CN101900891A - 显示装置及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示装置。该显示装置包括一显示系统及一观测装置。该显示系统用于按时序依次显示两幅线偏光图像，该两幅线偏光图像为关于同一立体物的视差图像，且构成该两幅线偏光图像的线偏光的偏振方向相互垂直。该观测装置包括二线偏振镜片，该二线偏振镜片的偏振方向分别与该两幅线偏光图像的偏振方向一致。该显示装置具有结构简单、成本低、观看舒适度高和无串扰(free-crosstalk)的优点。同时本发明还提供一种上述显示装置的驱动方法。

Description

显示装置及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示装置及其驱动方法，特别地，涉及一种无串扰的立体显示装置及其驱动方法。
背景技术
随着显示技术的发展，立体显示(三维显示或3D显示)系统的应用也越来越广泛。立体显示系统通过光栅和其它光学组件，将平面显示器显示的具有视差的两幅图像分别提供给观看者的左眼和右眼，然后观看者的大脑可将这两幅视差图像合成而感知到三维图像。
现有技术中，提供两幅图画的其中一种常用方法为：由立体显示器将左右眼图像转化成两种不同偏振方向的光射出，利用对应偏光片来检偏，从而分离出左右眼的图像，分别提供给左右眼。
随着显示技术的发展，高刷新频率的液晶显示器已经被用于立体显示装置中。为了配合该类高刷新频率的显示器，实现立体显示效果，目前采用的技术是由观察者佩戴液晶快门眼镜来实现的。液晶快门眼镜以每只眼为60Hz的开关频率配合高刷新频率的显示系统来实现。但是该类立体显示装置需要驱动电路来控制其开/关，而其开/关动作的执行需要同显示内容同步。如此，液晶快门眼镜亦需要设计液晶镜片、驱动电路、红外接受器和供电电源。
该种方式虽然可以实现立体显示的效果，然而其仍存在如下缺陷：首先，液晶快门眼镜的重量让观察者长时间使用会有不适感，对于已经佩戴有近视眼镜的人更甚；其次，液晶快门眼镜上配有钮扣电池，而且紧靠人的眼睛和脑部，安全性让观察有所顾忌，可充电锂电池更有爆炸的可能；再者，液晶快门眼镜采用红外信号与主机进行信息连接，突遇障碍物有中断的可能；另外，液晶快门眼镜的成本高，寿命短，易损坏，使用者的整体成本高。
发明内容
为了解决现有技术存在上述给使用者带来不适感、可靠度低及成本高、寿命短易损坏的问题，有必要提供一种可有效解决上述问题的显示装置。
同时，本发明还提供一种上述显示装置的驱动方法。
一种显示装置，其包括一显示系统，该显示系统用于按时序依次显示两幅线偏光图像，该二幅线偏光图像为关于同一立体物的视差图像，且构成该两幅线偏光图像的线偏光的偏振方向相互垂直。
进一步地，该显示装置包括一观测装置，该观测装置包括二线偏振镜片，该二线偏振镜片的偏振方向分别与该两幅线偏光图像的偏振方向一致。
进一步地，该显示装置的显示系统包括一显示面板和一光阀装置，该显示面板所显示的图像为单一方向线偏振光图像，该单一方向线偏振光图像经该光阀装置转换为偏振方向相互垂直的该两幅线偏光图像。
进一步地，该显示装置的显示面板为一液晶显示面板，该光阀装置为一90度或270度的扭曲液晶光阀，且该扭曲液晶阀的入射面的摩擦方向与该单一方向线偏振光的偏振方向平行或垂直。
进一步地，该显示装置还包括一1/4波片，该1/4波片设置在该光阀装置的出光面，该观测装置进一步包括二1/4波片，该二1/4波片分别设置在该二线偏振镜片的入光面侧，该三个1/4波片的光轴方向相互平行，且均与该显示面板的出射光的偏振方向成45°夹角。
一种显示装置的驱动方法，包括步骤：显示一第一灰阶画面，显示一第一线偏振光图像，显示一第二灰阶画面，显示一第二线偏振光图像，该第一、第二线偏振光图像的偏振方向互相垂直，且为关于同一立体物的视差图像。
进一步地，该第一灰阶画面及该第二灰阶画面均为黑画面。
一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括一被动发光型显示系统和一光阀装置，该驱动方法包括步骤：关闭该显示系统的背光单元，输入一第一图像的显示信号至该显示系统；开启该显示系统的背光单元，显示该第一图像；关闭该显示系统的背光单元，输入一第二图像的显示信号至该显示系统；开启该显示系统的背光单元，显示该第二图像；该第一图像和该第二图像为关于同一立体物的视差图像。
进一步地，该第一图像和该第二图像均为线偏振光图像，其偏振方向相互垂直。
进一步地，该第一图像和该第二图像均为圆偏振光图像，其偏振方向相反。
