CN102014289B - 三维显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三维显示装置，该三维显示装置包括平板显示面板和设置在该显示面板上或上方的图像转换片。显示面板包括布置为行和列的单位显示单元的矩阵，其中所述单元间隔开以分别具有行和列方向的节距。图像转换片包括多个倾斜的柱状透镜，其中倾斜度根据行和列方向的节距设定以减少当立体图像通过所述图像转换片投影到观看者时对莫尔图案的感知，该观看者将显示面板作为具有各自不同的左右立体图像投影的垂直面板观看。

Description

三维显示装置
技术领域
本发明涉及一种三维显示装置。更具体地，本发明涉及柱状型的三维(3D)显示装置。
背景技术
随着对诸如计算机游戏产业、电影产业等中的动画显示产业中提供三维立体图像的需求增大，进行了提供能显示三维动画图像的实用3D显示装置的尝试。在3D成像的一种途径中，向观看者的左眼和右眼提供两个不同的二维(2D)图像。例如，观看者通过各眼睛观看成对的2D图像，2D图像在观看者的大脑中混合从而可以识别三维效果。
三维图像显示装置根据是否需要特定的眼镜而包括受控立体型和自动立体型。通常，自动立体图像显示装置(不需要特定的眼镜)诸如屏障型(barrier type)显示装置、柱状型(lenticular type)显示装置等被用于平板显示装置中，其中用户没有现成的视觉控制眼镜(vision controlling goggle)。柱状型显示装置通过光导向透镜将穿过各个左像素和右像素的光在不同的方向(左和右)折射，从而可以感知三维图像。与光被阻挡的屏障型显示装置相比，在柱状型显示装置中大部分光穿过透镜而不是被阻挡从而亮度的降低可以被最小化。
通常，多个像素以矩阵形式布置在显示面板上。可以使用具有相应延长轴的延长柱状透镜(lenticular lens)，其中延长轴对准像素的特定布置方向。在某个观看位置，观看者会看到像素的重复块状图案而不会感知期望的3D图像。例如，在某个观看位置，观看者会看到显示面板上的莫尔图案或其它的假象。
同时，随视角改变三维效果的多视点三维图像的分辨率取决于下面的二维显示面板的分辨率。例如，如果二维显示面板的分辨率高，三维图像的分辨率也会较高，尽管由于分辨率分为左和右视觉通道而不是很高。期望增大显示面板的尺寸从而增大二维显示面板的分辨率，然而显示面板的尺寸增加存在限制。此外，分辨率会被减小以制造利用显示面板的有限尺寸的多视点显示装置。
发明内容
根据本公开，提供了一种三维显示装置，用于减少莫尔图案的产生、增大分辨率或视点并提高三维感知效果。
在根据本公开的示例三维显示装置中，三维显示装置包括显示面板和图像转换片。显示面板包括第一单位显示单元和第二单位显示单元。第一单位显示单元包括第一开关元件和第一像素电极。第一开关元件连接到在第一方向上延伸的栅极线和在不同于第一方向的第二方向上延伸的第一数据线。第一像素电极连接到第一开关元件。第二单位显示单元设置为在第二方向邻近第一单位显示单元。第二单位显示单元包括第二开关元件和第二像素电极。第二开关元件连接到栅极线和邻近第一数据线的第二数据线。第二像素电极连接到第二开关元件。图像转换片设置在显示面板上。图像转换片包括多个倾斜的柱状透镜。每个柱状透镜具有相对于数据线倾斜的延长透镜轴。
在根据本公开的另一示例的三维显示装置中，三维显示装置包括显示面板和图像转换片。显示面板包括多个单位显示单元。每个单位显示单元具有在第一方向上延伸的第一侧和在不同于第一方向的第二方向上延伸的第二侧。图像转换片设置在显示面板上。图像转换片包括多个柱状透镜。每个柱状透镜具有相对于第二侧倾斜的透镜轴。透镜轴的倾斜度由第二距离y除以第一距离x而定义(倾斜度＝y/x)。第一距离x在第一单位显示单元的中心点与从第一单位显示单元起在第一方向上的第m个相邻单位显示单元的中心点之间。第二距离y在第一单位显示单元的中心点与从第一单位显示单元起在第二方向上的第n个相邻单位显示单元的中心点之间(m和n是自然数，并且m＞n)。
在根据本公开的另一示例的三维显示装置中，三维显示装置包括显示面板和图像转换片。显示面板包括多个单位显示单元。每个单位显示单元包括多个像素电极，该多个像素电极设置在通过沿第一方向延伸的栅极线与沿不同于第一方向的第二方向延伸的数据线交叉而限定的区域内。图像转换片设置在显示面板上。图像转换片包括多个柱状透镜。每个柱状透镜具有相对于数据线倾斜的透镜轴。显示面板的第一节距定义为在第二方向上相邻的单位显示单元的中心点之间的距离，第二节距定义为在第一方向上相邻的单位显示单元的中心点之间的距离。第一节距与第二节距的比为约1∶1.5。透镜轴的倾斜度通过第二距离y除以第一距离x而定义。第一距离x在第一单位显示单元的中心点与从第一单位显示单元起在第一方向上的第m个相邻单位显示单元的中心点之间。第二距离y在第一单位显示单元的中心点与从第一单位显示单元起在第二方向上的第n个相邻单位显示单元的中心点之间(m和n是自然数，并且m＞n)。
根据本公开，柱状透镜在显示面板上设置并倾斜，从而可以减少或最小化莫尔效应。同时，通过在单个单位像素中基本上使用两个独立的像素，可以提高显示面板的2D分辨率。因此，可以增大三维显示装置的三维分辨率和/或视点，从而可以改善三维显示装置的显示质量。
