CN102346308A - 立体图像显示设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立体图像显示设备及其制造方法，其中取决于是否施加电压来使用电润湿材料执行在二维图像和三维图像之间的切换。所述立体图像显示设备包括：显示面板；在所述显示面板的一个表面上形成的第一电极；在所述第一电极上的各透镜区域的边界形成的用以划分多个透镜区域的壁；在所述壁中包含的电润湿材料；在所述壁上形成的面对所述显示面板的第一基板；和在所述第一基板上对应于每个壁的中心形成的第二电极。

Description

立体图像显示设备及其制造方法

本申请要求于2010年7月23日提交的韩国专利申请No.10-2010-0071513的优先权，在此通过参考将其并入本文，就如同在这里完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及一种显示设备，尤其涉及一种立体图像显示设备及其制造方法，其中取决于是否施加电压来使用电润湿材料执行在二维图像和三维图像之间的切换。

背景技术

可以预料，基于高速信息通信网络的高速率信息的服务将从诸如电话的“听说”服务之类的简单型服务发展为诸如基于数字终端的“视听”服务之类的多媒体型服务，其中所述数字终端处理文本、音频和视频。最终，可以预料，简单型服务将发展为三维立体信息通信服务，其允许用户超越时空地进行立体观看、感觉和享受。

通常，通过两只眼睛按照立体视觉原理获得用于表示三维的立体图像。由于双目视差即在两只眼睛之间的距离大约为65mm，所以左眼和右眼由于它们位置的这种差异而彼此看到不同的图像。由于两只眼睛位置的差异所导致的图像之间的差异称为双眼像差。三维立体显示设备通过利用双眼像差使得左眼只看见左眼上的图像并且使得右眼只看见右眼上的图像。

换句话说，左/右眼看见不同的二维图像，并且如果两个图像通过视网膜被传送到大脑，那么大脑会把所述图像互相混合以便再现原始三维图像的深度和真实性。这种能力通常称为立体摄影术，并且如果这种能力被应用于显示设备，那么所述设备称为立体显示设备。

同时，可以取决于用于实现3维(3D)的元件来划分立体显示设备。例如，下述立体显示设备的驱动模式称为液晶物镜模式：所述驱动模式通过利用液晶层驱动立体显示设备来形成诸如透镜之类的光路径差异。

通常，液晶显示设备包括彼此面对的两个电极以及在两个电极之间形成的液晶层，其中由通过向两个电极施加电压所产生的电场来驱动液晶层的液晶分子。液晶分子具有偏振特性和光学各向异性。在这种情况下，偏振特性意味着如果在电场中排列液晶分子，那么液晶分子中的电荷群集在两侧，所以取决于电场来切换分子排列。光学各向异性意味着由于液晶分子的薄且长的结构以及分子排列，因此取决于入射光的入射方向或偏振状态来切换发射光的路径或偏振状态。

在这种情况下，由于施加到两个电极的电压而使液晶层显示出透射率差异，并且液晶层通过按每一像素改变这种差异来显示图像。

近来，已经开发出电驱动的液晶透镜，其中液晶层通过利用液晶分子的特性来用作透镜。

换句话说，透镜通过利用在构成透镜的材料和空气之间的折射率差异来控制每个位置的入射光的路径。如果通过向电极的每个位置施加不同的电压生成电场来驱动液晶层，那么在液晶层上的入射光按每个位置产生不同的相位。结果，液晶层可以像实际透镜一样控制入射光的路径。

下面将参照附图描述通常的液晶物镜。

图1是示出通常液晶物镜的光路径差异的效果的剖视图。

通常的液晶物镜包括彼此面对的第一和第二基板，以及在第一和第二基板之间形成的液晶层。

在这种情况下，在距第一基板端部第一距离处在第一基板上形成第一电极，并且在第二基板上形成第二电极。

当施加电压时取决于在第一电极和第二电极之间形成的电场来排列液晶，借此可以通过由如图1所示的每个区域的液晶排列所导致的光路径差异来获得与透镜类似的效果。在这种情况下，因为向第一电极的中心施加最强电场，所以液晶平躺(lie down)，借此获得最短光路径。随着液晶远离第一电极的中心，液晶变得竖直，借此光路径变长，由此获得像抛物线透镜那样的效果。

