CN104754318B - 立体图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

立体图像显示装置。公开了一种具有显示面板的显示装置，其中，所述显示装置包括：多条选通线和多条数据线，其彼此交叉以在所述显示面板中限定多个像素，各个像素被划分成包括2D子像素和3D子像素的N个子像素区域，其中，N是整数并且大于1；以及双凸透镜膜，其包括多个透镜并附着到所述显示面板，其中，奇数水平行上的3D子像素和偶数水平行上的3D子像素在垂直方向上逐行地交替排列。

Description

立体图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种利用双凸透镜膜(lenticular film)将三维(3D)图像显示为多视图(multi-view)的无眼镜3D显示装置，更具体地讲，涉及一种将一个像素分成多个子像素，并且分别驱动这多个子像素，从而增加2D和/或3D图像的显示质量的立体图像显示装置。
背景技术
随着对逼真图像的需求日益增加，正在开发显示3D图像以及2D图像的立体图像显示装置。
2D图像显示装置在显示图像的质量(例如，分辨率和视角)方面已非常先进，但是有这样的局限：2D图像显示装置无法显示图像的深度信息，因为它们显示的是2D图像。
另一方面，3D图像显示装置显示3D立体图像而非2D平面图像，因此将原始3D信息完整地传输给用户。因此，与现有2D图像显示装置相比，3D图像显示装置显示更加生动和逼真的立体图像。
3D图像显示装置大致分成使用3D特殊眼镜的3D眼镜显示装置以及不使用3D特殊眼镜的无眼镜3D显示装置。无眼镜3D显示装置利用双目视差来向观看者提供图像的三维性，从这个意义上讲，无眼镜3D显示装置与3D特殊眼镜显示装置相同。然而，由于无眼镜3D显示装置不需要佩戴3D眼镜，所以无眼镜3D显示装置区别于3D特殊眼镜显示装置。
图1和图2是示出在根据现有技术的无眼镜3D显示装置中实现多视图的方法的示图。
参照图1和图2，在现有技术的无眼镜3D显示装置中，R、G和B像素成矩阵型排列的显示面板10显示图像，双凸透镜膜20设置在显示面板10上，从而使得观看者30能够将3D图像作为多视图观看。
在双凸透镜(lenticular lens)的一个间距中利用N个像素划分并显示图像，从而使得观看者30能够在N个视点处观看3D图像。当观看者30位于预定观看位置时，不同的图像投射到观看者30的左眼和右眼上，因此观看者30由于双目视差而感觉到三维性。
在这样的双凸透镜3D显示装置中，3D图像的分辨率与多视图的数量成比例地降低，并且即使当观看2D图像时，分辨率也按照1/N的因子降低。因此，当观看2D图像时图像的质量下降。
图3是用于描述当双凸透镜以特定角度倾斜并附着到显示面板时发生的3D串扰问题的示图。
参照图3，在利用固定到显示面板的双凸透镜膜20实现2D/3D图像的方法中，双凸透镜膜20在以特定角度倾斜的状态下附着到显示面板。
如上所述，当双凸透镜膜20在以特定角度倾斜的状态下附着到显示面板时，观看者30感知到恰当的视图以及其它附加视图，因此，发生3D串扰，导致3D图像的质量下降。
由于双凸透镜的间距宽度随着显示面板的尺寸增加而加宽，所以应该施加间隙玻璃或间隙膜以维持适当的观看距离。
此外，双凸透镜膜20无法自由弯曲，因此难以实现3D图像的足够深度感。因此，与3D特殊眼镜显示装置相比难以实现逼真的3D图像。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种基本上避免了由于现有技术的局限和缺点引起的一个或更多个问题的立体图像显示装置及其制造方法。
本发明的一个优点旨在提供一种可减少或防止3D串扰的发生的立体图像显示装置。
本发明的另一优点旨在提供一种立体图像显示装置，其不含通常为了维持3D图像的适当观看距离而施加的间隙玻璃或间隙膜，因此可降低显示装置的制造成本和厚度。
本发明的另外的特征和优点将在以下描述中阐述，并且部分地将从该描述而明显，或者可通过本发明的实践而了解。本发明的这些和其它优点将通过所撰写的说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其它优点并且依据本发明的目的，如实现并广义描述的，一种具有显示面板的显示装置可(例如)包括：多条选通线和多条数据线，其彼此交叉以在所述显示面板中限定多个像素，各个像素被划分成包括2D子像素和3D子像素的N个子像素区域，其中，N是整数并且大于1；以及双凸透镜膜，其包括多个透镜并附着到所述显示面板，其中，奇数水平行上的3D子像素和偶数水平行上的3D子像素在垂直方向上逐行地交替排列。
