JP2009053392A

JP2009053392A - 表示素子

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Publication number: JP2009053392A
Application number: JP2007219380A
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、電気泳動素子を用いてバリア部１２と光透過部１４とを電子制御により発生させる調光部１８と、バリア部１２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１０（Ａ）に２次元画像表示、図１０（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１０（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１０（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、バリア部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１１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１２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１０（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１１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］電気泳動素子を用いてバリア部と光透過部とを電子制御により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、電気泳動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、前記電気泳動素子は、複数の画素を有し、前記画素は、第１基板と、前記第１基板上に設けられた平面状の第１電極と、前記第１電極側に、前記第１基板に対向して設けられた透明な第２基板と、前記第１及び第２基板間に狭持された流体中に、荷電をもつ少なくとも１種の電気泳動粒子を含む分散層と、前記第１及び第２基板間の領域のうち、前記第１電極の周囲に設けられた第２電極と、を含み、前記第１電極が透明電極で構成されていることを特徴とする表示素子。

これによれば、明るさと高コントラストが両立した表示素子を実現す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、前記分散層の所定位置の光の透過率を変化させることで、前記バリア部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４］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容易になる。

［適用例５］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無色透明のパネルとなることを特徴とする表示素子。

［適用例６］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７］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９］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、調光部としての電気泳動素子（ＥＰＤ素子）１８と、後述する制御部（図示省略）と、を含んでいる。又、ＥＰＤ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ＥＰＤ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、ＥＰＤ素子１８が配置されている。

このＥＰＤ素子１８について図２〜図５を参照して説明する。
図２は、本実施形態に係るＥＰＤ素子１８を示す断面図である。図３は、表示素子２が備える制御部３６の概略構成を示すブロック図である。図４は、本実施形態に係るＥＰＤ素子１８を示す透視斜視図である。図４（Ａ）は、バリアが発生していない状態を示している。図４（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。図５は、本実施形態に係るＥＰＤ素子１８を示す断面及びその平面図である。図５（Ａ）は、バリアが発生していない状態を示している。図５（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。図２に示すように、ＥＰＤ素子１８は、ある色を有する電気泳動粒子３８と透明流体４０とからなる分散層を有し、この分散層が、第１基板としてのガラス基板４２と第２基板としてのガラス基板４４及び２つの基板間を支持、封止するためのスペーサ基板４６に挟まれた空間に保持されている。ＥＰＤ素子１８は、横電界方式である。

図２に示す構成を有するＥＰＤ素子１８の場合、観測者Ａはガラス基板４４の外側からガラス基板４２に向かって液晶表示パネル１６を見ることになるため、ガラス基板４２，４４は透明である必要がある。ガラス基板４２の分散層側表面には第１電極４８が設けられている。第１電極４８の表面は、絶縁体５０により被覆されている。絶縁体５２及びスペーサ基板４６の分散層側側面には第２電極５４が設けられている。

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５６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５６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３６の概略構成を示すブロック図である。この制御部３６は、ＣＰＵ５８と、ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部６０と、操作パネル６２と、リモコン６４と、画像処理部６６と、入力インタフェース部６８と、を備えている。入力インタフェース部６８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６６に渡す。入力インタフェース部６８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６６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、画像信号ＦＳを第１駆動回路５６に出力する。ＵＩ処理部６０は、操作パネル６２やリモコン６４から入力される観察者Ａからの指示をＣＰＵ５８に伝える。そして、ＣＰＵ５８は、観察者Ａからの指示に従って、画像処理部６６や第２駆動回路７０等を制御する。

操作パネル６２及びリモコン６４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６０からＣＰＵ５８に通知される。そして、ＣＰＵ５８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７０に送信する。第２駆動回路７０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４２，４４が備える第１及び第２電極４８，５４に駆動信号を出力する（図２参照）。具体的には、駆動信号が出力された時、電気泳動粒子３８と透明流体４０とに電圧が供給される。つまり、電気泳動粒子３８と透明流体４０と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４８，５４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ＥＰＤ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３６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ＥＰＤ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。

