CN102279484B - 立体图像显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了通过改善左眼图像和右眼图像的串扰而有助于改善图像质量并实现立体图像的宽视角和高亮度的立体图像显示装置及其制造方法，所述立体图像显示装置包括：包含彼此接合的下基板和上基板的显示面板，下基板和上基板具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域(RDA)；形成在上基板中并与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠的导光部件；以及形成在上基板上的光轴改变部件，所述光轴改变部件包括对应于左眼显示区域的左眼延迟器和对应于右眼显示区域的右眼延迟器。

Description

立体图像显示装置及其制造方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求享有2010年6月8日提交的韩国专利申请10-2010-0054009的权益，在此引入该申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种立体图像显示装置，更具体地涉及一种通过防止左眼图像和右眼图像间的串扰而有助于实现良好的图像质量、宽视角以及良好的亮度的立体图像显示装置。
背景技术
随着信息社会的发展，显示装置面临着大尺寸和薄外形的需求。为了满足这些需求，具有外形薄、重量轻和功耗低优势的各种平板型显示装置激增。
平板型显示装置可包括液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、场发射显示装置(FED)、发光二极管显示装置(LED)等。在各种平板显示装置中，LCD由于其各种优势而被广泛应用，这些优势例如有大规模生产的技术开发、简单的驱动方法、低功耗和高质量的分辨率。
近来，用户对立体图像的需求增长迅速，因此正在积极开发能够显示3D(三维)图像以及2D(二维)图像的立体图像显示装置。
立体图像显示装置使得具有双眼视差的左眼图像和右眼图像分别被用户的两眼观看。也就是说，立体图像显示装置使得左眼图像仅被用户左眼识别，同样使得右眼图像仅被用户右眼识别，从而用户能够看到立体3D图像。
然而，在现有技术的立体图像显示装置的情况下，预期被用户左眼看到的左眼图像可能被用户的右眼识别到，或者预期被用户右眼看到的右眼图像可能被用户的左眼识别到。因此，现有技术的立体图像显示装置由于左眼图像和右眼图像间的串扰会存在图像质量低的问题。
发明内容
因此，本发明涉及基本上消除由于现有技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题的立体图像显示装置及其制造方法。
本发明的优势是提供通过改善左眼图像和右眼图像间的串扰而有助于改善图像质量并实现立体图像的宽视角和高亮度的立体图像显示装置。
本发明的其它优势和特征的一部分将在下面的描述中列出，并且其中的一部分在后续描述的基础上对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的，或可以通过对本发明的实施获悉。本发明的目的和其它优势可以通过书面描述、权利要求书以及附图中具体指出的结构实现和获得。
为实现这些和其它的优势，并根据本发明的目的，如这里具体和概括地描述的，本发明提供了一种立体图像显示装置，包括：包含彼此接合的下基板和上基板的显示面板，下基板和上基板具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域(RDA)；形成在上基板中并与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠的导光部件；以及形成在上基板上的光轴改变部件，其中所述光轴改变部件包括对应于左眼显示区域的左眼延迟器和对应于右眼显示区域的右眼延迟器。
此时，导光部件将透过右眼显示区域并朝向左眼延迟器行进的右眼图像朝向右眼延迟器反射；同时将透过左眼图像显示区域并朝向右眼延迟器行进的左眼图像朝向左眼延迟器反射。
并且，导光部件从上基板的上表面内凹地形成，这样导光部件的厚度超过上基板的整个厚度的一半。
在本发明的另一方面，提供了一种制造立体图像显示装置的方法，包括：准备包含彼此接合的下基板和上基板的显示面板，下基板和上基板具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域(RDA)；在上基板中形成与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠的导光部件；将上偏振板附着到包括导光部件的上基板的前表面；以及在上基板上形成光轴改变部件，其中所述光轴改变部件包括对应于左眼显示区域的左眼延迟器和对应于右眼显示区域的右眼延迟器。
此时，导光部件从上基板的上表面内凹地形成，这样导光部件的厚度超过上基板的整个厚度的一半。
在上基板中形成导光部件的工艺包括在导光部件中形成由铝或硅形成的反光层。
