CN101738734A

CN101738734A - 一种2d/3d可切换式液晶显示面板

Info

Publication number: CN101738734A
Application number: CN201010003189A
Authority: CN
Inventors: 陈文龙; 简明芳; 黄义雄
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明提供了一种2D/3D可切换式液晶显示面板，包括：一背光单元；一液晶显示面板，与背光单元的输出端相连接；一切换单元，并被设置在切换单元通过第一偏振分量的光的第一偏振模式和切换单元通过相对于第一偏振分量成90度偏振的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换；以及一双折射柱面透镜，与切换单元的输出端相连接，其中，切换单元的有效区范围大于液晶显示面板的有效区范围，并且双折射柱面透镜的有效区范围大于切换单元的有效区范围。采用本发明中2D/3D可切换的液晶显示面板，可以弥补视角过大或者组件贴合偏移所造成的3D局部失效现象，从而确保液晶显示面板的像素均能实现3D立体效果。

Description

一种2D/3D可切换式液晶显示面板

技术领域

本发明涉及一种液晶显示面板，尤其涉及一种在2D(two-dimension)模式和3D(three-dimension)模式之间可进行切换的液晶显示面板。

背景技术

当前，立体型显示器越来越为人所熟知，它是指那些由用户佩戴某些类型的观察辅助设备以基本上分离发送给左眼和右眼的视图的显示器。例如，观察辅助设备可以是其中对视图进行颜色编码(例如红和绿)的滤色镜；也可以是其中将视图在正交偏振状态下编码的偏振眼镜；或者是其中将视图编码为与眼镜快门的打开同步的图像时间序列的快门眼镜。另一方面，自动立体显示器无需观察者佩戴观察辅助设备即可工作，在自动立体显示器中，可以从空间的有限区域中看到各个画面。

在现有技术中，立体影像的成像技术大致可分为三种：全像式、多平面式和成对立体影像式。由于全像式和多平面式成像在处理大量数据时比较困难并且显示效果不佳，对于立体影像显示器的研究主要以成对立体影像式为主，可划分为视差格栅型显示器(parallax barrier display)和柱面透镜型显示器(lenticular lensdisplay)。

其中，视差格栅依靠遮挡来自显示区域的光，从而降低了亮度和设备效率，一般仅达到原始显示亮度的20-40％。相比之下，对于柱面透镜型显示器来说，可以把透镜的曲率大致设置为在窗口平面上产生LCD像素的图像，并且透镜可以将像素的光会聚成锥形，并将其分配到窗口中，因此柱面透镜型显示器具有基本显示板的全部亮度。例如，可以在液晶显示面板上添加切换单元(switch cell)和双折射透镜(birefringence lens)来构成一2D/3D可切换的液晶显示面板。

然而，由于此2D/3D可切换的液晶显示面板将切换单元和双折射透镜的有效区宽度设定与液晶显示面板的有效区宽度相同，这样一来，当观察者没有位于显示器的正前方时，或者是设备贴合有偏移时，显示器周围的部分像素的光线无法经过切换单元或双折射透镜，从而造成局部像素没有3D立体效果，甚至无法完成2D和3D之间的模式切换。

发明内容

针对现有技术中液晶显示面板在二维模式和三维模式之间进行切换时所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新型的2D/3D可切换液晶显示面板，以弥补视角过大或者组件贴合偏移所造成的3D局部失效现象，并且确保在液晶显示面板的任意位置都能实现3D显示效果以及同2D之间的切换功能。

根据本发明的一个方面，提供了一种2D/3D可切换式液晶显示面板，包括：一背光单元；一液晶显示面板，与背光单元的输出端相连接，以接收来自背光单元的光；一切换单元，与液晶显示面板的输出端相连接，并被设置在切换单元通过第一偏振分量的光的第一偏振模式和切换单元通过相对于第一偏振分量成90度偏振的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换；以及一双折射柱面透镜，与切换单元的输出端相连接，其中，切换单元的有效区范围大于液晶显示面板的有效区范围，并且双折射柱面透镜的有效区范围大于切换单元的有效区范围。

