CN111210788B - 显示设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种显示设备，包括：电压发生电路，产生驱动电压；数据驱动器，产生数据电压；栅极驱动器，从电压发生电路接收驱动电压以产生栅极信号；显示面板，包括：从数据驱动器接收数据电压的数据线、从栅极驱动器接收栅极信号的栅极线和连接到数据线和栅极线的像素，其中，驱动电压包括：第一驱动电压，确定所述栅极信号中的每个的高电平；以及第二驱动电压，确定栅极信号中的每个的低电平。第一驱动电压和第二驱动电压的电压电平在帧周期期间非线性地变化。栅极信号由于第一驱动电压而在帧周期期间具有彼此不同的高电平，并且由于第二驱动电压而在帧周期期间具有彼此不同的低电平。

Description

显示设备

本申请是2016年1月15日在国家知识产权局提交的发明名称为“显示设备”且申请号为201610028611.6的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种显示设备。具体而言，本公开涉及一种对信号的延迟进行补偿的显示设备。

背景技术

近年来，针对大尺寸显示面板的市场需求持续增长。当显示装置(诸如液晶显示器、有机电致发光显示器等)具有大尺寸和高分辨率时，用于控制像素的信号线的线路电阻增大，施加到驱动像素的驱动器的信号延迟。

信号的延迟时间随着信号供应源和驱动器之间的距离增大而增加。随着延迟时间增加，每个像素的目标灰阶与每个像素中显示的实际灰阶之间的差异增大，并且根据显示装置上的位置而变得不同。结果，显示装置的显示质量会劣化。

发明内容

本公开提供一种显示设备，该显示设备具有改善的驱动可靠性和提高的显示质量，在该显示设备中，有效地防止栅极信号根据其在显示面板中的位置而失真。

发明的实施例提供一种显示设备，该显示设备包括：控制器，产生控制信号并且输出图像数据；补偿电路，从控制器接收控制信号中的至少一个并且产生补偿信号；电压发生电路，将输入电压转换为驱动电压并且响应于补偿信号在帧周期内增大或减小驱动电压的电压电平；驱动部，从控制器接收控制信号和图像数据并且从电压发生电路接收驱动电压以产生面板驱动信号；以及显示面板，从驱动部接收面板驱动信号以显示图像。

发明的实施例提供一种显示设备，该显示设备包括：显示面板，使用光显示图像；开关面板，控制液晶分子以使显示面板在二维模式或三维模式下操作，并且控制显示面板中显示的图像以被识别为二维图像或三维图像；第一驱动器，驱动显示面板；第二驱动器，驱动开关面板；以及控制器，控制第一驱动器和第二驱动器。

在这样的实施例中，所述第一驱动器包括：补偿电路，从控制器接收控制信号并且产生补偿信号；电压发生电路，将输入电压转换为驱动电压并且响应于补偿信号在帧周期内增大或减小驱动电压的电压电平；以及面板驱动部，从控制器接收控制信号和图像数据，并且从电压发生电路接收驱动电压以产生面板驱动信号。

根据在此描述的示例性实施例，栅极导通电压和栅极截止电压根据时间段而非线性地变化，因此，有效地防止栅极信号根据其在显示面板中的位置而失真。因此，在这样的实施例中，显著提高了显示设备的驱动可靠性和显示质量。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，本公开的以上和其他特征将变得容易明白，在附图中：

图1是示出根据发明的显示设备的示例性实施例的框图；

图2是示出图1中所示的电压发生电路的示例性实施例的框图；

图3是示出图2中所示的导通电压发生器和截止电压发生器的示例性实施例的框图；

图4是示出图3中所示的第一正向电压发生器和第二正向电压发生器的示例性实施例的框图；

图5是示出来自图4中所示的第一正向电压发生器和第二正向电压发生器的第一栅极导通电压和第一栅极截止电压的示例性实施例的波形图；

图6是示出图3中所示的第一负向电压发生器和第二负向电压发生器的示例性实施例的框图；

图7是示出来自图6中所示的第一负向电压发生器和第二负向电压发生器的第二栅极导通电压和第二栅极截止电压的示例性实施例的波形图；

图8A是示出在显示设备的示例性实施例中第一栅极导通电压根据第一脉冲宽度调制信号的变化的波形图；

图8B是示出在显示设备的示例性实施例中第二栅极导通电压根据第二脉冲宽度调制信号的变化的波形图；

图9是示出根据发明的三维图像显示设备的示例性实施例的框图；

图10A和图10B是示出根据发明的图像显示设备的形成二维图像和三维图像的方法的示例性实施例的图；

图11是示出在正向扫描操作中的第一栅极导通电压和第一栅极截止电压的示例性实施例的电位的波形图；

图12是示出在负向扫描操作中的第二栅极导通电压和第二栅极截止电压的示例性实施例的电位的波形图。

具体实施方式

现在，将在下文中参照示出各种实施例的附图更充分地描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于在此阐述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把发明的范围充分传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。

将理解，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可直接在另一元件或层上、直接连接到或结合到另一元件或层，或者可能存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。相同的附图标记始终表示相同的元件。如在此所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何以及全部组合。

将理解，虽然这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应该被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一个元件、组件、区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，这里可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等的空间相对术语来描述附图中示出的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。将理解，除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包括装置在使用中或运行中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将随后被定位为在所述其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包括在……上方和在……下方两种方位。可以将装置另行定位(旋转90度或在其他方位)，并且相应地解释在这里使用的空间相对描述语。

在这里使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不是意图限制本发明。如在此所使用的，除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式“一个(种/者)”或“该(所述)”也意图包括复数形式。还将理解，当本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指存在叙述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

