表示装置
【課題】2D表示時及び3D表示における表示品質を向上することが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置である。前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、X方向に延在しY方向に並設されるくし歯電極PXと、他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極CTと、前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するポストスペーサPSとを備え、前記ポストスペーサPSは、一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極PXから離れた領域に配置される。
【解決手段】画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置である。前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、X方向に延在しY方向に並設されるくし歯電極PXと、他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極CTと、前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するポストスペーサPSとを備え、前記ポストスペーサPSは、一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極PXから離れた領域に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に係わり、特に、画像を表示する表示パネルの表示面側にレンズ機能を有する液晶表示パネルを配置した液晶レンズ方式の3次元表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
眼鏡等を使用することなく裸眼による2次元(2D)表示と3次元(3D)表示とが切り替え可能な表示装置は、例えば、画像表示を行う第1の液晶表示パネルと、該第1の液晶表示パネルの表示面側(観察者側)に配置され、3D表示時には観察者の左右眼に別々の光線を入射させる視差障壁を形成する第2の液晶表示パネルとを備える構成となっている。このような2D表示と3D表示を切り替え可能な液晶表示装置では、第2の液晶表示パネルの液晶分子の配向を制御することにより、第2の液晶表示パネル内の屈折率を変化させ、表示面の上下方向に延在し左右方向に並設されるレンズ(レンチキュラレンズ、シリンドリカルレンズアレイ)領域を形成し、左右眼に対応する画素の光を観察者の視点へと振り向ける構成となっている。
【0003】
このような構成からなる液晶レンズ方式の3次元表示装置は、例えば、特許文献1に記載の立体画像表示装置がある。この特許文献1に記載の表示装置では、液晶層を介して対向配置される一対の上部透明基板及び下部透明基板にそれぞれ櫛歯状の電極が形成される構成となっている。この構成により、上部透明基板の電極及び下部透明基板の電極に印加する電圧を制御し、2D表示と3D表示を切り替え制御可能とすると共に、3D表示時における視差数を制御可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−224191号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
第2の液晶表示パネルを液晶レンズとして有効に機能させるためには、液晶層の高さ(厚さ)すなわち第1基板(上側透明基板)と第2基板(下側透明基板)とのギャップが20〜100μm程度必要であり、第1の液晶表示パネルよりも広いギャップが必要である。このような広いギャップを保持するためには、画像表示用の第1の液晶表示パネルよりも大きなスペーサビーズ等のスペーサ部材が必要となる。
【0006】
このように直径が大きなスペーサビーズをスペーサ部材として用いた場合、第2の液晶表示パネルの面内方向に占めるスペーサビーズの面積も大きくなるので、第1の液晶表示パネルから出射される表示光の内で、スペーサビーズ内を透過する割合も多くなる。このとき、スペーサビーズに到達した表示光はスペーサビーズに入出射する際に、それぞれ液晶層とスペーサビーズとの境界面において屈折した後に透過する光と、境界面において反射される光とに分けられ、それぞれの光が表示光として第2の液晶表示パネルから出射されることとなる。
【0007】
特に、2D表示と3D表示を切り替え可能な第2の液晶表示パネルにおいては、くし歯電極と共通電極との間に印加する電界により液晶層の屈折率を制御し、シリンドリカルレンズアレイを形成している。一方、スペーサビーズの屈折率はその形成材料に固有の屈折率で変化しないこととなる。このため、2D表示と3D表示との切り替えでは、くし歯電極付近での屈折率変化が大きくなる。
【0008】
このために、スペーサビーズがくし歯電極付近に配置された場合、スペーサビーズと液晶層との屈折率差が大きくなる。その結果、スペーサビーズと液晶層との境界面での表示光の屈折角や反射等が大きくなり、表示光の光散乱が大きくなってしまうので、スペーサビーズが観察者に認識されてしまう等の問題が生じて表示品質が低下してしまうという問題がある。さらには、大きなスペーサビーズが液晶の配向状態を乱してしまい、3D表示時におけるレンズ性能を低下させてしまうということも懸念される。
【0009】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決すべく、本発明の表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置であって、前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、Y方向に延在しX方向に並設されるくし歯電極と、他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極と、前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するスペーサ部材とを備え、前記スペーサ部材は、前記一対の透明基板の内、何れか一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極から離れた領域に配置されるものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することができる。
【0012】
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態1の表示装置である液晶表示装置の全体構成を説明するための断面図である。
【図2】本発明の実施形態1の表示装置における第1の液晶表示パネルの画素構成を説明するための図である。
【図3】本発明の実施形態1の表示装置における第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図である。
【図4】図3に示すA−A’線での断面図であり、2D表示時における実施形態1の第2の液晶表示パネルでのレンズ動作を説明するための図である。
【図5】図3に示すA−A’線での断面図であり、3D表示時における実施形態1の第2の液晶表示パネルでのレンズ動作を説明するための図である。
【図6】実施形態1のポストスペーサの側壁面とラビング方向との関係を説明するための図である。
【図7】実施形態1のポストスペーサの側壁面とラビング方向との関係を説明するための図である。
【図8】図3に示すB−B’線での断面図である。
【図9】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるくし歯電極と液晶層の屈折率分布との関係を説明するため図である。
【図10】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサ部分の拡大断面図である。
【図11】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサ部分の拡大断面図である。
【図12】本発明の実施形態1の表示装置における他の第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図である。
【図13】本発明の実施形態2の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための断面図である。
【図14】本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルを構成する第1基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図15】本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルを構成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図16】本発明の実施形態3の第2の液晶表示パネルにおける1画素分の平面図である。
【図17】図16に示すD−D’線での断面図である。
【図18】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおける1画素分の平面図である。
【図19】本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第1基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図20】本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図21】図19及び図20中にE,E’で示す領域の表示面側からの拡大図である。
【図22】図21に示すF−F’線での断面図である。
【図23】図21に示すG−G’線での断面図である。
【図24】本発明の表示装置を備える情報機器の概略構成を説明するための図である。
【図25】本発明の表示装置を備える他の情報機器の概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。また、図中に示すX,Y,Zは、それぞれX軸,Y軸,Z軸を示す。
【0015】
〈実施形態1〉
図1は本発明の実施形態1の表示装置である液晶表示装置の全体構成を説明するための断面図であり、以下、図1に基づいて、実施形態1の表示装置の全体構成を説明する。ただし、以下の説明では、画像表示を行う表示パネルとして非発光型の第1の液晶表示パネルLCD1を用いる場合について説明するが、画像表示を行う表示パネルは他の非発光型の表示パネル、または有機EL表示パネルやプラズマ表示パネル等の自発光型の表示パネル等を用いる構成であってもよい。
【0016】
実施形態1の液晶表示装置は、画像表示用の液晶表示パネルである第1の液晶表示パネルLCD1と、透過光の屈折率を制御してレンズ(レンチキュラレンズ、シリンドリカルレンズアレイ)として機能する第2の液晶表示パネルLCD2とを備える構成となっている。この構成からなる実施形態1の液晶表示装置は、図1に示すように、バックライトユニット(バックライト装置)BLUから順番に、第1の液晶表示パネルLCD1、及び第2の液晶表示パネルLCD2がそれぞれ重ねて配置されている。すなわち、第1の液晶表示パネルLCD1の表示面側(観察者側)に第2の液晶表示パネルLCD2が配置されている。このとき、第1の液晶表示パネルLCD1と第2の液晶表示パネルLCD2との位置合わせがずれるのを防止するために、第1の液晶表示パネルLCD1と第2の液晶表示パネルLCD2とは接着部材ADHにより固定されている。
【0017】
なお、接着部材ADHとしては、周知の樹脂部材等からなり、第1基板SUB11,SUB21及び第2基板SUB12,SUB22として使用する透明基板(例えば、ガラス基板)と略同等の屈折率を有する部材を用いる。また、第1の液晶表示パネルLCD1とバックライトユニットBLUは周知の構成となるので、拡散板等の光学シートは省略する。さらには、第2基板SUB22の表示面側に、周知の保護フィルムや前面板等、さらには周知のタッチパネル等を設ける構成であってもよい。
【0018】
実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、例えば、液晶分子がホモジーニアス配向された液晶表示パネルで形成されており、ガラス基板等の周知の一対の透明基板(第1基板SUB21,第2基板SUB22)が対向配置されており、該第1基板SUB21と第2基板SUB22により液晶LC2挟持する構成となっている。また、第1基板SUB21にはくし歯電極(第1の電極、短冊状電極)が形成され、第2基板SUB22には共通電極(第2の電極)が形成され、くし歯電極と共通電極との間が同電位では、液晶層LC2に電界が印加されない状態となり、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光(表示画像)をそのままで透過(通過)させる2D表示となる。また、第1の電極と第2の電極とに異なる電圧いわゆる交番電圧が印加され、液晶層LC2に電界が印加される場合に、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光を観察者の左右眼に別々に入射させる両眼視差を与えるための視差障壁となるレンズ作用を行う3D表示(裸眼3D表示)となる。このように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、液晶に電界を印加しない状態においては入射光(表示光)をそのまま透過させる液晶表示パネルとして動作する。ただし、第2の液晶表示パネルLCD2はホモジーニアス配向に限定されることはなく、他の方式であってもよい。
【0019】
また、実施形態1の第1の液晶表示パネルLCD1は周知のIPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示パネルであり、液晶層LC1を介して、ガラス基板等の周知の一対の透明基板(第1基板SUB11,第2基板SUB12)が対向配置される構成となっている。第1基板SUB11には周知の薄膜トランジスタや画素電極、共通電極等が形成され、第2基板SUB12にはカラーフィルタや周知のブラックマトリクス等が形成されている。このとき、例えば、第1基板SUB11は第2基板SUB12よりも大きな透明基板で形成され、周辺部に外部との接続のための接続端子等が形成されている。また、第1基板SUB11と第2基板SUB12と固定及び液晶の封止は、第2基板SUB12の周辺部に沿って環状に塗布された周知のシール材で固定され、液晶も封止されている。さらには、第1基板SUB11のバックライト装置側(液晶側の面と対向する面)には、第1の偏光板POL1が配置され、第2基板SUB12の表示面側(液晶側の面と対向する面)には、第2の偏光板POL2が配置され、第1の偏光板POL1と第2の偏光板POL2は偏光方向が90°をなすように配置されている。ただし、第1の液晶表示パネルLCD1は、IPS方式の液晶表示パネルに限定されることはなく、TN方式の液晶表示パネル、VA(Vertical Alignment)方式の液晶表示パネル等の他の方式の液晶表示パネルを用いる構成であってもよい。
【0020】
図2に示すように、実施形態1の第1の液晶表示パネルLCD1では、第1基板SUB11の液晶側の面であって表示領域内には、例えば、Y方向に延在しX方向に並設されるゲート線GLと、X方向に延在しY方向に並設されるドレイン線DLが形成されている。このドレイン線DLとゲート線GLとで囲まれる矩形状の領域は、第2基板SUB12に形成される赤(R),緑(G),青(B)のカラーフィルタに対応しており、このRGBの3つの副画素SPLからなる画素領域(以下、画素と略記する)PXLが、表示領域内においてマトリックス状に配置される。このとき、実施形態1においては、Y方向に長く伸びるくし歯電極PXに沿ってシリンドリカルレンズ状の液晶レンズが形成されるので、RGBの各副画素SPLもY方向に並設される構成としている。ただし、RGBの各副画素SPLの並設方向はY方向に限定されることはなく、RGBの各副画素SPLがX方向に並設される構成等の他の配列であってもよい。
【0021】
各副画素SPLは、例えば、ゲート線GLからの走査信号によってオンされる図示しない薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタのソース電極に接続され、ドレイン線DLからの階調信号(階調電圧)が供給される画素電極とを備えている。また、IPS方式の液晶表示パネルの場合には、薄膜トランジスタが形成される側の第1基板SUB11に、階調信号の電位に対して基準となる電位を有する共通信号が供給される共通電極を備える。ただし、VA方式やTN方式の液晶表示パネルの場合には、第2基板SUB12の側に、カラーフィルタ等と共に共通電極が形成される。
【0022】
なお、実施形態1の液晶表示パネルLCD1では、液晶が封入された領域の内で、赤(R),緑(G),青(B)の各副画素からなるカラー表示用の画素PXLの形成される領域が表示領域となる。従って、液晶が封入されている領域内であっても、画素が形成されておらず表示に係わらない領域は表示領域とはならない。
【0023】
〈第2の液晶表示パネルの構成〉
図3は本発明の実施形態1の表示装置における第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図、図4及び図5は図3に示すA−A’線での断面図である。特に、図3はくし歯電極PXとポストスペーサ(柱状スペーサ、カラムスペーサ、スペーサ部材)PSとの位置関係を説明するための図、図4は2D表示時におけるレンズ動作を説明するための図、図5は3D表示時におけるレンズ動作を説明するための図である。以下、図3〜図5に基づいて、実施形態1の第2の液晶表示パネルについて詳細に説明する。
