CN103154801A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的液晶显示装置10具备:显示面板11,其具有沿至少一个方向并列配置的多个像素、和配置在相邻的像素PX间遮挡光的遮光部11f;和视差屏障12,其与上述显示面板11相对地配置,具备沿像素PX的并列方向并列配置并且能够遮挡光的多个屏障部BA、和配置在相邻的屏障部BA之间并且能够透过光的多个屏障开口部BO,由此能够使在像素PX显示的图像通过视差而分离,当将像素PX的并列方向上的尺寸设为A(μm)、将遮光部11f的并列方向上的尺寸设为B(μm)、将屏障部BA的并列方向上的尺寸设为Wb(μm)时,屏障部BA具有满足式(1)的Wb。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置。
背景技术
在便携式电话、智能电话、PDA等的便携式信息终端装置、计算机、电视机接收装置等的电子设备中,使用具备液晶面板等的显示面板的显示装置。公知在这样的显示装置中,具备利用基于左右两眼的观察方式的区别即所谓的两眼视差感知立体像的人眼的特性的、被称为“视差屏障方式”的显示立体图像的功能。作为这样的具备显示立体图像的功能的显示装置的一例,已知有下述专利文献1中记载的装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-139947号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
上述专利文献1中的显示装置中,通过将相对于液晶面板等的显示面板将开关液晶等的视差屏障以相对状配置,由显示右眼用图像的右眼用像素和显示左眼用图像的左眼用像素构成显示面板具有的像素,并且通过视差屏障具有的屏障部和屏障开口部对上述右眼用像素和左眼用像素分别赋予规定的视野角,能够得到两眼视差效果且使观察者观察到立体图像。
在这样的显示装置中,根据相对显示装置的观察者的位置关系可能产生下面的问题。即,观察者在偏离最合适的观察位置的位置进行观察的情况下,构成通过屏障开口部观察到的像素的R、G、B各子像素的面积比例的平衡被破坏,有可能发生成为与原本不同的色感、即发生“着色”的情况。在此之外,观察者在偏离最合适的观察位置的位置进行观察的情况下,有可能发生右眼用像素也被左眼看到、反之左眼用像素也被右眼看到,即发生串扰。此外,由于显示用的光量被视差屏障的屏障部限制,因此也容易产生显示图像的亮度降低的问题。因此,实情是关于这些问题并未进行充分的研讨。
本发明基于上述情况而完成,其目的在于防止着色和串扰并且得到充分的亮度。
(用于解决课题的技术手段)
本发明的显示装置具备:显示面板,其具有沿至少一个方向并列配置的多个像素、和配置在相邻的上述像素间遮挡光的遮光部;和视差屏障,其与上述显示面板相对地配置,具备沿上述像素的并列方向并列配置并且能够遮挡光的多个屏障部、和配置在相邻的上述屏障部之间并且能够透过光的多个屏障开口部,由此能够使在上述像素显示的图像通过视差而分离,当将上述像素的上述并列方向上的尺寸设为A(μm)、将上述遮光部的上述并列方向上的尺寸设为B(μm)、将上述屏障部的上述并列方向上的尺寸设为Wb(μm)时,上述屏障部具有满足下述式(1)的上述Wb。
A-6≦Wb≦A+B/2    (1)
[0009]这样,与显示面板相对地配置的视差屏障,具有多个沿像素的并列方向并列配置的屏障部、和多个在相邻的屏障部之间配置的屏障开口部,因此通过屏障部间的屏障开口部能够观察到在像素显示的图像的观察角度为确定角度。由此,能够对在像素显示的图像通过视差进行分离,由此例如能够使观察者观察到立体图像(3D图像、三维图像)。
但是,在现有技术中,在观察者从偏离最合适观察位置的位置观察的情况下,通过屏障开口部观察到的像素有可能成为与原本的色感不同的色感,即发生着色的情况。此外,在观察者从偏离最合适的观察位置的位置观察的情况下,通过视差进行的图像分离可能变得不充分,即发生串扰。进而,由于通过视差屏障的屏障部限制用于显示的光量,因此也会产生显示图像的亮度降低的问题。
对此,通过本发明的发明人的研究,发现存在如下倾向:在使视差屏障具有的屏障部的并列方向上的尺寸Wb增大时,通过视差进行的图像的分离良好,串扰不易发生,但是屏障部的遮光范围扩大,因此基于屏障开口部的透光范围缩小,与之相伴有亮度降低的趋势。另一方面,判明具有如下倾向:使上述的Wb减小时,基于屏障部的遮光范围缩小,因此基于屏障开口部的透光范围扩大,与之相伴亮度提高,但通过视差进行的图像的分离变得不充分,使得上述串扰变得容易发生。进而通过本发明的发明人的研究判明了如下情况:上述Wb为规定数值时,通过屏障开口部像素以原本的色感被观察到,上述着色最难以发生,不论是使Wb比该数值大还是小,都将使着色容易发生。
在此,作为本发明的发明人进一步地深入反复研究的结果,得出如下结论:通过使屏障部的并列方向的尺寸Wb在上述式(1)所记载的数值范围,使通过视差进行的图像的分离得以充分进行,并且能够确保足够的屏障开口部的透过光量,而且像素能够以原本的色感被观察到。由此,串扰不易发生,并且能够得到充分的亮度,进而能够良好地抑制着色。
作为本发明的实施方式,优选为下面的结构。
(1)上述屏障部具有满足下述式(2)的上述Wb。上述的串扰的问题能够通过在像素显示的图像而使其发生得到缓解,但是上述着色和亮度的问题则与在像素显示的图像无关都发生,是更根源的问题。在这一点上,通过使Wb为如上所述的数值范围,能够更好地抑制着色问题,且能够得到高亮度。
Wb≦A    (2)
(2)上述屏障部具有满足下述式(3)的上述Wb。这样,能够最好地抑制着色问题。
Wb=A-2    (3)
(3)上述屏障部具有满足下述式(4)的上述Wb。这样在上述式(1)的数值范围中,能够使亮度为最高。
Wb=A-6    (4)
(4)上述屏障部具有满足下述式(5)的上述Wb。这样,能够通过与像素具有相同尺寸的屏障部对着色和串扰进行抑制,能够得到高的亮度。
Wb=A    (5)
(5)上述屏障部具有满足下述式(6)的上述Wb。这样在上述式(1)的数值范围中,能够最好地抑制串扰。
Wb=A+2/B    (6)
(6)当上述屏障开口部的在上述并列方向的尺寸为Wo(μm)时,使上述屏障部和上述屏障开口部分别具有相对于常数K满足下述式(7)的上述Wb和上述Wo。这样,屏障开口部的并列方向上的尺寸Wo为从常数K减去屏障部的尺寸Wb的数值,因此具有如下关系:使Wb增大时,Wo可靠地减小,反之使Wb减小时,Wo可靠地增大。屏障部和屏障开口部具有这样的相关关系,因此串扰的问题和亮度的问题具有二律背反的关系,但是能够通过使Wb在满足式(1)的数值范围而良好地抑制串扰,得到足够高的亮度。
K=Wb+Wo    (7)
(7)上述屏障部和上述屏障开口部分别具有满足下述式(8)的上述Wb和上述Wo。这样,即使将屏障部和屏障开口部的各尺寸Wb、Wo相加时,使像素和遮光部的各尺寸A、B相加而变为2倍的大小,也能够抑制着色和串扰并得到高亮度。
Wb+Wo=2A+2B    (8)
(8)上述像素包括沿上述并列方向排列的多个子像素并且在各上述子像素之间设置有上述遮光部,当将上述像素中包括的各上述子像素的上述并列方向上的尺寸设为As(μm),将上述像素中包括的上述子像素的数量设为n,将上述像素中包括的各上述子像素之间配置的上述遮光部的上述并列方向上的尺寸设为B时,上述像素具有满足下述式(9)的上述A,其中n为2以上的自然数。由此,即使在使用具有包括多个子像素的像素的显示面板的情况下,也能够良好地抑制串扰和着色的问题,且能够得到足够高的亮度。
A=n·As+(n-1)B    (9)
(9)上述视差屏障包括呈相互相对的一对基板和封入在上述一对基板之间的液晶。这样,能够通过使视差屏障成为所谓的液晶面板,来实现例如制造成本的低廉化等效果。
