JP2009098511A - 表示装置 - Google Patents

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Keiichi Moriyama
圭一 森山
Takashi Sasabayashi
貴 笹林
Yoshitaka Yamada
義孝 山田
Masahiko Tomikawa
昌彦 富川
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Abstract

【課題】3次元表示の品位に優れた表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、画像を表示する表示領域を含む表示面Sを有した表示パネルと、表示面上に設けられ、表示領域の外側で前記表示パネルと固定され、表示パネルによって表示される画像を透過させて立体画像を形成する光学ユニット2と、を備えている。表示パネルは、表示パネルの反り方向を規制し、表示面Sにのみ凸面を発生させる規制部40を有している。
【選択図】 図7

Description

この発明は、表示装置に関する。
一般に、画像を表示する表示装置が広く利用されている。近年、3次元表示を行う表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。表示装置は、画像を表示する表示面を有した表示パネルと、表示面上に設けられた光学ユニットとを有している。表示パネルは、第1基板と、第1基板及び光学ユニット間に位置した第2基板とを有している。光学ユニットは表示パネルからの光線を制御するものである。すなわち、表示装置に3次元表示を行うための光学ユニットを設けることにより、観察者は立体画像を視認することができる。
光学ユニットは、一般的にはパララクスバリア或いは視差バリアとも称せられ、光学ユニット上の同一位置でも角度により異なる画像が見えるように光線を制御している。具体的には、左右視差(水平視差)のみを与える場合には、スリット或いはレンチキュラーシート(シリンドリカルレンズアレイ)が用いられ、上下視差(垂直視差)も含める場合には、ピンホールアレイ或いはレンズアレイが用いられる。視差バリアを用いる方式にも、さらに2眼式、多眼式、超多眼式(多眼式の超多眼条件)、インテグラルフォトグラフィー(以下、IPと称する)に分類される。
このうちIP方式は、視点位置の自由度が高く、楽に立体画像を視認できるという特徴がある。水平視差のみで垂直視差のない1次元IP方式では、解像度の高い表示装置の実現も比較的容易である(例えば、非特許文献1参照)。
また、外光反射防止のため、レンズアレイ凸部表面を表示パネル側に向ける方法が一般的である。この場合、レンズアレイ表面(画像表示する領域)はレンズ効果確保のため表示パネル表面と接着していない。上記したことは、上記表示装置において、表示パネル及び光学ユニットが表示領域の外側で固定されていることを意味している。表示パネル及び光学ユニットの間は空気層のみである。
特開平11−126035号公報 「SID04 Digest」、2004年、p.1438
上記表示装置において、表示パネルの構成材料の経時変化により、表示パネルに応力が生じる場合があり、この場合、応力バランスが崩れ、表示パネルに反りが発生する恐れがある。例えば、表示パネル中央部へ向かった方向に働く面内応力において、上記第2基板側に上記第1基板側より大きい面内応力が生じる恐れがある。この場合、応力バランスを一定に保ち、光学ユニット側から凹となる表示パネルが反りを防止することは困難である。
光学ユニットと表示パネルとの間を所定の間隔に制御することは困難である。このため、3次元表示の品位が低下する恐れがある。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、3次元表示の品位に優れた表示装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る表示装置は、
画像を表示する表示領域を含む表示面を有した表示パネルと、
前記表示面上に設けられ、前記表示領域の外側で前記表示パネルと固定され、前記表示パネルによって表示される画像を透過させて立体画像を形成する光学ユニットと、を備え、
前記表示パネルは、前記表示パネルの反り方向を規制し、前記表示面にのみ凸面を発生させる規制部を有している。
この発明によれば、3次元表示の品位に優れた表示装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながらこの発明の表示装置を液晶表示装置に適用した第1の実施の形態について詳細に説明する。
図1に示すように、液晶表示装置は、表示パネルとしての液晶表示パネル1と、液晶表示パネルによって表示される画像を透過させて立体画像を形成する光学ユニット2と、シール材3とを備えている。
図1乃至図5に示すように、液晶表示パネル1は、第1基板としてのアレイ基板10と、第2基板としての対向基板20と、液晶層30と、第1偏光部60と、表示面Sを有した第2偏光部70とを備えている。液晶表示パネル1は、規制部40を有している。この実施の形態において、規制部40は、第1偏光部60及び第2偏光部70で形成されている。アレイ基板10及び対向基板20は、それぞれ矩形状に形成されている。アレイ基板10は、対向基板20よりも大きな寸法に形成されている。
