JP2007079265A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶層のセル厚を均一に保ち得る表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置は対向配置されたＣＦ基板６とＴＦＴ基板５とに液晶層７が挟持されてなる表示パネル１と、所定の方向の光を遮光する視差バリア１０が形成された視差バリアパネル２とを備えている。さらに、表示パネル１と視差バリアパネル２とを接着する接着樹脂層３の厚みを一定に保つ第一スペーサー４と、液晶層７のセル厚を一定に保つ第二スペーサー８とを備え、第一スペーサー４は、第二スペーサー８上に配置されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、表示パネルと視差バリアとを組み合わせてなり、複数の表示方向に対してそれぞれ異なる画像を表示可能な表示装置に関するものである。

従来、共通の表示画面を用いて、複数の方向に対してそれぞれ異なる画像を表示することが可能な表示装置が提案されている。このような表示装置は、表示パネルに視差バリアを組み合わせた構成として提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

図１９は、従来の表示装置の一例を示す断面図である。上記表示装置は、表示パネル１０１と視差バリアパネル１０２とが、接着樹脂層１０３を介して貼り合わされたものである。接着樹脂層１０３の厚さムラを防止するために、スペーサーとしてプラスチックビーズ１０４が接着樹脂層１０３に設けられている。

表示パネル１０１は、対向して配置されたＴＦＴ基板１０５とＣＦ基板１０６との間に、液晶層１０７が挟持されてなるアクティブマトリックス型の液晶表示パネルである。また、液晶層１０７には、この液晶層１０７の厚さムラを防止するために、柱状スペーサー１０８が所定の間隔をあけて配置されている。

視差バリアパネル１０２は、ＤＶ基板１０９と視差バリア１１０とから構成されている。視差バリア１１０は、表示パネル１０１側から視差バリアパネル１０２側へと照射される光の一部を遮光するようになっている。したがって、視差バリア１１０によって、特定の視野角が与えられ、観察位置が異なる複数の観察者に対して、異なる画像を表示することができる。

ここで、上記プラスチックビーズ１０４を表示パネル１０１と視差バリアパネル１０２との間に導入するには、接着樹脂層１０３に散布する方法が用いられる。例えば、プラスチックビーズ１０４をアルコールおよび水からなる混合液に分散させた後、表示パネル１０１における接着樹脂層１０３が塗布された面に上記混合液を噴霧する。その後、表示パネル１０１と視差バリアパネル１０２とを貼り合わせることにより、スペーサーとなるプラスチックビーズ１０４を表示パネル１０１と視差バリアパネル１０２との間に導入することができる。
特開２００４−２０６０８９号公報（公開日：平成１６年（２００４年）７月２２日） 特開２００５−７８０７６号公報（公開日：平成１７年（２００５年）３月２４日） 特開２００５−７８０８０号公報（公開日：平成１７年（２００５年）３月２４日） 特開２００５−７８０９４号公報（公開日：平成１７年（２００５年）３月２４日）

しかしながら、上記従来の表示装置では、表示パネルの液晶層にセル厚ムラが生じるという問題点を有している。

具体的には、スペーサーを噴霧して導入する方法では、接着樹脂層１０３の所定の箇所にのみスペーサーを導入することが困難であり、噴霧した面全体に不均一にスペーサーが形成されることになる。そのため、図２０に示すように、表示装置における視差バリアパネル１０２側から荷重、すなわち、プレス圧が加わると、当該プレス圧はプラスチックビーズ１０４が配置されている箇所に集中して加わることになる。これにより、プラスチックビーズ１０４が配置されている箇所では、ＣＦ基板１０６にたわみが発生することになる。このようにＣＦ基板１０６にたわみが発生すると、液晶層１０７のセル厚にムラが生じることになる。

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、液晶層のセル厚を均一に保ち得る表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、対向配置された第一基板と第二基板とに液晶層が挟持されてなる表示パネルと、所定の方向の光を遮光する視差バリアが形成された視差バリアパネルとを組み合わせてなり、複数の表示方向に対してそれぞれ異なる画像を表示する表示装置において、表示パネルと視差バリアパネルとを接着する樹脂層の厚みを一定に保つ第一スペーサーと、上記液晶層のセル厚を一定に保つ第二スペーサーとを備え、上記第一スペーサーは、第二スペーサー上に配置されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、第一スペーサーが第二スペーサー上に配置されているので、表示パネルと視差バリアパネルとの貼り合わせ時など外部から表示装置に応力が加わったとしても、第一スペーサーと第二スペーサーとの間に配置されている第一基板がたわむことを抑制することができる。これにより、第一基板に接触する液晶層にまで外力が掛かることがなく、液晶層のセル厚が不均一になることを防止することができる。その結果、表示装置の表示面における表示ムラを抑制することができ、表示品質が低下することを防止することができる。

本発明の表示装置では、前記第一スペーサーは、複数の第二スペーサーに跨がって設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、第一スペーサーと第一基板との接触面積が増加することになる。これにより、表示装置に荷重が掛かったときに、１つの第一スペーサーに対して、複数の第二スペーサーによって支えることになるので、第一スペーサーと第二スペーサーとの間に配置された第一基板の単位面積当たりの荷重が分散されることになる。したがって、第一基板のたわみがより一層抑制され、液晶層のセル厚が不均一になることをより一層抑制することができる。

