CN102281456A - 液晶显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种LCD设备及其驱动方法，其有助于通过根据观看距离自动地转换图像驱动模式(2D/3D)来改善二维(2D)和三维(3D)图像的画面质量，其中该设备包括：距离测量单元，其测量LCD设备和观看者之间的观看距离；图像模式控制器，其根据观看距离和预置参考距离之间的比较结果设定2D图像模式或3D图像模式；定时控制器，其根据由图像模式控制器设定的2D图像模式或3D图像模式调整外部提供的图像信号，和依照帧单元将调整的图像信号转换成图像数据；和液晶面板，其根据2D图像模式或3D图像模式显示图像。

Description

液晶显示设备及其驱动方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年6月10日提交的韩国专利申请10-2010-0054739的优先权，在此将其引入如同全文阐述。
技术领域
本申请涉及一种液晶显示(LCD)设备及其驱动方法，更具体地，涉及一种有助于通过根据观看距离自动地转换图像驱动模式(2D/3D)来改善二维(2D)和三维(3D)图像的画面质量的LCD设备及其驱动方法。
背景技术
已经不断地研发显示设备以满足诸如大型屏幕和纤薄外观的各种要求。尤其是，具有纤薄外观、重量轻便和低功耗的优点的平板型显示设备爆炸性地增加。
平板型显示设备可以包括液晶显示设备(LCD)、等离子显示面板(PDP)、场发射显示设备(FED)、发光二极管显示设备(LED)等等。
在各种平板显示设备之中，由于LCD设备具有各种优点，例如大规模生产的技术发展、驱动装置的易于实现、低功耗和高质量的分辨率，因而被广泛地使用。
LCD设备包括：具有以矩阵结构排列的多个液晶单元的液晶面板；用于将光提供给液晶面板的背光单元；和用于驱动液晶面板的驱动电路。
通过交叉液晶面板的多条栅线和多条数据线限定了多个液晶单元。每个液晶单元具有用于提供电场的像素电极和公共电极。通过薄膜晶体管(TFT)切换每个液晶单元。
驱动电路包括用于将扫描信号提供给栅线的栅驱动器(G-IC)；用于将基于图像信号的数据电压提供给数据线的数据驱动器(D-IC)；用于将控制信号提供给栅驱动器和数据驱动器和将图像数据提供给数据驱动器的定时控制器(T-con)；和用于将光提供给液晶面板的光源(背光)。
在LCD设备中，根据像素电极和公共电极之间形成的电压逐像素地改变液晶的排列。因而，可以通过液晶排列控制背光单元发射的光的透射率，从而显示图像。
近年来，立体图像的用户需求快速增长，所以能够显示3D(3维)图像以及2D(2维)图像的LCD设备被积极地研发。
显示3D图像的LCD设备可以通过用户双眼之间的视觉差异实现3D图像(双眼视差显示)。
已经提出了使用立体眼镜的快门眼镜方法和使用偏光眼镜的图案延迟方法。
图1图示根据现有技术的使用快门眼镜实现3D图像的方法。
参见图1，通过使用根据现有技术的快门眼镜实现3D图像的方法利用用户的双眼视差。
在彼此不同的2D左眼图像和2D右眼图像分别被用户的左眼和右眼观看到之后，两个2D图像合成，从而用户将合成的图像识别为3D图像。
为此，液晶面板10以时间差分别地显示用于左眼观看和右眼观看的2D图像。通过使用快门眼镜20，当在液晶面板10上显示用于左眼观看的2D图像时，右眼观看被阻止而左眼观看到该2D图像，当在液晶面板10上显示用于右眼观看的2D图像时，左眼观看被阻止而右眼观看到该2D图像。
因而，在以时间差分别由左眼和右眼观看到不同的2D图像之后，所观看的2D图像合成，从而用户将合成的图像识别为3D图像。
图2图示根据现有技术通过使用偏光眼镜实现3D图像的方法。
