專利名稱：立體圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置，更具體地說，涉及立體圖像顯示裝置，以通過使用可開關(guān)的屏障和亮度增強(qiáng)偏振膜來在3D圖像顯示期間增強(qiáng)亮度。
背景技術(shù)：
目前，對于高速傳播信息的服務(wù)(基于高速信息通信網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)建)而言，已經(jīng)從簡單的“聽和說”業(yè)務(wù)(例如，目前的電話)發(fā)展到“看和聽”多媒體型業(yè)務(wù)(其基于用于對字符、語音和圖像的高速處理的數(shù)字終端)，而且，可以期望其會最終發(fā)展到超空間3維立體信息通信服務(wù)，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)不受時間和空間限制的虛擬現(xiàn)實和立體觀看。通常，基于經(jīng)由觀察者眼睛的立體視覺原理來實現(xiàn)代表3維的立體圖像。然而，由于觀察者的眼睛相互間距大約65mm，即，具有雙眼視差(binocular parallax)，由于兩眼之間的位置差，所以左眼和右眼會感知到輕微不同的圖像。這種由于兩眼之間的位置差所導(dǎo)致的圖像差異稱為“雙眼視差”。3維立體圖像顯示裝置是基于雙眼視差而設(shè)計的，其允許左眼僅觀察左眼圖像而右眼僅觀察右眼圖像。具體地說，左眼和右眼分別觀察不同的2維圖像。如果通過視網(wǎng)膜將兩個不同圖像傳送到大腦，則大腦能夠準(zhǔn)確地結(jié)合這些圖像，從而再現(xiàn)出深度感知和原始3維(3D)圖像的現(xiàn)實性。這種能力傳統(tǒng)上稱為立體畫(立體圖)，而應(yīng)用了立體圖的顯示裝置稱為立體
顯示裝置?？梢曰趯崿F(xiàn)3維(3D)圖像的構(gòu)成組件來對立體顯示裝置進(jìn)行分類。在一個例子中，立體顯示裝置劃分為眼鏡型立體顯示裝置以及非眼鏡型立體顯示裝置，在眼鏡型立體顯示裝置中，快門眼鏡允許目標(biāo)眼捕捉圖像并防止非目標(biāo)眼捕捉到該圖像，這允許雙眼選擇性地捕捉到不同的圖像，并且，非眼鏡型立體顯示裝置使用透鏡或屏障。非眼鏡型立體裝置的例子包括電驅(qū)動液晶透鏡型立體顯示裝置，其基于當(dāng)施加電壓時各個區(qū)域之間不同電極圖案通過產(chǎn)生光路差來實現(xiàn)透鏡效應(yīng)，非眼鏡型立體裝置的例子還包括屏障型立體顯示裝置，其經(jīng)由屏障之間的狹縫來分別傳送左眼圖像和右眼圖像。然而，傳統(tǒng)的屏障型立體顯示裝置由于屏障圖案而導(dǎo)致在打開率(opening rate) 和亮度方面的劣化?，F(xiàn)在詳細(xì)描述傳統(tǒng)屏障型立體顯示裝置的問題。如果設(shè)置了屏障圖案的區(qū)域包括反射金屬圖案，則該反射金屬圖案會攔截來自其下方的光，這導(dǎo)致在打開率和亮度方面的劣化?？砷_關(guān)的屏障可以用于避免在打開率和亮度上的劣化?？砷_關(guān)的屏障用于在2D 圖像顯示期間完全透射來自其下方的光，但是，在3D圖像顯示期間劃分為黑色區(qū)域和白色區(qū)域，使得白色區(qū)域僅透射光。因而，當(dāng)使用可開關(guān)的屏障型立體顯示裝置來顯示3D圖像時，黑色區(qū)域用作屏障圖案，這導(dǎo)致相當(dāng)嚴(yán)重的亮度劣化
發(fā)明內(nèi)容
相應(yīng)地，本發(fā)明致力于一種立體圖像顯示裝置，其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點而造成的一個或更多個問題。本發(fā)明的一個目的是提供立體圖像顯示裝置，以通過使用可開關(guān)的屏障和亮度增強(qiáng)偏振膜在3D圖像顯示期間實現(xiàn)增強(qiáng)的亮度。本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的及特征將在以下的說明書中部分地進(jìn)行闡述，并且對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，將通過對以下說明書進(jìn)行研究而部分地變得明了，或者可以通過對本發(fā)明的實踐而得知。本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點可以通過在書面說明書、權(quán)利要求書及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。