JP2011150345A

JP2011150345A - ツイストネマティック液晶箱及びその液晶箱を使う２ｄ／３ｄ表示装置

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Publication number: JP2011150345A
Application number: JP2011009447A
Authority: JP
Inventors: Zhang Ge; 戈張; Fuzhong Guo; 郭福忠
Original assignee: Shenzhen Super Perfect Optics Ltd
Current assignee: Shenzhen Super Perfect Optics Ltd
Priority date: 2010-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-08-04
Anticipated expiration: 2031-01-20
Also published as: US20110176074A1; JP5237399B2; CN102439516B; WO2011088614A1; US8279363B2; CN102439516A

Abstract

【課題】本発明は、表示画面の各点を独立に制御し、表示面積と開口率を向上させることができる点制御式ＴＮ箱を提供する。
【解決手段】本発明は、第一基板と、前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板と第二基板との間にシールされている液晶層と、を含む点制御式ＴＮ箱を提供する。前記液晶層に接近する前記第一基板の表面には、第一方向に沿う第一電極と第一配向層が形成されている。前記液晶層に接近する前記第二基板の表面には、第一方向に垂直な第二方向に沿う第二電極と第二配向層が形成されている。前記第一電極と／或いは第二電極が曲線に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ツイストネマティック液晶箱（Twisted Nematic液晶箱、以下ＴＮ箱と略称）とそのＴＮ箱を含む装置に関し、特に点制御式ＴＮ箱とその点制御式ＴＮ箱を含む２Ｄ―３Ｄ立体表示装置に関する。

技術の発展に伴ってＴＮ箱が広く使われている。図１は、従来のＴＮ箱を示す図である。図１のＴＮ箱液晶において、ガラス基板１１とガラス基板１２が平行するように所定の距離離間して設置されている。前記ガラス基板１１の裏側には、透明電極１３と、前記透明電極１３の裏側に形成される配向層１５が形成されている。前記ガラス基板１２の裏側には、透明電極１４と、前記透明電極１４の裏側に形成される配向層１６が形成されている。前記配向層１５の配向方向は、前記配向層１６の配向方向に垂直できる。前記配向層１５と前記配向層１６との間には、液晶１７が注入されている。前記透明電極１３と透明電極１４に電圧が印加されない場合、ＴＮ箱が図1に示す状態になっている。この場合のＴＮ箱は、光線入射側の配向層の配向方向に平行する偏光を同じな配向層の配向方向に垂直な偏光に改変させることができる。前記透明電極１３と透明電極１４に起動電圧（threshold voltage）電圧が印加されない場合、電界によって液晶の長軸方向が改変されるので、ＴＮ箱が入射される偏光の偏光方向に改変させることができなくなる。

現在の２Ｄ／３Ｄ互換式立体表示装置（例えば、中国の特許ＣＮ１０１３８７７５８Ａ号公報を参照することができる）は、通常一般の表示装置の前に設置される図１のようなＴＮ箱を２Ｄ／３Ｄ互換装置にする。即ち、前記ＴＮ箱に印加される電圧で射出光の偏光方向に改変させ、表示装置の２Ｄ／３Ｄ互換を実現する。前記ＴＮ箱は、全表示画面の２Ｄ／３Ｄ互換を実現することができるが、表示画面の各点の２Ｄ／３Ｄ互換は実現することができない。

上述する問題を解決するために、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）型ＴＮ箱（以下、ＴＦＴ型ＴＮ箱と略称）を表示装置の２Ｄ／３Ｄ互換装置にする方法が提案された。前記ＴＦＴ型ＴＮ箱は、画素点を単位にして２Ｄ／３Ｄ互換を実施するので、表示画面の局部的な２Ｄ／３Ｄ互換を容易に実現することができる。しかし、前記ＴＦＴ型ＴＮ箱は、製造が複雑し、製造コストが高い欠点がある。且つ、透明な基板に不透明なＴＦＴの信号線、ゲート線などを設置する必要があるので、ブラックマトリクスなどでそんな回路を覆わなければならない。従って、表示装置の表示面積が小さくなる。且つ、前記ブラックマトリクスによって画質が悪くなる可能性がある。ブラックマトリクスを設置しないと、電極の辺縁に明るい線が生じるので、やっぱり画質が悪くなる可能性がある。

中国公開特許ＣＮ１０１３８７７５８Ａ号公報

本発明の主な目的は、表示画面の各点の２Ｄ／３Ｄ互換を実現し、表示面積と開口率を向上させ、２Ｄ／３Ｄ立体表示装置の明るい線を防ぎ、画質を向上させることができる点制御式ＴＮ箱と、その点制御式ＴＮ箱を使う２Ｄ／３Ｄ立体表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明では、第一基板と、前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板と第二基板との間にシールされている液晶層と、を含む点制御式ＴＮ箱を提供する。前記液晶層に接近する前記第一基板の表面には、第一方向に沿う第一電極と第一配向層が形成されている。前記液晶層に接近する前記第二基板の表面には、第一方向に垂直な第二方向に沿う第二電極と第二配向層が形成されている。前記第一電極と／或いは第二電極が曲線に形成されている。