【0024】
図3に示すように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21の液晶面側にY方向に延在しX方向に並設される複数のくし歯電極PXが形成されている。また、第1基板SUB21には、第2の液晶表示パネルLCD2の長辺側の一方の辺縁部に沿って配線部WRがX方向に延在して形成され、この配線部WRに各くし歯電極PXの一端が電気的に接続される構成となっている。くし歯電極PX及び配線部WRは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やZnO(酸化亜鉛)系の透明導電膜で形成される。ただし、くし歯電極PX及び配線部WRは透明導電膜に限定されることはなく、アルミニウム等の金属薄膜のように、透明性を有しない導電性薄膜であってもよい。
【0025】
このとき、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光すなわち第2の偏光板POL2を通過した光の偏光方向は図中の矢印F1で示す向きとなり、この表示光が第2の液晶表示パネルLCD2に入射することとなる。従って、第2の液晶表示パネルLCD2へ入射する光(表示光)の偏光方向(入射偏光方向)は、各くし歯電極PXとのなす角度が80〜90°となる。また、この入射偏光方向F1に対して、概ね平行となるように液晶層LC2の液晶分子を配向させることによって、第2の液晶表示パネルLCD2の透過に伴う表示光の減衰を低減できる。従って、第2の液晶表示パネルLCD2では、液晶層LC2の液晶分子が入射偏光方向に対して概ね平行に配向するようなラビング処理(配向処理)がなされる構成となっている。これにより、第2の液晶表示パネルLCD2におけるラビング角度は、くし歯電極PXに対して80〜90°の角度をなす構成となり、液晶層LC2の液晶分子の長軸方向は矢印F1で示す入射偏光方向に配向される。また、図中の矢印F2に示すように、液晶分子の長軸方向すなわち配向方向の屈折率はneとなり、これと垂直方向の屈折率はnoとなる。
【0026】
このように、実施形態1の液晶表示装置では、第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向(第2の偏光板POL2の透過軸方向)を、当該第2の液晶表示パネルLCD2の長辺(X方向)であるシリンドリカルレンズの並設方向に対して0〜10°の角度としている。このとき、第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向が所望の方向の直線偏光の場合、第1の液晶表示パネルLCD1の表示モードは限定されない。第1の液晶表示パネルLCD1の偏光方向が所望の方向の直線偏光と異なる場合には、例えば、第2の偏光板POL2と第2の液晶表示パネルLCD2との間に周知の位相差部材を設け、偏光方向が所望の方向の直線偏光となるように偏光することによって、本願発明を適用可能である。
【0027】
また、X方向に並設されるくし歯電極PXとの間の領域には、くし歯電極PXの延在方向すなわちY方向に沿い、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔(ギャップ)を所定間隔(例えば、20〜100μm程度必要)に保持するためのスペーサ部材であるポストスペーサPSが形成されている。このポストスペーサPSは感光性を有する材料である感光性樹脂材料を用いて形成されており、実施形態1では、X方向に対しては2本のくし歯電極PX毎に配置される構成となっている。特に、くし歯電極PXの並設方向であるX方向に対して、隣接するくし歯電極PXとの間の領域の内で、各くし歯電極PXからポストスペーサPSまでの距離が大きくなるような配置とするために、ポストスペーサPSは隣接するくし歯電極PXのほぼ中間に配置されている。また、実施形態1のポストスペーサPSは、第1基板SUB21と第2基板SUB22とのギャップを保持できる強度が得られる範囲において、極力少ない密度で配置するために、くし歯電極PXの延在方向すなわちY方向に対しても、X方向と同程度の間隔で配置されている。このように、ポストスペーサPSが周期的に配置される構成により、観察者にポストスペーサPSを認識されにくくしている。
【0028】
ポストスペーサPSを周期的に配置する場合、X方向の周期をPxとすると、X方向周期PxはNQ(ただし、Nは自然数で3〜10が望ましい、Qはくし歯電極PXの周期(ピッチ))となる。また、Y方向の周期PyもX方向周期と同じNQとすると、ポストスペーサと表示パネルの画素との相対的な関係が、X方向とY方向で同じとなり望ましい。さらには、Py=MQ(ただし、Mは自然数であり、M≠Nであり、3〜10が望ましい)としてもよい。ただし、第1の液晶表示パネルLCD1の画素周期との間で干渉が生じる場合には、Mを実数としてもよい。さらには、ポストスペーサPSをランダムに配置してもよい。同様に、Nも一定ではなく、場所によってランダムに変えてもよい。すなわち、くし歯電極PX及びスペーサ部材SPの配置は、図3に示す構成に限定されることはなく、第1及び第2の液晶表示パネルLCD1,LCD2の大きさ及び解像度に応じて適宜選択可能である。なお、実施形態1では、Q=200μmであるが、これに限定されることはない。
【0029】
また、各ポストスペーサPSは、表示面方向すなわち第1基板SUB21の主面と平行な面での断面形状が正方形となる角柱で形成されており、ポストスペーサPSの側壁面の内で対向する一対の側壁面が配向膜のラビング方向と略同一方向となるように配置されている。すなわち、図6に示すように、図中に矢印RUDで示すラビング方向に対して、ポストスペーサPSの対向する一対の側壁面の一方が略垂直(他方の側壁面は略平行)となるように、当該ポストスペーサPSが配置される。このような角度でポストスペーサPSを構成とすることにより、ラビング方向RUDに略垂直をなす側壁面近傍の液晶分子がラビング方向に配向されるので、ポストスペーサPSの配置に伴う配向乱れを低減でき、さらに表示品質を向上できるという格別の効果を得ることができる。
【0030】
例えば、図7に示すように、矢印RUDで示すラビング方向に対して、ポストスペーサPSの側壁面が45°の角度となる場合、各側壁面の近傍では、液晶分子が側壁面と直交するように配向方向が変化してしまうので、ポストスペーサPSの近傍の全ての液晶分子がラビング方向RUDとは異なる配向となり、光散乱が生じてしまう。ただし、ポストスペーサPSの断面形状は正方形に限定されることはなく、長方形(矩形)や三角形以上の多角形でもよい。さらには、ポストスペーサPSを中心として、近傍の液晶分子が放射状に配向されることとなるが、断面形状が円形となる円柱状のポストスペーサPSを用いる構成であってもよい。
【0031】
以上の構成により、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2を用いた3D表示時では、隣接して配置される各くし歯電極PXの間の領域にY方向に延在するシリンドリカルレンズが形成されるので、X方向に並設されるレンチキュラル状のシリンドリカルレンズアレイが形成される。このとき、第2の液晶表示パネルLCD2のシリンドリカルレンズアレイが形成される領域は、第1の液晶表示パネルLCD1の表示領域に対応する領域である。その結果、実施形態1の液晶表示装置では、観察者の左右両眼がX方向に並んでいる場合に、異なる画素の光すなわち異なる視点の画像を観察者の左右両眼にそれぞれ振り分けることが可能となり、立体視が可能となる。
【0032】
〈2D表示動作と3D表示動作〉
以下、図4及び図5に基づいて、実施形態1の液晶表示装置における表示動作を説明する。
【0033】
実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、図4及び図5に示すように、第1基板SUB21の液晶面側にくし歯電極PXが形成され、第2基板SUB22の液晶面側に共通電極CTが形成されている。また、X方向に隣接するくし歯電極PXとの間には2個の画素PXLが配置される構成となっており、一方の画素PXLが左目用の画素PXL(L)となり、他方の画素PXLが右目用の画素PXL(R)となる。このとき、左目用の画素PXL(L)から右目用の画素PXL(R)までの間隔すなわちX方向の画素ピッチをP、隣接するくし歯電極PXの間隔すなわちX方向のくし歯電極ピッチをQとした場合、実施形態1においては、Q≒2Pを満たす画素ピッチPとくし歯電極ピッチQで、実施形態1の液晶表示装置が形成されている。
【0034】
図4に示すように、くし歯電極PXと共通電極CTとの間の電位差が0(ゼロ)ボルト、すなわちくし歯電極PXと共通電極CTとに同じ電圧が印加される2D表示時には、第2の液晶表示パネルLCD2における液晶分子LC2は初期配向状態のままとなる。このとき、液晶層LC2の液晶分子の長軸方向(矢印F2で示す屈折率neの方向)は、矢印F2で示す入射偏光方向と概ね平行であり、入射光に対して液晶層LC2は作用しないので、液晶層LC2に入射した光はそのまま透過する。その結果、第1の液晶表示パネルLCD1の全ての画素PXLからの表示光が観察者の左右の目に共に到達し、2D表示の画像が認識されることとなる。
【0035】
一方、図5に示すように、くし歯電極PXと共通電極CTとの間に交流電圧(交番電圧)Vが印加され、対向配置される各くし歯電極PXと共通電極CTの間に電界が生じる場合、この電界強度に応じて液晶分子の配列方向が制御され、液晶層LC2に配向分布が生じる。この配向分布では、くし歯電極PXと共通電極CTとが重畳する領域の液晶分子は立ち上がり、くし歯電極PXの近傍の液晶層LC2の屈折率が小さくなるため、液晶層LC2がくし歯電極の間の領域を中心とする凸レンズとして作用する。その結果、第2の液晶表示パネルLCD2には、Y方向に延在しX方向に並設される複数のシリンドリカルレンズが形成される。
【0036】
ここで、2視点の場合、シリンドリカルレンズの並設方向に右目用の画素PXL(R)と左目用の画素PXL(L)とが交互に配置されている。その結果、図5中に矢印で示すように、右目用の画素PXL(R)からの表示光は図5中の焦点位置REで示す観察者の右目のみに到達する。同様にして、左目用の画素PXL(L)からの表示光は観察者の左目のみに到達する。すなわち、右目用の画素PXL(R)からの表示光と、左目用の画素PXL(L)からの表示光とが分離して結像され、3D表示が得られることとなる。なお、ここでは2視点の場合について説明したが、3視点以上の多視点の場合であっても前述と同様に本願発明を適用可能である。
【0037】
〈ポストスペーサの詳細構成〉
図8は図3のB−B’線での断面図、図9は本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるくし歯電極と液晶層の屈折率分布との関係を説明するための図であり、以下、図8及び図9に基づいて、実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサとくし歯電極PXとの位置関係について詳細に説明する。ただし、図9は2D表示時及び3D表示時における1つのシリンドリカルレンズを形成するための一対のくし歯電極PX間におけるX方向の屈折率の計測結果のグラフであり、一対のくし歯電極PXのX方向の中心位置を基準(0(ゼロ)))とした場合を示している。
【0038】
図8に示すように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1の液晶表示パネルLCD1からの光(表示光)Kが裏面側から入射される第1基板SUB21の液晶面側にくし歯電極PXが形成され、該くし歯電極PXの上面を覆うようにして配向膜ORIが形成されている。また、配向膜ORIの上層すなわち配向膜ORIの液晶面側には、ポストスペーサPSが形成されている。この構成は、例えば、配向膜ORIの形成後に周知のラビング処理を行い、この後にポストスペーサPSを形成することにより可能である。このように、実施形態1においては、ポストスペーサPSを第1基板SUB21に形成することにより、くし歯電極PXとの正確な位置合わせを容易に可能としている。なお、配向膜ORIの形成後にポストスペーサPSを形成し、このポストスペーサPSの形成後にラビング処理を行う構成であってもよい。
【0039】
一方、液晶層LC2を介して第1基板SUB21に対向配置される第2基板SUB22の液晶面側には、図示しないRGBの各カラーフィルタが形成されており、さらには必要に応じて、周知のブラックマトリクス等の遮光膜も形成されている。このカラーフィルタやブラックマトリクスの上層すなわち液晶面側には、共通電極CTが形成され、該共通電極CTを覆うようにして配向膜ORIが形成されている。なお、ポストスペーサPSを第2基板SUB22の側にのみに形成する構成であってもよい。
【0040】
このような構成からなる実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2における屈折率は、図9に示すように、2D表示時においてはグラフG1から明らかなように、区間−Q/2〜区間Q/2の範囲すなわち全領域おいて屈折率がneで一定となる。このとき、くし歯電極PXと共通電極CTとの間には同じ電圧が印加され、くし歯電極PXと共通電極CTとの間には電界が生じない構成となる。その結果、液晶分子は初期配向の状態に保持されることとなり、第2の液晶表示パネルLCD2の屈折率がneで一定となる。
【0041】
一方、くし歯電極PXと共通電極CTとに異なる電圧が供給され、液晶層LC2に電界が印加される3D表示時においては、グラフG2から明らかなように、位置0(ゼロ)を中心としてX方向(図中の左右)に対して屈折率が対称の分布となり、Y方向に延在するシリンドリカルレンズが形成されることとなる。
【0042】
特に、くし歯電極PXから離れた区間である区間P3〜区間P4すなわち一対のくし歯電極PXの中心位置「0(ゼロ)」の近傍(各シリンドリカルレンズの光軸の近傍)では、図9から明らかなように、3D表示時においても液晶分子が寝たままとなり、その屈折率変化が小さく、屈折率neに近い値となる。従って、区間P3〜区間P4の領域に屈折率neのポストスペーサPSを配置した場合、3D表示時であってもポストスペーサPSと液晶層LC2との屈折率差の変化を小さくすることが可能となる。その結果、2D表示時と3D表示時とを切り替えた場合であっても、ポストスペーサPSによる光(表示光)の散乱を大幅に抑制することができ、観察者にポストスペーサPSが認識されることを防止できると共に、2D表示時及び3D表示時の表示画質を向上することができる。さらには、ポストスペーサPSによる光散乱を大幅に低減できるので、3D表示時における表示光のクロストークすなわち右目用の表示光と左目用の表示光とのクロストークを低減でき、3D表示の品質(立体感、3D感)も向上させることができる。
【0043】
なお、区間−Q/2〜区間P1及び区間P2〜区間Q/2においては、くし歯電極PXと共通電極CTとが液晶層LC2を介して重畳する領域となる。従って、3D表示時においては、くし歯電極PXの近傍ではくし歯電極PXと共通電極CTとの間に印加される電場によって液晶分子が立ち上がり、屈折率が小さくなる。その結果、くし歯電極PX上での屈折率は、屈折率noに近い値となる。このとき、くし歯電極PXの近傍ではディスクリネーションすなわち液晶分子の配向乱れが発生しやすく、この配向乱れにより屈折率分布が複雑となる。
【0044】
また、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSの屈折率nspを液晶の屈折率neに近い値とすることで屈折率差が小さくなり、2D表示時においても3D表示時においても、ポストスペーサ2がより見えにくくなる。特に、ポストスペーサPSの屈折率がneよりも小さいと、ポストスペーサPSと液晶との界面で全反射を起こしてポストスペーサPSが見えやすくなる。画素の端から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線の角度は、5°から8°程度であり、また液晶表示パネルLCD2に用いる液晶の屈折率neは1.7程度であることから、画素の端から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線が全反射を起こさないようにするためには、ポストスペーサPSの屈折率npsと液晶層LC2の屈折率neとの屈折率差を0.24以下、さらには0.15以下とすることが望ましい。さらに、画素の中心から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線の角度は、2.5°から4°程度であることから、画素の中心から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線が全反射を起こさないようにするためには、ポストスペーサPSの屈折率npsと液晶層LC2の屈折率neとの屈折率差を0.12以下、さらには0.07以下とすることが望ましい。
【0045】
〈ポストスペーサPSの縦断面形状〉
図10は本発明の実施形態1のポストスペーサ部分の拡大断面図であり、以下、図10に基づいて、実施形態1のポストスペーサPSのXZ平面での断面形状について説明する。前述するように、ポストスペーサPSの形成行程において、当該ポストスペーサPSの側壁面が第1基板SUB21の法線方向と平行に形成することが好ましいが、製造ばらつき等により、全てのポストスペーサPSの側壁面が法線方向と平行に形成することは困難である。このために、実施形態1においては、ポストスペーサPSを形成する際のエッチングばらつきを考慮して、ポストスペーサPSの上部側(上面側、頭頂側)よりも底面側(底辺側)を大きく形成すると共に、ポストスペーサPSの屈折率npsを制御する構成としている。以下、詳細に説明する。
【0046】
