CN105635714A - 图像显示设备及其驱动方法 - Google Patents

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CN105635714A CN201610024090.7A CN201610024090A CN105635714A CN 105635714 A CN105635714 A CN 105635714A CN 201610024090 A CN201610024090 A CN 201610024090A CN 105635714 A CN105635714 A CN 105635714A
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Abstract

本申请涉及一种驱动液晶显示设备的方法，包括将显示黑数据的黑数据帧***在交替显示左眼数据和右眼数据的相邻数据帧之间，当数据帧输入时，将对应于当前帧的第n帧与对应于前一帧的第(n-2)帧相互比较，根据比较结果从查找表读取补偿值并使用读取的补偿值调制所述第n帧的输入数据以输出调制的数据；以及当黑数据输入时，将对应黑数据帧的数据旁路而不调制该数据以输出旁路数据，本申请还涉及所述的图像显示设备。

Description

图像显示设备及其驱动方法
本申请是中国专利申请201010610156.3的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于改善画质的图像显示设备及其驱动方法。
背景技术
随着各种图像处理技术的发展，开发出了能够选择性地显示2D图像和3D图像的图像显示***。
产生3D图像的方法分为立体技术和自动立体技术。
立体技术使用具有高3D效果的左眼和右眼的视差图像，并包括实际使用的立体方法和自动立体方法。自动立体方法提供在显示屏幕的前面和后面的光学板用于将左右视差图像的光学轴彼此划分，如视差栅栏。立体方法在液晶显示面板上显示具有不同偏振方向的左右视差图像并通过使用偏振眼镜或液晶快门眼镜来产生3D图像。
立体方法进一步分为使用图案延迟膜和偏振眼镜的第一偏振滤光器方法、使用切换液晶层和偏振眼镜的第二偏振滤光器方法以及液晶快门眼镜方法。在第一和第二偏振滤光器方法中，由于设置在液晶显示面板上的图案延迟膜或切换液晶层用作偏振滤光器，3D图像具有低透射率。
立体方法使用液晶快门眼镜在显示器上逐帧交替显示左眼和右眼图像，并接着与显示时序同步地打开和关闭液晶快门眼镜的左眼和右眼快门以产生3D图像。液晶快门眼镜在显示左眼图像的第n帧周期只打开左眼快门且在显示右眼图像的第(n+1)帧周期只打开右眼快门，从而以时分方式产生双眼视差。
在上述图像显示***中，液晶显示器(LCD)被广泛用作图像显示设备。LCD是保持型显示设备，由于液晶的维持特性，其保持在前一帧周期充电的数据直到新数据被写入其中。当写入数据时液晶的响应延迟。当LCD产生3D图像时在左眼图像变成右眼图像或右眼图像变成左眼图像的时候液晶的响应延迟引起移动模糊，导致以伪影形式的3D串扰。
已知多种用于改善2D图像的液晶响应特性的方法。例如，过驱动控制(ODC)将前一帧数据与当前帧数据相比较，根据比较结果检测数据变化，对应于数据变化从存储器读取补偿值并用读取的补偿值调制输入数据。参考图1，在前一帧数据为“127”而当前帧数据为“191”时，ODC将当前帧数据调制至大于“191”的“223”，并且在前一帧数据为“191”而当前帧数据为“63”时，ODC将当前帧数据调制成小于“63”的“31”，从而调节施加至液晶的数据电压以便改善液晶的响应特性。另外，黑数据***(BDI)将黑帧***到相邻的帧之间以改善运动模糊并从而增强液晶的响应特性。
为了改善由于因亮度差导致的左眼图像和右眼图像重叠而产生的3D串扰，考虑将上述用于改善液晶响应特性的方法应用至图像显示设备。
