CN102193260B - 图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像显示装置,其包括:包括多个红色、绿色和蓝色子像素的显示板,其被设置成选择性地显示2D图像和3D图像;和位于显示板前面的经构图的延迟器,其被设置成在显示3D图像时将来自显示板的光分成第一偏振的光和第二偏振的光,其中,所述多个红色、绿色和蓝色子像素中的每一个都包括主子像素和副子像素,主子像素包括通过数据线来接收数据电压的第一像素电极和位置与第一像素电极相对并通过公共线来接收公共电压的公共电极,副子像素包括通过数据线来接收数据电压的第二像素电极、位置与第二像素电极相对的公共电极,以及基于所显示的图像选择性地将第二像素电极连接到公共电极的放电薄膜晶体管(TFT)。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及一种用于显示二维平面图像(此后称为“2D图像”)和三维立体图像(此后称为“3D图像”)的图像显示装置。
背景技术
图像显示装置使用立体技术或自动立体技术来显示3D图像。
利用用户的左眼和右眼之间的视差图像而产生立体效果的立体技术包括眼镜型方法和非眼镜型方法,这两种方法都已经被投入实际使用。在眼镜型方法中,通过左和右视差图像的偏振方向的变化或按照时分方式在直视型显示器或投影仪上显示左眼和右眼之间的视差图像,因而立体图像是利用偏振眼镜或液晶快门眼镜来实现的。在非眼镜型方法中,通常在显示屏前或显示屏后安装了用于分离左眼和右眼之间的视差图像的光轴的光学片,如视差栅栏。
如图1所示,利用眼镜型方法的图像显示装置可以在显示板3上包括经构图的延迟器5,用于转换入射在偏振眼镜6上的光的偏振特性。在眼镜型方法中,在显示板3上交替地显示左眼图像(L)和右眼图像(R),并且通过经构图的延迟器5来转换入射在偏振眼镜6上的光的偏振特性。通过这种操作,眼镜型方法通过空间地分割左眼图像(L)和右眼图像(R)来实现3D图像。在图1中,标号1表示向显示板3提供光的背光单元,标号2和标号4表示分别粘接到显示板3的上表面和下表面以选择线偏振的偏振片。
在眼镜型方法中,3D图像的可视性由于在向上或向下视角的位置处产生的串扰而劣化。结果,在一般的眼镜型方法中,能够允许用户观看图像质量不错的3D图像的向上/向下视角非常窄。串扰的产生是由于在向上/向下视角处左眼图像(L)穿过右眼的经构图的延迟器区域和左眼的经构图的延迟器区域,而右眼图像(R)穿过左眼的经构图的延迟器区域和右眼的经构图的延迟器区域。因而,如图2所示,日本特开No.2002-185983公开了一种通过在与显示板的黑底(BM)相对应的经构图的延迟器区域中形成黑色条纹(BS)而获得更宽的向上/向下视角以改善3D图像的可视性的方法。在图2中,当在预定距离(D)进行观察时,理论上不产生串扰的视角(α)取决于显示板的黑底(BM)的尺寸、经构图的延迟器的黑色条纹(BS)的尺寸以及显示板与经构图的延迟器之间的间隔体。随着黑底的尺寸和黑色条纹的尺寸增大以及显示板与经构图的延迟器之间的间隔体减小,视角(α)变宽。
但是,现有技术的图像显示装置存在以下问题。
首先,经构图的延迟器的用于通过改善视角来提高3D图像的可视性的黑色条纹与显示板的黑底相互作用,从而产生了摩尔条纹(moire)。当显示2D图像时,2D图像的可视性更加劣化。图3示出了在与应用了黑色条纹的显示装置相距4米的位置处观察47英寸显示装置样品所得到的结果。当显示2D图像时,基于观察位置A、B和C分别可见90mm、150mm和355mm的摩尔条纹。
其次,用于通过改善视角来提高3D图像的可视性的黑色条纹导致了使2D图像的亮度大幅下降的副作用。如图4(b)所示,这是由于在现有技术中,显示板的预定部分的像素被黑色条纹图案所覆盖。因此,当显示2D图像时,与图4(a)所示的不形成黑色条纹的情况相比,发光量减少了大约30%。
发明内容
本发明的示例性实施方式提供了一种能够改善2D图像和3D图像的可视性并防止显示2D图像时亮度下降的图像显示装置。
一方面,本发明提供了这样一种图像显示装置,该图像显示装置包括:包括多个红色、绿色和蓝色子像素的显示板,所述显示板被设置成选择性地显示2D图像和3D图像;和位于所述显示板前面的经构图的延迟器,所述经构图的延迟器被设置成在显示所述3D图像时将来自所述显示板的光分成第一偏振的光和第二偏振的光,其中,所述多个红色、绿色和蓝色子像素中的每一个都包括主子像素和副子像素,所述主子像素包括通过数据线来接收数据电压的第一像素电极和位置与第一像素电极相对并通过公共线来接收公共电压的公共电极,所述副子像素包括通过所述数据线来接收所述数据电压的第二像素电极、位置与第二像素电极相对的公共电极,以及基于所显示的图像选择性地将第二像素电极连接到所述公共电极的放电薄膜晶体管(TFT)。
