CN1975511B

CN1975511B - 二维和三维图像可选择显示设备

Info

Publication number: CN1975511B
Application number: CN2006101693440A
Authority: CN
Inventors: 崔景浩; 张亨旭; 南�熙
Original assignee: Samsung Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP4330597B2; US8174464B2; CN1975511A; KR100707609B1; JP2007156390A; US20070126967A1

Abstract

一种用于显示二维图像或三维图像的显示设备包括用于显示图像的图像板以及位于图像板前面的屏障板。屏障板包括：包含设置在其表面上的板内切换型电极的第一衬底；在内侧表面上具有透明电极的第二衬底；以及位于第一和第二衬底之间的液晶层。屏障板根据在屏障板的第一和第二衬底之间以及形成在第一衬底上的板内切换型电极之间建立的电场而将图像显示为二维图像或三维图像。可以选择广视角和狭视角来显示二维图像。

Description

二维和三维图像可选择显示设备

有关申请的交叉参考

本申请要求2005年12月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2005-0117177号的优先权和利益，这里结合其完整的内容作为参考。

技术领域

本发明涉及显示设备，尤其，涉及可以由用户选择而显示二维图像或三维图像的二维和三维图像可选择显示设备。

背景技术

自动立体感三维图像显示方法分成视差方法、透镜方法以及完整摄影(integral photography)方法。视差方法可以划分图像和通过在与左眼和右眼对应的每个图像前面的纵向格子的孔径来观看。透镜方法使用配置有半圆柱形透镜的透镜板。完整摄影方法使用蝇眼(fly’s eye)形状的透镜板。

使用特殊眼镜的三维图像显示方法的优点在于许多观看者可以享受三维图像，但是其缺点在于该方法要求观看者佩戴特殊的眼镜，因此导致不方便。特殊眼镜可以是一付偏振眼镜或液晶快门眼镜(liquidcZrystal shutter glasses)。

自动立体感三维图像显示方法具有固定的观看区域，因此只有有限数量的观看者可以享受三维图像。然而，这个方法可能是优选的，因为该方法不需要单独的眼镜。结果，在自动立体感三维图像显示的领域中正在进行大量的研究，因为在这个领域中，观看者可以直接观看屏幕。

作为显示完美三维立体图像的一个例子而建议全息显示方法，该方法通常通过使用激光、透镜、镜子等在空间中的三维坐标系统中直接显示图像。全息显示方法可以提供具有聚焦调整、聚散度角、双目并用不一致、运动视差(这些是导致三维效果的因素)等的三维立体图像。全息显示方法可分类成激光再现全息图方法和白色光再现全息图方法。因此，使用全息显示方法，可能会有实际物体在观看者前面一样的真实感受，但是，实施全息方法是有困难的，并且设备占用的空间较大。

因此，采用视差屏障的趋势正在增长。视差屏障是通过使用立体图像的光学假象来虚拟地实现三维图像的一种方法。

视差屏障方法在与左/右眼对应的图像前面放置纵向或横向型(狭缝)，并且导致通过狭缝合成的立体图像分开和看起来感受到三维效果。

下面将简单地描述采用视差屏障方法的三维图像显示设备。

图1示出通过传统屏障方法三维显示设备形成的三维图像。

参考图1，包括狭缝的屏障板20以及挡住光的屏障，光从图像板30通过该狭缝透射，屏障板20和屏障设置在图像板30前面。

观看者10通过屏障板20的狭缝观看显示或打印在图像板30上的图像。即使通过同一狭缝观看图像板时，观看者10的左眼L和右眼R也观看到图像板30的不同区域。视差屏障方法利用上述原理使观看者感受三维效果，因为左眼和右眼通过同一狭缝观看到了不同的区域。

即，在图1中，左眼L观看图像板30上与左眼对应的像素Lp，而右眼R观看图像板30上与右眼对应的像素Rp。

然而，在安装屏障板20并且把它设置在图像板30的前面的情况下，使用传统视差屏障方法的三维显示设备难于观看二维图像。因此，在传统视差屏障方法三维显示设备中，为观看二维图像需要除去屏障板。

