立體圖像轉換面板和立體圖像顯示裝置的製作方法
2023-05-03 15:37:26
專利名稱：立體圖像轉換面板和立體圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種立體圖像轉換面板和具有該立體圖像轉換面板的立體圖像顯示裝置。
背景技術：
近來，已經開發了能夠顯示3D立體圖像的立體圖像顯示裝置，以響應在比如遊戲、電影等應用中對3D立體圖像的需求增大。
通常，立體圖像顯示裝置顯示兩個不同的2D平面圖像，使得用戶的每隻眼睛接收到的圖像略微不同。結果，用戶察覺到的是3D立體圖像。例如，用戶可以看到一對2D平面圖像，用戶的大腦合成這對2D圖像，使得察覺到的是立體圖像。
根據用戶是否戴專門的眼鏡，立體圖像顯示裝置的類型分為立體裝置和自動立體裝置。立體顯示器包括偏光型、時分型等。自動立體顯示器包括視差柵欄型、透鏡型、閃光型等。
在上述的顯示類型中，透鏡型立體圖像顯示裝置包括背光組件，發射光；顯示面板，利用光來顯示平面圖像；立體圖像轉換面板，選擇性地將平面圖像轉換成立體圖像；開關面板，選擇性地顯示平面圖像和立體圖像中的一種。對於這種類型的顯示器，立體圖像轉換面板包括透鏡型透鏡，該透鏡選擇性地將偏振到預定方向的光折射，以將平面圖像轉換成立體圖像。
在透鏡型立體圖像顯示裝置中，立體圖像轉換面板通常包括具有半球形的凹透鏡。液晶分子布置在由凹透鏡形成的容納空間中。在容納空間中具有液晶分子的凹透鏡將偏振到預定方向的光折射，以將平面圖像轉換成立體圖像。
然而，由於立體圖像轉換面板包括半球形的凹透鏡，所以立體圖像轉換面板的厚度相對較大。此外，由於凹透鏡是半球形，所以容納在凹透鏡中的液晶分子的數目也相對較大。
發明內容
本發明的實施例提供了一種具有改進的凹透鏡形狀的立體圖像轉換面板，該改進的凹透鏡形狀減小了立體圖像轉換面板的厚度。
本發明的實施例還提供了一種具有該立體圖像轉換面板的立體圖像顯示裝置。
在根據本發明的示例的立體圖像轉換面板中，立體圖像轉換面板包括第一透鏡基底、第二透鏡基底、立體圖像透鏡部分和透鏡液晶層。
第二透鏡基底面對第一透鏡基底。立體圖像透鏡部分位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，並具有凹進形狀的主透鏡和子透鏡。至少一個子透鏡位於主透鏡的第一邊緣部分處，至少一個子透鏡位於主透鏡的第二邊緣部分處，其中，第二邊緣部分與第一邊緣部分相對。被主透鏡和子透鏡容納的透鏡液晶層位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，並包括具有各向異性折射率的液晶分子。透鏡液晶層被構造成在透鏡液晶層和立體圖像透鏡部分之間的界面處折射偏振光，以基於接收到的平面圖像來產生立體圖像。
主透鏡的縱向剖視表面具有凹進的部分橢圓形形狀，子透鏡的縱向剖視表面具有凹進的鋸齒類形狀，該鋸齒類形狀包括彎曲部分和基本筆直部分。
在根據本發明的另一示例性立體圖像顯示裝置中，立體圖像顯示裝置包括背光組件，用於發射光；顯示面板組件，被設置成從背光組件接收光，並被構造成利用所述光來產生平面圖像的光表示；立體圖像轉換面板，位於顯示面板組件之上。
立體圖像轉換面板包括第一透鏡基底；第二透鏡基底，面對第一透鏡基底；立體圖像透鏡部分，位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，並具有凹進的主透鏡和凹進的子透鏡。至少一個子透鏡設置成最接近主透鏡的第一邊緣部分，至少一個子透鏡設置成最接近主透鏡的第二邊緣部分，其中，第二邊緣部分與第一邊緣部分相對。立體圖像透鏡部分還包括被主透鏡和子透鏡容納透鏡液晶層，該透鏡液晶層位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，並包括具有各向異性的折射率的液晶分子。透鏡液晶層被構造成在透鏡液晶層和立體圖像透鏡部分之間的界面處折射偏振光，以選擇性地改變平面圖像的光表示，來產生立體圖像的光表示。
因此，由於立體圖像透鏡部分包括與傳統的凹透鏡相比厚度減小了的主透鏡和子透鏡，所以可以減小立體圖像轉換面板的厚度，從而可以減小立體圖像顯示裝置的厚度。
通過參照附圖對本發明詳細的示例性實施例的描述，本發明的以上和其它特徵和優點將變得更清楚，在附圖中圖1是示出了根據本發明第一示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖；圖2是示出了圖1中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖；圖3是示出了圖2中的立體圖像透鏡部分的形成的剖視圖；圖4是示出了根據本發明第二示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖；圖5是示出了圖4中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖；圖6是示出了立體圖像轉換面板中產生的電場的剖視圖；圖7是根據本發明第三示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖；圖8是示出了圖7中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖；圖9是示出了立體圖像轉換面板中產生的電場的剖視圖；圖10是示出了根據本發明第一示例性實施例的立體圖像顯示裝置的剖視圖；圖11是示出了利用圖10中的立體圖像顯示裝置的立體圖像的產生的原理圖；圖12是示出了根據本發明第二示例性實施例的立體圖像顯示裝置的剖視圖。
具體實施例方式
下文中，參照附圖來更充分地描述本發明，在附圖中示出了本發明的實施例。然而，本發明可以以許多不同的方式來實施，而不應該被理解為限於這裡闡述的實施例。相反，提供這些實施例，使得該公開將是徹底和完全的，並向本領域的技術人員充分地描述本發明。在附圖中，為了清晰起見，可誇大層和區域的尺寸和相對尺寸。
