CN103154802A - 立体图像显示器的多功能滤光片和包括其的立体图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种立体图像显示器的多功能滤光片和包含该多功能滤光片的立体图像显示装置。该滤光片包括：被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域和调整左眼图像的偏振状态的第二区域的3D滤光层，以及形成有RGB图案的滤色层，其中滤色层的RGB图案和3D滤光层的图案相互对应。

Description

立体图像显示器的多功能滤光片和包括其的立体图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种立体显示装置的滤光片和一种包括该滤光片的立体显示装置，尤其涉及一种立体显示装置的用于仅通过单个滤光片来执行滤色功能和三维滤光功能的多功能滤光片和一种包括该滤光片的立体显示装置。 
背景技术
对于图像显示装置而言，立体显示装置是一种新概念，它用于通过提供对于观察者看起来和感觉起来与现有二维图像非常不同的、与实际图像近似的三维图像来提高视觉信息的质量水平。通常，人们感知三维视觉效果的原因是公知的，即当人们看到一个物体时，图像到达左眼和右眼有一个时间差。即，由于人的双眼相互间隔开约65mm，从而图像从稍微不同的方向到达眼睛，因而在显示立体图像时导致双眼视差，于是实现了三维效果。作为其结果，可以通过对观察者的双眼显示具有时间差的图像的方法来实现立体图像。 
现有的立体显示装置粗略分为有一副偏光眼镜的显示装置和无偏光眼镜的显示装置两类。使用一副偏光眼镜的立体显示装置通过附在这副偏光眼镜上的偏振板投射具有各自不同偏振属性的左眼图像和右眼图像（其允许只将左眼图像投射到左眼镜片上并且只将右眼图像投射到右眼镜片上），因而提供立体视觉效果。这种使用一副眼镜的技术需要使用者佩戴不方便的偏光眼镜，但具有较小的视角限制，且所需的制造工艺相对简单。 
通常，使用一副偏光眼镜的现有立体显示装置包括：图像产生单元，包括用来产生左眼图像的左眼图像单元和用来产生右眼图像的右眼图像单元；滤光单元，改变图像显示单元所产生的左眼图像光和右眼图像光的偏振状态。 
在这一点上，图像产生单元可以包括例如液晶显示面板（LCD）和等离子显示面板（PDP）的显示面板。例如，图像显示单元包括：薄膜晶体管（TFT） -阵列基板,包括晶体管和像素电极；滤色基板，包括透明电极和滤色层；以及液晶晶胞（liquid crystal cell），在平行方向或垂直方向上二维布置。 
此外，滤光单元包括偏振膜或附有相差板的偏振板，它们都对应于右眼图像显示单元和左眼图像显示单元被分别图案化。滤光单元通常附着在外部滤光片基板上。 
然而，在现有立体显示装置的情况下，由于在滤光片与图像显示单元的滤色层之间有厚玻璃基板，从而来自图像显示单元的左眼图像光和右眼图像光被投射到各自相对的眼睛，因而引起串扰（crosstalk）。其结果是，变得很难获得清晰的三维图像。 
另外，在立体图像显示装置中，准确定位图像显示单元的像素和滤光片的图案非常重要。然而，当图像显示单元的像素与滤光片的图案不对应时，左眼图像光和右眼图像光没有被合理分开，于是不能精确地获得三维图像。此外，关于现有立体显示装置，难于精确匹配图像显示单元的像素和滤光片的图案。 
发明内容
技术问题 
本发明的一个方面提供了一种立体显示装置的用来减少串扰并阻止由于像素和滤光片图案失配引起的质量变差的滤光片和一种包括该滤光片的立体显示装置。 
技术方案 
根据本发明的一个方面，提供了一种立体显示装置的多功能滤光片，包括：被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域和调整左眼图像的偏振状态的第二区域的3D滤光层；以及具有RGB图案的滤色层，其中所述滤色层的RGB图案和所述3D滤光层的图案形成为相互对应。 
