立体显示设备和液晶屏障设备的制作方法

专利名称：立体显示设备和液晶屏障设备的制作方法
技术领域：
本公开涉及通过视差屏障(parallax barrier)方法来执行立体显示的立体显示设备，并且涉及用于这种立体显示设备的液晶屏障设备。
背景技术：
现今，已关注能够进行立体显示的显示设备(立体显示设备)。在立体显示中，其间有视差(具有不同视点)的左眼图像和右眼图像被显示，并且，当观看者用双眼观看各自的图像时，观看者可感觉到深度的立体图像。另外，已经开发了显示设备，其显示其间有视差的三个或更多个图像，使得能够向观看者提供更加自然的立体图像。这种立体显示设备被粗略地分为两类一类利用特殊的眼镜，而另一类不利用特殊的眼镜。由于特殊眼镜对观看者而言通常是不舒服的，因此，一般期望不利用特殊眼镜的类型。不具有特殊眼镜的显示设备包括例如柱状透镜类型和视差屏障类型(例如，参见日本未审查专利申请公开No. 2009-104105)。在这种类型中，其间带有视差的多个图像(视点图像)被同时显示，并且，观看者取决于在显示设备和观看者之间的相对位置关系(角度) 观看到不同的图像。在视差屏障类型中，光屏障通常由液晶(液晶屏障)配置而成。在液晶屏障(液晶屏障设备)中，液晶分子取决于所施加的电压而旋转，并且所旋转部分的折射率由此改变， 其引起光调制，并由此光被控制以被透过或阻挡。这种液晶屏障具有多个用于如上所述地控制光被透过或阻挡的开闭部件 (opening-and-closing section)。各自的开闭部件具有用于这种控制的电极，并且电极被布置为彼此分隔开来以使其电绝缘。这无可避免地导致从在邻近开闭部件之间的这种电极产生的边界区域(开闭边界或电极间边界)。但是，在开闭部件边界中，不利地，由于当电压被施加到液晶分子时所生成的倾斜电场，通过边界区域发生光泄漏(光逃离)。当这种光泄漏发生时，亮度在黑显示(black display)期间不利地增强，其导致显示对比度的降低和由此的图像质量的降低。期望提供一种液晶屏障设备，其可降低通过开闭部件边界(电极间边界)的光泄漏，并且期望提供一种利用这种液晶屏障设备的立体显示设备。

发明内容
根据本公开的实施例的第一立体显示设备包括显示部件和液晶屏障部件。该液晶屏障部件包括多个开闭部件，该开闭部件的每一个由液晶元件配置而成，以在光屏障表面沿着预定方向延伸。液晶元件中的液晶分子在无电压施加下在光屏障平面中的朝向不同于开闭部件中的每一个的延伸方向。根据本公开的实施例的第一液晶屏障设备具有多个开闭部件，每个开闭部件包括液晶元件并且在光屏障平面中沿着预定方向延伸。液晶元件中的液晶分子在无电压施加下的朝向不同于光屏障表面中每个开闭部件的延伸方向。
在根据本公开的实施例的第一立体显示设备和第一液晶屏障设备中，液晶元件中的液晶分子在无电压施加下的朝向不同于在光屏障表面中的每个开闭部件的延伸方向。因此，当在施加电压期间在开闭部件之间的边界区域(开闭部件边界)中生成倾斜电场时，液晶分子的朝向在边界区域中很难改变(几乎不改变)。根据本公开的实施例的第二立体显示设备包括显示部件和液晶屏障部件。该液晶屏障部件具有一对基底；液晶层，该液晶层设在基底对之间并包含液晶分子；公共电极， 该公共电极设在基底对中的一个基底的液晶层侧上；以及多个电极，该多个电极设在基底对中的另一个基底的液晶层侧上，以沿着预定方向延伸。液晶分子在无电压施加下在基底平面中的朝向不同于每个电极的延伸方向。根据本公开的实施例的第二液晶屏障设备具有一对基底；液晶层，该液晶层设在基底对之间并包含液晶分子；公共电极，该公共电极设在基底对中的一个基底的液晶层侧上；以及多个电极，该多个电极设在基底对中的另一个基底的液晶层侧上，以沿着预定方向延伸。液晶分子在无电压施加下在基底平面中的朝向不同于电极中的每一个的延伸方向。在根据本公开的实施例的第二立体显示设备和第二液晶屏障设备中，液晶层中的液晶分子在无电压施加下的朝向不同于基底表面中每个电极的延伸方向。因此，当在施加电压期间在多个电极之间的边界区域(电极间区域)中生成倾斜电场时，液晶分子的朝向在边界区域中几乎不改变。根据本公开的实施例的第一立体显示设备和第一液晶屏障设备，液晶元件中的液晶分子在无电压施加下的朝向不同于光屏障表面中每个开闭部件的延伸方向，其允许液晶分子的朝向在施加电压期间在开闭部件边界中几乎不改变。这使得可以减少通过开闭部件边界的光泄漏，其导致显示对比度的提高和由此的图像质量的提高。根据本公开的实施例的第二立体显示设备和第二液晶屏障设备，液晶层中的液晶分子在无电压施加下的朝向不同于基底表面中每个电极的延伸方向，其允许液晶分子的朝向在施加电压期间在电极间区域中几乎不改变。这使得可以减少通过电极间区域的光泄漏，其导致显示对比度的提高和由此的图像质量的提高。应当理解，前述一般的描述和以下详细的描述二者都是示例性的，并且意欲提供对所要求权利的技术的进一步说明。


附图被包括以提供对本公开的进一步的理解，并且附图被合并并组成了本说明书的一部分。附示出了实施例，并且与说明书一起用于说明技术的原理。图1是示出了根据本公开的第一实施例的立体显示设备的一般配置示例的框图。图2A和2B是示出了在图1中所示的立体显示设备的一般配置示例的分解的透视图和侧面图。图3是示出了在图1中所示的显示部件和显示驱动部件中的每一个的详细的配置示例的框图。图4是示出了在图3中所示的像素的详细的配置示例的电路图。图5A和5B是分别示出了在图1中所示的液晶屏障的详细的配置示例的平面图和部件图。图6是示出了在立体显示中的如图5A和5B所示的液晶屏障的操作状态示例的平面图。图7A到7C是用于通过与比较性示例的比较而说明在图5A和5B中所示的液晶屏障中的透明电极的布置方向和液晶分子的朝向之间的关系的示意图。图8A到8C是用于说明在图2A和2B中所示的立体显示设备的显示操作的示意图。图9A和9B是用于说明在图2A和2B中所示的立体显示设备的立体显示操作的示意图。