CN102375265A - 显示设备和光阻挡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及显示设备和光阻挡装置。一种显示设备包括：显示单元，其具有一对处于光入射侧和光射出侧的偏振片；光阻挡单元，其被设置在显示单元的光入射侧或光射出侧，并且包含多个开闭部分作为光透射区域或光阻隔区域，其中，光阻挡单元具有液晶层，液晶层在其光入射侧和光射出侧被沿彼此正交的方向进行取向控制，液晶层的显示单元侧的取向方向与一对偏振片中设置在显示单元的光阻挡单元侧的第一偏振片的吸收轴方向平行或正交。

Description

显示设备和光阻挡装置
技术领域
本发明涉及可以进行立体场景显示的显示设备以及用于该显示设备的光阻挡(barrier)装置。
背景技术
最近，可以实现立体场景显示的显示设备(立体显示设备)已引起了人们的注意。立体场景显示是显示用于左眼的视频和用于右眼的视频(左眼和右眼具有彼此间的视差(在不同的视点处))，观看者通过用右眼和左眼观看各自的视频，将其识别为具有深度的立体视频。此外，已经开发了通过显示彼此具有视差的三个或更多个视频可以为观看者提供更自然的立体视频的显示设备。
立体显示设备大致分为需要和不需要专用眼镜的设备；专用眼镜对于观看者来说是麻烦的，而不要专用眼镜的设备是人们期望的。作为不需要专用眼镜的设备，例如存在双凸透镜系统、视差阻挡系统等设备。
在它们之中，在视差阻挡系统的设备中，例如，利用例如液晶显示器(LCD)以空间划分的方式显示上述用于左眼的视频和用于右眼的视频，并且预定的阻挡被设置在显示表面上。在相关技术中，作为液晶显示器，已经开发了各种显示器，如例如在专利文件1-3(JP-A-2-125224，JP-A-6-342154和JP-A-2002-107712)中所公开的，并且最近，VA(垂直排列)模式，IPS(面内切换)模式以及TN(扭曲向列)模式等等的显示器已经被经常使用。
发明内容
另一方面，阻挡也经常利用液晶(例如，TN模式液晶)来形成。例如，该液晶具有如下性质：分子响应于所施加的电压而旋转，该部分的折射率改变，并且产生光调制。利用该性质，可以针对各个预定区域控制光的透射和阻隔。因此，例如，沿垂直方向延伸的光透射部分(狭缝)和光阻隔部分被交替布置。观看者经由阻挡而观看被显示的视频，可以分别用左眼识别用于左眼的视频并用右眼识别用于右眼的视频，并且实现了立体场景。
在上述的使用液晶的阻挡中，液晶被密封在一对基板之间，并且偏振片被分别结合到光入射侧和光射出侧。在此，例如，在TN模式液晶(下文中称为″TN液晶″)中，与光入射侧的基板交界的面附近的取向方向和与光射出侧的基板交界的面附近的取向方向彼此正交，并且各自的取向方向是旋转到离水平方向预定角度(例如135°)的方向。因此，设置在光入射侧和光射出侧的偏振片的透射轴(或吸收轴)分别与两个取向方向对齐(通过这两个偏振片，去往液晶的入射光和来自液晶的输出光的偏振方向各自被控制为沿预定方向)。就是说，光入射侧的偏振片的吸收轴被布置为沿旋转到离水平方向(或垂直方向)预定角度的方向。
另一方面，在VA模式液晶(下文中称为″VA液晶″)被用于液晶显示的情况下，从液晶显示器输出的显示光的偏振方向等于垂直方向(或水平方向)。就是说，在液晶显示器中，偏振片也被分别设置在光入射侧和光射出侧，去往液晶的入射光和来自液晶的输出光的各自偏振方向被控制。但是，在VA模式中，光射出侧的偏振片的吸收轴被布置为沿垂直方向(或水平方向)。
因此，在将利用VA液晶的液晶显示器与利用TN液晶的阻挡相结合并且执行上述立体显示的情况下，必须响应于阻挡的光入射侧的偏振片的吸收轴，来旋转从液晶显示器输出的显示光的偏振方向。例如，λ/2片可以被设置在液晶显示器和阻挡之间，或采用其他方式。
但是，如果λ/2片被设置在液晶显示器和阻挡之间，那么存在部件数量增加并且成本升高的问题。
因此，期望提供一种显示设备和光阻挡装置，其能够实现立体场景显示，其中，光透射率的减小可以被抑制，而不会增加部件的数量和成本。
根据本发明实施方式的显示设备包括：显示单元，其具有一对处于光入射侧和光射出侧的偏振片；光阻挡单元，其被设置在所述显示单元的所述光入射侧或所述光射出侧，并且包含多个开闭部分作为光透射区域或光阻隔区域。所述光阻挡单元具有液晶层，所述液晶层在其光入射侧和光射出侧被沿彼此正交的方向进行取向控制。所述液晶层的所述显示单元侧的取向方向与所述一对偏振片中的第一偏振片的吸收轴方向平行或正交，所述第一偏振片设置在所述显示单元的光阻挡单元侧。
根据本发明实施方式的光阻挡装置包括：多个开闭部分，其作为光透视区域或光阻隔区域；液晶层，其在其光入射侧和光射出侧中的一者处沿几乎水平方向受到取向控制，并在另一者处沿几乎垂直方向受到取向控制。
在根据本发明实施方式的显示设备中，光阻挡单元在开闭部分中透射或阻隔由显示单元显示的预定视频，由此，视频被分离并且立体场景显示可以被执行。在此，在光阻挡单元中，液晶层在光入射侧和光射出侧被沿彼此正交的方向进行取向控制，所述液晶层的显示单元侧的取向方向与所述显示单元的光阻挡单元侧的第一偏振片的吸收轴方向平行或正交。就是说，从显示单元输出的光在保持其偏振方向的情况下进入光阻挡单元的液晶层(或者从光阻挡单元输出的光在保持其偏振方向的情况下进入显示单元)。
