台湾专利TW201323930A 偏光眼鏡型立體影像顯示器

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专利摘要:
本發明揭露一種偏光眼鏡型立體影像顯示器，包括：一薄膜電晶體陣列基板；一濾色片陣列基板，具有複數個形成在面向該薄膜電晶體陣列基板的第一平面上的黑色矩陣圖案；複數個黑色條紋圖案，在與該第一平面相對的該濾色片陣列基板的第二平面上以第一方向與該等黑色矩陣圖案相對應地排列成行，其中該等黑色條紋圖案的寬度根據相對於該第一方向的顯示位置而有所不同，以及其中該第一方向為從該顯示器的上側至該顯示器的下側的方向；以及一圖案相位差膜，設置在該濾色片陣列基板的該第二平面上。
公开号:TW201323930A
申请号:TW101136068
申请日:2012-09-28
公开日:2013-06-16
发明作者:Jin-Yeong Kim；Hee-Young Chae；Juun Park；Sung-Pil Ryu；Meeran Park
申请人:Lg Display Co Ltd；
IPC主号:G02B30-00

专利说明:
偏光眼鏡型立體影像顯示器
本發明涉及一種立體影像顯示器，尤其涉及一種能夠改善立體影像垂直視角的偏光眼鏡型立體影像顯示器。
立體影像顯示器是藉由利用立體技術或自由立體技術來顯示立體影像。
所述的立體技術是利用使用者左右眼之間的雙眼視差影像並且具有高立體效果，這種技術包括已經在實際應用中之眼鏡式與裸眼式。在所述的眼鏡式中，所述雙眼視差影像通過改變偏振方向或利用分時方式顯示在一個直接基於視圖的顯示設備上或顯示在投影儀上，然後利用偏光眼鏡或液晶快門眼鏡實現立體的影像。在所述裸眼式中，通常將為了分離所述雙眼視差影像的光軸的光學面板(例如視差屏障等等)設置在顯示螢幕的前面或背面。
第1圖為顯示先前技術的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。
參考第1圖，該眼鏡型立體影像顯示器1包括顯示面板以及與結合到該顯示面板的圖案相位差膜17。
所述顯示面板包括薄膜電晶體陣列基板10、包括濾色片13及黑色矩陣14的濾色片基板12、形成在薄膜電晶體陣列基板10與濾色片基板12之間的液晶層15、貼附在薄膜電晶體陣列基板10底部的第二偏光板16b以及貼附在濾色片基板12頂部的第一偏光板16a。
圖案相位差膜17包括選擇性地只傳送第一偏振光的第一相位差膜圖案以及選擇性地只傳送第二偏振光的第二相位差膜圖案，並且圖案相位差膜17貼附在第一偏光板16a上。第一相位差膜圖案與第二相位差膜圖案逐行交替地形成。表面處理保護膜18可貼附在圖案相位差膜17上。
這種類型的立體影像顯示器1交替顯示左右眼影像並通過圖案相位差膜17切換入射到偏光眼鏡的偏振特性。因此，所述眼鏡型立體影像顯示器可藉由空間地劃分左右眼影像來實現立體影像。
所述偏光眼鏡型立體影像顯示器可能會在顯示立體影像時遭受到由觀看位置決定的3D串擾。當左眼影像與右眼影像通過單只眼睛(左眼或右眼)看到彼此互相重疊時3D串擾就出現了。當從正面光看顯示面板時，左眼影像只通過相應的第一相位差膜圖案傳送並被看到，右眼影像只通過相應的第二相位差膜圖案傳送並被看到，藉此不會察覺到3D串擾。然而，當從垂直方向觀看顯示面板時，左眼影像可通過第一相位差膜圖案以及與右眼影像對應的第二相位差膜圖案傳送從而看到左眼影像與右眼影像混合，右眼影像可通過第二相位差膜圖案以及與左眼影像對應的第一相位差膜圖案傳送從而看到右眼影像與左眼影像混合，藉此就會察覺到3D串擾。
通常，立體影像顯示器上的垂直視角係定義為察覺到3D串擾的可能性在10%以下的上下視角的和。所述垂直視角與黑色矩陣的寬度、所述濾色片與所述圖案相位差膜之間的距離等等密切相關。藉由增加所述黑色矩陣的寬度，3D串擾可以得到改善，垂直視角也就可以變寬，但是孔徑比和亮度則可能會降低。
先前技術的偏光眼鏡型立體影像顯示器已經通過增加黑色矩陣的寬度而獲得了所需的垂直視角，但卻忽視了降低了孔徑比與亮度。
本發明一方面是為了提供一種能夠最小限度地降低孔徑比與亮度且展寬垂直視角的偏光眼鏡型立體影像顯示器。
依據本發明示範性實施例的偏光眼鏡型立體影像顯示器包括：一薄膜電晶體陣列基板；一濾色片陣列基板，具有複數個形成在面向該薄膜電晶體陣列基板的第一平面上的黑色矩陣圖案；複數個黑色條紋圖案，在與該第一平面相對的該濾色片陣列基板的第二平面上以第一方向與該等黑色矩陣圖案相對應地對齊；以及一圖案相位差膜，設置在該濾色片陣列基板的該第二平面上，其中該等黑色條紋圖案的寬度根據相對於該第一方向的顯示位置而有所不同，以及其中該第一方向為從該顯示器的上側至該顯示器的下側的方向。
該顯示器沿著該第一方向被分為上部、中部、以及下部；以及其中與該顯示器的該上部與該下部對應的該等黑色條紋圖案的寬度不同於與該顯示器的該中部對應的該黑色條紋圖案的寬度。
該黑色條紋圖案的寬度從該顯示器的該中部向該顯示器的該上部與該下部逐漸減少。
