光屏障装置和显示单元的制作方法

专利名称：光屏障装置和显示单元的制作方法
技术领域：
本公开涉及能够进行立体显示的显示单元并且涉及用在这种显示单元中的光屏
障装置。
背景技术：
已经注意了实现立体显示的显示单元，S卩，立体显示单元。通过立体显示单元，显示右立体图像和左立体图像。因为这些右透视图像和左透视图像产生视差，S卩，因为这些图片是从不同的视点观察的，所以在他或她分别通过他或她的右眼和左眼观看这些图片时这些图片看起来是对于观察者具有深度的三维图片。另一种类型的显示单元也已经发展了， 其显示具有视差的三个以上的图片，由此能够向观察者提供看起来更加真实的三维图像。这种立体显示单元主要有两种，一种使用为其特殊设计的眼镜，并且另一种不使用这种眼镜。然而，因为观察者通常觉得使用这种特殊设计的眼镜很令人苦恼，所以不使用眼镜的这种类型更加受欢迎。不使用这种特殊设计的眼镜的显示单元包括基于透镜镜头的显示单元、基于视察屏障的显示单元以及其他的显示单元。具体对于基于视察屏障的显示单元来说，例如使用液晶显示装置(LCD)来空间分离地显示上述右透视图像和左透视图像，并且用于显示的表面具有预定屏障(例如，见日本未审查专利申请公报No. 3-119889)。

发明内容
这种屏障通常包括用于使得光穿过或阻挡的多个开闭部分。通过处于透过状态的开闭部分(即，透光部分)和处于不透过状态的开闭部分(即，遮光部分)的交替状态，例如显示的图像被分离为多种视点方向。所使用的这种屏障是这样的一种屏障，包括两块衬底，而液晶层经由电极密封在其间(即，液晶室)。例如，衬底之一的一侧上的电极被划分为多个子电极。这些子电极都能够提供电压，并且与每个子电极相对应的每个区域作为开闭部分。通过这种屏障，为了控制液晶层的厚度(单元间隙)，通过在两个衬底之间插入进行插入而提供隔离件。另一方面，近年来，期望这种用于上述立体显示的显示单元具有更大的尺寸。通过这样更大的显示单元，期望屏障也具有更大的尺寸。然而，为了制造这种更大尺寸的屏障， 为了将单元间隙保持为预期的大小，期望上述隔离件设置在多个位置。这里的问题是因为用于向液晶层供应电压的电极被划分为上述多个子电极，所以液晶层受到子电极的边缘的影响，使得产生边缘场。因此，如果隔离件被设置在任何位置，液晶配向由于边缘场的影响而受到扰乱。在常白显示模式中，这种配向的扰乱例如成为黑色显示期间的非均勻光泄露(即，设置隔离件的区域及其附近由于光从其通过而看起来比其余区域更加苍白的现象)的原因。这样，存在这样的缺点引起光透射率在任何局部区域与其余区域之间改变的现象(下文中，简称做“光不均勻”)。因此期望提供一种能够防止发生光不均勻的、用于立体观察的光屏障装置和显示
4单元。根据本公开的实施例的光屏障装置包括液晶层，其密封在一对衬底之间以包括多个子区域，多个子区域中的每一者都可以允许光从其穿过或被其阻挡；以及隔离件，每个隔离件设置在一对衬底之间、除子区域之间的边界区域之外的区域中。根据本公开的实施例的显示单元包括显示部分以及根据本公开的上述实施例的
光屏障装置。通过根据本公开的实施例的光屏障装置，包括多个子区域的液晶层被密封在一对衬底之间，多个子区域中的每一者都可以允许光从其穿过或被其阻挡，并且每个隔离件设置在一对衬底之间、除子区域之间的边界区域之外的区域中。这些子区域都通常具有电极， 并且例如由于电极的边缘的影响，子电极之间的边界部分容易遭受液晶层中的配向扰乱。 如果隔离件被设置在这种边界部分中，隔离件周围的区域容易在其周围遭受更大的配向扰乱。如上所述，通过不将隔离件设置在子区域之间的边界部分中，即，通过将其设置在除了子区域之间的边界区域之外的区域中，有利地防止了由于这种配向扰乱而引起的透射率的变化，即，有利地防止了在黑色显示期间，隔离件周围的区域由于太多光从其泄露而看起来比其余区域更加苍白的现象。通过根据本公开的实施例的光屏障装置，液晶层被密封在一对衬底之间，并且液晶层包括允许光从其穿过或被其阻挡的多个子区域，并且隔离件都设置在除了子区域之间的边界区域之外的区域中。因此，可以防止由于隔离件的配置而引起的透射率的任何变化 (例如，黑色显示期间的光泄露)，使得成功地防止可能发生的任何光不均勻。可以理解，上述一般描述以及以下具体描述都是示例性的，并且是为了提供所要求保护的技术的进一步解释。


所包括的附图提供了本公开的进一步的理解，并且被结合在这里并构成本说明书的一部分。附图示出了实施例，并且与说明书一起解释本技术的原理。图1是示出了在本公开的实施例中的立体显示单元的示例性构造的框图。图2A和图2B都是示出了图1的立体显示单元的示例性构造的图。图3是示出了图1的显示部分的示意性构造及其显示部分的示例性构造的图。图4A和图4B都是示出了图3的像素电路的示意性构造以及像素的示意性截面构造的图。图5是图1的液晶屏障中的开闭部分的示意性构造的图。图6A和图6B是分别示出了图1的液晶屏的示例性截面构造以及其平面图中的示例性构造的示意图。图7A和图7B是分别示出了在图1的液晶屏障中处于透过状态以及在其中处于阻挡状态的液晶层的示例性配向的图。