优选地，分别将从液晶显示面板的有效区的端部到切换单元和双折射柱面透镜的有效区的端部在宽度方向上的突出量记为L1、L2，分别将切换单元和双折射柱面透镜的有效区与液晶显示面板的有效区在面板厚度方向上的距离记为d1、d2，将在液晶显示面板中被保证的视角记为θ，则应当满足：L1＞d1*tanθ以及L2＞d2*tanθ。视角θ为人眼与液晶显示面板的法线之间的夹角。

优选地，液晶显示面板依序包括一输入偏振器、一液晶显示器薄膜晶体管基板(LCD-TFT)、一LCD像素平面、一LCD背板和一输出偏振器，其中输入偏振器与背光单元的输出端相连接，以及输出偏振器与切换单元相连接。

优选地，切换单元依序包括一电极基板、多个透明电极和一微透镜背板，其中电极基板与液晶显示面板的输出端相连接，以及微透镜背板与双折射柱面透镜相连接。此外，多个透明电极夹持可切换90度偏振角的偏振旋转器。

优选地，双折射柱面透镜包括一各向同性微透镜结构和一透镜基板，其中各向同性微透镜结构还具有一双折射透镜。

根据本发明的另一方面，提供了一种2D/3D可切换式液晶显示面板，包括：一背光单元；一液晶显示面板，与背光单元的输出端相连接，以接收来自背光单元的光；一双折射柱面透镜，与液晶显示面板的输出端相连接；一切换单元，与双折射柱面透镜的输出端相连接，并被设置在切换单元通过第一偏振分量的光的第一偏振模式和切换单元通过相对于第一偏振分量成90度偏振的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换；以及一偏光片，与切换单元的输出端相连接，其中，双折射柱面透镜的有效区范围大于液晶显示面板的有效区范围，并且切换单元的有效区范围大于双折射柱面透镜的有效区范围。

优选地，分别将从液晶显示面板的有效区的端部到双折射柱面透镜和切换单元的有效区的端部在宽度方向上的突出量记为L1’、L2’，分别将双折射柱面透镜和切换单元的有效区与液晶显示面板的有效区在面板厚度方向上的距离记为d1’、d2’，将在液晶显示面板中被保证的视角记为θ，则应当满足：L1’＞d1’*tanθ以及L2’＞d2’*tanθ。视角θ为人眼与所述液晶显示面板的法线之间的夹角。

采用本发明中2D/3D可切换的液晶显示面板，将切换单元和双折射柱面透镜的有效区范围满足一定的关系，就可以弥补视角过大或者组件贴合偏移所造成的3D局部失效现象，从而确保液晶显示面板的像素均能实现3D显示效果以及同2D之间的切换功能。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1A示出本发明的2D/3D可切换的液晶显示面板的第一实施例的结构组成示意图；图1B示出如图1A所示的液晶显示面板部分的组成框图；以及图1C示出如图1A所示的切换单元部分的组成框图；

图2示出如图1所示的2D/3D可切换的液晶显示面板中液晶显示面板有效区、切换单元有效区以及双折射柱面透镜有效区之间的关系示意图；

图3示出本发明的2D/3D可切换的液晶显示面板的第二实施例的结构组成示意图；以及

图4示出如图3所示的2D/3D可切换的液晶显示面板中液晶显示面板有效区、双折射柱面透镜有效区以及切换单元有效区之间的关系示意图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

图1A示出本发明的2D/3D可切换的液晶显示面板的第一实施例的结构组成示意图。参照图1A，为了实现液晶显示面板在二维模式和三维模式之间可以进行切换，改进的液晶显示面板至少包括：背光单元10、液晶显示面板12、切换单元14和双折射柱面透镜16。其中，背光单元10的输出端与液晶显示面板12相连接，以提供液晶显示面板12的光。此外，液晶显示面板12的输出端与切换单元14相连接，该切换单元14可以透过第一偏振分量的光(也称为第一偏振模式)，还可以透过相对于此第一偏振分量成90度角偏振的第二偏振分量的光(也称为第二偏振模式)。当切换单元工作于第一偏振模式或第二偏振模式时，液晶显示面板可完成2D与3D之间的切换功能。