上述する点制御式ＴＮ箱において、前記第一電極と／或いは第二電極の曲線は、変化周期が同じな複数の微小曲線から構成されている。

上述する点制御式ＴＮ箱において、前記第一電極の曲線の変化周期と第二電極の曲線の変化周期が違う。

上述する点制御式ＴＮ箱において、前記第一電極の曲線の変化周期は、前記第二電極の曲線の変化周期の整数倍である。

上述する点制御式ＴＮ箱において、前記第一電極と／或いは第二電極は、正弦曲線或いは余弦曲線に形成されている。

上述する点制御式ＴＮ箱において、前記第一電極と／或いは第二電極が鋸歯状曲線に形成され、鋸歯状曲線の彎曲部がマイクロ円弧部になっている。

上記課題を解決するために本発明では、表示パネルと、ＴＮ箱（ツイストネマティック液晶箱）と、単屈折レンズ配列と、複屈折レンズ配列と、を含む２Ｄ／３Ｄ立体表示装置を提供する。前記ＴＮ箱、単屈折レンズ配列及び複屈折レンズ配列は、前記表示パネルの画像の伝播方向を改変させる。前記ＴＮ箱は、第一基板と、前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板と第二基板との間にシールされている液晶層と、を含む。前記液晶層に接近する前記第一基板の表面には、第一方向に沿う第一電極と第一配向層が形成されている。前記液晶層に接近する前記第二基板の表面には、第一方向に垂直な第二方向に沿う第二電極と第二配向層が形成されている。前記第一電極と／或いは第二電極が曲線に形成されている。

上述する２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、前記表示パネルが提供する画像の光線が第一線状偏光である。前記ＴＮ箱の前記表示パネルに接近する配向層の配向方向は、前記第一線状偏光の配向方向に平行する。前記ＴＮ箱は、前記第一線状偏光を直接に透過させるか、或いは前記第一線状偏光の配向方向を改変して第二線状偏光を出す。前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列は、平面部と平面部の反対側にある曲面部を含む。前記単屈折レンズ配列の曲面部と前記複屈折レンズ配列の曲面部は、互いに係合することができるように形成されている。前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列の組み合わせは、ＴＮ箱から射出される第一線状偏光と第二線状偏光に対して平面レンズと凸レンズの効果を起こす。

上述する２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、前記単屈折レンズ配列が凸レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最大の屈折率と同じである。

上述する２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、前記単屈折レンズ配列が凹レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最小の屈折率と同じである。

上記課題を解決するために本発明では、表面に複数の第一電極が形成される第一透明基板と、第一配向層と、ツイストネマティック液晶と、第二配向層と、表面に複数の第二電極が形成される第二透明基板と、を含む点制御式ＴＮ箱をさらに提供する。前記複数の第一電極は、導電できないように前記第一透明基板の上に離間して配列されている。前記複数の第二電極は、導電できないように前記第二透明基板の上に離間して配列されている。前記第二電極の配列方向は、前記第一電極の配列方向に垂直できる。前記第一電極と／或いは第二電極が波形曲線に形成されている。

上述する点制御式ＴＮ箱において、点制御式ＴＮ箱が走査方式で作動する場合、前記ツイストネマティック液晶の長軸方向が前記第一透明基板に垂直な状態を維持する時間が１つの走査周期より大きいか同じである。

上記課題を解決するために本発明では、表示パネルと、ＴＮ箱（ツイストネマティック液晶箱）と、単屈折レンズ配列と、複屈折レンズ配列と、を含む２Ｄ／３Ｄ立体表示装置をさらに提供する。前記ＴＮ箱、単屈折レンズ配列及び複屈折レンズ配列は、表示パネルの画像の伝播方向を改変させる。前記表示パネルが提供する画像は、第一線状偏光である。前記ＴＮ箱の前記表示パネルに接近する配向層の配向方向は、前記第一線状偏光の配向方向に平行する。前記ＴＮ箱は、前記第一線状偏光を直接に透過させるか、或いは前記第一線状偏光の配向方向を改変して第二線状偏光を出す。前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列は、平面部と平面部の反対側にある曲面部を含む。前記単屈折レンズ配列の曲面部と前記複屈折レンズ配列の曲面部は、互いに係合することができる形状に形成されている。前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列の組み合わせは、ＴＮ箱から射出される第一線状偏光と第二線状偏光に対して平面レンズと凸レンズの効果を起こす。

上述する２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、前記単屈折レンズ配列が凸レンズ配列である。且つ、前記単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最大の屈折率と同じである。

上述する２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、前記単屈折レンズ配列が凹レンズ配列である。前記単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最小の屈折率と同じである。

