CN103293786A - 显示装置和液晶屏障器件 - Google Patents

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Abstract

公开了显示装置和液晶可变屏障，该显示装置包括：显示单元；以及被布置以面向所述显示单元的液晶可变屏障，具有多个条形第一电极、被布置以面向所述第一电极的第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间布置的液晶层，并将由所述显示单元显示的图像分离为分别对应于多个视点的图像，其中，布置所述第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。

Description

显示装置和液晶屏障器件
技术领域
本公开涉及显示装置和液晶屏障器件（liquid crystal barrier device）。
背景技术
正在开发一种显示装置，能够通过具有透射部分的屏障器件空间地分离与多个视点对应的图像，以观察各个视点上的不同图像。作为用于这样的显示装置的屏障器件的示例，可以引用液晶屏障器件。该液晶屏障器件具有多个条形电极，其可以通过控制向该电极施加的电压来改变透射部分的位置。
因为在以上液晶屏障器件中的各电极之间未施加电压，所以光逸（lightescape）从期望被遮挡的部分发生，而这可能引起串扰。应对于此，在JP-A-2009-53645（专利文档1）中公开了一种屏障器件，其可以通过在对应于各电极之间的部分布置黑色层来防止光逸。
发明内容
可以考虑，为了高精度地控制透射部分的位置，多个电极通过精密地图案化（patterning）各电极来形成一个透射部分。无论向各电极施加/不施加电压，黑色层都阻塞光。因此，难以对于多个电极形成一个透射部分的结构使用黑色层。
鉴于以上情形，期望提供显示设备和液晶屏障器件，能够在多个电极形成一个透射部分的液晶屏障器件中防止各电极之间的光逸。
本公开的实施例针对显示装置，其包括：显示单元；以及被布置以面向该显示单元的液晶可变屏障，其具有多个条形第一电极的、被布置以面向该第一电极的第二电极和被布置在第一电极和第二电极之间的液晶层，并将该显示单元所显示的图像分离为分别对应于多个视点的图像，其中，布置第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
本公开的另一实施例针对液晶可变屏障，其包括多个条形第一电极、被布置以面向该第一电极的第二电极和被布置在第一电极和第二电极之间的液晶层，其中，布置第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
如上所述，根据本公开的实施例，可以提供显示装置和液晶屏障器件，能够在通过多个电极形成一个透射部分的液晶屏障器件中防止电极之间的光逸。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的显示设备的配置示例的框图；
图2是示出形成视差（parallax）图像的系统示例的说明性视图；
图3是示出在根据实施例的显示装置中使用正常白色模式下的液晶的屏障单元的结构的说明性视图；
图4是示出在根据实施例的显示装置中使用正常黑色模式下的液晶的屏障单元的结构的说明性视图；
图5是示出在根据实施例的显示装置的屏障单元中的电极布置的变型示例的说明性视图；
图6A是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的五层结构的示例的上表面视图；
图6B是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的五层结构的示例的上表面视图；
图7是示出根据实施例的屏障单元中的外围布线的五层结构的示例的透视图；
图8A是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的三层结构的示例的上表面视图；
图8B是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的三层结构的示例的上表面视图；
图9是示出根据实施例的屏障单元中的外围布线的三层结构的示例的透视图；
图10是用于说明根据实施例的显示装置的优势的说明性视图；
图11是用于说明根据实施例的显示装置的优势的说明性视图；
