JP2005258013A - 表示パネルおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気的にその効果の有効／無効を切替可能な視差バリアを有し、複数の視点に対して異なる画像を表示する第１の表示状態（例えば３Ｄ表示）と全画面領域で一つの画像を表示する第２の表示状態（例えば２Ｄ表示）とでの表示を切替可能とする表示装置において、表示装置の大画面化や小型用での高精細化に対し、バリア性能の低下や生産性の低下を回避できる表示装置を実現する。
【解決手段】 視差バリアとして、パターニングされた透明電極を有するスイッチング液晶パネルを用い、上記透明電極の電極パターンを、視差バリアとして作用する縦ストライプ部２４ａと、隣り合って配設される縦ストライプ部２４ａ同士を接続する横ストライプ部２４ｂとによって形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切替を可能とする２Ｄ／３Ｄ切替型立体映像表示装置のように、複数の視点に対して異なる画像を表示する表示状態と全画面領域で一つの画像を表示する表示状態とを切替可能な表示装置に関するものである。

通常の視界において、人間の２つの目は、空間的に離れて頭部に位置していることから、２つの異なる視点から見た像を知覚しており、人間の脳は、これらの２つの像の視差によって立体感を認識する。そして、この原理を利用し、観察者の左右それぞれの目に異なる視点から見た像を視認させることで視差を与え、３Ｄ（立体三次元）表示を行う立体映像表示装置が開発されている。

このような３Ｄ表示を行う立体映像表示装置においては、液晶表示装置等の表示パネルに光の透過領域と遮断領域とがストライプ状に形成された視差バリアを組み合わせ、観察者側においてフィルタシステム等の視覚的補助具を使用しなくても３Ｄ画像が認識されるようにした液晶表示装置がある。すなわち、表示パネルにて生成される右目用画像および左目用画像に対して視差バリアによって特定の視野角が与えられ（図９（ａ）参照）、空間上の特定の観察領域からであれば、各々の目に対応する像のみが視認され、観察者において３Ｄ画像が認識される（図９（ｂ）参照）。

しかしながら、表示においてこのような視差バリアが常に介在する表示装置では、通常の２Ｄ表示が行えない。もちろん、視差バリアによって分離される右目用画像および左目用画像を同一の画像とすれば２Ｄ表示状態となるが、この場合は視差バリアを介在しない表示における通常の２Ｄ表示に比べ解像度が低下する。

このため、視差バリアの効果の有効／無効を切り替える手段をスイッチング液晶層等で設けることにより、３Ｄ表示と２Ｄ表示（平面表示）とを電気的に切り替えることができる装置が例えば特許文献１において開示されている。すなわち、特許文献１の装置では、スイッチング液晶層のバリアパターンをＯＮ／ＯＦＦすること視差バリアの効果の有効／無効を切り替えることができ、視差バリアの効果を有効とした場合に３Ｄ表示を行い、視差バリアの効果を無効とした場合に２Ｄ表示を行う。

上記特許文献１に記載の画像表示装置を、図１０〜図１２を参照して説明すると以下のとおりである。

上記画像表示装置は、図１０に示すように、画像表示パネル１００と、視差バリアとして用いられるスイッチングセル１１０とからなっている。上画像表示パネル１００には、通常の液晶表示パネル等が使用できる。

スイッチングセル１１０は、図１１に示すように、２枚の透明基板１１１間に液晶層１１２を挟持した液晶パネルにて具備され、一方の透明基板１１１には共通電極１１３が、他方の透明基板１１１にはストライプ状にパターニングされた列電極１１４が形成される。共通電極１１３および列電極１１４は、ＩＴＯ等により共に透明電極として形成される。また、２枚の透明基板１１１のさらに外側には、偏光板１１５が形成されている。

