立體3d顯示設備的制作方法

專利名稱：立體3d顯示設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及立體3D (三維)顯示設備，且更具體地，本發明涉及允許通 過使用偏光眼鏡觀看立體圖像的立體3D顯示設備。
背景技術：
3D顯示器可以被概括地定義為"人工再現3D屏幕圖像的系統總和"。
這里，這樣的系統包括三維地顯示圖像的軟件技術及將由軟件技術生成的 內容實現為真實3D圖像的硬件。含軟件區的原因在于對3D顯示硬件而言， 對于每種立體實現方法都分別需要由類似軟件這樣的方法所生成的內容。
同時，虛擬3D顯示從字面上指的是在能提供立體觀測的各個因素中，通 過利用雙目視差，借助于平面顯示硬件來虛擬地提供3D效果的系統總和，其 中雙目視差是由于使用者的眼睛在水平方向彼此相距約65mm而引起的。換句 話說，當使用者注視目標時，因為雙目視差原因，使用者的眼睛看到的是目標 略微不同的圖像(嚴格來講，分享目標的左右空間信息)，當該兩幅圖像經由 視網膜傳遞到使用者大腦時，大腦將它們準確地組合，從而允許使用者感受到 圖像的3D效果。基于此，2D顯示設備同時顯示左右側兩幅圖像，并將它們 傳送到使用者的各個眼睛，生成虛擬立體觀測，這就是所謂的虛擬3D顯示。
在這種虛擬3D顯示硬件設備中，為了在單一屏幕上顯示兩個頻道的圖像， 在大多數情形下，通過在單一屏幕上沿水平或垂直方向中的一個方向改變行來 輸出該頻道，即一次一行。當在單顯示設備上同時輸出兩個頻道的圖像時，在 依據硬f牛結構的自動立體方案中，右側圖像被按照原狀傳遞到右眼，且左圖像 被傳遞到左眼。在使用(配戴)眼鏡的方法中，借助適合于每種方法的專門眼 鏡，左眼被遮蓋使其不能看到右屏幕圖像，同時右眼被遮蓋使其不能看到左屏 幕圖像。
盡管通過逐個改變行而輸出這些頻道，但是因為這些行的厚度以及行之間 的間距約為0.1mm 0.5mm，對使用者的眼睛而言太過精細以致于難以識別，
4所以使用者的眼睛會將各個頻道的兩幅圖像識別成單一屏幕。然而，與使用 2D屏幕的情形相比，從相同尺寸屏幕到達使用者眼睛的信息量卻每頻道減半，
因此分辨率和感知的亮度降為大約一半。
立體圖像顯示方法包括配戴眼鏡的方法和其中不使用眼鏡的自動立體方法。
不使用眼鏡的典型方法(在該方法中使用者不配戴眼鏡)包括雙凸透鏡法 和視差屏障法。
在雙凸透鏡法中，將其上垂直排列有圓柱透鏡的雙凸透鏡板安放在顯示面 板之前。
在視差屏障法中，將左右兩個屏幕以其間的一定間距交替設置在稱作視差 屏障的狹縫狀開口之后，以使可以通過開口在某個時間點分別觀看到左右兩幅 圖像。即，視差屏障法通過用壁阻擋左右頻道而不是用光學技術如偏振法來將 左右頻道簡單地區別開來。
圖i是示出采用現有技術的視差屏障法的立體圖像顯示設備的結構的示意 圖，其中可以選擇性地切換立體圖像和平面圖像。
如圖所示，立體圖像顯示設備1包括背光源40、顯示面板30和切換面板20。
切換面板20包括具有一定寬度并交替設置的不透明狹縫部分和透明狹縫 部分。當向切換面板施加電信號時，不透明狹縫部分變得不透明，且透明狹縫 部分變得透明。
觀看者10經由切換面板20的透明狹縫部分觀看顯示面板30，在此情形下， 觀看者的左眼(L)經由切換面板20的透明狹縫部分看到顯示面板30的左眼 區域Lp，并且觀看者的右眼(R)經由透明狹縫部分看到顯示面板30的右眼 區域Rp。
采用這種方式，觀看者的左眼(L)和右眼(R)看到顯示面板30的不同 區域，此時，顯示面板30將對應于左眼和右眼的圖像顯示在左眼區域Lp和右 眼區域Rp上。從而，觀看者基于雙目視差(雙眼視差)而感受到三維效果。
然而，因為這種視差屏障法是用簡單遮蓋視場的結構而不是用其他特定光 學技術將圖像區別開來，所以如果觀看者不在設計時最初預定的位置時，觀看 者的眼睛將不處于相應范圍之內，從而導致看到的圖像是破碎的。受限位置包括左/右位置和前/后位置。
另外，在2D模式下，屏障會使屏幕圖像的亮度惡化，并且某些使用者(觀 看者)會覺得在2D屏幕內屏障使眼鏡不舒服。

發明內容
因此，為解決上述問題，構思出這里描述的各種特征。本發明示例性實施 例的一個方面在于提供一種允許用戶使用偏光眼鏡觀看立體圖像的立體圖像 顯示設備。
