CN102866509A - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像显示装置，所述图像显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括多个像素，并且在2D模式和3D模式下操作；图案化延迟器，所述图案化延迟器用于将来自所述显示面板的光分离为第一偏振光和第二偏振光；以及控制电压发生器，所述控制电压发生器产生截止电平的第一DC控制电压以及微开电平的第二DC控制电压，并且取决于驱动模式来选择性地输出第一DC控制电压和第二DC控制电压，所述微开电平比截止电平高且比全开电平低。所述多个像素的每一个包括以镜像形式垂直设置的上显示单元和下显示单元。

Description

图像显示装置
本申请要求享有于2011年07月06日提交的韩国专利申请号10-2011-0067010的权益，为了所有目的，通过引用的方式将该申请并入本文，如同该申请在此完全阐述一样。
技术领域
本发明的实施例涉及一种能选择性地实现二维平面图像(以下称为“2D图像”)和三维立体图像(以下称为“3D图像”)的图像显示装置。
背景技术
由于各种内容和电路技术的发展，近来图像显示装置可选择性地实现2D图像和3D图像。图像显示装置采用立体技术或者自动立体技术来实现3D图像。
具有高度立体效果的利用用户的左、右眼之间的视差图像的立体技术包括眼镜型方法和非眼镜型方法，这两种方法都已投入实际应用。在非眼镜型方法中，通常在显示屏的前面或者后面安装诸如视差屏障之类的光学板，用于分离左、右眼之间的视差图像的光轴。在眼镜型方法中，在显示面板上显示各具有不同偏振方向的左、右眼图像，并且使用偏振眼镜或者液晶(LC)快门眼镜来实现立体图像。
LC快门眼镜型图像显示装置在显示元件上逐帧交替地显示左眼图像和右眼图像，并且与显示时序同步的打开、关闭LC快门眼镜的左眼镜片和右眼镜片，从而实现3D图像。LC快门眼镜在奇数帧周期期间只打开左眼镜片，在所述奇数帧周期期间显示左眼图像，而在偶数帧周期期间只打开右眼镜片，在所述偶数帧周期期间显示右眼图像，从而以时分方式形成双眼视差。在LC快门眼镜型图像显示装置中，因为LC快门眼镜在较短时间内打开，因此3D图像的亮度降低了。而且，由于显示元件与LC快门眼镜之间的同步以及开/关转换响应特性，产生严重的3D串扰。
如图1所示，偏振眼镜型图像显示装置包括附接到显示面板1上的图案化延迟器(patterned retarder)2。偏振眼镜型图像显示装置在显示面板1上逐个水平行交替地显示左眼图像数据L和右眼图像数据R，并且利用图案化延迟器2转换入射到偏振眼镜3上的光的偏振特性。通过偏振眼镜型图像显示装置的这种操作，左眼图像和右眼图像可在空间上分离，从而实现3D图像。
在偏振眼镜型图像显示装置中，因为左眼图像和右眼图像在显示面板1的相邻水平行上相邻地显示，所以不产生串扰的垂直视角的范围非常窄。当在垂直视角的位置处显示左眼图像和右眼图像的双像时，产生串扰。如图2所示，为了防止偏振眼镜型图像显示装置中的串扰，在日本专利特许公开号2002-185983中已经提出了一种用于在图案化延迟器2的区域中形成黑条纹BS从而扩大3D图像的垂直视角的方法。然而，用来扩大垂直视角的图案化延迟器2的黑条纹BS会造成不利影响，导致2D图像的亮度显著降低。
发明内容
本发明的实施例提出一种能扩大3D图像的垂直视角而不降低2D图像的亮度的图像显示装置。
在一方面，提供一种图像显示装置，所述图像显示装置包括：显示面板，所述显示面板包括多个像素，并且被配置为在2D模式和3D模式下操作；图案化延迟器，所述图案化延迟器被配置为将来自所述显示面板的光分离为第一偏振光和第二偏振光；以及控制电压发生器，所述控制电压发生器被配置为产生截止电平的第一DC控制电压以及微开电平(slight-on level)的第二DC控制电压，并且取决于驱动模式来选择性地输出第一DC控制电压和第二DC控制电压，所述微开电平比截止电平高且比全开电平(full-on level)低，其中所述多个像素的每一个都包括以镜像形式垂直设置的上显示单元和下显示单元，其中所述上显示单元包括彼此相邻的上主显示单元和上辅助显示单元，并且下显示单元包括彼此相邻的下主显示单元和下辅助显示单元，其中所述下主显示单元沿垂直方向设置在所述上主显示单元的下侧，并且所述上辅助显示单元和所述下辅助显示单元彼此相邻设置在所述上主显示单元和所述下主显示单元之间。
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说明书的一部分的附图图解了本发明的实施例，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示出现有技术的偏振眼镜型图像显示装置；
图2示出在现有技术的偏振眼镜型图像显示装置中，用于扩大垂直视角的黑条纹降低了2D图像的亮度；
图3和图4示出根据本发明的实例实施例的偏振眼镜型图像显示装置；
图5A示出图4中所示的红色、绿色和蓝色像素中的一种；
图5B示出像素阵列和图案化延迟器的排列状态；
图6示出图4中所示的控制电压发生器的详细配置；
图7示出第一控制电压的电平和第二控制电压的电平；