应该理解，以上一般描述和以下详细描述均为示例性和说明性的，旨在提供对要求保护的发明的进一步说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式并与说明书一起用于说明本发明的原理。
附图中：
图1和图2是示出在根据现有技术的无眼镜3D显示装置中实现多视图的方法的示图；
图3是用于描述当双凸透镜以特定角度倾斜并附着到显示面板时发生的3D串扰问题的示图；
图4和图5示意性地示出根据本发明的实施方式的立体图像显示装置，并且示出在不使2D图像的质量劣化的情况下实现3D图像的像素结构；
图6是示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构的示图；
图7示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构，并且示出2D子像素的区域是3D子像素的区域的两倍宽的结构；
图8示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构，并且示出2D子像素的区域是3D子像素的区域的三倍宽的结构；
图9是示出根据本发明的实施方式的2D子像素的布局、3D子像素的布局以及显示2D图像和3D图像的驱动方法的示图；
图10是示出根据本发明的实施方式的在3D图像模式下驱动的立体图像显示装置的示图；以及
图11是示出根据本发明的实施方式的在2D图像模式下驱动的立体图像显示装置的示图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例示出于附图中。贯穿附图可使用相同的标号指代相同或相似的部件。
以下，将参照附图详细描述根据本发明的实施方式的立体图像显示装置。
根据液晶的取向的调节方案，已按照扭曲向列(TN)模式、垂直取向(VA)模式、面内切换(IPS)模式和边缘场开关(FFS)模式不同地开发显示面板。
根据本发明的实施方式的立体图像显示装置的驱动方法可应用于TN模式、VA模式、IPS模式和FFS模式而不限于具体显示模式，并且除了液晶面板以外还可应用于其它类型的平面显示面板。
根据本发明的实施方式的立体图像显示装置旨在减小3D图像的串扰并增加2D图像的质量。
图4和图5示意性地示出根据本发明的实施方式的立体图像显示装置，并且示出在不使2D图像的质量劣化的情况下实现3D图像的像素结构。
参照图4和图5，示出这样一种像素结构，其中排列有多个像素以便于用户将2D/3D图像作为多视图观看。当利用施加有双凸透镜膜的无眼镜显示装置实现2D/3D图像时，可在没有3D串扰的情况下显示高质量图像。另外，在观看2D图像时可防止图像的质量劣化。
在图4和图5中，尽管没有示出背光单元和驱动电路单元，但用于驱动显示面板的驱动电路单元可包括定时控制器(T-con)、数据驱动器(D-IC)、选通驱动器(G-IC)、背光驱动器和电源。
多个像素100成矩阵型排列在显示面板中，形成有多个透镜150的双凸透镜膜附着到显示面板上。
显示面板包括下基板(薄膜晶体管(TFT)阵列基板)、上基板(滤色器阵列基板)以及设置在它们之间的液晶层。
下基板(TFT阵列基板)包括通过多条数据线与多条选通线之间的交叉限定的多个像素，所述多个像素中的每一个包括TFT(是开关元件)、存储电容器(Cst)和像素电极。上基板(滤色器阵列基板)包括红色(R)滤色器、绿色(G)滤色器、蓝色(B)滤色器以及与形成在下基板(TFT阵列基板)上的像素电极对应的公共电极。
通过像素电极与公共电极之间产生的电场来调节液晶层的取向方向，因此调节从背光单元入射的光的透射率，从而显示图像。
包括上述元件的显示面板利用输入图像数据驱动多个像素以显示图像。所述多个像素包括多个红色像素、绿色像素和蓝色像素。一个单元像素由三种颜色的像素(即，红色像素、绿色像素和蓝色像素)构成。通过这种像素结构，显示面板显示图像。
在根据本发明的实施方式的立体图像显示装置中，红色像素、绿色像素和蓝色像素成之字型排列。这里，形成在上基板上的滤色器(CF)阵列的开口宽度减小，从而调节双凸透镜的间距。
在实现基本上相同的视图时，双凸透镜的间距可减小，可去除间隙玻璃和间隙膜。因此在与现有技术相同的透镜间距下，可通过改变视图映射的设置来形成更多数量的视图。
本文中，形成在双凸透镜膜中的多个透镜的点之间的间隙被设定为0，透镜的间距被设定为基本上匹配两个像素的宽度。
