CN105593748B - 立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

实现即使观察者移动也能维持串扰较低的状态的立体显示装置的构成。立体显示装置(1)具备：显示面板(10)，其显示图像；开关液晶面板(20)，其与显示面板(10)重叠地配置；位置传感器，其取得观察者的位置信息；以及控制部，其使沿着规定的排列方向周期性地形成透射区域和非透射区域的视差屏障根据位置信息沿着排列方向移动而显示于开关液晶面板(20)。开关液晶面板(20)包含：液晶层(23)，其中液晶分子的折射率各向异性Δn为0.14以下；第1基板(21)和第2基板(22)，其夹着液晶层(23)而相对；以及电极群，其形成于第1基板(21)和第2基板(22)中的至少一方，包含沿着排列方向配置的多个电极。

Description

立体显示装置
技术领域
本发明涉及裸眼立体显示装置。
背景技术
作为能够用裸眼观赏的立体显示装置，已知视差屏障方式和双凸透镜方式。这些立体显示装置利用屏障或者透镜将光分离，向左右眼映射不同的图像，给予观察者立体感。近年来，在已投放市场的裸眼立体显示装置中，2个视点的视差屏障方式和双凸透镜方式是主流。
在这种2个视点的立体显示装置中，在所设定的区域中能得到良好的立体显示，但当观察者活动头时，会存在发生应映射到右眼的图像与应映射到左眼的图像混在一起而导致双重映射的被称为串扰(crosstalk)的现象或应映射到右眼的图像反而映射到左眼的所谓逆视状态的区域。因此，观察者仅能够从有限的区域观察到立体图像。针对该问题，已提出多视点化技术或检测观察者的头的位置并按照该位置显示图像的跟踪技术。
另外，已提出在液晶面板中形成视差屏障并按照观察者的位置使视差屏障移动的屏障分割开关液晶显示器(SW-LCD)方式。在 SW-LCD方式中，在视差屏障的形成条件等不恰当的情况下，有时会在视差屏障切换时出现亮度的变化和串扰的恶化。
在特开2013-24957号公报中记载了一种显示装置，该显示装置具备：显示面板，其在横方向排列有子像素对；以及视差屏障闸板，其在横方向排列有能切换透光状态和遮光状态的子开口。在该显示装置中，将属于基准视差屏障间距范围内的多个子开口中的相互相邻的任意数量的子开口设为透光状态，并且将其余的子开口设为遮光状态，由此，在视差屏障闸板中形成总开口。并且，子开口间距为子像素宽度与总开口宽度的差以下。
发明内容
为了满足特开2013-24957号公报记载的条件，必须使子像素开口间距较小。为了减小子像素开口间距，需要增加视差屏障闸板的电极数量。然而，当增加视差屏障闸板的电极数量时，有时会因此产生别的问题，因而是有限度的。
本发明的目的是能实现即使观察者移动也能维持串扰较低的状态的立体显示装置的构成。
在此公开的立体显示装置具备：显示面板，其显示图像；开关 液晶面板，其与上述显示面板重叠地配置；位置传感器，其取得观 察者的位置信息；以及控制部，其使沿着规定的排列方向周期性地 形成透射区域和非透射区域的视差屏障根据上述位置信息沿着上述排列方向移动而显示于上述开关液晶面板。上述开关液晶面板包 含：液晶层，其中液晶分子的折射率各向异性Δn为0.14以下；第1 基板和第2基板，其夹着上述液晶层而相对；以及电极群，其形成 于上述第1基板和上述第2基板中的至少一方，包含沿着上述排列方 向配置的多个电极，上述控制部使用在上述开关液晶面板的上述电 极群中相邻的多个电极形成上述视差屏障的非透射区域。
根据本发明，能实现即使观察者移动也能维持串扰较低的状态的立体显示装置的构成。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的立体显示装置的构成的示意性截面图。
图2是表示本发明的第1实施方式的立体显示装置的功能性构成的框图。
图3是本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的处理的流程图。
图4A是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图4B是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图4C是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图5A是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图5B是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图5C是用于说明本发明的第1实施方式的立体显示装置进行的立体显示的原理的图。
图6A是表示开关液晶面板的第1基板的构成的俯视图。
图6B是表示开关液晶面板的第2基板的构成的俯视图。
图7是表示本发明的第1实施方式所涉及的立体显示装置的概略构成的截面图。
图8是将开关液晶面板的一部分放大示出的截面图。
图9是表示液晶层的延迟Δn·d和液晶层的透射率的关系的图。
图10A是表示将延迟Δn·d设定为1st－min.或者2nd－min.时的单元厚度d和折射率各向异性Δn的关系的表。
图10B是表示将延迟Δn·d设定为1st－min.或者2nd－min.时的单元厚度d和折射率各向异性Δn的关系的表。
图11A是用于说明第1基板的制造方法的一例的图。
图11B是用于说明第1基板的制造方法的一例的图。
图11C是用于说明第1基板的制造方法的一例的图。
图12是示意性地表示开关液晶面板的屏障点亮状态之一的截面图。
图13A是为了使开关液晶面板成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的一例。
图13B是为了使开关液晶面板成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的另一例。