在根据本发明实施方式的光阻挡装置中，在液晶层中，在其光入射侧和光射出侧中的一侧处沿几乎水平方向进行取向控制，在其光入射侧和光射出侧中的另一侧处被沿几乎垂直方向进行取向控制。由此，例如在装置与具有VA模式和IPS模式的液晶的显示单元组合使用的情况下，从显示单元输出的光在保持其偏振方向的情况下进入光阻挡单元的液晶层(或者从光阻挡单元输出的光在保持其偏振方向的情况下进入显示单元)。
根据本发明实施方式的显示设备，光阻挡单元中的液晶层在光入射侧和光射出侧被沿彼此正交的方向进行取向控制，并且液晶层的显示单元侧的取向方向与显示单元的光阻挡单元侧的第一偏振片的吸收轴方向平行或正交。由此，可以允许从显示单元输出的光在不旋转其偏振方向(偏振轴)的情况下进入光阻挡单元的液晶层(或者可以从光阻挡单元输出的光在不旋转其偏振方向的情况下进入显示单元)。就是说，不必在显示单元和光阻挡单元之间单独设置用于旋转偏振方向的光学部件，例如λ/2片或类似物。因此，可以实现利用液晶阻挡的视差阻挡系统的立体场景显示，而不用增加部件数量和成本。
此外，这样仅需要在显示单元和光阻挡单元之间设置第一偏振片，并且与在其间插入两个偏振片的情形相比，可以提高光透射率。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施方式的立体显示设备的一个构造实施例的框图。
图2A和2B是示出了图1所示的立体显示设备的一个构造实施例的说明图。
图3是示出了图1所示的显示单元的一个构造实施例的说明图。
图4A和4B是示出了图3所示的像素电路的一个构造实施例的说明图。
图5A和5B是示出了图1所示的液晶阻挡的一个构造实施例的说明图。
图6A和6B是示出了图1所示的液晶阻挡的一个操作实施例的说明图。
图7是示出了图5A和5B所示的液晶层的一个构造实施例的说明图。
图8是示出了图5A和5B中所示的处于出口侧的WV膜和偏振片的详细结构的剖视图。
图9A和9B是用于说明图5A和5B中所示的WV膜和TN液晶层的取向状态的示意图。
图10是用于说明偏振轴和液晶取向控制方向的示意图。
图11A和11B是用于说明液晶分子和吸收轴的模式之间的关系的示意图。
图12是示出了根据本实施方式的液晶阻挡的立体场景显示的一个操作实施例的示意图。
图13A-13C是示出了根据本实施方式的显示单元和液晶阻挡的一个操作实施例的示意图。
图14A和14B是示出了根据本实施方式的显示单元和液晶阻挡的一个操作实施例的另一示意图。
图15是用于说明根据对比例的立体显示设备的偏振轴和液晶取向控制方向的示意图。
图16A和16B是示出了在对比例和实施方式中在黑色表现下视角范围的特性图。
图17是用于说明根据修改实施例1的立体显示设备的偏振轴和液晶取向控制方向的示意图。
图18是用于说明根据修改实施例2的立体显示设备的偏振轴和液晶取向控制方向的示意图。
具体实施方式
如下将参考附图详细说明本发明的实施方式。说明将按以下次序进行。
1.实施方式(与VA，IPS模式的显示单元对应的液晶阻挡的实施例)
2.修改实施例1(与VA，IPS模式的显示单元对应的液晶阻挡的另一实施例)
3.修改实施例2(与TN模式的显示单元对应的液晶阻挡的实施例)
[总体构造]
图1示出了根据本发明的实施方式的立体显示设备(立体显示设备1)的一个构造示例。在此，立体显示设备1是可以实现立体场景显示和正常显示(二维显示)两者的显示设备。立体显示设备1包括控制单元40、显示驱动单元50、显示单元20、背光驱动单元29、背光30、阻挡驱动单元9以及液晶阻挡10(光阻挡单元、光阻挡装置)。
控制单元40是基于外部提供的视频信号Vdisp分别向显示驱动单元50、背光驱动单元29和阻挡驱动单元9提供控制信号并控制这些单元以彼此同步操作的电路。具体地，控制单元40适用于向显示驱动单元50提供基于视频信号Vdisp的视频信号S，向背光驱动单元29提供背光控制命令，并且向阻挡驱动单元9提供阻挡控制信号。在此，如将在下面描述的，在立体显示设备1执行立体场景显示的情况下，信号S包括视频信号SA，SB，视频信号SA，SB分别包含多个视点视频(在本例中6个)。
显示驱动单元50根据从控制单元40提供的视频信号S驱动显示单元20。显示单元20通过驱动液晶装置并且调制来自背光30的光输出，来执行显示。
背光驱动单元29基于从控制单元40提供的背光控制信号驱动背光30。背光30具有向显示单元20输出表面发射光的功能。
阻挡驱动单元9根据从控制单元40提供的阻挡控制命令驱动液晶阻挡10。液晶阻挡10具有包含液晶的多个开闭部分11，12，这将在后面描述，并具有对从背光30输出并且透射通过显示单元20的光进行透射或阻挡的功能。
图2A和2B示出了立体显示设备1的主要部分的一个构造实施例，图2A示出了立体显示设备1的构造的立体图，图2B示出了立体显示设备1的构造的侧视图。如图2A和2B所示，在立体显示设备1中，从背光30那侧起，顺序布置显示单元20和液晶阻挡10。就是说，从背光30输出的光经由显示单元20和液晶阻挡10到达观看者。在该实施方式中，显示单元20和液晶阻挡10被结合(bond)，但是它们的细节将在后面描述。将它们结合是令人期望的，但是它们也可以不结合。
