JP2008111905A - 表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】画像クロストークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる表示素子を提供する。
【解決手段】表示デバイス21の交互に位置する複数の画素29Lで構成する画素群と複数の画素29Rで構成する画素群とで、異なる画像を異なる視角方向へ表示する。表示デバイス21の表示面30側に、各視角方向に対して各視角方向へ表示する画素群の画像と異なる画素群の画像を遮光する第１の視差バリア層33を設ける。表示デバイス21に、第１の視差バリア層33とともに各視角方向に対して異なる画素群の画像を遮光する第２の視差バリア層41を設ける。第２の視差バリア層41は表示デバイス21の配線パターン40を用いる。第１および第２の視差バリア層33，41により、所定の視角方向から見た場合に１つの画素群で表示する画像を視認可能とし、異なる画素群で表示する異なる画像を遮蔽する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる方向から観測したときに、各方向で異なる画像を表示できる表示素子に関する。

従来、例えば液晶表示素子等のディスプレイは、一般に、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーナビゲーションシステム等の小形のディスプレイからパーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機等の大形のディスプレイとして用いられている。

これまでのディスプレイは異なる角度から同じ画像を高品位に観測できるよう最適化されてきたが、近年、マルチプルビューディスプレイと呼ばれ、複数の異なる画像を同時表示しかつ視角方向によって個別の画像を観測できるディスプレイも必要とされてきている。例えば、自動車に搭載する車載ディスプレイには、運転手が地図等のカーナビゲーションデータやモニタ確認に用いる他にも、助手席の同乗者が映画等を見るといった用途がある。

このようなマルチプルビューディスプレイとしては、従来、同時に複数の画像を表示する表示デバイスと、所定の視角方向から画像が個別に視認されるように各画像を視差により分離して表示させる光学デバイスとを備えたものがある。

例えば、表示デバイスとしては、一般的なＲＧＢストライプ構造のアクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子等があり、このような表示デバイスが有する複数の画素のうち、視差により画像を分離する方向に例えば複数のライン毎に交互に位置する複数の画素で複数の画素群を構成し、各画素群によって個別の画像を表示する。また、光学デバイスとしては、表示デバイスの画素を遮光する遮光部と透光させるスリット部とが交互に形成された視差バリア層があり、この視差バリア層を表示デバイスの正面側に１層のみ形成している（例えば、特許文献１参照）。

そして、マルチプルビューディスプレイの正面に対して例えば一方の側の所定の視角方向から見た場合、１つの画素群の画像のみがスリット部を通じて視認され、残りの画素群の画像は視差バリア層の遮光部で遮光される。同様に、マルチプルビューディスプレイの正面に対して他方の側の所定の視角方向から見た場合、１つの画素群の画像のみがスリット部を通じて視認され、残りの画素群の画像は視差バリア層の遮光部で遮光される。したがって、１つのマルチプルビューディスプレイで、異なる方向からスリット部を通して異なる画像を観測できる。
特開平１１−２０５８２２号公報

しかしながら、マルチプルビューディスプレイでは、１層の視差バリア層を用いて所定の視角方向から画像が個別に視認されるように各画像を視差により分離して表示させるようにしているが、視角方向が設計された方向からずれた場合、複数の画像が重なって見える画像クロストークが発生し、正常な表示品位が得られず、観測者に異なる情報を与えたり不快感を与えるおそれがある。例えば、所定の視角方向から見た場合には１つの画素群の画像のみが視認されるが、所定の視角方向からずれて見た場合には１つの画素群の画像とともに隣接する他の画素群の画像も一緒に見えてしまい、複数の画像が重なって見える画像クロストークが発生する。特に、１層の視差バリア層のみでは、画像クロストークが発生する視角方向の範囲が表示面の正面方向を含んで比較的広い傾向がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、画像クロストークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、複数の画素、これら画素を駆動するスイッチング素子およびこれらスイッチング素子に接続される配線パターンを有し、前記複数の画素のうち所定数置きに交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群毎に異なる画像を異なる視角方向へ表示可能とする表示素子本体と、この表示素子本体の表示面側に形成され、前記表示を行う画素群による画像とは異なる画素群による画像を遮光する第１の視差バリア層と、前記表示素子本体の配線パターンの少なくとも一部が用いられ、前記第１の視差バリア層とともに前記表示を行う画素群による画像とは異なる画素群による画像を遮光する第２の視差バリア層とを具備したものである。