图13C是为了使开关液晶面板成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的再一例。
图14是示意性地表示开关液晶面板的另一屏障点亮状态的截面图。
图15A是为了使开关液晶面板成为图14的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的一例。
图15B是为了使开关液晶面板成为图14的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的另一例。
图15C是为了使开关液晶面板成为图14的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的再一例。
图16A是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn大的情况下的开关液晶面板的屏障点亮状态之一的截面图。
图16B是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn小的情况下的开关液晶面板的屏障点亮状态之一的截面图。
图16C是模拟液晶分子的取向和延迟Δn·d的值的分布的图。
图17是表示本发明的第2实施方式的立体显示装置的概略构成的截面图。
图18是将开关液晶面板的一部分放大示出的截面图。
图19是示意性地表示开关液晶面板的另一屏障点亮状态的截面图。
图20A是为了使开关液晶面板成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM和VA～VL的波形图的一例。
图20B是为了使开关液晶面板成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM和VA～VL的波形图的另一例。
图20C是为了使开关液晶面板成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM和VA～VL的波形图的再一例。
图21A是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn大的情况下的开关液晶面板的屏障点亮状态之一的截面图。
图21B是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn小的情况下的开关液晶面板的屏障点亮状态之一的截面图。
图22是表示将屏障点亮状态固定的情况下的立体显示装置的亮度的角度特性的图。
图23是表示左眼的串扰XT(L)和右眼的串扰XT(R)的角度特性的图。
图24是表示5种立体显示装置的参数和串扰XT(％)的关系的表。
图25是表示折射率各向异性Δn和串扰XT之间的关系的图。
图26是表示6种立体显示装置的参数和串扰XT(％)及追随性的关系的表。
图27是表示5种立体显示装置的参数和串扰XT(％)的关系的表。
具体实施方式
本发明的一实施方式的立体显示装置具备：显示面板，其显示图像；开关液晶面板，其与显示面板重叠地配置；位置传感器，其取得观察者的位置信息；以及控制部，其使沿着规定的排列方向周期性地形成透射区域和非透射区域的视差屏障根据位置信息沿着排列方向移动而显示于开关液晶面板。开关液晶面板包含：液晶层，其中液晶分子的折射率各向异性Δn为0.14以下；第1基板和第2基板，其夹着液晶层而相对；以及电极群，其形成于第1基板和第2 基板中的至少一方，包含沿着排列方向配置的多个电极(第1构成)。
根据上述构成，与显示面板重叠地配置开关液晶面板。沿着规定的排列方向周期性地形成透射区域和非透射区域的视差屏障显示于开关液晶面板。由此，当观察者在适当的位置观察立体显示装置时，显示面板的一部分图像映射到右眼，显示面板的另一部分图像映射到左眼。由此，观察者能感受到立体感。
根据上述构成，控制部根据由位置传感器取得的观察者的位置信息，使视差屏障沿着排列方向移动而显示于开关液晶面板。由此，能维持串扰较低的状态。
在此，越能使视差屏障微小地移动，越能维持串扰更低的状态。开关液晶面板通过改变电极群所包含的多个电极的电位来控制液晶层的液晶分子的取向，使视差屏障移动。因此，优选电极群包括较多的电极。
另一方面，为了使相邻的电极彼此不短路，需要在电极间设置规定的空隙。因此，当增加每单位长度的电极数量时，空隙的面积相对于电极的面积的比例增加。当空隙的面积的比例增加时，有时不能充分控制与空隙重叠的部分的液晶层的液晶分子的取向。因此，不能充分地形成视差屏障，有时串扰恶化。
根据上述构成，液晶层的液晶分子的折射率各向异性Δn为0.14 以下。由此，即使空隙的比例较大的情况下，也能降低其影响。由此，能维持串扰较低的状态。
在上述第1构成中，优选地，开关液晶面板是常白的(第2构成)。
根据上述构成，在不进行立体显示的2维显示模式下是未被施加电压的状态，因此能削减功耗。
在上述第1或第2构成中，优选地，液晶层的延迟设定为第一最小值(第3构成)。
在上述第1～第3构成中的任一构成中，优选地，液晶层的厚度为5.5μm以下(第4构成)。
在上述第1～第4构成中的任一构成中，优选地，当不对液晶层施加电压时，第1基板侧的液晶分子的取向方向和第2基板侧的液晶分子的取向方向相差90°(第5构成)。
根据上述构成，能提高开关液晶面板的透射率。
在上述第1～第5构成中的任一构成中，优选地，电极群包含：第1电极群，其形成于第1基板，包含沿着排列方向以规定间隔配置的多个电极；以及第2电极群，其形成于第2基板，包含沿着排列方向以上述规定间隔配置的多个电极，第1电极群和第2电极群以在排列方向上相互错开上述规定间隔的一半的方式配置(第6构成)。
根据上述构成，能使视差屏障以电极的间隔的一半为最小单位移动。
在上述第1～第5构成中的任一构成中，也可以为如下构成：电极群包含：第1电极群，其形成于第1基板，包含沿着排列方向以规定间隔配置的多个电极；以及共用电极，其形成于第2基板的大致整个面(第7构成)。
在上述第1～第7构成中的任一构成中，也可以为如下构成：开关液晶面板配置在比显示面板靠观察者侧的位置(第8构成)。
