液晶快门以及使用该液晶快门的显示系统的制作方法

专利名称：液晶快门以及使用该液晶快门的显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶快门，更具体而言，涉及一种使用光学补偿弯曲(OCB)模式 的液晶快门。
背景技术：
广泛实际应用于显示器的液晶技术还通过电信号应用于各种快门，例如能够调整 透射性的窗以及能够控制透射性和光阻挡效果的一对眼镜。
液晶用于分别在三维显示系统中具有高速响应特性的快门，这通过分时为右眼和 左眼示出视差图像。最近，快门已经用于商业应用领域，例如娱乐、教育、广播和医疗。
例如，日本专利申请特许公开NO.P1996-327961公开了使用具有用于右眼和左 眼的区域的液晶快门眼镜的三维显示系统。尽管引入扭曲向列(TN)型液晶、超扭曲向列 (STN)型液晶以及铁电液晶来制造液晶快门，但是TN型或STN型的液晶具有不够的响应速 度。此外，尽管铁电液晶具有诸如高速响应的优越特性，但是铁电液晶要求诸如抗震和温度 特性的可靠性中的改进。
另一方面，提出了使用π盒的OCB(光学补偿弯曲)液晶。在OCB模式中，由于使 用液晶的弯曲配向，所以获得适用于液晶快门的高速响应。此外，因为使用向列液晶，所以 还没有诸如抗震和温度特性的可靠性问题。
在OCB模式中，在开启电源时，液晶一次从最初的展曲(splay)配向转变到弯曲配 向。在对液晶进行操作之后，液晶在关断电源时从弯曲配向状态返回至展曲配向状态。如果 液晶配向的转变进行得不均勻，则可能将在配向不同于其它区域的区域视为点状不均勻。 因此，液晶快门的质量恶化。由于关断电源时不施加诸如电信号的外力，所以难以控制配向 的转变。发明内容
根据本发明的一方面，一种液晶快门包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一 电极；第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极；液晶层，夹置于 所述第一和第二电极之间并且具有切换区；所述切换区通过施加电压从展曲配向状态变为 弯曲配向状态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述 核区形成部分对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切 换区中更稳定。
根据本发明的另一方面，一种显示系统包括显示器单元以及具有第一和第二快门 的液晶快门，所述第一和第二快门均包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极 ’第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极；液晶层，夹置于所述第一 和第二电极之间并且具有切换区；所述切换区通过在所述第一和所述第二电极之间施加第 一电压变为展曲配向状态，并且通过施加大于所述第一电压的第二电压时变为弯曲配向状 态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部 分对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳 定；并且其中，所述第一和第二快门与所述显示器单元同步地在透射状态和屏蔽状态之间 切换。


并入且构成说明书的一部分的附图示出了发明的实施例，并且与上面给出的概括 描述以及下面给出的实施例的具体描述一起用来解释本发明的原理。
图1是示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的示意性结构的分解透视图。
图2是示出了其中使用根据第一实施例的液晶快门的显示系统的结构的图。
图3是沿着图1中的线A-A截取的示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的 示意性结构的截面图。
图4是示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的示意性结构的平面图。
图5A至5C是示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的操作的截面图。
图6是示出了根据本发明的第一实施例的其它液晶快门的示意性结构的平面图。
图7是示出了根据本发明的第二实施例的液晶快门的示意性结构的截面图。
图8是示出了根据本发明的第三实施例的液晶快门的示意性结构的截面图。
图9A至9H是示出了根据本发明的实施例的液晶快门的成核区形成部分的结构的 示意性平面图。
图IOA和IOB是示出了根据本发明的第四实施例的液晶快门的示意性结构的截面图。
图11是示出了根据本发明的第五实施例的液晶快门的示意性结构的立体图。
图12是示出了根据本发明的第五实施例的其它液晶快门的示意性结构的立体 图。
图13A和1 是示出了根据本发明的第五实施例的其它液晶快门的示意性结构的 截面图。
具体实施方式
现在将参考附图描述根据本发明的示范实施例的液晶快门，其中在全部几个视图 中相同或类似的附图标记表示相同或对应的部分。
另外，附图是典型的或概念上的，各部分的厚度或宽度之间的关系的比率、以及各 部分之间的尺寸系数无需与实际的相同。此外，即使在示出了相同部分的情况下，也可以彼 此不同地示出彼此的尺寸和比率系数。
(第一实施例)
在下文中，将参考第一实施例解释液晶快门，在第一实施例中，液晶快门用于适用 于三维显示系统的显示系统的一对眼镜。
图1是示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的示意性结构的分解透视图。 图2是示出了其中使用了根据第一实施例的液晶快门的显示系统的结构的图。
首先，将参考液晶快门用于适用于图2中所示的三维显示系统的显示系统的眼镜 的情况来解释显示系统的示意性结构。
如图2所示，显示系统1包括显示器单元3和液晶快门眼镜2。显示系统1具有其 中观察者观察显示在显示器单元3上的用于左眼和右眼的视差图像的三维操作模式。应注 意到显示系统1可以具有其中观察者观察显示在显示器单元3的显示表面301上的用于左 眼和右眼的相同图像的二维操作模式。在下文中，将解释其中观察者观看画面为三维图像 的操作模式。
显示器单元3具有其中依次显示用于左眼和右眼的视差图像的显示表面301。例 如，可以将工作在OCB模式下的有源矩阵液晶显示器用于显示器单元3。显示器单元3具有 设置成矩阵行形状的多个显示像素，并且通过将场频率转换为120Hz，例如通过使用场存储 器的数字信号处理来显示视差图像。
液晶快门眼镜2具有分别设置成与观察者的左眼和右眼对应的一对快门部分。作 为一对快门部分，使用第一快门部分101和第二快门部分102，例如装备第一和第二快门部 分101和102，使得观察者的两只眼睛通过第一快门部分101和第二快门部分102面对显 示器单元3。液晶快门眼镜2是分时快门眼镜，利用液晶快门眼镜2，第一和第二快门部分 101和102依次与显示器单元3的视差图像同步地处于透射状态和屏蔽状态。
第一和第二快门部分101和102分别形成为单独的部分，或者第一和第二快门部 分101和102可以集成地形成为一体。例如，在第一和第二快门部分101和102的每一个 中的两个电极可以形成在相同的基板上。
在显示系统1中，观察者分时观看用于左眼和右眼的视差图像。例如，对于每个场 来说，与左眼和右眼对应的视差图像交替地显示在显示器单元3上。此时，在用于左眼的视 差图像显示在显示器单元3上的时间段中，用于左眼的快门部分101改变成透射状态，而用 于右眼的快门部分102改变成屏蔽状态。类似地，在用于右眼的视差图像显示在显示器单 元3上的时间段中，用于右眼的快门部分102改变成透射状态，而用于左眼的快门部分101 改变成屏蔽状态。
此外，显示系统1包括用于操作第一和第二快门部分101和102的控制器4。控制 器4的功能或者包括在显示器单元3或液晶快门眼镜2。通过有线或者无线系统来执行控 制器4和显示器单元3之间、控制器4和液晶快门眼镜2之间、以及显示器单元3和液晶快 门眼镜2之间的信号传送。
如上所述，液晶快门眼镜2控制左眼观察用于左眼的视差图像，而右眼观察用于 右眼的视差图像。因此，在显示系统1中，可以通过佩戴液晶快门眼镜2和观察显示器单元 3来感知三维图像。根据该实施例构建液晶快门眼镜2的第一和第二快门101和102中的 至少一个。
如图1所示，根据本实施例的液晶快门100包括具有第一基板部分110和第二基 板部分120以及液晶层130的快门部分100s。液晶层130夹置于第一和第二基板部分110 和 120。
在图1中，将第一基板部分110、液晶层130和第二基板部分120以分解的形式示出以有助于理解。实际上，第一和第二基板部分110和120分别与液晶层130接触。
第一基板部分110具有形成在第一支撑基板111的主表面上的第一电极112。第 二基板部分120具有形成在第二支撑基板121的主表面上的第二电极122。设置第一基板 部分110和第二基板部分120使得第一电极112和第二电极122彼此相对。
