專(zhuān)利名稱(chēng)：一種被動(dòng)偏光式三維顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維(3D)顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置。
背景技術(shù)：
如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)中使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置包括依次排列的背光單兀I、第一偏光片2、陣列基板3、彩膜基板(CF)4、第二偏光片12及圖案位相差膜片(Patterned Retarder Film) 5 ;其中，彩膜基板4上朝向陣列基板3的一側(cè)(該側(cè)稱(chēng)為膜面)設(shè)有黑矩陣，黑矩陣具有多條矩陣條41。使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示的垂直視角B = arc sin(折射率Xsin(A)),角A = 2arc tan(h/2D);其中，折射率可以取經(jīng)驗(yàn)值I. 5，h為矩陣條的寬度，D為彩膜基板厚度與第二偏光片厚度之和。其中，角A是指彩膜基板4膜面上矩陣條之間的一個(gè)像素區(qū)的最大正確透光角度；角B是指角A發(fā)生折射后的角度。在垂直視角B之內(nèi)，能夠看到較理想的三維圖像，在垂直視角B之外，左、右眼圖像會(huì)發(fā)生串?dāng)_而影響圖像質(zhì)量。以下說(shuō)明一下角A的推導(dǎo)過(guò)程。彩膜基板4膜面上矩陣條及矩陣條之間的區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)像素區(qū)，圖案位相差膜片5上具有與每個(gè)像素區(qū)一一對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜11，相鄰兩個(gè)圖案位相差膜11之間的分界線10與該分界線10對(duì)應(yīng)的矩陣條的中間位置在同一直線上。此時(shí)角A的兩條邊界是彩膜基板4膜面上兩條矩陣條的內(nèi)邊各自與對(duì)應(yīng)的兩條圖案位相差膜片之間的分界線10的連線，因此角A是彩膜基板4膜面上矩陣條之間的一個(gè)像素區(qū)的3D顯示時(shí)最大正確透光角度，如果角A對(duì)應(yīng)的像素區(qū)的透光超出角A則會(huì)與相鄰像素區(qū)的透光產(chǎn)生串?dāng)_，從圖I可以看出，角A = 2 (A/2), A/2 = arc tan ((h/2)/D)，因此，角A = 2arc tan (h/2D)式(I)。在計(jì)算角(A/2)時(shí)，并未將第二偏光片12和圖案位相差膜片5之間的距離考慮在內(nèi)，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員都知道，這兩者之間的實(shí)際距離非常近，可以忽略。從上述垂直視角B和角A的計(jì)算式可知1)增大矩陣條寬度，可以增大角A，進(jìn)而可以增大3D顯示的垂直視角B ；2)減小彩膜基板與偏光片的總厚度，可以增大角A，進(jìn)而可以增大3D顯示的垂直視角B。因此,增大角A，就意味著增大3D顯示的垂直視角B。在2010年出版的期刊《SID(信息顯示協(xié)會(huì))》中，論文“A Novel PolarizerGlasses-type 3D Displays with a Patterned Retarder( 一種新穎的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示)”給出了改善垂直視角的兩種模式I)在圖案位相差膜片5上設(shè)置遮光條6，且相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線10與該分界線10對(duì)應(yīng)的遮光條6的中間位置在同一直線上，如圖2所示的有遮光條的圖案位相差結(jié)構(gòu)(Patterned Retarder with Black Stripe Configuration)。在圖案位相差膜片5上設(shè)置遮光條6后，角A’的兩條邊界為彩膜基板4上兩條矩陣條的內(nèi)邊各自與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片5上兩條遮光條外邊之間的連線，從圖2可以看出，角A’比角A有所增大。設(shè)彩膜基板膜面的矩陣條寬度為h，圖案位相差膜片5上的遮光條6寬度為h1;則、如圖3所示，角A’ =2角(A，/2),角(A，/2) = arc tan [ O1/2+IV2)/D],因此角A，= 2arc tan [ (h+h^ /2D]式(2);其中，D為彩膜基板厚度與偏光片厚度之和。2)設(shè)置一個(gè)輔助像素7于盒內(nèi)，如圖4所示的遮光條位于盒內(nèi)的圖案位相差結(jié)構(gòu)(In Cell Black Stripe Patterned Retarder Configuration)。圖 4 中，彩膜基板 4 上輔助像素7右側(cè)的矩陣條對(duì)應(yīng)圖I中所示的矩陣條，將輔助像素7設(shè)置于盒內(nèi)后，相當(dāng)于3D顯示時(shí)增大了整個(gè)矩陣條的寬度，相應(yīng)地，兩條矩陣條內(nèi)邊之間的距離減小，因此與圖I中的角A相比，角A”有所增大。