进一步地，该显示系统包括一液晶显示装置和一光阀装置，该光阀装置为一90度或270度的扭曲液晶光阀，且该扭曲液晶光阀的入射面的摩擦方向与该液晶显示装置出射的单一方向线偏振光的偏振方向平行或垂直。
进一步地，当输入该第一图像的显示信号和显示该第一图像时，该光阀装置为开启状态；输入该第二图像的显示信号和显示该第二图像时，该光阀装置为关闭状态。
进一步地，该显示装置进一步包括一观测装置，该观测装置包括二线偏振镜片，该二线偏振镜片的偏振方向分别与该二线偏振光图像的偏振方向一致。
进一步地，该显示系统进一步包括一1/4波片，该1/4波片设置在该光阀装置的出光面，该观测装置进一步包括二1/4波片，该二1/4波片分别设置在该二线偏振镜片的入光面，该三个1/4波片的光轴方向相互平行，且均与该显示面板的出射光的偏振方向成45°角。
相较于现有技术，由于该显示装置输出两幅线偏振光图像，该两幅线偏振光图像为关于同一立体物的视差图像，且构成该两幅线偏光图像的线偏光的偏振方向相互垂直，观察者只需要通过两个偏振方向垂直的偏振光镜片就可分离该两种偏振光图像，并分别导入观察者的左右眼睛，并在观察者脑中形成立体图像。
该显示装置的显示系统显示的两幅图像为偏振方向不同的偏振光图像，观测装置只要单一的偏振光镜片就可实现立体观察，而不必使用快门眼镜，观测装置结构简单，重量轻，提高了佩戴舒适度，并减少了电池爆炸的潜在危险，具有较高的安全性和使用寿命。
同时在上述显示装置的驱动方法中，由于采用了在左右眼图像画面之间插入灰阶画面的驱动方法，有效地消除了串扰现象的产生，极大地提高了该显示装置的显示质量。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明显示装置第一实施方式的立体分解结构示意图。
图2是图1所示显示装置的部分元件的光学分解结构示意图。
图3是图1所示显示装置驱动方法的时序图。
图4是本发明显示装置第二实施方式的立体分解结构示意图。
图5是图4所示显示装置的部分元件的光学分解结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明显示装置第一实施方式的立体分解结构示意图。该显示装置1包括一显示系统10及一偏光眼镜19。
该显示系统10为一非主动发光型显示系统，特别的为一种液晶显示系统。该显示系统10包括依次层叠设置的一背光单元11、一第一偏光板12、一液晶面板13、一第二偏光板14以及一液晶光阀15。
该背光单元11工作发光，提供光线至整个显示系统10。该第一偏光板12、该液晶面板13、该第二偏光板14用于过滤该背光单元11射出的光线，以形成所需要显示图像。
该液晶光阀15用于将显示图像的光线形成两种偏振方向垂直的偏振光。观看者通过佩戴该偏光眼镜19，接收两幅视差图像，并合成立体图像。该偏光眼镜19即该显示系统10的观测装置。
再请同时参阅图2，其为图1所示显示装置1中部分元件的光学结构示意图。其中，该液晶光阀15为90度或270度的TN型扭曲液晶光阀。由于90度或270扭曲液晶光阀的结构已是现有技术，在此不再详述。该液晶光阀15紧贴该第二偏光板14，其包括一入射基板151及一出射基板152。该入射基板151的摩擦方向(单箭头所示方向)与该液晶面板13出射的线性偏振光的偏振方向(第二偏光板14双箭头所示方向)平行或者垂直。该出射基板152的摩擦方向(单箭头所示方向)与该液晶面板13出射的线性偏振光的偏振方向(第二偏光板14双箭头所示方向)垂直。由扭曲液晶原理可知：在没有外加阈值电场时，90度或270度扭曲液晶光阀，能够将偏振方向与该扭曲液晶光阀的入射面摩擦方向平行/垂直的线性偏振光转换为偏振方向与入射线性光的偏振方向垂直的另一线性偏振光出射。所述阈值电场为能使扭曲液晶光阀内的液晶分子完全沿电场方向排列的最小电场。
该偏光眼镜19包括偏振方向垂直的第一眼镜片191和第二眼镜片192。其中该第一眼镜片191的偏振方向与该第二偏光板14的偏振方向相互平行，该第二眼镜片192的偏振方向与该第二偏光板14的偏振方向垂直，反之亦可。
在以下叙述中，将详细介绍本显示装置1的驱动方法。