本發明的另一方面在于提供一種能改善玻璃型2D顯示器中的3D垂直視角 和2D亮度的立體圖像顯示設備。
本申請提供一種立體圖像顯示設備，包括主顯示面板，可工作來交替地 顯示左圖像和右圖像；輔助顯示面板，其包括具有對應于所述主顯示面板的像 素部的像素部的第一和第二基板和形成在所述第一和所述第二基板之間的子 液晶層，并位于所述主顯示面板的前面，以改變入射的左圖像或右圖像的偏振 信息；沿在所述主顯示面板上形成的各行像素在所述第一基板上構圖的多個第 一電極；在所述第二基板的像素部的前表面上形成的第二電極；以及向所述主 顯示面板的后側提供光的光源。
本發明前述和其他的目標、特征、方面及優點將由下面結合附圖對本發明 的詳細描述變得更明顯。


圖1是示出依照現有技術的視差屏障法的立體圖像顯示設備的結構的示意
圖2是示出依照本發明第一實施例的立體圖像顯示設備的結構的截面圖3A和圖3B是示意性示出立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的上基板和 下基板的結構的平面圖4A和4B是沿圖3A中輔助顯示面板的上基板的線A-A'和B-B'所取的 截面圖5是用以解釋具有TN模式的子液晶層的輔助顯示面板的工作特性的視
圖；圖6是用以解釋具有同質子液晶層的輔助顯示板的工作特性的視圖； 圖7是示出具有同質子液晶層的輔助顯示面板的拓片方向的視圖8是示意性示出依照本發明第二實施例的立體圖像顯示設備的結構的截 面圖9是用以解釋圖8中的立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的工作特性的 視圖10是示意性示出依照本發明第三實施例的立體圖像顯示設備的結構的 截面圖U是用以解釋圖IO的立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的工作特性的 視圖；以及
圖12是用以解釋依照本發明的立體圖像顯示設備的驅動原理的示例性視圖。
具體實施例方式
隨著主流顯示設備從CRT (陰極射線管)轉向平板顯示器如LCD (液晶顯 示器)，對玻璃型虛擬3D顯示方案的研究和實際運用也從為CRT而最優化的 方案轉向為平板顯示器而最優化的方案。
偏振法通過根據垂直偏振元件的組合，利用光阻斷效應將左右眼的圖像分 開。在偏振模式顯示設備中，當同時輸出兩幅圖像時，左右圖像輪流地在整個 屏幕上每次顯示一行。該兩幅同時輸出的圖像會被觀看者的眼睛看到，故此， 應當用偏光眼鏡過濾這些圖像。即，過濾這些圖像，使得借助于該眼鏡，左圖 像不會被右眼看到，且右圖像不會被左眼看到。
在這種偏振法中使用的偏振濾光器指的是在沿各個方向散布的光中，只允 許沿特定方向振動的光在其中通過，而消除沿其他剩余方向振動的光的濾光 器。
下面，將描述在這種偏振法中使用偏振濾光器使各個圖像都被雙眼看到的 過程。
首先，在該顯示設備中，左右圖像被允許沿不同方向通過偏振濾光器，以 轉變成沿不同方向振動的光。其后，當執行用偏光眼鏡所實施的過濾操作時， 與左右圖像具有相同方向的偏振濾光器被用作眼鏡來避免看到相對的圖像。例
7如，如果左圖像被偏振化成只含有以-45度振動的光，右圖像被偏振化成只含
有以45度振動的光，并且左偏光眼鏡被制成為含有-45度偏振濾光器，且右偏 光眼鏡被制成為含有45度偏振濾光器，那么含有以-45度振動的光的左圖像將 不能通過45度的右眼鏡，同樣，右圖像也這樣，從而結果是僅識別一幅適合 于每只眼睛的圖像。
這種偏振法根據其中分開兩個頻道的圖像的方向在水平或垂直方向上可 以具有相當寬廣的視角。通常，考慮到許多人觀看屏幕時的位置，左/右圖像 都被沿水平方向劃分，以確保左/右(水平)視角。這種偏振法可以獲得接近 W0度的水平視角，從而很適合許多人觀看所用的屏幕。然而，在該情形中， 在保證水平視角時，并未考慮上/下(垂直)視角，而且在這種情形中會出現 幻視現象，即左圖像和右圖像的偏振態在視角方向上互換，從而左眼圖像被右 眼看到，而右眼圖像被左眼看到。
