JP2009053391A

JP2009053391A - 表示素子

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Publication number: JP2009053391A
Application number: JP2007219379A
Authority: JP
Inventors: Homare Shinohara; 誉篠原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2007-08-27
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】バリア部と光透過部とを電子制御により発生させると共に、発生したバリア部と光透過部との形状（数、幅、間隔）や、位置（位相）、濃度等を自由に可変制御できるようにした表示素子を提供する。
【解決手段】表示素子２は、エレクトロクロミック素子を用いて電子制御によりバリア部１２と光透過部１４とを発生させる調光部１８と、バリア部１２と光透過部１４との発生位置から所定距離Ｘを隔てて表示画面２０が配置され、第１画素３２と、第２画素３４と、が少なくとも一方向に交互に配列されており、第１画素３２が表示する第１画像と第２画素３４が表示する第２画像とを表示画面２０に出力表示可能な表示部１６と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示素子に関するものである。

従来、観察者に特殊なメガネを使用させることなく３次元画像を観察させ得る３次元画像表示装置として、パララックス・バリア（Parallax barrier）方式の画像表示装置が知られている。この方式では、バリアと称されている細かいストライプ状の遮光スリットが画像表示装置の前方、即ち観察者側に配置される。観察者が、バリアを介して観察した場合、観察者の右目に右目用画像が、左目には左目用画像が見えることになり、それによって、３次元画像の観察が可能とされる。

図９（Ａ）に２次元画像表示、図９（Ｂ）に３次元画像表示の原理図をそれぞれ図示した。液晶表示デバイスを用いて電子的にバリアを発生させて画像を立体視するもので、図９（Ａ）に示すように、２次元画面表示では、液晶表示デバイス１０２にバリアの発生はなく２次元画像を観察している。又、図９（Ｂ）に示すように、３次元画像表示では、液晶表示デバイス１０２にバリアを発生させて、バリア１０４を介して、バリアの後方に一定の距離Ｘだけ離れた立体画像表示面１０６に表示された立体画像を、観察者Ａより観察している。

上記のようなストライプを用いた３次元画像表示装置として、図１０に示すような、バリア液晶構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このバリア液晶構造は、液晶表示パネル１０８と、液晶表示デバイス１０２と、を備えている。又、図１１に示すような、位相差板構造も提案されている。この位相差板構造は、液晶表示パネル１０８と、液晶表示デバイス１１０と、を備えている。又、液晶表示デバイス１１０は、位相差板１１２を備えている。

一方、メガネ不要の３次元画像表示方式には、上記のパララックス・バリア方式の他に、レンティキュラ方式、バリフォーカルミラー方式、インテグラル・フォトグラフィー方式、ホログラフィー方式等いくつかの方式があるが、これらの方式の説明は本発明と直接関係ないので省略する。

特開平８−９４９６８号公報

以上述べてきた従来のパララックス・バリア方式では、図９（Ｂ）に示すように、画素部からバリアまでの距離Ｘと適視距離Ｙとは相関関係があり、適視距離Ｙを短くするためには距離Ｘを小さくする必要がある。図１０に示すバリア液晶構造では、ガラス基板１１４、偏光板１１６、及びガラス基板１１８のそれぞれの厚みの和が距離Ｘにあたる。ところが、１．適視距離Ｙを短くするために、ガラス基板１１４，１１８を研磨し距離Ｘを小さくする必要があるが、偏光板１１６の厚み分、ガラス基板１１４，１１８の研磨量が増える（コストＵＰにつながる）。２．研磨して薄くなったガラス基板１１４，１１８に偏光板１１６を貼るのは難しい。３．偏光板１１６の分だけ素子全体の厚みが大きくなる。４．液晶表示デバイスを使用するためＯＮ状態、ＯＦＦ状態を維持するのに電圧を印加し続ける必要がある（但し、強誘電性液晶、コレステリック液晶は除く）。５．液晶表示デバイスを使用するため交流回路が必要になる。等の問題点がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］エレクトロクロミック素子を用いて電子制御によりバリア部と光透過部とを発生させる調光部と、前記バリア部の発生位置から所定距離を隔てて表示画面が配置され、第１画素と、第２画素と、が少なくとも一方向に交互に配列されており、前記第１画素が表示する第１画像と前記第２画素が表示する第２画像とを前記表示画面に出力表示可能な表示部と、を含むことを特徴とする表示素子。