此外，本公开的显示装置可以利用横向型(landscape type)显示面板容易地制造。显示装置可以容易地用作纵向型(portrait type)显示装置而没有结构的变化。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的上述和其它的特征以及优点将变得更加明显，附图中：
图1是示出根据第一示例实施例的三维图像显示装置的平面图；
图2是示出图1中的部分A的局部放大平面图；
图3A是示出图1的显示面板的第一基板的平面图；
图3B是示出图1的显示面板的第二基板的平面图；
图4是示出图1的显示面板的单位单元和柱状透镜的布置的平面图；
图5A是示出根据另一示例实施例的显示面板的第一基板的平面图；
图5B是示出面对图5A的第一基板的第二基板的平面图；
图6是示出根据另一示例实施例的显示面板的第一基板的平面图；
图7是根据另一示例实施例的显示面板的单位单元和柱状透镜的布置的平面图；
图8是示出图7的显示面板的第二基板的平面图；以及
图9是示出根据另一示例实施例的显示面板的单位单元和柱状透镜的布置的平面图。
具体实施方式
下文参照附图更充分地描述本公开，附图中示出了示范性实施例。然而，本教导可以以多种不同的形式实施，而不应被解释为限于此处所述的示范性实施例。而是，提供这些实施例使得本公开透彻和完整，并将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。附图中，为清晰起见，可以夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。
应当理解，当称一元件或层在另一元件或层“上”、“连接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上或直接连接到另一元件或层，或者还可以存在插入的元件或层。相反，当称一元件“直接在”另一元件或层上或“直接连接到”另一元件或层时，不存在插入的元件或层。相同的附图标记始终指代相同的元件。如此处所用的，术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任何及所有组合。
应当理解，虽然这里可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区别开。因此，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以在不背离本发明教导的前提下称为第二元件、组件、区域、层或部分。
为便于描述此处可以使用诸如“在...之下”、“在...下面”、“下(lower)”、“在...之上”、“上(upper)”等等空间相对性术语以描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。应当理解，空间相对性术语是用来概括除附图所示取向之外的使用或操作中的装置的不同取向的。例如，如果附图中的装置翻转过来，被描述为“在”其它元件或特征“下面”的元件将会在其它元件或特征“上面”。因此，示范性术语“在...下面”就能够涵盖之上和之下两种取向。装置可以采取其它取向(旋转90度或在其它取向)，此处所用的空间相对性描述符做相应解释。
这里所用的术语仅仅是为了描述特定实施例，并非要限制本发明。如此处所用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式均同时旨在包括复数形式。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”，当在本说明书中使用时，指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或增加。
在下文参照截面图描述示范性实施例，这些截面图为本发明理想化示例实施例(和中间结构)的示意图。因而，举例来说，由制造技术和/或公差引起的插图形状的变化是可能发生的。因此，本发明的示范性实施例不应被解释为限于此处示出的区域的特定形状，而是包括由例如制造引起的形状偏差在内。
例如，示出为矩形的注入区通常将具有圆形或曲线的特征和/或在其边缘的注入浓度的梯度，而不是从注入区到非注入区的二元变化。类似地，通过注入形成的埋入区可以在埋入区和表面之间的区域中产生一些注入，注入穿过该表面发生。因此，附图所示的区域实质上是示意性的，它们的形状并非要展示器件区的实际形状，也并非要限制本发明的范围。
除非另行定义，此处使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有本发明所属领域内的普通技术人员所通常理解的同样的含义。还应当理解，诸如通用词典中所定义的术语，除非此处加以明确定义，否则应当被解释为具有与它们在相关领域的语境中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化的或过度形式化的意义。
这里所述的所有方法可以以适合的顺序执行，除非这里另行指出或另外通过上下文明确相反地指出。任何和所有的示例以及示范性语言(例如，诸如)的使用仅旨在更好地说明本发明而不对本发明的范围施加限制，除非另外要求。本说明书中的语言都不应被解释为指示任何未要求的元件对于如此处所用的本发明的实践是必须的。
在下文，将参照附图详细解释本教导。
图1是根据示范性实施例的三维图像显示装置的示意性俯视平面图。
图2是图1中的部分A的局部放大图。
参照图1和图2，根据本示例实施例的三维图像显示装置300包括：显示面板100，其能够显示混合的2D图像；以及图像转换片或板200，其能够将形成在显示面板100上的混合2D图像转换成立体图像。
