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ことである。
【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って、前記液晶レンズパネルは、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備える表示装置である。
【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って、前記液晶レンズパネルは、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備える表示装置である。
【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】
しかしながら、液晶レンズ方式の３次元表示装置では、液晶レンズの屈折率分布が不完全であった。このために、３Ｄ表示時において、所定の目のみに表示される視差画像が他方の目にも見えるいわゆるクロストークの発生が懸念されている。このクロストークが発生すると、本来、見えるべきでない他方の目の画像が重なって表示されるために、３Ｄ表示の品質が大きく低下してしまうので、クロストークの低減が切望されている。
【０００６】
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、液晶レンズを用いた表示装置での３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備える表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液晶レンズを用いた表示装置での３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させることができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【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の液晶表示装置における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の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの副画素の構成を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施形態１の液晶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５】図４に示すＡ−Ａ’線での断面図である。
【図６】本発明の実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示動作を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施形態１の液晶表示装置における第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例１の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例２の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例３の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例４の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態２の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの複画素の構成を説明するための上面図である。
【図１４】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例５の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例６の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例７の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態３の表示装置である液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図である。
【図１８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
〈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（液晶パネル）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。また、各薄膜の形成は公知のフォトリソグラフィー技術により可能となるので、その形成方法の詳細な説明は省略する。
【００１３】
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（液晶レンズパネル）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とは接着部材となるハイブリッド樹脂ＡＤＨにより固定されている。
【００１４】
なお、ハイブリッド樹脂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の液晶表示パネルＬＣＤ２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。
【００１５】
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（第１透明基板）ＳＵＢ２１と第２基板（第２透明基板）ＳＵＢ２２により液晶ＬＣ２を挟持する構成となっている。また、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側すなわち第２基板ＳＵＢ２２の表示面側には偏光板（レンズ用偏光板、第１の偏光板）ＰＯＬ２が配置されている。なお、偏光板ＰＯＬ２の偏光方向については、後に詳述する。
【００１６】
第１基板ＳＵＢ２１にはくし歯電極（線状電極、短冊状電極）が形成され、第２基板ＳＵＢ２２には平板状の共通電極が形成されている。くし歯電極と共通電極とが同電位の場合は、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、くし歯電極と共通電極とに異なる電圧いわゆる交番電圧（交流電圧）が印加され、液晶層ＬＣ２に電界が印加される場合は、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（第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示光）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としては、ホモジーニアス配向となるＴＮ方式の液晶表示パネルがあるが、ホモジーニアス配向となる他の方式の液晶表示パネルであってもよい。
【００１７】
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線状電極、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、偏光板（下側偏光板）ＰＯＬ３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、偏光板（上側偏光板）ＰＯＬ１が配置され、偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ３は偏光方向が９０°をなす配置、いわゆるクロスニコルに配置されている。
【００１８】
ただし、実施形態１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ２によって所望のコントラストが得られるようにすればよく、偏光板ＰＯＬ１または偏光板ＰＯＬ２には偏光度の小さい偏光板を用いることができ，偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ２の偏光度を異ならせることもできる。従って、実施形態１の液晶表示装置では偏光板ＰＯＬ１または偏光板ＰＯＬ２としてフィルム状の高偏光な通常の偏光板（偏光度の大きい偏光板）を用いる構成としているが、フィルム偏光板に限らず、例えば塗布型の偏光板を用いることもできる。このような薄膜型の偏光板を用いることにより，表示装置を薄くすることができる。偏光板ＰＯＬ１としてこのような塗布型偏光板等の薄膜状の偏光板を用いる場合には、レンズ用の液晶層ＬＣ２と表示用の液晶層ＬＣ１とを近づけて配置することができるという格別の効果がある。また，偏光板ＰＯＬ２はクロストークを有効に低減できる程度の偏光度があればよく，偏光板ＰＯＬ１よりも偏光度が小さく透過率の高い偏光板を用いることにより，偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を多くできるという格別の効果がある。
【００１９】
また、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、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２への入射偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすればよい。例えば、この他の方式の液晶表示パネルを第１の液晶表示パネルＬＣＤ１として用いる場合において、当該第１の液晶表示パネルＬＣＤ１からの表示光の偏光方向が後に詳述する方向の直線偏光と異なる場合には、偏光板ＰＯＬ２と液晶層ＬＣ２との間に位相差部材を設け、偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすればよい。
【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方向に並設される走査信号線（ゲート線）ＧＬと、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設される映像信号線（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に形成される赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のカラーフィルタに対応しており、この図２中にＲＧＢで示す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）である映像信号が供給される線状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１の液晶表示パネルの構成〉
図３は本発明の実施形態１の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの副画素の構成を説明するための上面図である。以下、図３に基づいて、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１における副画素の構造を説明する。ただし、説明を簡単にするために、図３には第１基板ＳＵＢ１１のみを示し、周知の配向膜は省略してその配向方向（ラビング方向）のみを示す。
【００２４】
図３に示すように、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１では、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とで囲まれる領域が副画素の領域となっている。このような構成とすることにより、実施形態１の液晶表示装置では、画素をマトリクス状に形成する構成となっている。また、実施形態１の液晶表示装置では、第１基板ＳＵＢ１１の液晶側の面（対向面）には、例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電材料からなる図示しない平面状の共通電極が形成されている。この第１基板ＳＵＢ１１の共通電極は、第１基板ＳＵＢ１１の辺部において映像信号の基準となる共通信号を供給するコモン線に重畳されて形成され、これによりコモン線と電気的に接続されて形成されている。なお、実施形態１では、ゲート線ＧＬ及びドレイン線ＤＬは金属薄膜で形成されるが、透明導電膜で形成してもよい。
【００２５】
また、Ｘ方向に伸張されるドレイン線ＤＬの一部において、薄膜トランジスタＴＦＴ側に延在する延在部（接続部）ＪＣを有し、この延在部ＪＣは薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極に接続されている。薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極は画素領域側に若干延在された延在部を有して形成され、該延在部は線状電極ＰＸ１と接続されるパッド部ＰＤに至るようにして構成されている。なお、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート線ＧＬをゲート電極としたいわゆる逆スタガ構造のＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）構造のトランジスタである。また、ＭＩＳ構造のトランジスタは、そのバイアスの印加によってドレイン電極とソース電極が入れ替わるように駆動するが、本明細書中においては、便宜上、ドレイン線ＤＬと接続される側をドレイン電極、線状電極ＰＸ１と接続される側をソース電極と称する。
【００２６】
第１基板ＳＵＢ１１の画素領域には、共通電極が形成されており、その上層に容量素子の誘電体膜として機能する図示しない絶縁膜を介して線状電極ＰＸ１が形成されている。この絶縁膜には、パッド部ＰＤに至るコンタクトホールＣＨが形成され、該コンタクトホールＣＨを介して線状電極ＰＸ１と薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極とが電気的に接続される。
【００２７】
実施形態１の線状電極ＰＸ１は、例えばＩＴＯ等からなる透明導電膜を副画素の領域内に面状に形成した後に、バックライト光の通過領域ＡＰに対応する部分にＹ方向と交差する複数のスリットＳＬＴが形成され、この構成により通過領域ＡＰ内において共通電極と重畳する線状の電極を形成している。また、実施形態１では、１つの副画素の領域内において、全てのスリットＳＬＴの形成角度（Ｙ方向に対する傾斜角度）が同じ角度（例えば、０〜１０°）となるように形成することにより、通過領域ＡＰ内における線状電極部分の傾斜角度を同一角度とする、いわゆるシングルドメイン構成としている。この構成により、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１では、図中に矢印Ｒ１で示すラビング方向に対する線状電極部分の傾斜角度を同一の角度としている。なお、実施形態１の線状電極ＰＸ１はスリットＳＬＴの端部が開口されない構成としたが、これに限定されることはなく、その一端又は両端が開口される構成であってもよい。
【００２８】
〈第２の液晶表示パネルの構成〉
図４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５は図４に示すＡ−Ａ’線での断面図である。
【００２９】
図４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。
【００３０】
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ＰＯＬ１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）すなわち偏光板ＰＯＬ１の透過軸方向は、各くし歯電極ＰＸとのなす角度が８０〜９０°（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。
【００３１】
一方、実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２では、３Ｄ表示時におけるくし歯電極ＰＸと重畳する液晶領域でのディスクリネーションすなわち液晶分子の配向乱れに伴う屈折率分布の乱れが生じる。また、このディスクリネーションによって、屈折率楕円体の軸方向が乱れるために、この液晶領域に入射した直線偏光の光は楕円偏光の光に変換されてしまう。このディスクリネーションによる散乱及び楕円偏光となった偏光成分がクロストークの要因となる。このディスクリネーションで発生したクロストーク成分は、楕円偏光の光となって液晶層ＬＣ２から出射される。このために、本願発明では、偏光板ＰＯＬ２によってこれらクロストーク成分の一部を吸収することにより、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させる構成となっている。従って、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２では、後に詳述するように、入射偏光方向Ｆ１に対して、液晶層ＬＣ２の液晶分子の配向方向（初期配向方向）及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸方向を適宜設定することにより、３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させる構成としている。なお、実施形態１の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の液晶分子は、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。ただし、液晶分子の配向処理はラビングに限定されることはなく、例えば、配向膜ＯＲＩにラビング処理が不要な配向膜を用いることも可能である。なお、図中の矢印Ｆ１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（異常光線の屈折率）はｎｅとなり、これと垂直方向の屈折率（常光線の屈折率）はｎｏとなる。
