CN102981319A - 屏障面板以及包括该屏障面板的三维图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种屏障面板以及包括该屏障面板的三维图像显示装置，该屏障面板包括：彼此相对的上基板和下基板；夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层；多个上电极，沿一方向相互平行地形成在所述上基板上；以及多个下电极，沿与所述上电极平行的另一方向形成在所述下基板上；其中所述上电极和所述下电极是交替地设置的。

Description

屏障面板以及包括该屏障面板的三维图像显示装置

本申请要求享有2011年9月2日提交的申请号为10-2011-0089284的韩国专利申请的优先权，在此并入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种屏障面板(barrier panel)以及包括屏障面板的三维图像显示装置。

背景技术

长时间以来，人们以各种方式提出了利用双眼视差实现三维图像显示装置的各种方法。一种代表性的方法是在距二维图像面板固定距离处设置双凸透镜和视差屏障的其中之一并对观看者的两眼提供互不相同的图像，由此使得观看者感受到实体感。

包括双凸透镜的三维图像显示装置在双凸透镜片的每个透镜的聚焦表面(称为“双凸透镜屏”)上提供条形的左图像和右图像，并根据双凸透镜片的方向性使得左图像和右图像由透镜彼此分离，这样观看者不用眼镜就能够看到三维图像。单个双凸透镜的宽度由显示装置上的每个像素的宽度决定。更具体地，单个双凸透镜的宽度被设置为包括分别对应于左像素和右像素的两个像素。在这种情况下，透镜作用不仅使得双凸透镜的左侧像素刚好被观看者的右眼看到，而且使得双凸透镜的右侧像素刚好被观看者的左眼看到。由此，左图像和右图像相互分离成为可能。

另一种使用视差屏障的三维图像显示装置以固定的间隔布置有垂直狭缝(垂直狭缝形成为条形且用于透射或拦截光)，并使左图像和右图像能够以固定距离沿垂直狭缝的前方向或后方向交替地提供。由此，以在几何光学上精确地相互分离并使观看者具有实体感的方式，从固定视点通过垂直狭缝观看左图像和右图像。换句话说，这种三维图像显示装置在显示屏幕前部设置具有条形图案并起到专用眼镜作用的视差屏障光板，这样观看者不用专用眼镜就能识别三维图像。

图1是显示使用视差屏障实现的三维图像显示装置的图。

参见图1，现有技术的三维图像显示装置包括液晶面板11和以固定距离设置在液晶面板11后方向上的视差屏障12。液晶面板11被形成为使得左图像条L和右图像条R按像素节距“P”交替布置。视差屏障12被形成为使得透明部12a和不透明部12b不仅相互交替设置而且以每个屏障节距“q”重复。

这种三维图像显示装置使得来自光源(未示出)的光能够依次经过透明部12a和液晶面板11并到达观看者的双眼LE和RE。更具体地，光经过右图像条R到达观看者的右眼RE，以及光经过左图像条L到达观看者的左眼LE。以这种方式，左图像L和右图像R分别被观看者的双眼识别，这样两种不同的二维图像信息能够被输入给观看者。因此，观看者能获得具有实体感的图像信息(即，三维图像信息)。

如果视差屏障12的不透明部12b被处理为变得透明，则从光源发射的光依次经过视差屏障12和液晶面板11到达观看者。由此，三维图像显示装置能够类似于普通二维图像显示装置那样显示二维图像。换句话说，通过控制视差屏障12的不透明部12b，三维图像显示装置能选择性地显示二维图像和三维图像。

上述三维图像显示装置必须满足给予观看者实体感的必要条件。所述必要条件可被写为如下公式1。

【公式1】

$d=\frac{(2n+1)P(D+d)}{S},q=\frac{2P(D+d)}{D}$

在公式1中，“n”是正整数，“S”是观看者双眼之间的距离，“D”是液晶面板和观看者眼睛之间的最短距离。并且，“d”是视差屏障和液晶面板之间的最短距离，“q”是视差屏障的屏障节距，“P”是液晶面板的像素节距。

图2是显示按照现有技术的三维图像显示装置的视差屏障的图。

参见图2，示意性地显示了现有技术中用在三维图像装置中的视差屏障。现有技术的视差屏障包括：上基板，其上形成有公共电极21；下基板，与上基板相对，设置有以固定屏障节距布置的条形电极22；以及电源单元23，其被配置为通过引导液晶层的重新排列来控制上基板和下基板之间的液晶层的透明和不透明状态。电源单元23在公共电极21和条形电极22之间施加电压，或者中断施加到公共电极21和条形电极22之间的电压，这样液晶层的对应于条形电极22的多个部分变为透明或不透明状态。由此，显示三维图像或二维图像。