图6是示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构的示图。
参照图6，一个像素100被划分成三个区域。一个像素100包括阻挡光的屏障(barrier)区域110、2D子像素130和3D子像素120。
屏障区域110基本上不包括驱动元件，成为被上基板中的黑底(BM)140覆盖的屏障，并阻挡光。
一个像素区域被划分成三个区域，即，屏障区域、3D子像素120和2D子像素130。在划分的三个区域当中，子像素之一被驱动以显示图像而不限于2D图像模式和3D图像模式。另一子像素被驱动以在2D图像模式下发射光，并在3D图像模式下关闭。在这种情况下，2D子像素130和3D子像素120可被形成为具有基本上相同的面积。
详细地讲，在3D图像模式下，3D子像素120打开，2D子像素130关闭。在2D图像模式下，3D子像素120和2D子像素130均打开。
在3D图像模式下，3D子像素120被驱动以显示图像。然而，本实施方式不限于此。即使在2D图像模式下，3D子像素120也被驱动以显示图像。
2D子像素130在2D图像模式下被驱动。在3D图像模式下，2D子像素130不被驱动，以使得由3D子像素120显示的图像被划分成3D图像，因此成为屏障。
即，在3D图像模式下，仅3D子像素120被驱动以显示3D图像。在2D图像模式下，2D子像素130和3D子像素120均被驱动以显示2D图像。
如上所述，一个像素被划分成n个(例如，三个)区域，并且在3D图像模式下，一个子像素打开以减小透镜的间距。因此，可在没有间隙玻璃或间隙膜的情况下维持适当的观看距离。
返回参照图4，根据本申请的实施方式，奇数水平行上的3D子像素和偶数水平行上的3D子像素在垂直方向上逐行地交替排列，以减小3D串扰。例如，奇数水平行上的3D子像素和偶数水平行上的3D子像素可在垂直方向上逐行地按照基本上彼此不交叠的方式排列。在垂直方向上逐行地，奇数水平行上的3D子像素的右边缘可基本上与偶数水平行上的3D子像素的左边缘重合。3D子像素的这些排列方式可提高遍及像素的亮度的均匀性。这样，在水平方向上根据观看者的角度的亮度变化可降低或最小化。
红色像素、绿色像素和蓝色像素可各自移位一个像素的宽度的1/2、1/3或1/4。
视图的像素中所包括的3D子像素设置在一个视图(1视图)的像素中所包括的3D子像素正下方，像素中所包括的屏障区域或2D子像素设置在一个视图(1视图)的像素中所包括的3D子像素正下方。
本文中，双凸透镜膜在垂直于像素的方向上附着到显示面板而没有倾斜。
为了减小3D串扰或线缺陷，可通过将像素的宽度除以1/n来设定开口区域。通过基于与像素对应的宽度调节观看距离，可去除间隙玻璃和间隙膜，或者可减小显示面板的厚度。
根据本发明的实施方式，所有像素可成之字型排列，其中红色像素、绿色像素和蓝色像素中的每一个可各自移位1/2像素宽度、1/3像素宽度或1/4像素宽度，双凸透镜膜垂直地附着到显示面板。因此，形成在双凸透镜膜中的多个透镜的点之间的间隙可被设定为0。
根据本发明的实施方式，在2D图像模式下，因此使亮度的减小最小化，而在3D图像模式下，很好地划分3D图像。因此，2D和3D图像二者的质量均可提高。
此外，由于双凸透镜在垂直方向上笔直地设置，双凸透镜没有倾斜，并且因此从根本上防止了视图的交叠。因此，可按照与眼镜3D显示装置基本上相同的水平实现具有深度感的高质量3D图像。
图7示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构，并且示出2D子像素的区域是3D子像素的区域的两倍宽的结构。
参照图7，一个像素100被划分成三个区域。一个像素100包括阻挡光的屏障区域110、2D子像素130和3D子像素120。
本文中，2D子像素130的区域是3D子像素120的区域的两倍宽。
屏障区域110基本上不包括驱动元件，成为被上基板中的黑底(BM)覆盖的屏障，并阻挡光。
在三个区域当中，子像素之一被驱动以显示图像而不限于2D图像模式和3D图像模式。另一子像素被驱动以在2D图像模式下发射光，并在3D图像模式下关闭。
在3D图像模式下，3D子像素120被驱动以显示图像。然而，本实施方式不限于此。即使在2D图像模式下，3D子像素120也被驱动以显示图像。
2D子像素130在2D图像模式下被驱动。在3D图像模式下，2D子像素130不被驱动，以使得由3D子像素120显示的图像被划分成3D图像，因此成为屏障。
即，在3D图像模式下，仅3D子像素120被驱动以显示3D图像。在2D图像模式下，2D子像素130和3D子像素120均被驱动以显示2D图像。