图IOA到IOC是用于说明液晶分子的朝向和在液晶屏障中的光泄漏之间的关系的示例的图。图IlA到IlD是用于说明液晶分子的朝向和在液晶屏障中的光泄漏之间的关系的另一示例的图。图12A到12C是示出了显示部件和液晶屏障中的每一个的偏振片的偏振透过轴和吸收轴的布置示例的分解的透视图。图13A到13C是示出了根据第二实施例的立体显示设备的液晶屏障的配置示例的平面图。图14A到14C是示出了在图13A到13C中所述的液晶屏障的开闭部件的配置示例以及在显示部件的像素的配置示例的平面图。图15A和15B是用于说明在图13A到13C中所示的液晶屏障中的透明电极的布置方向和液晶分子的朝向之间的关系的示意图。图16A和16B是用于说明液晶分子的右手操作和左手操作的示意图。图17A和17B是示出了在屏幕中的各个位置处的透射比和液晶屏障中的液晶分子的朝向之间的关系的示例的图。图18A和18B是示出了在液晶屏障中的液晶分子的朝向和通过液晶屏障的光泄漏量之间的关系的示例的图。图19A和19B是示出了在液晶屏障中的液晶分子的朝向和通过液晶屏障的光泄漏量之间的关系的另一示例的图。图20A和20B是分别示出了根据修改例的立体显示设备的一般配置示例的分解的透视图和侧面图。图21A和21B是用于说明在图20A和20B中所示的立体显示设备的立体显示操作的示意图。
具体实施例方式以下，将参照图来详细描述本公开的实施例。描述以以下的次序进行。1.第一实施例(沿着垂直线方向延伸液晶屏障的每一个开闭部件的示例)2.第二实施例(沿着倾斜方向延伸液晶屏障的每一个开闭部件的示例)3.修改例(将液晶屏障布置在背光部件和显示部件之间的示例)[第一实施例][立体显示设备1的一般配置]
图1是示出了根据本公开的第一实施例的立体显示设备(立体显示设备1)的一般配置的框图。图2A和2B是分别示出了立体显示设备1的一般配置的分解的透视图(图 2A)和侧面图(Y-Z侧面图图2B)。立体显示设备1可通过基于从外部输入的视频信号Sin 的视差屏障方法来执行立体显示(三维显示)。如图1中所示，立体显示设备1包括背光部件10、显示部件20、液晶屏障30 (液晶屏障设备)、控制器40、背光驱动部件41、显示驱动部件42和屏障驱动部件43。在立体显示设备1中，如图2A和2B中所示，背光部件10、显示部件20和液晶屏障30沿着Z轴方向以此次序被布置。换言之，光被从背光部件10发射出来，并且通过显示部件20和液晶屏障 30按照此次序被观看者接收。控制器40基于视频信号Sin生成控制指令并向背光驱动部件41、显示驱动部件 42和屏障驱动部件43中的每一个提供控制指令，并且控制各部件以彼此同步的形式操作。 具体地，控制器40基于视频信号Sin向背光驱动部件41提供背光控制指令，向显示驱动部件42提供视频信号S0，并且向屏障驱动部件43提供屏障控制指令。当立体显示设备1执行立体显示时，视频信号SO例如包括视频信号，该视频信号包括了多个视点图像(稍后描述)O(背光部件10和背光驱动部件41)背光部件10 (其对应于向显示部件20发射光的光源部件)被配置为由诸如冷阴极荧光灯(CCFL)或发光二极管(LED)之类的发光元件组成。背光驱动部件41基于从控制器40提供的控制指令来驱动(执行发射驱动)背光部件10。(显示部件20和显示驱动部件42)显示部件20由液晶显示部件配置而成，该液晶显示部件基于从显示驱动部件42 所提供的显示控制信号来调制从背光部件10发射出的光，并由此基于视频信号SO来执行视频显示。显示部件20可以以包括空间分割方式(此处，空间和时间分割方式(稍后描述))的方式显示多个视点图像。显示部件20具有多个像素Pix，该像素一般被布置在图3 中所示的矩阵中。换言之，像素Pix沿着水平线方向(此处，X轴方向)和垂直线方向(此处，Y轴方向)被布置在显示部件20中。图4示出了每个像素Pix的电路配置示例。每个像素Pix具有液晶元件LC、TFT (薄膜晶体管)元件Tr和辅助电容元件C。每个像素Pix与栅极线G(其用于按行次序选择将被驱动的像素)、数据线D(其用于向将被驱动的像素提供像素信号(从稍后描述的数据驱动器423提供的像素信号))和辅助电容线Cs相连接。液晶元件LC根据像素信号执行显示操作，该像素信号从数据线D经由TFT元件Tr 被提供到元件LC。液晶元件LC包括由电极对(未示出)夹着的液晶层(未示出)，该液晶层例如包括VA(垂直排列(vertical alignment))模式或TN(扭曲向列(twisted nematic)) 模式液晶。液晶元件LC的电极对中的一个(一端)被连接到TFT元件Tr的漏极和辅助电容元件C的一端，并且另一个(另一端)被接地。辅助电容元件C稳定在液晶元件LC中所积累的电荷。辅助电容元件C的一端被连接到液晶元件LC的一端和TFT元件Tr的漏极，并且元件C的另一端被连接到辅助电容线Cs。TFT元件Tr是用于将基于视频信号SO的像素信号提供给液晶元件LC和辅助电容元件C的各自一端的开关元件，并且其由MOS-FET (金属氧化物半导体场效应晶体管)配置而成。TFT元件Tr的栅极被连接到栅极线G，其源极被连接到数据线D，并且其漏极被连接到液晶元件LC和辅助电容元件C的各自一端。显示驱动部件42基于从控制器40提供的视频信号SO来驱动(执行显示驱动)显示部件20，并且，如图3所示，其具有定时控制器421、栅极驱动器422和数据驱动器423。定时控制器421控制栅极驱动器422和数据驱动器423中的每一个的驱动定时， 并且基于从控制器40提供的视频信号SO向数据驱动器423提供视频信号Si。栅极驱动器422针对每个水平线(行)根据由定时控制器421所执行的定时控制顺序地在显示部件20中选择像素Pix，使得行顺序的扫描被执行。数据驱动器423将基于视频信号Sl的像素信号提供给在显示部件20中的每个像素Pix。