為實現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此所具體實施和廣泛描述的，提供了一種立體圖像顯示裝置，該立體圖像顯示裝置包括背光單元，用于向上發(fā)射光；設(shè)置于所述背光單元上的屏障單元，當(dāng)將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作屏障，而當(dāng)未將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作透明單元；接合到所述屏障單元的上表面的第一亮度增強(qiáng)偏振膜；以及設(shè)置于所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜上的圖像板。所述立體圖像顯示裝置可以包括位于所述背光單元與所述屏障單元之間的第二亮度增強(qiáng)偏振膜。所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜可以是亮度增強(qiáng)層與偏振層的疊層，該亮度增強(qiáng)層可以面對所述屏障單元而該偏振層面對所述圖像板。所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜可以是亮度增強(qiáng)層與偏振層的疊層，該偏振層可以面對所述屏障單元而該亮度增強(qiáng)層面對所述背光單元。所述亮度增強(qiáng)層可以有反射功能。所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜和所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜可以具有正交的透射軸。所述屏障單元可以包括彼此面對的第一基板和第二基板；形成在該第一基板上且彼此間隔開的多個第一電極；形成在該第二基板的整個表面上的第二電極；以及形成在該第一基板與該第二基板之間的液晶層。 所述屏障單元可以還包括電壓源，其用于向所述第一電極和所述第二電極施加電壓，使得當(dāng)將電壓施加到所述屏障單元上時所述屏障單元被分為黑色區(qū)域和白色區(qū)域。所述屏障單元可以按照扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式、電控雙折射(ECB)模式和光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式的任意一個而驅(qū)動。所述圖像板可以是光接收顯示板。所述圖像板可以是液晶面板。所述立體圖像顯示裝置可以還包括位于所述圖像板上的偏振板。所述屏障單元的第一基板和第二基板可以分別設(shè)置有配向膜。在這種情況下，能夠增強(qiáng)在3D圖像顯示期間的亮度。所述立體圖像顯示裝置可以還包括位于所述背光單元的面對所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜的表面上的反射板。應(yīng)該理解，對本發(fā)明的以上概述和下面的詳述都是示例性和說明性的，并旨在對所要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。


包括附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并入附圖而構(gòu)成本申請的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出了可開關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置的立體圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的立體圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的、以每個層為基礎(chǔ)的光學(xué)軸的圖；以及圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的屏障單元的構(gòu)造的截面圖。
具體實施例方式現(xiàn)在詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在附圖中說明這些實施方式的示例。在附圖中，將盡可能地使用相同的附圖標(biāo)記來指明相同或類似的部分。以下，將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1是示出了可開關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置的立體圖?？砷_關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置是根據(jù)施加電壓而選擇性地工作的?？砷_關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置使用屏障單元，僅當(dāng)將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元才用作為屏障。當(dāng)未將電壓施加到該屏障單元時，該屏障單元直接透射來自下方的入射光，這能夠降低在2D圖像顯示期間的亮度劣化?？