CN102651203B - 显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示设备及其驱动方法，涉及2D/3D显示技术领域。该设备包括：显示面板，每个像素电极包括至少一个主像素电极以及至少一个辅助像素电极，相邻两行像素电极之间设置有一条栅线，每个像素电极被分成的各部分之间设置有一条栅线，相邻两列像素电极之间设置有一条数据线，同一列上像素电极的各部分与同一条数据线相连；栅极驱动装置，使显示面板在2D模式下，所有像素电极输入数据信号；在3D模式下，每个像素电极的一部分用于输入数据信号，其余部分不输入数据信号并形成黑色条纹。本发明的显示设备及其驱动方法中，在显示面板内形成黑色条纹，使得该设备具备更大的垂直视角的同时可视性和显示亮度均不受影响。

Description

显示设备及其驱动方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示设备及其驱动方法。
背景技术
三维(3D)显示已经成为显示领域的一种趋势，3D显示的根本原理是视差产生立体，即使人的左眼看到左眼图像，右眼看到右眼图像，其中左右眼图像为有视差的一对立体图像对。
基于偏光眼镜的3D显示技术是较常用的一种3D显示技术。由显示器投射出左右两幅图像，用户使用于显示器配套的偏光眼镜，将左右图像分别分配到左右眼睛上。偏光眼镜使用不同偏振方向的镜片，使显示器发出的光线产生和画面对应的不同角度的偏振方向。
如图1所示，基于偏光眼镜的2D/3D显示装置包括：背光源1、显示面板3、以及置于显示面板3与偏光眼镜6之间的相位延迟面板(patterned retarder)5。显示面板3可选择性地显示左眼图像L和右眼图像R，并通过该相位延迟面板6转换偏振光的偏振方向使其能够被偏光眼镜6所接收。图1中，显示面板3的两面还分别贴附有下偏光片2以及上偏光片4。
如果左眼图像的光和右眼图像的光都能进入左右眼，用户将感受到串扰。由于垂直视角位置上的串扰，图1所示的显示装置的3D图像可视性降低。当用户从较低或较高的位置而不是正前方观看显示面板3时，在比正前方视角大一定角度的垂直视角上将产生串扰。该显示装置具有相对比较窄的没有串扰的3D图像视角。为了增大图1所示的显示装置的垂直视角，还存在一种在相位延迟板上形成黑条纹(BlackStripes，BS)的方法。如图2所示，在该方法中，当用户在距离显示装置一定距离的D处观察显示装置时，生成的没有串扰的垂直视角α取决于显示面板3上的黑矩阵(Black Matrix，BM)的大小、BS的大小以及显示面板3与相位延迟面板5之间的距离S。随着BM和BS尺寸的增大以及S的增大，该垂直视角α扩大。
尽管BS的设置一定程度上提高了该显示装置的垂直视角，但是BS与BM之间会互相影响而产生波纹(moire)。因此，当该显示装置上显示2D图像时，由于该波纹，2D图像的可视性大幅度降低。另外，由于BS形成于相位调制面板5上与显示面板3的像素的对应的位置处，当该3D显示装置上显示2D图像时，2D图像的亮度也由于BS的存在而降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种垂直视角大且可视性和亮度均较高的显示设备及其驱动方法。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种显示设备，该设备包括：显示面板，所述显示面板包括像素电极阵列，每个像素电极包括至少一个主像素电极以及至少一个辅助像素电极，相邻两行像素电极之间设置有一条栅线，每个像素电极被分成的各部分之间设置有一条栅线，相邻两列像素电极之间设置有一条数据线，同一列上的像素电极的各部分与同一条数据线相连；栅极驱动装置，用于向显示面板输入栅极移位脉冲以及控制信号，使所述显示面板在2D模式下，所有像素电极显示输入数据信号；在3D模式下，每个像素电极的一部分输入数据信号，其余部分不输入数据信号并用于形成黑色条纹。
优选地，在2D模式下，每个所述像素电极的所有部分均用于显示2D图像，在3D模式下，每个所述像素电极的各部分中的一部分用于显示3D图像，其余部分用于形成黑色条纹。