上述的液晶物镜被附接到显示设备，并且取决于施加的电压来显示立体图像。

在这种情况下，显示设备和液晶物镜需要分别形成独立的面板并且把所述面板彼此接合的处理。当把面板彼此接合时，可能在液晶物镜的透镜区域和显示设备的像素之间出现未对准。这意味着无法正常地执行三维显示。

此外，因为液晶物镜和显示设备被单独提供，所以它们分别需要至少两个玻璃基板。为了获得立体图像显示设备，需要至少四个玻璃基板。由此带来的问题在于：很难获得纤细的设备并且增加了成本和处理步骤。

如上所述，依照现有技术的上述立体图像显示设备存在以下问题。

通过以确定厚度在显示设备的上、下基板之间填充液晶层并且附接液晶物镜(该液晶物镜取决于向该液晶物镜施加的电压来用作透镜)来获得基于液晶物镜的立体图像显示设备。

在这种情况下，需要至少四个玻璃基板，由此增加了成本和厚度。此外，在液晶物镜的情况下，液晶层需要大于所需透镜的高度的厚度，由此需要较长时间来形成具有所述厚度的液晶层并且液晶可能未被充分填充。此外，在液晶物镜和显示设备的接合处理中可能出现未对准。因而需要以不同的结构来形成上述立体图像显示设备以便具有纤细的尺寸。

根据需要，除液晶物镜之外，可以把双凸透镜片附接到显示设备。在这种情况下，带来的问题在于：在双凸透镜片和显示设备之间可能出现未对准并且无法执行在二维图像和三维图像之间的图像切换。

发明内容

因此，本发明旨在提出一种立体图像显示设备及其制造方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种立体图像显示设备及其制造方法，其中取决于是否施加电压来使用电润湿材料从而执行在二维图像和三维图像之间的切换。

本发明的其它的优点、目的和特点在下面的描述中将部分地列出，且其一定程度上对于所属领域普通技术人员来说在研究了下文之后将是显而易见的，或者可从本发明的实践中领会到。通过书面说明书、权利要求书以及附图中具体指出的结构可实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些目的和其它优点，依照本发明的意图，如这里具体化和广义描述的，一种立体图像显示设备包括：显示面板；在所述显示面板的一个表面上形成的第一电极；在所述第一电极上的各透镜区域的边界形成的用以划分多个透镜区域的壁；在所述壁中包含的电润湿材料；在所述壁上形成的面对所述显示面板的第一基板；和在所述第一基板上对应于每个壁的中心形成的第二电极。

第一和第二电极是透明电极。

优选地，第一电极形成在显示面板的整个一个表面上。

电润湿材料是亲水材料，并且壁是疏水绝缘材料。在这种情况下，所述立体图像显示设备还包括电源，所述电源使得在所述第一电极和第二电极之间的垂直场大于在所述壁和电润湿材料之间的表面张力。

当通过所述电源向所述第一电极和第二电极施加不同的电压时，所述电润湿材料具有对应于每一透镜区域的透镜图案。

所述显示面板是液晶面板、有机发光显示面板、电泳显示面板、等离子体显示面板、场致发射显示面板和量子点显示面板中的任何一种。

此外，所述电润湿材料被形成为填充所述壁中的一部分空间。

根据需要，除了电润湿材料之外，所述立体图像显示设备还包括在壁中的疏水流体。

所述显示面板包括彼此面对的第二基板和第三基板、在所述第二基板和第三基板之间填充的液晶层、在所述第二基板中形成的薄膜晶体管阵列以及在所述第三基板上形成的滤色器阵列。

所述立体图像显示设备还包括分别在所述显示面板的另一表面和所述第一基板的表面上形成的第一偏振器和第二偏振器。

根据本发明的另一方面，一种立体图像显示设备的制造方法包括：制备显示面板；在所述显示面板的一个表面上形成第一电极；在所述第一电极上的各透镜区域的边界形成具有确定高度的壁，用以划分多个透镜区域；在所述壁中形成电润湿材料；以及把第一基板接合到所述壁上以面对所述显示面板，所述第一基板包括对应于每个壁的中心的第二电极。