上記スイッチングセル１１０は、列電極１１４に電圧印加した場合、図１２に示すように、列電極１１４の形成領域のみが遮光領域となって視差バリアの機能を発揮し、３Ｄ表示を可能とする。一方、列電極１１４に電圧を印加しない場合には、全領域が透過領域となるため、視差バリアの機能を発揮せず２Ｄ表示が可能となる。
特許第２８５７４２９号公報（公開日平成３年５月２２日）

しかしながら、上記従来の構成では、今後想定される画像表示装置の大画面化や小型用での高精細化の要求に対して、スイッチングセルにおいて以下のような問題を生じる。

すなわち、大画面化においては、列電極１１４の長さが長くなることにより、電圧の印加側から遠い側での電圧降下が生じる。このため、列電極１１４におけるバリア性能の低下（グラデーションによる不均一化）が生じるといった問題がある。

また、高精細化においては、列電極１１４の細線化によって断線等の不良が生じやすくなり、生産性の低下といった問題が生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像表示装置の大画面化や小型用での高精細化に対し、バリア性能の低下や生産性の低下を回避できる画像表示装置を実現することにある。

本発明に係る表示パネルは、上記課題を解決するために、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリアとして機能し、かつ上記視差バリア機能の有効／無効を切り替えることが可能な視差バリア手段とを有する液晶表示パネルにおいて、上記視差バリア手段は、パターニングされた透明電極を有するスイッチング液晶パネルであり、上記透明電極の電極パターンは、視差バリアとして作用する第１のストライプ部と、隣り合って配設される第１のストライプ部同士を接続する第２のストライプ部とによって構成されていることを特徴としている。

従来では、上記電極パターンが視差バリアとして機能するための第１のストライプ部のみであり、この構成では、特に大画面の表示装置においては、電圧印加側から遠い側での電圧降下が生じ、良好な暗表示が得られないため、バリア性能の不均一化（グラデーション）が生じる。

これに対し、上記の構成によれば、第１のストライプ部のみでなく、第２のストライプ部を設け、該第２のストライプ部によって隣り合う第１のストライプ部同士を電気的に接続することにより、パターン電極に印加される電圧の均一化を図ることができる。これにより、電圧降下によるバリア性能の不均一化（グラデーション）を防止することができる。

また、小型画面の表示装置において高精細化を図った場合、パターン電極の細線化によって断線等の不良が生じやすくなり、上記電極パターンが第１のストライプ部のみからなる従来構成では、断線が生じた箇所より先で電圧印加が行えないため線欠陥が生じやすく、生産性が低下する。

これに対し、上記の構成によれば、第１のストライプ部において断線が生じたとしても、第２のストライプ部によって隣り合う第１のストライプ部から電圧の印加を受けることができるため、線欠陥が生じにくくなり、生産性の低下を防止することができる。

また、上記表示パネルにおいては、上記第２のストライプ部は、水平方向に断続して形成されている構成とすることが好ましい。

水平方向に延設される第２のストライプ部を設ける本発明の構成をカラーフィルタを備えたカラー表示パネルに適用した場合、該第２のストライプ部とカラーフィルタの水平方向のブラックマトリクスとの干渉により、水平方向のモアレを発生する恐れがある。これに対し、上記第２のストライプ部を、水平方向に断続して形成することで、カラーフィルタの水平方向のブラックマトリクスとの干渉が少なくなり、水平方向のモアレを低減することができる。

また、上記表示パネルにおいては、上記透明電極の電極パターンは、上記第１のストライプ部および第２のストライプ部からなる第１のパターン領域と、上記第１のパターン領域とは異なる電極パターンを有する第２のパターン領域とから形成されており、第２のパターン領域における電極パターンは、第１のパターン領域の電極パターンにおける何れかの第１のストライプ部と繋がっている構成とすることができる。

上述のような第１のパターン領域と第２のパターン領域とからなる電極パターンは、例えば、３Ｄ表示部とインジケーター部とを１画面内に有する表示装置において使用の可能性が考えられる。

