CN102881245A - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

一种图像显示装置，包括：选择性地显示2D图像和3D图像并包括多个像素的显示面板；图案化延迟器，用于将来自显示面板的光分为第一偏振光和第二偏振光；和控制电压产生电路，用于以关电平产生2D控制电压并产生每隔预定时间段交替地具有微开电平和关电平的3D控制电压。微开电平高于关电平并低于全开电平。每个像素都包括：包括第一像素电极和第一公共电极的主显示单元；和包括第二像素电极、第二公共电极和放电控制开关的副显示单元。其中在显示2D图像的2D模式下，放电控制开关基于所述2D控制电压而持续保持在关断状态；并且在显示3D图像的3D模式下，放电控制开关基于3D控制电压而交替地保持在微开状态和关断状态。

Description

图像显示装置

本申请要求2011年7月15日提交的韩国专利申请No.10-2011-0070327的优先权，为了所有目的在此援引该专利申请作为参考，如同在这里完全阐述一样。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种能够选择性地实现二维平面图像（下文称作“2D图像”)和三维立体图像（下文称作“3D图像”）的图像显示装置。

背景技术

近年来，由于各种信息和电路技术的发展，图像显示装置可选择性地实现2D图像和3D图像。图像显示装置使用立体技术或自动立体技术实现3D图像。

立体技术利用具有较强立体效果的用户左、右眼之间的视差图像，其包括眼镜型方法和无眼镜型方法，这二者都已投入实际应用。在无眼镜型方法中，通常在显示屏的前部或后部安装诸如视差屏障这样的光学板，用于分离左、右眼之间的视差图像的光轴。在眼镜型方法中，在显示面板上显示分别具有不同偏振方向的左、右眼图像，并使用偏振眼镜或液晶（LC）快门眼镜实现立体图像。

LC快门眼镜型图像显示器在显示元件上每隔一帧交替显示左眼图像和右眼图像，并与显示时序同步地开启和关闭LC快门眼镜的左镜片和右镜片，由此实现3D图像。LC快门眼镜在显示左眼图像的奇数帧周期期间只开启左镜片，在显示右眼图像的偶数帧周期期间只开启右镜片，由此以时分方法形成双目视差。在LC快门眼镜型图像显示器中，因为LC快门眼镜在较短的时间段内开启，所以3D图像的亮度较低。此外，由于显示元件与LC快门眼镜间的同步以及开/关（ON/OFF）转换响应特性，极易产生3D串扰。

如图1中所示，偏振眼镜型图像显示器包括附接到显示面板1的图案化延迟器2。偏振眼镜型图像显示器每隔一个水平行在显示面板1上交替显示左眼图像数据L和右眼图像数据R，并使用图案化延迟器2转换入射到偏振眼镜3上的光的偏振特性。通过偏振眼镜型图像显示器的这种操作，可在空间上分离左眼图像和右眼图像，由此实现3D图像。

在偏振眼镜型图像显示器中，因为在显示面板1的相邻水平行上邻近地显示左眼图像和右眼图像，所以不产生串扰的垂直视角的范围非常窄。当显示左眼图像和右眼图像的双图像时，产生串扰。为了防止偏振眼镜型图像显示器中的串扰，如图2中所示，日本待审公开No.2002-185983中提出了如下方法：在图案化延迟器2的区域中形成黑条纹BS，由此加宽3D图像的垂直视角。然而，用于加宽垂直视角的图案化延迟器2的黑条纹BS会带来2D图像的亮度大大降低的负作用。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种能加宽3D图像的垂直视角而不降低2D图像亮度的图像显示装置。

根据本发明的一个方面，一种图像显示装置包括：显示面板，所述显示面板被配置为选择性地显示2D图像和3D图像，所述显示面板包括多个像素；图案化延迟器，所述图案化延迟器被配置为将来自所述显示面板的光分为第一偏振光和第二偏振光；和控制电压产生电路，所述控制电压产生电路被配置为以关电平产生2D控制电压并产生每隔预定时间段交替地具有微开电平和所述关电平的3D控制电压，所述微开电平高于所述关电平并低于全开电平，其中所述多子像素的每个都包括：主显示单元，所述主显示单元包括通过第一开关与数据线连接的第一像素电极和与所述第一像素电极相对并与公共线连接的第一公共电极；和副显示单元，所述副显示单元包括通过第二开关与所述数据线连接的第二像素电极、与所述第二像素电极相对并与所述公共线连接的第二公共电极、以及响应于所述2D控制电压和所述3D控制电压选择性地将所述第二像素电极连接到所述公共线的放电控制开关，其中在显示2D图像的2D模式下，所述放电控制开关基于所述2D控制电压而持续保持在关断状态；并且在显示3D图像的3D模式下，所述放电控制开关基于所述3D控制电压而交替地保持在微开状态和关断状态。