又、このＥＰＤ素子１８にバリア部１２と光透過部１４とを発生させるのは、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、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、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、制御部３６（図３参照）はそのバリア部１２と光透過部１４との発生を停止し、画像表示領域の全域にわたって無色透明な状態となるようにＥＰＤ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に示す第１及び第２基板４２，４４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。

電気泳動粒子３８は、流体に安定に分散され、単一の極性を有すると共に、その粒径分布が小さいことが、表示素子の寿命、コントラスト、解像度等の観点から望ましい。又、その粒径は、０．１μｍ〜５μｍが好ましい。この範囲内であると、光散乱効率が低下せず、電圧印加時において十分な応答速度が得られる。電気泳動粒子３８の材料としては、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化アルミニウム、セレン化カドミウム、カーボンブラック、硫酸バリウム、クロム酸鉛、硫化亜鉛、硫化カドミウム等の無機顔料、或いはフタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエロー、ウオッチングレッド、ダイアリーライドイエロー等の有機顔料を用いることができる。

電気泳動粒子３８を分散させる透明流体４０としては、電気泳動粒子３８に対する溶解能が小さく電気泳動粒子３８を安定に分散でき、イオンを含まず且つ電圧印加によりイオンを生じない絶縁性のものが望ましい。更に、電気泳動粒子３８の浮沈防止のためには電気泳動粒子３８と比重が略等しく、電圧印加時における電気泳動粒子３８の移動度の面から粘性の低いものが好ましい。比較的多くの電気泳動粒子材料に対して用いることのできる絶縁性液体としては例えば、ヘキサン、デカン、ヘキサデカン、ケロセン、トルエン、キシレン、オリーブ油、リン酸トリクレシル、イソプロパノール、トリクロロトリフルオロエタン、ジブロモテトラフルオロエタン、テトラクロロエチレン等を挙げることができる。尚、電気泳動粒子３８の浮沈防止のために電気泳動粒子３８との比重整合を行う場合等は混合流体の利用も可能である。

又、電気泳動粒子３８の分散層における混合重量率は、電気泳動粒子３８の電気泳動性が阻害されず、且つ分散層の反射制御が十分に行える限り特に限定されるものではないが、例えば１重量％〜２０重量％が好ましい。

又、電気泳動粒子３８の荷電を増加させるため、或いは同極性にするために、必要に応じて、前述の透明流体４０に、樹脂、界面活性剤等の添加剤を加えることができる。

又、分散層の厚さは電気泳動粒子３８の径より大きく、粒子の運動を妨げない限り特に限定されるものではないが、電圧印加時の速い応答速度のためには、できるだけ薄いことが望ましい。このような観点から、分散層の好ましい厚さは、５μｍ〜２００μｍである。

第１電極４８及び第２電極５４の材料としては、アルミニウム、銅、銀、金、白金等の良導電性のものが好ましい。又、透明電極材料としては、酸化スズ、酸化インジウム、ヨウ化銅等の薄膜を好ましく用いることができる。又、電極形成は蒸着、スパッタリング、フォトリソグラフィ等通常の方法で行うことができる。又、第２電極５４が設けられている絶縁体５２、及び第２電極５４と第１電極４８との間に設けられている絶縁体５０は、例えば、透明樹脂（ＰＥＴ、ポリカーボネート等が望ましい）で、２次元画像表示及び３次元画像表示ともに光透過性が必要とされる。

又、シール部材７２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１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（図示せず）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２２上に形成された共通電極とガラス基板２４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。

ＥＰＤ素子１８は、荷電を有する電気泳動粒子と絶縁性液体からなる分散層とこの分散層を挟んで対峙する一組の電極からなり、この電極を介して分散層に電場を印加することによって、電気泳動粒子をその荷電と反対極性の電極上に移動させて表示を行うものである。その結果、第１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１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。

