CN103744233A - 三维液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明构造了一种三维(3Dimension，3D)液晶显示装置，所述三维液晶显示装置包含液晶显示层、液晶电极层与透明电极层。液晶电极层设置于液晶显示层的上方，透过施加电压于液晶电极层以切换2D和3D模式。透明电极层设置于液晶电极层的上方，在3D模式下，施加电压或电流于透明电极层以产生一定热量。透明电极层所产生的热量使液晶电极层的温度升高，进而使三维液晶显示装置的响应时间变快以改善三维液晶显示装置的裸眼3D显示效果。

Description

三维液晶显示装置
技术领域
本发明涉及一种三维液晶显示装置，特别是涉及一种可以改善裸视三维显示效果的液晶显示装置。
背景技术
现今液晶显示装置的产业蓬勃发展，而三维(3D)显示装置更被视为接下来显示器产业的下一波主流。3D显示装置主要可分为戴眼镜式或裸眼式两种，戴眼镜式的3D显示装置在观看时都需要配戴特定的3D眼镜，若没有配戴3D眼镜，在3D显示装置上看到的影像为模糊影像。由于戴眼镜式3D显示需要配戴眼镜才能观看3D的效果，使用上十分不便，因此普及率不高。而裸眼式较为便利及符合需求，裸眼式3D显示技术主要可分为光栅(barrier)式与透镜(Lens)式。光栅式裸眼3D显示的技术原理是透过光栅的遮光作用，可以阻挡左眼影像进入右眼，并可以阻挡右眼影像进入左眼，以此实现裸眼3D效果显示。另外，光栅式裸眼3D显示进一步又可以分为固定光栅(Fix barrier)与液晶光栅(Liquid Crystal Barrier，LC Barrier)。液晶光栅通过对液晶(LC)电极的电压进行控制来实现LC层挡光的效果，且可以通过施加电压与否来实现2D与3D模式的切换。图1A显示传统使用液晶光栅的3D液晶显示装置的示意图。如图1A所示，在使用液晶光栅的3D液晶显示设备10A上，在液晶面板102A的上方设置液晶光栅104A。透过液晶光栅104A的设置，实现透光和不透光的移动，来达到3D液晶显示的效果。当眼睛移动时，通过感光耦合组件(Charge-Coupled Device,CCD)侦测到人眼位置的变化信息来改变电极的电压便能够实现透光和不透光区域的移动，从而使人眼移动时也能够保证左右眼看到正确的影像。
通常情况下，液晶光栅的3D显示只能看到最多一半分辨率的3D影像。为了实现全分辨率的3D效果，通常会采用时间多工的方式，通过动态调整液晶光栅以及像素上左右眼的讯号交替，来实现单个眼睛对所有像素影像的观看，从而实现全分辨率的3D效果。图1B显示传统使用液晶光栅的3D液晶显示装置的图幅切换的示意图。如图1B所示，液晶光栅一直处于动态切换过程中，一个图幅(frame)切换一次，像素中左右眼影像一个图幅互换一次。
图1C显示另一种传统的透镜式裸视3D液晶显示装置的示意图。如图1C所示，在此3D液晶显示装置10C中，在液晶面板102C的上方设置液晶透镜层104C来实现3D液晶显示的效果。透镜式裸视3D显示的原理是通过对液晶透镜层104C的电极施加电压，来实现液晶透镜层104C中液晶特殊导向并使透镜起透镜聚光的作用，此时单个透镜下的左右眼信号便可以透过透镜分别传送到人的左右眼，从而实现3D效果的显示。液晶透镜层104C也可以通过电极施加电压与否来实现2D和3D模式的转换。液晶透镜层104C也可以搭配人眼侦测(eye-tracking)系统，当人的眼睛移动时，通过侦测人眼位置的移动信息来决定对液晶透镜层不同位置的电极施加不同的电压，且搭配像素的相应变化来使人的左右眼能够接收到正确的影像。
然而，上述的裸眼3D液晶膜层在加电压动态切换过程中，由于液晶的反应时间(response time)不够快，会出现在观看过程中能感受到明显的光学变化(因为液晶切换太慢所导致)。例如在人眼侦测系统中，人眼位置发生变化时，会感觉到影像的抖动等问题。在全清(full resolution)时间多工的裸眼3D显示中，会由于液晶响应时间不够快而使人感受到较大的3D串扰(crosstalk)和影像抖动。而液晶的反应时间与液晶的黏滞系数有关，黏滞系数越大，响应时间越慢。而且，液晶的黏滞系数与温度有关，温度越低，黏滞系数越大。温度越低，液晶的黏滞系数越大，液晶的响应时间也越慢，3D效果会变得更差。反过来说，温度越高，液晶的黏滞系数越小，液晶的响应时间也越快，3D效果会变好。