但是，使用如图2中所示的现有的ODC逻辑和补偿值存在一些涉及亮度偏差的问题。在图2中，第(n-2)帧Fn-2代表显示左眼图像的左眼数据帧，第n帧Fn代表显示右眼图像的右眼数据帧，而第(n-1)帧Fn-1代表显示黑图像的黑数据帧。在每帧的目标灰度值分别对应“180”、“0”和“150”的情况(A)和每帧的目标灰度值分别对应“225”、“0”和“150”情况(B)中，分别应用有ODC的第n帧Fn的亮度产生了变化。这是因为液晶由于施加的电压而上升，这样由于液晶的响应延迟，在情况(A)中的第n帧Fn的初始亮度Li与在情况(B)中的第n帧Fn的初始亮度Li不同，即使为了达到第n帧Fn的目标灰度值，关于第(n-1)帧Fn-1的目标灰度值“0”应用相同的补偿值。液晶的响应与第(n-2)帧Fn-2与第(n-1)帧Fn-1之间的灰度差成比例，从而情况(B)中的初始亮度Li高于情况(A)中的初始亮度Li。当显示黑图像的黑数据帧***在代表显示左眼图像的左眼数据帧的第(n-2)帧Fn-2和代表显示右眼图像的右眼数据帧的第n帧Fn之间时将发生类似的情况。
发明内容
本发明的一方面是提供一种当生成3D图像时，用于去除3D串扰而不产生亮度偏差的图像显示设备及其驱动方法。
本发明的进一方面是提供一种用于显著地降低DC图像残留的图像显示设备及其驱动方法。
一方面，一种驱动液晶显示设备的方法包括将显示黑数据的黑数据帧***在交替显示左眼数据和右眼数据的相邻数据帧之间；当数据帧输入时，将对应于当前帧的第n帧与对应于前一帧的第(n-2)帧相互比较，根据比较结果从查找表读取补偿值并使用读取的补偿值调制第n帧的输入数据以输出调制的输入数据；当黑数据输入时，将对应于黑数据的数据旁路而不调制该数据以输出旁路数据。
所述方法可进一步包括根据N帧反转(N是4的倍数)将调制的数据和旁路数据的极性反转并将具有反转极性的数据施加给显示面板。
所述方法可进一步包括在对应两帧的周期内存储数据帧的输入数据。
所述方法可进一步包括与左眼数据的显示时序同步地打开液晶快门眼镜的左眼快门并与右眼数据的显示时序同步地打开液晶快门眼镜的右眼快门。
在另一个方面，一种图像显示设备包括3D处理器，其将显示黑数据的黑数据帧***在交替显示左眼数据和右眼数据的相邻数据帧之间；数据调制器，当数据帧输入时，其将对应于当前帧的第n帧与对应于前一帧的第(n-2)帧相互比较，从查找表读取根据比较结果的补偿值并使用读取的补偿值调制第n帧的输入数据以输出调制的输入数据；以及旁路单元，当黑数据输入时，其将对应黑数据的数据旁路而不调制该数据以输出旁路数据。
所述图像显示设备可进一步包括数据驱动器，其根据N帧反转(N是4的倍数)将调制的数据和旁路数据的极性反转并将具有反转极性的数据施加给显示面板。
所述图像显示设备可进一步包括帧存储器，其在对应两帧的周期中存储数据帧的输入数据。
所述图像显示设备可进一步包括液晶快门眼镜，其具有与左眼数据的显示时序同步打开的左眼快门以及与右眼数据的显示时序同步打开的右眼快门。
附图说明
将参考下面的附图详细描述本发明的实现，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。
图1是用于解释传统的过驱动控制(ODC)方法的视图；
图2图示当生成3D图像时产生的亮度偏差；
图3是示出驱动图像显示设备的方法的实现的流程图；
图4图示在数据帧之间的黑数据帧***；
图5图示用于将第n帧数据与第(n-2)帧数据相互比较的示例性查找表；
图6是用于说明本发明实现效果的视图；
图7是液晶显示设备实现的框图；
图8图示根据4帧反转的数据极性控制。
具体实施方式
在下文中，将参考图3至8详细描述该发明的实现。
图3是示出驱动图像显示设备的方法的实现的流程图，图4图示在数据帧之间的休止帧***，图5图示用于将第n帧数据与第(n-2)帧数据相互比较的示例性查找表。
参考图3，在操作S10和S20中参考输入数据和模式信号确定当前驱动模式是否是3D模式。