應該理解的是，當元件或層被稱作在另一元件或層上或者連接、結合到另一元件或層時，它可以直接在另一元件或層上或者直接連接、結合到另一元件或層，或者可以存在中間元件或層。對比地，當元件被稱作直接在另一元件或層上，或者直接連接、結合到另一元件或層時，不存在中間元件或層。相同的標號始終表示相同的元件。如這裡所使用的，術語「和/或」包括一個或多個相關所列項的任意和全部組合。
應該理解的是，雖然術語「第一」、「第二」、「第三」等可在這裡用來描述不同的元件、組件、區域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區域、層和/或部分不應該受這些術語限制。這些術語只是用來將一個元件、組件、區域、層或部分與另一區域、層或部分區分開。因此，在不脫離本發明的教導的情況下，下面討論的第一元件、組件、區域、層或部分可以被稱作第二元件、組件、區域、層或部分。元件被描述為第一併不表示需要第二元件或其它元件。
為了描述方便，在這裡可以使用空間相關術語比如「在...下面」、「在...以下」、「下面的」、「在...以上」、「上面的」等來描述在附圖中示出的一個元件或特徵與其它元件或特徵的關係。應該理解的是，空間相關術語意在包括除了附圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果將附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件或特徵「之下」或「下面」的元件將隨後被定位為在其它元件或特徵「以上」。因此，術語「在...以下」可以包括「在...以上」和「在...以下」兩個方位。也可將裝置另外定位(旋轉90度或其它方位)，並相應解釋這裡使用的空間相對描述符。
這裡使用的術語只是出於描述特定實施例的目的，而不意在成為本發明的限制。如這裡所使用的，除非上下文清楚地指出，否則單數形式也意在包括複數形式。還應該理解的是，術語「包括」和/或「包含」當在說明書中使用時，其表明所述的特徵、整體、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在或添加。
在這裡參照本發明的理想實施例的示意圖(和中間結構)來描述本發明的實施例。同樣地，將預料到的是由製造技術和/或公差造成的示圖的形狀的變化。因此，本發明的實施例不應該被理解為限於這裡描述的區域的特定形狀，而是將包括例如由製造造成的形狀的偏差。例如，示出為矩形的注入區將通常具有倒圓的或彎曲的特徵和/或在其邊緣處具有注入濃度梯度，而不是從注入區到非注入區的二元變化。同樣，由注入形成的埋區會導致在埋區和發生注入的表面之間的區域中的一些注入。因此，附圖中示出的區域本質上是示意性的，它們的形狀不意在示出裝置的區域的真實形狀，並不意在限制本發明的範圍。
除非另外限定，否則這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)的含義與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同。還應該理解的是，在通用字典裡限定的術語應該被理解為其含義與相關領域的內容中它們的含義一致，除非在這裡被特定地限定，否則不應該被理想化地或過度正式地理解。
在下文中，將參照附圖來詳細說明本發明。
示例性實施例1立體圖像轉換面板
圖1是示出了根據本發明第一示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖。
參照圖1，根據本示例性實施例的立體圖像轉換面板100包括第一透鏡基底110、第二透鏡基底120、立體圖像透鏡部分130和透鏡液晶層140。立體圖像轉換面板100將平面圖像的光表示(light indicative)轉換成立體圖像的光表示，從而發射立體圖像。
在示出的實施例中，第一透鏡基底110和第二透鏡基底120具有板類的形狀，並可包括例如透明的玻璃、石英或合成樹脂。第二透鏡基底120面對第一透鏡基底110。
立體圖像透鏡部分130位於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120之間。立體透鏡部分130包括沿著第一方向設置的多個單元透鏡。例如，單元透鏡可具有凹進的形狀。下面，參照附圖來更詳細地描述具有凹進的單元透鏡的立體圖像透鏡部分130的一些實施例。
透鏡液晶層140被立體圖像透鏡部分130的單元透鏡容納，並位於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120之間。透鏡液晶層140包括液晶分子。每個液晶分子具有沿著被稱作縱向方向的一個方向伸長的形狀(類似長顆粒)。液晶分子具有折射率根據光的入射方向變化的各向異性的折射率。例如，液晶分子相對於一個方向具有第一折射率，相對於與該方向垂直的方向具有不同的第二折射率。例如，第一折射率可以是大約1.8，第二折射率可以是大約1.5。
圖2是示出了圖1中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖，圖3是說明形成圖2中的立體圖像透鏡部分的方法的原理上的剖視圖。
參照圖2和圖3，根據本示例性實施例的立體圖像透鏡部分130位於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120之間，並包括沿著第一方向設置的多個單元透鏡。每個單元透鏡包括主透鏡132和子透鏡134。至少一個子透鏡134沿著第一方向設置在主透鏡132的每個邊緣處，例如，沿著第一方向，一個子透鏡134被設置成最接近主透鏡132的第一邊緣部分，而另一子透鏡134被設置成最接近主透鏡132的第二邊緣部分，其中，第二邊緣部分與第一邊緣部分相對。在一些實施例中，每個單元透鏡具有菲涅耳(Fresnel)透鏡結構。