根据上述构成，来自显示面板的光由开关液晶面板分离。该构成与下面的第9构成相比，分离特性优异。
在上述第1～第7构成中的任一构成中，也可以为如下构成：显示面板配置在比开关液晶面板靠观察者侧的位置(第9构成)。
根据上述构成，由开关液晶面板分离的光通过显示面板。在该构成中，由开关液晶面板分离的光被显示面板散射或衍射。由此，串扰比开关液晶面板配置在比显示面板靠观察者侧的位置的构成恶化，但是亮度的角度变化平稳。
在上述第1～第9构成中的任一构成中，也可以是，显示面板是液晶显示面板(第10构成)。
[实施方式]
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。对图中相同或者相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。此外，为使说明容易理解，在以下参照的附图中，将构成简化或者示意性示出，或将一部分的构成部件省略。另外，各图所示的构成部件间的尺寸比例并非一定示出实际的尺寸比例。
[第1实施方式]
[整体构成]
图1是表示本发明的第1实施方式的立体显示装置1的构成的示意性截面图。立体显示装置1具备显示面板10、开关液晶面板20以及粘接树脂30。显示面板10与开关液晶面板20以开关液晶面板20 成为观察者90侧的方式重叠配置，通过粘接树脂30贴合。
显示面板10具备TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)基板11、CF(ColorFilter：彩色滤光片)基板12、液晶层13以及偏振板14、15。显示面板10控制TFT基板11和CF基板12，操纵液晶层13 的液晶分子的取向，显示图像。
开关液晶面板20具备第1基板21、第2基板22、液晶层23以及偏振板24。第1基板21与第2基板22以相互相对的方式配置。液晶层23 被第1基板21和第2基板22夹持。偏振板24配置在观察者90侧。
虽然图1中未图示出具体构成，但在第1基板21和第2基板22上分别形成有电极。开关液晶面板20控制这些电极的电位来操纵液晶层23的液晶分子的取向，改变通过液晶层23的光的行为。更具体地说，开关液晶面板23通过液晶层23的液晶分子的取向和偏振板15 及偏振板24的作用，形成遮挡来自背光源的光的非透射区域(屏障) 和使来自背光源的光透射过的透射区域(狭缝)。第1基板21和第2 基板22的具体结构以及动作在后面说明。
TFT基板11和CF基板12的厚度例如是200μm。偏振板14的厚度例如是137μm。偏振板15的厚度例如是170μm。第1基板21和第2基板22的厚度例如是225μm。粘合树脂30的厚度例如是50μm。
此外，偏振板15也可以配置于开关液晶面板20。即，也可以将偏振板15配置在开关液晶面板20的第1基板21的显示面板10侧的表面，并在偏振板15和CF基板12之间配置粘接树脂30。
以下，将观察者90与立体显示装置1正对时的与连结观察者90 的左眼90L和右眼90R的线段平行的方向(图1的x方向)称为水平方向。另外，将在显示面板10的面内与水平方向正交的方向(图1 的y方向)称为垂直方向。
图2是表示立体显示装置1的功能性构成的框图。图3是立体显示装置1进行的处理的流程图。立体显示装置1还具备控制部40和位置传感器41。控制部40包含运算部42、开关液晶面板驱动部43和显示面板驱动部44。
显示面板驱动部44基于从外部输入的视频信号驱动显示面板 10，使显示面板10显示图像。
位置传感器41取得观察者90的位置信息(步骤S1)。位置传感器41例如是照相机或者红外线传感器。位置传感器41将所取得的位置信息提供给控制部40的运算部42。
运算部42解析从位置传感器41提供的观察者90的位置信息，算出观察者90的位置坐标(x，y，z)(步骤S2)。位置坐标的算出例如能够由通过图像处理检测观察者90的眼睛的位置的眼睛跟踪系统进行。或者，位置坐标的算出也可以由利用红外线检测观察者90 的头的位置的头部跟踪系统进行。
运算部42进一步根据观察者90的位置坐标，决定开关液晶面板 20的屏障点亮状态(步骤S3)。即，根据观察者90的位置坐标，决定开关液晶面板20的屏障的位置和狭缝的位置。运算部42将所决定的屏障点亮状态的信息提供给开关液晶面板驱动部43。
开关液晶面板驱动部43基于从运算部42提供的信息，驱动开关液晶面板20(步骤S4)。以后，重复步骤S1～步骤S4。
接着，使用图4A～图4C和图5A～图5C来说明立体显示装置1 进行的立体显示的原理。
首先，参照图4A～图4C来说明将屏障点亮状态固定的情况。显示面板10具备多个像素110。在像素110中，右眼用图像(R)和左眼用图像(L)在水平方向上交替地显示。在开关液晶面板20中，按规定的间隔形成有遮挡来自显示面板10的光的屏障BR和使来自显示面板10的光透射过的狭缝SL。由此，如图4A所示，仅右眼用图像(R)映射到观察者90的右眼90R，仅左眼用图像(L)映射到左眼90L。由此，观察者90能够感受到立体感。
此外，在将从显示面板10的显示面至屏障BR的距离设为S1，将从屏障BR至观察者90的距离设为S2，且S2远远大于S1时，像素 110的间隔PP与屏障BR的间隔φ为φ≒2×PP。
图4B是表示观察者90从图4A在水平方向上移动后的状态的图。在该情况下，右眼用图像(R)和左眼用图像(L)均映射到观察者90的右眼90R。同样地，右眼用图像(R)和左眼用图像(L) 也均映射到左眼90L。即，产生串扰，观察者90无法感受到立体感。
图4C是示出观察者90从图4B进一步在水平方向上移动后的状态的图。在该情况下，左眼用图像(L)映射到观察者90的右眼90R，右眼用图像(R)映射到左眼90L。在该情况下，会成为观察到本应处于远方的视频处于近前且观察到本应处于近前的视频反而处于远方的逆视状态，因此，观察者90无法感受到正确的立体感，从而会觉得不舒服。
