CN102063881B - 立体图像显示设备及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立体图像显示设备及其驱动方法。本发明的实施方式提供了一种立体图像显示设备，该立体图像显示设备包括：针对各个帧区间接收显示图像的图像数据和不显示图像的黑数据的显示板；以及位于所述显示板上方并改变偏振状态的偏振控制板。

Description

立体图像显示设备及其驱动方法

技术领域

本文献涉及立体图像显示设备及驱动该立体图像显示设备的方法。

背景技术

本申请要求2009年11月18日提交的韩国专利申请No.10-2009-0111623的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容，就像在此进行了完整阐述一样。

立体图像显示设备可以分成基于立体技术的设备和基于自动立体技术的设备。

基于立体技术的设备使用左眼和右眼之间的双眼视差并且具有较大的三维效果。基于立体技术的设备包括眼镜类型的设备和非眼镜类型的设备，这两种类型的设备目前都在商用。在眼镜类型的设备中，在直观型显示板或投影仪上显示了具有不同偏振方向的左图像和右图像，或者按照时间分割的方式在直观型显示板或投影仪上显示左图像和右图像。通过使用偏振眼镜或液晶快门眼镜，可以看到左图像和右图像。在非眼镜类型的设备中，诸如视差栅格的光学板通常设置在显示板的前侧或后侧以将左图像和右图像的光轴分开。

眼镜类型的设备包括介于显示板与偏振眼镜之间的偏振控制板(如延迟器)，以改变光的偏振特性。眼镜类型的设备在显示板上交替地显示左眼图像和右眼图像，并且通过偏振控制板来改变入射在偏振眼镜上的光的偏振特性。因此，由于眼镜类型的设备可以以时间分割的方式显示左眼图像和右眼图像，因此无需降低分辨率就可以实现立体图像。

在相关技术的眼镜类型的立体图像显示设备中，通过一条选通线将图像帧数据提供给显示板，这增大了显示板与偏振控制板之间的连结区域。因此，在左眼图像和右眼图像之间出现了透射率的差异。此外，由于显示板与偏振控制板之间的交叉部分的增大，在左眼图像和右眼图像中的至少一方中出现了串扰。

因此，需要一种可以防止在左眼图像与右眼图像之间发生串扰的立体图像显示设备以提供增强的立体感。

发明内容

根据本发明的实施方式，提供了一种立体图像显示设备，该立体图像显示设备包括：针对各个帧区间接收显示图像的图像数据和不显示图像的黑数据的显示板；以及位于所述显示板上方并改变偏振状态的偏振控制板。

根据本发明的实施方式，提供了一种驱动立体图像显示设备的方法，所述立体图像显示设备包括：针对各个帧区间显示左眼图像和右眼图像的显示板；以及位于所述显示板上方并改变偏振状态的偏振控制板，所述方法包括以下步骤：提供在所述显示板上显示图像的图像数据以及不在所述显示板上显示图像的黑数据。

附图说明

附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1是示意性地例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的图；

图2是例示了被包括在图1所示的偏振控制板中的电极的图；

图3是例示了在驱动相关技术的立体图像显示设备时的漏光区间的出现的波形图；

图4和图5是例示了提供给根据本发明实施方式的显示板的数据的波形图；

图6是例示了在驱动根据本发明实施方式的立体图像显示设备时消除了漏光区间的波形图；

图7和图8是例示了根据本发明实施方式的子像素的图；

图9和图10是例示了根据本发明实施方式的子像素的图；

图11是例示了根据本发明实施方式的示例性驱动波形的图；

图12是例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的操作状态的图；以及

图13是例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的操作的图。

具体实施方式

此后，将参照附图对本发明的实施方式进行描述。

图1是示意性地例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的图，图2是例示了被包括在图1所示的偏振控制板中的电极的图。