該顯示器沿著該第一方向被分成複數個區塊；以及其中對於每個區塊的該等黑色條紋圖案的寬度是不同的。
該等黑色條紋圖案的寬度從該等區塊的一中心區塊向最上方與最下方的區塊呈階梯式地減少。
該等區塊的每一個皆包括複數個黑色條紋圖案，以及在同一個區塊中的該等黑色條紋圖案具有相同的寬度。
該黑色條紋圖案的寬度從該顯示器的該中部向該顯示器的該上部與該下部逐漸增加。
該顯示器沿著該第一方向被分為具有第一面積的中心區塊、設置在該中心區塊之上且具有第二面積的上區塊、以及設置在該中心區塊之下且具有第三面積的一下區塊；以及其中該等黑色條紋圖案的寬度在該中心區塊為一致，以及該等黑色條紋圖案的寬度在該上區塊與該下區塊為逐漸變化。
在該上區塊與該下區塊，該黑色條紋圖案的寬度在朝最外側黑色條紋圖案的方向上逐漸減少。
在該上區塊與該下區塊，該黑色條紋圖案的寬度在朝最外側黑色條紋圖案的方向上逐漸增加。
該第一面積大於該第二面積以及該第一面積大於該第三面積。
該第二面積與該第三面積相同。
該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；其中一背面金屬層形成在該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間，以便釋放靜電；以及該等黑色條紋圖案被在該濾色片陣列基板的該第二平面上的該背面金屬層覆蓋。
該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；以及該等黑色條紋圖案位於該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間並且該等黑色條紋圖案與該第一偏光板接觸。
該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；一背面金屬層形成在該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間，以便釋放靜電；以及該等黑色條紋圖案形成在該背面金屬層與該第一偏光板之間。
在下文中，下面將參考第2圖至第28圖詳細描述本發明的示範性實施例。
第2圖為示意性地顯示依據本發明知偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。
參考第2圖，依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器100包括顯示面板DP、圖案相位差膜180以及偏光眼鏡195。
顯示面板DP可以為液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)，但不限於此。該顯示面板DP可以為場發射顯示器(Field Emission Display，FED)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel，PDP)、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，OLED)、電致發光裝置(Electroluminescence Device，EL)等。
當以液晶顯示面板作為顯示面板DP實施時，立體影像顯示器100可以進一步包括位於顯示面板DP與圖案相位差膜180之間的第一偏光板170、配置在顯示面板DP下的背光單元(圖未示)、以及配置在顯示面板DP與背光單元之間的第二偏光板(圖未示)。圖案相位差膜180與偏光眼鏡195為立體影像顯示元件，其藉由空間地劃分左右眼影像來實現雙眼視差。
顯示面板DP具有兩塊玻璃基板以及形成在它們之間的液晶層。一濾色片陣列形成在第一玻璃基板上，一薄膜電晶體陣列形成在第二玻璃基板上。濾色片陣列包括黑色矩陣、濾色器等。第一偏光板170貼附在第一玻璃基板上。左眼影像L與右眼影像R以逐行的方式交替顯示在顯示面板DP上。偏光板170只傳送來源於穿過顯示面板DP的液晶層的入射光的特定線性偏振光。
圖案相位差膜180貼附於顯示面板DP的第一偏光板170上。第一相位差膜圖案形成在圖案相位差膜180的奇數行，第二相位差膜圖案形成在圖案相位差膜180的偶數行。第一相位差膜圖案設置以面對用於在顯示面板DP上顯示左眼影像L的行。第二相位差膜圖案設置以面對用於在顯示面板DP上顯示右眼影像R的行。第一相位差膜圖案的光吸收軸與第二相位差膜圖案的光吸收軸彼此不同。第一相位差膜圖案將通過入射至第一偏光板170的左眼影像L的線性偏振光的相位延遲了1/4個波長使得該入射光作為第一偏振光通過(例如，左圓偏振光)。第二相位差膜圖案將通過入射至第一偏光板170的右眼影像R的線性偏振光的相位延遲了3/4個波長使得該入射光作為第二偏振光通過(例如，右圓偏振光)。第一相位差膜圖案可通過用以傳送左圓偏振分量並阻擋右圓偏振分量的偏振濾光片來實現，第二相位差膜圖案可通過藉由用於傳送右圓偏振分量並阻擋左圓偏振分量的偏振濾光片來實現。
