CN102809828A

CN102809828A - 偏振模组和图像显示设备

Info

Publication number: CN102809828A
Application number: CN2012101724904A
Authority: CN
Inventors: 松山典弘; 堀越凉子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-12-05
Also published as: TW201310073A; KR20120135047A; US8947780B2; US20120307359A1; JP2012252104A

Abstract

本发明提供了偏振模组和图像显示设备。偏振模组包括：偏振片；多个第一四分之一波片，其布置在偏振片上，使得它们的光轴相对于偏振片的偏振轴倾斜45度；多个第二四分之一波片，其布置在偏振片上，使得它们的光轴相对于偏振片的偏振轴向着与第一四分之一波片的光轴的倾斜方向相反的方向倾斜45度；以及透明的树脂板，其布置在多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片上，并具有光学各向同性。

Description

偏振模组和图像显示设备

技术领域

本发明涉及用于显示三维图像的偏振模组和利用该模组的图像显示设备。

背景技术

最近，用于提供三维图像的图像显示设备得到了发展。这样的图像显示设备基于眼睛之间的视差来显示与观看者的各左右眼相关的图像。例如，观看者可以通过佩戴眼镜来观看三维图像，该眼镜即是用于观看者的左右眼的透镜，并设置有用于选择性地使来自用于右眼的图像的光透射的滤光片和用于选择性地使来自用于左眼的图像的光透射的滤光片。

例如，基于沿着不同方向偏振的光束使得各光束可以被上述滤光片之一选择，来显示用于右眼的图像和用于左眼的图像(例如，见JP-A-2004-109528)(专利文献1)。

例如，专利文献1已经公开了使用沿着彼此成90度的方向偏振的两种线偏振光来分别提供用于观察者的右眼和左眼的图像。

具体而言，来自液晶面板的光通过偏振片转化为线偏振光。接着，线偏振光的一部分透射通过延迟膜以将光的偏振方向旋转90度，来例如提供用于右眼的图像光。相反，线偏振光的其余部分不透射通过延迟膜，并且该光不经历其偏振方向的变化，该光被渲染作为用于左眼的图像。因此，将沿着彼此相差90度的方向偏振的用于右眼的图像光和用于左眼的图像光呈现给观看者。

观看者可以通过佩戴眼镜(即，用于观看者的左右眼的透镜，其上分别布置用于使用于右眼的图像的线偏振光透射的偏振滤光片和用于使用于左眼的线偏振光透射的偏振滤光片)来观看三维图像。

JP-A-2005-173033(专利文献2)已经公开了以与液晶显示器的像素的隔行水平线相关的条带的形式布置的这种延迟膜(波片滤光片)的使用。

发明内容

如这样所述的，用于呈现三维图像的图像显示设备必须具有例如如上所述的偏振片和延迟膜之类的构件，以用于获得在根据现有技术的二维图像显示设备中不提供的用于左眼和右眼的光束。

这样的构件必须具有对抗其环境的较高耐久度，这是因为它们被布置在图像显示设备的图像显示表面上。

在该情况下，期望提供一种具有对抗其环境的较高耐久度的偏振模组，以及具有这种模组的图像显示设备。

本发明的实施例针对一种偏振模组，包括：偏振片；以及多个第一四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴倾斜45度。

根据该实施例的偏振模组还包括多个第二四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴向着与所述第一四分之一波片的光轴的倾斜方向相反的方向倾斜45度。

根据该实施例的偏振模组还包括透明的树脂板，其布置在所述多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片上，并具有光学各向同性。

本发明的另一实施例针对一种图像显示设备，包括：显示面板，其具有第一像素区域和第二像素区域，所述第一像素区域用于显示用于右眼的图像，所述第二像素区域用于显示用于左眼的图像；并且该图像显示设备包括布置在显示面板上的如上所述的偏振模组。