显示面板100具有在第一方向D1(在图示中为水平)上延伸的第一宽度W1和在不同于第一方向D1的第二方向D2(垂直)上延伸的第二宽度W2。例如，第二方向D2可以基本垂直于第一方向D1。如所示地，第一宽度W1可以大于第二宽度W2。第一方向D1可以是显示面板100的水平方向，第二方向D2可以是显示面板100的垂直方向。可选择地，第一宽度W1可以小于第二宽度W2。
显示面板100包括多个单位单元UC。显示面板100可以包括第一基板110(例如，TFT基板，参照图3A)和第二基板120(例如，滤色器基板，参照图3B)，第二基板120与第一基板110以间隔开的关系结合。每个单位单元UC可以由形成在第一基板110和第二基板120上的重复部件限定。在下面参照图3A和图3B进一步讨论单位单元UC。
单位单元UC沿第一方向D1和第二方向D2重复地布置从而形成矩阵。在第一方向(水平)上彼此相邻的单位单元UC的中心点CP之间的距离被定义为“第一节距a”(在图2中示出)，在第二方向(垂直)上彼此相邻的单位单元UC的中心点CP之间的距离被定义为“第二节距b”。每个单位单元UC具有在第一方向D1上延伸的宽度为W3的第一边和在第二方向D2上延伸的宽度为W4的第二边。在一个实施例中，第一边W3与第二边W4的比例可以为约1∶1.5。
图2的示例示出了多个单位单元UC，包括：表示为P1的第一单位单元；第二单位单元P2，在第二方向D2上与第一单位单元P1相邻；第三单位单元P3，在第一方向D1上与第一单位单元P1相邻；第四单位单元P4，在第二方向D2上与第三单位单元P3相邻；第五单位单元P5，在第一方向D1上与第三单位单元P3相邻；第六单位单元P6，在第二方向D2上与第五单位单元P5相邻；第七单位单元P7，在第二方向D2上与第二单位单元P2相邻；以及第八单位单元P8，在第二方向D2上与第七单位单元P7相邻。
第一单位单元P1、第三单位单元P3和第五单位单元P5(例如，R、G、B子像素)沿第一方向D1重复布置以限定显示面板100的第一行。第二单位单元P2、第四单位单元P4和第六单位单元P6沿第二方向D2重复布置以限定显示面板100的第二行。显示面板100的包括第七单位单元P7的第三行设置为沿第二方向D2邻近第二行。第一单位单元P1、第二单位单元P2、第七单位单元P7和第八单位单元P8沿第二方向D2重复布置以定义显示面板100的第一列。第三单位单元P3和第四单位单元P4沿第二方向D2重复布置以定义显示面板100的第二列。第五单位单元P2和第六单位单元P6沿第二方向D2重复布置以定义显示面板100的第三列。
如所述地，第一单位单元P1和第三单位单元P3的中心点之间的距离是第一节距“a”，第一单位单元P1和第二单位单元P2的中心点之间的距离是第二节距“b”。在本示例实施例中，第一节距“a”和第二节距“b”之间的比例为约1∶1.5。
图像转换片200设置在显示面板100上。当显示面板100显示一个或更多(例如，混合的)二维图像时，图像转换片200通过折射二维图像的光输出将二维图像转换成三维图像。在示出的实施例中，图像转换片200包括多个柱状透镜L1。每个柱状透镜L1包括从显示面板100凸圆地突出的弯曲表面。每个柱状透镜L1可以包括弯曲表面，例如圆柱的一半的表面。每个柱状透镜L1的延长透镜轴Ax相对于D2方向倾斜特定角度。换句话说，特定角度(θ)在延长透镜轴Ax与沿第二方向D2延伸的参考线(y)之间扫过。透镜轴Ax的方向可以在第一方向D1和第二方向D2之间延伸。柱状透镜L1彼此基本平行地布置并在第一方向D1上彼此相邻。
在图2中，透镜轴Ax的倾斜比例或斜率y/x通过第二距离y除以第一距离x而定义，第一距离x在第一单位单元P1的中心点CP和从第一单位单元P1起沿第一方向D1的第m个相邻单位单元的中心点CP之间，第二距离y在第一单位单元P1的中心点CP和从第一单位单元P1起沿第二方向D2的第n个相邻单位单元的中心点CP之间。在此示范性实施例中，m和n是彼此独立的自然数。m和n的最大公约数为1且m＞n。透镜轴Ax的延伸方向可根据第一方向D1和第二方向D2的定义而改变。在本示例实施例中，柱状透镜L1的倾斜角θ定义为透镜轴Ax相对于沿第二方向D2延伸的参考线的倾斜顺时针角。在此示出的情况下，倾斜度y/x为负值，因为它是逆时针方向的倾斜。可选择地，倾斜度y/x可以为正值。
例如，m可以为2，n可以为1。在此情况下，第一距离x是第一单位单元P1的中心点CP和第五单位单元P5的中心点CP之间的距离，第五单位单元P5是在第一方向D1上第二邻近第一单位单元P1的单位单元。第一距离x是第一节距a的两倍。第二距离y是第一单位单元P1的中心点CP和第二单位单元P2的中心点CP之间的距离，第二单位单元P2是在第二方向D2上第一邻近第一单位单元P1的单位单元。第二距离y等于第二节距b。连接第一单位单元P1的中心点CP和第六单位单元P6的中心点CP的线位于透镜轴Ax的方向上。因此，在a/b为约2/3的情况下，根据本示例实施例，透镜轴Ax的倾斜度y/x为约3/4(＝b/2a)。
在本示例实施例中，第一单位单元P1、第三单位单元P3和第五单位单元P5具有彼此不同的颜色。第二单位单元P2、第四单位单元P4和第六单位单元P6具有彼此不同的颜色。第一单位单元P1和第二单位单元P2具有基本相同的颜色(其被称为第一颜色)。第三单位单元P3和第四单位单元P4具有基本相同的颜色(其被称为第二颜色)。第五单位单元P5和第六单位单元P6具有基本相同的颜色(其被称为第三颜色)。
