CN100501500C - 立体显示设备及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种立体显示设备及其驱动方法。所述立体显示设备包括：显示单元，包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素；挡光板，其具有透明区域和不透明区域，从而在不同点通过透明区域观看第一图像和第二图像；和数据驱动器，用于向第一和第二组像素提供表示图像信号的灰度数据。数据驱动器向第一和第二组像素提供灰度数据，从而在一帧期间，第一和第二组像素显示具有至少两种颜色的图像。

Description

立体显示设备及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种立体显示设备及其驱动方法，尤其涉及一种时分立体显示设备及其驱动方法。

背景技术

通常，使观看者感觉立体效果的因素包括生理因素和经验因素。在立体显示器领域中，观看者通常使用双眼视差来感觉立体效果。

使观看者观看立体图像的方法通常包括眼镜方法和非眼镜方法。

通常，非眼镜方法的代表示例包括：透镜方法，其中在显示板的前面提供透镜板，所述透镜板上垂直方向上排列了柱面透镜阵列；和挡光板方法，其中挡光板被用来分离左眼图像和右眼图像，以便得到立体效果。

图1是图解说明使用传统挡光板方法的立体显示设备的示意图。

如图1所示，立体显示设备包括显示板10和挡光板20。显示板10包括右眼观看的子像素11和左眼观看的子像素12。另外，挡光板20排列在显示板10的前面，并且包括透过光的透明区域和阻断光的非透明区域，这两个区域是交替排列的。

观看者通过透明区域观看显示在显示板10上的图像。这时，观看者的左眼和右眼观看到显示板10的各自不同的区域，即使当通过相同的透明区域观看它们时，也如此。换句话说，当观看者通过左和右眼观看在相邻区域的子像素中显示的图像时，他能够感觉到立体效果。

然而，在如图1所示的传统立体显示设备中，由于左和右图像(即左眼和右眼图像)被分别输入到相邻的子像素并且通过相同的透明区域由左和右眼观看相邻子像素的图像，因此存在显示板10和挡光板20之间的距离L和观看距离D被延长的问题。因此，当图1的立体显示设备被应用于诸如移动电话和个人数字助理(PDA)的小尺寸显示设备时，存在的缺点是：观看距离D变得远大于可以根据光学设计原理正常地观看图像的近似300-400毫米的典型观看距离。

为了克服这一问题，已经引入了通过减小显示板10和挡光板20的玻璃厚度或者使用用于改变光的偏振方向的薄膜形式的挡光板来代替使用厚玻璃的挡光板来缩短观看距离D的方法。然而这些方法由于制造困难而在实现时具有限制。

图2是用于减小观看距离的传统立体显示设备。

如图2所示，所述传统立体显示设备尝试通过逐个像素、而不是逐个子像素地分离左图像和右图像来克服观看距离的问题。然而，当左和右图像被逐个像素地分离时，在不同位置处观看红(R)、绿(G)和蓝(B)图像，产生色散，这导致立体图像质量的恶化。

发明内容

本发明的一方面是解决传统立体显示设备的问题，并且提供一种立体显示设备及其驱动方法，其能够根据光学设计原理确保正常的观看距离而不恶化图像质量。

根据一方面，本发明提供一种立体显示设备，包括：显示单元，挡光板和数据驱动器。显示单元包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素。挡光板具有透明区域和不透明区域，从而在不同点通过透明区域观看第一图像和第二图像。数据驱动器向第一和第二组像素提供表示第一和第二图像的灰度数据。数据驱动器向第一和第二组像素提供灰度数据，从而在一帧期间，第一和第二组像素分别显示具有至少两个依次显示的颜色的第一和第二图像。

显示单元可以包括液晶显示板。挡光板可以包括液晶光闸，并且可以控制透明区域和非透明区域使得在二维图像和三维图像之间进行变换。

根据另一方面，本发明提供一种立体显示设备，包括：显示单元，挡光板，光源，数据驱动器和定时控制器。显示单元包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素。挡光板具有透明区域和不透明区域，从而在不同点通过透明区域观看第一图像和第二图像。光源依次对显示单元提供至少两种颜色的光。数据驱动器向第一和第二组像素提供与第一和第二图像的灰度数据对应的灰度电压。定时控制器向数据驱动器提供水平同步信号和灰度数据。定时控制器向数据驱动器提供灰度数据，从而在一帧期间，第一和第二组像素分别显示对应于至少两个依次显示的颜色的第一和第二图像。