当在操作S20中确定当前驱动模式是3D模式时，在操作S30中，将由从外部视频源输入的3D数据组成的3D输入帧划分成用于显示左眼图像的左眼数据帧L和用于显示右眼图像的右眼数据帧R。如图4所示，在操作40中，将用于显示黑图像的黑数据帧***在相邻的数据帧L和R之间。经过前面所述的数据划分和***操作，从而将输入帧频率乘以四。例如，50Hz的帧频率增加至200Hz而60Hz的帧频率增加至240Hz。类似地，可以用类似的方法将输入帧率乘以4n。
在操作S50中，关于输入垂直同步信号，确定对应于当前帧的第n帧Fn是数据帧L或R或是黑数据帧B。
当在操作S50中确定第n帧Fn对应数据帧L或R时，使用包括在第一查找表LUT1中的补偿值对数据帧L或R的输入数据进行ODC调制并在操作S60中输出。在图5中所示的第一查找表LUT1中，将第n帧Fn的前一帧设定为第(n-2)帧Fn-2。当第n帧Fn是左眼数据帧L时第(n-2)帧Fn-2对应右眼数据帧R或者当第n帧Fn是右眼数据帧R时第(n-2)帧Fn-2对应左眼数据帧L，从而当应用ODC时，将其间设置有黑数据帧B的相邻数据帧L和R相互比较。结果，与传统的驱动图像显示设备的方法相比，由液晶的响应延迟导致的亮度偏差显著降低。
当在操作S50中确定第n帧Fn是黑数据帧B时，在操作S70中输出黑数据帧B的数据而不进行OCD调制。
另一方面，当在操作S20中确定当前驱动模式是2D模式时，在操作S80中，通过数据插值方法例如移动评估移动补偿(MEMC)控制由从外部视频源输入的2D数据组成的2D输入帧的帧率。根据帧率控制(FRC)将输入帧频率乘以四或更大。
在操作S90中，使用包括在第二查找表LUT2中的补偿值对经帧率控制的2D数据进行ODC调制。该ODC调制方法与本申请人提出的韩国专利申请No.10-2001-0032364以及10-2001-0057119中公开的调制方法相同。
如图8所示，通过N帧反转(N是4的倍数)将在操作S60、S70和S90中输出的数据的极性反转并且在操作S100中将极性反转的数据施加给液晶显示面板。
图6示出根据本发明的驱动方法的效果。
参考图6，当对应左眼和右眼或右眼和左眼数据帧的第(n-2)帧和第n帧Fn-2和Fn布置为在它们之间定位有对应黑数据帧的第(n-1)帧Fn-1时，在每帧的目标灰度值分别对应“180”、“0”和“150”的情况(A)以及每帧的目标灰度值分别对应“225”、“0”和“150”的情况(B)中，根据本发明应用了ODC调制的第n帧Fn中的亮度都达到“150”。在两种情况(A)和(B)中达到了相同的亮度是因为通过第n帧Fn与第(n-2)帧Fn-2的比较以及基于比较结果由不同补偿值的调制对第n帧Fn的数据进行了ODC调制。相较于情况(A)，在第(n-2)帧Fn-2的灰度值相对较大的情况(B)中，对于第(n-1)帧Fn-1的液晶响应延迟。因此，如果通过第n帧Fn与第(n-2)帧Fn-2的比较来ODC调制第n帧Fn的数据，则可根据第(n-2)帧Fn-2的灰度值确定ODC补偿值。在图6中，(B)的补偿值被确定为小于(A)的补偿值以去除亮度变化。
图7图示根据本发明的图像显示设备的实现。
参考图7，图像显示设备包括3D处理器10、2D处理器20、时序控制器30、数据驱动器40、栅极驱动器50、液晶显示(LCD)面板60、背光单元70以及液晶快门眼镜80。
3D处理器10将由从外部视频源输入的3D数据组成的3D输入帧划分成用于显示左眼图像的左眼数据帧L和用于显示右眼图像的右眼数据帧R并在相邻数据帧之间***用于显示黑图像的黑数据帧，也就是，黑数据帧B，以倍增输入帧频率。
2D处理器20通过数据补偿例如MEMC控制由从外部视频源输入的2D数据组成的2D输入帧的帧率以倍增输入帧频率。
时序控制器30ODC调制输入2D/3D数据并与倍增输入帧频率同步地将调制的数据提供给数据驱动器40。时序控制器30基于从外部***板输入的时序信号(垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号、点时钟信号等)产生用于控制数据驱动器40和栅极驱动器50操作时序的时序控制信号DDC和GDC。时序控制器30将数据时序控制信号DDC和栅极时钟控制信号GDC倍增以使数据时序控制信号DDC和栅极时钟控制信号GDC与倍增的输入帧频率同步。时序控制器30基于倍增的输入帧频率产生用于控制背光单元70开启/关闭时序的背光控制信号CBL。时序控制器30基于倍增的输入帧频率产生用于控制液晶快门眼镜80操作的快门控制信号CST。
