液晶表示装置及び液晶レンズ
【課題】液晶レンズを用いた３次元表示可能な液晶表示装置において、機械的な強度と液晶レンズ効果を両立させる。
【解決手段】液晶表示パネル１０００の上偏光板１１１の上に液晶レンズ１０が接着材７０によって接着している。液晶レンズ１０は、上基板２０と下基板３０とその間に挟持された液晶層４０を含む。液晶レンズ１０の上基板２０の厚さは０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さよりも大きい。好ましくは、液晶レンズ１０の上基板２０の厚さは、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さと液晶表示パネル１０００の厚さの合計よりも大きい。これによって、機械的強度と液晶レンズ効果を両立させた液晶表示装置を実現することが出来る。
【解決手段】液晶表示パネル１０００の上偏光板１１１の上に液晶レンズ１０が接着材７０によって接着している。液晶レンズ１０は、上基板２０と下基板３０とその間に挟持された液晶層４０を含む。液晶レンズ１０の上基板２０の厚さは０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さよりも大きい。好ましくは、液晶レンズ１０の上基板２０の厚さは、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さと液晶表示パネル１０００の厚さの合計よりも大きい。これによって、機械的強度と液晶レンズ効果を両立させた液晶表示装置を実現することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、液晶レンズを用いることによって３次元表示を可能とする液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルでは画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されて表示領域を形成している。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。液晶は偏光光のみ制御することができるので、バックライトからの光はＴＦＴ基板に入射する前に下偏光板によって偏光され、液晶層によって制御を受けた後、上偏光板において再び偏光を受け外部に出射する。したがって、液晶表示パネルからの出射光は偏光光である。
【０００３】
液晶表示パネルにおいて形成される画像を３次元化する方法は種々提案されている。なかでも、液晶表示パネルの上に液晶レンズを配置する方法は、３次元画像を視認するために、特殊な眼鏡を必要としない、２次元が画像と３次元画像を切り換えることが出来る、等から、特に、小型の表示装置において注目されている。
【０００４】
一方、液晶表示装置では、全体の厚さを小さくする要請があり、それに伴い、液晶表示パネルの厚さを小さくしている。液晶表示パネルを薄くするために、ＴＦＴ基板と対向基板を研磨することによって薄くしている。そうすると、液晶表示パネルの機械的強度が問題となる。「特許文献１」には、積層された液晶表示パネルの強度を保つために、ＴＦＴ基板と対向基板のうち、対向基板の基板の厚さを大きくする構成が記載されている。
【０００５】
一方、「特許文献２」には、液晶層が３層以上ある積層型液晶表示装置において、最外の２枚の基板の厚さを大きく保ち、中間に液晶層を挟む基板の厚さを小さくすることによって、視差ずれを小さくする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４６０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液晶レンズを用いた３次元表示の液晶表示装置においても、液晶表示装置の全体の厚さを小さくしたいという要請がある。したがって、画像を表示する液晶表示パネルの厚さを小さくすることに加えて、液晶レンズの厚さも小さくする必要がある。液晶表示パネルと液晶レンズの厚さを小さくすると、これらの層を積層しても、十分な機械的な強度を確保することが難しい。
【０００８】
液晶レンズを用いた液晶表示装置では、機械的な強度が弱いと、液晶表示パネルにおけるギャップの変化と液晶レンズにおけるギャップの変化の両方に影響が出るので、機械的な強度の影響が特に出やすい。特に、液晶レンズは外側に存在しており、かつ、液晶層の厚さが大きいので、外部からのストレスの影響を受けやすい。
【０００９】
本発明の課題は、液晶レンズを用いた表示装置において、画質の性能を低下させることなく、機械的な強度を保ち、表示装置全体としての厚さを小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の手段は次のとおりである。すなわち、液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】
より好ましい構成は、前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１２】
さらに好ましい構成は、前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１３】
本発明の他の好ましい手段は、液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持さえれた液晶層を含み、前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットの機能を持ち、前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
この構成のより好ましい態様は、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１５】
この構成のさらに好ましい態様は、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１６】
本発明の液晶レンズは、上基板と、下基板と、前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする。より好ましくは、液晶レンズは、前記上基板に保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液晶レンズの上基板の厚さを下基板の厚さよりも大きくしているので、液晶表示装置の機械的強度を上げることが出来るとともに、液晶レンズの効果を安定して維持することが出来る。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、上記効果に加え、上基板の上に接着材を介して３４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする保護フィルムを貼り付けているので、液晶レンズの液晶層を外部からの紫外線から保護することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例２の液晶表示装置の断面図である。
