CN102200644B - 立体图像显示设备 - Google Patents

Abstract

一种立体图像显示设备，包括：液晶面板，该液晶面板用于以时分的方式显示左眼图像帧数据和右眼图像帧数据；背光单元，该背光单元被分为多个块并对于每个块被进行顺序扫描，以提供光给液晶面板；和快门眼镜，该快门眼镜包括左眼滤光器和右眼滤光器，左眼滤光器只传送左眼图像的光，右眼滤光器只传送右眼图像的光，其中，顺序使背光单元的第一个块至最后一个块发光的时间周期，要短于从液晶面板的第一行至最后一行寻址左眼图像帧数据或右眼图像帧数据的周期。

Description

立体图像显示设备

本申请要求在2010年3月22日提交的韩国专利申请10-2010-0025405的权益，在此援引该专利申请的内容作为参考，如同该申请在这里被完全阐述。

技术领域

本申请涉及一种立体图像显示设备。

背景技术

立体图像显示可以被分为立体显示技术和自动立体显示技术。

立体显示技术是使用具有最可靠的三维效果的左眼和右眼的视差图象来实现的。立体显示技术被分为眼镜方法和非眼镜方法，这两种方法都在商业获得应用。眼镜方法通过改变左视差图像和右视差图像的偏振方向以时分的方式在直视显示器或投影仪上显示左视差图像和右视差图像，并通过使用偏光眼镜或液晶快门眼镜实现立体图像。非眼镜方法是一种在液晶面板的前面和后面安装用于分离左视差图像和右视差图像的光轴的光学板、例如视差栅栏的方法。

即使图像信号被施加到每个像素，但由于液晶的响应时间，使用液晶面板和液晶快门眼镜的常规立体图像显示设备需要一定数量的等待时间来使图像可以被正常显示。由于液晶的响应时间，在常规的立体图像中就使用120赫兹以上的帧频、例如172赫兹和240赫兹等帧频来驱动显示设备的扫描方法，并且将背光单元划分为顺序地给液晶面板照射光的多个块。

然而，这种立体图像显示设备在驱动电路中会产生大量热，并且易受到120赫兹以上帧频的电磁干扰。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种立体图像显示设备，该设备通过防止在120赫兹帧频处左眼和右眼图像的混合，可以消除在120赫兹帧频处的闪烁感，从而可以显示平滑的立体图像。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种立体图像显示设备，该立体图像显示设备包括：具有多个栅线和多个数据线的液晶面板，，用于以时分的方式显示左眼图像帧数据和右眼图像帧数据；背光单元，被分为多个块，并对于每个块被进行顺序扫描，以提供光给液晶面板；和快门眼镜，包括只传送左眼图像的光的左眼滤光器和只传送右眼图像的光的右眼滤光器，其中，顺序扫描背光单元的第一个块至最后一个块的时间周期要短于从液晶面板的第一行至最后一行寻址左眼图像帧数据或右眼图像帧数据的周期。

用于显示左眼图像的背光单元的发光周期与左眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠，并且，用于显示右眼图像的背光单元的发光周期与右眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠。

