專利名稱：顯示設備和光柵元件的制作方法
技術領域：
本申請涉及可以利用視差屏障法執行立體顯示的顯示設備、以及用于這種顯示設備的光柵元件(light barrier element)。
背景技術：
近來，可以實現立體顯示的顯示設備(立體顯示設備)已經引起注意。立體顯示器顯示其間具有視差(具有不同出射點)的左眼圖像和右眼圖像。觀看者可以通過以他的兩只眼睛觀看各個圖像來識別深度立體圖像。此外，已經開發了顯示設備，其可以顯示其間具有視差的三個以上圖像以向觀看者提供更自然的立體圖像。 這種立體顯示設備(例如)是雙凸透鏡型或視差屏障型(例如，參見日本未審查專利申請公開第2005-91834號和WO 2004/03627)。在這種類型的立體顯示設備中，每次顯示其間具有視差的多個圖像(出射點圖像)，并且觀看者依賴于顯示設備與觀看者視點之間的相對位置關系(角度)觀看不同的圖像。

發明內容
視差屏障型立體顯示設備的光柵元件通常由液晶(液晶屏障)配置而成。在液晶屏障(液晶屏障元件)中，液晶分子依賴于施加電壓而旋轉，從而改變這種旋轉分子部分的折射率，導致光調制。結果，光被控制為透過或被遮擋。盡管為了針對這種包括液晶屏障元件的立體顯示設備實現高畫質已經進行了各種嘗試，但仍期望提出實現進一步提高畫質的方法。期望提供能夠提高畫質的顯示設備，以及用于這種顯示設備的光柵元件。根據本申請實施方式的光柵元件包括基板組、設置在基板組之間且具有多個透射或阻擋光的子區域的液晶層、以及設置在基板組之間的多個間隔物。多個間隔物隨機地布置在基板表面的一部分或全部區域中。根據本申請實施方式的顯示設備包括本申請實施方式的光柵元件和顯示部。在根據本申請實施方式的光柵元件和顯示設備中，設置在基板組之間的多個間隔物隨機布置在基板表面的一部分或全部區域中。與非隨機地(周期性或有規律地)布置多個間隔物的情況相比，這抑制了由于莫爾現象(干涉條紋的出現)而導致的亮度不勻性。依照根據本申請實施方式的光柵元件和顯示設備，由于多個間隔物隨機布置在基板表面的一部分或全部區域中，因此抑制由于莫爾現象導致的亮度不勻性，使得顯示質量提聞。應理解，無論是上文的一般性描述還是下文的詳細描述都是示例性的，并且旨在提供對于所保護技術的進一步解釋。


所包括的附圖用于提供對本申請的進一步理解，并且附圖結合在該說明書中構成說明書的一部分。附圖與說明書一起示出實施方式以用于解釋本技術的原理。圖I是示 出根據本申請實施方式的立體顯示設備的示例性整體配置的框圖。圖2A和圖2B分別是示出了圖I所示的立體顯示設備的示例性整體配置的分解透視圖和側視圖。圖3是示出圖I所示的顯示部和顯示驅動部的示例性詳細配置的框圖。圖4A和圖4B分別是示出圖3所示的像素的示例性詳細配置的電路圖和截面圖。圖5A和圖5B分別是示出圖I所示的液晶屏障的示例性詳細配置的平面圖和截面圖。圖6A和圖6B分別是示出正常顯示(二維顯示)和立體顯示期間圖5A和圖5B所示的液晶屏障的示例性操作狀態的平面圖。圖7A和圖7B是示出與顯示部中的像素布置相關的液晶屏障中的間隔物的示例性布置的示意平面圖。圖8是用于說明液晶屏障中的間隔物與顯示部中的像素區域之間的重疊區域的示意平面圖。圖9是用于說明有效顯示區域、水平線區域、垂直線區域、以及分割區域的示意平面圖。圖10是用于說明液晶屏障中的間隔物的布置構造的單位區域的示意平面圖。圖IlA至圖IlC是用于說明圖2所示的立體顯示設備的顯示操作的示意圖。圖12A和圖12B是用于說明圖2所示的立體顯示設備的立體顯示操作的示意圖。圖13是示出根據對比實例、與顯示部中的像素布置相關的液晶屏障中的間隔物的示例性布置的示意平面圖。圖14A和圖14B分別是用于說明根據對比實例的立體顯示設備中出現亮度不勻性(莫爾現象)和顏色不勻性(彩色莫爾現象)的原理的示意圖。圖15A至圖15C示出在根據實例和對比實例的立體顯示設備中觀看到的示例性顯示圖像以及液晶屏障中的間隔物的示例性布置構造。圖16A和圖16B分別是示出根據變形例I的立體顯示設備的示例性整體構造的分解透視圖和側視圖。圖17A和圖17B是用于說明圖16A和圖16B所示的立體顯示設備的立體顯示操作的示意圖。圖18A至圖18C是示出根據變形例2至4的液晶屏障的示例性構造的平面圖。圖19A和圖19B是示出根據變形例5和6的液晶屏障的示例性示意構造的截面圖。
具體實施例方式下文，將參照附圖詳細描述本申請的實施方式。按照以下順序進行描述。I.實施方式(間隔物隨機布置在液晶屏障中的實例)2.變形例變形例I (以顛倒順序設置液晶屏障和顯示部的實例)變形例2至4(液晶屏障的開關部的其它構造實例)變形例5和6(液晶屏障中的間隔物等的其它構造實例)
其它變形例[實施方式][立體顯示設備I的總體構造]圖I是示出根據本申請實施方式的立體顯示設備(立體顯示設備I)的總體構造的框圖。圖2A和圖2B分別是示出立體顯示設備I的總體構造的分解透視圖(圖2A)和側視圖(Y-Z側視圖圖2B)。允許立體顯示設備I基于從外部單元輸入的視頻信號Sin通過視差屏障法執行立體顯示(三維顯示)。如圖I所示，立體顯示設備I包括背光10、顯示部20、液晶屏障30 (光柵元件、或液晶屏障元件)、控制部40、背光驅動部41、顯示驅動部42、以及柵欄驅動部43。如圖2A和圖2B所示，在立體顯示設備I中，沿Z軸方向依次設置背光10、液晶屏障30、以及顯示部20。即，從背光10發出光，并且依次通過液晶屏障30和顯示部20由觀看者接收。