发明内容

本发明的一些实施例提供了二维和三维图像可选择显示设备。显示设备包括屏障板，所述屏障板具有一开始以电控双折射(ECB)模式被定向和配置的形成在屏障板中的液晶。屏障板的下板配置有板内切换(IPS)型电极。在前板的内侧表面上或屏障板的前衬底上形成透明电极。在二维显示模式中，能从广视角显示切换到狭视角显示。也能通过用户的选择从二维显示切换到三维显示。

根据本发明一个实施例的显示设备包括用于显示图像的图像板和位于图像板前面的屏障板。屏障板把图像显示为二维图像或三维图像。屏障板包括：配置有IPS型电极的第一衬底；具有透明电极的第二衬底，该透明电极形成在第二衬底的内侧表面上；以及形成在第一和第二衬底上的液晶层。屏障板的每个衬底的内侧面对另一衬底。

此外，分别在第一和第二衬底的内侧表面上提供第一定向薄膜和第二定向薄膜。第一和第二定向薄膜是研磨成不平行的，以致一开始以ECB模式定向和配置液晶。

此外，IPS型电极包括具有多个突出物的第一电极单元和第二电极单元。每个电极单元的突出物相对于另一个电极单元的突出物是交替地配置的。

此外，可以把图像板配置成液晶显示器(LCD)、等离子体显示屏(PDP)或有机发光设备(OLED)。图像板有选择地显示二维图像或三维图像。当图像板显示三维图像时，交替地配置为左眼显示图像的左眼像素和为右眼显示图像的右眼像素。

此外，屏障板可以根据是否把电压施加于第一衬底上提供的IPS型电极和是否在预定区域中沿实质上平行于第一衬底的方向产生电场来有选择地形成二维或三维图像。

此外，当显示二维图像时，屏障板可以根据是否把电压施加于第一和第二衬底上提供的电极和是否在第一和第二衬底之间产生电场来有选择地实现广视角或狭视角。

附图说明

从下面示例实施例的说明连同下面列出的附图，本发明的这些和/或其它方面和特征将变得显而易见和更容易理解。

图1示出通过传统屏障方法三维图像显示设备的三维图像形成。

图2是根据本发明一个实施例的显示设备的示意横截面图。

图3是图2的屏障板的横截面图。

图4是部分平面图，它说明在图3所示的屏障板的第一衬底上形成的电极。

图5A、5B和5C是示意透视图，它用于说明根据本发明一个实施例的显示设备的工作。

具体实施方式

将参考附图按更详细的方式来描述本发明的示例实施例。

图2是根据本发明一个实施例的显示设备的示意横截面图。

本发明的显示设备包括图像板200和屏障板300。

可以把图像板200配置成液晶显示器(LCD)、等离子体显示屏(PDP)、有机发光设备(OLED)或等等。将参考以LCD设备作为图像板200的示例配置来描述本发明的实施例。

屏障板300包括第一衬底310、第二衬底320和形成在第一和第二衬底310、320之间的液晶层330。一开始以电控双折射(ECB)模式定向和配置液晶层330中的液晶。在第一衬底310的表面上配置板内切换(IPS)型电极312、314。在面对第一衬底310的第二衬底320的内侧表面上形成透明电极322。因此，屏障板300配置成能够在二维和三维显示模式之间切换。在二维显示模式中，屏障板300特别能够在广视角和狭视角之间切换。

在第一和第二衬底310、320的内侧表面上分别形成第一定向薄膜316和第二定向薄膜324。第一或第二衬底310、320的内侧是面对另一个衬底的侧面。第一和第二定向薄膜316、324是研磨成不平行的，以致于一开始以ECB模式定向和配置液晶层330中的液晶。

图像板200可以有选择地显示二维或三维图像。当使用图像板200来显示三维图像时，为左眼显示图像信息的左眼像素L和为右眼显示图像信息的右眼像素R是交替地形成的。

此外，位于图像板200和观看者(未示出)之间的屏障板300的作用是使来自图像板200的光通过或把光挡住。当显示二维图像时，操作屏障板300使之让来自图像板200的图像通过而到达观看者。当显示三维图像时，操作屏障板300，使观看者看到通过屏障板300的狭缝和屏障形成的虚拟三维立体图像。

