CN103606358A - 具有均匀亮度的3d影像显示装置及3d影像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种3D影像显示装置，包含有：背光源驱动器用来提供N个驱动电流信号；背光模块包含N个背光源，该N个背光源用来于依序接收该N个驱动电流信号时发出光线；及液晶面板包含多个液晶显示区。在该液晶面板经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，该背光源驱动器在该液晶面板经过第二显示时序以显示第二帧影像时，通过调整该N个驱动电流信号使得第一个背光源到第k个背光源显示的亮度大于第k+1个背光源到第N个背光源显示的亮度。由于3D影像显示装置在每一显示时序的一开始，提高对应背光源的亮度，所以面板整体亮度会较均匀。

Description

具有均匀亮度的3D影像显示装置及3D影像显示系统
技术领域
本发明涉及一种3D影像显示装置及3D影像显示系统，尤指一种具有均匀亮度的3D影像显示装置及3D影像显示系统。
背景技术
人类是通过双眼所看到的展望而感知到真实世界的影像。而人类的大脑会进一步根据双眼所看到两个不同角度的展望之间的空间距离差异而形成所谓的3D(3-dimension)影像。所谓的3D显示装置就是模拟人类双眼不同角度的视野，而使得使用者在观看的2D显示影像时，能感知为3D影像的显示装置。
目前的3D显示装置主要分为两类，分别是自动立体影像显示装置(Auto-stereoscopic display)以及非自动立体影像显示装置(Stereoscopicdisplay)。自动立体影像显示装置的用户不用戴上特殊结构的眼镜就可以看出3D立体影像。而另一种非自动立体影像显示装置则需要用户戴上特制的快门眼镜，才能看到3D立体影像。
图1绘示用于传统非自动立体影像显示装置的显示面板的运作示意图。显示面板包括背光模块12和液晶面板14。背光模块12包括多个背光源121-124。在扫描一帧影像时，背光模块12的多个背光源121-124是依序开启。而液晶面板14是轮流提供左眼影像和右眼影像，当上一帧为左眼影像，则下一帧为右眼影像。为了让带上快门眼镜的使用者在观看右眼影像时不会看到前一帧的左眼影像，因此背光源121-124必须轮流开启。以图1为例，右眼影像从上到下开始扫描并更新一段时间后，上部分的液晶分子已偏转完成，此时打开背光源121。使用者通过眼镜只会看到面板14上区的影像(因背光源122-124都没有开启)。背光源122-124接下来会随着影像的更新继续往下开启以确保看到较少的左眼影像。
请参阅图2，图2绘示快门眼镜穿透率随时间变化的变化图。一般而言，快门眼镜启动和关闭时间间隔为8.3ms(=1/120ms)。如果背光源121-124是采用依序开启的方式运作，那么从背光源121开启到背光源124关闭的时间间隔必须在眼镜启动和关闭的时间间隔之内。因为液晶分子的上升响应时间(rising response)通常约需3ms，所以液晶面板14的液晶分子需要一段时间才能完全转动到所要的位置，因此快门眼镜的穿透率在启动初期的穿透率不高。当背光源121发出光线时，恰好处于快门眼镜穿透率不高的时段。因此，通过快门眼镜观看会看到液晶面板14对应背光源121的区域亮度偏暗，导致液晶面板14整体亮度不均匀。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种3D影像显示装置和3D影像显示系统，进而解决现有技术的亮度不均的问题。
根据本发明的实施例，本发明揭示一种3D影像显示装置，包含有：背光源驱动器，用来提供N个驱动电流信号；背光模块，电性连接所述背光源驱动器，其包含N个背光源，所述N个背光源用来于依序接收到所述N个驱动电流信号时发出光线，其中N为大于1的正整数；以及液晶面板，包含多个液晶显示区，用来依据数据信号调整所述多个液晶显示区内的液晶的排列方向。在所述液晶面板经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，所述背光源驱动器在所述液晶面板经过第二显示时序以显示第二帧影像时，通过调整所述N个驱动电流信号使得第一个背光源到第k个背光源显示的亮度大于第k+1个背光源到第N个背光源显示的亮度，其中N>k>1。
根据本发明的实施例，第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的振幅大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅。
根据本发明的实施例，第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的占空比大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比。
