CN103842896B - 显示单元 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够防止串扰的产生的三维图像显示装置。根据本发明的三维图像显示装置包括具有多个像素的显示面板、能够部分地照明显示面板的背光、以及用于驱动显示面板和背光的驱动电路。驱动电路通过使显示面板的扫描与背光的部分照明光(Lz)的扫描同步而使显示面板显示三维图像。

Description

显示单元
技术领域
本技术涉及一种能够执行二维显示(平面显示)和三维显示(立体显示)的显示单元。
背景技术
能够执行三维显示的显示单元包括其中观看者必须带上专用眼镜的显示单元和其中观看者不必带上专用眼镜的显示单元。后一种显示单元使用双凸透镜或视差屏障从而能够用肉眼直观地观察立体画面。画面信息由双凸透镜或视差屏障分为右眼的信息和左眼的信息,并且因此左右眼观察不同的画面。因此,三维显示变得可能。
附带地,在眼镜系统的显示单元中,例如,当120Hz(双速)的驱动执行画面显示时,右眼画面和左眼画面在交替地切换右眼画面和左眼画面时混合从而生成重像(串扰)。因此,例如,在眼镜系统的显示单元中,采用其中四倍速驱动执行画面显示并且在画面重写期间关闭3D眼镜的液晶开关以减少串扰的方法(例如,NPL1)。
另一方面,在裸眼系统的显示单元中,因为不存在在画面重写期间3D眼镜屏蔽画面,所以使画面重写下的画面能够不被显示的一些措施是必要的。例如,在PTL1中,已经公开一种方法,其中,显示区域分成上、下两个区域并且在一个区域执行消减以使画面重写下的画面能够不被显示。
引用列表
非专利文献
NPL1:http://www.sony.jp/CorporateCruise/Press/201009/10-0907/
专利文献
PTL1:日本未经审查专利申请公开第2010-243580号
发明内容
然而,当两个区域都存在画面重写下的区域时,通过PTL2中所述的方法避免串扰的出现是非常困难的。
期望提供一种能够防止串扰出现的显示单元。
根据本技术的实施方式,提供一种显示单元包括:显示面板,具有多个像素;背光,能够部分地照明显示面板;以及驱动电路,被配置为驱动显示面板和背光。驱动电路使显示面板的扫描与背光的部分照明光束的扫描同步以使显示面板能够显示三维画面。
在根据本技术的实施方式的显示单元中,当在显示面板上显示三维画面时,显示面板的扫描与背光的部分照明光束的扫描同步。因此,可以确定地将画面重写下的区域置于非显示状态。
在根据本技术的的实施方式的显示单元中,画面重写下的区域被确定地置于非显示状态。因此,可以避免串扰的出现。
附图说明
图1是示出了根据本技术的实施方式的电视广播信号的收发系统的实例的示图。
图2是示出了图1中的接收器的功能块的实例的示图。
图3是示出了图1中的接收器中的显示部的结构的实例的截面图。
图4是示出了图3中的光源的布置的实例的透视图。
图5是示出了图3中的光源的配置的实例的透视图。
图6是示出了图3中的光调制器件的结构的实例的截面图。
图7是示出了图6中的下电极的结构的实例的平面图。
图8是示出了图3中的光调制器件的结构的另一实例的截面图。
图9是示出了图8中的下电极的结构的实例的平面图。
图10是示出了图6和图8中的上电极的结构的实例的平面图。
图11是用于说明图6和图8中的光调制层的功能的实例的示意图。
图12是用于说明图6和图8中的光调制层的功能的另一实例的示意图。
图13是用于说明图3中的背光的功能的实例的示意图。
图14是示出了照明光的偏光方向与在显示面板的下侧的偏光板的偏光轴之间的关系的实例的透视图。
图15是示出了照明光的偏光方向与在显示面板的下侧的偏光板的偏光轴之间的关系的另一实例的透视图。
图16是示出了显示面板的扫描与背光的照明光束的扫描之间的关系的实例的示图。
图17是示出了图16中的背光的照明光束的扫描的实例的平面图。
图18是示出了图16中的背光的照明光束的扫描的另一实例的平面图。
图19是从接收器的截面观察的三维显示状态的示意图。
图20是从接收器的截面观察的三维显示状态的示意图。
图21是示出了图3中的显示部的结构的变形的截面图。
图22是示出了图3中的显示部的结构的另一变形的截面图。
图23是示出了图6中的下电极的结构的变形的平面图。
图24是示出了图3中的导光板的结构的另一实例的透视图。
图25是示出了在使用图24中的导光板时背光的照明光束的扫描的实例的平面图。
图26是图16中的扫描的另一实例的示图。
图27是示出了三维显示中线性照明光束的扫描的实例的平面图。
图28是示出了图28之后的扫描的实例的平面图。
图29是示出了图6中的下电极的结构的另一变形的平面图。
图30是示出了三维显示中线性照明光束的扫描的另一实例的平面图。
图31是示出了图30之后的扫描的实例的平面图。
图32是从接收器的截面观察的三维显示状态的实例的示意图。
图33是图14中的扫描的另一实例的示图。
图34是示出了图33中的背光的照明光束的扫描的实例的平面图。
图35是示出了图33中的背光的照明光束的扫描的另一实例的平面图。
具体实施方式
以下将参考附图详细地描述执行本发明的实施方式。应注意,将按以下顺次做出描述。
1.实施方式
背光的照明光束的扫描与显示面板的扫描同步的实施例
2.变形例
分时驱动像素列的实施例
两次写入画面信号的实施例
<1.实施方式>
(电视广播信号的收发系统的配置)
图1是示出了根据本技术的实施方式的电视广播信号100A的收发系统(包括接收器200)的配置实例的框图。例如,收发系统可以包括:发送器100,被配置为通过有线通信(例如,有线电视)或无线通信(例如,地面数字波和卫星波)传输电视广播信号;以及接收器200,被配置为通过上述有线和无线通信接收来自发送器100的电视广播信号。
电视广播信号100A包含用于二维显示(平面显示)的画面数据和用于三维显示(立体显示)的画面数据。在这种情况下,用于二维显示的画面数据表示不包含视角信息的二维画面数据。而且,用于三维显示的画面数据表示包含视角信息的二维画面数据,并且,用于三维显示的画面数据包括具有不同的视角的多条二维画面数据。例如,发送器100可以是置于广播电台或者因特网上的服务器中的电视广播信号发送器。
(接收器200的功能块)
图2是示出了接收器200的配置实例的框图。例如,接收器200可以是能够连接至上述有线或无线通信的电视机。例如,接收器200可以包括天线端子201、数字调谐器202、多路分配器203、运算电路204和存储器205。此外,例如,接收器200可以包括解码器206、画面信号处理电路207、图形生成电路208、面板驱动电路209、显示面板210、背光211、音频信号处理电路212、音频放大器电路213和扬声器214。此外,例如,接收器200可以包括远程控制(在下文中称为“远程控制”)接收电路215和远程控制发送器216。
天线端子201是接收由接收天线(未示出)接收到的电视广播信号的端子。例如,数字调谐器202可以处理输入天线端子201的电视广播信号,并输出与用户所选择的频道对应的预定的传输流。例如,多路分配器203可以从数字调谐器202中所获得的传输流提取对应用户所选择的频道的部分传输流(TS)。
运算电路204控制接收器200中各部分的操作。例如,运算电路204可以将在多路分配器203中获得的部分TS存储在存储器205中,或者可以将从存储器205读取的部分TS发送至解码器206。此外,例如,运算电路204可以将指定二维显示或三维显示的控制信号204A传输至画面信号处理电路207和背光211。基于诸如存储在存储器205中的设置信息、包含在部分TS中的预定信息、或由远程控制接收电路215输入的设置信息,运算电路204设置上述控制信号204A。
例如,存储器205可以保持接收器200的设置信息并执行数据管理。例如,存储器205可以能够保持在多路分配器203中获得的部分TS以及诸如显示方法的设置信息。
例如,解码器206可以对在多路分配器203中获得的部分TS中包括的画面基本封包流(PES)包执行解码处理以获得画面数据。例如,解码器206可以对在多路分配器203中所获得的部分TS中包括的音频PES包执行解码处理以获得音频数据。在这种情况下,画面数据表示用于二维显示的画面或者用于三维显示的画面数据。
例如,根据需要,在解码器206中所获得的画面数据上,画面信号处理电路207和图形生成电路208可以执行多图像处理、图形数据的叠加处理等。
例如,在输入指定三维显示的信号作为来自运算电路204的控制信号204A并且从解码器206输入的画面数据是用于三维显示的画面数据的情况下,画面信号处理电路207可以通过使用包含在从解码器206输入的用于三维显示的画面数据中的具有不同视角的多条二维画面数据来生成一条二维画面数据,并且将所生成的二维画面数据选为待输出至图形生成电路208的画面数据。例如,在用于三维显示的画面数据包含两条具有不同视角的二维画面数据的情况下,画面信号处理电路207可以针对每行执行处理以在水平方向交替地布置两条二维画面数据,并且因此生成其中两条二维画面数据交替地布置在水平方向上的一条画面数据。同样地,例如,在用于三维显示的画面数据包含四条具有不同视角的二维画面数据的情况下,画面信号处理电路207可以针对每行执行处理以在水平方向上逐一定期地布置四条二维画面数据,并且因此生成其中四条二维画面数据逐一定期地布置在水平方向上的一条画面数据。