(10)在上述一对基板的至少任一个,设置有在上述并列方向上并列配置且呈条状的多个透明电极部,上述视差屏障,通过对各上述透明电极部施加的电压控制上述液晶的光透过率,由此选择性地形成上述屏障部。这样,例如在使液晶的光透过率在整个区域中为最大时,在视差屏障不形成屏障部,因此能够使在像素显示的图像不产生视差。这样,能够通过对各透明电极部施加的电压,选择性地形成屏障部,因此能够使观察者观察到立体图像(3D图像、三维图像)或观察到平面图像(2D图像、二维图像),能够进行立体图像与平面图像的切换。
(11)在上述显示面板中上述像素并列配置为矩阵状,在构成上述视差屏障的上述一对基板中,分别沿相互正交的方向以并列的形式配置有多个上述透明电极部,上述屏障部至少具有将上述透明电极部的宽度尺寸和相邻的上述透明电极部之间的间隔相加的大小的上述Wb。这样,不管是在显示面板为相互正交的2姿态的哪一种情况下,都能够使观察者观察到立体图像。另一方面,对于相邻的透明电极部间的区域,可能不能够得到所期望的电位差,不能够充分地控制液晶的光透过率,屏障部有效地扩大,但是通过使屏障部的尺寸Wb为上述这样的包含透明电极部间的间隔的大小,能够适当地防止串扰和着色现象的发生,且能够得到高亮度。
(12)在上述视差屏障中俯视时与上述透明电极部的端缘部重叠的区域,形成有能使上述液晶发生向错的向错区域,上述屏障部具有将上述透明电极部的宽度尺寸、相邻的上述透明电极部间的间隔、和上述向错区域的宽度尺寸相加的大小的上述Wb。这样,在向错区域,可能因液晶的取向状态紊乱而不能够得到所期望的电位差,不能够充分地控制光透过率,屏障部有效地扩大,但是通过使屏障部的尺寸Wb为上述这样的包含透明电极部间的间隔和向错区域的大小,能够适当防止串扰和着色现象发生,且能够得到高亮度。
(13)上述视差屏障相对于上述显示面板配置于显示侧。这样,例如能够使视差屏障具备触摸面板的功能,能够使观察者从显示侧直接操作,因此能够实现高功能化等效果,是更有用的。
(14)上述显示面板包括呈相互相对的一对基板和封入在上述一对基板之间的液晶。这样,能够通过使显示面板成为所谓的液晶面板,来实现例如制造成本的低廉化的效果。
(15)具备照明装置,其与上述显示面板呈相对状并且相对于上述显示面板配置于与显示侧相反的一侧,并且能够对上述显示面板供给光。这样,能够利用从照明装置供给的光,在显示面板的各像素显示图像。由此,能够得到显示的图像的亮度高的装置。
(发明的效果)
根据本发明,能够防止着色和串扰并且得到充分的亮度。
附图说明
图1表示本发明的实施方式1所涉及的液晶显示装置的概略结构的截面图。
图2液晶显示装置的平面图。
图3液晶面板和视差屏障的截面图。
图4表示构成液晶面板的CF基板中的着色部的排列的平面图。
图5表示构成视差屏障的第一基板的透明电极部的排列(第一电极和第二电极)的平面图。
图6表示构成视差屏障的第二基板的透明电极部的排列(第三电极和第四电极)的平面图。
图7表示在显示立体图像时,用于肖像画(portrait)时与用于风景画(landscape)时的各电极的信号的概略时间图。
图8表示构成视差屏障的第一基板的透明电极部(第二基板的透明电极部)与屏障部及屏障开口部的平面配置关系的平面图。
图9表示用于肖像画时的构成液晶面板的CF基板的着色部与屏障部和屏障开口部的平面配置关系的平面图。
图10表示用于风景画时的构成液晶面板的CF基板的着色部与屏障部和屏障开口部的平面配置关系的平面图。
图11概略表示观察者的眼、视差屏障的屏障部和屏障开口部以及液晶面板的右眼用像素和左眼用像素的关系的说明图。
图12用于说明比较实验中串扰相关的XT值的测定方法的图表。
图13用于说明比较实验中着色涉及的CA值的测定方法的图表。
图14表示CA值与显示品质的关系的表。
图15表示比较实验中使屏障部的宽度尺寸变化时的CA值和XT值的关系的图表。
图16本发明的实施方式2涉及的液晶面板和视差屏障的截面图。
图17概略显示观察者的眼、液晶面板的右眼用像素和左眼用像素、以及视差屏障的屏障部和屏障开口部的关系的说明图
图18用于说明基于本发明的实施方式3涉及的透明电极部间的间及向错(disclination)区域的屏障部的宽度尺寸的设计的平面图。
图19表示构成本发明的其他实施方式(19)涉及的视差屏障的第一基板中的第一电极的平面图
图20表示构成视差屏障的第二基板中的相对电极的平面图。
具体实施方式
<实施方式1>
利用图1至图15对本发明的实施方式1进行说明。在本实施方式中,针对液晶显示装置10(显示装置)举例表示。此外,各附图的一部分中表示有X轴、Y轴和Z轴,以各轴方向成为各附图中所示的方向的方式描绘。另外,针对上下方向,以图1为基准且以该图上侧为正面侧、以该图下侧为背面侧。
首先,针对液晶显示装置10的结构进行说明。液晶显示装置10如图1和图2所示,作为全体在俯视时为长方形状,以肖像画(纵置)或风景画(横置)的任一个姿态使用,包括:显示图像的液晶面板(显示面板)11;能够使在液晶面板11的显示面显示的图像作为立体图像(3D图像、三维图像)被观察者观察到的视差屏障12;作为向液晶面板11和视差屏障12照射光的外部光源的背光源装置13(照明装置)。其中,视差屏障12以在液晶面板11的正面侧(显示面侧、光出射侧)层叠的形式配置并且通过粘接剂层GL被一体化形成。并且液晶显示装置10包括:保持(夹持)被一体化的液晶面板11和视差屏障12的边框14、安装有边框14并且容纳液晶面板11和背光源装置12的框体15。本实施方式中的液晶显示装置10用于便携式信息终端(包括电子书、PDA等)、便携式电话(包括智能电话等)、笔记本电脑、数字式相框、便携式游戏机等的各种电子设备(未图示)。因此,构成液晶显示装置10的液晶面板11的画面尺寸,被形成为例如3.4英寸等数英寸~十几英寸左右,一般是分类为小型或中小型的大小。
针对液晶显示面板11进行说明。液晶面板11如图2和图3所示,包括形成为长方形状的一对透明的(具有透光性)的玻璃制的基板11a、11b,和存在于两基板11a、11b之间、包含作为随着电场施加而其光学特性变化的物质的液晶分子的液晶层(未图示),两基板11a、11b以维持液晶层的厚度的量的间隙的状态通过未图示的密封剂贴合。该液晶面板11,在用于肖像画时,长边方向(Y轴方向)与观察者观察时的纵方向(上下方向)一致,短边方向(X轴方向)与观察者观察时的横方向(左右方向、双眼LE、RE的并列方向)一致,在用于风景画时,长边方向与观察者观察时的横方向一致,短边方向与观察者观察时的纵方向一致。此外,两基板11a、11b的外表面侧分别贴有偏光板11c、11d。
设两基板11a、11b中正面侧(前面侧)为CF基板11a,设背面侧(后面侧)为阵列基板11b。在阵列基板11b的内表面侧(液晶层侧、与CF基板11a的相对面一侧),作为开关元件的TFT(薄膜晶体管,Thin Film Transistor)和像素电极以矩阵状并列配置多个,并且呈格子状的栅极配线和源极配线设置成在这些TFT和像素电极的周围包围。从未图示的控制电路对各配线供给规定的图像信号。像素电极包括ITO(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)或ZnO(Zinc Oxide:氧化锌)这样的透明电极。