圖2是示出依照本發明第一實施例的立體圖像顯示設備的結構的截面圖。 如圖所示，依照本發明第一實施例的這種立體圖像顯示設備100包括輪流 顯示左圖像和右圖像的主顯示面板110，位于主顯示面板iio前面的輔助顯示 面板i20，向主顯示面板110的后側提供光的光源i30，以及根據實現立體圖 像的偏振態、選擇性地透射從輔助顯示面板120輸出的左圖像或右圖像的偏光 眼鏡140。
主顯示面板liO輪流顯示使得要入射到觀看者(使用者)左眼的左圖像和 使得要入射到觀看者右眼的右圖像，以實現立體圖像。
依照本發明第一實施例的主顯示面板110可以是液晶面板。如果以60Hz 驅動現有技術的液晶面板，那么優選地以120Hz驅動主顯示面板110。這樣做 的目的在于輪流顯示左圖像和右圖像，同時保證立體圖像具有高于一定水平的 畫面質量。
主顯示面板110具有與現有技術的液晶面板相同的結構，除下文將要描述 的驅動原理外。
如果主顯示面板110是液晶面板，那么主顯示面板110包括薄膜晶體管 (TFT)陣列基板111，設置成面對陣列基板111的濾色器基板112，位于陣列 基板lli與濾色器基板112之間的主液晶層U3，附在陣列基板111和濾色器 基板112的外表面上的第一和第二偏振器114和li5。這里，設置第一和第二偏振器114和H5使得它們的偏振軸基本上相互垂直。
同時，該主顯示器還可以是諸如等離子體顯示面板(PDP)、有機發光二極 管(OLED)等的平板顯示面板。
如上所述，依照本發明第一實施例的輔助顯示面板120位于主顯示面板110 的前面。該輔助顯示面板120與主顯示面板110的左圖像和右圖像中的一個同 歩地驅動，用來改變入射的左圖像或右圖像的偏振信息。在此情形中，輔助顯 示面板包括面向彼此的第一基板121和第二基板122，以及位于第一基板121 與第二基板122之間的子液晶層123。
用以控制子液晶層123的排列的第一和第二電極(未示出)以及取向膜(未 示出)位于第一和第二基板121和122上。
圖3A和圖3B是示意性示出立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的上基板和 下基板的結構的平面圖。圖4A和4B是沿圖3A中輔助顯示面板的上基板的線 A-A'和B-B'所取的截面圖。
首先，如圖3A所示(參看圖4A和4B)，在第一基板121，即輔助顯示面 板120的下基板上沿著主顯示面板的像素的線(行)對由透明導電材料，比如 氧化銦錫(ITO)制成的第一電極1.28進行構圖。
第一電極128的高度(h)對應于主顯示面板的單個像素的高度，且第一 電極128的寬度(w)對應于像素部125的寬度的"n"倍(n==l， 2，…)。
參考數字126和127代表施加信號的驅動器IC (集成電路)和用以連接驅 動器IC和第一電極128的信號布線。信號布線127由導電材料，比如銅或鉬 制成。
如圖3B所示(參看圖4A和4B)，由與第一電極128相同材料制成的第二 電極128被完全地形成在第二基板122，即輔助顯示面板120的上基板的像素 部125的整個表面上，而沒有圖案。
用以取向子液晶層123的取向膜124a和124b分別位于第一和第二基板121 和122的相對表面上。
輔助顯示面板120可以包括不同類型的子液晶層123。
圖5是用以解釋具有TN模式的子液晶層的輔助顯示面板的工作特性的視圖。
如圖所示，當關閉輔助顯示面板120時，構成子液晶層123的多個液晶分子123a扭轉90度(TN結構)或240度(STN結構)，并沿著第一和第二基 板121和122的取向膜(未示出)的拓片(rubbing)方向排列在第一基板121 和第二基板122之間。當輔助顯示面板120開啟時，由于第一和第二基板121 和122之間形成的電場，液晶分子123a垂直排列在第一和第二基板121和122 之間。
相應地，如果輔助顯示面板120處于OFF (關閉)狀態，那么當左圖像或 右圖像通過輔助顯示面板120時，它們的偏振軸旋轉90度。g卩，如果輔助顯 示面板120未被驅動，那么通過輔助顯示面板120的左圖像或右圖像的偏振軸 被改變成基本上垂直于使得入射到輔助顯示面板120的左圖像或右圖像的偏 振軸。