图8是示出了图1的液晶屏障用于立体显示的示例性操作的示意图。图9A到图9C都是示出了图1的显示部分的示例性操作及其液晶屏障的示例性操作的示意图。图IOA和图IOB都是示出了图1的显示部分的示例性操作及其液晶屏障的示例性操作的另一个示意图。图IlA和图IlB是分别示出了在比较示例中的液晶屏障的示例性截面构造以及平面图中的示例性构造的示意图。图12A和图12B是分别示出了比较示例中以及示例1中的隔离件布置和组件尺寸的示意图。图13A和图1 是示出了在黑色显示期间、在电极边界及其附近的等势线图(没有隔离件)的特性图。图14A和图14B是示出了在比较示例中，在黑色显示期间的等势线图(在电极边界的部分处具有隔离件)的特性图。图15A和图15B都是示出了在示例1中，在黑色显示期间的等势线图(在电极边界的部分处具有隔离件)的特性图。图16A和图16B都是分别示出了调整示例中的液晶屏障的示例性截面构造及其在平面图中的示例性构造的示意图。图17是示出了示例2中的隔离件布置和组件尺寸的示意图。图18A和图18B都是示出了在示例2中，在黑色显示期间的等势线图的特性图。图19是示出了在另一个修改示例中，在液晶屏障中的开闭部分的构造的示意图。
具体实施例方式下文中，将要参照附图详细描述本公开的实施例。这里，按照以下顺序给出描述。1.实施例(在用于白色显示用途的电极上包括隔离件的示例性液晶屏障)2.修改例(在非电极形成区域(通常称作透过区域))中包括隔离件的示例性液晶屏障)(整体构造)图1是示出了本公开的实施例中的立体显示单元(即，立体显示单元1)的示例性构造的图。本示例中的立体显示单元1是能够实现立体显示和普通显示(即，二维显示) 的显示单元。立体显示单元1被构造为包括控制部分40、显示驱动部分50、显示部分20、背光驱动部分四、背光30、屏障驱动部分9和液晶屏障10 (光屏障部分、光屏障装置)。控制部分40是对显示驱动部分50、背光驱动部分四和屏障驱动部分9进行控制的电路，基于从外部提供的视频信号Vdisp，控制部分40向每一者提供控制信号而使得它们彼此同步工作。具体地，基于视频信号Vdi sp，控制部分40向显示驱动部分50提供视频信号S，向背光驱动部分四提供背光控制指令并且向屏障驱动部分9提供屏障控制指令。这里，如下文所述的，对于通过立体显示单元1进行的立体显示，视频信号S由包括多个(在该示例中是6个)视点图像的视频信号SA和SB构成。显示驱动部分50用于基于由控制部分40提供的视频信号S来驱动显示部分20。 显示部分20用于通过驱动液晶元件来对来自背光30的光进行调制，来执行显示。背光驱动部分四用于基于由控制部分40提供的背光控制信号来驱动背光30。背光30具有将面发射光发射到显示部分的功能。屏障驱动部分9用于基于由控制部分40提供的屏障控制指令来驱动液晶屏障10。 液晶屏障10包括多个开闭部分11和12 (下文中对其进行描述)，每个开闭部分都能够使得光通过或阻挡光。在该示例中，屏障驱动部分9具有将来自显示部分20的图像光朝向预定方向分割的功能。图2A和图2B都是示出了立体显示单元1的主要部分的示例性构造的图，具体地， 图2A示出了倾斜观察的立体显示单元1的构造，并且图2B示出了从侧面观察的立体显示单元1的构造。如图2A和图2B所示，在立体显示单元1中，从背光30那一侧按照显示部分20和液晶屏障10的顺序对其进行设置。换言之，来自背光30的光在到达观看者之前按照显示部分20和液晶屏障10的顺序穿过。注意，显示部分20和液晶屏障10可以被安装到一起或者不被安装到一起。(显示驱动部分50和显示部分20)图3示出了包括显示驱动部分50和显示部分20的示例性框图。像素Pix被在显示部分20中设置为矩阵。显示驱动部分50被构造为包括正时控制部分51、栅极驱动器52 和数据驱动器53。正时控制部分51用于控制栅极驱动器52和数据驱动器53的驱动正时， 并且用于将由控制部分40提供的视频信号S提供给数据驱动器53来作为视频信号Si。栅极驱动器52用于通过进行基于线的像素Pix的顺序选择来进行液晶显示单元45中的像素 Pix的线序扫描(下文中进行描述)。该线序扫描是根据由正时控制部分51所执行的正时控制来执行的。数据驱动器53用于基于视频信号Sl来将像素信号提供给显示部分20中的每个像素Pix。更具体地，数据驱动器53基于视频信号Sl来执行D/A (数字/模拟)转换，由此产生像素信号，该像素信号作为模拟信号而提供给每个像素Pix。显示部分20是通过在液晶材料填充在其间的状态下由两个透明衬底所构造的一种显示部分。这两个衬底例如都由玻璃制成。对于这些透明衬底中的每一者来说，面向液晶材料的部分被形成为具有例如ITO(氧化铟锡)的透明电极，由此与液晶材料一同构成像素Pix。该显示部分20中的这种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(平面内转换)模式的液晶、TN(扭曲向列)模式的液晶等。在下文中，详细描述了显示部分20 (像素Pix)的构造。图4A是示出了像素Pix的示例性电路图的图。像素Pix包括TFT (薄膜晶体管) 元件Tr、液晶元件LC和保持电容元件C。