專利名稱：光屏障裝置和顯示單元的制作方法
技術領域：
本公開涉及能夠進行立體顯示的顯示單元并且涉及用在這種顯示單元中的光屏
障裝置。
背景技術：
已經注意了實現立體顯示的顯示單元，S卩，立體顯示單元。通過立體顯示單元，顯示右立體圖像和左立體圖像。因為這些右透視圖像和左透視圖像產生視差，S卩，因為這些圖片是從不同的視點觀察的，所以在他或她分別通過他或她的右眼和左眼觀看這些圖片時這些圖片看起來是對于觀察者具有深度的三維圖片。另一種類型的顯示單元也已經發展了， 其顯示具有視差的三個以上的圖片，由此能夠向觀察者提供看起來更加真實的三維圖像。這種立體顯示單元主要有兩種，一種使用為其特殊設計的眼鏡，并且另一種不使用這種眼鏡。然而，因為觀察者通常覺得使用這種特殊設計的眼鏡很令人苦惱，所以不使用眼鏡的這種類型更加受歡迎。不使用這種特殊設計的眼鏡的顯示單元包括基于透鏡鏡頭的顯示單元、基于視察屏障的顯示單元以及其他的顯示單元。具體對于基于視察屏障的顯示單元來說，例如使用液晶顯示裝置(LCD)來空間分離地顯示上述右透視圖像和左透視圖像，并且用于顯示的表面具有預定屏障(例如，見日本未審查專利申請公報No. 3-119889)。

發明內容
這種屏障通常包括用于使得光穿過或阻擋的多個開閉部分。通過處于透過狀態的開閉部分(即，透光部分)和處于不透過狀態的開閉部分(即，遮光部分)的交替狀態，例如顯示的圖像被分離為多種視點方向。所使用的這種屏障是這樣的一種屏障，包括兩塊襯底，而液晶層經由電極密封在其間(即，液晶室)。例如，襯底之一的一側上的電極被劃分為多個子電極。這些子電極都能夠提供電壓，并且與每個子電極相對應的每個區域作為開閉部分。通過這種屏障，為了控制液晶層的厚度(單元間隙)，通過在兩個襯底之間插入進行插入而提供隔離件。另一方面，近年來，期望這種用于上述立體顯示的顯示單元具有更大的尺寸。通過這樣更大的顯示單元，期望屏障也具有更大的尺寸。然而，為了制造這種更大尺寸的屏障， 為了將單元間隙保持為預期的大小，期望上述隔離件設置在多個位置。這里的問題是因為用于向液晶層供應電壓的電極被劃分為上述多個子電極，所以液晶層受到子電極的邊緣的影響，使得產生邊緣場。因此，如果隔離件被設置在任何位置，液晶配向由于邊緣場的影響而受到擾亂。在常白顯示模式中，這種配向的擾亂例如成為黑色顯示期間的非均勻光泄露(即，設置隔離件的區域及其附近由于光從其通過而看起來比其余區域更加蒼白的現象)的原因。這樣，存在這樣的缺點引起光透射率在任何局部區域與其余區域之間改變的現象(下文中，簡稱做“光不均勻”)。因此期望提供一種能夠防止發生光不均勻的、用于立體觀察的光屏障裝置和顯示
4單元。根據本公開的實施例的光屏障裝置包括液晶層，其密封在一對襯底之間以包括多個子區域，多個子區域中的每一者都可以允許光從其穿過或被其阻擋；以及隔離件，每個隔離件設置在一對襯底之間、除子區域之間的邊界區域之外的區域中。根據本公開的實施例的顯示單元包括顯示部分以及根據本公開的上述實施例的
光屏障裝置。通過根據本公開的實施例的光屏障裝置，包括多個子區域的液晶層被密封在一對襯底之間，多個子區域中的每一者都可以允許光從其穿過或被其阻擋，并且每個隔離件設置在一對襯底之間、除子區域之間的邊界區域之外的區域中。這些子區域都通常具有電極， 并且例如由于電極的邊緣的影響，子電極之間的邊界部分容易遭受液晶層中的配向擾亂。 如果隔離件被設置在這種邊界部分中，隔離件周圍的區域容易在其周圍遭受更大的配向擾亂。如上所述，通過不將隔離件設置在子區域之間的邊界部分中，即，通過將其設置在除了子區域之間的邊界區域之外的區域中，有利地防止了由于這種配向擾亂而引起的透射率的變化，即，有利地防止了在黑色顯示期間，隔離件周圍的區域由于太多光從其泄露而看起來比其余區域更加蒼白的現象。通過根據本公開的實施例的光屏障裝置，液晶層被密封在一對襯底之間，并且液晶層包括允許光從其穿過或被其阻擋的多個子區域，并且隔離件都設置在除了子區域之間的邊界區域之外的區域中。因此，可以防止由于隔離件的配置而引起的透射率的任何變化 (例如，黑色顯示期間的光泄露)，使得成功地防止可能發生的任何光不均勻。可以理解，上述一般描述以及以下具體描述都是示例性的，并且是為了提供所要求保護的技術的進一步解釋。


所包括的附圖提供了本公開的進一步的理解，并且被結合在這里并構成本說明書的一部分。附圖示出了實施例，并且與說明書一起解釋本技術的原理。圖1是示出了在本公開的實施例中的立體顯示單元的示例性構造的框圖。圖2A和圖2B都是示出了圖1的立體顯示單元的示例性構造的圖。圖3是示出了圖1的顯示部分的示意性構造及其顯示部分的示例性構造的圖。圖4A和圖4B都是示出了圖3的像素電路的示意性構造以及像素的示意性截面構造的圖。圖5是圖1的液晶屏障中的開閉部分的示意性構造的圖。圖6A和圖6B是分別示出了圖1的液晶屏的示例性截面構造以及其平面圖中的示例性構造的示意圖。圖7A和圖7B是分別示出了在圖1的液晶屏障中處于透過狀態以及在其中處于阻擋狀態的液晶層的示例性配向的圖。圖8是示出了圖1的液晶屏障用于立體顯示的示例性操作的示意圖。