JP2011081206A - 液晶シャッタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1電極112を有する第1基板部110と、前記第1電極に対向する第2電極122を有する第2基板部120と、前記第1電極と前記第2電極との間に設けられた液晶層130と、を有するシャッタ部100sを備えた液晶シャッタが提供される。液晶層130は、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が第1電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第1電圧よりも実効値が大きい第2電圧に設定されたときにベンド配列となるスイッチング領域133を有する。前記第1基板部は、前記スイッチング領域の中に設けられ、前記スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な核領域134を前記液晶層に形成する核領域形成部114を有する。
【選択図】図1
Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下、第1の実施形態に係る液晶シャッタについて、液晶シャッタが、立体視が可能な表示システムのめがねに用いられる場合を例にして説明する。
図2は、第1の実施形態に係る液晶シャッタが用いられる表示システムの構成を例示する模式図である。
まず、図2により、本実施形態に係る液晶シャッタが用いられる立体視が可能な表示システムの概要について説明する。
図1では、分かり易いように、第1基板部110と、液晶層130と、第2基板部120と、が、互いに離れて描かれているが、第1基板部110と液晶層130とは互いに密着しており、液晶層130と第2基板部120とは互いに密着している。
第2電圧V2は、スプレイ配列からベンド配列に転移するためのしきい値電圧以上の任意の電圧である。スプレイ配列からベンド配列に速やかに転移させるために、第2電圧V2には、実効値が比較的大きい電圧が用いられる。第2電圧V2は、例えば、10V〜30Vである。ただし、第2電圧V2の値は、しきい値電圧以上であれば任意である。第2電圧V2の実効値が大きいと、スプレイ配列からベンド配列へ速やかに転移する。具体的には、第2電圧V2は、例えば、+15Vで数百ミリ秒(ms)程度の正極性パルスと、−15Vで数百ミリ秒程度の負極性パルスと、の組み合わせ、などとすることができる。このような第2電圧V2の印加によってスイッチング領域133は、例えば1〜2秒程度で、スプレイ配列からベンド配列に転移する。
すなわち、図1に表したように、本実施形態に係る液晶シャッタ100においては、第1基板部110は、スイッチング領域133の中に設けられ、スイッチング領域133よりもスプレイ配列が安定な核領域134を液晶層130に形成する核領域形成部114を有する。
図3は、第1の実施形態に係る液晶シャッタの構成を例示する模式的断面図である。
すなわち、同図は、図1のA−A’線断面に相当する断面図である。
図4は、第1の実施形態に係る液晶シャッタの構成を例示する模式的平面図である。
すなわち、同図は、液晶シャッタ100の第1電極112に設けられる核領域形成部114のパターン形状を例示しており、第1基板部110の第1電極112をZ軸方向に沿って見たときの平面図である。
核領域形成部114として、第1電極112中に設けられた開口部112hが用いられる。例えば、開口部112hは、第1電極112を貫通する。
すなわち、同図(a)〜(c)は、1つの開口部112hと、その周囲と、を拡大して例示したものであり、同図(a)は電源オフ時(第1電圧V1印加時)の状態に対応し、同図(b)は、電源オン時のベンド配列状態において第1ベンド電圧VB1を印加した時の状態に対応し、同図(c)は、ベンド配列状態において第1ベンド電圧VB1よりも実効値が大きい第2ベンド電圧VB2を印加した時の状態に対応する。例えば、第1ベンド電圧VB1を印加した時に、液晶シャッタ100は透光状態となり、第2ベンド電圧VB2を印加した時に液晶シャッタ100は遮光状態となる。なお、既に説明したように、第1ベンド電圧VB1を印加した時に遮光状態となり、第2ベンド電圧VB2を印加した時に透光状態としても良い。
図6に表したように、本実施形態に係る別の液晶シャッタ100aにおいては、第1基板部110の第1電極112の液晶層130に対向する面に絶縁部115が設けられている。この絶縁部115には、無機及び有機の任意の絶縁材料を用いることができる。この絶縁部115が核領域形成部114となり、絶縁部115に対応する液晶層130が、核領域134となり、絶縁部115が設けられない領域がスイッチング領域133となる。
第2の実施の形態においては、液晶層130の厚さを局所的に小さくすることで、スプレイ配列が安定な核領域134を形成させる。
