CN102647604B - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种图像显示装置包括用于根据外部接收的视频信号产生源数据的系统模块，用于显示包含在源数据中的2D数据或3D数据的显示模块，和包括用于整合第一功能、第二功能、第三功能和存储器的单个多功能芯片的多功能模块。所述第一功能是基于用于提取对象的运动评估在2D数据上反映深度信息，并将2D数据转换为3D数据，第二功能是与显示模块的驱动环境相适应地渲染3D数据，第三功能是基于运动评估提高2D数据的帧速率。所述存储器单独存储预定量的2D数据以用于运动评估。

Description

图像显示装置

本申请要求2011年2月18日提交的申请号为10-2011-0014547的韩国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考用于充分阐明所有目的。

技术领域

本发明的实施例涉及图像显示装置，其能够选择实现二维平面图像(下文称为“2D”图像)和三维立体图像(下文称为“3D”图像)。

背景技术

图像显示装置利用立体技术或者自动立体(autostereoscopic)技术实现3D图像。

立体技术利用用户左眼和右眼之间的视差图像获得高质量的立体效果，包括眼镜类型方法和非眼镜类型方法，两者都已经投入实际使用。在非眼镜类型的方法中，一般将诸如用于分离左眼和右眼之间视差图像视轴的视差挡板之类的光学板设置在显示屏的前面或后面。在眼镜类型的方法中，各自具有不同偏振方向的左眼和右眼图像显示在液晶显示面板上，利用偏振眼镜或液晶快门眼镜实现立体图像。

眼镜类型的方法主要分为利用图案延迟膜和偏振眼镜的第一偏振滤波器方法，利用开关液晶层和偏振眼镜的第二偏振滤波器方法，以及液晶快门眼镜方法。

在液晶快门眼镜方法中，左眼图像和右眼图像每隔一帧地交替显示在显示单元，液晶快门眼镜的左眼和右眼快门因与显示单元的显示时序同步而打开和闭合，从而实现3D图像。在显示左眼图像的第n帧周期内，液晶快门眼镜仅打开左眼快门，在显示右眼图像的第(n+1)周期内，仅打开右眼快门，从而以时间划分方式实现双目视差，其中n是自然数。

第一芯片安装于图像显示装置的系统板上，作为在2D数据上反映深度信息、以将2D信息数据转换为3D数据的组件。第二芯片安装于显示模块的控制板上，与系统板物理隔离，作为用于消除2D数据运动模糊的帧速率提高转换单元，以及用于渲染3D数据的3D格式器。进一步地，第一芯片的第一存储器安装于系统板上，并单独存储预定量的2D数据(例如，一帧)。第二芯片的第二存储器安装于控制板上，独立于第一存储器，并单独存储预定量的2D数据，用于从2D数据的原始图像中提取对象。

第一芯片的数据转换单元参考第一存储器评估运动，从2D数据的原始图像中提取对象，并基于提取的对象提取在2D数据上反映的深度信息。第二芯片的帧速率提高转换单元参考第二存储器评估运动，从2D数据的原始图像中提取对象，基于提取的对象在2D数据的每一帧中插入插值帧，从而提高帧速率。

现有技术中的图像显示装置具有分别位于系统板和控制板上的第一和第二芯片，它们互相之间不共享关于图像处理的主要算法核心。因此，现有技术中的图像显示装置的结构复杂度增加，降低了图像处理效率。进一步地，因为具有独立的第一和第二芯片各自具有存储器，因此增加了现有技术中的图像显示装置的制造成本。