對於縱向的剖視表面，主透鏡132的縱向剖視表面具有凹進的部分橢圓形狀(橢圓部分)，子透鏡134的縱向剖視表面具有包括彎曲部分和基本筆直部分的凹進的鋸齒類形狀。在這種情況下，縱向剖視表面被限定為沿著第一方向截取的剖視表面。透鏡液晶層140的液晶分子布置在由主透鏡132和子透鏡134形成的容納空間中。
對於主透鏡132和子透鏡134的布置，至少一個子透鏡134沿著第一方向設置在主透鏡132的每個邊緣。子透鏡134具有關於主透鏡132的對稱形狀。在一些實施例中，優選地，三個或四個子透鏡134被設置成最接近主透鏡132的第一邊緣部分，而相同數目的子透鏡134被設置成最接近第二邊緣部分。
對於形狀、高度和寬度，主透鏡132具有沿著第二方向(即，進/出圖2的頁面的方向)延伸的的伸長的形狀，子透鏡134也具有沿著第二方向延伸的伸長的形狀，其中，第二方向垂直於第一方向。
在一些實施例中，所有的子透鏡134具有基本上相等的第一高度t，例如t在從大約1μm至大約20μm的範圍內。子透鏡134的第一高度t優選地為大約13μm。優選地，主透鏡132的第二高度d小於或等於子透鏡134的第一高度t。隨著子透鏡134和主透鏡132之間的距離增加，子透鏡134的寬度w減小。
再次參照圖3，將如下說明主透鏡132和子透鏡134的形成。
首先，製備縱向剖視表面具有圓形部分或橢圓部分形狀的原始透鏡(primitive lens)90。從原始透鏡90去除具有相同高度的矩形部分92。原始透鏡90的內部被劃分為N個部分(N是自然數)，因此，一個劃分部分具有與各矩形部分92對應的矩形形狀。各矩形部分92具有與子透鏡134的高度相同的高度t。優選地，原始透鏡90的內部被劃分為三個部分或四個部分。在去除矩形部分92之後，將(沒有矩形部分92的)原始透鏡90平面化，以形成主透鏡132和子透鏡134。
再次參照圖2，立體圖像轉換面板100還可包括第一取向膜150和第二取向膜160。
第一取向膜150形成在第一透鏡基底110上，面對立體圖像透鏡部分130。第二取向膜160形成在立體圖像透鏡部分130上，面對第一取向膜150，即第二取向膜160形成在容納液晶層140的表面上。例如，第二取向膜160形成在主透鏡132和子透鏡134的外表面上。在這種情況下，透鏡液晶層140的液晶分子位於第一取向膜150和第二取向膜160之間。
在沒有施加電場的情況下，基於第一取向膜150和第二取向膜160的相互作用來排列透鏡液晶層140的液晶分子。具體地講，由於第一取向膜150和第二取向膜160的相互作用，透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向平行於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120，優選地，縱向排列方向平行於第一方向。
當在第一方向上偏振的第一光10進入立體圖像轉換面板100時，第一光10與具有不同的折射率的材料相互作用，其中，不同的折射率包括排列成平行於第一方向的透鏡液晶層140的第一折射率和立體圖像透鏡部分130的第二折射率。具體地講，透鏡液晶層140的第一折射率大於立體圖像透鏡部分130的第二折射率。例如，第一折射率可以是大約1.8，第二折射率可以是大約1.5。
因此，當偏振成具有第一方向的第一光10進入立體圖像轉換面板100時，第一光10在透鏡液晶層140和立體圖像透鏡部分130(相互具有不同的折射率)之間的界面處折射成預定的角度。例如，當表現平面圖像的第一光10進入立體圖像轉換面板100時，第一光10被轉換成表現立體圖像的第二圖像光20。
根據本示例性實施例，立體圖像透鏡部分130包括主透鏡132和子透鏡134。主透鏡132和子透鏡134的厚度小於傳統的原始透鏡90的厚度，使得可以減小立體圖像透鏡部分130的厚度。因此，可以減小立體圖像轉換面板100的厚度。
此外，因為包括主透鏡132和子透鏡134的立體圖像透鏡部分130的厚度減小，所以被主透鏡132和子透鏡134容納的液晶分子的數目也可以減小。
此外，立體圖像透鏡部分130的主透鏡132和子透鏡134具有更平坦的表面，使得利用摩擦工藝(rubbing process)，取向槽可以更容易地形成在立體圖像透鏡部分130的第二取向膜160上。
示例性實施例2立體圖像轉換面板
圖4是示出了根據本發明第二示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖，圖5是示出了圖4中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖，圖6是示出了基於施加的電勢差在立體圖像轉換面板中產生的電場的剖視圖。
本示例性實施例的立體圖像轉換面板與示例性實施例1相同，除了添加了第一透明電極、第二透明電極和電源部分之外。因此，將用相同的標號來表示與示例性實施例1中描述的部分相同或相似的部分，並且可省略關於上述元件的進一步的重複說明。
參照圖4，圖5和圖6，根據本示例性實施例的立體圖像轉換面板100包括第一透鏡基底110、第二透鏡基底120、立體圖像透鏡部分130、透鏡液晶層140、第一取向膜150、第二取向膜160、第一透明電極170、第二透明電極180和電源部分190。第一透明電極170形成在第一透鏡基底110上，面對立體圖像透鏡部分130。第一透明電極170包含透明的導電材料。可用於第一透明電極170的材料的示例可包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、非晶氧化銦錫(a-ITO)等。第一透明電極170電連接到電源部分190。第一電壓施加到第一透明電極170。
第二透明電極180形成在第二透鏡基底120上，面對立體圖像透鏡部分130。在一些實施例中，第二透明電極180包含與第一透明電極170的透明導電材料相同的透明導電材料。第二透明電極180電連接到電源部分190。與第一電壓不同的第二電壓施加到第二透明電極180，使得在第一透明電極170和第二透明電極180之間存在施加的電勢差。
