CN103149707B - 相位延迟装置及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种相位延迟装置及其驱动方法、显示装置，用以制作偏振特性均一的相位延迟装置，减小光线通过相位延迟装置后的色散和斜视色差。所述相位延迟装置包括间隔设置的多个电光晶体片和多个电极片；所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场。

Description

相位延迟装置及其驱动方法、显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种相位延迟装置及其驱动方法、显示装置。

背景技术

三维（3D）显示技术发展迅速，已成为显示技术领域研究热点。三维显示的基本原理是利用观察者的两眼视差，分别提供给双眼不同的影像而产生立体效果。三维显示技术通常分为眼镜式和非眼镜式。对于眼镜式，显示装置在不同偏振方向以时分方式显示左眼图像和右眼图像，观察者需要佩戴偏振眼镜或快门眼镜获得三维显示效果。眼镜式三维技术包括主动快门眼镜式、偏光眼镜式等。

目前的3D显示技术PR(PatternedRetarder,偏振3D技术)(也称偏光式3D技术)中起偏光作用的镜片成本较高；而FPR(FilmPatternedRetarder,薄膜式偏振3D技术)技术以薄膜代替镜片，降低了成本。

FPR技术原理如下：

1、奇偶行像素原始图像的光线通过的相位延迟装置（retardation）形成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；

相位延迟装置的不同区域对应于显示面板的每一行像素，从显示面板的奇偶行像素垂直出来的光线为45度线偏振光，在经过各自对应的相位延迟装置区域后转为左旋圆偏振光（左旋圆偏光）和右旋圆偏振光（右旋圆偏光），如奇数行像素出来的光线转为左旋圆偏光，偶数行像素出来的光线转为右旋圆偏光。

2、经过观察者佩戴的3D(Three-Dimensional,三维)一个眼镜片，右旋圆偏光变为90°线偏振光通过眼镜中偏光片，而左旋圆偏光变为0°线偏振光被眼镜中偏光片吸收；同理，另一镜片中，左旋圆偏光变为90°线偏振光通过眼镜中偏光片，右旋圆偏光变为0°线偏振光被眼镜中偏光片吸收。

3、观察者左、右眼接收不同的图像，达到3D显示效果。

现有技术中相位延迟装置采用液晶延迟片，在制作工艺上，液晶层的涂覆固化很难保证，影响每行延迟的均一性，对不同波长的色散性较大，斜视色差明显。

发明内容

本发明实施例提供了一种相位延迟装置及其驱动方法、显示装置，可以解决上述技术问题。

本发明实施例提供的一种相位延迟装置包括间隔设置的多个电光晶体片和多个电极片，所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场。

本发明实施例提供的所述相位延迟置装置的驱动方法包括：

向相邻电极片输入不同电压，使相邻电光晶体片所处电场方向相反；通过电场作用使得相邻电光晶体片分别成为四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片。

本发明实施例提供的一种显示装置，包括显示面板，还包括本发明实施例提供的相位延迟装置；所述相位延迟装置设置于显示面板出光面一侧；所述电光晶体片、所述电极片与所述显示面板中的像素行平行排列。

通过以上技术方案可知，本发明提供的一种相位延迟装置包括间隔设置的多个电光晶体片和多个电极片，所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场。由于每一电光晶体片的偏振特性可以根据输入的电场进行调整，保证了相位延迟装置偏振特性的均一性，减小了对不同波长的色散，以及减小了斜视色差。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种相位延迟装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电光晶体片的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种相位延迟装置驱动方法示意图；

图5为本发明实施例提供的显示装置的原理示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种相位延迟装置及其驱动方法、显示装置，用以制作偏振特性均一的相位延迟装置，减小对不同波长的色散，以及减小斜视色差。

参见图1，本发明实施例提供的一种相位延迟装置包括间隔设置的多个电光晶体片和多个电极片，所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场。