请参阅图3，为图1所示显示装置1的驱动方法的时序图。且在图3中，其仅展示了该显示系统10的行驱动信号A、该液晶光阀15的驱动信号B以及该背光单元11的驱动信号C。该行驱动信号A包括相互交错的左眼图像画面时间T1和右眼图像画面时间T2。任意左/右眼图像画面时间T1/T2均包括一图像传输时间t1和一图像稳定时间t2。在该图像传输时间t1内，左右眼图像信号相应传输到该液晶面板13，从而在该图像稳定时间t2内形成稳定的左右眼图像显示。为区分左右眼图像的偏振方向，在该左眼图像画面时间T1时，该液晶光阀15打开，在该右眼图像画面时间T2时，该液晶光阀15关闭，反之亦可。这样使双眼图像的偏振方向互相垂直，形成偏振反向垂直的双眼图像。该偏光眼镜19的左右眼镜片191、192的偏振方向与该双眼图像的偏振方向分别一致，其仅能接收相应的左右眼图像。这样观察者将通过该偏振眼镜观察到两幅画面，并在脑中合成一立体图像。
然而，由于在左右眼图像信号传输切换的过程中，存在一个左右眼图像内容迟滞的过程，从而容易出现一种左右眼图像同时出现的情况，此谓串扰现象，串扰现象严重影响3D视觉效果。本发明为解决上述串扰现象，对该背光单元11驱动信号C进行进一步改良，如图3所示。其中，设定该背光单元11的驱动信号C包括相互交错的该背光单元11开启时间t3和该背光单元11关闭时间t4，由于该液晶光阀15在从开启状态切换到关闭状态时，存在一个毫秒级的中间状态，该中间状态的时间为t5(图未示)。其中，t1、t2、t3、t4、t5之间的关系满足：t3+t4＝t1+t2，t4＞t1+t5，t3＜t2。
具体地，该背光单元11开启时间t3对应图像稳定时间t2，且其起始时间点同步于图像稳定时间的起始时间点，该背光单元11关闭时间t4对应用于图像传输时间t1，且其结束时间点同步于图像传输时间t1的结束时间点。这样，当处于图像传输时间t1时，该背光单元11处于关闭状态，无论输入怎样的显示信号，均显示为黑画面；当处于左右眼图像稳定时间t2时，该背光单元11为开启状态，该显示系统10显示画面为相应的左右眼图像画面。此方法在左右眼图像画面切换之际插入一独立的黑画面，从而避免左右眼图像画面的重叠而形成的串扰现象产生，从而提高该显示装置1的显示质量。值得注意的是，由于在左右眼图像画面之间插入了黑画面，该液晶面板13的要求亦相应地提高，如画面刷新频率应提高到120Hz/240Hz/480Hz，这样可以避免人眼感觉到黑画面的存在，不会影响视觉效果。
具体而言：该显示系统10的显示驱动方法包括如下步骤：显示一第一灰阶画面，继而显示一第一线偏振光图像；该显示系统10显示一第二灰阶画面，继而显示一第二线偏振光图像。该第一、第二线偏振光图像的偏振方向互相垂直，且为关于同一立体物的视差图像。该第一灰阶画面及该第二灰阶画面均为黑画面，用于降低串扰现象的发生。
由于该显示装置1在输出显示画面时即将左右眼图像画面分离成相互垂直的偏振光，对应的偏光眼镜19只需要将左右眼镜片191、192制作为与左右眼图像画面偏振方向一致的偏振镜片，即可得到两幅不同的左右眼画面。该偏光眼镜19不需要电池维持刷新率，结构简单、重量轻、可靠性高、不宜损坏、成本低廉，亦没有电池爆炸等安全顾虑。
在该实施方式中，该显示装置1的液晶光阀15不仅仅局限于液晶光阀，凡是能够起到同样作用实现光阀作用的其他光阀装置亦在本发明的发明宗旨之内。
同理，针对采用被动发光型显示系统10和光阀装置组成的显示装置1来说，该显示装置1的驱动方法具体包括如下步骤：
步骤1，关闭该显示系统10的背光单元11，输入一第一图像的显示信号至该显示系统10；
步骤2，开启该显示系统10的背光单元11，进而显示该第一图像；
步骤3，关闭该显示系统10的背光单元11，输入一第二图像的显示信号至该显示系统10；
步骤4，开启该显示系统10的背光单元11，显示该第二图像，其中该第一图像和该第二图像为关于同一立体物的视差图像。
同时，由于采用了在左右眼图像画面之间插入黑画面的驱动方法，有效地消除了串扰现象的产生，极大地提高了该显示装置1的显示质量。
请同时参阅图4及图5，其中图4是本发明显示装置第二实施方式的立体分解结构示意图，图5是图4所示显示装置的部分元件光学结构示意图。在该实施方式中，所示的显示装置2与图1和图2所示显示装置1的结构基本相同，其主要区别在于，该液晶光阀25出射面进一步设置一1/4波片271。该偏光眼镜29的左右眼镜片291、292的入射面进一步分别设置一1/4波片272、273，构成圆偏光眼镜。该三个1/4波片271、272、273的光轴方向(双箭头所示方向)相互平行，且均与该液晶面板23的出射光的偏振方向成45°夹角。该1/4波片271的作用在于：将由该液晶光阀25出射的两种偏振方向垂直的偏振光转换为两个偏振方向相反的圆偏振光。观察者佩戴上和这两个偏振方向相同的圆偏光眼镜29后，由于1/4波片272、273的作用，同样分离出这两个方向的圆偏振光。通过这样的光线分离方法，包含左右眼图像信息的两个方向的偏振光就可以分别被对应的左右眼所看到，并在人脑中最终形成立体图像。