本発明の表示装置では、前記第一スペーサーは、複数の第二スペーサーに跨がって設けられているものがストライプ状に複数個、配列されていることが好ましい。

上記の構成によれば、表示パネルと視差バリアパネルとの間に配置された樹脂層の厚さを均一に保ちやすくなる。さらに、第一基板のたわみを抑制することができ、表示ムラをより改善することができる。

本発明の表示装置では、前記視差バリアもストライプ状に配列されていると共に、前記第一スペーサーおよび上記視差バリアは、それぞれ等しいピッチで配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第一スペーサーおよび視差バリアは、それぞれ等しいピッチで配置されているので、例えば、第一スペーサーが視差バリアと平面的に同じ位置に等間隔に配置されていると、視差バリアどうしのスリットを透過する光を遮ることがないので、良好な多重画像を得ることができる。

また、第一スペーサーが視差バリアのスリットと平面的に同じ位置に配置されていても、第一スペーサーと視差バリアとが等しいピッチであるので、視野角は異なるとしても多重表示を実現することができる。なお、ここでいう視野角とは、隣接する画素の光が混入することなく、他表示がクロストークとして認識されず、良好な表示が観察される角度範囲のことである。

本発明の表示装置では、前記第一スペーサーは透明であり、かつ、前記樹脂層とは異なる屈折率を有するマイクロレンズからなっていることが好ましい。

上記の構成によれば、第一スペーサーが、上記樹脂層と異なる屈折率を有するマイクロレンズからなっているので、光を集光することができる。これにより、ビューポイントにおける輝度を向上することができる。また、例えば、マイクロレンズの形状が凸状である場合、その屈折率を樹脂層より大きくすることにより、集光された光をより広がるように屈折させることができ、表示装置の視野角を広角化させることができる。また、例えば、マイクロレンズの形状が凹状である場合、その屈折率を樹脂層より小さくすることにより、集光された光をより広がるように屈折させることができ、表示装置の視野角を広角化させることができる。

本発明の表示装置では、前記第一スペーサーは透明であり、かつ、前記樹脂層とは異なる屈折率を有するマイクロプリズムからなっていることが好ましい。

上記の構成によれば、第一スペーサーは上記樹脂層と異なる屈折率を有するマイクロプリズムからなっているので、光を所定の方向に集光することができる。これにより、ビューポイントにおける輝度を向上ことができる。例えば、所定の屈折角を得るように、マイクロプリズムの屈折率を樹脂層の屈折率と異ならせることにより、集光された光を広がるように屈折させることができる。したがって、表示装置の視野角を広角化させることができる。

本発明の表示装置では、前記マイクロレンズは感光性樹脂を主成分としており、前記視差バリアをフォトマスクとして用いて、形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、視差バリアをフォトマスクとして用いて感光性樹脂を露光することによりマイクロレンズは形成されているので、別途、露光用のフォトマスクを必要としない。したがって、新たにフォトマスクを作製しなくてもよいので、製造工程が増加せず製造効率が低下するおそれがない。なお、「主成分」とは、全体の過半数を超えることを意味する。

本発明の表示装置では、前記第一スペーサー及び第二スペーサーは感光性樹脂を主成分としており、柱状に形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、第一スペーサー及び第二スペーサーはフォトリソグラフィ法を用いて柱状に形成される。したがって、同一のフォトマスクを用いて、第一スペーサー及び第二スペーサーとなる感光性樹脂を露光・現像すれば、平面的に同じ位置に両者を製造することができる。その結果、表示装置に荷重が掛かったとしても、第一基板における第一スペーサーが接触する箇所の反対側の面には第二スペーサーがあるので、上記第一基板がたわむことを抑制することができる。したがって、液晶層のセル厚が不均一になることを防止することができる。なお、「主成分」とは、全体の過半数を超えることを意味する。

本発明の表示装置は、以上のように、表示パネルと視差バリアパネルとを接着する樹脂層の厚みを一定に保つ第一スペーサーと、上記液晶層のセル厚を一定に保つ第二スペーサーとを備え、上記第一スペーサーは、第二スペーサー上に配置されているものである。

それゆえ、外部から表示装置に応力が加わったとしても、第一スペーサーと第二スペーサーとの間に配置されている第一基板がたわむことを抑制することができる。したがって、液晶層のセル厚が不均一になることを防止することができる。その結果、表示装置の表示面における表示ムラを抑制することができ、表示品質が低下することを防止することができるという効果を奏する。よって、液晶層のセル厚を均一に保ち得る表示装置を提供することができるという効果を奏する。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１ないし図４に基づいて説明すると以下の通りである。

なお、本実施形態では、表示装置として、例えば透過型の液晶表示装置について説明するが、表示装置は必ずしもこれに限らず、例えば、半透過型または反射型の液晶表示装置についても適用が可能である。

図１は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。図２は上記液晶表示装置の平面図である。なお、図２では、図面が煩雑になることを避けるため、後述する視差バリア１０やブラックマスク（ＢＭ）等については、その記載を省略している。

