CN103733125B

CN103733125B - 立体显示装置

Info

Publication number: CN103733125B
Application number: CN201280037354.2A
Authority: CN
Inventors: 村尾岳洋; 吉野拓人; 福岛浩; 高谷知男
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JPWO2013021867A1; JP5669945B2; WO2013021867A1; CN103733125A; US20140184962A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种立体显示装置，在纵横对应立体显示装置中，减少驱动电极（36，42）与辅助电极（38、44）之间（线间区域）的漏光，提高遮光部的遮光性，由此能得到良好的立体显示。本发明的立体显示装置所具备的开关液晶面板（14）实现透射部（52）和遮光部（50）交替排列的视差屏障（48），具备一对基板（30、32），在各基板（30、32）上交替排列有驱动电极（36，42）和辅助电极（38、44）。在从正面看开关液晶面板（14）时，形成于基板（30）的驱动电极（36）和辅助电极（38）与形成于基板（32）的驱动电极（42）和辅助电极（44）正交。液晶层（34）的相位差设定为第一极小值，其介电常数各向异性为4以上。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明涉及具备开关液晶面板的立体显示装置。

背景技术

以往，已知视差屏障方式作为不使用特殊眼镜而使观察者观看立体图像的方法。在视差屏障方式的立体显示装置中，例如有如特开2006-119634号公报公开的那样，在根据需要而变更实现影像的画面部的图案的情况下，也与变更的画面部图案对应地实现三维视频。

上述公报记载的立体视频显示装置具备选择性地透射/遮挡从光源提供的光的光控制器。光控制器具备第1基板、第2基板以及配置在这些基板之间的液晶。在第1基板上形成有在第1方向上交替配置的第1电极和第2电极。在第2基板上形成有在与第1方向垂直的第2方向上交替配置的第3电极和第4电极。在上述公报记载的立体视频显示装置中，在画面部被配置为在纵向长的肖像状态的情况下，在对第1电极和第2电极施加基准电压时，对第3电极和第4电极中的任一个施加数据电压，由此实现光遮挡部和光透射部交替排列的视差屏障。另外，在画面部被配置为横向长的风景状态的情况下，在对第3电极和第4电极施加基准电压时，对第1电极和第2电极中的任一个施加数据电压，由此实现光遮挡部和光透射部交替排列的视差屏障。

发明内容

在上述公报记载的立体显示装置中，实现视差屏障时的公共电极不是1个电极，而是利用多个电极实现。在该多个电极中相邻的2个电极间形成有用于防止泄漏的间隙（以下称为线间区域）。在该线间区域中得不到足够的电场，液晶不响应。因此，在线间区域中会产生漏光，得不到充分的遮光区域。其结果是无法实现充分的图像分离，得不到良好的立体显示。

本发明的目的在于提供一种立体显示装置，能减少线间区域的漏光，提高遮光部的遮光性，由此实现良好的立体显示。

本发明的立体显示装置具备：显示面板，其具有多个像素，显示由分割为条状的右眼用图像和左眼用图像交替排列而成的合成图像；以及开关液晶面板，其配置于上述显示面板的厚度方向一方，能实现使光透射的透射部和遮挡光的遮光部交替排列的视差屏障，上述开关液晶面板具备：一对基板；液晶层，其被封入上述一对基板间；多个驱动电极，其分别形成于上述一对基板；以及多个辅助电极，其分别形成于上述一对基板，与上述驱动电极交替配置，在从正面看上述开关液晶面板时，形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极与形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极和上述辅助电极正交，将与施加到形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极的电压不同的电压施加到形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极，由此形成上述遮光部，上述液晶层的延迟设定为第一极小值，上述液晶层的介电常数各向异性为4以上，液晶的动作模式为TN模式。