これによれば、バリア部と光透過部とを電子制御により発生させると共に、発生したバリア部と光透過部との形状（数、幅、間隔）や、位置（位相）、濃度等を自由に可変制御できるようにしたので、２次元画像表示素子としても、又３次元画像表示素子としても使用することができ、両立性のある表示素子を実現することができる。

又、従来の液晶を使った機構に比べ、偏光板の数が減少した分、素子全体を薄くすることができるので適視距離の調整がしやすくなる。又、透明基板の研磨量を抑えることができるのでコストを削減できる。更に、その透明基板に偏光板を貼る必要がないので作業が容易になる。又、エレクトロクロミック素子のメモリ性で消費電力を低減できる。

［適用例２］上記表示素子であって、前記調光部は、前記エレクトロクロミック素子の光の透過率を変化させることで、前記バリア部と前記光透過部とを発生させることを特徴とする表示素子。

これによれば、バリア部と光透過部とを電子制御により発生させることが容易になる。

［適用例３］上記表示素子であって、前記調光部は、前記表示部が３次元画像或いは多画面画像を表示する際に、前記バリア部と前記光透過部とを発生させることを特徴とする表示素子。

これによれば、両立性のある表示素子を実現することが更に容易になる。

［適用例４］上記表示素子であって、前記調光部は、前記表示部が単なる２次元画像を表示する際には、前記バリア部の発生を停止してバリア発生面が前記光透過部となることを特徴とする表示素子。

［適用例５］上記表示素子であって、前記調光部は、前記バリア部の数、幅、開口比及び間隔を含む形状や発生位置を指示入力に応じて自在に可変制御する制御部を有することを特徴とする表示素子。

これによれば、バリア部と光透過部とを電子制御により発生させることが更に容易になる。

［適用例６］上記表示素子であって、前記制御部は、前記調光部を直流駆動で制御することを特徴とする表示素子。

これによれば、直流駆動制御を可能とすることで低消費電力化が容易になる。

［適用例７］上記表示素子であって、前記表示部は、対向する２電極間に電気光学物質層を有した調光型素子であることを特徴とする表示素子。

これによれば、表示部の構成が容易になる。

［適用例８］上記表示素子であって、前記表示部は、対向する２電極間に電気光学物質層を有した自発光型素子であることを特徴とする表示素子。

これによれば、偏光板を使用しない分素子全体の厚みを抑えることが容易になる。

実施形態について図面を参照して以下に説明する。
尚、説明に用いた各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る表示素子２を示す断面図である。図１（Ａ）は、バリアが発生していない状態を示している。図１（Ｂ）は、バリア部１２と光透過部１４とが発生している状態を示している。本実施形態に係る表示素子２は、立体視を可能とする３次元画像表示装置として機能することができ、又、通常の２次元画像表示装置としても機能することができる。表示素子２は、３次元画像表示装置として機能する場合には、観察者Ａの左目方向（第１の視方向）と右目方向（第２の視方向）とで異なる画像を表示する指向性表示モードで動作する。一方、表示素子２は、２次元画像表示装置として機能する場合には、第１の視方向及び第２の視方向のいずれの方向にも同一の画像を表示する非指向性表示モードで動作する。

表示素子２は、表示部としての液晶表示パネル１６と、調光部としてのエレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）１８と、後述する制御部（図示省略）と、を含んでいる。又、ＥＣ素子１８のバリア面上のバリア部１２と光透過部１４との発生位置から所定距離Ｘを隔てて液晶表示パネル１６の表示画面２０が配置されるように、液晶表示パネル１６が配置されている。又、観察者Ａ側からＥＣ素子１８、液晶表示パネル１６の順に配置されている。

液晶表示パネル１６は、一対の透明基板としてのガラス基板２２，２４を、所定間隔で対向させ、その間には電気光学物質としてのＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶２６が封入されている調光型素子である。ガラス基板２２とガラス基板２４との間隔は、スペーサ（図示せず）により定められている。又、液晶２６に電圧を印加するために、共通電極（図示せず）がガラス基板２４上に、表示電極（図示せず）がガラス基板２２上に形成されている。又、アクティブマトリクス型液晶表示を行うために、上記ガラス基板２２，２４の外側には、それぞれ、偏光板２８，３０が設けられている。液晶表示パネル１６は、第１画素３２と、第２画素３４と、が少なくとも一方向に交互に配列されている。液晶表示パネル１６は、第１画素３２が表示する第１画像と第２画素３４が表示する第２画像とを表示画面２０に出力表示可能である。そして、その表示画面２０から所定距離Ｘを隔ててバリア部１２と光透過部１４とが配置されるように、ＥＣ素子１８が配置されている。