アレイ基板10及び対向基板20は、各々3辺がほぼ重なるように配置されている。アレイ基板10の残る一辺において、アレイ基板10は、対向基板20よりも外側に延出している。より詳しくは、第1方向d1において、アレイ基板10及び対向基板20はほぼ重なるように配置されている。第1方向d1と直交した第2方向d2において、アレイ基板10は、対向基板20よりも外側へ延出している。液晶表示パネル1は、アレイ基板10及び対向基板20に重なった矩形状の表示領域Rを有している。
アレイ基板10は、透明な絶縁基板として、矩形状のガラス基板11を有している。ガラス基板11は、対向基板20から外れた延出部11aを有している。延出部11a上には駆動回路9が搭載されている。
表示領域Rにおいて、ガラス基板11上に複数の画素14が設けられている。画素14は、表示面Sに沿った第1方向d1及び第2方向d2に並んでマトリクス状に設けられている。なお、表示面Sは、表示領域Rに重なっている。
表示領域Rにおいて、ガラス基板11上に、複数の信号線15及び複数の走査線16が格子状に設けられている。信号線15は第2方向d2に延出し、走査線16は第1方向d1に延出している。隣合う2本の信号線15及び隣合う2本の走査線16は、画素14を区画している。
信号線15及び走査線16の交差部近傍に、スイッチング素子として、例えばTFT(薄膜トランジスタ)17が設けられている。図示しないが、TFT17は、走査線16の一部を延出させたゲート電極、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向したチャネル層、チャネル層の一方の領域に接続されたソース電極、及びチャネル層の他方の領域に接続されたドレイン電極を有している。ここで、チャネル層はポリシリコンで形成されている。TFT17のソース電極は信号線15に接続され、TFT17のドレイン電極は後述する画素電極18に接続されている。
ガラス基板11上には、複数の画素電極18がマトリクス状に形成されている。画素電極18は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電膜により形成されている画素電極18は、隣合う2本の信号線15及び隣合う2本の走査線16で囲まれた領域に形成されている。画素14は、それぞれTFT17と、このTFTに電気的に接続された画素電極18等とを有している。
全てを図示しないが、TFT17及び画素電極18等が形成されたガラス基板11上に、複数のスペーサとして、複数の柱状スペーサCが複数本形成されている。表示領域R全体に重ね、ガラス基板11及び画素電極18上に、配向膜19が形成されている。
対向基板20は、透明な絶縁基板として、矩形状のガラス基板21を有している。
表示領域Rにおいて、ガラス基板21上にカラーフィルタ5が設けられている。カラーフィルタ5は、遮光部51と、周辺遮光部52と、赤、緑、青の複数の着色層53、54、55とを有している。
遮光部51は、格子状に形成され、信号線15及び走査線16に重なって形成されている。周辺遮光部52は、矩形枠状に形成され、表示領域Rの周縁部全周に亘って形成されている。周辺遮光部52は、表示領域Rの外側から漏れる光の遮光に寄与している。
着色層53、54、55は、ガラス基板21、遮光部51及び周辺遮光部52上に形成されている。着色層53、54、55は、第1方向d1に互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層53、54、55は、それぞれストライプ状に形成され、第2方向d2に延出し、第2方向d2に並んだ画素14に重なっている。着色層53、54、55の周縁部は、遮光部52及び周辺遮光部51に重なっている。
カラーフィルタ5上に、ITO等の透明な導電膜により対向電極22が形成されている。対向電極22上には配向膜23が形成されている。
アレイ基板10及び対向基板20は、柱状スペーサCにより所定の隙間を置いて対向配置されている。アレイ基板10及び対向基板20は、表示領域Rの外側である両基板の周縁部に配設されたシール材31により互いに接合されている。
液晶層30は、アレイ基板10及び対向基板20間に挟持され、シール材31で囲まれている。シール材31の一部に形成された液晶注入口32は封止材33により封止されている。
第1偏光部60はガラス基板11の外面に配置されている。第2偏光部70はガラス基板21の外面に配置されている。上述したように、第2偏光部70の外面に表示面Sが形成されている。表示面Sは画像を表示する表示領域Rを含んでいる。
図1及び図6に示すように、光学ユニット2は、フェースガラス6、光学部材としてのレンズ7及び粘着材8を備えている。レンズ7は、粘着材8によりフェースガラス6に貼り付けられている。レンズ7は、第2偏光部70の表示面S上に設けられている。
シール材3は、表示領域Rの外側に設けられている。シール材3は、第2偏光部70から外れた領域に位置し、対向基板20(ガラス基板21)の周縁部及びフェースガラス6の周縁部に重ねられている。この実施の形態において、シール材3は、矩形枠状に形成されている。シール材3は、液晶表示パネル1及び光学ユニット2を、より詳しくはガラス基板21及びフェースガラス6を接合している。この実施の形態において、液晶表示パネル1の表示面Sと、表示面Sと対向した側の光学ユニット2のレンズ先端(後述する凸部7aの頂点)との間隔は0mmである。
