CN102316349B - 立体图像显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

一种包括图案化延迟器和数据转换单元的立体图像显示装置，图案化延迟器包括第一延迟器和第二延迟器，第一延迟器透射从像素阵列的奇数显示行入射的光，以便被调制为第一偏振光，第二延迟器透射从像素阵列的偶数显示行入射的光，以便被调制为第二偏振光，数据转换单元将输入的并排式3D图像数据转换成逐行式3D图像数据，对在并排式3D图像数据的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，并对在并排式3D图像数据的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均。

Description

立体图像显示装置及其驱动方法

本申请要求享有2010年7月7日提交的韩国专利申请10-2010-0065498的权益，在此引入该申请的全部内容作为参考。

技术领域

本申请涉及能够实现三维立体图像(下面称为“3D图像”)的立体图像显示装置及其驱动方法。

背景技术

立体图像显示装置利用立体技术和自动立体技术实现3D图像。

立体技术使用立体效果出色的双眼视差图像，立体技术具有使用眼镜的类型和不使用眼镜的类型，两种类型都已投入实际使用。在不使用眼镜的类型(“无眼镜类型”)中，通过使用诸如视差屏障的光学板划分双眼视差图像的光轴来实现立体图像，视差屏障设置在显示面板的前表面或后表面。在使用眼镜的类型(“眼镜类型”)中，在显示面板上显示双眼视差图像，并使用偏光眼镜或液晶快门眼镜来实现立体图像。

液晶快门眼镜类型在具有帧单元的显示部件上显示左图像和右图像，并通过与显示时序同步地打开和关闭液晶快门眼镜的左快门和右快门来实现3D图像。液晶快门眼镜仅在显示左图像时的奇数帧期间打开其左快门，并仅在显示右图像时的偶数帧期间打开其右快门，从而以时间划分的方式产生双眼视差。在液晶快门眼镜类型中，由于液晶快门眼镜的数据导通时间短的缘故，3D图像的亮度低，并且根据显示部件与液晶快门眼镜之间的同步以及打开和关闭切换响应特性的不同，会显著出现3D串扰。

如图1所示，偏光眼镜类型包括附着到显示面板1上的图案化延迟器2。偏光眼镜类型在具有水平行单元的显示面板1上交替地显示左图像数据L和右图像数据R，并切换经由图案化延迟器2入射到偏光眼镜3的光的偏振特性。因此，偏光眼镜可通过在空间上划分左图像和右图像来实现3D图像。

在这种偏光眼镜类型中，当输入包括左眼和右眼的图像信息的源数据时，所述源数据被转换成适合于立体图像显示装置的逐行式数据，并被显示在显示面板1上，从而产生双眼视差。

图2中所示的并排式(side-by-side type)数据被最广泛地用于传送3D图像。为了将并排式输入的3D图像转换成逐行式3D图像，如图2所示，需要在水平方向上执行放大(960→1920)，然后在垂直方向上执行下采样或缩小(1080→540)。这里，“540”表示当通过FHD(全高清)(1920(宽)×1080(高))实现3D图像的垂直分辨率时由左图像数据或右图像数据占据的分辨率。然而，在例如3D蓝光光盘这样的输入3D图像的分辨率为1920×2(宽)×1080p(高)的情况下，在水平方向上的放大不是必须的。

通过下采样，并排式左图像数据中的奇数行信息被输入到显示面板的奇数显示行，如图2的(1)所示，而并排式右图像数据中的偶数行信息被输入到显示面板的偶数显示行，如图2的(1)所示。

通过进行缩小，如图2的(2)所示，求并排式左图像数据每两行的算术平均得到的信息被输入到显示面板的奇数显示行，如图2的(2)所示，求并排式右图像数据每两行的算术平均得到的信息被输入到显示面板的偶数显示行。

然而，当对输入的3D数据执行上述下采样或缩小时，由于以下的原因，存在显示质量下降的问题。

图3示出了对具有相同的左图像数据和右图像数据的原始图像#1分别进行下采样和缩小的模拟结果。在下采样的情况下，如图3的(1)所示，左图像和右图像间的轮廓差变大，因此在带偏光眼镜时难于识别正确的信息。相反地，在缩小的情况下，如图3的(2)所示，左图像和右图像具有相同的轮廓，因此信息很容易被识别，但是由于算术平均导致的空间频率的降低，存在明显的模糊。这里，空间频率的降低意味着图像的锐度降低。