所述第一四分之一波片被布置为面对所述显示面板的所述第一像素区域，所述第二四分之一波片被布置为面对所述显示面板的所述第二像素区域。

在根据本发明的实施例的偏振模组和图像显示设备中，第一四分之一波片和第二四分之一波片被具有光学各向同性的透明树脂板覆盖。因此，第一四分之一波片和第二四分之一波片可以受到保护，而不会对与观看者的右眼和左眼相关的偏振光束带来不利的影响。

根据本发明的实施例的偏振模组和图像显示设备具有对环境条件的较高耐久度。

附图说明

图1A至1C是根据本发明的第一实施例的偏振模组的示意图，示出了模组的结构；

图2是根据本发明的第一实施例的偏振模组以及显示面板的视图；

图3是通过将多个树脂板接合形成的偏振模组的视图；

图4A至4C是根据本发明的第二实施例的偏振模组的示意图，示出了模组的结构；

图5A至5C是根据本发明的第三实施例的偏振模组的示意图，示出了模组的结构；

图6是根据本发明的第四实施例的图像显示设备的立体图。

具体实施方式

现在将描述本发明的实施例。本发明不限于下述实施例。

将按照所列顺序描述以下项目。

1.第一实施例(具有一维布置的波片的实施例)

2.第二实施例(具有二维布置的波片的实施例)

3.第三实施例(具有复合板的实施例)

4.第四实施例(图像显示设备的实施例)

1.第一实施例(具有一维布置的波片的实施例)

图1A至图1C是根据本发明的第一实施例的偏振模组100的示意图，示出了其结构。图1A是沿着与模组的主表面之一垂直的方向(沿着Z轴的方向)所取的偏振模组100的视图。图1B是沿着Y轴的方向所取偏振模组100的视图。图1C是沿着X轴的方向所取的偏振模组100的视图。

本实施例的偏振模组100包括偏振片1、布置在偏振片1的主表面之一上的多个第一波片2(第一四分之一波片)和多个第二波片3(第二四分之一波片)、以及布置在多个第一波片2和第二波片3上的树脂板4。

只要偏振片1仅使具有预定偏振方向的光透射，则对偏振片1没有具体限制。例如，在图像显示设备中使用的通常偏振片通过单轴定向膜和施加于该膜两侧的保护膜形成。单轴定向膜根据包括碘和诸如二向色颜料之类的二向色物质并主要由聚乙烯醇(PVA)构成的树脂获得。本实施例的偏振片1可以在结构上与这种通常的偏振片相似。

多个第一波片2和多个第二波片3被布置在偏振片1的主表面之一上。第一波片2和第二波片3通过接合层5紧固到偏振片1。接合层5由例如光学粘接剂、超声固化树脂、光学弹性树脂、或光学粘接带形成。

可以将相同的四分之一波片用作第一波片2和第二波片3。

第一波片2被布置为，使得其光轴以相对于偏振片1的光轴成+45度的角度倾斜。第二波片3被布置为，使得其光轴以相对于偏振片1的偏振轴成-45度的角度倾斜。即，第二波片3被布置为使得其光轴以相对于偏振片1的光轴向着与第一波片2的光轴的倾斜方向相反的方向以45度的角度倾斜。

因此，除了第二波片3被布置在偏振片1上使得它们与第一波片2相比上下颠倒之外，第二波片3与第一波片2相同。

优选地，在每对彼此相邻的第一波片2和第二波片3之间避免存在任何缝隙。例如，当留下缝隙时，在树脂板4与偏振片1之间介入了空气层。因而，在树脂板4与空气层之间的界面以及空气层与偏振片1之间的界面处更容易发生反射，并且因此由反射光形成不期望的图像(反射图像)。

如图1A所示，第一波片2和第二波片3的每个均具有矩形主表面，并且第一波片2和第二波片3被布置为使得它们在波片的短边的延伸方向上交替。

具有透光性的透明树脂板4被布置在多个第一波片2和多个第二波片3上。树脂板4优选地具有光学各向同性。因此，该板可以保护第一波片2和第二波片3，而不会影响透射通过第一波片2和第二波片3中的每个的偏振光。

