CN101228568A - 视差屏障、多重显示装置、以及视差屏障的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供视差屏障、多重显示装置和视差屏障的制造方法。在屏障玻璃上，通过利用光刻工序将金属层或者树脂层图案化而形成遮光层，由此制造出视差屏障。在上述光刻工序中使用的掩模中，与形成上述遮光层的部分对应的狭缝的间距的一部分不同，描绘精度上实际能够形成的第一间距(例如100)与第二间距(例如99.5)按照各自的周期形成，使其平均间距与理论上的间距(例如99.99)一致。由此，在多重显示装置中使用的视差屏障中，能够提高整个画面的可视性，实现能够使用精度有极限的掩模描绘技术制造的视差屏障及其制造方法。

Description

视差屏障、多重显示装置、以及视差屏障的制造方法

技术领域

本发明涉及与显示面板组合使用、能够对上述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像的视差屏障，和将上述显示面板与视差屏障组合而成的能够对多个显示方向分别显示不同的图像的多重显示装置，以及上述视差屏障的制造方法。

背景技术

以往，已提出能够使用共用的显示画面，对多个方向分别显示不同的图像(多重显示)的显示装置。这样的多重显示装置，作为将视差屏障与显示面板组合的结构而被提出。这样的技术，例如，已在日本公开专利公报“特开2004-206089号公报(2004年7月22日公开)”、“特开2005-78076号公报(2005年3月24日公开)”、“特开2005-78080号公报(2005年3月24日公开)”、以及“特开2005-78094号公报(2005年3月24日公开)”中公开。

在这样的多重显示装置(在此，以双重显示装置为例)中，如图7所示，由设置在显示面板110外的视差屏障120，对在显示面板110上生成的第一图像和第二图像提供特定的视角。由此，如图8所示，能够对观察位置不同的多个观察者显示不同的图像。

上述视差屏障，通常通过在玻璃基板等上将金属或者树脂层进行图案化而形成遮光层。在将上述遮光层图案化时，使用光刻工序。

在此，在将显示面板与视差屏障组合的多重显示装置中，显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距，如图9所示，被设定为大致相等。此外，在本申请的说明书中，显示面板的像素间距并不是指在显示面板上仅相邻的像素的间距，而是指在同一方向上视角被控制的像素的间距，换言之，是指在向左侧的显示图像或者向右侧的显示图像上的像素间距。

但是，与将上述像素间距与上述屏障间距设定为完全相同的间距相比，使它们稍微不同，实际上能够得到更好的可视性。关于这一点，参照图10(a)和图10(b)进行说明。

图10(a)表示将显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距设定为完全相同的间距的情况。在该情况下，由视差屏障控制的视角在整个画面中相同，提供最佳可视性的显示光(在图中用实线箭头表示)在整个画面中平行。

但是，实际的观察者能够看到的显示光(在图中用虚线箭头表示)在整个画面中并不平行。例如，当来自画面中央的显示光提供对于观察者最佳的可视性的情况下，来自画面周边部的显示光就不能提供对于观察者最佳的可视性。因此，对于观察者来说，可视性在整个画面中不均匀。

即，为了使对于观察者来说可视性在整个画面中均匀，如图10(b)所示，优选构成为：使由视差屏障控制的视角在每个显示位置不同，从而使提供最佳可视性的显示光(在图中用实线箭头表示)在假想的观察位置方向上会聚。

通过使显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距稍微不同，能够得到如图10(b)所示的视角特性。具体地说，在将视差屏障配置在显示面板的前面侧的情况下，只要将上述屏障间距设定为比上述像素间距小即可。另外，在将视差屏障配置在显示面板的背面侧的情况下(在显示面板为透过型液晶显示面板的情况下，能够得到这样的结构)，只要将上述屏障间距设定为比上述像素间距大即可。

但是，在上述以往的结构中，在制造视差屏障时会产生以下的困难。

即，当使显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距不同时，其间距的差是极其微小的量。因此，为了在上述视差屏障中实现期望的屏障间距，会产生以下的问题：在制作用于形成屏障图案的掩模时要求极高的精度，难以用现在的液晶用掩模描绘技术实现。