在本发明的立体显示装置中，在电极间的线间区域中能减少漏光，因此能得到良好的立体显示。

附图说明

图1是示出作为本发明的实施方式的立体显示装置的概要构成的一个例子的示意图。

图2是示出显示面板的像素的俯视图。

图3是示出开关液晶面板的概要构成的一个例子的截面图，是图4的III-III截面图。

图4是示出开关液晶面板的概要构成的一个例子的截面图，是图3的IV-IV截面图。

图5是示出形成于开关液晶面板所具备的一方基板的驱动电极和辅助电极，并且示出取向膜的摩擦方向的俯视图。

图6是示出形成于开关液晶面板所具备的另一方基板的驱动电极和辅助电极，并且示出取向膜的摩擦方向的俯视图。

图7是示出在开关液晶面板中实现视差屏障的状态的截面图，是相当于III-III截面的截面图。

图8是示出在开关液晶面板中实现视差屏障的状态的截面图，是相当于IV-IV截面的截面图。

图9是示出亮度与角度θ的关系的坐标图。

图10是示出串扰率与角度θ的关系的坐标图。

图11是示出介电常数各向异性Δε与串扰率的关系的坐标图。

图12是概略地示出在介电常数各向异性Δε比4小且实现了遮光部的情况下，位于驱动电极与辅助电极之间的液晶分子的状态的说明图。

图13是示出图12所示的状态下的遮光部的样子的模型图。

图14是概略地示出在介电常数各向异性Δε为4以上且实现了遮光部的情况下，位于驱动电极与辅助电极之间的液晶分子的状态的说明图。

图15是示出图14所示的状态下的遮光部的样子的模型图。

图16是一并示出摩擦轴相对于基准线的角度与串扰的关系以及摩擦轴相对于基准线的角度与屏障对比度的关系的坐标图。

具体实施方式

本发明的立体显示装置具备：显示面板，其具有多个像素，显示由分割为条状的右眼用图像和左眼用图像交替排列而成的合成图像；以及开关液晶面板，其配置于上述显示面板的厚度方向一方，能实现使光透射的透射部和遮挡光的遮光部交替排列的视差屏障，上述开关液晶面板具备：一对基板；液晶层，其被封入上述一对基板间；多个驱动电极，其分别形成于上述一对基板；以及多个辅助电极，其分别形成于上述一对基板，与上述驱动电极交替配置，在从正面看上述开关液晶面板时，形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极与形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极和上述辅助电极正交，将与施加到形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极的电压不同的电压施加到形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极，由此形成上述遮光部，上述液晶层的延迟设定为第一极小值，上述液晶层的介电常数各向异性为4以上。（第1构成）。

在第1构成中，液晶层的延迟设定为第一极小值，并且液晶层的介电常数各向异性为4以上。由此，在液晶层中，即使在与形成于一对基板中的一方的驱动电极和辅助电极之间对应的部分（线间区域），液晶分子也容易响应。其结果是能减少遮光部漏光。

第2构成是如下构成：在上述第1构成中，上述一对基板分别具备取向膜，上述取向膜的取向轴与在上述驱动电极的长边方向上延伸的基准线所成的角度为35度以上。在这种构成中，在形成有电极（驱动电极或者辅助电极）的区域与其它区域（台阶部分）的边界中，摩擦不充分。在摩擦不充分的区域，液晶分子不稳定，即使电场低，液晶分子也容易响应。其结果是线间区域的遮光性提高，串扰被抑制。

以下参照附图说明本发明的更具体的实施方式。此外，在以下所参照的各图中，为了便于说明，仅简化示出本发明的实施方式的构成构件中的说明本发明所需的主要构件。因此，本发明的立体显示装置可以具备本说明书所参照的各图中未示出的任意构成构件。另外，各图中的构件的尺寸并不忠实地表示实际的构成构件的尺寸和各构件的尺寸比率等。

实施方式

图1示出本发明的实施方式的立体显示装置10。立体显示装置10具备显示面板12、开关液晶面板14、偏振板16、18、20。

显示面板12是液晶面板。显示面板12具备有源矩阵基板22、相对基板24以及封入该基板22、24之间的液晶层26。在显示面板12中，液晶的动作模式是任意的。

如图2所示，显示面板12具有多个像素28。多个像素28例如形成为矩阵状。形成有多个像素28的区域为显示面板12的显示区域。

如图2所示，像素28也可以具有多个子像素28R、28G、28B。在图2所示的例子中，多个子像素28R、28G、28B在显示面板12的显示区域的纵方向上排列。此外，在图2所示的例子中，显示区域的纵方向是指进行风景显示（横方向长度比纵方向长度大）的显示区域的纵方向。

在显示面板12中，显示映入观察者的右眼的图像（右眼用图像）的像素28的列和显示映入观察者的左眼的图像（左眼用图像）的像素28的列在显示面板12的横方向和纵方向上分别交替配置。即，立体显示装置10是适合于纵横定位（能分别进行风景显示和肖像显示）的立体显示装置。根据这种像素配置，在纵横方向上都能将右眼用图像和左眼用图像分别按每个像素列分割（为条状）。并且，由这些分割为条状的右眼用图像和左眼用图像交替排列而成的合成图像在纵横方向上均显示于显示面板12的显示区域。