参照图1和图2，立体图像显示设备包括图像提供器110、控制器120、第一驱动器130、第二驱动器135、显示板PNL、偏振控制板ARP、以及偏振眼镜GLS。

图像提供器110在二维(2D)模式中向控制器120提供2D格式的图像帧数据，并且在三维(3D)模式中向控制器120提供3D格式的图像帧数据。此外，图像提供器110向控制器120提供包括垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE、主时钟、低电势电压GND在内的定时信号。图像提供器110按照通过用户接口接收到的用户选择来选择2D模式或3D模式。用户接口包括诸如屏幕显示(OSD)、遥控器、键盘、鼠标的用户输入装置。

控制器120针对各个帧区间向显示板PNL提供显示图像的图像数据和不显示图像的黑数据(black data)。可以选择图像数据作为左眼图像数据和右眼图像数据。黑数据位于左眼图像数据和右眼图像数据之间。控制器120以60×n(n为2或更大的正整数)Hz(例如，120Hz)的帧频向第一驱动器130提供从图像提供器110输入的图像数据。控制器120在3D模式中向第一驱动器130交替地提供左眼图像数据和右眼图像数据。此外，控制器120将输入图像的帧频相乘n次以提高用于控制第一驱动器130和第二驱动器135的操作定时的定时控制信号的频率。此外，控制器120控制第二驱动器135以将扫描线164的电压从第一驱动电压改变成第二驱动电压，所述扫描线164沿着显示板PNL上的左眼图像和右眼图像在其上改变的线而形成在偏振控制板ARP上。

第一驱动器130包括连接到数据线的数据驱动电路和连接到选通线的选通驱动电路。在控制器120的控制下，第一驱动器130将从控制器120输入的数字图像数据转换成正/负模拟图像数据，并且将经转换的模拟数据提供给数据线。第一驱动器130在控制器120的控制下顺序地向选通线提供选通信号(或扫描信号)。

第二驱动器135沿着在显示板PNL上显示的左眼图像数据和右眼图像数据之间的边界将提供给扫描线164的开关电压Von/Voff进行移位。第二驱动器135可以实现为在控制器120的控制下选择与在显示板PNL上显示的左眼图像数据同步的电压Voff和与在显示板PNL上显示的右眼帧数据同步的电压+Von/-Von的复用器阵列。第二驱动器135可以实现为移位寄存器或将移位寄存器的输出转换成电压Voff和+Von/-Von的电平移位器，或者实现为可以向偏振控制板ARP的扫描线164顺序地提供电压Voff和+Von/-Von的模拟/数字电路。

显示板PNL针对各个帧区间与从第一驱动器130提供的图像数据和黑数据相对应地显示左眼图像和右眼图像。显示板PNL可以实现为液晶显示(LCD)板155或有机发光二极管(OLED)板。在此实施方式中，描述了作为示例的LCD板155。LCD板155包括薄膜晶体管(TFT)基板和滤色基板。液晶层插入在TFT基板和滤色基板之间。数据线与选通线形成在TFT基板上以彼此交叉。子像素以矩阵的形式形成在数据线与选通线的交叉处附近。子像素被构成为使得至少两个开关晶体管响应于至少两个选通信号而接收图像数据和黑数据。滤色基板包括黑底和滤色器。偏振板154和156附接在LCD板155的滤色基板和TFT基板上。此外，配向层形成在LCD板155上以设置液晶分子的预倾角。上偏振板156的光吸收轴与偏振眼镜GLS中所包括的左眼的偏振滤光器的光吸收轴一致，并且基于光吸收轴确定入射到偏振控制板ARP上的光的偏振特性。下偏振板154确定入射到LCD板155上的光的偏振特性。间隔体形成在LCD板155的滤色基板与TFT基板之间以保持液晶层的单元间隙。LCD板155可以实现为具有包括扭曲向列(TN)模式、垂直对准(VA)模式、共面切换(IPS)模式、或边缘场切换(FFS)模式在内的任意液晶模式。LCD板155从背光单元151接收光以发出线偏振光或圆偏振光。