このＥＣ素子１８について図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係るＥＣ素子１８を示す断面図である。尚、図２のＥＣ素子１８には、シール部材３６を追加している。ＥＣ素子１８は、エレクトロクロミック物質を用いて構成されている。又、ＥＣ素子１８は、一対の透明基板としてのガラス基板３８，４０を、所定間隔で対向させ、その間にエレクトロクロミック物質層（ＥＣ層）４２と電解質層４４とを挟み込んだ構成である。観察者Ａ側から電解質層４４、ＥＣ層４２の順に構成されている。尚、観察者Ａ側からＥＣ層４２、電解質層４４の順に構成してもよい。又、ＥＣ層４２に電圧を印加するために、第１電極４６がガラス基板３８上に、第２電極４８がガラス基板４０上に形成されている。又、電解質層４４は、シール部材３６によって封止されている。ＥＣ素子１８は、エレクトロクロミック素子を用いて電子制御によりバリア部１２と光透過部１４と（図１（Ｂ）参照）を発生する。ＥＣ素子１８は、任意の形状（数、幅、開口比）のバリア部１２と光透過部１４とをＥＣ層４２に発生させることができる。尚、電解質層４４は、電解質として電解液を用いる以外に固体電解質を用いるものがあるが、バリア部１２と光透過部１４とを所定部に形成できるのであればどちらでも構成することができる。

又、液晶表示パネル１６は、２つのガラス基板２２，２４によって挟まれた液晶２６において（図１参照）、第１駆動回路５０が出力する駆動信号の変化（共通電極と表示電極との間の電圧の変化）に応じて液晶分子の配向が変化する。ここで、第１駆動回路５０は、後述する制御部から与えられた画像信号に基づいて駆動信号ＦＳを生成して液晶表示パネル１６に出力し、これに応じて液晶表示パネル１６に画像が表示される。

図３は、表示素子２が備える制御部５２の概略構成を示すブロック図である。この制御部５２は、ＣＰＵ５４と、ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部５６と、操作パネル５８と、リモコン６０と、画像処理部６２と、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）部６４と、を備えている。入力Ｉ／Ｆ部６４は、図示しない画像再生装置（ＤＶＤプレーヤやコンピュータ等）から入力される画像信号を所定フォーマットの画像データとして画像処理部６２に渡す。入力Ｉ／Ｆ部６４には、３次元画像表示用の画像信号（左目用の第１画像と右目用の第２画像との合成画像の画像信号）又は通常表示用（２次元画像表示用）の画像信号が入力される。画像処理部６２は、入力した画像データについて、リサイズを行ったり明るさやコントラスト等の調整を行ったりした上で、駆動信号ＦＳを第１駆動回路５０に出力する。ＵＩ処理部５６は、操作パネル５８やリモコン６０から入力される観察者Ａからの指示をＣＰＵ５４に伝える。そして、ＣＰＵ５４は、観察者Ａからの指示に従って、画像処理部６２や第２駆動回路６６等を制御する。

操作パネル５８及びリモコン６０には、指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えるための表示モード切り替えスイッチ（図示省略）が設けられている。観察者Ａは、この表示モード切り替えスイッチ（図示省略）を操作することで、入力される画像の種類（３次元画像／２次元画像）に応じて表示モードを切り替える（指定する）ことができる。観察者Ａが表示モードを切り替えると、指定された表示モードの情報がＵＩ処理部５６からＣＰＵ５４に通知される。そして、ＣＰＵ５４は、指定された表示モードを示す表示モード信号ＭＳを第２駆動回路６６に送信する。第２駆動回路６６は、受信した表示モード信号ＭＳの示す表示モードに応じて、２つのガラス基板３８，４０が備える第１及び第２電極４６，４８に駆動信号を出力する。具体的には、駆動信号が出力された時、ＥＣ層４２に電圧が供給される。つまり、ＥＣ層４２に常時電圧を印加しておく必要はない。