在背光单元中，相邻块的发光周期彼此部分地重叠。

背光单元的每个块的发光周期都相等；并且相邻块的发光周期的重叠宽度从上块到下块变宽。

相邻块的发光起始点之间的差从上块到下块减少。

背光单元的每个块的发光周期都相等；并且在最上面两个块和最下面两个块中，而不是在剩余的块中，相邻块的发光周期的重叠宽度变得更宽。

最上面相邻块的发光起始点之间的差和最下面相邻块的发光起始点之间的差，要小于剩余相邻块的发光起始点之间的差。

第一个块的发光起始点被延迟预定时间，最后一个块的发光起始点被提前预定时间。

左眼图像帧数据和右眼图像帧数据以120赫兹被时分；并且每个块的发光周期T_BLU都满足下列等式：

T_LC+T_BLU≤T_frame

其中，T_frame表示将左眼图像帧数据或右眼图像帧数据寻址至液晶面板所需的寻址周期，n表示背光单元的块的数量。

附图说明

附图描述了本发明的实施例，附图和说明书的作用是为了解释本发明的原理，包含的附图是用于提供对本发明的进一步理解，它们被合并在本说明书中，并构成本说明书的一部分。

附图中：

图1是根据本发明一个示例性实施例的立体图像显示设备的示意框图；

图2是图1中所显示的液晶面板的子像素的结构图；

图3是用于解释驱动立体图像显示设备的基本原理的视图；

图4至图7是用于解释根据本发明第一个示例性实施例的驱动立体图像显示设备的详细内容的视图；

图8至11是用于解释根据本发明第二个示例性实施例的驱动立体图像显示设备的详细内容的视图。

具体实施方式

在下文，将参考附图详细叙述本发明的实现方式。

图1是根据本发明一个示例性实施例的立体图像显示设备的示意框图。图2是图1中显示的液晶面板的子像素的配置图，图3是用于解释驱动立体图像显示设备的基本原理的视图。

如图1中所示，一种立体图像显示设备包括图像供应单元110、控制单元120、驱动单元130、背光单元BLU、液晶面板PNL和快门眼镜SGLS。

液晶面板PNL接收来自驱动单元130的栅极驱动信号和数据驱动信号，并响应这些信号显示二维图像或三维图像。液晶面板PNL包括TFT基板和彩色滤光片基板，在TFT基板中形成有薄膜晶体管(下文中被称为“TFT”)和电容器，在彩色滤光片基板上形成有彩色滤光片和黑矩阵。在TFT基板与彩色滤光片基板之间形成液晶层。如图2中所示，在TFT基板上形成了彼此交叉的数据线D1至D3和栅线G1和G2，并在TFT基板上以矩阵形式形成了由数据线D1至D3和栅线G1和G2所限定的子像素SPr、SPg和SPb。响应通过栅线G1和G2提供的栅极驱动信号，在数据线D1至D3与栅线G1和G2的交叉处形成的TFT导通，以便通过数据线D1至D3给液晶单元的像素电极提供数据驱动信号。给面向像素电极的公共电极提供公共电压。液晶层被提供给像素电极和公共电极的电压之间的差来驱动。公共电极是采用垂直电场驱动方式在彩色滤光片基板上形成，该驱动方式是诸如扭曲向列(TN)模式和垂直排列(VA)模式。像素电极是采用水平电场驱动模式在TFT基板上形成，该驱动方式是诸如面内切换(in-plane switching)(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式。液晶面板PNL可以在包括TN、VA、IPS和FFS模式的任意液晶模式下实现。偏振片154和156被分别附加到液晶面板PNL的彩色滤波片基板和TFT基板。这样构造的液晶面板PNL通过利用背光单元BLU提供的光，就可以显示图像。

在图像供应单元110或控制单元120的控制下，背光单元BLU被顺序地扫描每个块来驱动，以便为液晶面板PNL提供光。背光单元BLU包括用于发射光的光源、沿液晶面板PNL的方向引导光源发射的光的导光板和用于扩散和会聚从导光板发射的光的光学元件。背光单元BLU被配置成侧光式(edge type)、双侧光式(dual type)、四侧光式(quad type)、直下式(direct type)等。通过在液晶面板PNL的一侧配置光源而形成侧光式，通过将光源配置在液晶面板PNL的相对两侧而形成双侧光式，通过将光源配置在液晶面板PNL的四个边缘而形成四侧光式，通过将光源配置在液晶面板PNL的下方而形成直下式。