另一方面,在CF基板11a的内表面侧(液晶层侧、与阵列基板11b的相对面侧),如图4所示,在与阵列基板11b侧的各像素电极在俯视时重叠的位置排列设置有多个彩色滤光片。彩色滤光片为呈R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的各着色部11e沿X轴方向交替排列配置。着色部11e在俯视时呈长方形并且其长边方向和短边方向与基板11a、11b的长边方向和短边方向一致,在CF基板11a上在X轴方向和Y轴方向上分别以矩阵状并列配置有多个。在构成彩色滤光片的各着色部11e之间,形成有为了防止混色的格子状的遮光部(黑矩阵)11f。遮光部11f配置为俯视时相对于阵列基板11b侧的栅极配线和源极配线重叠。在该液晶面板11中,通过R、G、B三色的着色部11e和与其对应的3个像素电极的组构成作为显示单位的1个像素PX,通过各着色部11e和与其对应的各像素电极的组分别构成3个子像素PXs。构成1个像素PX的子像素PXs的并列方向与X轴方向一致。另外,像素PX沿显示面(X轴方向和Y轴方向)以矩阵状各并列配置有多个。在各着色部11e和遮光部11f的表面,设置有与阵列基板11b侧的像素电极相对的对置电极。该CF基板11a被形成为比阵列基板11b小一圈的大小。另外,在两基板11a、11b的内表面侧,分别形成有用于使包含于液晶层的液晶分子取向的取向膜。
本实施方式的液晶面板11具有的像素PX的宽度尺寸,即X轴方向的尺寸A,相对于子像素PXs的宽度尺寸As以及子像素PXs之间配置的遮光部11f的宽度尺寸B具有下述式(9)表示的关系。在式(9)中,“n”为像素PX中包含的子像素PXs的数量,因此在本实施方式中,令像素PX的宽度尺寸A为“3As+2B”。此外,各宽度尺寸A、As、B,其单位均为“μm”。
[式10]
A=n·As+(n-1)B    (9)
在视差屏障12之前先针对背光源装置13进行简单说明。背光源装置13为所谓的边光型(side light:侧光源型),包括:光源;在正面侧(液晶面板11侧、光出射侧)开口且容纳光源的大致箱型的底座;配置为光源与端部相对且对来自光源的光进行导光向底座的开口部射出的导光部件;和以覆盖底座的开口部的方式配置的光学部件。从光源发出的光入射至导光部件的端部然后在导光部件内传播,向底座的开口部射出后,通过光学部件转换成面内的亮度分布均匀的面状的光,然后照射于液晶面板11。于是,通过液晶面板11具有的TFT的驱动,使对液晶面板11的光的透过率在显示面的面内有选择性地受到抑制,由此能够在显示面显示规定的图像。此外,对于光源、底座、导光部件和光学部件,省略详细的图示。
接着,对视差屏障12进行详细说明。如图2和图3所示,視差屏障12包括:呈长方形的一对透明的(具有透光性)的玻璃制的基板12a、12b;和存在于两基板12a、12b之间、包含作为随着电场施加光学特性变化的物质的液晶分子的液晶层(未图示),两基板12a、12b以维持与液晶层的厚度相应的量的间隙的状态通过未图示的密封剂贴合,形成为所谓的液晶面板。视差屏障12具有与液晶面板11大致相同的画面尺寸,并且以与液晶面板11并行的姿态通过粘接剂层GL贴合,在用于肖像画时,长边方向(Y轴方向)与观察者观察时的纵方向(上下方向)一致,短边方向(X轴方向)与观察者观察时的横方向(左右方向、双眼LE、RE的并列方向)一致,在用于风景画时,长边方向与观察者观察时的横方向一致,短边方向与观察者观察时的纵方向一致。此外,在正面侧配置的第一基板12a的外表面侧,粘贴有偏光板12c。于是,该视差屏障12,通过根据施加于液晶层的电压对液晶分子的取向状态和光透过率进行控制,能够形成在后面详细叙述的屏障部BA,由此能够通过视差分离在液晶面板11的像素PX显示的图像,使观察者将该图像作为立体图像观察到。即,该视差屏障12是通过对液晶层的光透过率进行有源控制而能够对液晶面板11的显示面切换显示平面图像(2D图像、二维图像)与立体图像(3D图像、三维图像)的切换式液晶面板。
在构成视差屏障12的正面侧的第一基板12a的内表面侧(液晶层侧、与第二基板12b的相对面一侧),如图5所示,透明电极部12d并列设置有多个。透明电极部12d呈沿第一基板12a的长边方向(Y轴方向)延伸的大致固定宽度的条状(带状),并且在第一基板12a的短边方向(X轴方向)隔开规定的间隔并列配置有多个。该透明电极部12d的个数,与液晶面板11的像素PX的X轴方向的并列数相同。各透明电极部12d的宽度方向(并列方向)与构成像素PX的3个子像素PXs的并列方向(X轴方向)一致,各透明电极部12d的延伸方向和与构成液晶面板11具有的像素PX的3个子像素PXs的并列方向正交的方向(Y轴方向)一致。透明电极部12d分组为2组,形成为后面叙述的构成第一电极E1的透明电极部与构成第二电极E2的透明电极部交替排列。具体而言,沿X轴方向排列的多个透明电极部12d中,通过使例如第奇数个的透明电极部的一端侧相互连接而构成呈梳齿状的第一电极E1,而通过将第偶数个的透明电极部的另一端侧相互连接,构成以与第一电极E1啮合的形式呈梳齿状的第二电极E2。
与此相对,在第二基板12b的内表面侧(液晶层侧、第一基板12a的相对面一侧),如图6所示,透明电极部12e并列设置有多个。透明电极部12e呈沿第二基板12b的短边方向(X轴方向)延伸的大致固定宽度的条状(带状),并且在第二基板12b的长边方向(Y轴方向)隔开规定的间隔并列配置有多个。即,第二基板12b具有的透明电极部12e,其延伸方向和并列方向与第一基板12a具有的透明电极部12d的延伸方向和并列方向(参照图5)分别正交。另外,各透明电极部12e的延伸方向与构成液晶面板11具有的像素PX的3个子像素PXs的并列方向(X轴方向)一致,各透明电极部12e的宽度方向(并列方向)和与构成像素PX的3个子像素PXs的并列方向正交的方向(Y轴方向)一致。另外,透明电极部12e的个数与液晶面板11的像素PX的Y轴方向的并列数相同。第二基板12b具有的透明电极部12e分组为2组,形成为后面叙述的构成第三电极E3的透明电极部与构成第四电极E4的透明电极部交替排列。具体而言,沿Y轴方向并列的多个透明电极部12e中,通过将例如第奇数个的透明电极部的一端侧相互连接构成呈梳齿状的第三电极E3,而通过将第偶数个的透明电极部的另一端侧相互连接,构成以与第三电极E3啮合的形式呈梳齿状的第四电极E4。
作为本实施方式的视差屏障12,例如能够使用在相对的第一电极E1和第二电极E2、与第三电极E3和第四电极E4之间的电位差为0时,液晶层的光透过率最大,在整个区域能够最大限度地透过光的、所谓常白模式的切换式液晶面板。在此基础上,在本实施方式中,通过对视差屏障12具有的第一电极E1、第二电极E2、第三电极E3和第四电极E4作为交流电压供给单极性的矩形波,来控制其驱动。
具体而言,例如将液晶显示装置10以肖像画使用时,如图7的上段所示,对第二电极E2、第三电极E3和第四电极E4作为交流电压分别供给同相位的单极性矩形波,而对第一电极E1、作为交流电压供给与第二电极E2、第三电极E3和第四电极E4相反相位的单极性的矩形波时,在第二电极E2与第三电极E3和第四电极E4之间不产生电位差,但在第一电极E1与第三电极E3和第四电极E4之间产生电位差。由此,能够使液晶层中与第一电极E1在俯视时重叠的区域的光透过率为最小,使与第二电极E2在俯视时重叠的区域的光透过率为最大。此外,在本实施方式中,施加于各电极E1~E4的交流电压为电压值是0/5V程度且频率为90Hz程度。由此,如图8和图9所示,视差屏障12中、与第一电极E1在俯视时重叠的区域中,形成有遮光的屏障部BA,而与第二电极E2在俯视时重叠的区域中,形成有使光透过的屏障开口部BO。屏障部BA与屏障开口部BO的位置关系为,沿X轴方向交替并列,相邻的屏障部BA之间存在屏障开口部BO,相邻的屏障开口部BO之间存在屏障部BA。屏障部BA和屏障开口部BO都与各透明电极部12d同样呈沿Y轴方向延伸的条状,并且以沿X轴方向(子像素PXs的并列方向)交替并列的形式各配置有多个。屏障部BA的宽度尺寸(X轴方向的尺寸)Wb与形成第一电极E1的透明电极部12d的宽度尺寸大致相等。屏障开口部BO的宽度尺寸(X轴方向的尺寸)Wo形成为将构成第二电极E2的透明电极部12d的宽度尺寸和相邻的透明电极部12d之间的间隔的2倍的尺寸相加的大小。