圖9A到圖9C都是示出了圖1的顯示部分的示例性操作及其液晶屏障的示例性操作的示意圖。圖IOA和圖IOB都是示出了圖1的顯示部分的示例性操作及其液晶屏障的示例性操作的另一個示意圖。圖IlA和圖IlB是分別示出了在比較示例中的液晶屏障的示例性截面構造以及平面圖中的示例性構造的示意圖。圖12A和圖12B是分別示出了比較示例中以及示例1中的隔離件布置和組件尺寸的示意圖。圖13A和圖1 是示出了在黑色顯示期間、在電極邊界及其附近的等勢線圖(沒有隔離件)的特性圖。圖14A和圖14B是示出了在比較示例中，在黑色顯示期間的等勢線圖(在電極邊界的部分處具有隔離件)的特性圖。圖15A和圖15B都是示出了在示例1中，在黑色顯示期間的等勢線圖(在電極邊界的部分處具有隔離件)的特性圖。圖16A和圖16B都是分別示出了調整示例中的液晶屏障的示例性截面構造及其在平面圖中的示例性構造的示意圖。圖17是示出了示例2中的隔離件布置和組件尺寸的示意圖。圖18A和圖18B都是示出了在示例2中，在黑色顯示期間的等勢線圖的特性圖。圖19是示出了在另一個修改示例中，在液晶屏障中的開閉部分的構造的示意圖。
具體實施例方式下文中，將要參照附圖詳細描述本公開的實施例。這里，按照以下順序給出描述。1.實施例(在用于白色顯示用途的電極上包括隔離件的示例性液晶屏障)2.修改例(在非電極形成區域(通常稱作透過區域))中包括隔離件的示例性液晶屏障)(整體構造)圖1是示出了本公開的實施例中的立體顯示單元(即，立體顯示單元1)的示例性構造的圖。本示例中的立體顯示單元1是能夠實現立體顯示和普通顯示(即，二維顯示) 的顯示單元。立體顯示單元1被構造為包括控制部分40、顯示驅動部分50、顯示部分20、背光驅動部分四、背光30、屏障驅動部分9和液晶屏障10 (光屏障部分、光屏障裝置)。控制部分40是對顯示驅動部分50、背光驅動部分四和屏障驅動部分9進行控制的電路，基于從外部提供的視頻信號Vdisp，控制部分40向每一者提供控制信號而使得它們彼此同步工作。具體地，基于視頻信號Vdi sp，控制部分40向顯示驅動部分50提供視頻信號S，向背光驅動部分四提供背光控制指令并且向屏障驅動部分9提供屏障控制指令。這里，如下文所述的，對于通過立體顯示單元1進行的立體顯示，視頻信號S由包括多個(在該示例中是6個)視點圖像的視頻信號SA和SB構成。顯示驅動部分50用于基于由控制部分40提供的視頻信號S來驅動顯示部分20。 顯示部分20用于通過驅動液晶元件來對來自背光30的光進行調制，來執行顯示。背光驅動部分四用于基于由控制部分40提供的背光控制信號來驅動背光30。背光30具有將面發射光發射到顯示部分的功能。屏障驅動部分9用于基于由控制部分40提供的屏障控制指令來驅動液晶屏障10。 液晶屏障10包括多個開閉部分11和12 (下文中對其進行描述)，每個開閉部分都能夠使得光通過或阻擋光。在該示例中，屏障驅動部分9具有將來自顯示部分20的圖像光朝向預定方向分割的功能。圖2A和圖2B都是示出了立體顯示單元1的主要部分的示例性構造的圖，具體地， 圖2A示出了傾斜觀察的立體顯示單元1的構造，并且圖2B示出了從側面觀察的立體顯示單元1的構造。如圖2A和圖2B所示，在立體顯示單元1中，從背光30那一側按照顯示部分20和液晶屏障10的順序對其進行設置。換言之，來自背光30的光在到達觀看者之前按照顯示部分20和液晶屏障10的順序穿過。注意，顯示部分20和液晶屏障10可以被安裝到一起或者不被安裝到一起。(顯示驅動部分50和顯示部分20)圖3示出了包括顯示驅動部分50和顯示部分20的示例性框圖。像素Pix被在顯示部分20中設置為矩陣。顯示驅動部分50被構造為包括正時控制部分51、柵極驅動器52 和數據驅動器53。正時控制部分51用于控制柵極驅動器52和數據驅動器53的驅動正時， 并且用于將由控制部分40提供的視頻信號S提供給數據驅動器53來作為視頻信號Si。柵極驅動器52用于通過進行基于線的像素Pix的順序選擇來進行液晶顯示單元45中的像素 Pix的線序掃描(下文中進行描述)。該線序掃描是根據由正時控制部分51所執行的正時控制來執行的。數據驅動器53用于基于視頻信號Sl來將像素信號提供給顯示部分20中的每個像素Pix。更具體地，數據驅動器53基于視頻信號Sl來執行D/A (數字/模擬)轉換，由此產生像素信號，該像素信號作為模擬信號而提供給每個像素Pix。顯示部分20是通過在液晶材料填充在其間的狀態下由兩個透明襯底所構造的一種顯示部分。這兩個襯底例如都由玻璃制成。對于這些透明襯底中的每一者來說，面向液晶材料的部分被形成為具有例如ITO(氧化銦錫)的透明電極，由此與液晶材料一同構成像素Pix。該顯示部分20中的這種液晶材料例如是使用例如向列型液晶的VA(垂直配向)模式的液晶、IPS(平面內轉換)模式的液晶、TN(扭曲向列)模式的液晶等。在下文中，詳細描述了顯示部分20 (像素Pix)的構造。圖4A是示出了像素Pix的示例性電路圖的圖。像素Pix包括TFT (薄膜晶體管) 元件Tr、液晶元件LC和保持電容元件C。