在显示面板12的厚度方向一方配置有开关液晶面板14。如图3和图4所示，开关液晶面板14具备一对基板30、32以及液晶层34。

一方基板30例如为低碱玻璃基板等。在一方基板30中，如图5所示，驱动电极36和辅助电极38交替并排配置。各电极36、38例如为氧化铟锡膜（ITO膜）等透明导电膜。

驱动电极36和辅助电极38分别在一方基板30的纵方向（显示面板12的显示区域的纵方向）上以大致固定的宽度尺寸延伸。换言之，驱动电极36和辅助电极38在一方基板30的横方向（显示面板12的显示区域的横方向）上交替排列。

驱动电极36和辅助电极38由取向膜40覆盖。取向膜40例如为聚酰亚胺树脂膜。如图5所示，取向膜40的摩擦轴L1与在一方基板30的纵方向上延伸的基准线L2所成的角度δ1例如设定为35度～90度的范围。

另一方基板32例如为低碱玻璃基板等。在另一方基板32中，如图6所示，驱动电极42和辅助电极44交替并排配置。各电极42、44例如为氧化铟锡膜（ITO膜）等透明导电膜。

驱动电极42和辅助电极44分别在另一方基板32的横方向（显示面板12的显示区域的横方向）上以大致固定的宽度尺寸延伸。换言之，驱动电极42和辅助电极44在另一方基板32的纵方向（显示面板12的显示区域的纵方向）上交替并列。

驱动电极42和辅助电极44由取向膜46覆盖。取向膜46例如为聚酰亚胺树脂膜。如图6所示，取向膜46的摩擦轴L3与在另一方基板32的横方向上延伸的基准线L4所成的角度δ2例如设定为35度～90度的范围。在TN模式的液晶的情况下，角度δ2设定为与角度δ1相同的大小。

液晶层34被封入一对基板30、32间。在开关液晶面板14中，液晶的动作模式为TN模式。

液晶层34的延迟（Δn·d）例如设定为第一极小值。在此，Δn表示折射率各向异性，表示液晶分子的长轴的折射率和短轴的折射率之差。另外，d为液晶层34的厚度，表示单元间隙。

液晶层34的介电常数各向异性Δε例如设定为4以上。在此，Δε为液晶分子的长轴的介电常数与短轴的介电常数之差。

在立体显示装置10中，开关液晶面板14实现视差屏障。参照图7说明视差屏障48。在实现视差屏障48的情况下，将辅助电极38、驱动电极42、辅助电极44（参照图6）设定为相同的电位（例如，0V），将驱动电极36设为与这些电极38、42、44不同的电位（例如，5V）。由此，存在于驱动电极36和相对电极（驱动电极42和辅助电极44）之间的液晶分子的方向变化。因此，在液晶层34中，位于驱动电极36和相对电极（驱动电极42和辅助电极44）之间的部分发挥遮光部50的功能，相邻的2个遮光部50之间的部分发挥透射部52的功能。其结果是实现了遮光部50和透射部52交替排列的视差屏障48。遮光部50和透射部52交替排列的方向为显示面板12的显示区域的横方向。

在开关液晶面板14实现视差屏障48时，作为对各电极36、38、42、44施加电压的方法，例如可以是如下方法：使对驱动电极36施加的电压与对其它电极38、42、44施加的电压为相反相位，或者也可以对驱动电极36施加电压，并且使其它电极38、42、44接地。施加的电压例如为5V的矩形波等。

另外，在立体显示装置10中，除了视差屏障48以外，开关液晶面板14也能实现视差屏障54。参照图8说明视差屏障54。在实现视差屏障54的情况下，使驱动电极36（参照图5）、辅助电极38、辅助电极44为相同的电位（例如，0V），将驱动电极42设为与这些电极36、38、44不同的电位（例如，5V）。由此，存在于驱动电极42和相对电极（驱动电极36和辅助电极38）之间的液晶分子的方向发生变化。因此，在液晶层34中，位于驱动电极42和相对电极（驱动电极36和辅助电极38）之间的部分发挥遮光部56的功能，相邻的2个遮光部56之间的部分发挥透射部58的功能。其结果是实现遮光部56和透射部58交替排列的视差屏障54。遮光部56和透射部58交替排列的方向是显示面板12的显示区域的纵方向。