图8详细示出图5中示出的像素的连接配置；
图9是与在每个驱动模式中的像素的充电操作和放电操作有关的信号波形图；
图10是示出像素电极和公共电极之间的透射率与电压差之间的关系的图。
图11示出在2D模式下的像素的显示状态；
图12示出在3D模式下的像素的显示状态；
图13示出辅助显示单元在3D模式下执行黑条纹功能；
图14和图15示出在2D模式下，当具有不同灰度值的数据电压被施加给每个像素的上显示单元和下显示单元时的充电和放电信号波形以及显示状态；以及
图16和图17示出在3D模式下，当具有不同灰度值的数据电压被施加给每个像素的上显示单元和下显示单元时的充电和放电信号波形以及显示状态。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的示例性实施例，这些实施例的示例在附图中示出。只要有可能，在所有附图中相同的附图标记将用于指代相同或相似的部件。应注意的是，如果确定对某些已知技术的描述会模糊本发明的要点，那么将省略该详细描述。
将参照图3至图17来描述本发明的实例实施例。
图3和图4示出根据本发明的实例实施例的偏振眼镜型图像显示装置。
如图3和图4所示，根据本发明实施例的图像显示装置包括：显示元件10、图案化延迟器20、控制器30、面板驱动器40以及偏振眼镜50。
显示元件10可被实现为平板显示器，所述平板显示器诸如是液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)、等离子显示面板(PDP)显示器、包括无机电致发光元件和有机发光二级管(OLED)的电致发光装置(EL)以及电泳显示器(EPD)。在以下的描述中，使用液晶显示器作为显示元件10来描述根据本发明实施例的图像显示装置。
显示元件10包括：显示面板11、上偏振膜11a以及下偏振膜11b。
显示面板11包括：上玻璃基板、下玻璃基板以及在上玻璃基板和下玻璃基板之间的液晶层。多条数据线DL和与所述多条数据线DL交叉的多条栅极线GL设置在显示面板11的下玻璃基板上。多个单元像素UNIT PIX以基于数据线DL和栅极线GL之间的交叉结构的矩阵形式设置在显示面板11上，从而构成像素阵列。单元像素UNIT PIX的每一个都包括分别用于显示红色、绿色和蓝色图像的三个像素PIX。如图5A所示，每个像素PIX都包括以镜像形式设置的上显示单元UDIS和下显示单元LDIS。上显示单元UDIS和下显示单元LDIS的每一个都包括主显示单元和辅助显示单元。在显示面板11的下玻璃基板上形成公共线和放电控制线，所述公共线被提供有公共电压Vcom，以及所述放电控制线被提供有第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2。在显示面板11的上玻璃基板上形成黑矩阵和滤色器。
上偏振膜11a附接在显示面板11的上玻璃基板上，并且下偏振膜11b附接在显示面板11的下玻璃基板上。在显示面板11的上玻璃基板和下玻璃基板上分别形成用于设置液晶的预倾角的取向层。在诸如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式之类的垂直电场驱动方式中，公共电极可形成在上玻璃基板上。在诸如面内切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式之类的水平电场驱动方式中，公共电极可与像素电极一起形成在下玻璃基板上。可在上玻璃基板和下玻璃基板之间形成柱状间隔物来保持显示面板11的液晶单元的盒间隙恒定。
根据本发明实施例的液晶元件10可被实现为包括透射式液晶显示器、半透射(transflective)式液晶显示器和反射式液晶显示器的任何形式的液晶显示器。透射式液晶显示器和半透射式液晶显示器中需要背光单元12。背光单元12可由直下式背光单元或侧光式背光单元来实现。
图案化延迟器20附接在显示面板11的上偏振膜11a上。图案化延迟器20包括多个第一延迟器RT1以及多个第二延迟器RT2，所述多个第一延迟器RT1分别形成在图案化延迟器20的奇数行，所述多个第二延迟器RT2分别形成在图案化延迟器20的偶数行。第一延迟器RT1的光吸收轴与第二延迟器RT2的光吸收轴不同。第一延迟器RT1将穿过上偏振膜11a入射的线偏振光的相位延迟四分之一波长，并将它透射为第一偏振光(例如，左旋圆偏振光)。第二延迟器RT2将穿过上偏振膜11a入射的线偏振光的相位延迟四分之三波长，并将它透射为第二偏振光(例如，右旋圆偏振光)。
控制器30响应模式选择信号SEL来控制2D模式和3D模式下面板驱动器40的操作。控制器30通过诸如触摸屏、屏上显示(OSD)、键盘、鼠标和远程控制器之类的用户界面来接收模式选择信号SEL。控制器30可响应模式选择信号SEL来在2D模式的操作和3D模式的操作之间切换。控制器30检测被编码成输入图像的数据的2D/3D识别码，例如所述识别码是能被编码成数字广播标准的电子节目指南(EPG)或者电子服务指南(ESG)的2D/3D识别码，从而区分2D模式和3D模式。
在3D模式下，控制器30将从视频源接收的3D图像数据分离为左眼图像的RGB数据和右眼图像的RGB数据。然后，控制器30将左眼图像的RGB数据和右眼图像的RGB数据提供给面板驱动器40。在2D模式下，控制器30将从视频源接收的2D图像的RGB数据提供给面板驱动器40。