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。在附图中:
图1示意性地例示了眼镜型图像显示装置;
图2例示了具有现有技术的黑色条纹图案的图像显示装置;
图3例示了在现有技术图像显示装置中由黑色条纹图案产生的摩尔条纹;
图4例示了现有技术图像显示装置中发光量由于黑色条纹图案的减少;
图5是根据本发明示例性实施方式的图像显示装置的框图;
图6例示了单位像素的结构;
图7例示了子像素的第一示例性连接结构;
图8例示了子像素的第二示例性连接结构;
图9例示了用于操作图7和图8中示出的子像素的信号的波形和这些子像素的充电波形;
图10例示了子像素的第三示例性连接结构;
图11例示了子像素的第四示例性连接结构;
图12例示了用于操作图10和图11中示出的子像素的信号的波形和这些子像素的充电波形;
图13例示了放电TFT的导通时段的示例性扩展;
图14A例示了3D模式下显示在单位像素上的图像;
图14B例示了2D模式下显示在单位像素上的图像;
图15是例示了副子像素的垂直间距与3D视角之间关系的图;
图16示意性例示了图像显示装置在3D模式下的操作;
图17示意性例示了图像显示装置在2D模式下的操作;
图18是例示了基于3D视角的3D图像串扰值的图;
图19是例示了根据本发明示例性实施方式的3D图像的向上视角与现有技术中的3D图像的向上视角之间的比较的图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的实施方式,在附图中例示了其示例。
图5是根据本发明示例性实施方式的图像显示装置的框图。图6例示了该图像显示装置的单位像素的结构。
如图5所示,根据本发明示例性实施方式的图像显示装置包括显示部件11、控制器12、板驱动电路14、经构图的延迟器18以及偏振眼镜20。经构图的延迟器18与偏振眼镜20充当3D驱动部件并通过空间地分离左眼图像和右眼图像来实现双眼相差。
显示部件11可以被实现为液晶显示部件。液晶显示部件包括液晶显示板10、位于液晶显示板10下方的背光单元17、位于液晶显示板10与经构图的延迟器18之间的上偏振膜16a以及位于液晶显示板10与背光单元17之间的下偏振膜16b。
液晶显示板10包括上玻璃基板、下玻璃基板以及插入在上玻璃基板与下玻璃基板之间的液晶层。薄膜晶体管(TFT)阵列形成在下玻璃基板上。TFT阵列包括被供应R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)数据电压的多条数据线、与数据线交叉并接收选通脉冲(或扫描脉冲)的多条选通线、形成在数据线与选通线的交叉处的多个TFT、用于向液晶单元充入数据电压的多个像素电极、连接到各个像素电极并保持液晶单元的电压的存储电容器。滤色器阵列形成在上玻璃基板上。该滤色器阵列包括黑底和滤色器等。位置与像素电极相对并与像素电极一起形成电场的公共电极在如扭曲向列(TN)模式和垂直对准(VA)模式的垂直电场驱动模式下形成在上玻璃基板上。在诸如面内切换(IPS)模式或边缘场切换(FFS)模式的水平电场驱动模式下,公共电极可以与像素电极一起形成在下玻璃基板上。按照透射率或灰度级随着数据电压与供应给公共电极的公共电压之间的差异增大而提高的常黑(normally black)模式来驱动液晶单元。上偏振膜16a粘接在上玻璃基板上,下偏振膜16b粘接在下玻璃基板上。上玻璃基板和下玻璃基板中与液晶相接触的内表面上分别形成有用于设置液晶的预倾角的配向层。列间隔体可以形成在上玻璃基板与下玻璃基板之间以保持液晶单元的单元间隙不变。
如图6所示,形成在液晶显示板10上的单位像素P包括R子像素SPr、G子像素SPg和B子像素SPb。R子像素SPr包括位于选通线GLj的相对侧的R主子像素SPr1和R副子像素SPr2。当选通线GLj被激活时,R主子像素SPr1和R副子像素SPr2电连接到第一数据线DLj。G子像素SPg包括位于选通线GLj的相对侧的G主子像素SPg1和G副子像素SPg2。当选通线GLj被激活时,G主子像素SPg1和G副子像素SPg2电连接到第二数据线DL(j+1)。B子像素SPg包括位于选通线GLj的相对侧的B主子像素SPb1和B副子像素SPb2。当选通线GLj被激活时,B主子像素SPb1和B副子像素SPb2电连接到第三数据线DL(j+2)。参照图7到图15来详细描述R、G和B子像素的连接结构和操作效果。
板驱动电路14包括用于驱动液晶显示板10的数据线的数据驱动电路和用于驱动液晶显示板10的选通线的选通驱动电路。数据驱动电路在控制器12的控制下将2D或3D数据格式的RGB数字视频数据转换成模拟伽马电压以生成R、G和B数据电压。数据驱动电路接着将R、G和B数据电压供应给数据线。选通驱动电路在控制器12的控制下生成扫描脉冲并利用扫描脉冲来依次激活选通线。