狭缝用于让来自图像板200的右眼像素R和左眼像素L的光通过，而屏障用于挡住(或阻挡)上述光。当在三维模式中工作时，配置屏障板300使之交替地形成狭缝和屏障。

通过有可能获得按预定间隔配置的狭缝和屏障的效果，这些狭缝和屏障用于让光通过和挡住光，通过在第一衬底310上配置的IPS型电极312、314之间施加电场，屏障板300可以形成三维图像。IPS型电极312、314之间的电场是形成在与第一衬底310实质上平行的方向上的。

将更详细地描述本发明实施例的显示设备的三维图像形成方法。首先，导入观看者左眼的光从左眼像素L通过屏障板的狭缝到达观看者的左眼。然而，屏障板300挡住从图像板200的左眼像素L导入观看者右眼的光，该光不能够到达观看者。

在这个方法中，从图像板200的右眼像素R来的光通过屏障板300的狭缝到达观看者的右眼，而屏障板300挡住了从同一右眼像素R导入观看者左眼的光。

因此，从左眼像素L来的光只发送到观看者的左眼，并且从右眼像素R来的光只发送到观看者的右眼。结果，在到达左眼的光和到达右眼的光之间产生足够不一致的信息以致观看者，例如，一个人，可以感受到三维图像。

此外，在实现二维图像的情况中，屏障板300在两个模式中工作。除非在屏障板300的第一和第二衬底310、320上设置的电极之间产生预定的电场，设置在图像板200上的偏振板(未示出)的穿透轴总是与屏障板300中形成的液晶层330的液晶阵列的纵轴对准。因此，有可能实现二维图像的广视角。

然而，可以在屏障板300的第一和第二衬底310、320上设置的电极之间产生预定电场。在第一和第二衬底之间产生的预定电场实质上与衬底垂直(沿图2的y轴方向)。如果在第一和第二衬底310、320之间形成预定电场，则液晶层330中的液晶阵列对于实质上垂直于第一和第二衬底的方向倾斜了预定的角度。因此，在倾斜方向上液晶的平均斜率实质上变成相对于设置在图像板200上的偏振板的穿透轴为45度。因此，当观看者实质上瞄准屏障板300观看时，他可以看到图像，因为屏障板300的前表面或与前表面平行的平面通常保持白特性(whiteproperty)，反之，当观看者从侧面观看时他看不到图像，因为侧面，即，沿倾斜方向的平面，看起来是暗的，因此有可能实现狭视角。

图3是图2的屏障板300的横截面图。

如上所述，位于图像板200和观看者(未示出)之间的屏障板300的作用是让光通过或挡住光。在二维模式中显示的情况中，操作屏障板300使来自图像板200的图像通过，而在三维显示模式中显示的情况中，操作屏障板300导致观看者感受到虚拟三维立体图像。屏障板300使用用于让光通过的狭缝以及用于挡住从图像板200的右眼像素R和左眼像素L来的光的屏障，以产生三维图像的感受。

参考图3，在本发明的显示设备上提供的屏障板300包括：在内侧表面上配置了IPS型电极312、314的第一衬底310；在内侧表面上形成了透明电极322的第二衬底320；以及形成在第一和第二衬底310、320之间的液晶层330。

此外，分别用第一定向薄膜316和第二定向薄膜324覆盖第一和第二衬底310、320的内侧。第一和第二定向薄膜316和324是研磨成不平行的，并且一开始以ECB模式定向和配置液晶层330中的液晶。

可以按各种形式来配置IPS型电极312、314。在图4所示的一个实施例中，沿第一衬底310的外缘设置第一电极单元312和第二电极单元314。第一和第二电极单元312、314中的每一个都包括从衬底310的边缘向内突出的多个突出物312’、314’。可以交替地配置突出物312’、314’，并且可以形成电极单元312、314成为两把相对立的梳子。

如果在第一电极单元312的突出物312’和第二电极单元314的突出物314’之间施加预定电压，则产生实质上平行于第一和第二电极单元的相邻突出物之间的第一衬底310的电场(沿图3或图4中的x轴方向)。液晶层330中的液晶受到该电场的影响而倾斜。