具体地，数据驱动器423基于视频信号Sl执行D/A(数字到模拟)转换，并且由此生成作为模拟信号的像素信号，并将像素信号提供给每个像素Pix。(液晶屏障30和屏障驱动部件43)液晶屏障30具有多个开闭部件(稍后描述的开闭部件31和32)，每个开闭部件包括稍后描述的液晶元件，并且该液晶屏障具有透过或阻挡发射自背光部件10并透过显示部件20的光的功能。屏障驱动部件43基于从控制器40提供的屏障控制指令来驱动(执行屏障驱动) 液晶屏障30。图5A和5B示出了液晶屏障30的详细配置，其中，图5A示出了平面的配置(X_Y 平面配置)，而图5Β示出了剖面的配置(Y-Z剖面配置)。在该示例中，假定液晶屏障30正常执行白操作。换言之，液晶屏障30透过光，而同时并未被驱动(未被施加电压)。如图5Α中所示，液晶屏障30具有多个开闭部件31和32，每个部件31或32在光屏障表面(此处，X-Y平面)中沿着预定的方向延伸并透过或阻挡光。具体地，开闭部件31 或32具有沿着每个Y轴方向(显示部件20的垂直线方向)延伸的矩形外形(带有沿着Y 轴方向的主轴)，并且被布置为与X轴方向(显示部件20的水平线方向)平行。此处，虽然开闭部件31或32沿着显示部件20的垂直线方向延伸，但是这并不是限制性的，并且部件可在近似垂直线方向中延伸。取决于立体显示设备1是执行正常显示(二维显示)还是立体显示，开闭部件31或32执行不同的操作。具体地，如稍后所述，在立体显示设备1的正常显示期间，开闭部件31处于打开状态(光透过状态)，而在其立体显示期间，开闭部件31 处于关闭状态(光阻挡状态)。在另一方面，如稍后所述，在立体显示设备1的正常显示期间，开闭部件32处于打开状态(光透过状态)，而在其立体显示期间，开闭部件32时分地打开和关闭。图6示意性地示出了在立体显示期间液晶屏障30的操作状态的示例。此处，如上所述，开闭部件31处于关闭状态(光阻挡状态)，而开闭部件32被时分地打开和关闭。在图中，开闭部件31的关闭区域是阴影状的。开闭部件32具有两个组(组A和组B)，在每个组中，开闭部件在相同的定时处执行开闭操作。具体地，开闭部件32包括属于在一个定时执行开闭操作的组A的开闭部件32Α以及属于在另一定时执行开闭操作的组B的开闭部件 32Β。屏障驱动部件43驱动液晶屏障，使得属于相同组的多个开闭部件32Α或32Β在立体显示期间的相同定时处执行开闭操作。具体地，屏障驱动部件43驱动液晶屏障，使得属于组A的开闭部件32Α和属于组B的开闭部件32Β交替地并时分地执行开闭操作。
如图5B所示，液晶屏障30 (其开闭部件31或32)由液晶元件配置而成。具体地， 液晶屏障30包括透明基底341、布置在透明基底341对面的透明基底342、以及插入在透明基底341和342之间的液晶层35。相应的透明基底341和342 ( 一对基底)由例如玻璃形成。例如，在液晶层35中的液晶分子(稍后描述的液晶分子350)处于TN布置中或同质布置(并行布置)中。包括例如ITO (铟锡氧化物)的透明电极371和372分别形成在透明基底341的液晶层35侧的表面上和透明基底342的液晶层35侧的表面上。此处，例如，形成在透明基底341上的透明电极371被提供作为在开闭部件31和32之间的公共电极。相反地，形成在透明基底342上的多个透明电极372 (多个电极)被单独提供在对应于开闭部件31和32 的位置处。透明电极372被布置为彼此分隔开来以使其电绝缘，其导致了在邻近的开闭部件31和32之间的边界区域(稍后描述的开闭部件边界(电极间区域)3 不带有透明电极372。这种透明电极371和372以及液晶层35配置成开闭部件31和32。调准膜(alignment film) 381和382分别形成在透明电极371的液晶层35侧的表面上和透明电极372的液晶层35侧的表面上，以便将液晶层35中的液晶分子350在预定方向上排列。具体地，调准膜381和382在制造处理中经历沿着平面内的预定方向的研磨处理，使得未施加电压的液晶分子350在基底表面(在光屏障表面)中被在预定方向上排列。在另一方面，偏振片(polarizing plate) 361被设置在位于液晶层35的对面侧上的透明基底341的表面上，而偏振片362被设置在位于液晶层35的对面侧上的透明基底 342的表面上。虽然并未示出，但是，在图5B中，显示部件20和背光部件10以在图2B中所示的次序被布置在液晶屏障30的右边(在偏振片362的右边在Z轴的正方向上)。换言之，透明基底341、透明电极371、调准膜381和偏振片361被布置在观看者侧(光输出侧)， 而透明基底342、透明电极372、调准膜382和偏振片362被布置在显示部件20侧(光输入侧)。液晶屏障30的开闭部件31或32的开闭操作与显示部件20的显示操作相同。换言之，已从背光部件10发射出并由显示部件20透过的光被形成为在由偏振片362所确定的方向上的线性偏振光，然后进入液晶层35。在液晶层35中，取决于提供给透明电极371 和372的电势差，液晶分子350的方向在某一响应时间中被改变。取决于液晶分子350的当前的排列状态，已进入到这种液晶层35的光的偏振状态被改变。然后，光透过液晶层35， 然后进入偏振片361，通过该偏振片，仅特定偏振方向的光可透过。通过这种方式，在液晶层 35中执行了对光的密度调制。根据这种配置，在正常的白操作的情形中，当电压被施加到透明电极371和372并由此其间的电势差增大时，液晶层35的光透射比减小，因此开闭部件31和32进入光阻挡状态(关闭状态)。相反地，当在透明电极371和372之间的电势差减小时，液晶层35的光透射比增大，因此开闭部件31和32进入光透过状态(打开状态)。虽然在此示例中假定液晶屏障30执行正常的白操作，但是这并不是限制性的。例如，液晶屏障30可执行正常的黑操作。在这种情形中，当在透明电极371和372之间的电势差增大时，开闭部件31和32进入打开状态(光透过状态)，而当在透明电极371和372 之间的电势差减小时，开闭部件31和32进入光阻挡状态(关闭状态)。