JP2009133938A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２画面液晶表示装置において、一方の側から観察される画像に他方の側から観察される画像が重なって表示されることを回避させた液晶表示装置の提供。
【解決手段】少なくとも、マトリックス状に配置された画素を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの観察者側の面に配置された視野バリアとを備え、
前記視野バリアは、その前記液晶表示パネル側の面に、前記液晶表示パネルを第１方向から観た場合に第１画素群からなる各画素を遮光し第２方向から観た場合に第２画素群からなる各画素を遮光する遮光膜が形成され、
前記遮光膜の液晶表示パネル側の面に１／４ラムダ膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は液晶表示装置に係り、特に、たとえば左右からの観察方向の相違によってそれぞれ異なる画像を観察することのできる２画面液晶表示装置に関する。

このような２画面液晶表示装置は、液晶表示パネルの観察者側の面に視差バリアが配置されて構成されている。

前記液晶表示パネルは、マトリックス状に配置されて形成される各画素のうち、たとえば、ｙ方向に並設させた各画素をｘ方向へたとえば奇数番目ごとに選択して配列される画素群を第１画素群とし、残りの画素群であって、ｙ方向に並設させた各画素をｘ方向へ偶数番目ごとに選択して配列される画素群を第２画素群として構成し、これら第１画素群と第２画素群とでそれぞれ別個の画像を表示するようになっている。

そして、前記視差バリアは、前記液晶表示パネルを右からの方向から観察した場合に前記第１画素群が目視され第２画素群が目視されないように、また、該液晶表示パネルを左からの方向から観察した場合に前記第２画素群が目視され第１画素群が目視されないように構成されている。

すなわち、前記視差バリアは、そのｙ方向に延在する遮光領域と光透過領域をｘ方向に交互に有し、たとえば、透明基板の前記液晶表示パネル側の面の前記遮光領域に遮光膜を被着させて構成されている。

このような構成からなる液晶表示装置は、たとえば下記特許文献１に開示がなされている。
特開２００５−７８０８０号公報

しかし、このような構成からなる液晶表示装置において、前記液晶表示パネルを右からの方向から観察した場合に、前記第１画素群による画像に不鮮明ではあるが第２画像群による画像が重なって表示されることが確認された。

このことは、前記液晶表示パネルを左側からの方向から観察した場合にも同様であり、前記第２画素群による画像に第１画像群による画像が重なって表示されてしまう。

この原因を究明した結果、液晶表示パネルをたとえば右の方向から観察した場合、前記第２画素群の各画素からの光を、本来、観察者側へ指向するのを遮るように形成された前記遮光膜によって、わずかながら反射（反射率：約７％）されてしまう現象が生じ、これにより、該反射光は液晶表示パネルに反射されて観察者の目にまで至ってしまうことが判明した。

本発明の目的は、２画面液晶表示装置において、一方の側から観察される画像に他方の側から観察される画像が重なって表示されることを回避させた液晶表示装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による液晶表示装置は、たとえば、マトリックス状に配置された画素を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの観察者側の面に配置された視野バリアとを備え、
前記視野バリアは、その前記液晶表示パネル側の面に、前記液晶表示パネルを第１方向から観た場合に第１画素群からなる各画素を遮光し第２方向から観た場合に第２画素群からなる各画素を遮光する遮光膜が形成され、
前記遮光膜の液晶表示パネル側の面に１／４ラムダ膜が形成されていることを特徴とする。

（２）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 前記第１画素群からなる各画素と前記第２画素群からなる各画素は互いに隣接されて配置されていることを特徴とする。

（３）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（１）の構成を前提とし、 観察者側から観て前記液晶表示パネルの背面にバックライトを有し、該バックライト側の前記液晶表示パネルの基板の面に第１偏向板が配置され、前記視野バリアの前記観察者側の面に第２偏光板が配置されていることを特徴とする。