設(shè)彩膜基板膜面的矩陣條寬度為h，輔助像素高度為h2，則如圖5所示， 角A” =Z 1+ Z 4 ;Zl= arc tan ((h/2) /D) = arc tan (h/2D)；Z 4 = arc tan [ (h/2+h2)/D],因此角A” = arc tan (h/2D) +arc tan [ (h/2+h2) /D]式⑶；其中，D為彩膜基板厚度與偏光片厚度之和。但是，圖2和圖4所示結(jié)構(gòu)均有各自的缺陷。圖2所示結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生莫爾紋不良彩膜基板4上的矩陣條和圖案位相差膜片5上的遮光條6為兩個(gè)光柵，從背光單元I發(fā)出的光經(jīng)過(guò)上述兩個(gè)光柵后形成干涉及衍射作用，產(chǎn)生莫爾紋不良，影響顯示品質(zhì)。圖4所示的結(jié)構(gòu)，在2D顯示時(shí)，圖4中的陰影線部分為開(kāi)口區(qū)域，但是在3D顯示時(shí)，為了提升垂直視角，陰影線部分的像素變?yōu)楹趹B(tài)，因此3D顯示下的開(kāi)口率小于2D顯示下的開(kāi)口率，從而影響亮度等顯不品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置，以增大使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示的垂直視角，并且相對(duì)于其他改善垂直視角的模式，可以改善莫爾紋不良以及三維顯示時(shí)開(kāi)口率低下的問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的—種被動(dòng)偏光式三維顯不裝置，包括依次排列的背光單兀、第一偏光片、陣列基板、彩膜基板、第二偏光片、及圖案位相差膜片；其中，所述彩膜基板上遠(yuǎn)離陣列基板的一側(cè)設(shè)置有多條遮光條，所述每條遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置相對(duì)。優(yōu)選地，所述彩膜基板上朝向陣列基板的一側(cè)設(shè)置有黑矩陣，所述黑矩陣具有多條矩陣條，所述矩陣條與所述遮光條一一相對(duì)，且所述矩陣條和所述遮光條等寬度。優(yōu)選地，所述彩膜基板背面的遮光條的材質(zhì)為金屬。優(yōu)選地，所述每條遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置位于垂直于位相差膜片的同一直線上。由上述技術(shù)方案可以看出，通過(guò)在彩膜基板的背面設(shè)置遮光條，使得在計(jì)算使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示的垂直視角時(shí)，不再計(jì)入偏光片的厚度，因此可以增大使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示的垂直視角；進(jìn)一步地，在彩膜基板的膜面設(shè)置與遮光條一一相對(duì)的矩陣條，且矩陣條與遮光條等寬度，則可以進(jìn)一步增大使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示的垂直視角。另外，僅在彩膜基板的背面設(shè)置遮光條，或在彩膜基板的背面和膜面分別設(shè)置一一相對(duì)的遮光條和矩陣條，與圖2所示結(jié)構(gòu)相比，改善了莫爾紋不良；與圖4所示結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明3D顯示下的開(kāi)口率相對(duì)于2D顯示下的開(kāi)口率沒(méi)有下降。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示的垂直視角示意圖；圖2為另一現(xiàn)有技術(shù)在圖案位相差膜片上設(shè)置遮光條的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中角A’的計(jì)算示意圖；圖4為又一現(xiàn)有技術(shù)在盒內(nèi)設(shè)置輔助像素，且3D顯示時(shí)輔助像素為黑態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中角A”的計(jì)算示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施一的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施二的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是在彩膜基板的背面設(shè)置遮光條，以增大使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示的垂直視角，并且同時(shí)減小莫爾紋，以及盡量增大3D顯示下的開(kāi)口率。其中，遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置相對(duì)，也與對(duì)應(yīng)的彩膜基板膜面上相鄰兩個(gè)像素區(qū)之間的分界線的位置相對(duì)；這里的位置相對(duì)的優(yōu)選方式是位于垂直于位相差膜片的同一直線上。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所述的角A = 2arc tan (h/2D)，本發(fā)明的基本思想鑒于以下分析得出I)對(duì)于h值從增大開(kāi)口率的角度考慮，盡量不在彩膜基板的膜面增大矩陣條寬度；2)對(duì)于D值將遮光條設(shè)置在彩膜基板的背面，D1值僅為彩膜基板的厚度，不用再計(jì)入偏光片的厚度，從而增大了垂直視角；需要說(shuō)明的是，彩膜基板的膜面指具有彩色像素的那一面，彩膜基板的背面指沒(méi)有彩色像素的那一面；3)關(guān)于莫爾紋遮光條6 (參見(jiàn)圖2)的寬度越寬，莫爾紋現(xiàn)象越明顯，遮光條寬度為零時(shí)，不產(chǎn)生莫爾紋不良。