【図３】液晶レンズにおける下基板と上基板の電極の構成を示す平面図である。
【図４】液晶レンズにおいて、上基板と下基板の間に電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を示す模式図である。
【図５】液晶レンズにおいて、上基板と下基板の間に電圧が印加されて、液晶レンズが形成されている状態における液晶分子の配向を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図３、４及び５は、液晶レンズ１０及び、液晶レンズ１０を用いた３Ｄ表示の概要である。なお、本明細書では、２Ｄ表示とは２次元表示を言い、３Ｄ表示とは３次元表示を言う。また、図３に示す電極構成は、液晶レンズの１例であり、他の電極構成の場合にも本発明を適用することが出来る。液晶レンズ１０は電極を形成した２枚の基板で液晶を挟み込んだ構成で、液晶表示素子と同じ構成である。但し、いわゆる表示用液晶ディスプレイのように偏光方向を制御する用途ではないので、偏光板は用いない。
【００２１】
図３は液晶を挟み込む２枚の基板に形成される電極の概要を示した図である。実線で横方向に長い矩形で描かれたパターンが下基板３０の電極である。点線で描かれた長方形が上基板２０の電極である。Ａ、Ｂの文字が描かれた長方形は外部から電圧を与える電極端子を示し、電極端子と上述の基板の電極とを結ぶ線は配線を示す。なお、本明細書では電極端子Ａと接続した電極を電極Ａ、電極端子Ｂと接続して電極を電極Ｂと呼ぶこともある。ここで、上下基板３０のパターンは本質的な制限はないので逆であっても良い。光を透過させる必要があるため、少なくとも表示部全体を覆う点線の電極はITOなどの透明電極で形成する。
【００２２】
図３中Ｐで示された矢印は上下基板３０のラビング方向で、挟み込まれる液晶は電圧が無印加の状態でこの矢印方向に長軸側が向くよう配向する。図４は図１１中のＹ−Ｙ断面図である。下基板３０側の電極は、液晶レンズ１０の下に配置されるLCDの2画素が2つの電極Ａ電極の間に配置されるように設定される。実際には２画素のピッチと電極ピッチは同じではなく想定する視点位置によって適切に設計される。
【００２３】
図４は上下の電極を同じ電圧にした場合、すなわち液晶に電圧を印加していない状態であり、液晶レンズ１０がOFFの状態を示す。この時液晶分子５０はすべてラビングで規制された配向方向を向いているので、液晶レンズ１０は透過光に関して光学的に均一媒体であり、何の作用もしない。すなわち表示用LCDの２次元画像がそのまま出力される。
【００２４】
図５は液晶レンズ１０の上下の電極に電圧を印加し、液晶の配向方向を変化させた状態であり、液晶レンズ１０がONの状態である。この時は通常のLCDと同様に液晶の劣化を防ぐため交流電圧を印加する。上基板２０の電極はベタ電極であり、下電極は局在する電極であるため、液晶にかかる電界は図中縦横方向に均一ではなく、下部の局在した電極から上部のベタ電極に向けての放射状（放物線状）の電界に沿って、液晶異分子も図に示すような放射状の配向になる。
【００２５】
液晶分子５０は複屈折性を持っており、通過光の偏光のうち分子の長手方向（長軸方向）の成分は異常光となり屈折率が高く、それに直交する成分は常光となり屈折率が異常光よりも低くなる。間の角度はベクトル分解の要領で異常光成分と常光成分に分解して考えればよい。この複屈折性により、図５のように液晶が配向する。
【００２６】
入射光つまり液晶表示パネル１０００からの出射光の偏光方向４０が、液晶レンズ１０のラビング方向とほぼ平行な場合、入射光が液晶レンズ１０を通過する際の高屈折率部分（異常光部分）と低屈折率部分の比率が場所によって異なってくる。ここで、図４に示すように、液晶分子５０の長軸方向が液晶の初期配向を決めるラビング方向と一致している。
【００２７】
図５中の凸レンズ１１の界面を示す点線は、この高屈折率部分と低屈折率部分の界面を模式的に示したものである。このように液晶内に凸型レンズと同じ効果が生ずる。この凸型レンズ効果の下に図５に示すように液晶表示パネル１０００の２画素を配置すると、第１画素２００の光は主に図上右側に、第２画素３００の光は主に図上左側に進路を変える。図５において、第１画素２００および第２画素３００におけるｒ、ｇ、ｂは、各々、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を示す。以後同様である。この液晶レンズ１０及び液晶表示パネル１０００を適当に設計し、第１画素２００、第２画素３００にはそれぞれ右眼用、左眼用の信号を表示することで、第１画素２００の光を観測者の右眼に、第２画素３００の光を観測者の左眼に導くことによって、観測者に３Ｄ画像として認識させることができる。
【００２８】
図４および図５において、液晶レンズにおける液晶層４０の層厚は例えば、２０〜５０μｍであり、この場合のＡ電極間の距離ｑは例えば、１５０〜２００μｍである。液晶レンズ１０における液晶層４０の層厚は、液晶表示パネル１０００の液晶層４０の層厚よりも大きくなっている。液晶レンズ１０の基板が変形すると、レンズ効果の低下、液晶レンズにおける基板間の間隔を維持するためのビーズあるいは柱状スペーサの周辺の配向乱れによるレンズ効果の低下が生ずる。
【００２９】
液晶レンズ１０が画像を形成する液晶表示パネル１０００に接着によって貼り付けられる。なお、図４および図５は、液晶レンズ１０の原理を示すもので、基板間の厚さ、ギャップ等の相対的な関係を正確に示すものではない。以下の実施例によって、本発明における液晶レンズ１０を有する液晶表示装置の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は実施例１の液晶レンズ１０を含む液晶表示装置の断面図である。本明細書では、液晶レンズ１０、液晶表示パネル１０００、バックライト１５０を含む装置を液晶表示装置という。図１において、バックライ１５０の上に液晶表示パネル１０００が配置され、液晶表示パネル１０００の上に液晶レンズ１０が接着材７０にて貼り付けられている。図１におけるバックライト１５０は、例えば、ＬＥＤ光源、導光板、導光板の下に貼り付けられる反射シート、導光板と液晶表示パネルの間に配置される拡散シート、プリズムシート等の光学シート等から構成される。
【００３１】
液晶表示パネル１０００は、画素電極を含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板１００、カラーフィルタが形成された対向基板１１０の間に液晶層が４０挟持されている構成である。ＴＦＴ基板１００の下側には下偏光板１０１が貼り付けられ、対向基板１１０の上側には上偏光板１１１が貼り付けられている。