図10から明らかなように、実施形態1のポストスペーサPSは、底面側すなわち第1基板SUB21側の幅Sよりも上部側すなわち第2基板SUB22側に幅S1の方が小さくなるように形成され、その面積も底面側よりも上部側が小さくなるので、第1基板SUB21の裏面側から入射される表示光Kの内でポストスペーサPS内に入射する光が多くなる。このため、第1基板SUB21を介してポストスペーサPSに直接入射した光が、ポストスペーサPSと液晶層LC2の境界面すなわちポストスペーサPSの側壁面から液晶層LC2に出射することが望ましい。
【0047】
通常、ポストスペーサPS内の表示光(図10中に矢印K1で示す)が液晶層LC2との境界面に到達した場合、その一部が反射光(図10中に矢印K2で示す)として再びポストスペーサPS内に反射され、残りが透過光(図10中に矢印K3で示す)として液晶層LC2に入射する。このとき、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neに等しい、または屈折率neよりも小さい場合に境界面での全反射が生じることを防止できるので、nps≦neを満たす材料でポストスペーサPSを形成することが好ましい。
【0048】
例えば、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neよりも大きい場合には、ポストスペーサPSの内部に入射して境界面に達した光K1が境界面で反射される割合が増加する。さらには、境界面に達した光K1が全反射を起こす臨界角が生じ、この臨界角以上の入射角で境界面に入射した光K1は全反射されると共に、臨界角以下の入射角で入射した光も屈折角が大きくなり、ポストスペーサPSの近傍で大きく光が乱れてしまうこととなる。特に、ポストスペーサPSの底面側(幅S)は上部側(幅S1)よりも大きく形成されている。このために、ポストスペーサPSに入射した光が境界面で多く反射される場合、ポストスペーサPSの内部の光が上部側に集光され、該上部側から出射されることとなるので、周囲の領域よりも明るくなってしまう。さらには、ポストスペーサPSの近傍領域の内で、特に、領域S2,S3ではその外側の周辺領域よりも暗くなってしまう。その結果、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neよりも大きい場合は、ポストスペーサPSが認識されやすくなってしまうと共に、光散乱により2D表示時及び3D表示時の表示品質が低下してしまう。これらの現象を防止して表示品質を向上させるために、ポストスペーサPSの屈折率npsは液晶層LC2の屈折率ne以下であることが好ましい。
【0049】
ただし、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、図11に示すように、ポストスペーサPS上部側よりも底面側の面積が小さくなるような構成であってもよい。この場合、液晶層LC2内の表示光(図11中に矢印K4で示す)がポストスペーサPSとの境界面に到達した場合、その一部が反射光(図11中に矢印K5で示す)として再び液晶層LC2内に反射され、残りが透過光(図11中に矢印K6で示す)としてポストスペーサPSに入射する。このとき、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neに等しい、または屈折率neよりも大きい場合に境界面での全反射が生じることを防止できるので、nps≧neを満たす透光性の材料でポストスペーサPSを形成することが好ましい。これにより、ポストスペーサPSの上部側が底面側よりも大きい形状であっても、底面部の辺縁部から上部の辺縁部に至る領域S2,S3が画素領域内の他の領域よりも暗くなり、ポストスペーサPSが認識されやすくなってしまうと共に、光散乱に伴う2D表示時及び3D表示時における表示品質の低下を防止することができるからである。
【0050】
ただし、実施形態1のポストスペーサPSは、上部側と底面側の大きさすなわち太さが異なる構成としたが、上部側から底面側に至る全ての部分での大きさ(太さ)の変化が小さい方が望ましい。この大きさの変化を小さくすることにより、ポストスペーサPSによる光散乱を小さくすることが可能となる。その結果、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することができる。また、3D表示時における表示光のクロストークすなわち右目用の表示光と左目用の表示光とのクロストークを低減できるので、3D表示の品質も向上できる。
【0051】
また、並設されるくし歯電極PXとの間の領域、すなわち第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光が透過する領域内にポストスペーサPSが形成されることとなるので、ポストスペーサPSの太さ、特にX方向の幅Sは小さいことが望ましい。さらには、ポストスペーサPSのX方向の幅Sに対する高さの比であるアスペクト比が大きい方が望ましい。
【0052】
このような構成となるポストスペーサPSの形成は、周知の感光性材料により形成できるので、周知のフォトリソグラフィー技術によって形成可能である。ただし、ポストスペーサ2は、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷によって形成してもよい。
【0053】
なお、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSの断面形状が矩形状の場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、円柱状のポストスペーサを用いる構成であってもよい。また、ポストスペーサPSの側壁面に配向処理を行う構成であってもよい。
【0054】
以上説明したように、実施形態1の表示装置では、外部からの映像信号に応じた画像表示を行う第1の液晶表示パネルLCD1の表示面側に第2の液晶表示パネルLCD2が配置される構成となっている。この第2の液晶表示パネルLCD2は、液晶層LC2を介して対向配置される第1基板SUB21と第2基板SUB22とからなり、第1基板SUB21の液晶面側にはY方向に延在し、該Y方向と交差するX方向に並設されるくし歯電極が形成され、その一端が当該第1基板SUB21の辺部に沿って形成される配線に電気的に接続されている。さらには、各くし歯電極から離れた領域にポストスペーサPSが形成され、該ポストスペーサPSが液晶層LC2の屈折率neと同様の屈折率npsを有する構成となっている。その結果、2D表示時と3D表示時とにおけるポストスペーサPSと液晶層LC2との屈折率差すなわちポストスペーサPSと液晶層LC2との境界面での屈折率差を小さくすることが可能となり、境界面での光散乱を大幅に抑制できるので、ポストスペーサPSが観察者に認識されることを防止できると共に、2D表示時及び3D表示時の表示品質を向上することができる。さらには、ポストスペーサPSによる光散乱を抑制できるので、3D表示の品質を向上させることもできる。
【0055】
さらには、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSがくし歯電極PXから離れた位置に形成される構成となっているので、ポストスペーサPSによるくし歯電極PXの近傍での液晶分子の配向乱れを防止することも可能となり、さらに表示品質を向上させることができるという格別の効果も得ることができる。
【0056】
なお、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSを配置する際に、くし歯電極PXの延在方向(Y方向)にポストスペーサPSが揃って配置される構成としたが、これに限定されることはない。例えば、図12に示すように、くし歯電極PXの延在方向にポストスペーサPSがずれて配置される構成であってもよい。
【0057】
〈実施形態2〉
図13は本発明の実施形態2の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための断面図であり、実施形態1の図8に対応する図面である。ただし、実施形態2の表示装置は第2の液晶表示パネルLCD2の構成を除く他の構成は実施形態1と同様である。従って、以下の説明では、第2の液晶表示パネルLCD2の構成について詳細に説明する。
【0058】
図13に示すように、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサ(スペーサ部材)として球体状のスペーサであるスペーサビーズSBを用いる構成となっている。このとき、ただ単にスペーサビーズSBを用いた場合、従来の第2の液晶表示パネルLCD2と同様に、スペーサビーズSBによる表示光の散乱等が発生して画質低下が生じてしまう。従って、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサビーズSBが配置される位置を制御することにより、スペーサとしてスペーサビーズSBを用いることを可能としている。
【0059】
前述するように、本願発明では、くし歯電極PXから離れた位置、すなわち2D表示時と3D表示時においてに屈折率の変化が少ない領域にスペーサビーズSBを配置すると共に、電圧無印加時の液晶の屈折率と同等の材料でスペーサビーズSBを形成することにより、表示用の液晶表示パネルである第1の液晶表示パネルLCD1よりも大きいギャップを支持するためのスペーサビーズSBの配置に伴う画質の低下を防止するものである。
【0060】
このとき、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、インクジェットプリンタを用いてスペーサビーズSBを形成したり、スクリーン印刷等の印刷手法を用いてスペーサビーズSBを配置したりすることにより、所望の位置にスペーサビーズSBをくし歯電極PXから離れた位置に配置させることが可能である。例えば、インクジェットプリンタを用いて一対のくし歯電極PXの中心部分すなわち各シリンドリカルレンズの中心領域(シリンドリカルレンズの光軸付近)にスペーサビーズSBを形成する場合には、インクジェットプリンタを用いて、直接、第1基板SUB21の主面上にスペーサビーズSBを形成する。ただし、くし歯電極PXとの中心領域へのスペーサビーズSBの配置方法はこれに限定されることはない。例えば、スペーサビーズSBを配置する位置に、スペーサビーズSBを吸着する部材をインクジェットプリンタやスクリーン印刷等で形成した後に、スペーサビーズPSを撒いて、所望の位置にスペーサビーズSBを固定する等の方法であってもよい。
【0061】
また、実施形態2のスペーサビーズSBにおいても、実施形態1のポストスペーサPSと同様にして、液晶の屈折率neと同様の屈折率を有する樹脂材料を用いる構成となっている。
【0062】
このように、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2においても、液晶LC2と同様の屈折率を有するスペーサビーズSBをシリンドリカルレンズの光軸付近に配置する構成となっているので、実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサビーズSBを形成及び配置する際のフォト工程が不要となるので、容易に第2の液晶表示パネルLCD2を製造できるという格別の効果を得ることができる。
【0063】
〈実施形態3〉
図14及び図15は本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための図であり、特に、図14は第2の液晶表示パネルLCD2を構成する第1基板SUB21の概略構成を説明するための平面図であり、図15は第2の液晶表示パネルLCD2を構成する第2基板SUB22の概略構成を説明するための平面図である。
【0064】
図14及び図15から明らかなように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2では、液晶層LC2を介して対向配置される第1基板SUB21及び第2基板SUB22の液晶面側にそれぞれポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっている。このとき、実施形態3のポストスペーサPS1,PS2は、それぞれの断面形状が長方形をなす略平板状に形成されると共に、その形成位置が第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた時に、第1基板SUB21側のポストスペーサPS1と第2基板SUB22側のポストスペーサPS2とが一致する位置すなわち対峙する位置にそれぞれ形成されている。
【0065】
また、ポストスペーサPS1,PS2は、実施形態1と同様に、隣接するくし歯電極PXとの間に形成され、特に、各くし歯電極PXから離れた領域であるX方向の中心近傍に形成される。すなわち、ポストスペーサPS1と対峙する位置にポストスペーサPS2が形成され、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた際に、ポストスペーサPS1の上面とポストスペーサPS2の上面とが当接して第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔を所定の間隔に保持する。なお、ポストスペーサPS1,PS2はそれぞれ屈折率がneの透光性材料からなる。
【0066】
特に、図14に示すように、実施形態3のポストスペーサPS1は断面の長手方向がくし歯電極PXの延在方向であるY方向すなわちシリンドリカルレンズの長軸方向と略平行となるように形成されている。また、図15に示すように、実施形態3のポストスペーサPS2は断面の長手方向がポストスペーサPS1の長手方向と直交する方向(90°回転した方向)すなわちX方向となるように形成されている。この構成により、ポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とは第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせたときに、ポストスペーサPS1の上面とポストスペーサPS2の上面とが当接して、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔を所定の間隔に保持する。
【0067】
この第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた状態を示すのが図16及び図17であり、図16は実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2の平面図、図17は図16のD−D’線での断面図を示す。この図16及び図17に示すように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2においては、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた時に、第1基板SUB21のポストスペーサPS1と、第2基板SUB22のポストスペーサPS2とが重なる位置に配置される。すなわち、ポストスペーサPS1の上面側とポストスペーサPS2の上面側とが当接する位置にそれぞれのポストスペーサPS1,PS2が形成されている。このとき、図16から明らかなように、第1基板SUB21に形成されるポストスペーサPS1と第2基板SUB22に形成されるポストスペーサPS2との長手方向が直交して重なる構成、すなわちポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とが十字状に当接する構成となる。その結果、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせる際のX方向及びY方向の位置合わせ精度を緩く(低減)することが可能となる。また、ポストスペーサPS1,PS2の形成する際の位置精度も低減することが可能となり、従来の第2の液晶表示パネルLCD2の位置合わせ精度と同様の精度で、実施形態3の第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせることが可能となる。
【0068】
例えば、図17に示す断面図では、ポストスペーサPS2の長手方向に沿った断面図となるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22との位置合わせはポストスペーサPS2のX方向幅以内であれが、ポストスペーサPS1の上部側とポストスペーサPS2の上部側とが当接され、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを所定のギャップに保持することができる。同様にして、Y方向の位置合わせ精度に関しても、ポストスペーサPS1の長手方向がY方向に一致するように形成される。従って、第1基板SUB21と第2基板SUB22との位置合わせがポストスペーサPS1のY方向幅以内であれが、ポストスペーサPS1の上部側とポストスペーサPS2の上部側とを当接させるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを所定のギャップに保持することができる。
【0069】
このように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21の側に形成したポストスペーサPS1と、第2基板SUB22の側に形成したポストスペーサPS2との2つのポストスペーサPSを用いて、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔であるギャップを所定の間隔に保持する構成としている。この構成により、第1基板SUB21及び第2基板SUB22に形成するポストスペーサPS1,PS2の高さをそれぞれギャップの半分の高さで形成することが可能となる。その結果、第1の液晶表示パネルLCD1のギャップよりも大きい第2の液晶表示パネルLCD2のギャップに対応する高さが必要となるポストスペーサPS1,PS2の形成に要する時間を短縮することが可能となる。さらには、ポストスペーサPS1,PS2の形成後に配向膜ORIをラビング処理する場合には、ポストスペーサPS1,PS2に掛かる力を小さくすることが可能となるので、ポストスペーサPS1,PS2の信頼性を向上させることが可能となる。