这样，当观察者90移动时，能感受到立体感的正常区域、产生串扰的串扰区域和成为逆视状态的逆视区域会反复出现。因此，在将屏障点亮状态固定的情况下，观察者90仅能够在有限的区域中感受到立体感。
在本实施方式中，如图5A～图5C所示，控制部40根据观察者 90的位置信息(位置坐标)，变更开关液晶面板20的屏障点亮状态。由此，能够使观察者90始终感受到立体感，能够不产生串扰和逆视状态。
[开关液晶面板20的构成]
图6A是表示开关液晶面板20的第1基板21的构成的俯视图。在第1基板21上形成有第1电极群211。第1电极群211包含沿着x方向以电极间隔BP配置的多个电极。多个电极各自在y方向延伸且相互平行地配置。
在第1基板21上还形成有与第1电极群211电连接的配线群212。配线群212优选在使开关液晶面板20与显示面板10叠合时，形成在与显示面板10的显示区域重叠的部分(有源区域(Active Area)AA) 的外侧。
图6B是表示开关液晶面板20的第2基板22的构成的俯视图。在第2基板22上形成有第2电极群221。第2电极群221包含沿着x方向以电极间隔BP配置的多个电极。多个电极各自在y方向延伸，并相互平行地配置。
在第2基板22上还形成有与第2电极群221电连接的配线群222。配线群222优选与配线群212同样地形成在有源区域AA的外侧。
第1电极群211和第2电极群221由控制部40提供12种信号VA～ VL。更具体地说，6种信号VB、VD、VF、VH、VJ、VL通过配线群 212提供给第1电极群211。6种信号VA、VC、VE、VG、VI、VK通过配线群222提供给第2电极群221。
以下，将第1电极群211的电极中的被提供信号VB、VD、VF、 VH、VJ、VL的电极分别称为电极211B、211D、211F、211H、211J、 211L来参照。另外，将与电极211B、211D、211F、211H、211J、 211L电连接的配线称为配线212B、212D、212F、212H、212J、212L 来参照。
对于第2电极群221的电极，也同样将被提供信号VA、VC、VE、 VG、VI、VK的电极分别称为电极221A、221C、221E、221G、221I、 221K来参照。另外，将与电极221A、221C、221E、221G、221I、 221K电连接的配线称为配线222A、222C、222E、222G、222I、222K 来参照。
电极211B、211D、211F、211H、211J、211L按该顺序在x方向上周期性地配置。即，以对某电极的6个相邻的电极提供与该电极相同的信号的方式配置。同样地，电极221A、221C、221E、221G、 221I、221K按该顺序在x方向上周期性地配置。
图7是示出立体显示装置1的概略构成的截面图。图8是将开关液晶面板20的一部分放大示出的截面图。如图7和图8所示，第1电极群211与第2电极群221相互在x方向上错开配置。第1电极群211与第2电极群221优选如图8的例子那样，以相互在x方向上错开电极间隔BP的一半的方式配置。
此外，电极间隔BP为电极的宽度W与电极间的间隙S之和。在本实施方式中，以使得的方式构成。
虽然未在图7和图8中图示出，但在第1基板21和第2基板22上分别形成有取向膜。形成于第1基板21的取向膜与形成于第2基板22 的取向膜在相互交叉的方向被摩擦(rubbing)。由此，液晶层23的液晶分子在未被施加电压的状态下，成为取向方向从第1基板21朝向第2基板22旋转的所谓扭曲向列(Twisted Nematic)取向。
另外，偏振板15与偏振板24以光透射轴相互正交的方式配置。即，本实施方式的开关液晶面板20是未对液晶层23施加电压时透射率为最大的所谓常白(Normaly White)液晶。
如本实施方式的开关液晶面板20这样，作为取向膜的配置，优选采用透射率高的扭曲向列。另外，作为偏振板的配置，优选采用常白。这是因为常白液晶在不进行立体显示的2维显示模式下处于未被施加电压的状态，因此能削减功耗。
图9是表示液晶层23的延迟Δn·d和液晶层23的透射率的关系的图。在图9中，设液晶层23的扭曲角Φ＝90°，光的波长λ＝589 来计算。如果将液晶层23的液晶分子的折射率各向异性设为Δn，将扭曲角设为Φ，将液晶层23的厚度(单元厚度)设为d，将光的波长设为λ，当延迟Δn·d满足下述式子时，透射率为最大。其中，m 为整数。
Δn·d＝(m2－(Φ/π)2)1/2·λ
将透射率最大的延迟Δn·d的值从小的值起称为第一最小值 (1st－minimum)、第二最小值(2nd－minimum)、···。具体地说，当扭曲角Φ＝90°，λ＝589nm时，根据上述式子，1st－min. 为Δn·d＝31/2·λ/2＝510nm，2nd－min.为151/2·λ/2＝1141nm。
图10A是表示将延迟Δn·d设定为1st－min.或者2nd－min.时的单元厚度d(第1行)和折射率各向异性Δn(第2行和第3行)的关系的表。图10B是表示将延迟Δn·d设定为1st－min.或者2nd－min. 时的单元厚度d和折射率各向异性Δn的关系的表。
当液晶分子的折射率各向异性Δn超过0.2时，耐光性、可靠性会恶化。另外，当折射率各向异性Δn超过0.2时，液晶本身的透射率降低。因此，优选折射率各向异性Δn为0.2以下。
当单元厚度d较大时，开关液晶面板20的响应速度较慢，跟踪时的追随性恶化。其结果是，容易看到亮度变化、串扰。因此，优选单元厚度d较小。优选的单元厚度d为5.5μm以下。
如以上那样，优选折射率各向异性Δn为0.2以下，单元厚度d 为5.5μm以下。图10中将该范围加上阴影线示意性地示出。如图10 所示，为了满足上述条件，优选将延迟Δn·d设定为1st－min.。具体地说，扭曲向列液晶的情况下的延迟Δn·d优选为330～650nm，更优选为380～650nm，进一步优选为440～580nm。
以下，参照图11A～图11C来说明第1基板21的具体构成的一例和制造方法。此外，第2基板22能够设为与第1基板21同样的构成，能够与第1基板21同样地制造。