(显示驱动单元50和显示单元20)
图3示出了显示驱动单元50和显示单元20的框图的实施例。像素Pix以阵列布置在显示单元20中。显示驱动单元50包括定时控制部分51、门控驱动器52以及数据驱动器53。定时控制部分51控制门控驱动器52和数据驱动器53的驱动定时，并且向数据驱动器53提供从控制单元40提供的视频信号S作为视频信号S1。门控驱动器52根据定时控制部分51的定时控制，对于每一列通过顺序地选择液晶显示装置45(将在下面描述)内的像素Pix，执行线序(line-sequential)扫描。数据驱动器53向显示单元20的各个像素Pix分别提供基于视频信号S1的像素信号。具体地，数据驱动器53适于执行基于视频信号S1的D/A(数字/模拟)转换，并由此生成作为模拟信号的像素信号，并将其提供至各像素Pix。
通过将液晶材料密封在两块透明的基板(例如玻璃等)之间，来形成显示单元20。在透明基板的、面对液晶材料的多个部分中，包括ITO(氧化铟锡)等的透明电极被形成，并且与液晶材料一起形成像素Pix。作为显示单元20中的液晶材料，例如，使用利用向列型液晶的VA模式、IPS模式、TN模式等等的液晶。在本实施方式中，将说明使用它们中的VA模式或IPS模式液晶的实例。下面将详细说明显示单元20(像素Pix)的构造。
图4A示出了像素Pix的电路图的实施例。像素Pix包括TFT(薄膜晶体管)器件Tr、液晶器件LC以及保留体积(retention volume)器件C。TFT器件Tr包括例如MOS-FET(金属氧化物半导体-场效应晶体管)，并且具有与门控线G连接的栅极、与数据线D连接的源极和与液晶器件LC的一端以及保留体积器件C的一端连接的漏极。液晶器件LC的一端与TFT器件Tr的漏极连接，另一端接地。保留体积器件C的一端与TFT器件Tr的漏极连接，另一端与保留体积线Cs连接。门控线G与门控驱动器52连接，数据线D与数据驱动器53连接。
图4B示出了包含像素Pix的显示单元20的剖面构造。如在剖面中示出的，通过在驱动基板201和相对基板205之间密封液晶层203，形成显示单元20。在驱动基板201中，形成包含TFT器件Tr的像素驱动电路，并且对于每一个像素，在驱动基板201上设置像素电极202。在相对基板205中，形成色彩过滤器和黑矩阵(没有示出)，并且对电极204被进一步设置在液晶层203那侧的表面上，作为各个像素Pix之间的公共电极。
偏振片206a被结合到显示单元20的光入射侧(背光30那侧)，以控制到液晶层203的入射光的偏振方向。另一方面，偏振片206b也被结合到显示单元20的光射出侧，与偏振片206a成为交叉尼科耳或平行尼科耳偏振镜。在本实施方式中，显示单元20中的光射出侧(在本实施例中，在液晶阻挡10那侧)的偏振片206b(第一偏振片)以及液晶阻挡10中光入射侧(在本实施例中，在显示单元20那侧)的偏振片(第二偏振片)(将在后面描述)的各自吸收轴彼此对齐。在此，偏振片206b还用作液晶阻挡10的入射侧偏振片。就是说，液晶阻挡10(具体地，WV膜17b，将在后面描述)被直接结合到偏振片206a上。注意，在本说明书中，“对齐”不限于轴方向完全相同，而是包括轴方向基本相同。
(背光30)
背光30通过例如在光导板的侧表面上设置例如LED(发光二极管)来形成。或者，背光30可以通过布置多个CCFL(冷阴极荧光灯等)来形成。
(液晶阻挡10)
图5A和5B示出了液晶阻挡10的一个构造实施例，图5A示出了液晶阻挡10的平面图，图5B示出了沿I-I线的剖视图。在此实施例中，将说明液晶阻挡10执行常白操作的情形。例如，如图6A所示，在没有施加驱动电压的状态下光被透射(白色表现)，并且在施加驱动电压的状态下光被阻隔(黑色表现)。
如图5A所示，液晶阻挡10具有多个透射或阻隔光的开闭部分11，12。开闭部分11，12根据立体显示设备1执行正常显示(二维显示)还是立体显示执行不同的操作。具体地，如将在后面描述的，开闭部分11在正常显示时变为打开状态(透射状态)，并且在立体场景显示时变为关闭状态(阻隔状态)。如将在后面描述的，开闭部分12在正常显示时变为打开状态(透射状态)，并且在立体场景显示时分时地执行打开和闭合操作。多个开闭部分11，12被分别地并且交替地设置，并且适用于针对多个开闭部分11，12的各个分组选择的开闭部分被驱动，或针对各个组被分时地驱动。
如图5B所示，液晶阻挡10包括例如处于玻璃等的透明基板13A和透明基板13B之间的液晶层14。在透明基板13A和13B中，透明基板13A被设置在光入射侧，透明基板13B被设置在光射出侧。在透明基板13A的处于液晶层14侧的表面上和透明基板13B的处于液晶层14侧的表面上，分别形成例如ITO等的透明电极15a，15b。WV(Wide View，广视角)膜17b和射出侧偏振片18b以此次序被结合到透明基板13B的光射出侧。另一方面，WV膜17b也被结合到透明基板13A的光入射侧。在本实施方式中，如上所述，显示单元20中射出侧的偏振片206b也用作液晶阻挡10中光入射侧的偏振片，并且WV膜17b被直接结合到偏振片206b。下面将详细描述各个部分的构造。