【００３２】
また、図５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が形成されている。このくし歯電極ＰＸの上面を覆うようにして絶縁膜ＰＡＳ１が形成され、その上層に配向膜ＯＲＩが形成されている。
【００３３】
また、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、平面状（平板状）の共通電極ＣＴが形成されている。この共通電極ＣＴの上層には、当該共通電極ＣＴを覆うようにして絶縁膜ＰＡＳ２が形成され、その上層に配向膜ＯＲＩが形成されている。一方、第２基板ＳＵＢ２２の液晶面側と対向する側の面である表示面側には、偏光板ＰＯＬ２が形成されている。
【００３４】
さらには、液晶層ＬＣ２を介して対向配置される第１基板２１と第２基板ＳＵＢ２２との間の領域には、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スペーサビーズＳＢが分散されている。このスペーサビーズＳＢは透光性を有する樹脂材料を用いて形成されており、特に、液晶層ＬＣ２の異常光線の屈折率ｎｅと同様の屈折率を有する樹脂材料で形成される。このような樹脂材料でスペーサビーズＳＢを形成することにより、観察者にスペーサビーズＳＢを認識されにくくできる。ただし、スペーサビーズＳＢからの散乱光もクロストークが生じる。この散乱光も偏光状態が変化することとなるが実施形態１では、偏光板ＰＯＬ２によってその一部が吸収されるために、散乱によって生じるクロストークを低減することができる。
【００３５】
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、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。
【００３６】
〈２Ｄ表示動作と３Ｄ表示動作〉
次に、図６に本発明の実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示動作を説明するための断面図、図７に本発明の実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示動作を説明するための断面図を示し、以下、図６及び図７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。ただし、図６及び図７は、図４に示すＡ−Ａ’線に対応する液晶表示装置における断面図である。また、図６及び図７では、第１基板ＳＵＢ２１に形成される配向膜ＯＲＩのラビング角度ｂ１と、第２基板ＳＵＢ２２に形成される配向膜ＯＲＩのラビング角度ｂ２とを等しく形成してホモジーニアス配向させると共に、ラビング角度ｂ１，ｂ２を偏光板ＰＯＬ１の透過軸角度（第１透過軸角度）ａ１と等しく形成することによって、くし歯電極ＰＸとの角度が直角に近くなる構成としている。さらには、図６及び図７においては、説明を簡単にするために、配向膜ＯＲＩ及び絶縁膜ＰＡＳ１，ＰＡＳ２等は省略している。
【００３７】
実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は、図６及び図７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。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Ｑは，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Ｐ、視距離，ＬＣ２とＬＣ１との距離，視点数等によって決まり，実施形態１のように２視点の場合には、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。
【００３８】
図６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の液晶分子の配向方向（長軸方向（矢印Ｆ２で示す異常光線の屈折率ｎｅの方向））は、矢印Ｆ１で示す入射偏光方向すなわち偏光板ＰＯＬ１の第１透過軸角度ａ１と平行となる。この場合、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し、偏光板ＰＯＬ２を介して出射する。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（図中に矢印で示す）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。なお、液晶層ＬＣ２にＴＮ液晶を用いて液晶分子がツイストしている場合も同様であり、液晶層ＬＣ２に入射した光は液晶層ＬＣ２の全面で同様の作用を受けるために２Ｄ表示となる。
【００３９】
一方、図７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、液晶層ＬＣ２を介して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。
【００４０】
ここで、２視点の場合、シリンドリカルレンズの並設方向すなわちＸ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７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７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、液晶層ＬＣ２にＴＮ液晶を用いて液晶分子がツイストしている場合も同様であり、光路長が長くなるくし歯電極ＰＸの間を中心とする凸レンズとして作用するので、３Ｄ表示となる。また、前述の説明では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。
【００４１】
ただし、本願発明では、位相差を持つ第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２を設ける構成のため、液晶層ＬＣ２の位相差に起因する色づきが生じやすい。この色付きを小さくするためには、液晶層ＬＣ２のセルギャップｄを大きくして大きな位相差を持つようにすることが望ましい。
【００４２】
例えば、表示に用いる主要波長域の短波長側の波長をλ1、長波長側の波長をλ2として、液晶材料のΔｎ（屈折率異方性）の波長λ依存性を考慮すると、下記の式（１）となる。
【数１】
【００４３】
ただし、Ｍは１以上の整数であり、さらには２以上が望ましい。
【００４４】
ここで、Δｎの波長分散が小さい場合には、λ１＜λ３＜λ２の波長λ３を用いて、式（２）とすればよい。
【数２】
【００４５】
例えば、式（２）において、短波長側の波長λ1，長波長側の波長λ2として、λ1＝４５０ｎｍ，λ2＝６００ｎｍとし、λ３としては、視感度の高い５５０ｎｍとすればよい。また、Δｎ＝０．２の場合には式（２）を用いて、Ｍ＝１とするためには、セルギャップｄを９μｍ以上とすることが望ましい。さらには、Ｍ＝２とするためには、セルギャップｄを１８μｍ以上とすることが望ましい。
【００４６】
図８は本発明の実施形態１の液晶表示装置における第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係を説明するための図であり、以下、図８に基づいて、実施形態１の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２におけるレンズ特性について詳細に説明する。ただし、以下の説明において、矢印ＰＬ１は偏光板ＰＯＬ１の透過軸、矢印ＰＬ２は第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸（第１ラビング軸）、矢印ＰＬ３は第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸（第２ラビング軸）、矢印ＰＬ４は偏光板ＰＯＬ２の透過軸をそれぞれ示す。
【００４７】
図８に示すように、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された光（表示光）は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ１で直線偏光された光となって、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を構成する第１基板ＳＵＢ２１を介して液晶層ＬＣ２に入射する。このとき、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１では、偏光板ＰＯＬ１の透過軸ＰＬ１の角度（第１透過軸角度ａ１）がＸ方向に対して、０°＜ａ１≦１０°の範囲（好適には、３°≦ａ１≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、第１基板ＳＵＢ２１に入射する表示光は、Ｘ方向に対して第１透過軸角度ａ１が０°＜ａ１≦１０°の範囲の直線偏光された光となる。
【００４８】
また、第１基板ＳＵＢ２１の配向膜ＯＲＩには、第１ラビング軸ＰＬ２の角度（第１ラビング角度ｂ１）がＸ方向に対して、０°≦ｂ１≦１０°の範囲（好適には、３°≦ｂ１≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、第１基板ＳＵＢ２１に入射した表示光は、第１ラビング角度ｂ１の液晶分子の方向に沿って液晶層ＬＣ２に入射することとなる。液晶層ＬＣ２に入射した表示光は、前述する２Ｄ表示または３Ｄ表示に対応する液晶分子の配列方向に従った変調や偏光等がなされる。ただし、発明者らの実験によれば、第１ラビング角度ｂ１を０°とした場合、くし歯電極ＰＸの付近にドメインが発生しやすいことが分かった。このドメインの発生を抑制するためには、第１ラビング角度ｂ１は０°よりも大きく形成することが望ましい。
【００４９】
液晶層ＬＣ２で変調された表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の配向膜ＯＲＩに形成されるラビング方向に配向される液晶分子の向きに沿って液晶層ＬＣ２から第２基板ＳＵＢ２２に入射される。このとき、第２基板ＳＵＢ２２の配向膜ＯＲＩにも所定のラビング角度（第２ラビング角度）ｂ２のラビング処理がなされる構成となっているので、第２ラビング角度ｂ２の向きに沿って配向される液晶分子に沿った第２ラビング軸ＰＬ３の偏光方向の表示光が液晶層ＬＣ２から第２基板ＳＵＢ２２に出射される。このとき、液晶層ＬＣ２から出射される表示光すなわち第２基板ＳＵＢ２２に液晶層ＬＣ２から入射される表示光は、スペーサ部材であるスペーサビーズＳＢを表示光が透過することに伴う偏光や３Ｄ表示時におけるディスクリネーションに伴う偏光等が加わった表示光となる。
【００５０】
液晶層ＬＣ２の側から第２基板ＳＵＢ２２に入射した表示光は当該第２基板ＳＵＢ２２の表示面から出射され、この表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２に入射することとなる。このとき、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の角度（第２透過軸角度ａ２）もＸ方向に対して、０°＜ａ２≦１０°の範囲（好適には、３°≦ａ２≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、偏光板ＰＯＬ２から表示面側に出射される表示光すなわち第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から出射される表示光は、第２透過軸角度ａ２に一致する直線偏光の表示光となる。その結果、実施形態１の液晶表示装置では、３Ｄ表示時においも観察者の左右の目に対応した画素からの視差画像がそれぞれの対向する目に入射することとなるので、クロストークの発生を抑制することができ、３Ｄ表示の画像品質が大きく向上することができる。
【００５１】
また、第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸ＰＬ２、第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸ＰＬ３、及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４に合わせずれが生じた場合であっても、これら合わせずれによって生じるクロストークは偏光板ＰＯＬ２で吸収されるために、クロストークはほとんど増加しない。その結果、第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸ＰＬ２、第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸ＰＬ３、及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の軸ずれのマージンを大きくできるという格別の効果を得ることができる。
【００５２】
また、実施形態１の液晶表示装置では、表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、表示面側に光（外光）が照射された場合であっても、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の方向すなわち第２透過軸角度ａ２に一致しない光は偏光板ＰＯＬ２によって吸収されることとなる。さらに、偏光板に付加されたＵＶカット特性により，液晶を劣化させることとなるＵＶ光が液晶層ＬＣ２に到達することを防止できため，ＵＶカットフィルム等を別途追加することなく、液晶層ＬＣ２の劣化を大幅に低減させ、液晶表示装置の信頼性を大幅に向上できるという格別の効果を得ることができる。
【００５３】
また、図８に示す第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係においては、第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２とすることにより、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を最大にすることができるので、輝度を高くすることができる。また、
第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２とした場合には、クロストークを低減することができる。また、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２とした場合には、液晶層ＬＣ２内で表示光の偏光方向が回転しないため、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を大きくすることができる。一方、第１ラビング角度ｂ１≠第２ラビング角度ｂ２とした場合には、液晶層ＬＣ２内で表示光の偏光方向を回転できるので、液晶レンズとなる第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から出射される表示光の偏光方向を任意の方向に設定することができる。
【００５４】
また、第１透過軸角度ａ１≠０°の場合、第１透過軸角度ａ１≧第１ラビング角度ｂ１≧０°を満たすことが望ましく、さらには、第１透過軸角度ａ１＝第１ラビング角度ｂ１とすることがさらに望ましい。また、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２でのドメインの発生を抑制するためには、第１ラビング角度ｂ１≠０°とすることが望ましく、第１ラビング角度ｂ１は１°以上１０°以下、さらには３°〜８°とするのが好適である。さらには、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２の場合には、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４が偏光板ＰＯＬ３の透過軸とクロスニコルをなすように配置することにより、偏光板ＰＯＬ１を用いなくても２Ｄ表示及び３Ｄ表示を行うことができる。
【００５５】
以上説明したように、実施形態１の液晶表示装置では、画像表示を行う第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と、この第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に、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第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を配置すると共に、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を形成する第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を透過する表示光の偏光方向を制御する偏光板ＰＯＬ２を配置する構成としているので、３Ｄ表示時においも観察者の左右の目に対応した画素からの視差画像がそれぞれの対向する目に入射することとなるので、クロストークの発生を抑制することができ、３Ｄ表示の画像品質が大きく向上することができる。
【００５６】
