CN103698893A - 立体液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种立体液晶显示装置，包括：液晶显示面板，用于显示图像，包括多个第一像素单元；液晶分光装置，设置在所述液晶显示面板的出光侧，包括多个第二像素单元，每个第二像素单元与每个第一像素单元一一对应；以及第一偏光片，设置在所述液晶分光装置的出光侧，其中在所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置具有分光功能，在所述立体液晶显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的工作状态与对应的每个第一像素单元的工作状态一致。

Description

立体液晶显示装置
技术领域
本发明的实施例涉及一种立体液晶显示装置。
背景技术
目前立体显示已经成为显示领域的发展趋势之一。立体显示的根本原理就是根据双眼的立体视差来形成立体视觉，即，使人的左眼看到左眼图片，右眼看到右眼图片。其中左右眼图片为有视差的一对立体图像对。
3D立体显示装置利用了这样的双眼视差，同一时刻，左眼只能看见左眼的影像，右眼只能看见右眼的影像。即，左右眼各自看见相互不一样的图像。这两个图像通过视网膜传达到大脑，大脑把这两个图像相互融合之后，可以产生3D影像的深度感与实际感（即立体感）。
现有技术中，利用液晶透镜或液晶光栅的液晶分光3D显示装置，通过电控的方式可以轻易的实现2D/3D的转换显示。除此之外，液晶分光3D显示装置还表现出了许多优点，如结构简单、易于制备以及驱动可调等。液晶分光3D显示装置成为以后的主要发展趋势之一。
然而，现有的液晶显示装置是使用液晶层的旋光显示影像，如图1所示，现有的液晶显示面板包括：下基板14，与下基板14相对设置的上基板12，设置于下基板14与上基板12之间的液晶层13，为了将从背光组件出射的散乱光变更为偏振光（如图1中的箭头所示），上述液晶显示装置的下基板14的入光侧设置有下偏光片15，而且上基板12的出光侧设置有上偏光片11，从而实现图像显示。但是，当进行2D图像的完全暗态显示时，光线无法完全被遮挡，出现漏光现象，如图中标号16所示的漏光，从而造成明暗对比度下降，即实现暗态显示时，不会完全暗态。
发明内容
本发明的实施例提供一种立体液晶显示装置，其能够在2D和3D显示模式下工作，且能够提高2D显示时的明暗对比度，能够实现2D图像的完全暗态显示。
本发明的实施例提供一种立体液晶显示装置，包括：液晶显示面板，用于显示图像，包括多个第一像素单元；液晶分光装置，设置在所述液晶显示面板的出光侧，包括多个第二像素单元，每个第二像素单元与每个第一像素单元一一对应；以及第一偏光片，设置在所述液晶分光装置的出光侧，其中在所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置具有分光功能，在所述立体液晶显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的工作状态与对应的每个第一像素单元的工作状态一致
其中，所述液晶显示面板包括：
液晶盒，包括：
阵列基板；
彩膜基板，与所述阵列基板对盒；以及
第一液晶层，夹设在所述阵列基板与所述彩膜基板之间；
上偏光片，设置在所述液晶盒的出光侧；以及
下偏光片，设置在所述液晶盒的入光侧。
其中，所述液晶分光装置包括：
第一基板，其结构与所述阵列基板相同；
第二基板，与所述第一基板对盒；以及
第二液晶层，设置于所述第一基板与所述第二基板之间。
其中，所述第一基板包括彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线，每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：
衬底基板；
薄膜晶体管，形成在所述衬底基板上；
第一电极，形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接。
其中，所述第二基板包括：
基底基板；
第二电极，形成在所述基底基板的面对所述第二液晶层的一侧。
其中，所述液晶分光装置还包括：
第一取向膜，设置在所述第一电极的靠近所述第二液晶层的一侧；以及
第二取向膜，设置在所述第二电极的靠近所述第二液晶层的一侧。
其中，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向平行或垂直。
其中，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向平行时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向平行。
其中，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向垂直时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向垂直。
本发明还提供一种立体液晶显示装置的驱动方法，包括：
当所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置形成为液晶透镜或液晶光栅；
当所述立体显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的第一电极和第二电极被施加电压或者不被施加电压，使得每个第二像素单元的第二液晶层中液晶分子与每个第一像素单元的第一液晶层中液晶分子具有相同的倾角。
其中，每个第二像素单元的第一电极和第二电极分别被施加与对应的第一像素单元的像素电极和公共电极相同的电压或者与像素电极和公共电极相同都不被施加电压。
其中，当所述液晶分光装置形成为液晶透镜时，所有第二像素单元的薄膜晶体管都被导通，至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的第一电压差，而相邻的至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压而使得第一和第二电极之间具有不等于0的第二电压差，其中所述第一电压差大于或小于所述第二电压差，从而所述液晶分光装置形成为具有多个透镜单元的柱透镜光栅。