液晶层14包括例如采用向列型液晶的TN模式液晶(TN液晶)。在此，在没有施加驱动电压的状态下，在光入射侧和光射出侧之间液晶分子的取向矢(director)彼此正交，并且以如下方式排列：其方向沿液晶层14的厚度方向以旋转方式变化(白色表现：图6A)。另一方面，在施加驱动电压的状态下，液晶分子的取向矢沿液晶层14的厚度方向排列(黑色表现：图6B)。
图7示出了沿图5A的II-II线的剖视构造。为了简化起见，仅仅示出了液晶层14附近的组成元件。透明电极15a和15b中的至少之一被分成多个亚电极，电极可以被分别地供应到各个所述亚电极。例如，透明电极15a被分成多个多个亚电极15a11，15a12，而透明电极15b被设置作为各个亚电极15a11，15a12之间的公共电极。分别对应于亚电极15a11，15a12的区域是开闭部分11，12。根据该构造，电压被仅仅施加到液晶层14的选定区域，并且针对开闭部分11，12中的每一个切换透射(白色表现)和阻隔(黑色表现)。在透明电极15a，15b上进一步形成取向膜16a，16b。
作为取向膜16a，16b，例如使用AL3046(由JSR制造，产品名称)等，并且这些膜具有控制在其界面附近的液晶分子的取向的功能。取向膜16a，16b中的取向控制方向例如通过擦拭处理来形成，并且例如根据用于液晶层14的液晶的模式以及偏振片的偏振轴(将在下面描述)来设定。具体地，在液晶层14具有TN液晶的情况下，可以执行擦拭处理以使得取向膜16a，16b的各自取向控制方向可以彼此正交，并且各取向膜的界面附近的液晶分子可以沿响应于偏振片206b和射出侧偏振片18b的吸收轴的方向(即，在此，平行于或正交于吸收轴的方向)取向。
偏振片206b和射出侧偏振片18b控制到液晶层14的入射光和来自液晶层14的输出光的各自的偏振方向。在将TN液晶用于液晶层14的情况下，偏振片206b和射出侧偏振片18b的各自吸收轴被布置成彼此正交。
图8示出了WV膜17b和射出侧偏振片18b的详细构造。如图所示，WV膜17b和射出侧偏振片18b经由胶粘剂层170结合到透明基板13A(在图8中没有示出)上。WV膜17b具有增大视角的功能，并且例如是包含盘状液晶的液晶层17b1和TAC(三乙酰基纤维素)17b2的层叠膜。射出侧偏振片18b是PVA偏振片18b1和TAC 18b2的层叠膜。TAC 17b2，18b2分别起到WV膜17b和射出侧偏振片18b的保护膜的功能。
图9A和9B是WV膜17b和液晶层14的液晶分子的取向状态的说明图。如图9A所示，例如，当液晶分子14a1处于O模式时，沿平行于射出侧偏振片18b的吸收轴D1的方向Da对取向膜16a执行擦拭处理，但是细节将在下面描述。由此，取向被设置成所述取向矢(director)可以沿吸收轴D1，并且可以升到预定的角度(例如θ为3°到5°)(向其添加了所谓的预斜度)。另一方面，在WV膜17b的液晶层17b1中，液晶分子170a被取向，使得沿旋转方向Db的升角(rising angle)可以从与TAC 17b2的界面朝向液晶层14逐渐变大。具体地，例如令人期望的是，设定取向，使得液晶层14中的液晶分子14a1的取向矢的方向和WV膜17b中的液晶分子170a的取向矢的方向具有图9B中所示的排列关系。
(偏振片的偏振轴和液晶取向控制方向之间的关系)
在本实施方式中，在上述的构造中，设置各个组成元件，使得来自显示单元20的输出光和到液晶阻挡10中的液晶层14的入射光的各自的偏振方向可以彼此对齐。具体地，存在图10中所示的排列关系。就是说，在充当显示单元20中的射出侧偏振片和液晶阻挡10中的入射侧偏振片两者的偏振片206b的吸收轴D1等于水平方向X的情况下，在取向膜16a，16b中的各自的擦拭方向为水平方向或垂直方向。例如，在取向膜16a，16b中，方向是方向D3a，D3b(实线箭头)的组合或方向D4a，D4b(虚线箭头)的组合之一。可以根据液晶层14中的液晶分子14a1是出于O模式还是E模式来适当地设定这些组合之一。在任一情形中，当TN液晶被用于液晶层14时，射出侧偏振片18b中的吸收轴D1与垂直方向Y对齐。
注意，取向膜16a，16b中的各自取向控制方向(取向膜界面附近的液晶分子的取向矢的方向)和射出侧偏振片18b和偏振片206b的吸收轴(透射轴)之间的关系根据液晶分子的模式(例如O(正常)模式，E(特殊)模式)而不同。例如，当液晶分子处于O模式时，如图11A所示，到液晶层14(透射轴D2)的入射偏振光基本垂直于液晶分子的取向矢。就是说，在O模式的情况下，执行擦拭处理，使得各个偏振片的吸收轴和液晶分子14a1的取向矢可以是同一方向。另一方面，当液晶分子处于E模式时，如图11B所示，到液晶层14(透射轴D2)的入射偏振光基本沿液晶分子的取向矢。就是说，在E模式的情况下，执行擦拭处理，使得各个偏振片的吸收轴和液晶分子14a1的取向矢可以彼此正交。例如，在图10所示的实施例中，在O模式的情况下方向可以被设为方向D4a，D4b，在E模式的情况下方向可以被设为方向D3a，D3b。