TFT元件Tr例如由MOS-EFT(金屬氧化物半導體-場效應晶體管)構成，并且其中柵極連接到柵極線G，源極連接到數據線D并且漏極連接到液晶元件LC的一端并且連接到保持電容元件C的一端。對于液晶元件LC來說，一端連接到TFT元件Tr的漏極，并且剩余一端連接到接地。對于保持電容元件C來說，一端連接到TFT元件Tr的漏極，并且剩余一端連接到保持電容線Cs。柵極線G連接到柵極驅動器 52，并且數據線D連接到數據驅動器。圖4B是示出了包括像素Pix的顯示部分20的截面構造。像這樣，在顯示部分20 的截面中，液晶層203被密封在驅動襯底201與相對襯底205之間。驅動襯底201形成有包括上述TFT元件Tr的像素驅動電路，并且在該驅動襯底201上，對于每個像素Pix提供像素電極202。相對襯底205形成有未示出的彩色濾光片和/或黑色矩陣，并且在其液晶層 203那一側的表面上，設置相對電極204，以由像素Pix共享使用。在顯示部分20中，偏振片206a和206b分別附著到在光入射側(在本示例中的背光30那一側)和光出射側(在本示例中的液晶屏障10那一側)上，以處于交叉尼克爾或平行尼克爾。(背光30)
背光30被構造為在例如導光板的側表面上包括LED(發光二極管)等。或者，背光30可以例如由多個CCFL的配置來構造(冷陰極熒光燈)。(液晶屏障10)圖5是示出了液晶屏障10中的開閉部分的布局構造的圖。圖6A示出了液晶屏障 10的截面構造，并且圖6B是示出了在XY平面中的透明電極層1 與隔離件16之間的位置關系的示意圖。液晶屏障10是所謂的視差屏障，并且如圖5所示，包括多個開閉部分11 (第二子區域)以及多個開閉部分12 (第一子區域)，其中每一者都使得光通過或阻擋光。這些開閉部分11和12根據立體顯示單元1所執行的顯示的類型(即，普通顯示(二維顯示)或立體顯示)來不同地工作。具體地，如下文中所述的，開閉部分11在普通顯示期間都處于打開狀態(透過狀態)，并且在立體顯示期間，都處于關閉狀態(阻擋狀態)。如下文中描述的，開閉部分12在普通顯示期間都處于打開狀態(透過狀態)，并且在立體顯示期間，都以時分的方式執行開閉操作。這樣的開閉部分11和12被交替地設置，使得開閉部分11和 12中的任何一者都可以被作為一組而選擇性地驅動，或者這些組可以例如以時分的方式驅動。這些開閉部分11和12都被設置為使其在XY平面中沿著一個方向(例如，從水平方向X成預定角度θ的方向)經由邊界部分S延伸。開閉部分11和12分別具有寬度El 和Ε2，其值不同并且在這里具有例如El > Ε2的關系。注意，開閉部分11和12都不被限制為具有這種寬度尺寸的關系，并且El <Ε2或El = Ε2也是可以的。邊界部分S例如是與子電極15al和下文中對其進行描述)之間的狹縫相對應的部分。這樣的開閉部分11和12都被構造為包括液晶層(即，下文中將要描述的液晶層14)并且都按照施加到該液晶層14的驅動電壓來打開和關閉。具體地，如圖6A所示，液晶屏障10被構造為在都例如由玻璃制成的透明襯底13A 和13B之間包括液晶層14。對于這些透明襯底13A和1 來說，透明襯底13A被設置在光入射側上，并且透明襯底13B被設置在光出射側上。透明襯底13A在液晶層14那一側上的表面形成有透明電極層15a，并且透明襯底1 在液晶層14那一側上的表面形成有透明電極層15b。這些透明電極層1 和1 例如都由ITO制成。透明襯底13A在光入射側上附著有偏振片18a，并且透明襯底1 在光出射側上附著有偏振片18b。在下文中，詳細描述了每個組件的構造。液晶層14例如由TN模式(TN液晶)制成。在該實施例中，舉例說明了液晶層14 被在常白模式(例如，在不施加驅動電壓的情況下(圖7A)液晶層14使得光從其通過(即， 執行白色顯示)并且在施加驅動電壓的情況下(圖7B)阻擋光(即，執行黑色顯示))中驅動的情況。更具體地，在不施加驅動電壓的白色顯示期間，在光入射側與光出射側之間，液晶分子的朝向彼此垂直，并且沿著液晶層14的厚度方向在旋轉的同時配向到各個方向。另一方面，在施加驅動電壓的黑色顯示期間，液晶分子的朝向被配向為沿著液晶層14的厚度方向。對于透明電極層1 和15b，它們中的一者或兩者都被劃分為多個子電極(每個都能夠獨立供應電壓)。作為示例，透明電極層1 被劃分為多個子電極15al和1如2，并且透明電極層15b被設置為由這些子電極15al和15a2共享使用的電極。對應于子電極15al和15a2的區域分別是開閉部分11和12，并且都等價于根據本公開的實施例的子區域。這種構造允許僅將電壓施加到液晶層14的任何選擇的區域，使得開閉部分11和12都改變狀態(即，透過狀態(白色顯示)或阻擋狀態(黑色顯示))。對于這些透明電極層1 和 15b，液晶層14那一側上的表面都形成為具有配向膜。偏振片18a和18b都用于控制進入液晶層14的光的偏振方向以及從液晶層14離開的光的偏振方向。在液晶層14例如由TN液晶制成時，這些偏振片18a和18b的吸收軸被設置為使其彼此垂直。(隔離件16的配置)在這種液晶屏障10中，隔離件16通過插入透明襯底13A與13B之間來進行設置， 用于控制液晶層14的厚度。