CN102540557A - 立体图像显示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立体图像显示器，其包括：显示面板；位于所述显示面板的上表面上的第一偏振板；位于所述第一偏振板上的图案化的延迟器；位于所述图案化的延迟器上的第一三醋酸纤维素(TAC)膜；位于所述显示面板的下表面上的第二偏振板；以及位于所述第二偏振板下的第二TAC膜。

Description

立体图像显示器

技术领域

本发明的实施方式涉及立体图像显示器，并且更具体来说涉及图案化的延迟器(patterned retarder)和偏振板形成为一个整体的立体图像显示器。

背景技术

本申请要求2010年12月10日提交的韩国专利申请No.10-2010-0126027的优先权，在此通过引用并入其全部内容，如同在此全面阐述一样。

立体图像显示器利用立体技术或者自动立体技术来实现立体图像。

具有高立体效果的利用用户的左眼与右眼之间的视差图像的立体技术，包括眼镜型方法和非眼镜型方法，这两种方法都已经投入实际应用。在眼镜型方法中，通过视差图像的偏振方向的改变或者以时分(time division)方式，将左眼与右眼之间的视差图像显示在直视显示器上或者投影仪上，从而用户利用偏振眼镜或者液晶光闸眼镜观看到立体图像。在非眼镜型方法中，通常在显示屏幕的前面或者后面安装用于分隔左眼与右眼之间的视差图像的光轴的诸如视差栅的光学板。

图1和图2例示出相关技术的立体图像显示器。

如图1所示，眼镜型立体图像显示器可包括在显示面板100上的偏振板120和图案化的延迟器130，该图案化的延迟器130用于转换入射在偏振眼镜上140的光的偏振特性。眼镜型立体图像显示器在显示面板100上交替显示左眼图像L和右眼图像R，并且利用图案化的延迟器130对入射到偏振眼镜140上的光的偏振特性进行转换。因此，眼镜型立体图像显示器在空间上对左眼图像L与右眼图像R进行分离，由此实现立体图像。

如图2所示，在眼镜型立体图像显示器中，第一三醋酸纤维素(TAC)膜110a位于显示面板100上，并且偏振板120位于第一TAC膜110a上。此外，第二TAC膜110b位于偏振板120上，图案化的延迟器130位于第二TAC膜110b上，而第三TAC膜110c位于图案化的延迟器130上。

然而，在图1和图2所示的相关技术的立体图像显示器中，因为第一TAC膜110a和第二TAC膜110b分别位于偏振板120的上面和下面，由此增加了制造成本。此外，由于立体图像显示器的厚度增加而产生串扰。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种能够降低制造成本并且防止产生串扰的立体图像显示器。

在一个方面，提供了一种立体图像显示器，其包括：显示面板；位于所述显示面板的上表面上的第一偏振板；位于所述第一偏振板上的图案化的延迟器；位于所述图案化的延迟器上的第一三醋酸纤维素(TAC)膜；位于所述显示面板的下表面上的第二偏振板；以及位于所述第二偏振板下的第二TAC膜。

附图说明

附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，这些附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1和图2例示了相关技术的立体图像显示器；

图3例示了根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器；

图4例示了根据本发明的第一实施方式的立体图像显示器；

图5例示了根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器；

图6A和6B例示了用于对说明延迟膜的折射率的Poincare(庞加莱)球；

图7例示了根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器；

图8A例示了相关技术的立体图像显示器的视角；

图8B例示了根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器的视角；

图9A是相关技术的立体图像显示器的视角的模拟图；

图9B是根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器的视角的模拟图；

图10A是由相关技术的立体图像显示器所实现的图像的照片；

图10B是由根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器所实现的图像的照片；

图11A是例示了相关技术的立体图像显示器中的亮度和视角的特性的照片；以及

图11B是例示了根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器中的亮度和视角的特性的照片。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施方式，在附图中例示出了其示例。尽可能在通篇附图中使用相同的参考标记来代表相同或类似部件。应该注意，如果对已知技术的详细描述会混淆对本发明的实施方式的描述，则将省略对所述已知技术的详细描述。

