專利名稱：具有聚焦布置的液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，其中聚焦布置提供源自顯示面板的像素的光的定向。
背景技術(shù)：
已知在顯示器的輸出使用聚焦元件，從而控制用于顯示器的可能視角的范圍。如果在單個(gè)像素之上提供透鏡，則可以提供放大功能。如果在多個(gè)像素之上提供透鏡，則可以將顯示輸出從不同像素定向到不同空間地點(diǎn)。這是自動(dòng)立體顯示器操作的方式。在自動(dòng)立體顯示器中使用的聚焦布置的已知實(shí)例是彼此平行延伸且布置在顯示像素陣列上面的細(xì)長雙凸元件的陣列。透過這些雙凸元件觀察顯示像素。雙凸元件提供為元件片，每個(gè)元件片包括細(xì)長半圓柱透鏡元件。雙凸透鏡元件 (“光柵欄(lenicules)”)在顯示面板的列方向中延伸，每個(gè)雙凸元件布置在顯示像素的兩個(gè)或更多相鄰列的相應(yīng)組上面。在例如每個(gè)光柵欄與兩列顯示像素相關(guān)的布置中，每一列中的顯示像素提供相應(yīng)二維子圖像的垂直切片。雙凸片將這兩個(gè)切片以及源自與其他光柵欄相關(guān)的顯示像素列的相應(yīng)切片定向到位于雙凸片前方的用戶的左眼和右眼，使得用戶觀察到單個(gè)立體圖像。雙凸透鏡元件片因而提供光輸出定向功能。在其他布置中，每個(gè)光柵欄與行方向中的一組4個(gè)或更多相鄰顯示像素相關(guān)。每一組中的顯示像素的相應(yīng)列適當(dāng)?shù)夭贾靡蕴峁┰从谙鄳?yīng)二維子圖像的垂直切片。當(dāng)用戶的頭從左向右移動(dòng)時(shí)，覺察到一系列連續(xù)的不同的立體視圖，例如產(chǎn)生環(huán)視(look-around)的印象。使用聚焦布置的問題在于，不同觀看地點(diǎn)對(duì)應(yīng)于聚焦到不同顯示面板區(qū)域的光路徑，且尤其是，通過顯示面板的LC層的不同的光傳播角度。這些不同的光傳播角度給出不同路徑長度，且因此，給出通過LC材料的不同數(shù)量的光調(diào)制(S卩，相位變化)。因而，因?yàn)閬碜哉娴目梢姽饩_地傳播通過LC材料正確的距離，LCD在正面很好地工作。從其他角度觀看，則性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減小上述問題的影響。本發(fā)明由獨(dú)立權(quán)利要求限定。從屬權(quán)利要求限定了有利實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明，提供一種顯示設(shè)備，包括
液晶顯示面板，具有用于產(chǎn)生顯示的顯示像素元件的陣列且包括液晶顯示層；以及透鏡布置，提供在顯示面板之上且包括透鏡元件，該透鏡元件提供從不同觀看地點(diǎn)到透鏡元件下方的不同區(qū)域的聚焦，
其中該液晶顯示層的厚度在對(duì)應(yīng)于透鏡元件中心位置的厚度大于在對(duì)應(yīng)于透鏡元件邊緣位置的厚度。
該布置使得液晶層提供的光調(diào)制效果對(duì)于不同視角更加均勻。顯示面板可以包括透明電極之間的液晶顯示層，其中一個(gè)電極成形為限定不均勻電極間隔。不均勻間隔因而可以是修改制造工藝的結(jié)果。每個(gè)透鏡元件的最小尺寸可以對(duì)應(yīng)于單個(gè)黑色和白色像素或單個(gè)彩色子像素的尺寸。這意味著來自每個(gè)像素或子像素的輸出被控制以改善來自不同觀看方向的均勻性。備選地，每個(gè)透鏡元件的最小尺寸可以對(duì)應(yīng)于一組黑色和白色像素或一組彩色子像素的尺寸。以這種方式，不同像素或子像素被成像到不同的空間地點(diǎn)，使得不同圖像被提供到不同地點(diǎn)，但是具有用于不同觀看地點(diǎn)的更均勻的光調(diào)制屬性。在每一種情況中，每個(gè)透鏡元件可以包括其中最小尺寸是寬度的雙凸透鏡。顯示設(shè)備可以包括自動(dòng)立體顯示器，其中透鏡布置將來自不同像素或子像素的輸出定向到不同空間位置以使得立體圖像能夠被觀看。


現(xiàn)在將參考附圖純粹以舉例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中 圖1是已知自動(dòng)立體顯示設(shè)備的示意性透視圖2示出雙凸陣列如何向不同空間地點(diǎn)提供不同視圖； 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的第一實(shí)例；以及圖4示出根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備的第二實(shí)例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種液晶顯示設(shè)備，其中在顯示面板之上提供透鏡布置。液晶顯示層的厚度在對(duì)應(yīng)于透鏡元件中心位置的厚度大于在對(duì)應(yīng)于透鏡元件邊緣位置的厚度。這意味著對(duì)于不同觀看方向通過液晶層的光路徑長度可以基本相同，或者可以選擇為從這些不同觀看方向提供相同的調(diào)制效果。