隔離件16例如由諸如光刻膠的樹脂制成，并且成形為柱狀，例如，圓柱體狀。如圖6A和圖6B所示，蓋隔離件16被設置到液晶屏障的XY平面上的多個選擇的區域中，具體地設置到不包括邊界部分S的區域中，即，除了開閉部分11和12之間的邊界區域之外的部分中。在該實施例中，隔離件16不存在于子電極15a2的邊緣150e (端邊緣部分)處，即，在該示例中都設置在子電極15a2上的中央部分處。換言之，隔離件16 都不設置為穿過子電極15al與15a2之間的區域(邊界部分S)。如上所述，這樣的隔離件16可以被設置在不包括邊界部分S的任何區域內，但是期望地，如本實施例中這樣，隔離件16都設置在開閉部分12的子電極15a2上的、光在立體顯示期間將會從此處穿過的區域，即，白色顯示區域。然而，這當然不是限制性的，并且隔離件16可以都設置在開閉部分11中的子電極15al上。注意，在該實施例中，開閉部分11例如具有20到200 μ m的寬度El ( S卩，子電極 15al的寬度)，開閉部分12具有例如100到500 μ m的寬度E2 ( S卩，子電極15a2的寬度)， 并且邊界部分S例如具有4到20 μ m的寬度。隔離件16具有10到30 μ m的直徑，即，在XY 平面上的圓形部分的直徑。在該示例中，液晶屏障10被舉例說明為在常白模式中工作，但是這當然不是限制性的，并且可選擇地，液晶屏障10例如可以在常黑模式中工作。這種常黑操作與常白操作之間的選擇是通過偏振片和液晶配向實現的。對于立體顯示，屏障驅動部分9對開閉部分11和12進行驅動，來以相同正時執行開閉操作。具體地，雖然將會描述其具體細節，但是屏障驅動部分9可以對組A中的多個開閉部分12以及組B中的多個開閉部分12進行驅動，來以時分的方式使其交替地打開和關閉。圖8示出了開閉部分12的示例性組配置。開閉部分12例如構造了兩個組。具體地，組A包括多個開閉部分12A，并且組B包括多個開閉部分12B。這些開閉部分12A和12B 被交替地設置。圖9A到圖9C示意性地示出了用于立體顯示和普通顯示(二維顯示)的液晶屏障 10的狀態。具體地，圖9A示出了用于立體顯示的狀態，圖9B示出了立體顯示的另一個狀態，并且圖9C示出了普通顯示的狀態。液晶屏障10交替地包括開閉部分11和12，S卩，組A 中的開閉部分12A和組B中的開閉部分12B。在該示例中，開閉部分12A和12B都設置到顯示部分20中的每六個像素Pix。在下文的描述中，像素Pix被假設為包括RGB的三個像素，但是當然不是限制性的。或者，例如，像素Pix可以是子像素。注意，在液晶屏障10中，在附圖中光被阻擋的任何部分都用斜線表示。對于立體顯示，在顯示部分20中，基于視頻信號SA和SB的視頻顯示以時分方式執行，并且如上所述，在液晶屏障10中，開閉部分12 ( S卩，開閉部分12A和12B)與顯示部分 20上的時分顯示同步地打開和關閉。在這種開閉部分12的打開和關閉期間，開閉部分11 都保持在關閉狀態，即，處于阻擋狀態。更具體地，雖然下文中會更詳細地描述，但是如圖9A 所示，在提供視頻信號SA時，在液晶屏障10中，開閉部分12A處于打開狀態，并且開閉部分 12B處于關閉狀態。向位于與這些開閉部分12A相對應的位置處的六個相鄰像素Pix，顯示部分20顯示包括在視頻信號SA中的六個視點圖像。類似地，如圖9B所示，在提供視頻信號SB時，在液晶屏障10中，開閉部分12B處于打開狀態，并且開閉部分12A處于關閉狀態。 向位于與這些開閉部分12B相對應的位置處的六個相鄰像素Pix，顯示部分20顯示包括在視頻信號SB中的六個視點圖像。另一方面，對于普通顯示(二維顯示)，如圖9C所示，顯示部分20產生基于視頻信號S的顯示，并且在液晶屏障10中，開閉部分11和12，( S卩，開閉部分12A和12B)都保持在打開狀態，即，透過狀態。(作用和效果)之后，將會描述本實施例中的立體顯示單元1的作用和效果。(整體操作的一般描述)控制部分40是控制顯示驅動部分50、背光驅動部分四和屏障驅動部分9的電路， 基于從外部提供的視頻信號Vdisp，控制部分40向每一者提供控制信號而使得它們彼此同步工作。背光驅動部分四基于由控制部分40提供的背光控制信號來驅動背光30。背光 30向顯示部分20發射面發射光。顯示驅動部分50基于由控制部分40提供的視頻信號S 來驅動顯示部分20。顯示部分20通過對來自背光30的光進行調制，來執行顯示。屏障驅動部分9基于由控制部分40提供的屏障控制指令來驅動液晶屏障10。液晶屏障10在來自背光30的光穿過顯示部分20之后使得光通過或阻擋光。(立體顯示的具體操作)通過參照多個附圖，接下來將會描述立體顯示的具體操作。圖IOA和圖IOB示出了顯示部分20的示例性操作以及液晶屏障10的示例性操作， 并且具體地，圖IOA示出了提供視頻信號SA的情況，并且圖IOB示出了提供視頻信號SB的情況。如圖IOA所示，在提供視頻信號SA時，顯示驅動部分50向顯示部分20中的六個相鄰像素Pix顯示六個像素的像素信息Pl到P6。這些像素信息Pl到P6都對應于包括在視頻信號SA中的六個視點圖像。用于顯示這些像素信息Pl到P6的六個像素被假設為在開閉部分12A附近彼此相鄰的那些像素。另一方面，在液晶屏障10中，如上所述，開閉部分 12A都被控制為處于打開狀態(透過狀態)，并且開閉部分12B都被控制為處于關閉狀態 (開閉部分11都被控制為處于關閉狀態)。這樣，通過開閉部分12A限制了來自顯示部分 20中的每個像素Pix的光的發射角。換言之，以空間分割的方式顯示在顯示部分20上的六個視點圖像由開閉部分12A分離。對于這樣分離的六點圖像，通過觀察者的左眼觀看基于像素信息P3的圖像光，并且通過觀察者的右眼觀看基于像素信息P4的圖像光，使得圖像例如由觀察者感覺為三維的。