参见图2，使用偏光眼镜的图案延迟方法在液晶面板10中提供了图案延迟(PR)层。自液晶面板10发射的光由该图案延迟(PR)层左旋或右旋圆偏振化。
此时，在与液晶面板10内包括的一半像素对应的像素内，例如在液晶面板10奇数行的像素内显示左眼图像；在与液晶面板10内包括的另一半像素对应的像素内，例如在液晶面板10偶数行的像素内显示右眼图像。
图案延迟(PR)层将液晶面板10内包括的一半像素发射的光左旋圆延迟，从而显示左眼图像。而且，该图案延迟(PR)层将液晶面板10内包括的另一半像素发射的光右旋圆延迟，从而显示右眼图像。
左眼图像仅由用户左眼通过偏光眼镜30的左镜片看到；右眼图像仅由用户的右眼通过偏光眼镜30的右镜片看到。
因而，左眼图像和右眼图像被分别地显示，之后左眼图像和右眼图像两者合成，从而用户将合成的图像识别为3D图像。
图3图示在根据现有技术的LCD设备上显示3D图像时的图像失真。图4图示在根据现有技术的LCD设备上显示3D图像时用户疲劳的出现。
参见图3和图4，在上述快门眼镜方法和图案延迟方法的情况下，3D图像的画面质量受观看距离的影响。
如图3所示，如果用户在适当的距离处观看液晶面板10上显示的图像40，则通过快门眼镜20或偏光眼镜30透射的图像被识别为正常3D图像。
然而，如果用户在短于适当距离的距离处观看液晶面板10上显示的图像40，则通过快门眼镜20或偏光眼镜30透射的图像失真，这导致3D图像的画面质量劣化。
如图4所示，当用户观看液晶面板10上显示的3D图像时，用户的视觉疲劳可能随着观看距离而改变。当用户观看3D图像时，可以通过适当的观看距离来减轻用户的视觉疲劳。
例如，如果用户观看3D图像，同时维持距离液晶面板10两米以上(更优选地约2.4米)的适当距离，则用户对于具有+1m～-4m图像深度的3D图像并不感到疲劳。
然而，如果用户观看3D图像，同时维持距离液晶面板10小于2米的距离，则用户对于3D图像感到疲劳。因而，当用户长时间在距离液晶面板10的近距离处观看3D图像时，可能会使用户晕眩。
发明内容
因此，本发明涉及基本上避免了现有技术的限制和缺点导致的一个或多个问题的LCD设备及其驱动方法。
本发明的一个方面提供一种有助于通过根据观看距离自动地转换图像驱动模式(2D/3D)来改善二维(2D)和三维(3D)图像的画面质量的LCD设备及其驱动方法。
本发明的另一方面提供一种有助于通过防止在距离液晶面板的近距离处观看3D图像的图像失真来改善画面质量的LCD设备及其驱动方法。
本发明的另一方面提供一种有助于通过防止当用户在距离液晶面板的近距离处观看3D图像时的用户视觉疲劳来改善画面质量的LCD设备。
本发明的附加优点和特征将在下文的说明书中部分地阐述，在阅读下文之后对于本领域的普通技术人员来说部分优点和特征将变成显而易见的，或者可以通过实现本发明来领会。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书及其权利要求书以及附图中具体描述的结构来实现和获得。
为了实现这些和其它优点和根据本发明的目的，如在此具体和概括描述的，提供一种用于显示2D和3D图像的LCD设备，包括：距离测量单元，其测量LCD设备和观看者之间的观看距离；图像模式控制器，其根据观看距离和预置参考距离之间的比较结果设定2D图像模式或3D图像模式；定时控制器，其根据由图像模式控制器设定的2D图像模式或3D图像模式调整外部提供的图像信号，和依照帧单元将调整的图像信号转换成图像数据；和液晶面板，其根据2D图像模式或3D图像模式显示图像。
在本发明的另一方面，提供一种用于显示2D和3D图像的LCD设备的驱动方法，包括：测量LCD设备和观看者之间的观看距离；根据观看距离和预置参考距离之间的比较结果设定2D图像模式或3D图像模式；根据由图像模式控制器设定的2D图像模式或3D图像模式调整外部提供的图像信号，并依照帧单元将调整的图像信号转换成图像数据；和根据2D图像模式或3D图像模式显示图像。
