CN104754319B - 立体图像显示装置及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种立体图像显示装置及其驱动方法，该立体图像显示装置防止3D串扰产生，并且使得柱状透镜膜可以自由弯曲。该立体图像显示装置包括：排列在第一方向上的多条数据线；排列在第二方向上的多条选通线；通过在多条选通线和多条数据线之间进行交叉而限定的多个子像素；以及设置在多个子像素上的柱状透镜膜，其中，多个子像素设置在水平2域结构中。

Description

立体图像显示装置及其驱动方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月31日提交的韩国专利申请No.10-2013-0169453的权益，通过引用方式将该韩国专利申请并入本文，如同在本文中完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种立体图像显示装置及其驱动方法，该立体图像显示装置及其驱动方法能够降低立体图像显示装置的厚度和制造成本，并且可以防止产生三维(3D)串扰，从而提高3D图像的显示质量。

背景技术

由于真实感图像的需求变得越来越多，显示3D图像以及2D图像的立体图像显示装置正在开发中。

2D图像显示装置在诸如分辨率和视角的显示图像的质量方面已经取得了很大进步，但是其局限性在于由于2D图像显示装置显示的是2D图像其无法显示深度信息。

另一方面，3D图像显示装置显示3D立体图像而不是2D平面图像，因而将原始3D信息完全传递给用户。因此，与现有的2D图像显示装置相比较，3D图像显示装置显示更加生动逼真的立体图像。

3D图像显示装置主要被分类成使用3D专用眼镜的3D眼镜显示装置和不使用3D专用眼镜的裸眼3D显示装置。从裸眼3D显示装置通过利用双眼视差向观看者提供三维性的角度来说，裸眼3D显示装置与3D专用眼镜显示装置是相同的。然而，由于裸眼3D显示装置不需要戴3D眼镜，因此裸眼3D显示装置与3D专用眼镜显示信装置区别开来。

图1是例示在根据现有技术的裸眼立体图像的显示装置中实现多视角的方法的图，图2是例示根据现有技术的裸眼立体图像显示装置的图。

参照图1和图2，现有技术裸眼立体图像显示装置包括显示面板20、设置在显示面板20下面和上面的偏光膜10和30、间隙玻璃40(或间隙薄膜)、屏障层50、以及形成在屏障层50上的偏光膜60和柱状透镜膜(lenticular film)70。

现有技术裸眼立体图像显示装置通过按照矩阵类型排列有R、G和B像素的面板来显示图像，并将屏障层50和柱状透镜膜70设置在显示面板20上，从而使观看者能够以多视角观看3D图像。

通过利用柱状透镜(lenticular lens)的一个节距中的N个像素划分并显示图像，从而使观看者能够在N个视点观看3D图像。当观看者位于预定的观看位置时，不同的图像被投影到观看者的左眼和右眼上，因此，由于双眼视差，观看者感觉到三维性。

该柱状透镜式3D显示装置的问题在于，3D图像的分辨率与多视角的数量成比例低降低，并且如果视角的数量增加，则3D串扰增加，3D图像的三维性降低。即，4视角类型的3D显示装置具有比2视角类型的3D显示装置的分辨率低的3D图像的分辨率。

为了增加3D图像的三维性并降低3D串扰，现有技术裸眼3D显示装置设置有屏障层50、多个偏光膜以及柱状透镜70。然而，这样做的问题在于，3D显示装置变得较厚，并且其制造成本增加。

图3是例示根据现有技术的裸眼立体图像显示装置的像素排列的图。

参照图3，当眼动追踪技术被应用到根据现有技术的像素排列时，在固定屏障或开关屏障的情况下可以基本上以1个视角为单位控制图像。因此，如果使用眼动追踪技术，问题在于难以检测观看者的位置并且在追踪上存在较大变动。

同时，如果移动屏障技术被应用到根据现有技术的像素排列结构，则要求屏障电极应当被详细划分。因此，如果移动屏障技术被应用到根据现有技术的像素排列结构，其问题在于水平电场的频率增加，由此3D串扰增加。