下面将参照图来3到11B来描述本发明的示例性实施方式。

图3例示了根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器。

如图3所示，根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器200包括：显示面板210、第一偏振板230、图案化的延迟器250以及偏振眼镜280。

显示面板210可被实施为平板显示器的显示面板，所述平板显示器诸如液晶显示器(LCD)、场发射显示器(FED)、等离子体显示面板(PDP)以及电致发光器件(EL)。在下文描述中，利用液晶显示器的显示面板作为显示面板210，来对根据本发明的实施方式的立体图像显示器进行描述。

立体图像显示器200还包括设置在显示面板210后方的背光单元(未示出)和设置在显示面板210与所述背光单元之间的第二偏振板(未示出)。图案化的延迟器250和偏振眼镜280是立体图像的驱动元件，并且空间上分离左眼图像与右眼图像，由此产生双眼视差。

显示面板210包括：下玻璃基板、上玻璃基板以及夹在所述下玻璃基板与所述上玻璃基板之间的液晶层。薄膜晶体管(TFT)阵列形成在下玻璃基板上。TFT阵列包括：多条数据线，其被施加R(红)、G(绿)、以及B(蓝)数据电压；多条选通线(或者扫描线)，其与数据线交叉并且接收选通脉冲(或者扫描脉冲)；多个TFT，其形成在数据线与选通线的交叉处；多个像素电极，其用于将液晶单元充电到数据电压；多个存储电容器，其与像素电极相连接并且均匀地保持液晶单元的电压，等等。

滤色器阵列形成在上玻璃基板上。滤色器阵列包括黑底、滤色器等。在垂直电场驱动方式(如扭曲向列(TN)模式和垂直取向(VA)模式)中，与像素电极相对设置并且与像素电极一起形成电场的公共电极形成在上玻璃基板上。在水平电场驱动方式(如面内切换(IPS)模式和边缘场切换(FFS)模式)中，公共电极与像素电极一起形成在下玻璃基板上。

第一偏振板230附接到上玻璃基板，而第二偏振板附接到下玻璃基板。在上玻璃基板和下玻璃基板的接触液晶的内表面上分别形成用于设定液晶的预倾角的取向层。在上玻璃基板与下玻璃基板之间可形成有柱状间隔体，以保持液晶单元的单元间隙恒定。

左眼图像L和右眼图像R逐行交替显示在显示面板210上。

第一偏振板230是附接于显示面板210的上玻璃基板的检偏器，并且仅使通过显示面板210的液晶层的光线中的线偏振光透过。

图案化的延迟器250包括逐行交替设置的第一延迟器图案和第二延迟器图案。优选的是，第一延迟器图案和第二延迟器图案按照与第一偏振板230的吸收轴形成45°和-45°角的方式逐行交替设置。

第一延迟器图案和第二延迟器图案各利用双折射介质将光的相位延迟λ/4，其中λ是波长。第一延迟器图案的光轴与第二延迟器图案的光轴相垂直。

因此，第一延迟器图案位于显示面板210的其上显示左眼图像L的相应行，并且将左眼图像L的光转换成第一偏振分量(例如圆偏振光或者线偏振光)。第二延迟器图案位于显示面板210的其上显示右眼图像R的相应行上，并且将右眼图像R的光转换成第二偏振分量(例如圆偏振光或者线偏振光)。

例如，第一延迟器图案可实施为透过左圆偏振光的偏振滤光器，并且第二延迟器图案可实施为透过右圆偏振光的偏振滤光器。

仅允许第一偏振分量通过的偏振膜附接到偏振眼镜280的左眼镜片，而仅允许第二偏振分量通过的偏振膜附接到偏振眼镜280的右眼镜片。因此，佩戴偏振眼镜280的用户通过他(她)的左眼只能观看到左眼图像L，而通过他(她)的右眼只能观看到右眼图像R，由此将显示面板210上显示的图像感知为立体图像。

图4例示了根据本发明的第一实施方式的立体图像显示器。

如图4所示，根据本发明的第一实施方式的立体图像显示器300包括：显示面板310；位于显示面板310的上表面上的第一偏振板320；位于第一偏振板320上的图案化的延迟器330；以及位于图案化的延迟器330上的第一三醋酸纤维素(TAC)膜340a。