本実施の形態の液晶表示装置は、図１に示すように、表示パネル１、視差バリアパネル２、接着樹脂層（樹脂層）３、第一スペーサー４、およびバックライト（図示せず）を備えている。上記液晶表示装置は、表示パネル１と視差バリアパネル２とが接着樹脂層３を介して貼り合わされてなるものである。また、上記液晶表示装置は、第一スペーサー４によって接着樹脂層３の厚さを一定に保つようになっており、さらに、バックライトによって表示パネル１側から視差バリアパネル２側へと光を照射するようになっている。

表示パネル１は、対向して配置されたＣＦ（Color Filter：カラーフィルター）基板（第一基板）６とＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板（第二基板）５との間に、液晶層７が挟持されてなるアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。

ＴＦＴ基板５は、例えば、無アルカリガラスからなる透明なガラス基板である。ＴＦＴ基板５には、複数のデータ信号線と、各データ信号線にそれぞれ交差する複数の走査信号線とが設けられ、これらのデータ信号線および走査信号線の組み合わせ毎に、画素が設けられている。

ＣＦ基板６は、例えば、無アルカリガラスからなる透明なガラス基板である。ＣＦ基板６上には、カラーフィルター層（ＣＦ層）（図示せず）が設けられている。また、ＣＦ層にはＲ，Ｇ，Ｂの各絵素が各画素について設けられている。また、必要に応じて、各絵素を取り囲むようにブラックマスク（ＢＭ）を備えていてもよい。これにより、各画素から光が周囲に漏れることを防止することができ、コントラストを向上することができる。

液晶層７は、例えば、ネマティック液晶からなる。この液晶層７には、液晶層７のセル厚を一定に保持するために、第二スペーサー８が設けられている。この第二スペーサー８は円柱状のスペーサーであり、上記の各画素を透過する光を遮らないように、各画素の周囲に配置されている。第二スペーサー８は、例えば、感光性樹脂を主成分としており、その材質は特に限定されるものではなく、一般に液晶表示装置のスペーサーに用いられている材料を使用すればよい。なお、「主成分」とは、全体の過半数を超えることを意味する。

視差バリアパネル２は、ＤＶ（視差バリア）基板９および視差バリア１０から構成されている。ＤＶ基板９としては、例えば、無アルカリガラスからなる透明なガラス基板が用いられる。また、ＤＶ基板９上には遮光層である視差バリア１０が形成されている。

視差バリア１０は、例えばストライプ状に列をなすようにＤＶ基板９上に配置されている。但し、視差バリア１０のパターン形状は特に限定されるものではなく、ストライプ形状以外に千鳥形状あるいはデルタ形状のものであっても良い。また、視差バリア１０の材質は特に限定されるものではないが、例えば、黒色顔料を分散させた感光性樹脂を用いて形成してもよい。また、金属薄膜をパターニングして形成しても良い。

接着樹脂層３は、表示パネル１と視差バリアパネル２とを接着するためのものであり、表示パネル１と視差バリアパネル２との対向面の全面に設けられている。接着樹脂層３としては、例えば、ＰＭＭＡなどの紫外線硬化性のアクリル樹脂が用いられる。なお、接着樹脂層３は接着剤として耐えうる程度の、ガラスに対する密着性、低熱膨張、低熱収縮、高透過率、低消偏性、防湿性を有すると共に、その屈折率が１．４〜１．７程度の値となる物質であれば特に限定されるものではない。

第一スペーサー４は円柱状のスペーサーであり、接着樹脂層３の膜厚を一定に保持するために設けられている。第一スペーサー４としては、感光性樹脂が用いられる。例えば、ゴム系フォトレジストや、環化ポリイソブレン系フォトレジストを使用することができる。このようなフォトレジストとして、具体的には、ＯＭＲ−８３（東京応化株式会社製）や、ＯＢＲ−Ｍ９０１（ＪＳＲ社製）を用いることができる。また、第二スペーサー８と同じ感光性樹脂を用いてもよい。また、必要に応じて、感光性樹脂以外に他の成分を含んでも良い。なお、この場合、感光性樹脂を主成分とする必要がある。

上記のように表示パネル１と視差バリアパネル２とは、第一スペーサー４により一定の間隔を保って接着樹脂層３によって接着されている。また、第一スペーサー４は第二スペーサー８上に配置されている。換言すれば、第一スペーサー４と第二スペーサー８とは平面的に同じ位置に配置されている。また、図２に示すように、第一スペーサー４は全ての第二スペーサー８上に設けられている。また、さらに、第一スペーサー４の中心軸と第二スペーサー８の中心軸とは一致したものとなっている。なお、図２では、第一スペーサー４と第二スペーサー８との位置関係を理解しやすいように、第一スペーサー４を第二スペーサー８よりも大きく記載しているが、両者は同じサイズである。