这里使用的“大约”或“近似”包括所述值，并意味着考虑到所论及的测量和与具体量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)，在由本领域的普通技术人员确定的具体量的可接受偏差范围内。例如，“大约”可以意味着在一个或多个标准偏差内，或者在所述值的±30％、20％、10％、5％内。

除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非这里确切地定义，否则术语(诸如在常用词典中定义的那些术语)应被解释为具有与所述术语在相关领域的环境中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义来解释。

在下文中，将参照附图详细描述发明的示例性实施例。

图1是示出根据发明的显示设备500的示例性实施例的框图，图2是示出图1中所示的电压发生电路400的框图。

参照图1，显示设备500的示例性实施例包括控制器210、栅极补偿电路300、电压发生电路400、数据驱动器230、栅极驱动器250和显示面板100。

例如，显示面板100可以是(但不限于)诸如液晶显示面板、等离子体显示面板和包括有机发光二极管的电致发光装置的平板显示面板。

在显示面板100是液晶显示面板的示例性实施例中，显示设备500还可以包括设置在显示面板100下面的背光单元(未示出)。在这样的实施例中，下偏振膜可以设置在显示面板100和背光单元之间，上偏振膜可以设置在显示面板100上。在下文中，将更详细地描述显示面板100是液晶显示面板的示例性实施例。

在这样的实施例中，显示面板100包括下基底、与下基底相对设置的上基底以及置于下基底和上基底之间的液晶层。下基底包括多个像素，上基底包括分别与像素对应的滤色器。滤色器可以包括显示原色中的红色的红色滤色器、显示原色中的绿色的绿色滤色器以及显示原色中的蓝色的蓝色滤色器。滤色器还可以包括显示除了原色以外的颜色的滤色器。上偏振膜可以附着到上基底，下偏振膜可以附着到下基底。

显示面板100的显示区域DA包括多条栅极线(例如，第一栅极线GL1至第n栅极线GLn)、多条数据线(例如，第一数据线DL1至第m数据线DLm)和多个像素。这里，n和m是自然数。在这样的实施例中，栅极线GL1至GLn基本在第一方向D1上延伸，并且基本上在与第一方向D1基本垂直的第二方向D2上布置。数据线DL1至DLm基本在第二方向D2上延伸，并且基本在第一方向D1上布置。数据线DL1至DLm设置在与设置有栅极线GL1至GLn的层不同的层上，并且与栅极线GL1至GLn电绝缘。

显示区域DA包括限定在显示区域DA中的多个像素区域。像素分别布置在像素区域中，每个像素包括薄膜晶体管和液晶电容器。液晶电容器包括第一电极和第二电极，液晶层作为电介质设置在第一电极和第二电极之间。

在示例性实施例中，栅极线GL1至GLn、数据线DL1至DLm、每个像素的薄膜晶体管以及限定液晶电容器的第一电极的像素电极设置在下基底上。在这样的实施例中，限定液晶电容器的第二电极的参考电极或公共电极设置在上基底上。

在示例性实施例中，多个像素电极设置在下基底上以一一对应地对应于像素。每个像素电极通过相应的薄膜晶体管接收数据电压。参考电极作为单个的单一且独立的单元设置在上基底上，以面对像素电极。参考电极被施加有参考电压。由于数据电压和参考电压之间的电位差，使得参考电极和每个像素电极之间可以产生电场，液晶层基于液晶层中的液晶材料的与电场强度对应的取向而控制穿过液晶层的光的透射率。

在示例性实施例中，控制器210从显示设备500的外面接收图像信号RGB和控制信号CS。控制器210考虑到数据驱动器230和控制器210之间的接口将图像信号RGB转换为图像数据DAT，并且将图像数据DAT施加到数据驱动器230。在这样的实施例中，控制器210基于控制信号CS而产生包括输出起始信号、水平起始信号等的数据控制信号D-CS以及包括垂直起始信号、垂直时钟信号、垂直时钟反转信号等的栅极控制信号G-CS。数据控制信号D-CS施加到数据驱动器230，栅极控制信号G-CS施加到栅极驱动器250。

栅极驱动器250响应于从控制器210提供的栅极控制信号G-CS而顺序地输出栅极信号。因此，通过栅极信号以行为单位或在逐行基础上顺序地扫描像素。在一个示例性实施例中，例如，栅极驱动器250包括多个芯片，每个芯片连接到栅极线GL1至GLn的相应栅极线。在示例性实施例中，栅极驱动器250可以直接设置在显示面板100上，例如，通过薄膜工艺直接形成在显示面板100上。在这样的实施例中，栅极驱动器250包括移位寄存器，移位寄存器包括多个级，所述多个级彼此依次连接或者以级联方式连接。当所述多个级顺序地操作时，栅极信号被顺序地施加到栅极线GL1至GLn。

数据驱动器230响应于从控制器210提供的数据控制信号D-CS将图像数据DAT转换为数据电压，数据电压被施加到显示面板100。在示例性实施例中，数据驱动器230包括多个芯片，每个芯片连接到数据线DL1至DLm中的相应数据线。

因此，每个像素响应于栅极信号中的相应栅极信号而导通，导通的像素从数据驱动器230接收相应的数据电压以显示期望灰阶的图像。

电压发生电路400从外部源(未示出)接收第一输入电压Vin1和第二输入电压Vin2，并且将第一输入电压Vin1和第二输入电压Vin2转换为驱动栅极驱动器250和数据驱动器230的电压。在下文中，将详细描述产生驱动栅极驱动器250的电压(例如，栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff)的电压发生电路400。栅极导通电压Von确定栅极信号的高电平，栅极截止电压Voff确定栅极信号的低电平。

显示设备500还包括补偿由电压发生电路400产生的栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的栅极补偿电路300。