TFT元件Tr例如由MOS-EFT(金属氧化物半导体-场效应晶体管)构成，并且其中栅极连接到栅极线G，源极连接到数据线D并且漏极连接到液晶元件LC的一端并且连接到保持电容元件C的一端。对于液晶元件LC来说，一端连接到TFT元件Tr的漏极，并且剩余一端连接到接地。对于保持电容元件C来说，一端连接到TFT元件Tr的漏极，并且剩余一端连接到保持电容线Cs。栅极线G连接到栅极驱动器 52，并且数据线D连接到数据驱动器。图4B是示出了包括像素Pix的显示部分20的截面构造。像这样，在显示部分20 的截面中，液晶层203被密封在驱动衬底201与相对衬底205之间。驱动衬底201形成有包括上述TFT元件Tr的像素驱动电路，并且在该驱动衬底201上，对于每个像素Pix提供像素电极202。相对衬底205形成有未示出的彩色滤光片和/或黑色矩阵，并且在其液晶层 203那一侧的表面上，设置相对电极204，以由像素Pix共享使用。在显示部分20中，偏振片206a和206b分别附着到在光入射侧(在本示例中的背光30那一侧)和光出射侧(在本示例中的液晶屏障10那一侧)上，以处于交叉尼克尔或平行尼克尔。(背光30)
背光30被构造为在例如导光板的侧表面上包括LED(发光二极管)等。或者，背光30可以例如由多个CCFL的配置来构造(冷阴极荧光灯)。(液晶屏障10)图5是示出了液晶屏障10中的开闭部分的布局构造的图。图6A示出了液晶屏障 10的截面构造，并且图6B是示出了在XY平面中的透明电极层1 与隔离件16之间的位置关系的示意图。液晶屏障10是所谓的视差屏障，并且如图5所示，包括多个开闭部分11 (第二子区域)以及多个开闭部分12 (第一子区域)，其中每一者都使得光通过或阻挡光。这些开闭部分11和12根据立体显示单元1所执行的显示的类型(即，普通显示(二维显示)或立体显示)来不同地工作。具体地，如下文中所述的，开闭部分11在普通显示期间都处于打开状态(透过状态)，并且在立体显示期间，都处于关闭状态(阻挡状态)。如下文中描述的，开闭部分12在普通显示期间都处于打开状态(透过状态)，并且在立体显示期间，都以时分的方式执行开闭操作。这样的开闭部分11和12被交替地设置，使得开闭部分11和 12中的任何一者都可以被作为一组而选择性地驱动，或者这些组可以例如以时分的方式驱动。这些开闭部分11和12都被设置为使其在XY平面中沿着一个方向(例如，从水平方向X成预定角度θ的方向)经由边界部分S延伸。开闭部分11和12分别具有宽度El 和Ε2，其值不同并且在这里具有例如El > Ε2的关系。注意，开闭部分11和12都不被限制为具有这种宽度尺寸的关系，并且El <Ε2或El = Ε2也是可以的。边界部分S例如是与子电极15al和下文中对其进行描述)之间的狭缝相对应的部分。这样的开闭部分11和12都被构造为包括液晶层(即，下文中将要描述的液晶层14)并且都按照施加到该液晶层14的驱动电压来打开和关闭。具体地，如图6A所示，液晶屏障10被构造为在都例如由玻璃制成的透明衬底13A 和13B之间包括液晶层14。对于这些透明衬底13A和1 来说，透明衬底13A被设置在光入射侧上，并且透明衬底13B被设置在光出射侧上。透明衬底13A在液晶层14那一侧上的表面形成有透明电极层15a，并且透明衬底1 在液晶层14那一侧上的表面形成有透明电极层15b。这些透明电极层1 和1 例如都由ITO制成。透明衬底13A在光入射侧上附着有偏振片18a，并且透明衬底1 在光出射侧上附着有偏振片18b。在下文中，详细描述了每个组件的构造。液晶层14例如由TN模式(TN液晶)制成。在该实施例中，举例说明了液晶层14 被在常白模式(例如，在不施加驱动电压的情况下(图7A)液晶层14使得光从其通过(即， 执行白色显示)并且在施加驱动电压的情况下(图7B)阻挡光(即，执行黑色显示))中驱动的情况。更具体地，在不施加驱动电压的白色显示期间，在光入射侧与光出射侧之间，液晶分子的朝向彼此垂直，并且沿着液晶层14的厚度方向在旋转的同时配向到各个方向。另一方面，在施加驱动电压的黑色显示期间，液晶分子的朝向被配向为沿着液晶层14的厚度方向。对于透明电极层1 和15b，它们中的一者或两者都被划分为多个子电极(每个都能够独立供应电压)。作为示例，透明电极层1 被划分为多个子电极15al和1如2，并且透明电极层15b被设置为由这些子电极15al和15a2共享使用的电极。对应于子电极15al和15a2的区域分别是开闭部分11和12，并且都等价于根据本公开的实施例的子区域。这种构造允许仅将电压施加到液晶层14的任何选择的区域，使得开闭部分11和12都改变状态(即，透过状态(白色显示)或阻挡状态(黑色显示))。对于这些透明电极层1 和 15b，液晶层14那一侧上的表面都形成为具有配向膜。偏振片18a和18b都用于控制进入液晶层14的光的偏振方向以及从液晶层14离开的光的偏振方向。在液晶层14例如由TN液晶制成时，这些偏振片18a和18b的吸收轴被设置为使其彼此垂直。