JP2009098271A

JP2009098271A - 表示素子

Info

Publication number: JP2009098271A
Application number: JP2007267906A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ito; 秀樹伊藤; Yasushi Kawada; 靖川田; Akio Murayama; 昭夫村山
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】視差バリアによる反射を抑制した表示デバイスを提供する。
【解決手段】アレイ基板５と対向基板６との間に液晶層７を介在する。対向基板６の第１基板21と第２基板22との間に、視差バリア31と反射防止膜32とを形成する。反射防止膜32が、視差バリア31の副画素Ｐ側に対応する位置に視差バリア31により反射した光を遮光する遮光部35を備えることで、視差バリア31による反射を抑制でき、画像の混ざりを抑制できる。
【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、例えば表示素子などのディスプレイは、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などの小型ディスプレイからパーソナルコンピュータ(ＰＣ)、テレビなどの大型ディスプレイとして用いられている。

従来のディスプレイは、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、運転手が地図など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など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表示素子などがあり、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列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。

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（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−２０５８２２号公報

しかしながら、従来のマルチプルビューディスプレイでは、画像が分離されるべき方向から観測したときでも反対側の画像が混ざることがあり、車載用表示機器として考えたときに誤った情報を表示するおそれがある。このような画像混ざりは、表示素子内の金属配線による反射、視差バリア基板と接着層における界面反射、視差バリアによる反射、あるいは、表示素子の透明電極界面による反射が原因であると考えられる。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、視差バリアによる反射を抑制した表示素子を提供することを目的とする。

本発明は、複数の画素を有し、これら画素のうち交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群で異なる画像を表示可能とする表示素子であって、一対の基板と、これら一対の基板間に介在された光変調層とを具備し、前記一対の基板のいずれか一方は、一対の透明基板と、これら透明基板間に介在され、前記各画素群で表示する画像を視差により分離して表示させる視差バリア、および、この視差バリアの前記画素側に対応する位置に前記視差バリアにより遮光された光の反射を防止する遮光部を有する反射防止膜を備えたフィルタ層とを備えているものである。

そして、光変調層が介在される一対の基板のいずれか一方の一対の透明基板間に、視差バリアと、この視差バリアの画素側に対応する位置に設けた遮光部を有する反射防止膜とを設ける。

本発明によれば、視差バリアによる反射を反射防止膜の遮光部によって抑制できる。

以下、本発明の一実施の形態の表示素子の構成を、図面を参照して説明する。

図１において、１は表示装置としての液晶表示装置であるマルチプルビューディスプレイを示し、このマルチプルビューディスプレイ１は、表示素子としての液晶表示素子である表示デバイス２、およびこの表示デバイス２の背面側から白色光を照明するバックライト３を備え、カラー表示可能で、かつ、異なる画像を同時表示し視角方向によって個別の画像を観測可能なものである。

表示デバイス２は、同時に複数の画像を表示するもので、例えばアクティブマトリクス型のＴＦＴ素子であって、基板としてのアレイ基板５と基板としての対向基板６とが図示しないスペーサを介して所定間隔で対向配置され、これら基板５，６の間に光変調層としての液晶層７が介在され、バックライト３側(光源側)と観測者側との２枚の偏光板８，９を有している。また、表示デバイス２には、これらアレイ基板５と対向基板６とを合わせて複数の画素である副画素Ｐを有する画素部である画素ピクセルが構成されている。さらに、この表示デバイス２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。

アレイ基板５は、例えば四角形平板状の透光性を有する絶縁基板であるガラス基板11の液晶層７側(図１中上側)の主面上に、図２に示す複数の走査線12と複数の信号線13とが互いに略直交するように格子状に配設され、これら走査線12と信号線13とのそれぞれの交差位置に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)15が設けられ、これらを覆って液晶層７の液晶分子の配向用の図示しない配向膜が形成されている。

薄膜トランジスタ15は、ゲート電極が走査線12と接続され、ソース電極が信号線13と接続されているとともに、ドレイン電極に透明電極である画素電極16が接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ17からの信号が走査線12を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ18から信号線13を介して入力された信号に対応して画素電極16に電圧を印加するものである。

一方、対向基板６は、対向ＣＦ(カラーフィルタ)基板とも呼ばれるもので、透光性を有するガラス基板などの透明基板としての第１基板21と第２基板22とを有し、これら基板21，22間には、フィルタ層23が配設され、かつ、これら第１基板21と第２基板22とが接着層24により互いに貼り合わされている。