图4示出了对具有相同的左图像数据和右图像数据的原始图像#2分别进行下采样和缩小的模拟结果。图4示出了具有比图3中的字体低的空间频率的线。在图4中，就消除左图像和右图像间的差异而言，下采样的情况(图4的(1))取得了比缩小的情况(图4的(2))好的效果。在水平位移D1比水平位移D2大时，图4中左眼和右图像间的差异变得更大。原因是由于左图像和右图像被交替地显示在立体图像显示装置上，因此当近距离观察时，对应于一个水平行位移的水平位移在具有小倾斜的对角线处和弧形的边界处很大。然而，在缩小的情况下，与原始图像的空间频率相比，空间频率被显著降低。

发明内容

本发明的实施例提供一种能够提高显示质量的立体图像显示装置及其驱动方法。

根据示例性实施例，本发明提供了一种立体图像显示装置，包括：具有像素阵列的显示面板，包括第一延迟器和第二延迟器的图案化延迟器，以及数据转换单元。其中第一延迟器透射从像素阵列的奇数显示行入射的光，以便被调制成第一偏振光，第二延迟器透射从像素阵列的偶数显示行入射的光，以便被调制成第二偏振光；所述数据转换单元将输入的并排式3D图像数据转换成逐行式3D图像数据，从而与像素阵列对应，对在并排式3D图像数据的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的奇数显示行，对在并排式3D图像数据的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行。

数据转换单元可对在左图像数据中彼此垂直相邻的第k(k为正奇数)数据和第(k+1)数据的亮度值进行加权平均，从而将亮度值调制为显示在像素阵列的第k条显示行上的左图像数据的亮度值，并对在右图像数据中彼此垂直相邻的第(k+1)数据和第k数据的亮度值进行加权平均，从而将亮度值调制为显示在像素阵列的第(k+1)条显示行上的右图像数据的亮度值。

加权平均的加权值可选择为大于0.5并小于1的值。

输入到像素阵列的奇数显示行的左图像数据的调制后的亮度值(OddL’)以及输入到像素阵列的偶数显示行的右图像数据的调制后的亮度值(EvenR’)可以下述公式1表示。

公式1：

Odd_L’＝α×Odd_L+(1-α)×Even_L

Even_R’＝α×Even_R+(1-α)×Odd_R

其中Odd_L和Even_L分别表示共同地与相应的奇数显示行对应并彼此垂直相邻的奇数左图像数据和偶数左图像数据的原始亮度值，Even_R和Odd_R分别表示共同地与相应的偶数显示行对应并彼此垂直相邻的偶数右图像数据和奇数右图像数据的原始亮度值，α表示加权平均值。

根据一个示例性实施例，本发明提供了一种包括显示面板的立体图像显示装置的驱动方法，所述显示面板具有像素阵列，该方法包括：将输入的并排式3D图像数据转换为逐行式3D图像数据，从而与像素阵列对应；对在并排式3D图像数据的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的奇数显示行，并对在并排式3D图像数据的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行；在像素阵列上显示逐行式3D图像数据；以及利用第一延迟器和第二延迟器将3D图像划分成偏振光束，其中第一延迟器透射从像素阵列的奇数显示行入射的光，以便被调制为第一偏振光，第二延迟器透射从像素阵列的偶数显示行入射的光，以便被调制为第二偏振光。

附图说明

被包括来提供对本发明的进一步理解且并入并构成本申请的一部分的附图图解了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理，在附图中：

图1是图解现有技术中的偏光眼镜类型的视图；

图2是图解现有技术中用于将输入的并排式3D图像转换为逐行式3D图像的方法的视图；

图3是图解对具有相同的左图像数据和右图像数据的原始图像分别进行下采样和缩小的模拟结果的视图；

图4是图解对具有相同的左图像数据和右图像数据的原始图像分别进行下采样和缩小的模拟结果的视图；

图5是图解为什么出现左图像和右图像之间的差异的视图；

图6是图解根据本发明实施例的立体图像显示装置的视图；

图7是详细图解数据转换单元中的数据转换实例的视图；以及

图8是图解将根据本发明实施例的加权平均应用到图3和图4中示出的原始图像的模拟结果的视图。

具体实施方式

下面将参考图6到图8详细描述本发明的示例性实施例。

图6示出了根据本发明实施例的立体图像显示装置。

在图6中，立体图像显示装置包括显示部件10、图案化延迟器20、数据转换单元30、控制单元40、面板驱动单元50以及偏光眼镜60。

显示部件10可用平板显示装置来实现，平板显示装置是例如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)、包括无机电致发光器件和有机发光二极管(OLED)显示器的电致发光器件(EL)和电泳显示器(EPD)等。下面，将主要基于LCD描述显示部件10。