发明内容

本发明的实施例提供了通过将与图像处理相关的组件整合成一个芯片来改善图像处理的效率和降低制造成本的图像显示装置。

一方面，提供了一种图像显示装置，包括系统模块，配置用于根据从外部接收的视频信号生成源数据；显示模块，配置用于显示包含在源数据中的2D数据或3D数据；多功能模块，包括用于整合第一功能、第二功能、第三功能和存储器的单个多功能芯片，所述第一功能是基于用于提取对象的运动评估在2D数据上反映深度信息，并将2D数据转换为3D数据，第二功能是与显示模块的驱动环境相适应地渲染3D数据，第三功能是基于运动评估提高2D数据的帧速率，存储器单独存储预定量的2D数据，以用于运动评估。

所述多功能模块安装在显示模块中包含的控制板上，或安装在系统模块中包含的系统板上。

单个多功能芯片包括：数据判定单元，配置用于判定源数据是2D数据还是3D数据；运动评估单元，配置用于当源数据是2D数据时，将从数据判定单元接收的当前帧的2D数据与存储在存储器中的先前帧的2D数据进行比较，并基于运动评估从当前帧的2D数据中提取对象；维度转换器，配置用于基于提取的对象提取预先确定的深度信息，将提取的深度信息与从运动评估单元接收的2D数据合并，并将所合并的2D数据转换为3D数据；3D格式器，配置用于当源数据是3D数据时，与显示模块的驱动环境相适应地渲染从维度转换器接收的3D数据和从数据判定单元接收的3D数据；以及帧速率提高转换处理单元，配置用于增强2D数据的图像质量，在具有增强图像质量的2D数据帧之间插入基于对象的运动而预先确定的插值帧，并补偿从运动评估单元接收的2D数据的运动模糊。

运动评估单元将2D数据提供到维度转换器，在3D模式中响应于从外部接收的模式选择信号提取2D数据中的对象；其中运动评估单元将2D数据提供到帧速率提高转换处理单元，在2D模式中响应于从外部接收的模式选择信号提取2D数据中的对象。

单个多功能芯片进一步包括：输入接口单元，配置用于接收来自系统模块的源数据；3D图像增强单元，配置用于增强从数据判定单元输入到3D格式器的3D数据的图像质量；以及输出接口单元，配置用于将从3D格式器接收的3D数据和从帧速率提高转换处理单元接收的2D数据输出到显示模块。

显示模块由偏振眼镜类型显示元件或液晶快门眼镜类型显示单元来实现。

单个多功能芯片共享用于第一到第三功能的算法核心。

附图说明

作为说明书一部分的附图包含于此，以使进一步理解本发明，并结合说明书对本发明实施例进行描述以解释本发明的原理。其中：

图1是根据本发明的实施例说明图像显示装置的示意图；

图2是说明用偏振眼镜类型显示元件实现的显示模块图；

图3是说明用液晶快门眼镜类型显示元件实现的显示模块图；

图4是说明包括了单个多功能芯片和存储器的多功能模块图；

图5是说明单个多功能芯片的配置图。

具体实施方式

现详细参照本发明的实施例，所述实施例的例子在附图中示出。在可能的情况下，相同的附图标记在所有附图中用于说明相同或相似的内容。应该注意的是，如果现有技术被认为可能误导本发明的实施例，则这种现有技术的详细描述将被省略。

将结合图1到图5描述本发明的实施例。

如图1所示，根据本发明实施例的图像显示装置包括系统模块10、多功能模块20、以及显示模块30。

系统模块10包括调谐器、解调器、和系统上芯片(SOC)。调谐器接收模拟压缩传输信号或者数字压缩传输信号。解调器在从调谐器接收的模拟或数字压缩信号中只提取视频信号，并生成源数据。源数据通过SOC输出给多功能模块20。SOC支持世界上所有的几个标准，并具有构建公共数字TV平台的功能，根据显示装置特性而改善图像质量的功能，支持数据广播和因特网的图形功能，将信息写入硬盘和再现所述信息的个人视频录像器(PVR)功能，连接多种外围设备的联网功能等等。对此，SOC包括内置CPU、多种解码器、缩放器、解交织器等。