【００３２】
液晶表示パネル１０００におけるＴＦＴ基板１００および対向基板１１０は、液晶表示パネル１０００の厚さを小さくするために、外側を研磨することによって薄くしている。すなわち、当初、０．５ｍｍ程度であったＴＦＴ基板１００および対向基板１１０を０．２ｍｍ程度にまで薄くしている。ＴＦＴ基板１００に貼り付けられる下偏光板１０１の厚さおよび対向基板１１０に貼り付けられる上偏光板１１１の厚さは０．１３ｍｍ程度である。液晶表示パネル１０００における液晶層１０の層厚は数μｍである。したがって、液晶表示パネル１０００全体の厚さは、０．６６ｍｍ程度であり、機械的な強度が弱い。
【００３３】
このような液晶表示パネル１０００に対して、液晶レンズ１０を貼り付ける。液晶レンズ１０は、液晶表示パネル１０００の上偏光板１１１に対して紫外線硬化樹脂７０によって貼り付ける。紫外線硬化樹脂は、当初は液体状であり、例えば、アクリルオリゴマーを２７％〜３０％含み、この他にUV反応性モノマー、光重合のための添加材等を含んだアクリル系の樹脂を使用することが出来る。この場合、接着の厚さは数μｍ〜３０μｍ程度とすることが出来る。一方、精密な貼り合わせ装置によって貼り合わせ精度を十分に上げることが出来れば、粘着材を用いることも出来る。粘着材を用いた場合は、その厚さは３０μｍ程度になる。
【００３４】
上記のような接着材７０によって液晶レンズ１０が液晶表示パネル１０００に貼り付けられる。本発明の特徴は、液晶表示パネル１０００に貼り付けられる液晶レンズ１０の構造である。液晶レンズ１０は上基板２０と下基板３０の間に液晶層４０を挟持した構成である。上基板２０と下基板３０の間に挟持される液晶の層厚は、液晶表示パネル１０００の場合よりも大きく３０μｍ程度である。本発明の特徴は、液晶レンズにおける上基板２０の厚さが下基板３０の厚さよりも大きい。例えば、下基板３０の厚さが０．２ｍｍであるのに対し、上基板２０の厚さは１ｍｍである。このような構成とすることによって、液晶レンズ１０の機械的な強度を大きくすることが出来る。
【００３５】
ガラス板の強度は、板厚の３乗に比例するので、合計の板厚が同じならば、基板の厚さが均等である場合よりも一方の基板の厚さが大きいほうが機械的な強度は大きくなる。これによって、液晶レンズ１０において、下基板３０ではなく、上基板２０の板厚を大きくすることで、液晶表示装置の機械的な強度を向上している。
【００３６】
図５に示すように、液晶によって形成されるレンズは、液晶表示パネル１０００からの光が液晶レンズ１０に対して垂直に入射するとして設計される。液晶表示パネル１０００からの光は、液晶表示パネル１０００の対向基板１１０におけるカラーフィルタからの出射する光であると考えることが出来る。したがって、カラーフィルタの位置から液晶レンズ１０における液晶層４０の下部、あるいは、下基板３０の上側までの距離は出来るだけ小さいほうがよい。
【００３７】
本発明では、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さを出来るだけ小さくし、上基板２０の厚さをできるだけ厚くしている。これによって、液晶レンズ１０の効果を維持しつつ、液晶レンズ１０の機械的な強度を維持することが出来る。
【００３８】
具体的な寸法を比較すると次のとおりである。すなわち、液晶層４０の厚さを無視すると、液晶表示パネル１０００の偏光板１０１、１１１を含んだ厚さは０．６６ｍｍ、液晶レンズ１０の下基板の厚さは０．２ｍｍであるので、合計は、０．８６ｍｍであるのに対し、液晶レンズ１０の上基板は１．０ｍｍである。つまり、図１の構成では、上基板１０だけの厚さが、液晶表示パネル１０００および液晶レンズ１０の下基板３０の厚さの合計よりも大きい。この構成によれば、機械的な強度を十分維持しつつ、液晶レンズ１０の性能を維持することが出来る。
【００３９】
さらに、液晶レンズ１０の下基板３０、液晶表示パネル１０００の対向基板１１０、上偏光板１１１、の合計の厚さよりも液晶レンズ１０の上基板２０の厚さのほうを大きくすることで、液晶レンズ１０の性能の維持と、液晶表示装置全体の機械的な強度の維持を行うことが出来る。なお、液晶表示装置の機械的な強度の観点からは、液晶レンズ１０の上基板２０の板厚は０．２ｍｍよりも大きいことが望ましい。一方、液晶表示装置を出来るだけ薄くしたいという要請から、上基板２０の板厚は１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【実施例２】
【００４０】
図２は本発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の断面図である。図２において、バックライト１５０、液晶表示パネル１０００、液晶レンズ１０の上基板２０までは実施例１の図１と同様である。本実施例が図１に示す実施例１と異なる点は、液晶レンズ１０の上基板２０の上側に保護用フィルム１２０がフィルム用接着材１３０を介して貼り付けられていることである。保護用フィルム１２０の厚さは０．１ｍｍ、接着材１３０の厚さは０．０２５ｍｍ程度である。このように、保護フィルム用接着材１３０を介して保護用フィルム１２０を液晶レンズ１０の上基板２０に貼り付けることにより、接着材１３０の効果によって、仮に、上基板２０が破壊した場合でも、ガラス等が飛散することは無い。
【００４１】
液晶表示パネル１０００の場合、ＴＦＴ基板１００には下偏光板１０１が、対向基板１１０には上偏光板１１１が接着されている。偏光板１０１、１１１は、紫外線をカットする機能を有している。したがって、液晶表示パネル１０００の場合、バックライト１５０からの紫外線は、下偏光板１０１によってカットされ、外部からの紫外線は、上偏光板１１１によってカットされる。このように、液晶表示パネル１００における液晶層４０は紫外線から保護されている。
【００４２】
しかし、液晶レンズ１０には、上偏光板１１１あるいは下偏光板１０１は形成されていない。したがって、液晶レンズ１０における液晶層４０は、紫外線による劣化の危険を有している。本実施例では、液晶レンズ１０の上基板２０に保護用フィルム１２０を貼り付け、この保護用フィルム１２０に波長３４０ｎｍ以下の紫外線をカットする機能を付している。保護用フィルム１２０用材料としては、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料が使用され、これらの材料に紫外線をカットする機能を付している。
【００４３】
液晶レンズ１０の場合、下側には液晶表示パネル１０００が存在し、バックライト１５０からの紫外線は液晶表示パネル１０００に配置される偏光板１０１、１１１によってカットされる。したがって、液晶レンズ１０の場合は、上基板２０側に紫外線カット機能を付加すれば、液晶レンズ１０中の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。