如上所述，在本实施方式中，偏振片206b和射出侧偏振片18b的吸收轴被设为使得来自显示单元20的输出偏振光和到液晶阻挡10的液晶层14的入射偏振光可以对齐，并且液晶层14中的取向控制方向被相应于此来设定。
注意，在本实施例中，液晶阻挡10执行常白操作，但是并不限于此，而例如可以执行常黑操作。例如，常黑操作和常白操作的选择可以根据偏振片和液晶取向来设定。
阻挡驱动单元9驱动属于同一组的多个开闭部分11，12，以在立体场景显示时同时执行打开和关闭操作。具体地，阻挡驱动单元9驱动属于组A的多个开闭部分12和属于组B的多个开闭部分12，以分时地和交替地执行打开和关闭操作，但是细节将在后面描述。
图12示出了开闭部分12的组构造实施例。例如，开闭部分12形成两组。具体地，交替排列的多个开闭部分12A和多个开闭部分12B分别形成组A和组B。
图13A-13C示意性地示出了当执行立体场景显示和正常显示(二维显示)时液晶阻挡10的状态，图13A示出了当执行立体场景显示时的一个状态，图13B示出了当执行立体场景显示时的另一个状态，图13C示出了当执行正常显示时的状态。在液晶阻挡10中，开闭部分11和开闭部分12(属于组A的开闭部分12A和属于组B的开闭部分12B)被交替排列。在此例中，分别以1个开闭部分12A，12B对应显示单元20的6个像素Pix的比例设置。在下面的说明中，像素Pix是包括RGB三个子像素的像素，但是并不限于此，例如，像素Pix可以是子像素。注意，在液晶阻挡10中，其中光被阻挡的部分由阴影示出。
当执行立体场景显示时，在显示单元20中分时地执行基于视频信号SA，SB的视频显示，并且开闭部分12(开闭部分12A，12B)与液晶阻挡10中的显示单元20的分时显示同步地打开和关闭。在此，开闭部分11保持关闭状态(阻挡状态)。具体地，如图13A所示，当视频信号SA被提供时，在液晶阻挡10中开闭部分12A变为打开状态，并且开闭部分12B变为关闭状态，但是细节将在后面描述。显示单元20在对应于开闭部分12A的位置处设置的彼此相邻的6个像素Pix上显示视频信号SA中包含的6个视点视频。类似地，当视频信号SB被提供时，在液晶阻挡10中开闭部分12B变为打开状态，并且开闭部分12A变为关闭状态。显示单元20在对应于开闭部分12B的位置处设置的彼此相邻的6个像素Pix上显示视频信号SB中包含的6个视点视频。
另一方面，当正常显示(二维显示)被执行时，如图13C所示，在显示单元20中执行基于视频信号S的显示，并且在液晶阻挡10中开闭部分11和开闭部分12(开闭部分12A，12B)两者都保持打开状态(透射状态)。
开闭部分边界23被设置在开闭部分11和开闭部分12之间。开闭部分边界23对应于其中在透明基板13A，13B上没有形成透明电极15a，15b中的一个的部分。就是说，如上所述，透明电极15a，15b中的至少一个被分成多个子电极，并且边界对应于子电极之间的区域。在开闭部分边界23中，难以施加期望的电压，并且在执行常白操作的液晶阻挡10中边界总是处于打开状态(透射状态)。注意，与开闭部分11，12相比开闭部分边界23足够小，几乎不会打扰观看者。在下面的附图和说明中，开闭部分边界23将被适当地省略。
[操作和动作]
下面将说明根据实施方式的立体显示设备1的操作和动作。
(整体操作的总结)
根据外部提供的视频信号Vdisp，控制单元40分别向显示驱动单元50、背光驱动单元29和阻挡驱动单元9提供控制信号，并且控制这些单元以彼此同步操作。背光驱动单元29基于从控制单元40提供的背光控制信号驱动背光30。背光30向显示单元20输出表面发射光。显示驱动单元50基于从控制单元40提供的视频信号S驱动显示单元20。显示单元20通过调制从背光30输出的光执行显示。阻挡驱动单元9根据从控制单元40提供的阻挡控制命令控制液晶阻挡10。液晶阻挡10透射或阻隔从背光30输出的并且透射通过显示单元20的光。
(立体场景显示的详细操作)
接着，将参考数个附图说明当执行立体场景显示时的详细操作。
图14A和14B示出了显示单元20和液晶阻挡10的操作实例，图14A示出了视频信号SA被提供的情形，图14B示出了视频信号SB被提供的情形。
如图14A所示，当视频信号SA被提供时，显示驱动单元50在显示单元20中彼此相邻的6个像素Pix上显示分别对应于视频信号SA中包含的6个视点视频的用于六像素的像素信息P1-P6。显示像素信息P1-P6的6个像素是相邻布置在开闭部分12A附近的像素。另一方面，在液晶阻挡10中，如上所述，开闭部分12A被控制以处于打开状态(透射状态)，并且开闭部分12B被控制以处于关闭状态(开闭部分11处于关闭状态)。由此，从显示单元20的各像素Pix输出的光的输出角度由开闭部分12A限制。就是说，在显示单元20中以空间划分方式显示的6个视点视频被开闭部分12A分开。在以此方式被分开的视点视频中，例如，基于像素信息P3的视频光在观看者的左眼中被观看到，基于像素信息P4的视频光在观看者的右眼中被观看到，由此，它们被观看者识别为立体视频。
