CN110012282A - 立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了使用光场的立体显示装置。该立体显示装置可以包括在显示面板上的光控制面板，使得从显示面板发射的光可以在与相邻帧不同的方向上发射。因此，在该立体显示装置中，可以增加提供给用户的立体图像的可视性而不使分辨率劣化。

Description

立体显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年12月29日提交的韩国专利申请No.10-2017-0184365的优先权，该申请通过引用并入本文中，如同在此完全阐述一样。
技术领域
本发明涉及使用光场技术实现立体图像的立体显示装置。
背景技术
通常，显示装置包括实现图像的显示面板。例如，显示装置可以包括具有液晶的液晶面板和/或具有有机发光元件的OLED面板。
显示装置可以向用户提供立体图像。立体图像可以通过双眼视差技术来实现，在该双眼视差技术中，显示面板向用户的左眼和右眼提供不同的图像。立体图像可以包括在实际图像上实现的虚拟图像。然而，在使用双眼视差技术的立体显示装置中，由显示面板实现的虚拟图像可能与实际图像焦点-汇聚(focus-convergence)不匹配。因此，在立体显示装置中，可能降低立体图像的可视性。
发明内容
因此，本发明涉及基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题的立体显示装置。
本发明的一个目的是提供一种能够增加立体图像的可视性的立体显示装置。
本发明的另一个目的是提供一种在实际图像上实现的虚拟图像可以与实际图像焦点-汇聚匹配的立体显示装置。
本发明的另外的优点、目的和特征将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地对于本领域普通技术人员而言在查看下文时将变得明显，或者可以从本发明的实践获知。本发明的目的和其他优点可以通过书面说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些目的和其他优点，并且根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的，提供了一种包括显示面板的立体显示装置。显示面板由显示驱动器驱动。光控制面板设置在显示面板上。光控制面板由控制面板驱动器控制。控制面板驱动器针对每个帧来改变穿过光控制面板的光的移动方向。
显示面板可以通过显示驱动器以时分方式显示特定图像。
光控制面板可以包括堆叠在第一控制基板和第二控制基板之间的水层和油层。
可以针对每个帧来改变水层和油层之间的界面。
光控制面板还可以包括设置在第二控制基板上的第一控制电极和第二控制电极。第二控制电极可以与第一控制电极间隔开。油层可以设置在第一控制电极与第二控制电极之间。控制面板驱动器可以针对每个帧来改变第一控制电极与第二控制电极之间的电压差。
显示面板可以包括第一显示基板与第二显示基板之间的发光元件。
微透镜阵列可以设置在显示面板与光控制面板之间。
凸透镜可以设置在光控制面板上。组合器可以设置在凸透镜上。
附图说明
被包括以提供对本发明的进一步理解并且被并入本申请中且构成本申请的一部分的附图示出了本发明的(一个或更多个)实施方式，并且与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1A是示意性地示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的视图；
图1B是示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的显示面板和光控制面板的相对位置以及穿过光控制面板的光的移动路径的视图；
图2A是图1B中的P区域的放大视图；
图2B是图1B中的R区域的放大视图；
图3A至图3C是示出了根据按照本发明的实施方式的立体显示装置的光控制面板的状态的光的发射方向的视图；
图4、图5A和图5B是示出了根据本发明的另一实施方式的立体显示装置的光控制面板以及光的发射方向的视图；以及
图6是示出了根据本发明的又一实施方式的立体显示装置的显示面板和光控制面板的相对位置以及穿过光控制面板的光的移动路径的视图。
具体实施方式
在下文中，通过参照示出了本发明的一些实施方式的附图的以下详细描述，将清楚地理解与本发明的实施方式的上述目的、技术配置和操作效果有关的细节。在此，提供了本发明的实施方式，以使得本发明的技术精神能够令人满意地传递给本领域技术人员，因此本发明可以以其他形式来实现，并且不限于下面描述的实施方式。