只允許第一偏振分量由此通過的偏光膜緊密結合於偏光眼鏡195的左眼上，而只允許第二偏振分量由此通過的偏光膜緊密結合於偏光眼鏡195的右眼上。因此，配戴偏光眼鏡195的觀看者左眼只看到了左眼影像L，右眼只看到了右眼影像R，從而感受到的顯示在顯示面板DP的影像是立體影像。
在依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器100中，為了使孔徑比與亮度的減少最小化並展寬垂直視角，而將從顯示器100上側向顯示器100下側的方向上排列成行的黑色條紋圖案165形成在顯示面板DP與圖案相位差膜180之間與黑色矩陣圖案130相對應的特定位置上，如第3圖、第4圖所示。當黑色條紋圖案165如上述形成時，為了均勻地使取決於視角的亮度的降低最小化，依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器100可設計為黑色條紋圖案165的寬度在顯示面板DP的中部相對較大，而在顯示面板DP的上部與下部相對較小，如第9圖、第11圖、第24圖及第25圖所示。當黑色條紋圖案165如上所述地形成時，為了獲得足夠的垂直視角，依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器100可設計為黑色條紋圖案165的寬度在顯示面板DP的中部相對較小，而在顯示面板DP的上部與下部相對較大。當黑色條紋圖案165如上述形成時，為了展寬垂直視角以及均勻地使取決於所述視角的亮度的降低最小化，依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器100可設計為黑色條紋圖案165在與亮度均勻度測量範圍相對應的顯示面板DP的中心區塊寬度為一致的，而在顯示面板的上下區塊寬度為逐漸變化的。在本發明中，所述的上部、上區塊、中部、中心區塊、下部及下區塊係沿著從顯示器100上側向顯示器100下側的方向定義的。
這將在下面詳細描述。在下文中，與第2圖相同的組成部分將配以同第2圖的元件符號一樣的元件符號作表示，它們的說明將被簡化。
第3圖、第4圖為顯示依據本發明示範性實施例之具有黑色矩陣及彼此對應形成的黑色條紋的立體影像顯示器的視圖。第5圖舉例說明依據本發明通過最小限度地減少孔徑比與亮度來展寬垂直視角並與先前技術做比較。第6圖為顯示依據本發明之被展寬的垂直視角的實例視圖。
參考第3圖與第4圖，立體影像顯示器100包括顯示面板DP以及貼附在顯示面板DP上的圖案相位差薄膜185，顯示面板DP具有形成在與黑色矩陣圖案130相對應的特定位置上的黑色條紋圖案165。
顯示面板DP包括薄膜電晶體陣列基板110、面對薄膜電晶體陣列基板110的濾色片陣列基板120、以及形成在該等基板110與120之間的液晶層150。薄膜電晶體陣列基板110包括複數條施加有R、G、B資料電壓的資料線、複數條與資料線相交且相繼提供有閘極脈衝的閘極線、複數個形成在資料線與閘極線的交叉點的薄膜電晶體、複數個用於在液晶單元中充電資料電壓的像素電極、以及連接到像素電極以維持液晶單元電壓的儲存電容器。
面對像素電極以形成一個電場的共同電極在例如扭曲向列(Twisted Nematic，TN)模式及垂直配向(Vertical Alignment，VA)模式的垂直電場驅動類型下配置在濾色片陣列基板120上，且連同像素電極在例如平面轉換(In Plane Switching，IPS)模式及邊界電場轉換(Fringe Field Switching，FFS)模式的水平電場類型下配置在薄膜電晶體陣列基板110上。
R、G、B濾色片135、黑色矩陣圖案130以及保護層140形成在濾色片陣列基板120上。濾色片135將從背光單元發射的光與經過液晶層150傳送的光轉變成紅、綠、藍。黑色矩陣圖案130遮蔽了鄰近的濾色片135之間的光從而防止濾色片135之間的光干涉(optical interference)。保護層140保護濾色片135與黑色矩陣圖案130。
在薄膜電晶體陣列基板110與濾色片陣列基板120中，用來設置液晶預傾角(pre-tilt angle)的配向層(alignment layer)分別形成在與液晶層150接觸的內表面，以及形成用來留有液晶單元的單元間隙的柱狀間隔145。
第一偏光板170貼附在濾色片陣列基板120的背面。黑色條紋圖案165形成在與濾色片陣列基板120的背面與第一偏光板170之間的黑色矩陣圖案130相對應的特定位置上。由透明金屬製成的背面金屬層160(下文中被稱作“背面ITO”)可進一步形成在濾色片陣列基板120的背面與第一偏光板170之間用來釋放靜電。在這種情況下，如第3圖所示，黑色條紋圖案165可形成在濾色片陣列基板120的背面與背面ITO 160之間。像黑色矩陣圖案130一樣，黑色條紋圖案165由不透明/非透射材料形成。當黑色條紋圖案165由不透明樹脂形成時，黑色條紋圖案165的硬度低於背面ITO 160的硬度。因此，背面ITO 160除了有釋放靜電的作用，此外還能作用為保護膜來保護黑色條紋圖案165。也就是，背面ITO 160形成以覆蓋黑色條紋圖案165，如第3圖所示，從而防止在隨後的清洗等製程步驟中黑色條紋圖案165的丟失。
