立体图像显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及立体图像显示装置，包括：图像显示单元，梯度折射率液晶透镜、以及液晶透镜驱动电路，其中，液晶透镜包括：液晶盒，所述液晶盒组合有两个透明基板、置于透明基板之间的液晶层、和偏光元件；多个电极组；多个金属线；层间绝缘层；透明对向电极；以及电场屏蔽COM线，并且其中，液晶透镜驱动电路配置成：对于各电极组，通过利用透明电极和透明对向电极之间的电压差来驱动液晶，使液晶作为多个透镜工作，对各电极组，多个透镜形成预定的折射率分布，根据观察者的视点位置的信息，来改变施加至透明电极的电压模式，从而移动每个液晶透镜的折射率分布，以及通过增加或减小施加至透明电极的电压模式的最大电压值来调节透镜的焦距变短或变长。

Stereoscopic image display device

【技术实现步骤摘要】
立体图像显示装置本申请是申请日为2013年11月28日、申请号为201310625953.2、专利技术名称为“立体图像显示装置”的原案申请的分案申请。
本专利技术涉及一种使用液晶透镜的立体图像显示装置，尤其涉及一种使用基于电光效应的梯度折射率液晶透镜的立体图像显示装置。
技术介绍
作为使观察者感知立体图像的技术，通常使用基于双眼视差的立体图像显示方法，其中使用观察者的左眼和右眼的位置差具有很好的优势。该方法应用这样的立体图(stereogram)原理：使观察者的左眼和右眼分别感知不同的二维图像，以使观察者的大脑基于所感知的图像的差异来识别三维图像。作为这种立体图像显示方法，已知的方法是使用眼镜的立体观看方法和不使用眼镜的裸眼立体观看方法。取决于观察者的视点的数量，裸眼立体观看方法包括多视点类型和双视点类型。为了使用诸如普通的平板显示器装置的二维图像显示装置利用裸眼方法显示立体图像，使用这样一种方法：使用由狭缝形成的遮光结构(屏障)设置在显示面板和光源之间的视差屏障方法和柱状透镜设置在观察者和用于显示二维图像的显示面板之间的透镜方法中的一种方法，使显示在二维屏幕上的左眼和右眼的图像在空间上分离且将图像分别呈现给左眼和右眼。另一方面，在许多这样的裸眼立体观看方法中，屏障或透镜固定地接合至显示面板，这将立体感知区域限制为更窄的区域。此外，在多视点方法中增加视点的数量以使立体感知区域扩大的情况下，需要根据视点的数量在显示面板上显示增加数量的图像，这导致各图像的分辨率的下降。当在立体感知区域限制为窄区域的情况下观察者移动时，观察者的视点容易走出立体感知区域且容易进入反向立体区域，在反向立体区域中观察者逆向感知左眼图像和右眼图像。在这种情况下，观察者难以感知立体图像。鉴于上述问题，日本未经审查的专利申请公开(JP-A)第H07-38926号和第2005-175973号公开了一种用于检测观察者的头部的空间位置的头部检测装置、以及一种伺服机构，该伺服机构配置成使由排列的柱面透镜构成的柱状透镜或作为屏障的遮光结构与头部检测装置的输出同步地机械移动，使得跟随观察者的视点移动立体感知区域。此外，日本专利(JP-B)第449582号(JP-A第2005-223727号)公开了这样一种技术：为了利用较少数量的像素实现显示装置的视点的增加，通过时分方法显示多个图像，以驱动由液晶形成的偏光开关元件与所显示的图像同步，且进一步使用屏障和透镜。此外，在立体图像显示装置的领域中，强烈要求在同一屏幕上以混合的方式实现用于主要示出字母和字符的二维(2D)显示和用于主要示出物体和风景的三维(3D)显示。作为在2D和3D之间切换一个像素的显示模式的方法，已经提出了JP-B第4400172号(JP-A第2004-280052号)所考虑的需求所阐述的使用子像素的阵列的柱状透镜方法和JP-A第2009-104137号和JP-B第4687073号和第3940725号(JP-A第2006-0126721和第2004-258631)中的透镜特性可以被打开/关闭的液晶透镜方法。关于柱状透镜方法，在现有技术中，假设柱状透镜的脊线的延伸方向为垂直方向，则各像素的垂直间距和水平间距是相同的且用于R、G、B颜色的子像素布置成与柱状透镜的延伸方向平行的竖直条形。因此，在现有技术中，水平分辨率需要加倍以确保3D分辨率等同于2D分辨率。JP-B第4400172号公开了这样一种结构：各像素的水平间距被设置为竖直间距的一半且用于R、G、B颜色的子像素布置成垂直于柱状透镜的延伸方向的水平条形，这通过确保2D分辨率和3D分辨率在相同的水平上，而实现2D显示和3D显示混在一起的显示。关于液晶透镜方法，液晶透镜是一种光学元件，该光学元件利用液晶材料的物理性能，诸如电光效应和大的折射率各向异性，且采用该光学元件以充分利用其优点，即，可以容易地实现低驱动电压、低功率消耗和元件的二维布置(参见下列非专利文献：S.Sato，Jpn.J.Appl.Phys.，第18卷，第9期，第1679-1684页，1979；Matsuda等，Appl.Opt.