图8示出根据本发明的实施方式的一个像素被划分成三个区域的像素结构，并且示出2D子像素的区域是3D子像素的区域的三倍宽的结构。
参照图8，一个像素100被划分成三个区域。一个像素100包括阻挡光的屏障区域110、2D子像素130和3D子像素120。
这里，2D子像素130的区域是3D子像素120的区域的三倍宽。
屏障区域110基本上不包括驱动元件，成为被上基板中的黑底(BM)覆盖的屏障，并阻挡光。
在三个区域当中，子像素之一被驱动以显示图像而不限于2D图像模式和3D图像模式。另一子像素被驱动以在2D图像模式下发射光，并在3D图像模式下关闭。
在3D图像模式下，3D子像素120被驱动以显示图像。然而，本发明实施方式不限于此。即使在2D图像模式下，3D子像素120也被驱动以显示图像。
2D子像素130在2D图像模式下被驱动。在3D图像模式下，2D子像素130不被驱动，以使得由3D子像素120显示的图像被划分成3D图像，因此成为屏障。
即，在3D图像模式下，仅3D子像素120被驱动以显示3D图像。在2D图像模式下，2D子像素130和3D子像素120均被驱动以显示2D图像。
图9是示出根据本发明的实施方式的2D子像素的布局、3D子像素的布局以及显示2D图像和3D图像的驱动方法的示图。
参照图9，选通线和公共电压线(Vcom线)在宽度方向上形成。数据线在垂直方向上形成。通过选通线与数据线之间的交叉形成像素区域。
这里，形成2D选通线和3D选通线以分别驱动2D子像素130和3D子像素120。2D选通线形成在像素下面，3D选通线形成在像素上。
一个像素100被划分成三个区域。一个像素100包括阻挡光的屏障区域110、2D子像素130和3D子像素120。
屏障区域110基本上不包括驱动元件，成为被上基板中的黑底(BM)覆盖的屏障，并阻挡光。数据线形成在屏障区域110中。
2D子像素130与屏障区域110相邻地设置，3D子像素120设置在2D子像素130的右侧。
形成用于驱动2D子像素130的2D TFT 160，形成用于驱动3D子像素120的3DTFT170。
2D TFT 160形成在像素下面，3D TFT 170形成在像素上。然而，本实施方式不限于此。例如，2D TFT 170和3D TFT 160的设置位置可交换。
公共电极(Vcom电极)公共地形成在2D子像素130和3D子像素120中。
像素电极形成在2D子像素130和3D子像素120中的每一个中。2D像素电极(2D PXL)接触形成在像素下面的2D TFT 160的漏极，并形成在2D子像素130中。3D像素电极(3D PXL)接触形成在像素上的3D TFT 170的漏极，并形成在3D子像素120中。
如上所述，可分别形成3D TFT 170和3D像素电极，并且可独立地驱动3D子像素120。另外，可分别形成2D TFT 160和2D像素电极，并且可独立地驱动2D子像素130。
图10是示出根据本发明的实施方式的在3D图像模式下驱动的立体图像显示装置的示图。
参照图10，在3D图像模式下，扫描信号仅施加到3D选通线以使3D TFT 170导通。当3D TFT 170导通时，施加到数据线的数据电压则被充入3D子像素120中，3D子像素120显示3D图像。
图11是示出根据本发明的实施方式的在2D图像模式下驱动的立体图像显示装置的示图。
参照图11，在2D图像模式下，当数据电压施加到数据线时，扫描信号被施加到2D选通线和3D选通线以使2D TFT 160和3D TFT 170导通。当2D TFT 160和3D TFT170导通时，施加到数据线的数据电压被充入2D子像素130和3D子像素120中。如上所述，2D子像素130和3D子像素120均被驱动，因此显示2D图像。
根据本发明的实施方式的立体图像显示装置将一个像素划分成多个子像素，并且分别驱动所述多个子像素，从而提高2D/3D图像的显示质量。
在根据本发明的实施方式的立体图像显示装置中，从而减少或防止3D串扰的发生。
在根据本发明的实施方式的立体图像显示装置中，可不再需要通常为了维持3D图像的适当观看距离而施加的间隙玻璃或间隙膜，因此可降低显示装置的制造成本和厚度。
在根据本发明的实施方式的立体图像显示装置中，双凸透镜膜在垂直方向上设置，并且可显示具有足够深度感的高质量3D图像。
以上，显示面板被描述为利用液晶来调节透光率的液晶面板，但本发明不限于此。在本发明的另一实施方式中，有机发光二极管(OLED)显示面板可用作显示面板。