また、後述するように、偏光板ＰＯＬ１からの直線偏光がＰＯＬ２偏光板２を透過する際に、光の損失が小さくなるように偏光板ＰＯＬ２の透過軸を配置することにより、偏光板ＰＯＬ２を配置することによる輝度低下を小さくできる。これにより、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２をオンして３Ｄ表示を行った場合においても、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による偏光方向の変化を小さくできるので、２Ｄ表示時と透過率はほとんど変化しない構成となり、２Ｄ表示時と３Ｄ表示時との輝度変化を小さくできる。特に、液晶バリアを用いたパララックスバリア方式では、３Ｄ時にバリア部で遮光し光を吸収するために、３Ｄ表示の輝度は２Ｄ表示時の半分以下に低下してしまうことが知られている。
【００５７】
以下、実施例１〜４に代表的な第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２の液晶レンズ特性に係わる透過軸角度を有する液晶表示装置を示す。
【実施例１】
【００５８】
図９は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例１の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例１の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度に形成される、すなわち、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ２の場合である。
【００５９】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例１の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが等しく形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００６０】
また、実施例１の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。さらには、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、そのまま直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分（表示光の偏光成分）のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなる。すなわち、偏光方向が変化した光や楕円偏光に変換された表示光の内で、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００６１】
このように、実施例１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に直線偏光で入射した表示光の直線偏光を保持して通過させることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過する表示光の光量を最大にすることができると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できる。その結果、２Ｄ表示から３Ｄ表示に切り替えた際の明るさの減少を抑えつつ、３Ｄ表示品質を向上させることができる。従って、シングルドメイン構成の液晶表示装置においては、実施例１の第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度に形成される場合が最も好適である。
【００６２】
なお、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２は、透過率及びクロストークに与える影響が小さければ等しいとみなしてよく、例えば±１°の範囲であれば等しいとみなすことができる。
【実施例２】
【００６３】
図１０は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例２の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例２の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＞第１ラビング角度ｂ１≧０°であり、かつ第２透過軸角度ａ２＝第２ラビング角度ｂ２に形成される。
【００６４】
第１透過軸角度ａ１が第１ラビング角度ｂ１よりも大きい角度すなわち第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１をより小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることにより、液晶層ＬＣ２の屈折率異方性を有効に活用できるので、３Ｄ表示時における画素電極ＰＸ近傍の屈折率と、一対の画素電極ＰＸとの中間領域の屈折率との差を大きく形成することができる。その結果、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による液晶レンズの性能を向上できる、すなわち焦点距離を短くすることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の厚さを薄くできるという格別の効果を得ることができる。従って、第１ラビング角度ｂ１を小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることが好ましい。
【００６５】
第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが異なるので、液晶層ＬＣ２の液晶分子は捩れた配向となっている。従って、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じたツイスト角度（捩れ角度）に沿って旋光しながら当該液晶層ＬＣ２を進行した後に、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００６６】
この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。すなわち、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、実施例１と同様に、偏光板ＰＯＬ２を通過する表示光を最大とすることができる。
【００６７】
さらには、第２ラビング角度ｂ２に垂直な偏光成分は、３Ｄ表示時において、液晶層ＬＣ２の液晶分子から受けるレンズ作用が小さいためにクロストークとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、３Ｄ表示時において表示光のクロストークとなる偏光成分を偏光板ＰＯＬ２で吸収することができるという格別の効果を得ることができる。
【００６８】
このように、実施例２の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例３】
【００６９】
図１１は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例３の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例３の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＞第１ラビング角度ｂ１≧０°であり、かつ第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００７０】
第１透過軸角度ａ１が第１ラビング角度ｂ１よりも大きい角度すなわち第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、実施例２と同様に、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、実施例２と同様に、第１ラビング角度ｂ１をより小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることにより、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による液晶レンズの性能を向上できる、すなわち焦点距離を短くすることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の厚さを薄くできるという格別の効果を得ることができる。従って、実施例３においても、第１ラビング角度ｂ１を小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることが好ましい。
【００７１】
液晶層ＬＣ２に入射した表示光は第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じた楕円偏光がなされて、当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。また、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例３の構成では、第１透過軸角度ａ１と第２透過軸角度ａ２とが同じ角度で形成されているので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過することに伴う表示光のクロストークとなる偏光成分（クロストーク成分）を吸収する効果を大きくすることができ、クロストークを大きく低減できる。ただし、第２透過軸角度ａ２と第２ラビング角度ｂ２とが異なる角度で形成されているので、液晶層ＬＣ２から出射された表示光の内で、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量は減少することとなる。
【００７２】
このように、実施例３の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例４】
【００７３】
図１２は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例４の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例４の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＝第１ラビング角度ｂ１、第１ラビング角度ｂ１≠第２ラビング角度ｂ２、並びに第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００７４】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例４の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが等しく形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００７５】
実施例４においても、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが異なるので、液晶層ＬＣ２の液晶分子は捩れた配向となっている。従って、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じたツイスト角度に沿って旋光し、直線偏光の偏光面が回転しながら当該液晶層ＬＣ２を進行して液晶層ＬＣ２から出射される。この液晶層ＬＣ２から出射した直線偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、表示光として出射される。このとき、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、直線偏光の偏光面が回転しながら液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と同じ角度の直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなり、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００７６】
従って、実施例４の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【００７７】
また、実施例４の液晶表示装置においては、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側の第２ラビング角度ｂ２及び第２ラビング角度ｂ２と同じ角度の第２透過軸角度ａ２を適宜所定の角度とすることにより、当該第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に入射される表示光の光量を減少させることなく、その直線偏光の方向を所定の角度とすることができる。例えば、一般的な偏光サングラスは透過軸方向が水平面に対して縦方向（図中のＸ方向に対して９０°）となるように形成されているので、第２透過軸角度ａ２を７０°〜９０°とすることにより、偏光サングラスをかけていても明るい３Ｄ画像及び２Ｄ画像を見ることができるという格別の効果を得ることができる。
【００７８】
さらには、第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２を３０°〜６０°程度、望ましくは４５°で実施例４の液晶表示装置を形成することにより、偏光サングラスをかけていても表示を見ることができる。また、実施例４の構成の液晶表示装置を備えるディスプレイ装置を形成し、このディスプレイ装置の表示部を面内方向に回転可能な機構を設けた場合においても、表示部を９０°回転させて縦置きとした場合であっても偏光サングラスをかけて表示画像を見ることができるという格別の効果を得られる。
【００７９】
〈実施形態２〉
図１３は本発明の実施形態２の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの複画素の構成を説明するための上面図である。以下、図１３に基づいて、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１における副画素の構造を説明する。ただし、実施形態２の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１は、線状電極ＰＸ１及びスリットＳＬＴ並びにラビング方向Ｒ２が異なるのみで、他の構成は実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と同様の構成となる。従って、以下の説明では、線状電極ＰＸ１及びスリットＳＬＴ並びにラビング方向Ｒ２について詳細に説明する。
【００８０】
図１３に示すように、実施形態２の液晶表示装置の線状電極ＰＸ１は、実施形態１と同様に、バックライト光の通過領域ＡＰに対応する部分にＸ方向と交差する複数のスリットＳＬＴが形成されている。この構成により、通過領域ＡＰ内において共通電極ＣＴと重畳する線状（櫛歯状）の電極を形成している。特に、実施形態２の液晶表示装置では、１つの副画素の領域内において、薄膜トランジスタＴＦＴに近い領域と遠い領域との２つの領域を設け、２つの領域でスリットＳＬＴの形成角度（Ｘ方向に対する傾斜角度）が異なる角度となるように形成することにより、通過領域ＡＰ内における線状電極ＰＸ１の傾斜角度を異なる角度としている。このとき、薄膜トランジスタＴＦＴに近い領域と遠い領域との２つの領域における液晶分子の配向方向（初期配向方向）を揃える構成とするために、矢印Ｒ２で示すラビング処理がなされている。このようなマルチドメイン構成とすることにより、スリットＳＬＴが形成される領域における透過率を向上させると共に、視角依存性を緩和させている。なお、実施形態２の画素電極ＰＸはスリットＳＬＴの端部が開口されない構成としたが、実施形態１と同様に、その一端又は両端が開口される構成であってもよい。
【００８１】
前述する構成からなる実施形態２の第１の液晶表示パネルＰＮＬ１の表示面側には、実施形態１と同様の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２が配置され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１の液晶表示パネルＰＮＬ１では、各副画素がマルチドメイン構成となっているので、視角依存性を向上できる。
【００８２】
以下、実施例５〜７に代表的な第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２の液晶レンズ特性に係わる透過軸角度を有する液晶表示装置を示す。なお、以下の実施例５〜７においても、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２は、透過率及びクロストークに与える影響が小さければ等しいとみなしてよく、例えば±１°の範囲であれば等しいとみなすことができる。
【実施例５】
【００８３】
図１４は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例５の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施形態２の液晶表示装置はマルチドメイン構成となっているので、第１透過軸角度ａ１は０°である。また、実施例５の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１≠第１ラビング角度ｂ１、かつ第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００８４】