LCD包括显示面板11、上偏振器11a和下偏振器11b。

显示面板11具有两个玻璃基板，液晶层置于两个玻璃基板之间。显示面板11包括在数据线和栅线的交叉点处以矩阵排列的液晶单元。显示面板11的下玻璃基板具有包括数据线、栅线、薄膜晶体管(TFT)、像素电极以及存储电容器的像素阵列。液晶单元由在公共电极和与TFT连接的像素电极之间产生的电场驱动。显示面板11的上玻璃基板包括黑矩阵、滤色器和所述公共电极。偏振器11a和11b分别附着到显示面板11的下玻璃基板和上玻璃基板，形成定向层以设定液晶层的预倾角。公共电极以诸如TN(扭曲向列)模式和VA(垂直取向)模式的垂直电场驱动形式设置在上玻璃基板上，并以诸如IPS(面内切换)模式和FFS(边缘场切换)模式的水平电场形式与像素电极一起设置在下玻璃基板上。可在上玻璃基板和下玻璃基板之间设置柱状衬垫料，以保持液晶单元的盒间隙。

显示面板11可用任何其他类型的液晶显示面板以及TN模式、VA模式、IPS模式以及FFS模式的液晶显示面板来实现。本发明的LCD可用任何其它类型、例如透射式LCD、透射反射式LCD、反射式LCD等来实现。透射式LCD和透射反射式LCD需要背光单元。背光单元可用直下式背光单元和边缘型背光单元来实现。

图案化延迟器20附着在显示面板11的上偏振器11a上。第一延迟器形成在图案化延迟器20的奇数行中，第二延迟器形成在图案化延迟器20的偶数行中。第一和第二延迟器的光吸收轴彼此垂直。图案化延迟器20的第一延迟器对应于像素阵列10的奇数显示行，并透射从像素阵列的奇数显示行入射的光，以将其调制为第一偏振光(例如，左旋圆偏振光)。图案化延迟器20的第二延迟器对应于像素阵列的偶数显示行，并透射从像素阵列的偶数显示行入射的光，以将其调制为第二偏振光(例如，右旋圆偏振光)。图案化延迟器20的第一延迟器可用透射左旋圆偏振光的偏振滤光器来实现，图案化延迟器20的第二延迟器可用透射右旋圆偏振光的偏振滤光器来实现。

数据转换单元30从外部3D格式器(未示出)接收并排式3D图像数据DATA，并将所述3D图像数据DATA转换成逐行式3D图像数据DATA’，从而与像素阵列对应。为了转换成逐行式3D图像数据，数据转换单元30对在3D图像数据DATA的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的奇数显示行，并对在3D图像数据DATA的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行。通过加权平均，并排式3D图像数据DATA被转换成逐行式3D图像数据DATA’，与现有技术相比，在逐行式3D图像数据DATA’中，左右图像之间的差异减小，并且保持了图像的锐度。在逐行式3D图像数据DATA’中，垂直分辨率降低为输入的3D图像数据的一半。另一方面，在逐行式3D图像数据DATA’中，在某些情况下，水平分辨率增加为输入的3D图像的两倍，或保持为与输入的3D图像的分辨率相同。数据转换单元30可嵌入控制单元40。此外，数据转换单元30可与3D格式器一起嵌入外部系统板(未示出)。稍后将参考图7和8详细描述数据转换单元30。

控制单元40从外部系统板接收诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和点时钟DCLK的时序信号，并产生用于控制面板驱动单元50的操作时序的控制信号。

控制单元40将从数据转换单元30输出的逐行式3D图像数据DATA’提供给面板驱动单元50。控制单元40可按照输入帧频的i倍(其中i为等于或大于2的整数)的帧频将逐行式3D图像数据DATA’传送给面板驱动单元50。输入帧频在NTSC(国家电视标准委员会)制式中为60Hz，在PAL(逐行倒相制式)制式中为50Hz。

面板驱动单元50包括用于驱动显示面板11的数据线的数据驱动器和用于驱动显示面板11的栅线的栅驱动器。

所述数据驱动器的每个源驱动IC包括移位寄存器、锁存器、数模转换器(DAC)、输出缓冲器等。数据驱动器在控制单元40的控制下锁存逐行式3D图像数据DATA’。数据驱动器响应极性控制信号将3D图像数据DATA’转换成模拟正伽玛补偿电压和模拟负伽玛补偿电压，然后再反转数据电压的极性。数据驱动器将与从栅驱动器输出的栅脉冲同步的数据电压输出到数据线。数据驱动器的源驱动IC可安装到TCP(载带封装(TapeCarrier Package))上，并通过TAB(带式自动键合(Tape AutomaticBonding))工艺接合到显示面板11的下玻璃基板上。