尚、第１及び第２電極４６，４８に出力する駆動信号は、定期的に電圧が印加され、リフレッシュされてもよい。又、このＥＣ素子１８にバリア部１２と光透過部１４とを発生させるのは、３次元画像表示の場合であって、２次元画像表示の際には、制御部５２はそのバリア部１２の発生を停止し、画像表示領域の全域にわたって光を透過する状態にＥＣ素子１８を駆動制御する。これによって、本装置は、２次元画像表示装置としても使用することができる。

図２に示す透明基板３８，４０としては、本実施形態ではガラス基板を用いたが、光学的に光透過性であれば特に限定はされないが、好適な例を挙げれば、ホスファゼン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリシクロヘキシルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン・メチルメタクリレート共重合体、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・マレイミド共重合体、ポリシクロヘキシルメタクリレート樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート樹脂、透明ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、エチレンノルボルネン共重合体、及び日本ゼオン社製のＺＯＮＯＲ（登録商標）やＺＥＯＮＥＸ（登録商標）に代表されるシクロオレフィン系ポリマーである。この透明基板は着色されていてもよい。着色はグレー、ブラウン等の中間色が好ましい。

又、ＥＣ層４２としては、例えば、酸化イリジウム、酸化チタン、酸化コバルト、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化鉛、酸化銅、硫化鉄、酸化ビスマス、及び硫化ニオブ等の金属酸化物や金属硫化物の他、ハイドロキノン誘導体、ベルリン酸鉄誘導体、金属フタロシアニン誘導体（Ｃｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕの各フタロシアニン誘導体）、プルシアンブルー、プルシアンブルー類似化合物、窒化インジウム、窒化スズ、窒化塩化ジルコニウム、ビオロゲン系有機エレクトロクロミック材料、スチリル系有機エレクトロクロミック材料、及びポリアニリン等が使用できる。又特に、還元着色型ＥＣ層として、三酸化タングステン、三酸化モリブデン等が使用できる。

又、電解質層４４としては、液体性電解質、個体性電解質、ゲル状電解質等を使用することができる。例えば、酸化ケイ素、酸化タンタル、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化ランタン、及びフッ化マグネシウム等が使用される。電解質層４４は、電子に対して絶縁体であるが、プロトン（Ｈ⁺）及びヒドロキシイオン（ＯＨ^-）に対しては良導体となる。ＥＣ層４２の着色・消色反応にはカチオンが必要とされ、Ｈ⁺やＬｉ⁺をＥＣ層４２その他に含有させる必要がある。Ｈ⁺は初めからイオンである必要はなく、電圧が印加された時にＨ⁺が生じればよく、従ってＨ⁺の代わりに水を含有させてもよい。この水は、非常に少なくて十分であり、しばしば大気中から自然に侵入する水分でも着色・消色する。

又、第１電極４６及び第２電極４８としては、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電性材料により構成されている。このような透明電極は、一般には真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等の真空薄膜形成技術で形成される。

又、シール部材３６としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、変成ポリマー系等の透明材料でＵＶ硬化樹脂が好ましいが、これに限定されるものではない。

上記構成の表示素子２による３次元画像を表示する動作について説明する。液晶表示パネル１６を観察者Ａ側から見た場合、図１に示すように、第２電極４８は、隣接するガラス基板２４上に形成された表示電極の上に跨り、その隣接する表示電極の一部領域をそれぞれ覆い、右目用画像は右目のみで左目用画像は左目のみで観察されるように設けられている。

３次元画像を表示する場合には、液晶表示パネル１６において、右目用画像及び左目用画像が図面上横方向に交互（或いは同時）に表示される。これは、ガラス基板２４上に形成された共通電極とガラス基板２２上に形成された表示電極との間に電圧を印加することにより、液晶２６の液晶分子を右目用画像領域及び左目用画像領域において配向を制御することにより行うことができる。

ＥＣ素子１８では、第１電極４６と第２電極４８との間に電圧が印加されることにより、配向方向が変化される。その結果、第２電極４８上の領域が液晶表示パネル１６から入射してきた光を遮断するストライプ状のシャッターとして機能する。即ち、第２電極４８が設けられている領域が、バリア部１２を構成することになる。バリア部１２は、液晶表示パネル１６から入射してきた光を反射或いは吸収して遮断する。

