个LC面板的透光度的变化被放大从而由此降低了LCD单元的图像质量。
本实施例采用相反-扫描-方向模式，其中，LCD单元130中的两个LC面板133、136沿着相反方向扫描。相反-扫描-方向模式的一个实例是，第一LC面板133的顶像素由于即刻处于写操作之后而具有亮度L，而第二LC面板136的相应的顶像素由于即刻处于写操作之前而具有L-ΔL的亮度。因此，总透光度变化由下面的公式表达：
L2-L×(L-ΔL)＝LΔL。
比较在使用相同扫描方向的情形中的总透光度变化和在使用相反扫描方向的情形中的总透光度变化，后者以差值LΔL具有较低的数值，假定(ΔL)2由于数值ΔL的较小量级而可以忽略。
使用根据以上实例性实施例制造的LCD单元，试验性地测量闪烁强度。首先对使用相同扫描方向的对照实例的情形进行测量，它揭示高于-30dB的闪烁强度。然后对使用相反扫描方向的实施例的情形进行测量，它揭示低于-30dB的闪烁强度。该试验测量示出相反扫描方向优于相同扫描方向。
在对两个LC面板使用相反扫描方向的情形中，在显示静止图片时不存在任何缺陷。在另一方面，在显示其中图像在帧间改变的活动图片时，存在将在下文中详细描述的需要解决的问题。活动图片具有在第n帧和第(n+1)帧之间改变的图像，并且随着时间继续改变图像。在对于两个堆叠LC面板使用相反扫描方向的情形中，在第n帧的数据被写入第一LC面板133和第二LC面板136之后，第(n+1)帧的数据被写入两个LC面板中。在该第(n+1)帧中，在第一LC面板133中，从屏幕底部朝向顶部，第n帧的数据被第(n+1)帧的数据连续地替代，而在第二LC面板136中，从屏幕顶部朝向底部，第n帧的数据被第(n+1)帧的数据连续地替代。
在第(n+1)帧期间写入数据的初始阶段，在第一LC面板133中的顶行像素的数据被第(n+1)帧的数据代替，而在第二LC面板136中的顶行像素的数据保持为第n帧的数据。类似地，在第二LC面板136中的底行像素的数据被第(n+1)帧的数据代替，而在第一LC面板133中的底行像素的数据保持为第n帧的数据。即，在第(n+1)帧以及其它帧中，在第一LC面板133的像素图像和第二LC面板136中的相应像素的图像之间存在差异，并且仅在短时段内消除这种差异，所述时段在一个帧中活动图片的所有数据被替代之后开始，并且在下一帧中数据替代开始之前结束，由此降低了活动图片的图像质量。
如上所述，活动图片的图像质量，其中对于各个帧传送不同的图像数据，由于相反扫描方向而被降低。可以通过在显示活动图片时使用相同扫描方向而解决这个问题。因此，本实施例的LCD单元采用在显示活动图片时使用相同扫描方向的第一模式，以及在显示静止图片时使用相反扫描方向的第二模式。活动图片判断部分114判断所传送的图像数据是否用于活动图片，并且模式切换部分115基于活动图片判断部分114的判定在第一模式和第二模式之间改变显示模式。模式切换部分115选择第一模式，即，如果图片是活动图片，则采用相同扫描方向。图2示出图1的LCD单元在相同-扫描-方向模式中操作以用于显示活动图片。在图2中，第一和第二LC面板133和136均沿着从屏幕顶部到底部的向下方向扫描像素，如箭头140所示。虽然相同扫描方向对于闪烁产生不利影响，与观察静止图片的情形相比，由于图像在相邻帧之间变化，在观察活动图片时，观察者注意到较轻的闪烁。
返回图1，模式切换部分115传送一个信号，该信号指示第一LC面板133的竖直驱动器131根据选定模式是应该沿着向下方向还是沿着向上方向扫描像素。竖直驱动器131具有其中能够在向上方向和向下方向之间切换扫描方向的配置，并且基于从模式切换部分115传送来的信号确定扫描方向。信号控制芯片112切换从信号发生部分113传输的图像数据的顺序。如果扫描方向为向下方向，则信号控制芯片112从顶像素朝向底像素序列地传输图像信号，而如果扫描方向为向上方向，则从底像素朝向顶像素序列地传输图像信号。
通过比较这些图像，基于在从图像源单元100接收的第n帧的图像和第(n+1)帧的图像之间在整个屏幕上的图像数据的相似性或者差异程度，活动图片判断部分114判断图片是否为活动图片。更具体地，设于图像源单元100中的帧存储器在其中存储先前帧的图像数据，它与当前帧的数据相比较，以判断在全部帧数据中的差异程度。如果差异程度高于或者低于阀值，则信号处理单元110判断所接收的图片是活动图片或者是静止图片。可以通过比较两个相继的帧数据进行判断，或者可以通过比较三个或者多于三个的相继帧数据进行判断。
关于活动图片/静止图片的判断可以使用将活动图片从静止图片分开的单一阀值；然而，在具有阀值附近的变化的静止图片的情形中，这可能是困难的。因此，优选的是使用两个不同的数值用作阀值，包括用于判定活动图片的较大的一个(阀值A)和用于判定静止图片的较小的一个(阀值B)。在此情形中，如果差异高于或者等于阀值A，则信号控制芯片112判断图片为活动图片，而如果差异等于或者低于阀值B，则判断图片为静止图片。
注意的是，因为在两个帧的数据之间的差异判断可能受到例如由于当切换扫描方向时鼠标或者窗口的移动引起的噪音影响，频繁的或者周期性的扫描方向切换可能发生。为了避免这种频繁的切换操作，可能有效的是在切换之前的时段中提供滞后。更具体地，例如，在其判断持续一秒或者六十帧之后从静止图片到活动图片进行切换，而在其判断持续三十秒或者1800帧之后从活动图片到静止图片进行切换。
如果其中例如在VGA尺寸屏幕的640×480个像素中的1/4像素发生改变的状态连续地持续三十秒，则活动图片判断部分114判断图片转变成或者保持为活动图片。如果其中改变像素的数目等于或者低于该640×480个像素中的1/6的状态连续地持续一秒，则活动图片判断部分114判断图片转变成或者保持为静止图片。这种判断防止在静止图片和活动图片之间发生频繁切换，由此使观察者不会在屏幕上感到不适。优选的是，在竖直回扫周期期间，在关于一个帧的写入操作之后执行切换本身。本实施例还采用这种类型的扫描方向切换。然而，如果在竖直回扫周期之外执行切换，则图像质量不发生显著降低，因为图像质量降低仅仅在一个帧周期中发生并且观察者将难以感觉到。