具体的には、制御部３６によって、第１電極４８が電気泳動粒子３８と異なった極性、第２電極５４が電気泳動粒子３８と同じ極性となるように電圧を印加されると、電気泳動粒子３８は、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）に示すように、第１電極４８を被覆している絶縁体５０に移動し、その表面を覆う。このときガラス基板４４の外側から装置を見ている観測者Ａ（図２参照）は、電気泳動粒子３８の色を視認する。次に、制御部３６で第１電極４８、第２電極５４にかかる電圧の極性を反転させると、図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、電気泳動粒子３８は、第２電極５４に移動し、その表面を覆う。尚、電気泳動粒子３８、電圧印加後、制御部３６と第１電極４８及び第２電極５４の接続を切断した状態でも、電気泳動粒子３８の第１電極４８或いは第２電極５４への吸着が持続するというメモリ機能を付加することも可能である。

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、ＥＰＤ素子１８により遮断される。即ち、ＥＰＤ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。

ＥＰＤ素子１８は、第１電極４８と第２電極５４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。又、ＥＰＤ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、ＥＰＤ素子１８には、メモリ機能があり消費電力を低減できる。

上記構成のＥＰＤ素子１８の製造方法について図２を参照して説明する。各部材の選択、形成、及び設定を以下のようにして行った。第１及び第２基板４２，４４として厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍの透明なガラス板を用いた。又、スペーサ基板４６として厚さ２０μｍ〜５０μｍのＳｉＯ₂（又は樹脂）を用いた。又、絶縁体５２として透明樹脂（ＰＥＴ、ポリカーボネート等が望ましい）を用いた。絶縁体５２を形成して、バリアの遮光部分及び開口部分を各々幅１００μｍ〜２００μｍに設定した。第１電極４８は、ガラス基板４２の分散層側表面に透明な酸化インジウムを厚さ約１０μｍに蒸着して作製した。又、第２電極５４は、スペーサ基板４６及び絶縁体５２の分散側側面にニッケルを幅１０μｍ、厚さ約１０μｍに電解析出して作成した。絶縁体５０は、第１電極４８への電気泳動粒子３８の不可逆的な吸着を防止する。絶縁体５０は、透明樹脂（ＰＥＴ、ポリカーボネート等が望ましい）を厚さ５０μｍ〜１００μｍで形成した。

又、分散層は、以下の通り準備した。先ず、電気泳動粒子３８として黒色樹脂トナー（粒径１μｍ〜５μｍ）を、又透明流体４０としてイソプロパノールを用い、両者を電気泳動粒子３８の混合重量率が１０％となるように混合し、更に分散安定性の向上のために微量の界面活性剤を添加し、分散層を準備した。この場合、電気泳動粒子３８は表面が正に帯電している。尚、分散層は、ガラス基板４２とガラス基板４４及び２つの基板間を支持、封止するためのスペーサ基板４６に挟まれた空間に保持され、シール部材７２を用いてＵＶ硬化或いは熱硬化により封止した。

このようにして得られたＥＰＤ素子１８の一画素分の駆動動作を以下に示す。先ず、制御部３６により第１電極４８、第２電極５４を各々負極、正極となるように電圧３０Ｖの直流電圧を印加すると正に帯電した電気泳動粒子３８は、第１電極４８に移動し、第１電極４８を被覆している絶縁体５０の表面に吸着する。このとき、ガラス基板４４側から観測すると、電気泳動粒子３８の黒色が観測される。この状態は制御部３６と各電極との電気的接続を切り電圧印加を止めた以降も持続され、本表示装置がメモリ機能を有することを示した。次に、先の場合と極性を反転して電圧印加を行うと、すなわち第１電極４８が正極、第２電極５４が負極となるように３０Ｖの直流電圧を印加すると、電気泳動粒子３８は第１電極４８から第２電極５４に移動しその表面に吸着する。

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、電気泳動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６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ＥＰＤ素子７４と、を含んでいる。

ＥＰＤ素子７４は、一対の第１及び第２基板としてのガラス基板２４，４４を、所定間隔で対向させ、その間に電気泳動粒子３８と透明流体４０とを挟み込んだ構成である。又、電気泳動粒子３８に電圧を印加するために、第１電極４８がガラス基板２４上に、第２電極５４が絶縁体５２及びスペーサ基板４６（図２参照）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ＥＰＤ素子１８のガラス基板４２との機能を一本化して、第１電極４８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４２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７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、表示部としての有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネル７６と、調光部としてのＥＰＤ素子１８と、を含んでいる。又、ＥＰＤ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７６の表示画面７８が配置されるように、有機ＥＬ表示パネル７６が配置されている。又、観察者Ａ側からＥＰＤ素子１８、有機ＥＬ表示パネル７６の順に配置されている。