图3和图4是示出使用现有技术的视差屏障的三维图像显示装置的问题的图。

如图3所示，三维图像显示装置不仅使得左条形图像被观看者的左眼看到，而且使得右条形图像被观看者的右眼看到。在这种情况下，左条形图像和右条形图像被合成，这样观看者具有合成图像的实体感。同时，如图4所示，如果观看者的双眼从位置“R和L”移动到其它位置“R’和L”’，则条形图像被部分地挡住。由此，不能实现三维图像。换句话说，当观看者的双眼从一个位置“R和L”移动到其它位置“R’和L’”时，为了连续实现三维图像，视差屏障必须偏移距离“W”。

但是，现有技术中三维图像显示装置所包括的视差屏障在位置上必须固定。这样，允许观看者观看三维图像的视角范围必须限制在大约在5°左右的左、右角度。

发明内容

因此，本发明的实施方式旨在提供一种能够基本上克服由现有技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题的屏障面板以及包括该屏障面板的三维图像显示装置。

本发明的实施方式提供了一种能被精细控制的屏障面板。

并且，本发明的实施方式提供了一种包括能被精细控制的屏障面板的三维图像显示装置。

本发明实施方式的附加特点和优点将在随后的描述中进行说明，一部分会从描述的内容明显看出，或者可在实施本发明时得知。本发明实施方式的优点将由书面说明书、权利要求书和附图具体指出的结构实现和获得。

按照本发明实施方式的一个大致方面，一种屏障面板包括：彼此相对的上基板和下基板；夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层；多个上电极，沿一方向相互平行地形成在所述上基板上；以及多个下电极，沿与所述上电极平行的另一方向形成在所述下基板上；其中所述上电极和所述下电极是交替地设置的。

按照本发明实施方式的另一个大致方面，一种LCD装置包括：显示面板，被配置为显示图像；测量部，安装到所述显示面板并被配置为测量观看者的眼睛位置；控制器，被配置为基于由所述测量部测量的观看者的眼睛位置来确定屏障面板的操作状态；以及驱动器，被配置为响应于所述驱动信号并驱动所述屏障面板。所述屏障面板包括：彼此相对的上基板和下基板；夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层；多个上电极，沿一方向相互平行地形成在所述上基板上；以及多个下电极，沿与所述上电极平行的另一方向形成在所述下基板上，并且与所述多个上电极交替地设置。

在研究下面的附图和详细说明之后，其它系统、方法、特点和优点对于所属领域技术人员将是或将变得显而易见。应当注意，所有这种附加的系统、方法、特点和优点将被包括在本说明书中，落入本发明的范畴，并将通过所附的权利要求书被保护。本段中的任何内容都不应被视为对权利要求书的限制。更多方面和优点将结合实施方式在下文进行讨论。应当理解，本发明的前述大致描述和下面的详细说明都是示范性和解释性的，其目的在于对所要求保护的本发明提供进一步解释。

附图说明

附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用来解释本发明的原理，所述附图用来提供对本发明的进一步理解并且并入并构成本申请的一部分。在附图中：

图1是显示使用视差屏障实现的三维图像显示装置的图；

图2是显示按照现有技术的三维图像显示装置的视差屏障的图；

图3和图4是示出使用现有技术的视差屏障的三维图像显示装置的问题的图；

图5是显示按照本发明实施方式的三维图像显示装置的屏障单元的框图；

图6是显示按照本发明实施方式的屏障面板的横截面图；

图7是显示按照本发明另一实施方式的屏障面板的横截面图；以及

图8A和图8B是示出与视角相关的亮度的曲线图。

具体实施方式

现将对本发明实施方式进行详细说明，其多个实例在附图中示出。下文中介绍的这些实施方式仅是为了向所属领域普通技术人员传达其精神而举的例子。因此，这些实施方式可以以不同形式实施，而不局限于此处描述的这些实施方式。为了方便，图中装置的尺寸和厚度也可能被夸张地表示。尽可能地在包括附图在内的整个说明书中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。