電源部分190分別電連接到第一透明電極170和第二透明電極180。在示出的構造中，當開關處於開(ON)的位置時，電源部分190向第一透明電極170施加第一電壓，向第二透明電極180施加第二電壓。
響應向第一透明電極170施加第一電壓和向第二透明電極180施加第二電壓，在第一透明電極170和第二透明電極180之間產生電場。該電場改變被立體圖像透鏡部分130容納的液晶分子的排列。
現在將說明當產生或不產生電場時，透鏡液晶層140的液晶分子的排列。還將說明關於面板100的入射光的路徑。
參照圖5，當在第一透明電極170和第二透明電極180之間不產生電場時，由於第一取向膜150和第二取向膜160，使得透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向平行於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120。在示出的例子中，透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向平行於第一方向。在這種情況下，透鏡液晶層140的液晶分子可以扭曲至90度，直到上部。
因此，當透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向平行於第一方向時，已經偏振成具有第一方向的第一光10在透鏡液晶層140和立體圖像透鏡部分130之間的界面處被折射成預定的角度。例如，表現平面圖像的第一光10進入並穿過立體圖像轉換面板100，使得第一光10被轉換成用於顯示立體圖像的第二圖像光20。
然而，參照圖6，當在第一透明電極170和第二透明電極180之間產生電場時，透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向垂直於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120(在頁面上是垂直的)。
因此，當透鏡液晶層140的液晶分子的縱向排列方向垂直於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120時，已經偏振成具有第一方向的第一光10入射到透鏡液晶層140和立體圖像透鏡部分130之間的界面上。透鏡液晶層140具有第一折射率，而立體圖像透鏡部分130具有第二折射率，其中，第二折射率與第一折射率基本上相同。結果，已經偏振成具有第一方向的第一光10沒有在透鏡液晶層140和立體圖像透鏡部分130之間的界面上折射。光穿過該界面，使得第一光10顯示平面圖像。
綜上所述，當沒有產生電場時，液晶分子的縱向排列方向平行於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120。當產生電場時，液晶分子的縱向排列方向垂直於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120。
然而，在一些實施例中，當沒有產生電場時，由於第一取向層150和第二取向層160的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向可以垂直於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120。當產生電場時，液晶分子的縱向排列方向可以平行於第一透鏡基底110和第二透鏡基底120。因此，在沒有施加電勢差的情況下可以產生平面圖像，而當在第一透明電極170和第二透明電極180之間施加電勢差時顯示立體圖像。
根據本示例性實施例，立體圖像透鏡部分130包括主透鏡132和子透鏡134。主透鏡132和子透鏡134的厚度小於傳統的原始透鏡90的厚度，使得可以減小立體圖像透鏡部分130的厚度。此外，可以減少由主透鏡132和子透鏡134容納的液晶分子的數目，利用摩擦工藝，取向槽可以更容易地形成在立體圖像透鏡部分130的第二取向膜上。
此外，隨著立體圖像透鏡部分130的厚度減小，第一透明電極170和第二透明電極180之間的距離減小。因此，可以降低在第一透明電極170和第二透明電極180之間施加的用於產生基本恆定的電場的電壓(電勢差)。這樣可以提高液晶分子基於電場變化的響應速度。
具體地講，第一透明電極170和第二透明電極180之間產生的電場強度與分別施加到第一透明電極170和第二透明電極180的第一電壓和第二電壓之間的差成正比(對於給定的第一透明電極170和第二透明電極180之間的距離)。對於給定的電勢差，強度與第一透明電極170和第二透明電極180之間的距離成反比。例如，隨著第一透明電極170和第二透明電極180之間的距離減小，電場強度增大。因此，可以降低施加在第一透明電極170和第二透明電極180之間的電勢，以產生具有特定強度的恆定的電場。
由於位於第一透明電極170和第二透明電極180之間的液晶分子數目由於立體圖像透鏡部分130的厚度的減小而減小，所以可以提高液晶分子基於電場變化的響應速度。
示例性實施例3立體圖像轉換面板
圖7是示出了根據本發明第三示例性實施例的立體圖像轉換面板的剖視圖，圖8是示出了圖7中的立體圖像轉換面板的局部放大剖視圖，圖9是示出了圖8中的立體圖像轉換面板產生的電場的剖視圖。
參照圖7，圖8和圖9，根據本示例性實施例的立體圖像轉換面板200包括第一透鏡基底210、第二透鏡基底220、透明電極230、立體圖像透鏡部分240、透鏡液晶層250、第一取向膜260、第二取向膜270和電源部分280。
在示出的實施例中，第一透鏡基底210和第二透鏡基底220具有板類的形狀，包含透明材料，並被設置成彼此面對。