紤]到可開關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置的構(gòu)造，如圖1所示，將背光單元5、第一偏振板21、圖像板10、第二偏振板22、屏障單元30和第三偏振板35按照上述次序從下到上依次層疊。圖像板10是光接收型面板(例如，液晶面板)，其用于從位于下方的背光單元5接收光并向上發(fā)射光。第一偏振板21和第二偏振板22的透射軸由從圖像板10出射的光的光學(xué)軸來定義。在圖中，第一偏振板21和第二偏振板22的透射軸顯示為彼此交叉。當(dāng)施加電壓時，屏障單元30的一部分不是作為屏障、而是作為狹縫，從而用于分別透射來自下方的圖像板10的左眼圖像和右眼圖像。第三偏振板35的透射軸由從屏障單元30出射的光的光學(xué)軸來定義。前述可開關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置在3D圖像顯示期間使用屏障，這導(dǎo)致在 3D圖像顯示期間的亮度比在2D圖像顯示期間的亮度劣化更大。因而，立體圖像顯示裝置在 3D圖像顯示期間會存在亮度劣化問題。以下，將描述避免可開關(guān)的屏障型立體圖像顯示裝置的亮度劣化的結(jié)構(gòu)。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的立體圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置包括向上出射光的背光單元100 ； 設(shè)置在背光單元100上的屏障單元200 ；接合到屏障單元200的上表面的第一亮度增強(qiáng)偏振膜250 ；設(shè)置于第一亮度增強(qiáng)偏振膜250上的圖像板300 ；以及設(shè)置于圖像板300上的偏振板350。這里，可以根據(jù)情況需要而省略偏振板350，但優(yōu)選的是，提供偏振板350以避免外部光的漫射反射。背光單元100包括光源、位于光源上的光學(xué)片、和設(shè)置有該光源和該光學(xué)片的下部結(jié)構(gòu)。
例如，光源可以是熒光燈、發(fā)光二極管(LED)或類似的其它光源?？梢栽谄琳蠁卧?200下方設(shè)置多個光源，或者，可以在屏障單元200的一個或兩個邊緣的下方選擇性地形成一個或兩個光源。在前一種情況下，可以按照彼此平行的線形設(shè)置多個熒光燈，或可以按照陣列形式設(shè)置多個LED。在后一種情況下，可以在單邊或?qū)呍O(shè)置(多個)熒光燈或設(shè)置一行列或兩行LED。光學(xué)片包括導(dǎo)光板、漫射板、棱鏡片、反射片等。光學(xué)片用于引導(dǎo)從位于下方的光源所透射的光，這實現(xiàn)了沒有光損失的光出射。如情況所要求的，為進(jìn)一步增強(qiáng)亮度，優(yōu)選的是在背光單元100與屏障單元200之間設(shè)置第二亮度增強(qiáng)偏振膜150。當(dāng)然，可以省略第二亮度增強(qiáng)偏振膜150，而由包括在背光單元100中的光學(xué)片(例如，反射片或漫射片)所代替。第一亮度增強(qiáng)偏振膜250和第二亮度增強(qiáng)偏振膜150用作雙倍亮度增強(qiáng)膜偏光板 (EBEF-P =Double Brightness Enhancement Film Polarizer)，其中，該EBEF—P 的一個表面定義了具有反射功能的雙倍亮度增強(qiáng)膜(DBEF :double brightness enhancement film), 而另一表面定義了偏光板層(POL=Polarizer layer)。因而，DBEF對從相對組成部件所透射的入射光進(jìn)行反射，以利用光，而POL用于對通過DBEF的、具有特定透射軸的光進(jìn)行透射。也就是說，POL劃分為光透射區(qū)域和除了光透射區(qū)域以外的光反射區(qū)域。優(yōu)選的是，背光單元100的面對第二亮度增強(qiáng)偏振膜150的表面設(shè)置有反射片。這允許對來自第二亮度增強(qiáng)偏振膜150和背光單元100這二者的光進(jìn)行反射。第一亮度增強(qiáng)偏振膜250采用DBEF面對屏障單元200、而POL面對圖像板300的疊層形式。第二亮度增強(qiáng)偏振膜150采用DBEF面對背光單元100、而POL面對屏障單元200 的疊層形式。在第一亮度增強(qiáng)偏振膜250和第二亮度增強(qiáng)偏振膜150中，DBEF通常由具有反射功能的散射材料制成。第一亮度增強(qiáng)偏振膜250和第二亮度增強(qiáng)偏振膜150具有正交的透射軸。當(dāng)將電壓施加到屏障單元200時，可以按照扭轉(zhuǎn)向列(TN)模式、電控雙折射(ECB) 模式和光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式中任意一個來驅(qū)動屏障單元200。圖像板300是包括光源的光接收型顯示板。