左圖像或右圖像的偏振軸發生改變的原因是因為子液晶層123的折射率各 向異性(An)。液晶分子123a的長軸和短軸具有不同的折射率，這被稱作折射 率各向異性(△!!)。折射率各向異性(An)是通過將長軸方向的折射率減去短 軸方向的折射率而得到的值定義的。如圖所示，液晶分子123a扭轉90度或 240度并進行排列，入射光依照子液晶層123的折射率各向異性(An)行進， 從而入射光的偏振態或偏振信息如上所述地改變。
當輔助顯示面板120處于ON (開啟)狀態時，通過輔助顯示面板120的 左圖像或右圖像的偏振軸不發生改變。這是因為由于液晶分子排列成垂直于第 一和第二基板121和122，只有具有沿短軸方向的折射率的光通過子液晶層 123,沒有折射率各向異性(An)，所以偏振態或偏振信息不發生改變。
圖6是用以解釋具有同質子液晶層的輔助顯示板的工作特性的視圖。圖7 是示出具有同質子液晶層的輔助顯示面板的拓片方向的視圖。
如圖所示，如果輔助顯示面板120包括同質子液晶層123'，那么當輔助顯 示面板120關閉時，液晶分子123a'排列成基本平行于第一和第二基板121和 122。輔助顯示面板120的拓片方向相對于使得入射到輔助顯示面板120上的 左圖像或右圖像的偏振軸基本上成45度。
因此，如果輔助顯示面板120并未驅動，則液晶分子123a'沿與入射左圖 像或右圖像的偏振軸成45度傾斜的方向平行于第一和第二基板121和122排 列。當輔助顯示面板120開啟時，液晶分子123a'排列成基本垂直于第一和第 二基板121和122。
10在該情形中，子液晶層123'具有同質排列，子液晶層123'滿足等式 Aiixd4/2。其中，d是子液晶層123'的單元間隙，An表示子液晶層123"的折 射率各向異性，X表示通過子液晶層123'的光的波長。
子液晶層123'滿足等式AnxcH人/2的原因是將入射的左圖像或右圖像的相 位改變180度。相應地，如圖6所示，當輔助顯示面板120處于OFF (關閉) 狀態時，通過輔助顯示面板120的左圖像或右圖像具有的偏振軸基本上垂直于 使得入射到輔助顯示面板120上的左圖像或右圖像的偏振軸，并且該通過輔助 顯示面板120的左圖像或右圖像被輸出到輔助顯示面板120外。
同時，當輔助顯示面板120處于ON (開啟)狀態時，通過輔助顯示面板 120的左圖像或右圖像的偏振軸并未改變。這是因為由于液晶分子123a，排列 成垂直于第一基板121和第二基板122，因此只有具有沿短軸方向的折射率的 光才通過子液晶層123'，沒有折射率各向異性(An)，所以偏振態或偏振信息 沒有變化。
如上所述，在本發明的第一實施例中，第一和第二電極形成在輔助顯示面 板的第一和第二基板上，使得它們對應于主顯示面板的像素的行和像素部，并 且在120Hz下進行驅動，以根據主顯示面板的信號尋址向輔助顯示面板的相 應的第一和第二電極施加信號，從而根據顯示在每個子幀上的左圖像或右圖像 改變偏振態，由此既改善3D垂直視角又改善2D亮度。
圖8是示意性示出依照本發明第二實施例的立體圖像顯示設備的結構的截 面圖，其中除將V4延遲層插入到輔助顯示面板的下基板外，該結構基本上與 依照本發明第一實施例的立體圖像顯示設備相同。
如圖所示，依照本發明第二實施例的立體圖像顯示設備200包括輪流顯示 左圖像和右圖像的主顯示面板210，位于主顯示面板210前面的輔助顯示面板 220，向主顯示面板210的后側提供光的光源230,以及根據實現立體圖像的 偏振態、選擇性地透射從輔助顯示面板220輸出的左圖像或右圖像的偏光眼鏡 240。
光源230位于主顯示面板210的后側，并向主顯示面板210發光。這里， 光源230可以是直射型光源或邊緣型光源。作為光源230，可以采用冷陰極熒 光燈(CCFL)，還可以采用外電極熒光燈(EEFL)，該外電極熒光燈具有高亮 度、低成本及低功耗的特性，而且能夠通過使用單個變換器驅動光源。此外，具有優良亮度和色彩再現的發光二極管(LED)也可以用作光源。