栅极补偿电路300从控制器210接收各种控制信号用于补偿。来自控制器210的控制信号包括垂直起始信号STV和帧速率信号FR。

栅极补偿电路300基于来自控制器210的控制信号产生补偿信号以补偿栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff。补偿信号可以包括(但不限于)脉冲宽度调制信号PWM。栅极补偿电路300控制脉冲宽度调制信号PWM的占空比，并且将控制的脉冲宽度调制信号PWM施加到电压发生电路400。

在示例性实施例中，如图2中所示，电压发生电路400包括产生栅极导通电压Von的导通电压发生器410和产生栅极截止电压Voff的截止电压发生器430。导通电压发生器410基于脉冲宽度调制信号PWM将第一输入电压Vin1转换为栅极导通电压Von。截止电压发生器430基于脉冲宽度调制信号PWM将第二输入电压Vin2转换为栅极截止电压Voff。

补偿信号还可以包括补偿控制信号SC。栅极补偿电路300将补偿控制信号SC施加到电压发生电路400的导通电压发生器410和截止电压发生器430以确定栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff每者的补偿和恢复时序。

在示例性实施例中，如图2中所示，导通电压发生器410和截止电压发生器430接收同一脉冲宽度调制信号PWM，但是不限于此。在可选择的示例性实施例中，导通电压发生器410和截止电压发生器430可以接收彼此不同的脉冲宽度调制信号。

在下文中，将描述导通电压发生器410和截止电压发生器430如图2中所示接收同一补偿控制信号SC的示例性实施例，但是不限于此。在可选择的示例性实施例中，导通电压发生器410和截止电压发生器430可以接收彼此不同的补偿控制信号。

在示例性实施例中，如图1中所示，电压发生电路400通过连接在栅极驱动器250和电压发生电路400之间的第一连接线40a和第二连接线40b而将栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff施加到栅极驱动器250。在这样的实施例中，由于第一连接线40a和第二连接线40b的线路电阻根据第一连接线40a和第二连接线40b的长度而变化，所以栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的电位会根据电压发生电路400和栅极驱动器250中的驱动芯片或级(stage)之间的距离而变化。在示例性实施例中，可以将电压发生电路400设置为与第一栅极线GL1至第n栅极线GLn之一相邻。

在示例性实施例中，电压发生电路400根据栅极驱动器250和电压发生电路400之间的距离而可变化地改变栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的电位。因此，在这样的实施例中，驱动芯片或级可以接收具有恒定电位的栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff，而与栅极驱动器250和电压发生电路400之间的距离无关。

栅极驱动器250沿着第二方向D2从第一栅极线GL1向第n栅极线GLn顺序地执行扫描操作，或者沿着与第二方向D2相反的第三方向D3从第n栅极线GLn向第一栅极线GL1顺序地执行扫描操作。在下文中，由栅极驱动器250沿着第二方向D2执行的扫描操作称为正向扫描，由栅极驱动器250沿着第三方向D3执行的扫描操作称为负向扫描。

在下文中，将参照图3、图4和图5详细描述图2中所示的电压发生电路400的示例性实施例。

根据示例性实施例，栅极驱动器250可以在帧周期期间仅沿着一个预定方向而执行扫描操作(例如，正向扫描操作和负向扫描操作中的一个)，但是不限于此或由此限制。

在下文中，将详细描述产生栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff的电压发生电路400的示例性实施例，其中，栅极导通电压Von和栅极截止电压Voff按栅极驱动器250的正向或负向扫描操作而不同地补偿。

图3是示出图2中所示的导通电压发生器410和截止电压发生器430的示例性实施例的框图。

参照图3，电压发生电路400包括导通电压发生器410和截止电压发生器430。导通电压发生器410包括在正向扫描操作期间操作的第一正向电压发生器411和在负向扫描操作期间操作的第一负向电压发生器413。截止电压发生器430包括在正向扫描操作期间操作的第二正向电压发生器431和在负向扫描操作期间操作的第二负向电压发生器433。

导通电压发生器410接收第一输入电压Vin1，并且提升第一输入电压Vin1以输出第一栅极导通电压Von1或第二栅极导通电压Von2。这里，从第一正向电压发生器411输出的电压称为第一栅极导通电压Von1，从第一负向电压发生器413输出的电压称为第二栅极导通电压Von2。

截止电压发生器430接收第二输入电压Vin2，并且减小第二输入电压Vin2以输出第一栅极截止电压Voff1或第二栅极截止电压Voff2。这里，从第二正向电压发生器431输出的电压称为第一栅极截止电压Voff1，从第二负向电压发生器433输出的电压称为第二栅极截止电压Voff2。

在示例性实施例中，第一正向电压发生器411和第一负向电压发生器413可以不同时操作，并且第一正向电压发生器411和第一负向电压发生器413中的仅一者可以响应于栅极驱动器250的扫描操作而操作。在这样的实施例中，控制器210基于扫描方向将扫描方向信号施加到电压发生电路400，以选择第一正向电压发生器411和第一负向电压发生器413之一，并且选择第二正向电压发生器431和第二负向电压发生器433之一。

在正向扫描操作期间，第一正向电压发生器411从栅极补偿电路300(参照图1)接收第一脉冲宽度调制信号PWM1和补偿控制信号SC，第二正向电压发生器431从栅极补偿电路300(参照图1)接收第一脉冲宽度调制信号PWM1和补偿控制信号SC。

在负向扫描操作期间，第一负向电压发生器413从栅极补偿电路300(参照图1)接收第二脉冲宽度调制信号PWM2和补偿控制信号SC，第二负向电压发生器433从栅极补偿电路300(参照图1)接收第二脉冲宽度调制信号PWM2和补偿控制信号SC。