従って、液晶表示パネル１６で発生した右目用画像が、観察者Ａの左目に入射しないように、且つ左目用画像が右目に入射しないように、ＥＣ素子１８により遮断される。即ち、ＥＣ素子１８は、右目用画像が左目に、左目用画像が右目に入射することを遮断するために設けられている。

例えば、ＥＣ素子１８において、ガラス基板３８の上に第１電極（陰極）４６、三酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）薄膜（ＥＣ層４２）、二酸化ケイ素のような絶縁膜（電解質層４４）、第２電極（陽極）４８を順次積層してなる場合、第１電極（陰極）４６と第２電極（陽極）４８との間に電圧を印加すると、ＥＣ層４２の三酸化モリブデン薄膜が濃青色に着色する。その後、第１電極４６と第２電極４８との間に逆の電圧を印加すると、ＥＣ層４２の三酸化モリブデン薄膜の濃青色が消えて無色になる。この着色・消色する機構は詳しくは解明されていないが、ＥＣ層４２の三酸化モリブデン薄膜及び電解質層４４の二酸化ケイ素のような絶縁膜中に含まれる少量の水分が前記着色・消色を支配していると理解されている。着色の反応式は下記のように推定されている。

即ち、第１電極４６と第２電極４８との間の電圧において、第１電極４６がマイナスのとき、ＥＣ層４２で還元反応が起こり三酸化モリブデン薄膜を濃青色に着色する。又、第１電極４６がプラスのとき、ＥＣ層４２で酸化反応が起こり三酸化モリブデン薄膜の濃青色を消して無色にする。

ＥＣ素子１８は、第１電極４６と第２電極４８との間の印加電圧の絶対値に応じて光の透過率が変化し、バリア部１２と光透過部１４とを発生させる。その際、バリア部１２の表示／非表示の切り替え速度は、通常１秒以内に切り替えることができる。例えば、エレクトロクロミック物質として酸化イリジウムを使用した場合、８０ミリ秒程度である。又、ＥＣ素子１８の制御は、直流駆動で行うことができるため、複雑な駆動回路を必要としない。又、ＥＣ素子１８には、メモリ機能があり消費電力を低減できる。メモリ機能とは、ＥＣ素子１８が必要な着色濃度になったところで、電圧印加を停止しても、その時点での着色濃度を保持できる特性である。

上記構成のＥＣ素子１８の製造方法について図２を参照して説明する。
透明基板として３００ｍｍ角の厚さ３ｍｍのガラス基板３８，４０を用い、第１電極４６及び第２電極４８として膜厚２００ｎｍのＩＴＯ膜、ＥＣ層４２として膜厚５００ｎｍのＭｏＯ₃膜、電解質層４４として膜厚７００ｎｍの酸化タンタル膜を成膜した。各層の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、及びウェットコーティング法等が挙げられる。周辺をＵＶ硬化樹脂製のシール部材３６によりガラス基板３８，４０を接着しＥＣ素子１８を作製する。

以上説明したように、本実施形態によれば、バリア部と光透過部とを電子制御により発生させると共に、発生したバリア部と光透過部との形状（数、幅、間隔）や、位置（位相）、濃度等を自由に可変制御できるようにしたので、２次元画像表示素子としても、又３次元画像表示素子としても使用することができ、両立性のある表示素子を実現することができる。

又、従来の液晶を使った機構に比べ、偏光板の数が減少した分、素子全体を薄くすることができるので適視距離の調整がしやすくなる。又、透明基板の研磨量を抑えることができるのでコストを削減できる。更に、その透明基板に偏光板を貼る必要がないので作業が容易になる。又、エレクトロクロミック素子のメモリ性及び直流駆動制御を可能とすることで消費電力を低減できる。

（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係る表示素子４を示す断面図である。尚、上記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係る表示素子４は、表示部としての液晶表示パネル１６と、調光部としてのＥＣ素子６８と、を含んでいる。

ＥＣ素子６８は、一対の透明基板としてのガラス基板２４，４０を、所定間隔で対向させ、その間にエレクトロクロミック物質層（ＥＣ層）４２と電解質層４４とを挟み込んだ構成である。又、ＥＣ層４２に電圧を印加するために、第１電極４６がガラス基板２４上に、第２電極４８がガラス基板４０上に形成されている。