图3示出图1所示LCD单元130的截面视图。LCD单元130包括偏振膜201、透明基层211、滤色层251、定向膜221、LC层231、定向膜222、透明基层212、偏振膜202、偏振膜203、透明基层213、定向膜223、LC层232、定向膜224、透明基层214、偏振膜204、表面发射光源241，它们从LCD单元的光发射侧连续地排列。在下面的说明中，为了便于说明，透明基层211、滤色层251、定向膜221、LC层231、定向膜222、透明基层212的组合被称作第一LC元件261。第一LC元件261和在其间夹住第一LC元件261的偏振膜201与偏振膜202的组合被称作第一LC面板133。类似地，透明基层213、定向膜223、LC层232、定向膜224和透明基层214的组合被称作第二LC元件262，并且第二LC元件和在其间夹住第二LC元件262的偏振膜203与偏振膜204被称作第二LC面板136。
图3中的表面发射光源241对应于图1中的光源137。表面发射光源241构成从其平坦表面发射光的平面光源，并且通过其后侧将光发射到第一LC面板133和第二LC面板136上。从表面发射光源241发射的光相继地通过第二LC面板136和第一LC面板133以到达观察者。在第一LC面板133和第二LC面板136的各个像素中的光传输控制向观察者提供理想的图像或者图片。
将在下文中描述LCD单元的制造过程。将首先描述第一LC面板133的制造。在靠近LC层231的透明基层212的表面上，为透明基层212提供电极对基质例如图6所示的923。为每一个电极对的像素电极提供三端子非线性设备例如TFT，以使得每一个像素与相应的TFT相关联。每一个LC面板使用由每一个均构成梳齿电极的像素电极和相应的公共电极产生的横向电场在平面切换(in-plain-switching：IPS)模式中操作。滤色层251包括用于每一个子像素的一个条纹层以代表像素中的三种颜色即红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的一种。在第一LC面板133中，代表三种不同颜色的三个子像素构成一个像素。
通过涂覆和随后的定向处理例如摩擦处理分别在透明基层211的滤色层的表面和其上形成电极对基质的透明基层212的表面上形成定向膜221、222。然后组装透明基层211和透明基层212，其间存在特定间隙从而定向膜221和定向膜222彼此相对，其中其定向方向彼此平行或者相反。然后通过注入利用LC，例如来自Merck公司的ZLI4792，提供所述的特定间隙，以构成第一LC元件261。然后第一LC元件261被夹在偏振膜201和偏振膜202之间以构成第一LC面板133。所述偏振膜可以是来自Niitto Denko公司的SEG1224。偏振膜201和202被排列成使得其光传输轴或者光吸收轴彼此垂直，并且偏振膜201和202中一个的光吸收轴平行于LC层231的定向方向。
然后将描述第二LC面板136的制造过程。该过程类似于第一LC面板133的制造过程，只是对于第二LC面板136无需形成滤色层的步骤。更具体地，在靠近LC层232的透明基层214的表面上，为透明基层214提供电极对基质例如图6的921。为每一个电极对的像素电极提供三端子非线性设备例如TFT，以使得每一个像素与相应的TFT相关联。因为第二LC面板136不具有滤色层，第二LC面板136的每一个像素的尺寸可以被设计成对应于包括三个子像素的第一LC面板133的像素的尺寸。可替代地，第二LC面板136的单个像素的构造可以相应于第一LC面板133的子像素的构造，除了不存在滤色层。如此制造的第二LC元件262被夹在偏振膜203和偏振膜204之间以构成第二LC面板136。偏振膜203和204被排列成使得其光传输轴或者光吸收轴彼此垂直，并且偏振膜203和204中一个的光吸收轴平行于LC层232的定向方向。
在第一LC面板133和第二LC面板136之间对准相应的像素之后，将LC面板133和136堆叠在彼此之上。表面发射光源241然后被布置在第二LC面板136的后侧上以配置LCD单元130.在将第一LC面板133堆叠到第二LC面板136上时，其定向方向被布置成相互平行或者垂直从而使经过偏振膜202的光能够尽可能多地经过偏振膜203。可替代地，偏振膜202和203中的一个可以省略，由此允许两个LC面板在其之间共享偏振膜202和203中的另一个。
在本实施例的LCD单元130中，仅仅为第一LC面板133提供滤色层251。在此情形中，当视场平行于LC面板物理地移动时，不同于在两个LC面板上均包括滤色层的LCD单元，发射亮度不随着视角发生显著变化。然而，应该指出，如果两个LC面板133和136均利用从公共信号源供应的相同信号驱动，则在LC层231和LC层232之间的距离引起视差，这降低了LCD单元的图像质量，这将在下文中详述。
图4示出如上所述的LC面板的简化结构，以用于示出视差问题。在图4中，仅仅示出图3中的构件中的透明基层和LC层，其中LC面板301和302分别地对应于LC面板133和136，并且LC层325和326分别地对应于LC层231和232。
观察者311沿着垂直于LCD单元的屏幕的由数字331标注的视线观察LC面板301和302，使第二LC面板302上的点α和LC面板301上的相应的点β相互交叠。因此，观察者311将两个点α和β视为沿着视线331的相同的点。更具体地，沿着法向观察并不引起视差，由此基本不会使得观察者311感到不适。在另一方面，观察者312沿着从屏幕垂线以角度θ倾斜的观察方向观察LC面板301和302引起两个点α和β由于其间的距离“d”而相互分离。在视野332中观察到点α，而在视野333中观察到点β，由此观察者312感到视差334。视差334引起图像数据中的单线或者单点被视为双线或者双点，从而使得观察者感到不适。