這也可以應用到在提供視頻信號SB的情況，并且如圖IOB所示，顯示驅動部分50 向顯示部分20中的六個相鄰像素Pix顯示六個像素的像素信息Pl到P6。這些像素信息 Pl到P6都對應于包括在視頻信號SB中的六個視點圖像。用于顯示這些像素信息Pl到P6 的六個像素被假設為在開閉部分12B附近彼此相鄰的那些像素。另一方面，在液晶屏障10 中，如上所述，開閉部分12B都被控制為處于打開狀態(透過狀態)，并且開閉部分12A都被控制為處于關閉狀態(開閉部分11都被控制為處于關閉狀態)。這樣，通過開閉部分12B 限制了來自顯示部分20中的每個像素Pix的光的發射角。換言之，以空間分割的方式顯示在顯示部分20上的六個視點圖像由開閉部分12B分離。對于這樣分離的六點圖像，通過觀察者的右眼觀看基于像素信息P3的圖像光，并且通過觀察者的左眼觀看基于像素信息P4 的圖像光，使得圖像例如由觀察者感覺為三維的。因此，對于觀察者來說，他或她的右眼和左眼將會看到像素信息Pl到P6中任意一些的不同的像素信息，使得觀察者感覺到圖像是三維的。然而，通過以時分方式交替打開和關閉開閉部分12A和12B來進行圖像顯示，觀察者將會均勻地觀察顯示在未對準的不同位置處的圖像。這樣，與在不對于多個開閉部分12進行分組的情況下對多個開閉部分12 — 同進行驅動的情況相比，立體顯示單元1允許實現兩倍的分辨率。換言之，立體顯示單元1 有利地是二維顯示裝置的分辨率的1/3( = 1/6X2)。包括這種開閉部分11和12的液晶屏障10包括密封在透明襯底13A與1 之間的液晶層14，并且通過將電壓獨立地施加到與開閉部分11和12中的每一者相對應的每個區域來在光透過狀態與光阻擋狀態之間改變狀態。因此，對于用于將電壓施加到液晶層14 的透明電極層15a和1 來說，透明電極層1 被劃分為多個子電極15al和15a2。此夕卜， 在這種構造中，用于控制液晶層14的厚度的隔離件16被設置在多個預定區域中。在下文中，將要通過比較示例描述隔離件16的配置的效果。(比較示例)圖IlA和圖IlB是分別示出了比較示例中的液晶屏障(液晶屏障100)的示例性截面構造以及其中的隔離件的配置構造的圖。與實施例類似，液晶屏障100包括密封在透明襯底IOlA與IOlB之間的液晶層103，并且具有用于將電壓施加到液晶層103的透明電極層10 和102b。透明襯底IOlA在光入射側上被附著有偏振片105a，并且在光出射側上被附著有偏振片10 。對于透明電極層10 和102b，透明電極層10 被劃分為多個子電極 102al和10加2，并且與透明電極102al和102a2相對應的區域分別是開閉部分。在這種構造中，為了控制液晶層103的厚度，通過在透明襯底IOlA和IOlB之間插入進行插入而提供隔離件104。注意，在本比較示例中的液晶屏障100中，隔離件104都被設置為使其穿過透明電極102al與102a2之間的區域，即，設置在邊界部分S中。這里的問題是如果隔離件104被設置在這種邊界部分S中，由于透明電極102al 和10加2的邊緣的影響(即，特別是由于邊緣場的產生)，液晶層103的配向容易被極大地擾亂。在液晶層103例如被以常白模式驅動時，電壓被施加到與透明電極10加2(或者透明電極10加1)相對應的任何區域，來進行黑色顯示。在這種情況下，因為液晶配向不是期望的方向，所以每個隔離件104附近的區域部分地使得太多的光透過。因此，在每個隔離件 104的附近發生太多的光泄露，使得該部分看起來比其他區域更加蒼白。另一方面，在實施例中，隔離件16被設置在不包括邊界部分S的區域中，S卩，在除了邊界區域之外的部分中。換言之，隔離件16被設置在子電極15a2上的、液晶配向穩定的區域中，由此防止像比較示例中那樣由于隔離件的配置而引起的透過率的變化。(示例)這里，對于兩種情況中的電場分布以及液晶層的配向狀態執行了模擬，即，這兩種情況中的一者是像比較示例中那樣隔離件104被設置在邊界部分S中，并且另一者是像實施例(即，示例1)中那樣隔離件16設置在(子電極15a2上的)除了邊界區域之外的部分中。對于這種模擬，在比較示例中，隔離件104都被直接設置在邊界部分S上，如圖12A所示，并且邊界部分S被設置為具有8 μ m的寬度，并且隔離件104具有20 μ m的直徑。