，第36卷，第20期，第4772-4778页，1997；Nose等，Jpn.J.Appl.Phys.，第39卷，第11期，第6383-6387页，2000；以及Lu等，J.DisplayTechnol.，第7卷，第4期，第215-219页，2011)。例如，可以通过制备采用表面为透镜形状的电极基板的液晶盒，且向该液晶盒施加电压以将入射光的偏光方向上的液晶的折射率从“ne”变为“no”，来实现变焦液晶透镜。此外，液晶微透镜由液晶盒构成，该液晶盒包括布置有狭缝图案的电极或圆孔图案的电极的两个平的基板且包括密封在这两个基板之间的液晶。当向电极施加电压时，在不存在电极的狭缝图案的开口或圆孔图案的开口中产生轴向对称的非均匀电场。液晶分子再次沿着产生的电场取向，且液晶分子的折射率分布具有二项式分布的形状，其中，在从开口的中心到图案化的边缘部的区域中，折射率连续地从“ne”变为“no”。该折射率分布造成光路差Δnd并提供了透镜效应。换句话说，提供了变焦GRIN透镜。这种液晶透镜可以形成为具有形状为几乎理想的二项式分布的折射率分布，这提供优异的透镜性能。通过使用分割的电极和/或外部控制的电极结构，可以使折射率分布沿着液晶盒的平面平行移动，换句话说，可以使透镜位置移动约10μm(下文，μm也表示为“um”)，同时确保透镜性能(参见上述非专利文献：Matsuda等和Nose等)。然而，呈现透镜性能的开口已由初始电极布置确定，且透镜的移动可以引起透镜的一部分的缺少。因此，这样的结构难以提供透镜可以进行视点追踪的数百微米大的透镜移动量。此外，液晶透镜需要足够的光路长度，这使得盒间隙“d”大于通常的液晶显示面板的盒间隙，从而增大液晶透镜的延迟(Δnd)。因此，液晶透镜的响应变得相对慢。如果可利用具有足够大的各向异性折射率Δn的液晶，则可以改善这种问题。然而，当前可用的液晶的各向异性折射率Δn至多约0.2，这使得难以改善。鉴于此，Lu等公开的液晶透镜具有菲涅耳透镜形状的折射率分布，以实现盒间隙的减小。JP-A第2009-104137号公开了下列立体图像显示装置。在立体图像显示装置中使用液晶透镜代替柱状透镜的情况下，液晶透镜需要具有与排列的柱面透镜的折射率分布相同的折射率分布，在该立体图像显示装置中，改变电极的宽度和间隔，以在相邻的透镜之间的空间中，换句话说，在上述条件下的液晶透镜的边缘部分的周围，也获得优异的液晶透镜性能。JP-B第4687073号(JP-A第2006-126721号)公开了下列液晶透镜，以对于各像素独立地调节折射率分布。在该液晶透镜中，在一个方向上逐渐改变条形电极的间隔和宽度，以形成电场梯度，从而液晶透镜具有棱镜状的折射率分布。在各像素中，向条形电极施加恒定的驱动电压且对向电极作为公共电极。JP-B第3940725号(JP-A第2004-258631号)公开了这样一种技术：使用液晶透镜代替柱状透镜，且使用配置成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体图像显示装置，包括：/n图像显示单元，所述图像显示单元包括以矩阵布置的多个单位像素，各所述单位像素均包括用于左视场的像素和用于右视场的像素；/n梯度折射率液晶透镜，所述梯度折射率液晶透镜相对于所述图像显示单元的显示表面布置在观察者侧处；以及/n液晶透镜驱动电路，所述液晶透镜驱动电路用于驱动所述液晶透镜，/n其中，所述液晶透镜包括：/n液晶盒，所述液晶盒组合有彼此面对的两个透明基板、置于所述透明基板之间的液晶层、和偏光元件；/n多个电极组，所述多个电极组形成在所述透明基板中的一个透明基板的面向所述液晶层的表面上，各所述电极组均包括对应于所述图像显示单元的各列的所述单位像素的多个条形透明电极；/n多个金属线，所述多个金属线垂直于所述条形透明电极的延伸方向延伸，并且布置在与所述图像显示单元的显示区域中的遮光区域对应的区域中；/n层间绝缘层，所述层间绝缘层形成在所述电极组中包括的所述条形透明电极与所述金属线之间，所述条形透明电极通过所述层间绝缘层连接至所述金属线中的至少一个；/n透明对向电极，所述透明对向电极形成在所述透明基板中的另一个透明基板上且具有恒定的电位；以及/n由与所述金属线的材料相同的材料制成的电场屏蔽COM线，所述电场屏蔽COM线垂直于所述条形透明电极的延伸方向延伸，所述电场屏蔽COM线连接至所述透明对向电极并布置在所述金属线和像素开口部分的透镜区域之间，并且/n其中，所述液晶透镜驱动电路被配置成：/n对于各所述电极组，通过形成公共电压模式，向所述多个条形透明电极施加电压，以通过利用所述多个条形透明电极和所述透明对向电极之间的电压差来驱动液晶，使所述液晶层的液晶作为多个透镜工作，对各所述电极组，所述多个透镜形成预定的折射率分布，/n根据所述观察者的视点位置的信息，来改变施加至所述多个条形透明电极的电压模式，从而移动各所述透镜的折射率分布，以及/n通过增加或减小施加至所述多个条形透明电极的所述电压模式的最大电压值来调节所述多个透镜的焦距变短或变长。/n...