根据本发明的实施例，所述第二显示时序是接续在所述第一显示时序之后。
根据本发明的实施例，所述第一帧影像是左眼影像，所述第二帧影像是右眼影像，或是所述第一帧影像是右眼影像，所述第二帧影像是左眼影像。
根据本发明的实施例，本发明揭示一种3D影像显示系统，包含有快门眼镜和3D影像显示装置。所述快门眼镜具有一开启时段。所述3D影像显示装置，包含有：背光源驱动器，用来提供N个驱动电流信号；背光模块，电性连接所述背光源驱动器，其包含N个背光源，所述N个背光源用来于依序接收到所述N个驱动电流信号时发出光线，其中N为大于1的正整数；以及液晶面板，包含多个液晶显示区，用来依据数据信号调整所述多个液晶显示区内的液晶的排列方向。在所述液晶面板经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，所述背光源驱动器在所述液晶面板经过第二显示时序以显示第二帧影像且所述快门眼镜也处于所述开启时段时，通过调整所述N个驱动电流信号使得第一个背光源到第k个背光源显示的亮度大于第k+1个背光源到第N个背光源显示的亮度，其中N>k>1。
根据本发明的实施例，第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的振幅大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅。
根据本发明的实施例，第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的占空比大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比。
根据本发明的实施例，所述第一帧影像是左眼影像，所述第二帧影像是右眼影像，或是所述第一帧影像是右眼影像，所述第二帧影像是左眼影像。
根据本发明的实施例，所述开启时段大于所述第一显示时序和所述第二显示时序。
相较于现有技术，本发明的3D影像显示装置及3D影像显示系统通过调整驱动电流信号的振幅或占空比，使得各个背光源可以依据不同振幅或占空比的驱动电流信号产生不同亮度的光线，使得较暗的液晶显示区的显示亮度可以提升，进而使整体液晶面板的亮度均匀。尤其在快门眼镜刚启动时，将液晶面板的亮度提高，可以优化3D影像的显示质量。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示用于传统非自动立体影像显示装置的显示面板的运作示意图。
图2绘示快门眼镜穿透率随时间变化的变化图。
图3绘示本发明的显示三维影像的3D影像显示系统。
图4绘示图3的3D影像显示装置的方块图。
图5是依据本发明第一实施例的背光源驱动器产生的驱动电流信号的时序图。
图6是依据本发明第二实施例的背光源驱动器产生的驱动电流信号的时序图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施之特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如”上”、”下”、”前”、”后”、”左”、”右”、”顶”、”底”、”水平”、”垂直”等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参阅图3以及图4，图3绘示本发明的显示三维影像的3D影像显示系统，图4绘示图3的3D影像显示装置100的方块图。3D影像显示系统包含3D影像显示装置100与快门眼镜200。用户通过佩戴快门眼镜200看到3D影像显示装置100轮流产生的左眼和右眼影像，就会有看到立体影像的感觉。3D影像显示装置100包括背光源驱动器110、背光模块120、液晶面板130、栅极驱动器140和源极驱动器150。背光源驱动器110用来提供N个驱动电流信号，其中N为大于1的正整。背光模块120电性连接背光源驱动器110，其包含N个背光源122-1～122-N，N个背光源122-1～122-N用来于依序接收到所述N个驱动电流信号时发出光线。N个驱动电流信号的振幅与占空比会影响背光源122-1～122-N发出光线的亮度。背光源122-1～122-N可以是发光二极管(Light emitting diode，LED)。栅极驱动器140用来产生扫描信号，源极驱动器150用来产生数据信号。液晶面板130包含多个液晶显示区130-1～130-M，液晶显示区130-1～130-M接收到所述扫描信号时，就会依据所述数据信号调整多个液晶显示区130-1～130-M内的液晶的排列方向。
快门眼镜200具有一开启时段，其频率通常为60Hz。也就是说，每隔16.6ms(1/60ms)开启一次，一个开启时段维持约8.3ms(1/120ms)。本发明的实施例中，所述开启时段略大于显示第一帧的第一显示时序和显示第二帧的第二显示时序。