将导电透明材料用于在液晶快门100中的透射和屏蔽操作中采用的第一和第二 电极112和122。当液晶快门100用于液晶快门眼镜2时，例如将诸如ITO(氧化铟锡)和 ZnO的透明导电膜用于第一和第二电极112和122。
液晶层130夹置于第一电极112和第二电极122之间。此外，未示出的配向膜形 成在第一电极112和第二电极122的液晶层130层上。
第一电极112和第二电极122连接至外侧驱动器330以接收来自驱动器330的信 号电压。切换区133形成在液晶层130中。切换区133是其中第一电极112和第二电极 122彼此相对并且电压施加在第一电极112和第二电极122之间的液晶层130的区域。
例如，当在切换区133中将第一电极112和第二电极122之间的电势差Va设置成 第一电压Vl时，液晶层130变为展曲配向状态。类似地，当将第一电极112和第二电极122 之间的电势差Va设置成具有比第一电压Vl更大电压值的第二电压V2时，液晶层130变为 弯曲配向状态。
第一电压Vl是小电压，例如0V。也就是说，在切换为关断的时候液晶层130中的 切换区133配向为展曲配向。当施加具有比第一 Vl更大电压值的第二电压V2时，配向状 态从展曲配向状态改变至弯曲配向状态。
在改变成弯曲配向状态时，当向切换区133施加第一弯曲电压VBl时，切换区133 变为第一弯曲配向状态，并且当向切换区133施加电压值大于第一弯曲电压VBl的第二弯 曲电压VB2时，切换区133变为第二弯曲配向状态。液晶层130的第一和第二弯曲配向状 态之间的光学特性(延迟)的差异表现为透射性的差异。即，液晶快门100执行光通过和 光屏蔽之间的切换操作。
因此，在切换区133中，当在第一电极112和第二电极122之间施加比阈值电压更 大的电压时，切换区133从展曲配向状态变为弯曲配向状态。
在弯曲配向状态下，当施加OV的第一弯曲电压VBl时，获得第一光学特性状态。另 一方面，当施加电压值大于第一弯曲电压VBl的第二弯曲电压VB2时，获得第二光学特性状 态。根据透射性的差异，获得液晶130的两种光学特性状态。
如果在预定的时间段期间第一电极112和第二电压122之间的电压状态持续保持 为低(例如，0V)，切换区133从弯曲配向状态返回至展曲配向状态。因此，需要周期性地在 第一电极112和第二电极122之间施加大于阈值电压的电压，使得在比预定的时间段更长 的时间段期间所施加的电压不变为更低的值。
也就是说，与施加在第一电极112和第二电极122之间的电压对应，切换区133相 互地从展曲配向状态转变为弯曲配向状态，或者从弯曲配向状态转变为展曲配向状态。此 外，切换区133配向成施加第一弯曲电压VB 1的第一弯曲配向状态，以及在弯曲配向状态 下施加第二弯曲电压VB2的第二弯曲配向状态。
例如，直流电压用于第一电压Vl、第二电压V2、第一弯曲电压VBl和第二弯曲电压 VB2，然而，交流电压也可以用于电压V1、V2、VB1和VB2。然而，期望使用交流电压来抑制液晶层130中的电荷偏差。在本实施例中，使用交流电压。
第一电压Vl例如为0V，并且第二电压V2是大于用于改变展曲配向至弯曲配向的 阈值电压的电压。相对大的电压，例如10V-30V的电压用于第二电压V2以迅速地改变展曲 配向状态为弯曲配向。然而，如果第二电压V2的值大于阈值电压，任意地确定值。如果第 二电压V2足够大，切换区133迅速地从展曲配向状态改变为弯曲配向状态。具体而言，可 以通过将大约几百毫秒(ms)的正脉冲(+15V)与大约几百毫秒(ms)的负脉冲(-15V)进行 组合得到第二电压V2。通过例如大约1到2秒地施加这种第二电压V2，切换区133从展曲 配向状态转变为弯曲配向状态。
在本实施例中，第一弯曲电压VBl例如是0V，而第二弯曲电压VB2为士5V。然而， 在本发明中，第一弯曲电压VBl和第二弯曲电压VB2的值是任意确定的，而不限于上述电压。
例如，通过在与液晶层130相对侧上的第二基板部分120和第一基板部分110上 设置偏振元件(即，偏振板或者偏振膜)，切换区133的延迟的改变作为透射性的改变。通 过延迟值和偏振元件的设置等等，可以任意地设置第一弯曲电压VBl和第二电压VB2之间 的透射性的差异(例如，透射/屏蔽)。
因此，液晶快门100工作在使用π盒(展曲配向盒)的OCB模式下。另外，可以 将各种延迟板(即，延迟膜或者光学补偿膜)插入第一基板部分Iio或者第二基板部分120 与偏振元件之间，以调整延迟且补偿视角特性。
在π盒中，在关断电源时，也就是说在施加的电压为0的操作时，液晶层130的 液晶配向从弯曲配向状态返回至初始的展曲配向状态。通过液晶材料的弹性以及相应的 第一电极112和第二电极122与液晶层130之间的界面处产生的配向调节力(alignment regulation force)来执行从弯曲配向状态转变到展曲配向状态。因此，因为未使用诸如电 功率的外力，所以转变的控制是困难的。结果，从弯曲配向状态转变为展曲配向状态在液晶 层130的场中进行地不均勻。
在液晶快门100中，在从弯曲配向状态转变为展曲配向状态时，也就是在反向转 变时，与展曲配向区混合的弯曲配向区生成点状不均勻，并且在长时间例如大约3分钟被 看见。发现不均勻尤其导致严重的问题，也就是说，当将液晶快门100应用于显示系统1所 用的液晶快门眼镜2时导致质量恶化。如果从弯曲配向状态到展曲配向状态的转变不均勻 地发生在液晶快门100的场中，则可以将两种配向状态退出混合的区域看成点状，从而液 晶快门的质量恶化。
在液晶快门中，尽管大量的注意力集中到工作时的特性和用于改进这种特性的各 种器件，直到现在还没有指出在关断电源时产生的不均勻变成了实际的问题，并且对于这 种问题的有效测量也没有进行。
在使用OCB模式下的液晶的有源矩阵驱动的显示器中，形成为矩阵形状的微小区 域(minute area)的画面电极的每一个变为切换区。与画面电极对应的切换区变为弯曲配 向状态，并且在每个切换区中执行光的透射性的控制。另一方面，诸如在画面电极附近的扫 描线和信号线的非像素区是未施加电压的区域，因此保持展曲配向状态。因此，在OCB模式 下的有源矩阵驱动显示器中，即使如果展曲配向区形成在微小切换区的周围，也不形成诸 如本实施例中的核区134的区域，其保持在展曲配向状态。此外，在这种OCB模式下的有源矩阵驱动显示器中，在电源关断时，由于切断背光并且显示器的整个显示表面变为暗的状 态，所以即使在弯曲配向状态和展曲配向状态混合存在时也观察不到不均勻。
另一方面，如果将OCB模式下的液晶快门应用于液晶快门眼镜2，环境光进入液晶 快门眼镜2。因此，观察到液晶层130的配向的不均勻。当将OCB模式下的液晶应用到液晶 快门眼镜2时，大面积的电极用于快门部分，并且切换区133的面积很大。出于这种原因， 在关断电源时，从切换区133中的未指定部分以未特定形式不均勻地进行从弯曲配向状态 到展曲配向状态的转变。由于完成切换区133的整个表面的转变花费时间，所以观察到点 状不均勻，并且实际导致严重的问题。
本发明针对新发现的液晶快门眼镜2中的上述问题。根据本实施例的液晶快门 100控制在关断电源时从弯曲配向状态转变到展曲配向状态，并且提供抑制不均勻的高质 量的液晶快门。
如图1所示，在根据本实施例的液晶快门100中，第一基板部分110包括在液晶层 130中形成核区134的核区形成部分114，展曲配向状态在核区134中比在切换区133中更稳定。
在这里，当切换区133处于弯曲配向状态时，形成在切换区133的内侧的核区134 保持展曲配向状态。因此，当切换区133处于弯曲配向状态时，“保持展曲配向状态”是指 “展曲配向比在切换区133中更稳定”。
例如，当将在第一电极112和第二电极122之间的施加电压值增加到大于阈值电 压时，切换区133中的配向从展曲配向状态改变为弯曲配向状态。然而，在核区134中，配 向状态不改变为弯曲配向状态，并且一直保持展曲配向状态。或者在核区134中，通过施加 比切换区133通过其转变至弯曲配向状态的电压更大的电压，配向状态改变为弯曲配向状 态。
在弯曲配向状态下，当在第一电极112和第二电极122之间的施加电压长时间不 是落在阈值电压时，例如，在电源关断时，核区134中的展曲配向用作从弯曲配向状态转变 至展曲配向状态的起点，并且切换区133的整个表面的转变均勻且迅速地完成。
在液晶快门100中，第一基板部分110和第二基板部分120可以相互地改变，并且 核区形成部分114形成在第一基板部分110或者第二基板部分120上，并且还可以形成在 第一基板部分110和第二基板部分120两者上。在下文中，将解释其中核区形成部分114 形成在第一基板部分110上的液晶层作为示例。
在根据本实施例的液晶快门100中，开口 11 !作为核区形成部分114形成在第一 电极112中。开口 Iiai沿着叠置的方向穿透第一电极112，在所述叠置方向上，叠置了第一 电极112、液晶层130以及第二电极122。在这里，将其中叠置了第一电极112、液晶层130 以及第二电极122的叠置方向定义为ζ轴方向。