（４）本発明による液晶表示装置は、たとえば、マトリックス状に配置された画素を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの観察者側の面に配置された視野バリアとを備え、
前記視野バリアは、その前記液晶表示パネル側の面に、前記液晶表示パネルを第１方向から観た場合に第１画素群からなる各画素を遮光し第２方向から観た場合に第２画素群からなる各画素を遮光する遮光膜が形成され、
前記遮光膜の液晶表示パネル側の面に複数の凹凸が形成されていることを特徴とする。

（５）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（４）の構成を前提とし、 前記第１画素群からなる各画素と前記第２画素群からなる各画素は互いに隣接されて配置されていることを特徴とする。

（６）本発明による液晶表示装置は、たとえば、（４）の構成を前提とし、 観察者側から観て前記液晶表示パネルの背面にバックライトを有し、該バックライト側の前記液晶表示パネルの基板の面に第１偏向板が配置され、前記視野バリアの前記観察者側の面に第２偏光板が配置されていることを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

このように構成した液晶表示装置によれば、２画面液晶表示装置において、一方の側から観察される画像に他方の側から観察される画像が重なって表示されるのを回避できる。

以下、図面を用いて、本発明による液晶表示装置の実施例を説明する。

〈実施例１〉
（液晶表示パネルの構成）
図２は、本発明による液晶表示装置に組み込まれる液晶表示パネルＰＮＬの一実施例を示す平面図である。同図は等価回路で示しているが、実際の幾何学的配置に対応して描いている。

図２において、液晶を介して対向配置される一対の基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２がある。

前記基板ＳＵＢ１の液晶側の面には、ｘ方向に伸長しｙ方向に並設されるゲート信号線ＧＬと、ｙ方向に伸長しｘ方向に並設されるドレイン信号線ＤＬが形成されている。

一対の隣接するゲート信号線ＧＬと一対の隣接するドレイン信号線ＤＬで囲まれる領域（たとえば図中一点鎖線枠Ａ内）は画素領域となり、この画素領域の集合体で液晶表示領域ＡＲを構成するようになっている。

前記画素領域には、ゲート信号線ＧＬからの走査信号（電圧信号）の供給によってオンされる薄膜トランジスタＴＦＴと、このオンされた薄膜トランジスタＴＦＴを介しドレイン信号線ＤＬからの映像信号（電圧信号）が供給される画素電極ＰＸと、該画素電極ＰＸとの間に電界を発生させる対向電極ＣＴが備えられ、画素を構成するようになっている。

なお、各画素の前記対向電極ＣＴは、たとえばゲート信号線ＧＬと平行に形成される対向電圧信号線ＣＬに接続され、該対向電圧信号線ＣＬを介して前記映像信号に対して基準となる対向電圧信号（電圧信号）が供給されるようになっている。

また、このように構成された各画素は、図中ｙ方向に並設される各画素を同色とし、図中左側から右側へかけたｘ方向に、たとえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、……、の順にカラー表示の各原色を担当するようになっている。

すなわち、前記基板ＳＵＢ１と液晶を介して対向配置される基板ＳＵＢの液晶側の面において、図中ｙ方向に並設される各画素を被うようにして同色の帯状からなるカラーフィルタＦＩＬが形成され、これら各カラーフィルタＦＩＬは、図中左側から右側へかけたｘ方向に、順次、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、……のカラーフィルタが配置されるようになっている。

また、このように構成された液晶表示パネルＰＮＬは、図２に対応させて描いた図３に示すように、液晶表示領域ＡＲにおける各画素において、たとえば、ｙ方向に並設させた各画素をｘ方向へたとえば奇数番目ごとに選択して配列される画素群を第１画素群（図中ハッチングを施す）とし、残りの画素群であって、ｙ方向に並設させた各画素をｘ方向へ偶数番目ごとに選択して配列される画素群を第２画素群（図中ハッチング無し）として構成している。