在下文，参照图3A和图3B来具体解释图1和图2的单位单元的结构。
图3A是图1的显示面板的第一基板的平面图。
参照图3A，第一基板110(也称作TFT基板)(其是显示面板100的下基板)包括：第一、第二和第三栅极线GL1、GL2和GL3；第一、第二、第三和第四数据线DL1、DL2、DL3和DL4；第一、第二、第三和第四开关元件SW1、SW2、SW3和SW4；以及第一、第二、第三和第四像素电极PE1、PE2、PE3和PE4，其中后面的四个像素电极分别对应于之前的四个开关元件并通过其选择性充电。注意，第一栅极线GL1不仅具有延伸到相邻的SW2和SW4中的垂直短线(stub)还包括延伸到更远端的SW1和SW3中的垂直短线，以定义四个开关元件SW1-SW4的栅极电极。更具体地，第一开关元件SW1和第二开关元件SW2以及第一像素电极PE1和第二像素电极PE2形成在由第一和第二栅极线GL1和GL2以及第一和第二数据线DL1和DL2限定的第一矩阵内部区域中。第二数据线DL2和第三数据线DL3之间的间隙窄于第一数据线DL1和第二数据线DL2之间的间隙。第一像素电极PE1和第二像素电极PE2的面积可以彼此基本相等。第二数据线DL2和第三数据线DL3彼此相邻地延伸。
更具体地，第一单位单元P1包括第一开关元件SW1和第一像素电极PE1。第一开关元件SW1包括(经由前述的垂直短线之一)连接到第一栅极线GL1的第一栅极电极GE1，使得相对远端的第一开关元件SW1电连接到第一栅极线GL1。第一开关元件SW1包括连接到第一数据线DL1的第一源极电极SE1以及与第一源极电极SE1间隔开的第一漏极电极DE1。第一漏极电极DE1(通过接触通孔)与第一像素电极PE1电接触。当内部区域被沿第一方向D1延伸的线一分为二时，第一像素电极PE1可以设置在内部区域的上部中。在一个实施例中，第一像素电极PE1包括具有如所示出的多个微电极的微狭缝图案。
第二单位单元P2包括第二开关元件SW2和第二像素电极PE2。第二开关元件SW2包括经由较短的垂直短线之一连接到第一栅极线GL1的第二栅极电极GE2，使得第二开关元件SW2电连接到第一栅极线GL1。第二开关元件SW2包括连接到第二数据线DL2的第二源极电极SE2以及与第二源极电极SE2间隔开的第二漏极电极DE2。第二漏极电极DE2与第二像素电极PE2电接触。第二像素电极PE2可以设置在内部区域的沿第二方向D2的下部中。第二像素电极PE2包括具有多个微电极的微狭缝图案。因此，第二单位单元P2以与第一单位单元P1基本相同的方式被第一栅极线GL1控制(例如，选择性激活)。连接第二单位单元P2的中心点和第一单位单元P1的中心点的线在第二方向D2上延伸以与第一栅极线GL1交叉。
第三开关元件SW3和第四开关元件SW4以及第三像素电极PE3和第四像素电极PE4形成在由第一栅极线GL1和第二栅极线GL2以及第三数据线DL3和第四数据线DL4限定的内部区域中。第三单位单元P3包括第三开关元件SW3和第三像素电极PE3。除了第三开关元件SW3连接到第三数据线DL3之外，第三开关元件SW3与第一开关元件SW1基本相同地形成。第四单位单元P4包括第四开关元件SW4和第四像素电极PE4。除了第四开关元件SW4连接到第四数据线DL4之外，第四开关元件SW4与第二开关元件SW2基本相同地形成。
第三单位单元P3连接到第一栅极线GL1(第一栅极线GL1也连接到第一单位单元P1)，但将GL1连接到第三单位单元P3的中心点和第一单位单元P1的中心点的线(短线)在第二方向(D2)上延伸以与第一栅极线GL1基本正交。第一单位单元P1、第二单位单元P2、第三单位单元P3和第四单位单元P4可以通过施加到第一栅极线GL1的相应VGon或VGoff栅极信号而开启/截止。第一单位单元P1、第二单位单元P2、第三单位单元P3和第四单位单元P4通过施加到第一数据线DL1、第二数据线DL2、第三数据线DL3和第四数据线DL4的数据信号而独立地驱动。例如，两个像素可以如所述地基本形成在内部区域中，其中每个像素根据四个数据线DL1-DL4如何被驱动而具有左半部和右半部或顶半部和底半部。
同时在图2中，沿第二方向D2设置为邻近但在第二单位单元P2下面的第七单位单元P7连接到第三栅极线GL3，图3A中示出的第三栅极线GL3设置为邻近但在第一栅极线GL1下面。第八单位单元P8也连接到第三栅极线GL3。
图3B是图1的显示面板的第二基板120(例如，滤色器基板)的平面图。
参照图3B，第二基板120(其为显示面板100的上基板)包括：光阻挡图案BM(黑矩阵)；第一滤色器CF1，具有用于显示第一颜色的光学带通特性；第二滤色器CF2，具有用于显示第二颜色的光学带通特性；和第三滤色器CF3，具有用于显示第三颜色的光学带通特性；以及公共电极CE，基本在第二基板120的整个区域上延伸。
光阻挡图案BM形成在第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八单位单元P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7和P8的边界处。例如，光阻挡图案BM形成在对应于第一、第二和第三栅极线GL1、GL2和GL3以及第一、第二、第三和第四数据线DL1、DL2、DL3和DL4的区域、第一像素电极PE1与第二像素电极PE2之间的间隙以及第三像素电极PE3与第四像素电极PE4之间的间隙中。