レンズ7の表面には、複数の円弧状の凸部7aが形成されている。これらの凸部7aは、第1方向d1に所定のピッチで複数並んでいるとともにそれぞれ第2方向d2に延びている。レンズ7は、液晶表示パネル1によって表示される画像を透過させて立体画像を形成する。なお、液晶表示パネル1は、凸部7aの凸面の形に合わせて画像を表示している。
図7に示すように、規制部40は、液晶表示パネル1の反り方向を規制するものである。規制部40は、表示面Sにのみ凸面を発生させるよう形成されている。上記したように、規制部40は第1偏光部60及び第2偏光部70で形成されている。このため、この実施の形態では、液晶表示パネル1の中央部へ向った方向に働く面内応力において、第2偏光部70は、第1偏光部60に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせている。このため、表示面Sに垂直な方向において、液晶表示パネル1に光学ユニット2に向った方向に応力Fを働かせることができる。
これにより、液晶表示パネル1に反りが生じた場合、液晶表示パネル1の表示面Sをレンズ7に突き当てることができる。液晶表示パネル1の表示面Sに凹面を発生させないため、表示面S及びレンズ7間のギャップのバラツキを抑制することができる。そして、常時、表示品位の優れた立体画像を表示することが可能となる。
次に、上述した実施の形態の液晶表示装置の実施例1、実施例2、実施例3、実施例4及び実施例5について説明する。
(実施例1)
図7及び図8に示すように、実施例1の液晶表示装置において、第1偏光部60は、第1偏光板61と、アレイ基板10及び第1偏光板61間に位置し、これらアレイ基板及び第1偏光板を貼り合せる第1粘着層62とを含んでいる。第2偏光部70は、第2偏光板71と、対向基板20及び第2偏光板間71に位置し、これら対向基板及び第2偏光板を貼り合せる第2粘着層72とを含んでいる。
第1偏光板61は、第2偏光板71より大きい収縮率を有している。ここでは、第2偏光板71の収縮率を100%とした場合、第1偏光板61の収縮率は110%である。なお、第1偏光板61の収縮率は110%以上であれば良い。
これにより、第2偏光板71は、第1偏光板61に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせることができる。
(実施例2)
図7及び図9に示すように、実施例2の液晶表示装置において、第1偏光部60は、第1偏光板61及び第1粘着層62を含んでいる。第2偏光部70は、第2偏光板71及び第2粘着層72を含んでいる。
第1偏光板61は第2偏光板71より大きい面積を有している。第1粘着層62は第2粘着層72より大きい面積を有している。
これにより、第2偏光板71及び第2粘着層72は、第1偏光板61及び第1粘着層62に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせることができる。
(実施例3)
図7及び図10に示すように、実施例3の液晶表示装置において、第1偏光部60は、第1偏光板61及び第1粘着層62を含んでいる。第2偏光部70は、第2偏光板71及び第2粘着層72を含んでいる。
第1偏光板61は第2偏光板71より大きい厚みを有している。
これにより、第2偏光板71は、第1偏光板61に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせることができる。
(実施例4)
図7及び図11に示すように、実施例4の液晶表示装置において、第1偏光部60は、第1偏光板61及び第1粘着層62を含んでいる。第2偏光部70は、第2偏光板71及び第2粘着層72を含んでいる。
第1粘着層62は、第2粘着層72より大きい厚みを有している。
これにより、第2粘着層72は、第1粘着層62に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせることができる。
(実施例5)
図7及び図12に示すように、実施例5の液晶表示装置において、第1偏光部60は、第1偏光板61及び第1粘着層62を含んでいる。第2偏光部70は、第2偏光板71及び第2粘着層72を含んでいる。
第1粘着層62は、第2粘着層72より高い粘着強度を有している。
これにより、第2粘着層72は、第1粘着層62に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせることができる。
上記したように構成された液晶表示装置によれば、液晶表示パネル1は、液晶表示パネル1の反り方向を規制し、表示面Sにのみ凸面を発生させる規制部40を有している。第2偏光部70は、第1偏光部60に生じる面内応力F1より小さい面内応力F2を生じさせている。このため、表示面Sに垂直な方向において、液晶表示パネル1に光学ユニット2に向った方向に応力Fを働かせることができる。これにより、液晶表示パネル1に反りが生じた場合、液晶表示パネル1の表示面Sをレンズ7に突き当てることができる。
このため、光学ユニット2が表示領域Rの外側で液晶表示パネル1と固定された場合でも、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間のギャップのバラツキを抑制することができる。そして、常時、表示品位の優れた立体画像を表示することが可能となる。