图像供应单元110在2D模式下产生2D图像帧数据，在3D模式下产生3D图像帧数据。图像供应单元110将定时信号和图像帧数据提供给控制单元120，该定时信号是诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据启动信号DE和主时钟CLK。具体来说，图像供应单元110根据通过用户界面的用户选择输入在2D模式和3D模式之间进行转换，并产生与用户选择输入对应的图像帧数据，并将该图像帧数据提供给控制单元120。用户界面包括诸如屏上显示系统(OSD)、遥控器、键盘和鼠标的用户输入装置。而且，当图像供应单元110设置成3D模式时，图像供应单元110产生眼镜驱动信号，并以有线或无线数据传输的模式将它提供给快门眼镜SGLS。以下描述将针对图像供应单元110在3D模式下操作并将3D图像帧数据提供给控制单元120的实例。

控制单元120接收来自图像供应单元110的包括左眼图像帧数据和右眼图像帧数据的3D图像帧数据。控制单元120以120赫兹的频率将左眼图像帧数据和右眼图像帧数据交替地提供给驱动单元130。

驱动单元130包括数据驱动器和栅极驱动器，该数据驱动器与数据线D1至D3相连，用于提供数据驱动信号，该栅极驱动器与栅线G1和G2相连，用于提供栅极驱动信号。在控制单元120的控制下，驱动单元130将数字的左眼和右眼图像帧数据转换为正和负的模拟左眼和右眼图像帧数据，以便将数据提供给数据线D1至D3作为数据驱动信号。而且，在控制单元120的控制下，驱动单元130顺序将栅极驱动信号提供给栅线G1和G2。

快门眼镜SGLS具有分别被电子控制的左眼快门和右眼快门。左眼快门仅发送在液晶面板PNL上显示的左眼图像的光，右眼快门仅发送在液晶面板PNL上显示的右眼图像的光。快门眼镜SGLS接收来自图像供应单元110或控制单元120的眼镜驱动信号。在液晶面板PNL上显示左眼图像时，响应该眼镜驱动信号，快门眼镜SGLS打开左眼快门，在液晶面板PNL上显示右眼图像时，快门眼镜SGLS打开右眼快门。

采用上面叙述的配置，当从背光单元BLU发射光时，就在液晶面板PNL上显示左眼图像和右眼图像，用户可以通过快门眼镜SGLS观看3D立体图像。下面将更详细地叙述这些内容。

如图3中所示，当图像供应单元110、控制单元120和驱动单元130在操作时，光从背光单元BLU中发出，并在例如奇数帧期间在液晶面板PNL上显示左眼图像LEFT。此时，快门眼镜SGLS的左眼快门被打开，快门眼镜SGLS的右眼快门被关闭。另一方面，当图像供应单元110、控制单元120和驱动单元130在操作时，光从背光单元BLU中发出，并在例如偶数帧期间在液晶面板PNL上显示右眼图像RIGHT。此时，快门眼镜SGLS的右眼快门被打开，快门眼镜SGLS的左眼快门被关闭。当然，在偶数帧期间，可以在液晶面板PNL上显示左眼图像L_IMG，并且在奇数帧期间，可以在液晶面板PNL上显示右眼图像R_IMG。

以下将参考图4至11叙述根据本发明示例性实施例的驱动立体图像显示设备的详细内容。

<第一示例性实施例>

图4至7是用于解释根据本发明第一示例性实施例的驱动立体图像显示设备的详细内容的视图。

参考图4，在立体图像显示设备中包含的液晶面板PNL采用从左到右或从右到左的方式交替地显示每帧的左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG。背光单元BLU中的每个块被扫描，以便顺序地给液晶面板PNL提供光。快门眼镜SGLS被打开时的时间点，要等于或早于扫描该背光单元BLU中包含的第一个块BL1的时间点。这将在下文进行更详细的叙述。

