液晶表示装置
【課題】視認性が良好な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】電界無印加状態での液晶層１０５がツイスト配向した液晶表示装置では、液晶層１０５の５５０ｎｍにおけるΔｎｄ値が３００〜４００ｎｍであり、一対の直線偏光子１０２ａ，１０２ｂの偏光軸方向はそれぞれ、液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である。電界無印加状態での液晶層１０５が略垂直配向した液晶表示装置では、一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である。横電界駆動方式の液晶表示装置では、液晶層１０５は電界無印加状態において一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満である（「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」。）。
【解決手段】電界無印加状態での液晶層１０５がツイスト配向した液晶表示装置では、液晶層１０５の５５０ｎｍにおけるΔｎｄ値が３００〜４００ｎｍであり、一対の直線偏光子１０２ａ，１０２ｂの偏光軸方向はそれぞれ、液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である。電界無印加状態での液晶層１０５が略垂直配向した液晶表示装置では、一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である。横電界駆動方式の液晶表示装置では、液晶層１０５は電界無印加状態において一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満である（「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」。）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、低消費電力や小型軽量といったメリットを生かし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及び携帯情報端末機器等のモニタ、あるいはＴＶ等の表示装置等として用いられている。液晶表示装置は、マトリックス状に配置された複数の画素を備え、画素毎に光変調をして画像表示を行うデバイスである。
液晶表示装置としては、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１、２には、液晶パネルの視認側に視差バリア層（パララックスバリア層）が設けられ、１つの液晶表示装置において視覚方向の異なる複数の観察者に対して同時に異なる画像を表示することが可能な視差バリア方式の複数画面液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
図１３を参照して、従来の視差バリア方式のＴＦＴ液晶表示装置の基本構造について説明する。図１３は概略断面図である。ここでは、表示画面に対して左方と右方にいる観察者に異なる画像を表示する左右２画面表示を例に挙げて説明する。
【０００５】
図示する液晶表示装置３は、画素毎に画素電極（図示略）及びＴＦＴ（図示略）が形成され、さらに画素毎に駆動するために複数のゲート配線（走査信号配線）と複数のソース配線（表示信号配線）とからなる複数の信号配線２１０及び複数の信号配線２１０に接続された複数の引出配線（図示略）等が形成されたＴＦＴ基板２０４と、
対向電極（共通電極）、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の着色層（カラーフィルタ層、図示略）、及び隣接する画素間を遮光する遮光膜（ＢＭ）２０７Ａとが形成された対向基板（ＣＦ基板）２０６とが、
液晶層２０５を介して貼着された液晶パネル４を備えている。
図１３中、符号２０５Ｘは液晶層２０５内の液晶分子を模式的に示すものである。
対向基板２０６において、隣接した遮光膜（ＢＭ）２０７Ａの間隙が画素開口部２０７Ｂとなっている。
【０００６】
液晶パネル４において、マトリックス状に配置された複数の画素は、表示画面に対して左視野用のデータを表示する画素ＰＬと、表示画面に対して右視野用のデータを表示する画素ＰＲとに振り分けられている。
図１３に示すように、断面視、左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとが交互に配置されている。
例えば、平面視、ライン状に一列に配置された複数の左視野用の画素ＰＬからなるライン状の左視野用画素群と、ライン状に一列に配置された複数の右視野用画素ＰＲからなるライン状の右視野用画素群とが、ストライプ状に交互に配置される。
【０００７】
対向基板２０６の視認側には、遮光部２０８Ａと開口部２０８Ｂとからなる視差バリア層２０８が設けられている。
互いに隣接した遮光膜（ＢＭ）２０７Ａの間に形成された画素開口部２０７Ｂと、視差バリア層２０８に形成された開口部２０８Ｂとは、開口位置がずれている。具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部２０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部２０７Ｂとの間に、視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂが位置している。
【０００８】
液晶表示装置３では、左視野用の画素ＰＬからの表示データは、左視野用の画素ＰＬの画素開口部２０７Ｂ及び視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂを通って、表示画面に対して左方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して左方にいる観察者に、左視野用の表示画像ＩＬが観察される。
同様に、右視野用の画素ＰＲからの表示データは、右視野用の画素ＰＲの画素開口部２０７Ｂ及び視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂを通って、表示画面に対して右方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して右方にいる観察者に、右視野用の表示画像ＩＲが観察される。
液晶表示装置３では、上記のように複数の画像ＩＬ、ＩＲが角度分離されて表示されるよう、遮光膜（ＢＭ）２０７Ａと視差バリア層２０８との距離、及び、画素開口部２０７Ｂと視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂの開口位置と開口径が設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2004-312780号公報
【特許文献２】特開2008-8934号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
視差バリア方式の左右２画面液晶表示装置では、左視野用の表示画像ＩＬと右視野用の表示画像ＩＲとが完全に分離されずに、一方の表示画像に他方の表示画像の一部が漏れて観察されるクロストークという問題がある。
特に２つの表示画像の境界付近の視角範囲においては、一方の表示画像に他方の表示画像が漏れやすい傾向がある。また、特に黒表示が多い表示画像においては、他方の表示画像の漏れ量が僅かでも、その漏れ画像が視認されやすい傾向がある。
上記クロストークのレベルが高い場合、表示画面に対して一方の側にいる観察者に対して、本来視認させたい表示画像に合わせて、本来他方の側にいる観察者に視認させたい表示画像の一部が入射するため、２つの表示画像が重なる表示不良が起こってしまう。
以上の問題は、左右２画面液晶表示装置に限らず、任意の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置において同様である。
【００１１】
視差バリア方式の複数画面液晶表示装置において複数の表示画像が混ざってしまう上記クロストーク問題に対して、特許文献１では、予めクロストークの影響を見積もり、このデータに基づいてクロストーク補正された電位を画素電極に書き込むクロストーク補正画像生成方法が提案されている（請求項１〜４及び要約書等）。
また、特許文献２では、複数の視差バリア層（３３、３６）を設けてクロストークの低減を図っている（請求項１及び図１等）。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の手法では、クロストークの発生自体を抑制するものではなく、予めクロストークを見積って補正量を算出し、それを駆動回路に反映させる必要があり、回路構成が複雑化する。
特許文献２の手法では、複数の視差バリア層を設ける必要があり、コスト増になる。
【００１３】
また、一般に液晶表示装置には視野角依存性があり、表示画面に対して正面から見た場合と斜め方向から見た場合とではコントラスト比（ＣＲ）などの表示特性が異なる。ＴＶあるいはＰＣモニタなどで一般的に使用されている１画面液晶表示装置では、表示画面に対して正面から離れるほどＣＲが小さくなる傾向がある。
【００１４】
視差バリア方式の複数画面液晶表示装置では一般に、正面視野での使用はほとんど想定されておらず、斜め方向の視野が想定される。例えば、左右２画面液晶表示装置であれば、正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲が所望の視野となるものが多い。
よって、斜め視野においてＣＲが低くなる上記の一般的な１画面液晶表示装置を複数画面液晶表示装置にそのまま適用した場合、主に使用が想定される斜め視野においては液晶表示装置自体のＣＲが低い状態で使用されるので、ＣＲ及びガンマ特性などの表示特性が悪くなってしまう。
【００１５】
斜め視野においてＣＲが低くなるという上記の問題に対しては、視野角特性がもっとも優れたＩＰＳ(In-Plane Switching) モードあるいはＦＦＳ (Fringe Field Switching)モード等の横電界駆動方式を用いることで、ある程度解決することは可能である。
しかしながら、広範囲の視野において良好なＣＲが得られる横電界駆動方式の液晶モードを複数画面液晶表示装置に適用した場合、複数の表示画像のクロストークにより表示特性が悪化する視野が生じやすくなる。これは、表示画面に対して一方の側にいる観察者に対して、本来視認させたい表示画像に合わせて、本来他方の側にいる観察者に視認させたい表示画像の一部が入射する場合、本来視認させたい表示画像の輝度レベルが低いと、他方の表示画像の影響が大きくなるためである。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加するための電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、電界無印加状態においてツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、前記液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置である。
【００１８】
本明細書において、「直線偏光子の偏光軸」は、選択的に透過する特定の直線偏光の偏光軸を意味する。
本明細書において、特に明記しない限り、「略平行」は完全平行から±５°の範囲内と定義し、「略垂直」は完全垂直から±５°の範囲内と定義する。
また、特に明記しない限り、角度表記における「略」についても、記載の角度±５°の範囲内と定義する。
【００１９】
本発明の第２の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加する電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において略垂直配向しており、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置である。
【００２０】
本発明の第３の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置された一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備え、
前記一対の基板のうち一方の基板に、前記液晶層に対して横電界を印加する一対の電極が備えられた横電界駆動方式の液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（ここで、「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」としたときの値である。）、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向は、前記液晶層の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直である液晶表示装置である。