同样地，问题在于不能自由进行柱状透镜膜70的弯曲并且无法提供3D图像的充分的深度，由此与眼镜显示装置相比较无法实现真实感的3D图像。

发明内容

因此，本发明致力于一种立体图像显示装置及其驱动方法，其基本上避免了由于现有技术的局限和缺点导致的一个或多个问题。

本发明的一个优点在于提供一种立体图像显示装置及其驱动方法，在该立体图像显示装置及其驱动方法中可以提高3D图像的显示质量。

本发明的另一个优点在于提供一种立体图像显示装置及其驱动方法，在该立体图像显示装置及其驱动方法中可以防止产生3D串扰。

本发明的另一个优点在于提供一种立体图像显示装置及其驱动方法，在该立体图像显示装置及其驱动方法中可以提高3D图像的亮度。

进一步地，本发明的另一个优点在于提供一种立体图像显示装置，该立体图像显示装置可以通过省略用在3D图像的合适的观看距离的间隙玻璃或间隙薄膜来降低其制造成本和厚度。

进一步地，本发明的另一个优点在于提供一种可以使柱状透镜膜随意弯曲的立体图像显示装置。

本发明另外的优点、目的和特征将在下面的描述中部分地得到阐述，并且，在某种程度上，对于阅读下面内容的本领域普通技术人员将变得明确，或者可以通过本发明的实践来得到了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的和其它优点。

为实现根据本发明的目的的这些目标和其他优点，如本说明书中体现并宽泛地描述地，立体图像显示装置包括：多条数据线，所述多条数据线排列在第一方向上；多条选通线，所述多条选通线排列在第二方向上；多个子像素，所述多个子像素通过在所述多条选通线和所述多条数据线之间进行交叉而限定；以及柱状透镜膜，该柱状透镜膜设置在所述多个子像素上，其中，所述多个子像素按照水平2域结构进行设置。

立体图像显示装置通过将R、G和B图像数据输入到两个域的第一域来显示图像，并且通过将黑色数据输入到第二域来显示黑色。

在立体图像显示装置中，两个域中的一个域为屏障，另一个域显示图像。

立体图像显示装置将显示黑色的域与显示图像的域彼此互换，从而使得眼睛能够以1/2视角的间隔进行追踪。

根据2子像素类型的2视角设置立体图像显示装置的柱状透镜膜的透镜。

按照双重结构设置所述透镜。

设置在立体图像显示装置的柱状透镜膜中的多个透镜被设置在子像素的垂直方向上。

倾斜排列设置在立体图像显示装置的所述柱状透镜膜中的所述多个透镜。

在本发明的另一方面中，驱动立体图像显示装置的方法包括：通过将R、G和B图像数据输入到设置在子像素中的水平的两个域中的第一域来显示图像；以及通过将黑色数据输入到第二域来显示黑色。

在驱动立体图像显示装置的方法中，两个域中的一个域用作屏障，另一个域显示图像。

在驱动立体图像显示装置的方法中，显示黑色的域与显示图像的域彼此互换，从而能够以1/2视角的间隔进行眼动追踪。

应该理解，对本发明的以上概述和以下详述都是示例性和解释性的，并旨在对所要求保护的本发明提供进一步的解释。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，被包括在本申请中并构成本申请的一部分，例示了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是例示在根据现有技术的裸眼3D显示装置中实现多视角的方法的图；

图2是例示根据现有技术的裸眼立体图像显示装置的图；

图3是例示根据现有技术的裸眼立体图像显示装置的像素排列的图；

图4是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的图；

图5是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的像素排列的图；

图6是例示根据本发明的实施方式通过立体图像显示装置感知3D图像的图；

图7是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的2D模式驱动的图；

图8是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的3D模式驱动的图；

图9是例示根据本发明的实施方式在立体图像显示装置的2视角3D模式驱动期间的双眼认知图像(左眼图像和右眼图像)和分辨率的图；

图10是例示根据在2视角3D模式下的眼动追踪改变观看区域的图；

图11是例示4视角3D模式的驱动方法以及基于眼动追踪的观看区域的变化的图；

图12是例示根据本发明的实施方式在立体图像显示装置的4视角3D模式驱动期间的双眼认知图像(左眼图像和右眼图像)和分辨率的图；

图13是例示根据在4视角3D模式下的眼动追踪改变观看区域的图；

图14是例示根据本发明的另一实施方式的像素结构和2D模式的驱动方法的图；

图15是例示根据本发明的另一实施方式的像素结构和3D模式的驱动方法的图；

图16是例示针对2D模式和3D模式的驱动的输入数据的图；

图17是例示根据本发明的另一个实施方式的像素结构的图；

图18是例示透镜被设置为倾斜并且显示2D图像的图；

图19是例示透镜被设置为倾斜并且显示3D图像的图；

图20是例示根据另一个实施方式透镜被设置为倾斜的图；以及

图21是例示根据其他实施方式透镜被设置为倾斜的图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中例示出了本发明的示例性实施方式的示例。在可能的情况下，贯穿附图将使用相同的附图标记指代相同或类似的部件。

