CN102457755A - 图像显示设备及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图像显示设备及其驱动方法。所述图像显示设备从输入图像信号中分离出左眼图像数据和右眼图像数据；对左眼图像数据和右眼图像数据进行分析以获得左眼图像的亮度和右眼图像的亮度；获得在观看者与显示左眼图像和右眼图像的屏幕之间的视距；基于左眼图像的亮度、右眼图像的亮度以及视距中的至少之一来调整左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离；以及按照时间或空间的方式来划分和显示具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像。

Description

图像显示设备及其驱动方法

相关申请的相互引用

本申请要求于2010年11月5日提交的第10-2010-0109751号韩国专利申请的优先权，该专利申请在此引入作为参考，如同在本文中完全阐述该专利申请一样。

技术领域

本发明涉及一种图像显示设备，尤其涉及一种图像显示设备及其驱动方法，其通过调整三维(3D)图像的深度而导致显示质量提高，并且能够降低由观看3D图像所引起的易疲劳性。

背景技术

由于消费者在市场上需要增宽且变薄的显示设备，因此正在开发用于使显示设备增宽且变薄的技术。平板显示(FPD)设备很薄、很轻且耗电低，因此对平板显示设备的需求日益增加。

作为FPD设备，正在对液晶显示(LCD)设备、等离子显示面板(PDP)、场致发射显示(FED)设备以及发光二极管(LED)显示设备进行研究。

在这种FPD设备中，由于LCD设备制造容易，并且可由驱动器驱动、功耗低、厚度薄、图像质量高以及大屏幕，因此LCD设备的应用领域正在得到扩展。

LCD设备包括液晶面板、背光单元和驱动电路，所述液晶面板具有多个像素，这些像素排列成矩阵型，所述背光单元向液晶面板提供光，所述驱动电路驱动液晶面板。

在每个像素中，通过由像素电极和公共电极之间的电位差所产生的电场来改变液晶的取向，通过使液晶取向并控制从背光单元提供的光的透射率来显示图像。

近来，由于用户越来越多地要求逼真的图像，因此正在开发用于显示二维(2D)图像和3D图像的LCD设备。

用于显示3D图像的LCD设备(在下文称作3D LCD设备)通常利用观看者的双眼视差来实现3D图像，用于显示3D图像的LCD设备主要分为利用3D专用眼镜的LCD设备和不用3D专用眼镜的LCD设备。

作为利用3D专用眼镜的类型，已经开发了快门眼镜(SG)型和图案化延迟器型。

参考图1，快门眼镜型LCD设备随时间顺序地显示左眼图像和右眼图像，并且通过3D专用眼镜选择性地透射所述顺序显示的左眼图像和右眼图像，由此实现3D图像。

参考图2，图案化延迟器型LCD设备在空间上划分液晶面板的显示区以便显示左眼图像和右眼图像，并且通过线偏振膜眼镜或圆偏振膜眼镜来选择性地透射左眼图像和右眼图像，由此实现3D图像。

相关技术的3D LCD设备在由观看3D图像所引起的易疲劳性方面具有局限性，因此，正在对解决这种局限性进行研究。有各种原因影响由于观看3D图像而引起的易疲劳性。在这些原因中，主要原因是眼睛的调节和会聚之间的不匹配。

在相关技术的3D LCD设备中，当景深(DOF)值(ΔD)大于0.2D(即ΔD＞0.2D)时，双眼调节和会聚不匹配，致使在观看3D图像中出现易疲劳性。

当双眼调节和会聚不匹配时，由于没有考虑观看者的3D图像观看环境，因此相关技术的3D LCD设备不能补偿这种不匹配。特别是，在相关技术的3D LCD设备中，不可能调整3D图像的深度，因此3D图像的显示质量降低，致使在观看3D图像中出现易疲劳性。

发明内容

因此，本发明提供一种图像显示设备及其驱动方法，其基本上避免了由于相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。

