CN100434970C - 显示器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示器件，包括：包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括分别对应于观察者的右眼和左眼的右眼像素和左眼像素；和透镜单元，包括至少两个透镜，每个透镜对应于一种颜色区域，其中该至少两个透镜具有不同的焦距。

Description

显示器件
本申请要求于2005年6月29日提交的韩国专利申请10-2005-0057084的权益，在这里引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种显示器件，尤其涉及一种透镜型显示器件。
背景技术
目前，通常使用的是二维显示器件。近来，由于宽带通信网络，开始研究和开发三维显示器件。
各种类型的三维图像显示多种形式：例如深度图像(depth image)型、三维图像型、立体型等。深度图像型用作三维计算机绘图或者I-MAX电影。三维图像型用作全息图像。深度图像型和三维图像型需要大量数据并且会导致高成本。因此，目前，立体型得到了广泛的应用。
立体型显示器件利用双眼视差来显示三维图像。当左右眼看向分别两个二维图像时，这两个二维图像被传送到大脑，之后大脑混合这两个二维图像。因此，会感测到具有深度和本体的三维图像。立体型显示器件包括使用特殊眼镜(glasses)的显示器件和不采用眼镜的显示器件。不采用眼镜的立体型显示器件优于采用了特殊眼镜的立体型显示器件，这是由于不采用眼镜的立体型显示器件不需要单独的眼镜。不采用眼镜的立体显示器件分为视差尺(parallaxbarrier)型、透镜型等等。上述形式中，主要采用透镜型。
图1所示为根据现有技术的透镜型显示器件的截面图。
如图1所示，透镜型显示器件包括显示单元10和透镜单元20。显示单元10包括左眼和右眼红、绿和蓝色象素RL、RR、GL、GR、BL和BR，左眼红、绿和蓝色象素RL、GL和BL对应于观察者2的左眼，而右眼红、绿、蓝象素RR、GR和BR对应于观察者2的右眼。透镜单元20包括多个规则排列的透镜22，透镜22具有沿着垂直于图1的平面方向延伸的半圆柱形状，对应于左眼和右眼的两个二维图像分别由透镜22折射并传送到左眼和右眼。因此，观察者2接收到由于双眼视差引起的三维图像。
在图1中，所示出的透镜型显示器件具有一个单独的视点，其中观察者2在一个方向上观察三维图像。
图2所示为根据现有技术的具有多个视点的透镜型显示器件的截面图。
如图2所示，三个观察者4，6和8在不同的视点通过透镜型显示器件观察三维图像。为此，多个红、绿和蓝色象素R1、R2、R3、R4、G1、G2、G3、G4、B1、B2、B3和B4规则排列。第一观察者4的右眼对应于第一红、绿和蓝色象素R1、G1和B1，而第一观察者4的左眼对应于第二红、绿和蓝色象素R2、G2和B2；第二观察者6的右眼对应于第三红、绿和蓝色象素R3、G3和B3，而第二观察者6的左眼对应于第四红、绿和蓝色象素R4、G4和B4；第三观察者8的右眼对应于第一红象素R1、第一绿象素G1和第一蓝象素B1，而第三观察者8的左眼对应于第二红、绿和蓝色象素R2、G2和B2。透镜单元通过透镜22折射两个二维图像。
现有技术的透镜型显示器件具有以下几个问题。现有技术中的透镜型显示器件由于透镜具有持久不变的光学特性而只能用于三维显示器件。如果观察者连续长时间的使用透镜型显示器件观察三维图像，则观察者会感到厌烦和疲劳。因此，需要将三维图像转换为二维图像。然而，在现有技术的透镜型显示器件中很难改变图像的显示模式。
在现有技术的透镜型显示器件中，采用具有相同形状的透镜，而不考虑红色、绿色和蓝色折射的不同。因此，产生了色差。
图3所示为现有技术的透镜型显示器件中出现色差的示意图。在图3中，为了便于简单的解释，示出了红色和紫色光。
如图3所示，由于红色和紫色光具有不同的波长然而却通过相同的透镜，从而红色和紫色光会在不同的点会聚。这种现象是由于放大的色差引起的，因此，降低了显示质量。
发明内容
因此，本发明致力于提供一种充分消除了由于现有技术的限制和缺陷引起的一个或多个问题的显示器件。
本发明另外的特点和优点将在以下的描述中提出，一部分将从描述中明显看出，或者通过对发明的实践领会到。本发明的目的和其他优点可从文字描述和权利要求以及附图中特别指出的结构中了解和获得。
为了得到上述和其他优点，依照本发明的目的，作为具体描述和广泛描述的，根据本发明的一个方面，提供一种显示器件，包括：包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括分别对应于观察者的右眼和左眼的右眼象素和左眼象素；和透镜单元，包括至少两个透镜，每个透镜分别对应于一种颜色区域，其中该至少两个透镜具有不同的焦距。