透明電極230位於第一透鏡基底210上，面對第二透鏡基底220。透明電極230包含透明導電材料。可以用於透明電極230的材料的示例包括氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、非晶氧化銦錫(a-ITO)等。透明電極230電連接到電源部分280。第一電壓施加到透明電極230。
立體圖像透鏡部分240位於第一透明電極230和第二透鏡基底220之間。立體圖像透鏡部分240包括沿著第一方向設置的多個單元透鏡。每個單元透鏡具有凹進的形狀。每個單元透鏡包括主透鏡242和子透鏡244。至少一個子透鏡244沿著第一方向位於主透鏡242的第一邊緣部分和第二邊緣部分的每個處，其中，第一邊緣部分和第二邊緣部分彼此相對。
在這種情況下，主透鏡242的縱向剖視表面具有凹進的部分橢圓形狀(橢圓部分)，子透鏡244的縱向剖視表面具有包括彎曲部分和基本筆直部分的凹進的鋸齒類的形狀。至少一個子透鏡244沿著第一方向在主透鏡242的第一邊緣部分和第二邊緣部分處設置。子透鏡244具有關於主透鏡242的對稱形狀。主透鏡242具有沿著垂直於第一方向的第二方向延伸的伸長的形狀，子透鏡244也具有沿著第二方向延伸的伸長的形狀。優選地，所有的子透鏡244的高度在從1μm至20μm的範圍內。優選地，主透鏡242的高度比子透鏡244的高度低，或者與子透鏡244的高度相同。隨著子透鏡244和主透鏡242之間的距離增大，子透鏡244的寬度變小。
立體圖像透鏡部分240包含透明導電材料，優選地，包含導電聚合物。可以用於立體圖像透鏡部分240的材料的示例是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。立體圖像透鏡部分240電連接到電源部分280。與第一電壓不同的第二電壓施加到立體圖像透鏡部分240。因此，在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間施加電勢差，使得在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間產生電場。
透鏡液晶層250由主透鏡242和子透鏡244容納，使得透鏡液晶層250位於透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間。透鏡液晶層250包括液晶分子。每個液晶分子具有沿著一個方向的伸長的形狀(類似長顆粒)。液晶分子具有各向異性的折射率，各向異性的折射率是根據引入光的入射方向來變化的折射率。
第一取向層260形成在透明電極230上。第二取向層270形成在立體圖像透鏡部分240上，面對第一取向層260。當在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間不產生電場時，透鏡液晶層250的液晶分子縱向地排列，如第一取向層260和第二取向層270所確定的。
下面將說明當產生和不產生電場時，透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向。還將描述關於面板200的入射光的路徑。
參照圖8，當在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間不產生電場時，由於第一取向膜260和第二取向膜270，使得透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向平行於關於第一透鏡基底210和第二透鏡基底220的第一方向。在這種情況下，透鏡液晶層250的液晶分子可以扭曲至90度，直到上部。
因此，當透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向平行於第一方向時，已經偏振成具有第一方向的第一光10在透鏡液晶層250和立體圖像透鏡部分240之間的界面被折射成預定角度。因此，第一光10被轉換成第二圖像光20，以顯示立體圖像。
然而，參照圖9，當在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間產生電場時，透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向垂直於第一透鏡基底210和第二透鏡基底220。
當透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向垂直於第一透鏡基底210和第二透鏡基底220時，已經偏振成具有第一方向的第一光10在透鏡液晶層250和立體圖像透鏡部分240之間的界面上不折射，而只是穿過該界面，使得第一光10顯示平面圖像。
然而，在一些實施例中，當不產生電場時，由於第一取向層260和第二取向層270，使得透鏡液晶層250的液晶分子的縱向排列方向可以垂直於第一透鏡基底210和第二透鏡基底220。當產生電場時，液晶分子的縱向排列方向可以平行於第一透鏡基底210和第二透鏡基底220。
根據本示例性實施例，由於立體圖像透鏡部分240包含透明導電材料，所以響應施加的電壓，在透明電極230和立體圖像透鏡部分240之間產生電場，使得透鏡液晶層250的液晶分子可以重新排列。
示例性實施例1立體圖像顯示裝置
圖10是示出了根據本發明第一示例性實施例的立體圖像顯示裝置的剖視圖。本實施例中的立體圖像顯示裝置中的立體圖像轉換面板100與示例性實施例2或示例性實施例3中的立體圖像轉換面板相同。因此，將使用相同的標號來表示與立體圖像轉換面板的示例性實施例2或示例性實施例3中描述的部分相同或相似的部分，並可省略關於上述元件的進一步的重複說明。
參照圖10，根據本示例性實施例的立體圖像顯示裝置包括背光組件300、顯示面板組件400和立體圖像轉換面板100。
背光組件300包括光源(未示出)，以發射第一光L1。顯示面板組件400設置在背光組件300之上，以利用第一光L1顯示平面圖像。立體圖像轉換面板100設置在顯示面板組件400之上，用於選擇性地將平面圖像轉換成立體圖像，以輸出立體圖像。