例如,在输入指定二维显示的信号作为来自运算电路204的控制信号204A并且从解码器206输入的画面数据是用于三维显示的画面数据的情况下,画面信号处理电路207可以选择包含在用于三维显示的画面数据中的具有不同视角的多条二维画面数据中的一条画面数据作为待输出至图形生成电路208的画面数据。例如,在运算电路204输入指定二维显示的信号作为控制信号204A并且从解码器206输入的画面数据是用于二维显示的画面数据的情况下,画面信号处理电路207可以选择从解码器206输入的用于二维显示的画面数据作为待输出至图形生成电路208的画面数据。
例如,图形生成电路208可以生成用在屏幕显示中的用户界面(UI)。例如,基于从图形生成电路208输出的画面数据,面板驱动电路209可以驱动显示面板210。
基于显示面板210上的画面数据,面板驱动电路209在包含在显示面板210中的每个像素上执行有源矩阵驱动以显示画面。响应于(同步于)包含在控制信号204A中的同步信号,面板驱动电路209将对应于画面数据的一个像素行的画面信号(下文将描述的V1至V4)输出至显示面板210的相应数据线,并且因此面板驱动电路209执行将被选择的相应像素的写入。应注意,写入表示将对应显示信号的电压施加至像素电路。此外,响应于(同步于)包含在控制信号204A中的同步信号,面板驱动电路209顺次地将选择信号施加至多个扫描行,并且因此顺次地选择相应的像素行。
下文将描述显示面板210和背光211的配置例如,音频信号处理电路212可以在解码器206中所获得的音频数据上执行诸如D/A转换的处理。例如,音频放大器电路213可以将从音频信号处理电路212输出的音频信号放大从而将放大的音频信号提供至扬声器214。
例如,远程控制接收电路215可以接收从远程控制发送器216传输的远程控制信号,并且将所接收的远程控制信号提供至运算电路204。例如,运算电路204可以根据远程控制信号控制接收器200中的各个部分。
(接收器200的截面结构)
图3示出了接收器200中的显示部的截面结构的实例。应注意,图3示意性地示出了截面结构,并且实际的尺寸和真实的形状不限于所示的尺寸和形状。接收器200包括显示面板210和设置在显示面板210后的背光211。
显示面板210包括二维地布置的多个像素,并且在驱动相应像素或特定像素时显示画面。例如,显示面板210可以是透射型液晶显示(LCD)面板,并且可以具有其中液晶层夹在一对透明基板之间的结构,在透射型液晶显示面板中,相应像素或特定像素响应于画面信号来驱动。例如,显示面板210从背光211侧可以顺次包括偏光板、透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、公共电极、滤色片、透明基板和偏光板。
应注意,在背光211侧上的偏光板对应下文将描述的偏光板210B(参见图14),并且画面显示表面侧上的偏光板对应下文将描述的偏光板210C(参见图14)。此外,夹在显示面板210中的一对偏光板之间的部分(更具体地,由透明基板、像素电极、配向膜、液晶层、配向膜、公共电极、滤色片、和透明基板构成的堆叠部分)对应下文将描述的液晶面板210A(参见图14)。
透明基板由对可见光透明的基板(例如,平板玻璃)形成。应注意,尽管未示出,但是背光211侧上的透明基板配有包括电连接至像素电极的薄膜晶体管(TFT)、配线等的有源驱动电路。例如,像素电极和公共电极可以由氧化铟锡(ITO)制成。像素电极二维地布置在透明基板上,并且每个像素电极发挥每个像素的电极的功能。另一方面,公共电极形成在滤色片的表面上,并且发挥面向相应的像素电极的公共电极的功能。例如,配向膜可以由诸如聚酰亚胺的聚合材料制成,并对液晶执行配向。
例如,液晶层可以由垂直配向(VA)模式、扭转配向(TN)模式、或者超扭转配向(STN)模式的液晶形成,并且具有响应于由驱动电路(未示出)施加的电压针对每个像素改变来自背光211的发射光的偏光轴的方向的功能。应注意,在多个步骤中改变液晶的布置使得在多个步骤中能够针对每个像素调节透射轴的方向。通过布置将通过液晶层的光分成红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色的滤色片和将光分成R、G、B以及白(W)四种颜色的滤色片来配置滤色片以对应像素电极的布置。
偏光板是一种光阀,并且仅允许在某一方向上振动的光(偏光)通过其中。应注意,偏光板可以是吸收在透射轴以外的方向上振动的光(偏光)的吸收式偏光元件,并且就亮度改善而言可以优选朝向背光211侧反射光的反射式偏光元件。两个偏光板布置成使得相应偏光轴彼此相差90°。因此,来自背光211的发射光经过液晶层通过偏光板,或者由偏光板遮蔽。
例如,背光211可以从其背部照明显示面板210,并且可以包括导光板10、设置在导光板10的侧面上的光源20,布置在导光板10之后的光调制器件30和反射器40、以及驱动光调制器件30的驱动电路50。应注意,导光板10对应本技术的“第一透明基板”或“第二透明基板”的具体实例。
导光板10将光从设置在导光板10的侧面上的光源20引入导光板10的顶面。导光板10具有的形状可以与设置在导光板10的顶面上的显示面板210对应,例如,由顶面、底面以及侧面包围的长方体形。应注意,在以下描述中,导光板10的侧面中接收来自光源20的光的侧面称为光入射表面10A。应注意,当通过调制待施加至背光211的电压使亮度均匀时,可以将未经图案化的平板式导光板用作导光板10。例如,导光板10可以主要包含透明热塑性树脂,例如:聚碳酸酯树脂(PC)或丙烯酸树脂(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。
光源20是线性光源,并且例如,可以由热阴极荧光灯(HCFL)、冷阴极荧光灯(CCFL)、或直线布置的多个发光二极管(LED)构成。当光源20由多个LED构成时,考虑到效率、厚度降低和均匀性,可优选所有LED为白色LED。附带地,例如,光源20可以包括红色LED、绿色LED、和蓝色LED。可以仅将光源20设置在导光板10的一个侧面上(参加图3和图4的(A)),或者导光板10的两个侧面(参见图4的(B))、三个侧面、或所有侧面上。此外,在光源20设置在三个侧面或者所有侧面上的情况下,只有当执行部分照明时仅可以打开设置在彼此相对的两个侧面上的光源20,并且当执行整体照明时可以打开所有的光源20。
例如,如图5的(A)中所示,光源20可以由线性光源21和反射镜22构成。例如,线性光源21可以由HCFL或CCFL构成。反射镜22朝向光入射面10A反射从线性光源21发出的光中朝向不直接进入光入射面10A传播的光。例如,如图5的(B)或(C)中所示,光源20通过将多个点光源23布置成一行而配置成。各点光源23朝向光入射面10A发光,并且可以是由诸如在面向光入射面10A的表面上具有发光点的发光元件。这种发光元件的实例可以包括LED和激光二极管(LD)。考虑到效率、厚度减小和均匀性,可以优选所有点光源23为白色LED。应注意,例如,包含在光源20中的多个点光源23可以包括红色LED、绿色LED、和蓝色LED。
例如,如图5的(B)和(C)中所示,可以在相应的共通基板24上两个两个地或更多地设置多个点光源23。在这种情况下,光源块25由一个基板24和设置在基板24上的多个点光源23构成。例如,基板24可以为配有将点光源23电连接至驱动电路50的配线的电路板,并且每个点光源23安装在电路板上。设置在共通基板24上的相应的点光源23(在光源块25中相应的点光源23)由驱动电路50共同地(非独立地)驱动,并且例如,尽管未示出,可以彼此并联或串联连接。此外,设置在不同基板24上的点光源23(在相应的光源块25中的点光源23)可以由驱动电路50独立地驱动。这时,例如,如图5的(C)中所示,设置在不同的基板24上的点光源23(相应的光源块25中的点光源23)可以连接至不同的电流通路。
反射器40使从导光板10的后面泄露的光通过光调制器件30返回到导光板10侧中,并且例如,可以具有反射、漫射以及散射的功能。这使得有效地利用来自光源20的发射光成为可能,并促使正面亮度改善。例如,反射器40可以由泡沫聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、银蒸镀膜、多层反光膜、或白色PET形成。应注意,例如,如下文所述,可以根据需要省去反射器40。
在本实施方式中,光调制器件30设置在导光板10内部。光调制器件30紧密地粘附至导光板10且二者之间没有空气层,并且可以结合至导光板10且例如二者之间具有粘合层(未示出)。例如,如图6中所示,光调制器件30通过从反光板40起以透明基板31、下电极32、配向膜33、光调制层34、配向膜35、上电极36和透明基板37的顺次布置而配置成。
透明基板31和37支撑光调制层34,并通常各自由对可见光透明的基板(例如:玻璃板或塑料膜)形成。当施加电压时,下电极32和上电极36在光调制层34中生成电场。下电极32是相对于光调制层34设置在透明基板31侧的电极,并且上电极36是相对于光调制层34设置在透明基板37侧的电极。应注意,下电极32相当于“第一电极”的具体实例,并且上电极36相当于“第二电极”的具体实例。
例如,如图7中所示,下电极32可以由多个部分电极32A构成。多个部分电极32A中的每一个均具有在平面中以一个方向(以与光入射面10A平行的方向)延伸的条状。当在接收器200中执行三维显示时,使用多个部分电极32A之中一定量的部分电极32A(下文中成为“部分电极32B”)生成线性照明光束。应注意,部分电极32B相当于“第一部分电极”的具体实例。与部分电极32A一起使用除多个部分电极32A中的部分电极32B以外的多个部分电极32A(在下文中,称为“部分电极32C”)从而当在接收器200中执行二维显示时生成平面照明光束。换言之,当在接收器200中执行二维显示时,所有部分电极32A用于生成平面照明光束。应注意,部分电极32C相当于“第二部分电极”的具体实例。