液晶屏 障30和顯示部20通過插入其間的樹脂層(包括UV固化樹脂或熱固樹脂)或空氣層(空間)以預定的距離彼此附著，允許控制針對立體顯示的適當的觀看距離。控制部40基于視頻信號Sin產生控制指令并將其提供至各個背光驅動部41、顯示驅動部42、以及柵欄驅動部43，并且控制這些部彼此同步操作。具體地，控制部40將背光控制指令提供至背光驅動部41，將基于視頻信號Sin的視頻信號SO提供至顯示驅動部42，并且將柵欄控制指令提供至柵欄驅動部43。對于通過立體顯示設備I的立體顯示，視頻信號SO包括(例如)多種如下所述的出射點圖像。[背光10和背光驅動部41的構造]背光10 (對應于向顯不部20發出光的光源)由諸如冷陰極突光燈(CCFL)和發光二極管(LED)的發光元件配置而成。背光驅動部41基于從控制部40提供的背光控制指令驅動背光10 (發光驅動)。[顯示部20和顯示驅動部42的構造]顯示部20包括液晶顯示部，并因此基于視頻信號SO執行視頻顯示，其中液晶現實部基于從下述的顯示控制部42提供的顯示控制信號對從背光10發射且通過液晶屏障30透射的光進行調制。允許顯示部20至少以如下所述的空分方式(這里，以空分和時分方式)顯示多種出射點圖像。如圖3所示，顯示部20具有通常以矩陣布置的多個像素Pix。具體地，像素Pix沿各水平線方向(這里，X軸方向)和垂直線方向(這里，Y軸方向)布置在顯示部20中(具體地，在下述的有效顯示區域211內)。圖4A示出每個像素Pix的示例性電路構造。每個像素Pix具有液晶元件LC、TFT(薄膜晶體管)元件Tr、以及電容元件C。每個像素連接至用于線序地選擇待驅動像素的柵極線G、用于向待驅動像素Pix提供像素信號(從下述的數據驅動器423提供的像素信號)的數據線D、以及電容線Cs。液晶元件LC響應通過TFT元件Tr從數據線D向液晶元件的第一端提供的像素信號執行顯示操作。液晶元件LC包括(例如)垂直排列(VA)或扭曲向列型(TN)模式的液晶。液晶元件LC的第一端(下述的像素電極202側)連接至TFT元件Tr的漏極和電容元件C的一端，第二端(下述的對電極204側)接地。電容元件C使液晶元件LC中累積的電荷穩定。電容元件C的一端連接至液晶元件LC的第一端和TFT元件Tr的漏極，電容元件C的另一端連接至電容線Cs。TFT元件Tr是將基于視頻信號SO的像素信號提供至液晶元件LC的第一端以及電容元件C的一端的切換元件，并且由場效應晶體管(FET)配置而成。TFT元件Tr的柵極連接至柵極線G，其源極連接至數據線D，并且其漏極連接至液晶元件LC的第一端和電容兀件C的一端。圖4B示出包括像素Pix的顯示部20的示例性斷面構造。顯示部20具有在驅動基板201與對基板205之間封入液晶層203的斷面結構。其上設置了包括TFT元件Tr的像素驅動電路的驅動基板201具有針對每個像素Pix設置的像素電極202。其上設置了濾光器(未示出)和黑矩陣(未示出)的對基板205具有對于液晶層203側的表面上的像素Pix公共的對電極204。偏光板206A和206B分別以正交尼克爾或平行尼克爾方式附至光輸入側(此處為液晶屏障30側)和光輸出側(此處為觀看表面側)。顯示部20的斷面構造不限于此，可以使用其它斷面構造。具體地，例如，不管液晶的模式而可以使用所謂的邊緣場開關(FFS)或平板開關(IPS)型液晶，其中驅動基板201在其上包括驅動電極和公共電極，其中至少一個電極是具有梳齒狀的、隙縫等的電極。
顯示驅動部42基于從控制部40提供的視頻信號SO驅動顯示部20 (顯示驅動)，并且具有定時控制部421、柵極驅動器422、以及數據驅動器423，如圖3所示。定時控制部421控制各柵極驅動器422和數據驅動器423的驅動定時，并且將從控制部40提供的視頻信號SO作為視頻信號SI提供至數據驅動器423。對于線序掃描，柵極驅動器422根據通過定時控制部421的定時控制針對每條水平線(行)順序選擇顯示部20中的像素Pix。數據驅動器423將基于視頻信號SI的像素信號提供至顯示部20中的每個像素Pix0具體地，數據驅動器423基于視頻信號SI執行D/A (數模)轉換，因此產生作為模擬信號的像素信號，并且將像素信號提供至每個像素Pix。[液晶屏障30和柵欄驅動部43的構造]液晶屏障30具有均包括下述液晶元件的多個開關部(下述的開關部31和32)，并且透射或阻擋從背光10發射的光。柵欄驅動部43基于從控制部40提供的柵欄控制指令驅動液晶屏障30 (柵欄驅動)。[液晶屏障30的詳細構造]圖5A和圖5B示出液晶屏障30的示例性詳細構造，其中圖5A示出平面構造(X_Y平面構造)，圖5B示出斷面構造(X-Z斷面構造)。在該示例性構造中，液晶屏障30正常地執行白操作(white operation)。S卩，液晶屏障30透射光而未被驅動(不施加驅動電壓)。如圖5A所示，液晶屏障30具有均在光柵平面(這里，X-Y平面)中沿著預定方向延伸以透射或阻擋光的多個開關部31和32。具體地，開關部31和32均具有沿著Y軸方向(顯示部20的垂直線方向)延伸的矩形形狀(主軸沿Y軸方向)，并且沿X軸方向(顯示部20的水平線方向)平行布置。此外，下述的邊界區(隙縫、或間隙)S設置在各個開關部31與各個開關部32之間(參見圖5B)。盡管本文中開關部31和32均沿著顯示部20的垂直線方向延伸，但不是限制性的。具體地，例如，開關部31和32可以在基本垂直線方向上延伸，或可以按照沿著垂直加水平方向的矩陣來布置，或可以在每個方向上轉換。