控制器12响应于通过用户接口(未示出)输入的模式选择信号或从输入的图像信号中提取出的2D/3D识别码,在2D模式Mode_2D或3D模式Mode_3D下控制板驱动电路14。如图9所示,控制器12可以改变控制电压Vct的电平,使得控制TFTCT基于2D/3D模式而导通或截止。例如,控制器12在3D模式Mode_3D下生成具有第一电平L1的控制电压Vct,使得控制TFT CT可以导通。控制器12在2D模式Mode_2D下生成具有第二电平L2的控制电压Vct,使得控制TFT CT可以截止。
此外,如图12所示,控制器12可以基于2D/3D模式相等地或有差别地在3D模式Mode_3D下生成施加到第一控制线VL1和第二控制线VL2的电压。例如,在3D模式Mode_3D下,控制器12可以生成将被施加到第一控制线VL1的具有第一电平Vdd的电源和将被施加到第二控制线VL2的具有比第一电平Vdd低的第二电平Vss的电压。在2D模式Mode_2D下,控制器12可以生成将被施加到第一和第二控制线VL1和VL2的具有第二电平Vss的电压。
在3D模式Mode_3D下,控制器12将从视频源输入的3D数据格式的RGB数字视频数据分离成与液晶显示板10的分辨率一致的3D数据格式的左眼RGB数据(以下称为“左眼数据”)和3D数据格式的右眼RGB数据(以下称为“右眼数据”)。控制器12接着向数据驱动电路交替地供应与一条水平线相对应的左眼数据和与一条水平线相对应的右眼数据。数据分离操作可以由外部系统板来执行。在2D模式Mode_2D下,控制器12与液晶显示板10的分辨率相一致地布置从视频源输入的2D数据格式的RGB数字视频数据,并且向数据驱动电路提供所布置的2D数据格式的RGB数字视频数据。
控制器12利用从系统板接收到的诸如垂直同步信号、水平同步信号、点时钟和数据使能信号的定时信号来产生用于控制板驱动电路14的操作定时的定时控制信号。控制器12可以将定时控制信号乘以N,并且可以按照(N×f)Hz的帧频来控制板驱动电路14的操作,其中N是大于等于2的正整数,F是输入帧频。
背光单元17包括多个光源和多个光学部件,所述多个光学部件将来自光源的光转换成来自表面光源的光并且将来自表面光源的光照射到液晶显示板10。光源可以被实现为热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、发光二极管(LED)中的一种或两种或更多种。光学部件包括导光板(或扩散片)、棱镜片、散射片等,提高了来自光源的光的均匀性。
经构图的延迟器18可以被经构图在玻璃基板、透明塑料基板和薄膜中的一种上。上面形成有经构图的延迟器18的基板等利用粘接剂粘接到上偏振膜16a上。经构图的延迟器18包括光吸收轴彼此垂直的第一和第二延迟器,并且将3D图像分离成偏振分量。第一延迟器形成在经构图的延迟器18的奇数行上并且透射通过上偏振膜16a而入射的光的第一偏振(例如,圆偏振或线偏振)分量。第二延迟器形成在经构图的延迟器18的偶数行上并且透射通过上偏振膜16a而入射的光的第二偏振(例如,圆偏振或线偏振)分量。例如,第一延迟器可以被实现为透射左旋圆偏振光的偏振滤波器,第二延迟器可以被实现为透射右旋圆偏振光的偏振滤波器。
偏振眼镜20被实现为,其光吸收轴根据从经构图的延迟器18输出的偏振分量而不同。例如,偏振眼镜20的左镜片透射从经构图的延迟器18的第一延迟器入射的左旋圆偏振光并阻断其它偏振分量的光,而偏振眼镜20的右镜片透射从经构图的延迟器18的第二延迟器入射的右旋圆偏振光并阻断其它偏振分量的光。在此情况下,偏振眼镜20的左镜片可以包括左旋圆偏振滤波器,偏振眼镜20的右镜片可以包括右旋圆偏振滤波器。
图7到图15例示了子像素的连接结构和操作效果。在图7到图10中,子像素对应于R子像素、G子像素和B子像素中的每一个。
如图7和图8所示,子像素SP包括位于第k条选通线GLk的相对侧的主子像素SP1和副子像素,其中k是正整数。
如图7所示,主子像素SP1包括彼此相对设置的第一像素电极Ep1和公共电极Ec。第一像素电极Ep1通过第一TFT ST1选择性地连接到第k条数据线DLk。第一TFT ST1响应于第k个扫描脉冲SPk而导通,并且将第k条数据线DLk上的数据电压Vdata供应给第一像素电极Ep1。为此,第一TFT ST1的栅极连接到第k条选通线GLk,第一TFT ST1的源极连接到第k条数据线DLk,并且第一TFT ST1的漏极连接到第一像素电极Ep1。公共电极Ec连接到被充入了公共电压Vcom的公共线。