(隔离件16的配置)在这种液晶屏障10中，隔离件16通过插入透明衬底13A与13B之间来进行设置， 用于控制液晶层14的厚度。隔离件16例如由诸如光刻胶的树脂制成，并且成形为柱状，例如，圆柱体状。如图6A和图6B所示，盖隔离件16被设置到液晶屏障的XY平面上的多个选择的区域中，具体地设置到不包括边界部分S的区域中，即，除了开闭部分11和12之间的边界区域之外的部分中。在该实施例中，隔离件16不存在于子电极15a2的边缘150e (端边缘部分)处，即，在该示例中都设置在子电极15a2上的中央部分处。换言之，隔离件16 都不设置为穿过子电极15al与15a2之间的区域(边界部分S)。如上所述，这样的隔离件16可以被设置在不包括边界部分S的任何区域内，但是期望地，如本实施例中这样，隔离件16都设置在开闭部分12的子电极15a2上的、光在立体显示期间将会从此处穿过的区域，即，白色显示区域。然而，这当然不是限制性的，并且隔离件16可以都设置在开闭部分11中的子电极15al上。注意，在该实施例中，开闭部分11例如具有20到200 μ m的宽度El ( S卩，子电极 15al的宽度)，开闭部分12具有例如100到500 μ m的宽度E2 ( S卩，子电极15a2的宽度)， 并且边界部分S例如具有4到20 μ m的宽度。隔离件16具有10到30 μ m的直径，即，在XY 平面上的圆形部分的直径。在该示例中，液晶屏障10被举例说明为在常白模式中工作，但是这当然不是限制性的，并且可选择地，液晶屏障10例如可以在常黑模式中工作。这种常黑操作与常白操作之间的选择是通过偏振片和液晶配向实现的。对于立体显示，屏障驱动部分9对开闭部分11和12进行驱动，来以相同正时执行开闭操作。具体地，虽然将会描述其具体细节，但是屏障驱动部分9可以对组A中的多个开闭部分12以及组B中的多个开闭部分12进行驱动，来以时分的方式使其交替地打开和关闭。图8示出了开闭部分12的示例性组配置。开闭部分12例如构造了两个组。具体地，组A包括多个开闭部分12A，并且组B包括多个开闭部分12B。这些开闭部分12A和12B 被交替地设置。图9A到图9C示意性地示出了用于立体显示和普通显示(二维显示)的液晶屏障 10的状态。具体地，图9A示出了用于立体显示的状态，图9B示出了立体显示的另一个状态，并且图9C示出了普通显示的状态。液晶屏障10交替地包括开闭部分11和12，S卩，组A 中的开闭部分12A和组B中的开闭部分12B。在该示例中，开闭部分12A和12B都设置到显示部分20中的每六个像素Pix。在下文的描述中，像素Pix被假设为包括RGB的三个像素，但是当然不是限制性的。或者，例如，像素Pix可以是子像素。注意，在液晶屏障10中，在附图中光被阻挡的任何部分都用斜线表示。对于立体显示，在显示部分20中，基于视频信号SA和SB的视频显示以时分方式执行，并且如上所述，在液晶屏障10中，开闭部分12 ( S卩，开闭部分12A和12B)与显示部分 20上的时分显示同步地打开和关闭。在这种开闭部分12的打开和关闭期间，开闭部分11 都保持在关闭状态，即，处于阻挡状态。更具体地，虽然下文中会更详细地描述，但是如图9A 所示，在提供视频信号SA时，在液晶屏障10中，开闭部分12A处于打开状态，并且开闭部分 12B处于关闭状态。向位于与这些开闭部分12A相对应的位置处的六个相邻像素Pix，显示部分20显示包括在视频信号SA中的六个视点图像。类似地，如图9B所示，在提供视频信号SB时，在液晶屏障10中，开闭部分12B处于打开状态，并且开闭部分12A处于关闭状态。 向位于与这些开闭部分12B相对应的位置处的六个相邻像素Pix，显示部分20显示包括在视频信号SB中的六个视点图像。另一方面，对于普通显示(二维显示)，如图9C所示，显示部分20产生基于视频信号S的显示，并且在液晶屏障10中，开闭部分11和12，( S卩，开闭部分12A和12B)都保持在打开状态，即，透过状态。(作用和效果)之后，将会描述本实施例中的立体显示单元1的作用和效果。(整体操作的一般描述)控制部分40是控制显示驱动部分50、背光驱动部分四和屏障驱动部分9的电路， 基于从外部提供的视频信号Vdisp，控制部分40向每一者提供控制信号而使得它们彼此同步工作。背光驱动部分四基于由控制部分40提供的背光控制信号来驱动背光30。背光 30向显示部分20发射面发射光。显示驱动部分50基于由控制部分40提供的视频信号S 来驱动显示部分20。显示部分20通过对来自背光30的光进行调制，来执行显示。屏障驱动部分9基于由控制部分40提供的屏障控制指令来驱动液晶屏障10。液晶屏障10在来自背光30的光穿过显示部分20之后使得光通过或阻挡光。(立体显示的具体操作)通过参照多个附图，接下来将会描述立体显示的具体操作。图IOA和图IOB示出了显示部分20的示例性操作以及液晶屏障10的示例性操作， 并且具体地，图IOA示出了提供视频信号SA的情况，并且图IOB示出了提供视频信号SB的情况。如图IOA所示，在提供视频信号SA时，显示驱动部分50向显示部分20中的六个相邻像素Pix显示六个像素的像素信息Pl到P6。这些像素信息Pl到P6都对应于包括在视频信号SA中的六个视点图像。用于显示这些像素信息Pl到P6的六个像素被假设为在开闭部分12A附近彼此相邻的那些像素。另一方面，在液晶屏障10中，如上所述，开闭部分 12A都被控制为处于打开状态(透过状态)，并且开闭部分12B都被控制为处于关闭状态 (开闭部分11都被控制为处于关闭状态)。这样，通过开闭部分12A限制了来自显示部分 20中的每个像素Pix的光的发射角。换言之，以空间分割的方式显示在显示部分20上的六个视点图像由开闭部分12A分离。对于这样分离的六点图像，通过观察者的左眼观看基于像素信息P3的图像光，并且通过观察者的右眼观看基于像素信息P4的图像光，使得图像例如由观察者感觉为三维的。
