CN105425403A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种显示装置，显示装置包括：显示面板；光学***，位于显示面板之上；以及图形控制器，构造为控制显示面板和光学***，其中，光学***包括：第一面板，包括在第一方向延伸的多个第一电极；第二面板，面对第一面板，并且包括在与第一方向交叉的第二方向延伸的多个第二电极；光学转换层，位于第一面板和第二面板之间；以及位于第一电极与第二电极之间的第一绝缘层，包括有机材料，其中，在触摸模式下，一个或更多个第一电极和一个或更多个第二电极彼此交叉以形成触摸感测电容器，其中，在多视角模式下，第一电极和第二电极构造为向光学转换层施加电场，以根据沿光学***的位置产生不同的相位差。

Description

显示装置
本申请要求于2014年9月12日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0121319号韩国专利申请的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明的实施例的各个方面涉及一种光学***和包括该光学***的显示装置。
背景技术
近年来，能够显示三维(3D)图像或在不同的位置向各用户(例如，观看者)呈现不同的图像(多视角)的显示装置已经备受关注。
通常，在3D图像显示装置中，通过使用双眼视差效应来体现显示对象的立体感知以在近距离创建立体感知。例如，当不同的二维(2D)图像分别呈现给左眼和右眼，并且呈现给左眼的图像(以下称为“左眼图像”)和呈现给右眼的图像(以下称为“右眼图像”)传递到观看者的大脑时，左眼图像和右眼图像在观看者的大脑中结合，以被识别为具有深度或立体感知的3D图像(例如，使观看者感受到显示的图像的深度感知)。
能够显示3D图像的3D图像显示装置可以使用双眼视差效应，并且可以通过使用诸如快门眼镜、偏光眼镜等的眼镜来显示立体3D图像，或可以为自动立体3D图像显示装置，在该自动立体3D图像显示装置中，诸如柱状透镜、视差屏障等的光学***设置在显示装置上，并且无需眼镜来显示3D图像。
多视角显示技术可以使用与3D图像显示技术类似的方法以向不同位置处的观察者呈现不同的图像。
自动立体3D图像显示装置和/或多视角显示装置使用透镜来显示对应于不同视点的图像，并且通过使用定位于显示面板和观察者之间的透镜来改变图像的光路以将3D图像或多视角图像划分为若干个视点而显示，并且发送各图像到每个视点，从而实现3D图像或多视角图像。使用透镜的自动立体3D图像/多视角显示装置可以显示具有比使用屏障的显示装置更高亮度的图像。
显示装置也可以包括能够对应于显示的图像进行用户交互的触摸感测功能。触摸感测功能用于当用户使用手指或触摸笔接近或触摸屏幕例如以书写文字或画出图形时，通过感测施加到显示装置的屏幕的压力、负荷(例如，电荷或电流)、光等的变化，创建诸如对象是否接近或触摸屏幕及其触摸位置的触摸信息。显示装置可以接收到基于触摸信息的图像信号。
触摸感测功能可以通过传感器而实施。传感器可以分为诸如电阻式、电容式、电磁(EM)式和/或光学式的多种类型。
这些多种类型的传感器之中，电容式传感器包括感测电容器，并且检测当诸如手指的导体接近传感器时产生的感测电容器的电容变化以确定导体是否与传感器接触以及相应的接触位置。
电容式触摸感测传感器包括具有发送检测信号的多个感测电极的感测电容器，并且检测在诸如手指的导体接近触摸感测传感器时产生的感测电容器的电容变化，从而确定导体是否与传感器和相应的接触位置接触。
在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于加强对发明的背景技术的理解，因此它可以包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
期望一种既具有3D图像显示功能又具有触摸感测功能的显示装置。如果将用于显示3D图像或多视角图像的诸如透镜的光学***和具有触摸感测功能的单独的传感器附接到显示装置，则整个显示装置的厚度和重量会增大，并且/或显示的图像的亮度会降低，使得产品的竞争力和优势会下降。另外，光学***和传感器会使用包括一些掩模的更复杂的工艺和更多的处理时间而形成，导致制造成本增加。
因此，本发明的实施例的各个方面提供一种光学***和包括该光学***的显示装置，所述光学***在具有触摸感测功能和多视点图像显示功能的同时，在不降低诸如3D图像和多视角图像的图像的亮度的情况下，减少了诸如厚度增加、重量增加、处理步骤的数量增加、处理时间增加以及处理成本增加的使产品竞争性下降的缺陷。
根据本发明的示例性实施例的光学***包括：第一面板，包括沿第一方向延伸的多个第一电极；第二面板，面对第一面板，并且包括沿与第一方向交叉的第二方向延伸的多个第二电极；光学转换层，位于第一面板和第二面板之间；以及第一绝缘层，位于第一电极和第二电极之间，第一绝缘层包括有机材料，其中，在触摸模式下，一个或更多个第一电极和一个或更多个第二电极彼此交叉以形成触摸感测电容器以感测触摸，其中，在多视角模式下，第一电极和第二电极构造为向光学转换层施加电场，以产生根据沿光学***的位置而不同的相位差，电场取决于第一电极和第二电极之间的电压差。