顯示面板組件400包括，例如，第一偏振板410、第二偏振板420和顯示面板。顯示面板包括第一基底430、第二基底440和液晶層450。
第一偏振板410具有第一偏振軸412。第一偏振板410設置在背光組件300之上，用於將第一光L1轉換成平行於第一偏振軸412偏振的第二光L2。第二偏振板420被設置成面對第一偏振板410，並具有垂直於第一偏振軸412的第二偏振軸422。
第一基底430包含透明材料，並位於第一偏振板410和第二偏振板420之間。第一基底430包括多個像素電極(未示出)，布置成矩陣形狀；多個薄膜電晶體(未示出)，用於向各像素電極施加驅動電壓；多條信號線，用於操作薄膜電晶體。
第二基底440位於第一基底430和第二偏振板420之間，面對第一基底430。第二基底440包括共電極和濾色器442。形成在整個第二基底440上的共電極是透明且導電的。濾色器442被形成為面對相關的像素電極。濾色器包括，例如紅色濾色器(R)、綠色濾色器(G)、藍色濾色器(B)等。
液晶層450位於第一基底430和第二基底440之間，通過像素電極和共電極之間產生的電場來重新排列液晶層450的分子。重新排列的液晶層450控制從外部源(比如背光組件300)施加的光的透射率。當具有預定透射率的光穿過濾色器時，顯示特定的圖像。在一些實施例中，當不產生電場時，液晶層450的分子會扭曲至90度，直到上部。
在這種情況下，當不產生電場時，顯示面板組件400是常白模式，常白模式在液晶層450中沒有電場的情況下顯示白色圖像。
立體圖像顯示裝置選擇性地顯示立體圖像的過程的實施例如下。首先，已經被背光組件300發射的第一光L1穿過第一偏振板410，並被轉換成偏振方向平行於第一偏振軸412的第二光L2。當第二光L2穿過位於第一基底430和第二基底440之間的液晶層450時，其偏振方向旋轉90度並被轉換成第三光L3。由於第三光L3在與第二偏振軸422的方向相同的方向上偏振，所以第三光L3穿過第二偏振板420，並被轉換成第四光L4。在這種情況下，第四光L4顯示平面圖像。
根據參數的選擇，第四光L4被立體圖像轉換面板100折射或者只是穿過立體圖像轉換面板100，以產生立體圖像或平面圖像。當第四光L4被立體圖像轉換面板100折射時，第四光L4被轉換成表現立體圖像的第五光L5。然而，當第四光L4隻是穿過立體圖像轉換面板100時，第四光表現平面圖像。
圖11是利用圖10中的立體圖像顯示裝置的立體圖像的顯示的原理圖。
參照圖11，下面說明利用透射立體圖像光L5的立體圖像顯示裝置的立體圖像的顯示。
已經被顯示面板組件300發射的平面圖像L4包括多個左圖像L1和多個右圖像L2。各左圖像L1和各右圖像L2順序地排列。
各左圖像L1被立體圖像轉換面板100的單元透鏡折射並被觀看者的左眼接收。各右圖像L2被立體圖像轉換面板100的單元透鏡折射並被觀看者的右眼接收。因此，觀看者可以看到互不相同的左圖像L1和右圖像L2，使得觀看者的大腦通過將左圖像L1和右圖像L2合成可以察覺到三維效果。
根據本示例性實施例，由於立體圖像透鏡部分130的主透鏡132和子透鏡134比傳統的凹透鏡薄，所以包括立體圖像透鏡部分130的立體圖像轉換面板100的厚度可以減小，從而可以減小立體圖像顯示裝置的厚度。
示例性實施例2立體圖像顯示裝置
圖12是示出了根據本發明第二示例性實施例的立體圖像顯示裝置的剖視圖。本實施例的立體圖像顯示裝置中的立體圖像轉換面板與示例性實施例1中的立體圖像轉換面板相同。因此，將用相同的標號來表示與示例性實施例1的立體圖像轉換面板中描述的部分相同或相似的部分，並可省略與上述元件相關的進一步重複說明。
參照圖12，根據本示例性實施例的立體圖像顯示裝置包括背光組件300、顯示面板組件400、立體圖像轉換面板100、開關面板500和外部偏振板600。
背光組件300包括光源(未示出)，用於發射光。顯示面板組件400位於背光組件300之上，利用背光組件300發射的光來顯示平面圖像。立體圖像轉換面板100位於顯示面板組件400之上，以選擇性地將平面圖像轉換成立體圖像，或者發射平面圖像。開關面板500和外部偏振板600位於立體圖像轉換面板100之上，用於選擇平面圖像和立體圖像中的一種。
顯示面板組件400包括第一偏振板410、第二偏振板420和顯示面板。第一偏振板410和第二偏振板420彼此面對地設置。顯示面板位於第一偏振板410和第二偏振板420之間，並包括第一基底430、第二基底440和液晶層450。在該實施例中，第一偏振板410具有第一偏振軸412，第二偏振板具有垂直於第一偏振軸412的第二偏振軸422。
開關面板500包括第一開關基底510、第二開關基底520、第一開關電極530、第二開關電極540和開關液晶層550。
在所示出的實施例中，第一開關基底510和第二開關基底520具有板類的形狀，包含透明導電材料，並相互面對地設置。
第一開關電極530位於第一開關基底510上，面對第二開關基底520，並包含透明導電材料。第二開關電極540位於第二開關基底520上，面對第一開關基底510，並包含透明導電材料。開關液晶層550位於第一開關電極530和第二開關電極540之間。通過在第一開關電極530和第二開關電極540之間產生的電場來重新排列開關液晶層550的分子。
在該實施例中，當在第一開關電極530和第二開關電極540之間不產生電場時，開關液晶層550的分子平行於第一開關基底510和第二開關基底520排列，並扭曲至90度，直到上部。然而，當在第一開關電極530和第二開關電極540之間產生電場時，開關液晶層550的分子垂直於第一開關基底510和第二開關基底520排列。
立體圖像顯示裝置可用於選擇性地顯示平面圖像和立體圖像中的一種的過程的實施例的說明如下。
背光組件300發射的光被顯示組件400用來產生光以顯示圖像，並被偏振成平行於第二偏振軸422。
偏振成與第二偏振軸422平行的光50分為具有第一方向成份的第一光52和具有第二方向成份的第二光54。在這種情況下，第一方向與立體圖像轉換面板100的透鏡液晶層的排列方向一致，第二方向垂直於第一方向。