这也可以应用到在提供视频信号SB的情况，并且如图IOB所示，显示驱动部分50 向显示部分20中的六个相邻像素Pix显示六个像素的像素信息Pl到P6。这些像素信息 Pl到P6都对应于包括在视频信号SB中的六个视点图像。用于显示这些像素信息Pl到P6 的六个像素被假设为在开闭部分12B附近彼此相邻的那些像素。另一方面，在液晶屏障10 中，如上所述，开闭部分12B都被控制为处于打开状态(透过状态)，并且开闭部分12A都被控制为处于关闭状态(开闭部分11都被控制为处于关闭状态)。这样，通过开闭部分12B 限制了来自显示部分20中的每个像素Pix的光的发射角。换言之，以空间分割的方式显示在显示部分20上的六个视点图像由开闭部分12B分离。对于这样分离的六点图像，通过观察者的右眼观看基于像素信息P3的图像光，并且通过观察者的左眼观看基于像素信息P4 的图像光，使得图像例如由观察者感觉为三维的。因此，对于观察者来说，他或她的右眼和左眼将会看到像素信息Pl到P6中任意一些的不同的像素信息，使得观察者感觉到图像是三维的。然而，通过以时分方式交替打开和关闭开闭部分12A和12B来进行图像显示，观察者将会均勻地观察显示在未对准的不同位置处的图像。这样，与在不对于多个开闭部分12进行分组的情况下对多个开闭部分12 — 同进行驱动的情况相比，立体显示单元1允许实现两倍的分辨率。换言之，立体显示单元1 有利地是二维显示装置的分辨率的1/3( = 1/6X2)。包括这种开闭部分11和12的液晶屏障10包括密封在透明衬底13A与1 之间的液晶层14，并且通过将电压独立地施加到与开闭部分11和12中的每一者相对应的每个区域来在光透过状态与光阻挡状态之间改变状态。因此，对于用于将电压施加到液晶层14 的透明电极层15a和1 来说，透明电极层1 被划分为多个子电极15al和15a2。此夕卜， 在这种构造中，用于控制液晶层14的厚度的隔离件16被设置在多个预定区域中。在下文中，将要通过比较示例描述隔离件16的配置的效果。(比较示例)图IlA和图IlB是分别示出了比较示例中的液晶屏障(液晶屏障100)的示例性截面构造以及其中的隔离件的配置构造的图。与实施例类似，液晶屏障100包括密封在透明衬底IOlA与IOlB之间的液晶层103，并且具有用于将电压施加到液晶层103的透明电极层10 和102b。透明衬底IOlA在光入射侧上被附着有偏振片105a，并且在光出射侧上被附着有偏振片10 。对于透明电极层10 和102b，透明电极层10 被划分为多个子电极 102al和10加2，并且与透明电极102al和102a2相对应的区域分别是开闭部分。在这种构造中，为了控制液晶层103的厚度，通过在透明衬底IOlA和IOlB之间插入进行插入而提供隔离件104。注意，在本比较示例中的液晶屏障100中，隔离件104都被设置为使其穿过透明电极102al与102a2之间的区域，即，设置在边界部分S中。这里的问题是如果隔离件104被设置在这种边界部分S中，由于透明电极102al 和10加2的边缘的影响(即，特别是由于边缘场的产生)，液晶层103的配向容易被极大地扰乱。在液晶层103例如被以常白模式驱动时，电压被施加到与透明电极10加2(或者透明电极10加1)相对应的任何区域，来进行黑色显示。在这种情况下，因为液晶配向不是期望的方向，所以每个隔离件104附近的区域部分地使得太多的光透过。因此，在每个隔离件 104的附近发生太多的光泄露，使得该部分看起来比其他区域更加苍白。另一方面，在实施例中，隔离件16被设置在不包括边界部分S的区域中，S卩，在除了边界区域之外的部分中。换言之，隔离件16被设置在子电极15a2上的、液晶配向稳定的区域中，由此防止像比较示例中那样由于隔离件的配置而引起的透过率的变化。(示例)这里，对于两种情况中的电场分布以及液晶层的配向状态执行了模拟，即，这两种情况中的一者是像比较示例中那样隔离件104被设置在边界部分S中，并且另一者是像实施例(即，示例1)中那样隔离件16设置在(子电极15a2上的)除了边界区域之外的部分中。对于这种模拟，在比较示例中，隔离件104都被直接设置在边界部分S上，如图12A所示，并且边界部分S被设置为具有8 μ m的宽度，并且隔离件104具有20 μ m的直径。