根据又一方面，本发明提供一种驱动立体显示设备的方法，所述立体显示设备包括显示单元，显示单元包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素，其中一帧被划分为至少三场，包括第一、第二和第三场。在所述方法中，在第一场，将对应于第一颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素；在第二场，将对应于第二颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素；和在第三场，将对应于第三颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素。

根据又一方面，本发明提供一种立体显示设备，包括显示板和放置在显示板前面的挡光板。显示板包括多个用于显示左眼图像的左像素和多个用于显示右眼图像的右像素。每个像素适合于依次显示共处一位置的红色、绿色和蓝色。挡光板分离左眼图像和右眼图像。

附图说明

图1是图解说明传统立体显示设备的视图；

图2是图解说明另一传统立体显示设备的视图；

图3是图解说明根据本发明示例性实施例的立体显示设备的配置的示意方框图；

图4是图解说明在根据本发明示例性实施例的立体显示设备的第一场中显示的图像的视图；

图5是图解说明在根据本发明示例性实施例的立体显示设备的第二场中显示的图像的视图；

图6是图解说明在根据本发明示例性实施例的立体显示设备的第三场中显示的图像的视图；和

图7是图解说明在根据本发明示例性实施例的立体显示设备中在一帧期间显示的图像的视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，仅通过图解方式示出和描述了本发明的某些示例性实施例。本领域的普通技术人员应当意识到，在不背离本发明的精神或范畴的情况下，可以各种方式修改所描述的示例性实施例。因此，实际上附图和说明书将被认为是说明性的，而不是限制性的。由于附图中示出的部分、或附图中未示出的部分可能对完全理解本发明不太重要，因此在说明书中不对其进行讨论。相同的附图标记表示相同的元件。

图3是图解说明根据本发明示例性实施例的立体显示设备的配置的示意方框图。

参考图3，根据本发明示例性实施例的立体显示设备包括显示板100、扫描驱动器200、灰度电压发生器300、数据驱动器400、定时控制器500、分别用于发出红(R)、绿(R)和蓝(B)光的发光二极管600a、600b和600c(R_LED、G_LED和B_LED)、以及光源控制器700。

虽然在图3中未详细示出，但是显示板100包括：多条扫描线，用于发送选择信号；与多条扫描线交叉并隔离而形成的多条数据线，用于发送与灰度数据对应的灰度电压；和多个像素电路，其形成于由多个扫描线和多个数据线定义的像素区域中。每个像素电路包括：薄膜晶体管，其具有分别耦合至多条扫描线的对应一条和多条数据线的对应一条的栅极和源极；以及像素电容器和存储电容器，它们耦合至薄膜晶体管的漏极。例如，显示板100可以是包括放置在两块基板之间的液晶的液晶显示板(LCD)，并且具有本领域普通技术人员公知的结构和操作原理。例如，在图4-7中图解说明了显示板100的像素，图4-7也图解说明了在显示板前面放置的挡光板。

扫描驱动器200将选择信号依次施加到扫描线，以便导通薄膜晶体管，该薄膜晶体管具有耦合到被施加选择信号的扫描线的栅极。

灰度电压发生器300产生与灰度数据对应的灰度电压，并且将其提供至数据驱动器400。数据驱动器400将从灰度电压发生器300输出的灰度电压施加到数据线。

定时控制器500从外部或者从图形控制器(未示出)接收灰度数据R、G、B DATA、水平同步信号Hsync、和垂直同步信号Vsync，将所需的控制信号Sg、Sd和Sb分别提供至扫描驱动器200、数据驱动器400和光源控制器700，并且将灰度数据R、G、B DATA提供至灰度电压发生器300。被提供至数据驱动器400的控制信号Sd可以使用水平同步信号Hsync来产生，和/或者包括Hsync，并且在这里其也可被称作水平同步信号。另外，这里，灰度电压发生器300和数据驱动器400可一起被称作数据驱动器。

发光二极管600a、600b和600c向显示板100分别发出对应于红(R)、绿(G)和蓝(B)的光，并且光源控制器700控制发光二极管600a、600b和600c的发光时间。在该示例中，通过由定时控制器500提供的控制信号，数据驱动器400向数据线施加灰度数据的时间点和光源控制器700点亮红(R)、绿(G)和蓝(B)发光二极管的时间点可以互相同步。

根据本发明的示例性实施例，在显示板100中形成的多个像素不被划分为红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色的子像素，而是一个像素被用来以时分方式显示红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色。

详细地，定时控制器500将一帧划分为至少三场，并且控制在显示板100中形成的左眼和右眼像素，以便在第一场显示红(R)色，在第二场显示绿(G)色，并且在第三场显示蓝(B)色。