另一方面，在示例1中，如圖12B所示，隔離件16都被設置在子電極15a2上的中央部分處，并且邊界S被設置為具有8 μ m的寬度，隔離件16具有20 μ m的直徑并且子電極15a2具有50 μ m 的寬度(E2)。此外，在比較示例和示例1中，液晶層被設置為具有3.5μπι的厚度(隔離件的高度)。圖14Α示出了等勢線圖，其為比較示例中的計算結果，并且圖14Β示出了其中液晶配向的狀態。圖15Α示出了示例1中的等勢線圖，并且圖15Β示出了其中液晶配向的狀態。 此外，圖13Α和圖1 分別示出了在邊界部分S附近的等勢線圖以及其中液晶配向的狀態。 這里，圖13A和圖13B都對應于沿著圖12A的線Xl的、邊界部分S附近的截面，并且圖14A 和圖14B都對應于沿著圖12A的線X2的、邊界部分S附近的截面。圖15A和圖15B都對應于沿著圖12A的線X3的、開閉部分12(8卩，與子電極15a2相對應的區域)的截面。顏色的變化表示電勢的變化，其示出了電勢以藍色、綠色、黃色、橙色和紅色的順序逐漸增加，即， 藍色的部分是電勢最低的部分(在本示例中為0V)，并且紅色的部分是電勢最高的部分(在本示例中為7V)。如圖13A和圖1 所示，在與邊界部分S相對應的區域中，由于電極的邊緣的影響而產生邊緣場。記知因為液晶分子沒有足夠地立起而使得液晶配向受到擾亂。這樣，像比較示例中那樣，如果隔離件104被設置在邊界部分S中，那么電場分布和液晶配向分別看起來像是圖14A和圖14B中示出的那樣。因此，在與邊界部分S相對應的區域中，S卩，沿著圖 12A的線Yl的截面，圖13A的電場分布和圖14A的電場分布都存在。這意味著對于液晶配向來說，圖13B的配向狀態和圖14B的配向狀態都存在于在隔離件104周圍。因此，在隔離件104附近，液晶配向變得更加不穩定，由此容易在邊界部分S中以及隔離件104的附近的區域中引起光泄露。注意，在圖14A和圖14B中，附圖標記104D表示設置隔離件104的區域。另一方面，在示例1中，如圖15A和圖15B所示，因為隔離件16被設置在子電極 15a2上的、電場分布平坦的部分上，所以液晶配向不受到擾亂。因此，電場分布變得在沿著線X3以及沿著線Y2的截面中對稱，使得液晶配向變得穩定。注意，在圖15A和圖15B中， 附圖標記16D表示設置了隔離件16的區域。因此，在隔離件16設置在開閉部分11與12 之間的邊界區域之外的部分中的實施例中，液晶配向不會由于隔離件的配置而受到擾亂， 由此有利地防止由此引起的透射率的變化。通過設置在子電極15a2上的隔離件，即，通過設置在在立體顯示期間顯示白色的開閉部分12中的隔離件16，可以有利地獲得以下效果。因為隔離件16影響其周圍的液晶分子配向，所以在隔離件16周圍的區域中發生光泄露，并且因此所得到的顯示不夠黑。這樣，通過不在用于黑色顯示(阻擋區域)開閉部分11上(不在子電極15al上)提供隔離件16而在用作白色顯示(透過區域)的開閉部分12上(在子電極15a2上)提供隔離件， 成功地防止了黑色顯示部分中的光泄露。在這種情況下，每個隔離件16都被期望不存在于子電極15a2的邊緣150a處，并且更期望地，它們都被設置在子電極15a2上的中央部分處。這意味著隔離件16被設置在電場分布更平坦的區域，由此防止更多的液晶配向受到隔離件的配置的影響。如上所述，在實施例中，顯示部分20以空間分割的方式顯示多個視點圖像，并且因此所顯示的圖像由液晶屏障10的多個開閉部分11和12透過或阻擋。因此，對于觀察著來說，他或她的左眼和右眼分別感受到不同的透視圖像，使得產生立體顯示。在液晶屏障10 中，通過在不包括邊界部分S的區域(除了邊界區域之外的部分；在本示例中是在子電極 15a2上)中提供隔離件16，隔離件16將會被設置在電場分布平坦的任何區域(即，液晶配向平坦的區域)中，由此能夠防止由于隔離件的配置而影響透射率的任何變化。這樣，實現了能夠防止光不均勻。注意，在上述實施例中，舉例說明了隔離件16設置在開閉部分12中的情況。但是， 隔離件16可以起到良好的作用，只要他們被設置在不包括邊界部分S的區域中，S卩，可以被設置在開閉部分11中。然而，根據上述原因，期望將隔離件16不設置在黑色顯示的開閉部分11中但是設置在白色顯示的開閉部分12中。(修改示例)之后將會描述上述實施例的修改示例中的液晶屏障。這里，與上述實施例中相同的任何組件具有相同的附圖標記，并且在可能的情況下不在重復其描述。(構造)圖16A示出了修改示例中的液晶屏障(S卩，液晶屏障IOa)的截面構造，并且圖16B 是在XY平面中的示意性平面圖，其示出了透明電極層與隔離件之間的位置關系。液晶屏障 IOa是用在包括與上述實施例類似的背光30和顯示部分20的立體顯示單元中的視差屏障。 液晶屏障IOa被構造為包括液晶層14，并且為了進行立體顯示，液晶屏障IOa被驅動為使得交替地形成用于光阻擋的區域和用于光透過的區域。在本修改示例中的液晶屏障IOa中，多個開閉部分11 ( S卩，第三子區域)以及多個光透過部分22(8卩，第四子區域)交替地設置。開閉部分11被允許在光透過與光阻擋之間改變狀態，并且光透過部分22通常使得光從其透過，而不論驅動電壓如何。