图1B示出如图1A所示的液晶显示面板部分的组成框图，图1C示出如图1A所示的切换单元部分的组成框图。参照图1B，在本发明的一实施例中，液晶显示面板12可以包括输入偏振器120、液晶显示器薄膜晶体管(LCD-TFT)基板122、LCD像素平面124、LCD背板126和输出偏振器128。通过背光单元10输出的光来照明输入偏振器120，并且由输入偏振器120在LCD-TFT基板122上产生基本为线性的偏振光。该线性偏振光利用LCD像素平面124上的各个像素来进行调制，并且通过LCD背板126投射到输出偏振器128。参照图1C，切换单元14包括电极基板140、多个透明电极142和微透镜背板146。并且，由多个透明电极142还夹持有可切换90度偏振角的偏振旋转器144。其中，电极基板140与透明电极142相连接，并且另一透明电极142与微透镜背板146相连接。此外，双折射柱面透镜16还可以包括各向同性微透镜结构和透明基板，在该各向同性微透镜结构中设置一双折射透镜。

如前所述，在现有的2D/3D可切换的液晶显示面板中，当观察者没有位于显示器的正前方时，或者是设备贴合有偏移时，显示器周围的部分像素的光线无法经过切换单元或双折射透镜，从而造成局部像素没有3D立体效果。为了有效地解决这一技术问题，本发明对于液晶显示面板、切换单元和双折射柱面透镜各自的有效区范围进行了相应地调整。更为具体地，图2示出了如图1所示的2D/3D可切换的液晶显示面板中液晶显示面板有效区、切换单元有效区以及双折射柱面透镜有效区之间的关系示意图。

参照图2，依据图1所示的可切换液晶显示面板中关于液晶显示面板12、切换单元14和双折射柱面透镜16之间的位置关系，以背光单元10作为参考，由近及远依次为液晶显示面板的有效区、切换单元的有效区和双折射柱面透镜的有效区。预先定义从液晶显示面板的有效区的端部到切换单元的有效区的端部在宽度方向上的突出量为L1(即图2中在水平方向上切换单元有效区的宽度相对于液晶显示面板有效区的宽度多出的部分)，从液晶显示面板的有效区的端部到双折射柱面透镜的有效区的端部在宽度方向上的突出量为L2，此外，分别将切换单元有效区和双折射柱面透镜有效区与液晶显示面板的有效区在面板厚度方向(即图2中的竖直方向)上的距离定义为d1和d2，以及将人眼与液晶显示面板的法线之间的夹角定义为θ(此处也可以理解为液晶显示面板中被保证的视角范围，只要不超出此视角范围，均可以在液晶显示面板的像素中显示3D立体效果)，则应当满足关系：

L1＞d1*tanθ；以及

L2＞d2*tanθ

作为本发明的另一具体实施例，图3示出本发明的2D/3D可切换的液晶显示面板的第二实施例的结构组成示意图。参照图3，其至少包括：背光单元40、液晶显示面板42、双折射柱面透镜44、切换单元46和偏光片48。类似于图1A，液晶显示面板42与背光单元40的输出端相连接，以接收来自背光单元40的光。然而，双折射柱面透镜44与液晶显示面板42的输出端连接，以及切换单元46与双折射柱面透镜44的输出端连接，并被设置在通过第一偏振分量的光的第一偏振模式与相对于第一偏振分量成90度偏振角的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换。此外，在切换单元46的输出端还设置偏光片48。

虽然相比于图1，切换单元和双折射柱面透镜的位置关系发生了变化，但是它们的有效区范围仍然应当满足一定的关系。图4示出如图3所示的2D/3D可切换的液晶显示面板中液晶显示面板有效区、双折射柱面透镜有效区以及切换单元有效区之间的关系示意图。