上述するように、本発明の点制御式ＴＮ箱は、各画素区域の液晶の状態を単独に制御することができる。且つ、第一電極と第二電極が波形に形成され、且つ電極信号が波形電極の一端から入力されるので、電極の間に配線しなくても各画素の両端の電圧を容易に制御することができる。即ち、本発明の点制御式ＴＮ箱にブラックマトリクスを設置する必要がないので、表示区域の電極の幅を最大にし、全表示区域を制御することができる。従来のＴＦＴ型ＴＮ箱に比較してみると、本発明の点制御式ＴＮ箱は表示面積を拡大し、開口率を向上させることができる。且つ、電極の間に明るい線がないので、画質を向上させることができる。且つ、本発明の点制御式ＴＮ箱をＴＦＴ型ＴＮ箱に比較すると、製造工程が簡単し、製造コストを下げることができる利点がある。本発明の点制御式ＴＮ箱を２Ｄ／３Ｄ立体表示装置に使う場合、画像表示パネルの各画素を単独に制御するか、複数の画素を同時に制御することができるので、２Ｄ／３Ｄ互換を容易に実現し、２Ｄ／３Ｄ立体表示装置の表示効果を向上させることができる。

従来のＴＮ箱を示す図である。本発明の第一実施形態に係る点制御式ＴＮ箱を示す断面図である。図２の第一制御層と第一電極を示す平面図である。図２の第二制御層と第二電極を示す平面図である。図２の点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。本発明の第二実施形態に係る点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。本発明の第三実施形態に係る点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。本発明の点制御式ＴＮ箱を含む２Ｄ／３Ｄ立体表示装置を示す図である。

以下、本発明に添付される図案を参照しながら、本発明の実施形態に対して詳しく説明する。

図２は、本発明の第一実施形態に係る点制御式ＴＮ箱を示す断面図である。前記点制御式ＴＮ箱２００は、第一制御層と、第二制御層と、前記第一制御層と第二制御層との間に注入されているツイストネマティック液晶２０と、を含む。図２で、説明を簡単にするために主な部品しか示さない。実の点制御式ＴＮ箱において、前記第一制御層と第二制御層の周囲に封止剤が形成されているので、前記ツイストネマティック液晶２０が第一制御層と第二制御層との間にシールされている。

前記第一制御層は、第一透明基板２１と、透明な複数の第一電極２２と、透明な第一配向層２３と、を含む。前記第一電極２２は、波形に形成される電極である（図３を参照）。前記複数の第一電極２２は、同士の間に導電できないように前記第一透明基板２１の上に離間して形成されている。前記第一配向層２３は、隣接する２つの第一電極２２の間の間隙と第一電極２２の上に形成されている。前記第一配向層２３は、前記第一透明基板２１と第一電極２２の上に配向剤を塗布する方法で形成することができる。

前記第二制御層は、第二透明基板２６と、透明な複数の第二電極２５と、透明な第二配向層２４と、を含む。前記第二電極２５の配列方向が前記第一電極２２の配列方向に垂直するので（図３と図４を参照）、図２には１つの第二電極２５しか表示されなかった。前記第二電極２５は、波形に形成される電極である（図４を参照）。前記複数の第二電極２５は、同士の間に導電できないように前記第二透明基板２６の上に離間して形成されている。前記第二配向層２４は、隣接する２つの第二電極２５の間の間隙と第二電極２５の上に形成されている。前記ツイストネマティック液晶２０が第一配向層２３と第二配向層２４との間にシールされている。

本発明の点制御式ＴＮ箱において、前記第一制御層と第二制御層は平行するように形成され、前記第一電極２２の配列方向は前記第二電極２５の配列方向に垂直するように形成されている。前記第一電極２２が形成される表面と前記第二電極２５が形成される表面との間の距離は、前記第一透明基板２１と第二透明基板２６との間の距離より小さい。前記点制御式ＴＮ箱は、前記第一配向層２３と第二配向層２４との間に形成されて前記第一制御層と第二制御層との間の所定距離を維持するスペーサーをさらに含む（図面に示さない）。

図３は、図２の第二制御層とツイストネマティック液晶２０を除く後の第一制御層と第一電極を示す平面図である。図４は、図２の第一制御層とツイストネマティック液晶２０を除く後の第二制御層と第二電極を示す平面図である。図３と図４に示すように、前記第一電極２２と第二電極２５は、波形に形成されている。他の実施形態で、実の需要により他の形状に設けてよい。

図５は、図２の点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。説明を簡単にするために図５で８つの第一電極ａ１〜ａ８と８つの第二電極ｂ１〜ｂ８しか示さない。以下、図５を参照しながら、点制御式ＴＮ箱の作動原理に対して説明する。

図５に示すように、交差に形成される第一電極と第二電極によって前記点制御式ＴＮ箱が８×８である画素区域に分離されている。各々の画素区域において、底部が第一制御層であり、上部が第二制御層であり、中間層がツイストネマティック液晶である。説明を簡単にするために、図５の８×８の画素区域を８×８の二次元画素マトリックスに見なすことができる。前記二次元画素マトリックスの縦線は、第一電極２２を代表し、横線は、第二電極２５を代表する。前記二次元画素マトリックスのａ_ijは、第ｉ行（ｉ＝１〜８）と第ｊ列（ｉ＝１〜８）が交差するところの画素を示す。