このような液晶表示装置は、例えば、以下のようにして製造される。例えば、一般的な液晶表示装置に用いられる公知の製造方法を用いて表示パネル１を準備する。ここで、第二スペーサー８は、例えばフォトリソグラフィ法によって、所定の高さ及び均一性を保つように形成すればよい。具体的には、感光性樹脂をＣＦ基板６またはＴＦＴ基板５に塗布して乾燥した後に、所定の微細パターンを持つフォトマスクを通した光で露光し、現像して第二スペーサー８を形成する。このとき、第二スペーサー８をブラックマスクの直下に形成することが望ましい。これにより、第二スペーサー８は、画素を避けた位置に形成されることになるので、光漏れやコントラストの低下を防止でき、その結果、表示品質の向上が望める。

続いて、視差バリアパネル２における表示パネル１との貼り合わせ面に、例えばスピンコート法により感光性樹脂を塗布する。次に、第一スペーサー４が第二スペーサー８上に配置されるように、所定の微細パターンを持つフォトマスクを通した光で露光し、現像して第一スペーサー４を形成する。なお、第一スペーサー４と第二スペーサー８とを同様の形状になるように作製するためには、例えば、フォトマスクとして第二スペーサー８を形成するときに用いたフォトマスクを用いればよい。これにより、第一スペーサー４を第二スペーサー８上に精度良く形成することができる。

次に、接着樹脂層３となる紫外線硬化性樹脂を表示パネル１の貼り合わせ面に塗布した後、表示パネル１に視差バリアパネル２を貼り合わせる。このとき、液晶表示装置の右側及び左側に分離されるそれぞれの画像を適切に表示するために、例えば、表示パネル１と視差バリアパネル２とにアライメントマークを設け、このアライメントマークを用いて位置合わせを行うなどして、正確な位置合わせを行うことが好ましい。このようにして、図１に示す液晶表示装置を作製することができる。

ところで、従来の構成では、スペーサーとして例えばシリカからなるプラスチックビーズが用いられている。通常、上記プラスチックビーズをスペーサーとして表示パネルと視差バリアパネルとの間に導入するには、接着樹脂層に散布する方法が用いられる。上記のように噴霧することによりスペーサーを導入する方法では、接着樹脂層の所定の箇所にのみスペーサーを導入することができない。したがって、プラスチックビーズは、接着樹脂層内に不均一に分散して配置されることになる。すなわち、プラスチックビーズは液晶層の厚みを一定に保持するための柱状スペーサー上以外に様々な位置に形成されている。

また、通常、貼り合わせ時など視差バリアパネルに外力が加わると、スペーサーが配置されている箇所に集中して圧力が加わることになる。したがって、表示パネルのＣＦ基板におけるスペーサーが接触する箇所に集中して圧力が加わることになる。従来の構成では、ＣＦ基板がたわみ、液晶層のセル厚が不均一になり、その結果、表示品質が低下するという問題が生じる。

これに対し、本実施の形態の液晶表示装置では、全ての第一スペーサー４が第二スペーサー８上に配置されている。したがって、図３に示すように、外力によって第一スペーサー４が配置されている箇所に集中して圧力が加わったとしても、ＣＦ基板６における圧力が集中する箇所の反対側の面には第二スペーサー８が配置されているので、ＣＦ基板６のたわみが抑制される。したがって、液晶層７のセル厚が不均一になることを防止することができる。その結果、表示品質が低下することを防止することができる。

また、本実施の形態では、第一スペーサー４と第二スペーサー８との中心軸が一致している。これにより、第一スペーサー４の荷重から、ＣＦ基板６がたわむことを確実に抑制することができる。但し、第二スペーサー８上に第一スペーサー４が一部でも重なっていれば、従来の構成に比して、ＣＦ基板６のたわみをより抑制することができ、液晶層７のセル厚を一定に保ちやすくなる。

また、第一スペーサー４は第二スペーサー８よりも大きく形成されていてもよい。これにより、外部からの荷重が掛かったときに、第一スペーサー４のＣＦ基板６に接触する箇所の単位面積当たりの荷重が分散されるので、ＣＦ基板６のたわみがより一層抑制される。但し、第一スペーサー４が第二スペーサー８上に形成されていれば、その大きさについては特に限定されるものではない。

ここで、図４は上記液晶表示装置におけるスペーサーの配置が異なる場合の平面図である。第一スペーサー４は、図４に示すように、接着樹脂層３の膜厚を一定にすることが可能であれば、必ずしも全ての第二スペーサー８上に形成されている必要はない。すなわち、第一スペーサー４は第二スペーサー８上に設けられている必要があるものの、その配置数については、膜厚を一定にするだけの第一スペーサー４の強度に応じて適宜設定することができる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図５ないし図６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の液晶表示装置では、前記実施の形態１において柱状に形成されていた第一スペーサー４の代わりに、ストライプ状に列をなすように第一スペーサー１１が形成されている。

図５は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。図６は上記液晶表示装置の平面図である。なお、図６では、図面が煩雑になることを避けるため、視差バリア１０や、ブラックマスク１３や、ＣＦ層１４等については、その記載を省略している。

本実施の形態の液晶表示装置では、図６に示すように、第一スペーサー１１は複数の第二スペーサー８に跨って、かつストライプ状に列をなすように配置されている。また、図５に示すように、第一スペーサー１１は視差バリア１０直下に形成されている。換言すれば、第一スペーサー１１と視差バリア１０とは平面的に同じ位置に配置されており、すなわち、第一スペーサー１１は視差バリア１０に対して等間隔に配置されている。また、第二スペーサー８は、光漏れを防止するためのブラックマスク１３直下に配置されている。すなわち、第一スペーサー１１は視差バリア１０と第二スペーサー８との間に配置されている。