根据本发明的示例性实施例，显示装置包括：显示面板；光学***，面对显示面板；以及图形控制器，构造为控制显示面板和光学***。光学***包括：第一面板，包括沿第一方向延伸的多个第一电极；第二面板，面对第一面板，并且包括沿与第一方向交叉的第二方向延伸的多个第二电极；光学转换层，位于第一面板和第二面板之间；以及第一绝缘层，位于第一电极和第二电极之间。在触摸模式下，一个或更多个第一电极与一个或更多个第二电极彼此交叉而形成触摸感测电容器以感测触摸，在多视角模式下，第一电极和第二电极将电场施加到光学转换层，电场取决于第一电极和第二电极之间的电压差，以产生根据沿光学***的位置而不同的相位差。第一绝缘层在与显示面板的显示区对应的区域中与多个第一电极和/或多个第二电极基本上全部叠置或者基本上全部覆盖多个第一电极和/或多个第二电极。
第一绝缘层的介电常数可以在大约2.5和大约3.5之间，在触摸模式下，第一绝缘层可以用作触摸感测电容器的介电材料，并且可以包括有机材料。
第一绝缘层的厚度可以比光学转换层的厚度大。
第一绝缘层可以位于第一电极和光学转换层之间。
光学转换层可以为液晶层。
光学***可以包括：第一驱动器，构造为在多视角模式下向多个第一电极施加共电压，在触摸模式下将触摸输入电压施加到多个第一电极；第二驱动器，构造为在多视角模式下将不同的电压施加到第二电极中的相邻的第二电极，在触摸模式下，从第二电极接收触摸输出电压。
在触摸模式下，多个第一电极可以被顺序地供应有触摸输入电压。
光学***还可以包括设置在第一面板的内表面和第二面板的内表面中的至少一个表面上的至少一个取向层。
光学***还可以包括：覆盖窗口，位于第二面板上；偏光器，设置在覆盖窗口和第二电极之间，并且覆盖窗口可以是钢化的。
第二面板还可以包括位于覆盖窗口和第二电极之间的偏光器。
第二面板还可以包括钢化基底或偏光器。
第一方向与第二方向可以形成钝角。
显示装置还可以包括：光学***控制器，构造为从图形控制器接收模式选择信号以控制光学***；和显示控制器，构造为从图形控制器接收模式选择信号。
根据本发明的示例性实施例，提供了具有触摸感测功能和3D图像或多视角图像显示功能的光学***和包括该光学***的显示装置，使得可以减少诸如该显示装置的厚度、质量、处理步骤的数量、处理时间、以及处理成本的缺陷，并且图像的亮度基本上没有降低。
附图说明
图1是根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的框图，
图2是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图，
图3、图4、图5和图6是沿图2的线III-III截取的光学***的示例性实施例的剖视图，
图7是示出根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的示意结构并且说明显示3D图像的方法的剖视图，
图8是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图，
图9至图11是示出当根据本发明的示例性实施例的光学***形成透镜时根据沿光学***的位置的相位延迟的图，
图12是根据本发明的示例性实施例的光学***的部分(例如，一部分)的剖视图和施加到其的电压，
图13是根据本发明的示例性实施例的形成透镜单元的光学***的俯视图，
图14是沿线XIV-XIV截取图13中示出的光学***的透镜单元的剖视图，
图15是示出包括在根据本发明的示例性实施例的光学***中的电极和施加到电极的电压的剖视图，
图16是示出根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的示意结构并说明显示2D图像的方法的剖视图，
图17是说明当根据本发明的示例性实施例的光学***具有触摸感测功能时的触摸感测方法的剖视图，
图18和图19是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图。
具体实施方式
以下参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了发明的示例性实施例。正如本领域技术人员应该认识的，在所有不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以多种、不同的方式来修改描述的实施例。
在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度可能被夸大。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。将理解的是，当诸如层、膜、区域、或基底的元件被称作“在”另一个元件“上”时，它可以直接在所述另一个元件上，或者也可以存在中间元件。当元件被称为“直接在”另一个元件“上”、“直接连接到”、“直接结合到”另一个元件时，不存在中间元件。此外，术语“示例性”意图指示例或说明。
在下面的该说明书以及权利要求书中，当描述元件“结合”或“连接”到另一个元件时，该元件可以“直接结合”或“直接连接”另一个元件，或经由第三元件“电结合”或“电连接”到另一个元件。另外，除非明确描述为相反，否则词语“包含”和“包括”以及诸如“具有”、“含有”的变形将被理解为暗示包括所陈述的元件，但不排除任何其它元件。在此使用的术语仅出于描述特定的示例实施例的目的，而不意图限制示例实施例。除非上下文另外明确指出，否则如在这里使用的，单数形式的“一个”和“一种”也意图包括复数形式。