一个部分电极32B和多个部分电极32C被认为是一组,并且多个部分电极组布置在布置方向上(在与光入射面10A正交的方向上)。图7示出一个部分电极32B和两个部分电极32C被认为是一组并且多个部分电极组布置在布置方向上的实例;然而,部分电极组的详细数目不限于图7的说明。例如,部分电极组可以由一个部分电极32B和一个部分电极32C构成,或者可以由一个部分电极32B和三个或更多个部分电极32C构成。
上述部分电极组以对应在接收器200中用于执行三维显示的像素间距的间距P1(等于或者接近用于执行三维显示的像素间距的间距)来布置。此外,同样地,多个部分电极32B还以对应在接收器200中用于执行三维显示的像素间距的间距P1(等于或者接近用于执行三维显示的像素间距的间距)来布置。部分电极32B的宽度小于显示面板210中的像素的宽度。可以优选部分电极32B的宽度等于或小于(在显示面板210中像素的宽度-光调制层34的厚度×2)。
应注意,当部分电极组由一个部分电极32B和多个部分电极32C构成时,可以优选部分电极32C的宽度等于部分电极32B的宽度。此外,例如,当部分电极组由一个部分电极32B和一个部分电极32C构成时,如图8和图9中所示,部分电极32C的宽度可以大于部分电极32B的宽度,或者尽管未示出,可以等于部分电极32B的宽度。
例如,如图10所示,上电极36由多个部分电极36A构成。多个部分电极36A中的每一个都具有在与部分电极32A相交(或者正交)的方向上延伸的条状。当光源20由多个光源块25构成时,多个部分电极36A一个一个或者多个多个地设置在面向相应的光源块25的区域中。附带地,在以下描述中,为了方便起见,假设部分电极36一个一个地设置在面向相应光源块25的区域中。
下电极32和上电极36都由透明导电膜(例如ITO薄膜)形成。应注意,下电极32和上电极36可由铟锌氧化物(IZO)、金属纳米线、碳纳米管、石墨烯等制成。
当从光调制器件30的法线方向观察下电极32和上电极36时,对应其中下电极32和上电极36彼此面对的部分的光调制器件30的部分配置光调制单元30a和30b(参见图6)。光调制单元30a是对应其中部分电极32B和部分电极36A彼此面对的部分的光调制器件30的部分,并且光调制单元30b是对应其中部分电极32C和部分电极36A彼此面对的部分的光调制器件30的部分。光调制单元30a和光调制单元30b彼此邻近。
光调制单元30a和30b中的每一个通过将预定电压施加至部分电极32A和部分电极36A来单独独立地驱动,并且根据施加至部分电极32A和部分电极36A的电位差的大小相对于来自光源20的光显示透明性(光透明性)或散射特性。应注意,在光调制层34的说明中将详细描述透明性和散射特性。
例如,配向膜33和35可以对用于光调制层34的液晶或单体配向。例如,配向膜的类型可以包括垂直配向膜和水平配向膜,并且在该实施方式中,将水平配向膜用作配向膜33和35。例如,水平配向膜的实例可以包括通过在聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇等上摩擦处理来形成的配向膜以及通过转印或蚀刻等而配有凹槽的配向膜。此外,例如,水平配向膜的实例可以包括:通过倾斜地沉积诸如氧化硅的无机材料而形成的配向膜、通过离子束辐射而形成的金刚石状碳配向膜以及配有电极图案狭缝的配向膜。
此外,足以使垂直配向膜和水平配向膜都具有为液晶和单体配向的功能,并且无需在重复施加的电压时一般液晶显示器所需的可靠性。这是因为通过聚合单体和液晶之间的界面确定制造装置之后电压施加的可靠性。此外,例如,即使当不使用配向膜时,通过在下电极32和上电极36之间施加电场或磁场从而使用于光调制层34的液晶和单体可以被配向。换言之,在下电极32和上电极36之间施加电场或磁场的过程中的紫外线照射能够将液晶和单体的取向状态固定在施加电压的状态。当电压用于形成配向膜时,可以单独地形成电极以用于配向和驱动,或者可以将其中介电各向异性的符号以频率反转的双频率液晶用作液晶材料。而且,在使用磁场以形成配向膜的情况下,可以优选使用具有大磁化率各向异性的材料作为配向膜,并且例如,可以优选使用具有大量苯环的材料。
根据电场的大小,光调制层34对来自光源20的光表现散射特性或者透明性。光调制层34在电场相对较小时对来自光源20的光表现出透明性,并在电场相对较大时对来自光源20的光表现出散射特性。例如,如图6中所示,光调制层34可以是包括块体34A和分散于块体34A中的多个微粒34B的复合层。块体34A和微粒34B具有光学各向异性。
图11的(A)示意性地示出在下电极32与上电极36之间施加电位差时(在下文中,仅称为“在无电位差施加的过程中”)微粒34B中的配向状态的实例。应注意,在图11的(A)中省略块体34A中的配向状态的说明。在本文中使用的术语“无电位差施加的过程中”是围绕在施加比允许光调制层34表现散射特性的电位差更小并且使光调制层34表现透明性的电位差时的时期的概念。
图11的(B)示出表示无电位差施加的过程中块体34A和微粒34B中每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。折射率椭球表示张量椭球对从各种方向入射的线性偏光的折射率,并且几何上表示通过从光的入射方向观察椭球的截面表面的折射率。图11的(C)示意性地示出在无电位差施加的过程中朝向正面方向传播的光L1和朝向倾斜方向传播的光L2通过光调制层34的状态的实例。
图12的(A)示意性地示出在下电极32与上电极36之间施加电位差时(在下文中,仅称为“在电位差施加的过程中”)微粒34B中的配向状态的实例。应注意,在图12的(A)中省略块体34A中的配向状态的说明。在本文中使用的术语“无电位差施加的过程中”是在施加使光调制层表现散射性的电位差时的时期。
图12的(B)示出表示电位差施加的过程中块体34A和微粒34B中每一个的折射率各向异性的折射率椭球的实例。图12的(C)示意性地示出在电位差施加的过程中朝向正面方向传播的光L1和朝向倾斜方向传播的光L2在光调制层34中散射的实例。
例如,如图11的(A)和(B)中所示,在无电位差施加的过程中,块体34A和微粒34B具有其中块体34A的光轴AX1的方向和微粒34B的光轴AX2的方向彼此一致(平行)的配置。附带地,不考虑偏光方向,光轴AX1和AX2分别表示具有固定折射率的平行于光束的传播方向的线。此外,光轴AX1的方向和光轴AX2的方向不必彼此始终一致,并且例如,由于制造误差,光轴AX1的方向在某种程度上可以偏离光轴AX2的方向。
此外,例如,在无电位差施加的过程中,微粒34B可以具有其中光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A。此外,例如,在无电位差施加的过程中,微粒34B可以具有其中光轴AX2与透明基板31和37的表面以微小的角度θ1相交(参见图11的(B))。应注意,在形成微粒34B的材料的说明中将详细描述角θ1。
另一方面,例如,不考虑下电极32和上电极36之间的电位差施加,块体34A可以具有其中块体34A的光轴AX1固定的配置。具体地,例如,如图11的(A)和(B)以及图12的(A)和(B)中所示,块体34A可以具有其中块体34A的光轴AX1平行于导光板10的光入射面10A并且以预定角度θ1与透明基板31和37的表面相交。换言之,在无电位差施加的过程中,块体34A的光轴AX1平行于微粒34B的光轴AX2。
应注意,光轴AX2不必始终平行于光入射表面10A并且不必始终与透明基板31和37的表面以角度θ1相交,而且由于诸如制造误差,光轴AX2可以以与角度θ1稍微不同的角度与透明基板31和37的表面相交。而且,光轴AX1和AX2不必始终平行于光入射表面10A,并且由于诸如制造误差,光轴AX1和AX2可以以小角度与光入射表面10A相交。
这时,可以优选块体34A的寻常折射率与微粒34B的相等并且块体34A的非常折射率与微粒34的相等。在这种情况下,例如,如图11的(A)中所示,在无电位差施加的过程中,在包括正面方向和倾斜方向的不同方向上基本上消除了折射率差异并且能够得到高透明性(光透明性)。因此,例如,如图11的(C)中所示,朝向正面方向传播的光L1和朝向倾斜方向传播的光L2在光调制层34中不被散射,并且通过光调制层34。因此,例如,如图13的(A)和(B)中所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)全部由光调制层34的透明区域(透射区30A)的上界面和下界面反射,并且与光从整个表面均匀发出的情况(图13的(B)中的长短交替的虚线)相比,透射区30A的亮度(黑显示器的亮度)降低。应注意,通过在导光板10上设置漫射板60并通过漫射板60执行测量从而获得图13的(B)中的正面亮度的分布。
应注意,为透射区30A的界面之一的导光板10的顶面和显示面板210与导光板10之间存在的间隙接触,并且可以优选用具有比导光板10的顶面更低的折射率的材料填充该间隙。尽管由此低反射率材料形成的层通常是空气,但是该层还可以由低折射率的材料形成的粘合剂和结合剂。