以上のように、本実施の形態の構成によれば、第一スペーサー１１は複数の第二スペーサー８上に跨っている。したがって、荷重が第一スペーサー４に掛かったときに、第一スペーサー４はＣＦ基板６面には平面的に接触するので局所荷重が掛からない。また、液晶層の第二スペーサー８によって、ＣＦ基板６を支持することになるので、ＣＦ基板６に加わる荷重が小さくなり、ＣＦ基板６のたわみをより一層抑制することができ、液晶層７のセル厚を均一に保持することができる。

さらに、第一スペーサー１１はストライプ状に配列されている。したがって、表示パネル１と視差バリアパネル２との間に配置された接着樹脂層３の厚さを均一に保ちやすくなる。さらに、ＣＦ基板６のたわみを抑制することができ、表示ムラをより改善することができる。

また、本実施の形態の液晶表示装置では、第一スペーサー１１は視差バリア１０直下に等間隔に配置されている。すなわち、視差バリア１０および第一スペーサー１１はストライプ状に配列されていると共に、それぞれ等しいピッチで配置されている。これにより、視差バリア間のスリットを透過する光を遮ることがないので、良好な多重画像を得ることができる。なお、「ピッチ」とは、例えば、視差バリア１０どうしの中心間距離や、第一スペーサー４どうしの中心間距離など、各部材の中心間距離を意味する。

一方、第一スペーサー１１が視差バリア１０と等しいピッチではなく、すなわち、第一スペーサー１１および視差バリア１０が、それぞれ一定のピッチで配置されていても、視野角は異なるとしても多重表示を実現することができる。

また、第一スペーサー１１は、視差バリア１０直下ではなく、視差バリア１０間のスリット直下に等間隔で配置されていてもよい。これにより、視差バリア１０と共に、第一スペーサー１１によって、バックライトからの光を遮光することができる。この場合、第一スペーサー１１は等間隔で配置されているので、良好な多重表示を実現することができる。また、第一スペーサー１１が光を透過させる場合は、例えば、接着樹脂層３と第一スペーサー１１との屈折率の違いにより、光は屈折して進行方向がずれることになるが、第一スペーサー１１は等間隔で配置されているので、画像の乱れが生じない。その結果、ビューポイントにおける画像の品質が低下するおそれはない。

さらに、第一スペーサー１１は、視差バリア１０間のスリット直下で、かつスリットの中心からずれて配置されていてもよい。これにより、左右非対称な視野角にも調整することができる。すなわち、左右非対称なビューポイントで画像を観察することができる。なお、この場合、第一スペーサー１１のそれぞれが等間隔で配置されている必要がある。

なお、本実施の形態の第一スペーサー１１は前記実施の形態１の第一スペーサー４と同様の製造方法を用いて製造すればよい。この場合、フォトマスクのパターンを変更するだけでよく、製造工程を大きく変更する必要はない。したがって、製造効率が低下するおそれはない。

〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図７ないし図１８に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１および実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１および実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の液晶表示装置は、前記実施の形態１および実施の形態２の第一スペーサー４・１１の代わりにマイクロレンズ１２が配置されているものである。

図７は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。本実施の形態では、図７に示すように、マイクロレンズ１２は、視差バリア１０どうしのスリットの直下に配置されている。視差バリア１０はストライプ状に配列するように形成されており、視差バリア１０の間にマイクロレンズ１２がストライプ状に配列している。すなわち、マイクロレンズ１２は視差バリア１０と同じピッチで配置されている。このように本実施の形態では複数のマイクロレンズ１２がストライプ状に並んで、マイクロレンズアレイとなっている。

マイクロレンズ１２は、凸状のマイクロレンズとなっている透明なスペーサーである。また、マイクロレンズ１２はスペーサーとしての機能に加えて、レンズとしての機能を付与したものである。なお、マイクロレンズ１２の形状は、凸状に限るものではなく、凹状であってもよい。マイクロレンズ１２の材質としては、例えば、アクリル系フォトレジスト：ＨＲＣ−１０９（日本合成ゴム社製）や、耐熱性透明フォトレジスト：オプトマーＰＣシリーズ（ＪＳＲ社製）、オプトマーＮＮシリーズ（ＪＳＲ社製）等の感光性樹脂が用いられる。なお、マイクロレンズ１２は感光性樹脂を主成分としていれば、他の成分を含んでいてもよい。

ここで、マイクロレンズ１２は、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、感光性樹脂１５をマイクロレンズアレイに対応する平板状にパターニングし、その後平板状の樹脂層を軟化点以上に加熱して、平板状樹脂層のエッジを熱ダレさせることにより形成する方法により形成される。