偏光眼鏡240通過根據從輔助顯示面板220輸出的左圖像或右圖像的偏振 態將左圖像和右圖像分開，以此來觀看立體圖像。偏光眼鏡240包括左偏光透 鏡和右偏光透鏡，左偏光透鏡的偏振軸基本垂直于右偏光透鏡的偏振軸。左偏 光透鏡的偏振軸與從輔助顯示面板220輸出的左圖像和右圖像中的一個的偏 振軸相同，右偏光透鏡的偏振軸與從輔助顯示面板220輸出的左圖像和右圖像 中的另一個的偏振軸相同。相應地，偏振眼鏡240根據左圖像和右圖像的偏振 態區別開從輔助顯示面板220輸出的左圖像和右圖像，并使得該左圖像和右圖 像入射到觀看者(使用者)的左眼和右眼，借此使用者可以觀看到立體圖像。
為了實現立體圖像，主顯示面板210交替地顯示使得入射到使用者左眼的 左圖像和使得入射到使用者右眼的右圖像。
依照本發明第二實施例的主顯示面板210可以是與本發明第一實施例相同 的液晶顯示面板，當現有技術的液晶顯示面板是在60Hz下驅動時，主顯示面 板210可以是在120Hz下驅動的。
主顯示面板210包括薄膜晶體管(TFT)陣列基板211，設置成面向陣列 基板211的濾色器基板212，位于陣列基板211與濾色器基板212之間的主液 晶層213，附在陣列基板211和濾色器基板2!2外表面上的第一和第二偏振器 214和215。這里，第一和第二偏振器2i4和215被設置為使得它們的偏振軸 基本上相互垂直。
如上所述，依照本發明第二實施例的輔助顯示面板220位于主顯示面板210 的前面。將該輔助顯示面板220與主顯示面板210的左圖像和右圖像中的一個 同歩地驅動，用來改變入射的左圖像或右圖像的偏振信息。在此情形中，輔助 顯示面板包括面向彼此的第一基板221和第二基板222，以及位于第一基板221 與第二基板222之間的子液晶層223。
用以控制子液晶層223的排列的第一和第二電極(未示出)以及取向膜(未 示出)位于第一和第二基板221和222上。
在第一基板221即輔助顯示面板220的下基板上沿著主顯示面板的像素的 線(行)對由透明導電材料，比如氧化銦錫(ITO)制成的第一電極進行構圖。 第一電極的高度對應于主顯示面板的單個像素的高度，且第一電極的寬度對應 于像素部的寬度的"n"倍(n=l， 2，…)。
12由與第一電極相同材料制成的第二電極被完全地形成在第二基板222即輔 助顯示面板220的上基板的像素部的整個表面...匕而沒有任何圖案。
用以取向子液晶層223的取向膜分別位于第一和第二基板221和222的相 面向的表面一匕。
依照本發明第二實施例的立體圖像顯示設備包括形成在輔助顯示面板220 的第--^基板221的上表面上的！/4延遲層250，以將使得從主顯示面板210入 射的線偏振改變成圓偏振。
依照本發明第二實施例的V4延遲層250與第一基板221 —起形成為單元 內形式。
圖9是用以解釋圖8的立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的工作特性的視 圖，其中輔助顯示面板具有同質子液晶層。
如圖所示，當輔助顯示面板220具有同質子液晶層223時，如果輔助顯示 面板220關閉，則液晶分子223a排列成基本平行于第一和第二基板221和222。 輔助顯示面板220的拓片方向和X/4延遲層250的光軸相對于使得入射到輔助 顯示面板220上的左圖像或右圖像的偏振軸基本上成45度。
因此，如果輔助顯示面板220未被驅動，則液晶分子223a沿與入射左圖像 或右圖像的偏振軸成45度傾斜的方向平行于第一和第二基板221和222排列。 當輔助顯示面板220開啟時，液晶分子223a排列成基本垂直于第一和第二基 板221和222。
在這種情形中，因為子液晶層223具有同質排列，所以子液晶層223滿足 等式Anxd-X/2。
因而，如圖所示，如果輔助顯示面板220處于OFF狀態，那么使得入射到 輔助顯示面板220上的線偏振的左圖像或右圖像通過輔助顯示面板220的第一 基板221，其偏振態被改變成左圓偏振(或右圓偏振)，然后再通過子液晶層 223。此時，使得入射到子液晶層223上的左圓偏振(或右偏振)的左圖像或 右圖像通過子液晶層223,其偏轉態被改變成右圓偏振(或左圓偏振)，然后 被輸出到輔助顯示面板220外。