图12是示出角度和串扰之间的关系的曲线图，其指示根据实施例的显示装置的优势；
图13是说明用于在根据实施例的显示装置中计算夫琅和费（Fraunhofer）衍射的各个参数的说明性视图；
图14是通过归一化在根据实施例的显示装置中计算的夫琅和费衍射的值而获得的曲线图；以及
图15是示出作为比较示例的屏障单元的电极布置的说明性视图。
具体实施方式
将参考所附附图详细说明本公开的优选实施例。在本说明书和附图中，具有基本相同的功能结构的组件将用相同符号表示以省略重复说明。
将以如下次序做出说明。
1、显示设备的配置示例
2、屏障单元的结构示例
3、外围布线示例
4、优势的示例
<1、显示设备的配置示例>
将参考图1和图2说明根据本公开的实施例的显示设备的配置的示例。图1是示出根据本公开的实施例的显示设备的配置示例的框图。图2是示出形成视差图像的系统示例的说明性视图。
根据本公开的实施例的显示装置1000主要包括屏障单元10、屏障控制单元15、显示单元20、显示控制单元25、控制电路30以及图像获取单元40。
显示装置1000是屏障单元10被叠加在显示单元20上的某种设备，例如，该显示装置1000是电视、蜂窝电话（智能电话）、数码相机、个人计算机、导航设备或游戏机。
布置屏障单元10以面向显示单元20。屏障单元10具有将由显示单元20显示的图像分离为多个视点图像的功能。屏障单元10是控制要被施加到各电极的电压以控制液晶分子的对准的液晶屏障器件，由此形成光透射过去的透射部分和阻塞光的阻塞部分。透射部分指示具有比屏障单元10中的其他部分更高的光透射率的部分。屏障单元10可以依据屏障控制单元15的控制，通过控制要被施加到各电极的电压来改变透射部分和阻塞部分的位置。
屏障控制单元15具有控制屏障单元10的操作的功能。屏障控制单元15可以通过基于来自控制电路30的指令，控制要被施加到屏障单元10的各电极的电压，来控制屏障单元10的操作。屏障控制单元15可以通过控制要被施加到屏障单元10的各电极的电压，来控制在屏障单元10中的透射部分和阻塞部分的位置，以便与观看显示单元20中的显示的观看者的位置对应。
显示单元20是显示图像的显示设备。显示单元20依据显示控制单元25的控制而操作。例如，显示单元20可以是诸如液晶显示器（LCD）或有机EL显示器（OELD）之类的显示设备。显示单元20可以显示用于立体显示的图像。
显示控制单元25具有控制显示单元20的操作的功能。显示控制单元25可以基于来自控制电路30的指令，控制要在显示单元20的显示屏幕上显示的内容。
例如，控制电路30包括CPU（中央处理器）、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）等，控制显示装置1000的各个单元。控制电路30通过控制屏障控制单元15和显示控制单元25，可以向观看者提供2D显示图像或3D显示图像。例如，控制电路30进行控制，以便屏障单元10的整个表面具有高透射率并且显示单元20显示2D显示图像，由此向观看者提供2D显示图像。控制电路30进行控制，以便屏障单元10具有透射部分和阻塞部分并且显示单元20显示3D显示图像，由此向观看者提供3D显示图像。控制电路30可以基于由图像获取单元40获取的图像来识别观看者的位置，并可以依据观看者的位置偏移屏障单元10的透射部分和阻塞部分的位置。
图像获取单元40具有获取用于识别观看者的位置的图像的功能。例如，期望在可以捕捉到面向显示单元20的显示屏幕的观看者的位置安装用于获取图像的成像设备。
可以布置屏障单元10和显示单元20，以便如图2的示例1所示的那样，从观看者侧起顺序堆叠屏障单元10、显示面板200和背光300。显示单元20包括显示面板200以及背光300。此外，可以布置屏障单元10和显示单元20的布置，以便如图2的示例2所示的那样，从观看者侧起顺序堆叠显示面板200、屏障单元10和背光300。本公开可以应用于两种类型的显示装置。
<2、屏障单元的结构示例>
接着，将参考图3到图5以及图15说明在根据本公开的实施例的显示装置1000中的屏障单元10的结构。图3是示出在根据实施例的显示装置中使用正常白色模式下的液晶的屏障单元的结构的说明性视图。图4是示出在根据实施例的显示装置中使用正常黑色模式下的液晶的屏障单元的结构的说明性视图。图5是示出在根据实施例的显示装置的屏障单元10中的电极布置的修改示例的说明性视图。图15是示出作为比较示例的屏障单元的电极布置的说明性视图。