【0070】
さらには、実施形態3の構成では、ポストスペーサPS1,PS2の側壁面の傾斜角度を実施形態1と同様に形成した場合であっても、2つのポストスペーサPS1,PS2とを重ねてギャップを保持する構成となっている。従って、ポストスペーサPS1,PS2の平面の面積を拡大させることなく、ポストスペーサPS1,PS2の体積も減少させることが可能となる。
【0071】
すなわち、実施形態1のポストスペーサPSと実施形態3のポストスペーサPS1,PS2とのアスペクト比が同じであれば、ポストスペーサの高さを小さくすることによってポストスペーサの設置面積を小さくすることができる。実施形態3においては、上下基板(第1基板SUB21と第2基板SUB22)にポストスペーサPS1,PS2を設ける構成となっている。従って、図18に示す実施形態1の構成よるポストスペーサPSの設置面積に比較して、各ポストスペーサPS1,PS2の高さが実施形態1のポストスペーサPSの1/2にできる。その結果、図18に示す実施形態1のポストスペーサPSの角部部分が不要となるので、実施形態3ポストスペーサPS1,PS2の設置面積は、最小で1/4まで小さくできる。このように,実施形態3の構成では、ポストスペーサPS1,PS2の設置面積および体積が小さくできるので、光散乱を小さくすることができる。その結果、ポストスペーサPS1,PS2に起因する光散乱をさらに低減することができ、表示品質をさらに向上できるという格別の効果が得られる。また、各ポストスペーサPS1,PS2の高さが低くなることで、ポストスペーサPS1,PS2の作成が容易となる。
【0072】
ただし、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2においても、実施形態1と同様に、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光の偏光方向(第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向)は、図中の矢印に示すように、各くし歯電極PXとのなす角度が80〜90°となるように形成される。すなわち、第1基板SUB21の初期配向の方向も入射偏光方向と同じ向きに形成される。このとき、くし歯電極PXと共通電極CTとの間の電界が0(ゼロ)の場合にも液晶層LC2の屈折率はneとなり、電界が印加される場合のくし歯電極PXの近傍の屈折率はnoとなる。
【0073】
なお、実施形態3のポストスペーサPS1,PS2は、上部側よりも底面側の面積が大きく形成されているが、これに限定されることはなく、一方のポストスペーサまたは両方のポストスペーサPS1,PS2が底面側よりも上部側の面積が大きい構成であってもよい。また、ポストスペーサPS1の高さとポストスペーサPS2の高さとが同じ場合について説明したが、これに限定されることはなく、異なる高さであってもよい。
【0074】
〈実施形態4〉
図19は本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第1基板の概略構成を説明するための平面図であり、図20は本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【0075】
図19から明らかなように、実施形態4の第1基板SUB21は、ITO等の透明導電膜からなり、Y方向に延在しX方向に並設されるくし歯電極PX1の一端がX方向に伸延する配線部WR1に電気的に接続される構成となっている。また、実施形態4においては、少なくとも表示領域内においては、各くし歯電極PX1及び配線部WR1が形成される領域を除く領域に、所定の距離だけ離れてITO等の透明導電膜からなる共通電極CT1が形成される構成となっている。このとき、後に詳述するように、くし歯電極PX1及び配線部WR1と共通電極CT1とは同層に形成されている。
【0076】
また、実施形態4の第1基板SUB21においては、隣接するくし歯電極PX1との間の内で、1つおきの領域に共通電極CT1が形成される構成となっている。このとき、共通電極CT1の上層には配向膜ORIが形成され、該配向膜ORIの上面にポストスペーサPS1が形成される構成となっている。ただし、実施形態4のポストスペーサPS1の形状等は、実施形態3と同様の構成であり、後述するポストスペーサPS2と対峙する位置に形成されている。
【0077】
一方、実施形態4の第2基板SUB22には、長手方向すなわちX方向に延在し、短手方向すなわちY方向に並設されるくし歯電極PX2と、辺縁部に配置されるY方向に伸延する配線部WR2とが形成され、各くし歯電極PX2の一端が配線部WR2に電気的に接続される構成となっている。また、第1基板SUB21と同様に、少なくとも表示領域内においては、各くし歯電極PX2及び配線部WR2が形成される領域を除く領域の同層に共通電極CT2が形成され、該共通電極CT2はくし歯電極PX2や配線部WR2と同層に形成される。すなわち、第1基板SUB21と同様に、隣接するくし歯電極PX2との間の領域に共通電極CT2が形成される構成となっている。この第2基板SUB22においても、共通電極CT2の上層にも配向膜ORIが形成され、該配向膜ORIの上面にポストスペーサPS2が形成され、ポストスペーサPS1と対峙する位置に形成される構成となっている。ただし、ポストスペーサPS2の形状等は、実施形態3と同様の構成である。
【0078】
図21は図19及び図20中にE,E’で示す領域の表示面側からの拡大図であり、特に、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた状態での第2の液晶表示パネルにおける領域E,E’の正面拡大図である。
【0079】
図21から明らかなように、実施形態4においては、第1基板SUB21と第2基板SUB22とのそれぞれがくし歯電極PX1,PX2及び共通電極CT1,CT2を備えると共に、ポストスペーサPS1,PS2を備える構成となっている。また、実施形態4のポストスペーサPS1,PS2は第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせ、表示面方向から見た場合に、くし歯電極PX1とくし歯電極PX2とで囲まれる領域にポストスペーサPS1,PS2が配置される構成となる。このように、ポストスペーサPS1,PS2はくし歯電極PX1,PX2から遠い位置に形成されることが望ましいので、実施形態4においても、くし歯電極PX1,PX2で囲まれる領域の中心にポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっている。さらには、実施形態4のポストスペーサPS1,PS2においても、ポストスペーサPS1はくし歯電極PX1の延在方向であるY方向に長く、ポストスペーサPS2はくし歯電極PX2の延在方向であるX方向に長く形成されるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22との貼り合わせにおいて、ポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とは十字状に当接して配置される。
【0080】
さらには、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2では、図19及び図20に示すように、第1基板SUB21と第2基板SUB22においても、配向膜ORIのラビング方向はくし歯電極PX1,PX2に対して傾斜するように形成されている。このとき、実施形態4においても、第1基板SUB21のラビング方向と第2基板SUB22のラビング方向とが互いに直交する構成となっている。これらの構成により、X方向に伸延するシリンドリカルレンズを形成する場合と、Y方向に伸延するシリンドリカルレンズを形成する場合における液晶層LC2の液晶分子の初期配向を制御している。
【0081】
次に、図22に図21に示すF−F’線での断面図、図23に図21に示すG−G’線での断面図を示し、以下、図21〜図23に基づいて、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2の詳細構成について説明する。
【0082】
図22及び図23から明らかなように、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2は、X方向に延在しY方向に並設される第1のシリンドリカルレンズと、Y方向に延在しX方向に並設される第2のシリンドリカルレンズとをそれぞれ形成可能な構成となっている。すなわち、第2の液晶表示パネルLCD2の長手方向であるX方向に観察者の左右の目が並列される横位置での3D表示が可能な場合と、第2の液晶表示パネルLCD2の短手方向であるY方向に観察者の左右の目が並列される縦位置での3D表示が可能な場合とを切り替え可能な構成となっている。
【0083】
この切り替えを実現するために、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21に形成されるポストスペーサPS1の短手方向(X方向)にくし歯電極PX1が並設され、当該ポストスペーサPS1の長手方向(Y方向)にくし歯電極PX1が伸延される構成となる。一方、第2基板SUB22に形成されるポストスペーサPS2の短手方向(Y方向)にくし歯電極PX2が並設され、当該ポストスペーサPS2の長手方向(X方向)にくし歯電極PX2が伸延される構成となる。さらには、第1基板SUB21及び第2基板SUB22にそれぞれ共通電極CT1,CT2が形成される構成となる。この構成からなる第1基板SUB21と第2基板SUB22とを液晶層LC2を介して対向配置させることによって、長手方向と短手方向での3D表示を可能としている。
【0084】
例えば、長手方向(横位置)の3D表示時では、第2基板SUB22に形成される共通電極CT2とくし歯電極PX2に基準となる共通信号が供給されると共に、第1基板SUB21に形成されるくし歯電極PX1に駆動信号が供給される。この駆動により、前述する実施形態1〜3と同様にして、隣接するくし歯電極PX1との間に当該くし歯電極PX1に伸延方向(Y方向)に延在し、X方向に並設されるシリンドリカルレンズが形成される。このとき、第1基板SUB21に形成される共通電極CT1には、共通信号及び駆動信号の何れも供給されない構成となる。
【0085】
一方、短手方向(縦位置)の3D表示時では、第1基板SUB21に形成される共通電極CT1とくし歯電極PX1に基準となる共通信号が供給されると共に、第1基板SUB21のくし歯電極PX1に駆動信号が供給される。この駆動により、隣接するくし歯電極PX2との間に当該くし歯電極PX2に伸延方向(Y方向)に延在し、Y方向に並設されるシリンドリカルレンズが形成される。このとき、第2基板SUB22に形成される共通電極CT2には、共通信号及び駆動信号の何れも供給されない構成となる。
【0086】
このように、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2においても、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2と同様に、隣接するくし歯電極PX1,PX2から離れた位置として中間位置にポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっているので、実施形態3と同様の効果を得ることができると共に、第1基板SUB21及び第2基板SUB22にもくし歯電極PX1,PX2が形成される構成となっているので、表示装置の長手方向及び短手方向の何れにおいても3D表示ができるという格別の効果を得られる。
【0087】
なお、実施形態4においては、くし歯電極PX1及び配線部WR1並びに共通電極CT1が同層に形成される場合について説明したが、この構成に限定されることはない。例えば、くし歯電極PX1及び配線部WR1と共通電極CT1とを絶縁膜を介して異なる層に形成すると共に、共通電極CT1より液晶層LC2に近い側にくし歯電極PX1及び配線部WR1を形成する構成であってもよい。この構成では、共通電極CT1を第1基板SUB21の表示領域内の全面に形成することも可能である。
【0088】
〈実施形態5〉
図24及び図25は本発明の表示装置を備える情報機器の概略構成を説明するための図であり、特に、図24は本発明の表示装置を携帯情報端末に使用した場合を示しており、図25は本発明の表示装置である実施形態4の表示装置を携帯情報端末である携帯電話に使用した場合を示している。
【0089】
図24に示すように、スマートフォンや携帯ゲームや等の携帯情報端末SPHに本願発明の表示装置DISを適用することにより、長手方向が左右位置となる横位置で3D表示を行った場合であっても、ポストスペーサが観察者に認識されてしまうことを防止することができる。その結果、3D表示時の画質を向上させることが可能となる。
【0090】
また、図25(a)に示すように、携帯電話MPに本願発明を適用して表示装置DISの長手方向が上下方向となる縦位置で3D表示を行った場合であっても、図25(b)に示すように、表示装置DISの長手方向が左右方向となる横位置で3D表示を行った場合であっても、ポストスペーサが観察者に認識されてしまうことを防止することができる。その結果、3D表示時の画質を向上させることが可能となる。
【0091】
なお、本実施形態5においては、本願発明の表示装置を情報機器に適用する場合について説明したが、これに限定されることはなく、3次元映像を撮影する撮影装置の表示装置やテレビ装置等の表示装置を備える他の機器に本願発明の表示装置を適用可能である。
【0092】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【0093】
LCD1……第1の液晶表示パネル、LCD2……第2の液晶表示パネル
SUB11,SUB21……第1基板、SUB12,SUB22……第2基板
BLU……バックライトユニット、LC1,LC2……液晶層、ADH……接着部材
POL1,POL2……偏光板、GL……ゲート線、DL……ドレイン線
PXL……画素、SPL……副画素、PX,PX1,PX2……くし歯電極
CT,CT1,CT2……共通電極、PS,PS1,PS2……ポストスペーサ
WR……配線部、ORI……配向膜、SB……スペーサビーズ、DIS……表示装置
SPH……携帯情報端末、MP……携帯電話
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置に係わり、特に、画像を表示する表示パネルの表示面側にレンズ機能を有する液晶表示パネルを配置した液晶レンズ方式の3次元表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
眼鏡等を使用することなく裸眼による2次元(2D)表示と3次元(3D)表示とが切り替え可能な表示装置は、例えば、画像表示を行う第1の液晶表示パネルと、該第1の液晶表示パネルの表示面側(観察者側)に配置され、3D表示時には観察者の左右眼に別々の光線を入射させる視差障壁を形成する第2の液晶表示パネルとを備える構成となっている。このような2D表示と3D表示を切り替え可能な液晶表示装置では、第2の液晶表示パネルの液晶分子の配向を制御することにより、第2の液晶表示パネル内の屈折率を変化させ、表示面の上下方向に延在し左右方向に並設されるレンズ(レンチキュラレンズ、シリンドリカルレンズアレイ)領域を形成し、左右眼に対応する画素の光を観察者の視点へと振り向ける構成となっている。
【0003】
このような構成からなる液晶レンズ方式の3次元表示装置は、例えば、特許文献1に記載の立体画像表示装置がある。この特許文献1に記載の表示装置では、液晶層を介して対向配置される一対の上部透明基板及び下部透明基板にそれぞれ櫛歯状の電極が形成される構成となっている。この構成により、上部透明基板の電極及び下部透明基板の電極に印加する電圧を制御し、2D表示と3D表示を切り替え制御可能とすると共に、3D表示時における視差数を制御可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−224191号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
第2の液晶表示パネルを液晶レンズとして有効に機能させるためには、液晶層の高さ(厚さ)すなわち第1基板(上側透明基板)と第2基板(下側透明基板)とのギャップが20〜100μm程度必要であり、第1の液晶表示パネルよりも広いギャップが必要である。このような広いギャップを保持するためには、画像表示用の第1の液晶表示パネルよりも大きなスペーサビーズ等のスペーサ部材が必要となる。
【0006】
このように直径が大きなスペーサビーズをスペーサ部材として用いた場合、第2の液晶表示パネルの面内方向に占めるスペーサビーズの面積も大きくなるので、第1の液晶表示パネルから出射される表示光の内で、スペーサビーズ内を透過する割合も多くなる。このとき、スペーサビーズに到達した表示光はスペーサビーズに入出射する際に、それぞれ液晶層とスペーサビーズとの境界面において屈折した後に透過する光と、境界面において反射される光とに分けられ、それぞれの光が表示光として第2の液晶表示パネルから出射されることとなる。
【0007】
特に、2D表示と3D表示を切り替え可能な第2の液晶表示パネルにおいては、くし歯電極と共通電極との間に印加する電界により液晶層の屈折率を制御し、シリンドリカルレンズアレイを形成している。一方、スペーサビーズの屈折率はその形成材料に固有の屈折率で変化しないこととなる。このため、2D表示と3D表示との切り替えでは、くし歯電極付近での屈折率変化が大きくなる。
【0008】