画素ａ_ijに電圧が印加されない場合、第一配向層２３と第二配向層２４の配向方向によって画素a_ij内の液晶が９０度ねじれている。従って、偏光方向が光入射基板の摩擦方向に平行する偏光が画素ａ_ijを通過する後、偏光方向が光入射基板の摩擦方向に垂直な偏光になる。以下、説明を簡単にするために、画素ａ_ij内の液晶が９０度ねじれている状態を第一状態という。第ｉ行の電極に電圧Ｕ_ｉが印加される同時に、第ｊ列の電極に電圧Ｕ_ｊが印加され、且つ電圧Ｕ_ｉと電圧Ｕ_ｊの電圧差が起動電圧（液晶がねじられることができる最小電圧）より大きい場合、２つの電極の間に生じる電界によって画素a_ij内の液晶分子の長軸方向が改変される。即ち、画素a_ij内の液晶分子の長軸方向が前記第一透明基板２１と第二透明基板２６に垂直するようになる。この場合、画素a_ij内の液晶が入射される偏光の偏光方向を改変させることができない。以下、説明を簡単にするために、画素a_ij内の液晶分子の長軸方向が第一透明基板２１と第二透明基板２６に垂直な状態を第二状態という。上述するように、第ｉ行と第ｊ列に印加される電圧を制御することで、画素ごとの液晶状態を改変することができる。

前記点制御式ＴＮ箱は、全表示区域の局部の液晶が第一状態（或いは第二状態）になり、他の区域の液晶が第二状態（或いは第一状態）になるようにする機能を実現こともできる。そんな機能を実現するために、本発明の点制御式ＴＮ箱は、各列或いは各行に沿って走査する方法で液晶状態の互換を制御する。各列或いは各行を走査する周波数は、以下の条件を満たさなければならない。即ち、短い時間内に点制御式ＴＮ箱の液晶を第一状態から第二状態に改変させることと、第二状態を維持させる時間が１つの走査周期より大きいか同じにすることである。これは、本発明の点制御式ＴＮ箱が最後一列を走査する時、第二状態になる第一行が第一状態に戻ることを防ぐためである。

以下、図５の点制御式ＴＮ箱を例にして、点制御式ＴＮ箱の第５行のa_５３、a_５４、a_５５、a_５６、a_５７と、第６行のa_６３、a_６４、a_６５、a_６６、a_６７と、第７行のa_７３、a_７４、a_７５、a_７６、a_７７と、第８行のa_８３、a_８４、a_８５、a_８６、a_８７の内の液晶を第二状態にし、他の区域の液晶を第一状態にする方法を説明する。まず、第一電極ａ１〜ａ８に同じな電圧Ｕ_０を印加する。毎行を走査する時、電極ａ１から始めてすべての行を走査する。走査入力電圧は、Ｕ_１である。第５行を走査する時に電極ａ３と、電極ａ４と、電極ａ５と、電極ａ６と、電極ａ７にパルス電圧Ｕ_２を印加して、これらの電極と第５行の電極ｂ５が交差するところの電圧差（即ち、Ｕ_２−Ｕ_１）が起動電圧Ｕ_ｔｈより大きいか同じにする。前記起動電圧Ｕ_ｔｈは、点制御式ＴＮ箱の液晶の状態を改変させることができる最小電圧である。電圧Ｕ_０、走査入力電圧Ｕ_１、起動電圧Ｕ_ｔｈは、以下の式１と式２を満たす。即ち、（Ｕ_１−Ｕ_０）＜起動電圧Ｕ_ｔｈ（式１）と、（Ｕ_２−Ｕ_０）が起動電圧Ｕ_ｔｈ（式２）を満たす。印加される電圧によって、第５行のa_５３、a_５４、a_５５、a_５６、a_５７の液晶が短い時間内に第一状態から第二状態に改変される。

同じな原理で、第６行を走査する時に電極ａ３と、電極ａ４と、電極ａ５と、電極ａ６と、電極ａ７にパルス電圧Ｕ_２を印加して、a_６３、a_６４、a_６５、a_６６、a_６７の電圧差が起動電圧Ｕ_ｔｈより大きいか同じにする。これによりa_６３、a_６４、a_６５、a_６６、a_６７の液晶が短い時間内に第一状態から第二状態に改変される。第７行を走査する時に電極ａ３と、電極ａ４と、電極ａ５と、電極ａ６と、電極ａ７にパルス電圧Ｕ_２を印加して、a_７３、a_７４、a_７５、a_７６、a_７７の電圧差が起動電圧Ｕ_ｔｈより大きいか同じにする。これによりa_７３、a_７４、a_７５、a_７６、a_７７の液晶が短い時間内に第一状態から第二状態に改変される。第８行を走査する時に電極ａ３と、電極ａ４と、電極ａ５と、電極ａ６と、電極ａ７にパルス電圧Ｕ_２を印加して、a_８３、a_８４、a_８５、a_８６、a_８７の電圧差が起動電圧Ｕ_ｔｈより大きいか同じにする。これによりa_８３、a_８４、a_８５、a_８６、a_８７の液晶が短い時間内に第一状態から第二状態に改変される