另外，在整个说明书中，可以通过相同的附图标记来指代相同或极其相似的元件，并且为了方便起见，在附图中，可以夸大层和区域的长度和厚度。将会理解的是，当第一元件被称为在第二元件“上”时，虽然第一元件可以设置在第二元件上以便与第二元件接触，但是也可以在第一元件与第二元件之间插入第三元件。
在此，像例如“第一”和“第二”的术语可以用于区分任何一个元件与另一个元件。然而，在不脱离本发明的技术精神的情况下，可以根据本领域技术人员的便利来任意命名第一元件和第二元件。
在本发明的说明书中使用的术语仅用于描述特定实施方式，并不意在限制本发明的范围。例如，除非上下文另有明确说明，否则以单数形式描述的元件意在包括多个元件。另外，在本发明的说明书中，将进一步理解，术语“包括”和“包含”指定陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组合。
除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，术语(诸如在常用词典中定义的术语)应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文中清楚地如此定义，否则不应以理想化或过于正式的意义来解释。
(实施方式)
图1A是示意性地示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的视图。图1B是示出了根据本发明的实施方式的立体显示装置的显示面板和光控制面板的相对位置以及穿过光控制面板的光的移动路径的视图。图1B和图6中的附图标记“I”指代通过显示面板和光控制面板经由使用光场技术而实现的并且被提供给用户的“虚拟图像”。图2A是图1B中的P区域的放大视图。图2B是图1B中的R区域的放大视图。
参照图1A、图1B、图2A和图2B，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以包括显示面板100。显示面板100可以实现特定图像。例如，显示面板100可以是OLED面板，其中发光元件140设置在第一显示基板110与第二显示基板180之间。
第一显示基板110可以支承发光元件140。第一显示基板110可以包括绝缘材料。例如，第一显示基板110可以包括玻璃或塑料。
发光元件140可以发出显示特定颜色的光。例如，发光元件140可以包括依次堆叠在第一显示基板110上的第一显示电极141、发光层142和第二显示电极143。
第一显示电极141可以包括导电材料。第一显示电极141可以包括具有高反射率的材料。例如，第一显示电极141可以包括金属，如铝(Al)和银(Ag)。第一显示电极141可以具有多层结构。例如，第一显示电极141可以具有以下结构：由具有高反射率的材料形成的反射电极设置在由透明导电材料(如ITO和IZO)形成的透明电极之间。
发光层142可以生成具有与第一显示电极141与第二显示电极143之间的电压差对应的亮度的光。例如，发光层142可以包括发光材料层(EML)，该发光材料层包括发光材料。发光材料可以包括无机材料、有机材料或混合材料。发光层142可以具有多层结构。例如，发光层142还可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)和电子注入层(EIL)中至少之一。
第二显示电极143可以包括导电材料。第二显示电极143可以包括与第一显示电极141不同的材料。例如，第二显示电极143可以是由诸如ITO和IZO的透明导电材料形成的透明电极。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置的发光元件140中，由发光层142生成的光可以通过第二显示电极143来发射。
薄膜晶体管120可以设置在第一显示基板110与发光元件140之间。薄膜晶体管120可以根据通过栅极线提供的栅极信号导通/截止。发光元件140可以由薄膜晶体管120控制。例如，薄膜晶体管120可以将与通过数据线提供的数据信号对应的驱动电流施加至发光元件140的第一显示电极141。薄膜晶体管120可以包括半导体图案、栅极绝缘层、栅电极、层间绝缘层、源电极和漏电极。
外涂层(over-coat layer)130可以设置在薄膜晶体管120与发光元件140之间。外涂层130可以消除由于薄膜晶体管120而导致的厚度差异。例如，外涂层130的与第一显示基板110相对的上表面可以是平坦表面。发光元件140的第一显示电极141可以电耦接至薄膜晶体管120的漏电极。例如，外涂层130可以包括部分地暴露薄膜晶体管120的漏电极的电极接触孔。外涂层130可以包括绝缘材料。例如，外涂层130可以包括有机绝缘材料。
堤绝缘层150可以设置在外涂层130上。发光元件140可以由堤绝缘层150独立驱动。例如，堤绝缘层150可以覆盖第一显示电极141的边缘。发光层142和第二显示电极143可以堆叠在第一显示电极141的未被堤绝缘层150覆盖的一部分上。发光层142和/或第二显示电极143可以延伸到堤绝缘层150上。堤绝缘层150可以包括绝缘材料。例如，堤绝缘层150可以包括有机绝缘材料。堤绝缘层150可以包括与外涂层130不同的材料。