如图5和6中所示，驱动单元130从液晶面板PNL的第一条栅线G1至第M条栅线Gm，顺序地寻址从控制单元120中输出的左眼图像L_IMG或右眼图像R_IMG。换句话说，通过顺序地驱动第一条栅线G1至第M条栅线Gm，驱动单元130将从控制单元120输出的左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG提供给第一条数据线D1至第N条数据线Dn作为数据驱动信号，以便在液晶面板上产生左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG。这里，用于将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL所花费的时间可近似为8.35毫秒。也就是说，用于顺序驱动第一条栅线G1至第M条栅线Gm所花费的时间可近似为8.35毫秒。扫描背光单元BLU中的每个块，使背光单元BLU从第一个块BL1至第N个块BLN顺序地发光。在完成将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL之前，即在顺序驱动第一条栅线G1至第M条栅线Gm期间，扫描背光单元BLU中的每个块，以便给液晶面板PNL提供光。用于显示左眼图像L_IMG的背光单元BLU的发光周期BLU_ON部分与左眼图像L_IMG的寻址周期相重叠。用于显示右眼图像R_IMG的背光单元BLU的发光周期BLU_ON部分与右眼图像R_IMG的寻址周期相重叠。而且，背光单元BLU的相邻块的发光周期彼此部分重叠。由于要考虑在液晶面板PNL中包含的液晶的响应时间LC_rep，因此就采用这种方式来扫描背光单元BLU。取决于是显示左眼图像L_IMG还是右眼图像R_IMG，快门眼镜SGLS的左眼快门L-SGLS和右眼快门R-SGLS被交替打开和关闭。

在第一个示例性实施例中，背光单元BLU的扫描速度can_s被设置成快于将左眼图像L_IMG或右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s。换句话说，背光单元BLU的扫描周期要设置成短于将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL的寻址周期，以便提供间隙时间Gp，在该间隙时间Gp期间，用于显示当前帧的背光单元BLU的发光周期BLU_ON和用于显示下一帧的背光单元BLU的发光周期不会发生重叠。如图5至7中所示，背光单元BLU各个块的发光周期T_BLU彼此相等。为了使背光单元BLU的扫描速度scn_s快于液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s，相邻块的发光起始点之间的差ΔT从上块到下块减少。也就是说，相邻块的发光周期之间的重叠宽度ΔW从上块到下块变得更宽。发光周期的时间间隙Gp会防止在显示左眼图像L_IMG的左眼帧与显示右眼图像R_IMG的右眼帧之间显示左眼图像和右眼图像，并防止左眼图像和右眼图像彼此混合。正如在第一个示例性实施例中的叙述，当满足下面的等式1时，就能满足实现背光单元BLU的扫描速度scn_s快于液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s以及以120赫兹的帧频率驱动立体图像显示设备的条件。

[等式1]

T_BLU＞T_frame/n

其中，T_BLU表示每个块的光源发光的发光周期，T_frame表示将左眼图像或右眼图像寻址至液晶面板PNL所需的寻址周期，n表示背光单元BLU的块的数量。

在第一个示例性实施例中，可以看到，在等式1所示的条件下，背光单元BLU中包含的每个块的发光周期TBLU是相等的，并且相邻块的发光起始点的差ΔT从上块到下块减少。由于这个原因，分配给液晶响应的时间LC_rep随着液晶面板的位置而变化。分配给液晶响应的时间LC_rep从液晶面板PNL的上部到下部减少。

顺便提及，当常规的立体图像显示设备以120赫兹的帧频被驱动时，背光单元BLU的扫描速度scn_s和将图像写入液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s被设置为相同。在这种情况下，在左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG交替的区域中，由于背光单元BLU的第N个块BLn和第一个块BL1的发光周期之间存在重叠，因此常规的立体图像显示设备会存在前一帧和下一帧的图像发生混合的问题。然而，当以120赫兹的帧频来驱动本示例性实施例的立体图像显示设备时，背光单元BLU的扫描速度scn_s被设置为快于将图像写入液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s，因此提供了时间间隙Gp，该时间间隙是由扫描速度和寻址速度之间的差Tg引起的。相应地，在左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG交替的区域，由于背光单元BLU的最后一个块BLn和第一个块BL1的发光周期不会重叠，因此，本示例性实施例的立体图像显示设备就可以避免前一帧和下一帧的图像发生混合的问题，并可以显示平滑的立体图像。