具体的には、まず、図８（ａ）に示すように、ＤＶ基板９上に例えば金属薄膜をパターニングして視差バリア１０を形成する。

次に、図８（ｂ）に示すように、例えば、スピンコート法によりＤＶ基板９上にネガ型の感光性樹脂１５を塗布する。

続いて、図８（ｃ）に示すように、ＤＶ基板９の裏側（図８（ｃ）では下側）より光を照射して、感光性樹脂１５を露光する。このとき視差バリア１０はフォトマスクとして機能することになる。これにより、視差バリア１０のスリット上の感光性樹脂１５が硬化することになる。

次に図８（ｄ）に示すように、感光性樹脂１５を現像することにより、視差バリア１０上の感光性樹脂１５をエッチングする。

最後に、図８（ｅ）に示すように、ＤＶ基板９を感光性樹脂１５の軟化点以上に加熱することにより、感光性樹脂１５のエッジに液ダレを発生させ、表面張力によって、マイクロレンズ状のマイクロレンズ１２を形成する。その後、ＤＶ基板９上に接着樹脂層３を塗布した後、別途作製した表示パネル１を貼り合わせることにより本実施の形態の液晶表示装置が製造される。なお、例えば、表示パネル１と視差バリアパネル２とにアライメントマークを設け、このアライメントマークを用いて位置合わせを行うなどして、正確な位置合わせを行うことが好ましい。このようにしてマイクロレンズ１２は第二スペーサー８上に配置されることになる。

このように、本実施の形態では、視差バリア１０をフォトマスクとして、感光性樹脂１５を露光する。これにより、別途、露光用のフォトマスクを必要とせず、製造工程が増加することがないため製造効率が低下するおそれがない。また、視差バリアとのアライメントも容易にすることができる。

また、マイクロレンズ１２は、上記のフォトリソグラフィ法に限らず、公知の方法によって形成することができる。例えば、（１）合成樹脂をプレス成型する方法、（２）ガラス基板にイオン拡散によって屈折率分布を形成することによって、屈折率分布型マイクロレンズを形成する方法、（３）一対の円形の電極間に重合可能な液晶材料を挟持して、電圧を印加しながら液晶材料を重合・硬化する方法などを用いて形成することができる。

但し、フォトリソグラフィ法を用いれば、第二スペーサー８を形成するときの製造装置そのまま使用することができるので、別途製造装置が不要となる。また、視差バリアとのアライメントも容易である。そのため、製造上の観点からフォトリソグラフィ法によってマイクロレンズ１２を形成することが望ましい。

ここで、マイクロレンズ１２のＤＶ基板９の表示面に対して平行な一方向のレンズ幅は、それと同方向の視差バリア１０のスリット幅と同じまたは大きくなるように形成される。これにより、視差バリア１０のスリットを透過する光は全て、マイクロレンズ１２によって集光されるので光利用効率を高めることができる。したがって、ビューポイントにおける輝度を向上させることができる。

また、マイクロレンズ１２を凸状に形成する場合は、その屈折率を接着樹脂層３の屈折率よりも大きくすることにより、ビューポイントにおいて視野角を広角化することができる。逆にマイクロレンズ１２を凹状に形成する場合は、その屈折率を接着樹脂層３の屈折率よりも小さくすることにより、ビューポイントにおいて視野角を広角化することができる。

次に、本実施の形態のマイクロレンズ１２の効果について、図９〜図１７を参照しながら詳細に説明する。

通常、多重表示装置では、視差バリアを用いて隣接画素からの光を遮断することにより、ある方向に対して異なる表示をすることができる。しかしながら、最適な方向からずれると、隣接画素からの光が混ざり、他の表示がクロストークとして見えてしまう。

例えば、図９に本発明の液晶表示装置における光束の進行方向の一例を示す断面図を示す。図９では、視差バリア１０どうしのスリットに入射する光の入射角が０°の場合、すなわち、スリットに垂直に光が入射する場合を表している。なお、光束の進行方向を理解しやすいように、ブラックマスク１３を光が透過するものと見なして点線で記載している。したがって、実際には、ブラックマスク１３を光が透過することはなく、点線で示している光線は表示には寄与しない。図９より明らかなように、視差バリア１０のスリットに光が垂直に進行する場合、隣接する画素の光が混入することになり、他の表示がクロストークとて観察されることになる。

また、図１０に本発明の液晶表示装置における光束の進行方向の他の例を示す断面図を示す。図１０では、視差バリア１０どうしのスリットに入射する光が所定の角度を有している場合を表している。表示画素の光束のみがスリットに到達しており、光束は最適方向に進行することになる。

また、クロストークが生じない観察領域は、例えば図１１のようになる。図１１は本発明の液晶表示装置における観察領域を説明するための断面図である。スリットに対して、垂直（０°）ではなく所定の角度を有するように光束が透過するときクロストークが生じず、右用映像観察領域および左用映像観察領域が確認されることになる。

図１２は本発明の液晶表示装置の設計スケールの一例を説明するための断面図である。例えば、図１２に示すように、液晶表示装置は視差バリア１０のスリット幅を３６μｍ、ブラックマスク（ＢＭ部）の幅を２０．７５μｍ、画素の幅である開口部幅を４４．２５μｍ、視差バリア１０とＣＦ層１４との距離を８０μｍとするものである。なお、この数値は例示であり、特に限定されるものではない。

