CN103118264B - 一种3d液晶显示设备的背光控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D液晶显示设备的背光控制方法，该方法包括：将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N个区域，其中，N≥4；设置液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2，则液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/N；设置每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N；使具有一定视差的左、右眼图像交替显示在液晶显示屏上，且每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间。本发明所提供的3D液晶显示设备的背光控制方法，可在不提高场频的情况下解决左、右眼画面串扰的问题，且能够提高所显示画面的亮度。

Description

一种3D液晶显示设备的背光控制方法

技术领域

本发明涉及3D显示设备制造技术领域，尤其涉及一种3D液晶显示设备的背光控制方法。

背景技术

立体显示设备也称3D显示设备，其主要是根据人类的视觉原理，获得同一物体在不同角度或不同时间上的两幅图像，并将这两幅图像分别投射到人的左眼和右眼中，从而使人左、右眼中的图像具有一定的视差，再经过大脑对具有视差的左、右眼中的图像进行合成，就会产生深度视觉，即形成立体图像的显示效果。

目前3D显示设备在显示立体图像时主要是利用3D分时显示技术来实现。当3D显示设备采用液晶屏幕时，由于液晶固有的显示特性，导致其在3D分时显示时存在一定的缺陷。具体原因为：在显示立体图像时，液晶屏是由上到下逐行刷新显示的，而液晶分子具有滞留性，即在液晶分子上施加的电压消失后其极间电容不会马上消失，液晶分子的偏转角度并不会恢复到原来的状态，而是一直保留到再次给液晶分子施加一个电压，因此，在利用3D分时显示技术显示立体图像时，每一场图像实际上包括两部分内容，即在当前刷新行以上的图像为当前场的内容，在当前刷新行以下的部分仍保留为前一场的图像内容。而对3D分时显示技术来说，相邻两场图像分别为提供给左眼和右眼的图像，因此，液晶的滞留特性导致左、右眼在观看不同的图像内容时将出现串扰问题。

为解决上述串扰问题，Samsung公司提出了一种插入黑场的解决方式，即将左(L)、右(R)眼图像在每一场显示画面之后插入一场全黑的图像，如图1所示，显示一幅左眼图像后插入一场黑信号，这样在显示下一幅右眼图像时，由于上一场已经变黑，不会再有左眼图像的残留，因而不会造成左、右眼画面的串扰。但是，这种解决方式必须提高场频，需将120Hz的场频提高到240Hz，才能插入黑场。

为了不提高场频，且能解决3D显示中左、右眼画面串扰的问题，Nvidia公司提出了一种延长显示屏上图像保持时间(即VBI时间)的解决方式，如图2所示。这种方法需要配合快门眼镜和背光控制，即在画面扫描过程中，快门眼镜开关以及背光开关都关闭，在画面扫描完成后，再打开快门眼镜开关以及背光开关，这样由于画面扫描完成后，显示屏上的画面都是左眼(L)或右眼(R)的图像，因此不会存在串扰问题。但是由于扫描时间不可能无限短，现有技术水平只能将VBI的时间延长到每帧显示图像的1/3，因此，利用这种方式虽然可在不提高场频的基础上解决左、右眼画面串扰的问题，但是最终所获得的3D图像的亮度最多为2D图像亮度的1/6(即VBI所占一周期的比例乘以二分之一)。

Hesense公司提出一种通过控制背光的方式来解决左、右眼画面串扰的问题，即将显示屏划分为N(N≥4)个区，参考图3(图中以N＝4为例)，当一个区域内对当前图像场的数据刷新并响应后，该区域对应的背光打开，其他区域对应的背光关闭，使得左右眼在观看图像时不会出现串扰问题。但是，这种解决方法将3D图像的亮度降为了2D图像亮度的1/(2N)。

如何在不提高场频的情况下解决左、右眼画面串扰的问题，并提高显示画面的亮度，越来越成为3D显示技术中所追求的目标。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种3D液晶显示设备的背光控制方法，该方法可以在不提高场频的情况下解决左、右眼画面串扰的问题，且提高了所显示画面的亮度。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种3D液晶显示设备的背光控制方法，该方法包括：

将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N个区域，其中，N≥4；

设置液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2，则液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/N；

设置每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N；

使具有一定视差的左、右眼图像交替显示在液晶显示屏上，且每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间。