第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１は０°とはならないので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の画素電極ＰＸの近傍で発生するドメインを防止できる。また、実施例５の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行して、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００８５】
この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。すなわち、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例５の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、偏光板ＰＯＬ２を通過する表示光を最大とすることができる。
【００８６】
さらには、第２ラビング角度ｂ２に垂直な偏光成分は、３Ｄ表示時において、液晶層Ｌ２の液晶分子から受けるレンズ作用が小さいためにクロストークとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、３Ｄ表示時において表示光のクロストークとなる偏光成分を偏光板ＰＯＬ２で吸収することができるという格別の効果を得ることができる。
【００８７】
このように、実施例５の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例６】
【００８８】
図１５は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例６の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例６の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２＝０°、第１透過軸角度ａ１≠第１ラビング角度ｂ１、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２、かつ第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００８９】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例６の構成においても実施例５と同様に、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１は０°とはならないので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の画素電極ＰＸの近傍で発生するドメインを防止できる。また、実施例６の構成においても、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行して、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００９０】
液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。また、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例６の構成では、第１透過軸角度ａ１と第２透過軸角度ａ２とが同じ角度すなわち０°で形成されているので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過することに伴う表示光のクロストークとなる偏光成分（クロストーク成分）を吸収する効果を大きくすることができ、クロストークを大きく低減できる。ただし、第２透過軸角度ａ２と第２ラビング角度ｂ２とが異なる角度で形成されているので、液晶層ＬＣ２から出射された表示光の内で、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量は減少することとなる。
【００９１】
このように、実施例６の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例７】
【００９２】
図１６は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例７の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例７の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て０°で形成される、すなわち、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ２＝０°の場合である。
【００９３】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例７の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが０°の等しい角度で形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００９４】
また、実施例７の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とも等しく０°で形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。さらには、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが０°で等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、そのまま直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。
【００９５】
一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分（表示光の偏光成分）のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなる。すなわち、偏光方向が変化した光や楕円偏光に変換された表示光の内で、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００９６】
このように、実施例７の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に直線偏光で入射した表示光の直線偏光を保持して通過させることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過する表示光の光量を最大にすることができると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できる。その結果、２Ｄ表示から３Ｄ表示に切り替えた際の明るさの減少を抑えつつ、３Ｄ表示品質を向上させることができる。従って、シングルドメイン構成の液晶表示装置においては、実施例１の第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度である０°で形成される場合が最も好適である。
【００９７】
〈実施形態３〉
図１７は本発明の実施形態３の表示装置である液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１を構成する第２基板ＳＵＢ１２の表示面側にくし歯電極ＰＸ及び偏光板ＰＯＬ４が形成される構成を除く他の構成は、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と同様の構成である。
【００９８】
図１７に示すように、実施形態３の構成では、バックライトユニットＢＬＵの側から順に、偏光ＰＯＬ３、第１基板ＳＵＢ１１、液晶層ＬＣ１、第２基板ＳＵＢ１２、液晶層ＬＣ２、第２基板ＳＵＢ２２、及び偏光板ＰＯＬ２が積層される構成となっている。この構成からなる実施形態３の液晶表示装置では、液晶層ＬＣ１を介して第１基板ＳＵＢ１１と第２基板ＳＵＢ１２とが対向配置され、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１を形成している。さらには、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に配置される第２基板ＳＵＢ１２の表示側すなわちカラーフィルタＣＦやブラックマトリクスＢＭが形成される第２基板ＳＵＢ１２の表示面側には、くし歯電極ＰＸ及び内蔵偏光板ＰＯＬ４が形成されている。この構成からなる第２基板ＳＵＢ１２は液晶層ＬＣ２を介して第２基板ＳＵＢ２２が配置され、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を形成する構成となっている。すなわち、実施形態３の液晶表示装置では、１枚の透明基板（第２基板ＳＵＢ１２）を用いることによって、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と第２の液晶表示パネルＰＮＬ２とを形成する構成となっている。
【００９９】
このような構成からなる第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側には、くし歯電極ＰＸ及び該くし歯電極ＰＸを覆うように形成される内蔵偏光板ＰＯＬ４が形成され、該内蔵偏光板ＰＯＬ４の表面を覆うようにして、図示しない配向膜が形成されている。このような内蔵偏光板ＰＯＬ４は、例えば、塗布型偏光板あるいはワイヤーグリッド偏光子を用いることにより、第２基板ＳＵＢ１２の表面に形成可能である。なお、第２基板ＳＵＢ２２に形成される共通電極ＣＴの表面にも、実施形態１と同様にして、図示しない配向膜が形成されている。
【０１００】
このような内蔵偏光板ＰＯＬ４は液晶表示装置の外部に貼り付け可能なフィル状の偏光板の偏光度に比較して、その偏光度が小さいことが知られている。しかしながら、実施形態３の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が貼り付けされ、表示光は内蔵偏光板ＰＯＬ４を透過した後に、さらに偏光板ＰＯＬ２で所望の偏光がなされる構成となっている。従って、内蔵偏光板ＰＯＬ４を用いた場合であっても、表示光の偏光は偏光板ＰＯＬ２との組み合わせで処理されるので、表示光に対して高い偏光度を得ることが可能となる。その結果、実施形態３の構成においても、コントラストの高い表示を行うことが可能となる。このように、本願発明では、レンズ動作を行う第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、実施形態１の効果に加えて、偏光度の小さい内蔵偏光板ＰＯＬ４を用いることができるという格別の効果を得ることができる。
【０１０１】
さらには、実施形態３の液晶表示装置では、フィルム状の偏光板を用いない構成となっている、すなわち実施形態１の第１基板ＳＵＢ２１、偏光板ＰＯＬ１、及び接着層ＡＤＨが不要な構成となるので、レンズ動作を行う液晶層ＬＣ２と表示動作を行う液晶層ＬＣ１を近くに配置することができる。
【０１０２】
一方、観察者の左右の目の距離（眼間距離）をＥ、表示装置と観察者の距離（観察距離）をＤとした場合、画素ピッチＰ（図２に示す）と観察距離Ｄにおいてレンチキュラレンズを通して見た右目と左目用の画素がちょうど眼間距離Ｅだけ離れるようにするためには、レンズ（液晶層ＬＣ２）と表示画素（液晶層ＬＣ１）の間隔Ｔ（図１に示す）を式（３）とする必要がある。
【数３】
【０１０３】
従って、表示画像の精細度が大きく画素ピッチＰが小さな表示用ディスプレイにおいて画素ピッチＰの大きな表示用ディスプレイを用いた場合と同じ観察距離で見るようにするためには、レンズと表示画素との間隔Ｔ、すなわち第２基板ＳＵＢ１２または第１基板ＳＵＢ２１を薄くする必要がある。しかしながら基板の薄型化には基板強度の点から限界がある。また，フィルム状偏光板は約１００μｍあるいはそれ以上厚さがあるため、液晶層ＬＣ１と液晶層ＬＣ２との距離Ｔを制約することとなる。
【０１０４】
これに対して、実施形態３の液晶表示装置では、実施形態１の第１基板ＳＵＢ２１を用いない構成であると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に内蔵偏光板ＰＯＬ４を形成する構成としている。従って、液晶層ＬＣ１と液晶層ＬＣ２との距離Ｔを小さくすることができ、解像度が大きく画素ピッチＰが小さな表示用ディスプレイにおいても３Ｄ表示が可能となるという格別の効果を得ることができる。
【０１０５】
さらには、液晶レンズの焦点位置が第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の液晶層ＬＣ１と一致させる必要がある。ここで、液晶レンズのピッチすなわちくし歯電極ＰＸのピッチをＱ、ガラス基板の屈折率をｎ１とした場合、液晶レンズのセルギャップｄは、下記の式（４）となる。
【数４】
【０１０６】
特に、ｍ（ただし、ｍは２以上の自然数である）視点の場合には，Ｑ≒ｍＰであり、式（３）を用いると、下記の式（５）となる。
【数５】
【０１０７】
従って、画素ピッチＰが小さくなるとセルギャップｄを小さく、あるいは液晶のΔｎ（屈折率異方性）を小さくできることになる。このように、セルギャップを小さくすることは応答速度を小さくできるという効果を得ることができる。
【０１０８】
なお，実施形態１において偏光板ＰＯＬ１を塗布型偏光板あるいはワイヤーグリッド偏光子等の薄膜偏光板とする場合においても同様に，減少した偏光板の厚さに応じてセルギャップｄを小さく、あるいは液晶のΔｎ（屈折率異方性）を小さくする効果を得ることができる。
【０１０９】
〈実施形態４〉
図１８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、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いる。
【０１１０】
図１８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、クロストークの発生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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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、ＧＬ……ゲート線
ＡＤＨ……ハイブリッド樹脂、ＰＯＬ１，ＰＯＬ２，ＰＯＬ３，ＰＯＬ４……偏光板
ＤＬ……ドレイン線、ＣＨ……コンタクトホール、ＰＤ……パッド部、ＪＣ……延在部
ＰＸＬ……画素、ＳＰＬ……副画素、ＰＸ……くし歯電極、ＰＸ１……線状電極
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、ＳＬＴ……スリット、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ
【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】
しかしながら、液晶レンズ方式の３次元表示装置では、液晶レンズの屈折率分布が不完全であった。このために、３Ｄ表示時において、所定の目のみに表示される視差画像が他方の目にも見えるいわゆるクロストークの発生が懸念されている。このクロストークが発生すると、本来、見えるべきでない他方の目の画像が重なって表示されるために、３Ｄ表示の品質が大きく低下してしまうので、クロストークの低減が切望されている。
【０００６】
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、液晶レンズを用いた表示装置での３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備える表示装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、液晶レンズを用いた表示装置での３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させることができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【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の液晶表示装置における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の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの副画素の構成を説明するための上面図である。
【図４】本発明の実施形態１の液晶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５】図４に示すＡ−Ａ’線での断面図である。
【図６】本発明の実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示動作を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示動作を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施形態１の液晶表示装置における第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例１の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例２の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例３の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例４の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態２の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの複画素の構成を説明するための上面図である。