副子像素SP2包括彼此相对设置的第二像素电极Ep2和公共电极Ec,以及基于驱动模式(即,2D/3D模式)选择性地将第二像素电极Ep2连接到公共电极Ec的放电TFT DST。第二像素电极Ep2通过第二TFT ST2选择性地连接到第一像素电极Ep1。第二TFT ST2响应于第k个扫描脉冲而导通,由此将第一像素电极Ep1上的数据电压Vdata供应给第二像素电极Ep2。为此,第二TFT ST2的栅极连接到第k条选通线GLk,第二TFT ST2的源极连接到第一像素电极Ep1,并且第二TFT ST2的漏极连接到第二像素电极Ep2。放电TFT DST响应于通过控制TFT CT施加的第(k+1)个扫描脉冲而导通,因而将第二像素电极Ep2上的数据电压Vdata放电到公共电压Vcom的电平。为此,放电TFT DST的栅极通过TFT CT连接到第(k+1)条选通线GL(k+1),放电TFT DST的源极连接到第二像素电极Ep2,放电TFT DST的漏极连接到公共电极Ec。
基于从控制器12接收到的控制电压Vct来对控制TFT CT的用于切换第(k+1)条选通线GL(k+1)与放电TFT DST的栅极之间的电流路径的切换操作进行控制。控制TFT CT可以设置在液晶显示板10的不显示图像的非显示区域NAA中。在图7中,“AA”表示液晶显示板10的包括子像素并显示图像的显示区域AA。
图8的第二TFT ST2的连接结构与图7不同。如图8所示,第二像素电极Ep2通过第二TFT ST2连接到第k条数据线DLk。第二TFT ST2响应于第k个扫描脉冲SPk而导通,因而将第k条数据线DLk上的数据电压Vdata供应给第二像素电极Ep2。为此,第二TFT ST2的栅极连接到第k条选通线GLk,第二TFT ST2的源极连接到第k条数据线DLk,第二TFT ST2的漏极连接到第二像素电极Ep2。
下面,基于图7和图8中例示的连接结构和图9中例示的信号波形与充电波形,根据驱动模式(2D/3D模式)来描述子像素SP的操作和效果。
在3D模式Mode_3D下,控制TFT CT响应于具有第一电平L1的控制电压Vct而持续地保持导通状态。
在输入第k个扫描脉冲SPk的时段T1中,第一TFT ST1和第二TFT ST2导通。因此,向主子像素SP1的第一像素电极Ep1和副子像素SP2的第二像素电极Ep2施加了相同的数据电压Vdata。在时段T1中,由于放电TFT DST保持在截止状态,因此向主子像素SP1充入了跟第一像素电极Ep1与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第一像素电压Vpu,并且向副子像素SP2充入了跟第二像素电极Ep2与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第二像素电压Vpd。在此情况下,第一像素电压Vpu与第二像素电压Vpd具有相同的电平。
在输入第(k+1)个扫描脉冲SP(k+1)的时段T2中,第一TFT ST1和第二TFT ST2截止,而放电TFT DST导通。因此,主子像素SP1的第一像素电压Vpu被保持在充电电平,而副子像素SP2的第二像素电压Vpd被放电到公共电压Vcom的电平。
在相应帧中跟随在时段T2后的时段T3中,主子像素SP1持续地将第一电压Vpu保持在充电电平。因此,如图14A所示,在主子像素SP1上显示了3D图像。副子像素SP2持续地将第二像素电压Vpd保持在公共电压Vcom的放电电平。因此,如图14A所示,在副子像素SP2上显示了黑图像。在3D模式Mode_3D下,黑图像增加了在垂直方向上彼此相邻的3D图像之间的显示间隔。因此,本发明的示例性实施方式无需单独的黑色条纹图案就能够通过黑色图像来大范围地保证3D向上或向下视角,因而与现有技术相比可以极大地提高3D可视性。
另一方面,在2D模式Mode_2D下,控制TFT CT响应于第二电平L2的控制电压Vct而持续地保持截止状态。因此,放电TFT DST持续地保持截止状态。
在输入第k个扫描脉冲SPk的时段T1中,由于第一TFT ST1和第二TFT ST2的导通操作,向主子像素SP1的第一像素电极Ep1和副子像素SP2的第二像素电极Ep2施加了相同的数据电压Vdata。在时段T1中,向主子像素SP1充入了跟第一像素电极Ep1与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第一像素电压Vpu,并且向副子像素SP2充入了跟第二像素电极Ep2与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第二像素电压Vpd。在此情况下,第一像素电压Vpu与第二像素电压Vpd具有相同的电平。
在输入第(k+1)个扫描脉冲SP(k+1)的时段T2和相应帧中跟随在时段T2后的时段T3中,由于第一TFT ST1的截止操作,主子像素SP1持续地将第一像素电压Vpu保持在充电电平。因此,如图14B所示,在主子像素SP1上显示了2D图像。另外,由于第二TFT ST2的截止操作,副子像素SP2持续地将第二像素电压Vpd保持在充电电平。因此,如图14B所示,在副子像素SP2上显示了与主子像素SP1相同的2D图像。在2D模式Mode_2D下,副子像素SP2上显示的2D图像提高了2D图像的亮度。因此,本发明的示例性实施方式可以在显示2D图像时防止亮度下降和摩尔条纹并因而可以极大地提高2D可视性。