開關部31和32依賴于立體顯示設備I的顯示狀態正常顯示(二維顯示)或立體顯示而不同地進行操作。具體地，如圖6A和圖6B所示，開關部31在正常顯示期間打開(透射光)，在立體顯示期間關閉(阻擋光)。注意，在圖6A和圖6B中，關閉區域(開關部31區域)是陰影的。另一方面，如圖6A和圖6B所示，開關部32在正常顯示期間打開，在立體顯示期間時分地打開和關閉。注意，圖6B示意性示出液晶屏障30在立體顯示期間的示例性操作狀態。開關部32具有在同一定時打開或關閉的兩組(組A和組B)。具體地，開關部32包括屬于組A的、在第一定時打開或關閉的開關部32A，以及屬于組B的、在第二定時打開或關閉的開關部32B。柵欄驅動部43驅動液晶屏障30，使得在立體顯示期間屬于同一組的多個開關部32A在同一定時打開或關閉，而屬于同一組的多個開關部32B在同一定時打開或關閉。具體地，柵欄驅動部43驅動液晶屏障30，使得屬于組A的多個開關部32A和屬于組B的多個開關部32B時分地交替打開或關閉。液晶屏障30 (每個開關部31和32)由液晶元件配置而成，如圖5B所示。具體地，液晶屏障30在均包括(例如)玻璃的透明基板33A與透明基板33B之間具有(封入)液晶層34。在透明基板33A和33B (—對基板)中，透明基板33A設置在光輸入側(這里，背 光10側)，透明基板33B設置在光輸出側(這里，顯示器20側)。包括(例如)氧化銦錫(ITO)的透明電極層35A和35B分別設置于透明基板33A在液晶層34側的表面上以及透明基板33B在液晶層34側的表面上。偏光板38A和38B分別附至透明基板33A的光輸入側和透明基板33B的光輸出側。液晶屏障30還可以具有除了這些部件以外的部件(例如，平坦化膜)。顯示部20 (液晶面板)的偏光板組中的一個可以與液晶屏障30的偏光板組中的一個是公共的(兼有的)。下文，詳細描述每個部的構造。液晶層34(例如)包括TN模式液晶(TN液晶)。這里，舉例說明以正常白模式(執行正常的白操作)驅動液晶層34的情況。透明電極層35A和35B之一或這兩者被劃分為允許單獨提供電壓的多個子電極。例如，透明電極層35A劃分為多個子電極35A1和35A2，并且在本文中將透明電極層35B設置為對于子電極35A1和35A2公共的電極。對應于各個子電極35A1和35A2的區域(子區域)相當于開關部31和32。此外,子電極35A1和35A2彼此分尚布置以電絕緣。不具有子電極35A1或35A2(透明電極層35A)的邊界區域(邊界區S)存在于相鄰的開關部31和32之間。具體地，邊界區S相當于子電極35A1與35A2之間的溝槽(隙縫)。每個開關部31的寬度(每個子電極35A1的寬度)(例如)約為50 ii m至500 U m(包括兩端值)。每個開關部32的寬度(每個子電極35A2的寬度)(例如)約為50 ii m至500 ii m(包括兩端值)。每個邊界區S的寬度(例如)約為至20i!m(包括兩端值)。根據這種配置，僅對液晶層34的選定區域施加電壓，從而將各開關部31和32在光透射(白顯示)和光阻擋(黑顯示)之間切換。注意，在各透明電極層35A和35B的液晶層34側的表面上設置未示出的配向膜。偏光板38A和38B控制輸入至液晶層34或從液晶層輸出的光的偏振方向。例如，在TN液晶用于液晶層34的情況下，偏光板38A和38B的吸收軸彼此正交設置。此外，在這種液晶屏障30中，為控制液晶層34的厚度(透明基板33A與33B之間的間隔(單元間隙))，在透明基板33A與33B之間設置(直立或固定)多個間隔物36。間隔物36 (例如)包括諸如光致抗蝕劑(例如，光固化樹脂)的樹脂，并且均塑造成諸如圓柱形狀的柱狀。例如，直徑(X-Y平面內的圓形的直徑)大約是5pm至30i!m(包括兩端值)。注意，可以在透明基板33A和33B的任一個上設置間隔物36。在液晶屏障30中設置柱狀間隔物36的原因如下。具體地，近來需要減小顯示模塊的厚度，原因在于具有該顯示模塊的設備(電子設備)的厚度減小。更薄的顯示模塊更明顯地受到操作期間負載或制造過程中應力的影響，因此對于包括顯示部(液晶顯示面板)和光柵元件(液晶屏障)的立體顯示設備同樣需要面板結構的最優化。這里，與液晶顯示面板相比，液晶屏障通常具有簡單的像素結構(沒有配線線路、用于彩色顯示的結構等)。因此，與液晶顯示面板相比，液晶屏障具有高透射率，使得觀看者清晰地觀看由于點壓、面壓、應力誘導變形等產生的單元間隙中的不勻性(間隙中的不勻性)。具體地，在兩個面板(液晶顯示面板和液晶屏障)的抗應力(強度)不夠高的情況下，單元間隙由于外部負載或兩個面板的堆疊步驟中的應力而局部改變，導致由于部分變色而引起顯示中的不勻性(變黃)。
因此，通常在立體顯示設備的液晶屏障中使用間隔物(噴涂間隔物)用于控制單元間隙。然而，包括噴涂間隔物的液晶屏障具有以下兩個難題。首先，噴射間隔物幾乎不能以高密度布置，因此可能不足以抵抗面壓或點壓從而實現設備厚度的減小。第二，如果液晶屏障在上述堆疊步驟等中受到應力，則由于噴涂間隔物的變形而產生上述單元間隙中局部變化，導致顯示中部分不勻性。因此，本實施方式的液晶屏障30包括所謂的柱形間隔物(間隔物36)，可以適當控制其密度、位置、以及尺寸，從而克服以上兩個難題。這種間隔物36設置于液晶屏障30在X-Y平面中的多個選定區域，即，本文中接近(跨過)各個邊界區S。然而，這不是限定性的，間隔物36可以設置在開關部31和32上(子電極35A1和35A2上)。下面(圖7A至圖10)描述這種間隔物36的詳細構造(示例性布置構造)。