为了易于描述，这里可以使用诸如“在…下面”、“在…下方”、“下面的”、“在…上方”和“上面的”等空间相对术语，以描述如附图中示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解的是，除了附图中绘出的方位之外，空间相对术语还旨在包含装置在使用中或操作中的不同方位。例如，如果将附图中的装置翻转，则被描述为“在”其他元件或特征“下方”或“之下”的元件或特征将随后被定位为“在”所述其他元件或特征“上方”。因此，术语“在…下方”可以包含在…上方和在…下方两种方位。装置可以被另外定位(旋转90度或者在其他方位)并且应该相应地解释这里使用的空间相对描述符。
现在，将参照附图描述根据本发明的示例性实施例的具有触摸感测功能的光学***和包括该光学***的显示装置。
图1是根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的框图。
参照图1，根据本发明的示例性实施例的显示装置包括具有触摸感测功能的光学***300、用于控制光学***300的光学***控制器350、用于显示图像的显示面板500、以及用于控制光学***300和显示面板500的图形控制器600。
根据本发明的示例性实施例的显示装置可以在至少两个不同的显示模式下进行操作。
例如，根据本发明的示例性实施例的显示装置可以在用于显示2D图像的二维(2D)图像显示模式下或者在用于显示三维(3D)图像或向不同的视点显示不同的图像的多视角图像的多视角模式下进行操作。当在2D图像显示模式下操作显示装置时，能够感测外部接触的触摸感测功能可以根据触摸模式选择而执行。
首先，就显示面板500而言，显示面板500可以为诸如液晶面板或有机发光面板的各种合适的显示面板中的一种。显示面板500可以是各种合适的柔性显示面板中的一个以变得可折叠、可弯曲、可卷曲、可拉伸和/或可压缩，或可以为刚性显示面板。
显示面板500可以包括作为用于显示图像的区域的显示区510和其中不显示图像的非显示区。显示区510包括多个像素PX和结合到(例如，连接到)多个像素PX的多条信号线。多个像素PX可以布置成矩阵。信号线可以包括用于发送栅极信号的多条栅极线和用于发送数据电压的多条数据线。
显示面板500可以为诸如液晶显示器的非发射显示装置，或诸如有机发光面板的自发射显示装置。当显示面板500为非发射显示装置时，还可以包括用于提供光的背光。另外，显示面板500可以包括至少一个偏光器。当显示面板500为液晶面板时，还可以包括在各种合适的模式下***作的液晶层。例如，可以在诸如PLS(planetolineswitching：面线转换)模式、IPS(in-planeswitching：共面转换)模式、TN(twistednematic：扭曲向列)模式、STN(superTN：超扭曲向列)模式、或VA(verticallyaligned：垂直取向)模式的各种合适的模式下操作液晶面板。
显示面板500可以包括均显示(例如，输出)诸如红色、绿色或蓝色(RGB)的三种原色中的一种的多个像素PX，并且除了RGB像素以外，还可以包括显示(例如，输出)白色的多个像素PX。
显示面板500可以包括显示控制器520以控制和驱动显示面板500，或可以通过柔性印刷电路板结合到显示控制器520。当显示控制器520包括在显示面板500中时，显示控制器520可以集成在显示面板500中，或者可以作为IC芯片粘附到(例如，附着于或安装在)显示面板500上。
显示控制器520可以包括用于生成栅极信号并将栅极信号发送到栅极线的栅极驱动器、用于生成数据电压并将数据电压发送到数据线的数据驱动器、以及用于控制驱动器的信号控制器。当显示面板500包括背光(例如，在液晶显示器中)时，显示控制器520还可以包括背光驱动器以转换(例如，控制)背光。
显示控制器520将信号提供给显示面板500，以在2D图像显示模式下通过显示面板500的像素PX来显示2D图像，或者在多视角模式下在一个帧期间通过显示面板500的一些像素PX(例如，一组像素PX)显示第一视点的图像，并且通过不同的像素PX(例如，不同组的像素PX或其它像素PX)显示与第一视点不同的第二视点的图像。当显示3D图像时，第一视点图像可以为左眼图像，第二视点图像可以为右眼图像。
光学***300包括光学面板310、第一驱动器(例如，第一控制器)320、以及第二驱动器(例如，第二控制器)330。第一驱动器320和第二驱动器330用于驱动光学面板310。
光学面板310定位在显示器500的表面(显示面板500在其上显示图像)的前方(例如，显示器500的表面之上)，例如，光学面板310被定位成使得显示面板500朝向光学面板310显示图像。光学面板310包括在一个方向上延伸的多个第一电极120和在与上述一个方向不同的方向上延伸的多个第二电极230。例如，如图1中所示，多个第一电极120沿近似x轴方向延伸，多个第二电极230沿近似y轴方向延伸。例如，第二电极230可以相对于y轴方向倾斜地延伸。
光学面板310发送(例如，传递)穿过其由显示面板500显示的图像；然而，光学面板310可以根据显示模式而被不同地驱动。在2D图像显示模式下，光学面板310可以发送(例如，显示)由显示面板500显示的图像，使得不被划分为各种视点。另外，在2D图像显示模式下，光学面板310可以被驱动以根据触摸模式选择而感测触摸。在多视角模式下，光学面板310根据沿光学面板310的位置来创建(例如，实现)不同的相位差，从而形成多个透镜。因此，在多视角模式下，光学面板310可以划分并输出与不同视点中的每个视点对应的图像。