附图说明

给本发明提供进一步理解并组成说明书一部分的附图图解了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了现有技术的偏振眼镜型图像显示器；

图2示出了在现有技术的偏振眼镜型图像显示器中，用于加宽垂直视角的黑条纹降低了2D图像的亮度；

图3和4示出了根据本发明典型实施方式的偏振眼镜型图像显示器；

图5示出了图4中所示的多个像素中的一个；

图6示出了图4中所示的控制电压产生电路的构造；

图7示出了2D控制电压的电压电平；

图8示出了3D控制电压的电压电平；

图9和10示出了用于产生3D控制电压的图6的第二控制电压产生器的一个例子；

图11和12示出了用于产生3D控制电压的图6的第二控制电压产生器的另一个例子；

图13示出了图5中所示的像素的连接构造；

图14示出了在每个驱动模式下像素的充电和放电波形；

图15示出了透射率与像素电极和公共电极间的电压差之间的关系；以及

图16到18示出了根据图14中所示的充电波形的操作效果。

具体实施方式

现在详细描述本发明的实施方式，附图中示出了这些实施方式的一些例子。尽可能地在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。应当注意，如果确定已知技术可能误导本发明的实施方式，则将省略对这些已知技术的详细描述。

将参照图3到18描述本发明的典型实施方式。

图3和4示出了根据本发明典型实施方式的偏振眼镜型图像显示器。图5示出了图4中所示的多个像素中的一个。

如图3和4中所示，根据本发明实施方式的图像显示装置包括显示元件10、图案化延迟器20、控制器30、面板驱动电路40和偏振眼镜50。

显示元件10可由诸如液晶显示器、场致发射显示器（FED）、等离子体显示面板（PDP）显示器、包括无机电致发光元件和有机发光二极管（OLED）的电致发光器件（EL）、电泳显示器（EPD）之类的平板显示器实现。在下面的描述中，使用液晶显示器作为显示元件10来描述根据本发明实施方式的图像显示装置。

显示元件10包括显示面板11、上偏振膜11a和下偏振膜11b。

显示面板11包括上玻璃基板、下玻璃基板和在上、下玻璃基板之间的液晶层。在显示面板11的下玻璃基板上设置有多条数据线DL和与多条数据线DL交叉的多条栅极线GL。基于数据线DL和栅极线GL之间的交叉结构，在显示面板11上设置有多个单元像素UNIT PIX，由此组成像素阵列。多个单元像素UNIT PIX的每个都包括分别显示红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）图像的三个像素PIX。如图5中所示，每个像素PIX都包括主显示单元MP和副显示单元SP，在主显示单元MP和副显示单元SP之间插置有栅极线GL和放电控制线CONL。在显示面板11的下玻璃基板上设置有被提供公共电压Vcom的多条公共线CL和被提供2D控制电压V2D或3D控制电压V3D的多条放电控制线CONL，从而驱动像素PIX。当栅极线GL被激活为栅极高电压时，主显示单元MP和副显示单元SP共同连接到数据线DL。放电控制线CONL被激活为微开电平（slight-on level）的3D控制电压V3D，副显示单元SP与公共线CL连接。在2D模式下，副显示单元SP与主显示单元MP显示相同的2D图像。另一方面，在3D模式下，与显示3D图像的主显示单元MP不同，副显示单元SP显示黑图像。因此，副显示单元SP在没有降低2D图像的亮度的条件下加宽了3D图像的垂直视角。

在显示面板11的上玻璃基板上形成有黑矩阵和滤色器。上偏振膜11a附接到显示面板11的上玻璃基板，下偏振膜11b附接到显示面板11的下玻璃基板。在显示面板11的上、下玻璃基板上分别形成有用于设定液晶预倾角的取向层。在诸如扭曲向列（TN）模式和垂直取向（AV）模式之类的垂直电场驱动方式中，被提供公共电压Vcom的公共电极可形成在上玻璃基板上。在诸如面内切换（IPS）模式和边缘场开关（FFS）模式之类的水平电场驱动方式中，公共电极可与像素电极一起形成在下玻璃基板上。在上、下玻璃基板之间可形成柱状衬垫料，以保持显示面板11的液晶单元的单元间隙（cell gap）恒定。