显示模块30可以用偏振眼镜类型显示元件或液晶快门眼镜类型显示元件来实现。

如图2所示，当显示模块30用偏振眼镜类型显示元件实现时，显示模块30包括显示面板32、时序控制器34、面板驱动器36、延迟器38和偏振眼镜39。

显示面板32可以用平板显示器的面板来实现，所述平板显示器比如是液晶显示器(LCD)、场反射显示器(FED)、等离子显示器(PDP)设备、有机发光二极管(OLED)显示器和电泳显示器(EPD)。在下面的描述中，根据本发明的实施例的图像显示装置是以液晶显示面板作为显示面板32的例子来描述的。

显示面板32包括上玻璃基板、下玻璃基板、在上下玻璃基板之间的液晶层。显示面板32包括液晶单元，液晶单元基于数据线和栅线的交叉结构以矩阵形式排列。在显示面板32的下玻璃基板上形成像素阵列，像素阵列包括数据线、栅线、薄膜晶体管(TFT)、像素电极和存储电容器。液晶单元由与TFT连接的像素电极和公共电极之间的电场来驱动。在显示面板32的上玻璃基板和下玻璃基板上形成黑色矩阵、滤色器以及公共电极。上偏振薄膜和下偏振薄膜分别贴附到显示面板32的上玻璃基板和下玻璃基板上。在显示面板32的上玻璃基板和下玻璃基板上，各自形成用于设置液晶预倾角的取向层。在垂直电场的驱动方式下，如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式，在上玻璃基板上形成公共电极。在水平电场的驱动方式下，如平面切换(IPS)模式和边缘场转换(FFS)模式，在下玻璃基板上，与像素电极一起形成公共电极。可以在上和下玻璃基板之间形成柱形间隔垫，以使液晶单元的单元间隙保持固定。

显示面板32可以用任何液晶模式来实现，如TN，VA，IPS，和FFS模式。根据本发明实施例的显示面板32可以用任何类型的液晶显示面板来实现，包括背光型液晶显示器，透反射型液晶显示器，反射型液晶显示器。背光单元32a是背光型显示器和透反射型显示器中的必要元件。背光单元32b可以用直下型背光单元或边缘类型背光单元来实现。

时序控制器34接收来自系统模块10的时序信号，例如垂直同步信号Vsync，水平同步信号Hsync，数据使能DE，以及点时钟信号DCLK，并利用时序信号生成用于控制面板驱动器36的操作时序的控制信号。时序控制器34从多功能模块接收2D数据或者3D数据，并将2D/3D数据提供到面板驱动器36。时序控制器34对与输入帧频率同步的时序信号Vsync、Hsync、DE、DCLK的频率进行倍频，从而控制面板驱动器36以使面板驱动器36的操作快于输入帧频率。输入帧频率在逐行倒相(PAL)制式下是50Hz，在国家电视标准委员会(NTSC)制式下是60Hz。例如，面板驱动器36可以在200或240Hz下驱动。

面板驱动器36包括用于驱动显示面板32的数据线的数据驱动器，和用于驱动显示面板32的栅线的栅极驱动器。

数据驱动器包括多个源驱动器集成电路(IC)。每个源驱动器IC包括移位寄存器、锁存器、数模转换器(DAC)、输出缓存器等。数据驱动器在时序控制器34的控制下锁存2D/3D数据。数据驱动器响应极性控制信号，将2D/3D数据转换为正负模拟伽马补偿电压，并反转数据电压的极性。与栅极驱动器输出的扫描脉冲(或栅极脉冲)同步地，数据驱动器将数据电压输出到数据线。数据驱动器的源驱动器IC可以安装在卷带载体封装(TCP)上，并可以通过卷带自动结合(TAB)工艺，与显示面板32的下玻璃基板结合。