控制器30利用诸如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能DE以及点时钟DCLK之类的时序信号来产生用于控制面板驱动器40的操作时序的控制信号。
用于控制面板驱动器40的数据驱动器40A的操作时序的数据控制信号包括：源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、源极输出使能SOE和极性控制信号POL等。源极起始脉冲SSP表示在一个水平周期内与一个水平行对应的数据的施加起始时间点，在所述一个水平周期期间显示与一个水平行对应的数据。源极采样时钟SSC基于其上升沿或下降沿来控制数据的锁存操作。源极输出使能SOE控制数据驱动器40A的输出。极性控制信号POL控制待提供给显示面板11的液晶单元的数据电压的极性。
用于控制面板驱动器40的栅极驱动器40B的操作时序的栅极控制信号包括：栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC以及栅极输出使能GOE等。栅极起始脉冲GSP表示在一个垂直周期内的扫描操作的起始水平行，在所述一个垂直周期期间显示一个屏。栅极移位时钟GSC被输入到栅极驱动器40B内的移位寄存器，并且顺序地对栅极起始脉冲GSP进行移位。栅极输出使能GOE控制栅极驱动器40B的输出。
控制器30将与输入帧频同步的时序信号Vsync、Hsync、DE和DCLK的频率乘以N，以获得(f×N)Hz的帧频，这里N是等于或大于2的正整数，并且f是输入帧频。因此，控制器30可基于(f×N)Hz的帧频来控制面板驱动器40的操作。输入帧频在逐行倒相(PAL)制式中是50Hz，而在国家电视标准委员会(NTSC)制式中是60Hz。
面板驱动器40包括：用于驱动显示面板11的数据线DL的数据驱动器40A、用于驱动显示面板11的栅极线GL的栅极驱动器40B以及用于驱动显示面板11的放电控制线的控制电压发生器40C。
数据驱动器40A包括多个源极驱动器集成电路(IC)。每个源驱动器IC都包括移位寄存器、锁存器、数模转换器(DAC)和输出缓冲器等。数据驱动器40A响应数据控制信号SSP、SSC和SOE来锁存2D或3D图像的RGB数据。数据驱动器40A响应极性控制信号POL来将2D/3D图像的RGB数据转换为模拟正伽马补偿电压和模拟负伽马补偿电压，并且反转数据电压的极性。数据驱动器40A将数据电压输出给数据线DL，使得数据电压与从栅极驱动器40B输出的扫描脉冲(即栅极脉冲)同步。数据驱动器40A的源驱动器IC可通过带式自动键合(TAB)工艺接合到显示面板11的下玻璃基板。
栅极驱动器40B响应栅极控制信号GSP、GSC以及GOE来产生扫描脉冲，所述扫描脉冲在栅高压和栅低压之间摆动。栅极驱动器40B响应栅极控制信号GSP、GSC以及GOE来按行顺序形式将扫描脉冲提供给栅极线GL。栅极驱动器40B包括栅极移位寄存器阵列等。栅极驱动器40B的栅极移位寄存器阵列可以以面内栅(GIP)方式形成在显示面板11的显示区域外的非显示区域中，在显示面板11中的显示区域中形成有像素阵列。包括在栅极移位寄存器阵列中的多个栅极移位寄存器可与像素阵列一起按GIP方式以像素阵列的薄膜晶体管(TFT)工艺来形成。
控制电压发生器40C产生第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2，并且响应模式选择信号SEL来选择性地将第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2提供给放电控制线。以截止电平(off-level)产生第一DC控制电压LCV1，以微开电平产生第二DC控制电压LCV2，所述微开电平高于截止电平且低于全开电平。此外，第二DC控制电压LCV2的电压电平高于公共电压Vcom。第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2被施加给如图8所示的放电控制开关DST1和DST2的栅极，并且因此打开或关闭放电控制开关DST1和DST2的电流路径操作。
偏振眼镜50包括具有左眼偏振滤波器的左眼镜片50L和具有右眼偏振滤波器的右眼镜片50R。左眼偏振滤波器具有与图案化延迟器20的第一延迟器RT1相同的光吸收轴，并且右眼偏振滤波器具有与图案化延迟器20的第二延迟器RT2相同的光吸收轴。例如，左旋圆偏振滤波器可被选为偏振眼镜50的左眼偏振滤波器，并且右旋圆偏振滤波器可被选为偏振眼镜50的右眼偏振滤波器。用户可通过偏振眼镜50来观看以空分(spatial division)方式显示在显示元件10上的3D图像。
图5A示出图4中所示的红色、绿色和蓝色像素中的一种，并且图5B示出像素阵列和图案化延迟器的排列状态。
如图5A所示，像素PIX包括上显示单元UDIS和下显示单元LDIS，所述上显示单元UDIS和下显示单元LDIS以镜像形式分别设置在由两条栅极线GL1和GL2以及一条数据线DL1限定的交叉区域中。下显示单元LDIS位于上显示单元UDIS的下侧。