液晶显示装置10作为肖像画使用,如图11所示,形成使观察者的两眼LE、RE的并列方向为与屏障部BA和屏障开口部BO的并列方向(X轴方向)一致的状态,同时在液晶面板11的各像素PX显示图像时,所显示的图像由屏障部BA限制观察角度,且仅能够通过屏障开口部BO在规定的角度范围内观察到。因此,对于液晶面板11的驱动,以在X轴方向上排列的各像素PX交替显示左眼用图像和右眼用图像的方式进行控制,由此能够利用基于上述视差屏障12产生的视差使观察者的右眼RE和左眼LE分离地观察到右眼用图像(右眼用像素RPX)和左眼用图像(左眼用像素LPX),由此能够得到两眼视差效果并且使观察者观察到立体图像。
另一方面,将液晶显示装置10以风景画使用时,如图7的下段所示,对第一电极E1、第二电极E2和第四电极E4作为交流电压分别供给同相位的单极性矩形波,而对第三电极E3作为交流电压供给与第一电极E1、第二电极E2和第四电极E4相反相位的单极性矩形波。此时,在第一电极E1与第二电极E2和第四电极E4之间不产生电位差,但在第一电极E1与第二电极E2和第三电极E3之间产生电位差。由此,如图8和图10所示,液晶层中与第三电极E3在俯视时重叠的区域的光透过率为最小,形成有屏障部BA,而与第四电极E4在俯视时重叠的区域的光透过率为最大,形成屏障开口部BO。此时形成的屏障部BA和屏障开口部BO都呈沿X轴方向延伸的条状,并且以沿Y轴方向交替地并列的方式配置。而且,对于液晶面板11的驱动,以在Y轴方向排列的各像素PX交替显示左眼用图像和右眼用图像的方式进行控制。由此,液晶显示装置10作为风景画使用,如图11所示,形成使观察者的两眼LE、RE的并列方向与屏障部BA和屏障开口部BO的并列方向(Y轴方向)一致的状态,同时在液晶面板11的各像素PX显示图像时,将该图像通过視差分离而能够作为立体图像被观察者观察到。在上述的图8和图11中,作为风景画使用时涉及的符号(12e、E3、E4)和X轴及Y轴附加括号。此外,在作为风景画使用时,观察者在从最适合的观察位置相对于Y轴偏离的位置观察时,构成像素PX的R、G、B的子像素PXs的可视面积的比例全相同。因此,对于着色的问题,作为风景画使用时与作为肖像画使用时相比,相对更加难以发生。
优选在这样的作为肖像画使用时和作为风景画使用时的两种情况下,在能够立体显示的液晶显示装置10,内置有未图示的陀螺传感器并且通过该陀螺传感器对液晶显示装置10的姿态(是肖像画还是风景画)进行检测,基于该检测信号对液晶面板11和视差屏障212的驱动在肖像画模式与风景画模式之间自动切换。
此外,在观察者观察平面图像时,对所有的电极E1~E4作为交流电压分别供给相同位相的单极性矩形波时,第一电极E1和第二电极E2与第三电极E3和第四电极E4之间不产生电位差,由此能够在液晶层的整个区域中使光透过率为最大。由此,在视差屏障12不形成遮光的屏障部BO。因此,不会在液晶面板11的各像素PX所显示的图像产生视差,由此能够使观察者观察到平面图像(2D图像、二维图像。)
此外,也能够使供给至视差屏障12的各电极E1~E4的交流电压为正负对称的方波,此时,在进行立体显示时,例如作为肖像画使用时,将第二电极E2和第三电极E3及第四电极E4都接地,而对第一电极E1作为交流电压供给上述正负对称的方波,由此能够使液晶层中与第一电极E1在俯视时重叠的区域的光透过率为最小,形成屏障部BA,于是能够得到两眼视差效果。另一方面,在进行平面显示时,使所有的电极E1~E4都接地(使之为GND)而成为同电位时,在相对的第一电极E1和第二电极E2与第三电极E3和第四电极E4之间不产生电位差,因此不形成屏障部BA。
但是,在现有技术中,作为肖像画使用时,在观察者从最合适的观察位置偏离的位置观察液晶显示装置10的情况下,通过屏障开口部BO观察到的构成像素PX的3色子像素PXs的面积比例的平衡被破坏,有可能发生成为与原本色感不同的色感、即发生“着色”的情况。具体而言,观察者在从最合适的观察位置在X轴方向、即向构成像素PX的子像素PXs的并列方向上偏离的位置观察时,如图9所示,R、G、B的各子像素PXs中与屏障部BA相邻的位置的子像素PXs的可视面积变化,而离开屏障部BA的位置的子像素PXs的可视面积不发生变化,因此被观察者观察到的各子像素PXs的面积比例的平衡被破坏,即色感与原本色感不同,发生着色现象。此外,在作为肖像画使用时和作为风景画使用时的两种情况下,观察者在从最合适的位置偏离的位置观察的情况下,视差导致的图像的分离变得不充分,有可能使右眼RE看到左眼用图像、左眼LE看到右眼用图像,发生所谓的串扰现象。进而,由于视差屏障12的屏障部BA的设定而显示用的光量被限制,因此也会产生显示图像的亮度有降低的趋势的问题。
于是,本发明的发明人经过反复深入的研究后,实现了如下的成果:着眼于视差屏障12具有的屏障部BA的宽度尺寸,即像素PX的并列方向(X轴方向)上的尺寸Wb,对能够消除或缓解上述的着色程度、串扰程度以及亮度的问题的宽度尺寸Wb的数值范围能够确定,该数值范围适用于本实施方式的视差屏障12的屏障部BA。具体而言,令屏障部BA的宽度尺寸为Wb(单位是“μm”),令液晶面板11的像素PX的宽度尺寸(X轴方向的尺寸)为A(单位是“μm”),令液晶面板11的遮光部11f的宽度尺寸(X轴方向的尺寸)为B(单位是“μm”)时,宽度尺寸Wb的优选数值范围如下述式(1)所示。接着,对于作为将Wb的数值范围由式(1)确定的根据的比较实验进行说明。
A-6≦Wb≦A+B/2    (1)
<比较实验>
对比较实验进行详细说明。在该比较实验中,事先准备多个屏障部BA的宽度尺寸Wb不同的视差屏障12(共8个),并且在作为肖像画使用时,对各自的串扰程度(以下为XT值)和着色程度(以下为CA值)进行测定,其结果如图15的图表所示。具体而言,令“Wb=80μm”时的实验为实施例1,令“Wb=83μm”时的实验为实施例2,令“Wb=74μm”时的实验为比较例1,令“Wb=88μm”时的实验为比较例2,令“Wb=90μm”时的实验为比较例3,令“Wb=92μm”时的实验为比较例4,令“Wb=94μm”时的实验为比较例5,令“Wb=101μm”时的实验为比较例6。在该比较实验中,以像素PX的宽度尺寸A为82μm作为前提,令子像素PXs的宽度尺寸As为24μm,令遮光部11f的宽度尺寸B为5μm(参照图4)。另外,在图15中,实施例1以“EM1”表示,实施例2以“EM2”表示,比较例1以“CO1”表示,比较例2以“CO2”表示,比较例3以“CO3”表示,比较例4以“CO4”表示,比较例5以“CO5”表示,比较例6以“CO6”表示。
此外,屏障开口部BO的宽度尺寸(X轴方向的尺寸)Wo,相对于屏障部BA的宽度尺寸Wb、像素PX的宽度尺寸A、遮光部11f的宽度尺寸B具有下述式(8)所示的关系。即,令屏障开口部BO的宽度尺寸Wo与屏障部BA的宽度尺寸Wb联动变化,具有令宽度尺寸Wb增大时可靠地使宽度尺寸Wo减小、令宽度尺寸Wb减小时可靠地使宽度尺寸Wo增大这样的相关关系。于是,各实施例和各比较例的视差屏障12的亮度,与屏障开口部BO的宽度尺寸Wo的大小成比例地变化,基于屏障部BA的遮光范围(宽度尺寸Wb)缩小、屏障开口部BO的透光范围(宽度尺寸Wo)扩大时,亮度变高,与此相对,基于屏障部BA的遮光范围增大、基于屏障开口部BO的透光范围缩小时,具有亮度变低的趋势。具体而言,实施例1中“Wo=94μm”,实施例2中“Wo=91μm”,比较例1中“Wo=100μm”,比较例2中“Wo=86μm”,比较例3中“Wo=84μm”,比较例4中“Wo=82μm”,比较例5中“Wo=80μm”,比较例6中“Wo=73μm”。
Wb+Wo=2A+2B    (8)