例如,如图12的(A)和(B)中所示,在电位差施加的过程中,块体34A和微粒34B可以具有其中光轴AX1的方向不同于(相交于或者基本上正交于)光轴AX2的方向的配置。此外,例如,在电位差施加的过程中,微粒34B可以具有其中微粒34B的光轴AX2平行于导光板10的光入射面10A并且以大于角度θ1的角度θ2(例如,90°)与透明基板31和37的表面相交。应注意,在形成微粒34B的材料的说明中将详细描述角θ2。
因此,在电位差施加的过程中,在光调制层34中,折射率在包括正面方向和倾斜方向的不同方向上增大,并且能够得到较高散射特性。因此,例如,如图12的(C)中所示,朝向正面方向传播的光L1和朝向倾斜方向传播的光L2在光调制层34中被散射。因此,例如,如图13的(A)中所示,来自光源20的光L(来自倾斜方向的光)通过光调制层34的表现散射特性的区域的上界面和下界面,并且已经传递至反射器40侧的光由反射器40反射并且随后通过光调制器件30。因此,与光从整个表面均匀地发出(由图13的(B)中的长短交替的虚线表示)的情况相比,散射区30B的亮度高得多,并且部分白色显示的亮度(亮度增强)以透射区30A的亮度减小量增加。
附带地,由于诸如制造误差,块体34A的寻常折射率可以与微粒34B的稍微不同,并且例如,优选二者之间的差异在0.1以下,更优选地在0.05以下。此外,由于诸如制造误差,块体34A的非常折射率也可以与微粒34B的稍有不同,并且例如,优选二者之间的差异在0.1以下,并且更优选在0.05以下。
此外,优选块体34A的折射率的差异(ΔnP=非常折射率neP-寻常折射率noP)与微粒34B的折射率的差异(ΔnL=非常折射率neL-寻常折射率noL)尽可能的大,优选在0.05以上,更优选在0.1以上,并且还更优选在0.15以上。这是因为在块体34A和微粒34B各自的折射率的差异较大时光调制层34的散射能力增加从而轻易地打断导光条件并且轻易地提取来自导光板10的光。
此外,块体34A的电场的响应速度与微粒34B的不同。例如,块体34A可以具有响应速度比微粒34B的低的条纹结构、多孔结构、或棒状结构。例如,块体34A可以由通过使低分子单体聚合而获得的聚合材料形成。例如,块体34A可以通过借由热量或光或这二者聚合沿微粒34B的配向方向或配向膜33和35的配向方向配向并且具有配向特性和可聚合性的材料来形成。
例如,块体34A的条纹结构、多孔结构或棒状结构可以具有在平行于导光板10的光入射表面10A并且以微小的角度θ1与透明基板31和37的表面相交的方向上的长轴。当块体34A具有条纹构造时,就改善引导的光的散射特性而言,可以优选在短轴方向上条纹纹理的平均尺寸在0.1μm以上10μm以下,并且更优选在0.2μm以上2.0μm小于。当在短轴方向上条纹纹理的平均尺寸在0.1μm以上10μm以下时,在380nm以上至780nm以下的视界内,光调制器件30中的散射能力基本上相等。因此,在平面内仅不出现特定波长成分的光的增减,并且从而在平面内实现视界的平衡。当短轴方向上的条纹纹理的平均尺寸小于0.1μm或大于10μm的情况下,无论波长是多少,光调制器件30的散射能力较低,并且因此光调制器件30难以发挥光调制器件的功能。
此外,就减小散射对波长的依赖性,优选短轴方向上条纹纹理的平均尺寸在0.5μm以上至5μm以下的范围内,更优选在1μm以上至3μm以下的范围内。在这种情况下,当从光源20发出的光在导光板10传播的过程中重复通过光调制器件30中的块体34A时,块体34A中的散射对波长的依赖性被抑制。在偏光显微镜、共焦显微镜、电子显微镜等下能够看见条纹纹理的尺寸。
另一方面,例如,微粒34B可以主要包含液晶材料,并具有比块体34A的响应速度足够高的响应速度。例如,包含在微粒34B中的液晶材料(液晶分子)可以是棒状分子。可以优选使用具有正介电常数各向异性的液晶分子(所谓的正性液晶)作为微粒34B中所包含的液晶分子。
在此实例中,在无电位差施加的过程中,微粒34B中,液晶分子的长轴方向平行于光轴AX1。此时,微粒34B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射表面10A平行,并与透明基板31和37的表面以微小的角度θ1相交。换言之,在无电位差施加的过程中,微粒34B中的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面中以角度θ1倾斜的状态下被配向。角θ1是所谓的倾角,并且例如可以优选为0.1°以上至30°以下。角度θ1可以更优选为0.5°以上至10°以下,并且还更优选为0.7°以上至2°以下。在角度θ1较大时由于如下所述的原因,存在散射有效减少的倾向。此外,当角度θ1过小时,在电位差施加的过程中液晶立起的方位改变。例如,液晶甚至可以在改变180°的方位(反向倾斜)中立起。因此,微粒34B和块体34A的折射率差异未被有效地利用,并且因此存在散射效率和亮度减小的倾向。
此外,在电位差施加的过程中,微粒34B中,液晶分子的长轴方向相交于或者正交于(或者基本上正交于)光轴AX1。此时,微粒34B中的液晶分子的长轴与导光板10的光入射表面10A平行,并与透明基板31和37的表面以大于角度θ1的角度θ2(例如,90°)相交。换言之,在电位差施加的过程中,微粒34B的液晶分子在平行于导光板10的光入射面10A的平面中以角度θ2倾斜的状态下或者在以角度θ2(=90°)竖立的状态下被配向。
作为上述具有配向特性和可聚合性的单体,尽管具有光学各向异性并能够与液晶结合的材料充足,但是在本实施方式中,可以优选将由紫外线固化的低分子单体。因为在无电位差施加的状态中可以优选液晶的光学各向异性的方向与通过低分子单体聚合而形成的材料(聚合材料)的光学各向异性的方向一致,所以可以优选在紫外线固化之前将液晶和低分子单体以相同的方向配向。在液晶用作微粒34B的情况下,当液晶是棒状分子时,优选待使用的单体材料的形状也是棒状的。如上所述,可以优选使用具有可聚合性和液晶性二者的材料作为单体材料,并且可以优选该材料包含选自由丙烯酸基、甲基丙烯酸基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯醚基和环氧基组成的组中的一种或多种官能团作为可聚合的官能团。这些官能团可以通过紫外线、红外线或电子束的照射或者加热来聚合。为了在紫外线照射时抑制配向程度的降低,可以添加多官能液晶材料。当块体34A具有上述条纹结构时,可以优选双官能液晶单体作为块体34A的原材料。此外,可以向块体34A的原材料添加单官能单体以调整表现液晶性的温度或者添加三官能或多官能单体以提高交联密度。
附带地,如上所述,在无电位差施加的过程中,块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2都在相同方向上主要具有相应的光轴的成分。在无电位差施加的过程中,如图14中所示,光轴AX1和AX2二者面向相同的方向(例如,在配向膜33和35的摩擦方向上)。此外,如图14中所示,在无电位差施加的过程中,光轴AX1和AX2平行于或者基本上平行于光入射面10A。此外,如图14中所示,在无电位差施加的过程中,光轴AX1和AX2平行于或者基本上平行于透明基板31。换言之,在无电位差施加的过程中,光轴AX1和AX2基本上面向图14中的Y轴方向。
此外,在无电位差施加的过程中,光轴AX1和AX2主要在平行于在背光211侧上的偏光板210B的透射轴AX10的方向上具有相应的光轴的成分。例如,如图14中所示,在无电位差施加的过程中,光轴AX1和AX2面向平行于透射轴AX10的方向。例如,如图14中所示,透射轴AX10面向配向膜33和35的摩擦方向。应注意,在画面显示表面侧上的偏光板210C的透射轴AX11正交于在背光211侧上的偏光板210B的透射轴AX10。
此外,如上所述,在电位差施加的过程中,光轴AX1面向与在无电位差施加的过程中的方向相同或者大致相同的方向。在电位差施加的过程中,光轴AX1包含主要在平行于偏光板210B的透射轴AX10的方向上的光轴的成分,并且例如,如图15中所示,光轴AX1面向平行于透射轴AX10的方向。例如,在电位差施加的过程中,光轴AX1平行或大致平行于光入射面10A,并且平行或大致平行透明基板31。
另一方面,在施加电压的过程中,由于由施加给下电极32和上电极36的电位差生成的电场的影响,优选光轴AX2可以在预定方向上位移。例如,如图15中所示,在电位差施加的过程中,光轴AX2与透明基板31相交或者正交(或基本上正交)。换言之,可以优选通过向下电极32和上电极36施加电位差使光轴AX2在光轴AX2与透明基板31的法线形成的角减小的方向上位移(即,立起来)。此时,光轴AX2与光轴AX1正交或基本上正交,并且与透明基板31正交或基本上正交。
例如,驱动电路50可以控制施加至光调制单元30a和30b中每一个的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)的电位差的大小使得微粒34B的光轴AX2平行于或者基本上平行于光调制单元30b中的块体34A的光轴AX1并且微粒34B的光轴AX2与光调制单元30a中的块体34A的光轴AX1相交或者正交。此外,例如,驱动电路50可以控制施加至光调制单元30a和30b中每一个的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)的电位差的大小使得微粒34B的光轴AX2与光调制单元30a和30b中每一个的块体34A的光轴AX1相交或者正交。换言之,驱动电路50通过电场控制使块体34A和微粒34B的光轴AX1和AX2的方向彼此一致(或基本上一致)或者彼此不同(或彼此正交)。