如果輔助顯示面板220處于ON (開啟)狀態，那么通過輔助顯示面板220 的左圓偏振(或右圓偏振)的左圖像或右圖像被輸出到輔助顯示面板220夕卜， 其偏振態未改變。這是因為由于液晶分子223A排列成垂直于第一和第二基板221和222，因此只有具有沿短軸方向的折射率的光才穿過子液晶層223，而 沒有折射率各向異性(An),所以偏振態或偏振信息沒有變化。
圖i0是示意性示出依照本發明第三實施例的立體圖像顯示設備的結構的 截面圖，其中除在輔助顯示面板的下基板的后側附上V4延遲層外，該結構與 依照本發明第二實施例的立體圖像顯示設備基本相同。
如圖所示，依照本發明第三實施例的立體圖像顯示設備300包括輪流顯示 左圖像和右圖像的主顯示面板310，位于主顯示面板310前面的輔助顯示面板 320，向主顯示面板310的后側提供光的光源330，以及根據實現立體圖像的 偏振態、選擇性地透射從輔助顯示面板320輸出的左圖像或右圖像的偏光眼鏡 340。
光源330位于主顯示面板310的后側，并向主顯示面板310發光。偏光眼 鏡340包括左偏光透鏡和右偏光透鏡，左偏光透鏡的偏振軸基本垂直于右偏光 透鏡的偏振軸。左偏光透鏡的偏振軸與從輔助顯示面板320輸出的左圖像和右 圖像中的一個的偏振軸相同，右偏光透鏡的偏振軸與從輔助顯示面板320輸出 的左圖像和右圖像中的另一個的偏振軸相同。相應地，由偏振眼鏡340根據左 圖像和右圖像的偏振態區別開從輔助顯示面板320輸出的左圖像和右圖像，并 將該左圖像和右圖像入射到觀看者(使用者)的左眼和右服，借此使用者可以 觀看到立體圖像。
為了實現立體圖像，主顯示面板310交替地顯示使得入射到使用者左眼的 左圖像和使得入射到使用者右眼的右圖像。
依照本發明第三實施例的主顯示面板310可以是與本發明第一實施例和第 二實施例相同的液晶顯示面板，當在60Hz下驅動現有技術的液晶顯示面板時， 可以在120他下驅動主顯示面板310。
主顯示面板310包括薄膜晶體管(TFT)陣列基板311，設置成面向陣列 基板311的濾色器基板312，位于陣列基板311與濾色器基板312之間的主液 晶層3B，附在陣列基板311和濾色器基板312外表面上的第一和第二偏振器 314和315。這里，第一和第二偏振器314和315被設置為使得它們的偏振軸 基本上相互垂直。
如上所述，依照本發明第三實施例的輔助顯示面板32(3位于主顯示面板310 的前面。將該輔助顯示面板320與主顯示面板310的左圖像和右圖像中的一個同歩地驅動，用來改變入射的左圖像或右圖像的偏振信息。在此情形中，輔助
顯示面板包括面向彼此的第--基板32i和第二基板322，以及位于第 一基板321 與第二基板322之間的子液晶層323。
用以控制子液晶層323的排列的第一和第二電極(未示出)以及取向膜(未 示出)被設置在第一和第二基板321和322上。
在第一基板321即輔助顯示面板320的下基板上沿著主顯示面板的像素的 線(行)對由透明導電材料，比如氧化銦錫(ITO)制成的第一電極進行構圖。 第一電極的高度對應于主顯示面板的單個像素的高度，且第一電極的寬度對應 于像素部的寬度的"n"倍(n=l， 2，…)。
由與第--電極相同材料制成的第二電極被完全地形成在第二基板322，即 輔助顯示面板320的上基板的像素部的整個表面上，而沒有任何圖案。
用以取向子液晶層323的取向膜分別位于第一和第二基板321和322的相 面向的表面上。
依照本發明第三實施例的立體圖像顯示設備包括形成在輔助顯示面板320 的第一基板321的上表面，即背面之上的X/4延遲層350，以將使得從主顯示 面板310入射的線偏振改變成圓偏振。另外，依照本發明第三實施例的入/4延 遲層350可以膜的形式附在第一基板321的背面上。
圖11是用以解釋圖10的立體圖像顯示設備的輔助顯示面板的工作特性的 視圖，其中輔助顯示面板具有同質子液晶層。
如圖所示，當輔助顯示面板320具有同質子液晶層323時，如果輔助顯示 面板320關閉，則液晶分子323a排列成基本平行于第一和第二基板321和322。 輔助顯示面板320的拓片方向和人/4延遲層350的光軸相對于入射到輔助顯示 面板320上的左圖像或右圖像的偏振軸基本上成45度。