上記した効果は、実施例1乃至5のうち、少なくとも1つを液晶表示装置に適用することにより得られる。言うまでもないが、上記した効果は、実施例1乃至5の2つ以上を液晶表示装置に適用した場合でも得られる。
規制部40は、第1偏光部60及び第2偏光部70で形成されている。このため、液晶表示パネル1の構成部材を増大させることなく、従来の構成部材で上記した効果を得ることができる。すなわち、製造性及びコストパフォーマンスに優れた液晶表示装置を得ることができる。
上記したことから、3次元表示の品位に優れた液晶表示装置が得られる。
次に、この発明の表示装置を液晶表示装置に適用した第2の実施の形態について詳細に説明する。
図13に示すように、液晶表示パネル1及び光学ユニット2は所定の隙間を置いて対向配置されている。この実施の形態において、液晶表示パネル1の表示面Sと、光学ユニットのレンズ先端(凸部7aの頂点)との間隔は0.05mmである。
この実施の形態において、他の構成は上述した第1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。
ここで、本願発明者等は、3次元表示を行うに必要な液晶表示パネル1及び光学ユニット2間の間隔変動量の上限及び下限を調査した。調査する際、信頼性条件を満たすよう、液晶表示装置を、65℃、93%RHの環境下に配置した。
3次元表示に要求される精度は次に示す通りである。
・液晶表示パネル1のサイズが約240×180mm、レンズ7として視差数9のレンチキュラーシートを用いた直視型裸眼立体映像表示装置の3D表示特性(視域幅)の変動量が±5%以内である。
上記間隔変動量の上限及び下限を調査したところ、上記精度を満たした場合、上記間隔変動量が±0.05mm以内であれば良いことが判った。
この実施の形態において、液晶表示パネル1の表示面Sと、光学ユニットの端部(凸部7aの頂点)との間隔は0.05mmであり、0.05mm以下である。このため、上記したように、液晶表示パネル1及び光学ユニット2を隙間を置いて対向配置しても、レンズ効果を確保することができる。なお、液晶表示パネル1の表示面Sと、光学ユニットの端部との間隔が0乃至0.05mmであれば上記レンズ効果を確保することができることが判る。
上記したように構成された液晶表示装置によれば、液晶表示パネル1は、液晶表示パネル1の反り方向を規制し、表示面Sにのみ凸面を発生させる規制部40を有している。このため、光学ユニット2が表示領域Rの外側で液晶表示パネル1と固定された場合でも、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間のギャップのバラツキを抑制することができる。そして、常時、表示品位の優れた立体画像を表示することが可能となる。
上記した効果は、液晶表示パネル1の表示面Sと、光学ユニットの端部との間隔が0乃至0.05mmであれば得ることができる。
上記したことから、3次元表示の品位に優れた液晶表示装置が得られる。
次に、この発明の表示装置を液晶表示装置に適用した第3の実施の形態について詳細に説明する。
図14に示すように、液晶表示装置は、スペーサ層4を備えている。スペーサ層4は、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間に設けられている。スペーサ層4は、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間の間隔を制御するものである。なお、スペーサ層4は、設計仕様に応じて適宜設けられていれば良い。
この実施の形態において、他の構成は上述した第1の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。
上記したように構成された液晶表示装置によれば、液晶表示パネル1は、液晶表示パネル1の反り方向を規制し、表示面Sにのみ凸面を発生させる規制部40を有している。液晶表示パネル1及び光学ユニット2間に、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間の間隔を制御するスペーサ層4を設けている。この場合でも、液晶表示パネル1及び光学ユニット2間のギャップのバラツキを抑制することができる。そして、常時、表示品位の優れた立体画像を表示することが可能となる。
上記したことから、3次元表示の品位に優れた液晶表示装置が得られる。
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、図15乃至17に示すように、シール材3は、矩形枠状に限らず、分断して形成されていても良い。シール材3の形状は、液晶表示パネル1及び光学ユニット2を固定できればいかなる形状であっても良い。
規制部40は、第1偏光部60及び第2偏光部70以外の部材で形成されていても良い。
この発明は、液晶表示装置に限定されるものではなく、表示装置であれば適用可能である。