优选的，上述方法中，每一区域所对应的背光单元打开时的时间等于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间。

优选的，上述方法中，每一区域扫描后的响应时间T3满足关系式：T3≤(N-2)*T1/N。

优选的，上述方法中，每帧图像的扫描时间T1与保持时间T2的比值为2∶1。

优选的，上述方法中，所述N为4。

优选的，上述方法中，所述T3＝T1/2。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的技术方案，将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N(N≥4)个区域，并设置液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2，则液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/N；设置每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N，每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间，因此，最终使左、右眼图像显示的时间均为一帧图像的周期，从而可避免左、右眼图像交替显示过程中出现图像串扰问题，且该方法没有提高场频。

除此之外，本发明所提供的技术方案，设置了每帧图像扫描完成后存在一个保持时间T2，且液晶显示屏上每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N，而Nvidia公司采取的技术为使背光单元打开并持续的时间为VBI时间(即T2)，Hesense公司采取的技术是使每一区域对应的背光单元打开并持续的时间为(T2+T1)/N，故本发明中背光单元持续时间最长，从而提高了显示屏上所显示画面的亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中Samsung公司提出的消除左、右眼图像串扰问题时插入黑场的解决方式的示意图；

图2为现有技术中Nvidia公司提出的在不提高场频的情况下，延长显示屏上图像保持时间的时序原理图；

图3为现有技术中Hesense公司提出的在不提高场频的情况下，采用分区方式控制背光的时序原理图；

图4为本发明实施例中所提供的背光控制方法的时序原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

正如背景技术部分所述，现有技术中解决3D显示中左、右眼画面串扰问题的方法主要分为两种：一种是通过在左、右眼图像的每一场显示画面之后插入一场全黑的图像来解决3D显示中左、右眼画面串扰的问题，这种方法通常需要提高图像信号的场频；另一种是在不提高图像信号的场频的情况下，解决3D显示中左、右眼画面串扰的问题，但是会使液晶显示屏上所显示的画面的亮度下降较多，而如何在不提高场频的情况下解决左、右眼画面串扰的问题，并提高显示画面的亮度，已越来越成为3D显示技术中所追求的目标。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种3D液晶显示设备的背光控制方法，该方法包括以下步骤：

将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N个区域，其中，N≥4；

设置液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2(即VBI时间)，则液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/N；

设置每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N；

使具有一定视差的左、右眼图像交替显示在液晶显示屏上，且每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间。

上述步骤中，每帧图像的扫描时间T1和保持时间T2之和构成一帧图像的周期。对于液晶显示屏上每帧图像的扫描时间T1和保持时间T2，可以预先在相应的驱动控制电路中设置好。在液晶显示屏上每帧图像的扫描时间T1、保持时间T2以及液晶显示屏上的分区个数N设定好的情形下，对应于每一区域的背光单元打开并持续的时间T4将是一定值，本发明中将T4设置为T4＝T2+T1/N。

设置T4＝T2+T1/N的目的是为了使得显示屏上显示每一帧图像的时间正好是一帧图像的周期，这是由于：每一区域所对应的背光单元打开并持续的时间均为T4，而每一区域扫描的时间为T1/N，在第一区域所对应的背光单元打开时，再过T1/N的时间第二区域所对应的背光单元才打开，以此类推，故对于某一帧图像来说，对应整个显示屏的背光单元打开的时间T为T＝T2+T1/N+(N-1)T1/N＝T2+T1，因此，显示屏上显示某一帧图像的时间正好是一帧图像的周期，从而可避免左、右眼图像的串扰。如果设置T4＞T2+T1/N，则液晶显示屏上显示一帧图像的时间大于一帧图像的周期，这时将不能解决左、右眼图像串扰的问题；而如果设置T4＜T2+T1/N，虽然可以解决左、右眼图像串扰的问题，但显示屏上所显示画面的亮度将会下降，因此，本实施例中设置T4＝T2+T1/N，不仅能够解决左、右眼图像串扰的问题，而且还能最大限度地提高所显示画面的亮度。