假設(shè)將垂直視角改善至某一相同的程度，將遮光條設(shè)置在彩膜基板的背面(遮光條8，圖6結(jié)構(gòu))，相對(duì)于將遮光條設(shè)置在圖案位相差膜片上(遮光條6，圖2結(jié)構(gòu))，遮光條8的寬度小于遮光條6的寬度(對(duì)比式(4)與式(2))，S卩，相對(duì)于圖2結(jié)構(gòu)，圖6結(jié)構(gòu)改善了莫爾紋不良；4)關(guān)于3D顯示時(shí)的開(kāi)口率假設(shè)將垂直視角改善至某一相同的程度，圖6結(jié)構(gòu)的3D顯示開(kāi)口率大于圖2以及圖4結(jié)構(gòu)的3D顯示開(kāi)口率(對(duì)比式(4)與式⑵及式⑶)，并且，相對(duì)于2D顯示，3D顯示下的開(kāi)口率沒(méi)有減小。這里之所以要將彩膜基板背面的遮光條設(shè)置為與彩膜基板膜面的矩陣條等寬度，是從盡量增大開(kāi)口率以及垂直視角的角度考慮。假設(shè)兩者不等寬度，開(kāi)口率由較大的那個(gè)寬度決定，且此狀態(tài)下如果增大較小的那個(gè)寬度，可以進(jìn)一步增大垂直視角。因此，將兩者設(shè)置為等寬度，可以得到更好的開(kāi)口率與垂直視角的綜合效果。下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一如圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例一的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置包括依次排列的背光單兀I、第一偏光片2、TFT陣列基板3、彩膜基板4、第二偏光片12及圖案位相差膜片5。本發(fā)明實(shí)施例一的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置與圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)中使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置的區(qū)別在于不僅在彩膜基板4的膜面設(shè)置有矩陣條，而且在彩膜基板4的背面設(shè)置有遮光條8，且彩膜基板4背面的遮光條8與彩膜基板4膜面的矩陣條等寬度、等間距，以盡量增大垂直視角且不降低開(kāi)口率。其中，相鄰兩個(gè)圖案位相差膜片之間的分界線不僅與該分界線對(duì)應(yīng)的彩膜基板4膜面的矩陣條的中間位置相對(duì)，也與該分界線對(duì)應(yīng)的彩膜基板4背面的遮光條8的中間位置相對(duì)，這里的位置相對(duì)的優(yōu)選方式是位于垂直于位相差膜片的同一直線上。也即，矩陣條和遮光條8 相對(duì)。由于角A1是指彩膜基板4膜面上矩陣條之間的一個(gè)像素區(qū)的最大正確透光角度，且角A1不能與相鄰像素區(qū)的透光產(chǎn)生串?dāng)_；因此從圖6可以看出，改善后角A1的兩條邊界為彩膜基板4膜面上兩條矩陣條的內(nèi)邊各自與對(duì)應(yīng)的彩膜基板4背面上兩個(gè)遮光條8外邊之間的連線。以下說(shuō)明一下角A1的推導(dǎo)過(guò)程。角A1 = 2 (kj2), K1/2 = arc tan (h/D),因此，角 A1 = 2arc tan OVD1)式⑷；其中，h為彩膜基板4上矩陣條的寬度，D1為彩膜基板4的厚度。比較角A1和角A的計(jì)算式可以發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算角A1時(shí)，由于h值的作用，以及不再計(jì)入POL 2的厚度，使得角A1比角A大。因此，在彩膜基板4背面設(shè)置與彩膜基板4膜面的矩陣條等寬度、等間距的遮光條8，可以增大角A1，進(jìn)而增大3D顯示的垂直視角。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例一角A1相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中角A的改善情況。假設(shè)矩陣條寬度h = IOOum, D = QOOum7D1 = 700um，則計(jì)算得出:角 A = 6. 36。,角 A1 = 16. 26。。可以看出，在彩膜基板4背面設(shè)置與彩膜基板4膜面同為IOOum寬度的遮光條，角A1改善為角A的2. 56倍。優(yōu)選地，彩膜基板4背面的遮光條8采用金屬材料制作，以減小整個(gè)彩膜基板4背面的電阻率，從而起到更好的靜電屏蔽作用。另外，用金屬材料做遮光層，遮光層的表面平整度會(huì)比壓克力聚合物(acryl polymer)等樹(shù)脂材料好。特別地，對(duì)于平面轉(zhuǎn)換(IPS)顯示模式，在彩膜基板4背面的遮光條8設(shè)置完后， 還在彩膜基板4的背面覆蓋透明導(dǎo)電層9，如氧化銦錫(ITO)，以達(dá)到屏蔽外界電場(chǎng)的作用。實(shí)施例二如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例二的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置包括依次排列的背光單兀I、第一偏光片2、TFT陣列基板3、彩膜基板4、第二偏光片12及圖案位相差膜片5。