由于图7和图8中示出的控制TFT CT在3D模式Mode_3D下持续地导通,因此控制TFT CT可能由于选通偏压而很容易劣化。为了对此做出补偿,可以使用图10和图11中示出的复用(mux)开关电路MST来替换图7和图8中示出的控制TFT CT。由于图10和图11中示出的子像素在结构上大体与图7和图8中示出的子像素相同,因此可以简要地作进一步描述或者可以完全省略进一步描述。
如图10和图11所示,复用开关电路MST响应于第(k+1)个扫描脉冲SP(k+1)来对第一控制线VL1与放电TFT DST的栅极之间的电流路径进行开关,以将第一控制线VL1上的电压施加到放电TFT DST的栅极。此外,复用开关电路MST响应于第(k+2)个扫描脉冲之后的一个扫描脉冲来对第二控制线VL2与放电TFT DST的栅极之间的电流路径进行开关,以将第二控制线VL2上的电压施加到放电TFT DST的栅极。
复用开关电路MST包括第一控制TFT CT1和第二控制TFT CT2。第一控制TFTCT1的栅极连接到第(k+1)条选通线GL(k+1),第一控制TFT CT1的源极连接到第一控制线VL1,第一控制TFT CT1的漏极连接到放电TFT DST的栅极。第二控制TFT CT2的栅极连接到第(k+2)条选通线GL(k+2),第二控制TFT CT2的源极连接到第二控制线VL2,第二控制TFT CT2的漏极连接到放电TFT DST的栅极。第一和第二控制线VL1和VL2与复用开关电路MST可以形成在液晶显示板10的不显示图像的非显示区域NAA中。在图10和图11中,“AA”表示液晶显示板10的包括子像素并显示图像的显示区域AA。
下面,基于图10和图11中例示的连接结构和图12中例示的信号波形与充电波形,根据驱动模式(2D/3D模式)来描述子像素SP的操作和效果。
在3D模式Mode_3D下,将第一电平Vdd的电压施加到第一控制线VL1,并且将第二电平Vss的电压施加到第二控制线VL2。复用开关电路MST在时段T1和T3中输出第二电平Vss的控制电压VGg,并且在时段T2中输出第一电平的控制电压VNg。
在输入第k个扫描脉冲SPk的时段T1中,第一TFT ST1和第二TFT ST2导通。因此,向主子像素SP1的第一像素电极Ep1和副子像素SP2的第二像素电极Ep2施加了相同的数据电压Vdata。在时段T1中,由于放电TFT DST响应于第二电平Vss的控制电压VNg而保持截止状态,因此向主子像素SP1充入了跟第一像素电极Ep1与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第一像素电压Vpu,并且向副子像素SP2充入了跟第二像素电极Ep2与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第二像素电压Vpd。在此情况下,第一像素电压Vpu与第二像素电压Vpd具有相同的电平。
在输入第(k+1)个扫描脉冲SP(k+1)的时段T2中,第一TFT ST1和第二TFT ST2截止,而放电TFT DST响应于第一电平Vdd的控制电压VNg而导通。因此,主子像素SP1的第一像素电压Vpu被保持在充电电平,而副子像素SP2的第二像素电压Vpd被放电到公共电压Vcom的电平。
在相应帧中跟在时段T2后的时段T3中,主子像素SP1持续地将第一电压Vpu保持在充电电平。因此,如图14A所示,在主子像素SP1上显示了3D图像。副子像素SP2持续地将第二像素电压Vpd保持在公共电压Vcom的放电电平。因此,如图14A所示,在副子像素SP2上显示了黑图像。在3D模式Mode_3D下,黑图像增加了在垂直方向上彼此相邻的3D图像之间的显示间隔。因此,本发明的示例性实施方式无需单独的黑色条纹图案就能够通过黑色图像来大范围地保证3D向上或向下视角,因而与现有技术相比可以极大地提高3D可视性。
在时段T3中,放电TFT DST响应于第二电平Vss的控制电压VNg而截止。放电TFT DST响应于第一电平Vdd的控制电压VNg而导通的持续时间可以设置成图12中示出的一个水平时段1H。此外,如图13所示,放电TFTDST响应于第一电平Vdd的控制电压VNg而导通的持续时间可以设置成比一个水平时段1H长的j个水平时段jH,其中j是大于1的正整数。第二控制TFT CT2的栅极必须连接到第(k+1+j)条选通线GL(k+1+j),以将第一电平Vdd的控制电压VNg的保持长度扩展到j个水平时段jH。