此外,将根据上述式(8)得到的屏障部BA的宽度尺寸Wb,代入上述式(1)时,得到下述式(10),能够得到屏障开口部BO的宽度尺寸Wo的优选数值范围。相对于式(1)的数值范围Wb,式(10)的数值范围Wo总是为相对大的数值。
A+3B/2≦Wo≦A+2B+6    (10)
在此,对上述比较实验的相关的条件等进行详细说明。首先,测定比较实验中XT值和CA值时的测定位置和液晶显示装置10(视差屏障12)的距离D(单位为“mm”),基于下述式(11)计算。式(11)中的“E”为左右眼RE、LE间的距离(单位为“mm”),“S”为屏障部BA和彩色滤光片的着色部11e之间的距离(单位为“mm”),“n”是屏障部BA与彩色滤光片的着色部11e之间的折射率(无单位),“P”是像素PX的排列间距,具体而言为将遮光部11f的宽度尺寸B加上像素PX的宽度尺寸A的尺寸(单位为“mm”)(参照图3和图11)。例如,E=62mm、S=0.68mm、n=1.52、P=0.087mm的情况下,D=318mm。此外,上述数值中,在仅令P为“0.096mm”时,D=289mm。将从液晶显示装置10隔开上述距离D的位置定义为观察立体图像的最合适的观察位置。
D=E·S/n·P    (11)
接着,对表示串扰程度的XT值进行说明。本实施方式的XT值,定义为作为左眼LE的串扰程度的LXT值和作为右眼RE的串扰程度的RXT值的平均值。以下,参照图12、式(12)和式(13)进行说明。首先,在图12中,令纵轴为亮度,令横轴为测定位置相对于显示面的法线方向的角度(视角),“-θ”表示向左侧倾斜的情况的角度,“+θ”表示向右侧倾斜的情况的角度。图12分别表示:在使液晶面板11的右眼用像素RPX进行黑显示并且使左眼用像素LPX进行白显示的情况(图12的实线表示的曲线);使液晶面板11的右眼用像素RPX进行白显示并且左眼用像素LPX进行黑显示的情况(图12的点划线表示的曲线);和使左眼用像素LPX和右眼用像素RPX均进行黑显示的情况(图12的两点划线表示的曲线)的角度θ与亮度的关系。
于是,LXT值表示:相对使右眼用像素RPX进行黑显示并且使左眼用像素LPX进行白显示时(图12的实线表示的曲线)的左眼用像素(-θ侧)的亮度Lw的、使右眼用像素RPX进行白显示并且使左眼用像素LPX进行黑显示时(图12的点划线表示的曲线)的左眼用图像(-θ侧)的亮度Lb的比率,由下述式(12)定义。RXT值表示:相对使右眼用像素RPX进行白显示并且使左眼用像素LPX进行黑显示时(图12的点划线表示的曲线)的右眼用图像(+θ侧)的亮度Rw的、使右眼用像素RPX进行黑显示并且使左眼用像素LPX进行白显示时(图12的实线表示的曲线)的右眼用图像(+θ侧)的亮度Rb的比率,由下述式(13)定义。此外,式(12)中的“亮度Lbg”为使左眼用像素LPX和右眼用像素RPX均进行黑显示时(图12的两点划线表示的曲线)的左眼用图像的亮度,式(13)中的“亮度Rbg”为使左眼用像素LPX和右眼用像素RPX均进行黑显示时的右眼用图像的亮度。在图12中沿着纵轴的虚线表示上述的最合适的观察位置的角度+θ、-θ,将在该观察位置测量的XT值作为本比较实验的测定值。此外,图12中的角度+θ、-θ处的XT值为最小值。另外,XT值意思是指当数值越大则越容易看到双重像、显示品质恶化,数值越小则越难看到双重像、显示品质提高。
LXT=(Lb-Lbg)/(Lw-Lbg)    (12)
RXT=(Rb-Rbg)/(Rw-Rbg)    (13)
接着,对于表示着色程度的CA值进行说明。CA值定义为立体图像显示时与平面图像显示时的色差的因视角变化而产生的变动量。以下,参照图13、图14和式(14)进行说明。在计算CA值时,首先使液晶面板11对平面图像进行全面白显示,然后使测定位置的相对显示面的法线方向的角度(视角)变化的同时取得作为XYZ表色系的3刺激值的X值、Y值、Z值,另一方面对于立体图像也同样取得X值、Y值、Z值。通过计算出各视角的立体图像显示时与平面图像显示时的色差而得到的色差与视角的关系如图13所表示。图13中纵轴为色差ΔE*ab(无单位),横轴为视角θ。于是,CA值为上述得到的色差ΔE*ab的最小值与最大值之差。此外,在图13中,举例表示了CA值相对较小的实施例2(图13所示的粗线曲线)和CA值相对较大的比较例5(图13所示的细线曲线)。此外,在图13中,与图15同样地,将实施例2记作“EM2”、比较例5记作“CO5”。该CA值意思是指当数值越大则色差的变动量越大,显示品质恶化,数值越小则色差的变动量小,显示品质提高。具体而言,图14为表示CA值与显示品质的关系的表,CA值为0~10时观察者几乎感觉不到着色,显示品质极好,为“◎”,CA值为10~20的情况下,观察者感觉不到明显的着色,显示品质良好,为“○”,CA值为20~40时,观察者能够稍微感觉到着色,显示品质稍微劣化,为“△”,CA值超过40时,观察者很容易就能感觉到着色,显示品质不足,为“×”。在本比较实验中,上述显示品质为“◎”或“○”时,即CA值为0~20的范围内,判定为能够大体上维持足够的显示品质。
上述色差ΔE*ab由下面的式(14)定义。在式(14)中,ΔL*为CIE1976(L*a*b*)显色系统的明度L*,表示立体图像显示时的明度L*3D和平面图像显示时的明度L*2D之差。另外,Δa*为CIE1976(L*a*b*)显色系统的色相a*,表示立体图像显示时的色相a*3D与平面图像显示时的色相a*2D之差。另外,Δb*为CIE1976(L*a*b*)表色系统的彩度b*,表示立体图像显示时的彩度b*3D与平面图像显示时的彩度b*2D之差。
ΔE*ab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2    (14)
对以如上所述的条件进行的比较实验的结果参照图15进行详细说明。首先,将图15所示的各实施例和各比较例的XT值进行比较时,可知存在如下趋势:在使视差屏障12具有的屏障部BA的宽度尺寸Wb增大时,XT值减小,而使宽度尺寸Wb减小时,XT值增加。这意味着,使基于屏障部BA的遮光范围扩大时,能够通过视差将液晶面板11的像素PX显示的图像良好地分离,反之基于屏障部BA的遮光范围缩小时,通过视差进行的图像分离变得不充分而容易产生双重像(参照图11)。另一方面,存在如下趋势:使屏障部BA的宽度尺寸Wb增大时,与之联动地屏障开口部BO的宽度尺寸Wo减小,因此透光范围缩小并且透过光量即亮度降低,反之屏障部BA的宽度尺寸Wb减小时,与之联动地屏障开口部BO的宽度尺寸Wo增大,因此透光范围扩大并且亮度提高。即,可以说XT值与亮度相对于屏障部BA的宽度尺寸Wb的变动存在二律背反(antinomy)的关系。
另一方面,可以说存在如下趋势:关于CA值,当屏障部BA的宽度尺寸Wb为特定的值、具体而言为实施例1的80μm时为最低,观察者能够以原本的色感观察到图像,但Wb为80μm以下时(比较例1)和80μm以上时(实施例2、比较例2~6)CA值转变为增加,相对于80μm的差的绝对值越大,CA值也越大。该CA值的最适当值通过下面所示的式(3)得到,为从像素PX的宽度尺寸A减去2μm的值。该CA值,如图14所示为20以下就能够得到大致足够的显示品质。另一方面,XT值为3%以下就能够得到大致足够的显示品质。于是,综合地考量这些CA值、XT值和亮度的关联性,通过使屏障部BA的宽度尺寸Wb为上述式(1)记载的数值范围,串扰和着色均难以发生,并且能够得到足够高的亮度,可以说能够得到足够高的显示品质。于是,将本比较实验的像素PX的宽度尺寸A和遮光部11f的宽度尺寸B的具体的数值代入式(1)时,在本比较实验中屏障部BA的宽度尺寸Wb的具体的优选数值范围如下述式(15)所示。在式(15)的数值范围中虽然含有实施例1、2,但不包括比较例1~6。此外,在图15也表示出式(15)的数值范围的阈值(76μm,84.5μm)。在式(15)表示的数值范围中,CA值总是为20以下。另外,使Wb在式(15)所示的数值范围时,屏障开口部BO的宽度尺寸Wo为下述式(16)所示的数值范围。