偏振控制板ARP位于显示板PNL上方并且针对各个帧区间将偏振状态转换成彼此正交。偏振控制板ARP在第n个帧区间中响应于第一驱动电压将来自显示板PNL的光转换成第一偏振光，并且在第n+1个帧区间中响应于第二驱动电压将来自显示板PNL的光转换成第二偏振光。偏振控制板ARP可以与显示板PNL同步地被驱动。例如，偏振控制板ARP可以包括彼此相对的上透明基板和下透明基板，液晶层位于上透明基板和下透明基板之间。如图2A所示，公共电极168形成在偏振控制板ARP的上透明基板上，扫描线164在偏振控制板ARP的下透明基板上由分开的多条形成。公共电极168与扫描线164也可以如图2B所示那样形成为具有相同的形状。当偏振控制板ARP具有如图2A所示的电极结构时，将形成在偏振控制板ARP上的扫描线164分割并布置在与形成在显示板PNL上的选通线的方向相同的方向上。形成在偏振控制板ARP上的扫描线164与形成在显示板PNL上的选通线具有1:N的对应关系(N是偶数)。例如，当显示板PNL具有1080条选通线并且偏振控制板ARP具有90条扫描线164时，一条扫描线对应于十二条选通线。位于上透明基板和下透明基板之间的液晶层包括具有波导的TN、具有二分之一波片(λ/2)的电控双折射(ECB)、具有二分之一波片的VA、具有二分之一波片的混合排列向列、以及具有二分之一波片的光学补偿弯曲(OCB)。将具有与施加到显示板PNL的公共电极的公共电压的电势相同的电势的公共电压施加到公共电极168。在与显示板PNL上的扫描线164相对的线处显示右眼帧图像(或左眼帧图像)之前(或之后)，将具有与公共电压相同的电势的电压Voff提供给扫描线164。在与显示板PNL上的扫描线164相对的线处显示左眼帧图像(或右眼帧图像)之前(或之后)，将与公共电压具有预定电压差的正/负电压+Von/-Von交替地提供给扫描线164。因此，向扫描线164施加了具有三级电压电平的开关on/off电压，使得可以通过偏振眼镜GLS观看在显示板PNL上显示的左眼图像或右眼图像。相对于公共电压而生成为正电压和负电压的电压+Von/-Von防止了液晶由于DC电压而恶化。

通过偏振眼镜GLS，可以看到在偏振控制板ARP上显示的图像。偏振眼镜GLS包括左眼镜片和右眼镜片，左眼镜片与右眼镜片具有不同光吸收轴，使得左眼镜片的偏振特性与右眼镜片的偏振特性不同。根据显示板PNL和偏振控制板ARP的偏振特性，可以不同的方式来实现偏振眼镜GLS。

现在将更加详细地描述根据本发明的实施方式的立体图像显示设备。

图3是例示了在驱动相关技术的立体图像显示设备时的漏光区间的出现的波形图，图4和图5是例示了提供给根据本发明实施方式的显示板的数据的波形图，并且图6是例示了在驱动根据本发明实施方式的立体图像显示设备时消除了漏光区间的波形图。

在图3所示的相关技术的立体图像显示设备中，随着在显示板PNL上显示的图像改变，偏振控制板ARP的偏振状态也改变。例如，当在显示板PNL上显示的图像从左眼图像(LEFT)改变为右眼图像(RIGHT)时，偏振控制板ARP的偏振状态也从左眼偏振(LEFT)改变成右眼偏振(RIGHT)。在此情况下，可以发现相关技术的立体图像显示设备的偏振控制板ARP由于在显示板PNL上显示的图像彼此交叠(intersect)的区间(TS)发生漏光而导致串扰(CT)。例如，当交替地向左眼图像(LEFT)和右眼图像(RIGHT)提供白和黑时，在相关技术的立体图像显示设备的偏振控制板ARP处出现的串扰(CT)可以由式1表示：

[式1]

${\mathrm{CT}}_L=\frac{\mathrm{LB}}{\mathrm{LB}+\mathrm{LW}}\×100[\%]$

${\mathrm{CT}}_R=\frac{\mathrm{RB}}{\mathrm{RB}+\mathrm{RW}}\×100[\%]$

这里，CTL和CTR分别表示在偏振控制板ARP的左眼和右眼处出现的串扰(CT)量，LB和LW分别表示左眼黑图像和左眼白图像，并且RB和RW分别表示右眼黑图像和右眼白图像。很多原因可以造成串扰(CT)，诸如由于偏振控制板ARP的低响应速度使得两个图像之间连结或未能使左眼图像和右眼图像彼此完全地分开。根据本发明实施方式，下列数据被提供给显示板PNL以将左眼图像和右眼图像彼此分开。