【図１４】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例５の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例６の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例７の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施形態３の表示装置である液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図である。
【図１８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
〈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（液晶パネル）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。また、各薄膜の形成は公知のフォトリソグラフィー技術により可能となるので、その形成方法の詳細な説明は省略する。
【００１３】
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（液晶レンズパネル）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とは接着部材となるハイブリッド樹脂ＡＤＨにより固定されている。
【００１４】
なお、ハイブリッド樹脂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の液晶表示パネルＬＣＤ２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。
【００１５】
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（第１透明基板）ＳＵＢ２１と第２基板（第２透明基板）ＳＵＢ２２により液晶ＬＣ２を挟持する構成となっている。また、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側すなわち第２基板ＳＵＢ２２の表示面側には偏光板（レンズ用偏光板、第１の偏光板）ＰＯＬ２が配置されている。なお、偏光板ＰＯＬ２の偏光方向については、後に詳述する。
【００１６】
第１基板ＳＵＢ２１にはくし歯電極（線状電極、短冊状電極）が形成され、第２基板ＳＵＢ２２には平板状の共通電極が形成されている。くし歯電極と共通電極とが同電位の場合は、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、くし歯電極と共通電極とに異なる電圧いわゆる交番電圧（交流電圧）が印加され、液晶層ＬＣ２に電界が印加される場合は、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（第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示光）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としては、ホモジーニアス配向となるＴＮ方式の液晶表示パネルがあるが、ホモジーニアス配向となる他の方式の液晶表示パネルであってもよい。
【００１７】
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線状電極、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、偏光板（下側偏光板）ＰＯＬ３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、偏光板（上側偏光板）ＰＯＬ１が配置され、偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ３は偏光方向が９０°をなす配置、いわゆるクロスニコルに配置されている。
【００１８】
ただし、実施形態１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ２によって所望のコントラストが得られるようにすればよく、偏光板ＰＯＬ１または偏光板ＰＯＬ２には偏光度の小さい偏光板を用いることができ，偏光板ＰＯＬ１と偏光板ＰＯＬ２の偏光度を異ならせることもできる。従って、実施形態１の液晶表示装置では偏光板ＰＯＬ１または偏光板ＰＯＬ２としてフィルム状の高偏光な通常の偏光板（偏光度の大きい偏光板）を用いる構成としているが、フィルム偏光板に限らず、例えば塗布型の偏光板を用いることもできる。このような薄膜型の偏光板を用いることにより，表示装置を薄くすることができる。偏光板ＰＯＬ１としてこのような塗布型偏光板等の薄膜状の偏光板を用いる場合には、レンズ用の液晶層ＬＣ２と表示用の液晶層ＬＣ１とを近づけて配置することができるという格別の効果がある。また，偏光板ＰＯＬ２はクロストークを有効に低減できる程度の偏光度があればよく，偏光板ＰＯＬ１よりも偏光度が小さく透過率の高い偏光板を用いることにより，偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を多くできるという格別の効果がある。
【００１９】
また、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、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２への入射偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすればよい。例えば、この他の方式の液晶表示パネルを第１の液晶表示パネルＬＣＤ１として用いる場合において、当該第１の液晶表示パネルＬＣＤ１からの表示光の偏光方向が後に詳述する方向の直線偏光と異なる場合には、偏光板ＰＯＬ２と液晶層ＬＣ２との間に位相差部材を設け、偏光方向が所望の方向の直線偏光となるようにすればよい。
【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方向に並設される走査信号線（ゲート線）ＧＬと、Ｘ方向に延在しＹ方向に並設される映像信号線（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に形成される赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のカラーフィルタに対応しており、この図２中にＲＧＢで示す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）である映像信号が供給される線状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１の液晶表示パネルの構成〉
図３は本発明の実施形態１の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの副画素の構成を説明するための上面図である。以下、図３に基づいて、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１における副画素の構造を説明する。ただし、説明を簡単にするために、図３には第１基板ＳＵＢ１１のみを示し、周知の配向膜は省略してその配向方向（ラビング方向）のみを示す。
【００２４】
図３に示すように、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１では、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とで囲まれる領域が副画素の領域となっている。このような構成とすることにより、実施形態１の液晶表示装置では、画素をマトリクス状に形成する構成となっている。また、実施形態１の液晶表示装置では、第１基板ＳＵＢ１１の液晶側の面（対向面）には、例えば、ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）等の透明導電材料からなる図示しない平面状の共通電極が形成されている。この第１基板ＳＵＢ１１の共通電極は、第１基板ＳＵＢ１１の辺部において映像信号の基準となる共通信号を供給するコモン線に重畳されて形成され、これによりコモン線と電気的に接続されて形成されている。なお、実施形態１では、ゲート線ＧＬ及びドレイン線ＤＬは金属薄膜で形成されるが、透明導電膜で形成してもよい。
【００２５】
また、Ｘ方向に伸張されるドレイン線ＤＬの一部において、薄膜トランジスタＴＦＴ側に延在する延在部（接続部）ＪＣを有し、この延在部ＪＣは薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極に接続されている。薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極は画素領域側に若干延在された延在部を有して形成され、該延在部は線状電極ＰＸ１と接続されるパッド部ＰＤに至るようにして構成されている。なお、薄膜トランジスタＴＦＴは、ゲート線ＧＬをゲート電極としたいわゆる逆スタガ構造のＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）構造のトランジスタである。また、ＭＩＳ構造のトランジスタは、そのバイアスの印加によってドレイン電極とソース電極が入れ替わるように駆動するが、本明細書中においては、便宜上、ドレイン線ＤＬと接続される側をドレイン電極、線状電極ＰＸ１と接続される側をソース電極と称する。
【００２６】
第１基板ＳＵＢ１１の画素領域には、共通電極が形成されており、その上層に容量素子の誘電体膜として機能する図示しない絶縁膜を介して線状電極ＰＸ１が形成されている。この絶縁膜には、パッド部ＰＤに至るコンタクトホールＣＨが形成され、該コンタクトホールＣＨを介して線状電極ＰＸ１と薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極とが電気的に接続される。
【００２７】
実施形態１の線状電極ＰＸ１は、例えばＩＴＯ等からなる透明導電膜を副画素の領域内に面状に形成した後に、バックライト光の通過領域ＡＰに対応する部分にＹ方向と交差する複数のスリットＳＬＴが形成され、この構成により通過領域ＡＰ内において共通電極と重畳する線状の電極を形成している。また、実施形態１では、１つの副画素の領域内において、全てのスリットＳＬＴの形成角度（Ｙ方向に対する傾斜角度）が同じ角度（例えば、０〜１０°）となるように形成することにより、通過領域ＡＰ内における線状電極部分の傾斜角度を同一角度とする、いわゆるシングルドメイン構成としている。この構成により、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１では、図中に矢印Ｒ１で示すラビング方向に対する線状電極部分の傾斜角度を同一の角度としている。なお、実施形態１の線状電極ＰＸ１はスリットＳＬＴの端部が開口されない構成としたが、これに限定されることはなく、その一端又は両端が開口される構成であってもよい。
【００２８】
〈第２の液晶表示パネルの構成〉
図４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５は図４に示すＡ−Ａ’線での断面図である。
【００２９】
図４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。
【００３０】
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ＰＯＬ１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）すなわち偏光板ＰＯＬ１の透過軸方向は、各くし歯電極ＰＸとのなす角度が８０〜９０°（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。
【００３１】
一方、実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２では、３Ｄ表示時におけるくし歯電極ＰＸと重畳する液晶領域でのディスクリネーションすなわち液晶分子の配向乱れに伴う屈折率分布の乱れが生じる。また、このディスクリネーションによって、屈折率楕円体の軸方向が乱れるために、この液晶領域に入射した直線偏光の光は楕円偏光の光に変換されてしまう。このディスクリネーションによる散乱及び楕円偏光となった偏光成分がクロストークの要因となる。このディスクリネーションで発生したクロストーク成分は、楕円偏光の光となって液晶層ＬＣ２から出射される。このために、本願発明では、偏光板ＰＯＬ２によってこれらクロストーク成分の一部を吸収することにより、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させる構成となっている。従って、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２では、後に詳述するように、入射偏光方向Ｆ１に対して、液晶層ＬＣ２の液晶分子の配向方向（初期配向方向）及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸方向を適宜設定することにより、３Ｄ表示時におけるクロストークを低減させる構成としている。なお、実施形態１の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の液晶分子は、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。ただし、液晶分子の配向処理はラビングに限定されることはなく、例えば、配向膜ＯＲＩにラビング処理が不要な配向膜を用いることも可能である。なお、図中の矢印Ｆ１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（異常光線の屈折率）はｎｅとなり、これと垂直方向の屈折率（常光線の屈折率）はｎｏとなる。
【００３２】
また、図５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が形成されている。このくし歯電極ＰＸの上面を覆うようにして絶縁膜ＰＡＳ１が形成され、その上層に配向膜ＯＲＩが形成されている。
【００３３】
また、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、平面状（平板状）の共通電極ＣＴが形成されている。この共通電極ＣＴの上層には、当該共通電極ＣＴを覆うようにして絶縁膜ＰＡＳ２が形成され、その上層に配向膜ＯＲＩが形成されている。一方、第２基板ＳＵＢ２２の液晶面側と対向する側の面である表示面側には、偏光板ＰＯＬ２が形成されている。
【００３４】
さらには、液晶層ＬＣ２を介して対向配置される第１基板２１と第２基板ＳＵＢ２２との間の領域には、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スペーサビーズＳＢが分散されている。このスペーサビーズＳＢは透光性を有する樹脂材料を用いて形成されており、特に、液晶層ＬＣ２の異常光線の屈折率ｎｅと同様の屈折率を有する樹脂材料で形成される。このような樹脂材料でスペーサビーズＳＢを形成することにより、観察者にスペーサビーズＳＢを認識されにくくできる。ただし、スペーサビーズＳＢからの散乱光もクロストークが生じる。この散乱光も偏光状態が変化することとなるが実施形態１では、偏光板ＰＯＬ２によってその一部が吸収されるために、散乱によって生じるクロストークを低減することができる。
【００３５】
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、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。
【００３６】
〈２Ｄ表示動作と３Ｄ表示動作〉
次に、図６に本発明の実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示動作を説明するための断面図、図７に本発明の実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示動作を説明するための断面図を示し、以下、図６及び図７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。ただし、図６及び図７は、図４に示すＡ−Ａ’線に対応する液晶表示装置における断面図である。また、図６及び図７では、第１基板ＳＵＢ２１に形成される配向膜ＯＲＩのラビング角度ｂ１と、第２基板ＳＵＢ２２に形成される配向膜ＯＲＩのラビング角度ｂ２とを等しく形成してホモジーニアス配向させると共に、ラビング角度ｂ１，ｂ２を偏光板ＰＯＬ１の透過軸角度（第１透過軸角度）ａ１と等しく形成することによって、くし歯電極ＰＸとの角度が直角に近くなる構成としている。さらには、図６及び図７においては、説明を簡単にするために、配向膜ＯＲＩ及び絶縁膜ＰＡＳ１，ＰＡＳ２等は省略している。
【００３７】