液晶屏障30的開關部31和32的開關操作類似于顯示部20的顯示操作。具體地，從背光10發射的光在由偏光板38A確定的方向上形成線性偏振光,并且被輸入液晶層34。在液晶層34中，依賴于提供至透明電極層35A和35B的電勢差，在特定的響應時間內改變液晶分子(未示出)的方向。依賴于相關的液晶分子的配向狀態，輸入至這種液晶層34的光的偏振狀態改變。通過液晶層34透射的光輸入至偏光板38B，并且僅僅是處于特定偏振方向的光才通過偏光板38B。這樣，在液晶層34(液晶元件)中調制光的強度。根據這種構造，對于通常的白操作，如果在將電壓施加至各電極35A和35B時透明電極層35A與35B之間的電勢差增加，則液晶層34的光透射率減小，因此開關部31和32阻擋光(關閉)。另一方面，如果透明電極層35A與35B之間的電勢差減小，則液晶層34的光透射率增加，因此開關部31和32透射光(打開)。雖然本文已經描述了液晶屏障30執行正常的白操作，但是這不是限定性的。例如，作為替代，液晶屏障30可以執行正常的黑操作。在這種情況下，如果透明電極35A與35B之間的電勢差增加，則開關部31和32透射光，如果透明電極35A與35B之間的電勢差減小，則開關部31和32阻擋光。例如，可以依賴于偏光板38A和38B的吸收軸的方向和液晶層34中的液晶的配向來設定正常的白操作與正常的黑操作之間的選擇。[間隔物36的示例性布置構造]參照圖7A至圖10詳細描述實施方式的液晶屏障30中的間隔物36的示例性布置構造。
在該實施方式中，多個間隔物36隨機(非周期性地，或不規則地)布置在透明基板33A和33B的基板表面(光柵表面，或對應于具有開關部31和32的區域的光柵區域)中的一部分或全部區域中。例如，通過隨機數計算來確定間隔物36的這種隨機布置。這抑制了由于顯示部20中的像素Pix的布置構造與液晶屏障30中的間隔物36的布置構造之間的干涉所造成的莫爾現象(發生干涉條紋)而產生的顯示圖像中亮度的不勻性，如下詳細描述。具體地，在實施方式中，布置間隔物36如圖7A示意性示出的。即，多個間隔物36相對于布置在顯示部20中的多個像素Pix非周期地布置在基板表面(這里，光柵區域X-Y平面)中的一部分或全部區域中。具體地，像素Pix的布置構造與間隔物36的布置構造是非周期性(不規則)的關系。換句話說，當注意到一個間隔物36時，在間隔物36和其它間隔物36之間(在光柵表面中)存在兩種以上距離。在圖7A所示的示例性構造中，各個間隔物36的位置(像素Pix中存在各個間隔物36的位置)在像素Pix中基本均勻(基本相等)，并且期望是均勻的(相等)。在圖7B所示的示例性構造中，在上述一部分或全部區域中，多個間隔物36的布置 相對于多個像素Pix的布置是非周期性的，如圖7A所示的示例性構造。與圖7A的示例性構造不同，在圖7B的示例性構造中各個間隔物36的位置在像素Pix中是不規則的(彼此不同)。即，間隔物36的布置構造與像素Pix的布置構造是非周期性的關系，并且各個間隔物36的位置在像素Pix中是非周期性的。具體地，相對于如圖7A中所布置的間隔物36的位置，如圖7B中所布置的間隔物36的位置是以圖7B中箭頭所示的方向設置的。在這種構造中，更有效抑制由于莫爾現象而產生的顯示圖像亮度的不勻性，如下詳細描述。一些像素可以不對應間隔物36的布置位置(在其上可以沒有間隔物36)，如7A和圖7B所示。作為選擇，多個間隔物36可以設置在一個像素Pix中，或一個間隔物36可以跨多個像素Pix設置。此外，各個間隔物36的尺寸(大小)或形狀可以不相同(尺寸或形狀在間隔物36間可以不同)。換句話說，可以隨機設定間隔物36的尺寸或形狀。在該實施方式中，在顯示部20中的多個像素Pix包括如下所述的對應于多個顏色的像素(多色像素結構)的情況下，更期望將間隔物36布置為滿足以下事項。具體地，期望像素Pix與間隔物36之間的重疊區域的面積總值(累積值)在顯示部20的一部分或全部顯示區域(有效顯示區域211)中的多個顏色之間基本相等(相等)。換句話說，將重疊區域的面積總值設定為在多個顏色之間不偏倚(均勻)。優選地，“一部分或全部顯示區域”部分或全部(期望全部)對應于上述“一部分或全部光柵區域”。然而，兩種“光柵區域中的一部分或全部區域”可以彼此不同。這里，依賴于液晶屏障30的光學規格、開關部31或32的分辨率等限定面積總值的偏倚水平的允許值(基本上為均勻值的范圍的閾值)。這種情況下，如圖8和圖9所示，在對應于多個顏色的像素包括紅色(R)像素Pixr、綠色(G)像素Pixg、以及藍色(B)像素Pixb的三色像素的情況下，下面給出具體實例。具體地，例如，如圖8所示的重疊區域Ao的面積總值在顯示部20的一部分或全部有效顯示區域211中的紅色(R)像素Pixr、綠色(G)像素Pixg、以及藍色(B)像素Pixb之間基本相等。重疊區域Ao對應于通過從間隔物36的總體布置區域(斷面區域)中減去對應于像素Pix間設置了配線等的區域(黑矩陣區域)的區域(像素間區域Ag)而獲得的區域。這里，“一部分或全部有效顯示區域211”包括(例如)圖9所示的區域。具體地，該區域包括整個有效顯示區域211、水平線區域212H、垂直線區域212V、以及通過數次分割有效顯示區域211而獲得的預定部分區域(分割區域213)。注意，例如，根據顯示部20中像素Pix的節距或間隔物36的布置密度來限定每個分割區域213的尺寸(水平和垂直方向上的尺寸)。