如图4所示，将在显示板PNL上显示图像的图像数据LDATA和RDATA以及在图像的交叠区间(intersecting section)TS不显示图像的黑数据BDATA提供给根据本发明实施方式的立体图像显示设备。例如，当提供给显示板PNL的图像数据LDATA和RDATA从左眼图像数据LDATA改变成右眼图像数据RDATA时，黑数据BDATA位于左眼图像数据LDATA和右眼图像数据RDATA之间。

如图5所示，当显示板PNL的选通线G1到Gm的数量是1080时，可以按照黑数据BDATA、左眼图像数据LDATA、黑数据BDATA、右眼图像数据RDATA、和黑数据BDATA的顺序将这些数据提供给显示板PNL。将图像数据LDATA和RDATA以及黑数据BDATA提供给由通过选通线G1到Gm而提供的选通信号GS和GB激活的子像素。如图5所示，选通信号GS和GB具有间隔区间SS，间隔区间SS具有预定的间隔。间隔区间SS对应于图4所示的图像的交叠区间TS。选通信号GS和GB包括激活选通线G1到Gm中用于提供图像数据LDATA和RDATA的某些选通线的选通信号GS以及激活选通线G1到Gm中用于提供黑数据BDATA的某些选通线的选通信号GB。

例如，当以预定区间SS(例如，以四条扫描线的间隔)把选通信号GS和GB提供给显示板PNL时，在时间点处激活的选通线G1到Gm可以具有以下顺序。为了相互区分被提供给激活的选通线的图像数据和黑数据，将对应于图像数据的选通线表示为“图像(D)”，并且将对应于黑数据的选通线表示为“黑(B)”。

“第八选通线(G8)：黑(B)-＞第四选通线(G4)：图像(D)-＞第九选通线(G9)：黑(B)-＞第五选通线(G5)：图像(D)-＞第十选通线(G10)：黑(B)-＞第六选通线(G6)：图像(D)-＞第十一选通线(G11)：黑(B)”。

如图6所示，按照上述方式对选通线G1到Gm的控制和图像数据与黑数据的提供不会在图像之间造成任何交叠，因此本实施方式可以从根本上消除区间中的漏光。因而，根据本发明的实施方式，在显示板PNL上可以清晰地将左眼图像(LEFT)和右眼图像(RIGHT)彼此分开，使得可以避免显示板PNL与偏振控制板ARP之间的串扰(CT)。

现在将根据本发明的实施方式来描述子像素的构造。

图7和图8是例示了根据本发明实施方式的子像素的图，图9和图10是例示了根据本发明实施方式的子像素的图。图11是例示了根据本发明实施方式的示例性驱动波形的图。图12是例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的操作状态的图。图13是例示了根据本发明实施方式的立体图像显示设备的操作的图。

参照图7，根据本发明实施方式的子像素SP包括第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2，该第一开关晶体管TFT1对被提供给第一选通线Gate的第一选通信号GS进行响应，使得通过数据线Dn提供图像数据DATA，该第二开关晶体管TFT2对被提供给第二选通线GateB的第二选通信号GB进行响应，使得通过数据线Dn提供黑数据BDATA。包括在子像素SP中的第一开关晶体管TFT1存储响应于提供给第一选通线Gate的第一选通信号GS而通过数据线Dn提供的图像数据DATA。这里，图像数据DATA是指如上所述的左眼图像数据或右眼图像数据。包括在子像素SP中的第二开关晶体管TFT2存储响应于提供给第二选通线GateB的第二选通信号GB而通过数据线Dn提供的黑数据BDATA。

参照图8，通过数据线Dn提供的图像数据DATA和黑数据BDATA被存储在存储电容器Cst中。尽管在本实施方式中包括在子像素SP中的第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2共用一个存储电容器Cst，但是本发明并不限于此。液晶单元Clc根据存储在存储电容器Cst中的数据来显示图像或不显示图像。