根据本发明实施方式的显示元件10可被实现为任何类型的液晶显示器，包括透射型液晶显示器、透反射型液晶显示器和反射型液晶显示器。在透射型液晶显示器和透反射型液晶显示器中，背光单元12是必需的。背光单元12可由直下型背光单元或边缘型背光单元实现。

图案化延迟器20附接到显示面板11的上偏振膜11a。图案化延迟器20包括分别形成在图案化延迟器20的奇数行上的多个第一延迟器RT1、以及分别形成在图案化延迟器20的偶数行上的多个第二延迟器RT2。第一延迟器RT1的光吸收轴与第二延迟器RT2的光吸收轴不同。第一延迟器RT1与像素阵列的奇数像素行相对，第二延迟器RT2与像素阵列的偶数像素行相对。每个第一延迟器RT1将通过上偏振膜11a入射的线偏振光的相位延迟四分之一波长并将其透射作为第一偏振光（例如，左圆偏振光）。每个第二延迟器RT2将通过上偏振膜11a入射的线偏振光的相位延迟四分之三波长并将其透射作为第二偏振光（例如，右圆偏振光）。

控制器30响应于模式选择信号SEL控制面板驱动电路40在2D模式和3D模式下的操作。控制器30通过诸如触摸屏、屏上显示器(OSD)、键盘、鼠标和遥控器之类的用户接口来接收模式选择信号SEL。控制器30可响应于模式选择信号SEL在2D模式的操作和3D模式的操作之间切换。控制器30检测被编码为输入图像数据的2D/3D识别码，例如能被编码为数字广播标准的电子节目指南（EPG）或电子服务指南（ESG）的2D/3D识别码，由此区分2D模式与3D模式。

在3D模式下，控制器30将从视频源接收的3D图像数据分割为左眼图像的RGB数据和右眼图像的RGB数据，然后将左眼图像的RGB数据和右眼图像的RGB数据提供到面板驱动电路40。在2D模式下，控制器30向面板驱动电路40提供从视频源接收的2D图像的RGB数据。

控制器30使用时序信号，比如垂直同步信号Vsync、水平同步信号Hsync、数据使能信号DE和点时钟DCLK，产生用于控制面板驱动电路40的操作时序的控制信号。

用于控制面板驱动电路40的数据驱动器40A的操作时序的数据控制信号包括源极起始脉冲SSP、源极采样时钟SSC、源极输出使能信号SOE、极性控制信号POL等。源极起始脉冲SSP表示在显示对应于一个水平行的数据的一个水平周期中，所述对应于一个水平行的数据的提供起始时间点。源极采样时钟SSC根据其上升或下降沿控制数据的锁存操作。源极输出使能信号SOE控制数据驱动器40A的输出。极性控制信号POL控制被提供到显示面板11的液晶单元的数据电压的极性。

用于控制面板驱动电路40的栅极驱动器40B的操作时序的栅极控制信号包括栅极起始脉冲GSP、栅极移位时钟GSC、栅极输出使能信号GOE等。栅极起始脉冲GSP表示在显示一屏的一个垂直周期中，扫描操作的起始水平行。栅极移位时钟GSC输入到栅极驱动器40B内的移位寄存器并顺序地将栅极起始脉冲GSP移位。栅极输出使能信号GOE控制栅极驱动器40B的输出。

控制器30可将与输入帧频同步的时序信号Vsync、Hsync、DE和DCLK的频率乘以N，从而获得（f×N）Hz的帧频，其中N是大于等于2的正整数，f是输入帧频。因此，控制器30可基于（f×N）Hz的帧频控制面板驱动电路40的操作。输入帧频在逐行倒相（PAL）制式中为50Hz，在全国电视标准委员会（NTSC）制式中为60Hz。

面板驱动电路40包括用于驱动显示面板11的数据线DL的数据驱动器40A、用于驱动显示面板11的栅极线GL的栅极驱动器40B、以及用于驱动显示面板11的放电控制线CONL的控制电压产生电路40C。

数据驱动器40A包括多个驱动集成电路（IC）。所述多个驱动IC的每个都包括移位寄存器、锁存器、数字-模拟转换器（DAC）、输出缓冲器等。数据驱动器40A响应于数据控制信号SSP、SSC和SOE锁存2D或3D图像的RGB数据。数据驱动器40A响应于极性控制信号POL将2D或3D图像的RGB数据转换为模拟正和负的伽马补偿电压并反转数据电压的极性。数据驱动器40A将数据电压输出到数据线DL，从而数据电压与从栅极驱动器40B输出的扫描脉冲（或栅极脉冲）同步。数据驱动器40A的驱动IC可通过载带自动焊接（TAB）工艺焊接到显示面板11的下玻璃基板。