第一垂直列的第一、第二、第七和第八单位单元P1、P2、P7和P8中的每个包括第一滤色器CF1。第二垂直列的第三和第四单位单元P3和P4中的每个包括第二滤色器CF2。第三垂直列的第五和第六单位单元P5和P6中的每个包括第三滤色器CF3。第一滤色器CF1至少形成在对应于第一和第二像素电极PE1和PE2的区域中。第二滤色器CF2至少形成在对应于第三和第四像素电极PE3和PE4的区域中。
公共电极CE形成在第二基板120的整个表面上而不含图案。尽管公共电极CE不包括图案，但是由于微狭缝图案的存在，显示面板100可以基本如图案化垂直配向(PVA)模式的显示面板一样使用，PVA模式的显示面板包括图案化的像素电极和图案化的公共电极。
如之前解释的，栅极信号利用第一栅极线GL1施加到单位像素，数据信号利用第一数据线DL1施加到第一单位像素P1，数据信号利用第二数据线DL2施加到第二单位像素P2。因此，内部区域被一分为二使得在内部区域中基本上可获得两个独立的像素。因此，根据本公开，即使当显示装置中滤色器的宽度尺寸固定时，沿第二方向D2布置的像素数目仍能变成像素数目(与在矩阵内部区域中具有一个像素的显示装置相比)的两倍。因此，显示面板100的分辨率可以显著增加，而不用使栅极线的数目加倍。
在图3A和图3B中，第一、第二和第三滤色器CF1、CF2和CF3形成在第二基板120上。然而，第一、第二和第三滤色器CF1、CF2和CF3可以形成在第一基板110上。此外，光阻挡图案BM可以形成在第一基板110上。
在图3A和图3B中，显示面板100的第一、第二、第三和第四像素电极PE1、PE2、PE3和PE4包括微狭缝图案，公共电极CE形成为不含图案。可选择地，显示面板100可以包括常规的PVA模式，其中第一、第二、第三和第四像素电极PE1、PE2、PE3和PE4包括第一切口并且公共电极CE包括从第一切口偏离的第二切口。
在下文，参照图4详细解释图1-3B的单位单元与柱状透镜的布置关系。在图4中，为了解释的方便，显示第一颜色的单位单元被称为“第一颜色单元R”，显示第二颜色的单位单元被称为“第二颜色单元G”，显示第三颜色的单位单元被称为“第三颜色单元B”。第一、第二和第三颜色单元R、G和B中的每个沿第一方向D1设置并具有第一节距“a”。第一、第二和第三颜色单元R、G和B中的每个沿第二方向D2设置并具有第二节距“b”，在一个实施例中第二节距“b”是第一节距的1.5倍，使得a/b比为约2/3。
图4是示出图1的显示面板的单位单元与柱状透镜的布置关系的平面图。
参照图4，第一、第二和第三颜色单元R、G和B沿第一方向D1重复地布置。具有基本相同颜色的颜色单元沿第二方向D2重复地布置。透镜轴Ax的倾斜度y/x为约3/4，使得透镜关于沿第二方向D2延伸的线的倾斜角θ和倾斜度y/x满足公式：tanθ＝x/y＝4/3。因此，透镜的倾斜角θ为约53.13°。具有倾斜角θ的单个柱状透镜L1如所示地布置并具有与沿第一方向D1布置的大约8个单位单元相对应的宽度。
透镜轴Ax的倾斜度y/x为约3/4，使得对应于柱状透镜L1以矩阵形状布置的颜色单元R、G和B与沿一倾斜方向布置的颜色单元R、G和B具有基本相同的效果，透镜轴Ax沿该倾斜方向倾斜。例如，在柱状透镜L1中，与透镜轴Ax基本平行的第一视点线(view point line)①穿过并分开第一行中的第一颜色单元R、第二行中的第三颜色单元B和第三行中的第二颜色单元G。第一视点线①还穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界部分。
基本平行于透镜轴Ax并邻近第一视点线①的第二视点线②穿过第一行中的第二颜色单元G、第二行中的第一颜色单元R和第三行中的第三颜色单元B。第二视点线②还穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界部分。
基本平行于第二视点线②的第三、第四、第五、第六、第七和第八视点线③、④、⑤、⑥、⑦和⑧以与第一和第二视点线①和②相同的方式穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B。因此，尽管观看者的视点位于第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界的一侧(例如，左侧)，但是观看者可以看到由第一、第二和第三颜色单元R、G和B的左对角半部显示的图像，同时尽管当视点位于视点边界线(例如，①)的另一侧(例如，右侧)，但是观看者可以看到由第一、第二和第三颜色单元R、G和B的右对角半部显示的图像。
根据本示例实施例，透镜延长轴Ax的倾斜度y/x为约3/4，从而可以减小或最小化莫尔效应。同时，两个独立的像素在内部区域中使用并被相同的一条栅极线选择性控制(激活)并且它们各自的光学状态被各自的成对数据线独立地控制，从而可以提高三维图像显示装置300的分辨率。例如，显示面板的水平和垂直分辨率可以从1920(RGB)×1080增加到1920(RGB)×1080×2。采用该显示面板的显示装置的分辨率可以从640(RGB)×360×9个点增加到960(RGB)×540×8个点。例如，显示面板的分辨率可以增加到两倍，显示装置的分辨率也可以增加到两倍。因此，显示面板100的显示质量可以提高。
图5A是根据另一示范性实施例的显示面板的第一基板的平面图。