このために、スペーサビーズがくし歯電極付近に配置された場合、スペーサビーズと液晶層との屈折率差が大きくなる。その結果、スペーサビーズと液晶層との境界面での表示光の屈折角や反射等が大きくなり、表示光の光散乱が大きくなってしまうので、スペーサビーズが観察者に認識されてしまう等の問題が生じて表示品質が低下してしまうという問題がある。さらには、大きなスペーサビーズが液晶の配向状態を乱してしまい、3D表示時におけるレンズ性能を低下させてしまうということも懸念される。
【0009】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することが可能な表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決すべく、本発明の表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置であって、前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、Y方向に延在しX方向に並設されるくし歯電極と、他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極と、前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するスペーサ部材とを備え、前記スペーサ部材は、前記一対の透明基板の内、何れか一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極から離れた領域に配置されるものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することができる。
【0012】
本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態1の表示装置である液晶表示装置の全体構成を説明するための断面図である。
【図2】本発明の実施形態1の表示装置における第1の液晶表示パネルの画素構成を説明するための図である。
【図3】本発明の実施形態1の表示装置における第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図である。
【図4】図3に示すA−A’線での断面図であり、2D表示時における実施形態1の第2の液晶表示パネルでのレンズ動作を説明するための図である。
【図5】図3に示すA−A’線での断面図であり、3D表示時における実施形態1の第2の液晶表示パネルでのレンズ動作を説明するための図である。
【図6】実施形態1のポストスペーサの側壁面とラビング方向との関係を説明するための図である。
【図7】実施形態1のポストスペーサの側壁面とラビング方向との関係を説明するための図である。
【図8】図3に示すB−B’線での断面図である。
【図9】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるくし歯電極と液晶層の屈折率分布との関係を説明するため図である。
【図10】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサ部分の拡大断面図である。
【図11】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサ部分の拡大断面図である。
【図12】本発明の実施形態1の表示装置における他の第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図である。
【図13】本発明の実施形態2の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための断面図である。
【図14】本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルを構成する第1基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図15】本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルを構成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図16】本発明の実施形態3の第2の液晶表示パネルにおける1画素分の平面図である。
【図17】図16に示すD−D’線での断面図である。
【図18】本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおける1画素分の平面図である。
【図19】本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第1基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図20】本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【図21】図19及び図20中にE,E’で示す領域の表示面側からの拡大図である。
【図22】図21に示すF−F’線での断面図である。
【図23】図21に示すG−G’線での断面図である。
【図24】本発明の表示装置を備える情報機器の概略構成を説明するための図である。
【図25】本発明の表示装置を備える他の情報機器の概略構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。また、図中に示すX,Y,Zは、それぞれX軸,Y軸,Z軸を示す。
【0015】
〈実施形態1〉
図1は本発明の実施形態1の表示装置である液晶表示装置の全体構成を説明するための断面図であり、以下、図1に基づいて、実施形態1の表示装置の全体構成を説明する。ただし、以下の説明では、画像表示を行う表示パネルとして非発光型の第1の液晶表示パネルLCD1を用いる場合について説明するが、画像表示を行う表示パネルは他の非発光型の表示パネル、または有機EL表示パネルやプラズマ表示パネル等の自発光型の表示パネル等を用いる構成であってもよい。
【0016】
実施形態1の液晶表示装置は、画像表示用の液晶表示パネルである第1の液晶表示パネルLCD1と、透過光の屈折率を制御してレンズ(レンチキュラレンズ、シリンドリカルレンズアレイ)として機能する第2の液晶表示パネルLCD2とを備える構成となっている。この構成からなる実施形態1の液晶表示装置は、図1に示すように、バックライトユニット(バックライト装置)BLUから順番に、第1の液晶表示パネルLCD1、及び第2の液晶表示パネルLCD2がそれぞれ重ねて配置されている。すなわち、第1の液晶表示パネルLCD1の表示面側(観察者側)に第2の液晶表示パネルLCD2が配置されている。このとき、第1の液晶表示パネルLCD1と第2の液晶表示パネルLCD2との位置合わせがずれるのを防止するために、第1の液晶表示パネルLCD1と第2の液晶表示パネルLCD2とは接着部材ADHにより固定されている。
【0017】
なお、接着部材ADHとしては、周知の樹脂部材等からなり、第1基板SUB11,SUB21及び第2基板SUB12,SUB22として使用する透明基板(例えば、ガラス基板)と略同等の屈折率を有する部材を用いる。また、第1の液晶表示パネルLCD1とバックライトユニットBLUは周知の構成となるので、拡散板等の光学シートは省略する。さらには、第2基板SUB22の表示面側に、周知の保護フィルムや前面板等、さらには周知のタッチパネル等を設ける構成であってもよい。
【0018】
実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、例えば、液晶分子がホモジーニアス配向された液晶表示パネルで形成されており、ガラス基板等の周知の一対の透明基板(第1基板SUB21,第2基板SUB22)が対向配置されており、該第1基板SUB21と第2基板SUB22により液晶LC2挟持する構成となっている。また、第1基板SUB21にはくし歯電極(第1の電極、短冊状電極)が形成され、第2基板SUB22には共通電極(第2の電極)が形成され、くし歯電極と共通電極との間が同電位では、液晶層LC2に電界が印加されない状態となり、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光(表示画像)をそのままで透過(通過)させる2D表示となる。また、第1の電極と第2の電極とに異なる電圧いわゆる交番電圧が印加され、液晶層LC2に電界が印加される場合に、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光を観察者の左右眼に別々に入射させる両眼視差を与えるための視差障壁となるレンズ作用を行う3D表示(裸眼3D表示)となる。このように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、液晶に電界を印加しない状態においては入射光(表示光)をそのまま透過させる液晶表示パネルとして動作する。ただし、第2の液晶表示パネルLCD2はホモジーニアス配向に限定されることはなく、他の方式であってもよい。
【0019】
また、実施形態1の第1の液晶表示パネルLCD1は周知のIPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示パネルであり、液晶層LC1を介して、ガラス基板等の周知の一対の透明基板(第1基板SUB11,第2基板SUB12)が対向配置される構成となっている。第1基板SUB11には周知の薄膜トランジスタや画素電極、共通電極等が形成され、第2基板SUB12にはカラーフィルタや周知のブラックマトリクス等が形成されている。このとき、例えば、第1基板SUB11は第2基板SUB12よりも大きな透明基板で形成され、周辺部に外部との接続のための接続端子等が形成されている。また、第1基板SUB11と第2基板SUB12と固定及び液晶の封止は、第2基板SUB12の周辺部に沿って環状に塗布された周知のシール材で固定され、液晶も封止されている。さらには、第1基板SUB11のバックライト装置側(液晶側の面と対向する面)には、第1の偏光板POL1が配置され、第2基板SUB12の表示面側(液晶側の面と対向する面)には、第2の偏光板POL2が配置され、第1の偏光板POL1と第2の偏光板POL2は偏光方向が90°をなすように配置されている。ただし、第1の液晶表示パネルLCD1は、IPS方式の液晶表示パネルに限定されることはなく、TN方式の液晶表示パネル、VA(Vertical Alignment)方式の液晶表示パネル等の他の方式の液晶表示パネルを用いる構成であってもよい。
【0020】
図2に示すように、実施形態1の第1の液晶表示パネルLCD1では、第1基板SUB11の液晶側の面であって表示領域内には、例えば、Y方向に延在しX方向に並設されるゲート線GLと、X方向に延在しY方向に並設されるドレイン線DLが形成されている。このドレイン線DLとゲート線GLとで囲まれる矩形状の領域は、第2基板SUB12に形成される赤(R),緑(G),青(B)のカラーフィルタに対応しており、このRGBの3つの副画素SPLからなる画素領域(以下、画素と略記する)PXLが、表示領域内においてマトリックス状に配置される。このとき、実施形態1においては、Y方向に長く伸びるくし歯電極PXに沿ってシリンドリカルレンズ状の液晶レンズが形成されるので、RGBの各副画素SPLもY方向に並設される構成としている。ただし、RGBの各副画素SPLの並設方向はY方向に限定されることはなく、RGBの各副画素SPLがX方向に並設される構成等の他の配列であってもよい。
【0021】
各副画素SPLは、例えば、ゲート線GLからの走査信号によってオンされる図示しない薄膜トランジスタと、このオンされた薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタのソース電極に接続され、ドレイン線DLからの階調信号(階調電圧)が供給される画素電極とを備えている。また、IPS方式の液晶表示パネルの場合には、薄膜トランジスタが形成される側の第1基板SUB11に、階調信号の電位に対して基準となる電位を有する共通信号が供給される共通電極を備える。ただし、VA方式やTN方式の液晶表示パネルの場合には、第2基板SUB12の側に、カラーフィルタ等と共に共通電極が形成される。
【0022】
なお、実施形態1の液晶表示パネルLCD1では、液晶が封入された領域の内で、赤(R),緑(G),青(B)の各副画素からなるカラー表示用の画素PXLの形成される領域が表示領域となる。従って、液晶が封入されている領域内であっても、画素が形成されておらず表示に係わらない領域は表示領域とはならない。
【0023】
〈第2の液晶表示パネルの構成〉
図3は本発明の実施形態1の表示装置における第2の液晶表示パネルの詳細構成を説明するための平面図、図4及び図5は図3に示すA−A’線での断面図である。特に、図3はくし歯電極PXとポストスペーサ(柱状スペーサ、カラムスペーサ、スペーサ部材)PSとの位置関係を説明するための図、図4は2D表示時におけるレンズ動作を説明するための図、図5は3D表示時におけるレンズ動作を説明するための図である。以下、図3〜図5に基づいて、実施形態1の第2の液晶表示パネルについて詳細に説明する。
【0024】
図3に示すように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21の液晶面側にY方向に延在しX方向に並設される複数のくし歯電極PXが形成されている。また、第1基板SUB21には、第2の液晶表示パネルLCD2の長辺側の一方の辺縁部に沿って配線部WRがX方向に延在して形成され、この配線部WRに各くし歯電極PXの一端が電気的に接続される構成となっている。くし歯電極PX及び配線部WRは、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やZnO(酸化亜鉛)系の透明導電膜で形成される。ただし、くし歯電極PX及び配線部WRは透明導電膜に限定されることはなく、アルミニウム等の金属薄膜のように、透明性を有しない導電性薄膜であってもよい。
【0025】
このとき、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光すなわち第2の偏光板POL2を通過した光の偏光方向は図中の矢印F1で示す向きとなり、この表示光が第2の液晶表示パネルLCD2に入射することとなる。従って、第2の液晶表示パネルLCD2へ入射する光(表示光)の偏光方向(入射偏光方向)は、各くし歯電極PXとのなす角度が80〜90°となる。また、この入射偏光方向F1に対して、概ね平行となるように液晶層LC2の液晶分子を配向させることによって、第2の液晶表示パネルLCD2の透過に伴う表示光の減衰を低減できる。従って、第2の液晶表示パネルLCD2では、液晶層LC2の液晶分子が入射偏光方向に対して概ね平行に配向するようなラビング処理(配向処理)がなされる構成となっている。これにより、第2の液晶表示パネルLCD2におけるラビング角度は、くし歯電極PXに対して80〜90°の角度をなす構成となり、液晶層LC2の液晶分子の長軸方向は矢印F1で示す入射偏光方向に配向される。また、図中の矢印F2に示すように、液晶分子の長軸方向すなわち配向方向の屈折率はneとなり、これと垂直方向の屈折率はnoとなる。
【0026】
このように、実施形態1の液晶表示装置では、第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向(第2の偏光板POL2の透過軸方向)を、当該第2の液晶表示パネルLCD2の長辺(X方向)であるシリンドリカルレンズの並設方向に対して0〜10°の角度としている。このとき、第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向が所望の方向の直線偏光の場合、第1の液晶表示パネルLCD1の表示モードは限定されない。第1の液晶表示パネルLCD1の偏光方向が所望の方向の直線偏光と異なる場合には、例えば、第2の偏光板POL2と第2の液晶表示パネルLCD2との間に周知の位相差部材を設け、偏光方向が所望の方向の直線偏光となるように偏光することによって、本願発明を適用可能である。
【0027】
また、X方向に並設されるくし歯電極PXとの間の領域には、くし歯電極PXの延在方向すなわちY方向に沿い、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔(ギャップ)を所定間隔(例えば、20〜100μm程度必要)に保持するためのスペーサ部材であるポストスペーサPSが形成されている。このポストスペーサPSは感光性を有する材料である感光性樹脂材料を用いて形成されており、実施形態1では、X方向に対しては2本のくし歯電極PX毎に配置される構成となっている。特に、くし歯電極PXの並設方向であるX方向に対して、隣接するくし歯電極PXとの間の領域の内で、各くし歯電極PXからポストスペーサPSまでの距離が大きくなるような配置とするために、ポストスペーサPSは隣接するくし歯電極PXのほぼ中間に配置されている。また、実施形態1のポストスペーサPSは、第1基板SUB21と第2基板SUB22とのギャップを保持できる強度が得られる範囲において、極力少ない密度で配置するために、くし歯電極PXの延在方向すなわちY方向に対しても、X方向と同程度の間隔で配置されている。このように、ポストスペーサPSが周期的に配置される構成により、観察者にポストスペーサPSを認識されにくくしている。
【0028】
ポストスペーサPSを周期的に配置する場合、X方向の周期をPxとすると、X方向周期PxはNQ(ただし、Nは自然数で3〜10が望ましい、Qはくし歯電極PXの周期(ピッチ))となる。また、Y方向の周期PyもX方向周期と同じNQとすると、ポストスペーサと表示パネルの画素との相対的な関係が、X方向とY方向で同じとなり望ましい。さらには、Py=MQ(ただし、Mは自然数であり、M≠Nであり、3〜10が望ましい)としてもよい。ただし、第1の液晶表示パネルLCD1の画素周期との間で干渉が生じる場合には、Mを実数としてもよい。さらには、ポストスペーサPSをランダムに配置してもよい。同様に、Nも一定ではなく、場所によってランダムに変えてもよい。すなわち、くし歯電極PX及びスペーサ部材SPの配置は、図3に示す構成に限定されることはなく、第1及び第2の液晶表示パネルLCD1,LCD2の大きさ及び解像度に応じて適宜選択可能である。なお、実施形態1では、Q=200μmであるが、これに限定されることはない。