栅极驱动器40B响应于栅极控制信号GSP、GSC和GOE产生在栅极高电压和栅极低电压之间摆动的扫描脉冲。栅极驱动器40B响应于栅极控制信号GSP、GSC和GOE以行顺序（line sequential）方式向栅极线GL提供扫描脉冲。栅极驱动器40B包括栅极移位寄存器阵列等。栅极驱动器40B的栅极移位寄存器阵列可以以面板内栅极（GIP）的方式形成在显示面板11的形成有像素阵列的显示区域外部的非显示区域中。栅极移位寄存器阵列中包含的多个栅极移位寄存器可以以GIP的方式在像素阵列的薄膜晶体管（TFT）工艺中与像素阵列一起形成。栅极驱动器40B的栅极移位寄存器阵列可由通过TAB工艺焊接到显示面板11的下玻璃基板的多个驱动IC实现。

控制电压产生电路40C产生2D控制电压V2D和3D控制电压V3D，并且响应于模式选择信号SEL向放电控制线CONL选择性地提供2D控制电压V2D和3D控制电压V3D。可以以基本等于栅极低电压的关电平（off-level）产生2D控制电压V2D。可以以高于关电平并低于全开电平（full-on level）的微开电平（slight-on level）产生3D控制电压V3D，且可每隔预定时间段交替地以关电平和微开电平产生3D控制电压V3D。2D控制电压V2D和3D控制电压V3D被提供到图13中所示的放电控制开关DST的栅极，并使放电控制开关DST导通或关断。

偏振眼镜50包括具有左眼偏振滤波器的左镜片50L和具有右眼偏振滤波器的右镜片50R。左眼偏振滤波器具有与图案化延迟器20的第一延迟器RT1相同的光吸收轴，右眼偏振滤波器具有与图案化延迟器20的第二延迟器RT2相同的光吸收轴。例如，可选择左圆偏振滤波器作为偏振眼镜50的左眼偏振滤波器，可选择右圆偏振滤波器作为偏振眼镜50的右眼偏振滤波器。用户可通过偏振眼镜50观看以空间分割方式在显示元件10上显示的3D图像。

图6示出了图4中所示的控制电压产生电路40C的构造。图7示出了2D控制电压V2D的电压电平，图8示出了3D控制电压V3D的电压电平。

如图6中所示，控制电压产生电路40C包括第一控制电压产生器42、第二控制电压产生器44和多路复用器46。

第一控制电压产生器42使用输入的DC电源产生用于控制放电控制开关的2D控制电压V2D。如图7中所示，可以以与扫描脉冲SCAN的栅极低电压VGL相同的电压电平产生2D控制电压V2D。当能够使显示面板11的TFT截止的扫描脉冲SCAN的栅极低电压VGL被选择为大约-5V的电压时，2D控制电压V2D可被产生为大约-5V的电压。

第二控制电压产生器44基于从控制器30接收的极性控制信号POL产生用于控制放电控制开关的3D控制电压V3D。如图8中所示，以微开电平SOL产生3D控制电压V3D，且每隔预定时间段使3D控制电压V3D降低到与栅极低电压VGL相同的关电平OL。微开电平SOL高于公共电压Vcom并低于扫描脉冲SCAN的栅极高电压VGH。当能够使显示面板11的TFT完全导通的扫描脉冲SCAN的栅极高电压VGH被选择为大约28V的电压且公共电压Vcom被选择为大约7.5V的电压时，微开电平SOL的3D控制电压V3D可被产生为大约8V到12V的电压。关电平OL的3D控制电压V3D为大约-5V，减小了放电控制开关的正向栅极偏置应力。产生微开电平SOL的3D控制电压V3D的周期可对应于在每帧中显示有效视频数据的显示周期AP。产生关电平OL的3D控制电压V3D的周期可对应于在相邻显示周期AP之间的非显示周期（即垂直消隐周期VB）。根据设计规范，产生微开电平SOL的3D控制电压V3D的周期的长度可大于或小于显示周期AP的长度。此外，根据设计规范，产生关电平OL的3D控制电压V3D的周期的长度可小于或大于垂直消隐周期VB的长度。因为第二控制电压产生器44基于极性控制信号POL产生3D控制电压V3D，所以第二控制电压产生器44可在无需修改控制器30且不受3D图像的分辨率和所有频率的限制的条件下产生3D控制电压V3D。

多路复用器46响应于模式选择信号SEL向放电控制线CONL选择性地输出2D控制电压V2D和3D控制电压V3D。多路复用器46在2D模式下输出2D控制电压V2D，在3D模式下输出3D控制电压V3D。