时序控制器30包括用于将输入2D和3D数据选择性输出的选择器31、帧存储器32、数据调制器33、第一和第二查找表34A和34B以及黑数据旁路单元35。选择器31根据外部模式信号选择性地输出从2D处理器20输入的2D数据和从3D处理器10输入的3D数据。在3D模式中帧存储器32在对应2帧的周期中存储从选择器31接收的3D数据。在3D模式中帧存储器32仅存储数据帧L和R的数据。在2D模式中帧存储器32在一帧周期中存储从选择器31接收的2D数据。第一查找表34A存储通过第n帧Fn与第(n-2)帧Fn-2的比较而选择的补偿值。第二查找表34B存储通过第n帧Fn与第(n-1)帧Fn-1的比较而选择的补偿值。只要向图像显示设备供电时，就从外部EEPROM装载第一和第二查找表34A和34B的补偿值。用户可以升级EEPROM中存储的补偿值。数据调制器33从选择器31接收包括数据帧L和R的3D数据以及帧率控制的2D数据。在3D模式中，数据调制器33将第n帧Fn与第(n-2)帧Fn-2相互比较，根据比较结果从第一查找表34A读取补偿值并使用补偿值ODC调制对应于数据帧L和R的数据。在2D模式中，数据调制器33使用包括在第二查找表34B中的补偿值ODC调制帧率控制的2D数据。黑数据旁路单元35将从选择器31接收的黑数据帧B旁路给数据驱动器40。
数据驱动器40响应数据控制信号DDC将从时序控制器30接收的经调制的3D数据或2D数据转换成模拟信号，通过如图8所示的N帧反转(N是4的倍数)将经调制的3D数据或2D数据的极性反转，并将具有反转极性的3D数据或2D数据提供给LCD面板60的数据线。根据N帧反转将数据的极性反转以便于消除DC图像残留。向LCD长时间施加DC电压，负电荷离子在相同的运动矢量方向上移动而正电荷离子在与负电荷离子移动方向相反的运动矢量方向上移动并根据施加在液晶上的场极性而极化。负电荷离子的累积量和正电荷离子的累积量随着时间的过去而增大。随着离子累积量的增大，取向膜退化从而使液晶的取向性能恶化。相应地，当向LCD长时间施加DC电压，在显示的图像上产生图像残留并随着时间的过去而变大。当温度很高或者向液晶层长时间施加DC电压时，图像残留快速产生并变得严重。当将BDI应用到3D模式中的数据的时候，在数据极性以每帧或每两帧反转时，DC图像残留变得严重。如从图8中可知，当根据1帧反转将数据极性反转时，对应左眼数据帧L的数据极性与对应右眼数据帧R的数据极性连续保持为正(+)从而增加了DC图像残留。进一步，当根据2帧反转将数据极性反转时，对应左眼数据帧L的数据极性保持为正(+)而对应右眼数据帧R的数据极性连续保持为负(-)从而增加了DC图像残留。但是，当根据4帧反转将数据极性反转时，对应左眼数据帧L的数据极性与对应右眼数据帧R的数据极性每隔四帧反转，从而显著降低DC图像残留。
栅极驱动器50响应栅极控制信号GDC产生扫描脉冲信号并将扫描脉冲信号顺序地提供给LCD面板16的栅线。
LCD面板60包括两个玻璃基板和形成在两个玻璃基板之间的液晶层。在LCD面板60的下玻璃基板上形成有数据线和与数据线相交叉的栅线。根据数据线和栅线的交叉结构在LCD面板60中以矩阵形式布置液晶单元。在LCD面板60的上玻璃基板上形成有黑矩阵、彩色滤光片以及液晶单元的公共电极。在垂直电场驱动类型例如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式中，该公共电极设置在上玻璃基板上，而在水平电场类型例如共面开关(IPS)模式和边缘电场开关(FFS)模式中，该公共电极与像素电极一起设置在下玻璃基板上。偏振器分别附装到LCD面板60的上、下玻璃基板上，并且用于设定液晶预倾角的取向膜形成在上和下玻璃基板的内表面之间，其与液晶相接触。