以下实施例是以液晶面板130显示的第一帧为左眼影像，第二帧为右眼影像为例作说明。因液晶面板130是轮流地产生左眼影像和右眼影像，因此本领域具有通常知识者可以理解第一帧也可以为右眼影像，第二帧为左眼影像。当第一帧的左眼影像已经都显示于液晶显示区130-1～130-M之后，接下来由液晶显示区130-1开始显示第二帧的右眼影像，此时液晶显示区130-2～130-M仍然是保留左眼影像。这个时候背光源122-N是开启并发出光线，而背光源122-1～122-(N-1)则是关闭不发出光线。之后，由液晶显示区130-1、130-2显示第二帧的右眼影像，此时液晶显示区130-3～130-M仍然是保留左眼影像。这个时候背光源122-N是开启并发出光线，而背光源122-1～122-(N-1)则是关闭不发出光线。接下来由液晶显示区130-1～130-3开始显示第二帧的右眼影像，此时液晶显示区130-4～130-M仍然是保留左眼影像。这个时候背光源122-1是开启并发出光线，而背光源122-2～122-N则是关闭不发出光线，所以使用者可以看到液晶显示区130-1～130-3显示的右眼影像，但是看不到其余液晶显示区130-4～130-M显示的左眼影像。之后，由液晶显示区130-1～130-4显示第二帧的右眼影像，此时液晶显示区130-5～130-M仍然是保留左眼影像。这个时候背光源122-1是开启并发出光线，而背光源122-2～122-N则是关闭不发出光线。所以使用者可以看到液晶显示区130-1～130-4显示的右眼影像，但是看不到其余液晶显示区130-5～130-M显示的左眼影像。通过上述机制，使用者通过快门眼镜200就不会同时看到左眼影像和右眼影像。
请参阅图5，图5是依据本发明第一实施例的背光源驱动器110产生的驱动电流信号的时序图。当液晶面板130由第一帧影像转换到第二帧影像的过程中，每一液晶显示区130-1～130-M的液晶分子需要一段时间才能偏转到所要的角度。在液晶分子偏转的时候，背光源122-1～122-N产生的光线会部分被阻挡，导致显示影像的亮度不均。为了避免亮度不均的问题，在液晶面板130经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，背光源驱动器110在液晶面板130经过第二显示时序以显示第二帧影像且快门眼镜200也处于开启时段时，通过调整背光源驱动器110产生的N个驱动电流信号使得背光源122-1到背光源122-k显示的亮度大于背光源122-(k-1)到背光源122-N显示的亮度，其中N>k>1。具体来说，如图5(a)所示，将施加于背光源122-1的第一驱动电流信号的振幅I1大于施加于背光源122-2～122-N的第二驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅I2。或是，如图5(b)所示，将施加于背光源122-1～122-k的驱动电流信号的振幅I1大于施加于背光源122-(k+1)～122-N的第(k+1)驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅I2。或是，如图5(c)所示，依据各个液晶显示区的亮度分布，将施加于特定背光源122-2、122-k的驱动电流信号的振幅I1大于施加于其它背光源的驱动电流信号的振幅I2。
请参阅图6，图6是依据本发明第二实施例的背光源驱动器110产生的驱动电流信号的时序图。为了避免亮度不均的问题，在液晶面板130经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，背光源驱动器110在液晶面板130经过第二显示时序以显示第二帧影像且快门眼镜200也处于开启时段时，通过调整背光源驱动器110产生的N个驱动电流信号使得背光源122-1到背光源122-k显示的亮度大于背光源122-(k-1)到背光源122-N显示的亮度，其中N>k>1。具体来说，如图6(a)所示，将施加于背光源122-1的第一驱动电流信号的占空比T1大于施加于背光源122-2～122-N的第二驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比I2。或是，如图6(b)所示，将施加于背光源122-1～122-k的驱动电流信号的占空比T1大于施加于背光源122-(k+1)～122-N的第(k+1)驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比T2。或是，如图6(c)所示，依据各个液晶显示区的亮度分布，将施加于特定背光源122-2、122-N的驱动电流信号的占空比T1大于施加于其它背光源的驱动电流信号的占空比T2。