上述する過程で走査する周波数が高いので、第８行を走査する時にa_５３、a_５４、a_５５、a_５６、a_５７、a_６３、a_６４、a_６５、a_６６、a_６７、a_７３、a_７４、a_７５、a_７６、a_７７の液晶の状態が第二状態から第一状態に改変するにくい。即ち、第８行を走査する時にa_５３、a_５４、a_５５、a_５６、a_５７、a_６３、a_６４、a_６５、a_６６、a_６７、a_７３、a_７４、a_７５、a_７６、a_７７の液晶は第二状態になり、他の区域の液晶は第一状態になっている。

新走査周期を始める場合、前回の走査周期で第二状態になる画像ａ_ijの液晶を第一状態に改変させるために、今回の走査周期で第ｉ行を走査する時に画像ａ_ijの液晶の状態に従って第ｊ列の電極に所定のパルス電圧を印加する。印加されるパルス電圧により、前記画像ａ_ijの液晶の状態がすぐ第二状態から第一状態に改変されることができる。

上述する走査方式で、点制御式ＴＮ箱の各画素区域の液晶の状態を容易に制御することができる。即ち、従来のＴＦＴ型ＴＮ箱のように各画素区域の液晶の状態を単独に制御するか、従来のＴＮ箱のように全表示画面の２Ｄ／３Ｄ互換を実現することができる。本実施形態の第一配向層が第二配向層に垂直に設置されているが、他の実施形態で他の方式に設置してもよい。

本発明の実施形態に係る点制御式ＴＮ箱は、各画素区域の液晶の状態を単独に制御することができる。且つ、第一電極と第二電極が波形に形成され、且つ電極信号が波形電極の一端から入力されるので、電極の間に配線しなくても各画素の両端の電圧を容易に制御することができる。即ち、本発明の点制御式ＴＮ箱にブラックマトリクスを設置する必要がないので、表示区域の電極の幅を最大にし、全表示区域を制御することができる。従来のＴＦＴ型ＴＮ箱に比較してみると、本発明の点制御式ＴＮ箱は表示面積を拡大し、開口率を向上させることができる。且つ、電極の間に明るい線がないので、画質を向上させることができる。本発明の実施形態の電極が波形に形成されているが、他の実施形態で他の形状に設けてもよい。本実施形態の電極が波形に形成されているので、電極の辺縁に明るい線が生じることを防ぐことができる。前記第一電極或いは第二電極を透明基板の両面に分離して設置することができる。例えば、一部の第一電極を第一透明基板の一面に設置し、他の第一電極を第一透明基板の他面に設置することができる。或いは、一部の第二電極を第二透明基板の一面に設置し、他の第二電極を第二透明基板の他面に設置することができる。前記第一電極或いは第二電極は、配向層が形成されない透明基板の他面に設置してもよい。

図６は、本発明の第二実施形態に係る点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。図６の点制御式ＴＮ箱３００と図５の点制御式ＴＮ箱が違うところは、図６の複数の第一電極３２の辺縁曲線が正弦曲線或いは余弦曲線に形成されていることである。１つの第一電極３２で、対向する２つの辺縁曲線が同じな変化状態を有する。即ち、１つの辺縁曲線の波頂或いは波谷が他の辺縁曲線の波頂或いは波谷に対応するように形成されている。従って、横方向に配列される複数の第一電極３２を横方向にコピーして得るものと見なすことができる。

点制御式ＴＮ箱３００の複数の第二電極３５の辺縁曲線も正弦曲線或いは余弦曲線に形成されている。１つの第二電極３５で、対向する２つの辺縁曲線が同じな変化周期を有する。即ち、１つの辺縁曲線の波頂或いは波谷が他の辺縁曲線の波頂或いは波谷に対応するように形成されている。本実施形態で、前記第二電極３５を構成する正弦曲線（或いは余弦曲線）の変化周期或いは波長と前記第一電極３２を構成する正弦曲線（或いは余弦曲線）の変化周期或いは波長が違う。両者が違うので、第一電極３２と第二電極３５が重複されてモアレパタンが生じることを防ぐことができる。前記第二電極３５を構成する正弦曲線（或いは余弦曲線）の変化周期或いは波長は、前記第一電極３２を構成する正弦曲線（或いは余弦曲線）の変化周期或いは波長の整数倍である。例えば、２倍、３倍である。

前記点制御式ＴＮ箱３００を形状と面積が同じように均等に分け、且つ各画素をよく制御するために本実施形態で第二電極３５の幅と前記第一電極３２の幅を同じにする。他の実施形態で、実の需要により第二電極３５の幅と前記第一電極３２の幅を不同にしてもよい。

図７は、本発明の第三実施形態に係る点制御式ＴＮ箱の電極の分布を示す平面図である。図７の点制御式ＴＮ箱４００と図６の点制御式ＴＮ箱３００が違うところは、図７の複数の第一電極４２の辺縁曲線が鋸歯状に形成されていることである。１つの第一電極４２で、対向する２つの辺縁曲線が同じな変化状態を有する。即ち、１つの辺縁曲線の波頂或いは波谷が他の辺縁曲線の波頂或いは波谷に対応するように形成されている。本実施形態の各第一電極４２の間の幅が同じである。従って、横方向に配列される複数の第一電極３２を横方向にコピーして得るものと見なすことができる。