因此，外界温度下降时，上述的裸眼3D显示技术中的液晶响应时间变慢，导致3D效果变差。即使在常温下，液晶的响应时间也不够快，这在一定程度上影响了裸眼3D显示效果的进一步改善以及这种基于液晶的裸眼3D技术的应用。综上所述，存在一种需求，设计裸眼3D显示装置提升液晶的响应时间，改善3D显示效果。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种三维(3Dimension，3D)液晶显示装置，改善3D显示效果。
为解决上述技术问题，本发明构造了一种三维液晶显示装置，所述三维液晶显示装置包含：液晶显示层；液晶电极层，设置于所述液晶显示层的上方，透过施加电压于所述液晶电极层以切换2D和3D模式；以及透明电极层，设置于所述液晶电极层的上方，在所述3D模式下，施加电压或电流于所述透明电极层以产生一定热量；其中所述透明电极层所产生的热量使所述液晶电极层的温度升高，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快以改善所述三维液晶显示装置的裸眼3D显示效果。
在本发明一实施例中，所述液晶电极层为光栅、液晶透镜(LCLens)或液晶棱镜(LC prism)。
在本发明一实施例中，所述透明电极层的材料系选自由铟锡氧化物(ITO)、锌铝氧化物(AZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)、奈米碳管(CNT)、石墨烯(Graphane)和金属网络(MetalMesh)所组成的群组。
在本发明一实施例中，所述透明电极层所产生的热量会使所述液晶电极层的液晶的黏滞系数降低，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快。
在本发明一实施例中，在所述三维液晶显示装置更包含一透明遮蔽层，所述透明遮蔽层设置于所述液晶电极层与所述透明电极层之间，藉由所述透明遮蔽层减小所述透明电极层所产生的电场对所述液晶电极层的电场的影响。
本发明的另一个目的在于提供一种三维液晶显示装置，可加快液晶的响应时间，改善3D显示效果。
为解决上述技术问题，本发明构造了一种三维液晶显示装置，其特征在于，所述三维液晶显示装置包含：液晶显示层；液晶电极层，设置于所述液晶显示层的上方，透过施加电压于所述液晶电极层以切换2D和3D模式；透明电极层，设置在所述液晶显示层与所述液晶电极层之间，在所述3D模式下，施加电压或电流于所述透明电极层以产生一定热量；其中所述透明电极层所产生的热量使所述液晶电极层的温度升高，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快以改善所述三维液晶显示装置的裸眼3D显示效果。
在本发明一实施例中，所述液晶电极层为光栅、液晶透镜(LCLens)或液晶棱镜(LC prism)。
在本发明一实施例中，所述透明电极层的材料选自由铟锡氧化物(ITO)、锌铝氧化物(AZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)、奈米碳管(CNT)、石墨烯(Graphane)和金属网络(MetalMesh)所组成的群组。
在本发明一实施例中，所述透明电极层所产生的热量会使所述液晶电极层的液晶的黏滞系数降低，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快。
在本发明一实施例中，所述三维液晶显示装置更包含一透明遮蔽层，所述透明遮蔽层设置于所述液晶电极层与所述透明电极层之间，藉由所述透明遮蔽层减小所述透明电极层所产生的电场对所述液晶电极层的电场的影响。
有益效果：本发明通过在裸眼3D液晶显示装置的液晶电极层的内侧或外侧加上一层透明电极层。通过施加电压或电流于透明电极层，使用有一定电阻率的透明电极层发热，来提升液晶电极层的温度。通过温度的提升，可以改善裸眼3D显示的液晶响应时间，达到提升裸眼3D显示的效果。
附图说明
图1A显示传统使用液晶光栅的3D液晶显示装置的示意图；
图1B显示传统液晶光栅的3D液晶显示装置的图幅切换的示意图；
图1C显示另一种传统的透镜式裸视3D液晶显示装置的示意图；
图2A显示根据本发明第一实施例的3D液晶显示装置的示意图；
图2B为本发明第二实施例的3D液晶显示装置的示意图；
图3A为本发明第三实施例的3D液晶显示装置的示意图；以及