そして、第１および第２の視差バリア層が視差に対する遮光部として機能し、所定の視角方向から見た場合に１つの画素群で表示される画像が視認されるが、異なる画素群で表示される画像が視差バリア層で遮光される。また、第１および第２の視差バリア層により、所定の視角方向からずれて見た場合の画像クロストークの発生が少なくなる。

本発明によれば、第１および第２の視差バリア層により、画像クロストークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、表示装置としてのマルチプルビューディスプレイ10は、表示素子11、およびこの表示素子11の背面側から照明するバックライト12を備えている。

表示素子11は、同時に複数の画像を表示する表示素子本体としての液晶セルである表示デバイス21、および異なる視角方向から表示デバイス21で表示する画像が個別に視認されるように画像分離するための光学素子としての光学デバイス22を備えている。

表示デバイス21には、例えば一般的なＲＧＢストライプ構造のアクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子が用いられる。この表示デバイス21は、スペーサにより一定の間隔で保持されたアレイ基板24と対向基板25との間に液晶層26を挟持した構造である。

アレイ基板24には、第１の基板である透明なガラス製の基板27上に、画素電極およびスイッチング素子としてのＴＦＴがマトリクス状に形成されているとともに、ＴＦＴに接続される配線パターンとして複数の走査線および複数の信号線が格子状に形成されている。対向基板25には、第２の基板である透明なガラス製の基板28上に、ＲＧＢ各色のストライプ状のカラーフィルタ、およびＩＴＯ電極等が形成されている。これらアレイ基板24と対向基板25とを組み合わせてマトリクス状に配列される複数の画素29が形成され、これら複数の画素29で画像を表示する表示面30が構成されている。

この表示デバイス21は、図示しない駆動回路により、例えば、インターレースされた画像を表示可能としており、さらに、複数の異なる画像も表示可能としている。すなわち、複数の画素29のうち、例えば左右方向等の視差により画像を分離する方向に１つずつ、すなわち１ラインずつ交互に位置する複数の画素29Lで構成される画素群と複数の画素29Rで構成される画素群とで２つの画素群を構成し、各画素群によって個別の画像を表示可能としている。

また、光学デバイス22は、表示デバイス21の表示面30側に形成されている。すなわち、表示デバイス21の基板28の表面に、透明な接着層32を介して、第１の視差バリア層33が形成された透明なガラス製の基板34が接着されている。

表示デバイス21の基板28および接着層32が、表示デバイス21のカラーフィルタと第１の視差バリア層33とを所定距離だけ離間させる距離調整層35として形成されている。

第１の視差バリア層33は、表示デバイス21の正面に対して平行に形成され、例えば左右方向等の視差により画像を分離する方向に間隔をあけて形成される複数の遮光部36を有し、これら遮光部36間に複数のスリット部37が形成されている。各スリット部37には接着層32が充填されている。そして、第１の視差バリア層33は、例えば、非光透過性金属であるクロム、またはカーボンブラック等の黒色顔料が分散された樹脂が基板34に積層され、フォトリソグラフィー法を用いてパターニング形成されている。あるいは、インクジェット法を用いてカーボンブラック等の黒色顔料が基板34に直接的にパターニング形成されている。

第１の視差バリア層33で、視差により画像を分離する方向の範囲は、表示デバイス21のカラーフィルタから第１の視差バリア層33までの距離で決定されるため、接着層32の厚みの管理が重要である。この接着層32として用いる材料は、例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂が望ましい。さらに、表示デバイス21の基板27，28、距離調整層35として用いる基板34は全て同一屈折率を有するものが望ましい。また、接着層32に用いるアクリル系の紫外線硬化性樹脂も基板27，28，34と同じ屈折率を有するものが望ましい。

また、図２(a)に示すように、各画素29毎に、アレイ基板24に形成されたスイッチング素子としてのＴＦＴ39が配置され、これら各ＴＦＴ39に接続されるアレイ基板24に形成された配線パターン40として複数の走査線40aが左右方向（横方向）に沿って配置されているとともに複数の信号線40bが上下方向（縦方向）に沿って配置されている。ＴＦＴ39は、各画素29の上側隅部に配置されている。配線パターン40の走査線40aは、各画素29の上側に配置されている。配線パターン40の信号線40bは、一方の画素群の各画素29Lについては画素29が隣り合う方向の一方の側つまり左右方向の右側に配置され、他方の画素群の各画素29Rには画素29が隣り合う方向の他方の側つまり左右方向の左側に配置されている。