将理解本发明的上述概述和下述详细描述是示例性的和解释性的，旨在提供如要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
所包括的用以提供本发明的进一步理解和并入且构成本申请一部分的附图图示本发明的一个或多个实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1图示在使用快门眼镜的现有技术方法中显示3D图像的方法；
图2图示在使用偏光眼镜的现有技术方法中显示3D图像的方法；
图3图示当用户观看现有技术的LCD设备中的3D图像时的图像失真；
图4图示当用户观看现有技术的LCD设备中的3D图像时的用户疲劳；
图5图示在根据本发明实施例的LCD设备中的2D/3D图像转换方法；
图6图示根据本发明实施例的LCD设备；
图7图示当应用快门眼镜方法时根据本发明第一实施例的2D/3D图像转换方法；
图8图示当应用偏光眼镜方法时根据本发明第二实施例的2D/3D图像转换方法；和
图9图示引导用户根据观看距离执行图像模式转换的方法。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示例实施例，其实例在附图中图示。只要可能，将使用相同的参考数字在全部附图中表示相同或类似的部件。
在下文中，将参考附图描述根据本发明的LCD设备及其驱动方法。
图5图示在根据本发明实施例的LCD设备中的2D/3D图像转换方法。图6图示根据本发明实施例的LCD设备。
参见图5和图6，根据本发明实施例的LCD设备100测量用于3D图像显示模式的观看距离。如果所测量的观看距离小于预置参考距离，则将3D图像自动地改变成2D图像，并显示该2D图像。
在用户佩戴用于观看3D图像的3D眼镜(例如快门眼镜或偏光眼镜200)的情况下，用户观看3D图像，因此可以防止图像失真和视觉疲劳出现。
在这种情况下，可以通过LCD设备100或者在3D眼镜200内设置的距离测量传感器(例如红外传感器)测量用户和LCD设备100之间的距离。
可以根据3D眼镜200的类型，即根据快门眼镜或偏光眼镜，改变自3D图像到2D图像的图像转换。
通常，如果使用快门眼镜的3D眼镜200，分别用于左眼图像和右眼图像的左眼快门和右眼快门以时间差在开闭状态之间交替。
在本发明的情况下，当将3D图像转换成2D图像时，左眼快门和右眼快门都处于开启状态，由此用户的左眼和右眼都看到同一2D图像。
通常，当3D眼镜200使用图案延迟型的偏光眼镜时，在与液晶面板内包括的一半像素对应的像素内显示左眼图像；在与液晶面板内包括的另一半像素对应的像素内显示与左眼图像不同的右眼图像。
在本发明的情况下，当将3D图像转换成2D图像时，将左眼图像和右眼图像显示为同一图像，由此用户的左眼和右眼都看到相同的2D图像。
为此，根据本发明实施例的LCD设备100包括液晶面板110、栅驱动器120、数据驱动器130、背光单元140、背光驱动器150、定时控制器160、图像模式控制器170和距离测量单元180。
图像模式控制器170可以设置在定时控制器160内部。
在上述图6中，距离测量单元180设置在LCD设备100内部，但是不是必需的。距离测量单元180可以设置在诸如快门眼镜的3D眼镜200内部。
液晶面板110包括多条栅线(G1至Gn)、多条数据线(D1至Dm)和在通过交叉多条栅线和多条数据线限定的每个区域内形成的多个液晶单元(Clc，像素区域)。
液晶单元包括与栅线和数据线的交叉部分相邻形成的存储电容器(Cst)和薄膜晶体管(TFT).