类似地，当视频信号SB被供应时，如图14B所示，在显示单元20中彼此相邻的6个像素Pix上显示分别对应于视频信号SB中包含的6个视点视频的用于六像素的像素信息P1-P6。显示像素信息P1-P6的6个像素是相邻布置在开闭部分12B附近的像素。另一方面，在液晶阻挡10中，如上所述，开闭部分12B被控制以处于打开状态(透射状态)，并且开闭部分12A被控制以处于关闭状态(开闭部分11处于关闭状态)。由此，从显示单元20的各像素Pix输出的光的输出角度由开闭部分12B限制。就是说，在显示单元20中以空间划分方式显示的6个视点视频被开闭部分12B分开。在以此方式被分开的视点视频中，例如，基于像素信息P3的视频光在观看者的左眼中被观看到，基于像素信息P4的视频光在观看者的右眼中被观看到，由此，它们被观看者识别为立体视频。
如上所述，观看者利用左眼和右眼观看像素信息P1-P6中的不同像素信息，并且观看者可以觉得其如同立体视频。此外，通过分时地和交替地打开开闭部分12A和开闭部分12B显示视频，由此，观看者以平均的方式观看在彼此偏移的位置上显示的视频。相应地，立体显示设备1可以实现分辨率为当多个开闭部分12没有被分成多个组而是以一个整体被驱动时的分辨率的两倍。换句话说，较之二维显示的情形，立体显示设备1的必要分辨率为1/3(＝1/6×2)。
在上述显示单元20和液晶阻挡10中，使用了液晶，从而利用预定的偏振部件调制光。
(对比例)
图15示意性地示出了根据与该实施方式的对比示例的立体显示设备的偏振片和液晶取向控制方向之间的布置关系。在对比例中，如本实施方式的情形一样，通过利用TN液晶的液晶阻挡100分离在显示单元中显示的各个视点视频并且向观看者示出这些视频，来执行立体场景显示。在根据对比例的液晶阻挡100中，从显示驱动单元侧开始顺序设置λ/2片102、入射侧偏振片103a、WV膜104a、透明基板、透明电极、取向膜105a、液晶层(TN液晶)、取向膜105b、透明电极、透明基板、WV膜104b和射出侧偏振片103b(它们的图示被部分地省略)。
在对比例中，如图15所示，液晶阻挡100中的取向膜105a，105b中的取向方向沿从水平方向旋转到135°，45°的方向。就是说，在对比例中，到液晶层的入射偏振光是例如旋转到离水平方向45°的偏振光。另一方面，例如，当显示单元使用VA模式(或IPS模式)的液晶时，射出侧偏振片101b的吸收轴D1与水平方向X对齐(透射轴D2与垂直方向Y对齐)。因此，在对比例中，来自显示单元的输出偏振光和到液晶阻挡100的液晶层的入射偏振光是彼此不同的。相应地，用于旋转偏振方向的光学部件(λ/2片102)被设置在显示单元和液晶阻挡100之间。由此，可以允许从显示单元输出的光进入液晶阻挡100中的液晶层。注意，进入液晶层而没有损耗的光在其偏振方向被旋转到90°的情况下输出，并且透射通过具有沿例如45°方向的吸收轴D1的射出侧偏振片103b。因此，最终到达观看者的光的偏振方向是从水平方向旋转到例如135°的方向。
但是，在利用如对比例中的液晶阻挡100的立体显示设备中，必须如上所述在显示单元和液晶阻挡100之间插入λ/2片。因此，部件的数量增加并且成本升高。
因此，在本实施方式中，液晶阻挡10中的取向膜16a，16b的各自取向控制方向(擦拭方向)是彼此正交的，并且液晶层14的显示单元20侧的取向方向(在此，对应于取向膜16a的取向方向)平行于或正交于偏振片206b的吸收轴方向。例如，如图10所示，在取向膜16a，16b中，擦拭处理沿水平方向X或垂直方向Y进行。此外，显示单元20中的偏振片206b也用作液晶阻挡10中的入射侧偏振片，并且从显示单元20输出的偏振光和入射到液晶层14的偏振光的各自偏振方向例如与垂直方向Y对齐。就是说，从显示单元20输出的光在保持其偏振方向的情况下进入液晶阻挡10的液晶层14。因此，如对比例中的λ/2片102不是必要的，并且可以抑制部件数量的增加和由此导致的成本。
此外，因为液晶层14的显示单元侧的取向方向被相应于偏振片206b的吸收轴来设定，所以显示单元20中射出侧(液晶阻挡10侧)的偏振片和液晶阻挡10中入射侧(显示单元20侧)的偏振片都可以有一个偏振片206b来充当。就是说，可以省略一个偏振片，实现部件数量和成本的进一步减少，并且抑制由偏振片的插入导致的光透射率的降低。
此外，因为显示单元20和液晶阻挡10被结合(在光学上结合)，所以较之在中间夹有空气层的情形，可以减少光损耗，并且可以提高光利用效率。
此外，因为液晶层14中的光入射侧和光射出侧的各自取向方向，例如取向膜16a，16b中的各自取向控制方向与水平方向X和垂直方向Y对齐，所以不必使用具有沿45°(135°)方向的吸收轴的偏振片。由此，例如，在白色表现下沿水平方向的视角变宽。在此，图116A和16B示出了对比例和本实施方式的各个实施例的视角特性。图线示出了，随着黑色浓度越深，黑色可以被表现得越真实。可以看到，在利用具有沿45°(135°)方向的吸收轴的偏振片的对比例中(图16A)，水平方向的视角变窄，另一方面，在利用具有沿水平和垂直(0°和90°)方向的吸收轴的偏振片的实施方式中(图16B)，水平方向的视角变宽。如上所述，在该实施方式中，根据偏振片的吸收轴和液晶阻挡10中的液晶取向控制方向的排列构造，在所显示的视频中可以改善沿水平方向的视角特性。此优点在针对左右分离的图像的立体场景显示时特别有效。