同样，以背光单元40作为参考，由近及远依次为液晶显示面板的有效区、切换单元的有效区、双折射柱面透镜的有效区和偏光片。预先定义从液晶显示面板的有效区的端部到切换单元的有效区的端部在宽度方向上的突出量为L1’(即图4中在水平方向上切换单元有效区的宽度相对于液晶显示面板有效区的宽度多出的部分)，从液晶显示面板的有效区的端部到双折射柱面透镜的有效区的端部在宽度方向上的突出量为L2’，此外，分别将切换单元有效区和双折射柱面透镜有效区与液晶显示面板的有效区在面板厚度方向(即图4中的竖直方向)上的距离定义为d1’和d2’，以及将人眼与液晶显示面板的法线之间的夹角定义为θ(此处也可以理解为液晶显示面板中被保证的视角范围，只要不超出此视角范围，均可以在液晶显示面板的像素中显示3D立体效果)，则应当满足关系：

L1’＞d1’*tanθ；以及

L2’＞d2’*tanθ

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims

1.一种2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述2D/3D可切换式液晶显示面板包括：

一背光单元；

一液晶显示面板，与所述背光单元的输出端相连接，以接收来自所述背光单元的光；

一切换单元，与所述液晶显示面板的输出端相连接，并被设置在所述切换单元通过第一偏振分量的光的第一偏振模式和所述切换单元通过相对于所述第一偏振分量成90度偏振的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换；以及

一双折射柱面透镜，与所述切换单元的输出端相连接，

其中，所述切换单元的有效区范围大于所述液晶显示面板的有效区范围，并且所述双折射柱面透镜的有效区范围大于所述切换单元的有效区范围。

2.如权利要求1所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，分别将从所述液晶显示面板的有效区的端部到所述切换单元和所述双折射柱面透镜的有效区的端部在所述宽度方向上的突出量记为L1、L2，分别将所述切换单元和所述双折射柱面透镜的有效区与所述液晶显示面板的有效区在面板厚度方向上的距离记为d1、d2，将在所述液晶显示面板中被保证的视角记为θ，则应当满足：L1＞d1*tanθ以及L2＞d2*tanθ。

3.如权利要求2所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，视角θ为人眼与所述液晶显示面板的法线之间的夹角。

4.如权利要求1所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述液晶显示面板依序包括一输入偏振器、一液晶显示器薄膜晶体管基板(LCD-TFT)、一LCD像素平面、一LCD背板和一输出偏振器，其中所述输入偏振器与所述背光单元的输出端相连接，以及所述输出偏振器与所述切换单元相连接。

5.如权利要求1所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述切换单元依序包括一电极基板、多个透明电极和一微透镜背板，其中所述电极基板与所述液晶显示面板的输出端相连接，以及所述微透镜背板与所述双折射柱面透镜相连接。

6.如权利要求5所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述多个透明电极夹持可切换90度偏振角的偏振旋转器。

7.如权利要求1所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述双折射柱面透镜包括一各向同性微透镜结构和一透镜基板，其中所述各向同性微透镜结构还具有一双折射透镜。

8.一种2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，所述2D/3D可切换式液晶显示面板包括：

一背光单元；

一双折射柱面透镜，与所述液晶显示面板的输出端相连接；

一切换单元，与所述双折射柱面透镜的输出端相连接，并被设置在所述切换单元通过第一偏振分量的光的第一偏振模式和所述切换单元通过相对于所述第一偏振分量成90度偏振的第二偏振分量的光的第二偏振模式之间进行切换；以及

一偏光片，与所述切换单元的输出端相连接，

其中，所述双折射柱面透镜的有效区范围大于所述液晶显示面板的有效区范围，并且所述切换单元的有效区范围大于所述双折射柱面透镜的有效区范围。

9.如权利要求8所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，分别将从所述液晶显示面板的有效区的端部到所述双折射柱面透镜和所述切换单元的有效区的端部在所述宽度方向上的突出量记为L1’、L2’，分别将所述双折射柱面透镜和所述切换单元的有效区与所述液晶显示面板的有效区在面板厚度方向上的距离记为d1’、d2’，将在所述液晶显示面板中被保证的视角记为θ，则应当满足：L1’＞d1’*tanθ以及L2’＞d2’*tanθ。

10.如权利要求9所述的2D/3D可切换式液晶显示面板，其特征在于，视角θ为人眼与所述液晶显示面板的法线之间的夹角。