驱动电路50在接收指定三维显示的信号作为控制信号20A时使背光211输出多个线性照明光束。更具体地,驱动电路50将使光调制层34表现散射特性的电位差施加至包括部分电极32B的光调制单元30a,并使光调制层34表现透明性的电位差施加至包括部分电极32C的光调制单元30b。换言之,驱动电路50可以控制施加至光调制单元30a和30b中每一个的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)的电位差的大小使得包含于背光211中的各光调制单元30a中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交并且包含于背光211中的各光调制单元30b中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1平行。
图16示出了三维显示中显示面板210的扫描与背光211的照明光束的扫描之间的关系的实例。如图16的(A)中所示,面板驱动电路209顺次地扫描从第一像素行至第n像素行的像素行,并且将包括具有不同视角的多个二维画面信号的一个像素行的画面信号施加至相应的像素行。这时,对于每个帧周期(1F),面板驱动电路209顺次地施加画面信号V1、V2、V3和V4。
另一方面,如图16的(B)中所示,驱动电路50与显示面板210的扫描同步执行背光211的线性照明光束Lz(部分照明光束)的扫描。更具体地,驱动电路50驱动光调制器件30与选择信号输出至显示面板210同步从而在对应由选择信号选择的像素行的光调制层34的区域中生成多个散射区30B,并且通过使用从相应的散射区30B输出的线性照明光束Lz(照明光束)使显示面板210能够显示三维图像。
在从选择信号所选择的时间起过去预定时期之后,在对应由选择信号选择的像素行的区域中,驱动电路50生成多个散射区30B(或者线性照明光束Lz)。在这种情况下,如图16中所示,“预定时期”表示从画面信号施加开始时间直至液晶的配向变稳定并且根据画面信号的画面能够被显示的时期ΔT。在从选择信号所选择的时间起过去的预定时期之后直至下一选择信号所选择的时间的时期,在对应由选择信号选择的像素行的区域中,驱动电路50生成多个散射区30B(或者线性照明光束Lz)。
图17的(A)至(C)示意性地示出三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的实例。图18的(A)至(C)示意性地示出三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的另一实例。如图17的(A)至(C)中所示,在打开整个光源20的状态下,驱动电路50将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32B和对应不是由选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32C置于浮置状态。
附带地,在图17的(A)至(C)中,“ON”表示将驱动电压施加至部分电极36A,并且“OFF”表示将共用固定电压施加至部分电极36A。此外,在图17的(A)至(C)中,光源20可以由单个线性光源构成,或者可以由多个光源块25构成。
此外,在光源20由多个光源块25构成时,例如如图18的(A)至(C)中所示,驱动电路50关闭对应选择信号所选择的像素行的光源块25,并且将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电压)施加至部分电极32B和对应不是由选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32C置于浮置状态。在这种情况下,可以以光源20的非照明部分的量来抑制并降低消耗功率。
图19示出在图17的(A)至(C)和图18的(A)至(C)中发出多个线性照明光束Lz(照明光束)的部分的截面结构的实例。在三维显示中,例如,面板驱动电路209驱动显示面板210的四个像素210-1至210-4作为一个三维像素210D。这时,例如,驱动电路50可以在各个三维像素210中形成一个散射区30B,并且可以允许线性照明光束Lz以不同的入射角射入相应像素210-1至210-4。因此,各线性照明光束Lz以基本上相同的角度射入位于与相应的三维像素210D(例如,图19中,210-1、210-2、210-3和210-4)共有的位置中的像素。因此,从位于与相应的三维像素210D共有的位置中的像素,像素调制的画面光以预定的角度发出。这时,例如,观看者可以用他的右眼观看来自像素210-3的画面光,并且同时可以用他的左眼观看来自像素210-2的画面光。换言之,观看者用他的左右眼观看具有不同视差的画面。因此,观看者感知到在显示面板210上的三维画面(立体画面)的显示。
驱动电路50在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A时使背光211输出平面照明光束。更具体地,驱动电路50将使光调制层34表现散射特性的电位差施加至光调制单元30a和30b中的每一个。换言之,驱动电路50控制施加至光调制单元30a和30b的每一个中的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)的电位差的大小使得包含于背光211中的光调制单元30a和30b中的每一个的微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或者正交(或基本上正交)。例如,驱动电路50施加在包含于光调制单元30a和30b的每一个中的光调制层34中生成电场的电压,并且将共用固定电压(例如,接地电压)施加至部分电极32A。
应注意,驱动电路50在接收指定二维显示的信号作为控制信号204A以及接收与画面数据有关的信号时可以允许背光211发出具有对应画面数据的亮度分布的平面照明光束(例如,在平面内部分黑暗的平面照明光束)。附带地,在这种情况下,可以优选上电极36布置在对应显示面板210的像素的布局中。当上电极36布置在对应显示面板210的像素的布局中时,驱动电路50根据画面数据将使光调制层表现散射特性的电位差施加至光调制单元30a和30b中的一些,并且将使光调制层34表现透明性的电位差施加至其他光调制单元30a和30b。
随后,将描述本实施方式的背光211的功能和效果。
在本实施方式的背光211中,在三维显示中,将电压施加至光调制单元30a和30b的每一个中的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)使得在各光调制单元30a中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或正交(或基本上正交)并且在各光调制单元30b中微粒34B的光轴AX2平行于或者基本上平行于光轴AX1。因此,在光调制器件30中,各光调制单元30a变成散射区30B,并且各光调制单元30a变成透射区30A。因此,已经从光源20发出并已经射入导光板10的光通过光调制器件30的透射区30A,并在光调制器件30的散射区30B中被散射(图19)。已经通过所散射的光的散射区30B的底面的光由反射器40反射再次回到导光板10,并且随后从背光211的顶面发出。此外,朝向所散射的光的散射区30B的顶面传播的光通过导光板10,并且随后从背光211的顶面发出。因此,在三维显示时,光几乎不从透射区30A的顶面发出而是从散射区30B的顶面发出。因此,例如,如图19中所示,向正面方向发出多个线性照明光束Lx。
因此,向正面方向发出的各线性照明光束射入显示面板210的后表面。因此,例如,当画面信号处理电路207生成用于三维显示的二维画面数据使得在对应各线性照明光束的像素布置中各像素行变成三维像素210A时,各线性照明光束以基本上相同的角度射入位于与相应的三维像素210A共有的位置处的像素(例如,在图19中,像素210-1、210-2、210-3和210-4)。因此,从位于与相应的三维像素210A共有的位置中的像素,像素调制的画面光以预定的角度发出。这时,观看者用他的左右眼观看具有不同视差的画面。因此,观看者感知到在显示面板210上的三维画面(立体画面)的显示。
此外,在本实施方式的背光211中,在二维显示中,将电压施加至光调制单元30a和30b的每一个中的一对电极(部分电极32A和部分电极36A)使得在光调制单元30a和30b的每一个中微粒34B的光轴AX2与块体34A的光轴AX1相交或者正交(或基本上正交)。因此,已经从光源20发出的并已经进入导光板10的光在形成在整个光调制器件30中的散射区30B中被散射(图20)。已经通过所散射的光的散射区30B的底面的光由反射器40反射再次回到导光板10,并且随后从背光211的顶面发出。此外,朝向所散射的光的散射区30B的顶面传播的光通过导光板10,并且随后从背光211的顶面发出。如上所述,在二维显示中,例如,光可以从光调制器件30的整个顶表面发出,并且平面照明光束可以向正面方向发出。