图4是示出图3中所示的第一正向电压发生器和第二正向电压发生器的示例性实施例的框图，图5是示出来自图4中所示的第一正向电压发生器和第二正向电压发生器的第一栅极导通电压和第一栅极截止电压的示例性实施例的波形图。

参照图4和图5，在示例性实施例中，第一正向电压发生器411包括增压部411a和放电部411b。增压部411a接收第一输入电压Vin1和第一脉冲宽度调制信号PWM1，以将所述第一输入电压Vin1转换为第一栅极导通电压Von1。增压部411a响应于第一脉冲宽度调制信号PWM1而改变第一栅极导通电压Von1，以使第一栅极导通电压Von1在帧周期的预定时段期间高于参考栅极导通电压Von_ref。放电部411b在下一帧周期开始之前，将第一栅极导通电压Von1放电至参考栅极导通电压Von_ref。

在示例性实施例中，第二正向电压发生器431包括减压部431a和升压部431b。减压部431a接收第二输入电压Vin2和第一脉冲宽度调制信号PWM1以将第二输入电压Vin2转换为第一栅极截止电压Voff1。减压部431a响应于第一脉冲宽度调制信号PWM1改变第一栅极截止电压Voff1，以使第一栅极截止电压Voff1在帧周期的预定时段期间低于参考栅极截止电压Voff_ref。升压部431b在下一帧周期开始之前，将第一栅极截止电压Voff1提升至参考栅极截止电压Voff_ref。

如图5中所示，在产生指示当前帧周期1F中的扫描时段1S和下一帧周期2F中的扫描时段2S(未示出)中的每者的开始的垂直起始信号STV的高时段之后，在正向扫描操作期间，从第一栅极线GL1至第n栅极线GLn顺序地扫描栅极线GL1至GLn(参照图1)。

补偿控制信号SC与垂直起始信号STV的上升时刻同步地以高状态或高电平产生，并在下一帧周期开始之前的预定时刻转换为低状态或低电平。这里，补偿控制信号SC的高时段H_P对应于补偿时段，在补偿时段内对第一栅极导通电压Von1和第一栅极截止电压Voff1进行补偿，补偿控制信号SC的低时段L_P对应于第一栅极导通电压Von1的放电时段和第一栅极截止电压Voff1的升压时段。

补偿控制信号SC的低时段L_P基本上等于两个连续的帧周期1F和2F中的两个扫描时段1S和2S之间的空白时段1B，或者被包括在空白时段1B中。在空白时段1B期间不扫描栅极线GL1至GLn，并且在空白时段1B期间将施加到栅极线GL1至GLn的信号重置。因此，在补偿控制信号SC的低时段L_P期间，第一栅极导通电压Von1和第一栅极截止电压Voff1分别保持为参考栅极导通电压Von_ref和参考栅极截止电压Voff_ref。

第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比在补偿控制信号SC的高时段H_P中变化。在一个示例性实施例中，例如，第一栅极导通电压Von1具有k个拐点(k是等于或大于1的整数)，例如，包括第一拐点IP1至第四拐点IP4的四个拐点，并且第一栅极导通电压Von1在补偿控制信号SC的高时段H_P期间非线性地增加。拐点IP1至IP4的数量根据显示设备500的规格和驱动芯片的数量来确定。

补偿控制信号SC的高时段H_P因k个拐点IP1至IP4而被分为k+1个线性时段LP1至LP5。k个拐点IP1至IP4分别位于k+1个线性时段LP1至LP5的边界处。在各线性时段LP1至LP5中，电压的变化可以基本恒定，即，电压可以基本上逐渐增大或减小，并且彼此相邻的两个线性时段LP1至LP5之间的电压的变化可以彼此不同。在示例性实施例中，如图5中所示，补偿控制信号SC的高时段H_P包括5个线性时段(在下文中，称为第一线性时段LP1至第五线性时段LP5)。

在帧周期1F期间，第一栅极导通电压Von1在时间轴上可以具有2^x(x是等于或大于1的整数)的分辨率。在示例性实施例中，如图5中所示，x的值可以为4。因此，帧周期1F包括16个单位时间段。在示例性实施例中，第一线性时段LP1至第五线性时段LP5中的每个所包括的单位时间段的数量可以是恒定的或不同的。在示例性实施例中，如图5中所示，第一线性时段LP1、第三线性时段LP3和第四线性时段LP4中的每个包括三个单位时间段，第二线性时段LP2包括四个单位时间段。

如图5中所示，当高时段H_P中的第一栅极导通电压Von1的最小电位是参考栅极导通电压Von_ref，并且高时段H_P中的第一栅极导通电压Von1的最大电位是最大栅极导通电压Von_Max时，最大栅极导通电压Von_Max和参考栅极导通电压Von_ref之间的电位区间在高时段H_P中可以具有2^y(y是等于或大于1的整数)的分辨率。在图5中，y的值是4。因此，最大栅极导通电压Von_Max和参考栅极导通电压Von_ref之间的电位区间包括16个单位电位区间。当最大栅极导通电压Von_Max和参考栅极导通电压Von_ref之间的差值是α时，在单位电位区间之间发生约α/2^y的电位差。

指示第一线性时段LP1中的第一栅极导通电压的曲线的斜率是约1/3，指示第二线性时段LP2中的第一栅极导通电压的曲线的斜率是约4/4，指示第三线性时段LP3中的第一栅极导通电压的曲线的斜率是约4/3，指示第四线性时段LP4中的第一栅极导通电压的曲线的斜率是约7/3。即，每个单位时间段的电压变化根据各线性时段LP1至LP5而变得不同。如图5中所示，第五线性时段LP5可以保持最大栅极导通电压Von_Max。