图9和10示出了用于产生3D控制电压V3D的图6的第二控制电压产生器44的一个例子。

如图9和10中所示，第二控制电压产生器44包括第一延迟单元441、异或（XOR）元件442、反相器443和电平移位器450。

第一延迟单元441从控制器30接收晶体管-晶体管逻辑（TTL）电平（例如大约0V到3.3V）的极性控制信号POL和时钟CLK，并响应于时钟CLK将极性控制信号POL延迟预定值。由此，第一延迟单元441输出第一极性控制信号POL_CLK。

XOR元件442对从控制器30接收的极性控制信号POL和从第一延迟单元441接收的第一极性控制信号POL_CLK执行异或（XOR）运算，以输出第一运算信号FRM。优选地，3D控制电压的关电平的周期依赖于极性控制信号POL和第一极性控制信号POL_CLK的异或结果。

反相器443将从XOR元件442接收的第一运算信号FRM反转，以输出第二运算信号FRMa。第二运算信号FRMa每隔预定时间段交替地具有高逻辑电压（大约3.3V）和低逻辑电压（大约0V）。

电平移位器450对从反相器443接收的TTL电平的第二运算信号FRMa进行电平移位，并产生在关电平（大约-5V）与微开电平（大约8V到12V）之间摆动的3D控制电压V3D。优选地，3D控制电压的关电平的周期是时钟的周期的一半。

图11和12示出了用于产生3D控制电压V3D的图6的第二控制电压产生器44的另一个例子。

如图11和12中所示，第二控制电压产生器44包括第一延迟单元441、XOR元件442、反相器443、分压器444、模拟-数字转换器（ADC）445、第二延迟单元446、与（AND）元件447和电平移位器450。

因为第一延迟单元441、XOR元件442和反相器443基本与图9和10中所示的相同，所以可简要进行或完全省略进一步的描述。

分压器444包括彼此串联的两个电阻器Rf和R1。分压器444分割高逻辑电压（大约3.3V）并输出分压值。

ADC445接收来自分压器444的分压值并对分压值进行模拟-数字转换。ADC445输出与分压值对应的延迟值DV。

第二延迟单元446将从反相器443接收的第二运算信号FRMa延迟从ADC445接收的延迟值DV，从而输出第三运算信号FRMb。

与元件447对从反相器443接收的第二运算信号FRMa和从第二延迟单元446接收的第三运算信号FRMb执行与运算，从而输出第四运算信号FRMc。第四运算信号FRMc每隔预定时间段交替地具有高逻辑电压（大约3.3V）和低逻辑电压（大约0V）。第四运算信号FRMc中的低逻辑电压的产生宽度宽于第二运算信号FRMa中的低逻辑电压的产生宽度。

电平移位器450对从与元件447接收的TTL电平的第四运算信号FRMc进行电平移位，并产生在关电平（大约-5V）与微开电平（大约8V到12V）之间摆动的3D控制电压V3D。

从图11和12可以看出，因为可使用分压器444附加地调节3D控制电压V3D的关电平（大约-5V）的宽度，所以产生关电平OL的3D控制电压V3D的周期可容易地对应于如图8中所示的相邻显示周期AP之间的非显示周期（即垂直消隐周期VB）。

图13详细示出了图5中所示的像素PIX的连接构造。图14示出了在每个驱动模式下像素PIX的充电和放电波形。图15是示出透射率与像素电极和公共电极间的电压差之间的关系的曲线图。图16到18示出了根据图14中所示的充电波形的操作效果。

如图13中所示，像素PIX包括主显示单元MP和副显示单元SP，在主显示单元MP和副显示单元SP之间插置有栅极线和放电控制线CONL。

主显示单元MP包括第一像素电极Ep1、与第一像素电极Ep1相对以组成第一LC电容器Clc1的第一公共电极Ec1、和第一存储电容器Cst1。第一像素电极Ep1通过第一开关ST1与数据线DL连接。第一开关ST1响应于扫描脉冲SCAN导通，因而向第一像素电极Ep1施加数据线DL上的数据电压Vdata。第一开关ST1的栅极与栅极线GL连接，第一开关ST1的源极与数据线DL连接，第一开关ST1的漏极与第一像素电极Ep1连接。第一公共电极Ec1与充有公共电压Vcom的公共线CL连接。通过第一像素电极Ep1和公共线CL的交叠并在它们之间***绝缘层而形成第一存储电容器Cst1。