立体图像显示器300可进一步包括位于显示面板310的下表面上的第二TAC膜340b；位于第二TAC膜340b下方的第二偏振板350；以及位于第二偏振板350下方的第三TAC膜340c。

由于定向后的二色性材料的共轭结构或者定向后的聚合物链的共轭结构，第一偏振板320和第二偏振板350各吸收非偏振状态的白光的一个分量并且透过与所述一个分量垂直的另一分量。

第一偏振板320和第二偏振板350可利用碘化物基(iodide-based)的偏振膜、染料基(dye-based)的偏振膜以及多烯基(polyene-based)的偏振膜形成。也可使用其它材料。碘化物基的偏振膜由通过对多碘化合物链(polyiodide chain)进行拉伸和定向而获得的聚乙烯醇(PVA，polyvinyl alcohol)链来定向，由此表现出偏振性。染料基的偏振膜由通过对二色性染料进行拉伸和定向而获得的PVA链来定向，由此表现出偏振性。多烯基的偏振膜通过PVA膜的脱水反应或者用于去除PVC膜的氢氯酸的反应来产生多烯，由此表现出偏振性。

第一偏振板320和第二偏振板350各具有吸收轴和偏振轴。吸收轴是通过对多碘化合物链进行拉伸和定向而获得的轴。换言之，吸收轴允许在任何方向上振动的光的两个垂直分量中的一个分量与第一偏振板320和第二偏振板350的电子相互作用，并且在将光的电能转换成电子能的过程中去除掉光的该分量。偏振轴与吸收轴垂直，并且透过在偏振轴方向振动的光。

第一TAC膜340a位于图案化的延迟器350的上表面上，第二TAC膜340b位于显示面板310的下表面上，而第三TAC膜340c位于第二偏振板350的下表面上。

第一TAC膜340a、第二TAC膜340b以及第三TAC膜340c支撑第一偏振板320和第二偏振板350，保护第一偏振板320、第二偏振板350以及图案化的延迟器330免受外部冲击，并且改善了立体图像显示器的耐久性、防潮性以及机械强度。

更具体来说，位于图案化的延迟器330的上表面上的第一TAC膜340a保护第一偏振板320和图案化的延迟器330免受外部冲击。因此，第一TAC膜340a可经过增加表面硬度的硬膜化处理(hard coating process)；防止来自外部的光的反射并且防止因光反射而导致的可见性降低的防眩处理；以及包括抗反射处理或者低反射处理的表面处理。

在第一偏振板320与显示面板310之间可夹有粘合层360。粘合层360用于将第一偏振板320附接到显示面板310。粘合层360通常可实施为压敏粘合剂(PSA)。例如，粘合层360可利用包括丙烯酸系共聚物的粘合剂组成来形成，其具有高弹性模量和优良粘合特性，并且减少在显示面板310与粘合层360之间生成小气泡，从而防止粘合层360剥落。除了粘合功能外，粘合层360可以由于其弹性而保护第一偏振板320免受外部冲击。

在本发明的实施方式中，图案化的延迟器330和第一偏振板320形成为一个整体。用于形成图案化的延迟器330和第一偏振板320的整体的方法可包括：利用第一偏振板320作为基膜，将图案化的延迟器330直接形成在第一偏振板320上，以形成整体，随后将该整体附接到显示面板310。另一种方法可以包括将图案化的延迟器330层叠在第一偏振板320上以形成整体，随后将该整体附接到显示面板310。也可使用其它方法。

如上所述，根据本发明的第一实施方式的立体图像显示器，因为图案化的延迟器和第一偏振板形成为一个整体，所以可去除图2所示的相关技术的立体图像显示器中的两个TAC膜。因此，可提高生产率，并且可以降低生产成本。此外，因为范围从显示面板到图案化的延迟器的厚度减小了，所以可减少串扰。

图5例示了根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器。图4和图5中例示的相同或者等同的结构和部件利用相同的参考标记来指代，并且可简要进行进一步描述或者可完全省略进一步描述。

如图5所示，与根据本发明的第一实施方式的立体图像显示器300相比，根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器300还包括延迟膜370。