另一方面，在示例1中，如图12B所示，隔离件16都被设置在子电极15a2上的中央部分处，并且边界S被设置为具有8 μ m的宽度，隔离件16具有20 μ m的直径并且子电极15a2具有50 μ m 的宽度(E2)。此外，在比较示例和示例1中，液晶层被设置为具有3.5μπι的厚度(隔离件的高度)。图14Α示出了等势线图，其为比较示例中的计算结果，并且图14Β示出了其中液晶配向的状态。图15Α示出了示例1中的等势线图，并且图15Β示出了其中液晶配向的状态。 此外，图13Α和图1 分别示出了在边界部分S附近的等势线图以及其中液晶配向的状态。 这里，图13A和图13B都对应于沿着图12A的线Xl的、边界部分S附近的截面，并且图14A 和图14B都对应于沿着图12A的线X2的、边界部分S附近的截面。图15A和图15B都对应于沿着图12A的线X3的、开闭部分12(8卩，与子电极15a2相对应的区域)的截面。颜色的变化表示电势的变化，其示出了电势以蓝色、绿色、黄色、橙色和红色的顺序逐渐增加，即， 蓝色的部分是电势最低的部分(在本示例中为0V)，并且红色的部分是电势最高的部分(在本示例中为7V)。如图13A和图1 所示，在与边界部分S相对应的区域中，由于电极的边缘的影响而产生边缘场。记知因为液晶分子没有足够地立起而使得液晶配向受到扰乱。这样，像比较示例中那样，如果隔离件104被设置在边界部分S中，那么电场分布和液晶配向分别看起来像是图14A和图14B中示出的那样。因此，在与边界部分S相对应的区域中，S卩，沿着图 12A的线Yl的截面，图13A的电场分布和图14A的电场分布都存在。这意味着对于液晶配向来说，图13B的配向状态和图14B的配向状态都存在于在隔离件104周围。因此，在隔离件104附近，液晶配向变得更加不稳定，由此容易在边界部分S中以及隔离件104的附近的区域中引起光泄露。注意，在图14A和图14B中，附图标记104D表示设置隔离件104的区域。另一方面，在示例1中，如图15A和图15B所示，因为隔离件16被设置在子电极 15a2上的、电场分布平坦的部分上，所以液晶配向不受到扰乱。因此，电场分布变得在沿着线X3以及沿着线Y2的截面中对称，使得液晶配向变得稳定。注意，在图15A和图15B中， 附图标记16D表示设置了隔离件16的区域。因此，在隔离件16设置在开闭部分11与12 之间的边界区域之外的部分中的实施例中，液晶配向不会由于隔离件的配置而受到扰乱， 由此有利地防止由此引起的透射率的变化。通过设置在子电极15a2上的隔离件，即，通过设置在在立体显示期间显示白色的开闭部分12中的隔离件16，可以有利地获得以下效果。因为隔离件16影响其周围的液晶分子配向，所以在隔离件16周围的区域中发生光泄露，并且因此所得到的显示不够黑。这样，通过不在用于黑色显示(阻挡区域)开闭部分11上(不在子电极15al上)提供隔离件16而在用作白色显示(透过区域)的开闭部分12上(在子电极15a2上)提供隔离件， 成功地防止了黑色显示部分中的光泄露。在这种情况下，每个隔离件16都被期望不存在于子电极15a2的边缘150a处，并且更期望地，它们都被设置在子电极15a2上的中央部分处。这意味着隔离件16被设置在电场分布更平坦的区域，由此防止更多的液晶配向受到隔离件的配置的影响。如上所述，在实施例中，显示部分20以空间分割的方式显示多个视点图像，并且因此所显示的图像由液晶屏障10的多个开闭部分11和12透过或阻挡。因此，对于观察着来说，他或她的左眼和右眼分别感受到不同的透视图像，使得产生立体显示。在液晶屏障10 中，通过在不包括边界部分S的区域(除了边界区域之外的部分；在本示例中是在子电极 15a2上)中提供隔离件16，隔离件16将会被设置在电场分布平坦的任何区域(即，液晶配向平坦的区域)中，由此能够防止由于隔离件的配置而影响透射率的任何变化。这样，实现了能够防止光不均勻。注意，在上述实施例中，举例说明了隔离件16设置在开闭部分12中的情况。但是， 隔离件16可以起到良好的作用，只要他们被设置在不包括边界部分S的区域中，S卩，可以被设置在开闭部分11中。然而，根据上述原因，期望将隔离件16不设置在黑色显示的开闭部分11中但是设置在白色显示的开闭部分12中。(修改示例)之后将会描述上述实施例的修改示例中的液晶屏障。这里，与上述实施例中相同的任何组件具有相同的附图标记，并且在可能的情况下不在重复其描述。(构造)图16A示出了修改示例中的液晶屏障(S卩，液晶屏障IOa)的截面构造，并且图16B 是在XY平面中的示意性平面图，其示出了透明电极层与隔离件之间的位置关系。液晶屏障 IOa是用在包括与上述实施例类似的背光30和显示部分20的立体显示单元中的视差屏障。 液晶屏障IOa被构造为包括液晶层14，并且为了进行立体显示，液晶屏障IOa被驱动为使得交替地形成用于光阻挡的区域和用于光透过的区域。在本修改示例中的液晶屏障IOa中，多个开闭部分11 ( S卩，第三子区域)以及多个光透过部分22(8卩，第四子区域)交替地设置。开闭部分11被允许在光透过与光阻挡之间改变状态，并且光透过部分22通常使得光从其透过，而不论驱动电压如何。