因此，由于第一电极112中的开口 11 以预定的间隔形成为核区形成部分114，当 在第一电极112和第二电极122之间施加电压时，比阈值电压更大的电压未施加至对着开 口 11 的液晶层130。在这里，大于阈值电压的电压是指其中在预定的时间段内液晶从展 曲配向状态转变为弯曲配向状态的电压。因此，即使将第一电极112和第二电极122之间 的电势差Va设置成其中液晶显示器转变为弯曲配向状态的第二电压V2，液晶层130的对着 开口 11 !的部分保持展曲配向状态，并且不转变为弯曲配向状态。即，当将第一电极112和第二电极122之间的电势差Va设置成第二电压V2时，液晶层130中的核区134处于展 曲配向状态。
另一方面，如果在第一电极112和第二电极122之间的未形成开口 11 的区域中 施加电压，则电压没有减小地施加至液晶。因此，如果特定的第二电压V2施加至第一电极 112和第二电极122，则与其中未形成开口 11 !的区域对应的液晶转变为弯曲配向状态。其 中未形成开口 Iiai的区域变为切换区133。
其中展曲配向状态比在切换区133中更稳定的核区134形成在对着开口 11 的 液晶层130中作为形成在第一基板部分110上的核区形成部分114。
即使核区134周围的切换区133变为弯曲配向状态，在核区134中保持展曲配向 状态。因此，核区134的展曲配向状态作为在关断液晶快门100的电源时从弯曲配向状态 转变至展曲配向状态的核。迅速且均勻地执行该转变。
因此，在液晶快门100中，当将第一电极112和第二电极122之间的电势差Va设 置成其中切换区133转变至弯曲配向状态的第二电压V2时，施加至核区134的电压小于施 加至切换区133的电压。具体而言，未向液晶层130中的核区134施加大于其中切换区133 转变至弯曲配向状态的阈值电压的电压。因此，在核区134中保持展曲配向状态。
从而，控制在关断电源时从弯曲配向状态转变至展曲配向状态，并且可以提供抑 制不均勻的高质量液晶快门。
在未形成核区形成部分114的对比示例的情况下，在关断电源时产生展曲配向状 态的未指定区域，并且随着时间的过去该未指定区域扩大。因此，因此花费长时间完成整个 切换区133从弯曲配向状态转变至展曲配向状态，并且在此期间，展曲和弯曲配向状态的 未指定混合不均勻地起作用。所述不均勻是可视的，并且导致液晶快门质量不好。
此外，即使在第一电极112和第二电极122之间施加大于阈值电压的电压，在液晶 层130的切换区133的第一电极112和第二电极112不相对的外围区域保持展曲配向状态。 在关断电源时，从围绕切换区133的外围区域或者未指定区域作为起始点开始从弯曲配向 状态到展曲配向状态的相变。然而，由于相变可能从切换区133的外围区域或者未指定区 域发生，在对比示例中，在关断电源时花费长时间以便整个切换区133转变至展曲配向状 态。因此，可以长时间看到不均勻，并且导致液晶快门质量不好。
另一方面，在根据本实施例的液晶快门100中，通过提供核区形成部分114，可以 在切换区133中形成展曲配向状态比切换区133中更稳定的核区134。因此，可以加速在切 换区133中从弯曲配向状态到展曲配向状态的相变，并且可以在短时间内完成该相变。
如上所解释，在切换区133中形成展曲配向状态比在切换区133中更稳定的核区 134。从而，设置催促展曲配向状态至切换区133的内侧的核区134，并且迅速地执行到切换 区133的配向状态的相变。
此外，在切换区133中分散地设置与形成在第一电极112中的开口 11 对应的多 个核区134。因此，更快地完成切换区133的整个表面中到展曲配向状态的相变。
通过在切换区133中以适当的间隔设置多个核区134，可以迅速且均勻地执行从 弯曲配向状态到展曲配向状态的相变。因此，可以控制和抑制不均勻。
另外，通过在第一基板部分110或者第二基板部分120上形成核区形成部分114 来形成核区134，核区形成部分114的设置变得容易。从而，在液晶层130中设置核区134的可控性变得高，并且可以在更稳定的条件下执行切换区133的整个表面中的到展曲配向 状态的转变。
图3是沿着在示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的示意性结构的图1中 的线A-A截取的截面图。图4是示出了根据第一实施例的液晶快门的示意性结构的平面图。 也就是说，图4是示出了形成在液晶快门100的第一电极112中的核区形成部分114的构 图的平面图。
如图3所示，液晶快门100包括具有第一电极112的第一基板部分110、具有第二 电极122的第二基板部分120、以及夹置于第一电极112和第二电极122之间的液晶层130。
液晶快门100还包括在第一基板部分110和第二基板部分120之间形成为框架形 状以便围绕液晶层130的密封元件180。
此外，液晶快门100包括均勻保持液晶层130的厚度的间隔体(未示出)。期望 通过构图树脂等在一个基板上集成形成柱状间隔体，以抑制未指定的光学泄漏。将液晶层 130的厚度设置成例如4μπι-5μπι(微米)范围内的值。
此外，液晶快门100包括形成在第一基板部分110的背侧(液晶层130的相对侧) 上的第一偏振板160以及形成在第一基板部分110和第一偏振板160之间的第一光学补偿 板140。类似地，液晶快门100包括形成在第二基板部分120的背侧(液晶层130的相对 侧)上的第二偏振板170以及形成在第二基板部分120和第二偏振板170之间的第二光学 补偿板150。
第一基板部分110和第二基板部分120具有由诸如玻璃板的透明板制成的透明第 一支撑基板111和第二透明支撑基板121，并且第一透明电极112和第二透明电极122分别 形成在第一支撑基板111和第二支撑基板121的主表面上。
第一和第二配向膜113和123形成在第一和第二电极112和122上，以便分别与 液晶层130接触。
聚酰亚胺用于第一和第二配向膜113和123，对用作第一和第二配向膜113和123 的聚酰亚胺膜执行摩擦处理，并且设置第一基板部分110和第二基板部分120，使得在配向 膜113和123中摩擦方向变为彼此平行。
向列液晶材料用于液晶层130，并且液晶层130的液晶分子通过第一和第二配向 膜113和123的作用在第一基板部分110和第二基板部分120附近具有高预倾角。液晶层 130配向为展曲配向状态(其中未施加电压的初始状态)，并且在施加电压的情况下转变为 弯曲配向状态。因此，液晶快门100工作在OCB模式下。
双轴膜用于第一光学补偿板140和第二光学补偿板150，所述双轴膜包含由设置 为混合配向的迪斯科(discotheque)液晶化合物形成的光学各向异性层。
第一基板部分110包括核区形成部分114。形成在第一电极112中的开口 11 用 作核区形成部分114。在本实施例中，开口 Iiai穿透第一电极112到第一支撑基板111。
开口 Iiai具有矩形构图形式，其中矩形长边的长度为15μπι，并且短边的长度为 IOum0期望将开口 Iiai的长边的方向设置成基本上与液晶层130的液晶分子的长轴的方 向平行。液晶层130的液晶分子的长轴的方向基本上平行于第一和第二配向膜113和123 的摩擦方向。
尽管液晶层130的厚度(单元间隙)或者液晶材料的粘弹性存在一些变化，但是开口 Iia1在与开口 Iiai中的液晶分子的长轴方向相交的方向上的长度影响特性，以便保 持展曲配向状态。当开口 Iiai沿着液晶分子的长轴的长度不小于10μm时，必定保持展曲 配向状态，为了在开口 Iiai中保持展曲配向状态，期望将开口 Iiai沿着液晶分子的长轴的 长度设置成不小于 ο μ m,更期望不小于15 μ m。
另一方面，由于在开口中发生一些光学泄漏，所以期望更小的开口尺寸。因此，期 望开口 112h的尺寸为100 μ mX 100 μ m或者更小。
此外，在本实施例中将相邻开口 11 !的间隔设置成大约800 μ m。将开口 11 的 间隔设置成1500 μ m或更小，更期望设置成1000 μ m或者更小，以便在关断电压时促进从弯 曲配向状态均勻转变至展曲配向状态(反向转变)。此时，期望以基本上相等的间隔设置相 邻开口 112h。
尽管如上所述，液晶层130的厚度(单元间隙)或者液晶层130的液晶材料的粘 弹性等存在一些变化，但是花费大约3分钟用于整个液晶快门，也就是说，在开口 11 未形 成的情况下切换区133转变至展曲配向状态。
另一方面，在本实施例中，当开口 11 的间隔为1500μπι或者更小时，整个切换区 可以在10秒内转变至展曲配向状态，并且对于可见性来说不会变为严重的问题。当与本实 施例一样开口 Iiai的间隔是800 μ m时，在整个切换区133中从弯曲配向状态到展曲配向 状态的相变能够在大约4秒内完成。
然而，核区形成部分114的形式的各种变型是可能的，并且不限于本实施例。开口 11 !形成在第一电极112的分布中。核区134形成在与核区形成部分114(开口 112h)对 应的液晶层130中，并且与第一电极112除了开口 11 !之外对应的区域变为切换区133。 核区134布满整个切换区133，并且设置核区134使得它们由切换区133包围。