第一驱动器320可以将电压施加到第一电极120。在2D图像显示模式下和在触摸模式下，第一驱动器320可以将触摸输入电压沿y轴方向依次施加到多个第一电极120。在多视角模式下，第一驱动器320可以将恒定的电压施加到所有多个第一电极120，但并不限于此。在多视角模式下，施加到第一电极120的恒定电压可以为共电压Vcom。
第二驱动器330可以将电压施加到第二电极230，并且可以从第二电极230接收触摸输出电压。在2D图像显示模式下和在触摸模式下，第二驱动器330可以根据接触(例如，触摸)而从多个第二电极230接收并处理触摸输出电压。在多视角模式下，第二驱动器330可以施加根据沿光学面板310的多个第二电极230的位置而确定的电压以形成能够改变由显示面板500显示的图像的光路的透镜。
第一驱动器320和第二驱动器330可以与光学面板310集成在一起，或粘附到光学面板310，或可以通过柔性印刷电路板结合到光学面板310。
光学***控制器350可以结合到光学***300以控制光学***300。光学***控制器350可以从图形控制器600接收模式选择信号MSEL，并且可以基于(例如，根据)模式选择信号来控制光学***300。例如，当选择多视角模式时，光学***控制器350可以将第一多视点控制信号CONT1_O输出到第一驱动器320，并且将第二多视点控制信号CONT2_O输出到第二驱动器330。当选择触摸模式时，光学***控制器350可以根据触摸模式将第一触摸控制信号CONT1_T输出到第一驱动器320，并且将第二触摸控制信号CONT2_T输出到第二驱动器330。
光学***控制器350也可以通过A/D转换单元(例如，A/D转换器)从第二驱动器330接收触摸输出电压V_RX以进行处理，使得可以生成数字触摸数据TDATA，并将数字触摸数据TDATA输出到图形控制器600。为此，光学***控制器350可以包括存储器、A/D转换单元(例如，A/D转换器)、信息处理电路(例如，信息处理器)以及低频通过滤波器。
图形控制器600从外部接收图像信息DATA和模式选择信息SEL。
在该实施例中，模式选择信息SEL包括有关(例如，关于)显示装置是否在2D图像显示模式下操作和/或在触摸模式下操作、或在多视角模式下操作的信息。
图形控制器600基于(例如，根据)图像信息DATA和模式选择信息SEL来处理图像信息DATA以生成输入图像信号IDAT和用于控制输入图像信号IDAT的显示(例如，用于控制根据输入图像信号IDAT的一个图像和/或多个图像的显示)的输入控制信号ICON。图形控制器600将输入图像信号IDAT和输入控制信号ICON发送到显示控制器520。图形控制器600从光学***控制器350接收触摸数据TDATA，并且基于触摸数据TDATA来处理图像信息DATA以生成输入图像信号IDAT。
图形控制器600根据模式选择信息SEL生成模式选择信号MSEL，并且将模式选择信号MSEL输出到光学***控制器350和显示控制器520。
光学***300构造为与显示面板500同步操作。为此，光学***控制器350可以从显示控制器520接收垂直同步信号Vsync和水平同步信号Hsync。
接下来，将参照图2至图6以及图1进一步描述根据本发明的示例性实施例的光学***300的光学面板310的详细结构。
图2是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图，图3、图4、图5和图6是沿图2的线III-III截取的光学***的实施例的剖视图。
参照图2，根据本发明的示例性实施例的光学面板310如上所述包括在俯视图中沿一个方向布置的多个第一电极120和沿与所述一个方向不同的方向布置的多个第二电极230。例如，如图2中所示，多个第一电极120可以大致沿x轴方向布置，多个第二电极230可以大致沿y轴方向布置。例如，第二电极230相对于y轴方向倾斜地延伸，从而减少或防止显示面板500中的摩尔纹现象(moiréphenomenon)。
第一电极120可以彼此间隔(例如，各自分开)，并且一些(例如，预定数量)邻近的第一电极120彼此电结合(例如，电连接)，使得电结合的第一电极120可以发送基本上相同的电压。
根据图3，根据本发明的示例性实施例的光学面板310可以定位在显示面板500显示图像的表面的前方(例如，上方)。光学面板310可以通过诸如OCA(opticallyclearadhesive：光学透明粘合剂)、OCR(opticallyclearresin：光学透明树脂)、和/或PSA(pressuresensitiveadhesive：压敏粘合剂)的粘合剂5粘合到显示面板500。
光学面板310包括彼此面对的下部面板100和上部面板200以及***到下部面板100和上部面板200之间的光学转换层。在本示例性实施例中，光学转换层为液晶层，但不限于此。在本示例性实施例中，光学转换层包括液晶层3(例如，通过液晶层3实现)。
下部面板100包括第一基底110。第一基底110包括一个或更多个诸如PC、PMMA或PET的各种合适的塑料材料，或者可以包括诸如玻璃或蓝宝石的无机材料。