优选地，所述栅极驱动装置包括移位脉冲生成电路以及控制电路，所述控制电路包括：控制薄膜场效应晶体管TFT，所述控制TFT的个数与一列中的主像素电极和辅助像素电极的总数相同，且每个所述控制TFT的源极输出分别作为每一行的主像素电极和每一行的辅助像素电极的栅极信号，所述控制TFT的栅极分别与移位脉冲生成电路的输出相连；至少两条控制信号线，所述至少两条控制信号线分为两组，一组为图像显示控制信号线，与用于显示3D图像的像素电极对应的控制TFT的漏极相连；另一组为黑色条纹控制信号线，与用于形成黑色条纹的像素电极对应的控制TFT的漏极相连。
优选地，所述移位脉冲生成电路为多级阵列基板行驱动GOA电路，所述GOA电路的每一级GOA单元的输出与同一个像素电极被分成的各部分对应的全部控制TFT的栅极相连。
优选地，该设备还包括数据驱动装置，用于向显示面板的数据线输入驱动信号。
优选地，该设备还包括控制装置，用于向所述栅极驱动装置以及数据驱动装置输入控制信号，所述控制信号用于在2D模式下，控制所述栅极驱动装置向所有像素电极输入数据信号，控制所述数据驱动装置向所有像素电极输入2D图像数据电压；在3D模式下，控制所述栅极驱动装置向每个像素电极的一部分输入数据信号，其余部分不输入数据信号，控制所述数据驱动装置向每个所述像素电极中用于显示3D图像的各部分输入3D图像数据电压。
优选地，每个像素电极包括一个主像素电极以及一个辅助像素电极，在3D模式下，所述主像素电极中用于显示3D图像，所述辅助像素电极用于形成黑色条纹。
本发明还提供了一种显示设备的驱动方法，根据显示图像的属性输入控制信号，使得在2D模式下，显示面板上所有像素电极的各部分均用作2D图像的显示；在3D模式下，所有像素电极的各部分中的一部分作为黑色条纹使用。
优选地，在2D模式下，数据驱动装置向数据线输入2D图像数据电压，控制电路向所有控制信号线输入高电平信号，每行像素电极的各部分根据所述移位脉冲生成电路的输出信号同时打开或关闭；在3D模式下，在第一预设时间内，控制电路向图像显示控制信号线输入低电平信号，向黑色条纹控制信号线输入高电平信号，数据驱动装置向数据线输入公共电平信号；在所述第一预设时间后之后，控制电路向图像显示控制信号线输入高电平信号，向黑色条纹控制信号线输入低电平信号，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压。
优选地，在2D模式下，数据驱动装置向数据线输入2D图像数据电压，控制电路向所有控制信号线输入高电平控制信号，每行像素电极的各部分根据所述移位脉冲生成电路的输出信号同时打开或关闭；在切换至3D模式时，控制电路向全部控制信号线均输入高电平信号，数据驱动装置向数据线输入公共电平信号，第二预设时间后，控制电路对图像显示控制信号线输入高电平信号，向黑色条纹控制信号线输入低电平信号，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压。
(三)有益效果
本发明的显示设备及其驱动方法中，通过使像素电极的一部分用于图像显示，一部分用于形成黑色条纹，从而实现在显示面板内形成黑色条纹，使得本发明的显示设备具备更大的垂直视角的同时可视性和显示亮度均不受影响。
附图说明
图1为传统的显示设备的结构示意图；
图2为传统的在相位延迟面板内加入BS的显示设备结构示意图；
图3为依照本发明一种实施方式的显示设备部分结构及原理示意图；
图4(a)为依照本发明一种实施方式的显示设备的驱动方法中2D显示模式下控制信号的示意图；
图4(b)为依照本发明一种实施方式的显示设备的驱动方法中一种3D显示模式下控制信号的示意图；
图4(c)为依照本发明一种实施方式的显示设备的驱动方法中另一种3D显示模式下控制信号的示意图；。
具体实施方式
本发明提出的显示设备及其驱动方法，结合附图及实施例详细说明如下。
本实施方式以每个像素电极包括一个主像素电极以及一个辅助像素电极为例进行说明，主像素电极用于图像显示，辅助像素电极在3D模式下用于形成BS。多个主像素电极以及辅助像素电极的情况可类推，分别对应增加多条栅线、多个控制TFT以及多条控制信号线。驱动方法也依此类推，在此不做赘述，且用于图像显示以及在3D模式下用于形成BS的分组可以任意。
依照本发明一种实施方式的2D/3D显示设备包括显示面板、栅极驱动装置、数据驱动装置、以及控制装置。其中：