栅极驱动器包括移位寄存器、多路复用器阵列、电平转换器等。栅极驱动器在时序控制器34的控制下，将扫描脉冲顺序提供到栅线。栅极驱动器可以安装在TCP上，并可以通过TAB工艺，与显示面板32的下玻璃基板结合。可替换地，在作为像素阵列的同时，栅极驱动器可以通过GIP(板内选通)工艺直接形成在显示面板32的下玻璃基板上。

延迟器38包括第一和第二延迟器，第一和第二延迟器的光吸收轴互相垂直。因此，延迟器38可以由用于对圆偏振特性进行空间划分的图案延迟器来实现。可替换地，延迟器38可以由有源延迟器来实现，有源延迟器包括各向同性材料，其偏振特性由电气控制而改变，并且延迟器38根据时间(例如，在每一帧)划分圆偏振特性。延迟器38与显示面板32的上偏振薄膜结合。

当延迟器38由图案延迟器实现时，延迟器38包括第一和第二延迟器，第一和第二延迟器可沿着显示面板32的各行交替排列。第一延迟器与像素阵列的奇数显示行相对，并透射从像素阵列的奇数显示行入射的光的第一圆偏振光(例如，左圆偏振光)。第二延迟器与像素阵列的偶数显示行相对，并透射从像素阵列的偶数显示行入射的光的第二圆偏振光(例如，右圆偏振光)。

当延迟器38由有源延迟器来实现时，延迟器38在左眼帧中透射从像素阵列入射的光的第一偏振光(例如，左圆偏振光)，其中在所述左眼帧中显示左眼图像数据。进一步地，延迟器38在右眼帧中透射从像素阵列入射的光的第二偏振光(例如，右圆偏振光)，其中在所述右眼帧上显示右眼图像数据。

偏振眼镜39包括具有第一偏振滤光器的左眼镜39L和具有第二偏振滤光器的右眼镜39R。第一偏振滤光器透射从延迟器38入射的第一偏振光，第二偏振滤光器透射从延迟器38入射的第二偏振光。用户可以通过空间划分模式或时间划分模式的偏振眼镜39观看3D图像。

如图3所示，当显示模块30以液晶快门眼镜类型显示元件实现时，显示模块30包括显示面板132、时序控制器134、面板驱动器136和液晶快门眼镜138。

因为图3所示的显示面板132基本上与图2所示的显示面板相同，因此可简化或全部省略进一步的描述。

时序控制器134除了具有图2中所示的时序控制器134的功能之外，还以时间划分模式控制液晶快门眼镜138的操作。进一步，时序控制器134控制面板驱动器136的操作，以使3D数据以时间划分模式应用到显示面板132。背光单元132a的打开和关闭时序可以根据时序控制器134的3D数据的显示时序来控制。

因为图3所示的面板驱动器136基本上与图2所示的面板驱动器相同，因此可简化或全部省略进一步的描述。

液晶快门眼镜138包括分别受到电气控制的左眼快门STL和右眼快门STR。左眼快门STL和右眼快门STR的每一个都包括第一透明基板，形成于第一透明基板之上的第一透明电极，第二透明基板，形成于第二透明基板之上的第二透明电极，以及介于第一和第二透明基板之间的液晶层。参考电压提供给第一透明电极，ON或OFF电压提供给第二透明电极。当ON电压提供给第二透明电极时，左眼快门STL和右眼快门STR中的每一个在时序控制器134的控制下透射来自显示面板132的光。另一方面，当OFF电压提供给第二透明电极时，左眼快门STL和右眼快门STR中的每一个在时序控制器134的控制下阻挡来自显示面板132的光。左眼快门STL在左眼图像数据显示在显示面板132上的周期内开启，右眼快门STL在右眼图像数据显示在显示面板132上的周期内开启。用户可以通过左眼快门STL和右眼快门STR观看以时间划分模式显示在显示面板132上的3D图像，所述左眼快门STL和右眼快门STR在每一帧周期内相反地执行打开和关闭操作。