上显示单元UDIS包括上主显示单元UMP和上辅助显示单元USP以及在它们之间的第一栅极线GL1和放电控制线CONL。当栅高压被施加给第一栅极线GL1时，上主显示单元UMP和上辅助显示单元USP与数据线DL1电连接。当第二DC控制电压LCV2被施加给放电控制线CONL时，上辅助显示单元USP与公共线CL电连接。
下显示单元LDIS包括下主显示单元LMP和下辅助显示单元LSP以及在它们之间的第二栅极线GL2和放电控制线CONL。当栅高压被施加给第二栅极线GL2时，下主显示单元LMP和下辅助显示单元LSP与数据线DL1电连接。当第二DC控制电压LCV2被施加给放电控制线CONL时，下辅助显示单元LSP与公共线CL电连接。
在2D模式下，上辅助显示单元USP和下辅助显示单元LSP分别显示与上主显示单元UMP和下主显示单元LMP所显示的相同的2D图像。另一方面，在3D模式下，不同于显示3D图像的主显示单元UMP和LMP，上辅助显示单元USP和下辅助显示单元LSP显示黑图像。因此，上辅助显示单元USP和下辅助显示单元LSP扩大了3D图像的垂直视角而不降低2D图像的亮度。为此，上辅助显示单元USP和下辅助显示单元LSP设置在主显示单元UMP和LMP之间。换句话说，上主显示单元UMP、上辅助显示单元USP、下辅助显示单元LSP以及下主显示单元LMP按名称顺序沿数据线DL1的延伸方向顺序地放置。
在图案化延迟器20的第一延迟器RT1和第二延迟器RT2之间的分界部BP与辅助显示单元USP和LSP之间的部分(即，上显示单元UDIS和下显示单元LDIS之间的部分)相对。结果，如图5B所示，第一延迟器RT1与放置在偶数像素行(例如，第二像素行PXL LINE#2)的下主显示单元LMP以及放置在奇数像素行(例如，第一像素行PXL LINE#1以及第三像素行PXLLINE#3)的上主显示单元UMP重叠。此外，第二延迟器RT2与放置在奇数像素行(例如，第一像素行PXL LINE#1以及第三像素行PXL LINE#3)的下主显示单元LMP以及放置在偶数像素行(例如，第二像素行PXL LINE#2)的上主显示单元UMP重叠。
图6示出图4中所示的控制电压发生器40C的详细配置。图7示出第一控制电压和第二控制电压的电平。
如图6所示，控制电压发生器40C包括：DC-DC发生器402以及多路复用器404。
DC-DC发生器402利用输入DC功率源产生第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2。
如图7所示，可以以与扫描脉冲SP的栅低压VGL相同的电压电平产生第一DC控制电压LCV1。当能够使开关截止的扫描脉冲SP的栅低压VGL被设置为约-5V时，第一DC控制电压LCV1可约为-5V或更低。
如图7所示，第二DC控制电压LCV2可以这样的电压电平产生，这样的电压电平是大于公共电压Vcom并且小于扫描脉冲SP的栅高压VGH。因此，第二DC控制电压LCV2可具有在栅高压VGH和公共电压Vcom之间的适当的电压电平，使得能够将放电控制开关DST1和DST2(参照图8)的开状态(on-state)维持在微开电平。当公共电压Vcom是约7.5V并且能够使开关全开的扫描脉冲SP的栅高压VGH为约28V时，第二DC控制电压LCV2可以是约10V。
多路复用器404响应模式选择信号SEL而选择性地将第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2输出给放电控制线CONL。多路复用器404在2D模式下输出第一DC控制电压LCV1，而在3D模式下输出第二DC控制电压LCV2。
第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2控制放电控制开关DST1和DST2的操作。微开电平的第二DC控制电压LCV2减少了由反冲电压(kick-back voltage)导致的不利影响。反冲电压表示当液晶(LC)电容器的像素电压没有被保持在充电电平(或放电电平)，且在与LC电容器连接的开关从导通状态转换到截止状态时，像素电压被移位ΔVP的情况下的电压移位量ΔVP。反冲电压产生的原因是被施加给开关的栅极的控制电压具有脉冲形式。在本发明的实施例中，因为微开电平的第二DC控制电压LCV2控制放电控制开关DST1和DST2的操作，所以防止了反冲电压的产生。因此，辅助显示单元USP和LSP在3D模式下容易实现全黑图像。
图8详细示出图5A中所示的像素PIX的连接配置。图9是与在每个驱动模式下的像素PIX的充电和放电操作有关的信号波形图。图10是示出像素电极和公共电极之间的透射率和电压差之间的关系的图。图11至图13示出在每个驱动模式下的操作效果。
如图8所示，像素PIX包括以镜像形式垂直设置的上显示单元UDIS和下显示单元LDIS。
上显示单元UDIS包括上主显示单元UMP和上辅助显示单元USP，以及在上主显示单元UMP和上辅助显示单元USP之间夹有第一栅极线GL1和放电控制线CONL，并且所述第一栅极线GL1施加有第一扫描脉冲SP1，放电控制线CONL选择性地施加有第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2。