另外，正常的白操作或正常的黑操作可通过例如合理地设置每个偏振片和液晶排列来可选择地选择。在本实施例的液晶屏障30中，在液晶元件(液晶层35)中未施加电压的液晶分子350的朝向不同于(相对于其有预定角度)开闭部件31或32在光屏障表面(在基底表面；以下相同)上的延伸方向(透明电极372的延伸方向以下相同)。具体地，例如，如图 7A中示意性地示出的，液晶分子350在无电压施加的状态(此处，光透过状态)中的朝向不同于开闭部件31或32在光屏障表面(X-Y平面)中的延伸方向(此处，X轴方向)。换言之，根据图7B中所示出的比较性示例，不同于液晶屏障103，由开闭部件31或32的布置方向(此处，X轴方向)和液晶分子350的朝向所形成的角θ具有不同于90度或270度的值。这意味着θ不是90度或270度(0° < θ <90°，90° < θ < 270°，并且270° < θ ^ 360° ( = 0° ))。此处，“液晶分子350的朝向”意味着例如当液晶分子350处于 TN排列(扭曲排列)时，在设置了与多个开闭部件31和32相对应的多个电极(此处，多个透明电极372)的一侧上调准膜(此处，调准膜382)上的朝向(研磨方向)(以下相同)。另外，在本实施例的液晶屏障30中，例如，如图7C所示，期望液晶分子350的朝向近似正交于(此处，正交)开闭部件31或32在光屏障表面(X-Y平面)中的延伸方向。换言之，由开闭部件31或32的布置方向和液晶分子350的朝向所形成的角被期望近似于0 度(布置方向近似于平行于朝向)(此处，θ =0° (彼此平行))。如稍后所述，这使得可以有效地减少通过开闭边界33的光泄漏。[立体显示设备1的效果和优点](1.显示操作)在立体显示设备1中，首先，控制器40基于从外界提供的视频信号Sin生成并提供控制指令到背光驱动部件41、显示驱动部件42和屏障驱动部件43中的每一个，由此控制这些部件以彼此同步的方式操作。接下来，背光驱动部件41基于从控制器40提供的背光控制指令驱动(执行发射驱动)背光部件10。背光部件10向显示部件20发射表面发射的光。显示驱动部件42基于从控制器40提供的视频信号SO驱动(执行显示驱动)显示部件20。显示部件20基于从显示驱动部件42提供的显示控制信号来调制从背光部件10发射出的光，从而基于视频信号SO来执行视频显示。屏障驱动部件43基于从控制器40提供的屏障控制指令驱动(执行屏障驱动)液晶屏障30。在每个开闭部件31或32中，液晶屏障30透过或阻挡以上述方式已从背光部件10发射出并透过显示部件20的光。此处，通过参照图8Α到8C和9Α和8Β详细描述立体显示设备1的立体显示和正常显示(二维显示)。图8Α到8C利用剖面结构示意性地示出了在立体显示和正常显示(二维显示)中的每一个中液晶屏障30的状态。图8Α示出了立体显示(立体显示1)的状态， 图8Β示出了立体显示(立体显示幻的另一状态，并且图8C示出了正常显示(二维显示) 的状态。在该示例中，开闭部件32Α或32Β被以一个对应于显示部件20的六个像素Pix的方式设置。在图8Α到8C和9Α和9Β中，液晶屏障30特别在光阻挡部分中用阴影显示。首先，在正常显示(二维显示)的情形中，如图8C中所示，液晶屏障30被控制，以允许开闭部件31和开闭部件32 二者(开闭部件32Α和32Β)在打开状态(光透过状态)中连续。这允许观看者基于视频信号SO直接观看显示在显示部件20上的正常的二维图像。如图8Α和8Β中所示，在立体显示的情形中，液晶屏障30被控制，以允许开闭部件 32(开闭部件32Α和32Β)时分地执行开闭操作，并且允许开闭部件31在关闭状态(光阻挡状态)中连续。此处，显示部件20空分并时分地显示多个视点图像。具体地，在如图8A中所示的立体显示1的情形中，开闭部件32A被打开，并且开闭部件32B被关闭。在显示部件20中，被布置在与这种打开的开闭部件32A相对应的位置处的六个邻近像素Pix执行对应于在视频信号SO中的六个视点图像的显示。详细地，例如， 如图9A中所示，显示部件20的像素Pix显示对应于在视频信号SO中的相应六个视点图像的像素信息Pl到P6。此处，来自显示部件20的像素Pix的每一个的光被以由开闭部件 32A中的每一个所限制的角度输出。例如，观看者用左眼观看像素信息P3，并且用右眼观看像素信息P4，使得观看者能够观看立体图像。类似地，在如图8B中所示的立体显示2的情形中，开闭部件32B被打开，而开闭部件32A被关闭。在显示部件20中，布置在与这种打开的开闭部件32B相对应的位置处的六个邻近像素Pix执行对应于在视频信号SB中的六个视点图像的显示。详细地，例如，如图 9B所示，显示部件20的像素Pix显示对应于在视频信号SB中的相应六个视点图像的像素信息Pl到P6。此处，来自显示部件20的每个像素Pix的光被以由开闭部件32B中的每一个所限制的角度输出。例如，观看者用左眼观看像素信息P3并用右眼观看像素信息P4，使得观看者能够观看立体图像。通过这种方式，观看者在双眼间观看了在像素信息Pl到P6之间的不同类型的像素信息，使得观看者能够感受到立体图像。另外，开闭部件32A和32B针对图像显示交替式地并时分地打开，以允许观看者以平均的方式观看显示在彼此有偏移的位置处的图像。因此，立体显示设备1能够实现两倍于仅提供开闭部件32A的情形的分辨率。换言之，立体显示设备1的分辨率相对较高，是二维显示的情形中的分辨率的1/3( = 1/6*2)。(2.液晶屏障30的效果)接下来，通过与比较性示例的对比，详细描述了作为本公开的实施例的一个特征的液晶屏障30的效果。(液晶分子350的朝向和在液晶屏障30中的光泄漏之间的关系)首先，在过去的液晶屏障中，不利地，由于当电压被施加给液晶分子350时所产生的倾斜电场，通过开闭部件边界33而不利地发生光泄漏(光逃离)。