この発明の第1の実施の形態に係る液晶表示装置を示す概略断面図。 図1に示した液晶表示パネルを示す平面図。 図1及び図2に示した液晶表示パネルを示す断面図。 図1及び図2に示した液晶表示パネルを示す他の断面図。 図1乃至図4に示したアレイ基板の一部を示す概略構成図。 図1に示した対向基板、第2偏光部及びシール材を示す平面図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置を示す説明図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例1の液晶表示パネルを示す概略断面図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例2の液晶表示パネルを示す概略断面図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例3の液晶表示パネルを示す概略断面図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例4の液晶表示パネルを示す概略断面図。 上記第1の実施の形態に係る液晶表示装置の実施例5の液晶表示パネルを示す概略断面図。 この発明の第2の実施の形態に係る液晶表示装置を示す概略断面図。 この発明の第3の実施の形態に係る液晶表示装置を示す概略断面図。 上記実施の形態の対向基板、第2偏光部及びシール材を示す平面図であり、特に、シール材の変形例を示す図。 上記実施の形態の対向基板、第2偏光部及びシール材を示す平面図であり、特に、シール材の他の変形例を示す図。 上記実施の形態の対向基板、第2偏光部及びシール材を示す平面図であり、特に、シール材の他の変形例を示す図。
符号の説明
1…液晶表示パネル、2…光学ユニット、3…シール材、4…スペーサ層、6…フェースガラス、7…レンズ、7a…凸部、8…粘着材、10…アレイ基板、11…ガラス基板、14…画素、17…TFT、18…画素電極、20…対向基板、21…ガラス基板、22…対向電極、30…液晶層、40…規制部、60…第1偏光部、61…第1偏光板、62…第1粘着層、70…第2偏光部、71…第2偏光板、72…第2粘着層、S…表示面、d1…第1方向、d2…第2方向、R…表示領域、F,F1,F2…面内応力。

Claims (9)

  1. 画像を表示する表示領域を含む表示面を有した表示パネルと、
    前記表示面上に設けられ、前記表示領域の外側で前記表示パネルと固定され、前記表示パネルによって表示される画像を透過させて立体画像を形成する光学ユニットと、を備え、
    前記表示パネルは、前記表示パネルの反り方向を規制し、前記表示面にのみ凸面を発生させる規制部を有している表示装置。
  2. 前記表示パネルの表示面と、前記表示面と対向した側の前記光学ユニットの端部と、の間隔は0乃至0.05mmである請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記表示パネル及び光学ユニット間に設けられ、これら表示パネル及び光学ユニット間の間隔を制御するスペーサ層をさらに備えている請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記表示パネルは、
    第1基板と、
    前記第1基板及び光学ユニット間に位置し、前記第1基板に隙間を置いて対向配置された第2基板と、
    前記第1基板及び第2基板間に挟持された液晶層と、
    前記第1基板の外面に配置された第1偏光部と、
    前記第2基板の外面に配置され、かつ、前記表示パネルの中央部へ向った方向に働く面内応力において前記第1偏光部に生じる面内応力より小さい面内応力を生じさせる第2偏光部と、を備え、
    前記規制部は、前記第1偏光部及び第2偏光部で形成されている請求項1又は3に記載の表示装置。
  5. 前記第1偏光部は第1偏光板を含み、
    前記第2偏光部は第2偏光板を含み、
    前記第1偏光板は、前記第2偏光板より大きい収縮率を有している請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記第1偏光部は第1偏光板を含み、
    前記第2偏光部は第2偏光板を含み、
    前記第1偏光板は、前記第2偏光板より大きい面積を有している請求項4に記載の表示装置。
  7. 前記第1偏光部は第1偏光板を含み、
    前記第2偏光部は第2偏光板を含み、
    前記第1偏光板は、前記第2偏光板より大きい厚みを有している請求項4に記載の表示装置。
  8. 前記第1偏光部は、第1偏光板と、前記第1基板及び第1偏光板間に位置し、これら第1基板及び第1偏光板を貼り合せる第1粘着層と、を含み、
    前記第2偏光部は、第2偏光板と、前記第2基板及び第2偏光板間に位置し、これら第2基板及び第2偏光板を貼り合せる第2粘着層と、を含み、
    前記第1粘着層は、前記第2粘着層より大きい厚みを有している請求項4に記載の表示装置。
  9. 前記第1偏光部は、第1偏光板と、前記第1基板及び第1偏光板間に位置し、これら第1基板及び第1偏光板を貼り合せる第1粘着層と、を含み、
    前記第2偏光部は、第2偏光板と、前記第2基板及び第2偏光板間に位置し、これら第2基板及び第2偏光板を貼り合せる第2粘着層と、を含み、
    前記第1粘着層は、前記第2粘着層より高い粘着強度を有している請求項4に記載の表示装置。
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