图5是示出了根据本发明的第一实施例的液晶快门的工作的截面图。图5A-5C放 大示出了一个开口 Iiai及其周围，并且图5A对应于关断电源时的状态(施加第一电压Vl 时)，并且图5B对应于当开启电源时在弯曲配向状态下施加第一弯曲电压VBl时的状态，并 且图5C对应于弯曲配向状态下施加具有比第一弯曲电压VBl大的电压值的第二弯曲电压 VB2时的状态。在本实施例中，当施加第一弯曲电压VBl时，液晶快门100处于透射状态，并 且当施加第二弯曲电压VB2时，液晶快门100处于屏蔽状态。如上所解释，另一切换操作是 可能的。也就是说，当施加第一弯曲电压VBl时，液晶快门100改变为屏蔽状态，并且当施 加第二弯曲电压VB2时，液晶快门100改变为透射状态。
如图5A所示，在液晶快门100中，液晶层130的液晶分子1301的配向在关断电源 时处于展曲配向状态。在液晶快门100中，向液晶层130施加用于转变至弯曲配向状态的 第二电压V2的预定转变电压。然后，执行初始化处理以将液晶层130中的切换区133的配 向状态从展曲配向状态转变至弯曲配向状态。作为转变电压，期望施加正的/负的交流电 压，例如可以使用士 15V的电压使得在操作时不保留直流电压。用于从展曲配向状态转变 至弯曲配向状态可以在大约3秒内完成初始化处理，尽管这取决于环境温度。
因此，如图5B和5C所示，液晶层130在切换区133中处于弯曲配向状态。在例如 施加OV的第一弯曲电压VBl的状态(图5B)和例如施加士 IOV的第二弯曲电压的状态之 间执行切换操作。也就是说，在切换区133中，在液晶快门100的操作期间液晶分子1301 保持处于弯曲配向状态，并且如果改变施加到弯曲配向状态的液晶分子1301的电压，则改变配向状态。与配向状态的改变对应，通过夹置液晶层130的第一偏振板160和第二偏振 板170来获取透射状态和屏蔽状态。
液晶快门100适用于具有第一快门部分101和第二快门部分102的液晶快门眼镜 2。在这种情况下，第一快门部分101和第二快门部分102执行依次重复透射状态和屏蔽状 态的操作。例如，第一快门部分101在奇数场中处于屏蔽状态，并且在偶数场中处于透射状 态。另一方面，第二快门部分102在奇数场中处于透射状态，并且在偶数场中处于屏蔽状 态。
在第一快门部分101中，向第一场中的液晶层130施加+IOV的电压(第二弯曲电 压VB2)，并且第一快门部分101改变至屏蔽状态。接下来，向接下来第二场中的液晶层130 施加OV的电压(第一弯曲电压VBl)，并且第一快门部分101改变至透射状态。然后，向第 三场中的液晶层130施加-IOV的电压(第二弯曲电压VB^，从而第一快门部分101改变至 屏蔽状态。接下来，向第四场中的液晶层130施加OV的电压(第一弯曲电压VB 1)，并且第 一快门部分101改变至透射状态。此外，向第二快门部分102施加在第一快门部分101中 的奇数场和偶数场的交替电压。因此，向液晶层130施加正的/负的交流电压，从而可以在 驱动操作时防止图像残影现象。在一个场的时间段中，可以施加交流电压。例如，可以施加 突发信号状波形(也就是说，在奇数场中的比场频更高频的士 IOV电压以及偶数场中的OV 电压)。当液晶快门100应用于液晶快门眼镜2时，由于在操作期间在短期内改变开启和关 断，在长时间段内不保持低压状态。从而保持弯曲状态。
如图5B和5C所示，即使在第一电极112和第二电极122之间施加第二电压V2 (用 于转变为弯曲配向状态的电压)、第一弯曲电压VBl以及第二弯曲电压VB2，未向与作为核 区形成部分114的开口 11 !相对的液晶层130施加比用于转变为弯曲配向状态的阈值电 压更大的电压。因此，在与开口 Iiai相对(也就是说，与核区形成部分114相对)的液晶 层130中保持展曲配向状态。
在液晶快门100中，在关断电源时，一旦在使得第一电极112和第二电极122短路 的同时，在第一电极112和第二电极122之间持续预定时间，例如持续1秒施加OV的电压。 然后，切断电源。因此，切换区133中的液晶分子1301的配向状态从弯曲配向状态转变为 展曲配向状态。此时，由于在与核区形成部分114(开口 112h)对应的液晶层130中局部地 保持展曲配向状态，所以通过每一个核区形成部分114作为转变的起点，切换区133迅速地 从弯曲配向状态转变为展曲配向状态。
在未形成核区形成部分114的情况下，花费三分钟在液晶快门100的整个表面中 完成从弯曲配向状态转变为展曲配向状态。另一方面，根据本实施例，花费四秒在液晶快门 100的整个表面从弯曲配向状态转变为展曲配向状态。此外，由于以相等的间隔设置开口 liai，所以在场中均勻地进行从弯曲配向状态到展曲配向状态的相变，并且在转变的过程 中也未检测到不期望的应力。
根据图5A-5C示出的实施例，在液晶层130中与核区形成部分114(开口 112h)对 应的核区134中保持展曲配向状态。然而，该核区134中的展曲配向状态可以改变为与图 5A-5C中所示的展曲配向状态不同的其它形式。在图5A-5C中所示的核区134中，在第一 电极112和第二电极122之间的整个区域处于展曲配向状态并且不具有弯曲配向状态的部 分。本发明并不限于本实施例。即，根据变型，核区形成部分114(开口 112h)中的配向包括第二电极122附近的弯曲配向状态以及第一电极112附近的展曲配向状态。配向状态被 称为(“展曲-弯曲配向状态”)。类似地，根据其它变型，核区形成部分114(开口 112h)中 的配向包括第二电极122附近的展曲配向状态以及第一电极112附近的弯曲配向状态，配 向状态被称为(“弯曲-展曲配向状态”)。另一方面，在“弯曲配向”中，第一电极112和 第二电极122附近是弯曲配向状态。因此，由于核区形成部分114具有比在切换区133中 更稳定的展曲配向状态，所以在变型中第一电极112和第二电极122的至少一侧可以是展 曲配向。
根据上述结构，与核区形成部分114对应的液晶层130处于“展曲-弯曲配向状 态”和“弯曲-展曲配向状态”在一个核区134中共存的状态，并且因此未检测到弯曲配向 的相变。
如上所述，期望将开口 Iiai沿着液晶分子的长轴的长度设置成不小于 ομπι，并 且更优选地不小于15μπι。在这种情况下，与开口 Iiai对应的液晶层130(核区形成部分 114)处于展曲配向状态，或者处于上述在一个核区134中“展曲-弯曲配向状态”和“弯 曲-展曲配向状态”共存的状态。因此，正确地抑制了核区形成部分114变为弯曲配向状 态。此外，转变时间缩短。
尽管通过形成开口 Iia1将向与开口 Iiai对应的液晶层130施加的电压设置成变 为低于施加至切换区133的电压，但是开口 Iiai的外周部分中来自第一电极112和第二电 极122的泄漏电场穿透切换区133。泄漏的电场包含横向电场，所述横向电场包括相对于 从第一电极112到第二电极122的方向垂直分量。如果开口 11 !的尺寸变小，外围部分的 泄漏的电场的影响变大。因此，如果开口 Iiai的尺寸变小，通过泄漏的电场保持展曲配向 状态变得困难。更具体地，如果开口 Iiai的尺寸变小，则通过泄漏的电场上述“展曲-弯曲 配向状态”和“弯曲-展曲配向状态”共存变得困难。因此，核区134可以转变至弯曲配向 状态。由于泄漏的电场还取决于液晶层130的厚度，或者其它的规范，考虑泄漏电场的影响 来设计开口 U2h。期望将开口 Iiai的长度(沿着液晶分子的长轴的长度)设置成不小于 10 μ m,并且实际上更期望设置成不小于15 μ m。
在第一电极112中作为核区形成部分114的开口 11 与用作第一电极112的导 电膜的构图同时形成。由于不需要用于制造核区形成部分114的其它工艺，所以可以提供 高质量的液晶快门而不影响生产率。
在根据本实施例的液晶快门100中，使用穿透第一电极112作为核区形成部分114 的开口 112h，使得在液晶层130中施加到核区134的电压变得小于施加至切换区133的电 压。然而，本发明并不限于开口。例如，形成在第一电极112中的凹陷部分填充绝缘材料， 并且施加至核区134的电压可以小于施加至液晶层130中的切换区133的电压。可以将诸 如非有机材料和有机材料的绝缘材料来填充凹陷部分以形成绝缘部分。在该结构中，形成 在第一电极112的液晶层130侧中的绝缘部分用作核区形成部分114。
图6是示出了根据本发明的第一实施例的其它类型的液晶快门的示意性结构的 平面图。如图6所示，在根据本发明的其它液晶快门IOOa中，绝缘凸起部分115形成在第一 基板部分110中的第一电极112的表面上，其与第二电极122相对。诸如非有机材料和有 机材料的绝缘材料用作绝缘凸起部分115。绝缘凸起部分115变为核区形成部分114。与 绝缘凸起部分115对应的液晶层130用作核区134。并且其中未形成绝缘凸起部分115的区域用作切换区133。
也就是说，在其中形成绝缘凸起部分115的部分中，由于在第一电极112和第二电 极122之间设置液晶层130和绝缘凸起部分115，所以在第一电极112和第二电极122之间 施加的电压划分为到液晶层130和绝缘凸起部分115的多个电压。