在开关液晶面板14实现视差屏障54时，作为对各电极36、38、42、44施加电压的方法，可以是如下方法：例如使对驱动电极42施加的电压和对其它电极36、38、44施加的电压为相反相位，或者也可以对驱动电极42施加电压，并且使其它电极36、38、44接地。施加的电压例如为5V的矩形波等。

在立体显示装置10中，在开关液晶面板14实现视差屏障的状态下，由分割为条状的右眼用图像和左眼用图像交替排列而成的合成图像被显示于显示面板12的显示区域。由此，仅有右眼用图像抵达观察者的右眼，仅有左眼用图像抵达观察者的左眼。其结果是，观察者不使用特殊的眼镜也能观看立体图像。

在立体显示装置10中，在视差屏障未由开关液晶面板14实现的状态下，只要在显示面板12中显示平面图像，就能使平面图像被观察者看到。

针对本实施方式的立体显示装置10进行了调查液晶的介电常数各向异性Δε与串扰率的关系的实验（实验1）。在此，串扰率是指，例如在开关液晶面板14中实现视差屏障48的状态下，左眼用图像的像素28和右眼用图像的像素28中的任一方进行白显示，另一方进行黑显示时，黑显示水平相对于背景成分（两者均为黑显示）表现出何种程度增加，是相对于右眼用图像和左眼用图像中任一方，另一方表现出何种程度映入的指标。

参照图9详细说明串扰率。图9表示示出角度θ与亮度的关系的坐标图。角度θ是例如以从完全正面观看显示面板12的位置为基准，自此向左右倾斜的角度。在图9中，坐标图G1示出右眼用图像进行黑显示并且左眼用图像进行白显示的状态下的亮度与角度θ的关系，坐标图G2示出右眼用图像进行白显示并且左眼用图像进行黑显示的状态下的亮度与角度θ的关系，坐标图G3示出右眼用图像和左眼用图像分别进行黑显示的状态下的亮度与角度θ的关系。裸眼立体显示装置有观察立体显示时的最佳位置（eyepoint：眼点）。该角度根据设计的能见距离而不同，左眼的眼点为坐标图G1中亮度最大的位置，此时的角度为-θ0。右眼的眼点为坐标图G2中亮度最大的位置，此时的角度为＋θ0。

在此，串扰率基于下式（1）、（2）而定义。

LXT＝｛（BL（θ）-CL（θ））/（AL（θ）-CL（θ））｝×100··（1）

RXT＝｛（AR（θ）-CR（θ））/（BR（θ）-CR（θ））｝×100··（2）

LXT表示左眼的串扰率，RXT表示右眼的串扰率。θ表示上述角度θ。如图9所示，AL（θ）表示坐标图G1中映入左眼的图像的亮度，AR（θ）表示坐标图G1中映入右眼的图像的亮度，BL（θ）表示坐标图G2中映入左眼的图像的亮度，BR（θ）表示坐标图G2中映入右眼的图像的亮度，CL（θ）表示坐标图G3中映入左眼的图像的亮度，CR（θ）表示坐标图G3中映入右眼的图像的亮度。从上述式（1）、（2）得到的串扰率如图10所示，在眼点（角度θ＝±θ0）处为极小。以下，设串扰率为眼点处的串扰率。一般来说，串扰率越低，越能得到良好的3D显示，也能减少对人体的影响。

在实验1中，透射部52的开口宽度为70μm。遮光部50的宽度为126μm。驱动电极36和辅助电极38之间为6μm。透射部56的开口宽度为92μm。遮光部58的宽度为104μm。驱动电极42和辅助电极44之间为6μm。像素间距为104μm。液晶的Δn为0.078。此外，液晶的Δn设定为液晶层34的厚度为6.5μm的情况下的第一极小值。图5所示的δ1和图6所示的δ2为27度。

图11示出实验1的结果。在此，图11所示的串扰率表示眼点处的串扰率。在实验1中，眼点为大致±6度的位置。

在实验1中，从图11可知，能确认液晶的介电常数各向异性与串扰率有相关性。设液晶的延迟为第一极小值并且设液晶的介电常数各向异性Δε为4以上，由此能使串扰率小于4％。可以认为这是由于线间区域的漏光减少，提高了遮光部的遮光性造成的。