多个第一电极120定位在(例如，布置在)第一基底110上。当显示装置在多视角模式下操作时第一电极120可以具有施加到其的共电压Vcom，或者当显示装置在触摸模式下操作时第一电极120可以具有施加到其的触摸输入电压。第一电极120可以由诸如ITO、IZO、石墨烯或金属纳米线的透明导电材料形成。
第一电极120与上部面板200的第二电极230可以将电场施加到液晶层3。将在后面进一步描述第二电极230。电场包括大致垂直于(例如，交叉于)下部面板100的表面或上部面板200的表面的竖直分量。
第一绝缘层130定位在多个第一电极120上。然而，第一绝缘层130的位置不限于此，也可以考虑第一电极120和第二电极230之间的任意合适的位置。
第一绝缘层130包括有机绝缘材料。
当处于触摸模式中时，第一绝缘层130与液晶层3一起用作触摸感测电容器的介电材料(例如，起到处理感测电容器的介电材料的作用)。当处于触摸模式下，触摸感测电容器的两个端子可以为第一电极120中的一个和第二电极230中的一个。当处于触摸模式中时，通过(例如，根据)触摸感测电容器的电容变化来确定触摸感测。因此，减小触摸感测电容器的电容可以提高触摸的灵敏度。在多视角模式下，当液晶层3也用于形成透镜时，可能难以形成具有相对小电容的触摸感测电容器以仅通过使用相对介电常数和液晶层3的厚度来感测触摸。
然而，根据本发明的示例性实施例，通过将包括有机材料的第一绝缘层130***到第一电极120和第二电极230之间，能够减小触摸感测电容器的电容。例如，当光学***300在触摸模式下操作时，第一绝缘层130具有大约2.5至大约3.5的相对低的介电常数。第一绝缘层130的厚度W1可以比液晶层3的盒间隙d大。
在与显示区510对应的区域中，第一绝缘层130可以与第一电极120和第二电极230叠置。换句话说，第一绝缘层130可以在与显示区510对应的区域中基本完全覆盖多个第一电极120和它们之间的间隙并且与多个第一电极120和它们之间的间隙叠置，或者/和基本完全覆盖多个第二电极230和它们之间的间隙并且与多个第二电极230和它们之间的间隙叠置。
第一钝化层140可以定位在第一电极120上或上方。第一钝化层140定位在第一绝缘层130和液晶层3之间，从而防止第一绝缘层130的材料渗入到液晶层3中。第一钝化层140可以由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的无机绝缘材料制成，并且可以具有大约到大约的厚度，但不限于此。然而，如果期望，则可以省略第一钝化层140。
上部面板200包括第二基底210。第二基底210可以包括一个或更多个诸如PC、PMMA和PET的各种合适的塑料材料，或者可以包括诸如玻璃或蓝宝石的无机材料。
第二钝化层220可以定位在第二基底210上。第二钝化层220可以由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的无机绝缘材料制成，并且可以具有大约到大约的厚度，但不限于此。然而，如果期望，则可以省略第二钝化层220。
多个第二电极230(或一组多个第二电极230)定位在第二钝化层220上。如上所述，第二电极230可以与第一电极120一起将电场施加于液晶层3。因此，可以控制液晶层3的相位差，并且可以形成用于转换(例如，改变)穿过其的光的路径的各种光学元件，例如，可以形成透镜。第二电极230和第一电极120在触摸模式下形成感测电容器以根据接触发送触摸输出电压。
第二电极230可以由诸如ITO、IZO、石墨烯或金属纳米线的透明导电材料制成，并且还可以包括诸如金属的低导电材料以减少线电阻。当第二电极230还包括金属时，金属可以是不透明的，由金属制成的第二电极230的一部分可以形成宽度相对小的微小图案。
参照图3，多个第二电极230可以包括定位在不同的层处的多个下部电极230a和多个上部电极230b。下部电极230a和上部电极230b可以沿x轴方向交替地排列。
第二绝缘层240定位在下部电极230a与上部电极230b之间。第二绝缘层240可以由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的无机绝缘材料制成。
下部电极230a和上部电极230b的宽度可以根据它们各自的沿x轴方向的位置而变化(例如，改变)或者可以是恒定的。
液晶层3具有介电各向异性，并且包括多个液晶分子31。液晶分子31可以在ECB(电控双折射)模式、VA(垂直取向)模式或OCB(光学补偿双折射)模式下操作。取向层可以定位在下部面板100的内表面和/或上部面板200的内表面上以取向液晶分子31。
偏光器50可以定位在上部面板200的外表面上。偏光器50的透射轴可以大致平行于光学面板310的第二电极230相对于y轴方向倾斜延伸的方向；然而，其不限于此。
光学面板310还可以包括定位在偏光器50上并且可以被外部对象接触的覆盖窗口400。例如，覆盖窗口400保护光学面板310，防止光学面板310被外部对象接触。覆盖窗口400可以由钢化玻璃、钢化蓝宝石或钢化塑料制成。覆盖窗口400的相对介电常数可以大于7。如上所述，通过将覆盖窗口400的相对介电常数处理成高的，可以增大第二电极230和外部导体(例如，手指)之间的触摸电容器的电容，因此当在触摸模式下操作光学***300时可以提高触摸敏感度。