首先，如图11A所示，在基板210上形成第1电极群211和中继电极213。中继电极213是用于对在后面的工序中形成的配线群212 进行中继的电极。基板210是具有透光性和绝缘性的基板，例如是玻璃基板。优选第1电极群211具有透光性。在将中继电极213形成在有源区域内的情况下，优选中继电极213也具有透光性。另一方面，在将中继电极213形成在有源区域外的情况下，对中继电极213 不要求透光性。第1电极群211和中继电极213例如是ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)。在将中继电极213形成在有源区域外的情况下，中继电极213例如也可以是铝。第1电极群211和中继电极213 例如通过溅射或者CVD(ChemicalVapor Deposition：化学气相沉积)成膜，通过光刻被图案化。
接着，如图11B所示，形成覆盖基板210、第1电极群211和中继电极213的绝缘膜214。在绝缘膜214中形成接触孔214a和接触孔 214b。接触孔214a形成于连接第1电极群211与在接下来的工序中形成的配线群212的位置。接触孔214b形成于连接中继电极213与配线群212的位置。
优选绝缘膜214具有透光性，例如是SiN。绝缘膜214例如通过 CVD成膜，通过光刻形成接触孔214a和接触孔214b。此外，在将配线群212形成于有源区域的外侧的情况下，也可以以仅在有源区域的外侧形成绝缘膜214的方式进行图案化。
接着，如图11C所示，形成配线群212。配线群212经由接触孔 214a连接到第1电极群211，经由接触孔214b连接到中继电极213。优选配线群212具有高导电性，例如是铝。配线群212也可以是ITO。配线群212例如通过溅射成膜，通过光刻被图案化。
如上所述，配线212B、212D、212F、212H、212J、212L分别连接到电极211B、211D、211F、211H、211J、211L。通过设为第1 电极群211、绝缘层214和配线群212的3层结构，能够使第1电极群 211与配线群212在俯视时交叉。
在图11C所示的例子中，配线群212的一端部集中于基板21的周缘部附近，形成了端子部212a。FPC(Flexible Printed Circuit：柔性印刷电路)等连接到该端子部212a。
在图11C所示的例子中，电极群211的各电极的y方向的两侧连接有配线。电极群211的各电极的y方向的两侧所连接的一组配线通过中继电极213相互连接。通过从电极群211的各电极的y方向的两侧施加信号，能够使各电极的内部的电位差变小。
[开关液晶面板20的驱动方法]
图12是示意性地表示开关液晶面板20的屏障点亮状态之一的截面图。图13A是为使开关液晶面板20成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的一例。
控制部40以第1相位驱动从第1电极群211和第2电极群221中选出的一个电极群所包含的一部分电极，以与第1相位为相反极性的第2相位驱动其它电极。在图12中，标注沙地图案而示意性示出以第1相位驱动的电极。在后述的图14、图16A以及图16B中也是同样的。
在图13A所示的例子中，控制部40施加使第1电极群211所包含的电极211B、211H、211J、211L为第1相位且使其它电极(电极211D、 211F和电极221A～221K)为第2相位的矩形交流电压。
此外，如图13A所示，优选信号VA～VL的振幅均相等。在图13A 所示的例子中，信号VA～VL成为规定的高电平电位(Vhigh，例如 5V)和规定的低电平电位(Vlow，例如0V)的其中之一。
由此，在电极221A与电极211B之间会产生|Vhigh-Vlow|的电位差，电极221A与电极211B之间的液晶层23的液晶分子会在z方向取向。开关液晶面板20是常白液晶。因此，在电极221A与电极211B 俯视时(俯视xy平面时)重叠的部分形成屏障BR。
同样地，在电极211B与电极221C、电极221C与电极211D、电极211D与电极221E、电极221K与电极211L、以及电极211L与电极 221A俯视时重叠的部分形成屏障BR。
另一方面，在电极221E与电极211F之间不会产生电位差。如上所述，开关液晶面板20是常白液晶。因此，在电极221E与电极211F 俯视时重叠的部分形成狭缝SL。
同样地，在电极211F与电极221G、电极221G与电极211H、以及电极211H与电极221I、电极221I与电极211J、电极211J与电极 221K俯视时重叠的部分形成狭缝SL。
结果是，在与以第1相位驱动的电极211B、211D、211L俯视时重叠的部分形成屏障BR，在与电极211F、211H、211J俯视时重叠的部分形成狭缝SL。
图13B是为了使开关液晶面板20成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的另一例。
在图13B所示的例子中，控制部40使第1电极群211所包含的电极211B、211D、211L为恒定电位V0(例如接地(GND))，而对其它电极(电极211F，211H、211J以及电极221A～221K)施加以电位V0为中心按半振幅Va(例如Va＝5V)振动的矩形交流电压。
由此，在与电极211B、211D、211L俯视时重叠的部分产生电位差|Va|，形成屏障BR。另一方面，在与电极211F、211H、211J 俯视时重叠的部分不产生电位差，因此形成狭缝SL。
图13C是为了使开关液晶面板20成为图12的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的再一例。
在图13C所示的例子中，控制部40对第1电极群211所包含的电极211B、211D、211L施加以电位V0为中心按半振幅Va(例如Va＝ 5V)振动的矩形交流电压，而使其它电极(电极211F、211H、211J 以及电极221A～221K)为恒定电位V0(例如接地(GND))。