進行設定以滿足間隔物36的這種布置條件，這降低了如上所述的由于莫爾現象而產生的顯示圖像亮度的不勻性，并且降低了如下詳細描述的由于彩色莫爾現象而產生的顯示圖像中顏色的不勻性。雖然期望在整個光柵區域(或整個有效顯示區域211)上設定間隔物36的上述隨機布置構造，但是如圖10所示，構造可以在多個單位區域22的每一個內被單獨設定而非整個光柵區域。具體地，在如圖10所示的實例中，如上所述，有效顯示區域211(光柵區域)分為多個單位區域22，并且多個間隔物36隨機布置在每個單位區域22中。在這種構造中，與整個光柵區域上設定間隔物36的隨機布置的情況相比，在生產期間簡單地構造掩模圖案，并因此更簡單實現間隔物36的隨機布置。注意，例如，根據顯示部20中的像素Pix的節距、間隔物36的配置密度、顯示部20與液晶屏障30之間的間距(用于立體顯示的適當觀看距離)、或面板尺寸限定單位區域22的尺寸(水平和垂直方向上的尺寸)。 期望間隔物36的布置密度(由布置面積限定的密度)在單位區域22之間基本相等(基本均勻)，更期望相等(均勻)。如果間隔物36的布置密度在單位區域22之間不均勻(偏倚)，則與相關單位區域22的周圍相比，光透射性在該單位區域附近減小，導致在顯示圖像中觀察到亮度的不勻性。注意，期望每個單位區域22中的間隔物36的布置密度的值在確保上述抗按壓和點壓的范圍內。[立體顯示設備I的效果和優點](I.顯示操作)在立體顯示設備I中，控制部40響應從外部單元提供的視頻信號Sin產生控制指令并將其提供至各個背光驅動部41、顯示驅動部42、以及柵欄驅動部43，并且控制這些部彼此同步操作。具體地，背光驅動部41基于從控制部40提供的背光控制指令驅動背光
10(發光驅動)。背光10輸出表面發射光至顯示部20。柵欄驅動部43基于從控制部40提供的柵欄控制指令驅動液晶屏障30 (柵欄驅動)。液晶屏障30在各個開關部31或32中透射或阻擋從上述背光10發射的光。顯示驅動部42基于從控制部40提供的視頻信號SO驅動顯示部20 (顯示驅動)。顯示部20基于從顯示驅動部42提供的、基于視頻信號SO用于視頻顯示的顯示控制信號調制如上所述從背光10發射且通過液晶屏障30透射的光。參照圖IlA至圖12B詳細描述由立體顯示設備I執行的立體顯示和正常顯示(二維顯示)。圖IlA至圖IlC示意性描繪了示出在立體顯示和正常顯示(二維顯示)中的液晶屏障30的狀態的斷面結構。圖IlA示出立體顯示的第一狀態(立體顯示I)，圖IlB示出立體顯示的第二狀態(立體顯示2)，以及圖IlC示出正常顯示的狀態(二維顯示)。在該實例中，按照一個對顯示部20中六個像素Pix的比例設置各開關部32A和32B。在圖11和圖12中，液晶屏障30在光阻擋部分中是陰影的。如圖IlC所示，對于正常顯示，在液晶屏障30中，開關部31和開關部32 (開關部32A和32B)這兩者持續打開(透射光)。因此，觀看者可以直接觀看在顯示部20上顯示的、基于視頻信號SO的正常二維圖像。另一方面，對于立體顯不，在液晶屏障30中，開關部32(開關部32A和32B)時分地打開和關閉，并且開關部31持續關閉(阻擋光)，如圖IlA和圖IlB所示。這里，顯示部20以空分和時分的方式顯示多種出射點圖像。具體地，對于如圖IlA中所示的立體顯示1，開關部32A打開，并且開關部32B關閉。在顯示部20中，在對應于每個開關部32A的位置處相鄰設置的六個像素Pix執行對應于包含在視頻信號SO中的六個出射點圖像的數據顯示。詳細地，如圖12A所示，顯示部20中的像素Pix執行對應于包含在視頻信號SO中的六個出射點圖像的像素數據Pl至P6的顯示。這里，從背光10發射的光首先進入液晶屏障30。然后，這些光通過開關部32A部分透射，通過顯示部20調制，并且輸出六個出射點圖像。因此，例如，觀看者通過他的左眼觀看像素信息P4和通過他的右眼觀看像素信息P3，導致觀看到立體圖像。類似地，對于如圖IIB所示的立體顯示2，開關部32B打開，并且開關部32A關閉。在顯示部20中，在對應于開關部32B的位置處相鄰設置的六個像素Pix執行對應于包含在視頻信號SO中的六個出射點圖像的數據的顯示。詳細地，如圖12B所示，顯示部20中的像 素Pix執行對應于包含在視頻信號SO中的六個出射點圖像的像素數據Pl至P6的顯示。這里，從背光10發射的光首先進入液晶屏障30。然后，這些光通過開關部32B部分透射，通過顯示部20調制，并且輸出六個出射點圖像。因此，例如，觀看者通過他的左眼觀看像素信息P4并通過他的右眼觀看像素信息P3，導致觀看到立體圖像。以這種方式，觀看者通過他的雙眼觀看到像素數據Pl至P6中的不同的像素數據，使得允許觀看者感知立體圖像。此外，開光部32A和32B針對圖像顯示來分時地交替打開，使得觀看者以平均的方式觀看在彼此偏移的位置上顯示的圖像。因此，立體顯示設備I獲得的分辨率是僅設置開關部32A的情況下的分辨率的兩倍。換句話說，立體顯示設備I的分辨率的減小保持在二維顯示的分辨率的1/3 ( = (1/6) *2)。(2.液晶屏障30的效果)接下來，與對比實例比較來詳細描述液晶屏障30的效果。(2-1 對比實例)在根據圖13所示的對比實例的立體顯示設備(立體顯示設備101)中，以如下方式在液晶屏障(液晶屏障103)中布置間隔物36。具體地，與上述實施方式的液晶屏障30中的布置構造不同，多個間隔物36周期性地(規則地，或非隨機地)布置在透明基板33A和33B的整個表面(整個光柵表面或光柵區域)上。即，在對比實例中的液晶屏障103中，相對于布置在顯示部20中的多個像素Pix來周期性布置多個間隔物36。