例如，具有光学各向同性的树脂板4可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。这样的树脂板4在偏振模组100安装于具有较大屏幕的显示面板时尤其有利，这是因为该板与例如玻璃板相比更轻，且较不易于破裂。

树脂板4通过接合层6紧固到第一波片2和第二波片3。接合层6可以是与用作接合层5相同的材料。布置在第一波片2和第二波片3上的树脂板4提供了具有平坦顶表面的偏振模组100。

如图2所示，偏振模组100安装在显示面板10的图像显示表面上。此时，偏振模组100被布置为使得模组的偏振片1面对显示面板10。从显示面板10发射的光如箭头A1所示透射通过偏振模组100，而到达观看者的眼睛。

例如，在三原色红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)中的像素11以矩阵的形式布置在显示面板10的图像显示表面上。像素11可以是液晶显示像素，并且当要形成具有较大表面积的显示屏幕时，像素可以可选地由例如LED(发光二极管)或有机EL(电致发光)显示器件之类的自发光元件构成。

在像素11当中，布置在第一像素区域或列R1至R4中的像素显示用于观看者的右眼的图像，并且布置在第二像素区域或L1至L4中的图像显示用于观看者的左眼的图像。

因为偏振模组100被布置在显示面板10上，所以例如，第一波片2布置在第一像素区域或列R1至R4上，并且第二波片3布置在第二像素区域或列L1至L4上。

图1A至1C和图2示意性地示出了偏振模组100和显示面板10，并且例如第一波片2、第二波片3和像素11之类的各构成构件的尺寸和数量可以根据实际需要进行改变。

从布置在第一像素区域或列R1至R4中的像素发射的光透射通过偏振模组100的偏振片1，以变为线偏振光，并且此后该光入射在第一波片2上。因为第一波片2的光轴以相对于偏振片1的光轴倾斜45度，透射通过第一波片2的光变为圆偏振光。

从布置在第二像素区域或列L1至L4中的像素发射的光透射通过偏振片1，以变为线偏振光，并且此后该光入射在第二波片3上。因为第二波片3的光轴以相对于偏振片1的光轴向着与第一波片2的光轴的倾斜方向相反的方向倾斜45度。因此，透射通过第二波片3的光变为具有与透射通过第一波片2的光的旋转方向相反的旋转方向的圆偏振光。

如这样所述的，从布置在第一像素区域或列R1至R4中的像素发射的光以及从布置在第二像素区域或列L1至L4中的像素发射的光通过透射通过偏振模组100而变为旋转方向彼此相反的圆偏振光束。

观看者可以通过佩戴眼镜来观看三维图像，该眼镜包括使来自与左眼相关地布置的列L1至L4的像素区域的圆偏振光透射的圆偏振滤光片，以及使来自与右眼相关地布置的列R1至R4的像素区域的圆偏振光透射的圆偏振滤光片。

根据现有技术，当例如要在其像素由LED构成的具有较大屏幕的显示设备上显示三维图像时，将四分之一波片装配到根据LED的布置而形成为网状的各金属框架或树脂框架中。因此难以将装配到金属框架或树脂框架中的多个偏振片布置在相同平面上，这将导致难以提供具有平坦表面的显示设备。

相反，根据本实施例，多个第一波片2和第二波片3由一个树脂板4覆盖，由此偏振模组100可以设有平坦表面。

诸如防反射膜、紫外线阻挡膜或条码膜之类的功能膜可以形成在树脂板4的表面上。优选地，在偏振片1的与其面对树脂板4的表面相反的主表面上设置防反射膜。例如，当偏振模组100安装至显示面板时，在偏振片1与显示面板之间形成气隙。因而，在偏振片1与空气之间的界面处容易发生反射，因此期望在如上所述的位置设置防反射膜。当用光学粘接剂填充上述气隙时，这样的防反射膜可以省略。