其中，当所述液晶分光装置形成为液晶光栅时，至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管导通，且该行/该列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的电压差，与该至少一行/一列第二像素单元的相邻的至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管不导通。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为现有的液晶显示面板的剖面示意图；
图2为根据本发明实施例的立体液晶显示装置的简单剖面结构图；
图3为根据本发明实施例的立体液晶显示装置的一种示例结构图；以及
图4为根据本发明实施例的立体液晶显示装置的另一示例结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明实施例的立体液晶显示装置进行详细描述。
第一实施例
图2示出了根据本发明实施例的立体液晶显示装置的简单截面图，如图所示，根据本发明实施例的立体液晶显示装置包括：液晶显示面板10，用于显示图像，包括多个第一像素单元；液晶分光装置100，设置在所述液晶显示面板10的出光侧，包括多个第二像素单元，每个第二像素单元与每个第一像素单元一一对应；以及第一偏光片200，设置在所述液晶分光装置的出光侧，其中在所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置具有分光功能，在所述立体液晶显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的工作状态与对应的每个第一像素单元的工作状态一致。
进一步地，图3示出了根据本发明实施例的立体液晶显示装置的一种示例结构截面图，如图3所示，根据本发明实施例的液晶显示面板10包括：液晶盒160，包括：阵列基板101；彩膜基板102，与所述阵列基板101对盒；以及第一液晶层103，夹设在所述阵列基板与所述彩膜基板之间；上偏光片105，设置在所述液晶盒的出光侧；以及下偏光片104，设置在所述液晶盒的入光侧。根据本发明实施例的液晶分光装置100包括：第一基板170，其结构与所述阵列基板101相同；第二基板180，与所述第一基板对盒；以及第二液晶层130，设置于所述第一基板与所述第二基板之间。
示例性地，如图3所示，根据本发明实施例的第一基板具有这样的示例结构，其中该第一基板包括：彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线（为了简化，未在图中示出），每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：衬底基板110；薄膜晶体管（图中未示出），形成在所述衬底基板上；第一电极111，形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层130的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接。
示例性地，根据本发明实施例的第一基板还可以具有这样的结构，其中该第一基板包括：彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线（为了简化，未在图中示出），每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：衬底基板；薄膜晶体管，形成在所述衬底基板上；多个条形的第一电极，彼此平行地形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接；多个条形的第二电极，与所述第一电极同层且与所述第一电极交替平行间隔设置。相应地，液晶显示面板的阵列基板也具有这样的结构，当处于2D显示模式时，多个条形的第一电极施加与多个条形第二电极不同的电压，使得二者之间具有电压差，以驱动液晶分子旋转。
示例性地，根据本发明实施例的第一基板还可以具有这样的结构，其中该第一基板包括：彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线（为了简化，未在图中示出），每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：衬底基板；薄膜晶体管，形成在所述衬底基板上；多个条形第一电极，彼此平行地形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接；以及面状的第二电极，与所述多个条形第一电极之间隔着绝缘层且更靠近所述衬底基板。相应地，液晶显示面板的阵列基板也具有这样的结构，当处于2D显示模式时，多个条形的第一电极施加与面状的第二电极不同的电压，使得二者之间具有电压差，以驱动液晶分子旋转。
示例性地，根据本发明实施例的第一基板还可以具有这样的结构，其中该第一基板包括：彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线（为了简化，未在图中示出），每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：衬底基板；薄膜晶体管，形成在所述衬底基板上；多个条形第一电极，彼此平行地形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接；以及多个条形的第二电极，与所述多个条形第一电极之间隔着绝缘层，且每个所述第二电极对应于两个相邻第一电极之间的间隙设置，且更靠近所述衬底基板。相应地，液晶显示面板的阵列基板也具有这样的结构，当处于2D显示模式时，多个条形的第一电极施加与多个条形的第二电极不同的电压，使得二者之间具有电压差，以驱动液晶分子旋转。
应该注意的是，这里所描述工作状态一致指的是，当立体液晶显示装置处于2D工作模式，所述液晶分光装置100的每个第二像素单元中的薄膜晶体管和对应的每个第一像素单元中的晶体管处于相同的导通或截止状态，且在薄膜晶体管处于导通的状态下，二者中的液晶分子被施加相同的电场，因此它们的液晶分子具有相同的倾角。
另外，根据本发明实施例的第一基板具有与液晶显示面板的阵列基板相同结构是指二者中的部件完全相同，且部件的布置完全相同，而且各部件的形成材料也完全相同。
示例性地，如图3所示，根据本发明实施例的液晶分光装置的第二基板180包括：基底基板120；第二电极121，形成在所述基底基板的面对所述第二液晶层的一侧。