換句話說，像素Pix的布置構造與間隔物36的布置構造是周期性(規則)關系。考慮液晶屏障103的光學設計(色平衡)或掩模設計的簡單性來設定間隔物36的這種周期性布置。然而，由于間隔物36的這種周期性布置，干涉條紋(莫爾現象)所引起的亮度不勻性(點圖案)發生在對比實例的立體顯示設備101的顯示屏幕中(例如，參見下面描述的圖15A)。詳細地，莫爾現象所引起的這種亮度不勻性不僅發生在立體顯示中，還發生在正常顯示(二維顯示)中。結果，在由立體顯示設備101執行的各二維顯示和三維顯示中畫質下降。根據下列原理推定發生由莫爾現象引起的這種亮度不勻性。具體地，液晶層34中的液晶分子沒有存在于在液晶屏障103的光柵區域中具有間隔物36的特定區域中，因此該特定區域即使在正常顯示中也不透射光(非透射光區域)，導致與特定區域周圍相比較的低亮度。因此，如圖14A示意性示出的，在像素Pix的布置構造與間隔物36的布置構造是周期性關系的對比實例的立體顯示設備101中，在從特定觀看點觀看時，由于布置構造之間的光干涉而在顯示區域中周期性出現高低亮度區域。根據這種原理，可以想到在對比實例中由于顯示部20中的像素Pix的布置構造與液晶屏障103中的間隔物36的布置構造之間的光干涉導致莫爾現象(干涉條紋的發生)從而引起顯示圖像中亮度不勻性。此外，如圖14B示意性示出的，例如在顯示部20中的多個像素Pix包括對應于多個顏色的像素(這里，包括紅色像素Pixr、綠色像素Pixg、以及藍色像素Pixb的三色像素結構)的情況下發生以下難題。具體地，彩色莫爾現象所引起的顏色不勻性發生在各立體顯示和正常顯示中，導致色平衡(白平衡)中局部(部分)變化。這同樣降低了畫質。在從特定觀看點觀看顯示圖像的情況下，當與間隔物36重疊的像素Pix偏向特定顏色的像素時，可以想到發生該變化，如圖14B示意性示出的。例如，在該實例中，紅色像素Pixr 以高 于綠色像素Pixg和藍色像素Pixb的比率與間隔物36重疊(與間隔物36重疊的像素Pix偏向為紅色像素)，因此白平衡向青色(淺紅色)局部偏移。以這種方式，在對比實例的立體顯示設備101中發生由于莫爾現象而引起的亮度不勻性、由于彩色莫爾現象所引起的顏色不勻性等，導致各個二維顯示和三維顯示中畫質的下降。(2-2.實施方式)在根據本實施方式的立體顯示設備I中，如上所示，多個間隔物36隨機布置在液晶屏障30中。與對比實例相比，其減少了由于莫爾現象而引起的亮度不勻或由于彩色莫爾現象所引起的顏色不勻，或避免這種不勻性。下文，詳細描述該實施方式的液晶屏障30減少亮度不勻性或顏色不勻性的效果。(亮度不勻性(莫爾現象)的減少效果)如圖7A和圖7B所示，在液晶屏障30中，多個間隔物36如上所述隨機布置在光柵表面(光柵區域)中的一部分或全部區域中。具體地，在圖7A所示的實例中，多個間隔物36相對于顯示部20中布置的多個像素Pix非周期性地布置在一部分或全部光柵區域中。即，像素Pix的布置構造與間隔物36的布置構造是非周期關系。與非隨機(周期性地，或規則地)布置多個間隔物36的對比實例相比，抑制了由莫爾現象(干涉條紋的發生)而引起的亮度不勻性，或避免這種不勻性。在該實施方式中，在將液晶屏障30中的間隔物36的布置設定為如圖7B所示實例的情況下，更有效抑制由于顯示圖像中的莫爾現象而引起的亮度不勻性。具體地，在該實施方式中，間隔物36相對于像素Pix而不規則地定位。即，間隔物36的布置構造與像素Pix的布置構造是非周期性關系，各個間隔物36非周期性地定位在像素Pix中。這對于以相對高密度布置的間隔物36或具有極低光透射率的間隔物36尤為有效。(顏色不勻性(彩色莫爾現象)的減少效果)此外，在該實施方式中，在顯示部20中的多個像素Pix包括對應于多個顏色的像素的情況下，并且將液晶屏障30中的間隔物36設定為如圖8和圖9所示的實例，提供顏色不勻性的減少效果。具體地，在該實例中，在顯示部20的一部分或全部有效顯示區域211中，像素Pix與間隔物36之間的重疊區域Ao的面積總值在多個顏色(這里，紅、綠、以及藍3個顏色)之間基本相等(相等)。換句話說，將重疊區域Ao的面積總值設定為在多個顏色之間不偏倚(均勻)。進行設定以同樣滿足間隔物36的布置條件，這減少了如上所述的由于莫爾現象而引起的顯示圖像的亮度不勻性，并且減少了由于彩色莫爾現象而引起的顯示圖像的顏色不勻性。(實例和對比實例中的顯示圖像的模擬結果)圖15A至圖15C示意性示出在根據實施方式的實例(實例I和2)和對比實例的立體顯示設備I和101中觀看的示例性顯示圖像以及液晶屏障30和103中的間隔物36的示例性布置構造。通過設定靠近各立體顯示設備I和101中心的點為觀看點時的模擬結果獲得圖15A至圖15C所示的示例性顯示圖像，顏色不勻性的等級或亮度不勻性(亮度變化率)被放大約I. 5倍。色度由于表示為亮度的函數因此其隨著亮度的變化而改變。這里，像素Pix的尺寸在X方向上是30 ii m，在Y方向上是90 u m,顯示部20與液晶屏障30之間的面板間隔是670 u m,并且對比實例和實例I以及實例2中的間隔物36的布置密度(面積密度)分別是0. 70%、I. 07%、以及1.00%o