【技术特征摘要】
20121205 JP 2012-2659401.一种立体图像显示装置，包括：
图像显示单元，所述图像显示单元包括以矩阵布置的多个单位像素，各所述单位像素均包括用于左视场的像素和用于右视场的像素；
梯度折射率液晶透镜，所述梯度折射率液晶透镜相对于所述图像显示单元的显示表面布置在观察者侧处；以及
液晶透镜驱动电路，所述液晶透镜驱动电路用于驱动所述液晶透镜，
其中，所述液晶透镜包括：
液晶盒，所述液晶盒组合有彼此面对的两个透明基板、置于所述透明基板之间的液晶层、和偏光元件；
多个电极组，所述多个电极组形成在所述透明基板中的一个透明基板的面向所述液晶层的表面上，各所述电极组均包括对应于所述图像显示单元的各列的所述单位像素的多个条形透明电极；
多个金属线，所述多个金属线垂直于所述条形透明电极的延伸方向延伸，并且布置在与所述图像显示单元的显示区域中的遮光区域对应的区域中；
层间绝缘层，所述层间绝缘层形成在所述电极组中包括的所述条形透明电极与所述金属线之间，所述条形透明电极通过所述层间绝缘层连接至所述金属线中的至少一个；
透明对向电极，所述透明对向电极形成在所述透明基板中的另一个透明基板上且具有恒定的电位；以及
由与所述金属线的材料相同的材料制成的电场屏蔽COM线，所述电场屏蔽COM线垂直于所述条形透明电极的延伸方向延伸，所述电场屏蔽COM线连接至所述透明对向电极并布置在所述金属线和像素开口部分的透镜区域之间，并且
其中，所述液晶透镜驱动电路被配置成：
对于各所述电极组，通过形成公共电压模式，向所述多个条形透明电极施加电压，以通过利用所述多个条形透明电极和所述透明对向电极之间的电压差来驱动液晶，使所述液晶层的液晶作为多个透镜工作，对各所述电极组，所述多个透镜形成预定的折射率分布，
根据所述观察者的视点位置的信息，来改变施加至所述多个条形透明电极的电压模式，从而移动各所述透镜的折射率分布，以及
通过增加或减小施加至所述多个条形透明电极的所述电压模式的最大电压值来调节所述多个透镜的焦距变短或变长。


2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，
垂直于所述条形透明电极的延伸方向延伸并且与所述图像显示单元的显示区域中的所述遮光区域对应的所述区域是栅极线上的遮光部分。


3.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，还包括：
检测器，所述检测器用于检测所述观察者的所述视点位置，
其中，所述液晶透镜驱动电路配置成根据由所述检测器给出的所述观察者的所述视点位置的信息来改变施加至所述多个条形透明电极的所述电压模式。


4.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥聪之助，
申请(专利权)人：天马微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44