由于第一栅极导通电压Von1的电位是根据第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比而确定的，所以第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比在每个单位时间段是变化的。如上所述，占空比的变化在各第一线性时段LP1至第五线性时段LP5中变得不同。

在示例性实施例中，在帧周期1F期间，第一栅极截止电压Voff1在时间轴上可以具有2^x的分辨率。即，时间轴上的第一栅极截止电压Voff1的分辨率可以基本上等于时间轴上的第一栅极导通电压Von1的分辨率。然而，在可选择的示例性实施例中，时间轴上的第一栅极截止电压Voff1的分辨率可以不同于时间轴上的第一栅极导通电压Von1的分辨率。

当高时段H_P中的第一栅极截止电压Voff1的最小电位是最小栅极截止电压Voff_Min，并且高时段H_P中的第一栅极截止电压Voff1的最大电位是参考栅极截止电压Voff_ref时，最小栅极截止电压Voff_Min和参考栅极截止电压Voff_ref之间的电位区间在高时段H_P中可以具有2^y分辨率。即，电位轴上的第一栅极截止电压Voff1的分辨率可以基本上等于电位轴上的第一栅极导通电压Von1的分辨率。然而，在可选择的示例性实施例中，电位轴上的第一栅极截止电压Voff1的分辨率可以不同于电位轴上的第一栅极导通电压Von1的分辨率。当最小栅极截止电压Voff_Min和参考栅极截止电压Voff_ref之间的差值是β时，在单位电位区间之间发生约β/2^y的电位差。

指示第一线性时段LP1中的第一栅极截止电压的曲线的斜率是约(-1/3)，指示第二线性时段LP2中的第一栅极截止电压的曲线的斜率是约(-4/4)，指示第三线性时段LP3中的第一栅极截止电压的曲线的斜率是约(-4/3)，指示第四线性时段LP4中的第一栅极截止电压的曲线的斜率是约(-7/3)。即，每个单位时间段的电压变化根据各线性时段LP1至LP5而变得不同。第五线性时段LP5可以保持最小栅极截止电压Voff_Min。

由于第一栅极截止电压Voff1的电位是根据第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比而确定的，所以第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比在每个单位时间段是变化的。如上所述，占空比的变化在各第一线性时段LP1至第五线性时段LP5中变得不同。

图6是示出图3中所示的第一负向电压发生器和第二负向电压发生器的示例性实施例的框图，图7是示出来自图6中所示的第一负向电压发生器和第二负向电压发生器的第二栅极导通电压和第二栅极截止电压的示例性实施例的波形图。

参照图6，在示例性实施例中，第一负向电压发生器413包括预增压部413a，并且第一负向电压发生器413在栅极驱动器250执行负向扫描操作时操作。预增压部413a接收第一输入电压Vin1和第二脉冲宽度调制信号PWM2，以将第一输入电压Vin1转换为第二栅极导通电压Von2。预增压部413a在帧周期开始前的前一帧周期的空白时段期间，响应于第二脉冲宽度调制信号PWM2将第二栅极导通电压Von2提升至最大栅极导通电压Von_Max。然后，当第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比减小时，预增压部413a在帧周期开始之后的预定时段期间(例如，在该帧周期的扫描时段期间)将第二栅极导通电压Von2从最大栅极导通电压Von_Max改变至参考栅极导通电压Von_ref。

第二负向电压发生器433包括预减压部433a。预减压部433a接收第二输入电压Vin2和第二脉冲宽度调制信号PWM2，以将第二输入电压Vin2转换为第二栅极截止电压Voff2。预减压部433a在帧周期开始之前的前一帧周期的空白时段期间，响应于第二脉冲宽度调制信号PWM2，将第二栅极截止电压Voff2减小至最小栅极截止电压Voff_Min。然后，当第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比减小时，预减压部433a在帧周期开始之后的预定时段期间(例如，在该帧周期的扫描时段期间)将第二栅极截止电压Voff2从最小栅极截止电压Voff_Min改变至参考栅极截止电压Voff_ref。

如图7中所示，在产生指示当前帧周期1F的扫描时段1S和下一帧周期2F的扫描时段2S(未示出)中的每者的开始的垂直起始信号STV的高时段之后，在负向扫描操作期间，从第n栅极线GLn至第一栅极线GL1顺序地扫描栅极线GL1至GLn(参照图1)。

补偿控制信号SC与垂直起始信号STV的上升时刻同步地以高状态或高电平产生，并在下一帧周期开始之前的预定时刻转换为低状态或低电平。这里，补偿控制信号SC的高时段H_P对应于补偿时段，在补偿时段内对第二栅极导通电压Von2和第二栅极截止电压Voff2进行补偿，补偿控制信号SC的低时段L_P对应于第二栅极导通电压Von2的预增压时段和第二栅极截止电压Voff2的预减压时段。

在示例性实施例中，如图7中所示，第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比在补偿控制信号SC的高时段H_P中变化。如图5中所示的第一脉冲宽度调制信号PWM1在高时段H_P中具有非线性地增大的占空比，并且如图7中所示的第二脉冲宽度调制信号PWM2在高时段H_P中具有非线性地减小的占空比。

在一个示例性实施例中，例如，第二栅极导通电压Von2具有k个拐点，例如，包括第一拐点IP1至第四拐点IP4的四个拐点(k是等于或大于1的整数)，并且第二栅极导通电压Von2在补偿控制信号SC的高时段H_P期间非线性地减小。拐点IP1至IP4的数量根据显示设备500的规格和驱动芯片的数量来确定。第二栅极导通电压Von2自最大栅极导通电压Von_Max的减小可以与一曲线基本相同，该曲线相对于第四拐点IP4处的电位轴与第一栅极导通电压Von1对称。即，当由同一显示设备执行负向扫描操作和正向扫描操作时，将第一脉冲宽度调制信号PWM1和第二脉冲宽度调制信号PWM2中的每个的占空比设置为使得负向扫描操作和正向扫描操作之间的电压延迟的差异减小。