同样地，施加实质上平行于第一衬底310(x轴方向)的电场而使液晶倾斜的区域的作用如同屏障，反之，因为没有受到这个电场的影响而液晶没有倾斜的区域的作用如同狭缝。屏障和狭缝的形成允许三维显示模式的实现。即，当屏障板300在三维显示模式中工作时，屏障板300可以获得和展示与在实质上平行于第一和第二电极单元312、314的突出物312’、314’的方向上(例如，沿图纸的z轴方向)交替地形成狭缝和屏障的情况相同的效果。

因此，屏障板300可以有选择地实现二维或三维显示模式，这取决于是否把预定电压施加于设置在第一衬底310上的IPS型电极312、314以致在预定区域中产生方向实质上平行于第一衬底310的电场。

此外，根据本发明一个实施例的屏障板300可以在二维显示模式中根据是否在第一衬底310和第二衬底320上提供的电极之间形成第一和第二衬底之间的电场(沿图纸的y轴方向)来实现广视角或狭视角。

即，除非在屏障板300的第一和第二衬底310、320之间形成预定的电场，设置在图像板上的偏振板的穿透轴总是与屏障板的液晶层330中形成的液晶阵列的纵轴对准。因此，实现二维显示模式的广视角。

此外，如果在屏障板300的第一和第二衬底310、320之间施加预定电场，则液晶层330中的液晶阵列对于实质上垂直于第一和第二衬底的电场方向(y轴方向)倾斜了预定的角度。因此，在倾斜方向上液晶的平均斜率变成相对于设置在图像板200上的偏振板的穿透轴为45度。因此，观看者实质上直接从前面观看时可以看到图像，因为前表面或与前表面平行的平面通常保持白特性，而当观看者从侧面观看时他看不到图像，因为侧面，即，沿倾斜方向的平面看起来是暗的，因此有可能实现狭视角。

图5A、5B、和5C是示意透视图，用于说明根据本发明一个实施例的显示设备的工作。

图5A示出实现广视角的二维显示模式。在图5A所示的模式中，在屏障板300的第一和第二衬底310、320之间，或形成在第一衬底310上的第一电极单元312和第二电极单元314之间没有施加电压。

即，在第一和第二衬底之间没有产生实质上垂直于衬底(y轴方向)的电场，并且在第一衬底上也没有产生实质上平行于第一衬底(x轴方向)的电场。

因此，由于没有把力施加于屏障板300中的液晶层330中的液晶，所以液晶保持它们的初始定向状态。因此，设置在图像板200上的偏振板的穿透轴210和在屏障板300中形成的液晶阵列的纵轴是对准的(沿图纸的z轴方向)，因此在图5A中实现了二维显示模式的广视角。

图5B示出实现狭视角的二维显示模式。在图5B所示的模式中，在屏障板300的第一和第二衬底310、320之间施加预定电压，因此沿实质上垂直于第一和第二衬底310、320的方向(图纸的y轴方向)产生电场。在第一衬底310上形成的第一电极单元312和第二电极单元314之间没有施加电压，因此没有产生平行于第一衬底310(在x-z平面中)的电场。

即，当在第一和第二衬底之间施加电场时，液晶向实质上垂直于衬底的方向(y轴方向)倾斜了预定角度，因此，在倾斜方向上液晶的平均斜率变成相对于设置在图像板200上的偏振板的穿透轴210为45度。

因此，观看者实质上瞄准图像板200沿y轴方向观看时可以看到图像，因为屏障板300的前表面或与前表面平行的平面通常保持白特性，反之，观看者从侧面并按一个角度观看时看不到图像，因为侧面，即，沿倾斜方向的平面，看起来是暗的，因此有可能实现狭视角。

图5C示出三维显示模式。如在图5C中所示，在屏障板300的第一和第二衬底310、320之间没有施加电压，因此在垂直于衬底的方向上没有产生电场。然而，在形成在第一衬底310上的第一电极单元312和第二电极单元314之间施加预定电压，因此在实质上平行于第一衬底310的方向(在x轴方向)上产生电场。

即，第一衬底310产生一个区域，在该区域中，实质上平行于第一衬底310的电场使液晶按预定间隔倾斜，因为这个电场是产生在第一衬底310上的。因此，实质上平行于第一衬底310的电场使液晶倾斜的区域的作用如同屏障，反之，由于没有受到这个电场的影响而液晶没有倾斜的区域的作用如同狭缝。屏障和狭缝的组合允许实现三维显示模式。