上钝化层160可以设置在发光元件140上。上钝化层160可以防止由于外部冲击和湿气而损坏发光元件140。例如，上钝化层160可以完全覆盖第二显示电极143的面对第二显示基板180的表面。上钝化层160可以包括绝缘材料。上钝化层160可以具有多层结构。例如，上钝化层160可以具有以下结构：由有机材料形成的有机层设置在由无机材料形成的无机层之间。
第二显示基板180可以设置在上钝化层160上。第二显示基板180可以包括绝缘材料。第二显示基板180可以包括透明材料。例如，第二显示基板180可以包括玻璃或塑料。因此，从发光元件140发出的光可以通过第二显示基板180发射到外部。
粘合层170可以设置在上钝化层160与第二显示基板180之间。例如，第二显示基板180可以通过粘合层170耦接至其中形成有发光元件140的第一显示基板110。粘合层170可以具有多层结构。例如，粘合层170可以包括依次堆叠的下粘合层171和上粘合层172。上粘合层172可以包括吸湿材料170p。下粘合层171可以减轻由于吸湿材料170p的膨胀而施加至发光元件140的应力。
光控制面板200可以设置在显示面板100上。可以通过光控制面板200的状态来改变穿过光控制面板200的光的移动方向。例如，光控制面板200可以包括堆叠在第一控制基板210与第二控制基板220之间的水层260和油层270。穿过光控制面板200的光的移动方向可能受到水层260与油层270之间的界面200S的影响。
图3A至图3C是示出了根据依照本发明的实施方式的立体显示装置的光控制面板的状态的光的发射方向的视图。
如图3A所示，当水层260与油层270之间的界面200S与第一控制基板210的面对第二控制基板220的上表面平行时，穿过水层260的光可以透过油层270而没有改变移动方向。
如图3B和图3C所示，当水层260与油层270之间的界面200S在一个方向上倾斜时，入射在水层260上的光可以被折射。例如，如图3B所示，当水层260与油层270之间的界面200S在右方向上倾斜(界面200S相对于水平方向以角度θ1倾斜，如图3B所示)时，穿过油层270的光的移动方向可以相对于入射在水层260上的光的移动方向在右方向上倾斜。例如，如图3C所示，当水层260与油层270之间的界面200S在左方向上倾斜(界面200S相对于水平方向以角度θ2倾斜，如图3C所示)时，穿过油层270的光的移动方向可以相对于入射在水层260上的光的移动方向在左方向上倾斜。穿过油层270的光的倾角θ1和θ2可以与水层260和油层270之间的界面200S的倾角θ1和θ2相同。
光控制面板200可以包括控制电极230、241和242，以控制水层260与油层270之间的界面200S。例如，光控制面板200可以包括：设置在第一控制基板210的上表面上的下控制电极230以及设置在第二控制基板220的面对第一控制基板210的下表面上的第一上控制电极241和第二上控制电极242。第二上控制电极242可以与第一上控制电极241间隔开。中间绝缘层250设置在下控制电极230与第一上控制电极241之间以及下控制电极230与第二上控制电极242之间。例如，第一上控制电极241和第二上控制电极242可以通过中间绝缘层250与下控制电极230绝缘。水层260和油层270可以设置在由控制电极230、241和242以及中间绝缘层250限定的空间内。
水层260可以设置在下控制电极230之间。施加至下控制电极230的电压可以是相同的。油层270可以设置在第一上控制电极241与第二上控制电极242之间。施加至第二上控制电极242的电压可以与施加至第一上控制电极241的电压不同。例如，当施加至第一上控制电极241的电压高于施加至第二上控制电极242的电压时，水层260与油层270之间的界面200S可以在右方向上倾斜，如图3B所示的那样。当施加至第一上控制电极241的电压低于施加至第二上控制电极242的电压时，水层260与和油层270之间的界面200S可以在左方向上倾斜，如图3C所示的那样。施加至第一上控制电极241的电压和施加至第二上控制电极242的电压可以高于施加至下控制电极230的电压。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以通过施加至光控制面板200的控制电极230、241和242的电压来调整穿过光控制面板200的光的移动方向。
如图1A和图1B所示，显示面板100可以由显示驱动器300控制。显示驱动器300可以向显示面板100提供用于实现图像的信号。例如，显示驱动器300可以包括数据驱动器310和扫描驱动器320。数据驱动器310可以向显示面板100提供数据信号。扫描驱动器320可以向显示面板100依次施加扫描信号。数据驱动器310施加的数据信号可以与扫描驱动器320施加的扫描信号同步。