有機ＥＬ表示パネル７６は、ガラス基板８０上に成膜形成されたＥＬ素子部８２を内側にして、ガラス基板８４が固定されている。ＥＬ素子部８２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）。

（第４の実施形態）
図８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３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表示パネル７６と、調光部としてのＥＰＤ素子７４と、を含んでいる。

ＥＰＤ素子７４は、一対の第１及び第２基板としてのガラス基板８４，４４を、所定間隔で対向させ、その間に電気泳動粒子３８と透明流体４０とを挟み込んだ構成である。又、電気泳動粒子３８に電圧を印加するために、第１電極４８がガラス基板８４上に、第２電極５４が絶縁体５２及びスペーサ基板４６（図２参照）に形成されている。

これは、第３の実施形態の有機ＥＬ表示パネル７６のガラス基板８４とＥＰＤ素子１８のガラス基板４２との機能を一本化して、第１電極４８を直接ガラス基板８４に形成することにより、表示素子６で使用したガラス基板４２を本実施形態では不要にした。

尚、第３の実施形態の有機ＥＬ表示パネル７６のガラス基板８４とＥＰＤ素子１８のガラス基板４２との機能を一本化して、ＥＰＤ素子１８と、有機ＥＬ素子を形成したガラス基板８０とを貼り合わせることにより形成してもよい。これにより、ＥＰＤ素子１８は有機ＥＬ素子の封止部材として機能する。又、有機ＥＬ表示パネル７６を形成した後にＥＰＤ素子７４を形成してもよい。

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、ＥＰＤ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ＥＰＤ素子を重ね合わせた構成とすることもできる。

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９（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９（Ｂ）に２画面画像表示の原理図をそれぞれ図示した。図９（Ａ）に示す通常画像表示では、ＥＰＤ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９（Ｂ）に示す２画面画像表示では、ＥＰＤ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に示す入力インタフェース部６８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９（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６２及びリモコン６４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９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ＥＰＤ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１の実施形態に係るＥＰＤ素子を示す透視斜視図。第１の実施形態に係るＥＰＤ素子を示す断面及びその平面図。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。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…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…電気泳動素子（ＥＰＤ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…制御部３８…電気泳動粒子４０…透明流体４２…ガラス基板（第１基板）４４…ガラス基板（第２基板）４６…スペーサ基板４８…第１電極５０，５２…絶縁体５４…第２電極５６…第１駆動回路５８…ＣＰＵ６０…ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部６２…操作パネル６４…リモコン６６…画像処理部６８…入力インタフェース部７０…第２駆動回路７２…シール部材７４…ＥＰＤ素子７６…有機ＥＬ表示パネル７８…表示画面８０…ガラス基板８２…ＥＬ素子部８４…ガラス基板１０２…液晶表示デバイス１０４…バリア部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

電気泳動素子を用いてバリア部と光透過部とを電子制御により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、
前記電気泳動素子は、
複数の画素を有し、
前記画素は、
第１基板と、
前記第１基板上に設けられた平面状の第１電極と、
前記第１電極側に、前記第１基板に対向して設けられた透明な第２基板と、
前記第１及び第２基板間に狭持された流体中に、荷電をもつ少なくとも１種の電気泳動粒子を含む分散層と、
前記第１及び第２基板間の領域のうち、前記第１電極の周囲に設けられた第２電極と、
を含み、
前記第１電極が透明電極で構成されてい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、前記分散層の所定位置の光の透過率を変化させることで、前記バリア部を発生させることを特徴とする表示素子。
請求項１〜３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、前記バリア部を発生させることを特徴とする表示素子。
請求項１〜３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無色透明のパネルとなることを特徴とする表示素子。
請求項１〜５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６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１〜７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１〜７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。