图3B为本发明第四实施例的3D液晶显示装置的示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
图2A显示根据本发明第一实施例的3D液晶显示装置的示意图。如图2A所示，3D液晶显示装置20包含液晶显示层202、液晶电极层204与透明电极层206。液晶显示层202用于产生2D影像，液晶显示层202设置于本发明实施例的3D液晶显示装置20的底部。液晶电极层204设置于液晶显示层202的上方，用于实现3D效果的显示。而液晶电极层204在本实施例中可以是光栅(barrier)、液晶透镜层(LC Lens)或其他用于实现裸眼3D显示的结构(如液晶棱镜(LC prism)等)，在此并不局限。通过对液晶电极层204施加电压来实现2D和3D模式的转换。而透明电极层206设置于液晶电极层204的上方，在3D模式下，透过对透明电极层206施加电压或电流，由于透明电极层206存在一定电阻率，在长时间通电下会产生一定热量，产生的热量会使液晶电极层204的温度升高，温度升高使液晶的黏滞系数降低，黏滞系数降低会让液晶的响应时间变快，因此有利于改善裸眼3D显示的效果。在本发明的实施例中，透明电极层206的材料较佳可以是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)、锌铝氧化物(Aluminium Zinc Oxide，AZO)、铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)、铟锌氧化物(Indium zinc oxide，IZO)、奈米碳管(Carbon Nanotube，CNT)、石墨烯(Graphane)或金属网络(Metal Mesh)等，但在此并不局限。透过上述的3D液晶显示装置的结构，在3D模式时，除了施加电压于液晶电极层204，更施加电压或电流于透明电极层206以产生一定热量，让液晶的黏滞系数降低以加速液晶的响应时间，进而改善裸眼3D显示的效果。
图2B为本发明第二实施例的3D液晶显示装置的示意图。如图2B所示，在第二实施例的3D液晶显示装置30同样包含液晶显示层202、液晶电极层204与透明电极层206。相较于第一实施例，在第二实施例的3D液晶显示装置的透明电极层206设置于液晶显示层202与液晶电极层204之间。在此实施例中，同样可以透过对透明电极层206施加电压或电流以产生一定热量，让液晶的响应时间变快，进而改善裸眼3D显示效果。另外，在此需要说明的是，图2A或图2B的透明电极层206的图案可以是横向条纹、竖向条纹或斜向条纹，在此并不局限。
图3A为本发明第三实施例的3D液晶显示装置的示意图。如图3A所示，在第三实施例中的3D液晶显示装置30包含液晶显示层302、液晶电极层304、透明电极层306以及透明遮蔽层308。液晶显示层302位于3D液晶显示装置30的底部，而液晶电极层304设置于液晶显示层302的上方，其用于实现3D效果的显示。液晶电极层304在本实施例中可以是光栅(barrier)、液晶透镜层(LC Lens)、液晶棱镜(LC prism)或其他用于实现裸眼3D显示的结构，在此并不局限。通过对液晶电极层304施加电压来实现2D和3D模式的转换。而透明电极层306设置于液晶电极层304的上方，在3D模式下，透过对透明电极层306施加电压或电流产生一定热量，产生的热量让液晶的黏滞系数降低使液晶的响应时间变快，因此有利于改善裸眼3D显示的效果。然而，由于在透明电极层304施加电压或电流，所加电压或电流会产生额外的电场，而这种电场会影响到液晶电极层304的驱动电极所产生的电场，因而影响到3D模式下的液晶电极层304的液晶导向。因此，在此实施例中的3D液晶显示装置30更包含一透明遮蔽层308，此透明遮蔽层308在第三实施例中设置于液晶电极层304与透明电极层306之间。此透明遮蔽层308电性连接3D液晶显示装置30的共同电压，透过透明遮蔽层308的设置，降低透明电极层306的电场对液晶电极层304的电场的影响。在此实施例中，透明遮蔽层308的图案可以是横向条纹、竖向条纹或斜向条纹，在此并不局限。
另外，图3B为本发明第四实施例的3D液晶显示装置的示意图。如图3B所示，透明电极层306设置在液晶显示层302与液晶电极层304之间，如第二实施例所示的3D液晶显示装置20一样。因此，在此实施例的透明遮蔽层308设置于液晶电极层304与透明电极层306之间，同样达到降低透明电极层306的电场对液晶电极层304的电场的影响。
