CN102929049A

CN102929049A - 一种立体显示用阶梯格栅及应用该阶梯格栅的立体显示器

Info

Publication number: CN102929049A
Application number: CN2012104568749A
Authority: CN
Inventors: 向贤明; 董戴
Original assignee: AVIC Huadong Photoelectric Co Ltd
Current assignee: AVIC Huadong Photoelectric Co Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: CN102929049B

Abstract

本发明公开一种立体显示用阶梯格栅，其上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的垂直或水平或同时具有垂直及水平方向的金属图案及电极，水平方向的金属图案自上基板的左侧边连续至右侧边，垂直方向的金属图案自上基板的上侧边连续至下侧边，电极与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，水平方向的金属图案位于上下两排电极之间，垂直方向的金属图案位于电极两侧，且金属图案均被电极完全覆盖在基板上，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应。本发明还提供了一种应用上述阶梯格栅的立体显示器。本发明的优点在于：实现2D与3D兼容，且成本较低，且能有效降低串扰。

Description

一种立体显示用阶梯格栅及应用该阶梯格栅的立体显示器

技术领域

本发明涉及立体显示技术，具体是一种立体显示用阶梯格栅及应用该阶梯格栅的立体显示器。

背景技术

液晶狭缝光栅的一个典型应用为3D显示，配合显示装置，将显示装置显示的视差画面分光导向用户的左右眼，从而使用户形成立体视觉。如图1a及图1b所示，是液晶狭缝光栅3D显示原理图。如图1a所示，通过在2D显示面板(如LCD，PDP，LED等)前置(或者后置)液晶狭缝光栅，3D显示模式下，在液晶狭缝光栅条形电极上施加一定电压形成黑白相间的条纹，使左眼只能看到左眼对应的影像，右眼只能看到右眼对应的影像，由于左右眼同时观看到具有一定视差的影像而产生3D立体显示效果。如图1b所示，当需要进行2D显示时，只需要将液晶狭缝光栅条形电极上的电压去除，此时液晶狭缝光栅不会产生黑色条纹，无论是左眼还是右眼，都同时观察到2D液晶显示面板所呈现的图像，因此仍然观看到2D显示效果，在分辨率和亮度等方面基本上没有明显的影响，即通过前置(或者后置)液晶狭缝光栅可以实现2D与3D显示模式的兼容。

狭缝光栅3D显示技术由于所使用的2D显示面板具备周期性排列的子像素结构及周期性排列的黑色矩阵，产生的光场也具有周期性的矩阵结构。而光场与周期性的狭缝光栅发生干涉将产生莫尔条纹，严重影响显示品质。为克服莫尔条纹的影响，通常将狭缝光栅与子像素之间倾斜一定的角度，但由此引入不同视差图像之间的串扰，采用阶梯格栅结构可以克服这一问题。

使用菲林片之类的阶梯狭缝光栅能较好实现3D，但不能同时做到2D与3D的兼容；若针对液晶狭缝光栅的每个子像素采用薄膜晶体管(TFT)进行控制实现阶梯格栅，需要多增加几道光罩与驱动IC的成本。

综上，现有技术存在如下缺点：

1、菲林狭缝光栅：只能实现3D显示，不能2D与3D同时兼容，应用受到一定限制；

2、每个子像素采用薄膜晶体管(TFT)进行控制实现阶梯格栅：由于每个子像素都可以进行控制，可以形成很好的格栅结构，但制作TFT的成本高，此外需要额外的驱动IC费用，不经济；

3、如图2所示，为视差图像按照子像素倾斜的方式排列示意图。100’为液晶狭缝光栅，1001表示狭缝光栅的倾斜方向。以四视点为例，当观察视点1的影像时，不可避免的同时观察到视点2与视点4的影像，即出现串扰现象，影响3D效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现2D与3D兼容且成本较低，并且能有效降低串扰的立体显示用阶梯光栅。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，且上驱动电极结构与下驱动电极结构相同，所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的垂直方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，垂直方向的金属图案自上基板的上侧边连续设置至上基板的下侧边，电极成竖长条形且成阶梯分布，与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，垂直方向的金属图案位于电极两侧的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应。

本发明还提供了一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，且上驱动电极结构与下驱动电极结构相同，所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的水平方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，水平方向的金属图案自上基板的左侧边连续设置至上基板的右侧边，电极与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，水平方向的金属图案位于上下两排电极之间，处于电极的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应，此种结构适用于较多视点的3D显示。