【００２１】
横電界駆動方式の液晶表示装置としては例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードあるいはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置が挙げられる。
【００２２】
本発明の第１〜第３の液晶表示装置は、前記一対の基板のうち視認側の基板に、前記液晶表示装置をなす個々の画素からの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整する少なくとも１層の視差バリア層を備えた視差バリア方式の複数画面表示装置に好ましく適用できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本発明は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置の概略分解斜視図である。
【図２】図１の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す概略断面図である。
【図３Ａ】図１の液晶表示装置の視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
【図３Ｂ】図１の液晶表示装置の視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
【図４】図１の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す分解斜視図である。
【図５】通常のＴＮモードにおいて、クロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を正面視野と斜め視野から見た場合の模式図である。
【図６】図１の液晶表示装置における一対の直線偏光子を正面視野と斜め視野から見た場合の模式図である。
【図７】図１の液晶表示装置における黒表示時の液晶表示装置の透過率の視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図８】図１の液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図９】通常のＴＮモードにおける黒表示時の液晶表示装置の透過率の視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１０】通常のＴＮモードにおけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る第２実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る第３実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１３】従来の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
「第１実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置について説明する。本実施形態では、左右２画面表示を例として説明する。本実施形態では、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置を例として、説明する。
【００２６】
図１は本実施形態の液晶表示装置の概略分解斜視図である。図２は本実施形態の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す概略断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
図１中の矢印は、液晶層１０５の配向方向、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸、及び視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂの配向方向を示している。
視認しやすくするため、各構成要素の縮尺や位置等は適宜実際のものとは異ならせてあり、一部の構成要素の図示を省略してある。断面図においては適宜ハッチングを省略してある。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、光源及び導光板等からなるバックライト（ＢＬ）１０１を備えた透過型液晶表示装置である。本実施形態での液晶表示装置１は、電界無印加状態において液晶層１０５が略９０°ツイスト配向したツイストネマティック液晶(ＴＮ)モードの液晶パネル２を備えている。図２に示すように、液晶パネル２は、マトリックス状に配置された複数の画素ＰＬ、ＰＲを有している。
【００２８】
図１及び図２に示すように、液晶パネル２は、ＢＬ１０１側のＴＦＴ基板１０４と、視認側の対向基板（ＣＦ基板）１０６と、これら一対の基板間に挟持された液晶層１０５とを備えている。ＴＦＴ基板１０４と対向基板１０６とは、これら基板間の周縁部に塗布されたシール材（図示略）を介して貼着されており、シール材の内側に液晶層１０５が封入されている。
【００２９】
ＴＦＴ基板１０４は、ガラス基板等の透光性基板上に画素毎に画素電極（図示略）及びスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor、図示略）が形成され、さらに画素毎に駆動するために複数のゲート配線（走査信号配線）と複数のソース配線（表示信号配線）とからなる複数の信号配線１１０及び複数の信号配線１１０に接続された複数の引出配線（図示略）等が形成され、液晶層１０５側の最表面に配向膜（図示略）が形成された基板である。
【００３０】
対向基板１０６は、ガラス基板等の透光性基板上に、対向電極（共通電極、図示略）と、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の着色層（カラーフィルタ層、図示略）と、隣接する画素間を遮光する遮光膜（ＢＭ）１０７Ａとが形成され、液晶層１０５側の最表面に配向膜（図示略）が形成された基板である。
対向基板２０６において、隣接した遮光膜（ＢＭ）１０７Ａの間が画素開口部１０７Ｂとなっている。
対向基板１０６の全体厚みは０.１ｍｍ程度であり、対向基板１０６の視認側（液晶層１０５とは反対側）には、視差バリア層１０８が設けられている。
【００３１】
液晶層１０５のＢＬ側端面（図示下側の端面）の液晶分子１０５Ｘは、電界無印加時において、ＴＦＴ基板１０４側の配向膜のラビング方向に配向が規制される。同様に、液晶層１０５の視認側端面（図示上側の端面）の液晶分子１０５Ｘは、電界無印加時において、対向基板１０６側の配向膜のラビング方向に配向が規制される。
図２中、符号１０５Ｘは液晶層１０５内の液晶分子を模式的に示すものである。実際には、電界無印加時において、液晶層１０５内の液晶分子１０５Ｘは厚み方向に略９０°ツイスト配向しているが、図２では簡略化して図示してある。
ＴＦＴ基板１０４の画素電極と対向基板１０６の対向電極（共通電極）との間に電界が印加されると、液晶層１０５内の液晶分子１０５Ｘは電界印加方向に配向が変化する。
【００３２】
図２に示すように、液晶パネル２において、マトリックス状に配置された複数の画素は、表示画面に対して左視野用のデータを表示する画素ＰＬと、表示画面に対して右視野用のデータを表示する画素ＰＲとに振り分けられている。
本実施形態において、断面視、左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとが交互に配置されている。
左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとの平面パターンは特に制限されない。例えば、平面視、ライン状に一列に配置された複数の左視野用の画素ＰＬからなるライン状の左視野用画素群と、ライン状に一列に配置された複数の右視野用の画素ＰＲからなるライン状の右視野用画素群とが、ストライプ状に交互に配置される。
【００３３】
対向基板１０６の視認側には、遮光部１０８Ａと開口部１０８Ｂとからなる視差バリア層１０８が形成されている。本実施形態では、視差バリア層１０８は１層でよいが、特許文献２のように必要に応じて複数設けても構わない。
視差バリア層１０８は、液晶表示装置１をなす個々の画素ＰＬ、ＰＲからの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整するものである。
液晶表示装置１において、隣接した遮光膜（ＢＭ）１０７Ａの間に形成された画素開口部１０７Ｂと、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂとは、開口位置がずれている。具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂとの間に、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂが位置している。
【００３４】
液晶表示装置１では、左視野用の画素ＰＬからの表示データは、左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂ及び視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂを通って、表示画面に対して左方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して左方にいる観察者に、左視野用の表示画像ＩＬが観察される。例えば正面から左方に２０〜５０°程度視角を振った範囲に表示画像ＩＬが観察される。
同様に、右視野用の画素ＰＲからの表示データは、右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂ及び視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂを通って、表示画面に対して右方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して右方にいる観察者に、右視野用の表示画像ＩＲが観察される。例えば正面から右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲に表示画像ＩＲが観察される。
【００３５】
液晶表示装置１では、上記のように左視野用の画素ＰＬからの表示データと右視野用の画素ＰＲからの表示データとが角度分離されて出射されるよう、遮光膜（ＢＭ）１０７Ａと視差バリア層１０８との距離、及び、画素開口部１０７Ｂと視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂの開口位置と開口径が設計されている。
【００３６】
本実施形態において、図１及び図３Ａに示すように、視差バリア層１０８は、ドット市松状に複数の開口部１０８Ｂが形成され、その他の領域が遮光部１０８Ａである平面パターンを有している。
視差バリア層１０８の平面パターンは上記例に限らず、表示画面に対して左方にいる観察者に左視野用の表示画像ＩＬが観察され、表示画面に対して右方にいる観察者に右視野用の表示画像ＩＲが観察されるよう、遮光部１０８Ａと開口部１０８Ｂとのパターンが設計されたものであればよい。
具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂとの間に、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂが位置していればよい。例えば図３Ｂに示すように、視差バリア層１０８は、ストライプ状に複数の開口部１０８Ｂが形成され、その他の領域が遮光部１０８Ａであるパターンを有していてもよい。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１はさらに、ＢＬ１０１と液晶パネル２との間に、ＢＬ１０１側から特定の直線偏光（Ｐ偏光あるいはＳ偏光）を選択的に透過する直線偏光子１０２ａと視野角を広げるように補償する視野角補償フィルム（Wide Viewing(ＷＶ)フィルム）１０３ａとを順次備えている。
本実施形態の液晶表示装置１はまた、液晶パネル２の視認側に、液晶パネル２側から、視野角を広げるように補償する視野角補償フィルム（Wide Viewing(ＷＶ)フィルム）１０３ｂと特定の直線偏光（Ｐ偏光あるいはＳ偏光）を選択的に透過する直線偏光子１０２ｂとを順次備えている。
【００３８】
本実施形態において、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂは特定の直線偏光を選択的に透過し、それと直交する偏光軸の直線偏光を吸収する吸収型の直線偏光子である。吸収型の直線偏光子において、偏光軸（＝選択的に透過する特定の直線偏光の偏光軸）と吸収軸（＝選択的に吸収する特定の直線偏光の偏光軸）とは互いに直交した関係にある。