左右方向に隣り合う画素29L，29Rには、配線パターン40の信号線40bが接近して隣り合う縁部と信号線40bが配置されない縁部とが交互に配置されている。左右方向に隣り合う画素29L，29Rの配線パターン40の信号線40bが接近して隣り合う縁部では、それら近接して隣り合う信号線40bによって第２の視差バリア層41が形成されている。

なお、図２(b)には（説明のために図２(a)と同一符号を用いる）、比較例として、一般的な画素29とスイッチング素子39と配線パターン40との位置関係を示し、配線パターン40の信号線40bは各画素29の一方の側に配置されている。この図２(b)の一般的な信号線40bの配置に対して、図２(a)のように、左右方向に隣り合う画素29L，29Rで信号線40bが接近して隣り合うように配置することにより、第２の視差バリア層41としての幅を広くとりやすくできる。

また、図１および図３に示すように、第１の視差バリア層33は、遮光部36の中心線およびスリット部37の中心線が画素29間にそれぞれ一致するように形成されている。

第２の視差バリア層41は、第１の視差バリア層33の遮光部36の位置と異なり、かつスリット部37の位置と一致するように形成されている。つまり、第２の視差バリア層41は、表示デバイス21の表示面30に垂直な正面方向に対して第１の視差バリア層33の遮光部36とともに表示デバイス21の全ての画素群の画像を遮光するように形成されている。

画素29の幅、第１の視差バリア層33のスリット部37の開口幅、第２の視差バリア層41の幅、カラーフィルタと第１の視差バリア層33との間の距離の関係は、次の(1)式および(2)式のような関係にあることが好ましい。

(1) （第１の視差バリア層33のスリット部37の開口幅）＝（第２の視差バリア層41の幅）
(2) （カラーフィルタと第１の視差バリア層33との間の距離）＝（画素29の幅）÷２÷｛ｔａｎ（ｓｉｎ−１［ｓｉｎθ÷ｎｇ］）｝
θ：所望の画素分離範囲中心角
ｎｇ：ガラス屈折率

そして、光学デバイス22が表示デバイス21の正面側に配設されている。表示デバイス21の背面つまり基板27の背面には光源側の偏光板43が形成され、光学デバイス22の正面つまり基板34の表面には観測者側の偏光板44がそれぞれ設けられている。

また、バックライト12は、光源51、およびこの光源51の光を入射して表示素子11の背面側に対向する面から出射する導光板52を備えている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

まず、表示素子11の製造方法について説明する。

例えば、画素ピッチ６３．５μｍ、第２の視差バリア層41の幅４０μｍとする表示デバイス21の正面側の基板28を厚さ５５μｍまでケミカル研磨あるいは機械研磨し、距離調整層35の一部を形成する。

その基板28の表面に、例えば、接着層32の紫外線硬化樹脂等の材料を厚さ３５μｍに塗布する。さらに、その基板28の表面側に、接着層32を介して、例えば、スリット部37の開口幅４０μｍ、遮光部36の幅８７μｍとする第１の視差バリア層33を予めパターニング形成した基板34を密着させて貼り合わせる。基板34に形成された第１の視差バリア層33は、例えば、非光透過性金属であるクロム、またはカーボンブラック等の黒色顔料が分散された樹脂を基板34に積層し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニング形成しているか、あるいは、インクジェット法を用いてカーボンブラック等の黒色顔料を基板34に直接的にパターニング形成している。このとき、図３に示すように、第１の視差バリア層33の遮光部36の中心線およびスリット部37の中心線が画素29間の中心線とそれぞれ一致し、かつスリット部37が第２の視差バリア層41と一致するように貼り合わせる。

表示デバイス21に基板34を貼り合わせることにより、表示デバイス21の基板28および接着層32により、表示デバイス21のカラーフィルタと第１の視差バリア層33とを所定距離だけ離間させる距離調整層35を形成する。

そして、この表示素子11に偏光板43，44およびバックライト12を組み合わせ、マルチプルビューディスプレイ10を形成する。

また、図４には、第１の視差バリア層33および第２の視差バリア層41により、左右の視角方向から表示デバイス21で表示する画像が個別に視認されるように画像分離した状態を示す。