另一方面，如第4圖所示，黑色條紋圖案165可直接與第一偏光板170接觸，而沒有背面ITO 160對其進行保護，這樣配置在濾色片陣列基板120的背面上。在這種情況下，黑色條紋圖案165可由不透明金屬形成從而達到足夠的硬度以防止在隨後的清洗等製程步驟中丟失以及能夠釋放由第一偏光板170的依附而產生的靜電。
如果背面ITO 160由不透明金屬形成，那麼如第3圖所示，黑色條紋圖案165可形成在背面ITO 160與第一偏光板170之間。
為了使亮度的減少最小化，第3圖與第4圖中的黑色條紋圖案165可與在對應於黑色矩陣圖案130的區域內的黑色矩陣圖案130重疊。
圖案相位差薄膜185包括貼附在第一偏光板170上的圖案相位差膜180以及用來保護圖案相位差膜180的保護膜182。圖案相位差膜180包括逐行圖案化的第一相位差膜圖案180a以及第二相位差膜圖案180b，其作用如上面所述。
由於第5圖(a)所示的先前技術的立體影像顯示器沒有特殊的黑色條紋圖案，所以必須要使黑色矩陣圖案130的寬度夠大才能獲得所需的垂直視角(θ)。
反之，第5圖(b)所示的依據本發明示範性實施例之立體影像顯示器提供的黑色矩陣圖案130的寬度小於先前技術黑色矩陣圖案130的寬度，並藉由在黑色矩陣圖案130的相應位置形成黑色條紋圖案165來獲得與先前技術相同的垂直視角(θ)。假設垂直視角被定義為察覺到3D串擾的可能性在10%以下的上下視角的和，那麼本發明能夠使孔徑比與亮度的減少最小化，並且能夠使垂直視角展寬到大約27.5度，如第6圖所示。
如上所述，先前技術的立體影像顯示器為了展寬垂直視角而增加了黑色矩陣圖案的寬度；然而本發明的示範性實施例所具有的優點是：藉由在濾色片陣列基板的第一平面形成比先前技術狹窄的黑色矩陣圖案以及在與第一平面相對的濾色片陣列基板的第二平面上形成與黑色矩陣圖案重疊的黑色條紋這樣的方式來實現與先前技術相同的垂直視角並阻止孔徑比與亮度的減少。
儘管如此，依據本發明的示範性實施例，部分的亮度減少可取決於視角而出現。
第7圖與第8圖為顯示取決於視角之亮度的部分減少的實例視圖。在第7圖與第8圖中，(a’)、(b’)與(c’)為觀看者的理想觀看範圍，(a)、(b)與(c)為實際有效觀看範圍。
第7圖為觀看者使他或她的眼睛平行於立體影像顯示器的中部來觀看立體影像顯示器的情況的實例。
當觀看者觀看位於立體影像顯示器中部的影像時，觀看者的觀看範圍沒有被黑色條紋圖案165遮掩，如第7圖所示。因此，觀看者可以在沒有亮度減少的情況下觀看中部的影像。在這種情況下，觀看者的理想觀看範圍(b’)與實際有效觀看範圍(b)完全相同。
另一方面，當觀看者觀看位於立體影像顯示器上部的影像時，觀看者的觀看範圍被黑色條紋圖案165遮掩，如第7圖所示。在這種情況下，實際有效觀看範圍(a)與觀看者的理想觀看範圍(a’)相比變窄。結果，觀看者在低亮度下觀看位於上部的影像。同樣地，當觀看者觀看位於立體影像顯示器下部的影像時，觀看者的觀看範圍被黑色條紋圖案165遮掩，實際有效觀看範圍(c)與觀看者的理想觀看範圍(c’)相比變窄。結果，觀看者在低亮度下觀看位於下部的影像。
第8圖為觀看者使他或她的眼睛平行於立體影像顯示器的下部來觀看立體影像顯示器的情況的舉例。
當觀看者觀看位於立體影像顯示器下部的影像時，觀看者的觀看範圍沒有被黑色條紋圖案165遮掩，如第8圖所示。在這種情況下，觀看者的理想觀看範圍(c’)與實際有效觀看範圍(c)完全相同，從而觀看者可以在沒有亮度減少的情況下觀看下部的影像。
另一方面，當該觀看者觀看位於該立體影像顯示器中部的影像時，該觀看者的觀看範圍被黑色條紋圖案165遮掩。結果，實際有效觀看範圍(b)與該觀看者的理想觀看範圍(b’)相比變窄，因此造成亮度降低。而且，當該觀看者觀看位於該立體影像顯示器上部的影像時，該觀看者的觀看範圍被黑色條紋圖案165遮掩的範圍變寬。所以，實際有效觀看範圍(a)與該觀看者的理想觀看範圍(a’)相比變得更窄，這導致更明顯的亮度降低。
所以，即使黑色條紋圖案165在與黑色矩陣圖案130對應的區域內形成有比黑色矩陣圖案130小的面積，但是由於觀看立體影像顯示器的不同位置之間的視角差異還是會如第7圖所示導致在上部與下部而非中部的影像亮度降低，以及如第8圖所示導致在中部與上部而非下部的影像亮度降低。
第9圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。第10圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部逐漸變小的黑色條紋圖案的寬度的視圖。在第10圖中，縱軸代表顯示位置，橫軸代表該黑色條紋圖案的寬度。
第9圖的配置基本上與第3圖、第4圖中所示的相同，除了黑色條紋圖案165的寬度是取決於該顯示面板上的顯示位置而變化之外。