本发明的一个方面提供一种图像显示设备及其驱动方法，其调整3D图像的深度，导致提高该3D图像的显示质量。

而且，本发明的一个方面提供一种图像显示设备及其驱动方法，其调整3D图像的深度，由此降低由于观看3D图像所引起的易疲劳性。

本发明额外的优点和特点将在随后的描述中部分地进行阐述，并且根据对下文的研究，这些优点和特点在某种程度上对于本领域技术人员而言是显而易见的，或者可以通过实施本发明而获悉。本发明的这些目的和其他优点可以通过文字描述及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点，并且依照本发明的目的，如这里详述和概述的，本发明提供一种图像显示设备的驱动方法，其包括以下步骤：从输入图像信号中分离出左眼图像数据和右眼图像数据；对左眼图像数据和右眼图像数据进行分析以获得左眼图像的亮度和右眼图像的亮度；通过距离测量传感器获得在观看者与显示左眼图像和右眼图像的屏幕之间的视距；基于左眼图像的亮度、右眼图像的亮度以及视距中的至少之一来调整左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离；以及按照时间或空间的方式来划分和显示具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像。

在本发明的另一个方面，提供一种图像显示设备，其包括：图像分离单元，用于从输入图像信号中分离出左眼图像数据和右眼图像数据；亮度分析单元，用于对左眼图像数据和右眼图像数据进行分析以计算左眼图像的亮度和右眼图像的亮度；距离测量单元，用于获得在观看者与显示图像的屏幕之间的视距；图像深度调整单元，用于基于左眼图像的亮度、右眼图像的亮度以及视距中的至少之一来调整左眼图像和右眼图像中的像素的已移动距离，并且根据所述像素的移动距离来调整左眼图像和右眼图像的深度；液晶面板，用于按照时间或空间的方式来划分和显示具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像；以及3D专用眼镜，用于选择性地透射具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像。

应当理解，本发明在上面的概述和在下面的详述都是示范性的和说明性的，并且意在提供如所要求保护的本发明的进一步的说明。

附图说明

所包括的附图提供对本发明的进一步的理解，附图合并到说明书中并构成说明书的一部分，用于图解说明本发明的(各个)实施例，并且连同文字描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1是图解说明快门眼镜型3D图像显示设备及其驱动方法的图表；

图2是图解说明图案化延迟器型3D图像显示设备及其驱动方法的图表；

图3是图解说明根据本发明实施例的图像显示设备的方框图；

图4是图解说明图3的图像处理器的方框图；以及

图5至8是图解说明根据本发明实施例的图像显示设备的驱动方法的图表。

具体实施方式

现在详细地参考本发明的各个示范性实施例，附图中图解说明了本发明的多个例子。只要可能，将在全部附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部件。

在下文，参考附图来描述根据本发明各个实施例的图像显示设备及其驱动方法。

图3是图解说明根据本发明实施例的图像显示设备的方框图。图4是图解说明图3的图像处理器的方框图。

参考图3，根据本发明实施例的图像显示设备包括液晶面板110、栅极驱动器120、数据驱动器130、背光单元140、背光驱动器150、时序控制器160、图像处理器170以及距离测量器180。

液晶面板110控制从背光单元140提供的光的透射率，以便根据输入图像信号来显示图像。液晶面板110包括多条栅线G1至Gn以及多条数据线D1至Dm。

此外，液晶面板110包括多个像素，所述像素分别形成在由栅线G1至Gn和数据线D1至Dm的垂直交点所定义的多个区域中。

每个像素都包括薄膜晶体管TFT和存储电容器Cst，所述薄膜晶体管和存储电容器形成在对应的数据线和栅线的交叉部分中。

这里，液晶面板110根据输入图像数据，按照时间或空间的方式划分和显示左眼图像和右眼图像。

特别是，当在快门眼镜型中实现3D图像时，液晶面板110随时间顺序地划分和显示左眼图像和右眼图像。

当在图案化延迟器型中实现3D图像时，液晶面板110在空间上划分和显示左眼图像和右眼图像。在这种情况下，可以相对于液晶面板110的水平线或垂直线来进行左眼图像和右眼图像的空间划分。

时序控制器160将已经由下述图像处理器170调整了深度的图像数据(数据′)转换成以帧为单位的数字图像数据RGB，并且向数据驱动器130提供以帧为单元对准后的数字图像数据。这里，图像数据RGB配置成具有左眼数据和右眼数据。

此外，时序控制器160通过利用垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync以及时钟信号CLK来生成用于控制栅极驱动器120的栅极控制信号GCS和用于控制栅极驱动器130的数据控制信号DCS。

时序控制器160向栅极驱动器120提供栅极控制信号GCS，并向数据驱动器130提供数据控制信号DCS。

这里，数据控制信号DCS可以包括源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、源极输出使能信号SOE、以及极性控制信号POL。