参考图3，屏障单元10主要包括第一基底101、第一偏振片102、第一电极103、绝缘层104、第二基底105、第二电极107以及第二偏振片110。
第一基底101和第二基底105由关于可见光透明的材料制成。例如，第一基底101和第二基底105可以由玻璃材料制成。在第一基底101上，形成多个条形第一电极103。彼此间隔地布置第一电极103。在第二基底105上，在几乎整个表面上均匀地形成第二电极107。第一电极103和第二电极107是关于可见光透明的导电膜。作为关于可见光透明的导电膜的示例，例如，可以引用ITO（铟锡氧化物）膜。
在第一电极103和第二电极107之间形成液晶层109。该液晶层109包括多个液晶分子。依据在第一电极103和第二电极107之间施加的电压来改变液晶分子的对准。由于对准，改变液晶层109关于光的像差且改变在该部分的透射率。关于各个条形第一电极103单独控制要施加到第一电极103的电压。由于改变第一电极103以上的液晶层109的对准，因此以第一电极103的宽度为单位切换液晶层109的透射率。因而，由于第一电极103精密地图案化，所以可以精细地控制透射部分和阻塞部分的位置。在本实施例中，屏障单元10用于头部跟踪显示装置。当可以精细地控制控制透射部分和阻塞部分的位置时，可以更加平滑地紧跟观看者的视点位置。
这里，第一电极103是多个条形电极，其中布置相邻的第一电极以通过绝缘层104部分地互相重叠。假定在正常白色模式下的屏障单元10a中，第一电极103是图3中左起的第一电极103-1、第一电极103-2、…和第一电极103-10。如图3的状态1所示，当要被施加到第一电极103-1到103-4、第一电极103-9以及第一电极103-10的电压是5V，且要被施加到第一电极103-5到103-8的电压是0V时，第一电极103-1到103-4、第一电极103-9以及第一电极103-10以上的液晶层109处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极103-5到103-8以上的液晶层109处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极103-5到103-8对应的部分形成开口。
在图3的状态2中，要被施加到第一电极103-1、第一电极103-2以及第一电极103-7到103-10的电压是5V，且要被施加到第一电极103-3到103-6的电压是0V。在此情况下，第一电极103-1、第一电极103-2以及第一电极103-7到103-10以上的液晶层109处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极103-3到103-6以上的液晶层处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极103-3到103-6对应的部分形成开口。在此情况下，布置第一电极103以便相邻的第一电极103垂直地互相重叠。因为在各电极之间如此施加电压，所以可以防止各电极之间的光逸。
这里，为了说明在相关技术中的较低电极之间发生的光逸的现象而参考图15。屏障单元90主要包括第一基底901、第一偏振片902、第一电极903、第二基底905、第二电极907、液晶层909以及第二偏振片910。这里，第一基底901、第一偏振片902、第二基底905、第二电极907、液晶层909以及第二偏振片910（它们是除了第一电极903之外的组件）具有与以上第一基底101、第一偏振片102、第二基底105、第二电极107以及第二偏振片110相同的功能，因而，这里省略说明。
彼此间隔地并排布置多个条形第一电极903。假定，第一电极903在图15中左起依次是第一电极903-1到第一电极903-10。例如，在图15的状态1中，要被施加到第一电极903-1到903-4、第一电极903-9以及第一电极903-10的电压是5V，而要被施加到第一电极903-5到903-8的电压是0V。在此情况下，第一电极903-1到903-4、第一电极903-9以及第一电极903-10以上的液晶层909处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极903-5到903-8以上的液晶层909处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极903-5到903-8对应的部分形成开口。然而，在白色模式中，在屏障单元90中的相邻第一电极903之间未施加电压。因而，光从对应于各电极之间的部分逃逸，甚至在第一电极903-1到903-4、第一电极903-9以及第一电极903-10以上的部分（其是期望被密封的部分）中。