栅驱动器包括移位寄存器、多路复用器阵列、电平转换器等。栅驱动器在控制单元40的控制下陆续地将栅脉冲(即扫描脉冲)施加到删线。栅驱动器可安装到TCP上，并通过TAB工艺接合到显示面板11的下玻璃基板上，或可以通过GIP(面板内栅极(Gate In Panel))工艺与像素阵列一起直接形成在下玻璃基板上。

偏光眼镜60包括具有左眼偏振滤光器(或第一偏振滤光器)的左眼60L和具有右眼偏振滤光器(或第二偏振滤光器)的右眼60R。左眼偏振滤光器具有与图案化延迟器20的第一延迟器相同的光吸收轴，右眼偏振滤色器具有与图案化延迟器20的第二延迟器相同的光吸收轴。例如，偏光眼镜60的左眼偏振滤光器可使用左旋圆偏振滤光器，偏光眼镜60的右眼偏振滤光器可使用右旋圆偏振滤光器。用户可通过偏光眼镜60看到显示在显示部件10上3D图像。

图7详细示出了数据转换单元30中的数据转换实例。

参考图7，如果输入并排式3D图像数据DATA，即960(宽)×1080(高)的左图像数据L和960(宽)×1080(高)的右图像数据R，以实现FHD分辨率，则数据转换单元30如下所述地提高原始并排式3D图像数据DATA的水平分辨率，并降低原始并排式3D图像数据DATA的垂直分辨率，从而将原始并排式3D图像数据DATA调制为逐行式3D图像数据DATA’。

数据转换单元30对在3D图像数据DATA的左图像数据L中彼此相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的奇数显示行。具体地，数据转换单元30对左图像数据L中彼此垂直相邻的第k(k为正奇数)数据(L1、L3、…、L1079)和第(k+1)数据(L2、L4、…、L1080)的亮度值进行加权平均，并将所述亮度值调制为显示在像素阵列的第k显示行上的左图像数据(αL1+(1-α)L2、αL3+(1-α)L4、…、αL1079+(1-α)L1080)的亮度值。这里，α表示加权值，并大于0.5和小于1。

数据转换单元30对在3D图像数据DATA的右图像数据R中彼此相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行。具体地，数据转换单元30对右图像数据R中彼此垂直相邻的第(k+1)数据(R2、R4、…、R1080)和第k数据(R1、R3、…、R1079)的亮度值进行加权平均，并将所述亮度值调制为显示在像素阵列的第(k+1)显示行上的右图像数据(αR2+(1-α)R1、αR4+(1-α)R3、…、αR1080+(1-α)R1079)的亮度值。

数据转换单元30的这种操作可用下述公式1来进行概括：

Odd_L’＝α×Odd_L+(1-α)×Even_L

Even_R’＝α×Even_R+(1-α)×Odd_R。

公式1中，Odd_L’表示输入到像素阵列的奇数显示行的左图像数据的调制后的亮度值，Odd_L和Even_L分别表示共同地与相应的奇数显示行对应并彼此垂直相邻的奇数左图像数据和偶数左图像数据的原始亮度值。

此外，Even_R’表示输入到像素阵列的偶数显示行的右图像数据的调制后的亮度值，Even_R和Odd_R分别表示共同地与相应的偶数显示行对应并彼此垂直相邻的偶数右图像数据和奇数右图像数据的原始亮度值。

还有，α表示加权值，并大于0.5和小于1。结果，α×Odd_L和α×Even_R分别提供相对亮度，(1-α)×Even_L和(1-α)×Odd_R分别提供相对暗度。通过明亮部分和黑暗部分的组合使空间频率的降低最小化，从而使得图像的锐度比现有技术保持得更好。

图8示出了将根据本发明实施例的加权平均值应用到图3和图4中示出的原始图像#1和#2的模拟结果。

从图8的A可清楚的看出，与现有技术中的下采样相比，根据本发明的实施例，通过使用加权平均消除左图像和右图像之间的差异可显著地提高清晰度。

从图8的B可清楚的看出，与现有技术中的缩小相比，根据本发明的实施例，通过使用加权平均使空间频率的降低最小化，可很好地保持图像的锐度。

如上所述，在根据本发明的立体图像显示装置及其驱动方法中，利用加权平均值将并排式3D图像数据转换成逐行式3D图像数据，减小了左右图像之间的差异，并更好地保持了图像的锐度，从而显著地提高了显示质量。