Wb=A-2    (3)
76≦Wb≦84.5    (15)
89.5≦Wo≦98    (16)
对于屏障部BA的宽度尺寸Wb,在上述数值范围中存在更加优选的数值。具体而言,如下述式(2)所示,使宽度尺寸Wb为像素PX的宽度尺寸A以下即82μm以下时,CA值和亮度都能够得到良好的结果。在此,关于XT值,对于在像素PX显示的左眼用图像和右眼用图像,例如设定为使视差(观察方法的区别)减少,或设定为色感等接近(使对比度差减小)时,能够使观察者难以感知到左眼用图像和右眼用图像的重影,难以发生串扰。即,对于串扰的问题,能够通过在像素PX显示的图像的设定(内容)而使串扰的发生得到缓解。而着色和亮度的问题的发生则与在像素PX显示的图像无关,是更根源的问题。因此,能够通过使宽度尺寸Wb为下述式(2)所示的数值范围,而良好地解决更根源的问题即着色和亮度的问题。
Wb≦A    (2)
另外,使屏障部BA的宽度尺寸Wb为上述式(3)所示的值,即80μm时,能够最好地抑制着色。另外,在使宽度尺寸Wb为下述式(4)所示的值,即74μm时,能够使亮度为最高。另外,在使宽度尺寸Wb为下述式(6)所示的值,即84.5μm时,能够最好地抑制串扰。
Wb=A-6    (4)
Wb=A+2/B    (6)
Wb=A    (5)
以上说明的本实施方式的液晶显示装置(显示装置)10具备:显示面板(显示面板)11,其具备沿至少一个方向并列配置的多个像素PX、和配置在相邻的像素PX之间而遮挡光的遮光部11f;和视差屏障12,其与液晶面板11相对配置,具备沿像素PX的并列方向并列配置并且能够遮挡光的多个屏障部BA、和配置在相邻的屏障部BA之间且能够使光透过的多个屏障开口部BO,由此能够使在像素PX显示的图像通过视差分离,令像素PX的并列方向上的尺寸为A(μm),令遮光部11f的并列方向上的尺寸为B(μm),令屏障部BA的并列方向上的尺寸为Wb(μm)时,屏障部BA具有满足上述式(1)的Wb。
这样,与液晶面板11相对配置的视差屏障12,具有多个沿像素PX的并列方向并列配置的屏障部BA、和多个在相邻的屏障部BA之间配置的屏障开口部BO,因此通过屏障部BA之间的屏障开口部BO能够观察到在像素PX显示的图像的观察角度成为特定的角度。由此,能够对在像素PX显示的图像通过视差进行分离,由此例如能够使观察者观察到立体图像(3D图像、三维图像)。
但是,在现有技术中,在观察者从偏离最合适的观察位置的位置观察情况下,通过屏障开口部BO观察到的像素PX有可能成为与原本色感不同的色感,即发生着色的情况。此外,在观察者从偏离最合适的观察位置的位置观察的情况下,通过视差进行的图像分离可能变得不充分,即发生串扰。进而,通过视差屏障12的屏障部BA限制用于显示的光量,因此也会产生显示图像的亮度有降低趋势的问题。
对此,通过本发明的发明人的研究,发现存在如下趋势:在使视差屏障12具有的屏障部BA的并列方向的尺寸Wb增大时,通过视差进行的图像的分离良好,不易串扰发生,但是基于屏障部BA的遮光范围扩大,因此屏障开口部BO的透光范围缩小,与之相伴亮度降低。另一方面,判明具有如下趋势:使上述的Wb减小时,基于屏障部BA的遮光范围缩小,因此基于屏障开口部BO的透光范围扩大,与之相伴亮度提高,但通过视差进行的图像的分离变得不充分,导致上述串扰变得容易发生。进而通过本发明的发明人的研究判明了如下情况:上述Wb为规定数值时,通过屏障开口部BO以原本的色感观察到像素PX,上述着色最不易发生,而不论使Wb比该数值大还是小,都将使着色容易发生。
在此,作为本发明的发明人进一步地深入反复研究的结果,发现了如下情况:通过使屏障部BA的并列方向的尺寸Wb为上述式(1)记载的数值范围,由此使通过视差进行的图像的分离得以充分进行,并且能够充分确保屏障开口部BO的透过光量,而且像素PX能够以原本的色感被观察到。由此,串扰不易发生,而且能够得到充分的亮度,进而能够良好地抑制着色。
另外,令屏障部BA具有满足上述式(2)的Wb。上述的串扰的问题能够通过在像素PX显示的图像而使其发生得到缓解,但上述着色和亮度的问题则与在像素PX显示的图像无关,都发生,是更根源的问题。在这一点上,通过使Wb为如上所述的数值范围,能够更好地抑制着色问题,且能够得到高亮度。
另外,令屏障部BA具有满足上述式(3)的Wb。这样,能够最好地抑制着色问题。
另外,令屏障部BA具有满足上述式(4)的Wb。这样在上述式(1)的数值范围中,能够使亮度为最高。
另外,令屏障部BA具有满足上述式(5)的Wb。这样,能够通过与像素PX具有相同尺寸的屏障部BA对着色和串扰进行抑制,并且得到高的亮度。
另外,令屏障部BA具有满足上述式(6)的Wb。这样在上述式(1)的数值范围中,能够最好地抑制串扰。
另外,使屏障开口部BO的并列方向的尺寸为Wo(μm)时,屏障部BA和屏障开口部BO相对于常数K分别具有满足下述式(7)的Wb和Wo。这样,屏障开口部BO的并列方向的尺寸Wo为从常数K减去屏障部BA的尺寸Wb的数值,因此具有如下关系:使Wb增大时,Wo可靠地减小,反之使Wb减小时,Wo可靠地增大。由于屏障部BA和屏障开口部BO具有这样的相关关系,因此串扰的问题和亮度的问题具有二律背反的关系,但是能够通过使Wb为满足式(1)的数值范围而良好地抑制串扰,同时也得到足够高的亮度。
K=Wb+Wo    (7)
另外,令屏障部BA和屏障开口部BO分别具有满足上述式(8)的Wb和Wo。这样,即使令屏障部BA和屏障开口部BO的各尺寸Wb、Wo相加时,将像素PX和遮光部11f的各尺寸A、B相加而变为2倍的大小,也能够抑制着色和串扰而得到高亮度。
另外,像素PX包括沿并列方向排列的多个子像素PXs且在各子像素PXs之间设置有遮光部11f,令像素PX包括的各子像素PXs的并列方向的尺寸为As(μm),令像素PX包括的子像素PXs的数量为n(2以上的自然数),令像素PX包括的各子像素PXs之间配置的遮光部11f的并列方向上的尺寸为B时,像素PX具有满足上述式(9)的A。由此,即使在使用具有包括多个子像素PXs的像素PX的液晶面板11的情况下,也能够良好地抑制串扰和着色,并且能够得到足够高的亮度。
另外,视差屏障12具有相互相对的一对基板12a、12b,和封入在一对基板12a、12b之间的液晶。这样,能够通过使视差屏障12成为所谓的液晶面板,能够实现例如制造成本的低廉化等效果。
另外,一对基板12a、12b的至少任一个中,设置有在并列方向上并列配置并且呈条状的多个透明电极部12d,视差屏障12能够通过对各透明电极部12d施加的电压来控制液晶的光透过率,由此有选择性地形成屏障部BA。这样,例如在使液晶的光透过率在整个区域中为最大时,在视差屏障12不形成屏障部BA,因此能够使在像素PX显示的图像不发生视差。这样,能够通过对各透明电极部12d施加的电压,选择性地形成屏障部BA,因此能够使观察者观察到立体图像(3D图像、三维图像)或观察到平面图像(2D图像、二维图像),能够进行立体图像与平面图像的切换。
另外,视差屏障12相对于液晶面板11配置于显示侧。这样,例如能够使视差屏障12具备触摸面板的功能,能够使观察者从显示侧直接操作,因此能够实现高功能化等的效果,是更有用的。
另外,液晶面板11具有相互相对的一对基板11a、11b,和封入在一对基板11a、11b之间的液晶。这样,能够通过使显示面板成为所谓的液晶面板11,能够实现例如制造成本的低廉化的效果。
另外,具备相对于液晶面板11呈相对状并且配置于与显示侧相反的一侧并能够对液晶面板11供给光的背光源装置(照明装置)12。这样,能够利用从背光源装置12供给的光,在液晶面板11的各像素PX显示图像。由此,能够得到显示的图像的亮度高的装置。