参照图4，除了上部面板200的结构以外，根据本示例性实施例的光学***300的一些特征与图3中示出的示例性实施例相同或基本相同。参照与图3中示出的示例性实施例的差异，定位在第二钝化层220上的多个第二电极230可以形成在一个单层处(例如，一个单层中)。多个第二电极230可以沿x轴方向彼此分隔(例如，彼此分开或布置)，并且可以沿x轴方向具有恒定的宽度和/或间隔或变化的宽度和/或间隔。在本示例性实施例中，可以省略图3中示出的示例性实施例的第二绝缘层240。
参照图5，根据本示例性实施例的光学***300的一些特征与图3中示出的示例性实施例相同或基本相同；然而，可以省略覆盖窗口400。因此，对定位在光学***300的最外面的偏光器50进行处理以使其钢化，从而具有高的相对介电常数。例如，偏光器50可以包括被处理成硬涂层的PSA层。如上所述，当没有设置覆盖窗口400时，通过将钢化的偏光器50的相对介电常数处理成高的，当光学***300在触摸模式下操作时可以提高触摸敏感度。
当省略覆盖窗口400时，可以对第二基底210进行处理使其钢化。即，第二基底210可以由钢化玻璃、钢化蓝宝石或钢化塑料制成。在该实施例中，可以对偏光器50进行处理使其钢化或者也可以不对它进行处理不使其钢化。
参照图6，除了上部面板200的结构以外，根据本示例性实施例的光学***300的一些特征与图5中示出的示例性实施例相同或基本相同。参照与图5中示出的示例性实施例的差异，定位在第二钝化层220上的多个第二电极230可以形成在一个单层处(例如，在一个单层中)。多个第二电极230沿x轴方向彼此分隔(例如，彼此分开或布置)，并且可以沿x轴方向具有恒定的宽度和/或间隔或变化的宽度和/或间隔。在本示例性实施例中，可以省略图5中示出的示例性实施例的第二绝缘层240。
接着，将参照图7至图15以及之前描述的附图对根据本发明的示例性实施例的显示装置在多视角模式下操作的方法进行描述。
图7是示出根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的示意结构并且说明显示3D图像的方法的剖视图，图8是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图，图9至图11是示出当根据本发明的示例性实施例的光学***形成透镜时根据沿光学***的位置的相位延迟的图，图12是根据本发明的示例性实施例的光学***的部分(例如，一部分)的剖视图和施加到其的电压，图13是根据本发明的示例性实施例的光学***的透镜单元的俯视图。
参照图7，根据本发明的示例性实施例的显示装置包括显示面板500和在显示面板500前方的光学***300。
当图形控制器600将选择了多视角模式的模式选择信号MSEL输出到光学***控制器350和显示面板500时，光学***控制器350、光学***300和显示面板500在多视角模式下操作。
显示面板500在多视角模式下通过空间划分方法划分并显示与各个(例如，若干个不同的)视点对应的图像，例如，右眼图像和左眼图像。例如，显示面板500的多个像素的一部分(例如，一组)可以显示与一个视点对应的图像，所述多个像素的剩余部分(例如，剩余的像素)可以显示与不同的视点对应的图像。显示的视点的数量可以为两个或更多个。在多个视点处显示图像的多个不同的像素可以沿任意一个方向周期性地布置。
在多视角模式下光学***300使通过显示面板500显示的图像折射，使得各图像到达相应的视点以被观察。为了起光学***300的透镜的作用，将电压施加到第一电极120和第二电极230使得电场被施加到液晶层3。液晶层3的液晶分子31通过(例如，根据)电场重新排列，使得液晶层3产生取决于沿光学***300的位置的不同相位延迟，从而形成各种透镜。
参照图8，由液晶层3形成的透镜包括多个单元透镜LU，每个单元透镜LU包括多个第二电极230。包括在每个单元透镜LU中的多个第二电极230发送电压(例如，预定的电压)以形成各种透镜。当第二电极230相对于y轴方向斜向倾斜时，单元透镜LU也具有沿相对于y轴方向倾斜的方向延伸的形状。
多个第一电极120可以结合彼此，并且可以具有施加到所述多个第一电极120的共电压Vcom。
参照图9，在多视角模式下，由根据本发明示例性实施例的光学***300的液晶层3生成的透镜可以例如为梯度折射率(GRIN)透镜。
参照图10，在多视角模式下，由根据本发明示例性实施例的光学***300的液晶层3生成的透镜可以为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜为使用菲涅尔波带片(zoneplate)的光学特性的透镜，并且由于折射率分布周期性地重复，所以菲涅尔透镜可以具有与固体凸透镜或GRIN透镜的有效相位延迟相同或类似的有效相位延迟。菲涅尔波带片之中的相位调制型菲涅尔波带片可以包括相息图波带片(kinoformzoneplate)、正弦相位调制波带片、二进制相位调制波带片、多级相位调制波带片等。
图10示出了当使用相息图波带片时单元透镜LU的相位延迟Y。
图11示出了使用多级相位调制波带片的单元透镜LU的相位延迟Y。在图11中示出的单元透镜LU的实施例中，有效相位延迟与固体凸透镜或GRIN透镜的有效相位延迟相似，但以阶梯形式改变(例如，变化)了折射率或相位延迟值。因此，不连续的位点似乎产生了入射光的衍射。
接下来，将参照图12和图8描述根据本发明的示例性实施例在多视角模式下光学***300的结构及其操作。