因此，如果輔助顯示面板320未被驅動，則液晶分子323a沿與入射左圖像 或右圖像的偏振軸成45度傾斜的方向平行于第一和第二基板321和322排列。 當輔助顯示面板320開啟時，液晶分子323a排列成基本垂直于第一和第二基 板321和322。
在這種情形中，如上所述，因為子液晶層323具有同質排列，所以子液晶 層323可滿足等式Anxd- i/2。
因而，如圖所示，如果輔助顯示面板320處于OFF狀態，那么使得入射到
15輔助顯示面板320上的線偏振的左圖像或右圖像通過輔助顯示面板320的第一 基板321，其偏振態被改變成左圓偏振(或右圓偏振)，然后再通過子液晶層 323。此時，使得入射到子液晶層323上的左圓偏振(或右偏振)的左圖像或 右圖像通過子液晶層323，從而其偏轉態被改變成右圓偏振(或左圓偏振)， 然后被輸出到輔助顯示面板320外。
如果輔助顯示面板320處于ON狀態，那么通過輔助顯示面板320的左圓 偏振(或右圓偏振)的左圖像或右圖像被輸出到輔助顯示面板320外，其偏振 態未改變。這是因為由于液晶分子323A排列成垂直于第一和第二基板321和 322，因此只有具有沿短軸方向的折射率的光才通過子液晶層323，而沒有折 射率各向異性(An)，所以偏振態或偏振信息沒有變化。
下面，參看圖12詳細描述依照本發明的立體圖像顯示設備的驅動原理。 圖12是用以解釋依照本發明的立體圖像顯示設備的驅動原理的示例性視圖。
為了驅動如上所述依照本發明的主顯示面板，將連接到柵線的TFT快速切 換兩次，并向數據線快速應用數據信號兩次。這里，關于數據信號，根據TFT 的開關速度輪流向數據線施加左眼數據信號和右眼數據信號。
詳細地，如圖所示，驅動主顯示面板使其具有60幀，每一幀包括顯示左 圖像的第一子幀和顯示右圖像的第二子幀。
在這種情形中，例如，在第一幀的第一個子幀0 8秒期間，主顯示面板 可以被驅動來顯示左圖像，在第二個子幀8 16秒期間，主顯示面板可以被驅 動來顯示右圖像。同樣，在第二幀的第一個子幀16 24秒期間，主顯示面板 可以被驅動來顯示左圖像，在第二個子幀24 32秒期間，主顯示面板可以被 驅動來顯示右圖像。
以這種方式，順序驅動60幀，使得主顯示面板可以輪流顯示左圖像和右 圖像，以實現立體圖像。
如上所述，每一幀都包括用以顯示左圖像的第一子幀和用以顯示右圖像的 第二子幀。
輔助顯示面板被設置成與主顯示面板的左圖像同歩地開啟，而例如在主顯 示面板顯示右圖像期間并不被驅動。然而，本發明不限于此，依照本發明的輔 助顯示面板可以與右圖像同步地開啟，而在主顯示面板顯示左圖像時不被驅動。
當輔助顯示面板開啟時，輔助顯示面板將從主顯示面板輸出的左圖像的 偏振信息沒有改變地進行輸出，而當輔助顯示面板關閉時，輔助顯示面板改變 從主顯示面板輸出的右圖像的偏振信息并輸出右圖像。
具體地說，使得從光源發出的光在通過主顯示面板之后入射到輔助顯示面 板上。這里，主顯示面板的第一和第二偏振器相互垂直。在這種情形下，對于 從光源引導到主顯示面板的光，只有以第二偏振器的偏振軸工作的偏振態的部 分光才可以通過主顯示面板。
輔助顯示面板在第一幀的第一子幀(0 8秒)期間保持在OFF狀態，從 而通過輔助顯示面板的光的偏振態改變。S卩，輔助顯示面板將入射的左圖像的 偏振軸旋轉90度并輸出。結果，輸出的左圖像的偏振態與通過第一偏振器的 光的偏振態相同。
將其中沒有應用X/4延遲層的本發明的第一實施例作為一個例子，但是不 發明不限于此。即，本發明還可以應用于其中使用X/4延遲層時輸出的光被偏 振化成左圓偏振或右圓偏振的情況。
在第一幀的第二子幀(8 16)期間，輔助顯示面板開啟，從而通過輔助 顯示面板的光的偏振態不改變。即，輔助顯示面板輸出與入射的右圖像具有相 同偏振態的右圖像。
相應地，因為偏光眼鏡的左偏振透鏡的偏振軸與左圖像的偏振軸相同，所 以輸出的左圖像入射到觀看者的左眼，同時因為右圖像的偏振軸垂直于左偏光 透鏡的偏振軸，所以使得輸出的右圖像不能入射到觀看者的左眼。并且，因為 偏光眼鏡的右偏振透鏡的偏振軸與右圖像的偏振軸相同，所以輸出的右圖像入 射到觀看者的右眼，同時因為左圖像的偏振軸垂直于右偏光透鏡的偏振軸，所 以輸出的右圖像不能入射到觀看者的右眼。