另一方面,在2D模式Mode_2D下,将第二电平Vss的电压施加到第一和第二控制线VL1和VL2。复用开关电路MST在时段T1到时段T3中持续地输出第二电平Vss的控制电压VNg。因此,放电TFT DST持续地保持截止状态。
在输入第k个扫描脉冲SPk的时段T1中,由于第一TFT ST1和第二TFT ST2的导通操作,向主子像素SP1的第一像素电极Ep1和副子像素SP2的第二像素电极Ep2施加了相同的数据电压Vdata。在时段T1中,向主子像素SP1充入跟第一像素电极Ep1与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第一像素电压Vpu,并且向副子像素SP2充入跟第二像素电极Ep2与公共电极Ec之间的电压差(即,Vdata-Vcom或Vcom-Vdata)相对应的第二像素电压Vpd。在此情况下,第一像素电压Vpu与第二像素电压Vpd具有相同的电平。
在输入第(k+1)个扫描脉冲SP(k+1)的时段T2和相应帧中跟在时段T2后的时段T3中,由于第一TFT ST1和第二TFT ST2的截止操作,主子像素SP1持续地将第一像素电压Vpu保持在充电电平。因此,如图14B所示,在主子像素SP1上显示了2D图像。另外,由于第一TFT ST1和第二TFT ST2的截止操作,副子像素SP2持续地将第二像素电压Vpd保持在充电电平。因此,如图14B所示,在副子像素SP2上显示了与主子像素SP1相同的2D图像。在2D模式Mode_2D下,副子像素SP2上显示的2D图像提高了2D图像的亮度。因此,本发明的示例性实施方式可以在显示2D图像时防止亮度下降和摩尔条纹并因而可以极大地提高2D可视性。
如图15所示,副子像素SP2的垂直间距与3D向上/向下视角有着紧密的关联。换言之,3D向上/向下视角随着副子像素SP2的垂直间距P2占子像素SP的垂直间距P1的百分比(P2*100)/P1的增加而增大,并且随着百分比(P2*100)/P1的减小而减小。另一方面,3D图像的亮度随着百分比(P2*100)/P1的增加而增加,并且随着百分比(P2*100)/P1的减小而减小。根据实验,当副子像素SP2的垂直间距P2与主子像素SP1的垂直间距的比是1∶2时,3D向上/向下视角与3D图像的亮度可以接近令人满意的水平。但是,由于该比可能根据3D特性而变化,因此可以考虑3D向上/向下视角与3D图像的亮度之间的关系而将副子像素SP2的垂直间距设计成适合的尺寸。
图16示意性例示了图像显示装置在3D模式下的操作。
如图16所示,在3D模式(Mode_3D)下,在位于液晶显示板10的奇数水平线上的主子像素上显示左眼RGB图像L,并且在位于液晶显示板10的偶数水平线上的主子像素上显示右眼RGB图像R。通过经构图的延迟器18的交替形成在经构图的延迟器18的一条水平线上的第一延迟器和第二延迟器,将左眼RGB图像L与右眼RGB图像R分离成偏振分量。经第一延迟器透射的左眼RGB图像L被发送到偏振眼镜20的左镜片,经第二延迟器透射的右眼RGB图像R被发送到偏振眼镜20的右镜片。因此实现了3D图像。
在3D模式(Mode_3D)下,在液晶显示板10的副子像素上显示黑色图像。该黑色图像提高了在垂直方向上彼此相邻的左眼RGB图像L和右眼TGB图像的显示间隔。
图17示意性例示了图像显示装置在2D模式下的操作。
如图17所示,在2D模式Mode_2D下,液晶显示板10的主子像素和副子像素上显示了相同的RGB图像。在副子像素上显示的RGB图像提高了2D图像的亮度。
图18是例示了基于3D视角的3D图像的串扰值的图。在图18中,水平轴表示3D图像的向上(+)/向下(-)视角(单位:度),垂直轴表示3D串扰值(单位:%)。
如上所述,在利用按照每一条水平线的方式交替地显示左眼图像和右眼图像的显示板和与显示板相距预定距离设置并按照每一条水平线的方式改变偏振特性的经构图的延迟器来显示3D图像的图像显示装置中,可以通过利用左眼延迟器只透过左眼图像且利用右眼延迟器只透过右眼图像来实现具有不错图像质量的3D图像。但是,当不是在图像显示装置的前面而是在向上/向下视角的位置来观察图像显示装置时,左眼图像可以穿过右眼延迟器以及左眼延迟器,而右眼图像可以穿过左眼延迟器以及右眼延迟器。因此,产生了3D串扰C/T。所产生的3D串扰由下面的等式1来表示:
[等式1]
在等式1中,LBlackRwhite是在左眼像素上显示黑色图像并在右眼像素上显示白色图像的图案的亮度值,LWhiteRBlack是在左眼像素上显示白色图像并在右眼像素上显示黑色图像的图案的亮度值,并且Black是在所有像素上显示了黑色图像后测出的亮度值。一般来讲,当通过等式1计算出的3D串扰值C/T小于等于7%时获得的视角被定义为可以得到不错图像质量的3D图像的3D视角。但是,临界值(7%)可以根据图像显示装置的型号而改变。