点制御式ＴＮ箱４００の複数の第二電極４５の辺縁曲線も鋸歯状に形成されている。１つの第二電極４５で、対向する２つの辺縁曲線が同じな変化状態を有する。即ち、１つの辺縁曲線の波頂或いは波谷が他の辺縁曲線の波頂或いは波谷に対応するように形成されている。前記第二電極４５の鋸歯状辺縁曲線の変化周期と前記第一電極４２の鋸歯状辺縁曲線の変化周期が違う。両者を変化周期が違うので、第一電極４２と第二電極４５が重複されてモアレパタンが生じることを防ぐことができる。前記第二電極４５の鋸歯状辺縁曲線の変化周期は、前記第一電極４２の鋸歯状辺縁曲線の変化周期の整数倍である。例えば、２倍、３倍である。

辺縁曲線が鋸歯状に形成される本実施形態の第一電極４２或いは第二電極４５において、すべての彎曲部が同じな角度に形成されている。例えば、６０度或いは１２０度に形成されている。他の実施形態で、実の需要に従って前記第一電極４２或いは第二電極４５の各彎曲部の角度を違いにすることができる。又は、第一電極４２のすべての彎曲部を第一角度にし、第一電極４２のすべての彎曲部を第一角度と違う第二角度にすることができる。

他の実施形態で、図７の第一電極４２或いは第二電極４５の鋸歯状辺縁曲線の彎曲部にマイクロ円弧部を形成することができる。前記円弧部は、円弧の一部、正弦曲線の一部或いは余弦曲線の一部から構成される。前記マイクロ円弧部が形成されているので、第一電極４２或いは第二電極４５の彎曲部が鈍くなる。即ち、第一電極４２或いは第二電極４５の彎曲部にマイクロ円弧部が形成されているので、彎曲部が鋭くなることを防ぎ、鈍い先端部に放電現状が発生して電極が破損されることを防ぐことができる。

上述する実施形態で、いろいろな実施形態の点制御式ＴＮ箱に説明したが、他の実施形態でよりよい構造を有する点制御式ＴＮ箱を設けることができる。例えば、第一電極を正弦曲線或いは余弦曲線に設け、第二電極を鋸歯状に設けることができる。又は、一部の第一電極と第二電極を正弦曲線、余弦曲線或いは鋸歯状に設け、他のの第一電極と第二電極を直線或いは従来の電極の通りに設けることができる。

以下、上述する点制御式ＴＮ箱を互換装置にする２Ｄ／３Ｄ立体表示装置に対して説明する。図８は、本発明の点制御式ＴＮ箱を含む２Ｄ／３Ｄ立体表示装置を示す図である。図８の２Ｄ／３Ｄ立体表示装は、画像を表示する表示パネル６１と、本発明の点制御式ＴＮ箱６２と、単屈折レンズ配列６３と、前記単屈折レンズ配列６３に装着される複屈折レンズ配列６４と、を含む。図８の２Ｄ／３Ｄ立体表示装は、前記点制御式ＴＮ箱６２の各電極の電圧を制御する制御モジュール６５をさらに含む。前記点制御式ＴＮ箱６２は、上述する本発明の複数の点制御式ＴＮ箱２００、３００、４００の中の一種の点制御式ＴＮ箱である。本実施形態では、点制御式ＴＮ箱２００が設置される２Ｄ／３Ｄ立体表示装しか説明しない。

前記表示パネル６１は、偏光方法と光線伝播方向が垂直する第一線状偏光を提供する。前記表示パネル６１から出る光線が非線状偏光でない場合、表示パネル６１と点制御式ＴＮ箱６２との間に偏光フィルタを設置して、前記表示パネル６１から出る光線を線状偏光にする必要がある。

前記点制御式ＴＮ箱６２において、前記表示パネル６１に接近する制御層の配向層の配向方向は、入射される第一線状偏光の偏光方向に平行する。前記制御モジュール６５が制御する点制御式ＴＮ箱６２は、入射される第一線状偏光を直接に透過させるか、入射される第一線状偏光を第一線状偏光に垂直する第二線状偏光に改変して透過させる。以下、説明を簡単にするために、点制御式ＴＮ箱６２の第一制御層が第二制御層より前記表示パネル６１に接近し、第一配向層の配向方向と前記第一線状偏光の偏光方向が同じであるとする。前記点制御式ＴＮ箱６２には、表示パネル６１の画素マトリックスに対応する画素表示区域マトリックスがある。

前記単屈折レンズ配列６３の屈折率がｎ_１であり、前記複屈折レンズ配列６４の正常光屈折率ｎ_０、異常光屈折率ｎ_ｅである場合、ｎ_１＝ｎ_０、ｎ_０＞ｎ_ｅである。前記複屈折レンズ配列６４のレンズ光軸方向と第一線状偏光の偏光方向が同じである。図８で、二重矢印が複屈折レンズ配列６４のレンズ光軸方向を示す。