本发明实施例中将分区个数N设置为大于等于4是有原因的：分区太少时，以N＝2为例，此时扫描完成第一区域的时间为T1/2，第一区域所对应的背光单元打开的时间为T4＝T2+T1/2，这两段时间即构成了一帧图像的周期，而每一区域扫描完成后都会有一个响应时间T3(因为响应时间T3不可能无限短)，因此，第一区域的扫描时间、响应时间以及背光打开时间之和将超过一帧图像的周期，第二区域也如此，这将导致左、右眼图像之间出现串扰，故分区个数太少不能解决左、右眼图像串扰的问题。同理，根据经验数据可知，当N＝3时仍然不能解决左、右眼图像串扰的问题。

响应时间T3不可能无限短，同样，响应时间T3也不应无限长，所述响应时间T3应为小于等于(N-2)*T1/N的数值，这是由于：对于显示屏上的某一区域来说，扫描该区域所用的时间为T1/N，该区域所对应的背光单元打开后持续的时间为T4＝T2+T1/N，因此，在一帧图像的周期(T1+T2)内，剩余的时间为(N-2)*T1/N，故每一区域扫描后的响应必须在此段剩余时间内完成，因此，所述响应时间T3应满足关系式：T3≤(N-2)*T1/N。

每一区域所对应的背光单元打开时的时间应该等于或晚于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间，但是，应该保证：针对某一帧图像，使每一区域从扫描时起至该区域所对应的背光单元关闭时止，这一段时间不能大于一帧图像的周期。

由以上描述可知，本发明所提供的3D液晶显示设备的背光控制方法，通过将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N个区域，其中，N≥4；且在每帧图像的扫描时间T1，保持时间T2一定的情况下，使每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N，每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间，从而可在不提高场频(或帧频)的情况下解决左、右眼图像串扰的问题。

而且，本发明中每一区域所对应的背光单元持续的时间为T4＝T2+T1/N，而Nvidia公司所示技术中背光单元持续的时间为T2(即相应的VBI时间)，Hesense公司所示技术中每一区域所对应的背光单元持续的时间为(T2+T1)/N，故本发明中背光单元开启后持续时间最长，而背光单元持续时间的长短直接决定了显示屏上所显示画面的亮度，因此，采用本发明所提供的方法，能够提高显示屏上所显示画面的亮度。

此外，本发明所提供的3D液晶显示设备的背光控制方法适用于各种眼镜式的3D立体显示，包括主动偏光眼镜以及快门眼镜。

下面结合附图详细描述本发明所提供的技术方案。

参考图4，图4为本发明实施例所提供的背光控制方法的时序原理图，以N＝4为例进行说明。液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的4个区域，且液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2(即VBI时间)，T1和T2构成一帧图像的周期T，通过设置使T1＝(2/3)T，T2＝(1/3)T。液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/4，每一区域扫描完成后的响应时间为T3，且T3＝(1/3)T，每一区域扫描及响应完成后打开该区域对应的背光单元，并使所述背光单元持续T4时间之后关闭，所述T4＝T2+T1/4＝(1/2)T。

在图4中，左、右眼的图像数据以场频120Hz的方式交替刷新显示，液晶显示屏以及背光单元被分成1、2、3、4四个区域。其具体工作流程为：

左眼图像帧1区图像数据扫描所需时间为T1/4(即T/6)，扫描完成后响应时间为T3＝(1/3)T，左眼图像帧1区图像数据扫描和响应完成后打开1区所对应的背光单元，并使1区所对应的背光单元持续时间T4＝(1/2)T之后关闭，因此，左眼能够看到1区所显示的左眼图像帧的时间为(1/2)T。

左眼图像帧1区图像数据扫描完成后开始响应时，左眼图像帧2区图像数据开始扫描，左眼图像帧2区图像数据扫描所需时间为T1/4(即T/6)，扫描完成后响应时间为T3＝(1/3)T，左眼图像帧2区图像数据扫描和响应完成后打开2区所对应的背光单元，并使2区所对应的背光单元持续时间T4＝(1/2)T之后关闭，因此，左眼能够看到2区所显示的左眼图像帧的时间为(1/2)T。由于左眼图像帧2区图像数据开始扫描的时间落后于左眼图像帧1区图像数据开始扫描时间的T1/4，因此，左眼所看到的2区所显示的左眼图像帧延迟于1区所显示的左眼图像帧的T1/4。