当这种光泄漏发生时， 亮度在黑显示期间不利地增加，其导致显示对比度的降低，以及由此的图像质量的降低。因此，在本实施例的液晶屏障30中，例如，如图7A和7C所示，在未施加电压情况下的液晶分子350的朝向不同于(相对于其具有预定角度)开闭部件31或32在光屏障表面中的延伸方向。换言之，根据图7B中所示的比较性示例，不同于液晶屏障103，由开闭部件31或32的布置方向(X轴方向)和液晶分子350的朝向所形成的角θ具有不同于90 度或270度的值。因此，在液晶屏障30中，当在开闭部件31和32之间的边界区域(开闭部件边界3 中在电压施加期间生成倾斜电场时，根据比较性示例，液晶分子350的朝向与液晶屏障103相比几乎不改变，从而与液晶屏障103相比导致通过开闭边界33的光泄漏的减少。另外，在本实施例的液晶屏障30中，如图7C所示，期望液晶分子350的朝向近似正交于(此处，正交)开闭部件31或32在光屏障表面中的延伸方向。换言之，期望由开闭部件31或32的布置方向和液晶分子350的朝向所形成的角θ近似为0度(布置方向近似平行于朝向)(此处，θ =0° (彼此平行))。在这种配置的情形中，当在开闭部件边界33中在电压施加期间生成倾斜电场时，液晶分子350的朝向进一步难以改变，因此，通过开闭边界33的光泄漏被进一步(更有效地)减少。图IOA到IOC示出了液晶分子350的朝向和液晶屏障30中的光泄漏之间的关系的示例，其对应于在同质排列(平行排列)中的液晶分子350的情形的示例。图IOA示出了在θ = 0°的情形中的示例，图IOB示出了在θ =45°的情形中的示例，并且图IOC示出了在θ =90°的情形中的示例(比较性示例)。另外，图IOA到IOC中的每一个以上述次序示出了图示液晶分子350的朝向的示意图、当电压OV(光透过电压)被施加在透明电极371和372之间时(当没有施加电压时)的液晶分子350的排列状态的仿真图，以及当 7V的电压(此处，光阻挡电压)被施加在透明电极371和372之间时的液晶分子350的排列状态的仿真图。在示出了液晶分子350的朝向的示意图中，箭头代表偏振片361和362 的相应偏振透过轴。从图IOA到10C，在根据比较性示例(θ =90° )的图IOC的情形中，在施加7V电压期间，在开闭部件边界33中生成倾斜电场，并且由于所生成的倾斜电场的方向，液晶分子350的朝向与施加OV电压的情形中相比在边界33中被极大地改变(扭曲)。如图IOC 的标记G12所指示的，这允许通过开闭部件边界33发生大量的光泄漏(光逃离)。相反地， 在根据本实施例的示例(θ = 0°或45° )的图IOA或IOB的情形中，当在施加7V电压期间在开闭部件边界33中生成倾斜电场时，与比较性示例相比，液晶分子350的朝向与施加 OV电压的情形中相比在边界33中很少改变。具体地，在图IOA所示的θ =0°的情形中， 当在施加7V电压期间在开闭部件边界33中生成倾斜电场时，液晶分子350的朝向与在施加OV电压的情形中相比在边界33中不改变(极少改变)。在图IOB所示的示例中，如在图中的标记Gll所指示的，与比较性示例相比，通过开闭部件边界33的光泄漏减少了。在图 IOA所示的示例中，通过开闭部件边界33的光泄漏很少发生(被避免了)。接下来，图IlA到IlD示出了液晶分子350的朝向和液晶屏障30中的光泄漏之间的关系的另一示例，其对应于在TN排列中的液晶分子350的情形的示例。图IlA示出了在 θ = 0°的情形中的示例，图IlB示出了在θ =45°的情形中的示例，图IlC示出了在θ =90°的情形中的示例(比较性示例)，以及图IlD示出了在θ =135°的情形中的示例。 另外，以与图IOA到IOC相同的方式，图IlA到IlD中的每一个以上述次序示出了当OV电压(光透过电压)被施加在透明电极371和372之间时的液晶分子350的排列状态的仿真图，以及当7V电压(此处，光阻挡电压)被施加在透明电极371和372之间时的液晶分子 350的排列状态的仿真图。在TN排列的情形中，如从图IlA到IlD所知，液晶分子350的朝向取决于在液晶层35的厚度方向中的位置而改变。具体地，例如，在图IlA所示的示例中， θ以大约0度位于透明电极372的边界的附近，以大约-45°位于厚度中心(液晶单元厚度的中心)的附近，并且以大约-90°位于透明电极372的对立侧(透明电极371侧)的边界附近。因此，由于“液晶分子350的朝向”被定义为上述在透明电极372侧上的朝向，因此在TN排列的情形中，在透明电极372侧上的角θ也被用作所描述的角θ，以指定该示例和比较性示例。从图IlA到11D，在根据比较性示例(θ =90° )的图IlC的情形中，在施加7V电压期间，在开闭部件边界33中生成倾斜电场，并且由于所生成的倾斜电场的方向，液晶分子350的朝向与施加OV电压时相比在边界33中被极大地改变。如在图IlC中的标记G23
12所指示的，这允许在比较性示例中通过开闭部件边界33发生大量光泄漏(光逃离)。相反地，在根据本实施例的示例(θ =0°、45°或135° )的图IlAUlB或IlD的情形中，当在施加7V电压期间在开闭部件边界33中生成倾斜电场时，与比较性示例相比，液晶分子350 的朝向与施加OV电压时相比在边界33中极少变化。具体地，在图IlA中所示的θ = 0° 的情形中，当在施加7V电压期间在开闭部件边界33中生成倾斜电场时，液晶分子350的朝向与施加OV电压时相比在边界33中不改变(极少)改变。在如图IlB或IlD所示的示例中，如图中的标记G22或GM所指示的，与比较性示例相比通过开闭部件边界33的光泄漏被减少了。在图IlA中所示的示例中，如图中的标记G21所示，通过开闭部件边界33的光泄漏被进一步减少了。另外，当在图IlB和IlD中所示的示例被比较时，与在图11Β(Θ = 45° )中所示的示例相比，通过开闭部件边界33的光泄漏量在图11D( θ =135° )中所示的示例中被减少了。