经过第一LC面板301和第二LC面板302的光通过透明基层321被发射到空气中，由此根据在透明基层321和空气之间的折射率的差异，由于Snell定律，光方向改变。假定θ、
Figure GSB00000607875700141
ng和na分别为光从透明基层321的发射角、光到透明基层321的表面上的入射角、透明基层321的折射率和空气的折射率，则基于Snell定律下面的公式：
Figure GSB00000607875700142
成立。转换以上公式给出下面的关系：
Figure GSB00000607875700143
根据内错角关系，在从点β朝向透明基层321的表面行进的光和透明基层321的垂线之间的角度也可类似地表达。这同样适用于点α。如在观察方向θ中观察到的在LC面板301上的点α和点β之间的明显距离“r”可以如下获得：
为了消除沿着倾斜观察方向的视差，有效的是将初始地在LC面板301的点β上显示的点图像延伸以得到如图4所示具有长度r的线图像。因此，本实施例采用平均化处理，其中将在点β上显示的信息被分散到在点β和以距离“r”离开点β的点γ之间的线段。该平均化处理减轻了视差感以在LCD单元上提供令人感到舒适的图像。可以对LC面板301和302的任何一个的图像数据执行所述平均化处理。鉴于减轻视差感，对于包括滤色层的LC面板301和不包括滤色层的LC面板302中的任何一个，通过图像数据平均化处理，能够获得同等的优点。类似地，对于前侧LC面板和后侧LC面板中的任何一个，通过图像数据平均化处理，能够获得同等的优点，在这里使用的术语“前侧”和“后侧”是基于观察者的观点。
如果对于后侧LC面板即第二LC面板302在图像数据上执行平均化处理，则可以在第一LC面板301和第二LC面板302之间插入光学构件，例如光漫射薄膜。具有光漫射功能的光学构件明显地扩大了在图像处理中通过对LC面板302的数据平均化处理获得的距离r’。距离r’可以由下面的公式表达：
Figure GSB00000607875700151
其中d’和η分别是在所述光学构件和LC层326之间的距离和漫射角(半值宽度漫射角)。图像处理应该优选地考虑利用光学构件达到的这种距离放大的效果。
本发明人对用于包括两个LC面板的LCD单元的驱动方案进行了研究，并且发现如在下文中详述的适当的驱动方案。所述适当的驱动方案是：对于不包括滤色器的LC面板(例如302)，执行图像数据平均化处理，并且该LC面板(302)被堆叠在包括滤色层的另一个LC面板(例如301)上。对于不包括滤色器的LC面板执行图像数据平均化处理的原因在于，对于包括滤色器的LC面板执行图像数据平均化处理会混合所述的三种颜色以形成阴暗的色调并且降低颜色的可再现范围。
图5示出信号控制芯片112的功能框图。信号控制芯片112包括单色图像产生部分501、第一计算部分(平均化处理部分)502、时序控制器503、505和506、第二计算部分504、控制信号发生部分507和发射机508和509。第二计算部分504用作图1所示的活动图片判断部分114，它对所传送的图片是活动图片还是静止图片进行判断。控制信号发生部分507用作模式切换部分115，它对于第一LC面板133执行扫描方向切换。第二计算部分504的输出信号经由时序控制器505，通过发射机509被传送到第一LC面板133。来自第一计算部分502的输出信号经由时序控制器506，通过发射机508被传送到第二LC面板136。
用于图像数据的包括V-Sync、H-Sync、Dot Clock的同步信号通过接收机111被输入进信号控制芯片112。信号控制芯片112在控制信号发生部分507中对于接收到的同步信号执行预处理，以传送用于在它和信号控制芯片112与LCD单元130中的每一个之间进行同步化的内部同步信号。在本实施例中，因为从Altera公司供给的FPGA被用作信号控制芯片112，所以用于暂时地存储图像数据的存储容量不足。因此，利用SRAM构造的外部存储单元被提供给信号控制芯片112。然而，如果利用全定制ASIC或者DRAM-安装ASIC构造信号控制芯片112，则图像数据可被存储在ASIC中并且可以省去外部存储单元。因此，在图5中没有示意该外部存储单元。时序控制器503、505和506以及第一和第二计算部分502和504每一个均在其中包括存储单元。用于时序控制器503、504和505的存储单元所需的存储容量较小，并且因此线路缓冲器可被用于时序控制器503、504和505的存储单元。所述线路缓冲器可以利用在FPGA中安装的内置缓冲器构造。
信号控制芯片112例如从接收机111接收24位图像数据信号，它包括用于每一个基色的8位数据。在信号控制芯片112中将这个图像数据信号分离成在第一LC面板133上显示的彩色图像数据信号(图1)和在第二LC面板134上显示的单色图像数据信号。更具体地，由信号控制芯片112接收到的图像数据信号被传送到产生单色灰度级信号的单色图像产生部分501，以及传送到基于输出侧时刻以接收图像数据信号的顺序读取并且输出所述信号的时序控制器503。
单色图像产生部分501基于输入的24位彩色图像数据信号的发光信息产生8位单色图像信号。通过对于每一个像素判断每一个基色数据(即，红色、绿色和蓝色)的灰度级产生单色图像数据，并且在所述三种基色的灰度级中选择最大灰度级作为在转换单色图像数据之后的每一个像素的被转换的灰度级。可替代地，执行将输出图像数据转换成光亮度、色质和色度的HSV转换，并且仅有光亮度信息被提取以配置单色数据。另外可替代地，R、G和B颜色数据中的一个可被选做经转换的单色图像数据，或者R、G和B颜色数据中的两个可被选择并且转换成单色数据。应该指出，单色图像数据具有较高灰度级(即透光度)的区域或者像素通常对应于具有较高光亮度或者较高色质的区域或像素。