上記の構成によれば、第２のパターン領域の電極パターンに対し、第１のパターン領域の電極パターンと同一の駆動回路によって電圧を印加でき、第１のパターン領域領域と第２のパターン領域領域とで異なる駆動手段を備える必要がないため、表示装置における小型化を図ることができる。

本発明に係る表示パネルおよび表示装置では、第１のストライプ部のみでなく、第２のストライプ部を設け、該第２のストライプ部によって隣り合う第１のストライプ部同士を電気的に接続することにより、パターン電極に印加される電圧の均一化を図ることができる。これにより、電圧降下によるバリア性能の不均一化（グラデーション）を防止することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る表示パネルおよび表示装置では、第１のストライプ部において断線が生じたとしても、第２のストライプ部によって隣り合う第１のストライプ部から電圧の印加を受けることができるため、線欠陥が生じにくくなり、生産性の低下を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図１ないし図８に基づいて説明すると以下の通りである。先ず、本実施の形態に係る映像表示装置の概略構成を図２を参照して説明する。尚、以下の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルに適用した場合を例示する。すなわち、２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルでは、視差バリア手段の効果を有効とする第１の表示状態にて３Ｄ表示を行い、視差バリア手段の効果を無効とする第２の表示状態にて２Ｄ表示を行うことができる。また、本実施の形態に係る２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルに対して、駆動回路等を実装することで２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置が提供される。

上記２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルは、図２に示すように、表示用パネル（表示画像生成手段）１０とスイッチング液晶パネル（視差バリア手段）２０とを組み合わせて構成されている。また、表示用パネル１０とスイッチング液晶パネル２０との間には、スペーサとしての透明層（ガラス板やアクリル樹脂層など：図示せず）を適宜挿入することで、最適な距離が保たれるようにしてもよい。

表示用パネル１０には、例えば、通常の液晶表示パネル等を用いることができる。しかしながら、表示用パネル１０におけるパネルの種類は、特に限定されるものでなく、プラズマディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示パネルを用いてもよい。また、図２の構成では、前面側（表示画面側）にスイッチング液晶パネル２０を配置し、背面側に表示用パネル１０を配置しているが、表示用パネル１０に透過型液晶表示パネルを用いる場合には、この順序を逆にしてもよい。

スイッチング液晶パネル２０は、図３に示すように、２枚の透明基板２１間に液晶層２２を挟持した構成され、一方の透明基板２１には共通電極２３が、他方の透明基板２１にはパターニングされたパターン電極２４が形成されている。共通電極２３およびパターン電極２４は、ＩＴＯ等により共に透明電極として形成される。また、２枚の透明基板２１のさらに外側には、偏光板２５が形成されている。

上記スイッチング液晶パネル２０は、パターン電極２４への電圧印加状態を切り替えることにより、視差バリア機能の有効／無効を切り替える。すなわち、スイッチング液晶パネル２０は、３Ｄ表示時にはパターン電極２４へ電圧を印加することでパターン電極２４の形成領域を遮断領域としてバリアパターンを発生させ、２Ｄ表示時にはパターン電極２４へ電圧を印加せずパターン電極２４の形成領域をも透過領域としてバリアパターンを発生させない。また、本発明の映像表示装置は、上記スイッチング液晶パネル２０におけるパターン電極２４のパターン形状において特徴を有するものである。

上記パターン電極２４のパターン形状の一例を図１に示す。図１に示すパターン形状では、垂直方向に延びる第１のストライプ部（以下、縦ストライプ部と称する）２４ａと水平方向に延びる第２のストライプ部（以下、横ストライプ部と称する）２４ｂとがパターン電極２４を構成している。縦ストライプ部２４ａは、３Ｄ表示時において表示用パネル１０に表示される画像を所定の視野角にて分離させる機能を有するために設けられており、所定の幅や間隔でもって形成されている。

一方、横ストライプ部２４ｂは、電圧降下によるグラデーションの防止、および断線等により生産性の低下を防止するために設けられている。

すなわち、従来のように、パターン電極が縦ストライプ部のみであれば、特に大画面の表示装置においては、電圧印加側から遠い側での電圧降下が生じ、良好な暗表示が得られない。このため、バリア性能の不均一化（グラデーション）が生じる。