これは、第１の実施形態の液晶表示パネル１６のガラス基板２４とＥＣ素子１８のガラス基板３８との機能を一本化して、第１電極４６を直接ガラス基板２４に形成することにより、表示素子２で使用したガラス基板３８を本実施形態では不要にした。

これによれば、ガラス基板の数が減少した分、素子全体を薄くすることができるので適視距離の調整がしやすくなる。又、ガラス基板の研磨量を抑えることができコストの削減及び作業が容易になる。

（第３の実施形態）
図５は、本実施形態に係る表示素子６を示す断面図である。尚、上記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係る表示素子６は、表示部としての液晶表示パネル１６と、調光部としてのＥＣ素子７０と、バックライト７２と、を含んでいる。又、観察者Ａ側から液晶表示パネル１６、ＥＣ素子７０、及びバックライト７２の順に配置されている。

ＥＣ素子７０は、一対の透明基板としてのガラス基板３８，２２を、所定間隔で対向させ、その間にエレクトロクロミック物質層（ＥＣ層）４２と電解質層４４とを挟み込んだ構成となっている。又、ＥＣ層４２に電圧を印加するために、第１電極４６がガラス基板３８上に、第２電極４８がガラス基板２２上に形成されている。ＥＣ層４２を形成するエレクトロクロミック物質は、反射型材料である。

バックライト７２は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いて構成された面状光源であり、主に観察者Ａ方向に向けて光を照射する。観察者Ａは、バックライト７２からの光のうち、ＥＣ素子７０及び液晶表示パネル１６を透過した光を視認することができる。その際、バックライト７２から照射された光のうち、反射型材料で構成されているバリア部１２で反射した光は、バックライト７２に戻され、再度バックライト７２から照射される。これによれば、ＥＣ素子７０により、反射性バリア発生（３Ｄ）と光透過（２Ｄ）の切り替えが可能であり、反射性バリア発生（３Ｄ）時にはバックライト７２からの光を効率よく利用できる。

（第４の実施形態）
図６は、本実施形態に係る表示素子８を示す断面図である。尚、上記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係る表示素子８は、表示部としての有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネル７４と、調光部としてのＥＣ素子１８と、を含んでいる。又、ＥＣ素子１８のバリア面上のバリア部１２と光透過部１４との発生位置から所定距離Ｘを隔てて有機ＥＬ表示パネル７４の表示画面７６が配置されるように、有機ＥＬ表示パネル７４が配置されている。又、観察者Ａ側からＥＣ素子１８、有機ＥＬ表示パネル７４の順に配置されている。

有機ＥＬ表示パネル７４は、ガラス基板７８上に成膜形成されたＥＬ素子部８０を内側にして、ガラス基板８２が固定されている。ＥＬ素子部８０は、陽極として機能するＩＴＯ膜からなる画素電極と、この画素電極からの正孔を注入／輸送する正孔注入輸送層と、有機ＥＬ材料からなる発光層と、電子を注入／輸送する電子注入輸送層と、アルミニウムやアルミニウム合金からなる陰極とを備えている（いずれも図示せず）。

そして、第１透明電極と第２透明電極はそれぞれ複数本存在し、それらが直交することで各交点にＥＬ素子が形成され、マトリックス表示が可能となるように構成されている。

（第５の実施形態）
図７は、本実施形態に係る表示素子１０を示す断面図である。尚、上記第４の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態に係る表示素子１０は、表示部としての有機ＥＬ表示パネル７４と、調光部としてのＥＣ素子６８と、を含んでいる。

ＥＣ素子６８は、一対の透明基板としてのガラス基板８２，４０を、所定間隔で対向させ、その間にエレクトロクロミック物質層（ＥＣ層）４２と電解質層４４とを挟み込んだ構成である。又、ＥＣ層４２に電圧を印加するために、第１電極４６がガラス基板８２上に、第２電極４８がガラス基板４０上に形成されている。

これは、第４の実施形態の有機ＥＬ表示パネル７４のガラス基板８２とＥＣ素子１８のガラス基板３８との機能を一本化して、第１電極４６を直接ガラス基板８２に形成することにより、表示素子８で使用したガラス基板３８を本実施形態では不要にした。