当对树脂板4进行模制成型时，可以作为防眩光处理来形成细微的凹凸。

如上所述的各种表面处理可以通过将树脂板4布置在偏振模组100的表面上而容易地提供。具体而言，优选地向树脂板4设置紫外线阻挡功能，这是因为该功能保护相对易于受到紫外线影响的第一波片2和第二波片3(四分之一波片)。此外，树脂板4可以包括紫外阻挡剂。

多个树脂板可以接合以形成要用于具有较大屏幕的显示面板的偏振模组。图3是偏振模组100的示意图，示出了其中多个树脂板4a接合在一起的构造。

优选地，以下示出的表达式(1)为真，其中，“p”表示显示面板的像素间距；显示面板的光源是点光源7；显示面板具有视角“θ”；“d”表示点光源7距树脂板4a的与设置第一波片2a和第二波片3a的那侧的板表面相反的表面的距离，如图3所示。

0.8(mm)＜d＜Xtan((π-θ)/2)(mm)...(1)

(X＝p/2)

当距离d等于或大于Xtan((π-θ)/2)时，来自视角θ以内的像素(点光源7)的光可以入射在树脂板4a之间的接合部8上。

当入射在接合部8上的光在接合部8处散射或反射时，难以从其中光已经行进到即将入射在接合部8上之前所沿的方向观看到图像。因此优选地，将距离d保持为小于Xtan((π-θ)/2)。

当树脂板4a的厚度过小时，因为板薄成膜状，所以树脂板4a的硬度会不足。由此，即使树脂板4a被布置在第一波片2和第二波片3上也难以保持偏振模组100的平坦度和强度足够。因此，距离d优选地大于0.8mm。

如图1A至1C所示，本实施例的偏振模组100的第一波片2和第二波片3的全部被布置在单个偏振片1上。

当具有与第一和第二波片相同形状的多个波片与多个第一波片和多个第二波片以一一对应的关系组合时，偏振片的边缘区域的总面积较大。因而，偏振片容易在其边缘区域处开始劣化。

构成共用偏振片的树脂材料之一是聚乙烯醇，并且聚乙烯醇具有高度亲水性。当偏振片的边缘区域的总面积较大时，聚乙烯醇在具有较高湿度的环境中可以从偏振片的边缘区域被洗提到水滴等中，这会导致偏振片的劣化。

在本实施例的偏振模组100中，第一波片2和第二波片3全部布置在单个偏振片1上。因为偏振片1的边缘区域的面积因此可以保持得较小，所以可以防止诸如聚乙烯醇之类的水溶性成分从边缘部分被洗提到水中。因此，可以向该模组提供抗湿性。

因为偏振模组100包括仅一个偏振片1，所以偏振模组100可以设置有平坦表面和高机械强度。

2.第二实施例(具有二维布置的波片的实施例)

取决于用于显示面板的左右眼的像素的布置，可以对波片的形状以及布置波片所成的图案进行改变。

现在将描述其中第一和第二波片以矩阵的形式(或棋盘图案)布置的示例情况。

图4A至4C是根据本发明的第二实施例的偏振模组200的示意图，示出了其结构。图4A是沿着与模组的主表面之一垂直的方向(沿着Z轴方向)所取的偏振模组200的视图。图4B是沿着Y轴的方向所取的偏振模组200的视图。图4C是沿着X轴的方向所取的偏振模组200的视图。

本实施例与第一实施例(见图1A至1C)之间相同的特征将由相同的附图标记表示，并将不再描述以避免重复说明。

本实施例的偏振模组200包括一个偏振片1、第一波片2a、第二波片3a、以及树脂板4。所列的特征以及用于接合特征的接合层5和6可以分别与第一实施例的偏振片1、第一波片2、第二波片3、树脂板4和接合层5和6的结构基本相似。本实施例的第一波片2a和第二波片3a的形状和布置与第一实施例的相应特征的形状和布置不同。

例如，第一波片2a和第二波片3a在沿着发光方向(沿着Z轴的方向)观察时具有方形轮廓。第一波片2a和第二波片3a沿着偏振片1的面内方向布置，使得它们在彼此垂直的两个轴向(图4A至4C的沿着X和Y轴的方向)的每一者上均交替。即，第一波片2a和第二波片3a布置为所谓棋盘图案。