因此，施加至在其中形成绝缘凸起部分115的液晶层130中的核区134的电压变 得小于施加至其中未形成绝缘凸起部分115的切换区133的电压。从而，核区134变得比 切换区133中更稳定的展曲配向状态。
也就是说，核区134在比切换区133通过其转变为弯曲配向状态的电压更高的电 压处转变为弯曲配向状态，或者核区134未转变为弯曲配向状态，但是一直保持展曲配向 状态。另一方面，在关断电源时，核区134在切换区133转变为展曲配向状态处的电压更高 的电压处转变为展曲配向状态，或者核区134 —直保持在展曲配向状态，而与施加的电压无关。
因此，根据液晶快门100a，控制从弯曲配向状态到展曲配向状态的转变，从而获得 其中抑制不均勻的高质量的液晶快门。
(第二实施例)
根据第二实施例，通过局部将液晶层130的厚度制造得小来形成其中展曲配向稳 定的核区134。图7是示出了根据本发明的第二实施例的液晶快门的示意性结构的截面图。
如图7所示，在根据第二实施例的液晶快门IOOb中，在第一基板部分110中的第 一支撑基板111和第一电极112之间形成凸起部分116。也就是说，核区形成部分114是在 第一电极112和第二电极122之间局部减小厚度的凸起部分116。根据本实施例，凸起部分 116覆盖有第一电极112。
作为用于形成凸起部分116的材料，使用诸如除了丙烯酸树脂和聚酰亚胺树脂的 有机材料之外的氧化硅和氮化硅的非有机材料的绝缘材料。此外，还使用诸如金属和半导 体的导电材料。即，通过凸起部分116使第一电极112和第二电极122之间的间隙局部变 窄，从而该部分的液晶层130的厚度局部减小。
将凸起部分116的构图形式制造得与图4中所示的核区形成部分114的平面形式 的相同。
多个凸起部分116形成在其上形成第一电极112的第一支撑基板111的表面上。 凸起部分116变为核区形成部分114，并且其中未形成凸起部分116的部分用作切换区 133。在这种情况下，设置核区形成部分114(凸起部分116)使得核区134由切换区133包围。
在其中形成凸起部分116的核区134中，由于液晶层130的厚度薄于切换区133， 所以在核区134中在液晶层130与相应的第一和第二基板部分110和120之间的界面处产 生的配向调节力大于在切换区133中的。
因此，当施加的电压增加时，与厚部分相比，在液晶层130薄厚度内的部分中难以 从早期的展曲配向状态转变为弯曲配向状态。因此，在核区134中，在比切换区133转变为 弯曲配向的电压处更高的电压处配向转变为弯曲配向状态，或者核区134不转变为弯曲配 向，但是一直保持展曲配向状态。因此，对应于使用凸起部分116的核区形成部分114来形 成核区134.
上述凸起部分116形成在第一电极112上而在液晶层130侧未覆盖有第一电极 112。在这种情况下，如果将绝缘材料用于凸起部分116，可以实现通过凸起部分116局部 减小液晶层130的厚度的效果以及减小施加至液晶层130的电压的另一效果两者。也就是 说，在第一电极112的液晶层130侧中形成凸起部分116。因此，获得更迅速地从弯曲配向 转变为展曲配向的高质量的液晶快门。
根据本实施例，在液晶层130的厚度d为5μπι的情况下，将上述凸起部分116的 高度(厚度)设置成2.5 μ m。然而，如果凸起部分116的高度(厚度)大于(dXl/幻μπι， 则将获得足够的效果。另外，期望将相邻凸起部分116的间隔设置成1500 μ m或者更小，并 且更期望将其设置成1000 μ m或者更小，以促进从弯曲配向到展曲配向的均勻转变(相对 转变)。
(第三实施例)
在第三实施例中，通过局部改变液晶层130的液晶分子的配向状态来形成其中展 曲配向稳定的核区134。图8是示出了根据本发明的第三实施例的液晶快门的示意性结构 的截面图。
如图8所示，在根据本实施例的液晶快门IOOc中，第一配向膜113形成在第一电 极112的液晶层130侧，而第二配向膜123形成在第二电极122的液晶层130侧。
在第一配向膜113中，其中对液晶层130的液晶分子的特性不同于其它的核区配 向膜IHb形成在第一配向膜113中。核区配向膜11 用作核区形成部分114。核区134 形成在与核区配向膜11 对应的液晶层130中，并且切换区133形成在与除了核区配向膜 113b之外的配向膜113a对应的液晶层130中。
S卩，第一基板部分110包括形成在第一电极112的液晶层130侧中以配向液晶 层130的第一配向膜113。配向膜113包括形成在垂直于ζ轴的方向的平面中的第一区 Pl (113a)和第二区P2 (11 )，并且第二区P2 (113b)的配向特性不同于第一区域Pl (113a) 的配向特性。核区形成部分114是第二区P2 (113b)的配向膜。
核区配向膜11 是使得液晶分子的预倾角比其它配向膜113更小的部分。核区 配向膜11 如下所示形成在第一配向层113中。例如，通过具有孔径的掩模向由聚酰亚胺 制成的第一配向层113辐射UV光。通过辐射UV光可以将预倾角选择性地制造地小，以便 局部恶化第一配向膜113的表面状态。即，通过制造包含在聚酰亚胺分离中的长链烷基恶 化用于配向膜113的聚酰亚胺。
因此，与第一配向膜113中的第二区P2 (113b)接触的液晶层130的预倾角的绝对 值小于与第一区Pl (113a)接触的液晶层130的预倾角的绝对值。
实际上，与第一配向膜113中第一区Pl接触的液晶层130的预倾角θ 1是8度， 并且与第一配向膜113中第二区Ρ2接触的液晶层130的预倾角θ 2基本上是0度。与先 前实施例一样，第一区Ρ2的间隔为1500 μ m或更小，并且更期望为1000 μ m或更小，以促进 从弯曲配向到展曲配向的均勻转变(相对转变)。
尽管取决于液晶材料粘弹性，但期望第二区P2的尺寸不小于25 μ mX 25 μ m，使得 与第二区P2对应的核区受周围弯曲配向的影响不从展曲配向状态转变为弯曲配向状态。
可以将第二区P2的构图形式制造得与如图4所示的核区形成部分114的平面形 式的相同。
在预倾角小的区域中，与预倾角大的区域相比，难以从展曲配向状态转变到弯曲 配向状态。因此，即使施加的电压增加，也难以从早期的展曲配向状态转变为弯曲配向状 态。因此，在比切换区133转变为弯曲配向状态的电压处更高的电压处，核区134转变为弯 曲配向状态。或者核区134不转变为弯曲配向状态，但是一直保持展曲配向状态。
因此，根据液晶快门100c，控制从弯曲配向状态转变为展曲配向状态，并且获得可 以抑制显示不均勻的高质量的液晶快门。
在以上实施例中，要求第一配向膜113的第二区P2(核区配向膜113b)的配向特 性不同于第一区Pl (配向膜113a)的。例如，诸如预倾角、锚定能量、以及相干长度(其中 用于配向的调节力从配向膜达到液晶层的距离)的特性中的至少一个彼此不同。
也就是说，在第一配向膜113中的第二区P2与液晶层130的调节力大于第一区Pl 与液晶层130的调节力。
通过例如使用偏振显微镜观察液晶层130，以及向第一电极112和第二电极122施 加电压同时改变施加的电压，可探测到第一区Pl(配向膜113a)和第二区P2(核区配向膜 113b)之间的配向特性的差异。即，如果在液晶层130中存在电-光特性与其它区局部不同 的区域，则假设形成其中第一配向膜113的特性局部不同于其它的区域，在电极是平坦的 这种条件下，向液晶层130施加均勻的电压，并且液晶层130的厚度是均勻的。作为其它方 法，通过AFM(原子力显微镜)观察第一配向膜113的表面以发现表面状态不同于其它的区 域。当观察到其中在膜上表面状态不同于其它的区域时，假设该区域为第二区P2。
除了通过具有开口的掩模辐射UV光的方法之外，应用以下一些方法来形成第二 区P2。例如以下方法是可用的在扫描的同时利用点激光辐射配向膜的方法、通过其中在 膜的表面中制备掩模的干法或者湿法处理的恶化膜表面的方法、通过在膜的表面喷射粒子 来形成恶化部分的方法、以及在膜的表面上粘帖邮票的方法、以及形成诸如膜上的刮痕的 局部受影响的部分的方法。
此外，下列用于形成第二区P2的方法也是可用的例如设置其特性在第一电极 112的表面上的不同位置中彼此不同的两种配向膜的方法、以及在其特性不同于第一膜的 第二膜上形成第一膜的方法。
如上所述，至少将下列一种结构应用于核区形成部分114，例如其中对液晶层130 施加的电压局部改变的结构(例如，形成在第一电极112中的开口 Iiao、其中液晶层130 的厚度局部改变的结构(例如，形成在第一基板部分110中的凸起部分116)、以及其中对液 晶层130的配向特性局部改变的结构(例如，形成在配向膜113中的第二区P2)。例如，可 以同时应用两种或者更多中的上述结构。
图9A到9H是示出了根据本发明的实施例的液晶快门的核区形成部分114的结构 的示意性平面图。也就是说，该图示出了当相对于ζ轴在垂直平面上切割核区形成部分114 时的平面构图。核区形成部分114的平面构图可以具有除了如图4中所示的矩形之外的其 它形式。
例如，如图9A和9B所示，将核区形成部分114的平面构图制造成各向同性形状的 圆形和正方形。此外，可以将一些多边形用作核区形成部分114的平面构图。