図7に表したように、第2の実施形態に係る液晶シャッタ100bにおいては、第1基板部110において、第1支持基板111と第1電極112との間に、凸部116が設けられている。すなわち、核領域形成部114は、第1電極112と第2電極122との間の間隔を局部的に減少させる凸部116である。そして、本具体例では、凸部116は、第1電極112の液晶層130とは反対の側に設けられている。
このようにして、凸部116を用いる核領域形成部114に対応して核領域134が形成される。
第3の実施の形態においては、液晶層130の液晶の配列状態を局所的に変化させることで、スプレイ配列が安定な核領域134を形成させる。
図8に表したように、本実施形態に係る液晶シャッタ100cにおいては、第1電極112の液晶層130の側に第1配向膜113が設けられ、第2電極122の液晶層130の側に第2配向膜123が設けられている。
例えば、第1配向膜113に開口を有するマスクを介してUV(紫外)光を照射することで、第1配向膜113において、局所的にプレチルト角を小さくさせる領域を形成することができる。例えば、UV光の照射により、第1配向膜113に用いられるポリイミドに含まれる長鎖アルキル基などを離脱させるなど、第1配向膜113の表面状態を局所的に変質させることで、UV光を照射した領域において選択的にプレチルト角を小さくさせることができる。
すなわち、第2領域P2の第1配向膜113における液晶層130の配向規制力は、第1領域P1における第1配向膜113における液晶層130の配向規制力よりも大きい。
すなわち、同図は、核領域形成部114の平面パターン(Z軸方向に対して垂直な平面で核領域形成部114を切断したときの形状)を例示している。
核領域形成部114の平面パターンは、既に図4に関して説明した長方形の他、種々の形状を有することができる。
図10は、第4の実施形態に係る液晶シャッタの構成を例示する模式的断面図である。 図10(a)に表したように、本実施形態に係る液晶シャッタ100dにおいては、第1基板部110が、核領域形成部114を遮光する遮光膜190をさらに有している。すなわち、第1支持基板111と第1電極112との間に遮光膜190が設けられ、遮光膜190と第1電極112との間に絶縁層191が設けられている。これ以外は、図3に例示した液晶シャッタ100と同様である。
図11は、第5の実施形態に係る液晶シャッタの構成を例示する模式的斜視図である。 図11に表したように、本実施形態に係る液晶シャッタ100mは、既に説明したシャッタ部を2つ備える。
第1シャッタ部101は、第1電極112を有する第1基板部110と、第1電極112に対向する第2電極122を有する第2基板部120と、第1電極112と第2電極122との間に設けられ、第1電極112と第2電極122との間の電位差が第1電圧V1に設定されたときにスプレイ配列となり、第1電極112と第2電極122との間の電位差が第1電圧V1よりも実効値が大きい第2電圧V2に設定されたときにベンド配列となる第1スイッチング領域133aを有する第1液晶層130aと、を有する。
第2シャッタ部102は、第3電極112bを有する第3基板部110bと、第3電極112bに対向する第4電極122bを有する第4基板部120bと、第3電極112bと第4電極122bとの間に設けられ、第3電極112bと第4電極122bとの間の電位差が第3電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、第3電極112bと第4電極122bとの間の電位差が第3電圧よりも実効値が大きい第4電圧に設定されたときにベンド配列となる第2スイッチング領域133bを有する第2液晶層130bと、を有する。
例えば、液晶シャッタ100m(液晶シャッタめがね2a)は、第1シャッタ部101と第2シャッタ部と連結する連結部355と、左耳用の左支持部351と、右耳用の右支持部352と、をさらに備えることができる。左支持部351は、左耳かけ部353を有し、右支持部352は、右耳かけ部354を有す。
図12に表したように、本実施形態に係る別の液晶シャッタ100nも、第1シャッタ部101と第2シャッタ部102とを備える。
ただし、第1基板部110と第3基板部110bとが同一の支持基板411に設けられ、第2基板部120と第4基板部120bとが同一の別の支持基板421に設けられている。
なお、装着部360は、帯状でも良く、液晶シャッタはゴーグル状の形態でも良い。
図13(a)に表したように、本実施形態に係る液晶シャッタ100oにおいては、使用者の目501から遠い側に第1基板部110が配置され、目501に近い側に第2基板部120が配置されている。第1基板部110の第1電極112には、核領域形成部114となる開口部112hが設けられている。そして、第2基板部120に遮光膜190が設けられている。
また、本発明の実施形態に係る液晶シャッタは、電源オフ時において面内で均一な透光状態に設定することができるので、液晶シャッタを電源オフ状態で使用することもできる。