显示驱动器300可以将显示面板100控制成使得：可以以时分方式显示由显示面板100实现的特定图像。例如，显示驱动器300可以将每个帧划分为多个子帧，并且可以划分用于实现特定图像的信号。数据驱动器310和扫描驱动器320可以针对每个子帧从显示驱动器300接收划分的信号。
显示驱动器300可以从定时控制器400接收操作所需的信号。例如，定时控制器400可以向数据驱动器310提供数字视频数据和源定时控制信号。扫描驱动器320可以从定时控制器400接收时钟信号、复位时钟信号和启动信号。
光控制面板200可以由控制面板驱动器500控制。例如，控制面板驱动器500可以通过施加至光控制面板200的控制电极230、241和242的电压来调整水层260与油层270之间的界面200S。控制面板驱动器500可以电连接至定时控制器400。因此，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以控制光控制面板200连同显示面板100。
控制面板驱动器500可以针对每个帧来改变施加至第一上控制电极241和第二上控制电极242的电压。例如，可以针对每个帧来改变水层260与油层270之间的界面200S。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以针对每个帧来改变穿过光控制面板200的光的移动方向。例如，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，通过光控制面板200在不同方向上发射的光可以在特定位置处交叠以生成虚拟图像。也就是说，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以通过显示面板100和光控制面板200使用光场技术来实现虚拟图像。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以增加虚拟图像的可视性。
微透镜阵列600可以设置在显示面板100与光控制面板200之间。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以增加从显示面板100发射的光的效率。凸透镜700可以设置在光控制面板200上。组合器800可以设置在凸透镜700上。组合器800可以反射沿第一方向入射的光，并且可以透射沿第二方向入射的光。例如，组合器800可以包括分束器。由显示面板100和光控制面板200实现的虚拟图像可以通过组合器800朝向用户反射。组合器800可以通过使光透射来向用户提供实际图像。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以在实际图像上实现由显示面板100和光控制面板200生成的虚拟图像。
因此，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以使用光场技术来生成包括由光控制面板200实现的虚拟图像的立体图像。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，虚拟图像可以与实际图像焦点-汇聚匹配。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以增加包括在实际图像上实现的虚拟图像和实际图像的立体图像的可视性。
根据本发明的实施方式的立体显示装置被描述为：光控制面板200是包括水层260与油层270之间的界面200S的电润湿装置。然而，根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置可以包括各种类型的光控制面板200。例如，如图4所示，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，光控制面板200可以包括第一控制基板210与第二控制基板220之间的液晶层280。也就是说，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，光控制面板200可以是液晶面板。光控制面板200可以包括控制电极291和292以及绝缘层293和294，以在液晶层280中形成倾斜的虚拟边界。在一种示例性实施方式中，例如，该虚拟边界可以针对每个帧而改变。例如，液晶层280可以设置在控制电极291与控制电极292之间。第一控制基板210的面对第二控制基板220的表面上的下控制电极291可以彼此分离。第二控制基板220的面对第一控制基板210的表面上的上控制电极292可以是板形。因此，如图5A和图5B所示，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，可以通过调整施加至下控制电极291的电压在液晶层280内部形成倾斜的虚拟边界。在一种示例性实施方式中，例如，可以通过控制面板驱动器针对每个帧而改变施加至下控制电极291的电压。因此，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，可以提高形成处理的自由度。