单色图像产生部分501在将输入图像数据转换成单色图像数据之后，对于具有等于或者高于阀值的透光度的像素选择特定透光度，并且对于具有低于阀值的透光度的像素选择对应于原始彩色图像数据的透光度的透光度。在这个处理中，单色图像产生部分501将经转换的单色图像数据的每一个像素的灰度级与预先确定的阀值比较，以选择所述的特定透光度，如果判断像素的灰度级等于或者高于阀值，则优选的是完全透光度。如果判断像素的灰度级低于阀值，则通过使用灰度级转换再次计算像素透光度以采用在完全透光度和最小透光度之间的相应数值。
可以从以上处理改进其中高于阀值的灰度级被完全透光度替代的转换处理。例如，其中γ数值为大约4.0的γ曲线转换处理可被用于允许具有高于特定数值的灰度级的像素具有完全透光度。可替代地，柱状图转换或者调整可被用于允许具有高于特定数值的灰度级的像素具有完全透光度。单色图像产生部分501只要获得其中具有相对较高的透光度的像素具有完全透光度的单色图像数据即可，并且因此可以从以上实例改进用于产生单色图像数据的技术或者用于将相对较高的透光度转换成完全透光度的技术，或者可以采用任何其它技术代替。
第一计算部分502对于由单色图像产生部分501产生的单色图像数据执行平均化处理。所述平均化处理可以使用在专利公开JP-2007-286413A中描述的技术，其说明通过引用而被整体结合在这里。在该技术中，从目标像素开始计算距离，位于对应于图3中的距离“r”的特定距离中的像素的图像数据被平均化。这种平均化处理可以采用加权平均化处理，其中加权因子依赖于距中心像素的距离。可以假设所述加权因子依赖于高斯分布。所述平均化处理允许单色图像数据在图片中具有阴暗边缘。在第一计算部分502中经历平均化处理的单色图像数据经由时序控制器506和发射机508被传送到第二LC面板136。
基于通过时序控制器503传送的24位彩色图像数据和在第一计算部分502中经历平均化处理的单色图像数据，第二计算部分504产生用于第一LC面板133的彩色图像数据。基于从第一计算部分502传送的单色图像数据，第二计算部分504对于所述24位彩色图像数据执行计算处理，以产生彩色图像信号。更具体地，第二计算部分504利用单色图像数据的光亮度去除输入彩色图像数据，从而由此产生具有校正光亮度的图像数据。然而，如果单色图像的光亮度处于零级，则用零除的过程被预先确定的异常程序替代。可替代地，单色图像数据的零级被提高特定量级以移位至一较高级，从而避免用零除。当在第二计算部分504中产生彩色图像信号时，可以另外地对原始图像信号执行校正处理。由第二计算部分504产生的彩色图像数据通过发射机509和时序控制器505被传送到第一LC面板133。
第二计算部分504具有比较当前帧的图像数据与在前帧的图像数据的功能，以判断图像数据是否发生变化。如果相应于具有像素总数的5％的像素数的图像改变并且这个状态持续一秒，则第二计算部分504判定所述图片保持为或者转变为活动图片。如果在图像中发生变化的像素数低于像素总数的1％并且这个状态持续30秒，则第二计算部分504判定所述图片保持为或者转变为静止图片。当检测到向活动图片的转变或者向静止图片的转变时，第二计算部分504将该转变的发生通知给控制信号发生部分507。如果通知向活动图片的转变，则控制信号发生部分507指令图1所示的竖直驱动器131将扫描方向切换为向下扫描方向。在另一方面，如果通知向静止图片的转变，则控制信号发生部分507指令竖直驱动器131将扫描方向切换为向上扫描方向。
当检测到向活动图片或者向静止图片的转变时，第二计算部分504指令时序控制器505将传输信号的顺序切换为相反顺序。更具体地，如果第二计算部分504探测到向活动图片的转变，则时序控制器505从顶行到底行按照通常传输顺序传送图像数据。在另一方面，如果第二计算部分504探测到向静止图片的转变，则时序控制器505从底行到顶行按照反向的传输顺序传送图像数据。由于其中控制信号发生部分507改变竖直驱动器131的扫描方向并且时序控制器505切换图像数据的传输顺序的这个操作，第一LC面板133在向上扫描方向和向下扫描方向之间切换扫描方向。
在本实施例的LCD单元130中，如前所述，利用在第二计算部分504中产生的彩色图像数据驱动第一LC面板133，而利用由单色图像产生部分501产生的并且在第一计算部分502中经历平均化处理的单色图像数据驱动第二LC面板136。如果仅仅观察到第二LC面板136的图像，则接收具有相对较高的光亮度的图像数据的屏幕部分具有完全透光度并且屏幕的其余部分由于平均化处理而具有阴暗图像。在另一方面，如果仅仅观察到第一LC面板133的图像，则相应于具有阴暗图像的第二LC面板136部分的屏幕部分具有从原始彩色图像数据在其光亮度和色质方面被加强的加强图像。
在图5的结构中，控制信号发生部分507被安装在信号控制芯片12中，信号控制芯片12在其中还具有包括用于产生控制芯片操作的时刻信号的控制信号发生部分507的信号处理部分。然而，应该指出，控制信号发生部分507可以被设于信号控制芯片112外部以向芯片提供外部控制信号。另外可替代地，可以在LCD系统中设置多个信号控制芯片，其中的一个信号控制芯片与数据信号一起地向相继的一个信号控制芯片提供在其中产生的同步化信号。