【００４４】
さらに、液晶レンズ１０においても、屈折率異方性をΔｎ、液晶の層厚をｄとしたときの、Δｎ・ｄの値は所定の値に規定する必要がある。液晶レンズでは、液晶層の層厚は２０〜５０μｍである。これに対して、液晶表示パネル１０００の場合の液晶層４０の層厚は数μｍである。したがって、Δｎ・ｄを所定の値にした場合、液晶レンズ１０におけるΔｎは液晶表示パネル１０００の場合のΔｎに比べて小さい。一般に、Δｎが小さいと、紫外線による劣化を受けやすい。したがって、本実施例のように、液晶レンズ１０の上基板２０に紫外線カット機能を持つ保護フィルム１２０を配置することは、液晶表示装置の寿命の観点から非常に重要である。
【００４５】
保護フィルム用接着材１３０の材料は、液晶表示パネル１０００と液晶レンズ１０を接着する接着材１２０と同様な、紫外線硬化樹脂である。この紫外線硬化樹脂の材料については、先に説明したので、繰り返しの説明は省略する。図２に示すような、液晶レンズ１０付の液晶表示装置を形成するには、紫外線硬化樹脂として、波長３４０ｎｍ以上の波長の紫外線によって硬化する樹脂を使用することによって、保護フィルム１２０を形成した液晶レンズ１０を液晶表示パネル１０００に貼り付けることができる。一方、紫外線硬化樹脂によって液晶表示パネル１０００と液晶レンズ１０を接着したあと、３４０ｎｍ以上の波長の紫外線によって保護フィルム１２０を接着してもよい。
【００４６】
図２において、液晶レンズ１０の液晶層４０までは、実施例１における図１と同様である。図２の上基板２０と上基板２０に貼り付けた保護フィルム１２０の合計をＴとした場合、Ｔは例えば、１ｍｍである。この場合、フィルム厚さが０．１ｍｍ、保護フィルム用接着材が０．０２５ｍｍとすると、ガラスで形成された上基板の厚さは０．８７５ｍｍである。すなわち、上基板と保護フィルムを合わせた厚さが実施例１における保護基板と同じ厚さとなっている。
【００４７】
したがって、本実施例においては、保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さが下基板３０よりも大きい。さらに、保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さは、液晶表示パネル１０００および液晶レンズ１０の下基板３０の厚さの合計よりも大きい。この構成によれば、機械的な強度を十分維持しつつ、液晶レンズ１０の性能を維持することが出来る。
【００４８】
さらに、液晶レンズ１０の下基板３０、液晶表示パネルの対向基板１１０、１１１の合計の厚さよりも液晶レンズ１０の保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さのほうを大きくすることで、液晶レンズ１０の性能の維持と、液晶表示装置全体の機械的な強度の維持を行うことが出来る。なお、液晶表示装置の機械的な強度の観点からは、液晶レンズ１０の保護フィルム１２０を含む上基板２０の板厚は０．２ｍｍよりも大きいことが望ましい。一方、液晶表示装置を出来るだけ薄くしたいという要請から、保護フィルム１２０を含む上基板２０の板厚は１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４９】
実施例１および実施例２において、液晶レンズ１０の上基板２０はガラスであるとして説明したが、上基板２０はガラスであることが必須ではなく、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料を使用することも出来る。また、液晶レンズ１０の下基板３０も同様に、ガラス以外の材料を使用することが出来る。
【００５０】
また、実施例１において、上基板２０はガラスであるとして説明したが、このガラスに３４０ｎｍ以下の紫外線カットの効果を加えることによって、液晶レンズ１０の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。上基板２０にＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料を使用する場合も、これらの材料に紫外線カットの効果を加えることによって、同様に、液晶レンズ１０の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。
【００５１】
上述の実施例１、２において表示装置は液晶表示装置であるとして説明したが、有機LE表示装置に本発明の液晶レンズを適用することも可能である。画像表示装置として有機EL表示パネルを用いた場合、バックライトは不要であり、全体の厚さを薄くすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…液晶レンズ、 １１…凸レンズ、 ２０…上基板、 ２１…上基板電極パターン、 ３０…下基板、 ３１…下基板電極パターン、 ４０…液晶層、 ５０…液晶分子、 ６０…電気力線、 ７０…接着材、 １００…ＴＦＴ基板、１０１…下偏光板、 １１０…対向基板、 １１１…上偏光板、１５０…バックライト、 １１０…対向基板、 １２０…保護フィルム、 １３０…保護フィルム用接着材、 ２００…第１画素、 ３００…第２画素、 １０００…液晶表示パネル、 Ａ…Ａ電極、 Ａ端子、 Ｂ…Ｂ電極、Ｂ端子、 Ｃ…Ｃ電極、 Ｃ端子、 Ｄ…Ｄ電極、 Ｄ端子 ｒ…赤サブ画素、 ｇ…緑サブ画素、 ｂ…青サブ画素、 Ｐ…基板ラビング方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、液晶レンズを用いることによって３次元表示を可能とする液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示パネルでは画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されて表示領域を形成している。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。液晶は偏光光のみ制御することができるので、バックライトからの光はＴＦＴ基板に入射する前に下偏光板によって偏光され、液晶層によって制御を受けた後、上偏光板において再び偏光を受け外部に出射する。したがって、液晶表示パネルからの出射光は偏光光である。
【０００３】
液晶表示パネルにおいて形成される画像を３次元化する方法は種々提案されている。なかでも、液晶表示パネルの上に液晶レンズを配置する方法は、３次元画像を視認するために、特殊な眼鏡を必要としない、２次元が画像と３次元画像を切り換えることが出来る、等から、特に、小型の表示装置において注目されている。
【０００４】