直線偏光子１０２ａ、１０２ｂは、特定の直線偏光を選択的に透過し、それと直交する偏光軸の直線偏光を反射する反射型の直線偏光子でもよい。
本実施形態において、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂはセルローストリアセテートフィルム（ＴＡＣ、図示略）を基板とした直線偏光子である。
視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂはλ／４板（ここで、「λ」は光の波長を示す。）等の位相差補償素子である。
【００３９】
通常のＴＮモードでは、液晶層のツイスト角は９０°に設定され、一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直に設計される（「略平行又は略垂直」の定義については、段落００１８を参照）。
本実施形態では、液晶層１０５は、電界無印加状態において略９０°ツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸方向はそれぞれ、液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向に対して略平行又は略垂直であり、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満に設計されている。
【００４０】
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置１が得られる。
【００４１】
表１に、本実施形態の液晶表示装置１における、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度、視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂの配向角度、及び電界無印加時の液晶層１０５の配向角度（＝配向膜のラビング角度）の設計例を示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
本明細書における「角度」及び「Δｎｄ値」の定義は、段落００１７−００１８を参照されたい。
本明細書において、特に明記しない限り、「Ｒｅ」は波長５５０ｎｍの面内レターデーション値であり、「Ｒｔｈ」は同波長の厚み方向のレターデーション値である。
【００４４】
図４〜図６を参照して、上記パラメータ設計とすることで、正面付近のＣＲは比較的低く、所望の視野方向（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置１が得られる理由について説明する。
【００４５】
図４は主な構成要素を取り出して示す分解斜視図である。
図５において、左図は通常のＴＮモードにおいてクロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を正面視野から見た場合の模式図であり、右図は通常のＴＮモードにおいてクロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を斜め視野から見た場合の模式図である。図５においては、一対の直線偏光子を重ねて図示している。図中の矢印は一対の直線偏光子の吸収軸を示している。
【００４６】
通常のＴＮモードの１画面液晶表示装置では黒つぶれの階調反転方向が液晶分子が立ち上がる方向で発生するため、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度をいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定することで、上下方向に階調反転方向を持ってくるのが普通である。そうしないと階調反転が左右方向のどちらかで発生し、左右の見栄えの非対称性が顕著になってしまうためである。
よって、主な視角領域が左右方向にある左右２画面表示装置の場合も、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度とはいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に持ってくることが好ましい。
【００４７】
本実施形態では、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度とをいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定している。
表１に示す設計例では、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度を−４３°とし、視認側の配向角度を＋４３°としている。
【００４８】
ＴＮモードにおいて、ＢＬ側の直線偏光子１０２ａの偏光軸は、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向（＝液晶分子の長軸方向）に対して略平行もしくは略直交にする必要がある。視認側の直線偏光子１０２ｂの偏光軸は、電界無印加時における液晶層１０５の視認側端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向に対して略平行もしくは略直交にする必要がある。
通常のＴＮモードでは、ＢＬ側の直線偏光子の吸収軸は、電界無印加時における液晶層のＢＬ側端面の液晶分子の配向方向に対して略平行にし、視認側の直線偏光子の吸収軸は、電界無印加時における液晶層の視認側端面の液晶分子の配向方向に対して略平行に設定することが多い。そのため、ＢＬ側及び視認側の直線偏光子の吸収軸はいずれも、液晶層の配向角度に合わせて、略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定されることが多い。また、通常のＴＮモードでは、一対の直線偏光子は偏光軸が互いに直交したクロスニコル配置とすることが一般的である。
【００４９】
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度は、電界無印加時における液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度に一致させている。
表１に示す設計例では、ＢＬ側の直線偏光子１０２ａの吸収軸角度は電界無印加時における液晶層１０５の配向角度に合わせて−４３°とし、視認側の直線偏光子１０２ｂの吸収軸角度は電界無印加時における液晶層１０５の配向角度に合わせて＋４３°としている。
【００５０】
通常のＴＮモードでは、一対の直線偏光子の吸収軸を互いに直交関係（クロスニコルの関係）とし、電界無印加時における液晶層のＢＬ側端面の液晶分子はＢＬ側の直線偏光子の吸収軸に対して略平行に配向させ、電界無印加時における液晶層の視認側端面の液晶分子は視認側の直線偏光子の吸収軸に対して略平行に配向させることが一般的である。
上記のように配向した液晶層に電界を印加すると、液晶分子は基板に対し略垂直に配向して液晶の旋光性がなくなり、ＢＬ側の直線偏光子を通過した直線偏光は、クロスニコルの関係にある視認側の直線偏光子に完全に遮断される。一対の直線偏光子の吸収軸を互いに直交関係（クロスニコルの関係）にするのは、正面の視野においてＣＲを高くすることができるためである。
本実施形態では、正面から見た場合、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角が９０°（クロスニコルの関係）からずれているため、通常のＴＮモードに比較して正面付近のＣＲが低くなる。
【００５１】
通常のＴＮモードでは図５のように、斜め方向の視角において、例えば一対の直線偏光子の吸収軸の中間の方位（一方の吸収軸から４５°回転させた方位）において、正面から左右方向に視角を振っていくと、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角の正面視野からの見掛け上の角度が異なっていく。正面視野において一対の直線偏光子の吸収軸のなす角が９０°（クロスニコルの関係）の場合、斜め視野において一対の直線偏光子の吸収軸のなす角が見掛け上９０°より広くなりクロスニコルの関係がずれ、その視角においては光漏れが発生してＣＲが低下する。
【００５２】
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角を９０°より狭く８５°以上９０°未満に設計している。
かかる設計条件で、斜め方向の視角において、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸の中間の方位（一方の吸収軸から４５°回転させた方位）において、正面から視角を振っていくと、図６のように一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角が見掛け上９０°（クロスニコルの関係）に近づき、所望の斜め視野において完全９０°（クロスニコルの関係）あるいはそれに極めて近い角度にすることができ、その視角範囲においては光漏れが発生せず、所望の斜め視野においてＣＲを高くすることができる。
【００５３】
電界無印加時における液晶層１０５の上下端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度は、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸に対して略平行もしくは略垂直になっていればよく、本実施形態では略平行に設定している。
表１に示す設計例では、電界無印加時における液晶層１０５の上下端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度を、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度と同一に設定しているが、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度とは±５°の範囲でずれていてもよく、かかる範囲であれば光学特性への影響はほとんどない。
【００５４】
本実施形態において、セルギャップについては従来のＴＮモードと同じ範囲で問題なく、液晶層１０５の波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄ値は３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に設計している。表１の設計条件では、Δｎｄ値を３７５ｎｍとしている。
【００５５】
表１の条件で液晶表示装置１を設計したときの、視野角特性の計算結果を図７及び図８に示す。比較例として、従来のＴＮモードの液晶表示装置の視野角特性の計算結果を図９及び図１０に示す。
従来のＴＮモードの液晶表示装置は、液晶のツイスト角を９０°、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角度を９０°、Δｎｄ値を３７５ｎｍとして、計算した結果である。表１以外の設計条件は、液晶表示装置１と従来のＴＮモードの液晶表示装置で同じ条件として、計算した。
図７及び図９は黒表示時の液晶表示装置の透過率の視角依存性の計算結果である。図８及び図１０はＣＲの視角依存性の計算結果である。いずれも、視角方向は左右方向である。
【００５６】
図７〜図１０に示すように、正面視野及びその付近の視野においては、本実施形態の液晶表示装置１は黒表示時の透過率が比較的高く、その結果、正面視野及びその付近のＣＲが比較的低くなっている。正面視野においては２つの表示画像ＩＬ、ＩＲが混ざり合う度合いが相対的に大きくなるが、他方の画像が混ざったとしても、ＣＲが低くなっているので混ざってくる画像を視認しづらくする。
正面視野から左右方向に視角を２０〜５０°程度振った斜め視野では、本実施形態の液晶表示装置１は従来のＴＮモードよりもＣＲが高くなっている。したがって、２画面表示装置において、もっとも多く観察される斜め視野においては、ＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、特に正面視野及びその近傍の視野において２つの表示画像ＩＬ、ＩＲが混ざり合う度合いが大きくなるため、正面視野及びその近傍の視野においてはＣＲを落として、本来視認させたい表示画像に合わせて他方の表示画像が混ざっても、本来視認させたい表示画像の輝度レベルを混ざってくる表示画像の輝度レベルよりも高くして、混ざってくる表示画像を視認しづらくしている。その一方で、所望の斜め視野においてはＣＲが高く良好な表示特性が得られるようにしている。
【００５８】
本実施形態では、特許文献１のように、予めクロストークを見積って補正量を算出し、それを駆動回路に反映させる必要がない。特許文献２のように、視差バリア層を複数設ける必要もない。
したがって、本実施形態によれば、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置１を提供することができる。