<实施方式2>
根据图16和图17对本发明的实施方式2进行说明。在该实施方式2中,表示的是液晶面板111和视差屏障112的位置关系逆转的方式。此外,对于与上述实施方式1同样的构造、作用和效果,省略重复的说明。
本实施方式的视差屏障112如图16所示,以相对于液晶面板111在背面侧(未图示的背光源装置侧,观察者侧的相反一侧)层叠的形式配置。具体而言,以构成视差屏障112的第二基板112b、与粘贴于构成液晶面板111的阵列基板111b的外表面的偏光板111d之间存在粘接剂层GL的方式配置。另外,在构成视差屏障112的第一基板112a的外表面粘贴偏光板112c。在这样构成的情况下,如图17所示,通过在视差屏障112形成屏障部BA,能够将右眼用像素RPX和左眼用像素LPX通过视差良好地分离而使观察者观察到。
<实施方式3>
通过图18对本发明的实施方式3进行说明。在该实施方式3中,表示考虑了透明电极部12e(12d)之间的间隙C和向错(disclination)区域DA的屏障部BA的设计。此外,对于与上述实施方式1同样的构造、作用和效果,省略其重复的说明。
为了构成为在将液晶显示装置10作为肖像画(纵置)使用的情况下,和作为风景画(横置)使用的情况的双方,能够显示立体图像,如上述实施方式1所记载,需要在视差屏障12设置相互正交的电极E1~E4(参照图5和图6),这样可能发生下面的现象。即,在第二基板12b的相邻的透明电极部12e之间,如图18所示,使其相互之间保持电绝缘状态并且抑制寄生电容的发生等,所以确保了规定的间隙C,同样的间隙C在第一基板12a的相邻的透明电极部12d之间也能够确保。但是,在显示立体图像时,对各电极E1~E4施加电压时,在上述的间隙C中可能不能够得到有效的电压值,这样在与该间隙C在俯视时重叠的区域中,尽管本来不会产生电位差,但此时也可能产生电位差。因此,屏障部BA可能有效地扩大至透明电极部12e(12d)之间的间隙C。
进而,在上述的间隙C与相邻的透明电极部12e(12d)的边界,产生高度差,因此在视差屏障12的制造工艺中,在形成用于使液晶层取向的取向膜时实施摩擦处理时,上述高度差可能导致在透明电极部12e(12d)的端缘部附近发生摩擦不良。此时,与透明电极部12e(12d)的端缘部在俯视时重叠的区域中,液晶分子的取向状态发生紊乱,即可能发生所谓的向错。在该发生向错的区域DA,不能够通过施加电压正常地控制液晶层的光透过率,由此可能使屏障部BA有效地扩大到该向错区域DA。
鉴于这些问题,如图18所示,使屏障部BA的宽度尺寸Wb包含透明电极部12e(12d)之间的间隙C的宽度尺寸Wc和向错区域DA的宽度尺寸Wd,并且使该宽度尺寸Wb为上述实施方式1记载的式(1)的数值范围,这样即使在发生上述状况的情况下,也能够良好地抑制串扰和着色,能够得到足够高的亮度,能够得到良好的显示品质。
根据以上说明的本实施方式,在液晶面板11,像素PX以矩阵状并列配置,而在构成视差屏障12的一对基板12a、12b分别沿相互正交的方向并列配置有多个透明电极部12d、12e,屏障部BA至少具有将透明电极部12e(12d)的宽度尺寸和作为相邻的透明电极部12e(12d)间的间隔的间隙C的宽度尺寸Wc相加的大小的Wb。这样,不管是在液晶层11相互正交的2姿态的哪一种情况下,都能够使观察者观察到立体图像。另一方面,对于相邻的透明电极部12e(12d)之间的区域,可能不能够得到所期望的电位差,不能够充分地控制液晶的光透过率,屏障部BA有效地扩大,但是通过使屏障部BA的尺寸Wb为如上所述包含作为透明电极部12e(12d)之间的间隔的间隙C的宽度尺寸Wc的大小,能够适当地防止串扰和着色现象的发生,并且能够得到高亮度。
另外,与视差屏障12中透明电极部12e(12d)的端缘部在俯视时重叠的区域中,形成有在液晶能够发生向错的向错区域DA,屏障部BA具有将透明电极部12e(12d)的宽度尺寸、作为相邻的透明电极部12e(12d)之间的间隔的间隙C的宽度尺寸Wc、向错区域DA的宽度尺寸Wd相加的大小的Wb。这样,在向错区域DA,可能因液晶的取向状态紊乱而不能够得到所期望的电位差,不能够充分地控制光透过率,屏障部BA有效地扩大,但是通过使屏障部BA的尺寸Wb为如上所述在作为透明电极部12e(12d)之间的间隔的间隙C的宽度尺寸Wc的基础上还包含向错区域DA的宽度尺寸Wd的大小,能够适当地防止串扰和着色现象的发生,且能够得到高亮度。
<其他实施方式>
本发明并不限定于通过上述记述和附图所说明的实施方式,例如下面这样的实施方式也被包含于本发明的技术范围。
(1)在上述各实施方式中记载的液晶显示装置中,在最靠近观察者侧,也可以设置能够输入液晶面板的显示面的面内的位置信息的触摸面板。此时,实施方式1、3中记载的,将视差屏障配置于液晶面板的更靠近观察者一侧,在视差屏障所具有的基板形成触摸面板用的配线图案等,将触摸面板与视差屏障一体化形成也可以。
在上述的各实施方式中,对于作为视差屏障中使用的开关液晶面板使用常白模式的面板的情况进行了说明,但当然也能够使用使相对的电极间的电位差为0时使液晶的光透过率为最小、能够在整个区域遮光的、所谓常黑模式的开关式液晶面板。
(3)在上述实施方式1的比较实验中,作为式(1)的数值范围所包含的实施例,举例表示了屏障部的宽度尺寸Wb为80μm时(实施例1)、74μm时(实施例2)的例子,但在式(1)的数值范内,屏障部的宽度尺寸Wb的具体的数值当然也能够适当变更为这以外的数值。
(4)在上述实施方式1的比较实验中,对像素的宽度尺寸A为82μm、子像素的宽度尺寸As为24μm、遮光部的宽度尺寸B为5μm的情况进行了表示,但对像素的宽度尺寸A、子像素的宽度尺寸As以及遮光部的宽度尺寸B中的任意一个、任意两个或所有的具体的数值,当然都能够进行适当变更。此时,通过使屏障部的宽度尺寸Wb在上述式(1)的数值范围,能够得到充分的效果。
(5)在上述的实施方式1的比较实验之外,也能够适当变更XT值、CA值的具体的计算方法,推测在该情况下也能够得到与上述比较实验同样的结果。
(6)在上述各实施方式中,对使屏障部和屏障开口部的各宽度尺寸Wb、Wo相加时,像素和遮光部的各宽度尺寸A、B相加而成为2倍的大小(成为满足式(8)的关系)的情况进行了举例表示,但使宽度尺寸Wb、Wo相加时,宽度尺寸A、B相加而成为与2倍的大小不同的大小的设计也包含于本发明中。
(7)在上述各实施方式中,对沿像素的并列方向并列的透明电极部的个数与像素的并列数一致的设定进行了举例表示,但透明电极部的并列数和像素的并列数不一致的设定(相对地较多,或反之较少的设定)的装置也包含于本发明中。
(8)在上述各实施方式中,对构成像素的子像素的数量为3个的情况进行了表示,但构成像素的子像素的数量为2个或4个以上的情况也是可行的。子像素的数量从3个发生变更时,与之对应地,优选与子像素相应的彩色滤光片的着色部的颜色也变更。例如,使子像素的数量为4个时,作为彩色滤光片的着色部优选为R、G、B加上Y(黄色)。
(9)上述各实施方式中,对像素由多个子像素构成的情况进行了举例表示,但也可以是不设定子像素的结构。
(10)在上述实施方式3中,对在作为肖像画使用时、作为风景画使用时的双方都能够观察到立体图像的液晶显示装置中,产生向错区域的情况进行了说明,但只要是通过变更取向膜的形成方法等(例如光取向技术)能够消除向错的产生即可,在屏障部的宽度尺寸Wb中不包含向错区域的设定也是可行的。
(11)在上述的实施方式3中,对在透明电极部之间的间隙不能够得到所期望的电位差的情况进行了说明,但如果变更透明电极部的形成方法等而在透明电极部之间的间隙也能够得到所期望的电位差,则屏障部的尺寸Wb中不包含透明电极部之间的间隔的设定当然也是可行的。