所述方法还包括把电源与所述第一电极和第二电极连接，所述电源使得在所述第一电极和第二电极之间的垂直场大于在所述壁和电润湿材料之间的表面张力。

依照本发明的上述立体图像显示设备及其制造方法具有以下优点。

首先，可以利用电润湿材料在电场作用下流动的特性形成可切换透镜。在这种情况下，由于可以通过当施加电压时使电润湿材料流动来在物理上获得直接透镜图案，所以可以更好地获得透镜效果，借此可以增加光效率。

第二，在显示面板的一个表面上形成电润湿面板的第一电极以使电润湿面板与显示面板共享一个面板。在这种情况下，可以减少面板，并且可以省略在显示面板和电润湿面板之间的接合处理，借此可以节约材料并且可以减少处理步骤。

第三，由于可以减少在显示设备中占据最大重量和厚度的面板，所以可以获得纤细的显示设备并且可以减轻显示设备的重量。

第四，可以借助连续的处理步骤而并非独立的处理步骤来形成电润湿面板和显示面板，所以不需要独立的处理线，可以使用显示面板的现有处理线，借此可以减少设备的生产成本并减少处理时间。

最后，如果液晶面板用作用于立体显示的显示面板并且液晶物镜附接到液晶面板上，那么需要偏振器设置在液晶面板上方和下方。在这种情况下，在液晶面板和液晶物镜之间的偏振器不能移动。如果偏振器移动到液晶物镜的上侧，那么它可能会阻挡液晶在液晶物镜中排列，由此可能不会实现实际的透镜功能。因而，如果借助液晶物镜执行立体显示，那么无法省略面板。本发明的立体图像显示设备通过使用不受偏振器的透射轴影响的电润湿材料形成用于立体显示的可切换透镜，以允许液晶面板的上基板与可切换透镜的基板共享一个基板。结果，可以省略一个基板。此外，形成在液晶面板的表面上用以防止出现静电的背面电极用作可切换透镜的第一电极，借此可以最少化电极的形成。

应当理解，本发明的以上概括说明和以下详细描述都是示例性的和解释性的，旨在对所要求保护的本发明提供进一步解释。

附图说明

附图示出了本发明的实施方式并且与说明书一起用来解释本发明的原理，所述附图用来提供对本发明的进一步理解并且并入并构成本申请的一部分。在附图中：

图1是示出依照现有技术通常液晶物镜的光路径差异的效果的剖视图；

图2是示出依照本发明的立体图像显示设备的剖视图；

图3A到图3E是示出依照本发明的立体图像显示设备的制造方法的处理步骤的剖视图；和

图4是示出依照本发明的立体图像显示设备的立体效果的图。

具体实施方式

现在详细地参考本发明的优选实施方式进行描述，在附图中示出了一些例子。尽可能地在整个附图中使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

下面将参照附图描述依照本发明的立体图像显示设备及其制造方法。

图2是示出依照本发明的立体图像显示设备的剖视图。

如图2所示，依照本发明的立体图像显示设备包括：显示面板100、在显示面板100的一个表面上形成的第一电极110、在形成于第一电极110上的各透镜区域之间的边界形成的用以划分多个透镜区域的壁120、在壁120中包含的电润湿材料130a、在壁120上形成的面对显示面板100的第一基板200以及在第一基板200上对应于每个壁的中心形成的第二电极210。

在这种情况下，第一电极110和第二电极210是透明电极。

在显示面板100的一个表面上形成第一电极110，并且在每个透镜区域的中心形成第二电极210。取决于要形成的透镜图案可以改变第二电极210。如果以格栅图案形成壁，那么在壁内以格栅图案限定透镜区域。在这种情况下，第二电极210可以仅布置在网格图案的中心；或者可以纵向地形成，其纵轴在一个方向上穿过该中心。如果在一个方向上纵向地形成透镜区域，那么可以在透镜区域的长度方向上纵向地形成第二电极210并使其穿过透镜区域的中心。在这种情况下，以与透镜区域的长度方向交叉的方式切割图2中所示出的截面。