发明内容

本发明鉴于上述问题而做出，其目的在于，在多重显示装置中使用的视差屏障中，能够使用精度有极限的掩模描绘技术制造出能够提高整个画面的可视性的视差屏障。

为了解决上述问题，本发明的视差屏障，与显示面板组合使用、能够对上述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像，在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层，并且，上述遮光层的重复图案的一部分间距与其它间距不同。

另外，本发明的多重显示装置，通过将生成显示图像的矩阵型的图像生成装置、与能够对上述图像生成装置的多个显示方向分别显示不同的图像的视差屏障贴合而成，上述视差屏障在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层，并且，上述遮光层的重复图案的一部分间距与其它间距不同，并且，其平均间距被设定为与上述图像生成装置的像素间距不同的大小。

另外，本发明的视差屏障的制造方法，是与显示面板组合使用、能够对上述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像的视差屏障的制造方法，其包括在透明基板上形成具有重复图案的遮光层的工序，上述遮光层通过利用光刻工序将在上述透明基板上成膜的金属层或者树脂层图案化而形成，在上述光刻工序中使用的掩模的与形成上述遮光层的部分对应的狭缝的重复图案的一部分间距与其它间距不同。

根据上述结构，在将上述视差屏障的遮光层图案化时使用的掩模中，即使由于掩模描绘精度的极限，各位置的屏障间距不能得到期望的屏障间距，作为平均的屏障间距也能够得到期望的屏障间距。

在将得到期望的屏障间距的上述视差屏障与图像生成装置贴合而形成的多重显示装置中，通过将上述视差屏障的平均间距设定为与上述图像生成装置的像素间距不同的大小，能够得到对于观察者来说的可视性在整个画面中均匀的图像显示。

另外，在上述视差屏障中，能够构成为：上述遮光层的重复图案包括第一间距和第二间距，按照上述第一间距与第二间距分别以规定的周期产生的方式形成图案。

根据上述结构，通过以在掩模描绘精度内能够实际制作、并且与期望的间距(设计理论上的间距)最接近的值的间距形成上述第一间距，能够在整个画面中得到最接近于理想的视角特性。另外，由于上述第一间距与期望的间距的间距差被累积而产生的误差能够在第二间距的形成位置被吸收，因此，能够制作出总体误差几乎没有的视差屏障。

另外，在上述视差屏障中，能够构成为：上述遮光层的重复图案以多种间距随机地产生的方式形成。

根据上述结构，误差不会总体累积，能够制作出总体误差几乎没有的视差屏障。另外，上述遮光层的间距没有周期性，因此，能够防止干扰条纹等由于屏障间距的周期性引起的图像不均匀。

本发明的其它目的、特征和优点，通过以下所示的记载将会充分明白。另外，本发明的益处通过参照附图进行的以下说明将会明白。

附图说明

图1表示本发明的实施方式，是表示理论上的掩模的屏障间距与实际能够制造的掩模的屏障间距的比较的平面图。

图2是表示本实施方式的多重显示装置的大致结构的截面图。

图3是表示在上述多重显示装置中，在驾驶席侧和副驾驶席侧分别显示不同图像的情况下的显示状态的说明图。

图4表示参考例，是表示理论上的掩模的屏障间距与实际能够制造的掩模的屏障间距的比较的平面图。

图5表示本发明的变形例，是表示理论上的掩模的屏障间距与实际能够制造的掩模的屏障间距的比较的平面图。

图6是表示理论上的掩模的狭缝位置与实际能够制造的掩模的狭缝位置的比较的平面图。

图7是表示在多重显示装置中，视野屏障的赋予视角的效果的图。

图8是表示进行多重图像显示的情况下的显示画面与观察者的关系的图。

图9是表示显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距的大致关系的图。

图10(a)是表示将显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距设定为完全相同的间距的情况下的视角特性的图。

图10(b)是表示使显示面板的像素间距与视差屏障的屏障间距不同的情况下的视角特性的图。

符号说明

10  显示面板(图像生成装置)

20  视差屏障

21  屏障玻璃(透明基板)

22  屏障遮光层(遮光层)