參考第9圖，在依據示範性實施例的偏光眼鏡型立體影像顯示器中，為了解決取決於每個位置的視角的亮度均勻度減少的問題，黑色條紋圖案165具有由顯示位置決定的不同寬度。在第9圖的示範性實施例中，黑色條紋圖案165的寬度在顯示面板的中部最大，然後從顯示面板的中部向其上部與下部變小。
如第10圖所示，假定位於顯示面板中部的黑色條紋圖案165的寬度為“X”，那麼黑色條紋圖案165的寬度可以向顯示面板的上部與下部逐漸減少，到上部與下部的最外側時變為“X/7~X/4”。例如，如果位於顯示面板中部的黑色條紋圖案165的寬度為50μm，那麼位於顯示面板上部與下部最外側的黑色條紋圖案165的寬度可在7.1μm至12.5μm範圍內變化。
藉由取決於顯示位置來變化黑色條紋圖案165的寬度，即便觀看者在如第7圖所示的位置觀看立體影像顯示器的上部與下部，觀看者的觀看範圍被黑色條紋圖案165遮掩的範圍也變窄，從而使在上部與下部亮度最小化地降低。結果，由每個位置上的視角決定的亮度均勻度減少的問題能夠得以解決。
作為一個典型的觀看者在如第7圖、第9圖及第10圖所示的位置(就座的狀態)觀看顯示器影像，是僅僅舉例說明對於這個位置的亮度均勻度的解決方案。但是，本發明並不限於此。儘管沒有明確地顯示，但在本發明中，黑色條紋圖案165的寬度可以在顯示面板的下部為最大，然後從顯示面板的下部向其上部逐漸表小。這種情況是觀看者使他或她的眼睛平行於立體影像顯示器的下部(平躺的狀態)觀看顯示器影像，如第8圖所示。
第11圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。第12圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部階梯式地變小的黑色條紋圖案165的寬度的視圖。
第11圖的配置基本上與第9圖中所示的相同，除了每個顯示區塊的黑色條紋圖案165的寬度是變化的。
參考第11圖，在依據本發明示範性實施例的偏光眼鏡型立體影像顯示器中，顯示面板沿著顯示面板的垂直方向分成複數個區塊，而每個顯示區塊的黑色條紋圖案165具有不同的寬度，這是為了展寬垂直視角並改善由每個位置的視角決定的亮度均勻度減少的問題。黑色條紋圖案165的寬度在顯示面板的中心區塊最大，然後從顯示面板的中心區塊向其最上方與最下方的區塊逐漸變小。然而，在垂直方向上相鄰的複數個黑色條紋圖案165可被包含在一個區塊內，並且在同一區塊內的黑色條紋圖案165具有相同的寬度。
如第12圖所示，假定位於顯示面板中心區塊的黑色條紋圖案165的寬度為“X”，則黑色條紋圖案165的寬度可向顯示面板的上部與下部呈階梯式地逐漸減少，到最上方區塊及最下方區塊時變為“X/7~X/4”。
第13圖顯示了依據本發明第9圖至第12圖的亮度測量結果。對本發明的測量，當黑色條紋圖案配置於中部時黑色條紋圖案的寬度為50μm，然後向上部與下部逐漸地或階梯式地變小，到最上側與最下側時變為10μm。
參考第13圖，如果黑色條紋圖案的寬度以固定比例從顯示面板的中部向其上部與下部減少，如第9圖至第12圖所示，那麼與寬度固定為50μm的黑色條紋圖案相比(參見第3圖、第4圖)而不管顯示位置，則在顯示面板的上部與下部獲得了高亮度。在第13圖中，“A”代表第9圖至第12圖中顯示面板的上部與下部的亮度。“B”表示第3圖、第4圖中顯示面板的上部與下部的亮度。如第13圖中所說明的，“A”顯然高於“B”。
第14A圖與第14B圖為顯示根據立體影像顯示器的大小而決定的合適的觀看距離的視圖。
如第14A圖中所示的小型式立體影像顯示器，合適的觀看距離相對較小，即大約1 H1到1.5 H1。這裏，“H1”表示小型影像顯示器100的垂直長度(H1)。在根據位置改變黑色條紋圖案的寬度時，應考慮到垂直視角和適合的觀看距離。對於小型立體影像顯示器所需的垂直視角相對較小，即12°至15°。這類小型立體影像顯示器具有小的觀看距離以及需要一個窄的垂直視角，即便當黑色條紋圖案的寬度在上部與下部減少時也不是極易能夠察覺到3D串擾。因此，本發明第9圖、第12圖的上述配置對於改善小型立體影像顯示器的亮度均勻度是有效的。
如第14B圖中所示的大型式立體影像顯示器，合適的觀看距離相對較大，即大約3 H2到5 H2。這裏，“H2”表示大型影像顯示器100的垂直長度(H2)。對於大型立體影像顯示器所需的垂直視角相對較大，即20°至26°。這類大型立體影像顯示器具有大的觀看距離以及需要一個寬的垂直視角，當黑色條紋圖案的寬度在該上部與下部減少時可能容易察覺到3D串擾。因此，對於大型立體影像顯示器而言，減少在上部與下部的3D串擾是非常重要的，即使亮度均勻度被降低到某種程度。
第15圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來減少3D串擾的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。第16圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部逐漸變大的黑色條紋圖案165寬度的視圖。