参照图12，根据本发明的示例性实施例的光学***300的一些特征与上面描述的示例性实施例的特征相同或基本相同。在本示例性实施例中，例如，将描述与图3或图5中示出的示例性实施例相似的包括设置在不同的层处(例如，设置在不同的层上)的多个下部电极230a和多个上部电极230b的多个第二电极230。
下部电极230a和上部电极230b的邻近的电极可以不彼此叠置。每个下部电极230a和每个上部电极230b在x轴方向上的宽度和/或在下部电极230a之间以及在上部电极230b之间的间隔可以是恒定的，而与下部电极230a和上部电极230b的各自位置无关。包括在每个菲涅尔波带及其子波带(subzone)sZ1、sZ2、sZ3和sZ4中的下部电极230a和上部电极230b的数量可以根据沿光学***300的位置而不同。每个子波带sZ1、sZ2、sZ3和sZ4包括至少一个下部电极230和/或一个上部电极230b，并且包括在每个子波带中的电极230a和230b的数量可以从单元透镜LU的中心越靠近外部而逐渐减少。包括在邻近的菲涅尔波带中的下部电极230a和上部电极230b的数量可以相同。
在本示例性实施例中，为了实现菲涅尔波带片，与每个菲涅尔波带中的相同的子波带sZ1、sZ2、sZ3或sZ4相对应的下部电极230a和上部电极230b的被施加的电压可以相同。此外，定位在每个菲涅尔波带中的最外面的位置的子波带sZ1、sZ2、sZ3和sZ4的下部电极230a和上部电极230b的被施加的电压相对高，使得液晶层3的相位延迟值可以形成如图12中所示的多级阶梯状(例如，台阶形状)。在该实施例中，第一电极120可以具有施加到其的共电压Vcom。
参照图13和图14，根据本发明的示例性实施例的光学***300的一些特征与上面描述的示例性实施例的特征相同或基本相同。在本示例性实施例中，例如，将描述与图3或图5中所示的示例性实施例相似的包括设置在不同层处(例如，不同层中)的多个下部电极230a和多个上部电极230b的多个第二电极230。
根据本发明的示例性实施例的光学***300的单元透镜LU的下部电极230a和上部电极230b的宽度可以越靠近单元透镜LU的中心而增大。定位在每个单元透镜LU的中心(例如，与每个单元透镜LU的中心对应)的各个下部电极230a或上部电极230b的宽度可以是单元透镜LU内下部电极230a中相应的下部电极230a或上部电极230b中相应的上部电极230b之中最宽的。图13示出了上部电极230b中的一个上部电极230b定位在单元透镜LU的中心的示例。
参照图15，当驱动单元透镜LU以形成菲涅尔透镜(例如，实现了多级相位调制波带片的菲涅尔透镜)时，每个波带的下部电极230a和上部电极230b可以具有施加到它们的阶梯型的电压，该电压从单元透镜LU的中心到外部逐渐增加(例如，更大)。在菲涅尔透镜的全部波带中，施加到定位在相同的子波带sZ1、sZ2、sZ3和sZ4中的下部电极230a和上部电极230b的电压可以相同。
在该实施例中，第一电极120可以施加有共电压Vcom。
接下来，将参照图16至图19以及上面描述的附图来描述根据本发明的示例性实施例的显示装置在2D图像显示模式下操作同时在触摸模式下操作的方法。
图16是示出根据本发明的示例性实施例的包括光学***的显示装置的示意性结构并说明显示2D图像的方法的剖视图，图17是说明当根据本发明的示例性实施例的光学***具有触摸感测功能时的触摸感测方法的剖视图，图18和图19是根据本发明的示例性实施例的光学***的俯视图。
参照图16，根据本发明的示例性实施例的显示装置包括显示面板500和定位在显示面板500的前方中(或显示面板500的前方处)的光学***300。
当图形控制器600将选择触摸模式的模式选择信号MSEL输出到光学***控制器350和显示面板500时，光学***控制器350、光学***300和显示面板500在触摸模式下操作。
显示面板500可以在触摸模式下显示2D图像。
在触摸模式下，光学***300传递(例如，发送)通过显示面板500显示的图像，而不向视点带折射，使得可以在所有视点处观察到同一图像。即，观察者的左眼和右眼识别到同一图像，因此识别2D图像。
参照图17，彼此交叉的第一感测电极120TX和第二感测电极230RX在作为触摸感测节点的交叉点附近一起形成作为互电容器的触摸感测电容器Cm。
当将触摸输入电压发送到第一感测电极120TX时，触摸感测电容器Cm充入有一定量的电荷(例如，预定量的电荷)，当诸如手指的导体从外部接近或接触时，导体与第二感测电极230RX一起形成电容器Cf，使得触摸感测电容器Cm的电荷量和第二感测电极230RX的电压改变。改变的电荷量和第二感测电极230RX的电压作为触摸输出电压被输出到第二驱动器330并且被第二驱动器330处理，因此包含接触信息。
一个第一感测电极120TX可以包括至少一个第一电极120。参照图18，一个第一感测电极120TX可以通过多个邻近的第一电极120形成，在该实施例中，形成一个第一感测电极120TX的多个第一电极120可以在光学面板310的边缘处彼此电结合，和/或可以具有施加到第一电极120的相同的信号(例如，电压)。可以根据触摸感测分辨率来确定(例如，适当地控制)包括在第一感测电极120TX中的第一电极120的数量。