应该理解的是前面的概括描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的，意在提供对要求保护的本发明的进一步说明。
附图说明
被包括来提供对本发明的进一步理解且并入并构成本申请的一部分的附图图解了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理，在附图中：
图1图解了根据本发明第一实施例的立体图像显示装置；
图2是沿图1中A-A’线截取的截面图；
图3图解了图1和图2中示出的导光部件；
图4图解了根据本发明实施例的取决于导光部件的光反射在左眼图像和右眼图像中的处理路径；
图5是表示根据本发明第二实施例的立体图像显示装置的截面图；
图6A到6D图解了根据本发明实施例制造立体图像显示装置的方法；
图7图解了在形成图6B中示出的导光部件之后在导光部件中的反光层；以及
图8图解了在形成图7中示出的反光层后被附着到上基板的上偏振板。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出。只要有可能，在所有附图中相同的附图标记将用于指代相同或相似的部件。
下面，将参考附图描述根据本发明的立体图像显示装置及其制造方法。
图1图解了根据本发明第一实施例的立体图像显示装置。图2是沿图1中A-A’线截取的截面图。
参考图1和图2，根据本发明第一实施例的立体图像显示装置包括显示面板100、导光部件200和光轴改变部件300。
显示面板100包括彼此接合的下基板110和上基板120，下基板110和上基板120具有用于显示立体图像中的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像中的右眼图像的右眼显示区域(RDA)。此时，下基板110和上基板120彼此接合，在两基板间有液晶层130。
在下基板110上有薄膜晶体管阵列112，薄膜晶体管阵列112包括多条栅线(GL)、多条数据线(DL)和多个像素(P)。
多条栅线(GL)沿下基板110的第一方向以固定间隔排列，其中多条栅线(GL)被施加有来自外部的栅信号。
多条数据线(DL)沿下基板110的第二方向以固定间隔排列，其中第二方向垂直于第一方向。所述多条数据线(DL)施加有来自外部的数据信号。此时，数据信号可对应于2D图像模式中的二维图像(2D图像)；或对应于立体图像模式中的左眼图像和右眼图像。
多个像素(P)中的每个像素形成在通过使栅线(GL)和数据线(DL)彼此交叉所限定的每个像素区中。每个像素(P)包括与邻近栅线(GL)相邻的数据线(DL)连接的薄膜晶体管(T)；与薄膜晶体管(T)连接的像素电极(PE)；以及与像素电极(PE)相对的公共电极(图中未示出)。
随着薄膜晶体管(T)被栅线(GL)施加的栅信号导通，从数据线(DL)施加的数据信号就被施加到像素电极(PE)。
像素电极(PE)形成取决于通过薄膜晶体管(T)施加的数据信号的电场，从而控制穿过液晶层130的光的透射率。
公共电极形成在各像素电极(PE)之间，同时距像素电极(PE)预定间隔。公共电极被施加有来自外部的参考电压。此时，公共电极可形成在与像素电极(PE)相对的上基板120上，而不是在下基板110上。
对于立体图像模式，与栅线(GL)长度方向对应的每条水平线被划分为用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域(RDA)。例如，在立体图像模式的水平线中，奇数水平线设定为左眼显示区域(LDA)以显示左眼图像，将偶数水平线设定为右眼显示区域(RDA)以显示右眼图像。
下基板110根据施加给栅线(GL)的栅信号和施加给数据线(DL)的与2D图像数据或3D(左眼和右眼)图像数据对应的数据信号驱动各个像素(P)，从而控制通过液晶层130的光的透射率。
在上基板120上有黑矩阵(BM)、保护层122和多个滤色器(CF)。
多个滤色器(CF)包括对应于多个像素(P)的红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器。红(R)、绿(G)和蓝(B)滤色器和对应的红、绿和蓝像素(P)组成显示彩色图像的单位像素。多个滤色器(CF)可以按这样的方式设置：可沿栅线(GL)的长度方向重复地设置不同种类的滤色器(CF)，并且可沿数据线(DL)的长度方向重复地设置同种类的滤色器(CF)。
黑矩阵(BM)沿各个滤色器(CF)的边界形成，从而限定多个滤色器(CF)，并在光学上使相邻滤色器(CF)彼此分开。
具有预定厚度的保护层122形成在包括多个滤色器(CF)和黑矩阵(BM)的上基板120的整个后表面上，从而平坦化上基板120朝向下基板110的后表面。用于定向液晶层130的定向膜(未示出)可形成在保护层122上。
显示面板100可进一步包括下偏振板114和上偏振板124。
下偏振板114附着到下基板110的后表面，即朝向背光单元(未示出)的表面，从而使得从背光单元发出并入射到下基板110的光由下偏振板114进行偏振。