延迟膜370位于粘合层360与第一偏振板320之间。根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器300利用具有单层结构的延迟膜370，可实现高对比度和宽视角，并且可减少常黑显示状态下的露光。

利用LCD光学仿真程序(例如，LCD Master和Techwiz LCD 1D)对TN液晶单元在常黑状态下的特性进行参数化，并且进行输入和应用。考虑由庞加莱球实现的偏振状态，参数化的液晶设计延迟膜的光学特性。

更具体来说，延迟膜370是负双轴膜并且具有基于空间坐标系的折射率nx、ny以及nz。一般来说，延迟膜370的光学特性在不考虑光源的波长的情况下，在大约550nm的波长下可以非常容易地获得。延迟膜370的光学特性由折射率来限定。

图6A和图6B例示了用于说明延迟膜的折射率的庞加莱球。

在图6A和图6B中，“nx”是平面方向中具有最大折射率的轴的折射率，“ny”是平面方向中折射率nx的垂直方向，并且“nz”是厚度方向的折射率。

延迟膜370可由延迟值Rin和厚度方向的折射率nz来表示，如下列式1和式2中所示。在下列式2中“d”是延迟膜的厚度。

[式1]

$\mathrm{nz}=\frac{\mathrm{nx}-\mathrm{nz}}{\mathrm{nz}-\mathrm{ny}}$

[式2]

Rin＝(nx-ny)d

关于折射率，延迟膜370具有nx＞nz＞ny的关系，其中0＜nz＜1。因此，通过式1和式2计算出的延迟值Rin和厚度方向的折射率nz可以分别为约275nm和约0.5。沿着横向(即TD方向且与MD交叉的方向)拉伸延迟膜370，并且延迟膜370在横向具有慢轴。

根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器300包括Z板(Z-plate)的延迟膜370，由此实现宽视角。

根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器300可以是常规模式(O-模式)，其中液晶的取向轴与第二偏振板350的光轴平行并且与第一偏振板320的光轴垂直。

因此，由于延迟膜370位于显示面板310与第一偏振板320之间，则通过显示面板310的液晶的光可由延迟膜370进行补偿。

如上文，根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器，因为图案化的延迟器和第一偏振板按照与本发明的第一实施方式相同的方式形成为一个整体，所以可去除图2所示的相关技术的立体图像显示器中的两个TAC膜。因此，可提高生产率，并且可以降低生产成本。此外，因为范围从显示面板到图案化的延迟器的厚度减小了，所以可减少串扰。

此外，根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器还包括延迟膜，由此加宽视角。

图7例示了根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器。图5和图7中例示的相同或者等同的结构和部件利用相同的参考标记来指代，并且可简要进行进一步描述或者可完全省略进一步描述。

如图7所示，根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器300具有如下结构：延迟膜370位于液晶面板310和第二偏振板350之间。

根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器300可以是超常模式(E-模式)，其中液晶的取向轴与第二偏振板350的光轴垂直并且与第一偏振板320的光轴平行。

因此，由于延迟膜370位于显示面板310与第二偏振板350之间，则通过第二偏振板350的光可由延迟膜370进行补偿。

如上文，根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器，因为图案化的延迟器和第一偏振板按照与本发明的第一和第二实施方式相同的方式形成为一个整体，所以可去除图2所示的相关技术的立体图像显示器中的两个TAC膜。因此，可提高生产率，并且可降低生产成本。此外，因为范围从显示面板到图案化的延迟器的厚度减小了，所以可减少串扰。

此外，根据本发明的第三实施方式的立体图像显示器还包括延迟膜，由此加宽视角。

图8A例示了相关技术的立体图像显示器的视角，而图8B例示了根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器的视角。此外，图9A是相关技术的立体图像显示器的视角的模拟图，而图9B是根据本发明的示例性实施方式的立体图像显示器的视角的模拟图。

如图8A和9A所示，在图2所示的相关技术的立体图像显示器中，粘合层、第一TAC膜、偏振板以及第二TAC膜顺次位于显示面板与图案化的延迟器之间。在图2所示的相关技术的立体图像显示器中，粘合层的厚度为约25μm，第一TAC膜的厚度为约60μm，偏振板的厚度为约30μm，并且第二TAC膜的厚度为约65μm。