【0029】
また、各ポストスペーサPSは、表示面方向すなわち第1基板SUB21の主面と平行な面での断面形状が正方形となる角柱で形成されており、ポストスペーサPSの側壁面の内で対向する一対の側壁面が配向膜のラビング方向と略同一方向となるように配置されている。すなわち、図6に示すように、図中に矢印RUDで示すラビング方向に対して、ポストスペーサPSの対向する一対の側壁面の一方が略垂直(他方の側壁面は略平行)となるように、当該ポストスペーサPSが配置される。このような角度でポストスペーサPSを構成とすることにより、ラビング方向RUDに略垂直をなす側壁面近傍の液晶分子がラビング方向に配向されるので、ポストスペーサPSの配置に伴う配向乱れを低減でき、さらに表示品質を向上できるという格別の効果を得ることができる。
【0030】
例えば、図7に示すように、矢印RUDで示すラビング方向に対して、ポストスペーサPSの側壁面が45°の角度となる場合、各側壁面の近傍では、液晶分子が側壁面と直交するように配向方向が変化してしまうので、ポストスペーサPSの近傍の全ての液晶分子がラビング方向RUDとは異なる配向となり、光散乱が生じてしまう。ただし、ポストスペーサPSの断面形状は正方形に限定されることはなく、長方形(矩形)や三角形以上の多角形でもよい。さらには、ポストスペーサPSを中心として、近傍の液晶分子が放射状に配向されることとなるが、断面形状が円形となる円柱状のポストスペーサPSを用いる構成であってもよい。
【0031】
以上の構成により、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2を用いた3D表示時では、隣接して配置される各くし歯電極PXの間の領域にY方向に延在するシリンドリカルレンズが形成されるので、X方向に並設されるレンチキュラル状のシリンドリカルレンズアレイが形成される。このとき、第2の液晶表示パネルLCD2のシリンドリカルレンズアレイが形成される領域は、第1の液晶表示パネルLCD1の表示領域に対応する領域である。その結果、実施形態1の液晶表示装置では、観察者の左右両眼がX方向に並んでいる場合に、異なる画素の光すなわち異なる視点の画像を観察者の左右両眼にそれぞれ振り分けることが可能となり、立体視が可能となる。
【0032】
〈2D表示動作と3D表示動作〉
以下、図4及び図5に基づいて、実施形態1の液晶表示装置における表示動作を説明する。
【0033】
実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2は、図4及び図5に示すように、第1基板SUB21の液晶面側にくし歯電極PXが形成され、第2基板SUB22の液晶面側に共通電極CTが形成されている。また、X方向に隣接するくし歯電極PXとの間には2個の画素PXLが配置される構成となっており、一方の画素PXLが左目用の画素PXL(L)となり、他方の画素PXLが右目用の画素PXL(R)となる。このとき、左目用の画素PXL(L)から右目用の画素PXL(R)までの間隔すなわちX方向の画素ピッチをP、隣接するくし歯電極PXの間隔すなわちX方向のくし歯電極ピッチをQとした場合、実施形態1においては、Q≒2Pを満たす画素ピッチPとくし歯電極ピッチQで、実施形態1の液晶表示装置が形成されている。
【0034】
図4に示すように、くし歯電極PXと共通電極CTとの間の電位差が0(ゼロ)ボルト、すなわちくし歯電極PXと共通電極CTとに同じ電圧が印加される2D表示時には、第2の液晶表示パネルLCD2における液晶分子LC2は初期配向状態のままとなる。このとき、液晶層LC2の液晶分子の長軸方向(矢印F2で示す屈折率neの方向)は、矢印F2で示す入射偏光方向と概ね平行であり、入射光に対して液晶層LC2は作用しないので、液晶層LC2に入射した光はそのまま透過する。その結果、第1の液晶表示パネルLCD1の全ての画素PXLからの表示光が観察者の左右の目に共に到達し、2D表示の画像が認識されることとなる。
【0035】
一方、図5に示すように、くし歯電極PXと共通電極CTとの間に交流電圧(交番電圧)Vが印加され、対向配置される各くし歯電極PXと共通電極CTの間に電界が生じる場合、この電界強度に応じて液晶分子の配列方向が制御され、液晶層LC2に配向分布が生じる。この配向分布では、くし歯電極PXと共通電極CTとが重畳する領域の液晶分子は立ち上がり、くし歯電極PXの近傍の液晶層LC2の屈折率が小さくなるため、液晶層LC2がくし歯電極の間の領域を中心とする凸レンズとして作用する。その結果、第2の液晶表示パネルLCD2には、Y方向に延在しX方向に並設される複数のシリンドリカルレンズが形成される。
【0036】
ここで、2視点の場合、シリンドリカルレンズの並設方向に右目用の画素PXL(R)と左目用の画素PXL(L)とが交互に配置されている。その結果、図5中に矢印で示すように、右目用の画素PXL(R)からの表示光は図5中の焦点位置REで示す観察者の右目のみに到達する。同様にして、左目用の画素PXL(L)からの表示光は観察者の左目のみに到達する。すなわち、右目用の画素PXL(R)からの表示光と、左目用の画素PXL(L)からの表示光とが分離して結像され、3D表示が得られることとなる。なお、ここでは2視点の場合について説明したが、3視点以上の多視点の場合であっても前述と同様に本願発明を適用可能である。
【0037】
〈ポストスペーサの詳細構成〉
図8は図3のB−B’線での断面図、図9は本発明の実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるくし歯電極と液晶層の屈折率分布との関係を説明するための図であり、以下、図8及び図9に基づいて、実施形態1の第2の液晶表示パネルにおけるポストスペーサとくし歯電極PXとの位置関係について詳細に説明する。ただし、図9は2D表示時及び3D表示時における1つのシリンドリカルレンズを形成するための一対のくし歯電極PX間におけるX方向の屈折率の計測結果のグラフであり、一対のくし歯電極PXのX方向の中心位置を基準(0(ゼロ)))とした場合を示している。
【0038】
図8に示すように、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1の液晶表示パネルLCD1からの光(表示光)Kが裏面側から入射される第1基板SUB21の液晶面側にくし歯電極PXが形成され、該くし歯電極PXの上面を覆うようにして配向膜ORIが形成されている。また、配向膜ORIの上層すなわち配向膜ORIの液晶面側には、ポストスペーサPSが形成されている。この構成は、例えば、配向膜ORIの形成後に周知のラビング処理を行い、この後にポストスペーサPSを形成することにより可能である。このように、実施形態1においては、ポストスペーサPSを第1基板SUB21に形成することにより、くし歯電極PXとの正確な位置合わせを容易に可能としている。なお、配向膜ORIの形成後にポストスペーサPSを形成し、このポストスペーサPSの形成後にラビング処理を行う構成であってもよい。
【0039】
一方、液晶層LC2を介して第1基板SUB21に対向配置される第2基板SUB22の液晶面側には、図示しないRGBの各カラーフィルタが形成されており、さらには必要に応じて、周知のブラックマトリクス等の遮光膜も形成されている。このカラーフィルタやブラックマトリクスの上層すなわち液晶面側には、共通電極CTが形成され、該共通電極CTを覆うようにして配向膜ORIが形成されている。なお、ポストスペーサPSを第2基板SUB22の側にのみに形成する構成であってもよい。
【0040】
このような構成からなる実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2における屈折率は、図9に示すように、2D表示時においてはグラフG1から明らかなように、区間−Q/2〜区間Q/2の範囲すなわち全領域おいて屈折率がneで一定となる。このとき、くし歯電極PXと共通電極CTとの間には同じ電圧が印加され、くし歯電極PXと共通電極CTとの間には電界が生じない構成となる。その結果、液晶分子は初期配向の状態に保持されることとなり、第2の液晶表示パネルLCD2の屈折率がneで一定となる。
【0041】
一方、くし歯電極PXと共通電極CTとに異なる電圧が供給され、液晶層LC2に電界が印加される3D表示時においては、グラフG2から明らかなように、位置0(ゼロ)を中心としてX方向(図中の左右)に対して屈折率が対称の分布となり、Y方向に延在するシリンドリカルレンズが形成されることとなる。
【0042】
特に、くし歯電極PXから離れた区間である区間P3〜区間P4すなわち一対のくし歯電極PXの中心位置「0(ゼロ)」の近傍(各シリンドリカルレンズの光軸の近傍)では、図9から明らかなように、3D表示時においても液晶分子が寝たままとなり、その屈折率変化が小さく、屈折率neに近い値となる。従って、区間P3〜区間P4の領域に屈折率neのポストスペーサPSを配置した場合、3D表示時であってもポストスペーサPSと液晶層LC2との屈折率差の変化を小さくすることが可能となる。その結果、2D表示時と3D表示時とを切り替えた場合であっても、ポストスペーサPSによる光(表示光)の散乱を大幅に抑制することができ、観察者にポストスペーサPSが認識されることを防止できると共に、2D表示時及び3D表示時の表示画質を向上することができる。さらには、ポストスペーサPSによる光散乱を大幅に低減できるので、3D表示時における表示光のクロストークすなわち右目用の表示光と左目用の表示光とのクロストークを低減でき、3D表示の品質(立体感、3D感)も向上させることができる。
【0043】
なお、区間−Q/2〜区間P1及び区間P2〜区間Q/2においては、くし歯電極PXと共通電極CTとが液晶層LC2を介して重畳する領域となる。従って、3D表示時においては、くし歯電極PXの近傍ではくし歯電極PXと共通電極CTとの間に印加される電場によって液晶分子が立ち上がり、屈折率が小さくなる。その結果、くし歯電極PX上での屈折率は、屈折率noに近い値となる。このとき、くし歯電極PXの近傍ではディスクリネーションすなわち液晶分子の配向乱れが発生しやすく、この配向乱れにより屈折率分布が複雑となる。
【0044】
また、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSの屈折率nspを液晶の屈折率neに近い値とすることで屈折率差が小さくなり、2D表示時においても3D表示時においても、ポストスペーサ2がより見えにくくなる。特に、ポストスペーサPSの屈折率がneよりも小さいと、ポストスペーサPSと液晶との界面で全反射を起こしてポストスペーサPSが見えやすくなる。画素の端から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線の角度は、5°から8°程度であり、また液晶表示パネルLCD2に用いる液晶の屈折率neは1.7程度であることから、画素の端から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線が全反射を起こさないようにするためには、ポストスペーサPSの屈折率npsと液晶層LC2の屈折率neとの屈折率差を0.24以下、さらには0.15以下とすることが望ましい。さらに、画素の中心から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線の角度は、2.5°から4°程度であることから、画素の中心から液晶レンズ中心に置かれたポストスペーサPSに入射する光線が全反射を起こさないようにするためには、ポストスペーサPSの屈折率npsと液晶層LC2の屈折率neとの屈折率差を0.12以下、さらには0.07以下とすることが望ましい。
【0045】
〈ポストスペーサPSの縦断面形状〉
図10は本発明の実施形態1のポストスペーサ部分の拡大断面図であり、以下、図10に基づいて、実施形態1のポストスペーサPSのXZ平面での断面形状について説明する。前述するように、ポストスペーサPSの形成行程において、当該ポストスペーサPSの側壁面が第1基板SUB21の法線方向と平行に形成することが好ましいが、製造ばらつき等により、全てのポストスペーサPSの側壁面が法線方向と平行に形成することは困難である。このために、実施形態1においては、ポストスペーサPSを形成する際のエッチングばらつきを考慮して、ポストスペーサPSの上部側(上面側、頭頂側)よりも底面側(底辺側)を大きく形成すると共に、ポストスペーサPSの屈折率npsを制御する構成としている。以下、詳細に説明する。
【0046】
図10から明らかなように、実施形態1のポストスペーサPSは、底面側すなわち第1基板SUB21側の幅Sよりも上部側すなわち第2基板SUB22側に幅S1の方が小さくなるように形成され、その面積も底面側よりも上部側が小さくなるので、第1基板SUB21の裏面側から入射される表示光Kの内でポストスペーサPS内に入射する光が多くなる。このため、第1基板SUB21を介してポストスペーサPSに直接入射した光が、ポストスペーサPSと液晶層LC2の境界面すなわちポストスペーサPSの側壁面から液晶層LC2に出射することが望ましい。
【0047】
通常、ポストスペーサPS内の表示光(図10中に矢印K1で示す)が液晶層LC2との境界面に到達した場合、その一部が反射光(図10中に矢印K2で示す)として再びポストスペーサPS内に反射され、残りが透過光(図10中に矢印K3で示す)として液晶層LC2に入射する。このとき、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neに等しい、または屈折率neよりも小さい場合に境界面での全反射が生じることを防止できるので、nps≦neを満たす材料でポストスペーサPSを形成することが好ましい。
【0048】
例えば、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neよりも大きい場合には、ポストスペーサPSの内部に入射して境界面に達した光K1が境界面で反射される割合が増加する。さらには、境界面に達した光K1が全反射を起こす臨界角が生じ、この臨界角以上の入射角で境界面に入射した光K1は全反射されると共に、臨界角以下の入射角で入射した光も屈折角が大きくなり、ポストスペーサPSの近傍で大きく光が乱れてしまうこととなる。特に、ポストスペーサPSの底面側(幅S)は上部側(幅S1)よりも大きく形成されている。このために、ポストスペーサPSに入射した光が境界面で多く反射される場合、ポストスペーサPSの内部の光が上部側に集光され、該上部側から出射されることとなるので、周囲の領域よりも明るくなってしまう。さらには、ポストスペーサPSの近傍領域の内で、特に、領域S2,S3ではその外側の周辺領域よりも暗くなってしまう。その結果、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neよりも大きい場合は、ポストスペーサPSが認識されやすくなってしまうと共に、光散乱により2D表示時及び3D表示時の表示品質が低下してしまう。これらの現象を防止して表示品質を向上させるために、ポストスペーサPSの屈折率npsは液晶層LC2の屈折率ne以下であることが好ましい。
【0049】
ただし、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、図11に示すように、ポストスペーサPS上部側よりも底面側の面積が小さくなるような構成であってもよい。この場合、液晶層LC2内の表示光(図11中に矢印K4で示す)がポストスペーサPSとの境界面に到達した場合、その一部が反射光(図11中に矢印K5で示す)として再び液晶層LC2内に反射され、残りが透過光(図11中に矢印K6で示す)としてポストスペーサPSに入射する。このとき、ポストスペーサPSの屈折率npsが液晶層LC2の屈折率neに等しい、または屈折率neよりも大きい場合に境界面での全反射が生じることを防止できるので、nps≧neを満たす透光性の材料でポストスペーサPSを形成することが好ましい。これにより、ポストスペーサPSの上部側が底面側よりも大きい形状であっても、底面部の辺縁部から上部の辺縁部に至る領域S2,S3が画素領域内の他の領域よりも暗くなり、ポストスペーサPSが認識されやすくなってしまうと共に、光散乱に伴う2D表示時及び3D表示時における表示品質の低下を防止することができるからである。
【0050】
ただし、実施形態1のポストスペーサPSは、上部側と底面側の大きさすなわち太さが異なる構成としたが、上部側から底面側に至る全ての部分での大きさ(太さ)の変化が小さい方が望ましい。この大きさの変化を小さくすることにより、ポストスペーサPSによる光散乱を小さくすることが可能となる。その結果、2D表示時及び3D表示時における表示品質を向上することができる。また、3D表示時における表示光のクロストークすなわち右目用の表示光と左目用の表示光とのクロストークを低減できるので、3D表示の品質も向上できる。
【0051】
また、並設されるくし歯電極PXとの間の領域、すなわち第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光が透過する領域内にポストスペーサPSが形成されることとなるので、ポストスペーサPSの太さ、特にX方向の幅Sは小さいことが望ましい。さらには、ポストスペーサPSのX方向の幅Sに対する高さの比であるアスペクト比が大きい方が望ましい。
【0052】
このような構成となるポストスペーサPSの形成は、周知の感光性材料により形成できるので、周知のフォトリソグラフィー技術によって形成可能である。ただし、ポストスペーサ2は、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷によって形成してもよい。
【0053】