由此，在与电极211B、211D、211L俯视时重叠的部分产生电位差|Va|，形成屏障BR。另一方面，在与电极211F、211H、211J 俯视时重叠的部分不产生电位差，因此形成狭缝SL。
图14是示意性地表示开关液晶面板20的另一屏障点亮状态的的截面图。图15A～图15C是为了使开关液晶面板20成为图14的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VA～VL的波形图的例子。对图 15A～图15C的说明与图13A～图13C相同，因此省略。
将图12和图14做比较可知，根据开关液晶面板20的构成，能以电极间隔BP的一半为最小的单位来控制屏障点亮状态。
在此，即使延迟Δn·d相同，但是由于折射率各向异性Δn不同而开关液晶面板20的特性也不同。具体地说，Δn越小，越能降低串扰。
图16A是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn较大的情况下的开关液晶面板20的屏障点亮状态之一的截面图。在图16A 中，以第1位相驱动电极221E、电极221G以及电极221I。由此，在与电极221E、电极221G以及电极221I俯视时重叠的部分形成与z方向平行的电场。
在此，在电极211D与电极211F之间、电极221E与电极221G之间、电极211F与电极211H之间、电极221G与电极221I之间以及电极211H与电极211J之间不存在电极。因此，在不存在电极的部分(电极间区域)，电场不平行于z方向，具有面内方向的成分。由此，液晶分子的取向也紊乱。该取向的紊乱在液晶层的基板界面最大，越接近液晶层的中间部分，取向越与电极上同样地接近正常取向。在折射率各向异性Δn较大的情况下，该基板界面附近的不正常取向的液晶分子的残留延迟Δn·d相对变大。因此，在屏障区域的一部分不能得到充分的遮光性，左眼用图像的一部分混入右眼，或者右眼用图像的一部分混入左眼。即，由于从电极间区域泄露光，串扰恶化。
此外，在液晶显示装置的情况下，电极间区域由黑矩阵遮蔽，因此电极间区域的液晶分子的取向的紊乱不会成为问题。另一方面，在开关液晶面板20的情况下，由于在电极和电极之间不能配置黑矩阵，因此存在提高电极间区域的遮光性的课题。
图16B是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn较小的情况下的开关液晶面板20的屏障点亮状态之一的截面图。在液晶分子的折射率各向异性Δn较小的情况下，基板界面附近的不正常取向的液晶分子的残留延迟Δn·d相对变小。因此，能抑制屏障区域的遮光性的降低。优选Δn为0.14以下。
图16C是模拟当折射率各向异性Δn＝0.11，单元厚度d＝4. 6m，屏障间距BP＝25μm时的液晶分子的取向和延迟Δn·d的值(右轴)的分布的图。如图16C所示，电极间区域的延迟Δn·d为约90nm。当参照图9时，可知当延迟Δn·d为约90nm时透射率为10％以下，即使在电极间区域也能得到比较良好的遮光性。
以上，说明了本发明的第1实施方式的立体显示装置1。此外，在上述记载中，说明了第1电极群211包括6种电极的例子。该构成是例示性的，构成第1电极群211的电极的数量是任意的。
[第2实施方式]
图17是表示本发明的第2实施方式所涉及的立体显示装置2的概略构成的截面图。立体显示装置2具备取代开关液晶面板20的开关液晶面板60。
开关液晶面板60具备取代开关液晶面板20的第1基板21的第1 基板61，具备取代第2基板22的第2基板62。
在第1基板61上形成有被提供12种信号VA～VL的电极611A～ 611L。电极611A～611L与第1基板21的电极211B～211K同样在x方向上周期性地形成。
在第2基板62上覆盖第2基板62的有源区域的大致整个面地形成有共用电极621COM。对共用电极621COM提供信号VCOM。
图18是将开关液晶面板60的一部分放大示出的截面图。在本实施方式中，构成为BP＝φ/12≒PP/6。
开关液晶面板60与开关液晶面板20同样是扭曲向列液晶，并且是常白液晶。
[开关液晶面板60的驱动方法]
接着，参照图19和图20A～图20C说明开关液晶面板60的驱动方法。
图19是示意性地表示开关液晶面板60的屏障点亮状态之一的截面图。图20A是为了使开关液晶面板60成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM和VA～VL的波形图的一例。
控制部40以相同位相驱动共用电极621COM、电极611D～电极 611I，以与其相反极性的位相驱动其它电极。在图9中，标注沙地图案而示意性示出以与共用电极621COM相反极性的位相被驱动的电极。在后述的图21A和图21B中也是同样的。
在图20A所示的例子中，控制部40对共用电极621COM、电极 611D～电极611I和其它电极施加相互相反极性的矩形交流电压。
此外，如图20A所示，优选信号VCOM、VA～VL的振幅均相等。在图20A所示的例子中，信号VCOM、VA～VL成为规定的高电平电位 (Vhigh，例如5V)和规定的低电平电位(Vlow，例如0V)的其中之一。
由此，在共用电极621COM和电极611A之间会产生|Vhigh-Vlow| 的电位差，共用电极621COM与电极611A之间的液晶层23的液晶分子在z方向取向。如上所述，开关液晶面板60是常白液晶。因此，在共用电极621COM与电极611A俯视时(俯视xy平面时)重叠的部分形成屏障BR。
同样地，在共用电极621COM与电极611B、共用电极621COM 与电极611C、共用电极621COM与电极611J、共用电极621COM与电极611K、以及共用电极621COM与电极611L俯视时重叠的部分形成屏障BR。
另一方面，在共用电极621COM与电极611D～电极611I之间不产生电位差。如上所述，开关液晶面板20是常白液晶。因此，在共用电极621COM与电极611D～电极611I俯视时重叠的部分形成狭缝 SL。