对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖对本发明的这些修改和变化，只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内即可。
本申请要求2013年12月30日提交的韩国专利申请No.10-2013-0167795的优先权，针对所有目的，通过引用将其并入本文，如同在此充分阐述一样。

Claims (19)

1.一种具有显示面板的显示装置，该显示装置包括：
多条选通线和多条数据线，所述多条选通线和多条数据线彼此交叉以在所述显示面板中限定多个像素，各个像素被水平地划分成包括2D子像素、3D子像素和屏障区域的多个子像素区域；以及
双凸透镜膜，该双凸透镜膜包括多个透镜并附着到所述显示面板，
其中，奇数水平行上的3D子像素和偶数水平行上的3D子像素在垂直方向上逐行地交替排列。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述奇数水平行上的所述3D子像素和所述偶数水平行上的所述3D子像素彼此不交叠。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述奇数水平行上的所述3D子像素的右边缘与所述偶数水平行上的所述3D子像素的左边缘重合。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述屏障区域被所述显示面板的上基板上的黑底覆盖。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示2D图像时，所述2D子像素和所述3D子像素发射光。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示3D图像时，所述2D子像素基本上不发射光并且所述3D子像素发射光。
7.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述透镜的间距匹配所述多个像素中的两个像素的宽度。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述双凸透镜膜在相对于所述多个像素的方向没有倾斜的情况下在垂直方向上附接到所述显示面板。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，所述双凸透镜膜中的所述多个透镜的点之间的间隙被设定为0。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述2D子像素的区域是所述3D子像素的区域的两倍宽。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述2D子像素的区域是所述3D子像素的区域的三倍宽。
12.根据权利要求1所述的显示装置，其中，各个像素连接到所述多条数据线中的一条数据线以及所述多条选通线中的2D选通线和3D选通线。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，各个像素还包括连接到所述2D选通线和所述数据线的2D TFT以及连接到所述3D选通线和所述数据线的3D TFT。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述数据线形成在各个像素的所述屏障区域中。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述2D子像素位于所述屏障区域与所述3D子像素之间。
16.根据权利要求12所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示3D图像时，扫描信号被施加到所述3D选通线，但未施加到所述2D选通线。
17.根据权利要求16所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示2D图像时，所述扫描信号被施加到所述3D选通线和所述2D选通线。
18.根据权利要求13所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示3D图像时，所述2DTFT截止并且所述3D TFT导通。
19.根据权利要求18所述的显示装置，其中，当所述显示装置显示2D图像时，所述2DTFT和3D TFT导通。
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