栅极控制信号GCS可以包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、以及栅极输出使能信号GOE。

尽管图中没有示出，但是图像显示设备100可以利用快门眼镜或偏振眼镜来实现3D图像。

这里，当利用快门眼镜来实现3D图像时，时序控制器160生成快门眼镜控制信号并向快门眼镜(未示出)提供所述快门眼镜控制信号，所述快门眼镜控制信号用于控制快门眼镜以便使观看者将液晶面板110上显示的图像识别为3D图像。

为此目的，时序控制器160可以包括用于生成并传送快门眼镜控制信号的装置(模块)，所述快门眼镜控制信号可以通过有线或无线媒介提供给快门眼镜。这里，可以利用垂直/水平同步信号(Vsync/Hsync)来生成和传送所述快门眼镜控制信号。

栅极驱动器120根据来自时序控制器160的栅极控制信号GCS来生成扫描信号(栅极驱动信号)，所述扫描信号用于驱动在每个像素中形成的薄膜晶体管TFT。

栅极驱动器120生成的扫描信号被顺序地提供给液晶面板110的栅线G1至Gn，并且由所述扫描信号来驱动每个像素的薄膜晶体管TFT。

数据驱动器130将已经由图像处理器170调整了各自深度并且从时序控制器160提供的数字图像数据RGB分别转换成模拟数据信号(数据电压)。

数据驱动器130根据数据控制信号DCS，分别向液晶面板110的数据线D1至Dm提供模拟数据信号(数据电压)。

由于液晶面板110本身不能发光，因此液晶面板110利用从背光单元140提供的光来显示图像。

背光单元140用于将光照射在液晶面板110上，并且包括发射光的多个背光(例如冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)，和/或发光二极管(LED))。

此外，背光单元140可以包括将背光发射的光引导朝向液晶面板110并且提高光效率的光学构件(例如，导光板、漫射板、漫射片、棱镜片以及反射式偏光增亮膜(DBEF))。

背光驱动器150以预定的驱动频率(例如60Hz、100Hz、120Hz、200Hz或240Hz)来驱动背光，并且控制每个背光的接通/断开时序、占空比和亮度。

距离测量器180测量在观看者与图像显示设备100的屏幕之间的距离，也就是说，在观看者与液晶面板110上显示的图像之间的距离。距离测量器180配置成具有距离测量传感器(例如，红外传感器)。

举例来说，在距离测量器180中，距离测量传感器测量在观看者与液晶面板110之间的视距，即在液晶面板110与3D专用眼镜(例如，快门眼镜或偏振眼镜)之间的视距。距离测量器180向图像处理器170提供测得的视距的信息。

这里，通过将距离测量传感器布置在图像显示设备100的外部箱体处来实现，或者通过将该距离测量传感器布置在3D专用眼镜处来实现。

图像处理器170基于所述视距信息以及在液晶面板110上显示的图像(例如，左眼图像或右眼图像)的亮度和/或视距来调整3D图像(即，左眼图像和右眼图像)的深度。因此，能够增强3D图像的显示质量，并且能够降低由于观看3D图像所引起的易疲劳性。

为此目的，如图4中所示，图像处理器170包括图像分离单元171、亮度分析单元174，以及图像深度调整单元175。在下文，参考图5至8来详细地描述根据本发明实施例的图像显示设备100的图像处理器170和驱动方法。

如上所述，由于观看3D图像所引起的易疲劳性通常是在双眼调节和会聚不匹配时出现。可以基于DOF值(ΔD)来定义这种情况。

如图5中所示，根据在液晶面板110与图像(该图像是在液晶面板110上生成)的虚像之间的距离、在所述虚像与观看者眼睛之间的距离，以及在液晶面板110上显示的所述图像的亮度来确定DOF值。

DOF值(ΔD)可以利用下面的方程式(1)来计算。

$\mathrm{\ΔD}=\frac{1}{\mathrm{Li}}-\frac{1}{\mathrm{Lr}}=\frac{1}{\mathrm{Lr}-\mathrm{di}}-\frac{1}{\mathrm{Lr}}---\left(1\right)$

其中Lr表示在液晶面板110与观看者眼睛之间的距离，Li表示在观看者眼睛与液晶面板110上显示的图像的虚像之间的距离，di表示在液晶面板110与所述虚像之间的距离。