図８で、前記表示パネル６１が提供する第一線状偏光の偏光状態と点制御式ＴＮ箱を透過する第一線状偏光の偏光状態を区別するために、表示パネル６１と、点制御式ＴＮ箱６２と、単屈折レンズ配列６３との間に一定な距離を残して書いたが、実の装置では、表示パネル６１と、点制御式ＴＮ箱６２と、単屈折レンズ配列６３が緊密に接触されている。図８で、制御モジュール６５と点制御式ＴＮ箱６２の連結関係を簡単に書いたが、実の装置では、制御モジュール６５と点制御式ＴＮ箱６２の各電極を単独的に制御する。

以下、図８の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置の４つの第一線状偏光の光路線に対して説明する。図８で、上部にある２つの光路線が最後に屈折され、図８の下部にある２つの光路線は、直接に透過される。以下、４つの第一線状偏光の光路線に対して詳しく説明する。

図８の上部にある２つの第一線状偏光で３Ｄ画像を表示する場合、制御モジュール６５が前記第一線状偏光に対応する点制御式ＴＮ箱６２の画素表示区域の液晶を第二状態にして、第一線状偏光が偏光方向が変化されないまま点制御式ＴＮ箱６２を透過するようにする。前記点制御式ＴＮ箱６２から出る第一線状偏光は、順に単屈折レンズ配列６３と複屈折レンズ配列６４を透過する。点制御式ＴＮ箱６２に入射される前記第一線状偏光の偏光方向が複屈折レンズ配列６４の光軸方向に平行するため、前記複屈折レンズ配列６４が前記第一線状偏に対する屈折率がｎ_ｅになる。前記単屈折レンズ配列６３の屈折率ｎ_１が前記複屈折レンズ配列６４の屈折率ｎ_ｅより大きいから、前記第一線状偏光が単屈折レンズ配列６３と複屈折レンズ配列６４との間の接触面で屈折され、前記複屈折レンズ配列６４が凸レンズのような効果を起こす。従って、２Ｄ／３Ｄ立体表示装置が最後の２つの光線を別々に観測者の右目と左目にガイドするので、観測者が３Ｄ立体画像を見ることができる。即ち、前記２Ｄ／３Ｄ立体表示装置が上部の２つの光線を３Ｄ方式に表示させる。

以下、前記点制御式ＴＮ箱６２に入射される２つの第一線状偏光（図８の下部に示される２つの第一線状偏光）に対して説明する。図８に示すように、前記制御モジュール６５が前記第一線状偏光に対応する点制御式ＴＮ箱６２の画素表示区域の液晶を第一状態にして、点制御式ＴＮ箱６２を透過する第一線状偏光の偏光方向が９０度回転されるようにする。即ち、第一線状偏光を第二線状偏光に改変して射出させる。前記点制御式ＴＮ箱６２から出る第二線状偏光は、順に単屈折レンズ配列６３と複屈折レンズ配列６４を透過する。前記第二線状偏光の偏光方向が複屈折レンズ配列６４の光軸方向（即ち、第一線状偏光の偏光方向）に垂直するため、前記複屈折レンズ配列６４が前記第一線状偏に対する屈折率がｎ_０になる。前記単屈折レンズ配列６３の屈折率ｎ_１と前記複屈折レンズ配列６４の屈折率ｎ_０が同じであるので、前記第二線状偏光が単屈折レンズ配列６３と複屈折レンズ配列６４との間の接触面で屈折され、直線に沿って複屈折レンズ配列６４を透過する。従って、２Ｄ／３Ｄ立体表示装置が前記２つの第一線状偏光を２Ｄ方式に表示する。

図８の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置の単屈折レンズ配列６３と複屈折レンズ配列６４は、他の方式に組み合わせてもよい。例えば、中国の特許ＣＮ２０１１２６４９５号に公開される方式のように組み合わせることができる。

本発明の点制御式ＴＮ箱を２Ｄ／３Ｄ立体表示装置に使う場合、画像表示パネルの各画素を単独に制御するか、複数の画素を同時に制御することができるので、２Ｄ／３Ｄ互換を容易に実現し、２Ｄ／３Ｄ立体表示装置の表示効果を向上させることができる。

２０ツイストネマティック液晶
２１第一透明基板
２２第一電極
２３第一配向層
２４第二配向層
２５第二電極
２６第二透明基板
６１表示パネル
６２点制御式ＴＮ箱
６３単屈折レンズ配列
６４複屈折レンズ配列
６５制御モジュール
２００点制御式ＴＮ箱
３００点制御式ＴＮ箱
４００点制御式ＴＮ箱
ａ１〜ａ８電極
ｂ１〜ｂ８電極