具体实施方式

以下，根据图1～图6对本发明的一个实施方式进行说明如下。在以下的说明中，作为本发明的多重显示装置，以液晶显示装置为例进行说明。

首先，将本实施方式的液晶显示装置1的大致结构示于图2。如图2所示，液晶显示装置1大致包括显示面板10、视差屏障20、和背光30。

背光30包括光源31和反射部32，从光源31照射的光由反射部32反射，由此，将光向显示面板10照射。作为光源31，可以使用例如LED(light emitting diode；发光二极管)、冷阴极管(CCFT；ColdCathode Fluorescent Tube)、或者冷阴极型荧光灯(CCFL；Cold CathodeFluorescent Lump)。

显示面板10是在相对配置的TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)基板11与CF(Color Filter：彩色滤光片)基板12之间夹持由向列液晶构成的液晶层13而形成的有源矩阵型的液晶显示面板。

在TFT基板11上，设置有多个数据信号线、和分别与各数据信号线交叉的多个扫描信号线，针对这些数据信号线和扫描信号线的每个组合，设置有像素。上述各像素，如图2所示，沿着数据信号线(未图示)的延伸方向，向左侧的图像显示(对显示装置的左侧的图像显示)用的像素列L与向右侧的图像显示(对显示装置的右侧的图像显示)用的像素列R交替地配置。此外，在液晶显示装置1中，TFT基板11的厚度为700μm。

另外，在CF基板12上，设置有彩色滤光层(未图示)。在彩色滤光层中，对于各像素设置有红(R)·绿(G)·蓝(B)各绘素(絵素、color element)。此外，CF基板12通过化学蚀刻处理或者研磨等机械处理而被薄型化，厚度被设定为50μm。

在TFT基板11和CF基板12的相对面上，分别设置有被实施过相互大致正交的方向的取向处理的取向膜(未图示)，在TFT基板11的背光30侧的面上设置有偏光板14。

视差屏障20由屏障玻璃21和屏障遮光层22构成。作为屏障玻璃21，使用厚度0.7mm的透明玻璃。另外，屏障遮光层22通过在屏障玻璃21上将金属层或者树脂层进行图案化而形成。在屏障玻璃21的显示面侧(与背光30相反的一侧)，设置有偏光板23。

屏障遮光层22以在与像素列R、L的延伸方向平行的方向上形成例如条纹状的列的方式配置。但是，屏障遮光层22的图案形状没有特别限定，除了条纹形状以外，也可以是交错形状或者三角形状。屏障遮光层22的材质没有特别限定，例如可以使用分散有黑色颜料的感光性树脂形成，或者将金属薄膜图案化而形成。

另外，屏障遮光层22的各列以与显示面板10的各像素列对应的方式设置。也就是说，屏障遮光层22的各列设置成：将从显示面板10的各像素列射出的光的一部分遮住，使得从各像素列的显示方向以外的方向观察不到。

因此，例如如图3所示，在将液晶显示装置1用作车载用显示装置的情况下，就驾驶席侧用的像素列R而言，从驾驶席侧能够观察到，但是从副驾驶席侧观察不到，并且，就副驾驶席侧用的像素列L而言，从副驾驶席侧能够观察到，但是从驾驶席侧观察不到。由此，在液晶显示装置1中，能够在驾驶席侧和副驾驶席侧显示不同的图像。

视差屏障20与显示面板10由粘合层41保持一定的间隔而粘合。粘合层41在视差屏障20与显示面板10的相对面的整个面上形成。也就是说，视差屏障20与显示面板10通过整个面粘合。作为粘合层41，使用光固化型的粘合剂(例如紫外线固化树脂)。另外，在液晶显示装置1中，粘合层41的厚度(屏障玻璃21与CF基板12的间隔)为40μm。另外，粘合层41优选使用在固化后也具有某种程度的弹性的材料。

此外，为了适当地显示被分离在液晶显示装置1的右侧和左侧的各图像，需要精确地进行视差屏障20与显示面板10的定位(对准)。因此，优选在两者上设置定位标记，使用该定位标记进行定位等，以进行精确的定位。

在此，对在视差屏障20的制造中使用的掩模设计进行详细说明。

在制造本实施方式的多重显示装置时，显示面板的像素的形成和视差屏障的遮光层的形成，使用光刻工序。为了进行该光刻工序，需要图案曝光用的掩模。

在本实施方式的多重显示装置中，为了使对于观察者的可视性在整个画面中均匀，换言之，为了得到如图10(b)所示的视角特性，将视差屏障的屏障间距设定为比显示面板的像素间距稍小。另外，在该情况下，在光刻工序中使用的掩模上，也以上述屏障间距比上述像素间距小的方式进行掩模设计。此外，掩模上的屏障间距是指在掩模上形成的狭缝的间距。