立体图像显示装置的所述多功能滤光片可以附着到立体显示装置中的显示面板的外侧。 
立体图像显示装置的所述多功能滤光片还可以包括位于所述3D滤光层和所述滤色层之间的粘合层。 
立体图像显示装置的所述多功能滤光片还可以包括位于所述滤光片的最 上层上的粘合层。 
可以通过印刷法或光刻法形成所述滤色层。 
可以通过喷墨印刷法或凹版印刷法形成所述滤色层。 
依据本发明的另一个方面，提供了一种包含所述立体显示装置的多功能滤光片的立体显示装置。 
依据本发明的另一个方面，提供了一种立体显示装置，包括：图像产生单元，包括在一侧具有透明电极的上基板、与所述上基板间隔开并在一侧具有透明电极的下基板、以及***所述上基板与下基板之间的液晶晶胞；滤光片，包括被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域及调整左眼图像的偏振状态的第二区域的3D滤光层和具有RGB图案的滤色层，所述滤光片被布置在所述上基板的外侧。 
技术效果 
本发明的滤光片仅通过一个滤光片执行滤色功能和三维滤光功能。因此，当使用本发明的滤光片时，图像产生单元中的基板上不需要滤色片。 
并且，在本发明的滤光片的情况下，因为将滤色片和三维滤光片集成为一体，由于像素与三维滤光片之间的距离短，所以可以有效减少串扰。 
并且，根据本发明，因为直接在三维滤光片的图案上形成滤色片的RGB图案，所以RGB图案和三维滤光片图案精确地形成为彼此对应。因而，可以获得高质量的三维图像。 
另外，本发明的滤光片布置在图像产生单元（即显示面板）中的基板的外侧。 
附图说明
当结合附图时，从下面的详细描述中，将更清楚地理解本发明的上述及其他方面、特征以及其它优点，其中： 
图1到图5是示出根据本发明实施例的立体显示装置的多功能滤光片的视图； 
图6是根据本发明实施例的立体显示装置的视图；以及 
图7是示出所测量的串扰率的图表。 
附图标记说明： 
100：3D滤光层 
110：第一区域 
120：第二区域 
200：滤色层 
300、500：基膜 
400：粘合层 
610：上基板 
620：下基板 
630、640：透明电极 
650：液晶晶胞 
700：离型膜 
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。 
图1到图5是示出根据本发明实施例的立体显示装置的多功能滤光片的视图。 
如图1到图5所示，本发明的滤光片包括3D滤光层100和滤色层200。 
3D滤光层100用于通过改变左眼图像光和右眼图像光的偏振状态以实现立体图像。3D滤光层100包括用于调整右眼图像光的偏振状态的第一区域110和用于调整左眼图像光的偏振状态的第二区域120。例如，3D滤光层100包括光程差膜（retardation film），该光程差膜被图案化为允许第一区域和第二区域具有各自不同的相位差值。在这一点上，3D滤光层100的图案可以是条状或网状，但并不限于此。 
例如，3D滤光层100包括在基膜上形成图案化的液晶取向层，在其上涂敷液晶，用紫外线将其硬化以固定液晶的取向，并调整偏振状态。在这一点上，可以通过各种方法来执行将取向层图案化。例如，一种方法包括在与第一区域和第二区域对应的特定部分中交替地形成各自不同的液晶取向层。另一种方法包括在基膜的整个表面上形成取向层，并在该取向层上形成另外一个取向层覆盖在与第二区域对应的部分上。另外一种方法包括在基膜的整个 表面上形成取向层，并使用光掩模在各自不同的方向上将偏振光投射到第一区域和第二区域。液晶排列在通过上述方法形成的图案化的取向层上，于是实现了具有各自不同取向方向的第一区域和第二区域。 
下一步，滤色层200用于实现彩色图像并包含RGB图案。在这一点上，滤色层200的RGB图案形成为与3D滤光层100的图案对应。 
例如，可以通过使用彩色光敏材料的光刻法或印刷法来制造滤色层200。如果使用印刷法，其可以包括喷墨印刷法或凹版印刷法。 