如在图18的曲线中注意到的那样,用户可在3D串扰值(单位:%)小于等于预定临界值(例如,7%)的视角范围VA1内看到具有不错图像质量的3D图像。另一方面,由于左眼图像和右眼图像的交迭,用户在3D串扰值(单位:%)大于预定临界值(例如,7%)的视角范围VA2内看不到具有不错图像质量的3D图像。
图19是例示了根据本发明示例性实施方式的3D图像的向上视角与现有技术中的3D图像的向上视角之间的比较的图。在图19中,水平轴表示3D图像的向上视角(单位:度),垂直轴表示3D图像的串扰值(单位:%)。
在图19中,曲线A表示左眼图像和右眼图像由于黑底而具有80μm的显示间隔而经构图的延迟器没有黑色条纹的现有技术1的向上视角。根据曲线A,在现有技术1中,满足3D串扰的临界值(例如,7%)的向上视角是大约0°到4°且非常窄。曲线C表示左眼图像和右眼图像由于黑底而具有80μm的显示间隔而经构图的延迟器具有宽度为210μm的黑色条纹图案的现有技术2的向上视角。根据曲线C,在现有技术2中,满足3D串扰的临界值(例如,7%)的向上视角是大约0°到10°并且较宽。但是,现有技术2存在2D图像的可视性和亮度由于用于保证视角的黑色条纹图案的存在而下降的副作用。
相反,在显示3D图像时,本发明的示例性实施方式无需单独的黑色条纹图案就可以充分地保证左眼图像与右眼图像之间的显示间隔。因而,如图19中的曲线B所示,在不降低2D图像的可视性和亮度的情况下,满足3D串扰的临界值(例如,7%)的向上视角可以增加到大约0°到7°。
如上所述,根据本发明示例性实施方式的图像显示装置可以提高2D和3D图像的可视性并且特别在显示2D图像过程中可以防止亮度下降。
尽管参照多个示例性实施方式描述了实施方式,应理解的是本领域技术人员可建议落入本公开的原理的精神和范围内的许多其它修改和实施方式。更具体地,在本公开、附图以及所附的权利要求的范围内,在主题组合设置的组成部分和/或设置中可以做出各种变型和修改。除了组成部分和/或设置中的变型和修改之外,替换使用对于本领域技术人员也是明显的。
本申请要求2010年3月17日提交的韩国专利申请No.10-2010-0023888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。
Claims (20)
1.一种图像显示装置,该图像显示装置包括:
包括多个红色、绿色和蓝色子像素的显示板,所述显示板被设置成选择性地显示2D图像和3D图像;和
位于所述显示板前面的经构图的延迟器,所述经构图的延迟器被设置成在显示3D图像时将来自所述显示板的光分成第一偏振的光和第二偏振的光,
其中,所述多个红色、绿色和蓝色子像素中的每一个都包括主子像素和副子像素,所述主子像素包括通过数据线来接收数据电压的第一像素电极和位置与第一像素电极相对并通过公共线来接收公共电压的公共电极,所述副子像素包括通过所述数据线来接收所述数据电压的第二像素电极、位置与第二像素电极相对的公共电极,以及基于所显示的图像选择性地将第二像素电极连接到所述公共电极的放电薄膜晶体管TFT。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置,其中,所述放电薄膜晶体管TFT在显示3D图像时导通,并且将第二像素电极电连接到所述公共电极,
其中,所述放电薄膜晶体管TFT在显示2D图像时截止,并且提供第二像素电极与所述公共电极之间的电断开。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置,其中,第一像素电极通过第一TFT选择性地连接到所述数据线,第二像素电极通过第二TFT选择性地连接到第一像素电极。
4.根据权利要求3所述的图像显示装置,其中,所述主子像素和所述副子像素位于第k条选通线的相对侧,其中k是正整数,
其中,第一TFT和第二TFT响应于施加到第k条选通线的第k个扫描脉冲而导通,
其中,所述放电薄膜晶体管TFT响应于施加到与第k条选通线相邻的第k+1条选通线的第k+1个扫描脉冲而导通。
5.根据权利要求4所述的图像显示装置,该图像显示装置还包括控制TFT,所述控制TFT被设置成将所述放电薄膜晶体管TFT的栅极选择性地连接到第k+1条选通线,
其中,所述控制TFT位于所述显示板的不显示图像的非显示区域中,并且在显示3D图像时持续地导通,而在显示2D图像时持续地截止。
6.根据权利要求2所述的图像显示装置,其中,第一像素电极通过第一TFT选择性地连接到所述数据线,并且其中,第二像素电极通过第二TFT选择性地连接到所述数据线。
7.根据权利要求6所述的图像显示装置,其中,所述主子像素与所述副子像素位于第k条选通线的相对侧,其中k是正整数,
其中,第一TFT和第二TFT响应于施加到第k条选通线的第k个扫描脉冲而导通,
其中,所述放电薄膜晶体管TFT响应于施加到与第k条选通线相邻的第k+1条选通线的第k+1个扫描脉冲而导通。