第一基板100布置在壁120上，并且在第一基板100的外部提供密封剂(未示出)以便防止电润湿材料130a流出，借此可以密封第一基板100。根据需要，外部的壁120可以用作密封剂。

在这种情况下，电润湿材料130a是亲水材料，并且在电场的作用下流动。

壁120是疏水绝缘材料。

图2示出了电压被施加到第一电极110和第二电极210。当由于在第一和第二电极110和210之间产生的垂直电场而在电润湿材料130a和第二电极210之间出现吸引力时，电润湿材料130a依照抛物线透镜图案流动。

电润湿材料130a的电润湿现象意味着当流体的界面张力在电场作用下改变时，流体会迁移或变形。

为了产生电润湿现象，还提供电源(未示出)，使得在第一电极110和第二电极210之间的垂直电场大于在壁120和电润湿材料130a之间的表面张力。电源将第一电极110接地并且向第二电极210施加交流方波电压，所述交流方波具有相电压(phase voltage)的最大值或恒定电平。

结果，当通过电源向第一电极110和第二电极210施加不同的电压时，电润湿材料变形为对应于每一透镜区域的透镜图案。

图2中所示出的状态是电压被施加到第一和第二电极110和210，并且当没有向第一和第二电极110和210施加电压时，由于在壁120和电润湿材料130之间的表面张力(参见图3E)，保持电润湿材料130在壁120内易于扩散。

亲水的电润湿材料130a形成为低于壁120，借此它可以取决于是否向第一和第二电极110和210施加电压而流动。

未被电润湿材料130a填充的壁120的其它空间140可以保持在真空状态或者比大气压力真空更低的压力，或者根据需要可以进一步包括疏水流体。在这种情况下，取决于当施加电压时形成的电场，亲水的电润湿材料130a变形为具有透镜图案，由此疏水流体移动。在这种情况下，当施加电压时在透镜区域中形成具有预定强度的电场以使其对应于每个透镜区域，并且取决于电场的强度来改变亲水的电润湿材料130a的界面张力，由此电润湿材料130a移动。

在这种情况下，第一电极110、壁120、电润湿材料130a、第一基板200和第二电极210具有电润湿显示设备的结构，并且以上述透镜区域为单位具有相同的结构。

透镜区域被配置成对应于下方显示面板100的2个像素或更多个像素。

同时，显示面板100可以是液晶面板、有机发光显示面板、电泳显示面板、等离子体显示面板、场致发射显示面板和量子点显示面板中的任何一种。

例如，在附图中显示面板100是液晶面板。此时，显示面板100包括彼此面对的第二和第三基板10和20，填充在第二和第三基板10和20之间的液晶层30、在第二基板10中形成的薄膜晶体管阵列(未示出)以及在第三基板20上形成的滤色器阵列。

薄膜晶体管阵列包括彼此交叉形成的栅极线和数据线、在栅极线和数据线的交叉部分形成的薄膜晶体管以及与薄膜晶体管连接并且在每个像素区域中形成的像素电极。

如所示出的，滤色器阵列可以进一步包括滤色器层21，滤色器层21包括不同颜色的滤色器21a、21b和21c，以及在像素区域的边界形成的黑色矩阵层(未示出)。

如果液晶面板用作显示面板，那么它可以进一步包括第一偏振器222和第二偏振器221，以便选择性地向液晶层30透射光，其中第一偏振器222和第二偏振器221分别形成在第二基板10的下表面和第一基板200的上表面上。

在这种情况下，因为当施加电压时以一种图案形成的电润湿材料130a不会受第二偏振器221的透射轴的影响，所以第二偏振器221可以移动到第一基板200的上表面。而如果是液晶物镜的情况，其包括的液晶层中的一种分子在施加电压时与其它分子不同地排列，与其它分子不同排列的液晶分子在偏振器位于液晶物镜上时可能被覆盖。由此可能出现无法正常获得液晶透镜效果的问题。