其一個代表性示例是液晶面板。假設(shè)圖像板300是液晶面板，則在圖像板300上設(shè)置偏振板350。將在后面描述屏障單元200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的光路。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的、以每個層為基礎(chǔ)的光學(xué)軸的圖。參照圖3，當(dāng)背光單元100開啟時，從背光單元100出射的光到達(dá)具有第一透射軸的第二亮度增強(qiáng)偏振膜150，因此，具有第一透射軸的光被透射到屏障單元200。這個情況下，第二亮度增強(qiáng)偏振膜150的一部分(除了第一透射軸)向背光單元100反射光，而設(shè)置在背光單元100表面上的反射片向上反射光，這能得使夠?qū)崿F(xiàn)光循環(huán)?，F(xiàn)在，根據(jù)屏障單元200的開啟/關(guān)閉操作來描述通過屏障單元200的光的透射。當(dāng)將電壓施加到屏障單元200 (開啟操作)時，屏障單元200僅透射已經(jīng)穿過第二亮度增強(qiáng)偏振膜150的、具有第一透射軸的光。因此，光不能通過具有與第一透射軸正交的第二透射軸的第一亮度增強(qiáng)偏振膜250，并且，從第一亮度增強(qiáng)偏振膜250反射該光。這種情況下，將所反射的光通過穿過屏障單元200和具有第一透射軸的第二亮度增強(qiáng)偏振膜 150而引入背光單元100的表面，并且從背光單元100反射該光，這能得使夠?qū)崿F(xiàn)光循環(huán)。當(dāng)沒有將電壓施加到屏障單元200上(關(guān)閉操作)時，屏障單元200的液晶層直接向位于其上方的第一亮度增強(qiáng)偏振膜250透射光，這允許具有第二透射軸的光通過第一亮度增強(qiáng)偏振膜250而透射到顯示板300。也就是說，在屏障單元200的關(guān)閉操作中，能夠向上發(fā)射光而不被任何組成部件所吸收，這實現(xiàn)了實質(zhì)上沒有亮度劣化的光透射。這里，當(dāng)將電壓施加到屏障單元200上時，屏障單元200的、穿過其的光從第一亮度增強(qiáng)偏振膜250反射的那一部分區(qū)域，用作屏障。也就是說，不是將整個屏障單元200設(shè)計為屏障，而是將屏障單元200的一部分區(qū)域設(shè)計為屏障、并且將其余區(qū)域設(shè)計為狹縫。這種情況下，將屏障單元劃分為分別驅(qū)動的黑色區(qū)域和白色區(qū)域。白色區(qū)域直接透射光，并且，由于第一亮度增強(qiáng)偏振膜250和第二亮度增強(qiáng)偏振膜150的存在，黑色區(qū)域使得能夠進(jìn)行連續(xù)重復(fù)反射，這允許對非透射光進(jìn)行重復(fù)反射，從而避免了亮度劣化?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述屏障單元的所劃分的黑色區(qū)域和白色區(qū)域。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的屏障單元的截面圖。如圖4所示，屏障單元200包括彼此面對的第一基板33和第二基板34 ；形成在第一基板33上且彼此間隔開的多個第一電極30 ；形成在第二基板31的整個表面上的第二電極36 ；以及形成在第一基板33與第二基板34之間的液晶層35。屏障單元200還包括電壓源(未示出)，其用于將電壓施加到第一電極30和第二電極36上，使得在接收到電壓時產(chǎn)生黑色區(qū)域39a和白色區(qū)域39b并分別驅(qū)動。電壓源連接到第一電極30和第二電極36。多個第一電極30在給定方向上延長，并且彼此平行地延伸。例如，第一電極30具有“條”狀。如情況所要求的，可以按照單層形式在第一基板33上形成第一電極30，或可以將其與絕緣膜(未示出)按照交替方式形成在第一基板33上。可以按照相同距離或者部分地按照不同距離來設(shè)置第一電極30，并且，第一電極 30可以具有相同寬度或部分地具有不同寬度。黑色區(qū)域39a是當(dāng)施加電壓時對液晶層35的液晶進(jìn)行定向、從而僅透射具有第一透射軸的光的區(qū)域，因此避免了光穿過第一亮度增強(qiáng)偏振膜250。白色區(qū)域39b是對液晶層35的液晶進(jìn)行定向、從而透射具有第一亮度增強(qiáng)偏振膜250的第二透射軸的光，因此允許將光透射到位于第一亮度增強(qiáng)偏振膜250上的圖像板300。通過將閾值電壓或地電壓(零伏特)施加到第二電極36、將大于閾值電壓或地電壓的電壓施加到黑色區(qū)域39a的第一電極30、并且將施加到第二電極36的與閾值電壓或地電壓相同的電壓施加到白色區(qū)域39b的第一電極30，來對黑色區(qū)域39a和白色區(qū)域39b進(jìn)行限定?？梢愿鶕?jù)圖像板300的像素來確定黑色區(qū)域39a和白色區(qū)域39b的面積?？梢詫Χ鄠€電極30集結(jié)成束，使得由一個白色區(qū)域39b與相鄰黑色區(qū)域39a構(gòu)成一個節(jié)距 (pitch)，并且重復(fù)多個節(jié)距。以下，將描述用于評估根據(jù)本發(fā)明的立體圖像顯示裝置的亮度增強(qiáng)度的實驗。表 1