一个第二感测电极230RX可以包括至少一个第二电极230。参照图18，一个第二感测电极230RX可以包括多个邻近的第二电极230，在该实施例中，形成一个第二感测电极230RX的多个第二电极230可以在光学面板310的边缘处彼此电结合，和/或可以具有施加到第二电极230的相同的信号(例如，电压)。可以根据触摸感测分辨率来确定(例如，适当地控制)包括在第二感测电极230RX中的第二电极230的数量。
参照图19，每个第二感测电极230RX可以包括形成单元透镜LU的多个第二电极230之中的一个第二电极230。同样地，一个或更多个第一电极120可以用作(例如，可以形成)每个第一感测电极120TX。
如上所述，根据本发明的示例性实施例的光学***的第一电极120和第二电极230在触摸模式下一起形成触摸感测电容器以感测外部触摸，并且在多视角模式下一起将电场施加到液晶层3，使得与通过单独设置并依次粘附触摸面板和液晶透镜面板以具有触摸感测功能和多视点图像显示功能两者的现有技术装置相比，能够减少光学***和显示装置的厚度和重量、处理步骤的数量、处理时间、处理成本等。此外，通过独创性地减少显示的图像穿过的层的数量，图像的亮度可以不被降低或基本上不被降低。
虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是意在覆盖包括在权利要求及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
一些附图标号的说明
3：液晶层
31：液晶分子
50：偏光器
100：下部面板
110、210：基底
120：第一电极
130：绝缘层
200：上部面板
230：第二电极
300：光学***
310：光学面板
320、330：驱动器
350：光学***控制器
400：覆盖窗口
500：显示面板
510：显示区
520：显示控制器
600：图形控制器
Cm：触摸感测电容器

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括：
显示面板；
光学***，位于所述显示面板之上；以及
图形控制器，构造为控制所述显示面板和所述光学***，
其中，所述光学***包括：
第一面板，包括沿第一方向延伸的多个第一电极；
第二面板，面对所述第一面板，并且包括沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的多个第二电极；
光学转换层，位于所述第一面板和所述第二面板之间；以及
第一绝缘层，位于所述第一电极和所述第二电极之间，所述第一绝缘层包括有机材料，
其中，在触摸模式下，一个或更多个所述第一电极和一个或更多个所述第二电极彼此交叉以形成触摸感测电容器，
其中，在多视角模式下，所述第一电极和所述第二电极构造为向所述光学转换层施加电场，以产生根据沿光学***的位置而不同的相位差，所述电场取决于所述第一电极和所述第二电极之间的电压差，
所述第一绝缘层在与所述显示面板的显示区对应的区域中与所述多个第一电极和/或所述多个第二电极全部叠置或者全部覆盖所述多个第一电极和/或所述多个第二电极。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述第一绝缘层的介电常数在2.5和3.5之间，
其中，在所述触摸模式下，所述第一绝缘层用作触摸感测电容器的介电材料，并且包括有机材料。
3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述第一绝缘层的厚度比所述光学转换层的厚度大。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述第一绝缘层位于所述第一电极和所述光学转换层之间。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光学***还包括：
第一驱动器，构造为在所述多视角模式下将共电压施加到所述多个第一电极，并且在所述触摸模式下将触摸输入电压施加到所述多个第一电极；以及
第二驱动器，构造为在所述多视角模式下将不同的电压施加到所述第二电极中的相邻的第二电极，并且在所述触摸模式下，从所述第二电极接收触摸输出电压。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，在所述触摸模式下，所述多个第一电极被顺序地供应有所述触摸输入电压。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述光学***还包括：覆盖窗口，位于所述第二面板上，
其中，所述覆盖窗口是钢化的。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第二面板还包括钢化基底或偏光器。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括构造为从所述图形控制器接收模式选择信号以控制所述光学***的光学***控制器，
其中，所述显示面板包括构造为从所述图形控制器接收所述模式选择信号的显示控制器。
10.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置还包括：至少一个取向层，设置在第一面板的内表面和第二面板的内表面中的至少一个上。
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