但是，如作为现有技术的问题所述的那样，上述像素间距与上述屏障间距之间的间距差是极其微小的量，因此，难以用现在的液晶用掩模描绘技术制作出实现理论上的屏障间距的掩模。

例如，如果显示面板制作用的掩模的像素间距为100、视差屏障制作用的掩模的屏障间距为99.99，则视差屏障制作用的上述掩模要求0.01的精度。与此相对，如果利用现在的液晶用掩模描绘技术能够达到的描绘精度为0.5，则即使在掩模设计阶段将屏障间距设定为99.99，实际制造出的掩模的屏障间距为100或者99.5。

例如，如图4所示，在相对于理论上的掩模的屏障间距99.99、实际的掩模以100的屏障间距被制作的情况下，每1个间距产生0.01的误差，在整个掩模中，该误差被累积，产生很大的总体误差。在该情况下，使用上述掩模进行视差屏障的遮光层的图案化，当然得不到期望的视角特性。当然，在以99.5的屏障间距进行掩模制作的情况下，也不能得到期望的视角特性。

因此，在本实施方式中，在视差屏障制作用的掩模中，不使该屏障间距为一定间隔，而在适当的位置引入修正点，由此，使总体误差消失(或者减小)。以下，参照图1对具体的例子进行说明。

在图1的例子中，理论上的屏障间距为99.99，而将实际的屏障间距制作为100(实际上能够制作并且与上述理论值最接近的间距)。但是，当将全部位置的屏障间距形成为100时，每1个间距产生0.01的误差，如上所述，在整个掩模中，该误差被累积。因此，在图1的例子中，以每50个间距一处的比例引入修正点，使该修正点的狭缝的屏障间距为99.5。由此，在该修正点处，将在修正点以外的位置累积的误差消除，能够制作出总体误差几乎没有的掩模，进而能够制作出总体误差几乎没有的视差屏障。

在使用上述图1的掩模进行遮光层的图案化的视差屏障中，遮光层的屏障间距不是一定的。即，在上述视差屏障的遮光层中，当将与使用的掩模的屏障间距为100的位置对应的屏障间距作为第一间距、将与使用的掩模的屏障间距为99.5的位置对应的屏障间距作为第二间距的情况下，按照第一间距与第二间距以规定的周期产生的方式形成图案。由此，即使由于掩模描绘精度的极限，各位置的屏障间距不能得到期望的屏障间距，作为平均的屏障间距也能够得到期望的屏障间距。即，通过以在掩模描绘精度内能够实际制作、并且与期望的间距(设计理论上的间距)最接近的值的间距形成上述第一间距，能够在整个画面中得到最接近于理想的视角特性。另外，由于上述第一间距与期望的间距的间距差被累积而产生的误差能够在第二间距的形成位置被吸收。

由此，在将根据本实施方式的方法制作出的视差屏障与显示面板组合而成的多重显示装置中，能够按照视差屏障的平均屏障间距以期望的比率(应用于图1的例子，为99.99∶100)与显示屏障的像素间距不同的方式进行制造。

因此，在本实施方式的多重显示装置中，如图10(b)所示，能够使由视差屏障控制的视角在每个显示位置不同，从而使提供最佳可视性的显示光在假想的观察位置方向上会聚。即，能够使对于观察者来说的可视性在整个画面中均匀。

此外，在图1的掩模结构中，周期性地产生修正点，因此，使用该掩模的视差屏障，有可能产生干扰条纹等图像不均匀。作为本发明的变形例，为了防止由于这样的屏障间距的周期性引起的图像不均匀，也能够将视差屏障制作用的掩模形成为如图5所示的结构。在图5的例子中，将全部的狭缝形成位置作为修正点，随机地设定各修正量。参照图6对其具体地进行说明如下。此外，在图5的例子中，也将掩模的理论上的屏障间距设为99.99、将能够达到的描绘精度设为0.5。