为了确证本实施例的效果，操作图1的LCD系统以在包括第一LC面板133和第二LC面板136的LCD单元130上显示图片。LCD单元130提供分别地优于单独用于显示普通彩色图像数据的第一LC面板133的光亮度和色质的光亮度和色质。LCD单元130还提供高达500,000∶1的优良对比度，这是单独的第一LC面板133所不能提供的。在倾斜观察方向中，由于在第二LC面板136中执行的平均化处理，LCD单元130提供基本不受视差影响的优良图像质量。单独使用的第一LC面板以及第二LC面板具有大约700∶1的对比度。如果LC面板单独地具有1000∶1的对比度，则具有在彼此之上堆叠的两个这样的LC面板的LCD单元可以提供高达1,000,000∶1的更高对比度。在彼此之上堆叠的三个或者更多LC面板可以提供比之更高的对比度水平，其量级是普通对比度测量设备所不能测量的。
图1所示LCD系统的实例包括彼此分别提供的图像源单元100、信号处理单元110和LCD单元130；然而，不必作为单独的硬件提供这些单元，而是可以被构成单一部件或者被包括在单一壳体中。可替代地，LCD单元130可以独立于图像源单元100和信号处理单元110，后两者相互集成或者被容纳于单一壳体中。可以通过使用具有在CPU上和/或信号处理器上运行的多个图像处理程序的软件在信号处理单元110中执行信号处理，以代替使用硬件。
在以上配置中，在信号控制芯片112中的第一和第二计算部分502和504对于图像数据执行计算处理从而由此产生图片数据。然而，所述信号处理不必为计算处理，并且可以使用查询表，所述查询表通过在输入图像数据和输出图像数据之间的计算，定义了两者预先确定的关系。在此情形中，例如，单色图像产生部分501可以包括用于在三色子像素中选择具有最大光亮度的颜色子像素的选择器，并且用于执行单色图像数据的平均化处理的第一计算部分502的输出被用于参考查询表调节光亮度。所述查询表可以是一维表，它将一组输入图像信号和一组输出图像信号列表。使用这种查询表的优点在于，可在其中任意定义输入图像数据和输出图像数据之间的关系以获得精细光亮度调节。这抑制了在计算处理中产生问题的间断点的发生。
在另一方面，第二计算部分504使用输入颜色数据和在第一计算部分502中形成的一组图像数据。在此情形中，因为在第一计算部分502中产生的至少一维图像数据被加入n维输入图像数据，第二计算部分504使用具有其维数比所述n维图像数据高一维的(n+1)维图像数据的查询表。在本实施例中，第二计算部分504使用四维查询表，所述查询表利用输入RGB图像数据的灰度级和由第一计算部分502产生的单色图像数据的灰度级提供彩色图像数据的灰度级，由此产生将被用于第一LC面板133中的彩色图像数据。
可替代地，输入RGB图像数据经历HSV转换以产生包括色调、色质和光亮度数据的分离数据。由此获得的一组光亮度数据以及由第一计算部分502形成的另一组单色图像数据被用作创建二维查询表的基础数据，由此产生一组新的光亮度数据。所述图像信号的一组新的光亮度数据与在前分离的色调和色质数据相结合，以由此产生新的RGB灰度级，所述灰度级经由时序控制器505和发射机509被输入进第一LC面板133，以由此显示彩色图片。也在此情形中，所述查询表为二维查询表，由此用于第二计算部分504中的查询表比用于第一计算部分502中的查询表高一维。
在以上实施例中，不必在第一计算部分502和第二计算部分504中均安装查询表。在此情形中，第一计算部分502执行一般逻辑计算处理(即，在零维下)，并且第二计算部分504使用具有二维的查询表。在本实施例中，第一LC面板133包括滤色层251(图3)；然而，滤色层并非用于在经历平均化处理的图像数据中解决视差问题的不可缺少的构件。相应地，第一LC面板133可以类似于第二LC面板136利用单色LC面板构成，以提供单色LCD单元。
在以上实施例中，第二LC面板136可以具有相应于第一LC面板133的RGB滤色层的三个色素。然而，所述滤色层不必为RGB滤色器，而可以是其它基色滤色器，或者可以是例如包括RGBYMC的多色滤色器。在这种情形中，一个像素可被分成相应于多色滤色器的所需数目的多个子像素。一个像素可被分成四个子像素，例如R、G、G和B，或者分成相应于三色滤色器并且包括另外的无色(W)子像素的四个子像素。
虽然在以上实施例中示例了IPS模式LCD单元，LCD单元的驱动模式可以是垂直排列(VA)模式、扭曲向列(TN)模式、光学补偿弯曲模式等。在图3的实例中，未在其中设置延迟补偿薄膜；然而，可以在第一LC元件261和偏振膜201与偏振膜202的每一个之间，以及第二LC元件262和偏振膜203与偏振膜204的每一个之间设置延迟补偿薄膜以改进视角特征。当插入延迟补偿薄膜时，可以根据将被采用的LC层的模式确定延迟补偿薄膜的光学特征，如将在以后详述。
如果在利用IPS模式驱动第一LC面板133的情形中，在第一LC面板133中插入延迟补偿薄膜，则在偏振膜201和第一LC元件261之间以及偏振膜202和第一LC元件261之间插入延迟补偿薄膜是有效的。假设延迟补偿薄膜具有nx的最大折射率，在基层平面中沿着垂直于nx方向的方向中的折射率ny，以及在垂直于nx和ny的方向的方向中的折射率nz，则优选的是，延迟补偿薄膜具有特征nx≥nz＞ny并且被布置成使得nx的方向平行于偏振膜201和202的光吸收轴或者光传输轴。这种布置改进了第一LC面板133的视角特征。延迟补偿薄膜可以包括具有满足关于折射率nx、ny和nz的以上关系的总体特征的多个层。
如果在VA模式中驱动第一LC面板133，则优选的是，布置具有关系nx≥ny＞nz的延迟补偿薄膜从而nx的方向平行于偏振膜201和202的光吸收轴或者光传输轴以改进视角特征。如果在TN模式或者OCB模式中驱动LC面板，则优选的是，利用广视角(WV)薄膜构造所述延迟补偿薄膜，所述广视角薄膜包括具有负延迟量和具有随着其沿着厚度方向的位置变化的方向的光轴的碟状LC层。该延迟补偿薄膜还改进了视角特征。