薄膜晶体管(TFT)响应于通过栅线提供的扫描信号将通过数据线提供的模拟数据信号(数据电压)提供给液晶单元。
液晶面板110本身不能发光。因而，通过使用背光单元140发射的光显示图像。
根据背光(光源)的配置类型，可以将背光单元140分类成边缘型和直下型，其中边缘型背光单元具有在液晶面板110的横向方向上设置的背光，直下型背光单元具有在液晶面板110的背后方向上设置的背光。
提供背光单元140以将光提供给液晶面板110。背光单元140可以包括：多个背光(冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)、发光二极管(LED))；和光学元件(导光板、散光板、光学片)，所述光学元件将背光发射的光引导至液晶面板110，并能够改善光效率。
背光驱动器150根据定时控制器160提供的背光控制信号(BCS)驱动光源。
此时，背光驱动器150根据背光控制信号(BCS)控制背光的开闭状态和驱动频率。而且，背光驱动器150可以控制背光的亮度从而在液晶面板110上显示清晰的图像。
栅驱动器120根据定时控制器160提供的栅控制信号(GCS)生成用于驱动每个液晶单元内的薄膜晶体管(TFT)的扫描信号；随后顺序地将所生成的扫描信号提供给液晶面板110的栅线(G1至Gn)，从而驱动(切换)薄膜晶体管(TFT)。
数据驱动器130将定时控制器160提供的数字图像数据(R，G，B)转换成模拟数据信号(数据电压)。响应于定时控制器160提供的数据控制信号(DCS)，所转换的模拟数据信号被提供给数据线。也就是，将模拟数据信号提供给由于扫描信号开启的各个液晶单元。
在这种情况下，根据在图像模式控制器170内设定的图像模式，向数据驱动器130提供2D图像或3D图像的数字图像数据。
定时控制器160通过使用垂直/水平同步信号(Vsync/Hsync)和时钟信号(CLK)生成用于控制栅驱动器120的栅控制信号(GCS)；和用于控制数据驱动器130的数据控制信号(DCS)。将所生成的栅控制信号(GCS)提供给栅驱动器120，和将所生成的数据控制信号(DCS)提供给数据驱动器130。
此时，数据控制信号(DCS)可以包括源启动脉冲(SSP)、源抽样时钟(SSC)、源输出使能(SOE)和极性控制信号(POL)。
栅控制信号(GCS)可以包括栅启动脉冲(GSP)、栅移位时钟(GSC)和栅输出使能(GOE)。
而且，定时控制器160调整外部提供的图像信号；依照帧单元将所调整的图像信号转换成数字图像数据(R，G，B)；和将依照帧单元调整的数字图像数据提供给数据驱动器130。
此时，根据本发明的实施例，根据图像模式控制器170内设定的图像模式，数字图像数据(R，G，B)被调整为2D图像数据或3D图像数据，随后被提供给数据驱动器130。
根据用户和LCD设备100之间的观看距离，距离测量单元180将3D图像转换成2D图像，或者将2D图像转换成3D图像。为此，距离测量单元180可以包括距离测量传感器(例如红外传感器)。
距离测量单元180通过使用距离测量传感器测量LCD设备100和3D眼镜200之间或者LCD设备100和用户之间的距离；随后将所测量的距离提供给图像模式控制器170。
图像模式控制器170根据由距离测量单元180测量的距离设定将在液晶面板110上显示的图像模式。
例如，在液晶面板110上显示3D图像的状态下，如果所测量的在LCD设备100和3D眼镜200/用户之间的距离小于预置参考距离，则将3D图像模式转换成2D图像。
随后，将3D图像模式至2D图像模式的模式转换的相关信息提供给定时控制器160，由此在定时控制器160内控制依照帧单元调整的数字图像数据。也就是，将定时控制器160提供给数据驱动器120的图像数据调整为2D图像数据。
如上所述，可以根据3D眼镜200的类型，也就是根据快门眼镜或偏光眼镜，改变自3D图像至2D图像的模式转换。
如图7所示，在使用快门眼镜的3D眼镜200的情况下，在液晶面板110上以时间差显示左眼图像和右眼图像。而且，快门眼镜的左眼快门和右眼快门处于开启状态，以便用户的左眼和右眼都观看到相同的2D图像。