換言之，在液晶屏障IOa中，與上述實施例類似，開閉部分11被控制為使其在普通顯示期間處于打開狀態， 并且被控制為在立體顯示期間處于關閉狀態。另一方面，光透過部分22被控制為處于打開狀態，而不論在進行哪種顯示(即，普通顯示或立體顯示)。在下文中，將會描述這種液晶屏障IOa的具體構造。與上述實施例中的液晶屏障10類似，液晶屏障IOa包括在透明襯底13A與1 之間的液晶層14。透明襯底13A在液晶層14那一側上的表面形成為具有透明電極層19a，并且透明襯底13B在液晶層14那一側上的表面被形成為具有透明電極層15b。透明襯底13A 在光入射側上附著有偏振片18a，并且透明襯底1 在光出射側上附著有偏振片18b。與上述實施例類似，至少透明電極層19a或15b (在本示例中為透明電極層19a) 被劃分為多個子電極19al。注意，在本修改示例中，這些子電極19al僅被設置在開閉部分11中，并且沒有被設置在透光部分22中。換言之，透光部分22是至少在一個透明襯底的側面上不包括電極的無電極形成區域。對于透明襯底13B那一側的透明電極層1 來說，與上述實施例類似，其作為由多個子電極19al共享使用的所謂的固態電極。通過這種構造，開閉部分11被允許通過施加驅動電壓而在光阻擋狀態與光透過狀態之間改變狀態。另一方面，例如在液晶層14被在常白模式中驅動時，透光部分22作為普通常白顯示的透光區域。開閉部分11被設置為使其在XY平面中沿著一個方向(即，與水平方向X成預定角度θ的方向)延伸與透光部分22相對應的預定間隔。這里，開閉部分11和透光部分22 都可以具有不同的寬度，或者不具有不同的寬度。在這種構造中，也在本修改示例中，多個隔離件16通過插入透明襯底13Α與1 之間而進行設置，以控制液晶層14的厚度。隔離件16被設置到液晶屏障10的XY平面中的多個選擇的區域，特別是不包括邊界部分Sl的區域，即，除了開閉部分11與透光部分22 之間的邊界區域之外的部分。換言之，隔離件16不被設置到子電極19al的邊緣部分中，即， 不存在于子電極19al的邊緣部分中。具體地，隔離件16都設置在透光部分22的中央部分中。期望將隔離件16設置在不包括邊界部分Sl的那些區域(即，開閉部分11和透光部分 22)之中的透光部分22中。這是因為，在常白模式下，如上文中所述的，圍繞隔離件16的區域不被顯示為足夠黑，并且因此期望將隔離件16不設置在黑色顯示的區域中，而是設置在白色顯示的區域中。(效果)在本修改示例中，通過在來自背光30的光穿過顯示部分20之后，使得來自背光30 的光在液晶屏障10中被阻擋以及穿過透光部分22，由于視點圖像的分離而產生了立體顯示。在該修改示例中，因為每個透光部分22保持作為普通的透光部分，所以沒有像上述實施例那樣以組為基礎進行時分方式的顯示，但是不需要對與透光部分22施加電壓。因此， 減少了電極布線，使得該構造被有利地簡化了。這里，通過將開閉部分11保持在打開狀態來實現二維顯示。上述液晶屏障IOa在透明襯底13A與13B之間包括多個隔離件16。在該修改示例中，這些隔離件16也被設置在不包括邊界部分Sl的區域中。因為開閉部分11都被設置為具有子電極19al，所以在邊界部分S 1中，由于子電極19al的邊緣的影響而產生邊緣場，由此擾亂了液晶配向。在該修改示例中，通過不在使得液晶配向擾亂的這種區域中設置隔離件16，可以防止由于隔離件的配置而引起的液晶配向的可能的擾亂。此外，通過將隔離件 16設置到普通白色顯示的透光部分22，如上所述，可以防止由穿過隔離件16自身的光而引起的透射率的任何變化。這樣，可以實現與上述實施例中類似的效果。(示例)這里，對于像修改示例(S卩，示例2)中那樣隔離件16設置在除了邊界區域之外的部分(透光部分22)中的情況下的電場分布以及液晶層的配向狀態執行了模擬。對于這種模擬，在比較示例中，隔離件16都被設置在與透光部分22相對應的區域的中央部分處，即， 子電極19al之間的區域。隔離件16被設置為具有20 μ m的直徑，透光部分22具有50 μ m 的寬度，并且液晶層具有3. 5 μ m的厚度(隔離件的高度)。圖18A示出了等勢線圖，其為示例2中的計算結果，并且圖18B示出了其中液晶配向的狀態。這里，圖18A和圖18B都對應于沿著圖17的線X4的、透光部分22的截面。電勢與顏色的關系與上述示例1中類似。然而，因為透光部分22在透明襯底13A那一側上沒有電極，所以液晶層14全部處于例如0V。在這種示例2中，因為隔離件16被設置在作為普通白色顯示區域的透光部分22中，所以在作為黑色顯示區域的開閉部分11中液晶配向不受到擾亂。注意，在上述修改示例中，舉例說明了隔離件16設置在透光部分22中的情況。但是，透光部分22當然不是限制性的，并且隔離件16可以起到良好的作用，只要他們被設置在不包括邊界部分Sl的區域中，即，不存在子電極19al的邊緣部分的區域中。或者，隔離件16可以被設置在開閉部分11中。然而，如上所述，期望將隔離件16不設置在黑色顯示的開閉部分11中而是設置在白色顯示的開閉部分12中，即，本示例中的透光部分22中。