较佳的，所述电光晶体片的材质为具有反演对称性的电光晶体，包括磷酸二氢钾KDP晶体、钛酸钡BaTiO₃晶体，铌酸锂LiNbO₃晶体、磷酸二氢铵(NH₄)H₂PO₄（也称作ADP）晶体。所述反演对称性，包括中心反演对称，或轴向反演对称。

本发明实施例提供的一种相位延迟置装置的驱动方法包括：

向相邻电极片输入不同电压，使相邻电光晶体片所处电场方向相反；通过电场作用使得相邻电光晶体片分别成为四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片。

较佳的，所述相邻电极片的输入的电压V₊和电压V_-分别满足以下条件：

$\mathrm{\Γ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{c}[(n_o-n_e)+\frac{n_o^3}{2}{r}_{63}\left(\frac{V_{+}}{D}\right)]=\frac{\mathrm{\π}}{2},$

$\mathrm{\Γ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{c}[(n_o-n_e)+\frac{n_o^3}{2}{r}_{63}\left(\frac{V_{-}}{D}\right)]=-\frac{\mathrm{\π}}{2};$

其中，Γ为位相差；ω为角频率；L为电光晶体片的厚度，厚度方向与通过所述相位延迟装置的光线传播方向相同；c为光速；n_o为寻常折射率；n_e为非常折射率；r₆₃为电光张量，即6×3矩阵中r₆₃分量；V₊和V_-为加载在电光晶体片的电压；D为电光晶体片宽度，宽度方向与所述电场方向平行。

加载在电光晶体片的电场大小由电光晶体片两端的金属电极的输入电平的差值和电光晶体片的宽度决定。

本发明实施例提供的一种显示装置，包括显示面板，还包括本发明实施例提供的相位延迟装置；所述相位延迟装置设置于显示面板出光面一侧；所述电光晶体片、所述电极片与所述显示面板中的像素行平行排列，如图2所示。

较佳的，所述电光晶体片的厚度范围为0.5mm~2mm；所述电光晶体片的厚度方向与通过所述相位延迟装置的光线传播方向相同。

较佳的，所述电光晶体片的长度为显示面板中像素行的长度；长度方向与显示面板中的像素行平行。

较佳的，所述电光晶体片的宽度为对应的显示面板中像素行的宽度。

本发明实施例中电光晶体片的尺寸选择包括但不限于上述尺寸，与显示装置中像素的使用方式有关。例如可以设置原始图像中以每两行像素对应一个四分之一波长相位延迟片或负四分之一波长相位延迟片，则电光晶体片的宽度可设计为两行像素的宽度。

较佳的，所述显示面板为TN(TwistedNematic,扭曲向列)型面板。

较佳的，所述显示面板为IPS（In-PlaneSwitching,平面转换）型或ADS(ADvancedSuperDimensionSwtich,高级超维场转换)型面板；所述ADS型面板具体还可以为高透过率I-ADS、高开口率H-ADS、高分辨率S-ADS等改进的ADS型面板。

所述平面内转换型或高级超维场转换型液晶面板中起偏器和检偏器的透过轴方向与像素行方向的夹角分别为正45度和负45度。

较佳的，显示装置通过电极片对电光晶体片依次输入电压V₊和电压V_-，使电光晶体片处于不同的电场，从而使得电光晶体片分别成为四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片。所述四分之一波长相位延迟片，用于使入射光线成为右旋圆偏光；所述负四分之一波长相位延迟片，用于使入射光线成为左旋圆偏光。四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片交替排列，用户使用FPR3D圆偏光眼镜即可接收到3D图像。