第1電極を有する第1基板部と、
前記第1電極に対向する第2電極を有する第2基板部と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が第1電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第1電圧よりも実効値が大きい第2電圧に設定されたときにベンド配列となる第1スイッチング領域を有する第1液晶層と、
を有する第1シャッタ部を備え、
前記第1基板部は、前記第1スイッチング領域の中に設けられ、前記第1スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な第1核領域を前記第1液晶層に形成する第1核領域形成部を有することを特徴とする液晶シャッタ。
前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第2電圧に設定されたときに、前記第1核領域における前記第1液晶層はスプレイ状態であることを特徴とする付記1記載の液晶シャッタ。
前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第2電圧に設定されたときに前記第1核領域における前記第1液晶層に印加される電圧の実効値は、前記第1スイッチング領域における前記第1液晶層に印加される電圧の実効値よりも小さいことを特徴とする付記1または2に記載の液晶シャッタ。
第1電極を有する第1基板部と、
前記第1電極に対向する第2電極を有する第2基板部と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間にしきい値電圧以上の電圧が印加されたときに、スプレイ配列からベンド配列となる第1スイッチング領域を有する第1液晶層と、
を有する第1シャッタ部を備え、
前記第1基板部は、前記第1スイッチング領域の中に設けられ、前記第1スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な第1核領域を前記第1液晶層に形成する第1核領域形成部を有することを特徴とする液晶シャッタ。
前記第1核領域形成部は、前記第1電極を、前記第1電極と前記第1液晶層と前記第2電極との積層方向に沿って貫通する開口部であることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記第1核領域形成部は、前記第1電極の前記第2電極の側に設けられた絶縁部であることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記第1核領域形成部は、前記第1電極と前記第2電極との間の間隔を局部的に減少させる凸部であることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記凸部は、前記第1電極の前記第1液晶層とは反対の側に設けられることを特徴とする付記7記載の液晶シャッタ。
前記凸部は、前記第1電極の前記第1液晶層の側に設けられ、絶縁性を有することを特徴とする付記7記載の液晶シャッタ。
前記第1基板部は、前記第1電極の前記第1液晶層の側に設けられ、前記第1液晶層の液晶を配向させる配向膜をさらに有し、
前記配向膜は、前記第1電極と前記第1液晶層と前記第2電極との積層方向に垂直な平面内に設けられた第1領域と、前記第1領域の中に設けられ、前記第1領域とは液晶配向性が異なる第2領域を有し、
前記第1核領域形成部は、前記第2領域の前記配向膜であることを特徴とする付記1〜4のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記第2領域の前記配向膜に接する前記第1液晶層のプレチルト角の絶対値は、前記第1領域の前記配向膜に接する前記第1液晶層のプレチルト角の絶対値よりも小さいことを特徴とする付記10記載の液晶シャッタ。
前記第2領域における前記第1液晶層の配向規制力は、前記第1領域における前記第1液晶層の配向規制力よりも大きいことを特徴とする付記10または11に記載の液晶シャッタ。
前記第1基板部及び前記第2基板部の少なくともいずれかは、前記第1核領域形成部を遮光する遮光膜をさらに有することを特徴とする付記1〜12のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記第1基板部は前記遮光膜を有し、前記遮光膜は導電性であり、前記遮光膜の電位は、前記第2電極と同じ電位に設定されることを特徴とする付記13記載の液晶シャッタ。
前記第1シャッタ部に並置された第2シャッタ部をさらに備え、
前記第2シャッタ部は、
第3電極を有する第3基板部と、
前記第3電極に対向する第4電極を有する第4基板部と、