本发明涉及通过利用柱状透镜膜按照多视角显示3D图像的立体图像显示装置及其驱动方法。本发明降低裸眼立体图像显示装置的厚度和制造成本，并且防止产生3D串扰，从而提高3D图像的显示质量。

下文中，将参照附图描述根据本发明的实施方式的立体图像显示装置及其驱动方法。

图4是是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的图。

根据本发明的立体图像显示装置包括显示面板120、设置在显示面板120的上面和下面的偏光膜110和130、间隙玻璃140(或间隙薄膜)、以及设置有多个透镜152的柱状透镜膜150。

在这种情况下，液晶面板或有机发光二极管面板可以被用作显示面板120。根据本发明的实施方式的立体图像显示装置可以选择性地包括或省略用于控制观看距离的间隙玻璃140(或间隙薄膜)。

在根据本发明的实施方式的立体图像显示装置中，已经省略了根据现有技术的屏障层和一个偏光膜。因此，可以制造厚度较薄的立体图像显示装置，并且可以降低其制造成本。

图5是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的像素排列的图。

参照图5，在形成在显示面板的像素的排列结构中，一个像素包括两个子像素，以具有两个域。

两个相邻的域的子像素共享一个数据线。两个子像素的TFT通过不同的选通线导通。即，第一子像素和第二子像素共享一个数据线，第一子像素的TFT通过从第一选通线供应的扫描信号导通，第二子像素的TFT通过从第二选通线的扫描信号导通。

图6是例示通过根据本发明的实施方式的立体图像显示装置感知3D图像的图。

参照图6，两个域的子像素独立地进行驱动，由此可以显示3D图像。3D查看期间的单眼水平分辨率(一侧眼睛的水平分辨率)为1/2，双眼水平分辨率为全分辨率。

图7是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的2D模式驱动的图，图8是例示根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的3D模式驱动的图。

参照图7和图8，在2D模式下以与一般显示器相同的方式开启两个域。

另一方面，在3D模式下，关闭两个域中的一个，并且开启两个域中的另一个。

例如，在两个域当中，形成在左侧的第一域被开启而形成在右侧的第二域被关闭。由于关闭的域显示黑色的图像，因此相应的域为屏障。由于两个域中的一半被变黑，观看者看见全部的子像素。因此，2D图像的分辨率与3D图像的分辨率相等。

在这种情况下，形成在显示面板上的固定柱状透镜膜的透镜152是基于两个子像素的2个视角的。透镜152按照以两个子像素为单位的双重结构(4个域)形成。

基于水平线向每个奇数的子像素输入左眼图像数据或右眼图像数据。可以向每个偶数的子像素输入其它数据。例如，如果向各自的奇数的子像素输入左眼图像数据，则向各自的偶数的子像素输入右眼图像数据。

图9是例示根据本发明的实施方式在立体图像显示装置的2视角3D模式驱动期间的双眼认知图像(左眼图像和右眼图像)和分辨率的图。

参照图9，在显示面板上显示的左眼图像和右眼图像通过柱状透镜膜进行折射，从而形成观看区域。观看者通过分别接收与左眼和右眼相对应的图像来感知3D图像。如果在显示面板上显示2视角3D图像，则观看者可以感知全分辨率。

一般的屏障类型的裸眼立体图像显示装置具有25％到35％级别的孔径比。另一方面，在本发明中，由于两个域中的一个被变黑，可以形成大约50％的孔径比。因此，与根据相关技术的屏障类型的显示装置相比，亮度可以增加多达两倍。同样，在本发明中，与基于FPR眼镜的3D图像显示装置相比，可以提高大约25％的亮度。

图10是例示根据在2视角3D模式下的眼动追踪改变观看区域的图。

参照图10，如果使用眼动追踪，在一个子像素处变黑的域和用于显示图像的域可以彼此互换，借助于此可以以1/2视角为单位控制追踪。结果，在本发明中，所发生的图像变化为相关技术图像的1/2，从而使得能够进行自然追踪。换句话说，在本发明中，可以按照基于2视角的结构来执行基于4视角的追踪，由此追踪生产能力是现有技术的两倍。

同样，在本发明中，由于立体图像显示装置是根据2视角形成的，3D图像的三维性被提高到FPR或快门式眼镜的水平。

同样，在本发明中，3D串扰与多视角立体图像显示装置相比可以显著减少。同样，由于在两域结构中的一个域变黑，因此可以减少3D串扰。

图11是例示4视角3D模式的驱动方法以及基于眼动追踪的观看区域的变化的图，图12是例示根据本发明的实施方式在立体图像显示装置的4视角3D模式驱动期间的双眼认知图像(左眼图像和右眼图像)和分辨率的图。