参照图1、图2和图5A，根据本示例实施例的显示面板包括图5A的第一基板112。第一基板112包括：第一、第二和第三栅极线GL1、GL2和GL3；第一、第二、第三和第四数据线DL1、DL2、DL3和DL4；第五、第六、第七和第八开关元件SW5、SW6、SW7和SW8；以及第五、第六、第七和第八像素电极PE5、PE6、PE7和PE8。
除了第五和第六像素电极PE5和PE6的各自像素电极区域以及第五和第六开关元件SW5和SW6的布置位置之外，第五和第六像素电极PE5和PE6以及第五和第六开关元件SW5和SW6分别与根据图3A的前一示例实施例的第一和第二像素电极PE1和PE2以及第一和第二开关元件SW1和SW2基本相同。因此，将省略关于以上元件的任何重复解释。
图2的第一单位单元P1包括第五像素电极PE5，图2的第二单位单元P2包括第六像素电极PE6。第五像素电极PE5的面积大于第六像素电极PE6的面积。例如，第五像素电极PE5的面积可以是第六像素电极PE6的面积的大约两倍。施加到第五像素电极PE5的电压可以小于施加到第六像素电极PE6的电压。因此，在由第一和第二栅极线GL1和GL2以及第一和第二数据线DL1和DL2定义的内部区域中，第五像素电极PE5可以定义低子像素而第六像素电极PE6可以定义高子像素。
在图5A中，第五像素电极PE5的面积大于第六像素电极PE6的面积。可选择地，第五像素电极PE5的面积可以小于第六像素电极PE6的面积。
第七和第八像素电极PE7和PE8以及第七和第八开关元件SW7和SW8分别与第五和第六像素电极PE5和PE6以及第五和第六开关元件SW5和SW6基本相同。因此，将省略关于以上元件的任何重复解释。
图5B是与图5A的第一基板相对应的第二基板的平面图。
图5B的第二基板121与第一基板112结合。第二基板121包括：多个开口OP；光阻挡图案BM；以及分别对应于开口OP的第一、第二和第三滤色器CF1、CF2和CF3。每个开口OP具有基板相同的面积。光阻挡图案BM可以形成在对应于第一、第二和第三栅极线GL1、GL2和GL3以及第一、第二、第三和第四数据线DL1、DL2、DL3和DL4的区域以及将第二基板121的与内部区域相对应的单元区域UN一分为二的分开区域中。
第一节距“a”定义为在第一方向D1上彼此相邻的开口OP的中心点之间的距离。第二节距“b”定义为在第二方向D2上彼此相邻的开口OP的中心点之间的距离，第二方向D2不同于第一方向D1。第一节距a与第二节距b之间的比例为约1∶1.5。彼此相邻的第一滤色器CF1的中心点之间的距离基本与第二节距b相同，第一滤色器CF1与邻近该第一滤色器CF1的第二滤色器CF2的中心点之间的距离与第一节距a基本相同。因此，参照图2、图5A和图5B，在包括第一基板112和第二基板121的显示面板中，在第一方向D1上的相邻单位单元的第一节距a与在第二方向D2上的相邻单位单元的第二节距b的比(a∶b)为约1∶1.5
因此，内部区域被第五和第六像素电极PE5和PE6分为具有不同面积的两个区域。然而，内部区域被第二基板121的光阻挡图案BM一分为二，从而基本上可获得两个独立的像素。
图6是根据另一示范性实施例的显示面板的第一基板的平面图。
参照图1、图2和图6，根据本实例实施例的显示面板包括图6的第一基板114。第一基板114包括：第一、第二、第三、第四和第五栅极线GL1、GL2、GL3、GL4和GL5；第一、第二和第三数据线DL1、DL2和DL3；第九、第十、第十一和第十二开关元件SW9、SW10、SW11和SW12；以及第九、第十、第十一和第十二像素电极PE9、PE10、PE11和PE12。第一、第二和第三数据线DL1、DL2和DL3可以在第一方向D1上以相等的间距布置。
第一、第二、第三、第四和第五栅极线GL1、GL2、GL3、GL4和GL5以及第一、第二和第三数据线DL1、DL2和DL3定义多个内部区域。第九、第十、第十一和第十二开关元件SW9、SW10、SW11和SW12以及第九、第十、第十一和第十二像素电极PE9、PE10、PE11和PE12分别形成在内部区域中。
例如，第九开关元件SW9和电连接到该第九开关元件SW9的第九像素电极PE9形成在由第一和第二栅极线GL1和GL2以及第一和第二数据线DL1和DL2定义的区域中。此外，第十开关元件SW10和电连接到该第十开关元件SW10的第十像素电极PE10形成在由第一和第三栅极线GL1和GL3以及第一和第二数据线DL1和DL2定义的区域中。
参照图2和图6，包括第九像素电极PE9的第一单位单元P1的中心点CP与包括第十一像素电极PE11的第三单位单元P3的中心点CP之间的距离定义第一节距a。第一单位单元P1的中心点CP与包括第十像素电极PE10的第二单位单元P2的中心点CP之间的距离定义第二节距b。第一节距a和第二节距b之间的比例为约1∶1.5。
尽管在附图中未示出，但是第九、第十、第十一和第十二像素电极PE9、PE10、PE11和PE12中的每个可以包括微狭缝图案。
对比图3A的第一和第二栅极线GL1和GL2之间的第一间隙与图6的第一和第二栅极线GL1和GL2之间的第二间隙，第二间隙可以为第一间隙的1/2。因此，根据本示例实施例，当显示装置的尺寸固定时，沿第二方向D2布置的像素的数目可以为包括以第一间隙布置的栅极线的显示装置的两倍。
图6的第一基板114可以面对图3B的第二基板120。
图7是示出根据另一示范性实施例的显示面板的单位单元的布置关系的平面图。
除了第一、第二和第三滤色器R、G和B的90度旋转布置之外，根据本实施例的显示面板102与根据图4的前一示例实施例的显示面板100基本相同。根据本实施例的柱状透镜与根据图4的前一示例实施例的柱状透镜基本相同。因此，将省略关于以上元件的任何重复描述。