上主显示单元UMP包括第一像素电极Ep1、第一公共电极Ec1和第一存储电容器Cst1，所述第一公共电极Ec1与所述第一像素电极Ep1相对以构成第一LC电容器Clc1。第一像素电极Ep1通过第一开关ST1与数据线DL1连接。第一开关ST1响应第一扫描脉冲SP1而导通，并且因此将数据线DL1上的数据电压Vdata施加给第一像素电极Ep1。第一开关ST1的栅极与第一栅极线GL1连接，第一开关ST1的源极与数据线DL1连接，并且第一开关ST1的漏极与第一像素电极Ep1连接。第一公共电极Ec1与充电有公共电压Vcom的公共线CL连接。第一存储电容器Cst1由第一像素电极Ep1和公共线CL的重叠形成，在所述第一像素电极Ep1和公共线CL之间夹有绝缘层。
上辅助显示单元USP包括第二像素电极Ep2、第二公共电极Ec2和第二存储电容器Cst2，所述第二公共电极Ec2与所述第二像素电极Ep2相对以构成第二LC电容器Clc2。第二像素电极Ep2通过第二开关ST2与数据线DL1连接。第二开关ST2响应第一扫描脉冲SP1而导通，并且因此将数据线DL1上的数据电压Vdata施加给第二像素电极Ep2。第二开关ST2的栅极与第一栅极线GL1连接，第二开关ST2的源极与数据线DL1连接，并且第二开关ST2的漏极与第二像素电极Ep2连接。第二公共电极Ec2与充电有公共电压Vcom的公共线CL连接。第二存储电容器Cst2由第二像素电极Ep2和公共线CL的重叠形成，在所述第二像素电极Ep2和公共线CL之间夹有绝缘层。
第二像素电极Ep2通过第一放电控制开关DST1与公共线CL连接。第一放电控制开关DST1选择性地响应第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2来打开或关闭第二像素电极Ep2和公共线CL之间的电流路径。第一放电控制开关DST1的栅极与放电控制线CONL连接，第一放电控制开关DST1的源极与第二像素电极Ep2连接，并且第一放电控制开关DST1的漏极与公共线CL连接。当第一DC控制电压LCV1被施加给放电控制线CONL时，第一放电控制开关DST1完全关闭第一放电控制开关DST1的源极-漏极沟道，并且切断第二像素电极Ep2和公共线CL之间的电流路径。当第二DC控制电压LCV2被施加给放电控制线CONL时，第一放电控制开关DST1部分地打开第一放电控制开关DST1的源极-漏极沟道，并且部分地允许第二像素电极Ep2和公共线CL之间的电流路径。
下显示单元LDIS包括下主显示单元LMP和下辅助显示单元LSP，以及在它们之间的第二栅极线GL2和放电控制线CONL，并且所述第二栅极线GL2施加有第二扫描脉冲SP2，所述放电控制线CONL选择性地施加有第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2。
下主显示单元LMP包括第三像素电极Ep3、第三公共电极Ec3和第三存储电容器Cst3，所述第三公共电极Ec3与所述第三像素电极Ep3相对以构成第三LC电容器Clc3。第三像素电极Ep3通过第三开关ST3与数据线DL1连接。第三开关ST3响应第二扫描脉冲SP2而导通，并且因此将数据线DL1上的数据电压Vdata施加给第三像素电极Ep3。第三开关ST3的栅极与第二栅极线GL2连接，第三开关ST3的源极与数据线DL1连接，并且第三开关ST3的漏极与第三像素电极Ep3连接。第三公共电极Ec3与充电有公共电压Vcom的公共线CL连接。第三存储电容器Cst3由第三像素电极Ep3和公共线CL的重叠形成，且在所述第三像素电极Ep3和公共线CL之间夹有绝缘层。
下辅助显示单元LSP包括第四像素电极Ep4、第四公共电极Ec4以及第四存储电容器Cst4，所述第四公共电极Ec4与所述第四像素电极Ep4相对以构成第四LC电容器Clc4。第四像素电极Ep4通过第四开关ST4与数据线DL1连接。第四开关ST4响应第二扫描脉冲SP2而导通，并且因此将数据线DL1上的数据电压Vdata施加给第四像素电极Ep4。第四开关ST4的栅极与第二栅极线GL2连接，第四开关ST4的源极与数据线DL1连接，并且第四开关ST4的漏极与第四像素电极Ep4连接。第四公共电极Ec4与充电有公共电压Vcom的公共线CL连接。第四存储电容器Cst4由第四像素电极Ep4和公共线CL的重叠形成，且在所述第四像素电极Ep4和公共线CL之间夹有绝缘层。
第四像素电极Ep4通过第二放电控制开关DST2与公共线CL连接。第二放电控制开关DST2选择性地响应第一DC控制电压LCV1和第二DC控制电压LCV2来打开或关闭第四像素电极Ep4和公共线CL之间的电流路径。第二放电控制开关DST2的栅极与放电控制线CONL连接，第二放电控制开关DST2的源极与第四像素电极Ep4连接，并且第二放电控制开关DST2的漏极与公共线CL连接。当第一DC控制电压LCV1被施加给放电控制线CONL时，第二放电控制开关DST2完全关闭第二放电控制开关DST2的源极-漏极沟道，并且切断第四像素电极Ep4和公共线CL之间的电流路径。当第二DC控制电压LCV2被施加给放电控制线CONL时，第二放电控制开关DST2部分地打开第二放电控制开关DST2的源极-漏极沟道，并且部分地允许第四像素电极Ep4和公共线CL之间的电流路径。