这是因为当关注处于液晶单元厚度中心的液晶分子350的朝向时， 在图IlB中所示的示例中θ在液晶单元厚度的中心处为0度，而在图IlD中所示的示例中 θ在液晶单元厚度的中心处为90度。换言之，由于偏振片361和362的偏振透过轴Apo中的每一个位于θ =+45°或-45°的方向上，因此，处于液晶单元厚度中心的液晶分子350 的朝向被如所期望地扭曲了。因此，在图IlA到IlD中所示的在TN排列的情形中，与靠近 45° < θ <90°相比，光泄漏在靠近135° ( θ <180°处被减少。(显示部件20和液晶屏障30中的每一个的每个偏振片的偏振透过轴和吸收轴的布置)在本实施例的液晶屏障30中，期望液晶分子350的朝向基本上等同于(优选地等同于)显示部件20的水平线方向(此处，X轴方向)或垂直线方向(此处，Y轴方向)。如下所述，这种配置允许作为整体的立体显示设备的某些组件或液晶屏障可与在显示部件20 中的每个偏振透过轴的方向一起被消除(不必要)，从而导致成本的降低(大小或厚度的减少)。具体地，例如，如图12Α所示，当在液晶屏障30的液晶层35中的液晶分子350的朝向不同于显示部件20的水平线方向(X轴方向)和垂直线方向(Y轴方向)中的每一个时，λ/2延迟膜(retardation film) 11需要被提供以抑制亮度的降低。换言之，如图12A 所示，具有液晶层21的显示部件20 (液晶显示部件)的一对偏振片221和222中的每一个具有通常在水平线方向上或垂直线方向上的偏振透过轴Apo (实线)和吸收轴Aab (虚线)。 具体地，在光输入侧的偏振片222具有在水平线方向(X轴方向)上的偏振透过轴Apo和在垂直线方向(Y轴方向)上的吸收轴Aab。相反地，在光输出侧的偏振片221具有在垂直线方向(Y轴方向)上的偏振透过轴Apo和在水平线方向(X轴方向)上的吸收轴Aab。其结果是，当在液晶层35中的液晶分子350的朝向如上设置时，液晶屏障30的一对偏振片361 和362中每一个的偏振透过轴Apo和吸收轴Aab相应地按照以下方式定位。S卩，如图中所示，偏振片361或362的偏振透过轴Apo和吸收轴Aab的方向中的每一个需要相对于水平线方向(X轴方向)和垂直线方向(Y轴方向)中的每一个具有一角度。在该情形中，因此必须在显示部件20和液晶屏障30之间提供λ /2延迟膜11，以便旋转从偏振片221输出的光的偏振方向(在该光被输入到偏振片362之前)。在另一方面，例如，如图12Β和12C所示，当液晶屏障30的液晶层35中的液晶分子350的朝向基本上等同于(等同于)显示部件20的水平线方向(X轴方向)和垂直线方向(Y轴方向)中的每一个时，不需要提供λ/2的延迟膜。具体地，在图12Β中所示的示例CN 102378026 A
说明书
11/14 页
中，由于偏振透过轴Apo和吸收轴Aab的相应方向在偏振片221和362之间是相同的，因此， λ /2的延迟膜11是不必要的。与在图12Α中所示的示例相比，由于这种对λ /2的延迟膜 11的消除，使得可以获得成本上的降低(大小或厚度的减小)。在图12C中所示的示例中，首先，相对于在图12Α或12Β中所示的示例，偏振片221 或222的偏振透过轴Apo和吸收轴Aab的相应方向被旋转了 90度。具体地，在偏振片222 中，偏振透过轴Apo (实线)在垂直线方向(Y轴方向)上，而吸收轴Aab(虚线)在水平线方向(X轴方向)上。相反地，在偏振片221中，偏振透过轴Apo在水平线(X轴方向)上， 而吸收轴Aab在垂直线(Y轴方向)上。因此，液晶屏障30Α不需要使偏振片362位于光输入侧并使偏振片361位于光输出侧，其中偏振透过轴Apo和吸收轴Aab的相应方向相对于液晶屏障30的偏振片361被旋转了 90度。与在图12Β中所示的示例相比，由于这种对偏振片362的消除，使得可以实现在成本上的进一步降低(大小或厚度的减小)。如上所述，在本实施例中，液晶屏障30被设计为使得在液晶元件中的无电压施加下的液晶分子350的朝向不同于开闭部件31或32在光屏障表面中的延伸方向，其允许液晶分子350在电压施加期间几乎不改变朝向。这使得可以减少通过开闭边界33的光泄漏， 其导致显示对比度(在液晶屏障30上的对比度)的提高以及由此的图像质量的提高。[第二实施例]接下来描述本公开的第二个实施例。与在第一个实施例中的组件相同的组件被分配以相同的符号，并且合理地省略了对其的描述。[液晶屏障30B、30C和30D的配置]图13A到13C示出了本实施例的立体显示设备的液晶屏障(液晶屏障30B、30C和 30D)的平面配置示例。在本实施例的液晶屏障30B、30C和30D中，不同于在第一实施例中的液晶屏障30，开闭部件31或32的延伸方向是不同于显示部件20的水平线方向(X轴方向)和垂直线方向(Y轴方向)中的每一个的倾斜方向。立体显示设备的其他配置(显示部件20和背光部件10的配置)与在第一实施例中的配置相同。具体地，图13A或13B中所示的液晶屏障30B或30C具有多个开闭部件31和32， 该开闭部件中的每一个具有矩形形状，并且在光屏障表面(X-Y平面)中在倾斜方向上延伸 (倾斜屏障类型)。详细地，图13A的液晶屏障30B具有各自在光屏障表面中在右斜方向 (从观看者角度来看)上延伸的开闭部件31和32。相反地，图13B的液晶屏障30C具有各自在光屏障表面中在左斜方向(从观看者角度来看)上延伸的开闭部件31和32。在另一方面，图13C的液晶屏障30D具有各自在光屏障表面(X_Y平面)中都在倾斜方向上阶梯式地延伸的开闭部件31和32 (阶梯式屏障类型)。虽然在阶梯式屏障类型的示例中部件从观看者的角度来看是在右斜方向上延伸，但是部件可相反地在从观看者的角度看左斜的方向上延伸。接下来，图14Α到14C是示意性地示出了相应液晶屏障30Β和30C的开闭部件31 和32的配置示例以及显示部件20的像素配置示例的平面图(X-Y平面图)。