示例性地，如图3所示，根据本发明实施例的液晶分光装置还包括第一取向膜112，设置在所述第一电极111的靠近所述第二液晶层的一侧；以及第二取向膜122，设置在所述第二电极的靠近所述第二液晶层的一侧。所述第一取向膜112和第二取向膜122的材料可以采用PI（聚酰亚胺）材料。
进一步地，根据本发明实施例的液晶分光装置的所述第一电极和所述第二电极可以由透明导电材料，如ITO（氧化铟锡）形成，所述第一电极和所述第二电极可以由透明导电材料形成。
而且，如图4所示，根据本发明实施例的立体液晶显示装置还包括：背光源190，其设置在液晶显示面板10的入光侧。
此外需要注意的是，液晶分光装置的第二基板的结构与彩膜基板的结构可以相同也可以不同，对于第二基板而言，液晶分光装置中可以不需要设置滤色器和黑矩阵，当然也可以提供滤色器和黑矩阵。
而且，根据本发明实施例的立体液晶显示装置的其中所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向可以平行或垂直，当所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向平行时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向平行；而当所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向垂直时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向垂直。
下面分别对当上偏光片和下偏光片的透光轴方向平行和垂直时，所述立体液晶显示装置的工作过程进行说明。
当上偏光片和下偏光片的透光轴方向平行时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向也平行，当液晶显示面板为暗态时，透过液晶显示面板的液晶分子被旋转一角度，例如，90度，则当有部分光被泄露时，例如具有0度偏振方向的光被泄露时，通过液晶分光装置的液晶层便被旋转相同角度，例如90度，当通过第一偏光片时，便被遮挡，从而实现了完全暗态。而当液晶显示面板为亮态时，透过液晶显示面板的液晶分子未被旋转，该光通过液晶分光装置的液晶层也未被旋转，当通过第一偏光片时，便被完全透过，从而实现亮态显示。
当上偏光片和下偏光片的透光轴方向垂直时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向也垂直，当液晶显示面板为暗态时，透过液晶显示面板的液晶分子未被旋转，则当有部分光被泄露时，该光通过液晶分光装置的液晶层也未被旋转，当通过第一偏光片时，便被遮挡，从而实现了完全暗态。而当液晶显示面板为亮态时，透过液晶显示面板的液晶分子旋转一角度，例如，90度，该光通过液晶分光装置的液晶层也被旋转相同的角度，例如，90度，当通过第一偏光片时，便被完全透过，从而实现亮态显示。
由此可知，本发明的实施例通过在液晶显示面板的上表面设置液晶分光装置以及第一偏光片，在该立体液晶显示装置显示2D图像时，液晶分光装置的每个第二像素单元具有与对应的第一像素单元完全一致的工作状态，每个第二像素单元中液晶分子的旋光角度与对应的第一像素单元完全一致，当液晶显示面板处于暗态时，通过液晶显示装置的上偏光片无法遮断的光，被上述液晶分光装置再进行一次遮断，显示完全暗态，从而实现了立体液晶显示装置的高明暗对比度。
而且，当该立体液晶显示装置显示3D图像时，液液晶分光装置的第一电极111及第二电极121通过施加电压，从而形成电场，使液晶分光装置形成为包括多个透镜单元的光栅，例如，包括多个凸透镜单元的柱透镜光栅或者形成为液晶光栅，即，具有透光条纹和遮光条纹的液晶光栅，从而呈现3D图像。
需要注意的是，根据本发明实施例的液晶显示面板和液晶分光装置的工作模式可以为VA模式、TN模式、FFS模式或IPS模式，本发明的实施例对此不做限定。
第二实施例
本实施例给出一种上述立体液晶显示装置的驱动方法，包括：
当所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置形成为液晶透镜或液晶光栅；以及当所述立体显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的第一电极和第二电极被施加电压或者不被施加电压，使得每个第二像素单元的第二液晶层中液晶分子与每个第一像素单元的第一液晶层中液晶分子具有相同的倾角。
示例性地，每个第二像素单元的第一电极和第二电极分别被施加与对应的第一像素单元的像素电极和公共电极相同的电压或者与像素电极和公共电极相同都不被施加电压。
示例性地，当所述液晶分光装置形成为液晶透镜时，所有第二像素单元的薄膜晶体管都被导通，至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的第一电压差，而相邻的至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压而使得第一和第二电极之间具有不等于0的第二电压差，其中所述第一电压差大于或小于所述第二电压差，从而所述液晶分光装置形成为具有多个透镜单元的柱透镜光栅。
这里需要注意的是，当所述液晶分光装置形成为液晶透镜时，可以有一行/一列或连续的多行/多列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一电极与第二电极之间具有不等于0的第一电压差，而相邻的一行/一列或连续的多行/多列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一电极与第二电极之间具有第二电压差，这里被施加相同的电压的第二像素单元的行数和列数可以根据实际情况而定，只要能够实现分光将左眼图像和右眼图像分别入射到左眼和右眼即可，本发明对此不做限定。
示例性地，当所述液晶分光装置形成为液晶光栅时，至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管导通，且该行/该列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的电压差，与该至少一行/一列第二像素单元的相邻的至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管不导通。