第二栅极导通电压Von2的其他特征基本上类似于第一栅极导通电压Von1的其他特征，并且将省略或简化对其任何重复的详细描述。

第二栅极截止电压Voff2具有k个拐点IP1至IP4(k是等于或大于1的整数)，并且在补偿控制信号SC的高时段H_P期间非线性地增大。第二栅极截止电压Voff2自最小栅极截止电压Voff_Min的增大可以与一曲线基本相同，该曲线相对于第四拐点IP4处的电位轴与第二栅极截止电压Voff2对称。即，当由同一显示设备执行负向扫描操作和正向扫描操作时，将第一脉冲宽度调制信号PWM1和第二脉冲宽度调制信号PWM2中的每个的占空比设置为使得负向扫描操作和正向扫描操作之间的电压延迟的差异减小。

第二栅极截止电压Voff2的其他特征基本上类似于第一栅极截止电压Voff1的其他特征，并且将省略对其任何重复的详细描述。

图8A是示出第一栅极导通电压根据第一脉冲宽度调制信号的变化的波形图，图8B是示出第二栅极导通电压根据第二脉冲宽度调制信号的变化的波形图。

参照图8A，第一栅极导通电压Von1在帧周期1F和2F中的每个帧周期期间从参考栅极导通电压Von_ref非线性地增大到最大栅极导通电压Von_Max。第一栅极导通电压Von1的电位根据第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比而变化。即，随着第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比增大，第一栅极导通电压Von1的电位增大。

第一脉冲宽度调制信号PWM1的占空比在每个线性时段中以恒定比率增大(参照图5)，彼此相邻的两个线性时段之间的占空比的增长率可以变化。

参照图8B，第二栅极导通电压Von2在帧周期1F和2F中的每个帧周期期间从最大栅极导通电压Von_Max非线性地减小到参考栅极导通电压Von_ref。第二栅极导通电压Von2的电位根据第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比而变化。即，随着第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比减小，第二栅极导通电压Von2的电位减小。第二栅极导通电压Von2正好在帧周期1F和2F中的每个帧周期开始之前被具有最大占空比的第二脉冲宽度调制信号PWM2预提升至最大栅极导通电压Von_Max。然后，第二脉冲宽度调制信号PWM2的占空比减小，第二栅极导通电压Von2被减小到参考栅极导通电压Von_ref。

图9是示出根据发明的三维(“3D”)图像显示设备1000的示例性实施例的框图。

参照图9，3D图像显示设备1000的示例性实施例包括显示单元600、驱动单元700、相位延迟器(pattern retarder)800和开关面板900。

显示单元600包括显示面板650。例如，显示面板650可以是(但不限于)诸如液晶显示面板、等离子体显示面板以及包括有机发光二极管的电致发光装置的平板显示面板。

在显示面板650是液晶显示面板的示例性实施例中，显示单元600还包括设置在显示面板650下面的背光单元610、设置在显示面板650和背光单元610之间的下偏振膜630，以及设置在显示面板650和相位延迟器800之间的上偏振膜670。

显示面板650响应于驱动单元700的控制而在二维(“2D”)模式或3D模式下操作以显示图像。驱动单元700包括控制器710、驱动显示面板650的第一驱动器730以及驱动开关面板900的第二驱动器750。控制器710控制第一驱动器730的操作并且与第一驱动器730同步地驱动第二驱动器750。

在这样的实施例中，第一驱动器730可以包括数据驱动器、栅极驱动器、栅极补偿电路和电压发生电路。在下文中，将详细描述图9中所示的示例性实施例的数据驱动器、栅极驱动器、栅极补偿电路和电压发生电路的特征，这些特征来自以上参照图1描述的实施例的特征。

在示例性实施例中，数据驱动器将在3D模式期间从控制器710提供的具有3D数据格式的数字视频数据转换为模拟伽马电压以产生3D数据电压。在这样的实施例中，数据驱动器将在2D模式期间从控制器710提供的具有2D数据格式的数字视频数据转换为模拟伽马电压以产生2D数据电压。

控制器710响应于来自用户接口的2D/3D模式选择信号Mode_2D/Mode_3D或者从输入图像信号提取的2D/3D识别代码而控制第一驱动器730以使显示面板650在2D或3D模式下操作。

控制器710使用诸如以垂直同步信号、水平同步信号、主时钟和数据使能信号等为例的时序信号来产生时序控制信号以控制第一驱动器730的操作时序。控制器710整数倍地放大时序控制信号，从而以约N×60赫兹(Hz)(N是等于或大于1的整数)(例如，约120Hz，是输入帧频率的两倍大)的频率驱动第一驱动器730。

背光单元610包括光源和将来自光源的光转换为面光源的多个光学构件并且向显示面板650照射面光源。光源包括热阴极荧光灯(“HCFL”)、冷阴极荧光灯(“CCFL”)、外置电极荧光灯(“EEFL”)、平面荧光灯(“FFL”)以及发光二极管(“LED”)中的一种或多种。光学构件可以包括导光板、漫射板、棱镜片和漫射片以改善来自光源的光的面均匀性。

开关面板900包括第一基底、与第一基底相对设置的第二基底以及置于第一基底和第二基底之间的液晶层。第一基底和第二基底中的每个包括绝缘材料，例如，玻璃、塑料等。还可以在开关面板900的外侧面上设置偏振膜(未示出)。

控制器710将第一控制信号CON_2D施加到第二驱动器750，使得开关面板900在2D模式期间在OFF状态下操作，并且将第二控制信号CON_3D施加到第二驱动器750，使得开关面板900在3D模式期间在ON状态下操作。