在本发明的另一方面，提供了一种显示器件，包括：包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括对应于观察者的右眼和左眼的右眼象素和左眼象素；和透镜单元，包括至少两个充满液晶材料的透镜形状空间，并具有产生作用到液晶材料上的电场的第一和第二导电层，每个所述透镜形状空间对应于一种颜色区域。
在本发明的另一方面，提供了一种显示器件，包括：包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括分别对应于观察者的右眼和左眼的右眼象素和左眼象素；和透镜单元，包括至少两个透镜形状部分，每个透镜形状部分对应于一种颜色区域，其中该透镜形状部分作为透镜使用，从而在该显示器件显示三维图像时，从所述至少两种颜色区域之一发出的光与从所述至少两种颜色区域中的另一个发出的光充分会聚在相同的点，其中所述至少两个透镜形状部分具有不同的焦距。
可以理解，上述总体描述和以下的用于实施和解释的具体描述都是为了对本发明的权利要求书提供进一步的解释。
附图说明
附图提供对本发明的进一步的理解，其包含在说明书中并构成说明书的一部分，说明本发明的实施方式并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1所示为根据现有技术的透镜型显示器件的截面图；
图2所示为根据现有技术的具有多个观察者的透镜型显示器件的截面图；
图3所示为在现有技术的透镜型显示器件中产生色差的示意图；
图4所示为根据本发明一实施方式的透镜型显示器件的截面图；
图5所示为根据另一实施方式的具有多个视点的透镜型显示器件的截面图；
图6A和6B所示为根据本发明另一实施方式的透镜型显示器件的截面图，该显示器件可在二维模式和三维模式之间转换；
图7A和7B所示为根据本发明另一实施方式的透镜型显示器件的截面图，该显示器件可在二维模式和三维模式之间转换。
具体实施方式
下面详细参考本发明的优选实施方式，其实施例在附图中示出。
图4所示为根据本发明一实施方式的透镜型显示器件的截面图。
如图4所示，透镜型显示器件包括显示单元110和透镜单元120。
显示单元110包括矩阵形式的多个象素。多个象素包括产生对应于右眼的二维图像的象素和形成对应于左眼的二维图像的象素。例如，多个象素包括左眼和右眼红、绿和蓝色象素RL、RR、GL、GR、BL和BR，左眼红、绿和蓝色象素RL、GL和BL对应于观察者102的左眼，右眼红、绿和蓝色象素RR、GR和BR对应于观察者102的右眼，相互邻接的右眼和左眼象素具有相同的颜色并限定颜色区域。
透镜单元120包括多个透镜124、126和128。透镜124、126和128具有沿垂直于图4的平面方向延伸的半圆柱形状。多个透镜124、126和128包括具有不同焦距(即，折射率)的第一、第二和第三透镜124、126和128。
第一、第二和第三透镜124、126和128周期性排列，从而第一透镜124具有对应于右和左红色象素RR和RL的第一焦距，第二透镜126具有对应于右和左绿色象素GR和GL的第二焦距，而第三透镜128具有对应于右和左蓝色象素BR和BL的第三焦距。
由于红、绿和蓝色光具有不同的波长，第一、第二和第三焦距各不相同，从而红、绿和蓝色光在相同的位置会聚。红色光具有大于绿色光的波长，而绿色光具有大于蓝色光的波长。第一焦距小于第二焦距，而第二焦距小于第三焦距。因此，从各右眼象素和左眼象素发射出的红、绿和蓝色光会聚在相同的位置处，即，观察者102的右眼和左眼。因此可消除色差。
为了使第一到第三焦距各不相同，即，第一到第三折射率各不相同，第一到第三透镜124、126和128具有不同的形状，例如曲率半径和不同的厚度、不同的材料或者不同的形状和不同的材料。
例如，第一透镜124可具有小于第二透镜126的曲率半径，而第二透镜126可具有小于第三透镜128的曲率半径。第一透镜124可具有折射率大于第二透镜126的材料，而第二透镜126可具有折射率大于第三透镜128的材料。
如上所述，对应于不同颜色象素的透镜具有不同的焦距，从而将不同颜色的光会聚于相同的位置。为了实现这个目的，形状、材料或者形状和材料可不同，从而可消除色差。
在图4中，所示出的透镜型显示器件具有一个单独的视点，其中观察者102在一个方向上观察三维图像。
图5所示为根据另一实施方式的具有多个视点的透镜型显示器件的截面图。在图5中，所示出的是具有三的倍数个视点的透镜型显示器件，与图3所示的类似。除了具有多个视点，在图5中的透镜型显示器件与图4所示的类似，因此省略了类似于图3和4的部分的解释。