ここで、上記の設計スケールの液晶表示装置におけるマイクロレンズ１２の光束に対する影響について図１３〜図１５を参照しながら説明する。

図１３はマイクロレンズ１２がない場合の光束の進行方向を説明するための説明図である。図１４は凸状のマイクロレンズ１２が配置されている場合の光束の進行方向を説明するための説明図である。また、図１５は凹状のマイクロレンズ１２が配置されている場合の光束の進行方向を説明するための説明図である。図１３〜図１５のそれぞれの図面において、（ａ）はＺ軸に対して左６５°方向から観察したものであり、（ｂ）はＺ軸に対して左８°方向から観察したものである。なお、理解しやすいように、各図面のＸ軸はＣＦ層１４を基準にして、図面における水平方向の位置（μｍ）を示しており、Ｚ軸はＸ軸と直交して、図面における垂直方向の位置（μｍ）を示している。また、ガラスの屈折率はＣＦ基板、ＤＶ基板、およびＴＦＴ基板の屈折率を表している。

図１３に示すように、マイクロレンズ１２を有していない場合、液晶表示装置は設計通りに仕上がったとしても、スリットに対して光束の進行方向が鉛直方向から８°又は６５°では、クロストークに対するマージンのない状態となる。

これに対し、図１４に示すように、凸状のマイクロレンズ１２がスリットの直下に配置されている場合、（ａ），（ｂ）共に、マイクロレンズ１２に光束が入射すると屈折して、集光することができる。したがって、クロストークに対して、１０μｍ以上のマージンを持たせることができる。なお、この場合、マイクロレンズ１２の方が接着樹脂層３より屈折率が大きい必要がある。

図１５に示すように、凹状のマイクロレンズ１２がスリットの直下に配置されている場合、（ａ），（ｂ）共に、図１４の結果と同様に集光することができる。したがって、クロストークに対して、１０μｍ以上のマージンを持たせることができる。なお、この場合、マイクロレンズ１２の方が接着樹脂層３より屈折率が小さい必要がある。

ここで、図１３〜図１５の結果をまとめると図１６に示すようになる。図１６は、マイクロレンズ１２による観察領域の効果を説明する説明図である。マイクロレンズ１２が形成されていない場合、観察領域は１１．６°〜５８．７°であったが、マイクロレンズ１２が配置されていると、観察領域が６．１°〜６７．９°に広がった。なお、この観察領域は、水平方向（図面では横軸方向）の貼り合わせズレマージン±５μｍを考慮したものである。

また、実際の画面では、画面を見込む角度には広がりがあることから、画面の両端いずれも観察領域に入る最適の位置関係は図１７に示すようになる。図１７は画面サイズを考慮した場合の最適位置を説明するための説明図である。図１７に示すように、マイクロレンズ１２がある場合、最適観察位置を表示画面に近づけることができ、より臨場感のある画像にすることが可能となると共に、大画面化に適するものとなる。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置は、マイクロレンズ１２は第二スペーサー８上に配置されている。これにより、前記実施の形態１及び実施の形態２の第一スペーサー４・１１と同様にＣＦ基板６のたわみを抑制することができ、ひいては液晶層７にセル厚ムラが生じることを抑制することができる。

さらに、マイクロレンズ１２はスペーサーとしての機能に加えてレンズとしての機能を有している。そのため、視差バリア１０のスリットの直下に配置することにより、バックライトからの光束を全て集光することが可能となる。したがって、光の利用効率が向上して、ビューポイントにおける輝度を向上させることができる。また、マイクロレンズ１２の形状が凸状である場合には、その屈折率を接着樹脂層３の屈折率よりも大きくすることで、光束をより外部へ屈折することが可能となり、ビューポイントにおける観察領域の角度を広角化させることができる。また、マイクロレンズ１２の形状が凹状である場合には、その屈折率を接着樹脂層３の屈折率よりも小さくすることで、光束をより外部へ屈折することが可能となり、ビューポイントにおける観察領域の角度を広角化させることができる。すなわち、マイクロレンズ１２の形状に応じて、その屈折率を接着樹脂層３の屈折率に対して適宜変更することにより、光束のマージンを向上させることが可能となる。

また、マイクロレンズ１２におけるＣＦ基板６に当接する箇所は、平坦になっていることが望ましい。これにより、マイクロレンズ１２とＣＦ基板６との接触面積が大きくなるので、外圧が加わったときに、ＣＦ基板６における単位面積あたりに掛かる荷重を分散できる。その結果、ＣＦ基板６のたわみを減少させることができる。

〔実施の形態４〕
本発明の他の実施の形態について図１８に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１ないし実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１ないし実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１８は本実施の形態の液晶表示装置の断面図である。本実施の形態の液晶表示装置は、図１８に示すように、前記実施の形態３のマイクロレンズ１２の代わりに、マイクロプリズム１６が配置されている。

マイクロプリズム１６は、スペーサーとしての機能に加え、プリズムとしての機能を有するものである。マイクロプリズム１６としては、前記実施の形態３のマイクロレンズ１２と同様の材質からなる感光性樹脂やガラス等を用いることができる。