実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は、図６及び図７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。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Ｑは，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Ｐ、視距離，ＬＣ２とＬＣ１との距離，視点数等によって決まり，実施形態１のように２視点の場合には、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。
【００３８】
図６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の液晶分子の配向方向（長軸方向（矢印Ｆ２で示す異常光線の屈折率ｎｅの方向））は、矢印Ｆ１で示す入射偏光方向すなわち偏光板ＰＯＬ１の第１透過軸角度ａ１と平行となる。この場合、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し、偏光板ＰＯＬ２を介して出射する。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（図中に矢印で示す）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。なお、液晶層ＬＣ２にＴＮ液晶を用いて液晶分子がツイストしている場合も同様であり、液晶層ＬＣ２に入射した光は液晶層ＬＣ２の全面で同様の作用を受けるために２Ｄ表示となる。
【００３９】
一方、図７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、液晶層ＬＣ２を介して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。
【００４０】
ここで、２視点の場合、シリンドリカルレンズの並設方向すなわちＸ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７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７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、液晶層ＬＣ２にＴＮ液晶を用いて液晶分子がツイストしている場合も同様であり、光路長が長くなるくし歯電極ＰＸの間を中心とする凸レンズとして作用するので、３Ｄ表示となる。また、前述の説明では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。
【００４１】
ただし、本願発明では、位相差を持つ第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２を設ける構成のため、液晶層ＬＣ２の位相差に起因する色づきが生じやすい。この色付きを小さくするためには、液晶層ＬＣ２のセルギャップｄを大きくして大きな位相差を持つようにすることが望ましい。
【００４２】
例えば、表示に用いる主要波長域の短波長側の波長をλ1、長波長側の波長をλ2として、液晶材料のΔｎ（屈折率異方性）の波長λ依存性を考慮すると、下記の式（１）となる。
【数１】
【００４３】
ただし、Ｍは１以上の整数であり、さらには２以上が望ましい。
【００４４】
ここで、Δｎの波長分散が小さい場合には、λ１＜λ３＜λ２の波長λ３を用いて、式（２）とすればよい。
【数２】
【００４５】
例えば、式（２）において、短波長側の波長λ1，長波長側の波長λ2として、λ1＝４５０ｎｍ，λ2＝６００ｎｍとし、λ３としては、視感度の高い５５０ｎｍとすればよい。また、Δｎ＝０．２の場合には式（２）を用いて、Ｍ＝１とするためには、セルギャップｄを９μｍ以上とすることが望ましい。さらには、Ｍ＝２とするためには、セルギャップｄを１８μｍ以上とすることが望ましい。
【００４６】
図８は本発明の実施形態１の液晶表示装置における第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係を説明するための図であり、以下、図８に基づいて、実施形態１の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２におけるレンズ特性について詳細に説明する。ただし、以下の説明において、矢印ＰＬ１は偏光板ＰＯＬ１の透過軸、矢印ＰＬ２は第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸（第１ラビング軸）、矢印ＰＬ３は第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸（第２ラビング軸）、矢印ＰＬ４は偏光板ＰＯＬ２の透過軸をそれぞれ示す。
【００４７】
図８に示すように、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された光（表示光）は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ１で直線偏光された光となって、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を構成する第１基板ＳＵＢ２１を介して液晶層ＬＣ２に入射する。このとき、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１では、偏光板ＰＯＬ１の透過軸ＰＬ１の角度（第１透過軸角度ａ１）がＸ方向に対して、０°＜ａ１≦１０°の範囲（好適には、３°≦ａ１≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、第１基板ＳＵＢ２１に入射する表示光は、Ｘ方向に対して第１透過軸角度ａ１が０°＜ａ１≦１０°の範囲の直線偏光された光となる。
【００４８】
また、第１基板ＳＵＢ２１の配向膜ＯＲＩには、第１ラビング軸ＰＬ２の角度（第１ラビング角度ｂ１）がＸ方向に対して、０°≦ｂ１≦１０°の範囲（好適には、３°≦ｂ１≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、第１基板ＳＵＢ２１に入射した表示光は、第１ラビング角度ｂ１の液晶分子の方向に沿って液晶層ＬＣ２に入射することとなる。液晶層ＬＣ２に入射した表示光は、前述する２Ｄ表示または３Ｄ表示に対応する液晶分子の配列方向に従った変調や偏光等がなされる。ただし、発明者らの実験によれば、第１ラビング角度ｂ１を０°とした場合、くし歯電極ＰＸの付近にドメインが発生しやすいことが分かった。このドメインの発生を抑制するためには、第１ラビング角度ｂ１は０°よりも大きく形成することが望ましい。
【００４９】
液晶層ＬＣ２で変調された表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の配向膜ＯＲＩに形成されるラビング方向に配向される液晶分子の向きに沿って液晶層ＬＣ２から第２基板ＳＵＢ２２に入射される。このとき、第２基板ＳＵＢ２２の配向膜ＯＲＩにも所定のラビング角度（第２ラビング角度）ｂ２のラビング処理がなされる構成となっているので、第２ラビング角度ｂ２の向きに沿って配向される液晶分子に沿った第２ラビング軸ＰＬ３の偏光方向の表示光が液晶層ＬＣ２から第２基板ＳＵＢ２２に出射される。このとき、液晶層ＬＣ２から出射される表示光すなわち第２基板ＳＵＢ２２に液晶層ＬＣ２から入射される表示光は、スペーサ部材であるスペーサビーズＳＢを表示光が透過することに伴う偏光や３Ｄ表示時におけるディスクリネーションに伴う偏光等が加わった表示光となる。
【００５０】
液晶層ＬＣ２の側から第２基板ＳＵＢ２２に入射した表示光は当該第２基板ＳＵＢ２２の表示面から出射され、この表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２に入射することとなる。このとき、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の角度（第２透過軸角度ａ２）もＸ方向に対して、０°＜ａ２≦１０°の範囲（好適には、３°≦ａ２≦８°の範囲）となるように形成されている。従って、偏光板ＰＯＬ２から表示面側に出射される表示光すなわち第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から出射される表示光は、第２透過軸角度ａ２に一致する直線偏光の表示光となる。その結果、実施形態１の液晶表示装置では、３Ｄ表示時においも観察者の左右の目に対応した画素からの視差画像がそれぞれの対向する目に入射することとなるので、クロストークの発生を抑制することができ、３Ｄ表示の画像品質が大きく向上することができる。
【００５１】
また、第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸ＰＬ２、第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸ＰＬ３、及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４に合わせずれが生じた場合であっても、これら合わせずれによって生じるクロストークは偏光板ＰＯＬ２で吸収されるために、クロストークはほとんど増加しない。その結果、第１基板ＳＵＢ２１のラビング軸ＰＬ２、第２基板ＳＵＢ２２のラビング軸ＰＬ３、及び偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の軸ずれのマージンを大きくできるという格別の効果を得ることができる。
【００５２】
また、実施形態１の液晶表示装置では、表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、表示面側に光（外光）が照射された場合であっても、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４の方向すなわち第２透過軸角度ａ２に一致しない光は偏光板ＰＯＬ２によって吸収されることとなる。さらに、偏光板に付加されたＵＶカット特性により，液晶を劣化させることとなるＵＶ光が液晶層ＬＣ２に到達することを防止できため，ＵＶカットフィルム等を別途追加することなく、液晶層ＬＣ２の劣化を大幅に低減させ、液晶表示装置の信頼性を大幅に向上できるという格別の効果を得ることができる。
【００５３】
また、図８に示す第２の液晶表示パネルでの液晶レンズ特性に係わる透過軸角度の関係においては、第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２とすることにより、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を最大にすることができるので、輝度を高くすることができる。また、
第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２とした場合には、クロストークを低減することができる。また、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２とした場合には、液晶層ＬＣ２内で表示光の偏光方向が回転しないため、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量を大きくすることができる。一方、第１ラビング角度ｂ１≠第２ラビング角度ｂ２とした場合には、液晶層ＬＣ２内で表示光の偏光方向を回転できるので、液晶レンズとなる第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から出射される表示光の偏光方向を任意の方向に設定することができる。
【００５４】
また、第１透過軸角度ａ１≠０°の場合、第１透過軸角度ａ１≧第１ラビング角度ｂ１≧０°を満たすことが望ましく、さらには、第１透過軸角度ａ１＝第１ラビング角度ｂ１とすることがさらに望ましい。また、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２でのドメインの発生を抑制するためには、第１ラビング角度ｂ１≠０°とすることが望ましく、第１ラビング角度ｂ１は１°以上１０°以下、さらには３°〜８°とするのが好適である。さらには、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２の場合には、偏光板ＰＯＬ２の透過軸ＰＬ４が偏光板ＰＯＬ３の透過軸とクロスニコルをなすように配置することにより、偏光板ＰＯＬ１を用いなくても２Ｄ表示及び３Ｄ表示を行うことができる。
【００５５】
以上説明したように、実施形態１の液晶表示装置では、画像表示を行う第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と、この第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に、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第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を配置すると共に、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を形成する第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を透過する表示光の偏光方向を制御する偏光板ＰＯＬ２を配置する構成としているので、３Ｄ表示時においも観察者の左右の目に対応した画素からの視差画像がそれぞれの対向する目に入射することとなるので、クロストークの発生を抑制することができ、３Ｄ表示の画像品質が大きく向上することができる。
【００５６】
また、後述するように、偏光板ＰＯＬ１からの直線偏光がＰＯＬ２偏光板２を透過する際に、光の損失が小さくなるように偏光板ＰＯＬ２の透過軸を配置することにより、偏光板ＰＯＬ２を配置することによる輝度低下を小さくできる。これにより、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２をオンして３Ｄ表示を行った場合においても、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による偏光方向の変化を小さくできるので、２Ｄ表示時と透過率はほとんど変化しない構成となり、２Ｄ表示時と３Ｄ表示時との輝度変化を小さくできる。特に、液晶バリアを用いたパララックスバリア方式では、３Ｄ時にバリア部で遮光し光を吸収するために、３Ｄ表示の輝度は２Ｄ表示時の半分以下に低下してしまうことが知られている。
【００５７】
以下、実施例１〜４に代表的な第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２の液晶レンズ特性に係わる透過軸角度を有する液晶表示装置を示す。
【実施例１】
【００５８】
図９は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例１の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例１の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度に形成される、すなわち、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ２の場合である。
【００５９】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例１の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが等しく形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００６０】
また、実施例１の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。さらには、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、そのまま直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分（表示光の偏光成分）のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなる。すなわち、偏光方向が変化した光や楕円偏光に変換された表示光の内で、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００６１】
このように、実施例１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に直線偏光で入射した表示光の直線偏光を保持して通過させることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過する表示光の光量を最大にすることができると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できる。その結果、２Ｄ表示から３Ｄ表示に切り替えた際の明るさの減少を抑えつつ、３Ｄ表示品質を向上させることができる。従って、シングルドメイン構成の液晶表示装置においては、実施例１の第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度に形成される場合が最も好適である。
【００６２】
なお、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２は、透過率及びクロストークに与える影響が小さければ等しいとみなしてよく、例えば±１°の範囲であれば等しいとみなすことができる。
【実施例２】
【００６３】
図１０は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例２の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例２の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＞第１ラビング角度ｂ１≧０°であり、かつ第２透過軸角度ａ２＝第２ラビング角度ｂ２に形成される。