第二驱动器750基于第一控制信号CON_2D和第二控制信号CON_3D产生第一驱动电压VD_ON或第二驱动电压VD_OFF，并且将第一驱动电压VD_ON或第二驱动电压VD_OFF施加到开关面板900。因此，在2D模式期间，开关面板900接收来自第二驱动器750的第二驱动电压VD_OFF，因此开关面板900不会作为液晶透镜来操作。在3D模式期间，开关面板900接收来自第二驱动器750的第一驱动电压VD_ON，因此开关面板900作为液晶透镜来操作。

因此，在这样的实施例中，开关面板900在2D模式期间发送显示面板650中显示的图像而不进行视野的分离，并且在3D模式期间对显示面板650中显示的图像执行视野的分离。

图10A和图10B是示出根据发明的图像显示设备的形成二维图像和三维图像的方法的示例性实施例的图。为了便于说明，图10A和图10B仅示出图9中所示的元件中的显示面板650和开关面板900。

参照图10A和图10B，显示面板650在2D模式期间显示一个2D图像，但是在3D模式下通过空分复用方案或时分复用方案而交替显示与各种视野对应的图像(例如，左眼图像、右眼图像等)。在一个示例性实施例中，例如，显示面板650一列中的每个像素交替地显示右眼图像和左眼图像。

开关面板900在2D模式期间透射显示面板650中显示的图像而不进行图像的视野的分离，而在3D模式期间将显示面板650中显示的图像的视野进行分离。即，在3D模式下操作的开关面板900包括显示面板650中显示的左眼图像和右眼图像。因此，视点图像通过光的折射和衍射落在每个视点中的相应视野上。

图10A示出在2D模式下操作的显示面板650和开关面板900，将同一图像提供给用户的左眼和右眼。结果，用户识别2D图像。图10B示出在3D模式下操作的显示面板650和开关面板900，显示面板650中显示的图像在诸如左眼和右眼的视野中被分离并且被折射。结果，用户识别3D图像。

图11是示出在正向扫描操作中的第一栅极导通电压和第一栅极截止电压的示例性实施例的电位的波形图。

参照图11，3D图像显示设备1000的示例性实施例在2D模式期间以第一频率操作，并且在3D模式期间以高于第一频率的第二频率操作。在一个示例性实施例中，例如，3D图像显示设备1000在2D模式期间以大约60Hz的频率操作，并且在3D模式期间以大约120Hz的频率操作。

栅极补偿电路300根据3D图像显示设备1000的频率信息来控制补偿控制信号SC的频率。第一驱动器730在2D模式下操作的时段称为2D时段2D_P，第一驱动器730在3D模式下操作的时段称为3D时段3D_P。3D模式选择信号Mode_3D在2D时段2D_P中具有低状态，在3D时段3D_P中具有高状态，但是3D模式选择信号Mode_3D可以在第一驱动器730在3D模式下操作的时间点之前转变为高状态。

垂直起始信号STV在2D时段2D_P期间具有大约60Hz的频率，在3D时段3D_P期间具有大约120Hz的频率。因此，2D时段2D_P中的帧周期1F_2D的宽度大于3D时段3D_P中的帧周期1F_3D的宽度。在下文中，2D时段2D_P的帧周期称为2D帧周期1F_2D，3D时段3D_P的帧周期称为3D帧周期1F_3D。

补偿控制信号SC在2D时段2D_P期间具有大约60Hz的频率，在3D时段3D_P的第一时段P1期间保持在低电平，并且在3D时段3D_P期间具有大约120Hz的频率。当2D模式改变为3D模式时，第一时段P1对应于包括前几帧的时段。在示例性实施例中，第一时段P1可以具有与两个3D帧周期对应的宽度。

如图11中所示，第一栅极导通电压Von1在2D时段2D_P中增大到第一最大栅极导通电压Von_Max1，其与参考栅极导通电压Von_ref相比增大了第一补偿值Vα1。第一栅极导通电压Von1在3D时段3D_P中增大到第二最大栅极导通电压Von_Max2，其与参考栅极导通电压Von_ref相比增大了第二补偿值Vα2。在示例性实施例中，第一补偿值Vα1可以等于或大于第二补偿值Vα2。

2D帧周期1F_2D在时间宽度上长于3D帧周期1F_3D，使得可允许第一补偿值Vα1大于第二补偿值Vα2。

第一栅极截止电压Voff1在2D时段2D_P中减小到第一最小栅极截止电压Voff_Min1，其与参考栅极截止电压Voff_ref相比减小了第三补偿值Vβ1。第一栅极截止电压Voff1在3D时段3D_P中减小到第二最小栅极截止电压Voff_Min2，其与参考栅极截止电压Voff_ref相比减小了第四补偿值Vβ2。在示例性实施例中，第三补偿值Vβ1可以等于或大于第四补偿值Vβ2。

2D帧周期1F_2D在时间宽度上长于3D帧周期1F_3D，使得可允许第三补偿值Vβ1大于第四补偿值Vβ2。

图12是示出在负向扫描操作中的第二栅极导通电压和第二栅极截止电压的示例性实施例的电位的波形图。在图12中，相同的附图标记表示图11中相同的元件，将省略其任何重复的详细描述。

参照图12，在2D时段2D_P中的帧周期期间，第二栅极导通电压Von2从第一最大栅极导通电压Von_Max1减小到参考栅极导通电压Von_ref，其中，所述第一最大栅极导通电压Von_Max1与参考栅极导通电压Von_ref相比增大了第一补偿值Vα1。在3D时段3D_P中，第二栅极导通电压Von2从第二最大栅极导通电压Von_Max2减小到参考栅极导通电压Von_ref，其中，所述第二最大栅极导通电压Von_Max2与参考栅极导通电压Von_ref相比增大了第二补偿值Vα2。在一个示例性实施例中，例如，第一补偿值Vα1等于或大于第二补偿值Vα2。