8.根据权利要求7所述的图像显示装置,该图像显示装置还包括控制TFT,所述控制TFT被设置成将所述放电薄膜晶体管TFT的栅极选择性地连接到第k+1条选通线,
其中,所述控制TFT位于所述显示板的不显示图像的非显示区域中,并且在显示3D图像时持续地导通而在显示2D图像时持续地截止。
9.根据权利要求3所述的图像显示装置,其中,所述主子像素和所述副子像素位于第k条选通线的相对侧,其中k是正整数,
其中,第一TFT和第二TFT响应于施加到第k条选通线的第k个扫描脉冲而导通,
其中,所述放电薄膜晶体管TFT响应于施加到第一控制线的第一电平的控制电压而导通,并且响应于施加到第二控制线的第二电平的控制电压而截止。
10.根据权利要求9所述的图像显示装置,其中,在显示3D图像时,所述第一电平的控制电压被施加到第一控制线,而所述第二电平的控制电压被施加到第二控制线,
其中,在显示2D图像时,所述第二电平的控制电压被施加到第一控制线和第二控制线。
11.根据权利要求10所述的图像显示装置,该图像显示装置还包括复用开关电路,所述复用开关电路被设置成将所述放电薄膜晶体管TFT的栅极选择性地连接到第一控制线和第二控制线,
其中,所述复用开关电路响应于第k+1个扫描脉冲而对第一控制线与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极之间的电流路径进行切换,并且响应于第k+2个扫描脉冲之后的一个扫描脉冲而切换第二控制线与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极之间的电流路径。
12.根据权利要求11所述的图像显示装置,其中,所述复用开关电路包括:
第一控制TFT,其包括与接收第k+1个扫描脉冲的第k+1条选通线相连接的栅极、与第一控制线相连接的源极,以及与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极相连接的漏极;和
第二控制TFT,其包括与接收第k+2个扫描脉冲之后的所述一个扫描脉冲的选通线相连接的栅极、与第二控制线相连接的源极,以及与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极相连接的漏极。
13.根据权利要求12所述的图像显示装置,其中,第一控制线和第二控制线以及所述复用开关电路位于所述显示板的不显示图像的非显示区域中。
14.根据权利要求6所述的图像显示装置,其中,所述主子像素和所述副子像素位于第k条选通线的相对侧,其中k是正整数,
其中,第一TFT和第二TFT响应于施加到第k条选通线的第k个扫描脉冲而导通,
其中,所述放电薄膜晶体管TFT响应于施加到第一控制线的第一电平的控制电压而导通,并且响应于施加到第二控制线的第二电平的控制电压而截止。
15.根据权利要求14所述的图像显示装置,其中,在显示3D图像时,所述第一电平的控制电压被施加到第一控制线,而所述第二电平的控制电压被施加到第二控制线,
其中,在显示2D图像时,所述第二电平的控制电压被施加到第一控制线和第二控制线。
16.根据权利要求15所述的图像显示装置,该图像显示装置还包括复用开关电路,所述复用开关电路被设置成将所述放电薄膜晶体管TFT的栅极选择性地连接到第一控制线和第二控制线,
其中,所述复用开关电路响应于第k+1个扫描脉冲而对第一控制线与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极之间的电流路径进行切换,并且响应于第k+2个扫描脉冲之后的一个扫描脉冲而切换第二控制线与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极之间的电流路径。
17.根据权利要求16所述的图像显示装置,其中,所述复用开关电路包括:
第一控制TFT,其包括与接收第k+1个扫描脉冲的第k+1条选通线相连接的栅极、与第一控制线相连接的源极,以及与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极相连接的漏极;和
第二控制TFT,其包括与接收第k+2个扫描脉冲之后的所述一个扫描脉冲的选通线相连接的栅极、与第二控制线相连接的源极,以及与所述放电薄膜晶体管TFT的栅极相连接的漏极。
18.根据权利要求17所述的图像显示装置,其中,第一控制线和第二控制线以及所述复用开关电路位于所述显示板的不显示图像的非显示区域中。
19.根据权利要求1所述的图像显示装置,其中,所述副子像素的垂直间距占各个子像素的总垂直间距的百分比基于3D图像的视角和亮度来确定。
20.根据权利要求19所述的图像显示装置,其中,所述副子像素的垂直间距与所述主子像素的垂直间距的比是1:2。
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