换言之，在液晶屏障IOa中，与上述实施例类似，开闭部分11被控制为使其在普通显示期间处于打开状态， 并且被控制为在立体显示期间处于关闭状态。另一方面，光透过部分22被控制为处于打开状态，而不论在进行哪种显示(即，普通显示或立体显示)。在下文中，将会描述这种液晶屏障IOa的具体构造。与上述实施例中的液晶屏障10类似，液晶屏障IOa包括在透明衬底13A与1 之间的液晶层14。透明衬底13A在液晶层14那一侧上的表面形成为具有透明电极层19a，并且透明衬底13B在液晶层14那一侧上的表面被形成为具有透明电极层15b。透明衬底13A 在光入射侧上附着有偏振片18a，并且透明衬底1 在光出射侧上附着有偏振片18b。与上述实施例类似，至少透明电极层19a或15b (在本示例中为透明电极层19a) 被划分为多个子电极19al。注意，在本修改示例中，这些子电极19al仅被设置在开闭部分11中，并且没有被设置在透光部分22中。换言之，透光部分22是至少在一个透明衬底的侧面上不包括电极的无电极形成区域。对于透明衬底13B那一侧的透明电极层1 来说，与上述实施例类似，其作为由多个子电极19al共享使用的所谓的固态电极。通过这种构造，开闭部分11被允许通过施加驱动电压而在光阻挡状态与光透过状态之间改变状态。另一方面，例如在液晶层14被在常白模式中驱动时，透光部分22作为普通常白显示的透光区域。开闭部分11被设置为使其在XY平面中沿着一个方向(即，与水平方向X成预定角度θ的方向)延伸与透光部分22相对应的预定间隔。这里，开闭部分11和透光部分22 都可以具有不同的宽度，或者不具有不同的宽度。在这种构造中，也在本修改示例中，多个隔离件16通过插入透明衬底13Α与1 之间而进行设置，以控制液晶层14的厚度。隔离件16被设置到液晶屏障10的XY平面中的多个选择的区域，特别是不包括边界部分Sl的区域，即，除了开闭部分11与透光部分22 之间的边界区域之外的部分。换言之，隔离件16不被设置到子电极19al的边缘部分中，即， 不存在于子电极19al的边缘部分中。具体地，隔离件16都设置在透光部分22的中央部分中。期望将隔离件16设置在不包括边界部分Sl的那些区域(即，开闭部分11和透光部分 22)之中的透光部分22中。这是因为，在常白模式下，如上文中所述的，围绕隔离件16的区域不被显示为足够黑，并且因此期望将隔离件16不设置在黑色显示的区域中，而是设置在白色显示的区域中。(效果)在本修改示例中，通过在来自背光30的光穿过显示部分20之后，使得来自背光30 的光在液晶屏障10中被阻挡以及穿过透光部分22，由于视点图像的分离而产生了立体显示。在该修改示例中，因为每个透光部分22保持作为普通的透光部分，所以没有像上述实施例那样以组为基础进行时分方式的显示，但是不需要对与透光部分22施加电压。因此， 减少了电极布线，使得该构造被有利地简化了。这里，通过将开闭部分11保持在打开状态来实现二维显示。上述液晶屏障IOa在透明衬底13A与13B之间包括多个隔离件16。在该修改示例中，这些隔离件16也被设置在不包括边界部分Sl的区域中。因为开闭部分11都被设置为具有子电极19al，所以在边界部分S 1中，由于子电极19al的边缘的影响而产生边缘场，由此扰乱了液晶配向。在该修改示例中，通过不在使得液晶配向扰乱的这种区域中设置隔离件16，可以防止由于隔离件的配置而引起的液晶配向的可能的扰乱。此外，通过将隔离件 16设置到普通白色显示的透光部分22，如上所述，可以防止由穿过隔离件16自身的光而引起的透射率的任何变化。这样，可以实现与上述实施例中类似的效果。(示例)这里，对于像修改示例(S卩，示例2)中那样隔离件16设置在除了边界区域之外的部分(透光部分22)中的情况下的电场分布以及液晶层的配向状态执行了模拟。对于这种模拟，在比较示例中，隔离件16都被设置在与透光部分22相对应的区域的中央部分处，即， 子电极19al之间的区域。隔离件16被设置为具有20 μ m的直径，透光部分22具有50 μ m 的宽度，并且液晶层具有3. 5 μ m的厚度(隔离件的高度)。图18A示出了等势线图，其为示例2中的计算结果，并且图18B示出了其中液晶配向的状态。这里，图18A和图18B都对应于沿着图17的线X4的、透光部分22的截面。电势与颜色的关系与上述示例1中类似。然而，因为透光部分22在透明衬底13A那一侧上没有电极，所以液晶层14全部处于例如0V。在这种示例2中，因为隔离件16被设置在作为普通白色显示区域的透光部分22中，所以在作为黑色显示区域的开闭部分11中液晶配向不受到扰乱。注意，在上述修改示例中，举例说明了隔离件16设置在透光部分22中的情况。但是，透光部分22当然不是限制性的，并且隔离件16可以起到良好的作用，只要他们被设置在不包括边界部分Sl的区域中，即，不存在子电极19al的边缘部分的区域中。或者，隔离件16可以被设置在开闭部分11中。然而，如上所述，期望将隔离件16不设置在黑色显示的开闭部分11中而是设置在白色显示的开闭部分12中，即，本示例中的透光部分22中。