第１基板21は、液晶層７側に、例えば各副画素Ｐに対応してカラーフィルタ26と、ＩＴＯなどにより形成された機能性膜としての透明電極である図示しない対向電極とが設けられている。なお、機能性膜としては、対向電極だけでなく、例えばブラックマトリクスなど、副画素Ｐを構成するための任意の膜を含むものとする。

カラーフィルタ26は、例えばＲＧＢの３色に対応する着色部26r，26g，26bをストライプ状に形成したもので、これら３色分に対応する副画素Ｐ３つで１つの画素を構成している。

第２基板22は、第１基板21よりも厚みが大きく形成され、第１基板21と反対側である図中上側には、偏光板９が貼り付けられている。

フィルタ層23は、左右方向などの視差により画像を分離する方向に互いに離間されて形成された複数の視差バリア31と、これら視差バリア31での反射を防止する反射防止膜32とを有している。

視差バリア31は、視角方向に対応しない副画素Ｐの画像を遮蔽するためのもので、例えば非光透過性金属であるクロム、あるいはカーボンブラックなどの黒色顔料が分散された樹脂から形成されている。また、これら視差バリア31は、隣接する副画素Ｐ(副画素Pa，Pb)間に亘ってそれぞれ形成され、副画素Pa，Pbの幅寸法の総和よりも小さい幅寸法を有している。

反射防止膜32は、各視差バリア31の副画素Ｐ側に対応する位置に遮光部35がそれぞれ形成されているとともに、互いに隣接する視差バリア31，31間の開口部に光学的等方層36がそれぞれ形成され、接着層24により覆われている。

遮光部35は、入射光の少なくとも可視光領域の波長に対して１／４波長(λ／４)の位相差を有する光学膜層であり、各視差バリア31の副画素Ｐ側(バックライト３側)の主面をそれぞれ全て覆うように形成されている。

光学的等方層36は、位相差を有さない透明な光学膜層であり、バックライト３からの光が偏光方向を変えることなく表示側へと透過可能に構成されている。

接着層24は、例えばＵＶ硬化樹脂などにより形成された透明層であり、このＵＶ硬化樹脂としては、例えば収縮性がなく、第１基板21および第２基板22を構成するガラスと同等の屈折率を有するものが望ましい。

そして、上記表示デバイス２は、複数の副画素Ｐのうち、視差により画像を分離する方向(図中左右方向)に１列ずつ交互に位置する複数の副画素Paで構成される画素群と複数の副画素Pbで構成される画素群とで異なる画像を表示することで、所定の視角方向Ｌから見た場合には、複数の副画素Pbの画素群で表示される画像が視差バリア31で遮断され、複数の副画素Paの画素群で表示される画像が視差バリア31，31の開口部である光学的等方層36を透過して視認される。一方、所定の視角方向Ｒから見た場合には、複数の副画素Paの画素群で表示される画像が視差バリア31で遮断され、複数の副画素Pbの画素群で表示される画像が視差バリア31，31の開口部である光学的等方層36を透過して視認される。このとき、各視角方向Ｌ，Ｒにおいて、ＲＧＢ各色の着色層26r，26g，26bを通過した光がそれぞれ視認されることで、これらの色の画像が混合され、カラーの画像として視認される。

次に、上記第１の実施の形態の表示素子に用いる対向基板の製造方法について説明する。

まず、図３に示すように、第２基板22上に視差バリア31を形成する(第１工程)。例えばアレイ基板５の副画素Ｐのピッチが６３．５μｍのときは、視差バリア31の開口幅を４０μｍ、視差バリア31の幅を８７μｍとして視差バリア31をフォトリソグラフィなどの手法を用いて形成する。

その後、図４に示すように、入射光の１／４波長の位相差を有する光学膜層38を、スピナなどを用いて成膜し、フォトマスクPMなどを用いて視差バリア31の開口部に紫外線を照射し、この部分のみ位相差をなくすことにより、図５に示すように、この位相差をなくした部分を光学的等方層36とし、１／４波長の位相差を有する残りの部分を遮光部35とする(第２工程)。

このとき、フォトマスクPMを用いず、例えば視差バリア31をマスクとするように第２基板22の視差バリア31を形成した側と反対側(図中上側)から紫外線を照射し、光学的等方層36を形成しても良い。この場合には、フォトマスクの位置合わせなどが必要なく、また、専用のフォトマスクを製造する必要もないので、製造性がより向上する。

そして、図６に示すようにＵＶ硬化樹脂などの接着層24を所定厚さ、例えば３５μｍに塗布する(第３工程)。

その後、ガラス基板11上に走査線12、信号線13、各ドライバ17，18、薄膜トランジスタ15、画素電極16および配向膜などを形成して別途完成したアレイ基板５と、カラーフィルタ26、ブラックマトリクス、対向電極および配向膜などを別途形成した第１基板21とを、紫外線硬化樹脂などにより貼り合わせた後、上記までの工程で作成した第２基板22を第1基板21に対して接着層24により貼り合わせて、マルチプルビューディスプレイ１を完成する(実施例Ａ)。