在圖15A所示的對比實例中，由于多個間隔物36如上所述周期性布置在整個光柵區域上，所以在顯示屏幕中發生由于莫爾現象而引起的亮度不勻性以及由于彩色莫爾現象而引起的顏色不勻性這兩者。在圖15B所示的實例I中，稍微隨機布置多個間隔物36(在光柵區域的每個單位區域22中隨機布置)。此外，重疊區域Ao的面積總值在有效顯示區域211的每個分割區域213 (這里，該區域包括X方向上的三個像素以及Y方向上的三個像素的)中的紅、綠、以及藍三色之間(像素Pixr、Pixg、以及Pixb之間)基本相等(相等)。與圖15A所示的對比實例相比，其稍微降低了亮度不勻性，并且避免了顏色不勻性的發生。在圖15C所示的對比實例2中，多個間隔物36被完全隨機布置(隨機布置在整個光柵區域上)。此外，重疊區域Ao的面積總值在整個有效顯示區域211上的紅、綠、以及藍三色之間基本相等(相等)。與圖15B中所示的實例I (這里，避免亮度不勻性的發生)相t匕，其有效減少了亮度不勻性，并且避免了如實例I的顏色不勻性的發生。如上所述，在該實施方式中，由于多個間隔物36隨機布置在液晶屏障30的光柵表面中的一部分或全部區域中，所以抑制了由于莫爾現象而引起的亮度不勻性，導致顯示畫質的提聞。此外，在顯示部20中的多個像素Pix包括對應于多個顏色的像素的情況下，在一部分或全部有效顯示區域211中，像素Pix與間隔物36間的重疊區域Ao的面積總值在多個顏色之間基本相等(相等)，不僅減少了由于莫爾現象而引起的亮度不勻性，并且減少了由于彩色莫爾現象而引起的顏色不勻性，導致顯示畫質的進一步提高。此外，由于設置(固定)在透明基板33A和33B之間的間隔物36(所謂的柱狀間隔物)用作針對液晶屏障30的間隔物，所以適當控制間隔物的密度、位置、以及尺寸，使得可以克服上述散布間隔物的兩個難題。具體地，這提供對面壓或點壓充足的抵抗力，因此減小面板厚度，并且減少由顯示部20和液晶屏障30的堆疊等步驟中發生的單元間隙的局部變化所引起的顯示的部分不勻性(變黃)。[變形例]接下來，描述實施方式的變形例(變形例I至6)。以相同的符號指代與實施方式中的部件相同的部件，并且適當省略它們的描述。
[變形例I]圖16A和圖16B分別是示出根據變形例I的顯示設備(立體顯示設備1A)的整體構造的分解透視圖(圖16A)和側視圖(Y-Z側視圖圖16B)。與實施方式的立體顯示設備I不同，在該變形例的立體顯示設備IA中，沿著Z軸方向依次設置背光10、顯示部20、以及液晶屏障30。即，從背光10發射光，并且依次經過顯示部20和液晶屏障30而被觀看者接收。具體地,例如，當立體顯示設備IA如圖17A所示執行立體顯示I時,從顯示部20中的各像素Pix發射光，并且這些光以由每個開光部32A限制的角度輸出。因此，允許觀看者通過經由他的左眼觀看像素信息P3并經由他的右眼觀看像素信息P4來觀看立體圖像。另一方面，對于圖17B所示的立體顯示2，從顯示部20中的每個像素Pix發射光，并且這些光以由每個開光部32B限制的角度輸出。因此，允許觀看者通過經由他的左眼觀看像素信息P3并經由他的右眼觀看像素信息P4來觀看立體圖像。
具有這種構造的立體顯示設備IA通過與實施方式相同的效果而獲得了相同優點。[變形例2至4]圖18A示出根據變形例2的立體顯示設備的液晶屏障(液晶屏障30B)的平面構造。圖18B示出根據變形例3的立體顯示設備的液晶屏障(液晶屏障30C)的平面構造。圖18C示出根據變形例4的立體顯示設備的液晶屏障(液晶屏障30D)的平面構造。不同于實施方式的液晶屏障30，在根據變形例2至4的液晶屏障30B、30C、以及30D中，各開關部31和32的延伸方向是不同于顯示部20的各水平線方向(X軸方向)和垂直線方向(Y軸方向)的傾斜方向。各立體顯示設備的其它構造(顯示部20和背光10的構造)與實施方式或變形例I中的構造相同。具體地，圖18A和圖18B所示的液晶屏障30B和30C(變形例2和3)都具有多個均在光柵表面(X-Y平面)內的傾斜方向上延伸的矩形開關部31或32(傾斜柵欄型)。詳細地，圖18A所示的液晶屏障30B具有從觀看者所觀察到的光柵表面內的右上方向延伸的開關部31和32。通過對比，圖18B所示的液晶屏障30C具有從觀看者所觀察到的光柵表面內的左上方向延伸的開關部31和32。另一方面，圖18C所示的液晶屏障30D(變形例4)具有通常在光柵表面(X_Y平面)內的傾斜方向上階梯狀延伸的開關部31和32(階梯柵欄型)。盡管在該示例性階梯柵欄型中，開關部在從觀看者觀察到的右上方向中延伸，但這些部可以在從觀看者觀察到的相反的、左上方向中延伸。[變形例5和6]圖19A示意性示出根據變形例5的立體顯示設備的液晶屏障(液晶屏障30E)的斷面構造。圖19B示意性示出根據變形例6的立體顯示設備的液晶屏障(液晶屏障30F)的斷面構造。根據變形例5和6的液晶屏障30E和30F均具有間隔物36通常與透明基板33A和33B這兩者接觸的區域；以及僅當間隔物36被按壓時，間隔物36才與透明基板33A和33B之一(這里，透明基板33B)接觸的區域。即，在液晶屏障30E和30F中，光柵區域根據間隔物36是否通常與透明基板33B接觸而被分為上述兩區域。