另一方面，依照本发明的立体图像显示设备允许液晶面板的第三基板20与使用电润湿材料形成的可切换透镜的第一电极110所在的基板共享一个基板，借此可以省略一个基板。

此外，为了防止在液晶面板中出现静电，在第三基板20的整个上表面上形成的背面电极用作可切换透镜的第一电极110，借此可以最少化电极的形成。

本发明的上述立体图像显示设备可以利用电润湿材料130a在电场的作用下移动的特性来形成可切换透镜。据此，当未施加电压时从下方显示面板100显示二维图像，而当施加电压时可以通过电润湿材料130a的移动而在物理上获得直接透镜图案。结果，利用光路径差异可获得比具有串扰区域的液晶物镜更好的透镜效果，由此可以增加光效率。

此外，在显示面板的一个表面上形成电润湿面板的第一电极以便电润湿面板与显示面板共享一个基板。在这种情况下，可以减小基板，并且可以省略在显示面板和电润湿面板之间的接合处理，借此可以节约材料并且可以减少处理步骤。

由于可以减小在立体图像显示设备中占据最大重量和厚度的基板，所以可以获得纤细的立体图像显示设备并且可以减少其重量。

下面将描述依照本发明的立体图像显示设备的制造方法。

图3A到图3E是示出依照本发明的立体图像显示设备的制造方法的处理步骤的剖视图。

如图3A所示，依照本发明立体图像显示设备的制造方法，首先，制备显示面板100。

显示面板100包括彼此面对的第一和第二基板10和20，以及在第一和第二基板10和20之间填充的液晶层30。分别设置在第一基板10的内表面和第二基板20的内表面上提供液晶面板。液晶面板包括薄膜晶体管阵列和滤色器阵列(包括滤色器层21)。显示面板100不限于液晶面板，而可以是有机发光显示面板、电泳显示面板、等离子体显示面板、场致发射显示面板和量子点显示面板中的任何一种，所述有机发光显示面板可以在处理步骤中被实现为平板面板。

随后，在显示面板100的整个一个表面(上表面)上形成第一电极110。

如图3B所示，在第一电极110上提供多个透镜区域，并且在各透镜区域的边界形成具有确定高度的壁120。壁120可以借助压印处理、印刷处理、光学处理和狭缝涂覆处理中的任何一种来形成。优选地，壁120是表面特性为疏水的疏水材料。此外，如果壁120是可曝光并通过光图案化的材料或者是通过光硬化的材料，那么其成分优选是感光材料。

如图3C所示，在壁120中形成亲水的电润湿材料130。此时，电润湿材料130被均匀地掺杂在壁120中而不会在某一区域中偏斜。

随后，如图3D所示，在制备第一基板200之后(第一基板200包括与每个壁120的中心对应的第二电极210)，把第二电极210布置成面对显示面板100，并且把第二基板200接合到壁120上。

此时，借助真空接合处理来执行接合处理，借此亲水的电润湿材料130在真空中被广泛地分布到壁120的表面中。在把第二基板200接合到壁120之前，除亲水的电润湿材料120之外，可以在壁120中进一步填充疏水流体。在这种情况下，当施加电压时借助亲水的电润湿材料的移动来推动疏水流体，并且如上所述当形成相同的电场时亲水的电润湿材料可以形成抛物线透镜。

然后，分别在显示面板100的下表面和第二基板200的上表面上形成第一偏振器222和第二偏振器221。如果显示面板100不是液晶面板，那么可以省略第一和第二偏振器222和221。

可以把使在第一和第二电极110和210之间的垂直场大于在壁和电润湿材料之间的表面张力的电源与第一和第二电极110和210连接。在这种情况下，尽管并未示出，可以分别在第一电极110的一端和第二电极210的一端限定与电源连接的焊盘部分。在第二基板200或显示面板100的外部限定焊盘部分。