同理，左眼图像帧2区图像数据扫描完成后开始响应时，左眼图像帧3区图像数据开始扫描，左眼图像帧3区图像数据扫描所需时间为T1/4(即T/6)，扫描完成后响应时间为T3＝(1/3)T，左眼图像帧3区图像数据扫描和响应完成后打开3区所对应的背光单元，并使3区所对应的背光单元持续时间T4＝(1/2)T之后关闭，因此，左眼能够看到3区所显示的左眼图像帧的时间为(1/2)T。由于左眼图像帧3区图像数据开始扫描的时间落后于左眼图像帧2区图像数据开始扫描时间的T1/4，因此，左眼所看到的3区所显示的左眼图像帧延迟于2区所显示的左眼图像帧的T1/4。

左眼图像帧3区图像数据扫描完成后开始响应时，左眼图像帧4区图像数据开始扫描，左眼图像帧4区图像数据扫描所需时间为T1/4(即T/6)，扫描完成后响应时间为T3＝(1/3)T，左眼图像帧4区图像数据扫描和响应完成后打开4区所对应的背光单元，并使4区所对应的背光单元持续时间T4＝(1/2)T之后关闭，因此，左眼能够看到4区所显示的左眼图像帧的时间为(1/2)T。由于左眼图像帧4区图像数据开始扫描的时间落后于左眼图像帧3区图像数据开始扫描时间的T1/4，因此，左眼所看到的4区所显示的左眼图像帧延迟于3区所显示的左眼图像帧的T1/4。

左眼所看到的1、2、3和4区所显示的左眼图像帧均属于左眼所看到的图像，因此，左眼图像显示的时间为从左眼看到1区所显示的左眼图像帧起至4区所显示的左眼图像帧结束为止，故左眼图像显示的时间为一帧图像的周期T，因此，这种分区显示的方式可解决左、右眼图像之间发生串扰。

当左眼看到4区所显示的左眼图像帧结束后，此时，右眼图像帧1区图像数据已完成扫描及响应(每一区域图像数据扫描及响应过程中，对应该区域的背光单元是关闭的)，此时打开1区所对应的背光单元，使右眼观看1区所显示的右眼图像帧，且由于1区所对应的背光单元持续时间T4＝(1/2)T之后关闭，因此，右眼能够看到1区所显示的右眼图像帧的时间为(1/2)T。

同上面的描述相类似，右眼图像帧1区图像数据扫描完成后开始响应时，右眼图像帧2区图像数据开始扫描，右眼能够看到2区所显示的右眼图像帧的时间为(1/2)T，且右眼所看到的2区所显示的右眼图像帧延迟于1区所显示的右眼图像帧的T1/4。右眼图像帧3区和4区图像数据完成扫描、响应及显示的过程与上述左眼图像帧的情况相同，不再赘述。

综上可知，左眼图像显示时间和右眼图像显示时间均为每帧图像的周期T，因此，采用该方法能够有效地解决左、右眼图像串扰的问题。且该方法中每一区域所对应的背光单元开启后持续的时间为T4＝T2+T1/N，该持续时间分别大于Nvidia公司和Hesense公司所示技术中的背光单元持续的时间，因此，本发明所提供的方法，能够提高显示画面的亮度，使显示效果更好。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种3D液晶显示设备的背光控制方法，其特征在于，该方法包括：

将液晶显示屏和背光单元以行的方向划分为相对应的N个区域，其中，N≥4；

设置液晶显示屏上左、右眼图像交替显示过程中每帧图像的扫描时间为T1，保持时间为T2，则液晶显示屏上每一区域的扫描时间为T1/N；

设置每一区域所对应的背光单元打开后所持续的时间为T4，且T4＝T2+T1/N；

使具有一定视差的左、右眼图像交替显示在液晶显示屏上，且每一区域所对应的背光单元打开时的时间不早于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间；

其中，针对每一帧图像，使每一区域从扫描时起至当前区域所对应的背光单元关闭时止，这一段时间不能大于一帧图像的周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一区域所对应的背光单元打开时的时间等于完成该区域当前图像的扫描及响应时的时间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，每一区域扫描后的响应时间T3满足关系式：T3≤(N-2)*T1/N。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每帧图像的扫描时间T1与保持时间T2的比值为2:1。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述N为4。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述T3＝T1/2。