图5是显示按照本发明实施方式的三维图像显示装置的屏障单元的框图。

参见图5，按照本发明实施方式的三维图像显示装置的屏障单元包括测量部110、控制器120、驱动器130和屏障面板140。

测量部110用于测量使用显示装置的观看者的左眼和右眼的位置。可替换地，测量部110可收集使用显示装置的观看者脸部的实时图像。为此，测量部110可以为安装到液晶面板(未示出)上的相机。可替换地，测量部110可以为分离的传感器。观看者左眼和右眼的测量位置，或者对观看者脸部所收集的实时图像从测量部110传输到控制器120。

控制器120用于利用自测量部110传输的观看者左眼和右眼的位置或者使用自测量部110传输的观看者脸部的实时图像来控制屏障面板140。如果从测量部110接收到观看者脸部的实时图像，则控制器120就从所接收的实时图像提取观看者的眼睛位置。此外，当从测量部110传输的数据表明观看者的眼睛位置发生偏移时，则控制器120向驱动器130提供控制信号，用于控制屏障面板140处于适合于观看者视角的状态。

驱动器130用于基于自控制器120传输的控制信号，驱动屏障面板140。这种驱动器130可被配置有多个驱动芯片。用于屏障面板140的驱动器130仅驱动行(row)，这不同于用于液晶显示面板的驱动器。这样，用来驱动屏障面板140的驱动器不需要扫描信号。为了调整屏障面板140的屏障节距，驱动器130选择性地对屏障面板140上的行施加电压并使屏障面板140上的行被选择性地激励(或导通或关闭)。由此，驱动屏障面板140以使其适用于观看者的眼睛位置。

通过从驱动器130施加的电压，屏障面板140被部分地激励(或导通或关闭)并形成屏障。由此，能够实现三维图像。

图6是显示按照本发明实施方式的屏障面板140的横截面图。

参见图6，按照本发明实施方式的屏障面板140包括彼此相对的下基板151、上基板161，以及夹在下基板151和上基板161之间的液晶层171。

多个下电极153可在下基板151上形成。多个下电极153可被形成为沿垂直方向延伸并具有固定间隙。下电极153之间的固定间隙越小，液晶层171中液晶的移位控制就变得越容易。同时，在下电极153之间的固定间隙必须保持足够距离以防止由处理误差导致下电极之间的电接触。多个下电极153被独立驱动。这种下电极153可由透明导电材料形成。例如，下电极153可由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)中的一种形成。

多个上电极163可沿一方向相互平行地形成在上基板161上。优选地，多个下电极沿平行于上电极的另一方向形成在下基板上。多个上电极163可被形成为沿着与下电极153平行的方向延伸并具有固定间隙。上电极163可以以与下电极153相同的宽度形成。多个上电极163可被布置为与下电极具有相同的间隙。

当下电极153和上电极163从上方投影时，它们可相互交替地布置。换句话说，下电极153的中心线和上电极163的中心线可相互交替。这样，第一垂直线d1从相邻的下电极153之间的位置朝着上基板161前进，并可到达相对的上电极163的表面。相似地，第二垂直线d2从相邻的上电极163之间的位置朝着下基板151前进，并可到达相对的下电极153的表面。更具体地，第一垂直线d1能被投影到相对的上电极163的中心。此外，第二垂直线d2能被投影到相对的下电极153的中心。

这种下电极153和上电极163可用于控制液晶分子在液晶层171中的移位。

液晶层171可由TN(扭曲向列)模式液晶材料和VA(垂直对准)模式液晶材料中的一种形成。如果以常规的白模式实现屏障面板140，则三维图像显示装置在位于需要屏障的部分处的下电极153和上电极163之间施加电压，并通过电位差使两电极之间形成电场。然后，电场引起液晶分子移位并产生屏障。在这种情况下，可形成屏障的屏障节距q1可由第一和第二垂直线d1和d2之间的距离决定。由于下电极153和上电极163交替设置，所以相比现有技术的屏障面板，屏障节距q1可具有一半的尺寸。这样，屏障可被精细偏移并且变得更适合于用户的眼睛位置。由此，可实现自然的三维图像。此外，由于可以平滑、连续地偏移屏障，所以三维图像的画面质量可以得到提高。

图7是显示按照本发明另一实施方式的屏障面板240的横截面图。

按照本发明另一实施方式的屏障面板240除了上电极和下电极以两层形成之外，具有与按照前面的实施方式相同的结构。因此，将省略对本发明另一实施方式中与前一实施方式相同的部分的详细描述。