これに対し、図１に示すパターン電極２４では、縦ストライプ部２４ａのみでなく、横ストライプ部２４ｂを設け、該横ストライプ部２４ｂによって隣り合う縦ストライプ部２４ａ同士を電気的に接続することにより、パターン電極２４に印加される電圧の均一化を図ることができる。これにより、電圧降下によるバリア性能の不均一化（グラデーション）を防止することができる。

また、小型画面の表示装置において高精細化を図った場合、パターン電極の細線化によって断線等の不良が生じやすくなり、パターン電極が縦ストライプ部のみの構成では、断線が生じた箇所より先で電圧印加が行えないため線欠陥が生じやすく、生産性が低下する。

これに対し、図１に示すパターン電極２４では、縦ストライプ部２４ａにおいて断線が生じたとしても、横ストライプ部２４ｂによって隣り合う縦ストライプ部２４ａから電圧の印加を受けることができるため、線欠陥が生じにくくなり、生産性の低下を防止することができる。

また、本実施の形態に係る映像表示装置においてカラー表示を行う場合には、図４に示すようなカラーフィルタが用いられる。図４に示すカラーフィルタは、ストライプ状のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色領域が水平方向に配列されて形成されており、このカラーフィルタを図１に示すパターン電極２４と組み合わせた場合は、図５に示すよう重なりとなる。

ここで、上記カラーフィルタにおける水平方向の画素ピッチは、ＲＧＢ各絵素の絵素ピッチの３倍である。また、上記パターン電極２４におけるバリアピッチ（縦ストライプ部２４ａのピッチ）を、カラーフィルタの画素ピッチと等しくすると、上記パターン電極２４によって隠れる絵素の色が全ての縦ストライプ部２４ａにおいて同じになり、表示画像の色合いに悪影響を与える。このため、パターン電極２４におけるバリアピッチは、カラーフィルタにおける水平方向の画素ピッチと異ならせる必要がある。

さらには、パターン電極２４におけるバリアピッチは、カラーフィルタにおける水平方向の画素ピッチの約２／３倍とすることが好ましい（表示用パネルの前面にバリアを配置する場合には、バリアピッチ＜２／３倍、表示パネルの背面にバリアを配置する場合には、バリアピッチ＞２／３倍となる）。この場合、パターン電極２４と組み合わされたカラーフィルタにおいて、上記パターン電極２４によって隠されない部分の各絵素ピッチが最も小さくなり、かつ上記パターン電極２４によって隠されない部分の各絵素の幅が全ての絵素で等しくなるため、最も高精細なカラー表示が行える。

また、上記パターン電極２４における横ストライプ部２４ｂのピッチは、カラーフィルタにおける垂直方向の画素ピッチの整数倍とし、さらに、横ストライプ部２４ｂは表示用パネルの画素境界上に位置させれば、横ストライプ部２４ｂが表示画面上で目立たなくなるため、好ましい。

図１に示す電極パターン２４では、横ストライプ部２４ｂは水平方向に連続した形状となっているが、電極パターン２４の形状は、図１の例に限定されるものではない。

図６に電極パターン２４の変形例を示す。図６に示す電極パターン２４は、縦ストライプ部２４ａと横ストライプ部２４ｃとを組み合わせた形状となっている。ここで、縦ストライプ部２４ａは、図１に示す縦ストライプ部２４ａと同様のものであるが、横ストライプ部２４ｃは、横ストライプ部２４ａとは異なり、水平方向に断続して形成されている。

上記横ストライプ部２４ｃのような形状とすることで、水平方向に発生するモアレの低減効果が得られる。すなわち、図１のように、水平方向に連続した形状の横ストライプ部２４ｂを設けた場合、該横ストライプ部２４ｂとカラーフィルタの水平方向のブラックマトリクスとの干渉により、水平方向のモアレを発生する。これに対し、水平方向に断続して形成される横ストライプ部２４ｃでは、カラーフィルタの水平方向のブラックマトリクスとの干渉が少なくなり、水平方向のモアレを低減することができる。