参照图9，根据本发明实施方式的子像素包括第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2，该第一开关晶体管TFT1对被提供给第一选通线Gate的第一选通信号GS进行响应，使得通过第一数据线Dn提供图像数据DATA。第二开关晶体管TFT2对被提供给第二选通线GateB的第二选通信号GB进行响应，使得通过第二数据线Dn+提供黑数据BDATA。包括在子像素SP中的第一开关晶体管TFT1存储响应于提供给第一选通线Gate的第一选通信号GS而通过第一数据线Dn提供的图像数据DATA。这里，图像数据DATA是指如上所述的左眼图像数据或右眼图像数据。包括在子像素SP中的第二开关晶体管TFT2存储响应于提供给第二选通线GateB的第二选通信号GB而通过第二数据线Dn+提供的黑数据BDATA。

参照图10，通过第一数据线Dn和第二数据线Dn+提供的图像数据DATA和黑数据BDATA被存储在存储电容器Cst中。尽管在本实施方式中包括在子像素SP中的第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2共用一个存储电容器Cst，但是本发明并不限于此。液晶单元Clc根据存储在存储电容器Cst中的数据来显示图像或不显示图像。

在根据参照图7和图8所述的实施方式的子像素SP的情况下，诸如第一开关晶体管TFT1和第二开关晶体管TFT2的两个开关晶体管共用一条数据线(如数据线Dn)。因此，在提供数据时，根据参照图7和图8所述的实施方式的子像素SP可以要求频率时钟比根据参照图9和图10所述的实施方式的子像素SP的频率时钟快至少两倍或更多倍。此外，在根据参照图7和图8所述的实施方式的子像素SP的情况下，通过数据线Dn提供的数据可能需要具有左眼图像数据、黑数据、右眼图像数据、和黑数据的顺序的信号输出特性。由于数据通过两条数据线Dn和Dn+提供，因此根据参照图9和图10所述的实施方式的子像素SP不需要具有该顺序的这种信号输出特性。

如图7到图11所示，根据本发明实施方式的驱动立体图像显示设备的方法提供了在显示板PNL上显示图像的图像数据LDATA和RDATA以及不在显示板PNL上显示图像的黑数据BDATA。

因此，子像素SP利用通过至少两条选通线Gate和GateB提供的选通信号GS和GB来接收左眼图像数据LDATA、黑数据BDATA、右眼图像数据RDATA、以及黑数据BDATA。可以在激活第一选通线Gate的同时提供图像数据DATA，并且可以在一帧结束之前在激活第二选通线GateB的同时提供黑数据BDATA。通过数据LDATA、RDATA、和BDATA而充入到子像素SP的数据(SP充入)可以如图11所示。

当以上述方式将图像数据DATA和黑数据BDATA提供给子像素SP时，显示板PNL与偏振控制板ARP可以具有图12所示的状态。激活第二条选通线GateB的时间(选通导通(gate-on)时间)与提供图像数据DATA的预定区间SS之间的间隔可以处于1ms到3ms的范围内。但是，该间隔并不限于此，而是可以根据例如显示板PNL的尺寸进行变化。

参照图12，向子像素SP提供黑数据BDATA的区间对应于显示板PNL上的图像的交叠区间TS和偏振控制板ARP的中间偏振区间。因此，提供BDATA的区间对应于偏振控制板ARP从左眼偏振改变为右眼偏振以及偏振控制板ARP从右眼偏振改变为左眼偏振的中间偏振区间。根据实施方式的立体图像显示设备可以按如下所述地进行驱动。

如图7到图13所示，显示板PNL在第n个帧区间(Frame[n])中显示左眼图像LEFT，并且在第n+1个帧区间(Frame[n+1])中显示右眼图像RIGHT。在与显示板PNL同步的过程中，偏振控制板ARP的偏振状态在第n个帧区间(Frame[n])中改变成左眼偏振状态，并且在第n+1个帧区间(Frame[n+1])中改变成右眼偏振状态。