本發(fā)明實(shí)施例二的使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示與圖I所示的現(xiàn)有技術(shù)中使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置的區(qū)別在于在彩膜基板4的背面設(shè)置有遮光條8，彩膜基板4膜面的相應(yīng)位置可以不設(shè)置矩陣條。其中，相鄰兩個(gè)圖案位相差膜片之間的分界線與該分界線對(duì)應(yīng)的彩膜基板4背面的遮光條8的中間位置相對(duì)；這里的位置相對(duì)的優(yōu)選方式是位于垂直于位相差膜片的同一條直線上。實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于如果彩膜基板4背面的遮光條8的寬度可以使視角、視距達(dá)到要求，則彩膜 基板4膜面的相應(yīng)位置可以不設(shè)置矩陣條，以減少彩膜基板的制作工藝。從圖7可以看出，改善后角A2的兩條邊界為彩膜基板4膜面上一個(gè)像素區(qū)的兩條邊各自與對(duì)應(yīng)的彩膜基板4背面上兩個(gè)遮光條8外邊之間的連線。以下說(shuō)明一下角A2 的推導(dǎo)過(guò)程。角 A2 = 2(A2/2)，A2/2 = arc tan ((h/2)/D1),因此，角 A2 = 2arc tan ^/20^式(5)；其中，h為彩膜基板4背面上遮光條8的寬度,D1為彩膜基板4的厚度。比較角A2和角A的計(jì)算式可以發(fā)現(xiàn)，在計(jì)算角A2時(shí)不再計(jì)入POL 2的厚度，所以與角A相比，角A2有所增大。因此，在彩膜基板4的背面設(shè)置遮光條8，可以使在計(jì)算角A2時(shí)不用再計(jì)入POL 2的厚度，從而增大角A2，進(jìn)而增大3D顯示的垂直視角。另外，比較角A2和角A1的計(jì)算式可以發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)施例一中在彩膜基板4的膜面和背面分別設(shè)置等寬度、等間距的矩陣條和遮光條，因此使得角A1比角A2的改善程度更好。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例二角A2相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中角A的改善情況。假設(shè)遮光條寬度h = IOOum, D = QOOumjD1 = 700um，則計(jì)算得出:角 A = 6. 36。，角 A2 = 8. 17°?？梢钥闯觯诓誓せ?背面設(shè)置IOOum寬度的遮光條，且彩膜基板4膜面不設(shè)置矩陣條，角A2改善為角A的I. 28倍。優(yōu)選地，彩膜基板4背面的遮光條8采用金屬材料制作，以減小整個(gè)彩膜基板4背面的電阻率，從而起到更好的靜電屏蔽作用。另外，用金屬材料做遮光層，遮光層的表面平整度會(huì)比壓克力聚合物等樹(shù)脂材料好。特別地，對(duì)于IPS顯示模式，在彩膜基板4背面的遮光條8設(shè)置完后，還在彩膜基板4的背面覆蓋透明導(dǎo)電層9，如ΙΤ0，以達(dá)到屏蔽外界電場(chǎng)的作用。以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)偏光式三維顯不裝置,包括依次排列的背光單兀、第一偏光片、陣列基板、彩膜基板、第二偏光片、及圖案位相差膜片；其特征在于，所述彩膜基板上遠(yuǎn)離陣列基板的一側(cè)設(shè)置有多條遮光條，所述每條遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置，其特征在于，所述彩膜基板上朝向陣列基板的一側(cè)設(shè)置有黑矩陣，所述黑矩陣具有多條矩陣條，所述矩陣條與所述遮光條一一相對(duì)，且所述矩陣條和所述遮光條等寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置，其特征在于，所述彩膜基板背面的遮光條的材質(zhì)為金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的被動(dòng)偏光式三維顯示裝置，其特征在于，所述每條遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置位于垂直于位相差膜片的同一直線上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式3D顯示裝置，包括背光單元、偏光片、陣列基板、彩膜基板、及圖案位相差膜片；其中，所述彩膜基板上遠(yuǎn)離陣列基板的一側(cè)設(shè)置有多條遮光條，所述每條遮光條的中間位置與對(duì)應(yīng)的圖案位相差膜片上相鄰兩個(gè)圖案位相差膜之間的分界線的位置相對(duì)。采用本發(fā)明可以增大使用圖案位相差膜片的被動(dòng)偏光式三維顯示的垂直視角，并且相對(duì)于其他改善垂直視角的模式，可以改善莫爾紋不良以及三維顯示時(shí)開(kāi)口率低下的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02B27/26GK102645753SQ201210049548
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者申瑩 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 合肥鑫晟光電科技有限公司