参照图7，第一颜色单元R沿显示面板102的第一方向D1布置以定义第一行。在第二方向D2上邻近第一颜色单元R的第二颜色单元G沿第一方向D1布置以定义第二行。在第二方向D2上邻近第二颜色单元G的第三颜色单元B沿第一方向D1布置以定义第三行。当在第二方向D2上看时，第一、第二和第三颜色单元R、G和B重复布置，使得第一、第二和第三颜色单元R、G和B定义显示面板102的列。
柱状透镜L1(其中透镜轴Ax的倾斜度y/x为约3/4)设置在显示面板102上。透镜轴Ax的倾斜度y/x为约3/4，使得对应于柱状透镜L1以矩阵形状布置的颜色单元R、G和B具有与在一倾斜方向上布置的颜色单元R、G和B基本相同的效果，透镜轴Ax在该倾斜方向上倾斜。尽管图7的第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置不同于图4的第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置，但是柱状透镜L1的视点线与第一、第二和第三颜色单元R、G和B之间的关系与图4的视点线与颜色单元R、G和B之间的关系基本相同。
第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置可以取决于包括彼此基本不同的滤色器的第一、第二和第三滤色器CF1、CF2和CF3的布置。例如，图7的显示面板包括与图3A的第一基板基本相同的下基板。参照图2和图8来解释显示面板102的上基板。
图8是图7的显示面板的第二基板的平面图。
参照图2和图8，根据本示例实施例的第二基板122包括第一、第三和第五单位单元P1、P2和P5的第一滤色器CF1以及第二、第四和第六单位单元P2、P4和P6的第二滤色器CF2。第七单位单元P7包括第三滤色器CF3，第八单位单元P8包括第一滤色器CF1。
两个不同的滤色器形成在由单条栅极线和成对数据线定义的内部区域中。尽管包括滤色器的单位单元连接到相同的栅极线，但是单位单元可以独立地驱动。因此，在第二方向D2布置的像素数目是常规显示面板的像素数目的两倍。
可选择地，图8的第二基板122可以与图5A的第一基板112或者图6的第一基板114结合以形成根据本公开的显示面板。
图9是示出根据另一示范性实施例的显示面板的单位单元的布置关系的平面图。
根据本示例实施例的显示面板102与根据图4的前一示例实施例的显示面板100基本相同。因此，将省略任何重复的描述。
柱状透镜L2设置在显示面板102上。第一距离x(其为限定柱状透镜L2的透镜轴Ax的倾斜度y/x的第一要素)定义为第一颜色单元R中的第一个的中心点与第一颜色单元R中的第四个(其是在第一方向D1上第三邻近的颜色单元)的中心点之间的距离。第二距离y(其为限定柱状透镜L2的透镜轴Ax的倾斜度y/x的第二要素)定义为第一颜色单元R的中心点与第二颜色单元G(其是在第二方向D2上第一邻近的颜色单元)的中心点之间的距离。
第一距离x是第一节距a的三倍，第一节距a是相邻第一颜色单元R之间的距离。第二距离y等于第二节距b，第二节距b为第一颜色单元R与相邻的第二颜色单元G之间的距离。第二节距b也等于在第二方向D2上第二颜色单元G和相邻第三颜色单元B的中心点之间的距离。例如，柱状透镜L2的倾斜度y/x等于b/3a。当第一节距a与第二节距b之间的比例为约1∶1.5时，柱状透镜L2的倾斜度y/x为约1/2。
透镜轴Ax的倾斜度y/x为约1/2，使得透镜关于在第二方向D2上延伸的线的倾斜角θ和倾斜度满足公式：tanθ＝x/y＝2/1。因此，透镜的倾斜角θ为约63.43°。具有倾斜角θ的单个柱状透镜L2设置为具有对应于沿第一方向D1布置的大约18个单位单元的重复宽度。
透镜轴Ax的倾斜度y/x为约1/2，使得对应于柱状透镜L2以矩阵形状布置的颜色单元R、G和B具有与沿一倾斜方向布置的颜色单元R、G和B基本相同的效果，透镜轴Ax沿该倾斜方向倾斜。例如，在柱状透镜L2中，基本平行于透镜轴Ax的第一视点线①穿过第一行的第一颜色单元R中的第一个、第二行中的第二颜色单元G中的第四个以及第三行中的第三颜色单元B中的第七个。第一视点线①还穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界部分。
基本平行于透镜轴Ax且临近第一视点线①的第二视点线②穿过第一行的第一颜色单元R中的第二个、第二行中的第二颜色单元G中的第五个以及第三行中的第三颜色单元B中的第八个。第二视点线②还穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界部分。第三、第四...第十七和第十八视点线③、④...和平行于第二视点线②并以与第一和第二视点线①和②相同的方式穿过第一、第二和第三颜色单元R、G和B。因此，尽管观看者的视点位于第一、第二和第三颜色单元R、G和B的边界部分处，但是观看者可以看到由第一、第二和第三颜色单元R、G和B显示的图像。
透镜轴Ax的倾斜度y/x为约1/2的柱状透镜L2设置在显示面板102上，从而可以减少或最小化对莫尔图案等的感知。同时，通过利用在由单条栅极线和成对数据线定义的内部区域中的两个基本独立的像素，可以增大在第二方向D2上的分辨率。例如，通过修改第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置，显示面板的水平和垂直分辨率可以从1920(RGB)×1080增大到1920×3×720(RGB)。采用该显示面板的显示装置的分辨率可以从640(RGB)×360×9个点增大到640×360(RGB)×18个点。显示装置的分辨率可增大到两倍。因此，可以改善显示面板102的显示质量。