第一放电控制开关DST1和第二放电控制开关DST2被设计成使得它们具有与第一开关ST1至第四开关ST4相同的沟道电阻。因此，通过向放电控制线CONL施加低于栅高压VGH的第二DC控制电压LCV2，放电控制开关DST1和DST2的开状态具有低于全开电平的微开电平。即使第二开关ST2和第一放电控制开关DST1同时导通，通过第一放电控制开关DST1流出的电流的量小于通过第二放电控制开关DST2流出的电流的量。此外，即使第四开关ST4和第二放电控制开关DST2同时导通，通过第二放电控制开关DST2流出的电流的量小于通过第四开关ST4放出的电流的量。
下面将描述具有上述连接配置的像素PIX的操作和操作效果。
首先，下面将描述在2D模式下的像素PIX的操作。
如图9所示，在2D模式下，在周期T1至T3期间，放电控制开关DST1和DST2响应第一DC控制电压LCV1而持续地保持在截止状态。
在周期T1期间，第一开关ST1和第二开关ST2响应第一扫描脉冲SP1同时地以全开电平导通，所述第一扫描脉冲SP1以与栅高压VGH相同的电压电平输入。
由于第一开关ST1的导通操作，上主显示单元UMP的第一像素电极Ep1被充入用于2D图像的显示的数据电压Vdata作为第一像素电压Vp1。由于第二开关ST2的导通操作，上辅助显示单元USP的第二像素电极Ep2被充入用于2D图像的显示的数据电压Vdata作为第二像素电压Vp2。因为第一开关ST1和第二开关ST2被等同设计，所以第二像素电压Vp2基本上等于第一像素电压Vp1。
在周期T2期间，第三开关ST3和第四开关ST4响应第二扫描脉冲SP2同时地以全开电平导通，所述第二扫描脉冲SP2以与栅高压VGH相同的电压电平输入。
由于第三开关ST3的导通操作，下主显示单元LMP的第三像素电极Ep3被充入用于2D图像的显示的数据电压Vdata作为第三像素电压Vp3。由于第四开关ST4的导通操作，下辅助显示单元LSP的第四像素电极Ep4被充入用于2D图像的显示的数据电压Vdata作为第四像素电压Vp4。因为第三开关ST3和第四开关ST4被等同设计，所以第四像素电压Vp4基本上等于第三像素电压Vp3。
在周期T1期间提供的数据电压Vdata的灰度值可基本上等于或不同于在周期T2期间提供的数据电压Vdata的灰度值。本发明的实施例描述在周期T1期间提供的数据电压Vdata的灰度值基本上等于在周期T2期间提供的数据电压Vdata的灰度值的实例。在周期T3期间，第一像素电压Vp1至第四像素电压Vp4被相同地保持。
在周期T1至T3期间，公共电压Vcom被施加给第一公共电极Ec1至第四公共电极Ec4。第一像素电压Vp1与公共电压Vcom之差、第二像素电压Vp2与公共电压Vcom之差、第三像素电压Vp3与公共电压Vcom之差以及第四像素电压Vp4与公共电压Vcom之差被相同地保持。像素电极与公共电极之间的电压差以及透射率具有如图10所示的比例关系。结果，如图11所示，主显示单元UMP和LMP以及辅助显示单元USP和LSP实现相同灰度级的2D图像。在此情况下，在辅助显示单元USP和LSP上显示的2D图像起提高2D图像的亮度的作用。
接下来，下面描述在3D模式下的像素PIX的操作。
如图9所示，在3D模式下，在周期T1至T3期间，放电控制开关DST1和DST2响应第二DC控制电压LCV2而持续保持在微开电平的开状态。
在周期T1期间，第一开关ST1和第二开关ST2响应第一扫描脉冲SP1同时地以全开电平导通，所述第一扫描脉冲SP1以与栅高压VGH相同的电压电平输入。
由于第一开关ST1的导通操作，上主显示单元UMP的第一像素电极Ep1被充入用于为左眼的3D图像的显示的数据电压Vdata作为第一像素电压Vp1。由于第二开关ST2的导通操作，上辅助显示单元USP的第二像素电极Ep2被充入用于右眼的3D图像的显示的数据电压Vdata作为第二像素电压Vp2。
在周期T1期间，具有全开电平的开状态的第二开关ST2的等效电阻比具有微开电平的开状态的第一放电控制开关DST1的等效电阻小得多。因此，进入第二像素电极Ep2的充电电流比从第二像素电极Ep2中释放的放电电流大得多。结果，因为在周期T1期间具有微开电平的开状态的第一放电控制开关DST1几乎不影响第二像素电压Vp2的充电特性，所以第二像素电压Vp2被充电到与第一像素电压Vp1相似的电平。
在周期T2期间，第一开关ST1和第二开关ST2响应第一扫描脉冲SP1而同时地截止，所述第一扫描脉冲SP1以与栅低压VGL相同的电压电平输入。此外，在周期T2期间，第三开关ST3和第四开关ST4响应第二扫描脉冲SP2而同时地以全开电平导通，所述第二扫描脉冲SP2以与栅高压VGH相同的电压电平输入。
在周期T2期间，第一像素电压Vp1保持在恒定电平，所述第一像素电压Vp1已经被充入上主显示单元UMP的第一像素电极Ep1。另一方面，第二像素电压Vp2由于通过第一放电控制开关DST1的放电电流而被逐渐地放电至公共电压Vcom的电平，所述第二像素电压Vp2已经被充入上辅助显示单元USP的第二像素电极Ep2。
在周期T2期间，由于第三开关ST3的导通操作，下主显示单元LMP的第三像素电极Ep3被充入用于为右眼的3D图像的显示的数据电压Vdata作为第三像素电压Vp3。由于第四开关ST4的导通操作，下辅助显示单元LSP的第四像素电极Ep4被充入用于右眼的3D图像的显示的数据电压Vdata作为第四像素电压Vp4。