Claims

第一基板と、前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板と第二基板との間にシールされている液晶層と、を含み、且つ液晶層に接近する前記第一基板の表面には、第一方向に沿う第一電極と第一配向層が形成され、液晶層に接近する前記第二基板の表面には、第一方向に垂直な第二方向に沿う第二電極と第二配向層が形成されているＴＮ箱（ツイストネマティック液晶箱）において、第一電極と／或いは第二電極が曲線に形成されていることを特徴とするＴＮ箱。
前記第一電極と／或いは第二電極の曲線は、変化周期が同じな複数の微小曲線から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＴＮ箱。
前記第一電極の曲線の変化周期と第二電極の曲線の変化周期が違うことを特徴とする請求項２に記載のＴＮ箱。
前記第一電極の曲線の変化周期は、前記第二電極の曲線の変化周期の整数倍であることを特徴とする請求項３に記載のＴＮ箱。
前記第一電極と／或いは第二電極の曲線が正弦曲線或いは余弦曲線であることを特徴とする請求項２に記載のＴＮ箱。
前記第一電極と／或いは第二電極が鋸歯状曲線に形成され、鋸歯状曲線の彎曲部がマイクロ円弧部になっていることを特徴とする請求項２に記載のＴＮ箱。
表示パネルと、ＴＮ箱（ツイストネマティック液晶箱）と、単屈折レンズ配列と、複屈折レンズ配列と、を含み、前記ＴＮ箱、単屈折レンズ配列及び複屈折レンズ配列により表示パネルの画像の伝播方向が変えれれる２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、
前記ＴＮ箱は、第一基板と、前記第一基板と対向する第二基板と、前記第一基板と第二基板との間にシールされている液晶層と、を含み、
前記液晶層に接近する前記第一基板の表面には、第一方向に沿う第一電極と第一配向層が形成され、
前記液晶層に接近する前記第二基板の表面には、第一方向に垂直な第二方向に沿う第二電極と第二配向層が形成され、
前記第一電極と／或いは第二電極が曲線に形成されていることを特徴とする２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
前記表示パネルが提供する画像の光線が第一線状偏光であり、前記ＴＮ箱の前記表示パネルに接近する配向層の配向方向は、前記第一線状偏光の配向方向に平行し、
前記ＴＮ箱は、前記第一線状偏光を直接に透過させるか、或いは前記第一線状偏光の配向方向を改変して第二線状偏光を出し、
前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列は、平面部と平面部の反対側にある曲面部を含み、前記単屈折レンズ配列の曲面部と前記複屈折レンズ配列の曲面部は、互いに係合することができる形状に形成され、前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列の組み合わせは、ＴＮ箱から射出される第一線状偏光と第二線状偏光に対して平面レンズと凸レンズの効果を起こすことを特徴とする請求項７に記載の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
前記単屈折レンズ配列が凸レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最大の屈折率と同じであることを特徴とする請求項７に記載の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
前記単屈折レンズ配列が凹レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最小の屈折率と同じであることを特徴とする請求項７に記載の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
表面に複数の第一電極が形成される第一透明基板と、第一配向層と、ツイストネマティック液晶と、第二配向層と、表面に複数の第二電極が形成される第二透明基板と、を含む点制御式ＴＮ箱において、
前記複数の第一電極が導電できないように前記第一透明基板の上に離間して配列され、前記複数の第二電極が導電できないように前記第二透明基板の上に離間して配列され、前記第二電極の配列方向が前記第一電極の配列方向に垂直し、第一電極と／或いは第二電極が波形曲線に形成されていることを特徴とする点制御式ＴＮ箱。
点制御式ＴＮ箱が走査方式で作動する場合、前記ツイストネマティック液晶の長軸方向が前記第一透明基板に垂直な状態を維持する時間が１つの走査周期より大きいか同じであることを特徴とする請求項１１に記載の点制御式ＴＮ箱。
表示パネルと、ＴＮ箱（ツイストネマティック液晶箱）と、単屈折レンズ配列と、複屈折レンズ配列と、を含み、前記ＴＮ箱、単屈折レンズ配列及び複屈折レンズ配列により表示パネルの画像の伝播方向が変えれれる２Ｄ／３Ｄ立体表示装置において、
前記表示パネルが提供する画像が第一線状偏光であり、前記ＴＮ箱の前記表示パネルに接近する配向層の配向方向は、前記第一線状偏光の配向方向に平行し、
前記ＴＮ箱は、前記第一線状偏光を直接に透過させるか、或いは前記第一線状偏光の配向方向を改変して第二線状偏光を出し、
前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列は、平面部と平面部の反対側にある曲面部を含み、前記単屈折レンズ配列の曲面部と前記複屈折レンズ配列の曲面部は、互いに係合することができる形状に形成され、前記単屈折レンズ配列と複屈折レンズ配列の組み合わせは、ＴＮ箱から射出される第一線状偏光と第二線状偏光に対して平面レンズと凸レンズの効果を起こすことを特徴とする２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
前記単屈折レンズ配列が凸レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最大の屈折率と同じであることを特徴とする請求項１３に記載の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。
前記単屈折レンズ配列が凹レンズ配列であり、単屈折レンズ配列の屈折率は、複屈折レンズ配列の正常光屈折率と異常光屈折率の中の最小の屈折率と同じであることを特徴とする請求項１３に記載の２Ｄ／３Ｄ立体表示装置。