显示单元110包括发射相同颜色光的四个象素，例如，第一到第四红色象素R1到R4、第一到第四绿色象素G1到G4和第一到第四蓝色象素B1到B4。这四个红、绿和蓝色象素分别限定了红、绿和蓝色区域112、114和118。具有相同颜色的四个象素排列在各红、绿和蓝色区域112、114和118中。例如，第一观察者的右眼对应于第一红、绿和蓝色象素R1、G1和B1，而第一观察者的左眼对应于第二红、绿和蓝色象素R2，G2和B2，第二观察者的右眼对应于第三红、绿和蓝色象素R3、G3和B3，而第二观察者的左眼对应于第四红、绿和蓝色象素R4、G4和B4，第三观察者的右眼对应于第一红色象素R1、第一绿色象素G1和第一蓝色象素B1，而第三观察者的左眼对应于第二红、绿和蓝色象素R2、G2和B2。
透镜单元120包括分别对应于红色区域112(象素)、绿色区域114(象素)和蓝色区域116(象素)的第一、第二和第三透镜124、126和128，类似于图4所示。第一到第三透镜124、126和128具有不同的形状，例如曲率半径和不同的厚度、不同的材料或不同的形状和材料，类似图4所示。
如上所述，对应于不同颜色象素的透镜具有不同的焦距，从而使不同颜色的光会聚在相同的位置。具有相同颜色的多个象素设置在相应的透镜下面，因此可消除色差且容易实现多个视点。
在图4和5的实施方式中，显示单元可包括各种单元类型，例如液晶单元、等离子体显示面板单元、发光二极管单元、阴极射线管单元和类似单元。颜色区域以矩阵形式排列。具有不同焦距的透镜可如象素和颜色区域一样以矩阵形式充分排列。显示单元可具有不同颜色类型的象素以形成白色，例如，青色、红紫色和黄色象素。
图4和5的透镜型显示器件为三维模式的显示器件。
图6A和6B所示为根据本发明另一实施方式的透镜型显示器件的截面图，该显示器件可在二维模式和三维模式之间转换。除了透镜单元，图6A和6B的透镜型显示器件类似于图4和5中的显示器件。
如图6A和6B所示，透镜型显示器件包括显示单元110和透镜单元120。显示单元110包括多个形成至少两个二维图像的象素。
透镜单元120包括第一基板132和第二基板134以及填充在位于第一和第二基板132和134之间的透镜形状的空间A中的液晶层160。透镜单元120是透明的，从而从显示单元110发射的光传输通过透镜单元120。由于液晶层160具有光学各向异性和偏振性能，在透镜型显示器件中采用具有常规折射率和超常规折射率的液晶层160，从而可以可控制地显示二维图像和三维图像。
更具体的说，在第一基板132上设置第一透明导电层140。第一透明导电层140包括依次设置的第一电极142和第一定向层144。在第二基板134上，设置第二透明导电层150。第二透明导电层150包括依次设置的第二电极152、复制层154和第二定向层156。
在第一和第二定向层144和156之间的透镜形状空间A中填充液晶层160。透镜单元120的上述组成部分均为透明状。第一和第二电极142和152可包括透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)。第一和第二定向层144和156被摩擦以初始排列液晶分子。
复制层154具有多个弯曲形状部分。上述弯曲形状部分弯曲。弯曲形状部分和第一定向层144限定了透镜形状空间A。因此，填充在透镜形状空间A中的液晶层160具有透镜形状。第一定向层144可为平面状或弯曲状，而液晶层160可包括向列型液晶材料。各弯曲形状部分可对应于具有相同颜色的至少两个象素，与图4和5中所示类似。
按照液晶分子的排列，液晶层160的折射率发生变化。根据第一和第二电极142和152之间的电压差产生的电场而使液晶分子的排列发生变化。因此，当透镜型显示器件以二维模式驱动时，液晶层160作为非折射透镜使用；而当透镜型显示器件以三维模式驱动时，液晶层160作为透镜使用。例如，当液晶分子的常规折射率与第一和第二透明导电层140和150的折射率匹配时，液晶层160作为二维模式的非折射透镜使用；当液晶分子的非常规折射率与第一和第二透明导电层140和150的折射率匹配时，液晶层160作为三维模式的折射透镜使用。
参考图6A，当第一和第二电极142和152上没有施加电压时，液晶分子上没有施加电场。因此，液晶层160作为非折射透镜使用。从而，透镜型显示器件以二维模式驱动。
参考图6B，当第一和第二电极142和152上施加电压时，液晶分子上施加电场。因此，液晶层160作为折射透镜使用。从而，透镜型显示器件以三维模式驱动。