另外，如图9C-9H所示，例如将各向异性形状用作核区形成部分114的平面构图， 例如图9c中所示的椭圆形、图9D中所示的六边形、图9E中所示的平行四边形、图9F中所示的菱形、图9G中所示的梯形以及图9H中所示的三角形。
当核区形成部分114的平面构图是各向异性时，将核区形成部分114的平面构图 的轴设置成与液晶分子1301的指向平行，也就是说，与配向膜113的摩擦方向平行，或者可 以彼此垂直地设置，并且还可以设置成彼此满足0度到90度的角度。例如根据核区形成部 分114的轴和液晶分子1301的指向所得到的角度，很容易地在切换区133和核区134的每 一个中改变展曲配向状态和弯曲配向状态之间的相变。因此，考虑到在切换区133中从展 曲配向状态到弯曲配向状态的容易性以及在核区134中展曲配向状态的稳定性，适当地设 置上述角度。
如上所述，可以将核区形成部分114形成在第一基板部分110和第二基板部分120 两者上，并且在第一基板部分110上的核区形成部分114的平面构图形式可以不同于第二 基板部分120的平面构图形式。当将在第一基板部分110和第二基板部分120上的核区形 成部分114设置成彼此面对时，可以确保核区134的形成。
核区形成部分114中的平面构图的相应尺寸可以彼此相同或者不同。例如，核区 形成部分114的相应尺寸可以从第一电极112和第二电极122沿着外围部分前进的方向面 对的中心部分改变。
此外，相邻核区形成部分114的间隔可以彼此相等和不同。例如，相邻核区形成部 分114的间隔还可以从第一电极112和第二电极122沿着外围部分前进的方向面对的中心 部分改变。
此外，可以设计液晶快门，使得在关断电源时通过控制核区形成部分114的设置 来显露核区形成部分114的构图。从而，改进液晶快门的设计使用，作为构图形式，例如可 以使用每个制造者的标志等等。
例如，当将液晶快门1应用于显示系统1的眼镜2时，将与人眼的瞳孔对应的核区 形成部分114的尺寸制造得小于其它部分，并且还将相邻核区形成部分114的间隔制造得 大。因此，核区形成部分114和核区134难以变得引人注目的，并且更加改进了快门质量。
(第四实施例)
图IOA和IOB是示出了根据本发明的第四实施例的液晶快门的示意性结构的截面 图。如图IOA所示，在根据本实施例液晶快门IOOd中，第一基板部分110还包括用于屏蔽 核区形成部分114的屏蔽层190。也就是说，屏蔽层190形成在第一支撑基板111和第一电 极112之间，并且绝缘层191形成在屏蔽层190和第一电极112之间。除此之外，该结构与 图3中所示的液晶快门100的结构相同。
此外，如图IOB所示，在根据本实施的另一液晶快门IOOe中，第二基板部分120还 包括屏蔽核区形成部分114的屏蔽层190。也就是说，屏蔽层190形成在第二支撑部分121 和第二电极122之间。除此之外，该结构与图3中所示的液晶快门100的结构相同。
因此，屏蔽层190或者形成在第一基板部分110上，或者形成在第二基板部分120 上。在垂直于ζ轴的平面内屏蔽层190与核区形成部分114重叠。
由于通过核区形成部分114形成在液晶层130中的核区134的光学特性不同于切 换区133的光学特性，所以在切换区133处于屏蔽状态时核区134可以处于透射状态。因 此，光可以从核区形成部分114泄漏。此时，通过形成屏蔽核区形成部分114的屏蔽层190 来抑制泄漏光，从而可以提供具有更高快门质量的液晶快门。
屏蔽层190无需完全中断光，并且可以仅降低对应于核区形成部分114产生的泄 漏光的强度。将具有光学吸收特性的树脂膜、金属膜以及各种复合膜等等用作屏蔽层190。 此外，将导电膜或者绝缘膜用作屏蔽层190。然而，当采用其中使用形成在第一电极112中 的开口 Iiai作为核区形成部分114来局部减小施加到液晶层130的电压的结构时，将绝缘 膜用作屏蔽层190。从而可以保持核区形成部分114的功能。此外，当通过在第一电极112 和屏蔽层190之间插入绝缘层191而在第一基板部分110中形成屏蔽层190时，可以使用 导电屏蔽层190。
在根据先前实施例的液晶快门100a、100b、IOOc中，还形成屏蔽层190。
在图IOA中所示的液晶快门IOOd中，由于绝缘层191形成在屏蔽层190和第一电 极112之间，可以将导电金属用作屏蔽层190。在液晶层130的外侧，例如在密封部分180 的外侧，利用用作屏蔽层190的金属膜形成岛状平面构图的转移部分(电极提取部分)。转 移部分与第二电极122连接。也就是说，在第一基板部分110上执行到第一和第二电极112 和122的信号供应。
此外，还可以将导电屏蔽层190设置成与第二电极122具有相同的电势。在这种 情况下，由于将核区形成部分114强制地设置成相同的电势而不受第一电极112的开口的 尺寸的影响，所以展曲配向变得容易保持。
S卩，如上所述，由于泄漏电场的影响根据开口 Iiai的尺寸而变大，所以期望将开 口 Iiai中的尺寸(也就是说在沿着液晶分子的轴的方向上的长度)成大于预定的值，例 如，不小于10 μ m，并且更期望不小于15 μ m，以便保持展曲配向。
相反地，即使在沿着液晶分子的长轴方向中的开口 11 !的长度设置为小，通过将 屏蔽层190和第二电极122设置成相同的电势也容易保持展曲配向状态。
例如，当将屏蔽层190和第二电极122设置成相同的电势时，即使将开口 11 在 沿着液晶分子的轴的方向上的长度通过明显地缩短而设置成5 μ m，也保持与开口 11 对 应的核区134中的展曲配向。当例如通过400 μ m的规则间隔来设置在沿着液晶分子的轴 的方向上其长度是5 μ m的开口 11 时，在关断电源时花费大约2秒的极短时间用于将整 个切换区133转变为展曲配向。
由于在该结构中可以将开口 11 !形成为非常小，所以可以将灯使用效率中的减 小抑制到最小值。此外，由于设置了屏蔽层190，还抑制了光学泄漏。结果，当将液晶快门 IOOd用于显示系统1中的液晶快门眼镜2时，在用来改变用于左眼的图像和用于右眼的图 像的时间不足够时可以有效地抑制三维显示系统独有的三维串扰的生成。
(第五实施例)
图11是示出了根据本发明的第五实施例的液晶快门的示意性结构的立体图。如 图11所示，根据本实施例的液晶快门IOOm包括两个快门部分。
也就是说，液晶快门IOOm包括第一快门部分101。第一液晶层130a夹置于形成 在第一基板部分110上的第一电极112和形成在第二基板部分120上第二电极122之间。 在液晶快门IOOm的第一切换区133a中，当将第一电极112和第二电极122之间的电势差 设置成第一电压Vl时，第一切换区133a变为展曲配向状态。另一方面，当将第一电极112 和第二电极122之间的电势差设置成大于第一电压Vl的第二电压V2时，第一切换区133a 变为弯曲配向状态。
也就是说，第一液晶层130a夹置于第一电极112和第二电极122之间，并且当将 大于阈值电压的电压施加在第一电极112和第二电极122之间时，第一液晶层130a从展曲 配向转变为弯曲配向。
第一基板部分110包括其中第一核区13 形成在第一液晶层130a中的第一核区 形成部分lHa。在第一核区134中，展曲配向状态比在第一切换区133a中更稳定。
此外，液晶快门IOOm包括与第一快门部分101并置的第二快门部分102。
第二液晶层130b夹置于形成在第三基板部分IlOb上的第三电极112b和形成在 第四基板部分120b上的第四电极122b之间。在液晶快门IOOm中的第二切换区13 中， 当将第三电极112b和第四电极122b之间的电势差设置成第三电压V3时，第二切换区13 变为展曲配向状态。另一方面，当将第三电极112b和第四电极122b之间的电势差设置成 大于第三电压V3的第四电压V4时，第二切换区13 变为弯曲配向状态。
也就是说，与第一液晶层130a—样，第二液晶层130b夹置于第一电极112b和第 二电极122b之间。并且当将大于阈值电压的电压施加在第一电极112b和第二电极122b 之间时，第二液晶层130b从展曲配向状态转变为弯曲配向状态。
第三基板部分IlOb包括其中第二核区134b形成在第二液晶层130b中的第二核 区形成部分114b。在第二核区134b中，展曲配向状态比在第二切换区13 中更稳定。
将在先前实施例中示出的核区形成部分114的结构应用于第一核区形成部分 114a和第二核区形成部分114b。
从而，在第一快门部分101和第二快门部分102中，可以在关断电源时促进从弯曲 配向状态均勻转变为展曲配向状态(反向转变)，并且获得高质量的液晶快门。
通过使用两个快门部分101和102将液晶快门IOOm用作液晶快门眼镜2a。例如， 液晶快门眼镜加包括用于将第一快门部分101与第二快门部分102连接的连接元件340、 用于左耳的左支撑元件351、以及用于右耳的右支撑元件352。左支撑元件351具有左耳钩 部分353，并且右支撑元件352具有右耳钩部分354。