首先，在图14Α或14Β中所示的示例中，在右斜或左斜方向上延伸的开闭部件32 中，红像素Pixr、绿像素Pixg和蓝像素Pixb被观看者依次沿着斜方向上连续地观看。在另一方面，在图14C中所示的示例中，在右斜方向上延伸的开闭部件32中，红像素Pixr、绿像素Pixg和蓝像素Pixb被观看者依次沿着斜方向上被非连续地(中断地)观看。但是，在显示部件20中的红像素Pixr、绿像素Pixg和蓝像素Pixb的布局，或者在液晶屏障30B或 30C中的开闭部件31和32的布局并不限于这些示例，并且可使用其他布局。甚至在本实施例的液晶屏障30B和30C中，与在第一实施例中的液晶屏障30相同，液晶分子350在不施加电压下的朝向不同于(相对于其具有预定角度)开闭部件31或 32在光屏障表面中的延伸方向。换言之，不同于在图15A和15B中所示的液晶屏障30B和 30C，由多个开闭部件31或32的布置方向(倾斜方向)和液晶分子350的朝向所形成的角 θ具有不同于90度或270度的值。在图中，角φ代表由显示部件20的水平线方向(此处， X轴方向)和液晶分子350在不施加电压下的朝向所形成的角。角α代表由显示部件20 的水平线方向(X轴方向)和开闭部件31或32(透明电极372)的延伸方向(倾斜方向) 所形成的角，例如，满足tana =3( α 71. 5651° )的角。当液晶分子350处于TN排列时，期望本实施例的液晶屏障30B和30C按如下配置。 即，由开闭部件31或32的延伸方向(倾斜方向)相对于显示部件20的垂直线方向(此处， Y轴方向)所给出的角向方向期望与从光输出侧(观看者侧)所观看的液晶分子350的扭曲方向(旋转方向)相同。具体地，在图15A中所示的液晶屏障30B中，由于由开闭部件31或32的延伸方向 (右斜方向)所给出的角向方向是顺时针方向，因此，期望液晶分子350的扭曲方向是从光输出侧所观看的顺时针方向。换言之，例如，如图16A中所示，期望液晶分子350被排列在右手方向。在图15B中所示的液晶屏障30C中，由于由开闭部件31或32的延伸方向(左斜方向)所给出的角向方向是逆时针方向，期望液晶分子350的扭曲方向是从光输出侧所观看的逆时针方向。换言之，例如，如图16B所示，期望液晶分子350被排列在左手方向。在图16A和16B中，在调准膜381和382中的箭头代表在制造中的研磨方向。[液晶屏障30B和30C的效果]如上所述，即便是在本实施例的液晶屏障30B或30C中，液晶分子350在不施加电压下的朝向不同于(相对于其具有预定角)开闭部件31或32在光屏障表面中的延伸方向。 因此，如在液晶屏障30中，当在电压施加期间在开闭部件31和32之间的边界区域(开闭部件边界3 中生成倾斜电场时，液晶分子350的朝向几乎不改变，其导致通过开闭边界33 的光泄漏的减少。当液晶分子350处于TN排列时，由开闭部件31或32的延伸方向(倾斜方向)相对于显示部件20的垂直线方向所给出的角向方向与从光输出侧所观看的液晶分子350的扭曲方向是相同的(相同旋转方向)时，因此发生以下效果。即，根据以下原因，通过开闭部件边界33的光泄漏被进一步减少。具体地，在TN排列的情形中，如在第一实施例中所描述的， 由于横向电场的影响，期望位于液晶单元厚度中心处的液晶分子350的朝向被扭曲。因此， 即便在用于TN排列的以下示例(图17A和17B到19A和19B)中，与靠近45°彡θ彡90° 相比，光泄漏在靠近135° ( θ彡180° (0° )处被减少。图17Α和17Β示出了在液晶屏障30Β和30C中的每一个中的屏幕中的各点处的透射比和液晶分子350的朝向之间的关系的示例，其中，图17Α示出了液晶分子350被扭曲到左边的情形，而图17Β示出了液晶分子350被扭曲到右边的情形。图18Α和18Β示出了在液晶屏障30Β中液晶分子350的朝向和光泄漏量之间的关系的示例，而图19Α和19Β示出了在液晶屏障30C中液晶分子350的朝向和光泄漏量之间的关系的示例。图18A或19A示出了液晶分子350被扭曲到左边的情形，而图18B或19B 示出了液晶分子被扭曲到右边的情形。从图17A和17B到19A和19B，在根据比较性示例θ =90°或-90°的情形中， 通过开闭部件边界33发生大量的光泄漏(光逃离)。相反地，在根据本实施例的示例θ =0°或135° (Θ兴90°或-90° )的情形中，与比较性实施例相比，通过开闭部件边界 33的光泄漏被减少。尤其是，在θ =0° (180° )的情形中，通过开闭部件边界33的光泄漏被进一步减少。另外，当由开闭部件31或32的延伸方向(倾斜方向)相对于显示部件20的垂直线方向所给出的角向方向与从光输出侧所观看到的液晶分子350的扭曲方向相同(相同旋转方向)时，通过开闭部件边界33的光泄漏被进一步减少。具体地，在图18Α 和18Β所示的液晶屏障30Β中，与液晶分子350被扭曲到左边的情形相比，在液晶分子350 被扭曲到右边的情形中光泄漏被进一步减少。相反地，在图19Α和19Β中所示的液晶屏障 30C中，与液晶分子350被扭曲到右边的情形相比，在液晶分子350被扭曲到左边的情形中光泄漏被进一步减少。如上所述，即便在本实施例中，如在第一实施例中一样，可通过相同的效果获得相同的优点。换言之，通过开闭边界33的光泄漏可被减少，这导致显示对比度的提高和由此的图像质量的提高。[修改例]接下来描述在第一实施例和第二实施例间的公共的修改例。与在前述实施例中相同的组件被分配以相同的符号，并且合理地省略了对其的描述。图20Α和20Β是分别示出了根据修改例的立体显示设备(立体显示设备1Α)的一般配置的分解的透视图(图20Α)和侧面图(Y-Z侧面图图20Β)。在根据修改例的立体显示设备IA中，不同于根据前述实施例的立体显示设备1， 背光部件10、液晶屏障30和显示部件20被以此次序沿着Z轴方向布置。