これら第１画素群と第２画素群はそれぞれ別個の画像を表示するようになっている。

図示されていないが、前記各ゲート信号線ＧＬは走査信号駆動回路に接続され、前記各ドレイン信号線ＤＬは映像信号駆動回路に接続されており、図中ｘ方向に併設される各画素群を前記走査信号駆動回路によって順次選択するとともに、その選択のタイミングに合わせて、当該画素群の各画素に前記映像信号駆動回路によって映像信号を供給することによって、前記第１画素群に第１画像を表示し、前記第２画素群に第２画像を表示できるようになっている。

なお、第１画素群の各画素において、これら画素のうちで互いに隣接する３個の画素によってカラー表示用の一画素（たとえば図中ＰＩＸ１）を構成し、第２画素群の各画素において、これら画素のうちで互いに隣接する３個の画素によってカラー表示用の一画素（たとえば図中ＰＩＸ２）を構成するようになっている。

〈視野バリア〉
上述した構成からなる液晶表示パネルＰＮＬの観察者側の面には、少なくとも前記液晶表示領域ＡＲと対向して配置される視野バリアＲＶＢが配置されている。

図４は、図３のたとえばIV−IV線の箇所の断面を示した図である。図４において、液晶表示パネルＰＮＬは、液晶を介して対向配置される基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２が備えられ、前記液晶中において図面左側から右側へかけて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、……、で示す各画素が並列されて形成されている。

なお、液晶表示パネルＰＮＬの基板ＳＵＢ１のバックライトＢＬ側の面には偏光板（第１偏光板）ＰＯＬ１が配置されている。

この偏光板ＰＯＬ１は視野バリアＲＶＢ側に配置される後述の偏光板（第２偏光板）ＰＯＬ２とともに、液晶の分子の挙動（駆動）を可視化できるようになっている。

視野バリアＲＶＢは、少なくとも液晶表示パネルＰＮＬの液晶表示領域に対向して配置される透明の基板ＳＵＢ３と、この基板ＳＵＢ３の液晶表示パネルＰＮＬの側の面に形成された複数の遮光膜ＳＬＦとから構成されている。

各遮光膜ＳＬＦは、図４において紙面表から紙面裏にかけて（液晶表示パネルＰＮＬ面においてはｙ方向へ）延在される帯状のパターンからなり、これら遮光膜ＳＬＦは、たとえば、ｙ方向へ並設される画素群同士であって互いに隣接する当該画素群の境界部のうち一つおきに配置される境界部を被うようにして形成されている。また、視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦは、帯状に限らず、千鳥格子状に配置されてもよい。

なお、この実施例では、これら各遮光膜ＳＬＦの液晶表示パネルＰＮＬ側の表面に１／４ラムダ膜（図１に符号ＰＨＦで示す）が被着されており、この１／４ラムダ膜の機能については図１を用いて後に詳述する。

図４においては、前記視野バリアＲＶＢを通して、図中左側ＬＳから液晶表示パネルＰＮＬを観た場合の画素からの光の経路、および図中右側ＲＳから液晶表示パネルＰＮＬを観た場合の画素からの光の経路を示している。

すなわち、図中左側ＬＳから該液晶表示パネルＰＮＬを観た場合、たとえば前記第１画素群の画素を目視でき、第２画素群の画素は遮光膜ＳＬＦによって目視が遮られ、図中右側ＲＳから該液晶表示パネルＰＮＬを観た場合、前記第２画素群の画素を目視でき、第１画素群の画素は遮光膜ＳＬＦによって目視が遮られるようになっている。

なお、視野バリアＲＶＢにはその観察者側の基板ＳＵＢ３の面において偏光板ＰＯＬ２が配置されていることは上述したとおりである。

なお、図４では、観察者側（図中上側）から観て前記液晶表示パネルＰＮＬの背面側にバックライトＢＬが配置されている。該バックライトＢＬは該液晶表示パネルＰＮＬの少なくとも液晶表示領域ＡＲに対向して配置された面光源からなり、その光は該液晶表示パネルＰＮＬの各画素の液晶を透過し、前記視野バリアＲＶＢを介して観察者の目に至るようになっている。