如上所述，在本实施方式中，显示单元20以空间划分方式显示多个视点视频，并且，被显示的视频在液晶阻挡10的多个开闭部分11，12中被透射或阻挡。由此，例如，在观看者的右眼和左眼中，相应的视点视频被分别地视觉识别，并且立体场景显示被执行。就此而言，在液晶阻挡10中，液晶层14在光入射侧和光射出侧被沿彼此垂直正交的方向进行取向控制，并且液晶层14的显示单元20侧的取向方向(相应于取向膜16a的取向方向)和显示单元20的液晶阻挡10侧的偏振片(偏振片206b)的吸收轴方向彼此平行或正交。由此，可以允许从显示单元20输出的光进入液晶阻挡10的液晶层14，而不会旋转偏振方向(偏振轴)。就是说，没有必要单独地上设置用于旋转偏振方向的光学部件，例如λ/2片等。因此，可以实现利用液晶阻挡的视差阻挡系统的立体场景显示，而不用增加部件数量和成本。
接着，将说明根据本实施方式的修改实施例(修改实施例1和2)的立体显示设备。在修改实施例1和2中，各个偏振片的偏振轴和液晶取向控制方向与实施方式的那些不同。其他的各个组成元件与已经在该实施方式中说明的立体显示设备1的那些相同。与实施方式的那些相同的组成元件被赋予相同的标号，并且对其的说明将被适当地省略。
<修改实施例1>
图17示出了修改实施例1中各个偏振片的偏振轴和液晶取向控制方向之间的关系。在此修改实施例中，如实施方式一样，液晶阻挡具有包含TN液晶的液晶层14，并且液晶层14的显示单元20侧的取向方向和显示单元20中的射出侧偏振片(第一偏振片)的吸收轴方向彼此平行或正交。注意，在修改实施例中，从显示单元20输出的光的偏振方向与水平方向X对齐。就是说，偏振片208b的吸收轴D1等于垂直方向Y(透射轴D2等于水平方向X)。
并且，在此例中，用于液晶层14的取向控制的取向膜26a，26b中的各自擦拭方向等于水平方向X或垂直方向Y。具体地，在取向膜26a，26b中，方向是方向D3a，D3b(实线箭头)的组合或方向D4a，D4b(虚线箭头)组合之一。如上所述，可以根据液晶层14中液晶分子的模式(O-模式，E-模式)，适当地设定这些组合中的一种。例如，在O-模式的情况下，方向可以被设定为方向D4a，D4b，在E-模式的情况下，方向可以被设定为方向D3a，D3b。在任一情况下，当TN液晶被用于液晶层14时，液晶阻挡中的射出侧偏振片28b中的吸收轴D1与水平方向X对齐(透射轴与垂直方向Y对齐)。
如上所述，在修改实施例中，偏振片208b和射出侧偏振片28b的吸收轴被设定为使得来自显示单元20的输出偏振光和到液晶阻挡10的液晶层14的入射偏振光可以对齐，并且液晶层14中的取向控制方向被相应于此设定。因此，同样，在修改实施例中，可以获得与实施方式的那些相同的优点。此外，从液晶阻挡输出的光的偏振方向等于垂直方向Y，因此，即使例如在利用偏振太阳镜或类似物进行观察的情况下，也可以执行立体场景显示。
<修改实施例2>
图18示出了修改实施例2中各个偏振片的偏振轴和液晶取向控制方向之间的关系。在此修改实施例中，如实施方式一样，液晶阻挡具有包含TN液晶的液晶层14，并且液晶层14的显示单元20侧的取向方向和显示单元20中的射出侧偏振片(第一偏振片)的吸收轴方向彼此平行或正交。注意，在修改实施例中，显示单元20中的液晶的驱动模式是TN模式，显示单元20中的射出侧偏振片31b的吸收轴D1与45°方向对齐。
在此例中，用于液晶层14的取向控制的取向膜36a，36b中的各自擦拭方向等于45°方向或135°方向。具体地，在取向膜36a，36b中，方向是方向D3a，D3b(实线箭头)的组合或方向D4a，D4b(虚线箭头)组合之一。如上所述，可以根据液晶层14中液晶分子的模式(O-模式，E-模式)，适当地设定这些组合中的一种。在任一情况下，当TN液晶被用于液晶层14时，液晶阻挡中的射出侧偏振片38a中的吸收轴D1与135°方向对齐。注意，修改实施例的液晶阻挡中，入射侧偏振片32a被设置在显示单元20侧。就是说，显示单元20中的射出侧偏振片31b和液晶阻挡中的入射侧偏振片32a的各自吸收轴彼此对齐，并且这些偏振片被结合。注意，在射出侧偏振片31b和入射侧偏振片32a的各自吸收轴彼此对齐的情况下，同样，在修改实施例中，如同实施方式中的情况一样，入射侧偏振片32a可以被省略，并且仅仅一个偏振片可以被设置在显示单元20和液晶阻挡之间。
如上所述，在修改实施例中，入射侧偏振片32a和射出侧偏振片38b的吸收轴被设定为使得来自显示单元20的输出偏振光和到液晶阻挡10的液晶层14的入射偏振光可以对齐，并且液晶层14中的取向控制方向被相应于此设定。因此，即使在TN模式的液晶被用于显示单元20的情况下，也可以获得与实施方式几乎相同的优点。
通过引用实施方式和修改实施例说明了本发明，但是本发明不限于该实施方式等，而是可以进行各种修改。例如，在该实施方式等中，显示单元20和液晶阻挡10被从背光30侧开始顺序地布置，但是显示单元20和液晶阻挡10之间的布置关系可以与此相反。就是说，液晶阻挡10可以被设置在背光30和显示单元20之间。即使在此情况下，通过与显示单元20中的上述视频显示同步执行液晶阻挡10中的打开和关闭操作，可以实现立体场景显示。此外，根据其中液晶层14的显示单元20侧(光射出侧)的取向方向和显示单元20的入射侧偏振片(第一偏振片)的吸收轴方向是彼此平行的或正交的构造，可以获得与本发明的那些相同的优点。