マイクロプリズム１６の断面の形状は台形形状になっている。また、視差バリア１０のスリットの直下に、視差バリア１０と同様にストライプ状に配列されている。すなわち、複数のマイクロプリズムからなるマイクロプリズムアレイとなっている。そのため、バックライトから出射した光は、所定の角度で接着樹脂層３に入射した後、接着樹脂層３を透過してマイクロプリズム１６に入射することになる。

ここでマイクロプリズム１６は、接着樹脂層３に対して屈折率が異なるように形成されている。したがって、接着樹脂層３から出射された光の進行方向をマイクロプリズム１６において所定の方向に光を集光することができる。その結果として、光の利用効率が向上することになり、ビューポイントにおける輝度が向上される。また、視野角が広くなるように光を屈折させることができる。したがって、表示装置の観察領域を広げることが可能となり、最適観察位置を表示画面に近づけることができ、より臨場感のある画像にすることが可能となると共に、大画面化に適するものとなる。

また、本実施の形態では、マイクロプリズム１６は台形形状になっているので、ＣＦ基板６との接触面積が大きく、外部からのプレス圧が分散されやすくなっている。また、マイクロプリズム１６は第二スペーサー８上に形成されているので、荷重が掛かったとしても、ＣＦ基板６のたわみは抑制される。したがって、液晶層７のセル厚が不均一になることを防止することができる。

なお、マイクロプリズム１６は、公知の方法によって形成すればよく、例えば、凹凸面を有する型の間に挟むプレス法、エンボスロールで成形しながら押し出す方法、表面を機械加工する方法によって製造することができる。

また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は液晶層のセル厚を均一に保ち得るので、視差バリアを備えた表示装置に適用できる。

本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示す断面図である。 上記液晶表示装置の平面図である。 上記液晶表示装置におけるプレス圧の影響を示す断面図である。 上記液晶表示装置におけるスペーサーの配置が異なる場合の平面図である。 本発明における液晶表示装置の他の実施の形態を示す断面図である。 図５の液晶表示装置の平面図ある。 本発明における液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。 図７の液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の液晶表示装置における光束の進行方向の一例を示す断面図である。 本発明の液晶表示装置における光束の進行方向の他の例を示す断面図である。 本発明の液晶表示装置における観察領域を説明するための断面図である。 本発明の液晶表示装置の設計スケールの一例を説明するための断面図である。 （ａ）は、図１２の設計スケールにおいて、左右６５°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図であり、（ｂ）は図１２の設計スケールにおいて、左右８°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図である。 （ａ）は図１２の設計スケールにおいて、凸状のレンズを備え、左右６５°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図であり、（ｂ）は図１２の設計スケールにおいて、凸状のレンズを備え、左右８°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図である。 （ａ）は図１２の設計スケールにおいて、凹状のレンズを備え、左右６５°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図であり、（ｂ）は図１２の設計スケールにおいて、凹状のレンズを備え、左右８°方向から観察したとき光束の進行方向を示す説明図である。 本発明の液晶表示装置におけるマイクロレンズによる観察領域の効果を説明する説明図である。 本発明の液晶表示装置における画面サイズを考慮した場合の最適位置を説明するための説明図である。 本発明における液晶表示装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。 従来の表示装置の一例を示す断面図である。 図１９の表示装置におけるプレス圧の影響を示す断面図である。

符号の説明

１ 表示パネル
２ 視差バリアパネル
３ 接着樹脂層（樹脂層）
４ 第一スペーサー
５ ＴＦＴ基板（第一基板）
６ ＣＦ基板（第一基板）
７ 液晶層
８ 第二スペーサー
９ ＤＶ基板
１０ 視差バリア
１１ 第一スペーサー
１２ マイクロレンズ（第一スペーサー）
１６ マイクロプリズム（第一スペーサー）

Claims (8)

1. 対向配置された第一基板と第二基板とに液晶層が挟持されてなる表示パネルと、所定の方向の光を遮光する視差バリアが形成された視差バリアパネルとを組み合わせてなり、複数の表示方向に対してそれぞれ異なる画像を表示する表示装置において、
   表示パネルと視差バリアパネルとを接着する樹脂層の厚みを一定に保つ第一スペーサーと、
   上記液晶層のセル厚を一定に保つ第二スペーサーとを備え、
   上記第一スペーサーは、第二スペーサー上に配置されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記第一スペーサーは、複数の第二スペーサーに跨がって設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記第一スペーサーは、複数の第二スペーサーに跨がって設けられているものがストライプ状に複数個、配列されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 前記視差バリアもストライプ状に配列されていると共に、
   前記第一スペーサーおよび上記視差バリアは、それぞれ等しいピッチで配置されていることを特徴とする請求項３記載の表示装置。
5. 前記第一スペーサーは透明であり、かつ、前記樹脂層とは異なる屈折率を有するマイクロレンズからなっていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 前記第一スペーサーは透明であり、かつ、前記樹脂層とは異なる屈折率を有するマイクロプリズムからなっていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
7. 前記マイクロレンズは感光性樹脂を主成分としており、前記視差バリアをフォトマスクとして用いて、形成されていることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
8. 前記第一スペーサー及び第二スペーサーは感光性樹脂を主成分としており、柱状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の表示装置。

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