一方、液晶表示装置では、全体の厚さを小さくする要請があり、それに伴い、液晶表示パネルの厚さを小さくしている。液晶表示パネルを薄くするために、ＴＦＴ基板と対向基板を研磨することによって薄くしている。そうすると、液晶表示パネルの機械的強度が問題となる。「特許文献１」には、積層された液晶表示パネルの強度を保つために、ＴＦＴ基板と対向基板のうち、対向基板の基板の厚さを大きくする構成が記載されている。
【０００５】
一方、「特許文献２」には、液晶層が３層以上ある積層型液晶表示装置において、最外の２枚の基板の厚さを大きく保ち、中間に液晶層を挟む基板の厚さを小さくすることによって、視差ずれを小さくする構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１４６０７８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液晶レンズを用いた３次元表示の液晶表示装置においても、液晶表示装置の全体の厚さを小さくしたいという要請がある。したがって、画像を表示する液晶表示パネルの厚さを小さくすることに加えて、液晶レンズの厚さも小さくする必要がある。液晶表示パネルと液晶レンズの厚さを小さくすると、これらの層を積層しても、十分な機械的な強度を確保することが難しい。
【０００８】
液晶レンズを用いた液晶表示装置では、機械的な強度が弱いと、液晶表示パネルにおけるギャップの変化と液晶レンズにおけるギャップの変化の両方に影響が出るので、機械的な強度の影響が特に出やすい。特に、液晶レンズは外側に存在しており、かつ、液晶層の厚さが大きいので、外部からのストレスの影響を受けやすい。
【０００９】
本発明の課題は、液晶レンズを用いた表示装置において、画質の性能を低下させることなく、機械的な強度を保ち、表示装置全体としての厚さを小さくすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の手段は次のとおりである。すなわち、液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】
より好ましい構成は、前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１２】
さらに好ましい構成は、前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１３】
本発明の他の好ましい手段は、液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持さえれた液晶層を含み、前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットの機能を持ち、前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１４】
この構成のより好ましい態様は、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１５】
この構成のさらに好ましい態様は、前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする上記液晶表示装置である。
【００１６】
本発明の液晶レンズは、上基板と、下基板と、前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする。より好ましくは、液晶レンズは、前記上基板に保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、液晶レンズの上基板の厚さを下基板の厚さよりも大きくしているので、液晶表示装置の機械的強度を上げることが出来るとともに、液晶レンズの効果を安定して維持することが出来る。
【００１８】
本発明の他の態様によれば、上記効果に加え、上基板の上に接着材を介して３４０ｎｍ以下の波長の紫外線をカットする保護フィルムを貼り付けているので、液晶レンズの液晶層を外部からの紫外線から保護することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例２の液晶表示装置の断面図である。
【図３】液晶レンズにおける下基板と上基板の電極の構成を示す平面図である。
【図４】液晶レンズにおいて、上基板と下基板の間に電圧が印加されていない状態における液晶分子の配向を示す模式図である。
【図５】液晶レンズにおいて、上基板と下基板の間に電圧が印加されて、液晶レンズが形成されている状態における液晶分子の配向を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図３、４及び５は、液晶レンズ１０及び、液晶レンズ１０を用いた３Ｄ表示の概要である。なお、本明細書では、２Ｄ表示とは２次元表示を言い、３Ｄ表示とは３次元表示を言う。また、図３に示す電極構成は、液晶レンズの１例であり、他の電極構成の場合にも本発明を適用することが出来る。液晶レンズ１０は電極を形成した２枚の基板で液晶を挟み込んだ構成で、液晶表示素子と同じ構成である。但し、いわゆる表示用液晶ディスプレイのように偏光方向を制御する用途ではないので、偏光板は用いない。
【００２１】
図３は液晶を挟み込む２枚の基板に形成される電極の概要を示した図である。実線で横方向に長い矩形で描かれたパターンが下基板３０の電極である。点線で描かれた長方形が上基板２０の電極である。Ａ、Ｂの文字が描かれた長方形は外部から電圧を与える電極端子を示し、電極端子と上述の基板の電極とを結ぶ線は配線を示す。なお、本明細書では電極端子Ａと接続した電極を電極Ａ、電極端子Ｂと接続して電極を電極Ｂと呼ぶこともある。ここで、上下基板３０のパターンは本質的な制限はないので逆であっても良い。光を透過させる必要があるため、少なくとも表示部全体を覆う点線の電極はITOなどの透明電極で形成する。
【００２２】
図３中Ｐで示された矢印は上下基板３０のラビング方向で、挟み込まれる液晶は電圧が無印加の状態でこの矢印方向に長軸側が向くよう配向する。図４は図１１中のＹ−Ｙ断面図である。下基板３０側の電極は、液晶レンズ１０の下に配置されるLCDの2画素が2つの電極Ａ電極の間に配置されるように設定される。実際には２画素のピッチと電極ピッチは同じではなく想定する視点位置によって適切に設計される。
【００２３】
図４は上下の電極を同じ電圧にした場合、すなわち液晶に電圧を印加していない状態であり、液晶レンズ１０がOFFの状態を示す。この時液晶分子５０はすべてラビングで規制された配向方向を向いているので、液晶レンズ１０は透過光に関して光学的に均一媒体であり、何の作用もしない。すなわち表示用LCDの２次元画像がそのまま出力される。
【００２４】