在周期T2期间，具有全开电平的开状态的第四开关ST4的等效电阻比具有微开电平的开状态的第二放电控制开关DST2的等效电阻小得多。因此，进入第四像素电极Ep4的充电电流比从第四像素电极Ep4中释放的放电电流大得多。结果，因为在周期T2期间具有微开电平的开状态的第二放电控制开关DST2几乎不影响第四像素电压Vp4的充电特性，所以第四像素电压Vp4被充电到与第三像素电压Vp3相似的电平。
在周期T3期间，第三开关ST3和第四开关ST4响应第二扫描脉冲SP2而同时地导通，所述第二扫描脉冲SP2以与栅低压VGL相同的电压电平输入。
在周期T3期间，第三像素电压Vp3保持在恒定电平，所述第三像素电压Vp3已经被充入下主显示单元LMP的第三像素电极Ep3。另一方面，第四像素电压Vp4因为通过第二放电控制开关DST2的放电电流而被逐渐地放电至公共电压Vcom的电平，所述第四像素电压Vp4已经被充入下辅助显示单元LSP的第四像素电极Ep4。
在周期T1期间提供的数据电压Vdata的灰度值可基本上等于或不同于在周期T2期间提供的数据电压Vdata的灰度值。本发明的实施例描述在周期T1期间提供的数据电压Vdata的灰度值基本上等于在周期T2期间提供的数据电压Vdata的灰度值的实例。
在周期T1至T3期间，公共电压Vcom被施加给第一公共电极Ec1至第四公共电极Ec4。第一像素电压Vp1与公共电压Vcom之间的差基本上等于第三像素电压Vp3与公共电压Vcom之间的差。在周期T3的预定时间过去之后，不同于第一像素电压Vp1与公共电压Vcom之间的差，第二像素电压Vp2与公共电压Vcom之间的差基本上变为零。此外，不同于第三像素电压Vp3与公共电压Vcom之间的差，第四像素电压Vp4与公共电压Vcom之间的差基本上变为零。结果，根据如图10所示的电压差(V)-透射率(T)特性，如图12所示，主显示单元UMP和LMP显示预定灰度级的3D图像，并且辅助显示单元USP和LSP显示黑灰度级的图像。在此情况下，辅助显示单元USP和LSP用作有效黑条纹。
如图13所示，在辅助显示单元USP和LSP上显示的黑图像增加3D图像(即，左眼图像L和右眼图像R)之间的显示距离D，所述3D图像沿垂直方向彼此相邻。因此，3D垂直视角可通过黑图像而广泛确保，而不需要单独的黑条纹图案。
图14至图17示出具有不同灰度值的数据电压Vdata被施加给每个像素的上显示单元和下显示单元的实例。
更具体地说，图14至图17示出两个像素PIX1和PIX2的充电和放电信号波形和显示状态，所述两个像素PIX1和PIX2共同地连接到一条数据线并且彼此垂直相邻。两个像素PIX1和PIX2的每一个都具有上述连接配置。
第一栅极线以及第二栅极线被分配给第一像素PIX1，所述第一栅极线施加有第一扫描脉冲SP1，所述第二栅极线施加有第二扫描脉冲SP2。此外，第三栅极线以及第四栅极线被分配给第二像素PIX2，所述第三栅极线施加有第三扫描脉冲SP3，所述第四栅极线施加有第四扫描脉冲SP4。
如图14和图15所示，在2D模式下，第一像素PIX1的上显示单元UDIS响应第一扫描脉冲SP1而显示与第一灰度值D1对应的2D图像，并且第一像素PIX1的下显示单元LDIS响应第二扫描脉冲SP2而显示与第二灰度值D2对应的2D图像。此外，第二像素PIX2的上显示单元UDIS响应第三扫描脉冲SP3而显示与第三灰度值D3对应的2D图像，并且第二像素PIX2的下显示单元LDIS响应第四扫描脉冲SP4而显示与第四灰度值D4对应的2D图像。因此，2D图像的分辨率提高至在上述实施例中的分辨率的约两倍。
如图16和图17所示，在3D模式下，第一像素PIX1的上显示单元UDIS响应第一扫描脉冲SP1和第二DC控制电压LCV2而显示与第一灰度值L1对应的用于左眼的3D图像和黑图像，并且第一像素PIX1的下显示单元LDIS响应第二扫描脉冲SP2和第二DC控制电压LCV2而显示黑图像和与第二灰度值R2对应的用于右眼的3D图像。此外，第二像素PIX2的上显示单元UDIS响应第三扫描脉冲SP3和第二DC控制电压LCV2而显示与第三灰度值R3对应的用于右眼的3D图像和黑图像，并且第二像素PIX2的下显示单元LDIS响应第四扫描脉冲SP4和第二DC控制电压LCV2而显示黑图像和与第四灰度值L4对应的用于左眼的3D图像。因此，3D图像的分辨率提高至上述实施例中的分辨率的约2倍。
如上所述，根据本发明实施例的图像显示装置配置像素，使得每个像素包括以镜像形式垂直设置的上显示单元和下显示单元，并且上显示单元和下显示单元的每一个都包括主显示单元和辅助显示单元。此外，在根据本发明实施例的图像显示装置中，设置在每个像素的主显示单元之间的辅助显示单元的每一个都具有放电控制开关，并且放电控制开关的放电操作通过微开电平的DC控制电压来控制。因此，在3D模式下，辅助显示单元用作有效黑条纹。此外，在2D模式下，放电控制开关的放电操作通过截止电平的DC控制电压来切断。结果，根据本发明实施例的图像显示装置能够确保3D图像的较宽垂直视角而不降低2D图像的亮度。
此外，在根据本发明实施例的图像显示装置中，被施加给上显示单元和下显示单元的数据电压的灰度值可基本上彼此相同或不同。因此，能够容易地调整2D和3D图像的分辨率。