这样，虽然本公开已经具体描述了是实力和修改示例，但是以上描述在各个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变化。例如，在上文中描述的实施例等中，从背光30那一侧按照显示部分20和液晶屏障10的顺序进行设置。或者，显示部分20与液晶屏障10之间的位置关系可以颠倒。换言之，可以将液晶屏障10设置在背光20与显示部分20之间。如果采用这种构造，如上所述，通过将液晶屏障10的开闭部分中的打开/关闭操作与显示部分20上的视频显示同步来实现立体显示。此外，在上述实施例等中，举例说明了液晶屏障中的多个开闭部分在XY平面中沿着倾斜方向延伸的情况。开闭部分的配置不局限于这种倾斜方向。例如如图19所示，多个开闭部分31和32可以交替地并沿着Y方向设置，以使得光透过或阻挡光。此外，在上述实施例中，对于立体显示，在液晶屏障10中的多个开闭部分11和12 中，将开闭部分11驱动为保持在关闭状态并且开闭部分12基于视频信号而处于打开状态。 或者，这种驱动可以相反地执行，即，使得开闭部分12保持在关闭状态，并且开闭部分11基于视频信号而处于打开状态。此外，在上述实施例中，为了得到更高的分辨率，在开闭部分11和12中，开闭部分 12被划分为两组A和B，并且这些组A和B都被以时分方式驱动。然而在本公开中，以这种时分方式进行视频显示不一定是期望的。换言之，作为示例，液晶屏障10中的每个开闭部分11可以被驱动为处于关闭状态，并且每个开闭部分12可以被驱动为处于打开状态，由此使得视点图像分离。或者，开闭部分12可以被划分为三组以上，并且这三个以上的组被顺序地驱动。此外，在上述实施例等中，视频信号SA和SB都被假设为包括六个视点图像。这当然不是唯一的选择，并且视频信号可以都包括五个以下的视点图像，或者七个以上的视点图像。例如在视频信号包括五个视点图像时，可以为显示部分20中每五个像素Pix提供开闭部分12。这里，视点图像不一定与用于显示的像素一样多。换言之，例如，用于向多个相邻像素进行显示的像素信息不一定是从不同视点观看的，并且一些可以是从相同视点观看的。本公开含有的主题涉及2010年8月20日递交给日本专利局的日本优先权专利申请JP 2010-185368中公开的主题，并且通过引用将其全部结合在这里。
权利要求
1.一种光屏障装置，包括液晶层，其密封在一对衬底之间并且包括多个子区域，所述多个子区域中的每一者允许光从其穿过或被其阻挡；以及隔离件，所述隔离件中的每一者设置在所述一对衬底之间、除所述子区域之间的边界区域之外的区域中。
2.根据权利要求1所述的光屏障装置，包括 一对电极，其允许向所述液晶层供应电压，其中，所述一对电极中的一者或两者包括用于每个所述子区域的子电极，并且所述隔离件设置在从多个所述子电极选择的子电极上。
3.根据权利要求2所述的光屏障装置，其中，所述子区域包括允许光从其穿过的第一子区域和允许光被其阻挡的第二子区域，并且所述隔离件设置在所述第一子区域中的所述子电极上。
4.根据权利要求3所述的光屏障装置，其中， 所述隔离件不存在于所述子电极的边缘处。
5.根据权利要求4所述的光屏障装置，其中，所述隔离件设置在远离所述子电极的边缘的中央处。
6.根据权利要求1所述的光屏障装置，包括一对电极，其允许向所述液晶层供应电压，其中，所述一对电极中的一者或两者包括多个子电极，并且所述多个子电极中的每个仅设置在从所述子区域选择的第三子区域上。
7.根据权利要求6所述的光屏障装置，其中，所述第三子区域允许光被其阻挡，并且从所述子区域中选择的另一个第四子区域允许光从其穿过，所述隔离件设置在所述第四子区域中。
8.根据权利要求7所述的光屏障装置，其中， 所述隔离件设置在所述第四子区域的中央。
9.根据权利要求1所述的光屏障装置，其中， 所述液晶层被以常自模式驱动。
10.一种光屏障装置，包括设置在一对衬底之间的液晶层；多个子电极，其设置到所述衬底上以执行转换驱动来允许所述液晶层的透射率改变;以及设置在所述一对衬底之间的隔离件，其中每个所述隔离件设置在每个所述子电极上。
11.根据权利要求10所述的光屏障装置，其中，所述隔离件仅设置在所述多个子电极中的、以相同正时驱动的子电极上。
12.—种具有显示部分和光屏障装置的显示单元，所述光屏障装置包括液晶层，其密封在一对衬底之间并且包括多个子区域，所述多个子区域中的每一者允许光从其穿过或被其阻挡；以及隔离件，所述隔离件中的每一者设置在所述一对衬底之间、除所述子区域之间的边界区域之外的区域中。
全文摘要
提供了一种光屏障装置和显示单元，其能够防止发生光的不均匀。该光屏障装置包括液晶层，其密封在一对衬底之间以包括多个子区域，多个子区域中的每一者允许光从其穿过或被其阻挡；以及隔离件，隔离件中的每一者设置在一对衬底之间、除子区域之间的边界区域之外的区域中。
文档编号G02F1/1343GK102375272SQ20111023646
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月15日 优先权日2010年8月20日
发明者井上雄一 申请人:索尼公司