上述したように、本実施形態において視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００５９】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００６０】
「第２実施形態」
本発明に係る第２実施形態の視差バリア方式の複数画面表示液晶表示装置について説明する。本実施形態においても、左右２画面表示装置を例として、説明する。
本実施形態の液晶表示装置は基本構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様、バックライト（ＢＬ）を備えた透過型の液晶表示装置である。本実施形態の液晶表示装置が第１実施形態と異なるのは、液晶が電界無印加状態で略垂直配向したＶＡ(Vertical Alignment)モードである点である。
本実施形態においては基本構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態の図面及び符号を参照して、説明する。
【００６１】
ＶＡモードは正面視野のＣＲを非常に高くできることが長所であるが、この長所が視差バリア方式の複数画面表示装置においては、短所となってしまう。なぜなら、「発明が解決しようとする課題」の項において記載したとおり、特に複数の表示画像を分離する境界付近（左右２画面表示であれば、正面及びそれに近い浅い角度での視角）においては、本来視認させたい表示画像に視認させたくない他方の表示画像が漏れる比率が高くなり、この際、黒を表示させている視野に対して他方の明るい画像が混ざった場合、ＣＲが高いと本来観察されるべき黒の輝度が低いために、混ざってくる明るい画像が相対的に視認しやすくなるためである。
【００６２】
本実施形態では、視差バリア方式の左右２画面表示装置にＶＡモードを適用した場合に、正面視野及びそれに近い浅い角度範囲の視野においてはＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてはＣＲが比較的高くなる特性を実現したものである。
【００６３】
本実施形態において、液晶層１０５は電界無印加状態において略垂直配向しており、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸のなす角度は８５°以上９０°未満に設計されている。
【００６４】
通常のＶＡモードの液晶表示装置においては、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ０°又は９０°に設定され、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角度は０°又は＋９０°に設計されている（本明細書における「角度」の定義については、段落００１８を参照。）。
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度をそれぞれ略＋４５°または略−４５°に設計し、かつ、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂのなす角度を８５°以上９０°未満に設計している。
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置が得られる。その理由は、第１実施形態と同様である。
本実施形態における設計例を表２に示す。
【００６５】
【表２】
本明細書における「角度」、「Ｒｅ」、「Ｒｔｈ」、及び「Δｎｄ」の定義については、段落００１７−００１８、００４３を参照されたい。
【００６６】
表２の条件で液晶表示装置を設計したときの、ＣＲの視野角特性（左右方向）の計算結果を図１１に示す。４分割されたマルチドメインＶＡモードを前提とし、ＴＡＣ補償のみの最もコストの低いＶＡモードで計算を実施した。一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度をいずれも略４５°方向に設定するため、電界印加時の液晶分子の倒れる方向は、０°方向、４５°方向、９０°方向、１３５°方向の計４方向で計算を実施した。正面視野及びその付近の視野においてはＣＲが低くなっているが、正面から左右方向に視角を２０°程度振った地点ではＣＲが高くなっており、所望の斜め視野においてＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００６７】
本実施形態によっても、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本実施形態においても、視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００６８】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００６９】
「第３実施形態」
本発明に係る第３実施形態の視差バリア方式の複数画面表示液晶表示装置について説明する。本実施形態においても、左右２画面表示装置を例として、説明する。
本実施形態の液晶表示装置は基本構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様、バックライト（ＢＬ）を備えた透過型液晶表示装置である。本実施形態の液晶表示装置が第１実施形態と異なるのは、横電界駆動方式の液晶モードであるＩＰＳ（In-Plane Switching）モードあるいはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードである点である。これらのモードでは、一方の基板側に、画素電極と対向電極の両方が形成される。
本実施形態においては基本構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態の図面及び符号を参照して、説明する。
【００７０】
ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードはＣＲ視野角特性が広いことが長所であるが、正面視野及びその付近の視野においてＣＲが高いために、視差バリア方式の複数画面表示装置として用いた場合、従来構成では「発明が解決しようとする課題」の項に記載したとおり、複数の表示画像のクロストークが視認されやすい。
【００７１】
本実施形態は、ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードを複数画面表示装置に用いた際に、正面視野及びそれに近い浅い角度での視野においてはＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてはＣＲが比較的高くなる特性を実現したものである。
【００７２】
本実施形態において、液晶層１０５は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（「角度」の定義については段落００１８を参照。）、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸方向は、液晶層１０５の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直に設計されている。
【００７３】
通常のＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードの液晶表示装置においては、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ０°または＋９０°に設計される。本実施形態では、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ略＋４５°または略−４５°に設計している。
【００７４】
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置が得られる。
本実施形態における設計例を表３に示す。
【００７５】
【表３】
本明細書における「角度」、「Ｒｅ」、「Ｒｔｈ」、及び「Δｎｄ」の定義については、段落００１７−００１８、００４３を参照されたい。
【００７６】
正面視野及びその付近の視野のＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてＣＲが比較的高くなる原理は、第１〜第２実施形態とは異なる。
ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードでは、液晶層１０５の位相差（Δｎｄ値）が例えば２７０ｎｍとその他のモードよりも非常に大きく設計されるため、液晶層１０５の位相差が大きくなる斜め視野においては、液晶層１０５の位相差（Δｎｄ値）の影響が大きくなる。
【００７７】
正面視野及びその付近の視野のＣＲを低くし所望の斜め視野においてはＣＲを高くする設計パラメータは、ＴＮモードの第１実施形態及びＶＡモードの第２実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度が支配要因であったのに対して、ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードでは、電界無印加状態における液晶層１０５の一軸配向角度が支配要因となる。本実施形態では、電界無印加状態における液晶層１０５の一軸配向角度を略＋４５°または略−４５°の方向に設計している。
【００７８】
直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸は、電界無印加状態の液晶層１０５の一軸配向方向に対して略平行もしくは略垂直になっていればよい。表３の設計例では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸は、電界無印加状態の液晶層１０５の一軸配向角度と同じ値に設定しているが、±５°の範囲でずれていてもよく、かかる範囲内のずれであれば光学特性への影響はほとんどない。
【００７９】
表３の条件で液晶表示装置を設計したときのＣＲの視野角特性（左右方向）の計算結果を図１２に示す。正面視野及びその付近の視野においてはＣＲが比較的低くなっているが、正面視野から左右方向に３０°程度振った地点ではＣＲが高くなっており、所望の斜め視野においてＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００８０】
本実施形態によっても、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本実施形態においても、視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００８１】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００８２】
「設計変更」
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、設計変更可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
１０１ バックライト（ＢＬ）
１０２ａ、１０２ｂ 直線偏光子
１０３ａ、１０３ｂ 視野角補償フィルム
１０４ ＴＦＴ基板
１０５ 液晶層
１０５Ｘ 液晶分子
１０６ 対向基板（ＣＦ基板）
１０７Ａ 遮光膜（ＢＭ）
１０７Ｂ 画素開口部
１０８ 視差バリア層
１０８Ａ 視差バリア層の遮光部
１０８Ｂ 視差バリア層の開口部
ＰＬ 左視野用の画素
ＰＲ 右視野用の画素
ＩＬ 左視野用の表示画像
ＩＲ 右視野用の表示画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、低消費電力や小型軽量といったメリットを生かし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）及び携帯情報端末機器等のモニタ、あるいはＴＶ等の表示装置等として用いられている。液晶表示装置は、マトリックス状に配置された複数の画素を備え、画素毎に光変調をして画像表示を行うデバイスである。
液晶表示装置としては、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置が広く用いられている。
【０００３】
特許文献１、２には、液晶パネルの視認側に視差バリア層（パララックスバリア層）が設けられ、１つの液晶表示装置において視覚方向の異なる複数の観察者に対して同時に異なる画像を表示することが可能な視差バリア方式の複数画面液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
図１３を参照して、従来の視差バリア方式のＴＦＴ液晶表示装置の基本構造について説明する。図１３は概略断面図である。ここでは、表示画面に対して左方と右方にいる観察者に異なる画像を表示する左右２画面表示を例に挙げて説明する。
【０００５】