下面给出本发明的具体实施例：

为便于描述，以面板（panel）的垂直方向为y方向，像素行的平行方向为x方向，z方向同时垂直于x方向和y方向。

相位延迟装置制作流程：

a、将KDP切割成与像素同宽度D的长条；厚度L的取值为0.5毫米(mm)~2毫米(mm)；其中，D在z方向，L在y方向，如图3所示；

b、按照像素行的长度对晶体条进行切割和拼接，单个晶体条即为一电光晶体片；

c、将电光晶体片组装制作成相位延迟装置，其中，每一电光晶体片z方向两侧制作有金属电极，电极宽度为L。

d、将各个电光晶体片的两端的金属电极与驱动电路连接，向电光晶体片的金属电极依次输入高电压、低电压，使得加载在相邻电光晶体片的电场强度相同，电场方向相反。

具体说来，各电光晶体片在相邻处的金属电极并联接入输入电压，各金属电极的输入电压逐行交替为V/2和-V/2，如图4所示。则加载在电光晶体片的电场电压依次为V/2-(-V/2)=V，(-V/2)-V/2=-V。

相位延迟装置的调试：

调节金属电极的输入电压的大小，使得相邻两行像素对应的电光晶体片分别成为四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片。所述负四分之一波长相位延迟片，用于使入射光线成为左旋圆偏光；所述四分之一波长相位延迟片，用于使入射光线成为右旋圆偏光。调节后的电光晶体片的电压V₊和V_-正好满足以下电光效应公式：

$\mathrm{\Γ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{c}[(n_o-n_e)+\frac{n_o^3}{2}{r}_{63}\left(\frac{V_{+}}{D}\right)]=\frac{\mathrm{\π}}{2},$ $\mathrm{\Γ}=\frac{\mathrm{\ωL}}{c}[(n_o-n_e)+\frac{n_o^3}{2}{r}_{63}\left(\frac{V_{-}}{D}\right)]=-\frac{\mathrm{\π}}{2}$

n_o为寻常折射率，n_e为非常折射率，r₆₃为电光张量，是晶体的固有参数。对于KDP晶体，n_o=1.5115，n_e=1.4698，r₆₃=10.3pm/V。

如图5所示，从panel射出的线偏振光经过电光晶体片之后，逐行交替形成左旋圆偏光和右旋圆偏光，二者通过FPR3D圆偏光眼镜之后分别仅在各自对应的眼中呈现，从而使得用户双眼接收到不同的图像，达到了3D显示效果。

本发明的FPR显示装置相比于现有技术中的FPR显示装置，由于使用了偏振特性均一的相位延迟装置，解决了FPR显示装置的色散和斜视色差明显的问题。用户在通过FPR3D圆偏光眼镜接收画面时，能够获得更好的体验。

本发明的相位延迟装置也可以应用于其他领域，代替现有技术中的波片，通过控制相位延迟装置中的电极片之间的电场，使电光晶体成为四分之一波片、负四分之一波片或者其他形式的波片，如二分之一波片。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种显示装置，包括显示面板，其特征在于，所述显示装置包括相位延迟装置，所述相位延迟装置包括间隔设置的多个电光晶体片和多个电极片；

所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场；

所述相位延迟装置设置于显示面板出光面一侧；

所述电光晶体片、所述电极片与所述显示面板中的像素行平行排列；

其中，所述电极片连接有驱动电路，所述电极片之间可以形成电场，包括：

相邻的电极片输入有不同电压，使相邻电光晶体片所处电场方向相反；通过电场作用使得相邻电光晶体片分别成为四分之一波长相位延迟片与负四分之一波长相位延迟片。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述电光晶体片的材质为具有非反演对称性的电光晶体，包括磷酸二氢钾晶体、钛酸钡晶体，铌酸锂晶体、磷酸二氢铵晶体。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述电光晶体片的厚度范围为0.5mm～2mm；

所述电光晶体片的厚度方向与通过所述相位延迟装置的光线传播方向相同。

4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述电光晶体片的长度为显示面板中像素行的长度；长度方向与显示面板中的像素行平行。

5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述电光晶体片的宽度为显示面板中像素行的宽度。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述显示面板为扭曲向列型液晶面板。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述显示面板为平面内转换型或高级超维场转换型液晶面板；

所述平面内转换型或高级超维场转换型液晶面板中起偏器和检偏器的透过轴方向与像素行方向的夹角分别为正45度和负45度。