なお、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSの断面形状が矩形状の場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、円柱状のポストスペーサを用いる構成であってもよい。また、ポストスペーサPSの側壁面に配向処理を行う構成であってもよい。
【0054】
以上説明したように、実施形態1の表示装置では、外部からの映像信号に応じた画像表示を行う第1の液晶表示パネルLCD1の表示面側に第2の液晶表示パネルLCD2が配置される構成となっている。この第2の液晶表示パネルLCD2は、液晶層LC2を介して対向配置される第1基板SUB21と第2基板SUB22とからなり、第1基板SUB21の液晶面側にはY方向に延在し、該Y方向と交差するX方向に並設されるくし歯電極が形成され、その一端が当該第1基板SUB21の辺部に沿って形成される配線に電気的に接続されている。さらには、各くし歯電極から離れた領域にポストスペーサPSが形成され、該ポストスペーサPSが液晶層LC2の屈折率neと同様の屈折率npsを有する構成となっている。その結果、2D表示時と3D表示時とにおけるポストスペーサPSと液晶層LC2との屈折率差すなわちポストスペーサPSと液晶層LC2との境界面での屈折率差を小さくすることが可能となり、境界面での光散乱を大幅に抑制できるので、ポストスペーサPSが観察者に認識されることを防止できると共に、2D表示時及び3D表示時の表示品質を向上することができる。さらには、ポストスペーサPSによる光散乱を抑制できるので、3D表示の品質を向上させることもできる。
【0055】
さらには、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSがくし歯電極PXから離れた位置に形成される構成となっているので、ポストスペーサPSによるくし歯電極PXの近傍での液晶分子の配向乱れを防止することも可能となり、さらに表示品質を向上させることができるという格別の効果も得ることができる。
【0056】
なお、実施形態1の第2の液晶表示パネルLCD2では、ポストスペーサPSを配置する際に、くし歯電極PXの延在方向(Y方向)にポストスペーサPSが揃って配置される構成としたが、これに限定されることはない。例えば、図12に示すように、くし歯電極PXの延在方向にポストスペーサPSがずれて配置される構成であってもよい。
【0057】
〈実施形態2〉
図13は本発明の実施形態2の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための断面図であり、実施形態1の図8に対応する図面である。ただし、実施形態2の表示装置は第2の液晶表示パネルLCD2の構成を除く他の構成は実施形態1と同様である。従って、以下の説明では、第2の液晶表示パネルLCD2の構成について詳細に説明する。
【0058】
図13に示すように、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサ(スペーサ部材)として球体状のスペーサであるスペーサビーズSBを用いる構成となっている。このとき、ただ単にスペーサビーズSBを用いた場合、従来の第2の液晶表示パネルLCD2と同様に、スペーサビーズSBによる表示光の散乱等が発生して画質低下が生じてしまう。従って、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサビーズSBが配置される位置を制御することにより、スペーサとしてスペーサビーズSBを用いることを可能としている。
【0059】
前述するように、本願発明では、くし歯電極PXから離れた位置、すなわち2D表示時と3D表示時においてに屈折率の変化が少ない領域にスペーサビーズSBを配置すると共に、電圧無印加時の液晶の屈折率と同等の材料でスペーサビーズSBを形成することにより、表示用の液晶表示パネルである第1の液晶表示パネルLCD1よりも大きいギャップを支持するためのスペーサビーズSBの配置に伴う画質の低下を防止するものである。
【0060】
このとき、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、インクジェットプリンタを用いてスペーサビーズSBを形成したり、スクリーン印刷等の印刷手法を用いてスペーサビーズSBを配置したりすることにより、所望の位置にスペーサビーズSBをくし歯電極PXから離れた位置に配置させることが可能である。例えば、インクジェットプリンタを用いて一対のくし歯電極PXの中心部分すなわち各シリンドリカルレンズの中心領域(シリンドリカルレンズの光軸付近)にスペーサビーズSBを形成する場合には、インクジェットプリンタを用いて、直接、第1基板SUB21の主面上にスペーサビーズSBを形成する。ただし、くし歯電極PXとの中心領域へのスペーサビーズSBの配置方法はこれに限定されることはない。例えば、スペーサビーズSBを配置する位置に、スペーサビーズSBを吸着する部材をインクジェットプリンタやスクリーン印刷等で形成した後に、スペーサビーズPSを撒いて、所望の位置にスペーサビーズSBを固定する等の方法であってもよい。
【0061】
また、実施形態2のスペーサビーズSBにおいても、実施形態1のポストスペーサPSと同様にして、液晶の屈折率neと同様の屈折率を有する樹脂材料を用いる構成となっている。
【0062】
このように、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2においても、液晶LC2と同様の屈折率を有するスペーサビーズSBをシリンドリカルレンズの光軸付近に配置する構成となっているので、実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、実施形態2の第2の液晶表示パネルLCD2では、スペーサビーズSBを形成及び配置する際のフォト工程が不要となるので、容易に第2の液晶表示パネルLCD2を製造できるという格別の効果を得ることができる。
【0063】
〈実施形態3〉
図14及び図15は本発明の実施形態3の表示装置における第2の液晶表示パネルの概略構成を説明するための図であり、特に、図14は第2の液晶表示パネルLCD2を構成する第1基板SUB21の概略構成を説明するための平面図であり、図15は第2の液晶表示パネルLCD2を構成する第2基板SUB22の概略構成を説明するための平面図である。
【0064】
図14及び図15から明らかなように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2では、液晶層LC2を介して対向配置される第1基板SUB21及び第2基板SUB22の液晶面側にそれぞれポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっている。このとき、実施形態3のポストスペーサPS1,PS2は、それぞれの断面形状が長方形をなす略平板状に形成されると共に、その形成位置が第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた時に、第1基板SUB21側のポストスペーサPS1と第2基板SUB22側のポストスペーサPS2とが一致する位置すなわち対峙する位置にそれぞれ形成されている。
【0065】
また、ポストスペーサPS1,PS2は、実施形態1と同様に、隣接するくし歯電極PXとの間に形成され、特に、各くし歯電極PXから離れた領域であるX方向の中心近傍に形成される。すなわち、ポストスペーサPS1と対峙する位置にポストスペーサPS2が形成され、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた際に、ポストスペーサPS1の上面とポストスペーサPS2の上面とが当接して第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔を所定の間隔に保持する。なお、ポストスペーサPS1,PS2はそれぞれ屈折率がneの透光性材料からなる。
【0066】
特に、図14に示すように、実施形態3のポストスペーサPS1は断面の長手方向がくし歯電極PXの延在方向であるY方向すなわちシリンドリカルレンズの長軸方向と略平行となるように形成されている。また、図15に示すように、実施形態3のポストスペーサPS2は断面の長手方向がポストスペーサPS1の長手方向と直交する方向(90°回転した方向)すなわちX方向となるように形成されている。この構成により、ポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とは第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせたときに、ポストスペーサPS1の上面とポストスペーサPS2の上面とが当接して、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔を所定の間隔に保持する。
【0067】
この第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた状態を示すのが図16及び図17であり、図16は実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2の平面図、図17は図16のD−D’線での断面図を示す。この図16及び図17に示すように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2においては、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた時に、第1基板SUB21のポストスペーサPS1と、第2基板SUB22のポストスペーサPS2とが重なる位置に配置される。すなわち、ポストスペーサPS1の上面側とポストスペーサPS2の上面側とが当接する位置にそれぞれのポストスペーサPS1,PS2が形成されている。このとき、図16から明らかなように、第1基板SUB21に形成されるポストスペーサPS1と第2基板SUB22に形成されるポストスペーサPS2との長手方向が直交して重なる構成、すなわちポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とが十字状に当接する構成となる。その結果、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせる際のX方向及びY方向の位置合わせ精度を緩く(低減)することが可能となる。また、ポストスペーサPS1,PS2の形成する際の位置精度も低減することが可能となり、従来の第2の液晶表示パネルLCD2の位置合わせ精度と同様の精度で、実施形態3の第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせることが可能となる。
【0068】
例えば、図17に示す断面図では、ポストスペーサPS2の長手方向に沿った断面図となるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22との位置合わせはポストスペーサPS2のX方向幅以内であれが、ポストスペーサPS1の上部側とポストスペーサPS2の上部側とが当接され、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを所定のギャップに保持することができる。同様にして、Y方向の位置合わせ精度に関しても、ポストスペーサPS1の長手方向がY方向に一致するように形成される。従って、第1基板SUB21と第2基板SUB22との位置合わせがポストスペーサPS1のY方向幅以内であれが、ポストスペーサPS1の上部側とポストスペーサPS2の上部側とを当接させるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを所定のギャップに保持することができる。
【0069】
このように、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21の側に形成したポストスペーサPS1と、第2基板SUB22の側に形成したポストスペーサPS2との2つのポストスペーサPSを用いて、第1基板SUB21と第2基板SUB22との間隔であるギャップを所定の間隔に保持する構成としている。この構成により、第1基板SUB21及び第2基板SUB22に形成するポストスペーサPS1,PS2の高さをそれぞれギャップの半分の高さで形成することが可能となる。その結果、第1の液晶表示パネルLCD1のギャップよりも大きい第2の液晶表示パネルLCD2のギャップに対応する高さが必要となるポストスペーサPS1,PS2の形成に要する時間を短縮することが可能となる。さらには、ポストスペーサPS1,PS2の形成後に配向膜ORIをラビング処理する場合には、ポストスペーサPS1,PS2に掛かる力を小さくすることが可能となるので、ポストスペーサPS1,PS2の信頼性を向上させることが可能となる。
【0070】
さらには、実施形態3の構成では、ポストスペーサPS1,PS2の側壁面の傾斜角度を実施形態1と同様に形成した場合であっても、2つのポストスペーサPS1,PS2とを重ねてギャップを保持する構成となっている。従って、ポストスペーサPS1,PS2の平面の面積を拡大させることなく、ポストスペーサPS1,PS2の体積も減少させることが可能となる。
【0071】
すなわち、実施形態1のポストスペーサPSと実施形態3のポストスペーサPS1,PS2とのアスペクト比が同じであれば、ポストスペーサの高さを小さくすることによってポストスペーサの設置面積を小さくすることができる。実施形態3においては、上下基板(第1基板SUB21と第2基板SUB22)にポストスペーサPS1,PS2を設ける構成となっている。従って、図18に示す実施形態1の構成よるポストスペーサPSの設置面積に比較して、各ポストスペーサPS1,PS2の高さが実施形態1のポストスペーサPSの1/2にできる。その結果、図18に示す実施形態1のポストスペーサPSの角部部分が不要となるので、実施形態3ポストスペーサPS1,PS2の設置面積は、最小で1/4まで小さくできる。このように,実施形態3の構成では、ポストスペーサPS1,PS2の設置面積および体積が小さくできるので、光散乱を小さくすることができる。その結果、ポストスペーサPS1,PS2に起因する光散乱をさらに低減することができ、表示品質をさらに向上できるという格別の効果が得られる。また、各ポストスペーサPS1,PS2の高さが低くなることで、ポストスペーサPS1,PS2の作成が容易となる。
【0072】
ただし、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2においても、実施形態1と同様に、第1の液晶表示パネルLCD1からの表示光の偏光方向(第2の液晶表示パネルLCD2への入射偏光方向)は、図中の矢印に示すように、各くし歯電極PXとのなす角度が80〜90°となるように形成される。すなわち、第1基板SUB21の初期配向の方向も入射偏光方向と同じ向きに形成される。このとき、くし歯電極PXと共通電極CTとの間の電界が0(ゼロ)の場合にも液晶層LC2の屈折率はneとなり、電界が印加される場合のくし歯電極PXの近傍の屈折率はnoとなる。
【0073】
なお、実施形態3のポストスペーサPS1,PS2は、上部側よりも底面側の面積が大きく形成されているが、これに限定されることはなく、一方のポストスペーサまたは両方のポストスペーサPS1,PS2が底面側よりも上部側の面積が大きい構成であってもよい。また、ポストスペーサPS1の高さとポストスペーサPS2の高さとが同じ場合について説明したが、これに限定されることはなく、異なる高さであってもよい。
【0074】
〈実施形態4〉
図19は本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第1基板の概略構成を説明するための平面図であり、図20は本発明の実施形態4の表示装置における第2の液晶表示パネルを形成する第2基板の概略構成を説明するための平面図である。
【0075】
図19から明らかなように、実施形態4の第1基板SUB21は、ITO等の透明導電膜からなり、Y方向に延在しX方向に並設されるくし歯電極PX1の一端がX方向に伸延する配線部WR1に電気的に接続される構成となっている。また、実施形態4においては、少なくとも表示領域内においては、各くし歯電極PX1及び配線部WR1が形成される領域を除く領域に、所定の距離だけ離れてITO等の透明導電膜からなる共通電極CT1が形成される構成となっている。このとき、後に詳述するように、くし歯電極PX1及び配線部WR1と共通電極CT1とは同層に形成されている。
【0076】
また、実施形態4の第1基板SUB21においては、隣接するくし歯電極PX1との間の内で、1つおきの領域に共通電極CT1が形成される構成となっている。このとき、共通電極CT1の上層には配向膜ORIが形成され、該配向膜ORIの上面にポストスペーサPS1が形成される構成となっている。ただし、実施形態4のポストスペーサPS1の形状等は、実施形態3と同様の構成であり、後述するポストスペーサPS2と対峙する位置に形成されている。
【0077】
一方、実施形態4の第2基板SUB22には、長手方向すなわちX方向に延在し、短手方向すなわちY方向に並設されるくし歯電極PX2と、辺縁部に配置されるY方向に伸延する配線部WR2とが形成され、各くし歯電極PX2の一端が配線部WR2に電気的に接続される構成となっている。また、第1基板SUB21と同様に、少なくとも表示領域内においては、各くし歯電極PX2及び配線部WR2が形成される領域を除く領域の同層に共通電極CT2が形成され、該共通電極CT2はくし歯電極PX2や配線部WR2と同層に形成される。すなわち、第1基板SUB21と同様に、隣接するくし歯電極PX2との間の領域に共通電極CT2が形成される構成となっている。この第2基板SUB22においても、共通電極CT2の上層にも配向膜ORIが形成され、該配向膜ORIの上面にポストスペーサPS2が形成され、ポストスペーサPS1と対峙する位置に形成される構成となっている。ただし、ポストスペーサPS2の形状等は、実施形態3と同様の構成である。
【0078】