参见图7，按照本发明另一实施方式的屏障面板240包括彼此相对的下基板251和上基板261，以及夹在下基板251和上基板261之间的液晶层271。

多个第一下电极253可形成在下基板251上。多个第一下电极可以以固定宽度形成。多个第一下电极253之间可以形成有固定间隙。每个第一下电极253的宽度可与多个第一下电极253之间的固定间隙相同。

第一绝缘层257可形成在具有第一下电极253的下基板251上。第一绝缘层257用来防止第一下电极与将在第一绝缘层257上形成的第二下电极255的电连接。为此，第一绝缘层257可由具有绝缘特性的材料形成。例如，第一绝缘层257可包括诸如硅氮化物、硅氧化物等的无机材料，或者诸如BCB(苯并环丁烯)等的有机材料。

多个第二下电极255可形成在第一绝缘层257上。多个第二下电极255可以以固定宽度形成。每个第二下电极255的宽度不仅与第二下电极255之间的间隙相同，而且与第一下电极253的宽度相同。以这种方式，第二下电极255可形成在第一下电极153之间的间隙上方。换句话说，第三垂直线d3可被形成为沿着彼此相邻的第一下电极253和第二下电极255的边缘前进。优选地，第一下电极253和第二下电极255在下基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中。

类似地，多个第一上电极263可形成在上基板261上。第二绝缘层267可形成在具有第一上电极263的上基板261上。此外，多个第二上电极265可形成在第二绝缘层267上。优选地，第一上电极263和第二上电极265在上基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中。

第一和第二上电极可以以相同宽度形成。第一上电极263之间的间隙与第二上电极265之间的间隙尺寸相同。此外，第一上电极263和第二上电极265可被形成为不仅与第一上电极263之间的间隙具有相同宽度，而且与第二上电极265之间的另一间隙具有相同宽度。这样，第二上电极265可形成在与第一上电极263之间的间隙区域相对的第二绝缘层上。换句话说，第四垂直线d4可被形成为沿着彼此相邻的第一上电极263和第二上电极265的边缘前进。优选地，第二下电极255可形成在与第一下电极253之间的间隙相对的区域中。

第三垂直线d3可到达第一上电极263或第二上电极265的表面。更具体地，第三垂直线d3可对应于第一上电极263或第二上电极265的中心。类似地，第四垂直线d4可到达第一下电极253或第二下电极255的表面。更具体地，第四垂直线d4可对应于第一下电极253或第二下电极255的中心。

第一下电极253和第二下电极255以及第一上电极263和第二上电极265可由透明导电材料形成。例如，第一下电极253和第二下电极255以及第一上电极263和第二上电极265可由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)和氧化铟锡锌(ITZO)中的一种形成。

多个第一下电极253、第二下电极255、第一上电极263和第二上电极265可部分地响应于不同设置的电压并能产生屏障。在屏障面板240中，屏障节距q2可为第三垂直线d3和第四垂直线d4之间的距离。由于第一下电极253和第二下电极255与第一上电极263和第二上电极265交替设置，所以相比于现有技术的屏障面板，屏障节距q2可以是一半尺寸。这样，屏障可被精细偏移并且变得更适合于用户的眼睛位置。由此，可实现自然的三维图像。此外，由于可以平滑、连续地移动屏障，所以三维图像的画面质量可以得到提高。

形成在互不相同的层中的第一下电极253和第二下电极255以及第一上电极263和第二上电极265可使电场施加到整个液晶层271。这样，整个液晶层271可用来形成屏障。实际上，按照一个实施方式的屏障面板140需要保持用于防止电极之间的任何电接触的间隙。同时，按照另一个实施方式的屏障面板240可使得电极在垂直方向上投影时形成在整个液晶层中。这一结果是由于电极分开地形成在不同层中的事实。这样，可以减少屏障面板中的光泄漏。由此，画面质量能够得到提高。

按照本发明实施方式的这种屏障面板140和240不仅可设置在用于显示图像的显示面板的前方向上而且可设置在用于显示图像的显示面板的后方向上。屏障面板140和240使显示面板上的左图像和右图像正确地被观看者的左眼和右眼看到，由此实现三维图像。

图8A和图8B是示出与视角相关的亮度的曲线图。

图8A是示出屏障面板的亮度特性的曲线图，其中代替第二实施方式的屏障面板中的上电极，将上电极以单层结构形成在整个上基板中。图8B是示出按照第二实施方式的屏障面板240的亮度特性的曲线图。