同时，在使用偏光眼镜的3D眼镜200的情况下，如图8所示，在液晶面板110的像素上显示相同的左眼图像和右眼图像。由用户的左眼和右眼通过偏光眼镜观看到相同的2D图像。
因为根据观看距离将3D图像自动地转换成2D图像，于是可以减少3D图像的图像失真，并且当用户在近观看距离处观看3D图像时可以减轻用户的视觉疲劳。
如上所述，3D眼镜200可以使用快门眼镜或偏光眼镜。此时，如果通过使用快门眼镜的3D眼镜200实现3D图像，则该LCD设备100可以包括快门眼镜控制器(未图示)。可以在定时控制器160内部提供快门眼镜控制器。
快门眼镜控制器根据图像模式控制器180设定的2D/3D图像模式操作快门眼镜。更具体的，快门眼镜控制器生成用于控制左眼快门和右眼快门的快门眼镜控制信号(SCS)。所生成的快门眼镜控制信号(SCS)被提供给快门眼镜。
对于3D图像模式，分别用于左眼图像和右眼图像的左眼快门和右眼快门以时间差在开启状态和关闭状态之间交替。
如图7所示，当将3D图像模式转换成2D图像模式时，左眼快门和右眼快门都处于开启状态，以便用户的左眼和右眼都看到相同的2D图像。
为此，快门眼镜控制器包括用于生成和发送快门眼镜控制信号(SCS)的装置(模块)。可以通过无线或有线介质将快门眼镜控制信号(SCS)发送至快门眼镜。此时，可以通过使用垂直/水平同步信号(Vsync/Hsync)生成快门眼镜控制信号(SCS)并将其发送给快门眼镜。
在这种情况下，可以通过使用液晶来开启或关闭快门眼镜的左眼快门和右眼快门。如果液晶是正常白色的，则可以通过切断提供给左眼快门和右眼快门的电源，透过左眼快门和右眼快门发送光。
同时，如果液晶是正常黑色的，则将电源提供给左眼快门和右眼快门，由此透过左眼快门和右眼快门发送光。
根据所测量的距离，可以将3D图像模式转换成2D图像模式。此时，图像模式控制器170能够通知用户3D图像由于自动图像模式转换而显示为2D图像。例如，如图9所示，在液晶面板110的显示屏幕上显示通知图像模式转换的消息，由此用户可以知道3D图像被显示为2D图像。
例如，当用户的观看距离变得短于预置参考距离时，图像模式控制器170能够在液晶面板110的整个显示屏幕的部分区域内显示消息，以通知自3D图像模式至2D图像模式的自动图像模式转换。此时，可以显示当前观看距离，并且可以显示消息以便通知用户在用户希望将图像模式自2D图像模式改变成3D图像模式的时候，必需维持大于预置参考距离的观看距离。
根据本发明的另一实施例，在通过自3D图像模式至2D图像模式的图像模式转换来显示2D图像的情况下，图像模式控制器170可以根据在距离测量单元180内测量的观看距离将2D图像模式转换成3D图像模式。
根据距离测量单元180内测量的距离，如果在LCD设备100和3D眼镜200之间或者在LCD设备100和用户之间的观看距离大于预置参考距离，则图像模式控制器170将2D图像模式转换成3D图像模式。也就是，如果用户的观看距离适合于观看3D图像，则将2D图像模式转换成3D图像模式。
如果3D眼镜200使用快门眼镜，则可以将2D图像模式转换成3D图像模式。在这种情况下，快门眼镜控制器控制快门眼镜，从而对于由图像模式控制器170设定的3D图像模式，以时间差使左眼快门和右眼快门在开启和关闭状态之间交替。
更具体地，按照开启左眼快门以显示左眼图像和开启右眼快门以显示右眼图像的方式生成快门眼镜控制信号(SCS)。
可以根据快门眼镜控制信号(SCS)操作快门眼镜，更具体地，快门眼镜的左眼快门和右眼快门选择性地在开启和关闭状态之间交替，由此在液晶面板110上显示的图像可以被用户识别为3D图像。
同时，如果使用偏光眼镜的3D眼镜200，可以将2D图像模式转换成3D图像模式。在这种情况下，图像模式控制器170控制图像数据以在与液晶面板110内包括的一半像素对应的像素内显示左眼图像，和在与液晶面板110内包括的另一半像素对应的像素内显示右眼图像，其中左眼图像和右眼图像彼此不同。
如果通过使用偏光眼镜显示不同的2D左眼图像和2D右眼图像，用户最终看到3D图像。