副显示单元SP包括第二像素电极Ep2、与第二像素电极Ep2相对以组成第二LC电容器Clc2的第二公共电极Ec2、和第二存储电容器Cst2。第二像素电极Ep2通过第二开关ST2与数据线DL连接。第二开关ST2响应于扫描脉冲SCAN导通，因而向第二像素电极Ep2施加数据线DL上的数据电压Vdata。第二开关ST2的栅极与栅极线GL连接，第二开关ST2的源极与数据线DL连接，第二开关ST2的漏极与第二像素电极Ep2连接。第二公共电极Ec2与充有公共电压Vcom的公共线CL连接。通过第二像素电极Ep2和公共线CL的交叠并在它们之间***绝缘层而形成第二存储电容器Cst2。

第二像素电极Ep2通过放电控制开关DST与公共线CL连接。放电控制开关DST响应于2D控制电压V2D和3D控制电压V3D选择性地导通或关断在第二像素电极Ep2与公共线CL之间的电流路径。放电控制开关DST的栅极与放电控制线CONL连接，放电控制开关DST的源极与第二像素电极Ep2连接，放电控制开关DST的漏极与公共线CL连接。当向放电控制线CONL施加2D控制电压V2D时，放电控制开关DST完全关闭放电控制开关DST的源极-漏极沟道，并切断在第二像素电极Ep2与公共线CL之间的电流路径。当向放电控制线CONL施加微开电平SOL的3D控制电压V3D时，放电控制开关DST部分地开启放电控制开关DST的源极-漏极沟道，并部分地导通在第二像素电极Ep2与公共线CL之间的电流路径。当向放电控制线CONL施加关电平OL的3D控制电压V3D时，放电控制开关DST完全关闭放电控制开关DST的源极-漏极沟道，并切断在第二像素电极Ep2与公共线CL之间的电流路径。当向放电控制线CONL施加关电平OL的3D控制电压V3D时，积聚在放电控制开关DST的栅极上的栅极偏置应力被消除。

可将放电控制开关DST设计为：使得放电控制开关DST具有与第一和第二开关ST1和ST2相同的沟道电容。因而，通过向放电控制线CONL施加低于栅极高电压VGH的微开电平SOL的3D控制电压V3D，放电控制开关DST具有低于全开电平的微开电平SOL。即使第二开关ST2和放电控制开关DST同时导通，流经放电控制开关DST的电流量仍小于流经第二开关ST2的电流量。这是因为：即使第二开关ST2和放电控制开关DST同时导通，放电控制开关DST的沟道电阻仍大于第二开关ST2的沟道电阻。开关的沟道电阻与施加到开关的栅极的电压成反比。

下面描述具有上述连接构造的像素PIX的操作和操作效果。

首先，在2D模式下，在周期T1和T2期间放电控制开关DST响应于2D控制电压V2D持续保持在关断状态。

在周期T1期间，第一和第二开关ST1和ST2响应于以与栅极高电压VGH相同的电压电平输入的扫描脉冲SCAN，以全开电平同时导通。

由于第一开关ST1的导通操作，主显示单元MP的第一像素电极Ep1充入第一像素电压Vp1作为用于显示2D图像的数据电压Vdata。由于第二开关ST2的导通操作，副显示单元SP的第二像素电极Ep2充入第二像素电压Vp2作为用于显示2D图像的数据电压Vdata。因为第一和第二开关ST1和ST2以同样方式设计，所以第二像素电压Vp2基本等于第一像素电压Vp1。

在周期T2期间，第一和第二开关ST1和ST2响应于以与栅极低电压VGL相同的电压电平输入的扫描脉冲SCAN而同时关断。

当第一开关ST1关断时，由于反冲电压（kickback voltage）的影响，充入到主显示单元MP的第一像素电极Ep1的第一像素电压Vp1被移位了预定值，然后通过第一存储电容器Cst1保持为移位后的值。当第二开关ST2关断时，由于反冲电压的影响，充入到副显示单元SP的第二像素电极Ep2的第二像素电压Vp2被移位了预定值，然后通过第二存储电容器Cst2保持为移位后的值。

在周期T1和T2期间，向主显示单元MP的第一公共电极Ec1和副显示单元SP的第二公共电极Ec2施加公共电压Vcom。第一像素电压Vp1与公共电压Vcom之间的差值基本等于第二像素电压Vp2与公共电压Vcom之间的差值。像素电极与公共电极之间的电压差和透射率具有图15中所示的比例关系。结果，如图16中所示，主显示单元MP和副显示单元SP显示相同灰度级的2D图像。副显示单元SP上显示的2D图像用于提高2D图像的亮度。