權(quán)利要求
1.一種立體圖像顯示裝置，該立體圖像顯示裝置包括背光單元，用于向上發(fā)射光；設(shè)置于所述背光單元上的屏障單元，當(dāng)將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作屏障，而當(dāng)未將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作透明單元；接合到所述屏障單元的上表面的第一亮度增強(qiáng)偏振膜；以及設(shè)置于所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜上的圖像板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，該裝置還包括位于所述背光單元與所述屏障單元之間的第二亮度增強(qiáng)偏振膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜是亮度增強(qiáng)層與偏振層的疊層，并且該亮度增強(qiáng)層面對所述屏障單元而該偏振層面對所述圖像板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜是亮度增強(qiáng)層與偏振層的疊層，并且該偏振層面對所述屏障單元而該亮度增強(qiáng)層面對所述背光單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其中，所述亮度增強(qiáng)層具有反射功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜和所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜具有正交的透射軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述屏障單元包括彼此面對的第一基板和第二基板；形成在該第一基板上且彼此間隔開的多個第一電極；形成在該第二基板的整個表面上的第二電極；以及形成在該第一基板與該第二基板之間的液晶層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述屏障單元還包括電壓源，其用于向所述第一電極和所述第二電極施加電壓，使得當(dāng)將電壓施加到所述屏障單元上時所述屏障單元被分為黑色區(qū)域和白色區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述屏障單元按照扭曲向列TN模式、電控雙折射 ECB模式和光學(xué)補(bǔ)償雙折射OCB模式的任意一種而驅(qū)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述圖像板是光接收顯示板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述圖像板是液晶面板。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，該裝置還包括位于所述圖像板上的偏振板。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，該裝置還包括位于所述背光單元的面對所述第二亮度增強(qiáng)偏振膜的表面上的反射片。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述屏障單元的所述第一基板和所述第二基板分別設(shè)置有配向膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種立體圖像顯示裝置，以通過使用可開關(guān)屏障和亮度增強(qiáng)偏振膜來在3D圖像顯示期間實現(xiàn)增強(qiáng)的亮度，該立體圖像顯示裝置包括背光單元，用于向上發(fā)射光；設(shè)置于所述背光單元上的屏障單元，當(dāng)將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作屏障，而當(dāng)未將電壓施加到該屏障單元上時該屏障單元用作透明單元；接合到所述屏障單元的上表面的第一亮度增強(qiáng)偏振膜；以及設(shè)置于所述第一亮度增強(qiáng)偏振膜上的圖像板。
文檔編號G02F1/13363GK102346313SQ201110226290
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者李秉州, 金成祐 申請人:樂金顯示有限公司