參考第15圖，在依據示範性實施例的該偏光眼鏡型立體影像顯示器中，為了減少在該上部與下部的3D串擾，黑色條紋圖案165的寬度從中部向上部與下部逐漸增加。在第15圖的示範性實施例中，黑色條紋圖案165的寬度在顯示面板的中部最小，然後從顯示面板的中部向其上部與下部逐漸變大。
如第16圖所示，假定位於顯示面板中部的黑色條紋圖案的寬度為“Y“，那麼黑色條紋圖案165的寬度可向顯示面板的上部與下部逐漸增加，到上部與下部的最外側時變成“5Y/4~6Y/4”。如第15圖與第16圖所示之本發明的示範性實施例在減少大型立體影像顯示器的3D串擾這方面是有效的。
第17圖至第21圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度以及減少3D串擾的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。本發明接下來的示範性實施例能夠應用於小型和大型兩類立體影像顯示器中。
參考第17圖，在本發明的示範性實施例中，顯示面板DP被分成三個區塊。所述三個區塊包括一個中心區塊，包括複數個用來測量亮度均勻度的亮度測量點；一個上區塊，設置在中心區塊上面；以及一個下區塊，設置在中心區塊的下面。中心區塊可擁有比上區塊與下區塊大的面積。假設顯示面板DP的垂直長度為“H”，則中心區塊的垂直長度可為7H/9，上區塊與下區塊的垂直長度可分別為1H/9。中心區塊對應一個亮度均勻度測量範圍。上區塊與該下區塊可以具有相同的面積或不同的面積。
本發明的示範性實施例具有如下優點：藉由在佔據相對較大面積的中心區塊形成寬度一致的黑色條紋圖案165以及在佔據相對較小面積的上區塊與下區塊形成寬度逐漸變化的黑色條紋圖案165來改善亮度均勻度以及抑制3D串擾。
在本發明的示範性實施例中，如第18圖與第19圖所示，黑色條紋圖案165在中心區塊可形成具有一致的寬度，且在上區塊與下區塊具有向顯示面板的最外側逐漸減少的寬度。利用這種配置，3D串擾可以被最小化。
在本發明的示範性實施例中，如第20圖與第21圖所示，黑色條紋圖案165在中心區塊可形成具有一致的寬度，且在上區塊與下區塊具有向顯示面板的最外側逐漸增大的寬度。利用這種配置，亮度均勻度的減少可以被最小化。
前述的示範性實施例顯示了因為黑色條紋圖案與和其彼此對應的黑色矩陣圖案彼此完全重疊，所以黑色條紋圖案與黑色矩陣圖案於彼此互相平行的方向被排列成行，此時沒有考慮觀看位置。然而，黑色條紋圖案與和其彼此對應的黑色矩陣圖案可以在顯示面板的上部與下部彼此部分重疊，並且可以彼此偏斜地向顯示面板的中部，即觀看位置排列成行，以便保證所需的垂直視角以及改善亮度均勻度。
第22圖為顯示偏斜地向顯示面板的中部排列成行的黑色條紋圖案與黑色矩陣圖案的實例的視圖。第23圖為顯示依據第22圖在顯示面板中部被展寬的可視範圍的視圖。
參考第22圖，為了展寬相對於顯示面板中部的可視範圍，圖案相位差膜180的整體垂直間距P1可以設計為小於像素陣列的整體垂直間距P2。在這種狀態下，當圖案相位差膜180與像素陣列相對於它們的中心排列成行的時候，黑色條紋圖案165與黑色矩陣圖案130被偏斜地從顯示面板的上部與下部向與觀看位置對應的中部排列成行。
由上述不同間距設計以及斜排列而帶來的可視區域對應於如第23圖所示的三個實線區域之間的重疊部分。這裏，該可視區域指的是3D串擾的值在10%以下時所顯示的立體影像顯示器100影像的區域，是不需要考慮到顯示位置。同時，由相等間距設計(P1=P2)而帶來的可視區域對應於如第23圖所示的虛線區域之間的重疊部分。通過第23圖可以清楚地看到，由所述不同間距設計而帶來的可視區域比由相等間距設計而帶來的可視區域寬得多。可視區域一旦被展寬，就改善了亮度均勻度並減少了3D串擾。
第24圖至第28圖是關於提供不同間距設計與斜排列以改善亮度均勻度並減少3D串擾的本發明示範性實施例。
第24圖至第26圖為顯示將不同間距設計應用到第9圖、第11圖、第15圖中之本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。第27圖與第28圖為顯示將不同間距設計應用到第18圖、第20圖中之本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。
參考第24圖至第28圖，上述不同間距設計與斜排列允許黑色條紋圖案165與黑色矩陣圖案130偏斜地從顯示面板的上部與下部向對應於觀看位置的中部排列成行。利用這種配置，本發明使在不考慮面板大小及其解析度的情況下改善亮度均勻度以及加寬相對於顯示面板的中部的可視範圍至一所需範圍成為可能。
如上所述，依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器藉由形成黑色矩陣圖案與黑色條紋圖案以對應於與其彼此相對的濾色片基板的兩邊，使為了讓孔徑比與亮度的減少最小化而相比於先前技術降低黑色矩陣圖案的寬度以及實現與先前技術相同的垂直視角成為可能。