図示する液晶表示装置３は、画素毎に画素電極（図示略）及びＴＦＴ（図示略）が形成され、さらに画素毎に駆動するために複数のゲート配線（走査信号配線）と複数のソース配線（表示信号配線）とからなる複数の信号配線２１０及び複数の信号配線２１０に接続された複数の引出配線（図示略）等が形成されたＴＦＴ基板２０４と、
対向電極（共通電極）、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の着色層（カラーフィルタ層、図示略）、及び隣接する画素間を遮光する遮光膜（ＢＭ）２０７Ａとが形成された対向基板（ＣＦ基板）２０６とが、
液晶層２０５を介して貼着された液晶パネル４を備えている。
図１３中、符号２０５Ｘは液晶層２０５内の液晶分子を模式的に示すものである。
対向基板２０６において、隣接した遮光膜（ＢＭ）２０７Ａの間隙が画素開口部２０７Ｂとなっている。
【０００６】
液晶パネル４において、マトリックス状に配置された複数の画素は、表示画面に対して左視野用のデータを表示する画素ＰＬと、表示画面に対して右視野用のデータを表示する画素ＰＲとに振り分けられている。
図１３に示すように、断面視、左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとが交互に配置されている。
例えば、平面視、ライン状に一列に配置された複数の左視野用の画素ＰＬからなるライン状の左視野用画素群と、ライン状に一列に配置された複数の右視野用画素ＰＲからなるライン状の右視野用画素群とが、ストライプ状に交互に配置される。
【０００７】
対向基板２０６の視認側には、遮光部２０８Ａと開口部２０８Ｂとからなる視差バリア層２０８が設けられている。
互いに隣接した遮光膜（ＢＭ）２０７Ａの間に形成された画素開口部２０７Ｂと、視差バリア層２０８に形成された開口部２０８Ｂとは、開口位置がずれている。具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部２０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部２０７Ｂとの間に、視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂが位置している。
【０００８】
液晶表示装置３では、左視野用の画素ＰＬからの表示データは、左視野用の画素ＰＬの画素開口部２０７Ｂ及び視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂを通って、表示画面に対して左方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して左方にいる観察者に、左視野用の表示画像ＩＬが観察される。
同様に、右視野用の画素ＰＲからの表示データは、右視野用の画素ＰＲの画素開口部２０７Ｂ及び視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂを通って、表示画面に対して右方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して右方にいる観察者に、右視野用の表示画像ＩＲが観察される。
液晶表示装置３では、上記のように複数の画像ＩＬ、ＩＲが角度分離されて表示されるよう、遮光膜（ＢＭ）２０７Ａと視差バリア層２０８との距離、及び、画素開口部２０７Ｂと視差バリア層２０８の開口部２０８Ｂの開口位置と開口径が設計されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2004-312780号公報
【特許文献２】特開2008-8934号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
視差バリア方式の左右２画面液晶表示装置では、左視野用の表示画像ＩＬと右視野用の表示画像ＩＲとが完全に分離されずに、一方の表示画像に他方の表示画像の一部が漏れて観察されるクロストークという問題がある。
特に２つの表示画像の境界付近の視角範囲においては、一方の表示画像に他方の表示画像が漏れやすい傾向がある。また、特に黒表示が多い表示画像においては、他方の表示画像の漏れ量が僅かでも、その漏れ画像が視認されやすい傾向がある。
上記クロストークのレベルが高い場合、表示画面に対して一方の側にいる観察者に対して、本来視認させたい表示画像に合わせて、本来他方の側にいる観察者に視認させたい表示画像の一部が入射するため、２つの表示画像が重なる表示不良が起こってしまう。
以上の問題は、左右２画面液晶表示装置に限らず、任意の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置において同様である。
【００１１】
視差バリア方式の複数画面液晶表示装置において複数の表示画像が混ざってしまう上記クロストーク問題に対して、特許文献１では、予めクロストークの影響を見積もり、このデータに基づいてクロストーク補正された電位を画素電極に書き込むクロストーク補正画像生成方法が提案されている（請求項１〜４及び要約書等）。
また、特許文献２では、複数の視差バリア層（３３、３６）を設けてクロストークの低減を図っている（請求項１及び図１等）。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の手法では、クロストークの発生自体を抑制するものではなく、予めクロストークを見積って補正量を算出し、それを駆動回路に反映させる必要があり、回路構成が複雑化する。
特許文献２の手法では、複数の視差バリア層を設ける必要があり、コスト増になる。
【００１３】
また、一般に液晶表示装置には視野角依存性があり、表示画面に対して正面から見た場合と斜め方向から見た場合とではコントラスト比（ＣＲ）などの表示特性が異なる。ＴＶあるいはＰＣモニタなどで一般的に使用されている１画面液晶表示装置では、表示画面に対して正面から離れるほどＣＲが小さくなる傾向がある。
【００１４】
視差バリア方式の複数画面液晶表示装置では一般に、正面視野での使用はほとんど想定されておらず、斜め方向の視野が想定される。例えば、左右２画面液晶表示装置であれば、正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲が所望の視野となるものが多い。
よって、斜め視野においてＣＲが低くなる上記の一般的な１画面液晶表示装置を複数画面液晶表示装置にそのまま適用した場合、主に使用が想定される斜め視野においては液晶表示装置自体のＣＲが低い状態で使用されるので、ＣＲ及びガンマ特性などの表示特性が悪くなってしまう。
【００１５】
斜め視野においてＣＲが低くなるという上記の問題に対しては、視野角特性がもっとも優れたＩＰＳ(In-Plane Switching) モードあるいはＦＦＳ (Fringe Field Switching)モード等の横電界駆動方式を用いることで、ある程度解決することは可能である。
しかしながら、広範囲の視野において良好なＣＲが得られる横電界駆動方式の液晶モードを複数画面液晶表示装置に適用した場合、複数の表示画像のクロストークにより表示特性が悪化する視野が生じやすくなる。これは、表示画面に対して一方の側にいる観察者に対して、本来視認させたい表示画像に合わせて、本来他方の側にいる観察者に視認させたい表示画像の一部が入射する場合、本来視認させたい表示画像の輝度レベルが低いと、他方の表示画像の影響が大きくなるためである。
【００１６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加するための電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、電界無印加状態においてツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、前記液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置である。
【００１８】
本明細書において、「直線偏光子の偏光軸」は、選択的に透過する特定の直線偏光の偏光軸を意味する。
本明細書において、特に明記しない限り、「略平行」は完全平行から±５°の範囲内と定義し、「略垂直」は完全垂直から±５°の範囲内と定義する。
また、特に明記しない限り、角度表記における「略」についても、記載の角度±５°の範囲内と定義する。
【００１９】
本発明の第２の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加する電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において略垂直配向しており、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置である。
【００２０】
本発明の第３の液晶表示装置は、
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置された一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備え、
前記一対の基板のうち一方の基板に、前記液晶層に対して横電界を印加する一対の電極が備えられた横電界駆動方式の液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（ここで、「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」としたときの値である。）、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向は、前記液晶層の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直である液晶表示装置である。
【００２１】
横電界駆動方式の液晶表示装置としては例えば、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードあるいはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードの液晶表示装置が挙げられる。
【００２２】
本発明の第１〜第３の液晶表示装置は、前記一対の基板のうち視認側の基板に、前記液晶表示装置をなす個々の画素からの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整する少なくとも１層の視差バリア層を備えた視差バリア方式の複数画面表示装置に好ましく適用できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本発明は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る第１実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置の概略分解斜視図である。
【図２】図１の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す概略断面図である。
【図３Ａ】図１の液晶表示装置の視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
【図３Ｂ】図１の液晶表示装置の視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
【図４】図１の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す分解斜視図である。
【図５】通常のＴＮモードにおいて、クロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を正面視野と斜め視野から見た場合の模式図である。
【図６】図１の液晶表示装置における一対の直線偏光子を正面視野と斜め視野から見た場合の模式図である。
【図７】図１の液晶表示装置における黒表示時の液晶表示装置の透過率の視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図８】図１の液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図９】通常のＴＮモードにおける黒表示時の液晶表示装置の透過率の視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１０】通常のＴＮモードにおけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る第２実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る第３実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置におけるＣＲの視野角特性の計算結果を示すグラフである。
【図１３】従来の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