図21は図19及び図20中にE,E’で示す領域の表示面側からの拡大図であり、特に、第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせた状態での第2の液晶表示パネルにおける領域E,E’の正面拡大図である。
【0079】
図21から明らかなように、実施形態4においては、第1基板SUB21と第2基板SUB22とのそれぞれがくし歯電極PX1,PX2及び共通電極CT1,CT2を備えると共に、ポストスペーサPS1,PS2を備える構成となっている。また、実施形態4のポストスペーサPS1,PS2は第1基板SUB21と第2基板SUB22とを貼り合わせ、表示面方向から見た場合に、くし歯電極PX1とくし歯電極PX2とで囲まれる領域にポストスペーサPS1,PS2が配置される構成となる。このように、ポストスペーサPS1,PS2はくし歯電極PX1,PX2から遠い位置に形成されることが望ましいので、実施形態4においても、くし歯電極PX1,PX2で囲まれる領域の中心にポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっている。さらには、実施形態4のポストスペーサPS1,PS2においても、ポストスペーサPS1はくし歯電極PX1の延在方向であるY方向に長く、ポストスペーサPS2はくし歯電極PX2の延在方向であるX方向に長く形成されるので、第1基板SUB21と第2基板SUB22との貼り合わせにおいて、ポストスペーサPS1とポストスペーサPS2とは十字状に当接して配置される。
【0080】
さらには、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2では、図19及び図20に示すように、第1基板SUB21と第2基板SUB22においても、配向膜ORIのラビング方向はくし歯電極PX1,PX2に対して傾斜するように形成されている。このとき、実施形態4においても、第1基板SUB21のラビング方向と第2基板SUB22のラビング方向とが互いに直交する構成となっている。これらの構成により、X方向に伸延するシリンドリカルレンズを形成する場合と、Y方向に伸延するシリンドリカルレンズを形成する場合における液晶層LC2の液晶分子の初期配向を制御している。
【0081】
次に、図22に図21に示すF−F’線での断面図、図23に図21に示すG−G’線での断面図を示し、以下、図21〜図23に基づいて、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2の詳細構成について説明する。
【0082】
図22及び図23から明らかなように、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2は、X方向に延在しY方向に並設される第1のシリンドリカルレンズと、Y方向に延在しX方向に並設される第2のシリンドリカルレンズとをそれぞれ形成可能な構成となっている。すなわち、第2の液晶表示パネルLCD2の長手方向であるX方向に観察者の左右の目が並列される横位置での3D表示が可能な場合と、第2の液晶表示パネルLCD2の短手方向であるY方向に観察者の左右の目が並列される縦位置での3D表示が可能な場合とを切り替え可能な構成となっている。
【0083】
この切り替えを実現するために、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2では、第1基板SUB21に形成されるポストスペーサPS1の短手方向(X方向)にくし歯電極PX1が並設され、当該ポストスペーサPS1の長手方向(Y方向)にくし歯電極PX1が伸延される構成となる。一方、第2基板SUB22に形成されるポストスペーサPS2の短手方向(Y方向)にくし歯電極PX2が並設され、当該ポストスペーサPS2の長手方向(X方向)にくし歯電極PX2が伸延される構成となる。さらには、第1基板SUB21及び第2基板SUB22にそれぞれ共通電極CT1,CT2が形成される構成となる。この構成からなる第1基板SUB21と第2基板SUB22とを液晶層LC2を介して対向配置させることによって、長手方向と短手方向での3D表示を可能としている。
【0084】
例えば、長手方向(横位置)の3D表示時では、第2基板SUB22に形成される共通電極CT2とくし歯電極PX2に基準となる共通信号が供給されると共に、第1基板SUB21に形成されるくし歯電極PX1に駆動信号が供給される。この駆動により、前述する実施形態1〜3と同様にして、隣接するくし歯電極PX1との間に当該くし歯電極PX1に伸延方向(Y方向)に延在し、X方向に並設されるシリンドリカルレンズが形成される。このとき、第1基板SUB21に形成される共通電極CT1には、共通信号及び駆動信号の何れも供給されない構成となる。
【0085】
一方、短手方向(縦位置)の3D表示時では、第1基板SUB21に形成される共通電極CT1とくし歯電極PX1に基準となる共通信号が供給されると共に、第1基板SUB21のくし歯電極PX1に駆動信号が供給される。この駆動により、隣接するくし歯電極PX2との間に当該くし歯電極PX2に伸延方向(Y方向)に延在し、Y方向に並設されるシリンドリカルレンズが形成される。このとき、第2基板SUB22に形成される共通電極CT2には、共通信号及び駆動信号の何れも供給されない構成となる。
【0086】
このように、実施形態4の第2の液晶表示パネルLCD2においても、実施形態3の第2の液晶表示パネルLCD2と同様に、隣接するくし歯電極PX1,PX2から離れた位置として中間位置にポストスペーサPS1,PS2が形成される構成となっているので、実施形態3と同様の効果を得ることができると共に、第1基板SUB21及び第2基板SUB22にもくし歯電極PX1,PX2が形成される構成となっているので、表示装置の長手方向及び短手方向の何れにおいても3D表示ができるという格別の効果を得られる。
【0087】
なお、実施形態4においては、くし歯電極PX1及び配線部WR1並びに共通電極CT1が同層に形成される場合について説明したが、この構成に限定されることはない。例えば、くし歯電極PX1及び配線部WR1と共通電極CT1とを絶縁膜を介して異なる層に形成すると共に、共通電極CT1より液晶層LC2に近い側にくし歯電極PX1及び配線部WR1を形成する構成であってもよい。この構成では、共通電極CT1を第1基板SUB21の表示領域内の全面に形成することも可能である。
【0088】
〈実施形態5〉
図24及び図25は本発明の表示装置を備える情報機器の概略構成を説明するための図であり、特に、図24は本発明の表示装置を携帯情報端末に使用した場合を示しており、図25は本発明の表示装置である実施形態4の表示装置を携帯情報端末である携帯電話に使用した場合を示している。
【0089】
図24に示すように、スマートフォンや携帯ゲームや等の携帯情報端末SPHに本願発明の表示装置DISを適用することにより、長手方向が左右位置となる横位置で3D表示を行った場合であっても、ポストスペーサが観察者に認識されてしまうことを防止することができる。その結果、3D表示時の画質を向上させることが可能となる。
【0090】
また、図25(a)に示すように、携帯電話MPに本願発明を適用して表示装置DISの長手方向が上下方向となる縦位置で3D表示を行った場合であっても、図25(b)に示すように、表示装置DISの長手方向が左右方向となる横位置で3D表示を行った場合であっても、ポストスペーサが観察者に認識されてしまうことを防止することができる。その結果、3D表示時の画質を向上させることが可能となる。
【0091】
なお、本実施形態5においては、本願発明の表示装置を情報機器に適用する場合について説明したが、これに限定されることはなく、3次元映像を撮影する撮影装置の表示装置やテレビ装置等の表示装置を備える他の機器に本願発明の表示装置を適用可能である。
【0092】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【0093】
LCD1……第1の液晶表示パネル、LCD2……第2の液晶表示パネル
SUB11,SUB21……第1基板、SUB12,SUB22……第2基板
BLU……バックライトユニット、LC1,LC2……液晶層、ADH……接着部材
POL1,POL2……偏光板、GL……ゲート線、DL……ドレイン線
PXL……画素、SPL……副画素、PX,PX1,PX2……くし歯電極
CT,CT1,CT2……共通電極、PS,PS1,PS2……ポストスペーサ
WR……配線部、ORI……配向膜、SB……スペーサビーズ、DIS……表示装置
SPH……携帯情報端末、MP……携帯電話
【特許請求の範囲】
【請求項1】
画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置であって、
前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、
一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、X方向に延在しY方向に並設されるくし歯電極と、
他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極と、
前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するポストスペーサとを備え、
前記ポストスペーサは、前記一対の透明基板の内、何れか一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極から離れた領域に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記ポストスペーサは、隣接する前記くし歯電極の略中心位置に形成されることを特徴とする請求項1乃至3の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項3】
前記一対の透明基板は、前記液晶層の液晶分子の初期配向を制限する配向膜を備え、
前記初期配向が、前記くし歯電極の延在方向に対して、80〜90°の範囲となることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記ポストスペーサは角柱状の柱状体からなり、当該ポストスペーサの各側壁面が前記初期配向方向と傾斜して配置されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
【請求項5】
前記ポストスペーサは、前記一方の透明基板に形成される第1のポストスペーサと、前記他方の透明基板に形成され、前記第1のポストスペーサと対峙する位置に配置される第2のポストスペーサとからなり、前記第1のポストスペーサと前記第2のポストスペーサとが当接して、前記一対の透明基板を所定間隔に保持することを特徴とする請求項1乃至4の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項6】
前記第1及び第2のポストスペーサは平板状をなし、前記第1のポストスペーサは長手方向が前記X方向となるように配置され、前記第2のポストスペーサは長手方向が前記Y方向となるように配置されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記一方の透明基板はY方向に並設される前記しく歯電極と共に、該くし歯電極間の領域に形成される平板状の第2の共通電極を備え、前記他方の透明基板はY方向に延在しX方向に並設される第2のくし歯電極を備え、該第2のくし歯電極間の領域に平板状の前記共通電極が配置されることを特徴とする請求項1乃至6の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項8】
前記ポストスペーサの屈折率は、2D表示時における前記液晶層の屈折率とほぼ同じ屈折率であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項9】
前記ポストスペーサは、前記透明基板に固定される底面側よりも上面側が小さい柱状体からなり、当該ポストスペーサの屈折率npsが前記液晶層の屈折率ne以下であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項10】
前記ポストスペーサは、前記透明基板に固定される底面側よりも上面側が大きい柱状体からなり、当該ポストスペーサの屈折率npsが前記液晶層の屈折率ne以上であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項11】
前記表示パネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの裏面側に配置されるバックライトユニットとからなることを特徴とする請求項1乃至10の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項1】
画像表示を行う表示パネルと、前記表示パネルの表示面側に配置され、シリンドリカルレンズ状に屈折率を制御して視差障壁を形成し、2D表示と3D表示とを切り替える液晶レンズパネルとを備える表示装置であって、
前記液晶レンズパネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板と、
一方の前記透明基板の前記液晶層側に形成され、X方向に延在しY方向に並設されるくし歯電極と、
他方の前記透明基板の前記液晶層側に形成される面状の共通電極と、
前記一対の透明基板を所定間隔に保持する透光性を有するポストスペーサとを備え、
前記ポストスペーサは、前記一対の透明基板の内、何れか一方の透明基板の前記液晶面側に固定されると共に、前記透明基板の面内方向に対して前記くし歯電極から離れた領域に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
前記ポストスペーサは、隣接する前記くし歯電極の略中心位置に形成されることを特徴とする請求項1乃至3の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項3】
前記一対の透明基板は、前記液晶層の液晶分子の初期配向を制限する配向膜を備え、
前記初期配向が、前記くし歯電極の延在方向に対して、80〜90°の範囲となることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記ポストスペーサは角柱状の柱状体からなり、当該ポストスペーサの各側壁面が前記初期配向方向と傾斜して配置されることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
【請求項5】
前記ポストスペーサは、前記一方の透明基板に形成される第1のポストスペーサと、前記他方の透明基板に形成され、前記第1のポストスペーサと対峙する位置に配置される第2のポストスペーサとからなり、前記第1のポストスペーサと前記第2のポストスペーサとが当接して、前記一対の透明基板を所定間隔に保持することを特徴とする請求項1乃至4の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項6】
前記第1及び第2のポストスペーサは平板状をなし、前記第1のポストスペーサは長手方向が前記X方向となるように配置され、前記第2のポストスペーサは長手方向が前記Y方向となるように配置されることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記一方の透明基板はY方向に並設される前記しく歯電極と共に、該くし歯電極間の領域に形成される平板状の第2の共通電極を備え、前記他方の透明基板はY方向に延在しX方向に並設される第2のくし歯電極を備え、該第2のくし歯電極間の領域に平板状の前記共通電極が配置されることを特徴とする請求項1乃至6の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項8】
前記ポストスペーサの屈折率は、2D表示時における前記液晶層の屈折率とほぼ同じ屈折率であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項9】
前記ポストスペーサは、前記透明基板に固定される底面側よりも上面側が小さい柱状体からなり、当該ポストスペーサの屈折率npsが前記液晶層の屈折率ne以下であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項10】
前記ポストスペーサは、前記透明基板に固定される底面側よりも上面側が大きい柱状体からなり、当該ポストスペーサの屈折率npsが前記液晶層の屈折率ne以上であることを特徴とする請求項1乃至7の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項11】
前記表示パネルは、液晶層を介して対向配置される一対の透明基板を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの裏面側に配置されるバックライトユニットとからなることを特徴とする請求項1乃至10の内の何れかに記載の表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【公開番号】特開2012−252293(P2012−252293A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−127002(P2011−127002)
【出願日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【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24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【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)】
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