<第二示例性实施例>

图8至11是用于解释根据本发明第二个示例性实施例的驱动立体图像显示设备的详细内容的视图。

根据本发明第二个示例性实施例的立体图像显示设备中包含的液晶面板PNL采用从左到右或从右到左的方式来交替显示每帧的左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG。背光单元BLU中的每个块被扫描，以便顺序给液晶面板PNL提供光。快门眼镜SGLS打开/关闭的起始点等于背光单元BLU中包含的第一个块BL1的扫描起始点，或者早于该第一个块BL1的扫描起始点。这将在下面进行更具体的叙述。

如图9和10中所示，驱动单元130从液晶面板PNL的第一条栅线G1至第M条栅线Gm，顺序地寻址从控制单元120中输出的左眼图像L_IMG或右眼图像R_IMG。这里，将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL所花费的时间可近似为8.35毫秒。扫描背光单元BLU中的每个块，使该背光单元从第一个块BL1到第N个块BLN顺序地发光。在完成将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL之前，扫描背光单元BLU中的每个块，以提供光给液晶面板PNL。用于显示左眼图像L_IMG的背光单元BLU的发光周期BLU_ON部分与左眼图像L_IMG的寻址周期相重叠。用于显示右眼图像R_IMG的背光单元BLU的发光周期BLU_ON部分与右眼图像R_IMG的寻址周期相重叠。而且，背光单元BLU的相邻块的发光周期彼此部分重叠。由于要考虑在液晶面板PNL中包含的液晶的响应时间LC_rep，因此就采用这种方式来扫描背光单元BLU。取决于是显示左眼图像L_IMG还是右眼图像R_IMG，而交替地打开/关闭快门眼镜SGLS的左眼快门L-SGLS和右眼快门R-SGLS。

在第二个示例性实施例中，背光单元BLU的扫描速度scn_s要快于液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s。换句话说，背光单元BLU的扫描周期要短于用于将每个左眼图像L_IMG和右眼图像R_IMG寻址至液晶面板PNL的寻址周期，以便提供时间间隙Gp，在该时间间隙期间，用于显示当前帧的背光单元BLU的发光周期BLU_ON与用于显示下一帧的背光单元BLU的发光周期不会重叠。如图9至11中所示，背光单元BLU的块的发光周期彼此相等。为了使背光单元BLU的扫描速度sen_s快于液晶面板PNL的寻址速度L_add_s或R_add_s，就需要将最上面相邻块的发光起始点之间的差ΔT和最下面相邻块的发光起始点之间的差ΔT设置为小于剩余的相邻块的发光起始点之间的差。也就是说，在最上面两个块和最下面两个块中，而不是在剩余的块中，相邻块的发光周期的重叠宽度ΔW将变得更宽。为了实现这个目的，第一个块BL1的发光起始点被延迟(+)dt，最后一个块BLn的发光起始点被提前(-)dt。发光周期的时间间隙Gp可以根据(+)dt和(-)dt来变化。发光周期的时间间隙Gp会防止在显示左眼图像L_IMG的左眼帧与显示右眼图像R_IMG的右眼帧之间显示左眼图像和右眼图像，并防止左眼图像和右眼图像彼此混合。

如上所述，通过调整背光单元的发光周期防止了在能够消除闪烁感的最低图像频率120赫兹下帧之间显示的图像的混合，根据本发明的立体图像显示设备能够显示平滑的立体图像。而且，由于是以120赫兹的最低图像频率来驱动设备，本发明可以减少产生驱动电路的热量、电磁波干扰和功率消耗。

尽管已经参照附图详细地描述了这些示例性的实施例，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不改变本发明的技术精神或实质特征的情况下，可以采用其它特定的形式来实现本发明。因此，本发明的范围是由所附的权利要求书来限定，而非由本发明的详细描述内容来限定。在权利要求书的含义和范围内进行的所有改变或修改或它们的等价形式，都应当被认为是涵盖在本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种立体图像显示设备，包括：