即，在屏障板300工作于三维显示模式的情况中，有效地配置屏障板300，该配置类似于在实质上平行于衬底310、320的平面中沿突出物312’、314’(z轴方向)交替地形成狭缝和屏障的情况。

因此，根据是否把预定电压施加于设置在第二衬底上的IPS型电极和是否在预定区域中产生实质上平行于第一衬底的电场，屏障板300可以选择性地实现二维或三维显示模式。

如上所述，根据本发明，在二维显示模式中，用户有可能在广视角或狭视角之间进行选择，这仅允许用户根据使用场所和情况来观看图像。此外，本发明的实施例使之有可能通过用户的选择而从二维显示模式切换到三维显示模式。

虽然已经示出和描述了本发明的某些示例实施例，但是熟悉本技术领域的人员应该理解，可以在本实施例中进行修改而不偏离本发明的原理和精神，由权利要求书及其等效物来定义本发明的范围。

Claims

1.一种显示设备，包括：

用于显示图像的图像板；以及

位于所述图像板前面的屏障板，所述屏障板用于把所述图像显示为二维图像或三维图像，其中所述屏障板包括：

第一衬底，具有位于其上的板内切换型电极；

第二衬底，包括位于其内侧表面上的透明电极，所述第二衬底的内侧表面面对所述第一衬底；以及

液晶层，插在所述第一衬底和所述第二衬底之间，

其中，分别在所述第一和第二衬底的内侧上提供第一和第二定向薄膜，所述第一衬底的内侧面对所述第二衬底，以及所述第二衬底的内侧面对所述第一衬底，

其中，所述第一和第二定向薄膜是研磨成不平行的，用以按照电控双折射模式配置液晶层中的液晶。

2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述板内切换型电极形成每个都具有多个突出物的第一电极单元和第二电极单元，每个电极单元的突出物相对于另一个电极单元的突出物是交替地设置的。

3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述图像板是液晶显示器、等离子体显示屏或有机发光设备。

4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述图像板有选择地显示二维图像或三维图像。

5.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于，当所述图像板显示三维图像时，交替地配置针对左眼的图像的左眼像素和针对右眼的图像的右眼像素。

6.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，当把电压施加于配置在所述第一衬底上的板内切换型电极和在预定区域中产生平行于所述第一衬底的电场时，所述屏障板执行三维显示模式。

7.如权利要求6所述的显示设备，其特征在于，当没有电压施加于配置在所述第一衬底上的板内切换型电极时，所述屏障板执行二维显示模式。

8.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间产生电场，则显示二维图像的所述屏障板执行狭视角模式。

9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间产生电场，则显示二维图像。

10.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间没有产生电场，并且在配置在所述第一衬底上的板内切换型电极之间没有产生电场，则显示二维图像的所述屏障板执行广视角模式。

11.一种用于显示来自图像板的二维图像或三维图像的屏障板，所述屏障板包括：

第一衬底，具有位于其上的板内切换型电极；

第二衬底，包括位于其内侧表面上的透明电极，所述第二衬底的内侧表面面对所述第一衬底；

液晶层，插在所述第一衬底和所述第二衬底之间，

其特征在于，进一步包括：

位于所述板内切换型电极上的第一定向薄膜；以及

位于所述透明电极上的第二定向薄膜，

其中所述第一定向薄膜和所述第二定向薄膜是研磨成不平行的，用以按照电控双折射模式配置所述液晶。

12.如权利要求11所述的屏障板，其特征在于，如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间没有产生电场，并且在所述板内切换型电极之间产生电场，则显示三维图像。

13.如权利要求12所述的屏障板，其特征在于，所述板内切换型电极形成具有许多插排突出物的梳子状的第一电极单元和梳子状的第二电极单元，以及

其中在所述板内切换型电极之间产生的电场是平行于所述第一衬底在所述第一电极单元的许多突出物和所述第二电极单元的许多突出物之间产生的电场。

14.如权利要求11所述的屏障板，其特征在于，如果在所述板内切换型电极之间没有产生电场，则显示二维图像，

其中如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间产生电场，则用狭视角来显示二维图像，以及

其中如果在所述第一衬底和所述第二衬底之间没有产生电场，则用广视角来显示二维图像。