这样，在该例子中，在与按与共用电极621COM相同的位相驱动的电极俯视时重叠的位置形成狭缝SL，在与其它电极俯视时重叠的位置形成屏障BR。
图20B是为了使开关液晶面板60成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM、VA～VL的波形图的另一例。
在图20B所示的例子中，控制部40使共用电极621COM、电极 611D～电极611I为恒定电位V0(例如接地(GND))，而对电极611A、电极611B、电极611C、电极611J、电极611K以及电极611L施加以电位V0为中心按半振幅Va(例如Va＝5V)振动的矩形交流电压。
由此，在与电极611A、电极611B、电极611C、电极611J、电极611K以及电极611L俯视时重叠的部分产生电位差|Va|，形成屏障BR。另一方面，在与电极611D～电极611I俯视时重叠的部分不产生电位差，因此形成狭缝SL。
图20C是为了使开关液晶面板60成为图19的屏障点亮状态而提供给各电极的信号VCOM、VA～VL的波形图的再一例。
在图20C所示的例子中，控制部40对共用电极621COM、电极 611D～电极611I施加以电位V0为中心按半振幅Va(例如Va＝5V) 振动的矩形交流电压，而使电极611A、电极611B、电极611C、电极611J、电极611K以及电极611L为恒定电位V0(例如接地(GND))。
由此，在与电极611A、电极611B、电极611C、电极611J、电极611K以及电极611L俯视时重叠的部分产生电位差|Va|，形成屏障BR。另一方面，在与电极611D、611F、611H俯视时重叠的部分不产生电位差，因此形成狭缝SL。
如上所述，根据本实施方式，能以电极611A～611L为单位控制屏障点亮状态。换言之，能以电极间隔BP为最小的单位控制屏障点亮状态。
在本实施方式中，由于折射率各向异性Δn不同而开关液晶面板60的特性也不同。具体地说，Δn越小，越能降低串扰。
图21A是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn较大的情况下的开关液晶面板60的屏障点亮状态之一的截面图。在图21A 中，对电极611D～电极211I施加与共用电极621COM相反极性的信号。
此时，在电极611D与电极611E之间、电极611E与电极611F之间、电极611F与电极611G之间、电极611G与电极611H之间、以及电极611H与电极611I之间不存在电极。因此，在不存在电极的部分 (电极间区域)，电场不平行于z方向，具有面内方向的成分。由此，液晶分子的取向也紊乱。该取向的紊乱在液晶层的基板界面最大，越接近液晶层的中间部分，取向越与电极上同样地接近正常取向。在折射率各向异性Δn较大的情况下，该基板界面附近的不正常取向的液晶分子的残留延迟Δn·d相对变大。因此，在屏障区域的一部分不能得到充分的遮光性，串扰恶化。
图21B是示意性地表示液晶分子的折射率各向异性Δn较小的情况下的开关液晶面板60的屏障点亮状态之一的截面图。在液晶分子的折射率各向异性Δn较小的情况下，基板界面附近的不正常取向的液晶分子的残留延迟Δn·d相对变小。因此，能抑制屏障区域的遮光性的降低。与第1实施方式同样，优选Δn为0.14以下。
以上，说明了本发明的第2实施方式。此外，在上述记载中，说明了在第1基板61上形成有12种电极的例子。该构成是例示性的，第1基板61上形成的电极的数量是任意的。
[构成例]
以下，说明本发明的立体显示装置的更具体的构成例。该构成例不限定本发明。
首先，为了说明以下说明的构成例的效果，使用图22定量地定义串扰。
图22是表示将屏障点亮状态固定的情况下的立体显示装置的亮度的角度特性的图。亮度AL是在使右眼用图像为黑显示且使左眼用图像为白显示时，在角度θ＜0的范围内观测到的亮度。亮度AR是在同一画面中在角度θ＞0的范围内观测到的亮度。亮度BL是在使右眼用图像为白显示且使左眼用图像为黑显示时，在角度θ＜0的范围内观测到的亮度。亮度BR是在同一画面内在角度θ＞0的范围内观测到的亮度。亮度CL是在使右眼用图像和左眼用图像均为黑显示时，在角度θ＜0的范围内观测到的亮度。亮度CR是在同一画面中在角度θ＞0的范围内观察到的亮度。
此时，用下式定义左眼的串扰XT(L)。
[数学式1]
同样地，用下式定义右眼的串扰XT(R)。
[数学式2]
图23是表示左眼的串扰XT(L)和右眼的串扰XT(R)的角度特性的图。左眼用串扰XT(L)在角度-θ0处取极小值，越远离角度-θ0则越大。同样地，右眼用串扰XT(R)在角度+θ0处取极小值，越远离角度+θ0则越大。以下，将XT(R)和XT(L)的极小值定义为串扰XT。
[构成例1]
制作按照第1实施方式的立体显示装置1的构成(图7、图8)的立体显示装置。此外，电极间距PP＝53.7μm，屏障间距BP＝ 17.89μm，电极的宽度W＝13.89μm，电极间的间隙S＝4μm。屏障移动间距为BP/2＝8.95μm。
在1st－min.设定(Δn·d≒510nm)中，使折射率各向异性Δn 和单元厚度d变化而制作5种立体显示装置，测量各个立体显示装置的串扰XT(％)。在图24中示出结果。
图25是表示折射率各向异性Δn和串扰XT之间的关系的图。如图25所示，确认了串扰XT依赖于折射率各向异性Δn，有折射率各向异性Δn越小串扰XT越小的趋势。
为了得到良好的3D质量，以串扰XT为1.5％以下作为1个基准。根据图25可知，如果折射率各向异性Δn为0.14以下，则能使串扰XT 为1.5％以下。
接着，除了上述立体显示装置以外，还制作延迟Δn·d不同的立体显示装置，测量该立体显示装置的串扰XT和追随性。在图26 中示出结果。