从一个点发射的光穿过诸如透镜的光学系统，并再次会聚在另一个点上，在这种情况下，根据在发射光的光源与光所穿过的透镜之间的距离来确定与光再次聚集的所述另一个点(生成虚像的位置)的距离。也就是说，从位于光轴上的一个点发射的光再次且准确地会聚在另一个点上的位置，在光轴上仅仅存在一个。

如果图像侧的像平面尽管移动了预定距离，穿过透镜并且照射在像平面上的光会具有盘形而非圆点形。

由于这一原因，在像平面上产生的相不清楚或者模糊地显示。也就是说，由于在实现3D图像中模糊地产生了相，因此3D图像的显示质量降低，并且出现由于观看该3D图像所引起的易疲劳性。

DOF表示不产生像平面的模糊相的范围，因此，眼睛的调节反应根据在3D图像显示设备上显示的左眼图像和右眼图像之间的距离而改变，并且双眼各自的瞳孔的直径大小根据图像的亮度变化而改变。

在该实施例中，根据DOF，通过基于图像亮度和视距中的至少之一调整图像的深度，可以使眼睛的调节和会聚相匹配。

如图6中所示，根据亮度的变化来改变DOF。在图6中，SG表明在基于快门眼镜实现3D图像时根据亮度的变化来改变DOF，PR表明在基于偏振眼镜实现3D图像时根据亮度的变化来改变DOF。

特别是，当在液晶面板110上显示的图像的亮度变得更高时，瞳孔缩小，由此增大了眼睛的调节和会聚相匹配的持续时间。在该实施例中，通过分析输入的左眼图像数据和右眼图像数据，能够不同地调整高亮度图像和低亮度图像的深度。

此外，根据测得的视距来不同地调整图像的深度。在这种情况下，基于使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度来调整图像的深度。

为此目的，图像分离单元171从外面输入的图像信号中分离出左眼图像数据172和右眼图像数据173。

这里，图像分离单元171包括存储器，所述存储器存储从图像信号中分离出的左眼图像数据172和右眼图像数据173。

当图像数据的格式是“并排”时，可以使用行存储器。当图像数据的格式是“自顶向下”时，可以使用帧存储器。

亮度分析单元174对左眼图像数据172和右眼图像数据173进行分析以获得左眼图像数据172和右眼图像数据173的亮度信息。而且，亮度分析单元174向图像深度调整单元175提供所获得的左眼图像数据172和右眼图像数据173的亮度信息。

图像深度调整单元175基于从距离测量单元180提供的视距信息以及从亮度分析单元174提供的左眼图像数据172和右眼图像数据173的亮度信息，来调整左眼图像数据172和右眼图像数据173的深度。在这种情况下，如图7中所示，图像深度调整单元175基于使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度来调整图像的深度。

参考图8，将图像的深度确定为Ld的大小，Ld是图像像素的移动距离，Ld可以利用下面的方程式(2)来计算。

Ld＝α*×Lv                                    (2)

其中Lv表示由亮度分析单元174分析的左眼图像和右眼图像的亮度，α*是基于视距来定义图像的亮度(Lv)与像素的移动距离(Ld)之间关系的常数。这里，该常数可以与视距和亮度成比例地增大/减小。

当显示的图像具有相同的亮度时，随着视距增大，α*增大，因此图像中的像素的移动距离增大。并且，当视距相同时，随着图像的亮度增大，α*增大，因此图像中的像素的移动距离增大。

常数(α*)基于视距来定义图像的亮度(Lv)和像素的移动距离(Ld)之间的关系，常数(α*)可以利用使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度(基于图像的亮度和视距)来计算，并且以查找表的形式来存储。

在本发明的第一实施例中，在相同距离内以不同亮度显示的图像的深度可以按照如下方式调整。

举例来说，当显示的图像的亮度是24nit(尼特)并且使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度是1.0m时，通过减小图像中像素的移动距离(Ld)，将所述图像的深度调整为小于最大深度1.0m。

另一个例子，当显示的图像的亮度是60nit，并且使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度是1.1m时，通过增大图像中像素的移动距离(Ld)，将所述图像的深度调整为小于最大深度1.1m。

如上所述，图像深度调整单元175根据图像的亮度来调整左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离，以便在使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整图像的深度。