このとき、第２基板22に接着層24を設けず、直接所定厚さ、例えば９０μｍのＵＶ硬化性樹脂などで厚膜を形成し、その上にカラーフィルタ26、ブラックマトリクス、対向電極および配向膜などを順次形成し、アレイ基板５を貼り合わせた後、液晶材料を注入してマルチプルビューディスプレイ１とすることも可能である。

そして、上記のように、対向基板６の一対の基板21，22間に、視差バリア31と、この視差バリア31の副画素Ｐ側に対応する位置に設けた遮光部35を有する反射防止膜32とを設けることで、視差バリア31による内面反射を抑制できる。

図７に示すように、上記一実施の形態の実施例Ａでは、反射防止膜32がない場合(比較例Ｂ)に比較して視差バリア31の界面における反射率が低下しているのが分かる。この結果、視角方向に対応しない画像が、視差バリア31での反射によって視角方向に対応する画像に混ざることを抑制でき、この画像の混ざりによる表示品位の低下を防ぐことができる。

また、具体的に、遮光部35を、入射光の１／４波長の位相差を有する光学膜層とすることで、視差バリア31における内面反射を、より確実に抑制できる。

さらに、反射防止膜32は、視角方向に対応した画像(光)が通過する視差バリア31，31間の位置に対向する部分を光学的等方層36としたので、視差バリア31，31間を通過する光の偏光方向が反射防止膜32により可変されることがなく、必要な画像を確実に視認できる。

なお、上記一実施の形態において、フィルタ層23を形成する基板を対向基板６としたが、フィルタ層23をアレイ基板５側に形成してもよい。この場合には、アレイ基板５を一対の透明基板により形成し、これら透明基板間に視差バリア31とフィルタ層23とを形成することで、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、反射防止膜32の遮光部35は、視差バリア31による内面反射光を抑制できるものであれば、上記１／４波長の位相差を有する光学膜層だけでなく、他の任意の部材により形成できる。

さらに、上記表示デバイス２は、カラー表示可能なものとしたが、モノクロ表示とする場合には、カラーフィルタ26を単色としたり、対向基板６にカラーフィルタ26を設けないようにしたりして、上記副画素Ｐをそれぞれ画素とすれば対応できることは言うまでもない。

そして、表示素子としては、液晶表示素子以外の任意のものとすることが可能である。

本発明の一実施の形態の表示素子を示す説明断面図である。同上表示素子を示す回路図である。同上表示素子の製造方法の第１工程を示す説明断面図である。同上表示素子の製造方法の第２工程の紫外線照射を示す説明断面図である。同上表示素子の製造方法の第２工程による光学的等方層の形成状態を示す説明断面図である。同上表示素子の製造方法の第３工程を示す説明断面図である。同上表示素子の実施例と比較例との波長と反射率との関係を示すグラフである。

符号の説明

２表示素子である表示デバイス
５基板としてのアレイ基板
６基板としての対向基板
７光変調層としての液晶層
21 透明基板としての第１基板
22 透明基板としての第２基板
23 フィルタ層
31 視差バリア
32 反射防止膜
35 遮光部
36 光学的等方層
Ｐ画素である副画素
PM フォトマスク

Claims

複数の画素を有し、これら画素のうち交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群で異なる画像を表示可能とする表示素子であって、
一対の基板と、
これら一対の基板間に介在された光変調層とを具備し、
前記一対の基板のいずれか一方は、
一対の透明基板と、
これら透明基板間に介在され、前記各画素群で表示する画像を視差により分離して表示させる視差バリア、および、この視差バリアの前記画素側に対応する位置に前記視差バリアにより遮光された光の反射を防止する遮光部を有する反射防止膜を備えたフィルタ層とを備えている
ことを特徴とした表示素子。
前記一対の透明基板の一方は、前記光変調層に対向する側に位置している
ことを特徴とした請求項１記載の表示素子。
前記遮光部は、入射光の１／４波長の位相差を有する光学膜層である
ことを特徴とした請求項２記載の表示素子。
前記反射防止膜は、前記視差バリアの間の位置に対向する位置に光学的等方層を有している
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載の表示素子。
前記反射防止膜は、フォトマスクを用いて所定のパターンで成膜されている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の表示素子。
前記反射防止膜は、前記視差バリアをマスクとして成膜されている
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の表示素子。