上偏振板124形成在上基板120的前表面上，即不与液晶层130接触的表面，从而将透过上基板120的光偏振。
对于立体图像模式，立体图像的左眼图像显示在显示面板100的左眼显示区域(LDA)，而立体图像的右眼图像显示在显示面板100的右眼显示区域(RDA)。
导光部件200形成在上基板120上，同时与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠，从而导光部件200反射以预定角度入射的光。导光部件200反射经由左眼显示区域(LDA)以预定角度发出并朝向右眼显示区域(RDA)的上侧行进的光，从而被反射的光朝向左眼显示区域(LDA)的上侧行进。同样，导光部件200反射经由右眼显示区域(RDA)以预定角度发出并朝向左眼显示区域(LDA)的上侧行进的光，从而被反射的光朝向右眼显示区域(RDA)的上侧行进。
并且，导光部件200聚集穿过左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)的光，从而提高立体图像的亮度。
如图3的(a)所示，根据本发明第一实施例的导光部件200从上基板120的上表面内凹地形成，其中导光部件200具有三角形或V形截面。优选地，导光部件200的深度(d)超过上基板120整个厚度的一半。优选地，导光部件200的宽度(W)可以等于或大于黑矩阵(BM)的宽度，但不是必须。为了优化装置的性能，可根据显示面板100的尺寸和结构适当地改变导光部件200的深度和宽度。
如图3的(b)所示，根据本发明第二实施例的导光部件200从上基板120的上表面内凹地形成，其中导光部件200具有方形截面。优选地，导光部件200的深度(d)超过上基板120整个厚度的一半。优选地，导光部件200的宽度(W)可以等于或大于黑矩阵(BM)的宽度，但不是必须。为了优化装置的性能，可根据显示面板100的尺寸和结构适当地改变导光部件200的深度和宽度。
如图3的(c)所示，根据本发明第三实施例的导光部件200从上基板120的上表面内凹地形成，其中导光部件200具有矩形截面。优选地，导光部件200的深度(d)超过上基板120整个厚度的一半。优选地，导光部件200的宽度(W)可以小于黑矩阵(BM)的宽度。
可利用物理蚀刻工艺或化学蚀刻工艺通过使用掩模(未示出)从上基板120的表面内凹地形成导光部件200。此时，物理蚀刻工艺可为喷砂工艺；化学蚀刻工艺可为干法蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺。在将下基板110和上基板120彼此接合的工艺之后，在附着上偏振板124的工艺之前，执行形成导光部件200的工艺。
在图1和2中，光轴改变部件300将经由显示面板100中限定的左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)入射的光划分成具有不同光轴的左眼图像和右眼图像。为此，光轴改变部件300可包括底座部件310、左眼延迟器320L、右眼延迟器320R以及防反射膜330。
底座部件310可由具有预定厚度的玻璃或薄膜形成。
左眼延迟器320L形成在底座部件310的后表面上，同时与显示面板100中限定的左眼显示区域(LDA)对应。左眼延迟器320L位于上偏振板124上。左眼延迟器320L改变经由左眼显示区域(LDA)入射的光的光轴，从而使得在立体图像模式中立体图像的左眼图像提供给观察者的左眼。此时，左眼延迟器320L可将经由左眼显示区域(LDA)入射的光改变为左旋(left-handed)偏振光。
右眼延迟器320R形成在底座部件310的后表面上，同时与显示面板100中限定的右眼显示区域(RDA)对应，并与左眼延迟器320L平行。此时，右眼延迟器320R形成在各左眼延迟器320L之间并位于上偏振板124上。右眼延迟器320R改变经由右眼显示区域(LDA)入射的光的光轴，从而使得在立体图像模式中立体图像的右眼图像提供给观察者的右眼。此时，右眼延迟器320R可将经由右眼显示区域(RDA)入射的光改变为右旋(right-handed)偏振光。
可将防反射膜330粘贴或涂覆到底座部件310的前表面上，从而减少表面反射，并消除由反射光造成的光干涉或散射。
可利用粘贴材料(未示出)将前述光轴改变部件300粘贴到上偏振板124的前表面。
如图4中所示，在根据本发明第一实施例的立体图像显示装置的情况下，导光部件200将经由右眼显示区域(RDA)发出并随后朝向相邻左眼延迟器320L行进的右眼图像(RI)朝向右眼延迟器320R反射；同时将经由左眼显示区域(LDA)发出并随后朝向相邻右眼延迟器320R行进的左眼图像(LI)朝向左眼延迟器320L反射。
在根据本发明第一实施例的立体图像显示装置中，导光部件200形成在上基板120上，同时与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠，由此通过避免立体图像中的左眼图像和右眼图像的串扰而改善了图像质量，并实现了立体图像的宽垂直(上与下)视角。通常，立体图像的垂直视角一般是由上基板120的后表面与延迟器320L和320R之间的间隔以及黑矩阵(BM)的宽度来确定的，通常为30°。但是，由于导光部件200的聚光，根据本发明的立体图像的垂直视角是由黑矩阵(BM)的宽度以及上基板120的后表面和导光部件200之间的间隔(D)来确定的。因此，根据本发明的立体图像的垂直视角可根据导光部件200的深度(d)的不同而得到增大，可大于60°。