有益效果：本发明通过在裸眼3D液晶显示装置的液晶电极层的内侧或外侧加上一层透明电极层。通过施加电压或电流于透明电极层，使用有一定电阻率的透明电极层发热，来提升液晶电极层的温度。通过温度的提升，可以改善裸眼3D显示的液晶响应时间，达到提升裸眼3D显示的效果。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种三维(3Dimension，3D)液晶显示装置，其特征在于，所述三维液晶显示装置包含：
液晶显示层；
液晶电极层，设置于所述液晶显示层的上方，透过施加电压于所述液晶电极层以切换2D和3D模式；以及
透明电极层，设置于所述液晶电极层的上方，在所述3D模式下，施加电压或电流于所述透明电极层以产生一定热量；
其中所述透明电极层所产生的所述热量使所述液晶电极层的温度升高，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快以改善所述三维液晶显示装置的裸眼3D显示效果。
2.根据权利要求1所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述液晶电极层为光栅、液晶透镜(LC Lens)或液晶棱镜(LC prism)。
3.根据权利要求1所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述透明电极层的材料系选自由铟锡氧化物(ITO)、锌铝氧化物(AZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)、奈米碳管(CNT)、石墨烯(Graphane)和金属网络(Metal Mesh)所组成的群组。
4.根据权利要求1所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述透明电极层所产生的所述热量会使所述液晶电极层的液晶的黏滞系数降低，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快。
5.根据权利要求1所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述三维液晶显示装置更包含一透明遮蔽层，所述透明遮蔽层设置于所述液晶电极层与所述透明电极层之间，藉由所述透明遮蔽层减小所述透明电极层所产生的电场对所述液晶电极层的电场的影响。
6.一种三维液晶显示装置，其特征在于，所述三维液晶显示装置包含：
液晶显示层；
液晶电极层，设置于所述液晶显示层的上方，透过施加电压于所述液晶电极层以切换2D和3D模式；
透明电极层，设置在所述液晶显示层与所述液晶电极层之间，在所述3D模式下，施加电压或电流于所述透明电极层以产生一定热量；
其中所述透明电极层所产生的所述热量使所述液晶电极层的温度升高，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快以改善所述三维液晶显示装置的裸眼3D显示效果。
7.根据权利要求6所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述液晶电极层为光栅、液晶透镜(LC Lens)或液晶棱镜(LC prism)。
8.根据权利要求6所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述透明电极层的材料系选自由铟锡氧化物(ITO)、锌铝氧化物(AZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)、奈米碳管(CNT)、石墨烯(Graphane)和金属网络(Metal Mesh)所组成的群组。
9.根据权利要求6所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述透明电极层所产生的所述热量会使所述液晶电极层的液晶的黏滞系数降低，进而使所述三维液晶显示装置的响应时间变快。
10.根据权利要求6所述的三维液晶显示装置，其特征在于，所述三维液晶显示装置更包含一透明遮蔽层，所述透明遮蔽层设置于所述液晶电极层与所述透明电极层之间，藉由所述透明遮蔽层减小所述透明电极层所产生的电场对所述液晶电极层的电场的影响。
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