同时，依据本发明，可以在基膜300上堆叠3D滤光层100和滤光层200。在这一点上，可以改变它们的堆叠次序。即，如图1所示，可以在基膜300上首先形成滤色层200，接着可以在其上形成3D滤光层100。如图2所示，可以在基膜300上依次形成3D滤光层100和滤色层200。 
此外，如图5所示，除了在一个基膜上依次堆叠3D滤光层100和滤色层200的方法之外，还可以通过包括在基膜300上形成3D滤光层100、在另外一个基膜500上形成滤色层200、并用粘合层400将两个基膜300和500接合的方法来制造本发明的滤光片。 
可以用具有优异透光性的膜来制造基膜300和500，但不特别限于此。例如，基膜300和500可以包含三氯醋酸酯膜（trichloroacetate film）、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（polyethylene terephthalate film）、环烯烃共聚物膜（cycloolefin copolymer film）、聚萘二甲酸乙二醇酯膜（polyethylene naphthalate film）、乙酸纤维素膜（celluose acetate film）、丁酸纤维素膜（cellulose butyrate film）、丙酸纤维素膜（cellulose propionate film）、乙基纤维素膜（ethyl cellulose film）、丙烯酸膜（acrylic film）、聚乙烯醇膜（polyvinyl alcohol film）以及聚乙烯膜（polyethylene film）。 
同时，除了3D滤光层100和滤色层200之外，滤光片还可以包括粘合层400。如图3所示，粘合层400可以布置在滤光片的最上层上，并且如图4所示，粘合层400可以布置在光学滤光层100与滤色层200之间。 
当粘合层400形成在滤光片的最上层上时，它用于将滤光片附着到显示装置。粘合层400可以包括丙烯酸粘合剂、橡胶粘合剂以及硅粘合剂，但是具有优异透光性的烯酸粘合剂可以优选用于粘合层400。此外，在此情况下，可以将离型膜（release film）700另外附着到粘合层400，以防止异物附着。 在滤光片附着到显示装置时去掉离型膜700。然后，将滤光片附着到显示装置。在粘合层400形成时，由于可以从显示装置的表面上拆下滤光片，所以在滤色层200或3D滤光层100损坏或故障时，可以容易地更换滤色层200或3D滤光层100。 
此外，在形成粘合层400之后，如果滤色层200是用喷墨印刷的方法来形成的，那么在粘合层400上印刷滤色图案。粘合层400用作受墨层，从而提高墨水染色能力。 
同时，粘合层400的厚度可以在大约5微米到大约30微米之间。如果粘合层400的厚度小于大约5微米，那么精确的涂敷可能会很困难，并且，如果粘合层400的厚度大于大约30微米，那么会增加粘合剂的用量。 
在应用本发明的滤光片时，由于滤色层200的RGB像素与3D滤光层100之间的距离相对较短，所以大大减小了串扰。另外，在本发明的滤光片的情况下，因为将滤色层200与3D滤光层100集成为一体，所以RGB图案和3D滤光图案可以形成为精确地彼此对应，作为其结果，可以实现高质量的3D图像。 
同时，本发明的滤光片可以附着到图像显示装置中的显示面板的外侧。在这里，显示面板用于产生立体图像。当滤光片布置在用于产生立体图像的显示面板的外侧时，制造由玻璃材料形成的面板，然后执行用于将滤光片附着到显示面板外侧的工艺。因此，由于没有执行用于LCD面板制造工艺的高于约200℃的通常高温工艺或用于PDP制造工艺的高于约500℃的通常高温工艺，所以没有使用耐高于大约200℃的热的膜，而是使用通常的膜。