以上説明したように、バリア部と光透過部とを電子式に発生させると共に、発生したバリア部と光透過部との形状（数、幅、間隔）、位置（位相）、及び濃度等を自由に可変制御できるようにしたので、２次元画像表示素子としても、又３次元画像表示素子としても使用することができ、両立性のある表示素子を実現することができる。又、バリア部と光透過部との形状を電子式に可変できるので、１台のディスプレイで２眼式のみならず多眼式の立体画像表示素子として使用することができる。更に、バリアを平面状ばかりでなく、曲面状にも構成することにより、ＣＲＴ等の曲面状のディスプレイにも適用できる。

尚、液晶表示パネル１６に含まれる液晶２６のモードは、ＴＮモードに限らず、ＶＡ（Vertical Alignment：垂直配向）、ＩＰＳ（In Plain Switching）、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）等、種々のモードを採用することができる。これらのモードの中では、広視野角の得られるＶＡ、ＩＰＳ、ＦＦＳが好適である。液晶２６を広視野角の得られるモードとすれば、正面から左右に傾いた視野において視認される多画面表示画像を高輝度且つ高品位に表示することができる。

又、上記各実施形態は、ＥＣ素子を液晶表示パネル或いは有機ＥＬ表示パネルにそれぞれ適用した例であるが、これに変えて、電気的に応じて表示を行う種々の電気光学装置に適用することができる。例えば、表示部としてＰＤＰ（Plasma Display Panel）、蛍光表示管等を用いた平面型ディスプレイが好適であるが、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイやプロジェクション・スクリーンのように曲面状のディスプレイを用い、これにＥＣ素子を重ね合わせた構成とすることもできる。

ところで、電子式パララックス・バリア方式の表示素子では、バリア部と光透過部とをＥＣ素子で実現できることから、バリア部と光透過部とを白黒の２値諧調表示のほかに、フルカラーの表示モードでバリア部と光透過部とを発生させることができる。具体的なエレクトロクロミック物質材料としては、マゼンタに着色するエレクトロクロミック物質材料にはテレフタル酸ジメチル（ＤＭＴ）、シアンに着色するエレクトロクロミック物質材料にはヘプチルビオロゲン（ＨＶ）或いは１，４−ジアセチルベンゼン（ＤＡＢ）、イエローに着色するエレクトロクロミック物質材料には４，４'−ビフェニルジカルボン酸ジエチル（ＰＣＥ）を用いればよい。これにより、バリア部と光透過部とによる光量損失を軽減させることができる。この場合、左右画像の分離が十分できるだけの濃度（コントラスト）をもつバリア部と光透過部とにしておく。

又、ＥＣ素子１８，６８，７０は、一対の透明基板を、所定間隔で対向させ、その間に少なくとも第１電極４６、ＥＣ層４２、電解質層４４、及び第２電極４８からなる４積層構造としたが、第１電極／還元着色型ＥＣ層／電解質層（接着層を兼ねてもよい）／可逆的電解酸化層／第２電極のような５積層構造であってもよい。

又、本各実施形態では、第２電極４８と第１電極４６との間に電圧を印加した際に、両者が対向している領域がバリアとして機能するように構成されていたが、逆に、第２電極４８間の領域がバリアとして機能するように構成してもよい。最も、本実施形態では、第１電極４６と第２電極４８との間に電圧を印加しない場合には、ＥＣ素子１８はバリアとしての機能を有しないため、表示部において２次元画像を表示した場合に、通常の２次元画像の表示装置として用いることもできる。

又、本各実施形態では、バリア部１２と光透過部１４とを発生させることにより、３次元画像表示装置として構成したが、表示画面２０とバリア部１２（光透過部１４）との所定距離Ｘを調整することにより、多画面画像を表示する装置としての２画面画像表示装置２００を構成することができる。

図８（Ａ）に通常画像表示（同じ画像を複数の観察者が見るモード）、図８（Ｂ）に２画面画像表示の原理図をそれぞれ図示した。図８（Ａ）に示す通常画像表示では、ＥＣ素子１８にバリアの発生はなく同じ画像を複数の観察者Ｃ，Ｄが観察している。又、図８（Ｂ）に示す２画面画像表示では、ＥＣ素子１８にバリアを発生させて、バリア部１２を介して、バリアの後方に一定の距離Ｘだけ離れた表示画面２０に表示された２画面画像を、観察者Ｃ，Ｄよりそれぞれ異なる画像を観察している。