依照本发明立体图像显示设备的上述制造方法，电润湿面板和显示面板并非通过独立的处理步骤形成，而是依照在形成显示面板之后形成可切换的电润湿显示面板的方式以连续的处理步骤形成。由此，不需要独立的处理线，可以使用显示面板的现有处理线，借此可以减少设备的生产成本并减少处理时间。

图4是示出依照本发明的立体图像显示设备的立体效果的图。

如图4所示，依照本发明的立体图像显示设备，在包括R、G、B子像素的显示面板100上进一步形成电润湿显示面板1000以便具有透镜功能。由于依照与图2相同的方式，显示面板100的上基板(第三基板)与电润湿显示面板1000共享一个基板，所以可以减少一个玻璃基板。

此外，当减少玻璃基板时，可以减少立体图像显示设备的重量和厚度。

如图4所示，当向电润湿显示面板1000施加电压时，可以将一个透镜区域形成为对应于下方显示面板100的两个像素，或者可以将一个透镜区域形成为对应于三个或更多个像素。可以对应于用户和观看位置来设置视图的数目，由此可指定对应于一个透镜区域的子像素的数目。

对所属领域技术人员来说清楚的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下在本发明中可以进行各种修改和变化。因此本发明旨在覆盖落入所附权利要求书范围及其等效范围内的对本发明的所有修改和变化。

Claims (15)

1.一种立体图像显示设备，包括：

显示面板；

在所述显示面板的一个表面上形成的第一电极；

壁，所述壁在所述第一电极上的各透镜区域的边界形成并用以划分多个透镜区域；

在所述壁中的电润湿材料；

在所述壁上形成的面对所述显示面板的第一基板；和

在所述第一基板上对应于每个壁的中心形成的第二电极。

2.如权利要求1所述的立体图像显示设备，其中所述第一电极和第二电极是透明电极。

3.如权利要求2所述的立体图像显示设备，其中所述第一电极形成在所述显示面板的整个一个表面上。

4.如权利要求1所述的立体图像显示设备，其中所述电润湿材料是亲水材料，并且所述壁是疏水绝缘材料。

5.如权利要求4所述的立体图像显示设备，还包括电源，所述电源使得在所述第一电极和第二电极之间的垂直场大于在所述壁和电润湿材料之间的表面张力。

6.如权利要求5所述的立体图像显示设备，其中当通过所述电源向所述第一电极和第二电极施加不同的电压时，所述电润湿材料具有对应于每一透镜区域的透镜图案。

7.如权利要求1所述的立体图像显示设备，其中所述显示面板是液晶面板、有机发光显示面板、电泳显示面板、等离子体显示面板、场致发射显示面板和量子点显示面板中的任何一种。

8.如权利要求1所述的立体图像显示设备，其中所述电润湿材料被形成为填充所述壁中的一部分空间。

9.如权利要求8所述的立体图像显示设备，除了电润湿材料之外还包括在壁中的疏水流体。

10.如权利要求1所述的立体图像显示设备，其中所述显示面板包括彼此面对的第二基板和第三基板、在所述第二基板和第三基板之间填充的液晶层、在所述第二基板中形成的薄膜晶体管阵列以及在所述第三基板上形成的滤色器阵列。

11.如权利要求1所述的立体图像显示设备，还包括分别在所述显示面板的另一表面和所述第一基板的表面上形成的第一偏振器和第二偏振器。

12.一种立体图像显示设备的制造方法，所述方法包括：

制备显示面板；

在所述显示面板的一个表面上形成第一电极；

在所述第一电极上的各透镜区域的边界形成具有确定高度的壁，用以划分多个透镜区域；

在所述壁中形成电润湿材料；以及

把第一基板接合到所述壁上以面对所述显示面板，所述第一基板包括对应于每个壁的中心的第二电极。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一电极和第二电极由透明电极形成。

14.如权利要求12所述的方法，其中所述电润湿材料是亲水材料，并且所述壁是疏水绝缘材料。

15.如权利要求14所述的方法，还包括把电源与所述第一电极和第二电极连接，所述电源使得在所述第一电极和第二电极之间的垂直场大于在所述壁和电润湿材料之间的表面张力。

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