在显示板PNL上的左眼图像LEFT和右眼图像RIGHT的交叠区间中提供的黑数据BDATA消除了漏光。因此，本发明的实施方式可以使在显示板PNL上显示的左眼图像LEFT和右眼图像RIGHT清晰地彼此分开，由此消除了串扰CT的影响。

上面已经参照示例性实施方式说明了本发明。本领域的技术人员应当清楚，在不脱离本发明的更宽泛的精神和范围的情况下，可以做出各种修改。此外，尽管已经在特定环境中实现本发明和针对特定应用实现本发明的上下文中描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，本发明的用途并不局限于此，并且可以在任意数量的环境和实现中有益地利用本发明。因此，应当将前述说明和附图视为示例性的而不是限制性的。

Claims (12)

1.一种立体图像显示设备，该立体图像显示设备包括：

针对各个帧区间接收显示图像的图像数据和不显示图像的黑数据的显示板；以及

位于所述显示板上方并改变偏振状态的偏振控制板，

其中，所述显示板包括子像素，

并且，其中各个子像素包括：

第一开关晶体管，其对提供给第一选通线的第一选通信号进行响应，使得通过数据线提供所述图像数据；以及

第二开关晶体管，其对提供给第二选通线的第二选通信号进行响应，使得通过所述数据线提供所述黑数据，

或者，其中各个子像素包括：

第一开关晶体管，其对提供给第一选通线的第一选通信号进行响应，使得通过第一数据线提供所述图像数据；以及

第二开关晶体管，其对提供给第二选通线的第二选通信号进行响应，使得通过第二数据线提供所述黑数据。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中：

所述图像数据包括左眼图像数据和右眼图像数据，其中所述黑数据位于左眼图像数据和右眼图像数据之间。

3.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中：

所述黑数据位于所述显示板上所显示的左眼图像和右眼图像的交叠区间处。

4.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中：

所述黑数据位于所述偏振控制板从左眼偏振改变成右眼偏振或从所述右眼偏振改变成所述左眼偏振的中间偏振区间。

5.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中：

所述偏振控制板包括：

形成在上透明基板上并被分离成多条的扫描线；以及

形成在下透明基板上并与所述扫描线交叠的公共电极。

6.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中：

所述偏振控制板包括：

形成在上透明基板上的扫描线；以及

形成在下透明基板上并具有与所述扫描线的形状相同的形状的公共电极。

7.根据权利要求1所述的立体图像显示设备，该立体图像显示设备还包括：

偏振眼镜，其将在所述偏振控制板上显示的图像分离成左眼图像和右眼图像。

8.一种驱动立体图像显示设备的方法，所述立体图像显示设备包括：针对各个帧区间显示左眼图像和右眼图像的显示板；以及位于所述显示板上方并改变偏振状态的偏振控制板，所述方法包括以下步骤：

提供在所述显示板上显示图像的图像数据以及不在所述显示板上显示图像的黑数据，

其中，所述显示板包括子像素，

并且，其中各个子像素包括：

第一开关晶体管，其对提供给第一选通线的第一选通信号进行响应，使得通过数据线提供所述图像数据；以及

第二开关晶体管，其对提供给第二选通线的第二选通信号进行响应，使得通过所述数据线提供所述黑数据，

或者，其中各个子像素包括：

第一开关晶体管，其对提供给第一选通线的第一选通信号进行响应，使得通过第一数据线提供所述图像数据；以及

第二开关晶体管，其对提供给第二选通线的第二选通信号进行响应，使得通过第二数据线提供所述黑数据。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述黑数据位于代表所述左眼图像的左眼图像数据与代表所述右眼图像的右眼图像数据之间。

10.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述黑数据位于所述偏振控制板从左眼偏振改变成右眼偏振或从所述右眼偏振改变成所述左眼偏振的中间偏振区间。

11.根据权利要求8所述的方法，其中：

所述黑数据位于所述显示板上所显示的左眼图像和右眼图像的交叠区间处。

12.根据权利要求8所述的方法，其中：

与所述偏振控制板的中间偏振区间相对应地提供所述黑数据。

Images