「第１実施形態」
図面を参照して、本発明に係る第１実施形態の視差バリア方式の複数画面液晶表示装置について説明する。本実施形態では、左右２画面表示を例として説明する。本実施形態では、画素スイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置を例として、説明する。
【００２６】
図１は本実施形態の液晶表示装置の概略分解斜視図である。図２は本実施形態の液晶表示装置の主な構成要素を取り出して示す概略断面図である。図３Ａ及び図３Ｂは視差バリア層の平面パターン例を示す図である。
図１中の矢印は、液晶層１０５の配向方向、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸、及び視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂの配向方向を示している。
視認しやすくするため、各構成要素の縮尺や位置等は適宜実際のものとは異ならせてあり、一部の構成要素の図示を省略してある。断面図においては適宜ハッチングを省略してある。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、光源及び導光板等からなるバックライト（ＢＬ）１０１を備えた透過型液晶表示装置である。本実施形態での液晶表示装置１は、電界無印加状態において液晶層１０５が略９０°ツイスト配向したツイストネマティック液晶(ＴＮ)モードの液晶パネル２を備えている。図２に示すように、液晶パネル２は、マトリックス状に配置された複数の画素ＰＬ、ＰＲを有している。
【００２８】
図１及び図２に示すように、液晶パネル２は、ＢＬ１０１側のＴＦＴ基板１０４と、視認側の対向基板（ＣＦ基板）１０６と、これら一対の基板間に挟持された液晶層１０５とを備えている。ＴＦＴ基板１０４と対向基板１０６とは、これら基板間の周縁部に塗布されたシール材（図示略）を介して貼着されており、シール材の内側に液晶層１０５が封入されている。
【００２９】
ＴＦＴ基板１０４は、ガラス基板等の透光性基板上に画素毎に画素電極（図示略）及びスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor、図示略）が形成され、さらに画素毎に駆動するために複数のゲート配線（走査信号配線）と複数のソース配線（表示信号配線）とからなる複数の信号配線１１０及び複数の信号配線１１０に接続された複数の引出配線（図示略）等が形成され、液晶層１０５側の最表面に配向膜（図示略）が形成された基板である。
【００３０】
対向基板１０６は、ガラス基板等の透光性基板上に、対向電極（共通電極、図示略）と、赤（Ｒ）／緑（Ｇ）／青（Ｂ）の着色層（カラーフィルタ層、図示略）と、隣接する画素間を遮光する遮光膜（ＢＭ）１０７Ａとが形成され、液晶層１０５側の最表面に配向膜（図示略）が形成された基板である。
対向基板２０６において、隣接した遮光膜（ＢＭ）１０７Ａの間が画素開口部１０７Ｂとなっている。
対向基板１０６の全体厚みは０.１ｍｍ程度であり、対向基板１０６の視認側（液晶層１０５とは反対側）には、視差バリア層１０８が設けられている。
【００３１】
液晶層１０５のＢＬ側端面（図示下側の端面）の液晶分子１０５Ｘは、電界無印加時において、ＴＦＴ基板１０４側の配向膜のラビング方向に配向が規制される。同様に、液晶層１０５の視認側端面（図示上側の端面）の液晶分子１０５Ｘは、電界無印加時において、対向基板１０６側の配向膜のラビング方向に配向が規制される。
図２中、符号１０５Ｘは液晶層１０５内の液晶分子を模式的に示すものである。実際には、電界無印加時において、液晶層１０５内の液晶分子１０５Ｘは厚み方向に略９０°ツイスト配向しているが、図２では簡略化して図示してある。
ＴＦＴ基板１０４の画素電極と対向基板１０６の対向電極（共通電極）との間に電界が印加されると、液晶層１０５内の液晶分子１０５Ｘは電界印加方向に配向が変化する。
【００３２】
図２に示すように、液晶パネル２において、マトリックス状に配置された複数の画素は、表示画面に対して左視野用のデータを表示する画素ＰＬと、表示画面に対して右視野用のデータを表示する画素ＰＲとに振り分けられている。
本実施形態において、断面視、左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとが交互に配置されている。
左視野用の画素ＰＬと右視野用の画素ＰＲとの平面パターンは特に制限されない。例えば、平面視、ライン状に一列に配置された複数の左視野用の画素ＰＬからなるライン状の左視野用画素群と、ライン状に一列に配置された複数の右視野用の画素ＰＲからなるライン状の右視野用画素群とが、ストライプ状に交互に配置される。
【００３３】
対向基板１０６の視認側には、遮光部１０８Ａと開口部１０８Ｂとからなる視差バリア層１０８が形成されている。本実施形態では、視差バリア層１０８は１層でよいが、特許文献２のように必要に応じて複数設けても構わない。
視差バリア層１０８は、液晶表示装置１をなす個々の画素ＰＬ、ＰＲからの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整するものである。
液晶表示装置１において、隣接した遮光膜（ＢＭ）１０７Ａの間に形成された画素開口部１０７Ｂと、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂとは、開口位置がずれている。具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂとの間に、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂが位置している。
【００３４】
液晶表示装置１では、左視野用の画素ＰＬからの表示データは、左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂ及び視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂを通って、表示画面に対して左方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して左方にいる観察者に、左視野用の表示画像ＩＬが観察される。例えば正面から左方に２０〜５０°程度視角を振った範囲に表示画像ＩＬが観察される。
同様に、右視野用の画素ＰＲからの表示データは、右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂ及び視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂを通って、表示画面に対して右方に選択的に出射される。これによって、表示画面に対して右方にいる観察者に、右視野用の表示画像ＩＲが観察される。例えば正面から右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲に表示画像ＩＲが観察される。
【００３５】
液晶表示装置１では、上記のように左視野用の画素ＰＬからの表示データと右視野用の画素ＰＲからの表示データとが角度分離されて出射されるよう、遮光膜（ＢＭ）１０７Ａと視差バリア層１０８との距離、及び、画素開口部１０７Ｂと視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂの開口位置と開口径が設計されている。
【００３６】
本実施形態において、図１及び図３Ａに示すように、視差バリア層１０８は、ドット市松状に複数の開口部１０８Ｂが形成され、その他の領域が遮光部１０８Ａである平面パターンを有している。
視差バリア層１０８の平面パターンは上記例に限らず、表示画面に対して左方にいる観察者に左視野用の表示画像ＩＬが観察され、表示画面に対して右方にいる観察者に右視野用の表示画像ＩＲが観察されるよう、遮光部１０８Ａと開口部１０８Ｂとのパターンが設計されたものであればよい。
具体的には、互いに隣接した左視野用の画素ＰＬの画素開口部１０７Ｂと右視野用の画素ＰＲの画素開口部１０７Ｂとの間に、視差バリア層１０８の開口部１０８Ｂが位置していればよい。例えば図３Ｂに示すように、視差バリア層１０８は、ストライプ状に複数の開口部１０８Ｂが形成され、その他の領域が遮光部１０８Ａであるパターンを有していてもよい。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示装置１はさらに、ＢＬ１０１と液晶パネル２との間に、ＢＬ１０１側から特定の直線偏光（Ｐ偏光あるいはＳ偏光）を選択的に透過する直線偏光子１０２ａと視野角を広げるように補償する視野角補償フィルム（Wide Viewing(ＷＶ)フィルム）１０３ａとを順次備えている。
本実施形態の液晶表示装置１はまた、液晶パネル２の視認側に、液晶パネル２側から、視野角を広げるように補償する視野角補償フィルム（Wide Viewing(ＷＶ)フィルム）１０３ｂと特定の直線偏光（Ｐ偏光あるいはＳ偏光）を選択的に透過する直線偏光子１０２ｂとを順次備えている。
【００３８】
本実施形態において、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂは特定の直線偏光を選択的に透過し、それと直交する偏光軸の直線偏光を吸収する吸収型の直線偏光子である。吸収型の直線偏光子において、偏光軸（＝選択的に透過する特定の直線偏光の偏光軸）と吸収軸（＝選択的に吸収する特定の直線偏光の偏光軸）とは互いに直交した関係にある。
直線偏光子１０２ａ、１０２ｂは、特定の直線偏光を選択的に透過し、それと直交する偏光軸の直線偏光を反射する反射型の直線偏光子でもよい。
本実施形態において、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂはセルローストリアセテートフィルム（ＴＡＣ、図示略）を基板とした直線偏光子である。
視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂはλ／４板（ここで、「λ」は光の波長を示す。）等の位相差補償素子である。
【００３９】
通常のＴＮモードでは、液晶層のツイスト角は９０°に設定され、一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直に設計される（「略平行又は略垂直」の定義については、段落００１８を参照）。
本実施形態では、液晶層１０５は、電界無印加状態において略９０°ツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸方向はそれぞれ、液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向に対して略平行又は略垂直であり、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満に設計されている。
【００４０】
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置１が得られる。
【００４１】
表１に、本実施形態の液晶表示装置１における、直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度、視野角補償フィルム１０３ａ、１０３ｂの配向角度、及び電界無印加時の液晶層１０５の配向角度（＝配向膜のラビング角度）の設計例を示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
本明細書における「角度」及び「Δｎｄ値」の定義は、段落００１７−００１８を参照されたい。
本明細書において、特に明記しない限り、「Ｒｅ」は波長５５０ｎｍの面内レターデーション値であり、「Ｒｔｈ」は同波長の厚み方向のレターデーション値である。
【００４４】
図４〜図６を参照して、上記パラメータ設計とすることで、正面付近のＣＲは比較的低く、所望の視野方向（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置１が得られる理由について説明する。
【００４５】
図４は主な構成要素を取り出して示す分解斜視図である。
図５において、左図は通常のＴＮモードにおいてクロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を正面視野から見た場合の模式図であり、右図は通常のＴＮモードにおいてクロスニコルの関係にある一対の直線偏光子を斜め視野から見た場合の模式図である。図５においては、一対の直線偏光子を重ねて図示している。図中の矢印は一対の直線偏光子の吸収軸を示している。
【００４６】
通常のＴＮモードの１画面液晶表示装置では黒つぶれの階調反転方向が液晶分子が立ち上がる方向で発生するため、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度をいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定することで、上下方向に階調反転方向を持ってくるのが普通である。そうしないと階調反転が左右方向のどちらかで発生し、左右の見栄えの非対称性が顕著になってしまうためである。