接着，在3D模式下，放电控制开关DST响应于3D控制电压V3D每隔预定时间段交替地保持在微开电平的导通状态和关断状态。例如，放电控制开关DST在显示周期期间保持在微开电平的导通状态，在显示周期之间的垂直消隐周期期间保持在关断状态。周期T1和T2属于显示周期。

在周期T1期间，第一和第二开关ST1和ST2响应于以与栅极高电压VGH相同的电压电平输入的扫描脉冲SCAN而以全开电平同时导通。

由于第一开关ST1的导通操作，主显示单元MP的第一像素电极Ep1充入第一像素电压Vp1作为用于显示3D图像的数据电压Vdata。由于第二开关ST2的导通操作，副显示单元SP的第二像素电极Ep2充入第二像素电压Vp2作为用于显示3D图像的数据电压Vdata。在周期T1期间，具有微开电平的导通状态的放电控制开关DST的沟道电阻比具有全开电平的导通状态的第二开关ST2的沟道电阻大得多。因此，从第二像素电极Ep2流出的放电电流比进入到第二像素电极Ep2的充电电流小得多。结果，在周期T1期间，因为具有微开电平的导通状态的放电控制开关DST几乎不影响第二像素电极Ep2的充电特性，第二像素电极Ep2充入与第一像素电压Vp1近似的电压电平。

在周期T2期间，第一和第二开关ST1和ST2响应于以与栅极低电压VGL相同的电压电平输入的扫描脉冲SCAN而同时关断。

当第一开关ST1关断时，由于反冲电压的影响，充入到主显示单元MP的第一像素电极Ep1的第一像素电压Vp1被移位了预定值，然后通过第一存储电容器Cst1保持为移位后的值。当第二开关ST2关断时，由于经由放电控制开关DST流出的放电电流，充入到副显示单元SP的第二像素电极Ep2的第二像素电压Vp2在预定时间段被放电为公共电压Vcom的电平。具有微开电平的导通状态的放电控制开关DST的沟道电阻比具有关断状态的第二开关ST2的沟道电阻小得多。结果，通过放电控制开关DST充入到副显示单元SP的第二像素电极Ep2的第二像素电压Vp2被逐渐放电，在一确定周期内收敛为公共电压Vcom的电平，而不受反冲电压的影响。

在周期T1和T2期间，向主显示单元MP的第一公共电极Ec1和副显示单元SP的第二公共电极Ec2施加公共电压Vcom。与第一像素电压Vp1和公共电压Vcom之间的差值不同，第二像素电压Vp2和公共电压Vcom之间的差值在第二像素电极Ep2放电完成时基本变为零。结果，根据图15中所示的电压差-透射率特性，如图17中所示，主显示单元MP显示预定灰度级的3D图像，副显示单元SP显示黑色灰度级的图像。因而，副显示单元SP用作有源黑条纹。

如图18中所示，副显示单元SP上显示的黑图像增加了在垂直方向上彼此相邻的3D图像之间（即左眼图像L和右眼图像R之间）的显示距离D。因此，在无需使用单独的黑条纹图案的情况下，使用副显示单元SP的黑图像可确保不产生串扰的3D图像的垂直视角较宽。

如上所述，根据本发明实施方式的图像显示装置将每个像素分为主显示单元和具有放电控制开关的副显示单元。在3D模式下，副显示单元通过使用微开电平的控制电压控制放电控制开关的放电操作而用作有源黑条纹，不受反冲电压的影响。在2D模式下，使用关电平的控制电压阻止放电控制开关的放电操作。因此，根据本发明实施方式的图像显示装置在不降低2D图像的亮度的情况下可确保3D图像的垂直视角较宽。

此外，根据本发明实施方式的图像显示装置在3D模式下向放电控制开关周期性地施加关电平的控制电压，由此可有效补偿由微开电平的控制电压导致的放电控制开关的劣化。

尽管参照多个示例性的实施方式描述了本发明，但应当理解，所属领域技术人员能设计出多个其他修改例和实施方式，这落在本发明的原理范围内。更具体地说，在说明书、附图和所附权利要求书的范围内，在组成部件和/或主题组合构造的配置中可进行各种变化和修改。除了组成部件和/或配置中的变化和修改之外，替代使用对于所属领域技术人员来说也将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种图像显示装置，包括：

显示面板，所述显示面板被配置为选择性地显示2D图像和3D图像，所述显示面板包括多个像素；

图案化延迟器，所述图案化延迟器被配置为将来自所述显示面板的光分为第一偏振光和第二偏振光；和

控制电压产生电路，所述控制电压产生电路被配置为以关电平产生2D控制电压并产生每隔预定时间段交替地具有微开电平和所述关电平的3D控制电压，所述微开电平高于所述关电平并低于全开电平，