该显示面板包括阵列基板3-1，阵列基板3-1上形成有像素电极阵列，每个像素电极包括一个主像素电极以及一个辅助像素电极，相邻两行像素电极之间设置有一条栅线，每个像素电极被分成的各部分之间也设置有一条栅线，相邻两列所述像素电极之间设置有一条数据线，同一列上的像素电极被分成的各部分与同一条数据线相连。如图3所示，第一个像素电极被分为主像素电极P1以及辅助像素电极P1’，第二个像素电极被分别为主像素电极P2以及辅助像素电极P2’，P1以及P2用于图像显示，P1’以及P2’用于在3D模式下形成BS。两像素电极之间设置有一条栅线GE1，第二个像素电极与第三个像素电极(未示出)之间设置有一条栅线GE2，P1与P1’之间设置有一条栅线GO1，P2与P2’之间设置有一条栅线GO2；第一列像素电极与第二列像素电极(未示出)之间设置有一条数据线DO，依此类推。P1、P1’、P2、P2’分别具有一个薄膜场效应晶体管TFT，即TFT1、TFT1’、TFT2、以及TFT2’，且TFT1、TFT1’、TFT2、以及TFT2’分别与DO相连。
栅极驱动装置3-2，用于向显示面板输入栅极移位脉冲以及控制信号，以使显示面板在2D模式下，所有像素电极的各部分均用于显示2D图像；在3D模式下，每个像素电极的一部分用于形成黑色条纹BS，其余部分用于显示3D图像。在本实施方式的设备中，3D模式下，每个像素电极的主像素电极用于作为正常的显示用像素电极，而辅助像素电极用于形成BS，从而实现在显示面板内形成BS，提供本实施方式的显示设备更大的垂直视角大且不影响设备可视性和显示亮度。
在本实施方式的设备中，该栅极驱动装置3-2包括移位脉冲生成电路以及控制电路。该移位脉冲生成电路可以为任意阵列基板行驱动(Gate Driver on Array，GOA)电路，也可以为任意设置在阵列基板上或外的栅极驱动IC，在本实施方式的装置中，为GOA电路，其包括多级GOA单元，每一级GOA单元的输出作为下一级GOA单元的输入，如图3中所示的GOA单元1以及GOA单元2。GOA电路可以为任意能够产生移位脉冲的集成栅极移位寄存器。
控制电路部分包括对应每个主像素电极的控制TFT(图中所示为TFT1以及TFT2)、对应每个辅助像素电极的控制TFT(图中所示为TFT1’以及TFT2’)、以及对应的两条控制信号线(图中所示为图像显示控制信号线Voc以及BS控制信号线Vec)。同一级GOA单元的输出作为两个控制TFT的栅极输入，Voc与Vec分别连接控制TFT的漏极，控制TFT的源极分别连接主像素电极TFT的栅极以及辅助像素电极TFT的栅极，作为两部分像素电极的栅极信号。
数据驱动装置用于向数据线输入数据信号，此为本领域的成熟技术，在此不作赘述。控制装置用于为栅极驱动装置以及数据驱动装置提供总控信号、2D/3D选择信号、以及时钟信号等等，尤其需要根据显示图像的属性以及驱动方式控制数据线的输入信号以及控制线的输入信号，以实现本发明的目的。
本发明还提供了一种显示设备的驱动方法：控制装置根据显示图像的属性(2D或3D图像)输入总控信号给数据驱动装置以及栅极驱动装置，以分别控制数据线的输入信号以及控制信号线的输入电路，使得在2D模式下，显示面板上所有像素电极的各部分均用作2D图像的显示；在3D模式时，显示面板上所有像素电极的各部分中的一部分(本实施方式中为辅助像素电极)作为BS使用。
在本实施方式的方法中：
在2D模式下，GOA单元输出栅极移位脉冲，数据驱动装置向数据线输入2D图像数据电压，同时，控制电路向所有控制信号线均输入高电平控制信号，根据GOA单元的输出信号，同一像素电极对应的各部分的栅线上均输入信号相同，同一像素电极的主像素电极和辅助像素电极同时打开或关闭，从而均用作2D图像的显示。
如图4(a)所示，DO输入2D图像数据电压，Voc、Vec同时输入高电平信号，GOA单元1输出移位脉冲，栅线GO1、GE1上均为高电平信号，P1以及P1’同时打开，作为显示2D图像的一个完整的像素电极使用。可以根据实际情况调整Voc、Vec以及TFT 1及TFT1’的大小，以使主像素电极P1与辅助像素电极P1’充电相同，实现无差异的显示。例如，如果Voc、Vec输入的信号相同，则调整TFT 1以及TFT 1’的大小；反之，调整Voc、Vec输入信号使其不同。