【００６４】
第１透過軸角度ａ１が第１ラビング角度ｂ１よりも大きい角度すなわち第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１をより小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることにより、液晶層ＬＣ２の屈折率異方性を有効に活用できるので、３Ｄ表示時における画素電極ＰＸ近傍の屈折率と、一対の画素電極ＰＸとの中間領域の屈折率との差を大きく形成することができる。その結果、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による液晶レンズの性能を向上できる、すなわち焦点距離を短くすることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の厚さを薄くできるという格別の効果を得ることができる。従って、第１ラビング角度ｂ１を小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることが好ましい。
【００６５】
第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが異なるので、液晶層ＬＣ２の液晶分子は捩れた配向となっている。従って、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じたツイスト角度（捩れ角度）に沿って旋光しながら当該液晶層ＬＣ２を進行した後に、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００６６】
この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。すなわち、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、実施例１と同様に、偏光板ＰＯＬ２を通過する表示光を最大とすることができる。
【００６７】
さらには、第２ラビング角度ｂ２に垂直な偏光成分は、３Ｄ表示時において、液晶層ＬＣ２の液晶分子から受けるレンズ作用が小さいためにクロストークとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、３Ｄ表示時において表示光のクロストークとなる偏光成分を偏光板ＰＯＬ２で吸収することができるという格別の効果を得ることができる。
【００６８】
このように、実施例２の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例３】
【００６９】
図１１は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例３の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例３の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＞第１ラビング角度ｂ１≧０°であり、かつ第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００７０】
第１透過軸角度ａ１が第１ラビング角度ｂ１よりも大きい角度すなわち第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、実施例２と同様に、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、実施例２と同様に、第１ラビング角度ｂ１をより小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることにより、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２による液晶レンズの性能を向上できる、すなわち焦点距離を短くすることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の厚さを薄くできるという格別の効果を得ることができる。従って、実施例３においても、第１ラビング角度ｂ１を小さく形成してラビング方向が画素電極ＰＸの延在方向に対して垂直に近い構成とすることが好ましい。
【００７１】
液晶層ＬＣ２に入射した表示光は第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じた楕円偏光がなされて、当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。また、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例３の構成では、第１透過軸角度ａ１と第２透過軸角度ａ２とが同じ角度で形成されているので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過することに伴う表示光のクロストークとなる偏光成分（クロストーク成分）を吸収する効果を大きくすることができ、クロストークを大きく低減できる。ただし、第２透過軸角度ａ２と第２ラビング角度ｂ２とが異なる角度で形成されているので、液晶層ＬＣ２から出射された表示光の内で、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量は減少することとなる。
【００７２】
このように、実施例３の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例４】
【００７３】
図１２は本発明の実施形態１の液晶表示装置における実施例４の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例４の液晶表示装置は、第１透過軸角度ａ１＝第１ラビング角度ｂ１、第１ラビング角度ｂ１≠第２ラビング角度ｂ２、並びに第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００７４】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例４の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが等しく形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００７５】
実施例４においても、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが異なるので、液晶層ＬＣ２の液晶分子は捩れた配向となっている。従って、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とに応じたツイスト角度に沿って旋光し、直線偏光の偏光面が回転しながら当該液晶層ＬＣ２を進行して液晶層ＬＣ２から出射される。この液晶層ＬＣ２から出射した直線偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、表示光として出射される。このとき、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、直線偏光の偏光面が回転しながら液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と同じ角度の直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなり、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００７６】
従って、実施例４の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【００７７】
また、実施例４の液晶表示装置においては、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側の第２ラビング角度ｂ２及び第２ラビング角度ｂ２と同じ角度の第２透過軸角度ａ２を適宜所定の角度とすることにより、当該第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に入射される表示光の光量を減少させることなく、その直線偏光の方向を所定の角度とすることができる。例えば、一般的な偏光サングラスは透過軸方向が水平面に対して縦方向（図中のＸ方向に対して９０°）となるように形成されているので、第２透過軸角度ａ２を７０°〜９０°とすることにより、偏光サングラスをかけていても明るい３Ｄ画像及び２Ｄ画像を見ることができるという格別の効果を得ることができる。
【００７８】
さらには、第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２を３０°〜６０°程度、望ましくは４５°で実施例４の液晶表示装置を形成することにより、偏光サングラスをかけていても表示を見ることができる。また、実施例４の構成の液晶表示装置を備えるディスプレイ装置を形成し、このディスプレイ装置の表示部を面内方向に回転可能な機構を設けた場合においても、表示部を９０°回転させて縦置きとした場合であっても偏光サングラスをかけて表示画像を見ることができるという格別の効果を得られる。
【００７９】
〈実施形態２〉
図１３は本発明の実施形態２の液晶表示装置における第１の液晶表示パネルの複画素の構成を説明するための上面図である。以下、図１３に基づいて、実施形態１の液晶表示パネルＰＮＬ１における副画素の構造を説明する。ただし、実施形態２の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１は、線状電極ＰＸ１及びスリットＳＬＴ並びにラビング方向Ｒ２が異なるのみで、他の構成は実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と同様の構成となる。従って、以下の説明では、線状電極ＰＸ１及びスリットＳＬＴ並びにラビング方向Ｒ２について詳細に説明する。
【００８０】
図１３に示すように、実施形態２の液晶表示装置の線状電極ＰＸ１は、実施形態１と同様に、バックライト光の通過領域ＡＰに対応する部分にＸ方向と交差する複数のスリットＳＬＴが形成されている。この構成により、通過領域ＡＰ内において共通電極ＣＴと重畳する線状（櫛歯状）の電極を形成している。特に、実施形態２の液晶表示装置では、１つの副画素の領域内において、薄膜トランジスタＴＦＴに近い領域と遠い領域との２つの領域を設け、２つの領域でスリットＳＬＴの形成角度（Ｘ方向に対する傾斜角度）が異なる角度となるように形成することにより、通過領域ＡＰ内における線状電極ＰＸ１の傾斜角度を異なる角度としている。このとき、薄膜トランジスタＴＦＴに近い領域と遠い領域との２つの領域における液晶分子の配向方向（初期配向方向）を揃える構成とするために、矢印Ｒ２で示すラビング処理がなされている。このようなマルチドメイン構成とすることにより、スリットＳＬＴが形成される領域における透過率を向上させると共に、視角依存性を緩和させている。なお、実施形態２の画素電極ＰＸはスリットＳＬＴの端部が開口されない構成としたが、実施形態１と同様に、その一端又は両端が開口される構成であってもよい。
【００８１】
前述する構成からなる実施形態２の第１の液晶表示パネルＰＮＬ１の表示面側には、実施形態１と同様の第２の液晶表示パネルＰＮＬ２が配置され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１の液晶表示パネルＰＮＬ１では、各副画素がマルチドメイン構成となっているので、視角依存性を向上できる。
【００８２】
以下、実施例５〜７に代表的な第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２の液晶レンズ特性に係わる透過軸角度を有する液晶表示装置を示す。なお、以下の実施例５〜７においても、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２は、透過率及びクロストークに与える影響が小さければ等しいとみなしてよく、例えば±１°の範囲であれば等しいとみなすことができる。
【実施例５】
【００８３】
図１４は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例５の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施形態２の液晶表示装置はマルチドメイン構成となっているので、第１透過軸角度ａ１は０°である。また、実施例５の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１≠第１ラビング角度ｂ１、かつ第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００８４】
第１透過軸角度ａ１と第１ラビング角度ｂ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１は０°とはならないので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の画素電極ＰＸの近傍で発生するドメインを防止できる。また、実施例５の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行して、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００８５】
この液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。すなわち、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例５の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、偏光板ＰＯＬ２を通過する表示光を最大とすることができる。
【００８６】
さらには、第２ラビング角度ｂ２に垂直な偏光成分は、３Ｄ表示時において、液晶層Ｌ２の液晶分子から受けるレンズ作用が小さいためにクロストークとなる。このとき、実施例２の構成では、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが等しく形成されているので、３Ｄ表示時において表示光のクロストークとなる偏光成分を偏光板ＰＯＬ２で吸収することができるという格別の効果を得ることができる。
【００８７】
このように、実施例５の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例６】
【００８８】
図１５は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例６の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例６の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１＝第２透過軸角度ａ２＝０°、第１透過軸角度ａ１≠第１ラビング角度ｂ１、第１ラビング角度ｂ１＝第２ラビング角度ｂ２、かつ第２ラビング角度ｂ２＝第２透過軸角度ａ２に形成される。
【００８９】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例６の構成においても実施例５と同様に、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが異なる角度で形成されているので、偏光板ＰＯＬ１を透過した直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光となる。このとき、第１ラビング角度ｂ１は０°とはならないので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の画素電極ＰＸの近傍で発生するドメインを防止できる。また、実施例６の構成においても、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とが等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行して、液晶層ＬＣ２から出射される。
【００９０】
液晶層ＬＣ２から出射した楕円偏光の表示光は、第２基板ＳＵＢ２２の表示面側に貼り付けされる偏光板ＰＯＬ２を介して、第２透過軸角度ａ２と平行な偏光成分の表示光のみが出射されることとなる。また、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分の表示光は、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーションにより偏光方向が変化した表示光と共に、偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、実施例６の構成では、第１透過軸角度ａ１と第２透過軸角度ａ２とが同じ角度すなわち０°で形成されているので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過することに伴う表示光のクロストークとなる偏光成分（クロストーク成分）を吸収する効果を大きくすることができ、クロストークを大きく低減できる。ただし、第２透過軸角度ａ２と第２ラビング角度ｂ２とが異なる角度で形成されているので、液晶層ＬＣ２から出射された表示光の内で、偏光板ＰＯＬ２を透過する光量は減少することとなる。
【００９１】