本發(fā)明對(duì)于自動(dòng)立體顯示設(shè)備是尤其感興趣的。圖1是已知直接觀看的自動(dòng)立體顯示設(shè)備1的示意性透視圖。已知設(shè)備1包括用作空間光調(diào)制器的有源矩陣型的液晶顯示面板3以產(chǎn)生顯示。顯示面板3具有以行和列布置的顯示像素5的正交陣列。為清楚起見，圖中僅示出少量顯示像素5。實(shí)際上，顯示面板3可以包括約一百行和幾千列的顯示像素5。液晶顯示面板3的結(jié)構(gòu)是完全常規(guī)的。尤其是，面板3包括一對(duì)隔開的透明玻璃襯底，其間提供定向扭曲向列(aligned twisted nematic)或其他液晶材料。襯底在其襯面(facing surface)上攜帶透明氧化銦錫(ITO)電極的圖案。還在襯底的外表面上提供偏振層。每個(gè)顯示像素5包括襯底上的相對(duì)電極，其間具有居間液晶材料。顯示像素5的形狀和布局由電極的形狀和布局決定。顯示像素5通過間隙規(guī)則地彼此隔開。每個(gè)顯示像素5與諸如薄膜晶體管(TFT)或薄膜二極管(TFD)的開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)。 顯示像素操作為通過向開關(guān)元件提供尋址信號(hào)而產(chǎn)生顯示，且合適的尋址方案對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。顯示面板3由光源7照射，在這種情況中，光源7包括在顯示像素陣列的區(qū)域之上延伸的平面背光。來自光源7的光被定向通過顯示面板3，各個(gè)顯示像素5被驅(qū)動(dòng)以調(diào)制光且產(chǎn)生顯示。顯示設(shè)備1還包括布置在顯示面板3的顯示面之上執(zhí)行視圖形成功能的雙凸片9。 雙凸片9包括彼此平行延伸的一行雙凸元件11，為清楚起見，僅以放大尺寸示出其中的一個(gè)。雙凸元件11是凸圓柱透鏡的形式，且它們用作光輸出定向裝置以從顯示面板3向位于顯示設(shè)備1前方的用戶的眼睛提供不同的圖像或視圖。圖1中示出的自動(dòng)立體顯示設(shè)備1能夠在不同方向中提供若干不同透視圖。尤其是，每個(gè)雙凸元件11布置在每一行中的一小組顯示像素5上面。雙凸元件11在不同方向中投射一組中的每個(gè)顯示像素5，從而形成若干不同視圖。當(dāng)用戶的頭從左向右移動(dòng)時(shí)，他 /她的眼睛將依次接收若干視圖中的不同視圖。圖2示出如上所述的雙凸類型的成像布置的工作原理且示出背光20、IXD顯示設(shè)備M以及雙凸陣列28。圖2示出雙凸布置58如何將不同像素輸出定向到不同空間地點(diǎn)。圖3從單個(gè)IXD (子)像素的頂視圖示出本發(fā)明的顯示設(shè)備的第一實(shí)例。顯示面板3包括下電極3、LC層32和上電極34。電極是透明的，例如由ITO形成且在相應(yīng)玻璃襯底上提供。圖3還示出濾色片36和黑色掩膜層38。在該實(shí)例中透鏡11具有對(duì)應(yīng)于所示單個(gè)像素尺寸的寬度。單個(gè)像素是單色子像素，但是在黑色和白色實(shí)例中，像素將是單個(gè)完整像素。如上面所解釋，透鏡元件11提供從不同觀看地點(diǎn)到透鏡元件下方的不同區(qū)域的聚焦。示出了與兩個(gè)觀看方向相關(guān)的光路徑。粗線代表垂直于顯示器的觀看位置的光路徑， 且聚焦到像素的中間。點(diǎn)線代表面向顯示器的一個(gè)側(cè)邊的觀看位置的光路徑，且聚焦到像素的邊緣。液晶顯示層的厚度在對(duì)應(yīng)于透鏡元件中心位置的厚度大于在對(duì)應(yīng)于透鏡元件邊緣位置的厚度。這意味著光路徑的長度可以做得相等。在圖3中示出的實(shí)例中，尤其通過在邊緣具有提升的廓形(profile)的不平坦下電極30實(shí)現(xiàn)不同的間隔。不平坦電極可以使用其上沉積電極的成形箔形成。3D透鏡箔的生產(chǎn)變得更簡單且更便宜。這些類型的箔還可以用于提供成形的顯示電極以給出所需的非均勻間隔。因而， 用于3D雙凸箔的技術(shù)可以用于本發(fā)明的2D實(shí)現(xiàn)(圖3)或3D實(shí)現(xiàn)(圖4)。備選地，成形的電極可以通過修改電極層的沉積而形成，使得它在不同的地點(diǎn)具有不同的厚度。這可以通過ITO電極的多個(gè)沉積步驟來實(shí)現(xiàn)，或者通過沉積較厚的ITO電極且應(yīng)用光刻構(gòu)圖以產(chǎn)生期望廓形來實(shí)現(xiàn)。具有經(jīng)構(gòu)圖曝光的光可固化材料也可以用于形成不同的厚度。用于在平坦底層襯底上創(chuàng)建不平坦表面的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員完全是常規(guī)技術(shù)。透鏡可以是圓柱體，S卩，雙凸透鏡的形式，使得針對(duì)不同的橫向觀看位置獲得均勻角度性能。當(dāng)然，球形(或類似)透鏡可以用于提供不同橫向以及垂直觀看地點(diǎn)的改善的均勻性。如在圖3中示意性看出，對(duì)于給定觀看方向，透鏡元件將光路徑聚焦到相當(dāng)寬的區(qū)域。