因此，由于可以逐个像素地显示左和右图像，因此观看距离可被固定在合适的水平，并且红(R)、绿(G)和蓝(B)图像的观看点基本相同，从而防止色散。

更详细地，当基于挡光板方式实现的立体显示设备被应用到诸如移动电话的小尺寸终端时，挡光板和像素之间的距离应该最小化，从而挡光板与显示板紧密接触，从而确保正常观看距离近似为300毫米到400毫米。然而，由于挡光板和显示板使用玻璃并且具有各自的固定厚度，因此难以减少挡光板和像素之间的距离。因此使用挡光板和像素之间的固定距离，观看距离和像素的间距相互成反比。另外，在逐个子像素地显示左和右图像的情况下，如图1所示，与近似300毫米到400毫米的正常观看距离相比，所述观看距离非常大。

然而，在逐个像素(一个像素包括三个子像素，如图2所示)地显示左和右图像的情况下，尽管像素的间距变长，由此缩短了观看距离，但是由于如上所述的色散，所以图像质量恶化了。

因此，在该示例中，不需空间地划分红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色的子像素，仅以时分方式使用一个像素来显示红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色。这确保了正常观看距离，而没有任何色散。

下文，将参考图4到7来描述根据本发明示例性实施例的立体显示设备的驱动方法。例如将参考其中一帧被划分为三场的情况来描述驱动方法。

图4到6是图解说明在根据本发明示例性实施例的立体显示设备中分别在第一场、第二场和第三场中显示的图像的视图，图7是图解说明在立体显示设备中在一帧期间中显示的图像的视图。

参考图4到7，根据本发明示例性实施例的显示板100从定时控制器500接收灰度数据R、G、B DATA作为三维图像信号数据，随后，例如，通过奇数像素111显示左图像和通过偶数像素112显示右图像。挡光板120位于显示板100的像素111和112的前面，如可从图4到7看出的。

另外，在第一场中，将与红(R)色对应的灰度电压施加到左眼像素和右眼像素，如图4所示；在第二场中，将与绿(G)色对应的灰度电压施加到左眼像素和右眼像素，如图5所示；在第三场中，将与蓝(B)色对应的灰度电压施加到左眼像素和右眼像素，如图6所示。

换句话说，当以时分方式仅使用一个像素显示红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色，而不空间地划分红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色的子像素时，从一个像素发出的光会聚在所设计的观看距离处的一点上，缓减了色散，如图7所示。另外，由于逐个像素地分离图像，因此可以将观看距离固定在正常水平。

例如，当具有红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色的子像素在频率60Hz同时接通以便在传统立体显示设备中形成图像时，以频率180Hz在一个像素中依次显示红(R)、绿(G)和蓝(B)图像，从而在根据本发明示例性实施例的立体显示设备中完成频率60Hz的一帧。

然后，由于人眼的视觉暂留效应，所以在一帧期间在相同的位置组合看到红(R)色、绿(G)色和蓝(B)色，这就实现了没有任何色散的立体显示设备。

另外，根据本发明示例性实施例的立体显示设备中的一个像素的间距是传统典型立体显示设备中的子场的间距的三倍，所述传统立体显示设备具有与根据本发明示例性实施例的立体显示设备相同的分辨率和尺寸。因此，根据本发明示例性实施例的立体显示设备可以实现以下效果：即缩短观看距离，并且逐个像素地分离左和右图像。

根据本发明的示例性实施例，在显示板100的前面提供的、具有透明区域和非透明区域的挡光板120可以由液晶光闸(shutter)形成。液晶光闸使用液晶的分子排列来执行与图像对应的光的传输或关闭。详细地，液晶的分子排列根据所施加的电压变化。液晶的分子排列的这种变化导致光学调制，例如双折射、旋光性、分色性、和光散射。这些光学调制被用来执行图像的传输或关闭。换句话说，液晶光闸包括左眼图像透明区域和右眼图像透明区域，这两区域交替排列并且根据接收到的驱动信号而打开或关闭。因此，观看者用他的左眼通过左眼图像透明区域观看左眼图像，并且用他的右眼通过右眼图像透明区域观看右眼图像。

这样，当挡光板由液晶光闸形成时，可以提供能够通过控制液晶的分子排列来呈现二维立体图像和三维立体图像的立体显示设备。

从上面描述明显看出，当根据本发明示例性实施例的立体显示设备被应用于小尺寸移动终端时，使用正常观看距离并没有任何色散就可以在二维图像和三维图像之间进行图像转换。

尽管上面已经参考本发明的示例性实施例描述了具有左眼和右眼图像的两个观看角度的挡光板的情况，但是本发明可应用于具有三个或更多观看角度操作的挡光板，从而以时分方式依次打开三个或更多透明区域。