在图8A中，第一实曲线“a”表示在观看者眼睛的初始位置的亮度特性，第二虚曲线“b”表示按照观看者双眼的移动将屏障偏移一个屏障节距之后的亮度特性。从图8A可以明显看出，当屏障偏移一个屏障节距时，亮度特性曲线偏移了第一视角ΔS1。

在图8B中，第一实曲线“c”表示在观看者眼睛的初始位置的亮度特性，第二虚曲线“d”表示按照观看者双眼的移动将屏障偏移一个屏障节距之后的亮度特性。从图8B可以明显看出，当屏障偏移一个屏障节距时，亮度特性曲线偏移了第二视角ΔS2。

如图8A和图8B所示，第二视角ΔS2仅对应于第一视角ΔS1的一半。这样，相对于观看者眼睛的移动可以精细地偏移屏障。换句话说，屏障可变为更适合于用户眼睛的位置。因此，可实现自然的三维图像。此外，由于可以平滑、连续地移动屏障，所以三维图像的画面质量可以得到提高。

尽管通过上面描述的实施方式说明了本发明，但是所属领域技术人员应当理解，本发明不限于这些实施方式，而是在不脱离本发明的精神下，可以进行各种变化或修改。因此，本发明的范围应仅由所附的权利要求书范围及其等效范围来确定。

Claims (16)

1.一种屏障面板，包括：

彼此相对的上基板和下基板；

夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层；

多个上电极，沿一方向相互平行地形成在所述上基板上；以及

多个下电极，沿与所述上电极平行的另一方向形成在所述下基板上；

其中所述上电极和所述下电极是交替地设置的。

2.如权利要求1所述的屏障面板，其中从所述上电极之间的间隙延伸的垂直线到达所述下电极。

3.如权利要求2所述的屏障面板，其中从所述上电极之间的间隙延伸的垂直线对应于所述下电极的中心。

4.如权利要求1所述的屏障面板，其中所述上电极和所述下电极由透明导电材料形成。

5.如权利要求1所述的屏障面板，其中所述上电极和所述下电极被形成为具有相同的宽度。

6.如权利要求1所述的屏障面板，

其中所述多个上电极包括多个第一上电极和第二上电极，所述第一上电极和第二上电极在所述上基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中，以及

其中所述多个下电极包括多个第一下电极和第二下电极，所述第一下电极和第二下电极在所述下基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中。

7.如权利要求6所述的屏障面板，还包括多个绝缘层，所述绝缘层形成在所述第一下电极和所述第二下电极之间以及在所述第一上电极和所述第二上电极之间。

8.如权利要求6所述的屏障面板，其中所述第二下电极形成在与所述多个第一下电极之间的间隙相对的区域中。

9.一种三维图像显示装置，包括：

显示面板，被配置为显示图像；

测量部，安装到所述显示面板并被配置为测量观看者的眼睛位置；

屏障面板，位于所述显示面板的后方向和前方向之一上；

驱动器，被配置为驱动所述屏障面板；以及

控制器，被配置为基于由所述测量部测量的观看者的眼睛位置来控制所述驱动器，

其中所述屏障面板包括：

彼此相对的上基板和下基板；

夹在所述上基板和所述下基板之间的液晶层；

多个上电极，沿一方向相互平行地形成在所述上基板上；以及

多个下电极，沿与所述上电极平行的另一方向形成在所述下基板上，并且与所述多个上电极交替地设置。

10.如权利要求9所述的三维图像显示装置，

其中从所述上电极之间的间隙延伸的垂直线到达所述下电极。

11.如权利要求10所述的三维图像显示装置，其中从所述上电极之间的间隙延伸的垂直线对应于所述下电极的中心。

12.如权利要求9所述的三维图像显示装置，其中其中所述上电极和所述下电极由透明导电材料形成。

13.如权利要求9所述的三维图像显示装置，其中所述上电极和所述下电极被形成为具有相同的宽度。

14.如权利要求9所述的三维图像显示装置，

其中所述多个上电极包括多个第一上电极和第二上电极，所述第一上电极和第二上电极在所述上基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中，以及

其中所述多个下电极包括多个第一下电极和第二下电极，所述第一下电极和第二下电极在所述下基板上沿一方向彼此平行地形成在互不相同的层中。

15.如权利要求14所述的三维图像显示装置，还包括多个绝缘层，所述绝缘层形成在所述第一下电极和所述第二下电极之间以及在所述第一上电极和所述第二上电极之间。

16.如权利要求14所述的三维图像显示装置，其中所述第二下电极形成在与所述多个第一下电极之间的间隙相对的区域中。

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