具有第一方向成份的第一光52在穿過立體圖像轉換面板100的過程中被折射。然而，具有第二方向成份的第二光54隻是穿過立體圖像轉換面板100。
當在開關面板500中不產生電場時，已經在立體圖像轉換面板100中被折射的第一光52的偏振方向在穿過開關面板500的過程中旋轉90度，從而最終在第二方向上偏振。因此，第一光52在穿過外部偏振板600的情況下顯示立體圖像。在這種情況下，外部偏振板600的第二偏振軸的方向與第二方向相同。
當在開關面板500中不產生電場時，穿過立體圖像轉換面板100的第二光54的偏振方向在穿過開關面板500的過程中旋轉90度，從而最終偏振成具有第一方向(垂直於外部偏振板600的偏振軸)。因此，由於第二光54不穿過外部偏振板600，所以不顯示平面圖像。
當在開關面板500中產生電場時，已經在立體圖像轉換面板1 00中被折射的第一光52隻是穿過開關面板500。穿過開關面板500的第一光52具有垂直於外部偏振板600的偏振軸的偏振方向，從而第一光52不穿過外部偏振板600。結果，不顯示立體圖像。
然而，當開關面板500中具有電場時，只是穿過立體圖像轉換面板100的第二光54也穿過開關面板500。只是穿過開關面板500的第二光54具有沿著外部偏振板600的偏振方向的偏振方向，並穿過外部偏振板600。因此，顯示平面圖像。
根據本發明的實施例，立體圖像透鏡部分的主透鏡和子透鏡比傳統的原始透鏡薄，使得立體圖像透鏡部分的厚度可以減小。
此外，立體圖像透鏡部分的主透鏡和子透鏡的厚度減小使得被主透鏡和子透鏡容納的液晶分子的數目減小。此外，取向槽可以更容易地形成在立體圖像透鏡部分的第二取向膜上。
此外，隨著立體圖像透鏡部分的厚度減小，第一透明電極和第二透明電極之間的距離減小(在包含第一透明電極和第二透明電極的實施例中)。因此，施加在第一透明電極和第二透明電極之間的用於產生恆定電場的電壓差可以降低，液晶分子響應電場變化的響應速度也可以增大。
已經描述了本發明的示例性實施例和一些可以得到的優點，應該注意的是，在不脫離由權利要求限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以在實施例中進行替換和變化。
權利要求
1.一種立體圖像轉換面板，包括第一透鏡基底；第二透鏡基底，面對所述第一透鏡基底；立體圖像透鏡部分，位於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底之間，並具有凹進形狀的主透鏡和凹進形狀的子透鏡，至少一個子透鏡設置成最接近所述主透鏡的第一邊緣部分，至少一個子透鏡設置成最接近所述主透鏡的第二邊緣部分，所述第一邊緣部分和所述第二邊緣部分相對；透鏡液晶層，被所述主透鏡和所述子透鏡容納，位於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底之間，並包括具有各向異性折射率的液晶分子，以折射入射到所述透鏡液晶層和所述立體圖像透鏡部分之間的界面上的具有第一偏振狀態的光，並由此基於接收到的平面圖像來產生立體圖像。
2.如權利要求1所述的立體圖像轉換面板，其中，所述主透鏡的縱向剖視表面具有凹進的橢圓部分形狀，所述子透鏡的縱向剖視表面具有凹進的鋸齒類形狀，所述鋸齒類形狀包括彎曲部分和基本筆直部分。
3.如權利要求2所述的立體圖像轉換面板，其中，所述子透鏡具有關於所述主透鏡的對稱形狀。
4.如權利要求3所述的立體圖像轉換面板，其中，三個子透鏡被設置成沿著第一方向且最接近所述主透鏡的第一邊緣部分，三個子透鏡被設置成沿著所述第一方向且最接近所述主透鏡的第二邊緣部分。
5.如權利要求2所述的立體圖像轉換面板，其中，所述子透鏡中的每個具有相關的高度，其中，所述子透鏡中的每個的相關高度基本上相等。
6.如權利要求5所述的立體圖像轉換面板，其中，所述主透鏡具有高度，其中，所述主透鏡的高度小於或等於所述子透鏡中的每個的相關高度。
7.如權利要求5所述的立體圖像轉換面板，其中，所述子透鏡中的每個的相關高度的範圍從大約1μm至大約20μm。
8.如權利要求2所述的立體圖像轉換面板，其中，所述子透鏡中的每個具有相關寬度，其中，隨著所述子透鏡與所述主透鏡之間的距離增大，所述子透鏡中的每個的相關寬度減小。
9.如權利要求1所述的立體圖像轉換面板，其中，所述主透鏡和所述子透鏡包括在單元透鏡中，其中，所述立體圖像轉換面板包括沿著第一方向設置的多個單元透鏡。
10.如權利要求9所述的立體圖像轉換面板，其中，所述主透鏡和所述子透鏡具有沿著第二方向延伸的形狀，所述第二方向垂直於所述第一方向，所述子透鏡平行於所述第一方向設置。
11.如權利要求10所述的立體圖像轉換面板，其中，液晶分子的縱向排列方向平行於所述第一方向，在所述第一方向上偏振的光在所述透鏡液晶層和所述立體圖像透鏡部分之間的界面表面上被折射。
12.如權利要求1所述的立體圖像轉換面板，還包括第一透明電極，位於第一透鏡基底上，面對所述立體圖像透鏡部分；第二透明電極，位於第二透鏡基底上，面對所述立體圖像透鏡部分，其中，響應在所述第一透明電極和所述第二透明電極之間產生的電場，被所述立體透鏡部分容納的液晶分子被設置成選擇性地透射或折射在所述第一方向上偏振的光。
13.如權利要求12所述的立體圖像轉換面板，還包括第一取向膜，形成在所述第一透明電極上；第二取向膜，形成在所述立體圖像透鏡部分上，面對所述第一取向膜。
14.如權利要求13所述的立體圖像轉換面板，其中，所述立體圖像轉換面板的構造方式為，當不產生電場時，由於所述液晶分子與所述第一取向膜和所述第二取向膜之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向平行於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底；當產生電場時，由於所述液晶分子和所述電場之間的相互作用，使得所述液晶分子的縱向排列方向垂直於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底。