另外，尽管图4到6示出了在一场中左眼图像的像素和右眼图像的像素显示具有相同颜色的图像，但是，可选地，在相同场中左眼图像的像素和右眼图像的像素可以显示具有不同颜色的图像。

尽管已经参考某些示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施例，但是相反，还希望覆盖包含在所附权利要求的精神和范畴之内的各种修改和等效结构。

Claims (20)

1.一种立体显示设备，包括：

显示单元，包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素；

挡光板，其具有透明区域和不透明区域，从而在不同点通过透明区域观看第一图像和第二图像；和

数据驱动器，用于向第一和第二组像素提供表示第一和第二图像的灰度数据，

其中数据驱动器向第一和第二组像素提供灰度数据，从而在一帧期间，第一和第二组像素分别显示具有至少两个依次显示的颜色的第一和第二图像。

2.如权利要求1所述的立体显示设备，其中，显示单元包括液晶显示板。

3.如权利要求1所述的立体显示设备，其中，挡光板包括液晶光闸，并且控制透明区域和不透明区域使得在二维图像和三维图像之间进行变换。

4.如权利要求1所述的立体显示设备，其中，第一图像和第二图像的观看距离近似为300毫米到400毫米。

5.如权利要求1所述的立体显示设备，其中，在一帧期间，数据驱动器向第一和第二组像素依次发送对应于红色、绿色和蓝色的灰度数据。

6.如权利要求1所述的立体显示设备，其中，第一图像是左眼图像，第二图像是右眼图像。

7.一种立体显示设备，包括：

显示单元，包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素；

挡光板，其具有透明区域和不透明区域，从而在不同点通过透明区域观看第一图像和第二图像；

光源，用于依次对显示单元提供至少两种颜色的光；

数据驱动器，用于向第一和第二组像素提供对应于第一和第二图像的灰度数据的灰度电压；和

定时控制器，用于向数据驱动器提供水平同步信号和灰度数据，

其中定时控制器向数据驱动器提供灰度数据，从而在一帧期间，第一和第二组像素分别显示对应于至少两个依次显示的颜色的第一和第二图像。

8.如权利要求7所述的立体显示设备，其中显示单元包括液晶显示板。

9.如权利要求7所述的立体显示设备，其中，挡光板包括液晶光闸，并且通过控制液晶光闸中包含的液晶的分子排列来控制透明区域和不透明区域。

10.如权利要求7所述的立体显示设备，其中，在一帧期间，数据驱动器向第一和第二组像素依次施加对应于红色、绿色和蓝色的灰度数据。

11.一种驱动立体显示设备的方法，所述立体显示设备包括显示单元，显示单元包括用于显示第一图像的第一组像素和用于显示第二图像的第二组像素，其中一帧被划分为至少三场，包括第一、第二和第三场，所述方法包括：

在第一场，将对应于第一颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素；

在第二场，将对应于第二颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素；和

在第三场，将对应于第三颜色的灰度数据施加到第一和第二组像素。

12.如权利要求11所述的方法，其中，显示单元包括液晶显示板，并且灰度数据是具有预定范围的电压。

13.如权利要求11所述的方法，还包括：在第一、第二和第三场期间，分别向显示单元依次提供第一、第二和第三颜色的光。

14.一种立体显示设备，包括：

显示板，其包括多个用于显示左眼图像的左像素和多个用于显示右眼图像的右像素，每个像素适合于依次显示共处一位置的红色、绿色和蓝色；和

位于显示板前面的挡光板，用于分离左眼图像和右眼图像。

15.如权利要求14所述的立体显示设备，其中，在包括多个场的一帧期间显示左眼和右眼图像，并且其中，在第一场期间所有像素显示红色，在第二场期间所有像素显示蓝色，和在第三场期间所述像素显示绿色。

16.如权利要求14所述的立体显示设备，其中，在包括多个场的一帧期间显示左眼和右眼图像，并且其中，在一个或多个场内，左像素显示一种颜色，该颜色与右像素显示的另一种颜色不同。

17.如权利要求14所述的立体显示设备，其中，挡光板包括用于分离左眼图像和右眼图像的多个透明区域和多个不透明区域。

18.如权利要求14所述的立体显示设备，其中，左眼图像和右眼图像的观看距离近似为300毫米到400毫米。

19.如权利要求14所述的立体显示设备，还包括数据驱动器，用于向显示板提供对应于左眼和右眼图像的灰度数据。

20.如权利要求19所述的立体显示设备，还包括定时控制器，用于向数据驱动器提供水平同步信号和灰度数据。

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