前記第3電極と前記第4電極との間に設けられ、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差が第3電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差が前記第3電圧よりも実効値が大きい第4電圧に設定されたときにベンド配列となる第2スイッチング領域を有する第2液晶層と、
を有し、
前記第3基板部は、前記第2スイッチング領域の中に設けられ、前記第2スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な第2核領域を前記第2液晶層に形成する第2核領域形成部を有することを特徴とする付記1〜14のいずれか1つに記載の液晶シャッタ。
前記第1シャッタ部及び前記第2シャッタ部の少なくともいずれかに連結され、使用者の頭部に装着され、前記第1シャッタ部及び前記第2シャッタ部を前記頭部に固定させる装着部をさらに有することを特徴とする付記15記載の液晶シャッタ。
前記第2基板部は、前記第1基板部と前記装着部との間に配置され、
前記第4基板部は、前記第3基板部と前記装着部との間に配置されることを特徴とする付記16記載の液晶シャッタ。
前記第2基板部は、前記第1核領域形成部を遮光する遮光膜を有することを特徴とする付記16記載の液晶シャッタ。
前記遮光膜のパターン形状の中心と、前記第1核領域形成部のパターン形状の中心とが一致していることを特徴とする付記18記載の液晶シャッタ。
前記第1シャッタ部は、使用者の目に対応する視野中央領域と、前記視野中央領域の周辺の視野周辺領域と、を有し、
前記視野中央領域においては、前記遮光膜のパターン形状の中心は、前記第1核領域形成部のパターン形状の中心と一致し、
前記視野周辺領域においては、前記遮光膜のパターン形状の中心は、前記第1核領域形成部のパターン形状の中心よりも、前記視野中央領域の側に配置されることを特徴とする付記18記載の液晶シャッタ。
表示部と、
液晶シャッタと、
を備え、
前記液晶シャッタは、
第1シャッタ部と、
前記第1シャッタ部に並置された第2シャッタ部を有し、
前記第1シャッタ部と前記第2シャッタ部とは、前記表示部が表示する画像と連動して、透光状態と、前記透光状態よりも透過率が低い遮光状態と、に切り替え可能であり、
前記第1シャッタ部は、
第1電極を有する第1基板部と、
前記第1電極に対向する第2電極を有する第2基板部と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が第1電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第1電圧よりも実効値が大きい第2電圧に設定されたときにベンド配列となる第1スイッチング領域を有する第1液晶層と、
を有し、
前記第1基板部は、前記第1スイッチング領域の中に設けられ、前記第1スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な第1核領域を前記第1液晶層に形成する第1核領域形成部を有し、
前記第2シャッタ部は、
第3電極を有する第3基板部と、
前記第3電極に対向する第4電極を有する第4基板部と、
前記第3電極と前記第4電極との間に設けられ、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差が第3電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差が前記第3電圧よりも実効値が大きい第4電圧に設定されたときにベンド配列となる第2スイッチング領域を有する第2液晶層と、
を有し、
前記第3基板部は、前記第2スイッチング領域の中に設けられ、前記第2スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な第2核領域を前記第2液晶層に形成する第2核領域形成部を有することを特徴とする表示システム。
前記第1シャッタ部と及び記第2シャッタ部の前記透光状態と前記遮光状態との切り替えを制御する制御部をさらに備えたことを特徴とする付記21記載の表示システム。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (1)
- 第1電極を有する第1基板部と、
前記第1電極に対向する第2電極を有する第2基板部と、
前記第1電極と前記第2電極との間に設けられ、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が第1電圧に設定されたときにスプレイ配列となり、前記第1電極と前記第2電極との間の電位差が前記第1電圧よりも実効値が大きい第2電圧に設定されたときにベンド配列となるスイッチング領域を有する液晶層と、
を有するシャッタ部を備え、
前記第1基板部は、前記スイッチング領域の中に設けられ、前記スイッチング領域よりもスプレイ配列が安定な核領域を前記液晶層に形成する核領域形成部を有することを特徴とする液晶シャッタ。
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