尽管参考本发明的多个示例性实施例进行了描述，应理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域的技术人员可对本发明作出各种修改和变型。尤其是，在说明书、附图及权利要求的范围内，可对本发明作出各种变型和修改。除了对本发明的各种变型和修改外，其他应用对本领域的技术人员来说也是显而易见的。

Claims (8)

1.一种立体图像显示装置，包括：

具有像素阵列的显示面板；

数据转换单元，所述数据转换单元将输入的并排式3D图像数据转换成逐行式3D图像数据，从而与像素阵列对应，对在所述并排式3D图像数据的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的奇数显示行，并对在所述并排式3D图像数据的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行，其中在所述像素阵列上显示所述逐行式3D图像数据；以及

包括第一延迟器和第二延迟器的图案化延迟器，所述第一延迟器透射从所述像素阵列的奇数显示行入射的光，以便被调制为第一偏振光，所述第二延迟器透射从所述像素阵列的偶数显示行入射的光，以便被调制为第二偏振光。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中所述数据转换单元对在左图像数据中彼此垂直相邻的第k数据和第k+1数据的亮度值进行加权平均，从而将所述亮度值调制为显示在像素阵列的第k条显示行上的左图像数据的亮度值，并对在右图像数据中彼此垂直相邻的第k+1数据和第k数据的亮度值进行加权平均，从而将所述亮度值调制为显示在像素阵列的第k+1条显示行上的右图像数据的亮度值，其中k为正奇数。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示装置，其中所述加权平均的加权值选择为大于0.5并小于1的值。

4.根据权利要求3所述的立体图像显示装置，其中输入到像素阵列的奇数显示行的左图像数据的调制后的亮度值OddL’和输入到像素阵列的偶数显示行的右图像数据的调制后的亮度值EvenR’以下列公式1来表示：

公式1：

Odd_L’=α×OddL+(1-α)×Even_L

Even_R’=α×Even_R+(1-α)×Odd_R，

其中Odd_L和Even_L分别表示共同地与相应的奇数显示行对应并彼此垂直相邻的奇数左图像数据和偶数左图像数据的原始亮度值，Even_R和Odd_R分别表示共同地与相应的偶数显示行对应并彼此垂直相邻的偶数右图像数据和奇数右图像数据的原始亮度值，α表示加权平均值。

5.一种包括显示面板的立体图像显示装置的驱动方法，所述显示面板具有像素阵列，所述方法包括：

将输入的并排式3D图像数据转换为逐行式3D图像数据，从而与像素阵列对应，对在所述并排式3D图像数据的左图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于所述像素阵列的奇数显示行，并对在所述并排式3D图像数据的右图像数据中彼此垂直相邻的奇数和偶数数据的亮度信号进行加权平均，以对应于像素阵列的偶数显示行；

在所述像素阵列上显示所述逐行式3D图像数据；以及

利用第一延迟器和第二延迟器将3D图像划分成偏振光束，所述第一延迟器透射从所述像素阵列的奇数显示行入射的光，以便被调制为第一偏振光，所述第二延迟器透射从所述像素阵列的偶数显示行入射的光，以便被调制为第二偏振光。

6.根据权利要求5所述的驱动方法，其中转换所述并排式3D图像数据的步骤包括：

对在所述左图像数据中彼此垂直相邻的第k数据和第k+1数据的亮度值进行加权平均，从而将所述亮度值调制为显示在所述像素阵列的第k条显示行上的左图像数据的亮度值；以及

对在右图像数据中彼此垂直相邻的第k+1数据和第k数据的亮度值进行加权平均，从而将所述亮度值调制为显示在像素阵列的第k+1条显示行上的右图像数据的亮度值，其中k为正奇数。

7.根据权利要求6所述的驱动方法，其中所述加权平均的加权值选择为大于0.5并小于1的值。

8.根据权利要求7所述的驱动方法，其中输入到所述像素阵列的奇数显示行的左图像数据的调制后的亮度值Odd_L’和输入到所述像素阵列的偶数显示行的右图像数据的调制后的亮度值Even_R’以下列公式1表示：

公式1：

Odd_L’=α×Odd_L+(1-α)×Even_L

Even_R’=α×Even_R+(1-α)×Odd_R，

其中Odd_L和Even_L分别表示共同地与相应的奇数显示行对应并彼此垂直相邻的奇数左图像数据和偶数左图像数据的原始亮度值，Even_R和Odd_R分别表示共同地与相应的偶数显示行对应并彼此垂直相邻的偶数右图像数据和奇数右图像数据的原始亮度值，α表示加权平均值。

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