通常的膜可以包括三氯醋酸酯膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、环烯烃共聚物膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜、乙酸纤维素膜、丁酸纤维素膜、丙酸纤维素膜、乙基纤维素膜、丙烯酸膜、聚乙烯醇膜以及聚乙烯膜。这些膜在透明性、着色性以及成本方面都优于耐高温的聚酰亚胺膜。此外，可以用具有低耐热性的材料形成用于3D滤光层的液晶取向层或用于滤色层的着色层。并且，因为可以从立体显示装置的基板上拆下本发明的滤光片，所以当在滤色层或3D滤光层中发生缺陷或损伤时，可以容易地维修或更换滤光片，因而促进制造工艺。 
在本发明的另一个方面中，提供了一种包括滤光片的立体显示装置。更详细地讲，本发明的立体显示装置包括用于产生图像光的图像产生单元和滤 光片。 
在这一点上，滤光片和上文所述的滤光片相同。图像产生单元可以产生左眼图像光和右眼图像光，且可以是一种例如LCD面板或PDP面板的通常显示面板。然而，根据本发明，由于滤光片包括滤色片，所以在显示面板的基板上不需要滤色片。 
图6是依据本发明实施例的立体显示装置的视图。 
如图6所示，本发明的立体显示装置包括上基板610、下基板620、由***在上基板610与下基板620之间的液晶晶胞650形成的图像产生单元600、以及布置在图像产生单元中的上基板610的外侧处的滤光片10。 
在这一点上，上基板610与下基板620可以用具有优异透光性的材料来形成，并且例如可以包括玻璃或塑料基板。此外，在上基板610与下基板620的相互面对的表面上，形成用于为液晶晶胞650供应电力的透明电极630和640。 
液晶晶胞650用于通过调整偏振光的透光性来表示像素的开/关状态和灰度状态，并可以具有与通常LCD装置相同的结构。 
同时，滤光片10被布置在上基板610的外侧，并且包括被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域110和调整左眼图像的偏振状态的第二区域120的3D滤光层100，以及具有RGB图案的滤色层200。因为上文已经描述了滤光片10的详细描述，所以将省略重复的描述。 
实施方式 
在下文中，将根据本发明的实施例更详细地描述本发明。 
实施例1 
在将第一取向层全面涂敷到三氯醋酸酯膜后，将+45°偏振UV光照射到产物上，使第一取向层硬化。接下来，将第二取向层涂敷到平行线形状的第一取向层上，并将-45°偏振UV光照射到产物上，使第二取向层硬化。下一步，将液晶涂覆在产物上使其硬化，于是形成了具有平行线形状的3D滤光层。 
将丙烯粘合剂以20微米的厚度均匀涂敷到3D滤光层上，以形成粘合层。 
通过喷墨方法将彩色墨水涂敷到粘合层上以排列为与3D滤光层的线条正交，并且将产物干燥，以形成滤色层。结果是，最终制成滤光片。 
在从光学膜移除离型膜后，将光学膜附着到LCD装置，以制造立体显示装置。 
实施例2 
以与实施例1相同的方式，当在三氯醋酸酯膜上形成平行线形状的3D滤光层后，通过凹版印刷机涂敷彩色墨水以排列为与3D滤光层的线条正交，然后干燥，以形成滤色层。 
将丙烯粘合剂以20微米的厚度均匀涂敷到滤色层，并接着将离型膜附着到其上面，以制造滤光片。 
在从滤光片上移除离型膜后，将滤光片附着到LCD装置，以制造立体显示装置。 
实施例3 
除了采用光刻法形成滤色片外，实施例3与实施例2使用同样的方法。 
实施例4 
以与实施例1相同的方式，在三氯醋酸酯膜上形成平行线形状的3D滤光层。 
将丙烯粘合剂以20微米的厚度均匀涂敷到聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上，并以喷墨方法将彩色墨水涂敷到粘合层上以排列为与3D滤光层的线条正交，然后干燥，以形成滤色层。 
在层压具有3D滤光层的三氯醋酸酯膜与具有滤色层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜之后，在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的外侧涂敷粘合剂，并将离型膜附着到其上面，以制造滤光片。 