さらに、電極パターン２４の他の変形例を図７に示す。図７に示す電極パターン２４は、３Ｄ表示を行う際の視差バリアとなる電極パターンを有するパターン領域２４’と、パターン領域２４’とは異なる電極パターンを有するパターン領域２４”とから形成されている。ここで、パターン領域２４”の電極パターンは、３Ｄ表示画像を見る時の最適な観察位置を観察者に対して示すためのインジケーター部に用いることができる。

つまり、図７に示すような電極パターン２４は、３Ｄ表示を行う際に、図８に示すように、３Ｄ表示部とインジケーター部とを１画面内に有する映像表示装置において使用される（参照）。

インジケーター部において使用されるパターン領域２４”の電極パターンは、観察者が最適観察位置に位置しない時にストライプ模様が視認され、観察者が最適観察位置に位置する時にストライプ模様が視認されないような設計となっている。すなわち、パターン領域２４”における電極パターンは、３Ｄ表示を行う際の視差バリアとなるパターン領域２４’における電極パターンとはその機能が異なるため、パターン領域２４’とパターン領域２４”とでは電極パターンが異なっている。

但し、図７に示すように、パターン領域２４”の電極パターンは、パターン領域２４’の電極パターンにおける何れかの縦ストライプ部２４ａと繋がっている。このため、パターン領域２４”の電極パターンに対し、パターン領域２４’の電極パターンと同一の駆動回路によって電圧を印加できるようになっている。つまり、図７に示すような電極パターン２４は、パターン領域２４’領域とパターン領域２４”領域とで、異なる駆動手段を備える必要がなく、インジケーター部を有する映像表示装置における小型化を図ることができる。

尚、上述の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルに適用した場合を例示したが、本発明に係る表示パネルでは、第１の表示状態において異なる視野角にて分離される画像は、右目用画像及び左目用画像のように相互の関連を必要とされるものだけではなく、本発明に係る表示パネルは２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルに限定されるものではない。

例えば、本発明に係る表示パネルは、第１の表示状態では視差バリアによって分離される第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに異なる映像ソースを表示する画面表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で同一の映像ソースを表示する画面表示を行うような表示パネルに適用することも可能である。

このような表示パネルの使用法の一例として、自動車の運転席のドライバーにカーナビゲーションシステムの映像を表示し、かつ助手席の同乗者にテレビ放送の映像を表示するような表示装置への利用が考えられる。複数の観察者に異なる映像を表示する場合には、それぞれの画素を透過した光が、所定の距離をおいた複数の観察者のそれぞれが観察すべき映像として分離できるように、視差バリアの遮光部と透過部の配置パターンを適宜設定すればよい。

以上のように、本実施の形態に係る映像表示装置では、スイッチング液晶パネル２０の電極パターン２４において、縦ストライプ部２４ａだけでなく横ストライプ部２４ｂ（または２４ｃ）を設けることにより、電圧降下によるグラデーションの防止、および断線等により生産性の低下を防止することができる。これらの効果について、従来技術との比較結果を以下に説明する。

〔グラデーション対策〕
グラデーションの防止効果について、本実施形態に従って作成された映像表示装置（本発明）と従来の映像表示装置（現状）との効果の違いを以下の表１に示す。尚、表１では、電極両端の輝度差にてグラデーションを評価している。また、表１に示される結果は、パネルサイズ：１５インチ、バリアピッチ：１９８．３２μｍ、バリア幅：１１５．３２μｍ、スリット幅：８３．００μｍ、バリア長さ：２２８．５ｍｍの映像表示装置において得られたものである。