本发明还提供了一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，且上驱动电极结构与下驱动电极结构相同，所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的水平和垂直方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，水平方向的金属图案自上基板的左侧边连续设置至上基板的右侧边，垂直方向的金属图案自上基板的上侧边连续设置至上基板的下侧边，电极与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，水平方向的金属图案位于上下两排电极之间，垂直方向的金属图案位于电极两侧，水平及垂直方向的金属图案均处于电极的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应，此种结构可以更好的减小液晶狭缝光栅面内的压降，实现电压的均一性分布。

上述几种方案中，所述上下两排相邻且接触的电极只在拐角接触。

或者，当液晶狭缝光栅的开口率较小时，所述上下两排相邻且接触的电极交错排列，此时，垂直方向的金属图案形成一定的弯折。

上述几种方案中，金属形成的周边电路以及水平或者垂直方向的金属图案所用的金属为低电阻率的金属材料。

上述中，所述电极为导电玻璃形成的电极，更优化的，为铟锡氧化物（ITO）导电玻璃形成的电极。

本发明还提供了一种应用上述任一种方案所述的立体显示用阶梯格栅的立体显示器。

本发明的优点在于：

1、可以实现2D与3D兼容，且由于液晶狭缝光栅形成了阶梯格栅结构，可以有效地降低串扰，改善3D显示品质，提高观看舒适度；

2、由于在周边区域沉积金属电极及在有效显示区域制作水平方向(和/或垂直方向)的金属图形，利用金属电极实现电信导通，可以极大的改善面内的电压分布的均一性，同时降低液晶光栅的驱动电压。相比使用TFT控制实现阶梯格栅，可以很大程度上减少成本。

以金属铝为例，若膜厚为2000~3000埃左右，方块电阻约0.1Ω/□，ITO膜厚为1500埃时方块电阻约20~30Ω/□，因此两者膜厚相当时方块电阻值差异100倍以上，因此在液晶狭缝光栅非有效区域先沉积一层金属可以有效地降低狭缝光栅面内的压降，并降低液晶狭缝光栅的驱动电压。

3、金属层可以制作液晶狭缝光栅上下玻璃基板位于四角上的对位mark或者液晶狭缝光栅与2D显示屏贴合时的对位mark，工艺兼容。

附图说明

图1a及图1b所示是液晶狭缝光栅3D显示原理图。

图2所示为视差图像按照子像素倾斜的方式排列示意图。

图3显示了本发明立体显示用阶梯格栅周边及有效显示区域电极图案。

图4表示了沿着图3中A-A’方向的剖面结构示意图。

图5是3D模式下液晶狭缝光栅形成的阶梯格栅。

图6是液晶狭缝光栅开口率较小时垂直方向金属图形。

图7是液晶狭缝光栅开口率较小时3D模式下形成的阶梯格栅结构。

图8是多视点水平方向形成的金属图案。

图9表示了沿着图8中B-B’方向的剖面结构示意图。

图10是水平金属电极液晶光栅在3D模式下形成的阶梯格栅

图11是双视点在水平及垂直方向形成的金属图案。

具体实施方式

实施方案一

在液晶狭缝光栅周边电路(即非有效显示区域)形成金属图案，并在有效显示区域内形成垂直方向的金属图案。

如图3所示，100表示液晶狭缝光栅的玻璃基板，可以是上基板或者下基板。图中101表示用金属形成的周边电路，位于非有效显示区域。101’表示用金属形成的位于有效显示区域的垂直方向的金属图案，所用金属为低电阻率的金属材料比如铝，102为铟锡氧化物ITO导电玻璃形成的电极，103为没有ITO导电玻璃的区域。液晶狭缝光栅的上下玻璃基板在有效显示区域的金属图案101’及ITO导电玻璃形成的电极102案完全相同，当上下玻璃基板组立后ITO导电玻璃形成的电极位置相对应。

如图4，表示了沿着图3中A-A’方向的剖面结构示意图，形象的表示了垂直方向的金属图案101’与ITO导电玻璃形成的电极102的相对位置。ITO导电玻璃形成的电极102完全覆盖有效区域内垂直方向的金属图案101’，用于实现电性导通。

如图5，当进行3D显示时，通过在ITO导电玻璃形成的电极102施加一定电压，在有ITO导电玻璃形成的电极102区域，借助偏光方向相互垂直放置的上下偏光片，出现黑色条纹。

如图6所示，当液晶狭缝光栅的开口率较小时，ITO导电玻璃形成的电极102需要交错排列。此时，垂直方向的金属图案101’形成一定的弯折，以便于阶梯格栅结构的形成，TO导电玻璃形成的电极102与垂直方向的金属图案101’的相对位置同图4所示。