具有多条栅线和多条数据线的液晶面板，用于以时分的方式显示左眼图像帧数据和右眼图像帧数据；

背光单元，被分为多个块并对于每个块被进行顺序扫描，以提供光给该液晶面板；和

快门眼镜，包括只传送左眼图像的光的左眼滤光器和只传送右眼图像的光的右眼滤光器，

其中，顺序使背光单元的第一个块至最后一个块发光的时间周期要短于从该液晶面板的第一行至最后一行寻址左眼图像帧数据或右眼图像帧数据的周期，

其中用于显示左眼图像的背光单元的发光周期与左眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠，并且，用于显示右眼图像的背光单元的发光周期与右眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠，

其中，在背光单元中，相邻块的发光周期彼此部分重叠。

2.如权利要求1的立体图像显示设备，其中背光单元的每个块的发光周期都相等；并且

相邻块的发光周期的重叠宽度从上块到下块变宽。

3.如权利要求2的立体图像显示设备，其中相邻块的发光起始点之间的差从上块到下块减少。

4.如权利要求1的立体图像显示设备，其中背光单元的每个块的发光周期都相等；并且

在最上面两个块和最下面两个块中，而不是在剩余的块中，相邻块的发光周期的重叠宽度变得更宽。

5.如权利要求4的立体图像显示设备，其中最上面相邻块的发光起始点之间的差和最下面相邻块的发光起始点之间的差，要小于剩余相邻块的发光起始点之间的差。

6.如权利要求1的立体图像显示设备，其中第一个块的发光起始点被延迟预定时间，最后一个块的发光起始点被提前预定时间。

7.如权利要求1的立体图像显示设备，其中左眼图像帧数据和右眼图像帧数据以120赫兹被时分；并且

每个块的发光周期T_BLU要满足下列等式：

T_LC+T_BLU，≤T_frame

其中，T_frame表示将左眼图像帧数据或右眼图像帧数据寻址至液晶面板所需的寻址周期，T_LC表示液晶面板中的液晶的响应时间。

8.一种立体图像显示设备，包括：

具有多条栅线和多条数据线的液晶面板，用于以时分的方式显示左眼图像帧数据和右眼图像帧数据；

背光单元，被分为多个块并对于每个块被顺序地扫描，以便将光照射到该液晶面板；和

快门眼镜，包括只传送左眼图像的光的左眼滤光器和只传送右眼图像的光的右眼滤光器，

其中，相邻块的扫描周期彼此部分地重叠，以便使扫描背光单元的所有块的时间周期要短于顺序驱动液晶面板的第一条栅线至最后一条栅线的时间周期，

其中用于显示左眼图像的背光单元的发光周期与左眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠，并且，用于显示右眼图像的背光单元的发光周期与右眼图像帧数据的寻址周期部分地重叠，

其中，在背光单元中，相邻块的发光周期彼此部分重叠。

9.如权利要求8的立体图像显示设备，其中顺序扫描背光单元的第一个块至最后一个块的时间周期与顺序驱动液晶面板的第一条栅线至最后一条栅线的时间周期部分地重叠。

10.如权利要求8的立体图像显示设备，其中背光单元的各个块的扫描周期都相等；并且

相邻块的扫描周期的重叠宽度从上块到下块逐渐增加。

11.如权利要求8的立体图像显示设备，其中背光单元的各个块的扫描周期都相等；并且

两个最上面相邻块和两个最下面相邻块的扫描周期的重叠宽度要大于其它相邻块的扫描周期的重叠宽度。

12.如权利要求8的立体图像显示设备，其中第一个块的扫描起始点被延迟预定时间，最后一个块的扫描起始点被提前预定时间。

13.如权利要求8的立体图像显示设备，其中左眼图像帧数据和右眼图像帧数据以120赫兹被时分；并且

满足下列等式：

T_BLU>T_frame/n

其中T_BLU表示每个块的扫描周期，T_frame表示顺序驱动液晶面板的第一条栅线至最后一条栅线的时间周期，n表示背光单元的块的数量。

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