(12)在上述的各实施方式中,举例表示了关于视差屏障使用作为能够切换平面图像显示和立体图像显示的有源元件的开关液晶面板的情况,但作为视差屏障也可以使用开关液晶面板以外的有源元件(有机EL面板等)。
(13)在上述(12)之外,作为视差屏障,能够使用总是显示立体图像、不能够进行与平面图像显示的切换的非有源元件,例如能够使用具有规定的遮光图案的掩模滤光片。
(14)在上述各实施方式中,作为液晶显示装置具备的背光源装置以边光型的装置为例进行了说明,但使用直下型的背光源装置的实施方案也包含在本发明中。
(15)在上述各实施方式中,以具备作为外部光源的背光源装置的透过型液晶显示装置为例进行了说明,但本发明也能够适用于利用外部光进行显示的反射型液晶显示装置,此时能够省略背光源装置。
(16)在上述各实施方式中,举例表示了显示画面为长方形的液晶显示装置的例子,但显示画面为正方形的液晶显示装置也包含在本发明中。
(17)在上述的各实施方式中,作为液晶显示装置的开关元件使用了TFT,但也能够适用于使用TFT以外的开关元件(例如薄膜二极管(TFD))的液晶显示装置,除了进行彩色显示的液晶显示装置之外,也能够适用于进行黑白显示的液晶显示装置。
(18)在上述各实施方式中,举例表示了作为显示面板使用液晶面板的液晶显示装置,但本发明也能够适用于其他种类的显示面板(PDP、有机EL面板等)的显示装置。此时能够省略背光源装置。
(19)在上述的各实施方式中,在将液晶显示装置以肖像画(纵置)使用时和以风景画(横置)使用时的情况的双方中,以能够显示立体图像的结构为例进行说明,但也可以是仅在肖像画或风景画的任意一种情况下显示立体图像的结构。例如,作为仅能够在以肖像画使用时显示立体图像的结构,如图19和图20所示,在构成视差屏障12'的第一基板12a',设置有包括沿Y轴方向延伸的多个透明电极部12d'的梳齿状的第一电极E1',而在第二基板12b',设置有包括俯视时为整面状(整面图案)的透明电极部12e'的对置电极EO,在立体图像显示时,与上述各实施方式记载的方案同样地,使在第一电极E1'和对置电极EO之间产生电位差即可。此外,作为仅能够在以风景画使用时显示立体图像的结构,虽然省略了图示,但也可以在构成视差屏障的第一基板设置包括沿X轴方向延伸的多个透明电极部的梳齿状的第一电极,可以与上述同样地在第二基板设置包括整面状的透明电极部的对置电极。
符号说明
10…液晶显示装置(显示装置),11…液晶面板(显示面板),11a…CF基板(基板),11b…阵列基板(基板),11f…遮光部,12…视差屏障,12a…第一基板(基板),12b…第二基板(基板),12d…透明电极部,12e…透明电极部,13…背光源装置(照明装置),A…像素的宽度尺寸(像素中并列方向的尺寸),As…子像素的宽度尺寸(子像素中的并列方向的尺寸),B…遮光部的宽度尺寸(遮光部中的并列方向的尺寸),BA…屏障部,BO…屏障开口部,DA…向错区域,K…常数,PX…像素,PXs…子像素,Wb…屏障部的宽度尺寸(屏障部的并列方向的尺寸),Wc…间隙(透明电极部间的间隔),Wd…向错区域的宽度尺寸,Wo…屏障开口部的宽度尺寸(屏障开口部的并列方向的尺寸)

Claims (16)

1.一种显示装置,其特征在于,具备:
显示面板,其具有沿至少一个方向并列配置的多个像素、和配置在相邻的所述像素间遮挡光的遮光部;和
视差屏障,其与所述显示面板相对地配置,具备沿所述像素的并列方向并列配置并且能够遮挡光的多个屏障部、和配置在相邻的所述屏障部之间并且能够透过光的多个屏障开口部,由此能够使在所述像素显示的图像通过视差而分离,
当将所述像素的所述并列方向上的尺寸设为A(μm)、将所述遮光部的所述并列方向上的尺寸设为B(μm)、将所述屏障部的所述并列方向上的尺寸设为Wb(μm)时,所述屏障部具有满足下述式(1)的所述Wb:
A-6≦Wb≦A+B/2     (1)。
2.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部具有满足下述式(2)的所述Wb:
Wb≦A     (2)。
3.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部具有满足下述式(3)的所述Wb:
Wb=A-2     (3)。
4.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部具有满足下述式(4)的所述Wb:
Wb=A-6     (4)。
5.如权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部具有满足下述式(5)的所述Wb:
Wb=A     (5)。
6.如权利要求1所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部具有满足下述式(6)的所述Wb:
Wb=A+2/B     (6)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的显示装置,其特征在于:
当所述屏障开口部的这所述并列方向上的尺寸为Wo(μm)时,使所述屏障部和所述屏障开口部分别具有相对于常数K满足下述式(7)的所述Wb和所述Wo:
K=Wb+Wo     (7)。
8.如权利要求7所述的显示装置,其特征在于:
所述屏障部和所述屏障开口部分别具有满足下述式(8)的所述Wb和所述Wo:
Wb+Wo=2A+2B     (8)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述像素包括沿所述并列方向排列的多个子像素并且在各所述子像素之间设置有所述遮光部,
当将所述像素中包括的各所述子像素的所述并列方向上的尺寸设为As(μm),将所述像素中包括的所述子像素的数量设为n,将所述像素中包括的各所述子像素之间配置的所述遮光部的所述并列方向上的尺寸设为B时,所述像素具有满足下述式(9)的所述A,其中n为2以上的自然数:
A=nAs+(n-1)B     (9)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述视差屏障包括呈相互相对的一对基板和封入在所述一对基板之间的液晶。
11.如权利要求10所述的显示装置,其特征在于:
在所述一对基板的至少任一个,设置有在所述并列方向上并列配置且呈条状的多个透明电极部,
所述视差屏障,通过对各所述透明电极部施加的电压控制所述液晶的光透过率,由此选择性地形成所述屏障部。
12.如权利要求11所述的显示装置,其特征在于:
在所述显示面板中所述像素并列配置为矩阵状,在构成所述视差屏障的所述一对基板中,分别沿相互正交的方向以并列的形式配置有多个所述透明电极部,
所述屏障部至少具有将所述透明电极部的宽度尺寸和相邻的所述透明电极部之间的间隔相加的大小的所述Wb。
13.如权利要求12所述的显示装置,其特征在于:
在所述视差屏障中俯视时与所述透明电极部的端缘部重叠的区域,形成有能使所述液晶发生向错的向错区域,
所述屏障部具有将所述透明电极部的宽度尺寸、相邻的所述透明电极部间的间隔、和所述向错区域的宽度尺寸相加的大小的所述Wb。
14.如权利要求1至13中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述视差屏障相对于所述显示面板配置于显示侧。
15.如权利要求1至14中任一项所述的显示装置,其特征在于:
所述显示面板包括呈相互相对的一对基板和封入在所述一对基板之间的液晶。
16.如权利要求15所述的显示装置,其特征在于:
具备照明装置,其与所述显示面板呈相对状并且相对于所述显示面板配置于与显示侧相反的一侧,并且能够对所述显示面板供给光。
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