因此,向正面方向发出的平面照明光束射入显示面板210的后表面。因此,例如,当画面信号处理电路207生成对应各像素210B的用于二维显示的二维画面数据时,平面照明光束从各个角度射入各像素210B并且从各像素210B发出由各像素210B调制的画面光。此时,由于观看者用双眼观看同一画面,并且因此观看者感知到在显示面板210上二维画面(平面画面)的显示。
此外,在本实施方式中,当光调制层34显示散射特性时,具有低电池响应性的块体34A主要在平行于偏光板210B的透射轴AX10的方向上具有光学轴线AX1的成分,并且具有高电场响应性的微粒34B的光轴AX2在与块体34A的光轴AX1相交或者正交(或基本上正交)并且与透明基板31相交或者正交(或基本上正交)的方向上。因此,从背光211发出的光的偏光轴在平行于偏光板21B的透射轴AX10的方向上具有主要成分,并且因此,与从背光211发出具有相同亮度的非偏光的情况相比,背光211的光能够更有效地射入液晶面板210A。因此,即使在通过使用比二维显示中量更少的像素来执行三维显示的情况下,仍能够执行具有高显示亮度的三维显示。此外,还能够执行具有高显示亮度的二维显示。
附带地,在本实施方式中,当在显示面板210上显示三维画面时,显示面板210的扫描与背光211的线性照明光束Lz(部分照明光束)的扫描同步。因此,可以确定地将画面重写下的区域置于非显示状态。因此,可以避免串扰的出现。
下文将描述根据本实施方式的接收器200的其他效果。
通常,通过混合液晶材料和各向同性低分子材料并通过紫外线照射促使相位分离、干燥溶剂等来形成PDLC,并且该PDLC是其中液晶材料的微粒分散在聚合材料中的复合层。因为在无电位差施加的过程中液晶材料面向任意方向,因此复合层中的液晶材料表现散射特性;然而,在电位差施加的过程中液晶材料在电场方向配向。因此,当液晶材料的寻常折射率等于聚合材料的折射率时,在复合层中液晶材料在正面方向(在PDLC的法线方向)上表现高透明性。然而,在液晶材料中,在倾斜方向上,液晶材料的非常折射率和聚合材料的折射率之间的差异不明显,并且在正面方向表现透明性时这导致在倾斜方向上散射特性的表现。
通常,经常使用PDLC的光调制器件具有其中PDLC夹在均具有配有透明导电膜的正面的两个玻璃板之间的结构。当光从空气倾斜地射入具有上述结构的光调制器件时,由于空气与玻璃板之间的折射率的差异,已经以倾斜方向射入光调制器件的光折射并以较小的角度射入PDLC。因此,在此种光调制器件中未发生极大地散射。例如,当光以80°的角从空气射入光调制器件时,通过玻璃界面处的折射,光到PDLC的入射角减小至约40°。
然而,在使用导光板的边缘照明系统中,由于光通过导光板射入,因而光以大约80°的较大角与PDLC相交。因此,在液晶材料的非常折射率与聚合材料的折射率之间的差值较大,并且进一步该光以更大的角度与PDLC相交,从而造成受到散射的光路增长。例如,当将具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶材料的微粒分散在具有1.5折射率的聚合材料中时,在正面方向(PDLC的法线方向)上折射率没有产生差异;但是,倾斜方向上折射率的差异变大。因此,这防止在倾斜方向上散射特性降低使得视角特性劣化。此外,当在导光板上设置诸如漫射膜的光学薄膜时,倾斜地泄漏的光也在正面方向上被漫射膜等漫射。因此,在正面方向上的漏光增加并且在正面方向的调制比降低。
另一方面,在本实施方式中,因为形成块体34A和微粒34B以主要包含相应的光学各向异性材料,所以在倾斜方向上散射特性降低而透明性得以改善。例如,当块体34A和微粒34B被配置为主要包含寻常折射率彼此相等并且非常折射率也彼此相等的相应光学各向异性材料时,并且在下电极32与上电极36之间不施加电位差的区域中,它们的光轴的方向彼此相同或者基本上一致。因此,在包括正面方向(光调制器件30的法线方向)和倾斜方向的所有方向上折射率差异减小或消除,并且能够得到更高的透明性。因此,可使视角较大的区域中光泄漏能够减小或基本上消除,并且能够改善视角特性。
例如,当将具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶和具有1.5的寻常折射率和1.65的非常折射率的液晶单体混合并且在液晶和液晶单体由配向膜或者电场配向的状态下聚合液晶单体时,液晶的光轴与通过液晶单体的聚合形成的聚合物的光轴一致。因此,由于在各个方向上折射率彼此相同,因而在这种情况下能够实现具有较高透明性的状态并且进一步改善视角特性。
此外,在本实施方式中,例如,与光从整个表面均匀发出的情况相比(图13的(B)中长短交替的虚线),如图13的(A)和(B)中所示,透射区30A的亮度(黑色显示的亮度)更低。另一方面,与光从整个表面均匀地发出(由图13的(B)中的长短交替的虚线表示)的情况相比,散射区30B的亮度高得多,并且部分白色显示的亮度(亮度增强)以透射区30A的亮度减小的量增加。
附带地,与整个白色显示的情况相比,亮度增强是在执行部分白色显示时增强亮度的技术。这是一种共用于CRT、PDP等的技术。然而,在液晶显示器中,不考虑图像,背光整体均匀地发光使得亮度的部分增加变难。附带地,当背光配置为其中多个LED二维地布置的LED背光时,允许部分关闭LED。然而,在这种情况下,来自关闭LED的暗区的漫射光不存在,并且因此与打开全部LED的情况相比亮度降低。此外,尽管可以通过增加流经部分地打开的LED的电流来提高亮度,但是在这种情况下,较大的电流在在极短的时间内流经LED,并且因此就电路的负载和可靠性而言存在问题。
另一方面,在本实施方式中,由于块体34A和微粒34B形成以主要包括相应的光学各向异性材料,因而抑制了在倾斜方向的散射特性,并且抑制了在黑暗状态中来自导光板的光的泄露。因此,将光从部分暗区引导至部分亮区从而能够实现亮度增强而不用提高供应至背光211的电力。
而且,在本实施方式中,在下电极32和上电极36之间不施加电位差的区域中,微粒34B的光轴AX2与导光板10的光入射表面10A平行,并且与透明基板31和37的表面以微小的角度θ1相交。具体地,包含在微粒34B中的液晶分子在平行于光入射面10A的平面中以角度θ1倾斜的状态(配有倾角的状态)下被配向。因此,在电位差施加的过程中,包含在微粒34B中的液晶材料不在任意方向上立起来,并且在平行于光入射面10A的平面中立起来。此时,在与光入射表面10A平行的平面中,块体34A的光轴AX1与微粒34B的光轴AX2正交(或者基本上正交)。在这种情况下,从光入射面10A射入导光板10的光中垂直于透明基板31振动的光受微粒34B的非常折射率与块体34A的寻常折射率之间的差异影响。此时,因为微粒34B的非常折射率与块体34A的寻常折射率之间的差异较大,所以垂直于透明基板31振动的光的散射效率提高。另一方面,平行于透明基板31振动的光受微粒34B的寻常折射率与块体34A的非常折射率之间的差异的影响。此时,因为微粒34B的非常折射率与块体34A的寻常折射率之间的差异也较大,所以平行于透明基板31振动的光的散射效率也提高。因此,经由下电极32和上电极36之间施加电压的区域传播的光包括大量倾斜成分。例如,在将丙烯酸导光板用作导光板10时,在下电极32和上电极36之间施加电位差的区域中的光以41.8°以上的角经过该区域。因此,折射率差异在包括倾斜方向的所有方向上增加,并且获得高散射特性,并且从而能够改善显示亮度。此外,由于上述亮度增强的效果,因而可以进一步改善显示亮度。
附带地,例如,当在无电位差施加的过程中块体34A的光轴AX1和微粒34B的光轴AX2布置成垂直于导光板10的光入射面10A并且在电位差施加的过程中包含在微粒34B的液晶材料被适配成在垂直于光入射面10A的平面内立起时,如同上述实例,垂直于透明基板31振动的光受微粒34B的非常折射率与块体34A的寻常折射率之间的差异的影响。然而,平行于透明基板31振动的光受微粒34B的寻常折射率与块体34A的非常折射率之间的差异的影响。在这种情况下,微粒34B的寻常折射率和块体34A的寻常折射率之间的差异为零或者基本上为零。因此,从光入射面10A射入导光板10的光中,与上述情况相同,垂直于透明基板31振动的光明显受折射率差异的影响,然而平行于透明基板31振动的光没有或者基本没有受折射率差异的影响。因此,尽管垂直于透明基板31振动的光的散射效率增加,但是平行于透明基板31振动的光的散射效率较低或为零。因此,与光轴AX1和AX2布置成平行于光入射面10A的情况相比,当光轴AX1和AX2布置成垂直于光入射面10A时,散射效率更低。因此,从导光板10提取的亮度比本实施方式的光调制器件30的更低。
如上所述,在本实施方式中,在视角较大的区域中漏光降低或者基本上消除时能够改善显示亮度。因此,可使正面方向上的调制比变高。
<2.变形>
(第一变形)
在上述实施方式中,光调制器件30设置在导光板10内部。然而,例如,如图21中所示,光调制器件30可以紧密结合至导光板10的顶面并且二者之间没有空气层。此外,例如,如图22中所示,光调制器件30可以紧密结合至导光板10的背面(底面)并且二者之间没有空气层。
(第二变形)
在上述实施方式及其变形中,上电极36由多个部分电极36A构成。然而,例如,如图23中所示,上电极36可以是形成在整个表面上的固态膜(平面电极)。在这种情况下,当光源20由多个光源块25构成时,可以优选导光板10增强来自光源块25的光的方向性。例如,如图24的(A)和(B)中所示,可以优选导光板10在其上表面或者底面具有多个条状凸起11。此外,尽管未示出,例如,光导板10其中可以具有多个条状凸起11。此外,导光板10的内部可以是空心的或者可以被紧密地包装。