在3D模式下，有两种可选的驱动方式：
第一种驱动方式：在第一预设时间(blanking time)内，GOA单元输出移位脉冲，控制电路向主像素电极控制信号线输入低电平信号，向辅助像素电极控制信号线输入高电平信号，同时，数据驱动装置向数据线输入公共common电平信号，此时，主像素电极处于关闭，辅助像素电极打开并充电至common电平，显示为黑色。blanking time之后，GOA单元根据3D图像显示需要输出栅极移位脉冲，同时，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压，控制电路向主像素电极控制信号线输入高电平信号，向辅助像素电极控制信号线输入低电平信号，打开相应的主像素电极，全部辅助像素电极仍然保持黑色，这样，辅助像素电极就作为3D显示中的BS，之后的时间始终保持两控制信号的状态。此为blanking time驱动方法。
如图4(b)所示，在blanking time内，GOA单元输出移位脉冲，控制电路向Voc输入低电平信号，向Vec输入高电平信号，同时，数据驱动装置向DO输入公共common电平信号，此时，相应的主像素电极关闭，辅助像素电极打开并充电至common电平，显示为黑色。Blanking time之后，GOA单元根据3D图像的显示需要输出栅极移位脉冲，同时，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压，控制电路向Voc输入高电平信号，向Vec输入低电平信号，相应的主像素电极打开，全部辅助像素电极均保持显示黑色，这样，辅助像素电极就作为3D显示中的BS，之后的时间Voc与Vec信号分别保持高电平以及低电平状态，辅助像素电极一直显示为黑色，而主像素电极根据GOA单元的输出信号打开或关闭。
该Blanking time可根据设备的分辨率、刷新时间等因素来设置，只需保证在该段时间内所有辅助像素电极均呈现黑色，且不至过长影响视觉效果为宜。
第二种驱动方式：在切换至3D模式时，GOA单元输入移位脉冲，控制电路向控制信号线均输入高电平信号，同时，数据驱动装置向数据线输入common电平信号，主像素电极以及辅助像素电极均被打开(类似2D模式)并充电至common电平信号，此时所有像素电极均显示为黑色。预设时间过后，继续对主像素电极控制信号线输入高电平信号，但向辅助像素电极控制信号线输入低电平信号，即关闭辅助像素电极，辅助像素电极显示为黑色，作为BS，且此后的时间内，保持控制信号的输入状态，主像素电极根据GOA单元的输出而变化，而辅助像素电极始终保持为common电平并显示为黑色。此为插黑帧的驱动方法。
如图4(c)所示，在切换至3D模式时，GOA单元输出移位脉冲，控制电路向Voc、Vec均输入高电平信号，同时，数据驱动装置向DO输入common电平信号，主像素电极以及辅助像素电极均被打开(类似2D模式)并充电至common电平信号。一帧时间过后，继续对主Voc输入高电平信号，向Vec输入低电平信号，即关闭辅助像素电极，使其显示为黑色，此后的每一时刻，均保持对Voc输入高电平信号，向Vec输入低电平信号。
该预设的时间可根据设备的分辨率、刷新时间等因素来设置，只需保证在该段时间内所有像素电极均呈现黑色，且不至过长影响视觉效果为宜，本实施方式为一帧时间。
需要说明的是，本实施方式以每个像素电极被分为一个主像素电极以及一个辅助像素电极，对于多于一个主像素电极以及多个辅助像素电极的情况，可任意选择用作显示的主像素电极和/或辅助像素电极的个数，以及作为BS的主像素电极和/或辅助像素电极的个数，并相应增加控制信号线以及相应调整对控制信号线的信号输入。此外，对于本发明的显示设备的其它必要构成，例如相位延迟器以及偏光眼镜等等，此为本领域的成熟技术，在此不做赘述。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种显示设备，其特征在于，该设备包括：
显示面板，所述显示面板包括像素电极阵列，每个像素电极包括至少一个主像素电极以及至少一个辅助像素电极，相邻两行像素电极之间设置有一条栅线，每个像素电极被分成的各部分之间设置有一条栅线，相邻两列像素电极之间设置有一条数据线，同一列上的像素电极的各部分与同一条数据线相连；