這樣，雖然本公開已經具體描述了是實力和修改示例，但是以上描述在各個方面都是示例性的而非限制性的。可以理解，可以涉及大量的其他修改和變化。例如，在上文中描述的實施例等中，從背光30那一側按照顯示部分20和液晶屏障10的順序進行設置。或者，顯示部分20與液晶屏障10之間的位置關系可以顛倒。換言之，可以將液晶屏障10設置在背光20與顯示部分20之間。如果采用這種構造，如上所述，通過將液晶屏障10的開閉部分中的打開/關閉操作與顯示部分20上的視頻顯示同步來實現立體顯示。此外，在上述實施例等中，舉例說明了液晶屏障中的多個開閉部分在XY平面中沿著傾斜方向延伸的情況。開閉部分的配置不局限于這種傾斜方向。例如如圖19所示，多個開閉部分31和32可以交替地并沿著Y方向設置，以使得光透過或阻擋光。此外，在上述實施例中，對于立體顯示，在液晶屏障10中的多個開閉部分11和12 中，將開閉部分11驅動為保持在關閉狀態并且開閉部分12基于視頻信號而處于打開狀態。 或者，這種驅動可以相反地執行，即，使得開閉部分12保持在關閉狀態，并且開閉部分11基于視頻信號而處于打開狀態。此外，在上述實施例中，為了得到更高的分辨率，在開閉部分11和12中，開閉部分 12被劃分為兩組A和B，并且這些組A和B都被以時分方式驅動。然而在本公開中，以這種時分方式進行視頻顯示不一定是期望的。換言之，作為示例，液晶屏障10中的每個開閉部分11可以被驅動為處于關閉狀態，并且每個開閉部分12可以被驅動為處于打開狀態，由此使得視點圖像分離。或者，開閉部分12可以被劃分為三組以上，并且這三個以上的組被順序地驅動。此外，在上述實施例等中，視頻信號SA和SB都被假設為包括六個視點圖像。這當然不是唯一的選擇，并且視頻信號可以都包括五個以下的視點圖像，或者七個以上的視點圖像。例如在視頻信號包括五個視點圖像時，可以為顯示部分20中每五個像素Pix提供開閉部分12。這里，視點圖像不一定與用于顯示的像素一樣多。換言之，例如，用于向多個相鄰像素進行顯示的像素信息不一定是從不同視點觀看的，并且一些可以是從相同視點觀看的。本公開含有的主題涉及2010年8月20日遞交給日本專利局的日本優先權專利申請JP 2010-185368中公開的主題，并且通過引用將其全部結合在這里。
權利要求
1.一種光屏障裝置，包括液晶層，其密封在一對襯底之間并且包括多個子區域，所述多個子區域中的每一者允許光從其穿過或被其阻擋；以及隔離件，所述隔離件中的每一者設置在所述一對襯底之間、除所述子區域之間的邊界區域之外的區域中。
2.根據權利要求1所述的光屏障裝置，包括 一對電極，其允許向所述液晶層供應電壓，其中，所述一對電極中的一者或兩者包括用于每個所述子區域的子電極，并且所述隔離件設置在從多個所述子電極選擇的子電極上。
3.根據權利要求2所述的光屏障裝置，其中，所述子區域包括允許光從其穿過的第一子區域和允許光被其阻擋的第二子區域，并且所述隔離件設置在所述第一子區域中的所述子電極上。
4.根據權利要求3所述的光屏障裝置，其中， 所述隔離件不存在于所述子電極的邊緣處。
5.根據權利要求4所述的光屏障裝置，其中，所述隔離件設置在遠離所述子電極的邊緣的中央處。
6.根據權利要求1所述的光屏障裝置，包括一對電極，其允許向所述液晶層供應電壓，其中，所述一對電極中的一者或兩者包括多個子電極，并且所述多個子電極中的每個僅設置在從所述子區域選擇的第三子區域上。
7.根據權利要求6所述的光屏障裝置，其中，所述第三子區域允許光被其阻擋，并且從所述子區域中選擇的另一個第四子區域允許光從其穿過，所述隔離件設置在所述第四子區域中。
8.根據權利要求7所述的光屏障裝置，其中， 所述隔離件設置在所述第四子區域的中央。
9.根據權利要求1所述的光屏障裝置，其中， 所述液晶層被以常自模式驅動。
10.一種光屏障裝置，包括設置在一對襯底之間的液晶層；多個子電極，其設置到所述襯底上以執行轉換驅動來允許所述液晶層的透射率改變;以及設置在所述一對襯底之間的隔離件，其中每個所述隔離件設置在每個所述子電極上。
11.根據權利要求10所述的光屏障裝置，其中，所述隔離件僅設置在所述多個子電極中的、以相同正時驅動的子電極上。
12.—種具有顯示部分和光屏障裝置的顯示單元，所述光屏障裝置包括液晶層，其密封在一對襯底之間并且包括多個子區域，所述多個子區域中的每一者允許光從其穿過或被其阻擋；以及隔離件，所述隔離件中的每一者設置在所述一對襯底之間、除所述子區域之間的邊界區域之外的區域中。
全文摘要
提供了一種光屏障裝置和顯示單元，其能夠防止發生光的不均勻。該光屏障裝置包括液晶層，其密封在一對襯底之間以包括多個子區域，多個子區域中的每一者允許光從其穿過或被其阻擋；以及隔離件，隔離件中的每一者設置在一對襯底之間、除子區域之間的邊界區域之外的區域中。
文檔編號G02F1/1343GK102375272SQ20111023646
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月15日 優先權日2010年8月20日
發明者井上雄一 申請人:索尼公司