如图4所示，多功能模块20包括单个多功能芯片22，单个多功能芯片22包括维度转换器225、3D格式器226、帧速率提高转换(FRC)处理单元227、以及存储器24。维度转换器225基于用于提取对象的运动评估，在2D数据上反映深度信息，并将2D数据转换为3D数据。3D格式器226渲染3D数据。FRC处理单元227基于运动评估，提高2D数据的帧速率。存储器24单独存储预定量(例如，一帧)的2D数据，以用于运动评估。多功能模块20可以安装在与时序控制器一起包含在显示模块30中的控制板上。多功能模块20可以安装在包含在系统模块10中的系统板上。

多功能模块20通过单个多功能芯片22，将与图像处理相关的组件225、226和227整合成一个部件，从而简化图像显示装置的结构。进一步地，多功能模块20的组件225、226和227通过单个多功能芯片22，互相共享与图像处理有关的主要算法核心，从而大大改善图像处理的效率。另外，因为多功能模块20包括一个对应于单个多功能芯片22的共享存储器24，相比于现有的图像显示装置，可以减少存储器的数量。因此，多功能模块20非常有利于图像显示装置制造成本的降低。

下面通过参考图5详细描述单个多功能芯片22的结构。

如图5所示，单个多功能芯片22包括输入接口单元221、数据判定单元222、3D图像增强单元223、运动评估单元224、维度转换器225、3D格式器226、FRC处理单元227以及输出接口单元228。

输入接口单元221按照1-端口低电压差分信号(LVDS)方式，接收来自系统模块10的源数据。

数据判定单元222判定来自输入接口单元221的源数据是2D数据还是3D数据。当源数据是3D数据时，数据判定单元222判定3D数据的类型。3D数据类型可以划分为并排类型，其中左眼图像数据和右眼图像数据左右排列；上下类型，其中左眼图像数据和右眼图像数据上下排列；逐帧类型，其中左眼图像数据和右眼图像数据每隔一帧交替排列；交织类型，其中左眼图像数据和右眼图像数据每隔一水平行交替排列。

当源数据是3D数据时，3D图像增强单元223基于3D数据的类型，调整来自数据判定单元222的3D数据的深度，并执行过滤过程，以消除3D数据的噪音，从而改善3D数据的质量。3D图像增强单元223将具有增强图像质量的3D数据提供到3D格式器226。

当源数据是2D数据时，运动评估单元224将从数据判定单元22接收的当前帧的2D数据与存储在存储器224中的先前帧的2D数据进行比较，并评估2D数据的运动。因此，运动评估单元224基于运动评估，从当前帧的2D数据中提取对象。运动评估单元224将2D数据提供到维度转换器225，在3D模式中响应于从外部接收的模式选择信号提取所述2D数据中的对象。进一步地，运动评估单元224将2D数据提供到FRC处理单元227，在2D模式中响应于模式选择信号提取所述2D数据中的对象。

维度转换器225包括深度提取单元225A，基于提取的对象提取预先确定的深度信息；2D和深度合并单元225B，将提取的深度信息与从运动评估单元224接收的2D数据合并。维度转换器225将合并的2D数据转换成3D数据，然后将所述3D数据提供到3D格式器226。

3D格式器226与显示模块30的驱动环境相适应(包括显示面板的分辨率，驱动帧频率，等)地，渲染从3D图像增强单元223和维度转换器225接收的3D图像，然后将渲染的3D数据提供到输出接口单元228。

FRC处理单元227包括2D图像增强单元227A和运动补偿单元227B。2D图像增强单元227A通过调整饱和度、色彩等，增强2D数据的图像质量。运动补偿单元227B在具有增强图像质量的2D数据帧之间插入插值帧，所述插值帧是先前基于对象的运动而确定的。FRC处理单元227补偿从运动评估单元224接收的2D数据的运动模糊，然后将补偿后的2D数据提供到输出接口单元228。