栅极驱动装置，用于向显示面板输入栅极移位脉冲以及控制信号，使所述显示面板在2D模式下，所有像素电极输入数据信号；在3D模式下，每个像素电极的一部分输入数据信号，其余部分不输入数据信号并用于形成黑色条纹；
其中，所述栅极驱动装置包括移位脉冲生成电路以及控制电路，所述控制电路包括：
控制薄膜场效应晶体管TFT，每个所述控制TFT的源极输出分别作为每一行的主像素电极或每一行的辅助像素电极的栅极信号，所述控制TFT的栅极分别与移位脉冲生成电路的输出相连；
至少两条控制信号线，所述至少两条控制信号线分为两组，一组为图像显示控制信号线，与用于显示3D图像的像素电极对应的控制TFT的漏极相连；另一组为黑色条纹控制信号线，与用于形成黑色条纹的像素电极对应的控制TFT的漏极相连。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，在2D模式下，每个所述像素电极的所有部分均用于显示2D图像，在3D模式下，每个所述像素电极的各部分中的一部分用于显示3D图像，其余部分用于形成黑色条纹。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述移位脉冲生成电路为多级阵列基板行驱动GOA电路，所述GOA电路的每一级GOA单元的输出与同一个像素电极被分成的各部分对应的全部控制TFT的栅极相连。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括数据驱动装置，用于在2D模式下，向所有像素电极输入2D图像数据电压；在3D模式下，向每个所述像素电极中用于显示3D图像的各部分输入3D图像数据电压。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，该设备还包括控制装置，用于向所述栅极驱动装置以及数据驱动装置输入控制信号，所述控制信号用于在2D模式下，控制所述栅极驱动装置向所有像素电极输入数据信号，控制所述数据驱动装置向所有像素电极输入2D图像数据电压；
在3D模式下，控制所述栅极驱动装置向每个像素电极的一部分输入数据信号，其余部分不输入数据信号，控制所述数据驱动装置向每个所述像素电极中用于显示3D图像的各部分输入3D图像数据电压。
6.如权利要求1-5任一项所述的设备，其特征在于，每个像素电极包括一个主像素电极以及一个辅助像素电极，在3D模式下，所述主像素电极中用于显示3D图像，所述辅助像素电极用于形成黑色条纹。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的显示设备的驱动方法，其特征在于，根据显示图像的属性输入控制信号，使得在2D模式下，显示面板上所有像素电极的各部分均用作2D图像的显示；在3D模式下，所有像素电极的各部分中的一部分作为黑条纹使用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在2D模式下，数据驱动装置向数据线输入2D图像数据电压，控制电路向所有控制信号线输入高电平信号，每行像素电极的各部分根据所述移位脉冲生成电路的输出信号同时打开或关闭；
在3D模式下，在第一预设时间内，控制电路向图像显示控制信号线输入低电平信号，向黑色条纹控制信号线输入高电平信号，数据驱动装置向数据线输入公共电平信号；在所述第一预设时间后之后，控制电路向图像显示控制信号线输入高电平信号，向黑色条纹控制信号线输入低电平信号，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在2D模式下，数据驱动装置向数据线输入2D图像数据电压，控制电路向所有控制信号线输入高电平控制信号，每行像素电极的各部分根据所述移位脉冲生成电路的输出信号同时打开或关闭；
在切换至3D模式时，控制电路向全部控制信号线均输入高电平信号，数据驱动装置向数据线输入公共电平信号，第二预设时间后，控制电路对图像显示控制信号线输入高电平信号，向黑色条纹控制信号线输入低电平信号，数据驱动装置向数据线输入3D图像数据电压。
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