实施方案二

对于较多视点的3D显示，除了使用金属形成周边电路之外，通过在液晶狭缝光栅的有效显示区域内水平方向形成金属图案更为适宜。

如图8所示，当视点较多时，如果仍然用实施方案一中所述的垂直方向的金属图案，将形成很多明显的弯折，对金属排线造成一些困难，同时弯折使金属图案整体长度变大，产生较大压降；而通过形成水平方向的金属图形可以很容易解决这些问题。图8中301表示在水平方向形成的金属图案，302表示ITO导电玻璃形成的电极，303表示没有ITO导电玻璃形成的电极的区域。图8中，B-B’方向的具有如图9所示的剖面结构：

当具有图8所示电极结构的液晶狭缝光栅组立后，3D显示模式下，在电极上施加一定的电压后，即可形成如图10所示的阶梯格栅结构。当人眼在观察视点1的影像时，可以排除视点2、4影像的干扰，起到减小串扰的目的。

实施方案三

如图11所示，形成水平、垂直两个方向的金属图案，可以更好的减小液晶狭缝光栅面内的压降，实现电压的均一性分布。图中401是金属形成的周边电路，401’为垂直方向的金属图案，402为ITO导电玻璃形成的电极，403为无ITO导电玻璃形成的电极的区域。

2D亮度损失分析：

以垂直金属图案为例，如图3，假设pixel为100 x 300um，金属图形的线宽分别为4~7um，则液晶光栅对应的开口率分别为96.0%~93.0%，2D显示模式下亮度损失都在10%以内，不会对2D显示造成明显的影响：

金属线宽	4	5	6	7
					开口率	96.0%	95.0%	94.0%	93.0%

以同时形成水平和垂直方向金属图形分析，如图11，假设pixel为100x 300um，线宽4~7um，则液晶光栅对应的开口率分别为94.8%~91.0%，2D显示模式下亮度损失也在10%以内，不会对2D显示造成明显的影响：

金属线宽	4	5	6	7
					开口率	94.8%	93.5%	92.2%	91.0%

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，其特征在于：所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的垂直方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，垂直方向的金属图案自上基板的上侧边连续设置至上基板的下侧边，电极成竖长条形且成阶梯分布，与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，垂直方向的金属图案位于电极两侧的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应。

2.一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，其特征在于：所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的水平方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，水平方向的金属图案自上基板的左侧边连续设置至上基板的右侧边，电极与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，水平方向的金属图案位于上下两排电极之间，处于电极的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应。

3.一种立体显示用阶梯格栅，包括依次层叠设置的上偏光片、上基板、上驱动电极结构、液晶层、下驱动电极结构、下基板以及下偏光片，所述上驱动电极结构配置在上基板下表面，下驱动电极结构配置在下基板的上表面，其特征在于：所述上驱动电极结构包括在上基板周边的金属形成的周边电路、用金属形成的位于有效显示区域的水平和垂直方向的金属图案，以及电极，所述金属形成的周边电路位于非有效显示区域，水平方向的金属图案自上基板的左侧边连续设置至上基板的右侧边，垂直方向的金属图案自上基板的上侧边连续设置至上基板的下侧边，电极与没有电极的区域形成阶梯格栅结构，水平方向的金属图案位于上下两排电极之间，垂直方向的金属图案位于电极两侧，水平及垂直方向的金属图案均处于电极的下部与上基板之间，被电极完全覆盖，下驱动电极结构与上驱动电极结构完全相同，当上下基板组立后，电极位置相对应。

4.如权利要求1至3任一项所述的一种立体显示用阶梯格栅，其特征在于：所述上下两排相邻且接触的电极只在拐角接触。

5.如权利要求1至3任一项所述的一种立体显示用阶梯格栅，其特征在于：所述上下两排相邻且接触的电极交错排列。

6.如权利要求1至3任一项所述的一种立体显示用阶梯格栅，其特征在于：所用的金属为低电阻率的金属材料。

7.如权利要求1至3任一项所述的一种立体显示用阶梯格栅，其特征在于：所述电极为导电玻璃形成的电极。

8.如权利要求7所述的一种立体显示用阶梯格栅，其特征在于：所述电极为铟锡氧化物导电玻璃形成的电极。

9.一种应用如权利要求1至3任一项所述的立体显示用阶梯格栅的立体显示器。

10.如权利要求9所述的立体显示器，其特征在于：所述立体显示用阶梯格栅的上下两排相邻且接触的电极只在拐角接触或者上下两排相邻且接触的电极交错排列。