よって、主な視角領域が左右方向にある左右２画面表示装置の場合も、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度とはいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に持ってくることが好ましい。
【００４７】
本実施形態では、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度と視認側の配向角度とをいずれも略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定している。
表１に示す設計例では、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側の配向角度を−４３°とし、視認側の配向角度を＋４３°としている。
【００４８】
ＴＮモードにおいて、ＢＬ側の直線偏光子１０２ａの偏光軸は、電界無印加時における液晶層１０５のＢＬ側端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向（＝液晶分子の長軸方向）に対して略平行もしくは略直交にする必要がある。視認側の直線偏光子１０２ｂの偏光軸は、電界無印加時における液晶層１０５の視認側端面の液晶分子１０５Ｘの配向方向に対して略平行もしくは略直交にする必要がある。
通常のＴＮモードでは、ＢＬ側の直線偏光子の吸収軸は、電界無印加時における液晶層のＢＬ側端面の液晶分子の配向方向に対して略平行にし、視認側の直線偏光子の吸収軸は、電界無印加時における液晶層の視認側端面の液晶分子の配向方向に対して略平行に設定することが多い。そのため、ＢＬ側及び視認側の直線偏光子の吸収軸はいずれも、液晶層の配向角度に合わせて、略＋４５°方向又は略−４５°方向に設定されることが多い。また、通常のＴＮモードでは、一対の直線偏光子は偏光軸が互いに直交したクロスニコル配置とすることが一般的である。
【００４９】
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度は、電界無印加時における液晶層１０５の近い側の端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度に一致させている。
表１に示す設計例では、ＢＬ側の直線偏光子１０２ａの吸収軸角度は電界無印加時における液晶層１０５の配向角度に合わせて−４３°とし、視認側の直線偏光子１０２ｂの吸収軸角度は電界無印加時における液晶層１０５の配向角度に合わせて＋４３°としている。
【００５０】
通常のＴＮモードでは、一対の直線偏光子の吸収軸を互いに直交関係（クロスニコルの関係）とし、電界無印加時における液晶層のＢＬ側端面の液晶分子はＢＬ側の直線偏光子の吸収軸に対して略平行に配向させ、電界無印加時における液晶層の視認側端面の液晶分子は視認側の直線偏光子の吸収軸に対して略平行に配向させることが一般的である。
上記のように配向した液晶層に電界を印加すると、液晶分子は基板に対し略垂直に配向して液晶の旋光性がなくなり、ＢＬ側の直線偏光子を通過した直線偏光は、クロスニコルの関係にある視認側の直線偏光子に完全に遮断される。一対の直線偏光子の吸収軸を互いに直交関係（クロスニコルの関係）にするのは、正面の視野においてＣＲを高くすることができるためである。
本実施形態では、正面から見た場合、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角が９０°（クロスニコルの関係）からずれているため、通常のＴＮモードに比較して正面付近のＣＲが低くなる。
【００５１】
通常のＴＮモードでは図５のように、斜め方向の視角において、例えば一対の直線偏光子の吸収軸の中間の方位（一方の吸収軸から４５°回転させた方位）において、正面から左右方向に視角を振っていくと、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角の正面視野からの見掛け上の角度が異なっていく。正面視野において一対の直線偏光子の吸収軸のなす角が９０°（クロスニコルの関係）の場合、斜め視野において一対の直線偏光子の吸収軸のなす角が見掛け上９０°より広くなりクロスニコルの関係がずれ、その視角においては光漏れが発生してＣＲが低下する。
【００５２】
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角を９０°より狭く８５°以上９０°未満に設計している。
かかる設計条件で、斜め方向の視角において、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸の中間の方位（一方の吸収軸から４５°回転させた方位）において、正面から視角を振っていくと、図６のように一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸のなす角が見掛け上９０°（クロスニコルの関係）に近づき、所望の斜め視野において完全９０°（クロスニコルの関係）あるいはそれに極めて近い角度にすることができ、その視角範囲においては光漏れが発生せず、所望の斜め視野においてＣＲを高くすることができる。
【００５３】
電界無印加時における液晶層１０５の上下端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度は、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸に対して略平行もしくは略垂直になっていればよく、本実施形態では略平行に設定している。
表１に示す設計例では、電界無印加時における液晶層１０５の上下端面の液晶分子１０５Ｘの配向角度を、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度と同一に設定しているが、近い方の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度とは±５°の範囲でずれていてもよく、かかる範囲であれば光学特性への影響はほとんどない。
【００５４】
本実施形態において、セルギャップについては従来のＴＮモードと同じ範囲で問題なく、液晶層１０５の波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄ値は３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に設計している。表１の設計条件では、Δｎｄ値を３７５ｎｍとしている。
【００５５】
表１の条件で液晶表示装置１を設計したときの、視野角特性の計算結果を図７及び図８に示す。比較例として、従来のＴＮモードの液晶表示装置の視野角特性の計算結果を図９及び図１０に示す。
従来のＴＮモードの液晶表示装置は、液晶のツイスト角を９０°、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角度を９０°、Δｎｄ値を３７５ｎｍとして、計算した結果である。表１以外の設計条件は、液晶表示装置１と従来のＴＮモードの液晶表示装置で同じ条件として、計算した。
図７及び図９は黒表示時の液晶表示装置の透過率の視角依存性の計算結果である。図８及び図１０はＣＲの視角依存性の計算結果である。いずれも、視角方向は左右方向である。
【００５６】
図７〜図１０に示すように、正面視野及びその付近の視野においては、本実施形態の液晶表示装置１は黒表示時の透過率が比較的高く、その結果、正面視野及びその付近のＣＲが比較的低くなっている。正面視野においては２つの表示画像ＩＬ、ＩＲが混ざり合う度合いが相対的に大きくなるが、他方の画像が混ざったとしても、ＣＲが低くなっているので混ざってくる画像を視認しづらくする。
正面視野から左右方向に視角を２０〜５０°程度振った斜め視野では、本実施形態の液晶表示装置１は従来のＴＮモードよりもＣＲが高くなっている。したがって、２画面表示装置において、もっとも多く観察される斜め視野においては、ＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、特に正面視野及びその近傍の視野において２つの表示画像ＩＬ、ＩＲが混ざり合う度合いが大きくなるため、正面視野及びその近傍の視野においてはＣＲを落として、本来視認させたい表示画像に合わせて他方の表示画像が混ざっても、本来視認させたい表示画像の輝度レベルを混ざってくる表示画像の輝度レベルよりも高くして、混ざってくる表示画像を視認しづらくしている。その一方で、所望の斜め視野においてはＣＲが高く良好な表示特性が得られるようにしている。
【００５８】
本実施形態では、特許文献１のように、予めクロストークを見積って補正量を算出し、それを駆動回路に反映させる必要がない。特許文献２のように、視差バリア層を複数設ける必要もない。
したがって、本実施形態によれば、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置１を提供することができる。
上述したように、本実施形態において視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００５９】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００６０】
「第２実施形態」
本発明に係る第２実施形態の視差バリア方式の複数画面表示液晶表示装置について説明する。本実施形態においても、左右２画面表示装置を例として、説明する。
本実施形態の液晶表示装置は基本構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様、バックライト（ＢＬ）を備えた透過型の液晶表示装置である。本実施形態の液晶表示装置が第１実施形態と異なるのは、液晶が電界無印加状態で略垂直配向したＶＡ(Vertical Alignment)モードである点である。
本実施形態においては基本構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態の図面及び符号を参照して、説明する。
【００６１】
ＶＡモードは正面視野のＣＲを非常に高くできることが長所であるが、この長所が視差バリア方式の複数画面表示装置においては、短所となってしまう。なぜなら、「発明が解決しようとする課題」の項において記載したとおり、特に複数の表示画像を分離する境界付近（左右２画面表示であれば、正面及びそれに近い浅い角度での視角）においては、本来視認させたい表示画像に視認させたくない他方の表示画像が漏れる比率が高くなり、この際、黒を表示させている視野に対して他方の明るい画像が混ざった場合、ＣＲが高いと本来観察されるべき黒の輝度が低いために、混ざってくる明るい画像が相対的に視認しやすくなるためである。
【００６２】
本実施形態では、視差バリア方式の左右２画面表示装置にＶＡモードを適用した場合に、正面視野及びそれに近い浅い角度範囲の視野においてはＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてはＣＲが比較的高くなる特性を実現したものである。
【００６３】
本実施形態において、液晶層１０５は電界無印加状態において略垂直配向しており、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸のなす角度は８５°以上９０°未満に設計されている。
【００６４】
通常のＶＡモードの液晶表示装置においては、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ０°又は９０°に設定され、一対の直線偏光子の吸収軸のなす角度は０°又は＋９０°に設計されている（本明細書における「角度」の定義については、段落００１８を参照。）。
本実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度をそれぞれ略＋４５°または略−４５°に設計し、かつ、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂのなす角度を８５°以上９０°未満に設計している。
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置が得られる。その理由は、第１実施形態と同様である。
本実施形態における設計例を表２に示す。
【００６５】
【表２】
本明細書における「角度」、「Ｒｅ」、「Ｒｔｈ」、及び「Δｎｄ」の定義については、段落００１７−００１８、００４３を参照されたい。
【００６６】