用于每個(gè)觀看方向的這個(gè)光錐可以通過使用不大于濾色片36的透鏡和/或增加透鏡距離而減小(使得光路徑的發(fā)散角減小)。然而，增加的透鏡距離將導(dǎo)致減小的視角范圍。 因而，透鏡結(jié)構(gòu)不能安裝在LCD面板之上太高以避免像素在相鄰?fù)哥R下可見(即，透過透鏡觀看到錯(cuò)誤的像素)。如上所述，本發(fā)明對(duì)于自動(dòng)立體顯示器設(shè)備是尤其有興趣的，且圖4示意性示出這可以如何實(shí)現(xiàn)。使用與圖3中相同的參考標(biāo)號(hào)。然而，4個(gè)子像素布置在透鏡11下方，具有示為 36a-36d的4個(gè)濾色片。在這種情況中，每個(gè)透鏡元件的最小尺寸對(duì)應(yīng)于4個(gè)顏色子像素組的寬度。透鏡元件11同樣包括雙凸透鏡。本發(fā)明可應(yīng)用于很多不同的LCD設(shè)計(jì)。例如，它可以應(yīng)用于具有塑料襯底以及更常規(guī)玻璃襯底的柔性IXD。在這種情況中，全部IXD堆疊可以彎曲?？梢允褂媒Y(jié)構(gòu)化下電極(如所示)或結(jié)構(gòu)化上電極實(shí)現(xiàn)不均勻單元間隔?？梢赃x擇成形使得路徑長度基本相同。然而，對(duì)于通過LC單元的不同傳播角度，偏振調(diào)制還將不同， 所以在不同角度創(chuàng)建均勻光調(diào)制效果的整體目標(biāo)可能并不意味著固定路徑長度。而是，可以使用更復(fù)雜的廓形。本發(fā)明能夠形成超高視角顯示器，其在陡峭的角度具有改善的圖像質(zhì)量。這是對(duì)于2D和3D顯示器的主要益處。通過研究附圖、說明書以及所附權(quán)利要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐所要求保護(hù)的發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的其它變形。在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，且不定冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了某些措施的這一純粹事實(shí)并不表示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任意參考符號(hào)不應(yīng)解讀為限制了范圍。
權(quán)利要求
1.一種顯示設(shè)備，包括液晶顯示面板(3)，具有用于產(chǎn)生顯示的顯示像素元件(5)的陣列且包括液晶顯示層 (32)；以及透鏡布置(9)，提供在顯示面板之上且包括透鏡元件(11)，該透鏡元件提供從不同觀看地點(diǎn)到透鏡元件(11)下方的不同區(qū)域的聚焦，其中該液晶顯示層(32)的厚度在對(duì)應(yīng)于透鏡元件(11)中心位置的厚度大于在對(duì)應(yīng)于透鏡元件邊緣位置的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中顯示面板包括透明電極(30，34)之間的液晶顯示層(32)，其中電極之一(30)成形為限定不均勻電極間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個(gè)透鏡元件(11)的最小尺寸對(duì)應(yīng)于單個(gè)黑色和白色像素或單個(gè)彩色子像素的尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中每個(gè)透鏡元件(11)包括其中最小尺寸是寬度的雙凸透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個(gè)透鏡元件(11)的最小尺寸對(duì)應(yīng)于一組黑色和白色像素或一組彩色子像素的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中每個(gè)透鏡元件(11)包括其中最小尺寸是寬度的雙凸透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，包括自動(dòng)立體顯示器，其中透鏡布置(9)將來自不同像素或子像素的輸出定向到不同空間位置以使得立體圖像被觀看。
全文摘要
一種顯示設(shè)備包括液晶顯示面板(3)和提供在顯示面板之上的透鏡布置(9)。液晶顯示層(32)的厚度在對(duì)應(yīng)于透鏡元件(11)中心位置的厚度大于在對(duì)應(yīng)于透鏡元件邊緣位置的厚度。這改善了用于不同視角的顯示效果的均勻性。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK102449539SQ201080023393
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者范德霍斯特 J. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司