マルチプルビューディスプレイ10では、複数の画素29のうち、視差により画像を分離する方向に１ラインずつ交互に位置する複数の画素29Lで構成される画素群と複数の画素29Rで構成される画素群とで異なる画像を表示する。

そして、左側の視角方向と右側の視角方向とから見た場合に、第１の視差バリア層33および第２の視差バリア層41の作用により、各画像を良好な表示品位で視認できる。すなわち、左側の視角方向から見た場合には、複数の画素29Rの画素群で表示される画像Ｒが第１の視差バリア層33の遮光部36および第２の視差バリア層41で遮光され、複数の画素29Lの画素群で表示される画像Ｌが第１の視差バリア層33のスリット部37を通じて視認できる。一方、右側の視角方向から見た場合には、複数の画素29Lの画素群で表示される画像Ｌが第１の視差バリア層33の遮光部36および第２の視差バリア層41で遮光され、複数の画素29Rの画素群で表示される画像Ｒが第１の視差バリア層33のスリット部37を通じて視認できる。

この場合、左側の画像Ｌと右側の画像Ｒとが混ざり合う画像クロストークが発生する領域を、第１の視差バリア層33および第２の視差バリア層41で十分に規制でき、１層の場合と比べて狭くすることができ、そのため、正しい画像のみを表示しやすくできる。

したがって、このマルチプルビューディスプレイ10をカーナビゲーション等の用途に用いた場合、画像Ｌと画像Ｒとが混ざった画像が運転者から観測されるのを少なくでき、運転者に異なる情報を与えたり不快感を与えるおそれを低減できる。

また、表示デバイス21の配線パターン40の信号線40bは、隣り合う一方の画素群の各画素29Lには隣り合う方向の一方の側に配置され、隣り合う他方の画素群の各画素29Rには隣り合う方向の他方の側に配置され、つまり、左右方向に隣り合う画素29L，29Rで信号線40bが接近して隣り合うように配置することにより、第２の視差バリア層41としての幅を広くとりやすくできる。

また、第２の視差バリア層41は、表示デバイス21の表示面30に垂直な方向に対して第１の視差バリア層33とともに全ての画素群の画像を遮光可能に形成されているため、マルチプルビューディスプレイ10を正面方向から見た場合に左右の画像が完全に分離され、分離性が高く、画像クロストークの発生を少なくできる。

なお、第２の視差バリア層41としては、配線パターン40とともに、画素29間に形成するブラックマトリクスを併用してもよい。

また、第１の視差バリア層33等は、１層に限らず、２層以上に形成してもよく、より画像クロストークが発生する領域を狭くできる。

また、表示デバイス21としては、アクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子に限らず、他の表示素子を用いることもできる。

本発明の一実施の形態を示す表示素子を用いた表示装置の断面図である。 同上表示素子の画素と配線パターンとの位置関係を示し、(a)は本実施の形態の位置関係を示す正面図、(b)は比較例の位置関係を示す正面図である。 同上表示素子の画素と第１の視差バリア層と第２の視差バリア層との位置関係を示す正面図である。 同上表示素子の第１および第２の視差バリア層の作用を示す説明図である。

符号の説明

11 表示素子
21 表示素子本体としての表示デバイス
29 画素
30 表示面
33 第１の視差バリア層
39 スイッチング素子としてのＴＦＴ
40 配線パターン
41 第２の視差バリア層

Claims (3)

1. 複数の画素、これら画素を駆動するスイッチング素子およびこれらスイッチング素子に接続される配線パターンを有し、前記複数の画素のうち所定数置きに交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群毎に異なる画像を異なる視角方向へ表示可能とする表示素子本体と、
   この表示素子本体の表示面側に形成され、前記表示を行う画素群による画像とは異なる画素群による画像を遮光する第１の視差バリア層と、
   前記表示素子本体の配線パターンの少なくとも一部が用いられ、前記第１の視差バリア層とともに前記表示を行う画素群による画像とは異なる画素群による画像を遮光する第２の視差バリア層と
   を具備したことを特徴とする表示素子。
2. 前記表示素子本体の配線パターンの少なくとも一部は、隣り合う一方の画素群の各画素には隣り合う方向の一方の側に配置され、隣り合う他方の画素群の各画素には隣り合う方向の他方の側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
3. 前記第２の視差バリア層は、前記表示素子本体の表示面側に垂直な方向に対して前記第１の視差バリア層とともに全ての画素群の画像を遮光可能に形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の表示素子。

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