因此，在相关技术的立体图像显示器中，范围从显示面板到图案化的延迟器的总厚度为约175μm，并且通过模拟结果获得的视角为约25.7°。

另一方面，如图8B和9B所示，在根据图4所示的本发明的实施方式的立体图像显示器中，粘合层和第一偏振板顺次位于显示面板与图案化的延迟器之间。在根据本发明的实施方式的立体图像显示器中，粘合层的厚度为约25μm，并且第一偏振板的厚度约为30μm。

因此，在根据本发明的实施方式的立体图像显示器中，范围从显示面板到图案化的延迟器的总厚度为约55μm，并且通过模拟结果获得的视角为约29.6°。

换言之，与相关技术的立体图像显示器相比，在根据本发明的实施方式的立体图像显示器中，范围从显示面板到图案化的延迟器的厚度减少，由此视角增加了约3.9°。

图10A是相关技术的立体图像显示器所实现的图像的照片，而图10B是根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器所实现的图像的照片。图11A是相关技术的立体图像显示器中的亮度和视角的特性的照片，而图11B是根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器中的亮度和视角的特性的照片。

如图10A和10B所示，通过根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器所实现的图像的对比度比相关技术的立体图像显示器所实现的图像的对比度更优良。

此外，如图11A和11B所示，根据本发明的第二实施方式的立体图像显示器的视角比相关技术的立体图像显示器的视角更宽。

如上所述，根据本发明的实施方式的立体图像显示器将图案化的延迟器与第一偏振板形成为一个整体，从而去除多个TAC膜。因此，可提高生产率，并且可以降低生产成本。

此外，因为去除了多个TAC膜，所以范围从显示面板到图案化的延迟器的厚度减小了。因此，根据本发明的实施方式的立体图像显示器的视角可以变宽，并且可减少串扰。

此外，根据本发明的实施方式的立体图像显示器还包括延迟膜，由此使视角变宽。

尽管已经参照多个示例性实施方式描述了实施方式，但是应理解的是本领域技术人员可建议落入本公开原理的范围内的许多其他变型和实施方式。更具体地说，可以在本公开、附图及所附权利要求的范围内对本主题组合结构的组成部件和/结构进行各种变型和修改。除了对组成部件和/或结构的变型和修改外，替代性使用对本领域的技术人员也是明显的。

Claims (9)

1.一种立体图像显示器，其包括：

显示面板；

第一偏振板，其位于所述显示面板的上表面上；

图案化的延迟器，其位于所述第一偏振板上；

第一三醋酸纤维素膜，其位于所述图案化的延迟器上；

第二偏振板，其位于所述显示面板的下表面上；以及

第二三醋酸纤维素膜，其位于所述第二偏振板的下方。

2.根据权利要求1所述的立体图像显示器，该立体图像显示器还包括位于所述显示面板与所述第二偏振板之间的第三三醋酸纤维素膜。

3.根据权利要求2所述的立体图像显示器，该立体图像显示器还包括位于所述显示面板与所述第一偏振板之间的延迟膜。

4.根据权利要求3所述的立体图像显示器，其中，按照常规模式，即O-模式，来驱动所述显示面板。

5.根据权利要求3所述的立体图像显示器，其中，所述延迟膜是Z板。

6.根据权利要求1所述的立体图像显示器，该立体图像显示器还包括位于所述显示面板与所述第二偏振板之间的延迟膜。

7.根据权利要求6所述的立体图像显示器，其中，按照异常模式，即E-模式，来驱动所述显示面板。

8.根据权利要求6所述的立体图像显示器，其中，所述延迟膜是Z板。

9.根据权利要求1所述的立体图像显示器，其中所述图案化的延迟器包括第一延迟器图案和第二延迟器图案，将通过所述第一偏振板的左眼图像的光转换为第一偏振分量，并且将通过所述第一偏振板的右眼图像的光转换为第二偏振分量，

其中，每个所述第一延迟器图案的光轴与每个所述第二延迟器图案的光轴垂直。

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