凸起11均在平行于光入射面10A的法线方向上延伸,并且例如,如图24的(A)和(B)中所示,凸起11可以连续地从导光板10的一个侧面形成至面对该侧面的另一侧面。例如,在各凸起11中的布置方向上的截面可以具有矩形、梯形、或者三角形。当在各凸起11的布置方向上的截面具有矩形时,光的直线传播特性极高,并且具有这种凸起11的导光板10适用于大型背光。当在各凸起11的布置方向上的截面具有梯形时,用来通过注塑、挤塑、热压模塑等形成凸起11的裸片的处理是简单的,并且在成型中模具脱模性较高,而且由于误差的减小从而能够改善产出和成型速度。
图25的(A)至(C)示意性地示出在三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的实例。在此实例中,假设光源20由多个光源块25构成。例如,驱动电路50可以仅打开对应由选择信号选择的像素行的光源块25,并且将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至各部分电极32B。这时,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电压)施加至部分电极32C和上电极36。
如上所述,在本变形例中,当显示面板210上显示三维画面时,选择性地驱动光源块25而不是选择性地驱动部分电极36A从而与显示面板210的扫描同步执行线性照明光束Lz(部分照明光束)的扫描。因此,可以确定地将画面重写下的区域置于非显示状态。因此,可以避免串扰的出现。
(第三变形例)
在上述实施方式及其变形例中,当通过使用包含于从解码器206输入的用于三维显示的画面数据中的具有不同视角的多条二维画面数据生成一条二维画面数据时,画面信号处理电路207可以在法线位置处生成对应三维像素210D的二维画面数据(在下文中称为“在A行中的二维画面数据”)以及在行方向上从法线位置处的三维像素210D改变半节距的位置处生成对应三维像素210D的二维画面数据(在下文中称为“在B行中的二维画面数据”)。在这种情况下,例如,如图26的(A)中所示,在每个1F中,面板驱动电路209将对应A行中的二维画面数据的画面信号和对应B行中的二维画面数据的画面信号交替地输出至相应的数据线。
此外,在这种情况下,如图26的(B)中所示,在每一个1F中,驱动电路50将线性照明光束Lz(部分照明光束)交替地输出至在法线位置处的三维像素210D和在行方向上从法线位置处的三维像素210D改变半节距的位置处的三维像素210D。因此,与在1F生成一个帧的图像的情况相比,驱动电路50生成具有双分辨率的图像。
例如,为通过驱动电路50实现这种驱动,需要驱动电路50如下执行。例如,首先,在第一1F的过程中,驱动电路50可以在散射区30B(线性照明光束Lz)处于在对应在法线位置处的三维像素210D的位置处的状态下执行扫描,并且随后,在下一1F的过程中,在散射区30B位于对应在行方向上从法线位置处的三维像素210D改变半节距的位置处的三维像素210D的位置处的状态下执行扫描。
图27的(A)至(C)和图28的(A)至(C)示意性地示出在三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的实例。在打开光源20的状态下,驱动电路50将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,在第一1F的过程中,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32B和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32C置于浮置状态。此外,在下一1F的过程中,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32C和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32B置于浮置状态。
附带地,在图27的(A)至(C)和图28的(A)至(C)中,“ON”表示将驱动电压施加至部分电极36A,并且“OFF”表示将共用固定电压施加至部分电极36A。此外,在图27的(A)至(C)和图28的(A)至(C)中,光源20可以由单个线性光源构成,或者可以由多个光源块25构成。
此外,为通过驱动电路50实现上述驱动,例如,如图29中所示,可以优选部分电极32B和部分电极32C交替地设置在布置方向上。此外,当通过驱动电路50实现上述驱动时,例如,如图29中所示,可以优选部分电极32B和部分电极32C交替地设置在布置方向上。
图30的(A)至(C)和图31的(A)至(C)示意性地示出在三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的另一实例。例如,当光源20由多个光源块25构成时,驱动电路50可以仅打开对应选择信号所选择的像素行的光源块25,并且将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,在第一1F的过程中,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电压)施加至部分电极32B和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32C置于浮置状态。此外,在下一1F的过程中,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32C和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A并且将部分电极32B置于浮置状态。在这种情况下,能够以光源20的非照明部分的量来抑制并降低消耗功率。
图32的(A)示出在图27的(A)至(C)和图28的(A)至(C)中发出多个线性照明光束Lz(照明光束)的部分的截面结构的实例。图32的(B)示出在图28的(A)至(C)和图31的(A)至(C)中发出多个线性照明光束Lz(照明光束)的部分的截面结构的实例。
在三维显示中,例如,面板驱动电路209可以驱动显示面板210的四个像素210-1至210-4作为一个三维像素210D。这时,例如,驱动电路50可以为各三维像素210形成一个散射区30B,并且可以允许线性照明光束Lz以不同的入射角射入相应的像素210-1至210-4。因此,各线性照明光束Lz以基本上相同的角射入位于与相应的三维像素210D(例如,图32的(A)和(B)中,210-1、210-2、210-3和210-4)共有的位置中的像素。因此,从位于与相应的三维像素210D共有的位置中的像素,像素调制的画面光以预定的角度发出。这时,例如,在第一1F的过程中,观看者可以用他的右眼观看来自像素210-3的画面光,并且同时可以用他的左眼观看来自像素210-2的画面光。这时,例如,在下一1F的过程中,观看者可以用他的右眼观看来自已经在第一1F中位于像素210-4的位置处的像素210-3的画面光,并且同时可以用他的左眼观看来在第一1F中已经位于像素210-3的位置处的像素210-2的画面光。换言之,观看者用他的左右眼观看具有带有分辨率大于上述实施方式的分辨率两倍的不同视差的画面。因此,观看者感知到在显示面板210上具有极高分辨率的三维画面(立体画面)的显示。
附带地,在本变形例中,当显示面板210上显示三维画面时,与显示面板210的扫描同步执行线性照明光束Lz(部分照明光束)的扫描。因此,可以确定地将画面重写下的区域置于非显示状态。因此,可以避免串扰的出现。
(第四变形例)
在上述实施方式及其变形例中,当通过使用包含在从解码器206输出的用于三维显示的画面数据中的具有不同视角的多条二维画面数据生成一条二维画面数据时,在1F期间,画面信号处理电路207可以输出二维画面数据两次。在这种情况下,例如,如图33的(A)中所示,在1F期间的前半部分或后部分,面板驱动电路209将相同的画面信号输出至相应的数据线。这时,例如,驱动电路50可以仅打开对应选择信号所选择的像素行的光源块25,并且将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应由选择信号所选择的像素行的部分电极36A。
图34的(A)至(C)示意性地示出在三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的实例。图35的(A)和(C)示意性地示出三维显示中背光211的线性照明光束Lz(照明光束)的扫描的另一实例。如图34的(A)至(C)中所示,驱动电路50将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,在从1F期间的前半部分起到不超过下一1F期间的开始时间的时间的时间段期间,驱动电路50施加驱动电压。此外,这时,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32B和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A,并且将部分电极32C置于浮置状态。