在此，参照图12～图15说明在将液晶的延迟Δn·d设定为第一极小值且液晶的介电常数各向异性Δε为4以上的情况（以下设为优选条件）下，遮光部的漏光减少的理由。在图12～图15中，举例示出遮光部50的情况，但是遮光部56的情况也能同样考虑。

在液晶不满足优选条件的情况下，在液晶层34中驱动电极42和辅助电极44之间的线间区域的液晶分子60难以受到电场的影响。因此，如图12所示，该液晶分子60的方向与位于驱动电极42或者辅助电极44和驱动电极36之间的液晶分子60的方向相差甚远。其结果是，在遮光部50中的线间区域中会发生漏光。图13是示出此时的遮光部50的样子的模型图。此外，在图13中，为了容易理解，示出了遮光部50在长边方向上分断的状态，但是实际上是该分断部分（线间区域）与其它部分相比遮光性差。其结果是会导致漏光。

另一方面，在液晶满足优选条件的情况下，液晶层34中与驱动电极42和辅助电极44之间对应的部分的液晶分子60容易受电场的影响。因此，如图14所示，该液晶分子60的方向接近位于驱动电极42或者辅助电极44和驱动电极36之间的液晶分子60的方向。由此，能将遮挡光的区域（屏障）扩展到遮光部50中的与驱动电极42和辅助电极44之间对应的部分（线间部分），能充分确保遮光部50遮挡光的功能。其结果是能防止串扰率的恶化。图15是示出此时的遮光部50的状态的模型图。此外，在图15中，为了容易理解，示出了不存在如图13所示的分断区域的状态，但是实际上不需要使如图13所示的分断区域完全消失。

本实施方式的立体显示装置10谋求进一步减少串扰率，因此进行调查取向膜40、46的摩擦方向与串扰率的关系的实验（实验2）。除了使取向膜40、46的摩擦方向不同这一点以外，实验2的实验条件与实验1的实验条件相同。图16示出实验2的结果。

另外，进行调查取向膜的40、46的摩擦方向与屏障对比度的关系的实验（实验3）。屏障对比度评价了遮光特性，因此将具备偏振板18、20的开关液晶面板14配置于未图示的背光源上，通过比较来测定对驱动电极36和辅助电极38施加电压来进行近似全面黑显示时的透射率和不对驱动电极36和辅助电极38施加电压来进行全画面白显示时的透射率。其它的实验条件与实验1的实验条件相同。图16一并示出实验3的结果。

如图16所示，可知取向膜的摩擦方向与屏障对比度有关，δ1和δ2越大，屏障对比度越增加，遮光性越提高。另外，在图5所示的δ1和图6所示的δ2均为35度以上的情况下，串扰率小于1％。这是由于δ1和δ2越接近90度，线间区域（存在透明电极的台阶的部分）的摩擦状态就越变得不充分，液晶分子越不稳定，因此在低电场下也容易响应。其结果是线间区域的遮光性提高，串扰率被抑制。

以上详细说明了本发明的实施方式，但这些只不过是举例说明，本发明不受上述实施方式的任何限定。

例如，在上述实施方式中，显示面板12也可以是等离子显示面板、有机EL（ElectroLuminescence：电致发光）面板、无机EL面板等。

另外，在上述实施方式中，也可以将另一方基板32配置于显示面板12侧。

Claims

1.一种立体显示装置，具备：

显示面板，其具有多个像素，显示由分割为条状的右眼用图像和左眼用图像交替排列而成的合成图像；以及

开关液晶面板，其配置于上述显示面板的厚度方向一方，能实现使光透射的透射部和遮挡光的遮光部交替排列的视差屏障，

上述开关液晶面板具备：

一对基板；

液晶层，其被封入上述一对基板间；

多个驱动电极，其分别形成于上述一对基板；以及

多个辅助电极，其分别形成于上述一对基板，与上述驱动电极交替配置，

在从正面看上述开关液晶面板时，形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极与形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极和上述辅助电极正交，

将与施加到形成于上述一对基板中的一方的上述驱动电极和上述辅助电极的电压不同的电压施加到形成于上述一对基板中的另一方的上述驱动电极，由此形成上述遮光部，

上述液晶层的延迟设定为第一极小值，

上述液晶层的介电常数各向异性为4以上，

液晶的动作模式为TN模式。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，

上述一对基板分别具备取向膜，

上述取向膜的取向轴与在上述驱动电极的长边方向上延伸的基准线所成的角度为35度以上。