在从滤光片移除离型膜后，将滤光片附着到LCD装置，以制造立体显示装置。 
实施例5 
除了在环烯烃共聚物膜上形成滤色层外，通过与实施例4相同的方法来制造立体显示装置。 
对照例 
将没有与滤色片集成的单个3D滤光片安装到在上基板与透明电极间具有滤色片的可用LCD面板的外表面上，以制造立体显示装置。 
测量了实施例1到5以及对照例的立体显示装置的串扰率。 
<测量条件> 
像素间距：大约0.54mm 
镜片厚度：大约0.63mm 
多功能滤光片厚度：大约0.2mm 
观看距离：大约1500mm 
串扰率XT(θ)定义为下面的公式（1）: 
公式(1): 
此外，在公式（1）中，如下面的公式（2）和（3）来定义XTL(θ)和XTR(θ)。 
公式(2): 
公式(3): 
其中： 
BL代表在实现左眼图像光和右眼图像光的所有像素都在黑色模式、并且通过偏光眼镜的左眼镜片单元以视角θ观察到左眼图像光时的亮度， 
LL是在实现右眼图像光的像素在黑色模式、实现左眼图像光的像素在白色模式、并且通过偏光眼镜的左眼镜片单元以视角θ观察到左眼图像光时的亮度， 
RL是在实现右眼图像光的像素在白色模式、实现左眼图像光的像素在黑色模式、并且通过偏光眼镜的左眼镜片单元以视角θ观察到左眼图像光时的亮度， 
BR代表在实现左眼图像光和右眼图像光的所有像素都在黑色模式、并且通过偏光眼镜的右眼镜片单元以视角θ观察到右眼图像光时的亮度， 
LR是在实现右眼图像光的像素在黑色模式、实现左眼图像光的像素在白色模式、并且通过偏光眼镜的右眼镜片单元以视角θ观察到右眼图像光时的亮度，以及 
RR是在实现右眼图像光的像素在白色模式、实现左眼图像光的像素在黑色 模式、并且通过偏光眼镜的右眼镜片单元以视角θ观察到右眼图像光时的亮度。 
图7是示出所测量的串扰率的图表。实施例1到5的测量值显示出在测量误差内的同一水平。通过图7，显示出实施例1到5的串扰率明显比对照实施例的串扰率低。 

Claims (9)

1.一种立体显示装置的多功能滤光片，包括：
3D滤光层，被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域和调整左眼图像的偏振状态的第二区域；以及
滤色层，具有RGB图案，
其中，所述滤色层的所述RGB图案和所述3D滤光层的图案形成为相互对应。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置的多功能滤光片，其中，所述滤光片附着到所述立体显示装置中的显示面板的外侧。
3.根据权利要求1所述的立体显示装置的多功能滤光片，还包括：粘合层，位于所述3D滤光层和所述滤色层之间。
4.根据权利要求1所述的立体显示装置的多功能滤光片，还包括：粘合层，位于所述滤光片的最上层上。
5.根据权利要求1所述的立体显示装置的多功能滤光片，其中，所述滤色层通过印刷法形成。
6.根据权利要求5所述的立体显示装置的多功能滤光片，其中，所述滤色层通过喷墨印刷法或凹版印刷法形成。
7.根据权利要求1所述的立体显示装置的多功能滤光片，其中，所述滤色层通过光刻法形成。
8.一种立体显示装置，包括权利要求1到权利要求7中的一项权利要求所述的立体显示装置的多功能滤光片。
9.一种立体显示装置，包括：
图像产生单元，包括在一侧具有透明电极的上基板、与所述上基板间隔开并在一侧具有透明电极的下基板、以及***所述上基板和下基板之间的液晶晶胞；以及
滤光片，包括被图案化为调整右眼图像的偏振状态的第一区域及调整左眼图像的偏振状态的第二区域的3D滤光层和具有RGB图案的滤色层，所述滤光片被布置在所述上基板的外侧。
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