具體地，在圖19A示意性示出的液晶屏障30E(變形例5)中，間隔物36包括下列兩種間隔物36A和36B，使得光柵區域被分割為上述兩區域。間隔物36A從一開始就被設置與透明基板33A和33B這兩者接觸。間隔物36B(在透明基板33A上)起初被設置為僅與透明基板33A接觸，并且起初具有與透明基板33B的預定間隙。因此，具有各間隔物36A的區域附近包括間隔物36A通常與透明基板33A和33B這兩者接觸的區域，以及具有各間隔物36B的區域附近包括僅當間隔物36B被按壓時才與透明基板33B接觸的區域。在圖19B示意性示出的液晶屏障30F(變形例6)中，透明基板33A和33B之一(這里，透明基板33B)在其基板表面上具有預定的凹部330 (槽，或不規則結構)。結果，光柵區域被分割為上述兩區域。具體地，在透明基板33B上不具有凹部330的區域(不規則結構的凹凸區域)中，間隔物36從一開始就與透明基板33A和33B這兩者接觸。在透明基板33B上具有凹部330的區域(不規則結構的凹凸區域)中，間隔物36從一開始被設置為僅與透明基板33A接觸，并且其由于凹部330而起初被設置為與透明基板33B具有預定的間 隙。因此，不具有凹部330的區域附近包括間隔物36B通常與透明基板33A和33B這兩者接觸的區域，以及具有凹部330的區域附近包括僅當間隔物36B被按壓時才與透明基板33B接觸的區域。在具有這種構造的變形例5和變形例6中，液晶屏障30E和30F減少了由于通常以高密度(布置密度)設置的間隔物36、36A、36B所引起的麻煩(碰撞氣泡等的產生)，同時保持對外部壓力的抵抗。[其它變形例]雖然上文已經通過實施方式和變形例描述了本申請，但是本申請可以有各種修改和更改，而不限于實施方式等。例如，雖然已經利用視頻信號SO包括六個出射點圖像的情況描述了實施方式等，但是這不是限制性的。例如，信號可以包括五個以下出射點圖像或七個以上出射點圖像。此外，雖然已經通過液晶屏障30中的間隔物36的示例性布置構造具體描述了實施方式等，但是間隔物36的布置構造不限于實施方式等中描述的構造，并且可以使用隨機布置間隔物36的其它布置構造。此外，雖然已經通過顯示部20中的多個像素Pix包括對應于多個顏色的像素(多色像素結構)的情況主要描述了實施方式等，但是這不是限制性的。具體地，顯示部20中的像素Pix可以包括對應于單色的像素(單像素結構)。此外，雖然已經通過開關部32A和32B針對圖像顯示而時分地交替打開的情況描述了實施方式等，但是這不是限定性的。顯示部可以僅以空分的方式顯示多種出射點圖像。此外，雖然已經通過顯示部20由液晶顯示部配置以及背光10被設置為光源的情況描述了實施方式等，但是這不是限制性的。具體地，可以設置其它類型的顯示部來代替顯示部20和背光10，例如，諸如有機電致發光(EL)顯示器或等離子顯示面板(rop)的自發光顯示部。本發明包含于2011年3月15日向日本專利局提交的日本在先專利申請JP2011-056691中公開的主題，其全部內容結合于此作為參考。本領域技術人員應理解，根據設計要求和其他因素，在所附權利要求或其等價物的范圍內，可進行各種修改、組合、子組合和替換。
權利要求
1.ー種顯示設備，包括 顯示部；以及 光柵元件， 其中，所述光柵元件包括 ー對基板， 液晶層，設置在所述ー對基板之間，并且具有透射或阻擋 光的多個子區域，以及 多個間隔物，設置在所述ー對基板之間， 其中，所述多個間隔物隨機布置在所述基板的表面的一部分或全部區域中。
2.根據權利要求I所述的顯示設備， 其中，所述顯示部包括顯示區域并且在所述顯示區域中包括多個像素，以及在所述基板的表面的所述一部分或全部區域中，所述多個間隔物的布置相對于所述多個像素的布置是非周期性的。
3.根據權利要求2所述的顯示設備，其中，各個所述間隔物無規則地位于所述像素中。
4.根據權利要求I所述的顯示設備， 其中，所述多個像素包括對應于多個顏色的像素，以及 在一部分或全部所述顯示區域中，所述像素與所述間隔物之間的重疊區域的面積總值在所述多個顔色之間基本相等。
5.根據權利要求4所述的顯示設備，其中，在所述基板的表面的一部分或全部區域中，所述面積總值在所述多個顏色間基本相等。
6.根據權利要求4所述的顯示設備，其中，在所述顯示區域的整個區域上，所述面積總值在所述多個顔色之間基本相等。
7.根據權利要求4至6中任ー項所述的顯示設備，其中，對應于所述多個顔色的像素由紅色(R)像素、綠色(G)像素、以及藍色⑶像素構成。
8.根據權利要求I至6中任一項所述的顯示設備， 其中，光柵區域由所述多個子區域形成， 所述光柵區域分割為多個単位區域，以及 所述多個間隔物隨機布置在每個所述單位區域中。
9.根據權利要求I至6中任一項所述的顯示設備， 其中，光柵區域由所述多個子區域形成，以及 所述多個間隔物隨機布置在所述光柵區域的整個區域上。
10.根據權利要求I至6中任ー項所述的顯示設備，所述多個間隔物固定在所述ー對基板之間。
11.根據權利要求I至6中任ー項所述的顯示設備，其中，所述多個間隔物均具有柱狀。
12.根據權利要求I至6中任ー項所述的顯示設備，其中，所述顯示部由液晶顯示部構成。
13.—種光柵兀件,包括 ー對基板； 液晶層，設置在所述ー對基板之間，并且具有透射或阻擋光的多個子區域，以及多個間隔物，設置在所述ー對基板之 間，其中，所述多個間隔物隨機布置在所述基板的表面的一部分或全部區域中。
全文摘要
本申請公開了一種顯示設備和光柵元件。該顯示設備包括顯示部、以及光柵元件。光柵元件包括一對基板組、設置在該一對基板之間且具有多個透射或阻擋光的子區域的液晶層、以及設置在該一對基板之間的多個間隔物。多個間隔物隨機配置在基板表面的部分或全部區域中。
文檔編號H04N13/04GK102681180SQ20121006034
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月8日 優先權日2011年3月15日
發明者東周, 伊藤雅之, 奧野晴美, 田中大直, 金成雄藏 申請人:索尼公司