在图6A和6B中示出了具有相同形状的透镜形状空间A。可选择的，透镜形状空间A可具有不同的形状，例如曲率半径或厚度，与图4和5所示类似。当透镜形状空间A具有相同形状和相同的液晶分子时，第一和第二电极142和152中的至少一个可被划分为对应于各透镜形状空间A。该被划分的部分可被施加不同的电压，从而对应于被划分部分的透镜形状空间A具有不同的折射率。
图7A和7B所示为根据本发明另一实施方式的透镜型显示器件的截面图，该显示器件可在二维模式和三维模式之间转换。除了透镜单元，图7A和7B中的透镜型显示器件与图6A和6B所示类似。
如图7A和7B所示，透镜单元120的第二透明层150包括在第二基板134上的导电高分子层158，而并非图6A和6B所示的第二电极、复制层和第二定向层。导电高分子层158用作图6A和6B所示的第二电极、复制层和第二定向层的作用。导电高分子层158被施加电压并被摩擦，且具有多个具有弯曲形状的部分。第一导电层140包括依次设置在第一基板132上的电极142和定向层144。显示单元110包括多个形成至少两个二维图像的象素。
当导电高分子层158代替图6A和6B所示的第二电极、复制层和第二定向层时，制造工艺将简化，液晶层160与图6A和6B中所示相比更靠近产生电场的部分，从而可以以低电压驱动该透镜型显示器件。
参考图7A，当电极142和导电高分子层158上没有施加电压时，液晶分子上没有施加电场。因此，液晶层160作为非折射透镜使用。从而，透镜型显示器件以二维模式驱动。
参考图7B，当电极142和导电高分子层158上施加电压时，液晶分子上施加电场。因此，液晶层160作为折射透镜使用。从而，透镜型显示器件以三维模式驱动。
在图7A和7B中，第一透明导电层可以包括导电高分子层来代替电极142和定向层144，与第二透明导电层一样。
如本发明上述实施例所说明的，当使用包括不同焦距的透镜时可消除色差。当液晶材料形成为类似透镜的形状时，透镜型液晶材料作为二维模式的非折射透镜和三维模式的折射透镜使用。通过液晶材料的该光学作用，透镜型显示器件可选择的在二维模式和三维模式运行。
本发明已作如上描述，显然相同的事物可存在不同的形式，这些不同不应当被视为脱离本发明的精神和范围，本领域的普通技术人员对本发明做出的全部这种变形显然都落入所附权利要求的范围之内。

Claims (9)

1、一种显示器件，包括：
包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括分别对应于观察者的右眼和左眼的右眼象素和左眼象素；以及
透镜单元，包括至少两个透镜，每个透镜对应于一种颜色区域，其中所述至少两个透镜具有不同的焦距。
2、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述从至少两种颜色区域之一发出的光与从该至少两种颜色区域中的另一种发出的光充分会聚在相同的点。
3、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，当所述至少两个颜色区域为三个颜色区域时，所述三个颜色区域包括红、绿和蓝色颜色区域或者青、红紫和黄色颜色区域。
4、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述至少两种颜色区域的每一个均还包括分别对应于另一观察者的右眼和左眼的另一右眼象素和另一左眼象素。
5、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述至少两种颜色区域在显示单元中以矩阵形式排列。
6、根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述至少两个透镜在形状和材料中的至少一方面不同而具有不同的焦距。
7、根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述形状包括曲率半径，其中所述至少两个透镜的曲率半径不同。
8、一种显示器件，包括：
包括至少两种颜色区域的显示单元，其中所述至少两种颜色区域的每一个均包括分别对应于观察者的右眼和左眼的右眼象素和左眼象素；以及
透镜单元，包括至少两个透镜形状部分，每个透镜形状部分对应于一种颜色区域，其中该透镜形状部分作为透镜使用，从而在该显示器件显示三维图像时，从所述至少两种颜色区域之一发出的光与从所述至少两种颜色区域中的其他区域发出的光充分会聚在相同的点，其中所述至少两个透镜形状部分具有不同的焦距。
9、根据权利要求8所述的器件，其特征在于，所述透镜单元进一步包括第一和第二导电层，并且至少两个透镜形状部分设置在第一和第二导电层之间并且填充有液晶材料。
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