此外，在该实施方式等中，在立体场景显示时，在液晶阻挡10的多个开闭部分11，12中，基于视频信号，开闭部分11被驱动以保持关闭状态，并且开闭部分12被驱动以变为打开状态，但是，可以执行与此相反的驱动(开闭部分12保持关闭状态，并且开闭部分11变为打开状态)。
此外，在该实施方式等中，为了获得高分辨率，开闭部分11，12中，开闭部分12已经被进一步分成两个组A，B，并且组A，B被分时地驱动，但是对于本发明而言，通过分时驱动的视频显示不是必需的。就是说，可以通过将液晶阻挡10中的所有开闭部分11驱动关闭并且将所有开闭部分12驱动打开，来分离多个视点视频。或者，开闭部分12的组的数量可以为3或更多，并且该3个或更多个组可以被顺序地驱动。
此外，在该实施方式等中，显示单元20中的射出侧(液晶阻挡10侧)的偏振片也充当液晶阻挡10中的入射侧(显示单元20侧)的偏振片，但是，可以分别设置两个偏振片。就是说，显示单元20的射出侧偏振片和液晶阻挡10的入射侧偏振片可以被结合。即使在此情况下，不必在显示单元和液晶阻挡之间设置λ/2片等的光学部件，并且可以获得与本发明的那些等同的优点。
此外，在该实施方式等中，WV膜被用作液晶阻挡中的视角补偿膜，但是，可以使用其他的视角补偿膜，或者可以不必设置视角补偿膜。
此外，在该实施方式等中，视频信号SA，SB包含6个视点视频，但是这不是限制性的，信号可以包含5个或更少，或者7个或更多视点视频。例如，在视频信号包含5个视点视频的情况下，可以以显示单元20的5个像素Pix对应于1个开闭部分12的比例设置。注意，视点视频的数量和用于显示其的像素的数量可以不必是相同的。就是说，例如，在相邻的4个像素Pix上显示的像素信息不一定针对不同的视点，而是可以包含相同视点的视频。或者，多个视点视频可以包含空白(blank，黑色或灰色)视频。
本申请包含与2010年8月10日向日本特许厅递交的日本在先专利申请No.JP 2010-179556中公开的主题相关的主题，通过引用将该申请的全部内容结合于此。
本领域技术人员应该理解，在权利要求书及其替代物的范围内，可以基于设计要求及其它因素作出各种修改、组合、附加组合及替代。

Claims (11)

1.一种显示设备，包括：
显示单元，其具有一对处于光入射侧和光射出侧的偏振片；以及
光阻挡单元，其被设置在所述显示单元的所述光入射侧或所述光射出侧，并且包含多个开闭部分作为光透射区域或光阻隔区域，
其中，所述光阻挡单元具有液晶层，所述液晶层在其光入射侧和光射出侧被沿彼此正交的方向进行取向控制，
所述液晶层的所述显示单元侧的取向方向与所述一对偏振片中的第一偏振片的吸收轴方向平行或正交，所述第一偏振片设置在所述显示单元的光阻挡单元侧。
2.如权利要求1所述的显示设备，其中，在所述第一偏振片和所述液晶层之间设有第二偏振片，所述第二偏振片对去往所述液晶层的入射偏振光或来自所述液晶层的输出偏振光进行控制，
所述第二偏振片的吸收轴方向与所述第一偏振片的吸收轴方向对齐。
3.如权利要求1所述的显示设备，其中，所述显示单元和所述光阻挡单元被结合。
4.如权利要求1至3中任一项所述的显示设备，其中，所述光阻挡单元具有：
一对基板，其将所述液晶层夹在中间；
第一和第二电极，其分别设置在所述一对基板的液晶层侧；
第一取向膜，其设置在所述第一电极上，并且沿第一取向方向控制所述液晶层；以及
第二取向膜，其设置在所述第二电极上，并且沿与所述第一取向方向正交的第二取向方向控制所述液晶层。
5.如权利要求4所述的显示设备，其中，对于所述第一取向膜和所述第二取向膜的取向控制分别通过擦拭处理来进行。
6.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述第一电极和所述第二电极中的至少一者包括多个能够各自提供电压的子电极，
与所述多个子电极分别对应的多个区域作为所述开闭部分。
7.如权利要求4所述的显示设备，其中，所述光阻挡单元中的所述液晶层以TN模式被驱动。
8.如权利要求7所述的显示设备，其中，所述显示单元包括以VA模式或IPS模式被驱动的液晶层，
所述第一偏振片的所述吸收轴方向是水平方向或垂直方向。
9.如权利要求7所述的显示设备，其中，所述显示单元包括以TN模式被驱动的液晶层，
所述第一偏振片的吸收轴方向是分别旋转到离水平方向或垂直方向45°的两个方向。
10.一种显示设备，包括：
显示单元；
光阻挡单元，其与所述显示单元相对地设置；以及
偏振片，其设置在所述显示单元和所述光阻挡单元之间，
其中，所述光阻挡单元具有液晶层，
所述液晶层在所述显示单元那侧的取向方向与所述偏振片的吸收轴方向平行或正交。
11.一种光阻挡装置，包括：
多个开闭部分，其作为光透射区域或光阻隔区域；以及
液晶层，其在其光入射侧和光射出侧中的一者处沿几乎水平方向受到取向控制，并在另一者处沿几乎垂直方向受到取向控制。
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