尚、この際、図３に示す入力Ｉ／Ｆ部６４には、３次元画像表示用画像信号に替えて２画面画像表示用の画像信号（図８（Ｂ）に示す観察者Ｃ用の第１画像と観察者Ｄ用の第２画像との異なる画像の画像信号）又は通常画像表示用の画像信号が入力される。又、図３に示す操作パネル５８及びリモコン６０には、指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えるための表示モード切り替えスイッチ（図示省略）が設けられているが、図８に示す観察者Ｃ，Ｄは、この表示モード切り替えスイッチ（図示省略）を操作することで、入力される画像の種類（多画面画像／通常画像）に応じて表示モードを切り替える（指定する）ことになる。

第１の実施形態に係る表示素子を示す断面図。第１の実施形態に係るＥＣ素子を示す断面図。第１の実施形態に係る表示素子が備える制御部の概略構成を示すブロック図。第２の実施形態に係る表示素子を示す断面図。第３の実施形態に係る表示素子を示す断面図。第４の実施形態に係る表示素子を示す断面図。第５の実施形態に係る表示素子を示す断面図。２画面画像表示装置を示す図。２次元画像表示及び３次元画像表示の原理図。従来のバリア液晶構造の表示素子を示す断面図。従来の位相差板構造の表示素子を示す断面図。

符号の説明

２，４，６，８，１０…表示素子１２…バリア部１４…光透過部１６…液晶表示パネル（表示部）１８…エレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）（調光部）２０…表示画面２２，２４…ガラス基板２６…液晶２８，３０…偏光板３２…第１画素３４…第２画素３６…シール部材３８，４０…ガラス基板（透明基板）４２…エレクトロクロミック物質層（ＥＣ層）４４…電解質層４６…第１電極（電極）４８…第２電極（電極）５０…第１駆動回路５２…制御部５４…ＣＰＵ５６…ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部５８…操作パネル６０…リモコン６２…画像処理部６４…入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）部６６…第２駆動回路６８，７０…ＥＣ素子７２…バックライト７４…有機ＥＬ表示パネル７６…表示画面７８…ガラス基板８０…ＥＬ素子部８２…ガラス基板１０２…液晶表示デバイス１０４…バリア１０６…立体画像表示面１０８…液晶表示パネル１１０…液晶表示デバイス１１２…位相差板１１４…ガラス基板１１６…偏光板１１８…ガラス基板２００…２画面画像表示装置。

Claims

エレクトロクロミック素子を用いて電子制御によりバリア部と光透過部とを発生させる調光部と、
前記バリア部の発生位置から所定距離を隔てて表示画面が配置され、第１画素と、第２画素と、が少なくとも一方向に交互に配列されており、前記第１画素が表示する第１画像と前記第２画素が表示する第２画像とを前記表示画面に出力表示可能な表示部と、
を含むことを特徴とする表示素子。
請求項１に記載の表示素子において、
前記調光部は、前記エレクトロクロミック素子の光の透過率を変化させることで、前記バリア部と前記光透過部とを発生させることを特徴とする表示素子。
請求項１又は２に記載の表示素子において、
前記調光部は、前記表示部が３次元画像或いは多画面画像を表示する際に、前記バリア部と前記光透過部とを発生させることを特徴とする表示素子。
請求項１又は２に記載の表示素子において、
前記調光部は、前記表示部が単なる２次元画像を表示する際には、前記バリア部の発生を停止してバリア発生面が前記光透過部となることを特徴とする表示素子。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示素子において、
前記調光部は、前記バリア部の数、幅、開口比及び間隔を含む形状や発生位置を指示入力に応じて自在に可変制御する制御部を有することを特徴とする表示素子。
請求項５に記載の表示素子において、
前記制御部は、前記調光部を直流駆動で制御することを特徴とする表示素子。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示素子において、
前記表示部は、対向する２電極間に電気光学物質層を有した調光型素子であることを特徴とする表示素子。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示素子において、
前記表示部は、対向する２電極間に電気光学物質層を有した自発光型素子であることを特徴とする表示素子。