上記表１から分かるように、従来の映像表示装置では電極両端の輝度差が９９．５％であるのに対し、本発明の映像表示装置では９９．８％となっており、グラデーションの防止において効果のあることがわかる。尚、従来の映像表示装置における、輝度差が９９．５％の場合、４０００ｎｔのバックライトを使用する白表示では、輝度差が２０ｎｔとなり実使用レベルではない。

〔生産性改善〕
電極のパターニングによりバリアを形成する場合、従来技術ではピンホール等が発生した場合には１ラインの欠陥となり表示として不具合が発生する。これに対し、本発明に従い、横ストライプ部を設けることで数十ｕｍピッチで格子を形成すれば、ピンホールが発生した場合もその個所のみの欠陥（数ｕｍ）となり、ディスプレイとしての表示性能に影響を及ぼさない。

生産性改善効果について、本実施形態に従って作成された映像表示装置（本発明）と従来の映像表示装置（現状）との効果の違いを以下の表２に示す。尚、表２では、２００ＤＰＩパネル（電極幅１２ｕｍ）での試作結果（Ｎ＝５００）において、１ドット（３６＊１２ｕｍ）が完全に点灯しないものと不良とみなして歩留まりを求めている。

上記表２から分かるように、従来の映像表示装置では歩留まりが８５％であるのに対し、本発明の映像表示装置では９８％となっており、本発明によって大幅に生産性の改善が図れることが分かる。

本発明の実施形態を示すものであり、２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルのスイッチング液晶パネルにおいて適用される電極パターンの一例を示す平面図である。 上記２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルの概略構成を示す断面図である。 上記２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルにおけるスイッチング液晶パネルの概略構成を示す断面図である。 上記２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルにおけるカラーフィルタの一例を示す平面図である。 図１に示す電極パターンと図４に示すカラーフィルタとの重なった状態を示す平面図である。 スイッチング液晶パネルにおいて適用される電極パターンの変形例を示す平面図である。 スイッチング液晶パネルにおいて適用される電極パターンの変形例を示す平面図である。 図７に示す電極パターンを有するスイッチング液晶パネルの適用例を示すものであり、２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルの表示画面を示す平面図である。 ３Ｄ表示原理を示すものであり、図９（ａ）は視野バリアによる視野角の付与効果を示す図、図９（ｂ）は３Ｄ表示画面の観察領域を示す図である。 従来の２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルの概略構成を示す断面図である。 従来の２Ｄ／３Ｄ切替型表示パネルにおけるスイッチング液晶パネルの概略構成を示す断面図である。 従来のスイッチング液晶パネルにおいて適用される電極パターンを示す平面図である。

符号の説明

１０ 表示用パネル（表示画像生成手段）
２０ スイッチング液晶パネル（視差バリア手段）
２４ 電極パターン（透明電極）
２４ａ 縦ストライプ部（第１のストライプ部）
２４ｂ 横ストライプ部（第２のストライプ部）
２４’ パターン領域（第１のパターン領域）
２４” パターン領域（第２のパターン領域）

Claims (4)

1. 入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリアとして機能し、かつ上記視差バリア機能の有効／無効を切り替えることが可能な視差バリア手段とを有する液晶表示パネルにおいて、
   上記視差バリア手段は、パターニングされた透明電極を有するスイッチング液晶パネルであり、上記透明電極の電極パターンは、視差バリアとして作用する第１のストライプ部と、隣り合って配設される第１のストライプ部同士を接続する第２のストライプ部とによって構成されていることを特徴とする表示パネル。
2. 上記第２のストライプ部は、水平方向に断続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
3. 上記透明電極の電極パターンは、上記第１のストライプ部および第２のストライプ部からなる第１のパターン領域と、上記第１のパターン領域とは異なる電極パターンを有する第２のパターン領域とから形成されており、
   第２のパターン領域における電極パターンは、第１のパターン領域の電極パターンにおける何れかの第１のストライプ部と繋がっていることを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。
4. 上記請求項１ないし３の何れかに記載の表示パネルを備えたことを特徴とする表示装置。

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