而且，本發明藉由根據顯示位置而改變黑色條紋圖案寬度的方式，對展寬垂直視角以及降低由每個位置上的視角決定的亮度均勻度的減少作出了貢獻。
更進一步地，本發明藉由設計圖案相位差膜的整體垂直間距使其小於像素陣列的整體垂直間距並且從顯示面板的上部與下部向對應於觀看位置的中部偏斜地將黑色條紋圖案與黑色矩陣排列成行的方式，對在不考慮面板大小及其解析度的情況下改善亮度均勻度以及加寬相對於顯示面板中部的可視範圍至一所需的範圍作出了貢獻。
綜上所述，應當理解的是本領域技術人員可以做出各種改變以及修飾，但這些改變及修飾均沒有脫離本發明的技術範圍。因此，本發明的技術範圍不應當被限制在說明書的具體實施方式，而應被限定於申請專利範圍中。
本申請案主張2011年12月15日提出的韓國專利申請第10-2011-0135804號以及2012年4月18日提出的韓國專利申請第10-2012-0040271號的權益。上述申請公開的內容全部作為參考納入到本文。
1、100‧‧‧偏光眼鏡型立體影像顯示器
10、110‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
12‧‧‧濾色片基板
13、135‧‧‧濾色片
14‧‧‧黑色矩陣
15、150‧‧‧液晶層
16a、170‧‧‧第一偏光板
16b‧‧‧第二偏光板
17、180‧‧‧圖案相位差膜
18‧‧‧表面處理保護膜
120‧‧‧濾色片陣列基板
130‧‧‧黑色矩陣圖案
140‧‧‧保護層
145‧‧‧柱狀間隔
160‧‧‧背面金屬層
165‧‧‧黑色條紋圖案
180a‧‧‧第一相位差膜圖案
180b‧‧‧第二相位差膜圖案
182‧‧‧保護膜
185‧‧‧圖案相位差薄膜
195‧‧‧偏光眼鏡
DP‧‧‧顯示面板
L‧‧‧左眼影像
R‧‧‧右眼影像
所附圖式被包括在內提供了本發明的進一步理解，並被納入構成本發明說明書說明實施例的一部分並與描述部分一起作為解釋本發明的原理。
圖式中：第1圖為顯示先前技術偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第2圖為示意性地顯示依據本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第3圖、第4圖為顯示依據本發明示範性實施例之具有黑色矩陣及彼此對應形成的黑色條紋的立體影像顯示器的視圖；第5圖舉例說明依據本發明通過最小限度地減少孔徑比與亮度來展寬垂直視角並與先前技術做比較；第6圖為顯示依據本發明被展寬的垂直視角的一實例視圖；第7圖、第8圖為顯示取決於視角的亮度的部分減少的實例視圖；第9圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第10圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部逐漸變小的黑色條紋圖案寬度的視圖；第11圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第12圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部階梯式地變小的黑色條紋圖案寬度的視圖；第13圖為顯示依據本發明第9圖至第12圖的亮度測量結果與依據第3圖、第4圖的亮度進行比較的視圖；第14A圖與第14B圖為顯示取決於立體影像顯示器大小之適當觀看距離的視圖；第15圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來減少3D串擾的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第16圖為顯示從立體影像顯示器的中部向其上部與下部逐漸變大的黑色條紋圖案寬度的視圖；第17圖至第21圖為顯示依據本發明示範性實施例之被提供用來改善亮度均勻度以及減少3D串擾的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；第22圖為顯示偏斜地向顯示面板的中部排列成行的黑色條紋圖案與黑色矩陣圖案的實例的視圖；第23圖為顯示依據第22圖在顯示面板中部被展寬的可視範圍的視圖；第24圖至第26圖為顯示將不同間距設計應用到第9圖、第11圖、第15圖中本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖；以及第27圖與第28圖為顯示將不同間距設計應用到第18圖、第20圖中本發明的偏光眼鏡型立體影像顯示器的視圖。
110‧‧‧薄膜電晶體陣列基板
120‧‧‧濾色片陣列基板
130‧‧‧黑色矩陣圖案
165‧‧‧黑色條紋圖案
170‧‧‧第一偏光板
180‧‧‧圖案相位差膜
182‧‧‧保護膜

权利要求:
Claims (15)