参照图11和图12，示出了像素被设置成允许观看者通过4视角观看2D/3D图像的像素结构。当观看者观看2D/3D图像时，应用了柱状透镜膜的裸眼显示装置可以显示高质量的图像，而没有3D串扰。

在3D模式下，两个域中的一个域被关闭，而另一个域被开启。例如，形成在两个域的左侧的第一域被打开，而形成在两个域的右侧的第二域被关闭。

由于关闭的域显示黑图像，因此相应的域为屏障。由于两个域中的一半被变黑，观看者看见全部的子像素。因此，2D图像的分辨率与3D图像的分辨率相等。

可以基于水平线向每个奇数的子像素输入左眼图像数据或右眼图像数据，并且可以向每个偶数的子像素输入另一个数据。例如，如果向各自的奇数的子像素输入左眼图像数据，则向各自的偶数的子像素输入右眼图像数据。

图12是例示根据本发明的实施方式在立体图像显示装置的4视角3D模式驱动期间的双眼认知图像(左眼图像和右眼图像)和分辨率的图。

参照图12，在显示面板上显示的左眼图像和右眼图像通过柱状透镜膜进行折射，从而形成观看区域。观看者通过分别接收与左眼和右眼相对应的图像来感知3D图像。如果在显示面板上显示2-视角3D图像，则观看者可以感知全分辨率。

图13是例示基于在4视角3D模式下的眼动追踪改变观看区域的图。

参照图13，在4视角3D图像模式下，在显示面板上插入黑色数据的位置已经从第一域变为第二域。可以通过从第二域到第一域的变化来进行眼动追踪。

在本发明中，所发生的图像变化为相关技术的1/2，从而使得能够进行自然追踪。换句话说，在本发明中，可以按照基于2视角的结构来执行基于4视角的追踪，从而追踪生产能力提高为现有技术的两倍。

图14是例示根据本发明的另一实施方式的像素结构和2D模式的驱动方法的图，图15是例示根据本发明的另一实施方式的像素结构和3D模式的驱动方法的图。

参照图14和图15，按照两域结构形成一个像素，其中，该两个域共享一个数据线。两个域与其各自的彼此不同的选通线连接，并且形成在每个域中的TFT独立地进行驱动。

在这种情况下，为了向公共数据线输入两个域的数据，基于120Hz的帧速率形成数据线的基本频率。可以基于120Hz的帧速率，或者如果使用双选通模式的话根据60Hz的帧速率来形成选通线的基本频率。

在2D模式下，以与一般的显示器驱动方法相同的方式来开启两个域，从而在两个域上显示图像。另一方面，在3D模式下，向两个域中的一个域供应黑色数据，其中相应的域位于左侧或右侧，由此相应的域被关闭并成为屏障。

图16是例示针对2D模式和3D模式的驱动的输入数据的图。

参照图16，示出了基于在显示面板的左侧和右侧形成栅极驱动器的双栅极结构的信号定时。

由于两个域形成在一个子像素处，对于每个子像素来说需要两个栅极定时信号。为了单独开启两个域的TFT并且输入数据，会产生给定的时间差。

在这种情况下，各自的GSP信号按照等于ltclk的时间差以预期的顺序形成，并且基于该GSP信号形成与相关技术的选通信号不同的选通信号。

虽然基本信号定时在2D模式和3D模式下同样地发生，但是2D模式的数据输入值与3D模式的数据输入值不同。在3D模式下，每2tclk向一个域输入黑色数据。然后，从输入黑色数据的时间开始，在1tclk之后每2tclk输入一次R、G和B图像数据。