表２の条件で液晶表示装置を設計したときの、ＣＲの視野角特性（左右方向）の計算結果を図１１に示す。４分割されたマルチドメインＶＡモードを前提とし、ＴＡＣ補償のみの最もコストの低いＶＡモードで計算を実施した。一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度をいずれも略４５°方向に設定するため、電界印加時の液晶分子の倒れる方向は、０°方向、４５°方向、９０°方向、１３５°方向の計４方向で計算を実施した。正面視野及びその付近の視野においてはＣＲが低くなっているが、正面から左右方向に視角を２０°程度振った地点ではＣＲが高くなっており、所望の斜め視野においてＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００６７】
本実施形態によっても、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本実施形態においても、視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００６８】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００６９】
「第３実施形態」
本発明に係る第３実施形態の視差バリア方式の複数画面表示液晶表示装置について説明する。本実施形態においても、左右２画面表示装置を例として、説明する。
本実施形態の液晶表示装置は基本構成が第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様、バックライト（ＢＬ）を備えた透過型液晶表示装置である。本実施形態の液晶表示装置が第１実施形態と異なるのは、横電界駆動方式の液晶モードであるＩＰＳ（In-Plane Switching）モードあるいはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードである点である。これらのモードでは、一方の基板側に、画素電極と対向電極の両方が形成される。
本実施形態においては基本構成は第１実施形態と同様であるので、第１実施形態の図面及び符号を参照して、説明する。
【００７０】
ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードはＣＲ視野角特性が広いことが長所であるが、正面視野及びその付近の視野においてＣＲが高いために、視差バリア方式の複数画面表示装置として用いた場合、従来構成では「発明が解決しようとする課題」の項に記載したとおり、複数の表示画像のクロストークが視認されやすい。
【００７１】
本実施形態は、ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードを複数画面表示装置に用いた際に、正面視野及びそれに近い浅い角度での視野においてはＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてはＣＲが比較的高くなる特性を実現したものである。
【００７２】
本実施形態において、液晶層１０５は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（「角度」の定義については段落００１８を参照。）、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの偏光軸方向は、液晶層１０５の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直に設計されている。
【００７３】
通常のＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードの液晶表示装置においては、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ０°または＋９０°に設計される。本実施形態では、一対の直線偏光子の吸収軸角度はそれぞれ略＋４５°または略−４５°に設計している。
【００７４】
本実施形態では、上記設計条件とすることで、正面視野及びその近傍の視野のＣＲは比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左方及び右方に２０〜５０°程度視角を振った範囲）においてはＣＲが比較的高い液晶表示装置が得られる。
本実施形態における設計例を表３に示す。
【００７５】
【表３】
本明細書における「角度」、「Ｒｅ」、「Ｒｔｈ」、及び「Δｎｄ」の定義については、段落００１７−００１８、００４３を参照されたい。
【００７６】
正面視野及びその付近の視野のＣＲが比較的低く、所望の斜め視野においてＣＲが比較的高くなる原理は、第１〜第２実施形態とは異なる。
ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードでは、液晶層１０５の位相差（Δｎｄ値）が例えば２７０ｎｍとその他のモードよりも非常に大きく設計されるため、液晶層１０５の位相差が大きくなる斜め視野においては、液晶層１０５の位相差（Δｎｄ値）の影響が大きくなる。
【００７７】
正面視野及びその付近の視野のＣＲを低くし所望の斜め視野においてはＣＲを高くする設計パラメータは、ＴＮモードの第１実施形態及びＶＡモードの第２実施形態では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸角度が支配要因であったのに対して、ＩＰＳモードあるいはＦＦＳモードでは、電界無印加状態における液晶層１０５の一軸配向角度が支配要因となる。本実施形態では、電界無印加状態における液晶層１０５の一軸配向角度を略＋４５°または略−４５°の方向に設計している。
【００７８】
直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸は、電界無印加状態の液晶層１０５の一軸配向方向に対して略平行もしくは略垂直になっていればよい。表３の設計例では、一対の直線偏光子１０２ａ、１０２ｂの吸収軸は、電界無印加状態の液晶層１０５の一軸配向角度と同じ値に設定しているが、±５°の範囲でずれていてもよく、かかる範囲内のずれであれば光学特性への影響はほとんどない。
【００７９】
表３の条件で液晶表示装置を設計したときのＣＲの視野角特性（左右方向）の計算結果を図１２に示す。正面視野及びその付近の視野においてはＣＲが比較的低くなっているが、正面視野から左右方向に３０°程度振った地点ではＣＲが高くなっており、所望の斜め視野においてＣＲが高くガンマ特性のずれが小さい表示特性が得られている。
【００８０】
本実施形態によっても、回路構成を複雑化することなく、複数の視差バリア層を必須とせず低コストに、所望の視野領域において複数の表示画像のクロストークを低減することができ、コントラスト比が高く視認性が良好な視差バリア方式の液晶表示装置を提供することができる。
本実施形態においても、視差バリア層１０８を複数設けることは必須ではないが、特許文献２のように視差バリア層１０８を複数設けても構わない。
【００８１】
本実施形態は視差バリア方式の液晶表示装置に有効なものであるが、表示画面に対して斜め方向を所望の視野とする任意の液晶表示装置に適用可能でき、コントラスト比が高く視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【００８２】
「設計変更」
本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、設計変更可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１ 液晶表示装置
２ 液晶パネル
１０１ バックライト（ＢＬ）
１０２ａ、１０２ｂ 直線偏光子
１０３ａ、１０３ｂ 視野角補償フィルム
１０４ ＴＦＴ基板
１０５ 液晶層
１０５Ｘ 液晶分子
１０６ 対向基板（ＣＦ基板）
１０７Ａ 遮光膜（ＢＭ）
１０７Ｂ 画素開口部
１０８ 視差バリア層
１０８Ａ 視差バリア層の遮光部
１０８Ｂ 視差バリア層の開口部
ＰＬ 左視野用の画素
ＰＲ 右視野用の画素
ＩＬ 左視野用の表示画像
ＩＲ 右視野用の表示画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加するための電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、電界無印加状態においてツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、前記液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置。
【請求項２】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加する電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において略垂直配向しており、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置。
【請求項３】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置された一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備え、
前記一対の基板のうち一方の基板に、前記液晶層に対して横電界を印加する一対の電極が備えられた横電界駆動方式の液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（ここで、「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」としたときの値である。）、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向は、前記液晶層の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直である液晶表示装置。
【請求項４】
前記一対の基板のうち視認側の基板に、前記液晶表示装置をなす個々の画素からの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整する少なくとも１層の視差バリア層を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加するための電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は、電界無印加状態においてツイスト配向しており、かつ波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向はそれぞれ、前記液晶層の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直であり、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置。
【請求項２】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置され、当該液晶層に電界を印加する電極をそれぞれ備えた一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備えた液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において略垂直配向しており、
前記一対の直線偏光子の偏光軸のなす角度が８５°以上９０°未満である液晶表示装置。
【請求項３】
液晶層と、当該液晶層を挟持して対向配置された一対の基板と、当該一対の基板の外側に設けられ、特定の直線偏光を選択的に透過する一対の直線偏光子とを備え、
前記一対の基板のうち一方の基板に、前記液晶層に対して横電界を印加する一対の電極が備えられた横電界駆動方式の液晶表示装置であって、
前記液晶層は電界無印加状態において一軸配向しており、かつ一軸配向角度が−４５°超−４０°以下、若しくは＋４０°以上＋４５°未満であり（ここで、「角度」は表示画面に対して真正面から見たときに時計の３時方向を０°とし、そこから反時計回り方向を「＋」、時計回り方向を「−」としたときの値である。）、
前記一対の直線偏光子の偏光軸方向は、前記液晶層の一軸配向方向に対して略平行又は略垂直である液晶表示装置。
【請求項４】
前記一対の基板のうち視認側の基板に、前記液晶表示装置をなす個々の画素からの表示データがそれぞれ特定の角度範囲の視野領域に選択的に出射されるよう調整し、異なる角度範囲の複数の視野領域に異なる表示画像を表示するよう調整する少なくとも１層の視差バリア層を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−６３５８４（Ｐ２０１２−６３５８４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７８２１（Ｐ２０１０−２０７８２１）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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