第二栅极截止电压Voff2在2D时段2D_P中减小到第一最小栅极截止电压Voff_Min1，其与参考栅极截止电压Voff_ref相比减小了第三补偿值Vβ1。第一栅极截止电压Voff1在3D时段3D_P中减小到第二最小栅极截止电压Voff_Min2，其与参考栅极截止电压Voff_ref相比减小了第四补偿值Vβ2。在示例性实施例中，第三补偿值Vβ1等于或大于第四补偿值Vβ2。

尽管已经描述了发明的一些示例性实施例，但是应当理解，发明不限于这些示例性实施例，而是在所要求的发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可做出各种修改和变化。

Claims (14)

1.一种显示设备，所述显示设备包括：

电压发生电路，产生驱动电压；

数据驱动器，产生数据电压；

栅极驱动器，从所述电压发生电路接收所述驱动电压以产生栅极信号；以及

显示面板，包括：数据线，从所述数据驱动器接收所述数据电压；栅极线，从所述栅极驱动器接收所述栅极信号；以及像素，连接到所述数据线和所述栅极线，

其特征是，所述驱动电压包括：第一驱动电压，确定所述栅极信号中的每个的高电平；以及第二驱动电压，确定所述栅极信号中的每个的低电平，

所述第一驱动电压和所述第二驱动电压的电压电平在帧周期期间非线性地变化，

所述栅极信号由于所述第一驱动电压而在所述帧周期期间具有彼此不同的高电平，并且由于所述第二驱动电压而在所述帧周期期间具有彼此不同的低电平。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其中，

所述栅极线包括在第一方向上布置的第一栅极线至第n栅极线，并且

所述栅极驱动器在所述帧周期期间沿着所述第一方向顺序地扫描所述第一栅极线至所述第n栅极线。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其中，所述第一驱动电压在所述帧周期期间非线性地增大，并且所述第二驱动电压在所述帧周期期间非线性地减小。

4.根据权利要求3所述的显示设备，其中，

所述电压发生电路包括：

第一电压发生器，产生所述第一驱动电压；以及

第二电压发生器，产生所述第二驱动电压，

其中，所述第一电压发生器包括：第一正电压发生器，在所述帧周期期间将所述第一驱动电压从第一参考电压非线性地增大到第一最大电压，并且

所述第二电压发生器包括：第二正电压发生器，在所述帧周期期间将所述第二驱动电压从第二参考电压非线性地减小到第一最小电压。

5.根据权利要求4所述的显示设备，其中，

所述第一正电压发生器包括：

增压部，将所述第一驱动电压从所述第一参考电压增大到所述第一最大电压；以及

放电部，将所述第一驱动电压放电到所述第一参考电压。

6.根据权利要求4所述的显示设备，其中，

所述第二正电压发生器包括：

减压部，将所述第二驱动电压从所述第二参考电压减小到所述第一最小电压；以及

升压部，将所述第二驱动电压提升到所述第二参考电压。

7.根据权利要求4所述的显示设备，其中，

所述帧周期包括：

扫描时段，在所述扫描时段期间扫描所述第一栅极线至所述第n栅极线；以及

空白时段，设置在所述扫描时段和下一帧的扫描时段之间。

8.根据权利要求7所述的显示设备，其中，

所述第一驱动电压和所述第二驱动电压中的每个在所述帧周期期间包括k个拐点并且非线性地增大或减小，其中，k是等于或大于1的整数，

所述帧周期被分为k+1个线性时段，并且

在每个所述线性时段中，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压中的每个的电压变化是恒定的。

9.根据权利要求8所述的显示设备，其中，

在所述帧周期期间，所述第一驱动电压和所述第二驱动电压在时间轴上具有2^x个单位时间段，其中，x是等于或大于1的整数，并且

每个所述线性时段包括所述单位时间段中的至少一个。

10.根据权利要求7所述的显示设备，其中，

在所述帧周期期间，所述第一最大电压和所述第一参考电压之间的电位时段包括2^y个单位电位时段，其中，y是等于或大于1的整数，

所述第一最大电压和所述第一参考电压之间的差值为α，并且

相邻的单位电位时段之间的电位差为α/2^y。

11.根据权利要求7所述的显示设备，其中，

在所述帧周期期间，所述第二参考电压和所述第一最小电压之间的电位时段包括2^y个单位电位时段，其中，y是等于或大于1的整数，

所述第二参考电压和所述第一最小电压之间的差值为β，并且

相邻的单位电位时段之间的电位差为β/2^y。

12.根据权利要求1所述的显示设备，其中，

所述栅极线包括在第一方向上布置的第一栅极线至第n栅极线，并且

所述栅极驱动器在所述帧周期期间沿着第二方向顺序地扫描所述第一栅极线至所述第n栅极线，

其中，所述第二方向与所述第一方向相反。

13.根据权利要求12所述的显示设备，其中，所述第一驱动电压在所述帧周期期间非线性地减小，并且所述第二驱动电压在所述帧周期期间非线性地增大。

14.根据权利要求13所述的显示设备，其中，

所述电压发生电路包括：

第一电压发生器，产生所述第一驱动电压；以及

第二电压发生器，产生所述第二驱动电压，

其中，所述第一电压发生器包括：第一负电压发生器，在所述帧周期期间将所述第一驱动电压从第一最大电压非线性地减小到第一参考电压，并且

所述第二电压发生器包括：第二负电压发生器，在所述帧周期期间将所述第二驱动电压从第一最小电压非线性地增大到第二参考电压。

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