図５は液晶レンズ１０の上下の電極に電圧を印加し、液晶の配向方向を変化させた状態であり、液晶レンズ１０がONの状態である。この時は通常のLCDと同様に液晶の劣化を防ぐため交流電圧を印加する。上基板２０の電極はベタ電極であり、下電極は局在する電極であるため、液晶にかかる電界は図中縦横方向に均一ではなく、下部の局在した電極から上部のベタ電極に向けての放射状（放物線状）の電界に沿って、液晶異分子も図に示すような放射状の配向になる。
【００２５】
液晶分子５０は複屈折性を持っており、通過光の偏光のうち分子の長手方向（長軸方向）の成分は異常光となり屈折率が高く、それに直交する成分は常光となり屈折率が異常光よりも低くなる。間の角度はベクトル分解の要領で異常光成分と常光成分に分解して考えればよい。この複屈折性により、図５のように液晶が配向する。
【００２６】
入射光つまり液晶表示パネル１０００からの出射光の偏光方向４０が、液晶レンズ１０のラビング方向とほぼ平行な場合、入射光が液晶レンズ１０を通過する際の高屈折率部分（異常光部分）と低屈折率部分の比率が場所によって異なってくる。ここで、図４に示すように、液晶分子５０の長軸方向が液晶の初期配向を決めるラビング方向と一致している。
【００２７】
図５中の凸レンズ１１の界面を示す点線は、この高屈折率部分と低屈折率部分の界面を模式的に示したものである。このように液晶内に凸型レンズと同じ効果が生ずる。この凸型レンズ効果の下に図５に示すように液晶表示パネル１０００の２画素を配置すると、第１画素２００の光は主に図上右側に、第２画素３００の光は主に図上左側に進路を変える。図５において、第１画素２００および第２画素３００におけるｒ、ｇ、ｂは、各々、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を示す。以後同様である。この液晶レンズ１０及び液晶表示パネル１０００を適当に設計し、第１画素２００、第２画素３００にはそれぞれ右眼用、左眼用の信号を表示することで、第１画素２００の光を観測者の右眼に、第２画素３００の光を観測者の左眼に導くことによって、観測者に３Ｄ画像として認識させることができる。
【００２８】
図４および図５において、液晶レンズにおける液晶層４０の層厚は例えば、２０〜５０μｍであり、この場合のＡ電極間の距離ｑは例えば、１５０〜２００μｍである。液晶レンズ１０における液晶層４０の層厚は、液晶表示パネル１０００の液晶層４０の層厚よりも大きくなっている。液晶レンズ１０の基板が変形すると、レンズ効果の低下、液晶レンズにおける基板間の間隔を維持するためのビーズあるいは柱状スペーサの周辺の配向乱れによるレンズ効果の低下が生ずる。
【００２９】
液晶レンズ１０が画像を形成する液晶表示パネル１０００に接着によって貼り付けられる。なお、図４および図５は、液晶レンズ１０の原理を示すもので、基板間の厚さ、ギャップ等の相対的な関係を正確に示すものではない。以下の実施例によって、本発明における液晶レンズ１０を有する液晶表示装置の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１は実施例１の液晶レンズ１０を含む液晶表示装置の断面図である。本明細書では、液晶レンズ１０、液晶表示パネル１０００、バックライト１５０を含む装置を液晶表示装置という。図１において、バックライ１５０の上に液晶表示パネル１０００が配置され、液晶表示パネル１０００の上に液晶レンズ１０が接着材７０にて貼り付けられている。図１におけるバックライト１５０は、例えば、ＬＥＤ光源、導光板、導光板の下に貼り付けられる反射シート、導光板と液晶表示パネルの間に配置される拡散シート、プリズムシート等の光学シート等から構成される。
【００３１】
液晶表示パネル１０００は、画素電極を含む画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板１００、カラーフィルタが形成された対向基板１１０の間に液晶層が４０挟持されている構成である。ＴＦＴ基板１００の下側には下偏光板１０１が貼り付けられ、対向基板１１０の上側には上偏光板１１１が貼り付けられている。
【００３２】
液晶表示パネル１０００におけるＴＦＴ基板１００および対向基板１１０は、液晶表示パネル１０００の厚さを小さくするために、外側を研磨することによって薄くしている。すなわち、当初、０．５ｍｍ程度であったＴＦＴ基板１００および対向基板１１０を０．２ｍｍ程度にまで薄くしている。ＴＦＴ基板１００に貼り付けられる下偏光板１０１の厚さおよび対向基板１１０に貼り付けられる上偏光板１１１の厚さは０．１３ｍｍ程度である。液晶表示パネル１０００における液晶層１０の層厚は数μｍである。したがって、液晶表示パネル１０００全体の厚さは、０．６６ｍｍ程度であり、機械的な強度が弱い。
【００３３】
このような液晶表示パネル１０００に対して、液晶レンズ１０を貼り付ける。液晶レンズ１０は、液晶表示パネル１０００の上偏光板１１１に対して紫外線硬化樹脂７０によって貼り付ける。紫外線硬化樹脂は、当初は液体状であり、例えば、アクリルオリゴマーを２７％〜３０％含み、この他にUV反応性モノマー、光重合のための添加材等を含んだアクリル系の樹脂を使用することが出来る。この場合、接着の厚さは数μｍ〜３０μｍ程度とすることが出来る。一方、精密な貼り合わせ装置によって貼り合わせ精度を十分に上げることが出来れば、粘着材を用いることも出来る。粘着材を用いた場合は、その厚さは３０μｍ程度になる。
【００３４】
上記のような接着材７０によって液晶レンズ１０が液晶表示パネル１０００に貼り付けられる。本発明の特徴は、液晶表示パネル１０００に貼り付けられる液晶レンズ１０の構造である。液晶レンズ１０は上基板２０と下基板３０の間に液晶層４０を挟持した構成である。上基板２０と下基板３０の間に挟持される液晶の層厚は、液晶表示パネル１０００の場合よりも大きく３０μｍ程度である。本発明の特徴は、液晶レンズにおける上基板２０の厚さが下基板３０の厚さよりも大きい。例えば、下基板３０の厚さが０．２ｍｍであるのに対し、上基板２０の厚さは１ｍｍである。このような構成とすることによって、液晶レンズ１０の機械的な強度を大きくすることが出来る。
【００３５】
ガラス板の強度は、板厚の３乗に比例するので、合計の板厚が同じならば、基板の厚さが均等である場合よりも一方の基板の厚さが大きいほうが機械的な強度は大きくなる。これによって、液晶レンズ１０において、下基板３０ではなく、上基板２０の板厚を大きくすることで、液晶表示装置の機械的な強度を向上している。
【００３６】
図５に示すように、液晶によって形成されるレンズは、液晶表示パネル１０００からの光が液晶レンズ１０に対して垂直に入射するとして設計される。液晶表示パネル１０００からの光は、液晶表示パネル１０００の対向基板１１０におけるカラーフィルタからの出射する光であると考えることが出来る。したがって、カラーフィルタの位置から液晶レンズ１０における液晶層４０の下部、あるいは、下基板３０の上側までの距離は出来るだけ小さいほうがよい。
【００３７】