图5是表示根据本发明第二实施例的立体图像显示装置的截面图，并且是沿图1中A-A’线的截面图。
参考图5，根据本发明第二实施例的立体图像显示装置包括显示面板100、导光部件200、光轴改变部件300和反光层400。除了反光层400的结构以外，根据本发明第二实施例的立体图像显示装置在结构上与根据本发明第一实施例的立体图像显示装置相同，因此这里省略对相同部件100、200和300的详细描述，在所有附图中相同的图标指代相同或相似的部件。
反光层400形成在从上基板120的上表面内凹地形成的导光部件200的内部，其中所述导光部件200具有三角形或四边形截面。优选地，反光层400由例如铝或硅的具有高反射系数的材料形成。反光层400将透过导光部件200的光朝向目标延迟器320L或320R反射，从而由于导光部件200的高反射效率可使立体图像的图像质量和亮度得到改善。
图6A到6D图解了根据本发明实施例制造立体图像显示装置的方法。
下面将参考图6A到6D描述根据本发明实施例制造立体图像显示装置的方法。
首先，如图6A中所示，准备显示面板100，其中所述显示面板100包括彼此接合的下基板110和上基板120，下基板110和上基板120具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域(LDA)和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域(RDA)。在下基板110上有薄膜晶体管阵列112，薄膜晶体管阵列112包括多条栅线(未示出)、多条数据线(未示出)以及多个像素(未示出)。在上基板120的后表面上有滤色器阵列，所述滤色器阵列包括与黑矩阵(BM)限定的像素区中的各个像素对应的多个滤色器(CF)，以及还有以预定厚度平坦地形成以覆盖黑矩阵(BM)和多个滤色器的保护层122。下基板110和上基板120彼此接合，在两基板间有液晶层130。
然后如图6B中所示，在上基板120中形成导光部件200，更具体地，沿左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面形成导光部件200。此时，如图3中的(a)到(c)所示，导光部件200从上基板120的上表面内凹地形成，其中所述导光部件200具有三角形或四边形截面。此时，导光部件200以这样的方式内凹地形成：导光部件200的深度(d)超过上基板120的整个厚度的一半。可利用物理蚀刻工艺或化学蚀刻工艺通过使用掩模(未示出)从上基板120的表面内凹地形成导光部件200。此时，物理蚀刻工艺可为喷砂工艺，化学蚀刻工艺可为干法蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺。
如图6C中所示，将下偏振板114附着到下基板110的后表面上；将上偏振板124附着到其中形成有导光部件200的上基板120的前表面上。
如图6D中所示，在上基板120上设置光轴改变部件300。此时，光轴改变部件300可包括底座部件310、左眼延迟器320L、右眼延迟器320R以及防反射膜330。
底座部件310可由具有预定厚度的玻璃或薄膜形成。
左眼延迟器320L形成在底座部件310的后表面上，同时与左眼显示区域(LDA)对应。左眼延迟器320L改变经由左眼显示区域(LDA)入射的光的光轴，即使其左旋偏振，从而使得在立体图像模式中立体图像的左眼图像提供给观察者的左眼。
右眼延迟器320R形成在各左眼延迟器320L之间，与右眼显示区域(RDA)对应，同时与左眼延迟器320L平行。右眼延迟器320R改变经由右眼显示区域(LDA)入射的光的光轴，即使其右旋偏振，从而使得在立体图像模式中立体图像的右眼图像提供给观察者的右眼。
可将防反射膜330粘贴或涂覆到底座部件310的前表面上，从而减少表面反射，并消除由于反射光引起的光干涉或散射。
前述光轴改变部件300可利用粘贴材料(未示出)粘贴到上偏振板124的前表面。
对于根据本发明实施例的立体图像显示装置的制造方法，如图7中所示，在上基板120中形成导光部件200的工艺可进一步包括在导光部件200内部形成反光层400。
反光层400形成在从上基板120的上表面内凹地形成的导光部件200的内部，其中所述导光部件200具有三角形或四边形截面。优选地，反光层400由例如铝或硅的具有高反射系数的材料形成。反光层400将透过导光部件200的光朝向目标延迟器320L或320R反射，由此立体图像的图像质量和亮度可由于导光部件200的高反射效率而得到改善。
对于根据本发明实施例的立体图像显示装置的制造方法，如图8中所示，将前述上偏振板124附着到其中形成有导光部件200和反光层400的上基板120的前表面。