背光单元70包括根据光源驱动器(未示出)提供的驱动电力而开启的光源、光导(或漫射器)以及光学片。背光单元70可以是直下式或侧边式。该光源可包括热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、外置电极荧光灯(EEFL)和发光二极管(LED)中的一种或两种以上。当图像显示设备是反射型LCD时，可省略背光单元70。
液晶快门眼镜80在3D模式中工作并包括独立电控制的左眼快门STL和右眼快门STR。左眼快门STL和右眼快门STR中的每个都包括第一透明基板、形成在第一透明基板上的第一透明电极、第二透明基板、形成在第二透明基板上的第二透明电极以及***在第一和第二透明基板之间的液晶层。向第一透明电极施加参考电压，向第二透明电极施加ON/OFF电压。当ON电压被施加到第二透明电极时，左眼快门STL和右眼快门STR透射来自液晶显示面板60的光，而当OFF电压被施加到第二透明电极时，左眼快门STL和右眼快门STR阻挡来自液晶显示面板60的光。
如上所述，根据本发明的图像显示设备及其驱动方法可以关于第(n-2)帧(右眼/左眼数据帧)的数据ODC调制第n帧(左眼/右眼数据帧)的数据使得可以根据第(n-2)帧的灰度值容易地控制第n帧的ODC补偿值。相应地，当生成3D图像时，可以有效地去除3D串扰而不产生亮度偏差。
进一步，通过根据N帧反转(N是4的倍数)将数据极性反转，当向3D图像应用BDI时，根据本发明的图像显示设备及其驱动方法可以显著地降低DC图像残留。

Claims (8)

1.一种驱动液晶显示设备的方法，包括：
参照输入数据和模式信号，确定3D模式；
将显示黑数据的黑数据帧***在交替显示左眼数据和右眼数据的相邻数据帧之间；
当数据帧输入时，将对应于左眼数据和右眼数据帧之一的第n帧与对应于左眼数据和右眼数据帧中另一个的第(n-2)帧相比较，根据第n帧与第(n-2)帧的比较结果从查找表读取补偿值并使用读取的补偿值调制所述第n帧的输入数据以输出调制的数据；以及
当黑数据输入时，将对应黑数据帧的数据旁路而不调制该数据以输出旁路数据。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括根据N帧反转将调制的数据和旁路数据的极性反转，并将具有反转极性的数据施加给显示面板，其中N是4的倍数。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在对应两帧的周期中存储数据帧的输入数据。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括与左眼数据的显示时序同步打开液晶快门眼镜的左眼快门并与右眼数据的显示时序同步打开液晶快门眼镜的右眼快门。
5.一种图像显示设备，包括：
选择器，将输入2D和3D数据选择性地输出；
3D处理器，其将显示黑数据的黑数据帧***在交替显示左眼数据和右眼数据的相邻数据帧之间；
数据调制器，当数据帧输入时，其将对应于左眼数据和右眼数据帧之一的第n帧与对应于左眼数据和右眼数据帧中另一个的第(n-2)帧相比较，根据第n帧与第(n-2)帧的比较结果从查找表读取过驱动控制补偿值并使用读取的补偿值调制所述第n帧的输入数据以输出调制的数据；以及
旁路单元，当黑数据输入时，其将对应黑数据帧的数据旁路而不调制该数据以输出旁路数据。
6.根据权利要求5所述的图像显示设备，进一步包括数据驱动器，其根据N帧反转将调制的数据和旁路数据的极性反转，并将具有反转极性的数据施加给显示面板，其中N是4的倍数。
7.根据权利要求5所述的图像显示设备，进一步包括帧存储器，其在对应两帧的周期中存储数据帧的输入数据。
8.根据权利要求5所述的图像显示设备，进一步包括液晶快门眼镜，其具有与左眼数据的显示时序同步打开的左眼快门以及与右眼数据的显示时序同步打开的右眼快门。
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