根据本发明的实施方式的立体显示装置被描述为：从显示面板100发射的光彼此平行，并且通过光控制面板200针对每个帧改变从显示面板100发射的光的移动方向，使得可以在光控制面板200与组合器800之间生成特定图像。然而，根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置可以在显示面板100与光控制面板200之间生成特定图像。例如，如图6所示，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，可以改变从显示面板100发射的光的移动方向以使用光场技术，并且穿过光控制面板200的光可以彼此平行，使得可以将虚拟图像提供给用户。也就是说，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，从显示面板100发射的光可以通过在显示面板100与光控制面板200之间交叉而被提供给用户。因此，在根据本发明的另外的实施方式的立体显示装置中，可以增加由显示面板100实现的图像与组合器800之间的距离。用户识别的虚拟图像的显示位置可以与凸透镜700的焦点的位置相同。例如，用户可以识别出在以下位置处实现虚拟图像：该位置与用户间隔开由显示面板100实现的图像和组合器800之间的距离与组合器800和用户之间的距离的和的值。也就是说，提供给用户的虚拟图像的显示距离可以与由显示面板100实现的图像和组合器800之间的距离以及组合器800和用户之间的距离成比例。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以增加用户识别的虚拟图像的位置的可变范围。
因此，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以通过光控制面板使用光场技术来实现立体图像。因此，根据本发明的实施方式的立体显示装置可以使虚拟图像与实际图像焦点-汇聚匹配。因此，在根据本发明的实施方式的立体显示装置中，可以增加提供给用户的立体图像的可视性。

Claims (11)

1.一种立体显示装置，包括：
显示面板；
驱动所述显示面板的显示驱动器；
在所述显示面板上的光控制面板；以及
控制所述光控制面板的控制面板驱动器，
其中，所述控制面板驱动器针对每个帧改变穿过所述光控制面板的光的移动方向。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，所述显示驱动器通过所述显示面板以时分方式显示图像。
3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，所述光控制面板包括堆叠在第一控制基板与第二控制基板之间的水层和油层。
4.根据权利要求3所述的立体显示装置，其中，所述水层与所述油层之间的界面针对每个帧改变。
5.根据权利要求3所述的立体显示装置，其中，所述光控制面板还包括设置在所述第二控制基板上的第一控制电极和第二控制电极，
其中，所述第二控制电极与所述第一控制电极间隔开，
其中，所述油层设置在所述第一控制电极与所述第二控制电极之间，以及
其中，通过所述控制面板驱动器针对每个帧改变所述第一控制电极与所述第二控制电极之间的电压差。
6.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，所述显示面板包括在第一显示基板与第二显示基板之间的发光元件。
7.根据权利要求1所述的立体显示装置，还包括在所述显示面板与所述光控制面板之间的微透镜阵列。
8.根据权利要求1或7所述的立体显示装置，还包括在所述光控制面板上的凸透镜以及在所述凸透镜上的组合器。
9.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，所述光控制面板包括第一控制基板与第二控制基板之间的液晶层。
10.根据权利要求9所述的立体显示装置，其中，在所述液晶层内部形成的虚拟边界针对每个帧而改变。
11.根据权利要求9或10所述的立体显示装置，其中，所述光控制面板还包括设置在所述第二控制基板上的第一控制电极，
其中，所述控制面板驱动器针对每个帧改变施加到所述第一控制电极的电压。
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