根据所测量的观看距离，可以将2D图像模式转换成3D图像模式。此时，图像模式控制器170能够通知用户2D图像由于自动图像模式转换而显示为3D图像。例如，如图9所示，可以在液晶面板110的显示屏幕上显示通知图像模式转换的消息。
同时，用户可以选择图像模式(2D图像模式、3D图像模式)而不考虑观看距离。如果用户直接选择图像模式，则可以依照所设定的2D图像模式或3D图像模式显示图像，而不考虑观看距离。
对于本发明的上述解释，在定时控制器160内设置图像模式控制器170，但是不是必需的。根据本发明的另一实施例，可以在LCD设备100内独立地设置图像模式控制器170。
对于本发明的上述解释，可以在定时控制器160内设置快门眼镜控制器，但是不是必需的。根据本发明的另一实施例，可以在LCD设备100内独立地设置快门眼镜控制器。
因此，在根据本发明的LCD设备上显示的图像的画面质量得到改善。
通过根据观看距离自动地转换图像驱动模式(2D/3D)，根据本发明实施例的LCD设备可以改善2D和3D图像的画面质量。
而且，通过防止在距离液晶面板的近距离处观看3D图像的图像失真，根据本发明实施例的LCD设备可以改善画面质量。
而且，根据本发明实施例的LCD设备可以防止当用户在距离液晶面板的近距离处观看3D图像时的用户视觉疲劳。
对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。因而，本发明将覆盖本发明的修改和变化，只要它们落入权利要求书及其等同范围之内。

Claims (10)

1.一种用于显示2D和3D图像的LCD设备，包括：
距离测量单元，其测量LCD设备和观看者之间的观看距离；
图像模式控制器，其根据所述观看距离和预置参考距离之间的比较结果设定2D图像模式或3D图像模式；
定时控制器，其根据由图像模式控制器设定的2D图像模式或3D图像模式调整外部提供的图像信号，和依照帧单元将调整的图像信号转换成图像数据；和
液晶面板，其根据2D图像模式或3D图像模式显示图像。
2.根据权利要求1的LCD设备，其中所述图像模式控制器在所测量的观看距离小于预置参考距离时将3D图像模式转换成2D图像模式。
3.根据权利要求2的LCD设备，其中如果用于使液晶面板上的图像被识别为3D图像的3D眼镜是快门眼镜，则所述图像模式控制器控制快门眼镜以使快门眼镜的左眼快门和右眼快门开启。
4.根据权利要求2的LCD设备，其中如果用于使液晶面板上的图像被识别为3D图像的3D眼镜是偏光眼镜，则所述图像模式控制器控制图像数据的转换以在液晶面板上显示相同的左眼图像和右眼图像。
5.根据权利要求1的LCD设备，其中如果观看距离不小于预置参考距离，则所述图像模式控制器将2D图像模式转换成3D图像模式。
6.根据权利要求1的LCD设备，其中所述图像模式控制器在液晶面板上显示消息，所述消息通知根据观看距离和预置参考距离之间的比较结果的2D图像模式或3D图像模式的转换。
7.根据权利要求1的LCD设备，其中所述距离测量单元设置在LCD设备或3D眼镜内，所述3D眼镜用于使液晶面板上的图像被识别为3D图像，其中所述3D眼镜是快门眼镜或偏光眼镜。
8.一种用于显示2D和3D图像的LCD设备的驱动方法，包括：
测量LCD设备和观看者之间的观看距离；
根据所述观看距离和预置参考距离之间的比较结果设定2D图像模式或3D图像模式；
根据由图像模式控制器设定的2D图像模式或3D图像模式调整外部提供的图像信号，和依照帧单元将调整的图像信号转换成图像数据；和
根据2D图像模式或3D图像模式显示图像。
9.根据权利要求8的方法，
其中当所测量的观看距离小于预置参考距离时，将3D图像模式转换成2D图像模式；和
如果用于使液晶面板上的图像被识别为3D图像的3D眼镜是快门眼镜，则图像模式控制器控制快门眼镜以使快门眼镜的左眼快门和右眼快门开启。
10.根据权利要求8的方法，
其中当所测量的观看距离小于预置参考距离时，将3D图像模式转换成2D图像模式；和
如果用于使液晶面板上的图像被识别为3D图像的3D眼镜是偏光眼镜，则图像模式控制器控制图像数据的转换以在液晶面板上显示相同的左眼图像和右眼图像。
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