此外，追随性是实际上进行跟踪动作，根据观察者的头的位置使屏障移动的情况下的立体显示的观看方式的指标，通过一边使用作位置传感器的照相机的帧率变化，一边目视亮度的变化和串扰的变化来评价。在照相机的帧率为60fps的情况下，将不能确认亮度变化和串扰的变化的情况设为“◎”，将为60～120fps时不能确认的情况设为“○”。将为120fps时稍微能看到亮度变化或串扰的变化的情况设为“△”，将即使为120fps时亮度变化和串扰的变化也大的情况设为“×”。
如图26所示，在编号1的立体显示装置中，虽然追随性是良好的，但是串扰XT超过1.5％。考虑到这是由于折射率各向异性Δn 较高。
在编号2和编号3的立体显示装置中，串扰XT为1.5％以下，追随性也是良好。另外，由于满足1st－min.设定，因此2维显示模式下的透射率较高。
在编号4的立体显示装置中，虽然串扰XT较低，但是追随性稍微劣化。考虑到这是由于单元厚度d稍厚。
在编号5的立体显示装置中，虽然串扰XT较低，但是追随性劣化。考虑到这是由于单元厚度d较厚。
在编号6的立体显示装置中，串扰XT为1.5％以下，追随性也是良好的。但是，由于偏离1st－min.设定，因此2维显示模式下的透射率较低。
[构成例2]
制作按照第2实施方式的立体显示装置2的构成(图17、图18) 的立体显示装置。此外，电极间距PP＝53.7μm，屏障间距BP＝ 8.95μm，电极的宽度W＝4.95μm，电极间的间隙S＝4μm。屏障移动间距为BP＝8.95μm。
与构成例1相同，在1st－min.设定(Δn·d≒510nm)中，使折射率各向异性Δn和单元厚度d变化而制作5种立体显示装置，测量各个立体显示装置的串扰XT(％)。在图27中示出结果。
如图27所示，即使在该构成例的情况下，也确认了有折射率各向异性Δn越小串扰XT越小的趋势。
[其它实施方式]
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于上述的各实施方式，在发明的范围内能进行各种变更。另外，各实施方式也能适当组合来实施。
在上述各实施方式中，说明了显示面板10和开关液晶面板20 以开关液晶面板20位于观察者90侧的方式重叠地配置的例子。但是，也可以是，显示面板10和开关液晶面板20以显示面板10位于观察者90侧的方式重叠地配置。开关液晶面板60也是同样的。
此外，在将显示面板10配置在观察者侧的构成中，由开关液晶面板20分离的光通过显示面板10。在该构成中，由开关液晶面板20 分离的光被显示面板10散射或衍射。由此，串扰比开关液晶面板20 配置在比显示面板10靠观察者90侧的位置的构成恶化，但是亮度的角度变化平稳。另一方面，在将开关液晶面板20配置在观察者侧的构成中，来自显示面板10的光由开关液晶面板20分离。该构成与将显示面板10配置在观察者侧的构成相比，分离特性优异。
在上述的各实施方式中，说明了使用液晶显示面板作为显示面板10的例子。但是，也可以取代液晶显示面板，而使用有机EL (ElectroLuminescence：电致发光)面板、MEMS(Micro Electric Mechanical System：微电机械系统)面板、等离子体显示面板。
工业上的可利用性
本发明能作为立体显示装置应用在工业上。

Claims (11)

1.一种立体显示装置，其特征在于，具备：
显示面板，其显示图像；
开关液晶面板，其与上述显示面板重叠地配置；
位置传感器，其取得观察者的位置信息；以及
控制部，其使沿着规定的排列方向周期性地形成透射区域和非透射区域的视差屏障根据上述位置信息沿着上述排列方向移动而显示于上述开关液晶面板，
上述开关液晶面板包含：
液晶层，其中液晶分子的折射率各向异性Δn为0.14以下；
第1基板和第2基板，其夹着上述液晶层而相对；以及
电极群，其形成于上述第1基板和上述第2基板中的至少一方，包含沿着上述排列方向配置的多个电极，
上述控制部使用在上述开关液晶面板的上述电极群中相邻的多个电极形成上述视差屏障的非透射区域。
2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，
上述开关液晶面板是常白的。
3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，
上述液晶层的延迟设定为第一最小值。
4.根据权利要求2所述的立体显示装置，其中，
上述液晶层的延迟设定为第一最小值。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述液晶层的厚度为5.5μm以下。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
当未对上述液晶层施加电压时，上述第1基板侧的液晶分子的取向方向和上述第2基板侧的液晶分子的取向方向相差90°。
7.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述电极群包含：
第1电极群，其形成于上述第1基板，包含沿着上述排列方向以规定间隔配置的多个电极；以及
第2电极群，其形成于上述第2基板，包含沿着上述排列方向以上述规定间隔配置的多个电极，
上述第1电极群和上述第2电极群以在上述排列方向上相互错开上述规定间隔的一半的方式配置。
8.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述电极群包含：
第1电极群，其形成于上述第1基板，包含沿着上述排列方向以规定间隔配置的多个电极；以及
共用电极，其形成于上述第2基板的大致整个面。
9.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述开关液晶面板配置在比上述显示面板靠上述观察者侧的位置。
10.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述显示面板配置在比上述开关液晶面板靠上述观察者侧的位置。
11.根据权利要求1～4中的任一项所述的立体显示装置，其中，
上述显示面板是液晶显示面板。
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