図１は、図４の一部を拡大して示した図であり、視野バリアＲＶＢにおける一つの遮光膜ＳＬＦとその近傍の構成を示している。上述したように、視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦの液晶表示パネルＰＮＬ側の表面には１／４ラムダ膜ＰＨＦが形成されている。

ここで、本実施例で用いられている液晶はいわゆるノーマリホワイト型と称され、画素に電界が印加されていない状態で白表示がなされるようになっている。

このような液晶表示パネルＰＮＬの構成において、電界が印加されていない画素を斜めハッチングで示し、電界が印加されている画素を格子ハッチングで示している。

まず、図中右側ＲＳに指向する光路αで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されていない（白表示）画素に到達すると、偏向方向が９０度旋回されて紙面に平行方向となる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に平行となっている光は該偏光板ＰＯＬ２を透過する。

また、図中左側ＬＳに指向する光路βで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されている（黒表示）画素に到達しても、偏向方向は変化せず、紙面に対して前後方向のままとなる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に対して前後方向となっている光は該偏光板ＰＯＬ２によって遮られることになる。

そして、やはり、図中左側ＬＳに指向する光路γで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されていない（白表示）画素に到達した場合、偏向方向が９０度旋回されて紙面に平行方向となる。その後、該光は視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦに至り、その一部（約７％）が反射されようとするが、前記遮光膜ＳＬＦの表面に１／４ラムダ膜ＰＨＦが形成されているため、その反射光の偏向方向は９０度旋回し、紙面に対して前後方向に偏向されるようになる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に対して前後方向となっている光は該偏光板ＰＯＬ２によって遮られることになる。

ちなみに図５は、図１と対応した図で、視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦの表面に１／４ラムダ膜を形成していない従来の構成を示している。

図５において、図１に示した光路γに対応して示した光路γ'において相異を有している。

すなわち、光路γ'で示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されていない（白表示）画素に到達した場合、偏向方向が９０度旋回されて紙面に平行方向となる。その後、該光は視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦに至り、その一部（約７％）が反射されようとするが、その反射光の偏向方向は紙面に平行のままとなる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に平行となっている光は該偏光板ＰＯＬ２を透過してしまい、この光（図中点線丸で示す）を観察者はクロストークとして知覚するようになる。

このことから明らかとなるように、図１に示す本実施例の構成によれば、いわゆる２画面液晶表示装置において、一方の側から観察される画像に他方の側から観察される画像が重なって表示されることを回避させることができるようになる。

〈実施例２〉
図６は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１と対応した図として描いている。図６において、図１と同符号のものは同一の機能を有する材料で構成されている。

図１に示す実施例では、液晶としてノーマリホワイト型のものが使用されたものであるが、この実施例では、ノーマリブラック型と称されるものが使用され、画素に電界が印加されていない状態で黒表示がなされるようになっている。

また、視野バリアＲＶＢに形成された遮光膜ＳＬＦにおいて、その液晶表示パネルＰＮＬ側の面に１／４ラムダ膜ＰＨＦが形成されていることは図１の場合と同様となっている。

このような液晶表示パネルの構成において、電界が印加されている画素を斜めハッチングで示し、電界が印加されていない画素を格子ハッチングで示している。

まず、図中右側ＲＳに指向する光路αで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されている（白表示）画素に到達しても、偏向方向は変化せず、紙面に対して前後方向のままとなる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に対して前後方向となっている光は該偏光板ＰＯＬ２を透過する。

また、図中左側ＬＳに指向する光路βで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されていない（黒表示）画素に到達すると、偏向方向が９０度旋回されて紙面に平行方向となる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に平行となっている光は該偏光板ＰＯＬ２によって遮られることになる。

そして、やはり、図中左側ＬＳに指向する光路γで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されている（白表示）画素に到達しても、偏向方向は変化せず、紙面に対して前後方向のままとなる。その後、該光は視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦに至り、その一部（約７％）が反射されようとするが、前記遮光膜ＳＬＦの表面に１／４ラムダ膜が形成されているため、その反射光の偏向方向は９０度旋回し、紙面に対して平行方向に偏向されるようになる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に平行となっている光は該偏光板ＰＯＬ２によって遮られることになる。