在本发明的第二实施例中，可以按照如下方式，根据视距来调整以相同亮度显示的图像的深度。

举例来说，当视距是1.0m并且使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度是1.0m时，通过减小图像中像素的已移动距离(Ld)，将图像的深度调整为小于最大深度1.0m。

另一个例子，当视距是2.0m并且使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度是1.1m时，通过增大图像中像素的移动距离(Ld)，将图像的深度调整为小于最大深度1.1m。

如上所述，图像深度调整单元175根据图像的亮度调整左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离，以便在使眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整图像的深度。

如上所述，向时序控制器160提供已调整深度的图像数据(数据′)。时序控制器160以帧为单位来对准已调整深度的图像数据(数据′)，并且向数据驱动器130提供具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像，由此在液晶面板110上显示所述左眼图像和右眼图像。

因此，本发明能够增强3D图像的显示质量，因此降低了由于观看3D图像所引起的易疲劳性。

在上面的描述中，将根据本发明实施例的图像显示设备的驱动方法应用于LCD设备，但是本发明不限于此。也可以将根据本发明各个实施例的调整3D图像深度的方法应用于除了LCD设备之外的FPD设备。

此外，在本发明的各个实施例中，上面已经将LCD显示设备描述为图像显示设备的例子，但是本发明不限于此。也就是说，本发明的精神和范围同样可以应用于除了LCD设备之外的FPD设备。

根据本发明各个实施例的图像显示设备及其驱动方法调整3D图像的深度，导致提高了3D图像的显示质量。

根据本发明各个实施例的图像显示设备及其驱动方法调整3D图像的深度，因此能够降低由于观看3D图像所引起的易疲劳性。

在不背离本发明的精神或范围的情况下对本发明进行各种修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。本发明意在覆盖这些修改和变化，只要其在随附的权利要求及其等效方案的范围内。

Claims (9)

1.一种图像显示设备的驱动方法，包括：

从输入图像信号中分离出左眼图像数据和右眼图像数据；

对所述左眼图像数据和右眼图像数据进行分析，以获得左眼图像的亮度和右眼图像的亮度；

通过距离测量传感器，获得在观看者与显示所述左眼图像和右眼图像的屏幕之间的视距；

基于所述左眼图像的亮度、所述右眼图像的亮度以及所述视距中的至少之一，调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离；以及

按照时间或空间的方式，划分和显示具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像。

2.根据权利要求1所述的驱动方法，其中所述调整移动距离的步骤包括根据图像的亮度调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离，以便在使所述观看者的眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整图像的深度。

3.根据权利要求1所述的驱动方法，其中所述调整移动距离的步骤包括根据视距调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离，以便在使所述观看者的眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整图像的深度。

4.根据权利要求1所述的驱动方法，其中按照与所述视距以及所述左眼图像和右眼图像的亮度成比例的方式来调整所述像素的移动距离。

5.一种图像显示设备，其包括：

图像分离单元，用于从输入图像信号中分离出左眼图像数据和右眼图像数据；

亮度分析单元，用于对所述左眼图像数据和右眼图像数据进行分析，以计算左眼图像的亮度和右眼图像的亮度；

距离测量单元，用于获得在观看者与显示图像的屏幕之间的视距；

图像深度调整单元，用于基于所述左眼图像的亮度、所述右眼图像的亮度以及所述视距中的至少之一，调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离，并且根据所述像素的移动距离来调整所述左眼图像和右眼图像的深度；

液晶面板，用于按照时间或空间的方式，划分和显示具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像；以及

三维(3D)专用眼镜，用于选择性地透射具有各自己调整深度的左眼图像和右眼图像。

6.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中所述图像深度调整装置根据所述左眼图像和右眼图像的亮度，在使所述观看者的眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离。

7.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中所述图像深度调整单元根据所述视距，在使所述观看者的眼睛的调节和会聚相匹配的最大深度之内调整所述左眼图像和右眼图像中的像素的移动距离。

8.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中所述图像深度调整单元按照与所述视距以及所述左眼图像和右眼图像的亮度成比例的方式来调整像素的移动距离。

9.根据权利要求5所述的图像显示设备，其中所述距离测量单元包括布置在所述图像显示设备的外部箱体处的距离测量传感器，或者包括布置在所述3D专用眼镜处的距离测量传感器。

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