可以仅在每一个LC元件261和262的一侧处插入，或者可以在其两侧处均插入延迟补偿薄膜。虽然在以上说明中，延迟补偿薄膜可以被插入LC元件261和262的每一个和相关的偏振膜201-204之间，延迟补偿薄膜可以在任何方位被插入在每一个LC层231和232以及相关的偏振膜201-204之间的任何位置处。另外，延迟补偿薄膜可以包括多个层。而且，以上说明假定第二LC面板136的透光度具有恒定数值，只要像素具有高于阀值的透光度；然而，透光度可以具有一定的变化范围，只要所述变化范围处于总透光度的几个百分点之内。
在本实施例中，该说明示例了竖直扫描方向；然而，扫描方向不限于竖直方向，并且根据情况可以是水平方向或者甚至倾斜方向。在本实施例中，根据活动图片或者静止图片切换扫描方向。然而，如果将被显示的大部分图片是活动图片，如在电视机的情形中，在构成LCD单元的LC面板中，扫描方向可以被固定为相同方向。如果大部分图片是静止图片，如在用于美术馆中显示或者用于X射线图像的LCD单元的情形中，扫描方向可以被固定为相反扫描方向。为了固定扫描方向，只要将关于静止图片或者活动图片的判断结果固定为静止图片和活动图片的一个即可。
在本实施例中，第一LC面板133和第二LC面板136具有相同的分辨率；然而，在两个LC面板的分辨率之间可以存在某种差异。被置于前侧的第一LC面板133可以具有比置于后侧的第二LC面板136更高的分辨率，并且反之亦然。如果两个LC面板具有不同的分辨率，则优选的是，在信号控制芯片112中的单色图像产生部分501执行信号处理之前，进行信号转换处理。如果从第一计算部分502传送的单色图像信号被用于第二计算部分504中，则优选的是，转换分辨率以便适于第二计算部分504。
在以上实例中，信号控制芯片112由用于执行操作验证的FPGA1芯片构成；然而，该信号控制芯片可以由利用外部配线相互连接的多个芯片构成。在本实施例中，在信号处理单元110从图像源单元100接收到图像信号之后即刻地执行关于图片是否为活动图片的判断；然而，所述判断不限于这个时刻。更具体地，因为基于在帧间发生变化的像素比率在帧间对于图像数据进行判断，所述判断可以在任何信号路径处执行。在以上实施例中，第二计算部分504用作活动图片判断部分114；然而，用于处理单色图像数据的第一计算部分502可以用作活动图片判断部分114。可替代地，可以使用第一计算部分502和第二计算部分504执行活动图片判断。另外可选地，时序控制器505和506可以执行活动图片判断。
在本实施例中，基于在帧间的信号变化执行活动图片判断。然而，如果图片具有像素移动，则其特定颜色信号或光亮度可被用于活动图片判断，因为像素移动在任何时刻均伴随有光亮度变化。在其中基于其特定颜色信号或者光亮度执行活动图片判断的情形中，与其中在帧间比较整个图片的情形相比，用于所述判断所需的存储器容量可被降低，由此降低所述判断所需的成本。活动图片判断部分114无需被安装在信号控制芯片112中，并且可被独自地设于信号控制芯片112外部。在此情形中，与来自控制信号发生部分507的信号同步地仅仅输出控制信号即可。
在本实施例中，当在第一LC面板133和第二LC面板136之间扫描方向相反时，在第一LC面板133中在底行处并且在第二LC面板136中在顶行处开始扫描。然而，可以根据需要选择扫描的开始位置，并且因此开始位置不限于顶行或者底行。在关于中央的一行彼此对称的两个LC面板中，开始位置不限于顶行和底行。例如，在第一LC面板133中，在高于最底扫描线五条线处的扫描线可被用作开始行，而在第二LC面板136中，在低于最顶扫描线三条线处的扫描线可被用作开始行。另外可替代地，在第一和第二LC面板中，可以在相同扫描线处开始扫描，并且在第一和第二LC面板中扫描方向相反。
在本实施例中，在第一LC面板133和第二LC面板136之间扫描方向相反。这种配置减轻了在包括在彼此之上堆叠的多个LC面板的堆叠式LCD单元中的闪烁。另外，将在LCD单元上显示的图片经历活动图片判断，以判断所述图片是活动图片还是静止图片。如果所述图片是静止图片，则在第一和第二LC面板133、136中采用相反扫描方向，而如果所述图片是活动图片，则在第一和第二LC面板133、136中采用相同扫描方向。这减轻了在显示活动图片期间观察者的不适感，同时减轻了在显示静止图片期间闪烁的影响。
在下面将再次参考图1描述根据本发明第二实施例的LCD单元，在第一实施例中，活动图片判断部分114基于在帧间发生的图像数据变化判断图片是活动图片还是静止图片，以切换LCD单元130的操作模式。在本实施例中，图像源单元100提供指定从图像源单元100传送的图片是活动图片还是静止图片的信息，由此LCD单元130基于所传送的信息切换操作模式。其它配置类似于第一实施例中的那些。
在第二实施例中，在这里假定图像源单元100是个人计算机，其上的应用例如动作游戏或者视频播放器程序开始运行。在该情形中，从图像源单元100传送的大多数数据是活动图片。图像源单元100探测到提供活动图片的特定应用程序开始在计算机上运行，以向信号处理单元110传送活动图片标志。所述活动图片标志可以使用独立于其它信号线提供的信号线例如USB(通用串行总线)或者RS232C，或者可以使用用以与图像数据一起传输的信号电缆103。
当不存在活动图片标志时，信号控制芯片112确定用于第一LC面板133和第二LC面板136的相反扫描方向。当产生活动图片标志时，信号控制芯片112判定活动图片再现(reproduction)开始并且确定用于第一LC面板133和第二LC面板136的相同扫描方向。如果活动图片再现程序(reproduction of a moving picture program)被启用以对例如MPEG数据的压缩数据的活动图片解码，这种配置允许LCD单元130对于第一LC面板133和第二LC面板136使用相同扫描方向。