尽管已经参照多个说明性的实施例对本发明的实施例进行了描述，但是应当认识到，本领域的普通技术人员可以设计出将落入本文公开的原理范围内的大量其它的修改和实施例。尤其是，可以在本说明书、附图和所附的权利要求书的范围内，对主题组合方案的组成部件和/或布置作出各种变化和修改。除了在组成部件和/或布置方面的变化和修改之外，替代使用对于本领域的普通技术人员来说也是显而易见的。

Claims (10)

1.一种图像显示装置，所述图像显示装置包括：
显示面板，所述显示面板包括多个像素，并且被配置为在2D模式和3D模式下操作；
图案化延迟器，所述图案化延迟器被配置为将来自所述显示面板的光分离为第一偏振光和第二偏振光；以及
控制电压发生器，所述控制电压发生器被配置为产生截止电平的第一DC控制电压以及微开电平的第二DC控制电压，并且取决于驱动模式来选择性地输出所述第一DC控制电压和所述第二DC控制电压，所述微开电平比截止电平高且比全开电平低，
其中所述多个像素的每一个包括以镜像形式垂直设置的上显示单元和下显示单元，
其中所述上显示单元包括彼此相邻的上主显示单元和上辅助显示单元，并且下显示单元包括彼此相邻的下主显示单元和下辅助显示单元，
其中所述下主显示单元沿垂直方向设置在所述上主显示单元的下侧，并且所述上辅助显示单元和所述下辅助显示单元彼此相邻地设置在所述上主显示单元和所述下主显示单元之间。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中在2D模式下，所述上主显示单元和所述上辅助显示单元显示相同的2D图像，并且所述下主显示单元和所述下辅助显示单元显示相同的2D图像，
其中在3D模式下，所述上主显示单元和所述下主显示单元显示3D图像，并且所述上辅助显示单元和所述下辅助显示单元显示黑图像。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中施加给所述上显示单元和所述下显示单元的数据电压的灰度值基本上彼此相同。
4.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中施加给所述上显示单元和所述下显示单元的数据电压的灰度值彼此不同。 
5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述多个像素的每一个包括：
上主显示单元，所述上主显示单元包括通过第一开关与数据线连接的第一像素电极；
上辅助显示单元，所述上辅助显示单元包括第一放电控制开关和通过第二开关与所述数据线连接的第二像素电极，所述第一放电控制开关用于取决于驱动模式而选择性地将所述第二像素电极连接到充有公共电压的公共线，所述第二开关以与所述第一开关相同的时序驱动；
下主显示单元，所述下主显示单元包括通过第三开关与所述数据线连接的第三像素电极；以及
下辅助显示单元，所述下辅助显示单元包括第二放电控制开关和通过第四开关与所述数据线连接的第四像素电极，所述第二放电控制开关用于取决于驱动模式而选择性地将所述第四像素电极连接到所述公共线，所述第四开关以与所述第三开关相同的时序驱动。
6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中所述第一放电控制开关和所述第二放电控制开关在2D模式下由所述第一DC控制电压截止，并且所述第一放电控制开关和所述第二放电控制开关在3D模式下由所述第二DC控制电压而处于微开状态。
7.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中所述显示面板进一步包括放电控制线，所述放电控制线被选择性地施加有所述第一DC控制电压和所述第二DC控制电压，
其中所述第一放电控制开关具有与所述放电控制线连接的栅极、与所述第二像素电极连接的源极以及与所述公共线连接的漏极，
其中所述第二放电控制开关具有与所述放电控制线连接的栅极、与所述第四像素电极连接的源极以及与所述公共线连接的漏极。
8.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中所述第一放电控制开关在2D模式下切断所述第二像素电极和所述公共线之间的电流路径， 
其中所述第一放电控制开关在3D模式下允许所述第二像素电极和所述公共线之间的电流路径并且将充入所述第二像素电极的电压放电至所述公共电压的电平。
9.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中所述第二放电控制开关在2D模式下切断所述第四像素电极和所述公共线之间的电流路径，
其中所述第二放电控制开关在3D模式下允许所述第四像素电极和所述公共线之间的电流路径并且将充入所述第四像素电极的电压放电至所述公共电压的电平。
10.根据权利要求5所述的图像显示装置，其中所述第一开关和所述第二开关与第一栅极线连接，并且由施加给所述第一栅极线的第一扫描脉冲来同时地导通和截止，
其中所述第三开关和所述第四开关与第二栅极线连接，并且由施加给所述第二栅极线的第二扫描脉冲来同时地导通和截止。 
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