由于每一个背光源所施加的驱动电流信号的振幅与占空比不同，因此有可能会出现3D影像由于不同亮度不一致导致的影像不均(mura)的问题。为了尽可能减轻影像不均的问题，必须对背光源的电流强度和占空比进行设计。以下为第i个背光源通过快门眼镜200的亮度计算公式：
其中frame表示一帧影像的显示时间内(亦即第一显示时序)，Lum(Ii,t)表示为第i个背光源在电流(等效于驱动电流信号的振幅Ii)下，在一帧影像的显示时间内光通量随时间变化的曲线，Trans(t)表示快门眼镜200的穿透率在一帧影像的显示时间内随时间的变化函数。
因此，在设计施加于各个背光源的驱动电流信号的振幅和占空比的过程中，需根据如上公式进行综合考虑，以使得液晶面板130的整体亮度的均匀性达到标准，例如亮度均匀性≥85%等。
本发明的3D影像显示装置及3D影像显示系统通过调整驱动电流信号的振幅或占空比，使得各个背光源可以依据不同振幅或占空比的驱动电流信号产生不同亮度的光线，使得较暗的液晶显示区的显示亮度可以提升，进而使整体液晶面板的亮度均匀。尤其在快门眼镜刚启动时，将液晶面板的亮度提高，可以优化3D影像的显示质量。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种3D影像显示装置，包含有：
背光源驱动器，用来提供N个驱动电流信号；
背光模块，电性连接所述背光源驱动器，其包含N个背光源，所述N个背光源用来于依序接收所述N个驱动电流信号时发出光线，其中N为大于1的正整数；以及
液晶面板，包含多个液晶显示区，用来依据数据信号调整所述多个液晶显示区内的液晶的排列方向；
其特征在于，在所述液晶面板经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，所述背光源驱动器在所述液晶面板经过第二显示时序以显示第二帧影像时，通过调整所述N个驱动电流信号使得第一个背光源到第k个背光源显示的亮度大于第k+1个背光源到第N个背光源显示的亮度，其中N>k>1。
2.根据权利要求1所述的3D影像显示装置，其特征在于：第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的振幅大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅。
3.根据权利要求1所述的3D影像显示装置，其特征在于：第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的占空比大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比。
4.根据权利要求1所述的3D影像显示装置，其特征在于：所述第二显示时序是接续在所述第一显示时序之后。
5.根据权利要求1所述的3D影像显示装置，其特征在于：所述第一帧影像是左眼影像，所述第二帧影像是右眼影像，或是所述第一帧影像是右眼影像，所述第二帧影像是左眼影像。
6.一种3D影像显示系统，包含有：
快门眼镜，具有一开启时段；
3D影像显示装置，包含有：
背光源驱动器，用来提供N个驱动电流信号；
背光模块，电性连接所述背光源驱动器，其包含N个背光源，所述N个背光源用来于依序接收所述N个驱动电流信号时发出光线，其中N为大于1的正整数；以及
液晶面板，包含多个液晶显示区，用来依据数据信号调整所述多个液晶显示区内的液晶的排列方向；
其特征在于，在所述液晶面板经过第一显示时序以显示第一帧影像之后，所述背光源驱动器在所述液晶面板经过第二显示时序以显示第二帧影像且所述快门眼镜也处于所述开启时段时，通过调整所述N个驱动电流信号使得第一个背光源到第k个背光源显示的亮度大于第k+1个背光源到第N个背光源显示的亮度，其中N>k>1。
7.根据权利要求6所述的3D影像显示系统，其特征在于：第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的振幅大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的振幅。
8.根据权利要求6所述的3D影像显示系统，其特征在于：第一个驱动电流信号到第k个驱动电流信号的占空比大于第k+1个驱动电流信号到第N个驱动电流信号的占空比。
9.根据权利要求6所述的3D影像显示系统，其特征在于：所述第一帧影像是左眼影像，所述第二帧影像是右眼影像，或是所述第一帧影像是右眼影像，所述第二帧影像是左眼影像。
10.根据权利要求6所述的3D影像显示系统，其特征在于：所述开启时段大于所述第一显示时序和所述第二显示时序。
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