在本实施例中，信号处理单元110从图像源单元100接收指定主要传送活动图片的特定应用程序是否启动的信息(标志)，并且基于所接收到的标志改变第一LC面板133的扫描方向。这种配置允许第一LC面板133和第二LC面板136在静止图片再现期间采用相反扫描方向并且因此减轻闪烁。所述配置还允许第一LC面板133和第二LC面板136在活动图片再现期间采用相同扫描方向，并且因此减轻观察者感受到的不适感。
将在下文中描述根据本发明第三实施例的LCD系统。以上实施例假定光源137(图1)具有发射白色和均匀光的冷阴极荧光灯(CCFL)或者发光二极管(LED)。在本实施例中，通过使用时间共享方案，光源发射RGB光。LCD单元130的堆叠LC面板每一个均通过使用时间共享方案而以场序模式显示图片。用于产生图像数据的在第一LC面板133和第二LC面板136中的处理与在第一示例性实施例的类似。而且，同样在本实施例中，在显示静止图片期间在第一和第二LC面板中使用相反扫描方向以减轻闪烁。当显示活动图片时，也在第一和第二LC面板中使用相同扫描方向以减轻观察者的不适感。因此，本实施例的优点类似于在第一和第二实施例中的那些。优选地在本实施例的LCD单元上显示彩色图片。
将在下文中描述根据本发明第四实施例的LCD系统。在本实施例中，在例如TN模式的驱动模式中驱动LCD单元，在所述TN驱动模式中，施加到LC层的电压改变LC分子相对于基层表面的角度。这种驱动模式通常存在视角依赖问题，其中图片能被观察到的视角范围依赖于观察者相对于LCD单元的观察方向。根据观察者的观察方向，由于LC分子相对于基层表面的角度的变化改变了LC分子双折射特性的事实而产生这个问题。当多个这样的LC面板被堆叠在彼此之上时，认为由于视角依赖性引起的图像质量降低程度根据提供协同效果的堆叠LC面板的数目而增加。为了避免在本实施例中的协同效果，例如堆叠LC面板中相邻的两个被允许具有相反的视角依赖性。所述相反的视角依赖性在相邻LC面板中相互抵消，由此，关于观察方向的视角范围被平均化。
以上实施例使用TFTs作为用于在每一个LC面板中驱动像素电极的三端子非线性设备；然而，所述非线性设备不限于TFTs。例如，所述非线性设备可以是二端子设备例如薄膜二极管(TFDs)。可替代地，可以利用单纯矩阵驱动方案驱动LC面板而不使用非线性设备，只要LCD单元具有相对较低的分辨率。根据以上示例性实施例的LCD单元实现了更高对比度的优点，由此LCD单元可被优选地用作需要较高对比度的诊断成像设备的图像显示单元、用于广播站中的监视器、用于例如电影院的黑室中的电子装置的LCD单元。
将在下文中描述根据本发明第五实施例的LCD单元。在第一实施例中，在第一LC面板133和第二LC面板136中用于显示活动图片的相同扫描方向不能实现减轻闪烁的优点。在本实施例中，通过采用其中相对于在第二LC面板136中的开始行调整用于在第一LC面板133中开始扫描的开始行的配置，使用相同扫描方向以用于减轻闪烁。更具体地，最顶行(扫描线)被选做第一LC面板133的开始行，而中心行被选做第二LC面板136中的开始行。在这个配置中，第一和第二LC面板133、136的每一个相继地选择自身的扫描线，而且与第一和第二LC面板133、136中的另一个的扫描线保持特定的间隔。
如联系第一实施例所述，即刻地在将数据写入每一个像素之后，第一LC面板133和第二LC面板136的每一个像素的初始电压Vs被表达为：
Vs＝Qs/C1，
而即刻地在将数据写入下一帧之前，每一个像素的最终电压Ve被表达为：
Ve＝(Qs-Qr)/C1。
假定如上所述从Vs到Ve的电压降关于时间是线性的，当第一LC面板133的像素具有在Vs和Ve之间的中点电势即(Vs+Ve)/2时，由于扫描开始行的差异，第二LC面板136的相应像素具有电势Vs。类似地，当第二LC面板136的像素具有在Vs和Ve之间的中点电势时，第一LC面板133的相应像素具有电势Vs。在第一LC面板的像素和第二LC面板的相应像素之间的电势差被抑制为电势差Vs-Ve的一半，这是在相同开始行处进行扫描的情形所提供的。
本实施例的扫描方案将第一和第二LC面板的相应像素之间的电势差降为在第一和第二LC面板的相应像素之间由相同开始行所提供的电势差的一半。这允许LCD单元的每一个像素具有一定的光强变化范围，该范围是相同开始行所提供的光强变化范围的一半。而且，例如，如果驱动频率是60Hz，则闪烁频率被倍增至120Hz。更高的闪烁分辨率降低了由于闪烁而对观察者引起的不适感。
在本实施例中，如上所述，在第一LC面板133和第二LC面板136之间区别用于在每一个帧中的扫描开始行，由此降低在相应像素之间的光强变化范围并且提高闪烁频率以降低由于闪烁而引起的不适感。在本实施例中，对于第一LC面板133和第二LC面板136采用相同扫描方向。然而，与不同的开始行结合，可以采用相反的扫描方向。这降低了闪烁频率以抑制由于闪烁引起的不适感。
在以上实施例中，第二计算部分504利用用于每一个RGB子像素的8位图像数据形成24位彩色图像数据。输入数据和输出数据的位数不限于这个实例。例如，如果假定在多个(n)堆叠LC面板中的每一个LC面板的灰度级数目为m，则由LCD单元代表的灰度级的最大数目为m×n。因此，本发明可以采用其中在输入图像数据中灰度级数目在“m”和“m2”之间(包括m和m2)的配置，并且第二计算部分504利用输入图像数据形成具有m个灰度级的彩色图像数据。
在以上实施例中，为了简化说明，LCD单元130包括两个LC面板。然而，所述LCD单元可以包括三个或者更多个LC面板。如果使用多个(n，等于或者大于二)LC面板，则优选地在其中提供一个彩色LC面板。与其中提供多个彩色LC面板的情形相比，即使观察方向改变，所述的一个彩色LC面板也降低了传输光的光亮度变化范围。