此外,当光源20由多个光源块25构成时,例如如图35的(A)至(C)中所示,驱动电路50可以仅打开对应选择信号所选择的像素行的光源块25,并且将驱动电压(在光调制层34中生成电场的电压)施加至对应选择信号所选择的像素行的部分电极36A。这时,在从1F期间的前半部分直至不超过下一1F时期的开始时间的时间的期间,驱动电路50施加驱动电压。此外,在选择信号所选择的时间起去预定时期之后直至第二选择信号(在下一1F时期的开始时间时施加的选择信号)所选择的时间的期间,驱动电路50打开对应选择信号所选择的像素行的光源块25。此外,这时,驱动电路50将共用固定电压(例如,接地电位)施加至部分电极32B和对应不是选择信号所选择的像素行的部分电极36A,并且将部分电极32C置于浮置状态。在这种情况下,能够以光源20的非照明部分的量来抑制并降低消耗功率。
此外,例如,本技术可以如下配置。
(1)一种显示单元,包括:
显示面板,具有多个像素;
背光,能够部分地照明显示面板;以及
驱动电路,被配置为驱动显示面板和背光,其中
驱动电路将显示面板的扫描与背光的部分照明光束的扫描同步以使显示面板能够显示三维画面。
(2)根据(1)所述的显示单元,其中:
背光包括
第一透明基板和第二透明基板,设置成彼此面对并且其间具有一定距离,
光源,被配置为将光应用至第一透明基板的端面或者第二透明基板的端面,
光调制层,设置在第一透明基板和第二透明基板之间的间隙中,并且根据电场的大小对来自光源的光表现出散射特性或透明性,以及
电极,被配置为当施加电压时在光调制层中生成电场,
驱动电路将一个像素行的包括具有不同视角的多个二维画面信号的画面信号输出到显示面板,并且将顺次地选择像素行的选择信号输出至显示面板,以及
驱动电路与输出选择信号至显示面板同步地驱动光调制层,从而在光调制层中的在对应由选择信号所选择的像素行的区域中生成对来自光源的光表现出散射特性的多个散射区,并且通过使用从各个散射区发出的照明光束使显示面板能够显示三维画面。
(3)根据(2)所述的显示单元,其中,在从选择信号选择的时间过去一预定时期之后,驱动电路在对应选择信号所选择的像素行的区域中生成多个散射区。
(4)根据(3)所述的显示单元,其中,在从选择信号所选择的时间过去一预定时期之后直至下一选择信号所选择的时间的时间段期间,驱动电路在对应由选择信号所选择的像素行的区域中生成多个散射区。
(5)根据(3)所述的显示单元,其中,在从选择信号所选择的时间起过去一预定时期之后直至下一选择信号所选择的时间段期间,驱动电路在对应由选择信号所选择的像素行的区域中生成多个散射区。
(6)根据(3)至(5)中任一项所述的显示单元,其中
光源由布置成一行的多个光源构成,以及
在从由选择信号所选择的时间过去一预定时期之后,驱动电路打开对应由选择信号所选择的像素行的光源块。
(7)根据(4)所述的显示单元,其中
光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
在从由选择信号所选择的时间过去一预定的时期之后直至下一选择信号所选择的时间的时间段期间,驱动电路打开对应选择信号所选择的像素行的光源块。
(8)根据(5)所述的显示单元,其中:
光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
在从由选择信号所选择的时间过去一个预定的时期之后直至第二选择信号所选择的时间的时间段期间,驱动电路打开对应选择信号所选择的像素行的光源块。
(9)根据(2)至(8)中任一项所述的显示单元,其中
电极包括第一电极和第二电极,第一电极被设置在比光调制层更靠近第一透明基板的一侧上,并且第二电极被设置在比光调制层更靠近第二透明基板的一侧上,
第一电极由均在与背光的部分照明光束的扫描方向平行的方向上延伸的多个部分电极构成,
第二电极由均在与背光的部分照明光束的扫描方向相交的方向上延伸的多个部分电极构成,以及
驱动电路驱动第一部分电极以生成多个散射区,第一部分电极相当于构成第二电极的多个部分电极的一部分。
(10)根据(9)所述的显示单元,其中,驱动电路将共用固定电压施加至第二部分电极和第一电极,并且将在光调制层中生成电场的电压施加至第一部分电极以生成多个散射区,第二部分电极是构成第二电极的多个部分电极中除第一部分电极之外的部分电极。
(11)根据(9)所述的显示单元,其中
光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
驱动电路打开第一光源块以从相应的散射区发出照明光束,第一光源块在多个光源块中对应第一部分电极。
(12)根据(10)所述的显示单元,其中
光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
驱动电路打开第一光源块,并关闭第二光源块以从相应散射区发出照明光束,第一光源块对应多个光源块中的第一部分电极,以及第二光源块是多个光源块中除第一光源块之外的光源块。
本申请基于并要求于2011年10月4日提交日本专利局的日本专利应用第2011-220229号的优先权的权益,其内容通过引用结合于此。

Claims (11)

1.一种显示单元,包括:
显示面板,具有多个像素;
背光,能够部分地照明所述显示面板;以及
驱动电路,被配置为驱动所述显示面板和所述背光,其中
所述驱动电路使所述显示面板的扫描与所述背光的部分照明光束的扫描同步以使所述显示面板能够显示三维画面,
其中,所述背光包括
第一透明基板和第二透明基板,被设置为彼此面对并且其间具有一定距离,
光源,被配置为将光施加至所述第一透明基板的端面或所述第二透明基板的端面,
光调制层,被设置在所述第一透明基板与所述第二透明基板之间的间隙中,并且根据电场的大小对来自所述光源的光表现出散射特性或透明性,以及
电极,被配置为当施加电压时在所述光调制层中生成所述电场,
所述驱动电路将一个像素行的包括具有不同视角的多个二维画面信号的画面信号输出到所述显示面板,并且将用于顺次地选择像素行的选择信号输出至所述显示面板,以及
所述驱动电路与输出所述选择信号至所述显示面板同步地驱动所述光调制层,以在所述光调制层中的与由所述选择信号所选择的像素行对应的区域中生成对来自所述光源的光表现散射特性的多个散射区,并且通过使用由各个散射区发出的照明光束使所述显示面板能够显示所述三维画面。
2.根据权利要求1所述的显示单元,其中,在从所述选择信号所选择的时间过去一预定时期之后,所述驱动电路在对应于由所述选择信号所选择的所述像素行的区域中生成所述多个散射区。
3.根据权利要求2所述的显示单元,其中,在从所述选择信号所选择的时间过去一预定时期之后直至下一选择信号所选择的时间的时间段期间,所述驱动电路在对应于由所述选择信号选择的所述像素行的区域中生成所述多个散射区。
4.根据权利要求2所述的显示单元,其中,
所述光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
在从由所述选择信号选择的时间过去一预定时期之后,所述驱动电路打开对应于由所述选择信号选择的所述像素行的所述光源块。
5.根据权利要求3所述的显示单元,其中,
所述光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
在从由所述选择信号选择的时间过去一预定时期之后直至下一选择信号选择的时间的时间段期中,所述驱动电路打开对应于由所述选择信号选择的所述像素行的所述光源块。
6.根据权利要求3所述的显示单元,其中,
所述光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
在从由所述选择信号选择的时间过去一预定时期之后直至由第二选择信号选择的时间的时间段期间,所述驱动电路打开对应于由所述选择信号选择的所述像素行的所述光源块。
7.根据权利要求1所述的显示单元,其中,
所述电极包括第一电极和第二电极,所述第一电极被设置在比所述光调制层更靠近所述第一透明基板的一侧,并且所述第二电极被设置在比所述光调制层更靠近所述第二透明基板的一侧上,
所述第一电极由均在与所述背光的部分照明光束的扫描方向平行的方向上延伸的多个部分电极构成,
所述第二电极由均在与所述背光的所述部分照明光束的所述扫描方向相交的方向上延伸的多个部分电极构成,以及
所述驱动电路驱动第一部分电极以生成所述多个散射区,所述第一部分电极相当于构成所述第二电极的所述多个部分电极的一部分。
8.根据权利要求7所述的显示单元,其中,所述驱动电路将共用固定电压施加至第二部分电极和所述第一电极,并且将在所述光调制层中生成电场的电压施加至所述第一部分电极以生成所述多个散射区,所述第二部分电极是构成所述第二电极的所述多个部分电极中除所述第一部分电极之外的部分电极。
9.根据权利要求7所述的显示单元,其中,
所述光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
所述驱动电路打开第一光源块以从所述各个散射区发射照明光束,所述第一光源块在所述多个光源块中对应于所述第一部分电极。
10.根据权利要求8所述的显示单元,其中,
所述光源由布置成一行的多个光源块构成,以及
所述驱动电路打开第一光源块并关闭第二光源块以从所述各个散射区发射照明光束,所述第一光源块在所述多个光源块中对应于所述第一部分电极,以及所述第二光源块是所述多个光源块中除所述第一光源块之外的光源块。
11.根据权利要求1所述的显示单元,其中,所述第一透明基板或所述第二透明基板对应于导光板,所述导光板将光从设置在所述导光板的侧面上的光源引入所述导光板的顶面。
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