如上所述，解释了图4的显示面板100的第一、第二和第三颜色单元R、G和B和柱状透镜L1的布置，其中m/n为约2/1并且倾斜度y/x为约3/4。然而，柱状透镜(其中m和n的最大公约数为1、m＞n且m不是3的倍数)也可以应用于显示面板100。例如，柱状透镜(其中m/n为约4/1且倾斜度为3/8、m/n为约5/1且倾斜度为约3/10以及m/n为约4/3且倾斜度为约9/8)可以应用于显示面板100。柱状透镜(其中m和n的最大公约数为1、m＞n且m为3的倍数)也可以应用于具有图7的第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置的显示面板102。
解释了图7的显示面板102的第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置、柱状透镜L1(其中m/n为约2/1且倾斜度为约3/4)以及柱状透镜L2(其中m/n为约3/1且倾斜度为约1/2)。然而，柱状透镜(其中m和n的最大公约数为1、m＞n且n不是3的倍数)也可以应用于显示面板102。例如，柱状透镜(其中m/n为约4/1且倾斜度为约3/8、m/n为约5/1且倾斜度为约3/10以及m/n为约3/2且倾斜度为1)可以应用于显示面板102。柱状透镜(其中m和n的最大公约数为1、m＞n且n为3的倍数)也可以应用于具有图4的第一、第二和第三颜色单元R、G和B的布置的显示面板100。
根据本发明公开的显示装置，可以减少或最小化莫尔效应，可以增大分辨率并可以改善三维效应。此外，除了液晶显示器(LCD)之外，显示装置可以应用于便携式显示装置、等离子体显示面板(PDP)装置、平板显示装置、三维游戏图像装置、三维广播电视、三维军用显示装置、用于模拟训练的三维显示装置以及三维医疗显示装置。
此外，本公开的显示装置可以采用水平型显示面板容易地制造。本发明的显示装置可以通过旋转显示装置而用作垂直型显示装置，而不用任何结构的修改。
尽管已经描述了根据本公开的示范性实施例，但是应当理解，本发明公开不应限于这些示范性实施例，本领域技术人员在阅读本公开之后可以做出各种变化和修改，这些变化在本教导的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种三维显示装置，包括：
显示面板，具有以行和列的形式设置为矩阵的多个单位显示单元，其中每行中相邻单元之间的中心点到中心点的第一节距为a，每列中相邻单元之间的中心点到中心点的第二节距为b，所述单位显示单元被控制以分别发射或穿过不同量的光使得混合的二维图像形成在从其进行立体投影的所述显示面板上；和
图像转换片，设置在所述显示面板上并包括多个延长的柱状透镜，每个所述柱状透镜具有相对于所述矩阵的行和列倾斜的纵向透镜轴，其中所述透镜轴的倾斜度表示为在所述列方向上的第一距离y除以在所述行方向上的第二距离x，其中x为所述第一节距a的整数倍，y为所述第二节距b的整数倍，
其中所述多个单位显示单元包括设置在由相邻的第一和第二栅极线以及相邻的第一和第二数据线限定的内部区域中的第一和第二单位显示单元，以在每个内部区域中获得两个独立的像素，
其中每个所述柱状透镜具有多条视点线，所述视点线倾斜以平行于所述纵向透镜轴，以及
其中每个所述视点线穿过所述单位显示单元的相应中心点。
2.如权利要求1所述的三维显示装置，其中x的倍数大于y的倍数，所述的倍数分别为m和n，并且m＞n。
3.如权利要求1所述的三维显示装置，其中所述第一节距与所述第二节距的比为2/3。
4.如权利要求3所述的三维显示装置，其中所述透镜轴关于矩阵列的纵向侧所测得的倾斜角为53.13°。
5.如权利要求3所述的三维显示装置，其中所述透镜轴关于矩阵列的纵向侧所测得的倾斜角为63.43°。
6.如权利要求1所述的三维显示装置，其中每个所述单位显示单元包括各自的滤色器，并且在同一列中的第一单位显示单元和第二单位显示单元的滤色器具有基本相同的颜色。
7.如权利要求1所述的三维显示装置，其中每个所述单位显示单元包括各自的滤色器，并且相邻的第一单位显示单元和第二单位显示单元的滤色器具有彼此不同的颜色。
8.如权利要求1所述的三维显示装置，其中：
所述第一单位显示单元包括第一开关元件和第一像素电极，所述第一开关元件连接到在第一方向上延伸的第一栅极线和在不同于所述第一方向的第二方向上延伸的第一数据线，所述第一像素电极连接到所述第一开关元件；以及
所述第二单位显示单元设置为在所述第二方向上邻近所述第一单位显示单元并包括第二开关元件和第二像素电极，所述第二开关元件连接到所述第一栅极线和平行于所述第一数据线延伸的第二数据线，所述第二像素电极连接到所述第二开关元件；
其中所述第一像素电极的面积不同于所述第二像素电极的面积。
9.如权利要求8所述的三维显示装置，其中所述显示面板还包括设置在所述单位显示单元之间的光阻挡图案。
10.如权利要求9所述的三维显示装置，其中所述光阻挡图案具有限定于其中的开口，所述光阻挡图案的每个开口具有基本相同的面积。
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