[发明专利]一种被动偏光式三维显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维(3D)显示领域，尤其涉及一种使用图案位相差膜片的被动偏光式3D显示装置。

背景技术

如图1所示，现有技术中使用图案位相差膜片的被动偏光式3D显示装置包括：依次排列的背光单元1、第一偏光片2、阵列基板3、彩膜基板(CF)4、第二偏光片12及图案位相差膜片(Patterned Retarder Film)5；其中，彩膜基板4上朝向阵列基板3的一侧(该侧称为膜面)设有黑矩阵，黑矩阵具有多条矩阵条41。使用图案位相差膜片的被动偏光式3D显示的垂直视角B＝arc sin(折射率×sin(A))，角A＝2arc tan(h/2D)；其中，折射率可以取经验值1.5，h为矩阵条的宽度，D为彩膜基板厚度与第二偏光片厚度之和。其中，角A是指彩膜基板4膜面上矩阵条之间的一个像素区的最大正确透光角度；角B是指角A发生折射后的角度。在垂直视角B之内，能够看到较理想的三维图像，在垂直视角B之外，左、右眼图像会发生串扰而影响图像质量。

以下说明一下角A的推导过程。彩膜基板4膜面上矩阵条及矩阵条之间的区域为一个像素区，图案位相差膜片5上具有与每个像素区一一对应的图案位相差膜11，相邻两个图案位相差膜11之间的分界线10与该分界线10对应的矩阵条的中间位置在同一直线上。此时角A的两条边界是彩膜基板4膜面上两条矩阵条的内边各自与对应的两条图案位相差膜片之间的分界线10的连线，因此角A是彩膜基板4膜面上矩阵条之间的一个像素区的3D显示时最大正确透光角度，如果角A对应的像素区的透光超出角A则会与相邻像素区的透光产生串扰，从图1可以看出，角A＝2(A/2)，A/2＝arc tan((h/2)/D)，因此，

角A＝2arc tan(h/2D)          式(1)。

在计算角(A/2)时，并未将第二偏光片12和图案位相差膜片5之间的距离考虑在内，因为本领域技术人员都知道，这两者之间的实际距离非常近，可以忽略。

从上述垂直视角B和角A的计算式可知：1)增大矩阵条宽度，可以增大角A，进而可以增大3D显示的垂直视角B；2)减小彩膜基板与偏光片的总厚度，可以增大角A，进而可以增大3D显示的垂直视角B。因此，增大角A，就意味着增大3D显示的垂直视角B。

在2010年出版的期刊《SID(信息显示协会)》中，论文“A Novel Polarizer Glasses-type 3D Displays with a Patterned Retarder(一种新颖的使用图案位相差膜片的被动偏光式3D显示)”给出了改善垂直视角的两种模式：

1)在图案位相差膜片5上设置遮光条6，且相邻两个图案位相差膜之间的分界线10与该分界线10对应的遮光条6的中间位置在同一直线上，如图2所示的有遮光条的图案位相差结构(Patterned Retarder with Black Stripe Configuration)。在图案位相差膜片5上设置遮光条6后，角A’的两条边界为彩膜基板4上两条矩阵条的内边各自与对应的图案位相差膜片5上两条遮光条外边之间的连线，从图2可以看出，角A’比角A有所增大。

设彩膜基板膜面的矩阵条宽度为h，图案位相差膜片5上的遮光条6宽度为h₁，则如图3所示，

角A’＝2角(A’/2)，角(A’/2)＝arc tan[(h/2+h₁/2)/D]，因此

角A’＝2arc tan[(h+h₁)/2D]        式(2)；

其中，D为彩膜基板厚度与偏光片厚度之和。

2)设置一个辅助像素7于盒内，如图4所示的遮光条位于盒内的图案位相差结构(In Cell Black Stripe Patterned Retarder Configuration)。图4中，彩膜基板4上辅助像素7右侧的矩阵条对应图1中所示的矩阵条，将辅助像素7设置于盒内后，相当于3D显示时增大了整个矩阵条的宽度，相应地，两条矩阵条内边之间的距离减小，因此与图1中的角A相比，角A”有所增大。

设彩膜基板膜面的矩阵条宽度为h，辅助像素高度为h₂，则如图5所示，

角A”＝∠1+∠4；

∠1＝arc tan((h/2)/D)＝arc tan(h/2D)；

∠4＝arc tan[(h/2+h2)/D]，因此

角A”＝arc tan(h/2D)+arc tan[(h/2+h₂)/D]        式(3)；