同样，在图15的状态2中，要被施加到第一电极903-1、第一电极903-2以及第一电极903-7到903-10的电压是5V，而要被施加到第一电极903-3到903-6的电压是0V。在此情况下，第一电极903-1、第一电极903-2以及第一电极903-7到903-10以上的液晶层909处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极903-3到903-6以上的液晶层909处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极903-3到903-6对应的部分形成开口。然而，在这种情况下，在正常的白色模式中，在屏障单元90中的相邻第一电极903之间未施加电压。因而，光从对应于各电极之间的部分逃逸，甚至在第一电极903-1、第一电极903-2以及第一电极903-7到903-10以上的部分（其是期望被密封的部分）中。
因此，在根据本公开的实施例的屏障单元10中，布置相邻的第一电极103以通过绝缘层部分地互相重叠。由于以上结构，在相邻电极之间也施加电压，因而，可以减少在各电极之间的光逸。
在图3中，在第一层和第二层中分别形成第一电极103，在该第一层中，形成第一电极103-1、第一电极103-3、第一电极103-5、第一电极103-7以及第一电极103-9，而在该第二层中，形成第一电极103-2、第一电极103-4、第一电极103-6、第一电极103-8以及第一电极103-10。在第一层和液晶层109之间插入绝缘层104。然而，在第二层中的第一电极103和液晶层109之间不插入任何其他层。因而，当向在第一层中形成的第一电极103和在第二层中形成的第一电极103施加等值的电压时，以与绝缘层的插入对应的量减小向液晶层109施加的电压值。因此，优选的是，与在第二层中形成的第一电极103相比，向在第一层中形成的第一电极103施加更高值的电压。
本公开不仅可以应用于正常白色模式中的屏障器件，而且还可以应用于正常黑色模式中的屏障器件。在图4中示出正常黑色模式中的屏障单元10b。如图4的状态1所示，当要被施加到第一电极103-1到103-4、第一电极103-9以及第一电极103-10的电压是0V，且要被施加到第一电极103-5到103-8的电压是5V时，第一电极103-1到103-4、第一电极103-9以及第一电极103-10以上的液晶层109处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极103-5到103-8以上的液晶层109处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极103-5到103-8对应的部分形成开口。
同样，在图4的状态2中，要被施加到第一电极103-1、第一电极103-2以及第一电极103-7到103-10的电压是0V，且要被施加到第一电极103-3到103-6的电压是5V。在此情况下，第一电极103-1、第一电极103-2以及第一电极103-7到103-10以上的液晶层109处于具有较低的光透射率的对准状态，而第一电极103-3到103-6以上的液晶层109处于具有较高的光透射率的对准状态。因此，与第一电极103-3到103-6对应的部分形成开口。在此情况下，布置第一电极103以便相邻的第一电极103垂直地互相重叠。因为在各电极之间施加电压，所以可以防止各电极之间的光逸。
在以上的图3和图4中，从液晶层109看，用绝缘层104覆盖第一层中的第一电极103的整个表面。应对于此，在图5中示出第一电极103的结构的修改示例。因为由于该结构全部第一电极103面向液晶层109，所以可以获得如下优势，要被施加到液晶层109的电场是均匀的。
控制施加到屏障单元10中的第一电极103的电压以便开口基于由包括观看者的图像的分析结果所识别的视点位置来跟踪视点位置。借助于此配置，显示装置1000可以用作所谓的头部跟踪型立体显示装置。
<3、外围布线示例>