这样的偏振模组200安装到显示面板(具有用于显示用于观看者的左眼的图像的像素区域和用于显示用于观看者的右眼的图像的像素区域)，两类像素区域以与第一波片2a和第二波片3a布置相同的方式布置为棋盘图案。要被安排给各第一波片2a的像素的数量和要被安排给各第二波片3a的像素的数量可以根据期望设定。根据显示面板的各像素区域的尺寸来确定第一波片2a和第二波片3a的尺寸。

在本实施例的偏振模组200中，第一波片2a和第二波片3a中的全部均布置在单个偏振片1上。因为偏振片1的边缘区域的面积因此可以保持得较小，所以可以向偏振模组200提供抗湿性。

本实施例提供了与第一实施例相似的其他优点。

3.第三实施例(具有复合板的实施例)

图5A至5C是根据本发明的第三实施例的偏振模组300的示意图，示出了其结构。图5A是沿着与模组的主表面之一垂直的方向(沿着Z轴的方向)所取的偏振模组300的视图。图5B是沿着Y轴的方向所取的偏振模组300的视图。图5C是沿着X轴的方向所取的偏振模组300的视图。

本实施例的偏振模组300与第一实施例(见图1A至1C)的模组的不同在于，由聚碳酸酯形成的增强板9布置在树脂板4上。本实施例在其他方面与第一实施例的结构相似。

例如，当偏振模组要在开放空气中安装到显示面板时，期望偏振模具具有较高的抗冲击性。根据本实施例，由聚碳酸酯制成的增强板9布置在树脂板4上，以形成包括不同类型的板的复合板，从而可以获得具有较高抗冲击性的偏振模组300。

增强板9布置在树脂板4的来自显示面板的光在树脂板上入射的那侧。换言之，板9布置在波片组(第一波片2和第二波片3)与树脂板4之间。

例如，当增强板9布置在树脂板4的来自显示面板的光从板出射所在的那侧时，在树脂板4与增强板9之间存在各向异性，并且透射通过板的光的偏振方向受到各向异性的影响。相反，当增强板9布置在波片组(即，第一波片2和第二波片3)与树脂板4之间时，可以维持树脂板4与增强板9之间的各向同性。因此，可以防止对透射通过板的光的偏振方向的任何不利影响。

增强板9利用例如光学粘接剂、紫外线固化树脂、光学弹性树脂或光学粘接带而紧固到树脂板4、第一波片2和第二波片3。

根据本实施例的偏振模组300的其他特征的优点与第一实施例相同。可以在第二实施例(见图4A到图4C)中通过将增强板9布置在波片组(第一波片2和第二波片3)与树脂板4之间来获得与本实施例相同的优点。

4.第四实施例(图像显示设备的实施例)

图6是根据本发明的第四实施例的图像显示设备400的立体图。本实施例的图像显示设备400包括布置在其图像显示部分31上的偏振模组32。

图像显示部分31例如由如上作为本发明的第一实施例所述的显示面板10(见图2)构成。例如，图像显示部分31包括被界定在多个扫描线与被布置为沿着与扫描线垂直的方向延伸的多个信号线之间的交点处的像素区域，向每个交点分配一个像素区域。例如，在每个像素处，布置用于驱动像素的半导体器件。

例如，扫描线连接到未示出的扫描线驱动电路，并且半导体器件通过从扫描线驱动电路供应的脉冲电压而转为接通。

当半导体器件接通时，根据亮度信息的视频信号从信号驱动电路供应到发光元件。发光元件以根据视频信号的当前值的亮度发光，以显示图像。

从信号驱动电路向设置在用于显示用于观看者的左右眼的图像的显示面板10的像素区域中的发光元件供应与用于左右眼的图像相关的各个视频信号。

例如，如上作为第一、第二和第三实施例(见图1A至1C、图4A至4C以及图5A至5C)描述的偏振模组100、200和300中的任一者可以用作偏振模组32。

在偏振模组100、200或300中，一个树脂板4如上所述被布置在第一波片2和第二波片3上。因此，模组可以设置有平坦表面，并且第一波片2和第二波片3可以受到保护。本实施例的图像显示设备400因为采用了上述偏振模组100、200和300中的任一者而具有对环境条件的较高耐久度，以及提供高质量三维图像的能力。