このように、実施例６の液晶表示装置においても、偏光板ＰＯＬ２により第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できるので、３Ｄ表示品質を向上させることができる。
【実施例７】
【００９２】
図１６は本発明の実施形態２の液晶表示装置における実施例７の各透過軸角度と各ラビング角度との関係を説明するための図である。ただし、実施例７の液晶表示装置では、第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て０°で形成される、すなわち、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ２＝０°の場合である。
【００９３】
偏光板ＰＯＬ１を透過した表示光すなわち第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射される表示光は直線偏光である。このとき、実施例７の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第１透過軸角度ａ１とが０°の等しい角度で形成されているので、直線偏光の表示光は液晶層ＬＣ２に入射する際に楕円偏光の表示光とならず、直線偏光の状態で液晶層ＬＣ２を進行することとなる。その結果、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１から出射された後に、液晶層ＬＣ２に入射される表示光の光量を最大とすることができる。
【００９４】
また、実施例７の構成では、第１ラビング角度ｂ１と第２ラビング角度ｂ２とも等しく０°で形成されているので、液晶層ＬＣ２に入射した表示光は偏光方向を変化させることなく当該液晶層ＬＣ２を進行することとなる。さらには、第２ラビング角度ｂ２と第２透過軸角度ａ２とが０°で等しく形成されているので、液晶層ＬＣ２を直線偏光の状態で進行した表示光は偏光板ＰＯＬ２を介して、そのまま直線偏光の表示光として出射されることとなり、偏光板ＰＯＬ２を透過する表示光を最大とすることができる。
【００９５】
一方、液晶層ＬＣ２を進行する際に、スペーサビーズＳＢや３Ｄ表示時のディスクリネーション（画素電極ＰＸと重畳する領域の液晶分布の乱れに）等により偏光方向が変化した表示光や楕円偏光に変換された表示光は、第２透過軸角度ａ２と平行な表示光成分（表示光の偏光成分）のみが偏光板ＰＯＬ２を通過して出射されることとなる。すなわち、偏光方向が変化した光や楕円偏光に変換された表示光の内で、第２透過軸角度ａ２と平行でない偏光成分は偏光板ＰＯＬ２に吸収されることとなる。
【００９６】
このように、実施例７の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に直線偏光で入射した表示光の直線偏光を保持して通過させることができるので、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を通過する表示光の光量を最大にすることができると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２から照射される表示光に含まれるクロストークを大幅に低減できる。その結果、２Ｄ表示から３Ｄ表示に切り替えた際の明るさの減少を抑えつつ、３Ｄ表示品質を向上させることができる。従って、シングルドメイン構成の液晶表示装置においては、実施例１の第１透過軸角度ａ１、第２透過軸角度ａ２、第１ラビング角度ｂ１、及び第２ラビング角度ｂ２が全て等しい角度である０°で形成される場合が最も好適である。
【００９７】
〈実施形態３〉
図１７は本発明の実施形態３の表示装置である液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１を構成する第２基板ＳＵＢ１２の表示面側にくし歯電極ＰＸ及び偏光板ＰＯＬ４が形成される構成を除く他の構成は、実施形態１の第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と同様の構成である。
【００９８】
図１７に示すように、実施形態３の構成では、バックライトユニットＢＬＵの側から順に、偏光ＰＯＬ３、第１基板ＳＵＢ１１、液晶層ＬＣ１、第２基板ＳＵＢ１２、液晶層ＬＣ２、第２基板ＳＵＢ２２、及び偏光板ＰＯＬ２が積層される構成となっている。この構成からなる実施形態３の液晶表示装置では、液晶層ＬＣ１を介して第１基板ＳＵＢ１１と第２基板ＳＵＢ１２とが対向配置され、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１を形成している。さらには、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側に配置される第２基板ＳＵＢ１２の表示側すなわちカラーフィルタＣＦやブラックマトリクスＢＭが形成される第２基板ＳＵＢ１２の表示面側には、くし歯電極ＰＸ及び内蔵偏光板ＰＯＬ４が形成されている。この構成からなる第２基板ＳＵＢ１２は液晶層ＬＣ２を介して第２基板ＳＵＢ２２が配置され、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２を形成する構成となっている。すなわち、実施形態３の液晶表示装置では、１枚の透明基板（第２基板ＳＵＢ１２）を用いることによって、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と第２の液晶表示パネルＰＮＬ２とを形成する構成となっている。
【００９９】
このような構成からなる第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側には、くし歯電極ＰＸ及び該くし歯電極ＰＸを覆うように形成される内蔵偏光板ＰＯＬ４が形成され、該内蔵偏光板ＰＯＬ４の表面を覆うようにして、図示しない配向膜が形成されている。このような内蔵偏光板ＰＯＬ４は、例えば、塗布型偏光板あるいはワイヤーグリッド偏光子を用いることにより、第２基板ＳＵＢ１２の表面に形成可能である。なお、第２基板ＳＵＢ２２に形成される共通電極ＣＴの表面にも、実施形態１と同様にして、図示しない配向膜が形成されている。
【０１００】
このような内蔵偏光板ＰＯＬ４は液晶表示装置の外部に貼り付け可能なフィル状の偏光板の偏光度に比較して、その偏光度が小さいことが知られている。しかしながら、実施形態３の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が貼り付けされ、表示光は内蔵偏光板ＰＯＬ４を透過した後に、さらに偏光板ＰＯＬ２で所望の偏光がなされる構成となっている。従って、内蔵偏光板ＰＯＬ４を用いた場合であっても、表示光の偏光は偏光板ＰＯＬ２との組み合わせで処理されるので、表示光に対して高い偏光度を得ることが可能となる。その結果、実施形態３の構成においても、コントラストの高い表示を行うことが可能となる。このように、本願発明では、レンズ動作を行う第２の液晶表示パネルＰＮＬ２の表示面側に偏光板ＰＯＬ２が配置される構成となっているので、実施形態１の効果に加えて、偏光度の小さい内蔵偏光板ＰＯＬ４を用いることができるという格別の効果を得ることができる。
【０１０１】
さらには、実施形態３の液晶表示装置では、フィルム状の偏光板を用いない構成となっている、すなわち実施形態１の第１基板ＳＵＢ２１、偏光板ＰＯＬ１、及び接着層ＡＤＨが不要な構成となるので、レンズ動作を行う液晶層ＬＣ２と表示動作を行う液晶層ＬＣ１を近くに配置することができる。
【０１０２】
一方、観察者の左右の目の距離（眼間距離）をＥ、表示装置と観察者の距離（観察距離）をＤとした場合、画素ピッチＰ（図２に示す）と観察距離Ｄにおいてレンチキュラレンズを通して見た右目と左目用の画素がちょうど眼間距離Ｅだけ離れるようにするためには、レンズ（液晶層ＬＣ２）と表示画素（液晶層ＬＣ１）の間隔Ｔ（図１に示す）を式（３）とする必要がある。
【数３】
【０１０３】
従って、表示画像の精細度が大きく画素ピッチＰが小さな表示用ディスプレイにおいて画素ピッチＰの大きな表示用ディスプレイを用いた場合と同じ観察距離で見るようにするためには、レンズと表示画素との間隔Ｔ、すなわち第２基板ＳＵＢ１２または第１基板ＳＵＢ２１を薄くする必要がある。しかしながら基板の薄型化には基板強度の点から限界がある。また，フィルム状偏光板は約１００μｍあるいはそれ以上厚さがあるため、液晶層ＬＣ１と液晶層ＬＣ２との距離Ｔを制約することとなる。
【０１０４】
これに対して、実施形態３の液晶表示装置では、実施形態１の第１基板ＳＵＢ２１を用いない構成であると共に、第２の液晶表示パネルＰＮＬ２に内蔵偏光板ＰＯＬ４を形成する構成としている。従って、液晶層ＬＣ１と液晶層ＬＣ２との距離Ｔを小さくすることができ、解像度が大きく画素ピッチＰが小さな表示用ディスプレイにおいても３Ｄ表示が可能となるという格別の効果を得ることができる。
【０１０５】
さらには、液晶レンズの焦点位置が第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の液晶層ＬＣ１と一致させる必要がある。ここで、液晶レンズのピッチすなわちくし歯電極ＰＸのピッチをＱ、ガラス基板の屈折率をｎ１とした場合、液晶レンズのセルギャップｄは、下記の式（４）となる。
【数４】
【０１０６】
特に、ｍ（ただし、ｍは２以上の自然数である）視点の場合には，Ｑ≒ｍＰであり、式（３）を用いると、下記の式（５）となる。
【数５】
【０１０７】
従って、画素ピッチＰが小さくなるとセルギャップｄを小さく、あるいは液晶のΔｎ（屈折率異方性）を小さくできることになる。このように、セルギャップを小さくすることは応答速度を小さくできるという効果を得ることができる。
【０１０８】
なお，実施形態１において偏光板ＰＯＬ１を塗布型偏光板あるいはワイヤーグリッド偏光子等の薄膜偏光板とする場合においても同様に，減少した偏光板の厚さに応じてセルギャップｄを小さく、あるいは液晶のΔｎ（屈折率異方性）を小さくする効果を得ることができる。
【０１０９】
〈実施形態４〉
図１８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、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いる。
【０１１０】
図１８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、クロストークの発生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。
【０１１１】
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】
【０１１２】
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、ＧＬ……ゲート線
ＡＤＨ……ハイブリッド樹脂、ＰＯＬ１，ＰＯＬ２，ＰＯＬ３，ＰＯＬ４……偏光板
ＤＬ……ドレイン線、ＣＨ……コンタクトホール、ＰＤ……パッド部、ＪＣ……延在部
ＰＸＬ……画素、ＳＰＬ……副画素、ＰＸ……くし歯電極、ＰＸ１……線状電極
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、ＳＬＴ……スリット、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ
【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、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、
液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、
前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記液晶レンズパネルは、少なくとも前記表示パネル側に第２の偏光板を備え、
前記第１の偏光板は前記第２の偏光板よりも偏光度が小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記液晶レンズパネルは、少なくとも前記表示パネル側に第２の偏光板を備え、
前記第１の偏光板は前記第２の偏光板よりも偏光度が大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２の偏光板は、前記液晶レンズパネルと前記表示パネルとの間に配置される偏光板からなることを特徴とする請求項２乃至３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の偏光板は、前記液晶レンズパネルを形成する前記第１透明基板の前記液晶面側に形成される偏光層であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記液晶レンズパネルは、前記第１透明基板の前記液晶層側に形成され、当該第１透明基板近傍の液晶分子の初期配向方向を第１の配向方向に制御する第１の配向膜と、
前記第２透明基板の前記液晶層側に形成され、当該第２透明基板近傍の液晶分子の初期配向方向を第２の配向方向に制御する第２の配向膜と、を備え、
少なくとも、前記第２の配向方向と前記第２の偏光板の透過軸方向とが等しく形成されることを特徴とする請求項１乃至５の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１の偏光板の透過軸方向をａ１、前記第２の偏光板の透過軸方向をａ２、前記第１の配向方向をｂ１、前記第２の配向方向をｂ２とした場合に、
ａ１≠０°であり、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ１であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１の偏光板の透過軸方向をａ１、前記第２の偏光板の透過軸方向をａ２、前記第１の配向方向をｂ１、前記第２の配向方向をｂ２とした場合に、
ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ１＝０°であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
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８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、前記表示パネル側に配置される第１透明基板と、
液晶層を介して前記第１基板と対向配置される第２透明基板と、を備え、
前記第２透明基板の表示面側に形成され、当該液晶レンズパネルを透過する透過光の偏光方向を制御する第１の偏光板を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記液晶レンズパネルは、少なくとも前記表示パネル側に第２の偏光板を備え、
前記第１の偏光板は前記第２の偏光板よりも偏光度が小さいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記液晶レンズパネルは、少なくとも前記表示パネル側に第２の偏光板を備え、
前記第１の偏光板は前記第２の偏光板よりも偏光度が大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第２の偏光板は、前記液晶レンズパネルと前記表示パネルとの間に配置される偏光板からなることを特徴とする請求項２乃至３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２の偏光板は、前記液晶レンズパネルを形成する前記第１透明基板の前記液晶面側に形成される偏光層であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記液晶レンズパネルは、前記第１透明基板の前記液晶層側に形成され、当該第１透明基板近傍の液晶分子の初期配向方向を第１の配向方向に制御する第１の配向膜と、
前記第２透明基板の前記液晶層側に形成され、当該第２透明基板近傍の液晶分子の初期配向方向を第２の配向方向に制御する第２の配向膜と、を備え、
少なくとも、前記第２の配向方向と前記第２の偏光板の透過軸方向とが等しく形成されることを特徴とする請求項１乃至５の内の何れかに記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１の偏光板の透過軸方向をａ１、前記第２の偏光板の透過軸方向をａ２、前記第１の配向方向をｂ１、前記第２の配向方向をｂ２とした場合に、
ａ１≠０°であり、ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ１であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１の偏光板の透過軸方向をａ１、前記第２の偏光板の透過軸方向をａ２、前記第１の配向方向をｂ１、前記第２の配向方向をｂ２とした場合に、
ａ１＝ａ２＝ｂ１＝ｂ１＝０°であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
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８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】
【公開番号】特開２０１３−４１０５２（Ｐ２０１３−４１０５２Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７０３８（Ｐ２０１１−１７７０３８）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社ジャパンディスプレイイースト (2,552)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]