[1] 一種偏光眼鏡型立體影像顯示器，包括：一薄膜電晶體陣列基板；一濾色片陣列基板，具有複數個形成在一面向該薄膜電晶體陣列基板的第一平面上的黑色矩陣圖案；複數個黑色條紋圖案，在與該第一平面相對的該濾色片陣列基板的一第二平面上以一第一方向與該等黑色矩陣圖案相對應地排列成行；以及一圖案相位差膜，設置在該濾色片陣列基板的該第二平面上，其中該等黑色條紋圖案的寬度根據相對於該第一方向的一顯示位置而有所不同，以及其中該第一方向為從該顯示器的一上側至該顯示器的一下側的方向。
[2] 依據申請專利範圍第1項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該顯示器沿著該第一方向被分為一上部、一中部、以及一下部；以及其中與該顯示器的該上部與該下部對應的該等黑色條紋圖案的寬度不同於與該顯示器的該中部對應的該黑色條紋圖案的寬度。
[3] 依據申請專利範圍第2項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該等黑色條紋圖案的寬度從該顯示器的該中部向該顯示器的該上部與該下部逐漸減少。
[4] 依據申請專利範圍第1項或第2項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該顯示器沿著該第一方向被分成複數個區塊；以及其中對於每個區塊的該等等黑色條紋圖案的寬度是不同的。
[5] 依據申請專利範圍第4項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該等黑色條紋圖案的寬度從該等區塊的一中心區塊向最上方與最下方的區塊呈階梯式地減少。
[6] 依據申請專利範圍第5項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該等區塊的每一個皆包括複數個黑色條紋圖案，以及在同一個區塊中的該等黑色條紋圖案具有相同的寬度。
[7] 依據申請專利範圍第2項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該等黑色條紋圖案的寬度從該顯示器的該中部向該顯示器的該上部與該下部逐漸增加。
[8] 依據申請專利範圍第1項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該顯示器沿著該第一方向被分為具有一第一面積的一中心區塊、設置在該中心區塊之上且具有一第二面積的一上區塊、以及設置在該中心區塊之下且具有一第三面積的一下區塊；以及其中該等黑色條紋圖案的寬度在該中心區塊為一致的，以及該等黑色條紋圖案的寬度在該上區塊與該下區塊為逐漸變化。
[9] 依據申請專利範圍第8項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中，在該上區塊與該下區塊，該等黑色條紋圖案的寬度在朝最外側黑色條紋圖案的方向上逐漸減少。
[10] 依據申請專利範圍第8項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中，在該上區塊與該下區塊，該等黑色條紋圖案的寬度在朝最外側黑色條紋圖案的方向上逐漸增加。
[11] 依據申請專利範圍第8項至第10項任一項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該第一面積大於該第二面積以及該第一面積大於該第三面積。
[12] 依據申請專利範圍第8項至第11項任一項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該第二面積與該第三面積相同。
[13] 依據申請專利範圍第1項至第12項任一項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；其中一背面金屬層形成在該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間，以便釋放靜電；以及其中該等黑色條紋圖案被在該濾色片陣列基板的該第二平面上的該背面金屬層覆蓋。
[14] 依據申請專利範圍第1項至第12項任一項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；以及其中該等黑色條紋圖案位於該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間並且該等黑色條紋圖案與該第一偏光板接觸。
[15] 依據申請專利範圍第1項至第12項任一項所述的偏光眼鏡型立體影像顯示器，其中該圖案相位差膜貼附於位於該濾色片陣列基板的該第二平面上的一第一偏光板；其中一背面金屬層形成在該濾色片陣列基板的該第二平面與該第一偏光板之間，以便釋放靜電；以及其中該等黑色條紋圖案形成在該背面金屬層與該第一偏光板之間。

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