这里需要注意的是，当所述液晶分光装置形成为液晶光栅时，可以有一行/一列或多行/多列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压，而相邻的一行/一列或多行/多列第二像素单元不被施加电压，施加电压或不被施加电压的第二像素单元的行数和列数可以根据实际情况而定，只要能够实现分光将左眼图像和右眼图像分别入射到左眼和右眼即可，本发明对此不做限定。
需要注意的是，根据本发明实施例的立体液晶显示装置可以为液晶显示器、电子纸、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。
本发明的实施例提供的立体液晶显示装置，能够在2D和3D显示模式下工作，且能够提高2D显示时的明暗对比度，能够实现2D图像的完全暗态显示。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种立体液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶显示面板，用于显示图像，包括多个第一像素单元；
液晶分光装置，设置在所述液晶显示面板的出光侧，包括多个第二像素单元，每个第二像素单元与每个第一像素单元一一对应；以及
第一偏光片，设置在所述液晶分光装置的出光侧，
其中在所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置具有分光功能，在所述立体液晶显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的工作状态与对应的每个第一像素单元的工作状态一致。
2.根据权利要求1所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述液晶显示面板包括：
液晶盒，包括：
阵列基板；
彩膜基板，与所述阵列基板对盒；以及
第一液晶层，夹设在所述阵列基板与所述彩膜基板之间；
上偏光片，设置在所述液晶盒的出光侧；以及
下偏光片，设置在所述液晶盒的入光侧。
3.根据权利要求2所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分光装置包括：
第一基板，其结构与所述阵列基板相同；
第二基板，与所述第一基板对盒；以及
第二液晶层，设置于所述第一基板与所述第二基板之间。
4.根据权利要求3所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述第一基板包括彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线，每个所述第二像素单元由彼此交叉的多条第二数据线和多条第二栅线定义，且在每个所述第二像素单元中，所述第一基板包括：
衬底基板；
薄膜晶体管，形成在所述衬底基板上；
第一电极，形成在所述衬底基板的面对所述第二液晶层的一侧，与所述薄膜晶体管的源极/漏极电连接。
5.根据权利要求4所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述第二基板包括：
基底基板；
第二电极，形成在所述基底基板的面对所述第二液晶层的一侧。
6.根据权利要求5中任一项所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述液晶分光装置还包括：
第一取向膜，设置在所述第一电极的靠近所述第二液晶层的一侧；以及
第二取向膜，设置在所述第二电极的靠近所述第二液晶层的一侧。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向平行或垂直。
8.根据权利要求7所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向平行时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向平行。
9.根据权利要求7所述的立体液晶显示装置，其特征在于，所述上偏光片和所述下偏光片的透光轴方向垂直时，所述第一偏光片和所述上偏光片的透光轴方向垂直。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的立体液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
当所述立体液晶显示装置处于3D工作模式时，所述液晶分光装置形成为液晶透镜或液晶光栅；
当所述立体显示装置处于2D工作模式时，所述液晶分光装置的每个第二像素单元的第一电极和第二电极被施加电压或者不被施加电压，使得每个第二像素单元的第二液晶层中液晶分子与每个第一像素单元的第一液晶层中液晶分子具有相同的倾角。
11.如权利要求10中所述的立体液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，每个第二像素单元的第一电极和第二电极分别被施加与对应的第一像素单元的像素电极和公共电极相同的电压或者与像素电极和公共电极相同都不被施加电压。
12.如权利要求10或11所述的立体液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，当所述液晶分光装置形成为液晶透镜时，所有第二像素单元的薄膜晶体管都被导通，至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的第一电压差，而相邻的至少一行/一列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压而使得第一和第二电极之间具有不等于0的第二电压差，其中所述第一电压差大于或小于所述第二电压差，从而所述液晶分光装置形成为具有多个透镜单元的柱透镜光栅。
13.如权利要求10或11中任一项所述的立体液晶显示装置的驱动方法，其特征在于，当所述液晶分光装置形成为液晶光栅时，至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管导通，且该行/该列第二像素单元的第一电极被施加相同的电压且第二电极被施加相同的电压使得第一和第二电极之间具有不等于0的电压差，与该至少一行/一列第二像素单元的相邻的至少一行/一列第二像素单元的每个的薄膜晶体管不导通。
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