对于根据本发明实施例的立体图像显示装置及其制造方法的以上说明，导光部件200形成在液晶显示面板100的上基板120中，但不是必须的。而是，导光部件200可形成在其他平板型显示面板而不是液晶显示面板100的上基板中。
根据本发明实施例的立体图像显示装置可用于移动通信终端、笔记本电脑、监视器、电视、公共显示器等等。
在根据本发明的上述立体图像显示装置中，导光部件200形成在上基板120中，同时与左眼显示区域(LDA)和右眼显示区域(RDA)之间的界面重叠。
这样就通过利用导光部件200的光反射避免立体图像的左眼图像和右眼图像的串扰而实现了对图像质量的改善。
同样，通过导光部件200的聚光能够实现立体图像的宽垂直(上和下)视角和良好的亮度。
在不脱离本发明精神和范围的情况下对本发明作出各种修改和变型对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明旨在涵盖归入所附权利要求书和其等同物的范围内的本发明的各种修改和变型。

Claims (13)

1.一种立体图像显示装置，包括：
包含彼此接合的下基板和上基板以及导光部件的显示面板，所述下基板和上基板具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域，所述导光部件形成在上基板中并与左眼显示区域和右眼显示区域之间的界面重叠；以及
形成在上基板上的光轴改变部件，其中所述光轴改变部件包括对应于左眼显示区域的左眼延迟器和对应于右眼显示区域的右眼延迟器，其中所述导光部件将透过右眼显示区域并朝向左眼延迟器行进的右眼图像朝向右眼延迟器反射；并且还将透过左眼图像显示区域并朝向右眼延迟器行进的左眼图像朝向左眼延迟器反射。
2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，
所述显示面板的上基板包括限定用于显示左眼图像和右眼图像的像素区的黑矩阵，和
所述导光部件从上基板的上表面内凹地形成以与黑矩阵重叠，使得所述导光部件的厚度超过所述上基板的整个厚度的一半。
3.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，
所述显示面板的上基板包括限定用于显示左眼图像和右眼图像的像素区的黑矩阵，和
具有三角形或四边形截面的导光部件从所述上基板的上表面内凹地形成以与黑矩阵重叠。
4.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括形成在所述导光部件中的反光层。
5.根据权利要求4所述的立体图像显示装置，其中所述反光层由铝或硅形成。
6.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，所述显示面板进一步包括：
附着到所述上基板的前表面以覆盖所述导光部件的上偏振板；以及
附着到所述下基板的后表面的下偏振板。
7.根据权利要求6所述的立体图像显示装置，其中所述光轴改变部件包括：
具有预定厚度的玻璃或薄膜的底座部件；以及
交替地形成在所述底座部件的面对所述上偏振板的后表面上的左眼延迟器和右眼延迟器。
8.根据权利要求7所述的立体图像显示装置，其中所述光轴改变部件进一步包括位于所述底座部件的前表面上的防反射膜。
9.一种用于制造立体图像显示装置的方法，包括：
准备包括彼此接合的下基板和上基板的显示面板，下基板和上基板具有用于显示立体图像的左眼图像的左眼显示区域和用于显示立体图像的右眼图像的右眼显示区域；
在显示面板的上基板中形成与左眼显示区域和右眼显示区域之间的界面重叠的导光部件；
将上偏振板附着到包括所述导光部件的显示面板的上基板的前表面；以及
在显示面板的上基板上形成光轴改变部件，其中所述光轴改变部件包括对应于左眼显示区域的左眼延迟器和对应于右眼显示区域的右眼延迟器，其中所述导光部件将透过右眼显示区域并朝向左眼延迟器行进的右眼图像朝向右眼延迟器反射；并且还将透过左眼图像显示区域并朝向右眼延迟器行进的左眼图像朝向左眼延迟器反射。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述显示面板的上基板包括限定用于显示左眼图像和右眼图像的像素区的黑矩阵，和
所述导光部件从上基板的上表面内凹地形成以与黑矩阵重叠，使得所述导光部件的厚度超过所述上基板的整个厚度的一半。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，
所述显示面板的上基板包括限定用于显示左眼图像和右眼图像的像素区的黑矩阵，和
具有三角形或四边形截面的导光部件从所述上基板的上表面内凹地形成以与黑矩阵重叠。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述导光部件是利用物理蚀刻工艺或化学蚀刻工艺通过使用掩模来形成的。
13.根据权利要求9所述的方法，其中在所述上基板中形成所述导光部件的工艺包括在所述导光部件中形成由铝或硅形成的反光层。
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