将参考图6A、6B到图9说明外围布线示例，该外围布线示例用于控制要被施加到根据本公开的实施例的屏障单元10中的第一电极103的电压。图6A和6B是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的五层结构的示例的上表面视图。图7是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的五层结构的示例的透视图。图8A和8B是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的三层结构的示例的上表面视图。图9是示出在根据实施例的屏障单元中的外围布线的三层结构的示例的透视图。
首先，参考图6A，互相正交地布置十条布线导线和电极。然后，在布线导线和电极之间提供触点。根据该结构，例如，当向布线导线1施加5V的电压时，向与布线导线1具有触点的电极施加该电压。例如，图6A示出向布线导线1到5施加5V的电压的状态1。在此情况下，向与布线导线1到5具有触点的电极施加5V的电压。在图6B所示的状态2中，向布线导线3到7施加5V的电压。在此情况下，向与布线导线3到7具有触点的电极施加5V的电压。用以上方式选择向其施加电压的布线导线，由此选择向其施加电压的电极并控制开口的位置。
图7是示出以上外围布线的堆叠结构的透视图。在屏障单元10中，在两层中提供第一电极103。这里，在一层中提供的第一电极103称为透明电极α。这里，在另一层中提供的第一电极103称为透明电极β。在此情况下，顺序地堆叠布线层、绝缘膜、透明电极α、绝缘层以及透明电极β的五层结构。在此情况下，交替地提供透明电极α和透明电极β以便彼此部分地重叠。
接着，参考图8A，示出三层结构的外围布线示例。在此情况下，使用透明电极作为布线。因此，从面板的两侧制作触点。例如，在图8A示出的状态1下，向在水平方向上布置的电极1到10中的电极1到3、9和10施加5V的电压。在此情况下，向在垂直方向上布置的电极中的、与电极1到3、9和10具有触点的电极施加5V电压。在不同层交替地提供在此情况下在垂直方向上布置的电极。在与电极1到5相同的层中提供与水平方向上的电极1到5不具有触点的电极。在与电极6到10相同的层中提供与水平方向上电极1到5具有触点的垂直方向上的电极。外围布线示例具有三层结构，包括提供绝缘膜的层。在图8B示出的状态2中，在水平方向上布置电极1到10中的电极2到4、8和9施加5V的电压。在此情况下，向与在垂直方向上布置的电极中的电极2到4、8和9具有触点的电极施加5V的电压。
图9是示出以上外围接线的堆叠结构的透视图。在屏障单元10中，在两层中提供第一电极103。这里，在一层中提供的第一电极103称为透明电极α。这里，在另一层中提供的第一电极103称为透明电极β。也将透明电极α和透明电极β用作布线。在屏障单元10中，交替地提供透明电极α和透明电极β以在形成透射部分和阻塞部分的部分中部分地彼此重叠。
<4、优势的示例>
这里将参考图10到图14说明根据本公开的实施例的显示装置1000的优势的示例。图10是用于说明根据实施例的显示装置的优势的说明性视图。图11是用于说明根据实施例的显示装置的优势的说明性视图。图12是示出角度和串扰之间的关系的曲线图，其指示根据实施例的显示装置的优势。图13是说明用于在根据实施例的显示装置中计算夫琅和费衍射的各个参数的说明性视图。图14是通过归一化在根据实施例的显示装置中计算的夫琅和费衍射的值而获得的曲线图。
如图10所示，从右眼和左眼之间的中心画到屏幕的垂直线与将该垂直线和屏幕之间的接触点连接到右眼的线所形成的角度被设为θ1。由将该接触点连接到左眼的线与垂直线所形成的角度被设为θ2。
在此情况下，当角度θ是图11所示的θ1和θ2时，来自显示装置1000的图像光的辉度达到峰值。这里，通过光“R”的辉度a1与光“L”的辉度a2之间的比例来示出串扰，该光“R”应当到达右眼而该光“L”应当到达左眼。例如，当角度θ是正值时，用a2/a1表示串扰。当角度θ是负值时，用a1/a2表示串扰。在图12中示出串扰的值。在此情况下，示出了在根据实施例的显示装置中提供各电极之间的重叠时发生的串扰以及作为比较示例当未提供该重叠时发生的串扰。参考图12，相比于根据比较示例的显示装置，在根据实施例的显示装置中改善了串扰。