图12是示出了根据本发明的第五实施例的其它液晶快门的示意性结构的立体 图。如图12中所示，根据该实施例的液晶快门IOOn也包括第一快门部分101和第二快门 部分102。然而，第一基板部分110和第三基板部分IlOb形成在相同的支撑基板411中，并 且第二基板部分120和第四基板部分120b形成在相同的支撑基板421中。
也就是说，第一电极112形成在支撑基板411的一部分中，并且与第一电极112并 置的第三电极112b形成在支撑基板411的另一部分中。其中形成第一电极112的部分用作 第一基板部分110，并且其中形成第三电极112b的部分用作第三基板部分110b。类似地， 第二电极122形成在另一支撑基板421的一部分中，并且与第二电极122并置的第四电极 122b形成在支撑基板421的另一部分中。其中形成第二电极122的部分用作第二基板部分 120，并且其中形成第四电极122b的部分用作第四电极部分120b。
因此，第一快门部分101和第二快门部分102集成地形成在一体中。
当将液晶快门应用于液晶快门眼镜2b时，第一核区形成部分11 和第二核区形 成部分114b形成在接近耳朵的侧或者远离耳朵的侧的基板部分中。
在使用形成在第一电极112的开口和形成在第三电极112b中的开口的情况下，与 第一核区形成部分IHa和第二核区形成部分114b —样，通过适当地协调用于形成开口的第一电极112和第三电极112b的光学特性来设置保持元件351和352与第 一基板部分110和第三基板部分IlOb的配向。
例如，当将诸如ITO的透明导电膜用于第一电极112、第二电极122、第三电极112b 以及第四电极122b时，其中作为一个光学特性的透射性变为最高的膜厚度不必与具有良 好加工性的膜厚度一致。
因此，期望将设置在用户眼睛附近侧的例如第二电极122和第四电极122b的透明 电极的膜厚度设置成具有高透射性的相当厚度，使得抑制第一快门部分101和第二快门部 分102中的内反射光。
期望将设置在远离用户眼睛侧的例如第一电极112和第三电极112b的透明电极 的膜厚度设置成相当薄的膜厚度，使得加工性变好。
因此，就电极的厚度而言，也就是说，对于设置在远离用户眼睛侧的第一电极112 和第三电极112b的厚度而言，期望第一电极112和第三电极112b薄于设置在用户眼睛附 近侧的第二电极122和第四电极12 。
具有良好加工性的第一电极112和第三电极112b设置成远离用户的眼睛，并且核 区形成部分IHa和114b也设置在远离用户的眼睛侧。
因此，通过观察者头部处的保持部分360 (例如，左支撑元件351和右支撑元件 352)来安装第一快门部分101和第二快门部分102。第二基板部分120设置在其中形成第 一核区形成部分IHa的第一基板部分110和左支撑元件351之间。类似地，第四基板部分 120b也设置在其中形成第二核区形成部分114b的第三基板部分IlOb和右支撑元件352之 间。根据本实施例，将第一核区形成部分11 和第二核区形成部分114b设置在远离用户 的眼睛的侧，并且使得开口的加工性和光学特性协调，并且可以提供高质量的液晶快门。另 外，作为液晶快门，保持部分360可以是带状以及护目镜状形式。
图13A和1 是示出了根据本发明的第五实施例的其它液晶快门的示意性结构的 截面图。如图13A所示，在根据本实施例的液晶快门IOOo中，第一基板部分110位于远离 用户的眼镜501的一侧，并且第二基板部分120位于接近眼睛501的一侧。用作核区形成 部分114的开口 11 !形成在第一基板部分110中的第一电极112中，并且屏蔽层190形成 在第二基板部分120上。
形成屏蔽层190，使得其与作为核区形成部分114的开口 11 重叠。也就是说， 屏蔽层190在垂直于ζ轴的平面中与核区形成部分114重叠。即，核区形成部分114(开口 112h)的相应构图形式的中心与相应屏蔽层190的构图形式的中心基板上一致。
在图13B中所示的液晶快门IOOp中，根据用户眼睛的观察角度来设置形成在第二 基板部分120中的相应屏蔽层190。
也就是说，在与用户眼睛501对应的中心观察区域451中，相应屏蔽层190与用作 核区形成部分114的开口 Iiai重叠，并且核区形成部分114(开口 112h)的相应构图形式 的中心与相应屏蔽层190的构图形式的中心一致。
另一方面，在与中心观察区域451相邻的外围观察区域452中，将相应屏蔽层190 的中心设置成偏移至中心观察区域451侧。
在液晶快门IOOp中，用户不仅看见相对于液晶快门IOOp从垂直方向进入的光而 且还看见来自倾斜方向的光。由于仅需要能够屏蔽通过核区134的入射光，所以在外围观察区域452中将相应屏蔽层设置成偏移至中心观察区域451，即，相应核区形成部分114的 中心与相应屏蔽层190的中心不一致。
因此，如果屏蔽层190能够基本上屏蔽核区形成部分114，则屏蔽层190无需与核 区形成部分114重叠。
将上述液晶快门lOOmUOOnUOOo以及IOOp应用于液晶快门眼镜2,2a以及2b。
在用于显示系统1的液晶快门眼镜2、加以及2b中，当观看三维图像时，如上所 述，依次切换第一快门部分101和第二快门部分102，并且依次操作透射状态和屏蔽状态的 改变，然而，当观看二维图像时，第一快门部分101和第二快门部分102总是保持在透射状 态。例如，与显示器单元3的显示状态同步地，在二维图像显示的情况下，第一快门部分101 和第二快门部分102总是保持在透射状态，并且在三维图像显示的情况下，驱动第一快门 部分101和第二快门部分102，使得快门依次在透射状态和屏蔽状态之间切换。
当将根据本实施例的液晶快门应用于显示系统1中的液晶快门眼镜2、加以及2b 时，将液晶快门的响应时间(透射状态和屏蔽状态之间的改变所要求的时间)设置成基本 上相同或者短于显示器单元3的画面的改变的时间。在第一快门部分101和第二快门部分 102的任一个在每一场中转变为透射状态的情况下，可能导致右和左视差图像的串扰问题。 为了防止这种串扰问题，优选在每场的第一快门部分101和第二快门部分102两者同时转 变为屏蔽状态的期间插入一时间段。因此，可以执行三维显示而不降低显示质量。
此外，由于根据本发明的实施例的液晶快门可以在关断电源时将快门设置成均勻 的透射状态，所以还可以将第一快门部分101和第二快门部分102用在关断电源的状态中。
尽管在实施例中，将能够工作在OCB模式下的有源矩阵液晶显示器用于显示器单 元3，但是显示器单元3不限于OCB模式。可以将大多数具有高速响应的显示器单元3用在 显示系统1中。例如，可以将有机电致发光显示器和等离子体显示器等用作显示器单元3。
尽管在上述实施例中解释的液晶快门作为示例用于其中三维显示是可能的显示 系统1的液晶快门眼镜2、加以及2b，根据本发明的液晶快门不限于这种应用。所述快门还 可以应用于其它产品，例如窗玻璃、陈列橱、水箱以及一对太阳镜。
在上述实施例中，可以通过控制转变来促进从弯曲配向状态转变为展曲配向状态 时的转变。从而获得可以抑制不均勻的高质量的液晶快门。
本发明不直接限于上述实施例。实际上，可以改变结构性元件而不偏离本发明的 精神。可以通过正确地组合在实施例中公开的结构性元件来得到各种发明。例如，可以从 所公开的实施例中的所有结构性元件省略一些结构性元件。此外可以适当地组合在不同实 施例中的结构性元件。因此，应理解在所附权利要求的范围内，可以除了如特定公开之外的 来实践本发明。
权利要求
1.一种液晶快门，包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极； 第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极； 液晶层，夹置于所述第一和第二电极之间并且具有切换区；所述切换区通过施加电压 从展曲配向状态变为弯曲配向状态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部分 对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳 定。
2.根据权利要求1所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由形成在所述第一电极 中的孔径构成。
3.根据权利要求2所述的液晶快门，其中，所述孔径穿透所述第一电极到达所述第一支撑基板。
4.根据权利要求2所述的液晶快门，其中，所述孔径填充有绝缘材料。
5.根据权利要求1所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由设置在所述第一电极 上的绝缘凸起形成。
6.根据权利要求1所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由设置在所述第一支撑 基板上并且覆盖有所述第一电极的绝缘凸起形成。