已经描述了根据本发明的偏振模组和图像显示设备的实施例。本发明不限于这些实施例，并且本发明可以在不偏离权利要求所述的本发明的实旨的情况下以各种可选模式来实施。

本发明可以按照如下结构来实施。

(1)一种偏振模组，包括：

偏振片；

多个第一四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴倾斜45度；

多个第二四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴向着与所述第一四分之一波片的光轴的倾斜方向相反的方向倾斜45度；以及

透明的树脂板，其布置在所述多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片上，并具有光学各向同性。

(2)根据项目(1)所述的偏振模组，其中，所述树脂板可以由PMMA形成。

(3)根据项目(1)或(2)所述的偏振模组，还包括由聚碳酸酯形成的增强板，所述增强板布置在波片与所述树脂板之间，所述波片即为所述多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片。

(4)根据项目(1)至(3)中任一项所述的偏振模组，满足：

0.8(mm)＜d＜Xtan((π-θ)/2)(mm)

其中，“X”表示被安装到所述偏振片的与面对所述树脂板的表面相反的表面上的显示面板的像素的间距的一半；“θ”表示所述像素的视野角；所述显示面板的光源是点光源；“d”表示所述点光源距所述树脂板的与设置所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片一侧的表面相反的表面的距离。

(5)根据项目(1)至(4)中任一项所述的偏振模组，其中，所述多个第一四分之一波片和所述多个第二四分之一波片被布置在单个偏振片上。

(6)一种图像显示设备，包括：

显示面板，其具有第一像素区域和第二像素区域，所述第一像素区域用于显示用于右眼的图像，所述第二像素区域用于显示用于左眼的图像；以及

偏振模组，其布置在所述显示面板上并具有：偏振片；多个第一四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴倾斜45度；多个第二四分之一波片，其布置在所述偏振片上，使得它们的光轴相对于所述偏振片的偏振轴向着与所述第一四分之一波片的光轴的倾斜方向相反的方向倾斜45度；以及透明的树脂板，其布置在所述多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片上，并具有光学各向同性，所述显示面板被安装到所述偏振片的与布置所述树脂板的一侧相反的表面上，所述多个第一四分之一波片被布置为面对所述显示面板的所述第一像素区域，所述多个第二四分之一波片被布置为面对所述显示面板的所述第二像素区域。

(7)根据项目(6)所述的图像显示设备，其中，所述像素包括例如LED或有机LED的自发光元件。

本申请包含与2011年6月1日递交于日本特许厅的日本在先专利申请JP 2011-123707中公开的内容相关的主题，上述专利申请的全部内容通过引用结合于此。

本领域技术人员应当理解，只要在权利要求书的范围或其等同的范围内，根据设计需要和其他因素可以产生各种修改、组合、变形和替换。

Claims

1.一种偏振模组，包括：

偏振片；

2.根据权利要求1所述的偏振模组，其中，所述树脂板可以由PMMA形成。

3.根据权利要求2所述的偏振模组，还包括由聚碳酸酯形成的增强板，所述增强板布置在波片与所述树脂板之间，所述波片即为所述多个第一四分之一波片和多个第二四分之一波片。

4.根据权利要求3所述的偏振模组，满足：

0.8(mm)＜d＜Xtan((π-θ)/2)(mm)

5.根据权利要求4所述的偏振模组，其中，所述多个第一四分之一波片和所述多个第二四分之一波片被布置在单个偏振片上。

6.一种图像显示设备，包括：

7.根据权利要求6所述的图像显示设备，其中，所述像素包括自发光元件。

8.根据权利要求7所述的图像显示设备，其中，所述自发光元件为LED或有机LED。