如图13所示，通过设置电极之间的间隙为“D”、到屏幕的距离为“R”以及光的波长为“λ”来计算在屏幕上的点“P”的夫琅和费（Fraunhofer）衍射。在图14中示出通过将如以上那样计算出的值归一化而获得的值。当存在电极之间的间隙时，在屏幕上生成具有这里示出的幅值的电场。通过应用本实施例可以减少这种不必要的光。
如上已经参考所附附图详细说明了本公开的优选实施例，然而，本公开的技术范围不限于以上示例。显而易见，在所附权利要求描述的技术构思的范围内，本领域技术人员可以想到各种变型或变更，而这自然属于本公开的技术范围。
在附图和以上的说明中，主要示出了理解本公开的技术内容所需要的要点。因此，未在附图中示出全部结构。可以包括除了在附图中示出的结构之外的结构。另外，在附图中示出的组件的厚度或尺寸不必以精确比例绘出。
此外，使用液晶屏障的显示装置是以上实施例中的3D显示装置，然而，本公开的应用范围不限于示例。例如，使用液晶屏障的显示装置不限于3D显示装置而可以应用于分离图像为要提供的多个视点图像的全部显示装置。3D显示装置向一个观看者的右眼和左眼分别提供两个图像，以由此允许观看者识别图像为3D图像。可以向多个观看者提供所划分的图像。根据以上显示装置，可以向多个观看者分别提供不同图像。此类显示装置可以被应用于导航装置。该导航装置可以向坐在驾驶席中的观看者以及坐在乘客席中的观看者分别提供不同的图像。
以下配置也属于本公开的技术范围。
（1）一种显示装置，包括
显示单元，和
被布置以面向所述显示单元的液晶可变屏障，其具有多个条形第一电极、被布置以面向所述第一电极的第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间布置的液晶层，并将由所述显示单元显示的图像分离为分别对应于多个视点的图像，
其中，布置所述第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
（2）在以上的（1）中描述的显示装置，
其中，在第一层和第二层中交替地形成所述多个第一电极，
所述第一层和所述液晶层之间的距离大于所述第二层和所述液晶层之间的距离，且
要被施加到在所述第一层中形成的第一电极的电压大于要被施加到在所述第二层中形成的第一电极的电压。
（3）在以上的（1）或（2）中描述的显示装置，
其中，所述开口的位置基于从包括观看者的图像的分析结果所识别的视点位置，通过控制要被施加到所述第一电极的电压跟踪视点位置。
（4）一种液晶可变屏障，包括
多个条形第一电极，
第二电极，被布置以面向所述第一电极，以及
液晶层，被布置在所述第一电极和所述第二电极之间，
其中，布置所述第一电极以便相邻的第一电极穿过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
本公开包含涉及公开在于2012年3月2日向日本专利局提交的日本优先专利申请JP2012-046794的主题的主题，其整体内容通过引用并入于此。
本领域的技术人员应当理解，只要在所附权利要求或其等同的范围之内，取决于设计要求和其他因素可以发生各种变型、组合、部分组合和变更。

Claims (4)

1.一种显示装置，包括
显示单元，和
被布置以面向所述显示单元的液晶可变屏障，具有多个条形第一电极、被布置以面向所述第一电极的第二电极以及在所述第一电极和所述第二电极之间布置的液晶层，并将由所述显示单元显示的图像分离为分别对应于多个视点的图像，
其中，布置所述第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
2.根据权利要求1的所述显示装置，
其中，在第一层和第二层中交替地形成所述多个第一电极，
所述第一层和所述液晶层之间的距离大于所述第二层和所述液晶层之间的距离，且
要被施加到在所述第一层中形成的第一电极的电压大于要被施加到在所述第二层中形成的第一电极的电压。
3.根据权利要求1的所述显示装置，
其中，所述开口的位置通过基于从包括观看者的图像的分析结果所识别的视点位置，通过控制要被施加到所述第一电极的电压来跟踪视点位置。
4.一种液晶可变屏障，包括：
多个条形第一电极，
第二电极，被布置以面向所述第一电极，以及
液晶层，被布置在所述第一电极和所述第二电极之间，
其中，布置所述第一电极以便相邻的第一电极通过绝缘层部分地互相重叠，且多个第一电极形成开口。
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