7.一种液晶快门，包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极； 第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极； 液晶层，夹置于所述第一和第二电极之间并且具有第一切换区；所述切换区在接收所 述第一和第二电极之间的第一电压时变为展曲配向状态，并且在接收大于所述第一电压的 第二电压时变为弯曲配向状态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部分 对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳 定。
8.根据权利要求7所述的液晶快门，其中，当在所述第一和第二电极之间施加所述第 二电压时，在所述核区中的所述液晶层保持所述展曲配向状态。
9.根据权利要求7所述的液晶快门，其中，当在所述第一和第二电极之间施加所述第 二电压时，施加到所述核区中的所述液晶层的电压小于施加到所述切换区中的所述液晶层 的电压。
10.一种液晶快门，包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极； 第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极； 液晶层，夹置于所述第一和第二电极之间并且具有切换区；所述切换区接收所述第一 和第二电极之间的电压大于阈值电压时从展曲配向状态变为弯曲配向状态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部分 对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳 定。
11.根据权利要求10所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由形成在所述第一电 极中的孔径构成。
12.根据权利要求11所述的液晶快门，其中，所述孔径穿透所述第一电极到达所述第一支撑基板。
13.根据权利要求11所述的液晶快门，其中，所述孔径填充有绝缘材料。
14.根据权利要求10所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由设置在所述第一电 极上的绝缘凸起形成。
15.根据权利要求10所述的液晶快门，其中，所述核区形成部分由设置在所述第一支 撑基板上并且覆盖有所述第一电极的绝缘凸起形成。
16.根据权利要求10所述的液晶快门，其中，所述第一支撑基板包括设置在与所述第二电极相对的所述第一电极上的第一和 第二配向膜，以配向所述液晶层，并且所述第一和第二配向膜的配向特性彼此不同，并且其中，所述第一配向膜用于所述切换区并且所述第二配向膜用于所述核区作为所述核 区形成部分。
17.根据权利要求16所述的液晶快门，其中，在所述第二配向膜处与所述液晶层接触 的预倾角的绝对值小于在所述第一配向膜处与所述液晶层接触的预倾角的绝对值。
18.根据权利要求16所述的液晶快门，其中，所述第二配向膜的配向调节力强于所述 第一配向膜的配向调节力。
19.根据权利要求10所述的液晶快门，还包括用于屏蔽形成在所述第一和第二支撑基 板中的至少一个上的所述核区形成部分的屏蔽层。
20.根据权利要求19所述的液晶快门，其中，所述第一支撑基板包括由金属制成的所 述屏蔽层，并且将所述屏蔽层的电势设置成与所述第二电极的电势相同。
21.一种液晶快门，包括第一快门部分，所述第一快门部分包括 第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极； 第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极； 液晶层，夹置于所述第一和第二电极之间并且具有第一切换区；所述切换区在接收所 述第一和第二电极之间的第一电压时变为展曲配向状态，并且在接收大于所述第一电压的 第二电压时变为弯曲配向状态；以及第一核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述第一核区 形成部分对应的所述第一切换区中形成第一核区，其中所述展曲配向在所述第一核区中比 在所述第一切换区中更稳定；以及第二快门部分，所述第二快门部分包括 第三基板，具有形成在其上的第三电极；第四支撑基板，具有形成在其上以与所述第三电极相对的第四电极； 第二液晶层，夹置于所述第三和第四电极之间并且具有第二切换区；所述第二切换区 在接收所述第三和第四电极之间的第三电压时变为所述展曲配向状态，并且在接收大于所 述第三电压的第四电压时变为所述弯曲配向状态；以及第二核区形成部分，设置在所述第三支撑基板上，以在所述液晶层中与所述第二核区形成部分对应的所述第二切换区中形成第二核区，其中所述展曲配向在所述第二核区中比 在所述第二切换区中更稳定。
22.根据权利要求21所述的液晶快门，还包括用于将所述第一和第二快门部分中的至 少一个安装到头部的保持元件。
23.根据权利要求22所述的液晶快门，其中，所述第二支撑基板设置在所述第一支撑 基板和所述保持元件之间，并且所述第四支撑基板设置在所述第三支撑基板和所述保持元 件之间。
24.根据权利要求21所述的液晶快门，其中，单独地形成所述第一和第二快门部分，并 且通过连接元件彼此连接相应的快门部分。
25.根据权利要求21所述的液晶快门，其中，集成地形成所述第一和第二快门部分，使 得集成地形成相应的第一和第三支撑基板。
26.根据权利要求21所述的液晶快门，其中，所述第一和第二快门实现到一对眼镜中。
27.根据权利要求21所述的液晶快门，其中，所述第一支撑基板包括用于屏蔽所述第 一核形成部分的屏蔽层。
28.根据权利要求27所述的液晶快门，其中，所述第一快门中的所述核区形成部分和 相应屏蔽层的构图形状的中心一致。
29.根据权利要求27所述的液晶快门，其中，所述第一快门包括与人眼对应的中心观 察区和相邻于所述中心观察区的周围外围观察区，所述相应屏蔽层的所述构图形状的所述 中心与所述中心观察区中的所述核区形成部分的所述中心一致，设置所述屏蔽层的所述构 图形状的所述中心以在所述周围外围观察区中偏移至所述中心观察区侧。
30.一种显示系统，包括显示器单元；以及液晶快门，具有第一和第二快门，所述第一和第二快门均包括第一支撑基板，具有形成在其上的第一电极；第二支撑基板，具有形成在其上以与所述第一电极相对的第二电极；液晶层，夹置于所述第一和第二电极之间并且具有切换区；所述切换区通过在所述第 一和所述第二电极之间施加第一电压变为展曲配向状态，并且通过施加大于所述第一电压 的第二电压变为弯曲配向状态；以及核区形成部分，设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部分 对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳 定；并且其中，所述第一和第二快门与所述显示器单元的画面同步地在透射状态和屏蔽状态之 间切换。
31.根据权利要求30所述的显示系统，还包括控制器，所述控制器用于控制所述第一 和第二快门在所述透射状态和所述屏蔽状态之间的切换操作。
32.根据权利要求30所述的显示系统，其中，所述控制器实现在所述快门中。
33.根据权利要求30所述的显示系统，其中，所述控制器实现在所述显示器单元中。
34.根据权利要求30所述的显示系统，其中，所述显示系统针对与左眼和右眼交替对 应的画面的显示器的每场执行分时操作，并且当在所述显示器上显示用于左眼的所述画面的时间段中，用于左眼的所述第一快门改变为所述透射状态，用于右眼的所述第二快门改 变为所述屏蔽状态，并且当在所述显示器上显示用于右眼的所述画面的时间段中，用于所 述右眼的所述第二快门改变为所述透射状态，用于所述左眼的所述第一快门改变为所述屏 蔽状态。
35.根据权利要求30所述的显示系统，其中，所述第一和第二快门实现在一对眼镜结 构中。
36.根据权利要求30所述的显示系统，其中，在三维画面的情况下，所述第一快门和所 述第二快门轮流在所述透射状态和所述屏蔽状态之间切换，并且在二维画面的情况下，所 述第一快门和所述第二快门总是与所述显示器单元的所述显示同步地保持所述透射状态。
37.根据权利要求30所述的显示系统，其中，在所述透射状态和所述屏蔽状态之间的 所述改变所需的时间等于或者短于用于改变所述显示器的所述画面的时间。
38.根据权利要求37所述的显示系统，其中，控制所述第一和第二快门，以便具有所述 第一和第二快门两者同时处于所述屏蔽状态的时间段。
全文摘要
一种液晶快门，包括具有第一电极的第一支撑基板以及具有与所述第一电极相对的第二电极的第二支撑基板。液晶层夹置于所述第一和第二电极之间以具有切换区。当向所述液晶层施加电压时，所述切换区从展曲配向状态变为弯曲配向状态。核区形成部分设置在所述第一支撑基板上，以在所述液晶层中与所述核区形成部分对应的所述切换区中形成核区，其中所述展曲配向在所述核区中比在所述切换区中更稳定。
文档编号G02F1/1337GK102033354SQ20101051083
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月7日
发明者小岛彻也, 新木盛右, 日向野敏行, 深海彻夫, 西山和广 申请人:东芝移动显示器有限公司