相对于理论上的掩模的某个狭缝位置，在实际上能够设计的掩模中，向左侧或者右侧的任意一方偏移而形成狭缝。在图5的例子中，针对每个狭缝随机地设定相对于理论上的掩模的狭缝位置向哪一侧偏移而形成各狭缝。在该情况下，各屏障间距为99.5的情况、为100的情况、或者为100.5的情况随机地产生。但是，基本上对每个狭缝进行位置修正，因此，误差不会总体累积，能够制作出总体误差几乎没有的掩模，进而能够制作出总体误差几乎没有的视差屏障。另外，图5的结构的屏障间距是随机产生的，上述视差屏障的遮光层，以多种屏障间距随机地产生的方式形成，不具有图1的例子那样的周期性，因此，能够防止干扰条纹等由于屏障间距的周期性引起的图像不均匀。

此外，本发明的多重显示装置并不限定于上述说明的液晶显示装置，作为与视差屏障组合的显示面板，除了液晶显示面板以外，也可以使用PDP面板或者有机EL面板。

如以上所述，本发明的视差屏障，在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层的视差屏障中，上述遮光层的间距不是一定的间隔。

另外，本发明的多重显示装置，是通过将生成显示图像的矩阵型的图像生成装置与上述视差屏障贴合而成的多重显示装置，上述视差屏障的平均间距被设定为与上述图像生成装置的像素间距不同的大小。

另外，在上述视差屏障中，能够构成为：上述遮光层按照第一间距与第二间距以规定的周期产生的方式形成图案。

另外，在上述视差屏障中，能够构成为：上述遮光层以多种间距随机地产生的方式形成。

另外，本发明的视差屏障的制造方法，在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层的视差屏障的制造方法中，上述遮光层通过利用光刻工序将在上述透明基板上成膜的金属层或者树脂层图案化而形成，上述光刻工序中使用的掩模中，与上述遮光层的形成部分对应的狭缝的间距不是一定的间隔。

由此，在多重显示装置中使用的视差屏障中，能够使用精度有极限的掩模描绘技术制造能够提高整个画面的可视性的视差屏障。

另外，本发明在不偏离上述的主要特征的情况下可以以其它各种形式实施。因此，上述的实施方式在所有方面都只不过是例示，不应该限定地进行解释。本发明的范围由权利要求表示，完全不受说明书正文的约束。另外，属于权利要求的等价范围的变形、变更、处理，全部在本发明的范围内。

产业上的可利用性

本发明涉及与显示面板组合使用、能够对上述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像的视差屏障和多重显示装置，例如，能够应用于液晶显示面板、PDP面板或者有机EL面板等多重显示装置。

Claims (7)

1.一种视差屏障，其与显示面板组合使用、能够对所述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像，其特征在于：

在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层，并且，

所述遮光层的重复图案的一部分间距与其它间距不同。

2.根据权利要求1所述的视差屏障，其特征在于：

所述遮光层的重复图案包括第一间距和第二间距，

按照所述第一间距与第二间距分别以规定的周期产生的方式形成图案。

3.根据权利要求1所述的视差屏障，其特征在于：

所述遮光层的重复图案以多种间距随机地产生的方式形成。

4.一种多重显示装置，通过将生成显示图像的矩阵型的图像生成装置、与能够对所述图像生成装置的多个显示方向分别显示不同的图像的视差屏障贴合而成，其特征在于：

所述视差屏障在透明基板上形成有具有重复图案的遮光层，并且，所述遮光层的重复图案的一部分间距与其它间距不同，并且，其平均间距被设定为与所述图像生成装置的像素间距不同的大小。

5.根据权利要求4所述的多重显示装置，其特征在于：

所述遮光层的重复图案包括第一间距和第二间距，

按照所述第一间距与第二间距分别以规定的周期产生的方式形成图案。

6.根据权利要求4所述的多重显示装置，其特征在于：

所述遮光层的重复图案以多种间距随机地产生的方式形成。

7.一种视差屏障的制造方法，该视差屏障用于与显示面板组合使用、能够对所述显示面板的多个显示方向分别显示不同的图像，其特征在于：

包括在透明基板上形成具有重复图案的遮光层的工序，

所述遮光层通过利用光刻工序将在所述透明基板上成膜的金属层或者树脂层图案化而形成，

在所述光刻工序中使用的掩模的与形成所述遮光层的部分对应的狭缝的重复图案的一部分间距与其它间距不同。

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