其中所述多子像素的每个都包括：

主显示单元，所述主显示单元包括通过第一开关与数据线连接的第一像素电极和与所述第一像素电极相对并与公共线连接的第一公共电极；和

副显示单元，所述副显示单元包括通过第二开关与所述数据线连接的第二像素电极、与所述第二像素电极相对并与所述公共线连接的第二公共电极、以及响应于所述2D控制电压和所述3D控制电压选择性地将所述第二像素电极连接到所述公共线的放电控制开关，

其中在显示2D图像的2D模式下，所述放电控制开关基于所述2D控制电压而持续保持在关断状态；并且在显示3D图像的3D模式下，所述放电控制开关基于所述3D控制电压而交替地保持在微开状态和关断状态。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述控制电压产生电路被配置为以如下方式产生所述3D控制电压：使得所述3D控制电压的微开电平的周期对应于显示周期，并使得所述3D控制电压的关电平的周期对应于相邻显示周期之间的非显示周期。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中所述非显示周期是垂直消隐周期。

4.根据权利要求2所述的图像显示装置，其中所述控制电压产生电路响应于极性控制信号输出在所述微开电平与所述关电平之间摆动的3D控制电压，所述极性控制信号被配置为控制输入到所述数据线的数据电压的极性。

5.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中所述控制电压产生电路包括：

第一延迟单元，所述第一延迟单元用于接收所述极性控制信号和时钟，以响应于所述时钟将所述极性控制信号延迟预定值；

异或元件，所述异或元件用于接收所述第一延迟单元的输出和所述极性控制信号，以执行异或运算并输出第一运算信号；

反相器，所述反相器用于接收并反转所述第一运算信号，以输出第二运算信号；

电平移位器，所述电平移位器用于接收所述第二运算信号并对所述第二运算信号进行电平移位，以产生所述3D控制电压。

6.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中所述3D控制电压是延迟后的极性控制信号与所述极性控制信号的异或结果的反相信号，其中所述3D控制电压的关电平的周期与所述时钟的周期的一半相同。

7.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中所述控制电压产生电路包括：

第一延迟单元，所述第一延迟单元用于接收所述极性控制信号和时钟，以响应于所述时钟将所述极性控制信号延迟预定值；

异或元件，所述异或元件用于接收所述第一延迟单元的输出和所述极性控制信号，以执行异或运算并输出第一运算信号；

反相器，所述反相器用于接收并反转所述第一运算信号，以输出第二运算信号；

分压器，所述分压器用于分割高电压，以输出分压值；

模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器用于接收所述分压值并对所述分压值进行模拟-数字转换，以输出延迟值；

第二延迟单元，所述第二延迟单元用于利用所述延迟值接收来自所述反相器的第二运算信号，以将所述第二运算信号延迟所述延迟值并输出第三运算信号；

与元件，所述与元件对从所述反相器接收的第二运算信号和从所述第二延迟单元接收的第三运算信号执行与运算，以输出第四运算信号；

电平移位器，所述电平移位器用于接收所述第四运算信号并对所述第四运算信号进行电平移位，以产生所述3D控制电压。

8.根据权利要求4所述的图像显示装置，其中所述3D控制电压的关电平的周期依赖于延迟后的极性控制信号和所述极性控制信号的异或结果。

9.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中所述多个像素的每个都包括：

与所述第一开关和所述第二开关连接的栅极线；和

与所述放电控制开关连接的放电控制线。

10.根据权利要求9所述的图像显示装置，还包括面板驱动电路和控制器，所述面板驱动电路包括：用于驱动所述显示面板的数据线的数据驱动器、用于驱动所述显示面板的栅极线的栅极驱动器和所述控制电压产生电路，并且所述控制器被配置为响应于模式选择信号控制所述面板驱动电路在所述2D模式和所述3D模式下的操作。

11.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中当所述放电控制开关基于所述2D控制电压保持在关断状态时，所述放电控制开关完全切断在所述第二像素电极与所述公共线之间的电流路径。

12.根据权利要求1所述的图像显示装置，其中当所述放电控制开关基于所述3D控制电压保持在微开状态时，所述放电控制开关部分地开启在所述第二像素电极与所述公共线之间的电流路径；当所述放电控制开关基于所述3D控制电压保持在关断状态时，所述放电控制开关完全切断在所述第二像素电极与所述公共线之间的电流路径。

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