如果LCD单元130包括多个(n，等于或者大于二)LC面板，它们中的至少一个LC面板优选地具有与其余LC面板的扫描方向相反的扫描方向。如果LCD单元具有三个LC面板，例如，则可以采用其中前LC面板和后LC面板例如被向上扫描，并且中央的LC面板被向下扫描的配置以减轻闪烁。
虽然已经参考其示例性实施例和改进具体地示出和描述了本发明，但是本发明不限于这些实施例和改进。本领域普通技术人员将理解，在不背离如在权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可在其中对于形式和细节作出各种改变。

Claims (20)

1.一种液晶显示器单元，包括：
多个液晶面板，其每一个均具有像素阵列，所述液晶面板在彼此之上堆叠从而所述液晶面板的相应像素彼此对准以显示图片；以及
背光源，它将光发射到所述堆叠液晶面板的后侧上，其中；
所述液晶面板的至少一个的多行所述像素从第一行所述像素沿着第一扫描方向被连续扫描，并且其余所述液晶面板的多个所述像素从第二行所述像素沿着第二扫描方向被连续扫描；并且
所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反，和/或所述第一行不同于所述第二行。
2.根据权利要求1的液晶显示器单元，还包括驱动信号发生部分，用于从输入图像数据形成多个图像信号，每一个图像信号均用于驱动所述液晶面板中的一个。
3.根据权利要求2的液晶显示器单元，其中所述驱动信号发生部分对所述输入图像数据执行多个不同的处理以形成所述多个图像信号。
4.根据权利要求1的液晶显示器单元，其中在显示活动图片期间，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相同，并且在显示静止图片期间，所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反。
5.一种液晶显示器单元，包括：
多个液晶面板，其每一个均具有像素阵列，所述液晶面板在彼此之上堆叠从而所述液晶面板的相应像素彼此对准；
背光源，它将光发射到所述堆叠液晶面板的后侧上；以及
模式切换部分，用于选择第一模式和第二模式中的一种模式，在所述第一模式中，所述液晶面板的多行所述像素从相同一行沿着相同的扫描方向被连续扫描，在所述第二模式中，至少一个所述液晶面板的多行所述像素从第一行所述像素沿着第一扫描方向被连续扫描，其余所述液晶面板的多个所述像素从第二行所述像素沿着第二扫描方向被连续扫描，并且所述第一扫描方向与所述第二扫描方向相反，和/或所述第一行不同于所述第二行。
6.根据权利要求5的液晶显示器单元，其中所述模式切换部分在用于所述像素的两个写入周期之间的间隔中在所述第一模式和所述第二模式之间切换。
7.根据权利要求5的液晶显示器单元，还包括活动图片判断部分，用于判断图片是静止图片还是活动图片，其中如果所述活动图片判断部分判定所述图片是活动图片，则所述模式切换部分选择所述第一模式，并且如果所述活动图片判断部分判定所述图片是静止图片，则所述模式切换部分选择所述第二模式。
8.根据权利要求7的液晶显示器单元，其中所述活动图片判断部分基于其图像数据改变的像素数与所述像素总数的比率执行所述判断。
9.根据权利要求8的液晶显示器单元，其中如果所述比率超过第一阀值，则所述活动图片判断部分判定所述图片是活动图片，并且如果所述比率低于比所述第一阀值更低的第二阀值，则所述活动图片判断部分判定所述图片是静止图片。
10.根据权利要求9的液晶显示器单元，其中，如果在其中所述比率超过所述第一阀值的状态持续第一时期，则所述活动图片判断部分判定所述图片是活动图片，并且如果在其中所述比率低于所述第二阀值的状态持续第二时期，则所述活动图片判断部分判定所述图片是静止图片。
11.根据权利要求1或5的液晶显示器单元，其中所述液晶面板中的一个具有滤色层。
12.根据权利要求1或5的液晶显示器单元，其中所述液晶面板中的至少一个是单色液晶面板。
13.根据权利要求1或5的液晶显示器单元，其中所述液晶面板具有公共分辨率和公共图片尺寸。
14.根据权利要求1或5的液晶显示器单元，其中所述液晶面板每一个均包括：液晶元件，所述液晶元件包括液晶层和一对在其之间夹住所述液晶层的基层；和一对在其之间夹住所述液晶元件的偏振膜。
15.根据权利要求14的液晶显示器单元，其中置于所述液晶面板中的一个的光发射侧处的所述偏振膜中的一个具有基本平行于置于所述液晶面板中的另一个的光入射侧处的所述偏振膜中的一个的光轴的光轴，所述液晶面板中的所述另一个置于所述液晶面板中的所述一个的光发射侧。
16.根据权利要求15的液晶显示器单元，其中置于所述液晶面板中的一个的光发射侧处的所述偏振膜中的一个与置于所述液晶面板中的另一个的光入射侧处的所述偏振膜形成为一体以形成一体偏振膜，所述的液晶面板中的所述另一个置于所述液晶面板中的所述一个的光发射侧。
17.根据权利要求14的液晶显示器单元，其中所述液晶元件包括每一个均为所述像素中的一个设置的多个三端子设备，并且利用包括准静态驱动模式的主动矩阵驱动方案驱动。
18.根据权利要求14的液晶显示器单元，其中所述液晶元件包括每一个均为所述像素中的一个设置的多个二端子非线性设备，并且利用主动矩阵驱动方案驱动。
19.根据权利要求1或5的液晶显示器单元，其中所述液晶面板包括第一和第二液晶面板，所述第一液晶面板接收通过对从图像源供应的输入图像数据进行平均化处理而获得的平均化图像数据，并且所述第二液晶面板接收通过参考查询表或者通过对所述输入图像数据和所述平均化图像数据进行处理而从所述输入图像数据和所述平均化图像数据获得的图像数据。
20.一种电子显示系统，包括根据权利要求1或5的液晶显示器单元。
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