也就是说，图像数据和黑色数据进行交替输入，由此图像数据被输入到一个域而黑色数据被输入到另一个域。

同样，为了根据眼动追踪改变观看区域的位置，输入了黑色数据的域和输入了图像数据的域可以彼此互换。

图17是例示根据本发明的另一个实施方式的像素结构的图。

参照图17，与图15中所示的像素结构相反地，数据线和选通线形成在水平2域像素结构中。

在图17的这种像素结构中，两个域共享一个选通线，并且将图像数据从独立的数据线供应到两个域。

如果像素结构如上地进行变化，显示面板的线的数量减少，由此可以增加像素的寄生电容和孔径比。然而，由于应当增加数据线的频率，该像素结构适用于小型模型。

图18是例示透镜被设置为倾斜并且显示2D图像的图，图19是例示透镜被设置为倾斜并且显示3D图像的图。

参照图18和图19，子像素被形成为具有水平的2域结构。两个域共享一个数据线，并且与独立的选通线连接，从而每个域的TFT单独进行驱动。

柱状透镜膜以倾斜的角度附接在显示面板上，并且设有用于向观看者的双眼输入左图像和右图像的透镜152或3D过滤器。

在3D模式驱动下，两个域中的一个域显示左眼图像或右眼图像，并且另一个域通过显示黑色图像成为屏障。

结果，可以在不降低分辨率的情况下向一个线输出左眼图像和右眼图像，并且显示黑色图像的部分用作屏障和偏光膜，由此可以省略现有的屏障层和偏光膜。

透镜152以特定的倾斜角度形成在像素上，并且在黑色图像的显示部分的基础上将左眼图像的子像素和右眼图像的子像素彼此分离，由此可以从根本上去除3D串扰。同样，可以去除由柱状透镜膜的弯曲造成的缺陷因素。

尽管图18和图19中所示的像素和透镜152的结构在考虑到制造过程方面是有利的，但是R、G和B子像素是倾斜的，由此这些结构可能不利于读取2D和3D文本。

图20和图21是例示根据其它实施方式讲透镜设置为倾斜的图。

参照图20和图21，像素被设置为子像素具有垂直2域结构。两个域共享一个数据线，并且两个域通过不同的选通线独立地进行驱动。

以倾斜的角度设置用于将显示面板的左眼图像和右眼图像输入到观看者的双眼的透镜152。在这种情况下，透镜152每垂直的两个线或每2的倍数反复地形成在同一位置。

如上所述，由于倾斜的柱状透镜膜被配置为透镜152每垂直的两个线或每2的倍数反复地形成在同一位置，R、G和B子像素可以以与现有显示面板相同的方式垂直地形成。

因此，降低2D和3D文本的可读性的问题可以得到解决。由于透镜是利用特定的倾斜角度形成的，并且在黑色图像的显示部分的基础上将左眼图像的子像素和右眼图像的子像素彼此分离，因此不会产生3D串扰。

根据本发明的实施方式的立体图像显示装置及其驱动方法防止3D串扰产生，并且使得柱状透镜膜可以自由弯曲。

同样，根据本发明的实施方式的立体图像显示装置及其驱动方法可以通过省略用在3D图像的合适的观看距离处的间隙玻璃或间隙薄膜来降低制造成本和厚度。

同样，根据本发明的实施方式的立体图像显示装置及其驱动方法可以显示高质量的3D图像并且提高3D图像的亮度。

可以在不背离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种立体图像显示装置，该立体图像显示装置包括：

多条数据线，所述多条数据线排列在第一方向上；

多条选通线，所述多条选通线排列在第二方向上；

多个像素，所述多个像素通过在所述多条选通线和所述多条数据线之间进行交叉而限定，每个像素包括：

第一域，所述第一域具有子像素；以及

第二域，所述第二域在水平方向上与所述第一域相邻并且具有另一子像素；

以及

柱状透镜膜，所述柱状透镜膜设置在所述多个像素上，

其中，针对每个像素：

在2D模式中，所述第一域和所述第二域两者均被构造为接收R、G和B图像数据中的一个，并且

在3D模式中，所述第一域和所述第二域中的一个域被构造为接收R、G和B图像数据中的一个，并且所述第一域和所述第二域中的另一个域被构造为接收黑色数据以显示黑色。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述第一域和所述第二域中的一个域为屏障，而所述第一域和所述第二域中的另一个域显示图像。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示装置，其中，显示黑色的域和显示图像的域彼此互换，从而能够以1/2视角的间隔进行眼动追踪。

4.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，基于2-子像素类型的2个视角设置所述柱状透镜膜的透镜。

5.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，按照双重结构设置所述透镜。

6.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，设置在所述柱状透镜膜中的多个透镜排列在所述像素的垂直方向上。

7.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中，倾斜排列设置在所述柱状透镜膜中的多个透镜。

8.一种用于驱动根据权利要求1所述的立体图像显示装置的方法，所述方法包括以下步骤：

通过向所述第一域输入R、G和B图像数据中的一个来显示图像；以及

通过向所述第二域输入黑色数据来显示黑色。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第二域用作屏障，而所述第一域显示图像。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，显示黑色的所述第二域和显示图像的所述第一域彼此互换，从而能够以1/2视角的间隔进行眼动追踪。