本発明では、液晶レンズ１０の下基板３０の厚さを出来るだけ小さくし、上基板２０の厚さをできるだけ厚くしている。これによって、液晶レンズ１０の効果を維持しつつ、液晶レンズ１０の機械的な強度を維持することが出来る。
【００３８】
具体的な寸法を比較すると次のとおりである。すなわち、液晶層４０の厚さを無視すると、液晶表示パネル１０００の偏光板１０１、１１１を含んだ厚さは０．６６ｍｍ、液晶レンズ１０の下基板の厚さは０．２ｍｍであるので、合計は、０．８６ｍｍであるのに対し、液晶レンズ１０の上基板は１．０ｍｍである。つまり、図１の構成では、上基板１０だけの厚さが、液晶表示パネル１０００および液晶レンズ１０の下基板３０の厚さの合計よりも大きい。この構成によれば、機械的な強度を十分維持しつつ、液晶レンズ１０の性能を維持することが出来る。
【００３９】
さらに、液晶レンズ１０の下基板３０、液晶表示パネル１０００の対向基板１１０、上偏光板１１１、の合計の厚さよりも液晶レンズ１０の上基板２０の厚さのほうを大きくすることで、液晶レンズ１０の性能の維持と、液晶表示装置全体の機械的な強度の維持を行うことが出来る。なお、液晶表示装置の機械的な強度の観点からは、液晶レンズ１０の上基板２０の板厚は０．２ｍｍよりも大きいことが望ましい。一方、液晶表示装置を出来るだけ薄くしたいという要請から、上基板２０の板厚は１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【実施例２】
【００４０】
図２は本発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の断面図である。図２において、バックライト１５０、液晶表示パネル１０００、液晶レンズ１０の上基板２０までは実施例１の図１と同様である。本実施例が図１に示す実施例１と異なる点は、液晶レンズ１０の上基板２０の上側に保護用フィルム１２０がフィルム用接着材１３０を介して貼り付けられていることである。保護用フィルム１２０の厚さは０．１ｍｍ、接着材１３０の厚さは０．０２５ｍｍ程度である。このように、保護フィルム用接着材１３０を介して保護用フィルム１２０を液晶レンズ１０の上基板２０に貼り付けることにより、接着材１３０の効果によって、仮に、上基板２０が破壊した場合でも、ガラス等が飛散することは無い。
【００４１】
液晶表示パネル１０００の場合、ＴＦＴ基板１００には下偏光板１０１が、対向基板１１０には上偏光板１１１が接着されている。偏光板１０１、１１１は、紫外線をカットする機能を有している。したがって、液晶表示パネル１０００の場合、バックライト１５０からの紫外線は、下偏光板１０１によってカットされ、外部からの紫外線は、上偏光板１１１によってカットされる。このように、液晶表示パネル１００における液晶層４０は紫外線から保護されている。
【００４２】
しかし、液晶レンズ１０には、上偏光板１１１あるいは下偏光板１０１は形成されていない。したがって、液晶レンズ１０における液晶層４０は、紫外線による劣化の危険を有している。本実施例では、液晶レンズ１０の上基板２０に保護用フィルム１２０を貼り付け、この保護用フィルム１２０に波長３４０ｎｍ以下の紫外線をカットする機能を付している。保護用フィルム１２０用材料としては、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料が使用され、これらの材料に紫外線をカットする機能を付している。
【００４３】
液晶レンズ１０の場合、下側には液晶表示パネル１０００が存在し、バックライト１５０からの紫外線は液晶表示パネル１０００に配置される偏光板１０１、１１１によってカットされる。したがって、液晶レンズ１０の場合は、上基板２０側に紫外線カット機能を付加すれば、液晶レンズ１０中の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。
【００４４】
さらに、液晶レンズ１０においても、屈折率異方性をΔｎ、液晶の層厚をｄとしたときの、Δｎ・ｄの値は所定の値に規定する必要がある。液晶レンズでは、液晶層の層厚は２０〜５０μｍである。これに対して、液晶表示パネル１０００の場合の液晶層４０の層厚は数μｍである。したがって、Δｎ・ｄを所定の値にした場合、液晶レンズ１０におけるΔｎは液晶表示パネル１０００の場合のΔｎに比べて小さい。一般に、Δｎが小さいと、紫外線による劣化を受けやすい。したがって、本実施例のように、液晶レンズ１０の上基板２０に紫外線カット機能を持つ保護フィルム１２０を配置することは、液晶表示装置の寿命の観点から非常に重要である。
【００４５】
保護フィルム用接着材１３０の材料は、液晶表示パネル１０００と液晶レンズ１０を接着する接着材１２０と同様な、紫外線硬化樹脂である。この紫外線硬化樹脂の材料については、先に説明したので、繰り返しの説明は省略する。図２に示すような、液晶レンズ１０付の液晶表示装置を形成するには、紫外線硬化樹脂として、波長３４０ｎｍ以上の波長の紫外線によって硬化する樹脂を使用することによって、保護フィルム１２０を形成した液晶レンズ１０を液晶表示パネル１０００に貼り付けることができる。一方、紫外線硬化樹脂によって液晶表示パネル１０００と液晶レンズ１０を接着したあと、３４０ｎｍ以上の波長の紫外線によって保護フィルム１２０を接着してもよい。
【００４６】
図２において、液晶レンズ１０の液晶層４０までは、実施例１における図１と同様である。図２の上基板２０と上基板２０に貼り付けた保護フィルム１２０の合計をＴとした場合、Ｔは例えば、１ｍｍである。この場合、フィルム厚さが０．１ｍｍ、保護フィルム用接着材が０．０２５ｍｍとすると、ガラスで形成された上基板の厚さは０．８７５ｍｍである。すなわち、上基板と保護フィルムを合わせた厚さが実施例１における保護基板と同じ厚さとなっている。
【００４７】
したがって、本実施例においては、保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さが下基板３０よりも大きい。さらに、保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さは、液晶表示パネル１０００および液晶レンズ１０の下基板３０の厚さの合計よりも大きい。この構成によれば、機械的な強度を十分維持しつつ、液晶レンズ１０の性能を維持することが出来る。
【００４８】
さらに、液晶レンズ１０の下基板３０、液晶表示パネルの対向基板１１０、１１１の合計の厚さよりも液晶レンズ１０の保護フィルム１２０を含む上基板２０の厚さのほうを大きくすることで、液晶レンズ１０の性能の維持と、液晶表示装置全体の機械的な強度の維持を行うことが出来る。なお、液晶表示装置の機械的な強度の観点からは、液晶レンズ１０の保護フィルム１２０を含む上基板２０の板厚は０．２ｍｍよりも大きいことが望ましい。一方、液晶表示装置を出来るだけ薄くしたいという要請から、保護フィルム１２０を含む上基板２０の板厚は１．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４９】