换言之，光从背光部件10发射出来，并且以此次序通过液晶屏障30和显示部件20被观看者接收。具体地，在立体显示设备IA中，例如，如图21Α(立体显示1)和图21Β(立体显示 2)所示，从背光部件10发射出的光首先被输入到液晶屏障30。然后，光被开闭部件32Α或 32Β部分地透过。显示部件20调制所透过的光，并且由此输出六个视点图像。即便在具有这种配置的立体显示设备IA中，如在前述实施例中一样，也可通过相同的效果获得相同的优点。[其他修改例]虽然此前已通过实施例和修改例描述了本公开，但是本公开并不限于这些实施例等，而是可做出各种修改例或替换例。例如，虽然在实施例等中视频信号SO包括六个视点图像，但是这并不是限制性的。例如，信号可包括五个或更少的视点图像，或者七个或更多的视点图像。另外，虽然已经通过在液晶屏障中的液晶分子的朝向和开闭部件的延伸方向(透明电极372的延伸方向)的具体示例描述了实施例等，但是，方向和其组合并不限于在实施例等中的那些。另外，虽然已描述了在开闭部件32Α和32Β针对图像显示时分地交替打开的情形中的实施例等，但是这并不是限制性的，并且显示部件可仅空分地显示多个视点图像。
另外，虽然已描述了在显示部件20由液晶显示部件和设置为光源部件的背光部件10所配置而成的情形中的实施例等，但是这并不是限制性的。换言之，另一种类型的显示部件(例如，诸如有机EL(电致发光)显示器或PDP (等离子显示面板)之类的自发光显示部件)可被提供，以替换显示部件20和背光部件10。本公开包括与2010年8月10日向日本专利局递交的日本优先权专利申请 JP2010-179557公开的内容有关的主题，该申请的全部内容通过引用被结合于此。本领域技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在权利要求或其等同物的范围内即可。
权利要求
1.一种显示设备，包括 显示部件；以及液晶屏障部件，该液晶屏障部件包括多个开闭部件，该开闭部件的每一个由液晶元件配置而成并在光屏障表面上沿着预定方向延伸，其中，所述液晶元件中的液晶分子在无电压施加下在光屏障平面中的朝向不同于所述开闭部件中的每一个的延伸方向。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，在所述光屏障平面中所述朝向和所述延伸方向近似彼此正交。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述延伸方向是不同于所述显示部件的水平线方向和垂直线方向的倾斜方向。
4.如权利要求3所述的显示设备，其中，所述液晶分子处于TN扭曲向列朝向模式，并且从所述垂直线方向朝向所述倾斜方向的旋转角向方向等同于以靠近光输出侧的液晶分子作为起始点时所述液晶分子的扭曲方向。
5.如权利要求3所述的显示设备，其中，所述朝向基本上等同于所述水平线方向或所述垂直线方向。
6.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述延伸方向基本上等同于所述显示部件的垂直线方向。
7.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示部件由液晶显示器配置而成。
8.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述液晶元件包括 一对基底；液晶层，该液晶层设在该基底对之间并包含所述液晶分子； 公共电极，该公共电极设在所述基底对中的一个基底的液晶层侧上；以及多个电极，该多个电极设在所述基底对中的另一个基底的液晶层侧上，以界定多个所述开闭部件，并且所述朝向被定义为存在于靠近所述多个电极的区域中的所述液晶分子的朝向。
9.一种显示设备，包括 显示部件；以及屏障部件，该屏障部件包括多个开闭部件，该开闭部件中的每一个由液晶元件配置而成，其中，所述液晶元件中的液晶分子的朝向不同于所述开闭部件中的每一个的延伸方向。
10.如权利要求9所述的显示设备，其中，所述开闭部件中的每一个具有电极，该电极用于对所述液晶元件的透射比进行控制，并且所述液晶分子的朝向不同于所述电极中每一个的延伸方向。
11.一种液晶屏障设备，该液晶屏障设备包括多个开闭部件，该开闭部件中的每一个由液晶元件配置而成并在光屏障平面内沿着预定方向延伸，其中，所述液晶元件中的液晶分子在无电压施加下在光屏障平面中的朝向不同于所述开闭部件中的每一个的延伸方向。
12.—种带有显示部件和液晶屏障部件的显示设备，所述液晶屏障部件包括一对基底；液晶层，该液晶层设在该基底对之间并包含液晶分子； 公共电极，该公共电极设在所述基底对的一个基底的液晶层侧上；以及多个电极，该多个电极设在所述基底对的另一个基底的液晶层侧上，以沿着预定方向延伸，其中，所述液晶分子在无电压施加下在基底平面中的朝向不同于所述电极中的每一个的延伸方向。
13. 一种液晶屏障设备包括 一对基底；液晶层，该液晶层设在该基底对之间并包含液晶分子； 公共电极，该公共电极设在所述基底对的一个基底的液晶层侧上；以及多个电极，该多个电极设在所述基底对的另一个基底的液晶层侧上，以沿着预定方向延伸，其中，所述液晶分子在无电压施加下在基底平面中的朝向不同于所述电极中的每一个的延伸方向。
全文摘要
本发明公开了立体显示设备和液晶屏障设备。该显示设备包括显示部件和液晶屏障部件，该液晶屏障部件包括多个开闭部件，该开闭部件的每一个由液晶元件配置而成，以在光屏障表面上沿着预定方向延伸。液晶元件中的液晶分子在无电压施加下在光屏障平面中的朝向不同于开闭部件中的每一个的延伸方向。
文档编号G02B27/22GK102378026SQ20111022532
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月10日
发明者井上雄一 申请人:索尼公司