输出接口单元228将从3D格式器226接收的3D数据和从FRC处理单元227接收的2D数据按照2-端口mini-LVDS模式输出到显示模块30。

如上所述，根据本发明实施例的图像显示装置将在现有技术中被划分为两个芯片的图像处理相关组件(例如，维度转换器，3D格式器，FRC处理单元)整合到一个芯片中，从而提高图像处理效率并降低制造成本。

虽然通过参考多个示例描述了本发明的实施例，应当明了的是，所属技术领域的技术人员可以设计其它多个修改和实施例而仍落入本发明的原则范围。更具体而言，本发明说明书、附图和权利要求书范围内的组件和/或主体合并排列配置可以有多种变化和修改。另外，所属技术领域的技术人员明了这种组件和/或主体合并排列配置的改变和修改可以替换使用。

Claims (4)

1.一种图像显示装置，包括：

系统模块，配置用于根据从外部接收的视频信号生成源数据；

显示模块，配置用于显示包含在源数据中的2D数据或3D数据；

多功能模块，包括用于整合第一功能、第二功能、和第三功能的单个多功能芯片以及与所述单个多功能芯片对应的一个共享存储器，所述第一功能是基于用于提取对象的运动评估在所述2D数据上反映深度信息，并将所述2D数据转换为3D数据，所述第二功能是与所述显示模块的驱动环境相适应地渲染所述3D数据，所述第三功能是基于所述运动评估提高所述2D数据的帧速率，所述共享存储器单独存储用于运动评估的预定量的2D数据，

其中所述单个多功能芯片包括：

数据判定单元，配置用于判定所述源数据是2D数据还是3D数据，并且当所述源数据是3D数据时，所述数据判定单元根据所述3D数据的左眼图像数据和右眼图像数据的排列来判定所述3D数据的类型；

运动评估单元，配置用于当所述源数据是2D数据时，将从所述数据判定单元接收的当前帧的2D数据与存储在所述存储器中的先前帧的2D数据进行比较，评估所述2D数据的运动，并基于所述运动评估从所述当前帧的2D数据中提取对象；

维度转换器，配置用于基于所提取的对象提取预先确定的深度信息，将所述提取的深度信息与从所述运动评估单元接收的所述2D数据合并，并将所合并的2D数据转换为3D数据；

3D图像增强单元，配置用于当所述源数据是3D数据时，增强从所述数据判定单元输入的3D数据的图像质量；

3D格式器，配置用于与所述显示模块的驱动环境相适应地渲染从所述维度转换器接收的3D数据和从所述3D图像增强单元接收的3D数据；以及

帧速率提高转换处理单元，配置用于增强从所述运动评估单元接收的所述2D数据的图像质量，在具有增强图像质量的2D数据帧之间插入插值帧，并补偿从所述运动评估单元接收的所述2D数据的运动模糊，所述插值帧是基于所述对象的运动而预先确定的，

其中所述运动评估单元将所述2D数据提供到所述维度转换器，在3D模式中响应于从外部接收的3D模式选择信号提取所述2D数据中的对象，

其中所述运动评估单元将所述2D数据提供到所述帧速率提高转换处理单元，在2D模式中响应于2D模式选择信号提取所述2D数据中的对象，

其中，所述维度转换器、所述3D格式器和所述帧速率提高转换处理单元互相共享与图像处理有关的算法核心。

2.根据权利要求1的图像显示装置，其中所述多功能模块被安装在所述显示模块中包含的控制板上，或安装在所述系统模块中包含的系统板上。

3.根据权利要求1的图像显示装置，其中所述单个多功能芯片进一步包括：

输入接口单元，配置用于接收来自所述系统模块的源数据；

输出接口单元，配置用于将从所述3D格式器接收的3D数据和从所述帧速率提高转换处理单元接收的2D数据输出到显示模块。

4.根据权利要求1的图像显示装置，其中所述显示模块由偏振眼镜类型显示元件或液晶快门眼镜类型显示单元来实现。