采用上述配置的优点在于：这样可以减少观察者由于头部的摆动而导致的立体效果失真，提高观察者的立体感受效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种显示装置，其包括一显示系统，该显示系统用于按时序依次显示两幅线偏光图像，该两幅线偏光图像为关于同一立体物的视差图像，且构成该两幅线偏光图像的线偏光的偏振方向相互垂直。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于：进一步包括一观测装置，该观测装置包括二线偏振镜片，该二线偏振镜片的偏振方向分别与该两幅线偏光图像的偏振方向一致。
3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于：该显示系统包括一显示面板和一光阀装置，该显示面板所显示的图像为单一方向线偏振光图像，该单一方向线偏振光图像经该光阀装置选择性的转换为偏振方向相互垂直的该两幅线偏光图像。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于：该显示面板为一液晶显示面板，该光阀装置为一90度或270度扭曲的液晶光阀，且该扭曲液晶光阀的入射面的摩擦方向与该单一方向线偏振光的偏振方向平行或垂直。
5.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于：该显示系统进一步包括一1/4波片，该1/4波片设置在该光阀装置的出光面，该观测装置进一步包括二1/4波片，该二1/4波片分别设置在该二线偏振镜片的入光面侧，该三个1/4波片的光轴方向相互平行，且均与该显示面板的出射光的偏振方向成45°夹角。
6.一种显示装置的驱动方法，包括步骤：显示一第一灰阶画面，显示一第一线偏振光图像，显示一第二灰阶画面，显示一第二线偏振光图像，该第一、第二线偏振光图像的偏振方向互相垂直，且为关于同一立体物的视差图像。
7.如权利要求6所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该第一灰阶画面及该第二灰阶画面均为黑画面。
8.一种显示装置的驱动方法，该显示装置包括一被动发光型显示系统和一光阀装置，该驱动方法包括步骤：
关闭该显示系统的背光单元，输入一第一图像的显示信号至该显示系统；
开启该显示系统的背光单元，显示该第一图像；
关闭该显示系统的背光单元，输入一第二图像的显示信号至该显示系统；
开启该显示系统的背光单元，显示该第二图像；
该第一图像和该第二图像为关于同一立体物的视差图像。
9.如权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该第一图像和该第二图像均为线偏振光图像，其偏振方向相互垂直。
10.如权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该第一图像和该第二图像均为圆偏振光图像，其偏振方向相反。
11.如权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示系统包括一液晶显示装置和一光阀装置，该光阀装置为一90度或270度的扭曲液晶光阀，且该扭曲液晶光阀的入射面的摩擦方向与该液晶显示装置出射的单一方向线偏振光的偏振方向平行或垂直，该扭曲液晶光阀出射面的摩擦方向与入射面的摩擦方向垂直。
12.如权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：输入该第一图像的显示信号和显示该第一图像时，该光阀装置为开启状态；输入该第二图像的显示信号和显示该第二图像时，该光阀装置为关闭状态。
13.如权利要求8所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示装置进一步包括一观测装置，该观测装置包括二线偏振镜片，该二线偏振镜片的偏振方向分别与该二线偏振光图像的偏振方向一致。
14.如权利要求11所述的显示装置的驱动方法，其特征在于：该显示系统进一步包括一1/4波片，该1/4波片设置在该光阀装置的出光面，该观测装置进一步包括二1/4波片，该二1/4波片分别设置在该二线偏振镜片的入光面，该三个1/4波片的光轴方向相互平行，且均与该显示面板的出射光的偏振方向成45°角。
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