15.如權利要求13所述的立體圖像轉換面板，其中，當不產生電場時，由於所述液晶分子與所述第一取向膜和所述第二取向膜之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向垂直於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底；當產生電場時，由於所述液晶分子和所述電場之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向平行於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底。
16.如權利要求1所述的立體圖像轉換面板，還包括形成在所述第一透鏡基底上且面對所述立體圖像透鏡部分的透明電極，其中，所述立體圖像透鏡部分包含透明導電材料，其中，響應在所述透明電極和所述立體圖像透鏡部分之間產生的電場，被所述立體圖像透鏡部分容納的液晶分子被設置成選擇性地透射或折射具有預定偏振方向的光。
17.如權利要求16所述的立體圖像轉換面板，其中，所述立體圖像透鏡部分包含導電的聚合物。
18.如權利要求16所述的立體圖像轉換面板，還包括第一取向膜，形成在所述透明電極上；第二取向膜，形成在所述立體圖像透鏡部分上，面對所述第一取向膜。
19.如權利要求18所述的立體圖像轉換面板，其中，當不產生電場時，由於所述液晶分子與所述第一取向膜和所述第二取向膜之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向平行於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底；其中，當響應產生的電場時，由於所述液晶分子和所述電場之間的相互作用，使得所述液晶分子的縱向排列方向垂直於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底。
20.如權利要求18所述的立體圖像轉換面板，其中，當不產生電場時，由於所述液晶分子與所述第一取向膜和所述第二取向膜之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向垂直於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底；其中，當響應產生的電場時，由於所述液晶分子和所述電場之間的相互作用，使得液晶分子的縱向排列方向平行於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底。
21.一種立體圖像顯示裝置，包括背光組件，被構造成發射光；顯示面板組件，被設置成從所述背光組件接收光，並構造成利用從所述背光組件接收的光來產生平面圖像的光表示；立體圖像轉換面板，被設置成從所述顯示面板組件接收光，其中，所述立體圖像轉換面板包括第一透鏡基底；第二透鏡基底；立體圖像透鏡部分，位於所述第一透鏡基底和所述第二透鏡基底之間，所述立體圖像透鏡部分具有凹進形狀的主透鏡和子透鏡，至少一個子透鏡位於所述主透鏡的兩個邊緣中的每個處；透鏡液晶層，包括位於所述主透鏡和所述子透鏡中的液晶分子，其中，所述立體圖像轉換面板被構造成選擇性地改變平面光的光表示，以產生立體圖像的光表示。
22.如權利要求21所述的立體圖像顯示裝置，其中，所述顯示面板組件包括具有第一偏振軸的第一偏振板和具有第二偏振軸的第二偏振板，所述第二偏振軸垂直於所述第一偏振軸；液晶顯示面板，位於所述第一偏振板和所述第二偏振板之間，並被構造成通過選擇性地改變液晶分子的透光率來產生平面圖像的光表示。
23.如權利要求22所述的立體圖像顯示裝置，其中，所述立體圖像轉換面板還包括第一透明電極和第二透明電極，所述第一透明電極形成在所述第一透鏡基底上，面對所述立體圖像透鏡部分，所述第二透明電極形成在所述第二透鏡基底上，面對所述立體圖像透鏡部分，其中，所述立體圖像轉換面板被構造成基於響應在所述第一透明電極和所述第二透明電極之間產生的電場的液晶分子排列，透射或折射在預定方向上偏振的光。
24.如權利要求22所述的立體圖像顯示裝置，其中，所述立體圖像轉換面板還包括形成在所述第一透鏡基底上且面對所述立體圖像透鏡部分的透明電極，其中，所述立體圖像透鏡部分包含透明導電材料，其中，所述立體圖像轉換面板還包括被所述主透鏡和所述子透鏡容納的液晶分子，其中，所述立體圖像轉換面板被構造成響應在所述透明電極和所述立體圖像透鏡部分之間產生的電場來透射或折射在預定方向上偏振的光。
25.如權利要求21所述的立體圖像顯示裝置，還包括開關面板，所述開關面板被設置成從所述立體圖像轉換面板接收光，並被構造成選擇性地發射由所述立體圖像轉換面板發射的所述立體圖像的光表示和所述平面圖像的光表示中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種立體圖像轉換面板和立體圖像顯示裝置，該立體圖像轉換面板包括第一透鏡基底、第二透鏡基底、立體圖像透鏡部分和透鏡液晶層。立體圖像透鏡部分位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，並包括凹進形狀的主透鏡和子透鏡。至少一個子透鏡位於主透鏡的相對的邊緣部分處。透鏡液晶層被主透鏡和子透鏡容納，並位於第一透鏡基底和第二透鏡基底之間，包括具有各向異性折射率的液晶分子。透鏡液晶層在透鏡液晶層和立體圖像透鏡部分之間的界面處折射偏振光，以將平面圖像轉換成立體圖像。因此，可以減小立體圖像轉換面板的厚度。
文檔編號G02F1/1343GK101025493SQ20071007888
公開日2007年8月29日 申請日期2007年2月16日 優先權日2006年2月17日
發明者尹海榮, 林載翊, 李承珪 申請人:三星電子株式會社