実施例１および実施例２において、液晶レンズ１０の上基板２０はガラスであるとして説明したが、上基板２０はガラスであることが必須ではなく、ＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料を使用することも出来る。また、液晶レンズ１０の下基板３０も同様に、ガラス以外の材料を使用することが出来る。
【００５０】
また、実施例１において、上基板２０はガラスであるとして説明したが、このガラスに３４０ｎｍ以下の紫外線カットの効果を加えることによって、液晶レンズ１０の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。上基板２０にＰＥＴ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の材料を使用する場合も、これらの材料に紫外線カットの効果を加えることによって、同様に、液晶レンズ１０の液晶層４０を紫外線から保護することが出来る。
【００５１】
上述の実施例１、２において表示装置は液晶表示装置であるとして説明したが、有機LE表示装置に本発明の液晶レンズを適用することも可能である。画像表示装置として有機EL表示パネルを用いた場合、バックライトは不要であり、全体の厚さを薄くすることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…液晶レンズ、 １１…凸レンズ、 ２０…上基板、 ２１…上基板電極パターン、 ３０…下基板、 ３１…下基板電極パターン、 ４０…液晶層、 ５０…液晶分子、 ６０…電気力線、 ７０…接着材、 １００…ＴＦＴ基板、１０１…下偏光板、 １１０…対向基板、 １１１…上偏光板、１５０…バックライト、 １１０…対向基板、 １２０…保護フィルム、 １３０…保護フィルム用接着材、 ２００…第１画素、 ３００…第２画素、 １０００…液晶表示パネル、 Ａ…Ａ電極、 Ａ端子、 Ｂ…Ｂ電極、Ｂ端子、 Ｃ…Ｃ電極、 Ｃ端子、 Ｄ…Ｄ電極、 Ｄ端子 ｒ…赤サブ画素、 ｇ…緑サブ画素、 ｂ…青サブ画素、 Ｐ…基板ラビング方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、
前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネルの前記上偏光板と前記液晶レンズは紫外線硬化樹脂によって接着していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、
前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットの機能を持ち、
前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶表示パネルの前記上偏光板と前記液晶レンズは紫外線硬化樹脂によって接着していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
上基板と、下基板と、前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含む液晶レンズであって、
前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶レンズ。
【請求項１０】
前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットすることを特徴とする請求項９に記載の液晶レンズ。
【請求項１】
液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、
前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶レンズの前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶表示パネルの前記上偏光板と前記液晶レンズは紫外線硬化樹脂によって接着していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶レンズ、液晶表示パネル、バックライトを含む液晶表示装置であって、
前記液晶レンズは、上基板と下基板と前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、
前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットの機能を持ち、
前記液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板、対向基板、前記ＴＦＴ基板に貼り付けられた下偏光板、前記対向電極に貼り付けられた上偏光板、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に挟持された液晶層を含み、
前記液晶レンズは、前記液晶表示パネルの前記上偏光板に接着材または粘着材によって貼り付けられ、
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、液晶表示パネルの上基板、上偏光板の合計の厚さよりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶レンズの前記保護フィルムを含む前記上基板の厚さは、前記液晶レンズの下基板、前記液晶表示パネル全体の厚さの合計よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記液晶表示パネルの前記上偏光板と前記液晶レンズは紫外線硬化樹脂によって接着していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
上基板と、下基板と、前記上基板と前記下基板の間に挟持された液晶層を含む液晶レンズであって、
前記液晶レンズの前記上基板は０．２ｍｍよりも大きく、１．５ｍｍ以下であり、かつ、前記液晶レンズの前記下基板よりも厚いことを特徴とする液晶レンズ。
【請求項１０】
前記上基板には、保護フィルム用接着材を介して保護フィルムが貼り付けられており、前記保護フィルムは、波長が３４０ｎｍ以下の紫外線カットすることを特徴とする請求項９に記載の液晶レンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６８７５８（Ｐ２０１３−６８７５８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６７７８（Ｐ２０１１−２０６７７８）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]