以這種方式，以時間差形成每個都具有不同偏振軸的左右圖像，且左右圖 像中的一個的偏振態改變，然后被輸出給觀看者。因此，觀看者可以使用偏光 眼鏡根據左右圖像的偏振態有區別地觀看左右圖像，因此，觀看者可以看到立 體圖像。
雖然本發明在不脫離其特征下可以具體化為很多形式，但是應當理解，上 述實施例不限于前面描述的任何細節，除非額外說明，相反，這些實施例可以
17在如所附權利要求限定的范圍內廣泛地構建，因此，所有落入權利要求范圍內 或其等效物范圍內的修改和變化都意在被包括在所附權利要求中。
權利要求
1.一種立體圖像顯示設備，包括主顯示面板，可工作來交替地顯示左圖像和右圖像；輔助顯示面板，包括具有對應于所述主顯示面板的像素部的像素部的第一和第二基板和形成在所述第一和第二基板之間的子液晶層，并位于所述主顯示面板的前面以改變入射的左圖像或右圖像的偏振信息；沿在所述主顯示面板上形成的像素的行在所述第一基板上構圖而成的多個第一電極；在所述第二基板的像素部的前表面上形成的第二電極；以及向所述主顯示面板的后側提供光的光源。
2. 如權利要求l所述的設備，其中，所述第二電極完全地形成在所述第 二基板的像素部的整個表面上而沒有任何圖案。
3..如權利要求l所述的設備，其中，所述第一和第二電極由透明導電材 料，比如ITO制成。
4. 如權利要求l所述的設備，其中，所述第一電極的高度對應于所述主 顯示面板的單個像素的高度，且所述第一電極的寬度對應于所述像素部的寬度 的(n=l， 2，…)倍。
5. 如權利要求l所述的設備，其中，所述輔助顯示面板是與所述左圖像 和右圖像中的一個同步地驅動的。
6. 如權利要求l所述的設備，其中所述子液晶層包括多個液晶分子，且 當驅動所述輔助顯示面板時，所述液晶分子排列成基本上垂直于所述第一和第 二基板，且當未驅動所述輔助顯示面板時，所述液晶分子排列成扭曲向列結構。
7. 如權利要求l所述的設備，其中，所述子液晶層包括多個液晶分子， 且當驅動所述輔助顯示面板時，所述液晶分子排列成基本垂直于所述第一和第 二基板，且當未驅動所述輔助顯示面板時，所述液晶分子排列成基本上平行于 所述第一和第二基板。
8. 如權利要求l所述的設備，其中，使得入射到所述輔助顯示面板的左 圖像或右圖像的偏振軸和所述輔助顯示面板的拓片方向基本上成45度。
9. 如權利要求4所述的設備，其中，當未驅動所述輔助顯示面板時，通過所述輔助顯示面板的左圖像或右圖像的偏振軸基本上垂直于使得入射到所 述輔助顯示面板的左圖像或右圖像的偏振軸。
10. 如權利要求1所述的設備，其中，所述主顯示面板是以120Hz或更 高頻率驅動的。
11. 如權利要求l所述的設備，其中，所述主顯示面板包括-陣列基板；設置為面向所述陣列基板的濾色器基板； 位于所述陣列基板與所述濾色器基板之間的主液晶層； 附在所述陣列基板的外表面上的第一偏振器；以及 附在所述濾色器基板的外表面上的第二偏振器。
12. 如權利要求l所述的設備，進一歩包括.-X/4延遲層，其形成在所述輔助顯示面板的第一基板上，并且將使得入射 到所述輔助顯示面板的線性偏振的左圖像或右圖像改變成左圓偏振(或右圓偏 振)態。
13. 如權利要求12所述的設備，其中，所述入/4延遲層以單元內形式與所 述第一基板一起而形成在所述輔助顯示面板的第一基板的上表面上。
14. 如權利要求12所述的設備，其中，所述X/4延遲層被以膜的形式附在 所述輔助顯示面板的第一基板的下表面上。
全文摘要
一種立體圖像顯示設備，包括主顯示面板，可工作來交替地顯示左圖像和右圖像；輔助顯示面板，包括具有對應于所述主顯示面板的像素部的像素部的第一和第二基板和形成在所述第一和所述第二基板之間的子液晶層，并位于所述主顯示面板的前面以改變入射的左圖像或右圖像的偏振信息；沿在所述主顯示面板上形成的像素的行在所述第一基板上構圖而成的多個第一電極；在所述第二基板的像素部的前表面上形成的第二電極；以及向所述主顯示面板的后側提供光的光源。能夠改進玻璃型2D顯示器內的3D視角和2D亮度。
文檔編號G02F1/133GK101625467SQ20081018077
公開日2010年1月13日 申請日期2008年12月2日 優先權日2008年7月9日
發明者勛 姜, 李承哲, 鄭圣珉 申請人:樂金顯示有限公司