ちなみに図７は、図６と対応した図で、視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦの表面に１／４ラムダ膜を形成していない従来の構成を示している。

図７において、図６に示した光路γに対応して示した光路γ'において相異を有している。

すなわち、光路γ'で示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されている（白表示）画素に到達した場合、偏向方向は変化せず、紙面に対して前後方向のままとなる。その後、該光は視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦに至り、その一部（約７％）が反射されようとするが、その反射光の偏向方向は紙面に対して前後方向のままとなる。その後、偏光板ＰＯＬ２に到達し、偏向方向が紙面に対して前後方向となっている光は該偏光板ＰＯＬ２を透過してしまい、この光（図中点線丸枠で示す）を観察者はクロストークとして知覚するようになる。

〈実施例３〉
図８は、本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す構成図で、図１と対応した図として描いている。図８において、図１と同符号のものは同一の機能を有する材料で構成されている。

図８において、図１と比較して異なる部分は、視野バリアＰＶＢの遮光膜ＳＬＢの液晶表示パネルＰＮＬ側の面において、微細な凹凸が形成される処理が施され、この面に入射された光は散乱されるように構成されていることにある。

このように構成した液晶表示装置は、図中左側ＬＳに指向する光路γで示すように、バックライトＢＬから偏光板ＰＯＬ１によって紙面に対して前後方向に偏向された光は、電圧が印加されていない（白表示）画素に到達した場合、偏向方向が９０度旋回されて紙面に平行方向となる。その後、該光は視野バリアＲＶＢの遮光膜ＳＬＦに至り、その反射光において散乱が生じ、それらの分散された光は観察者側に至ることはなく、このため、クロストークとしては知覚されないようにすることができる。

上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による液晶表示装置の一実施例を示す要部断面図である。 本発明による液晶表示装置に用いられる液晶表示パネルの一実施例を示す平面図である。 前記液晶表示パネルにおいて第１画素群と第２画素群の配列の一実施例を示す説明図である。 本発明による液晶表示装置に用いられる視野バリアを液晶表示パネルおよびバックライトとともに示した断面図である。 従来の液晶表示装置を図１に対応させて描いた図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す要部断面図である。 従来の液晶表示装置を図６に対応させて描いた図である。 本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す要部断面図である。

符号の説明

ＰＮＬ……液晶表示パネル、ＳＵＢ１、ＳＵＢ２……基板、ＧＬ……ゲート信号線、ＤＬ……ドレイン信号線、ＣＬ……対向電圧信号線、ＴＦＴ……薄膜トランジスタ、ＰＸ……画素電極、ＣＴ……対向電極、ＦＩＬ……カラーフィルタ、ＰＶＢ……視野バリア、ＳＬＦ……遮光膜、ＰＯＬ１、ＰＯＬ２……偏光板、ＢＬ……バックライト、ＰＨＦ……１／４ラムダ膜。

Claims (6)

1. マトリックス状に配置された画素を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの観察者側の面に配置された視野バリアとを備え、
   前記視野バリアは、その前記液晶表示パネル側の面に、前記液晶表示パネルを第１方向から観た場合に第１画素群からなる各画素を遮光し第２方向から観た場合に第２画素群からなる各画素を遮光する遮光膜が形成され、
   前記遮光膜の液晶表示パネル側の面に１／４ラムダ膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１画素群からなる各画素と前記第２画素群からなる各画素は互いに隣接されて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 観察者側から観て前記液晶表示パネルの背面にバックライトを有し、該バックライト側の前記液晶表示パネルの基板の面に第１偏向板が配置され、前記視野バリアの前記観察者側の面に第２偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. マトリックス状に配置された画素を有する液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの観察者側の面に配置された視野バリアとを備え、
   前記視野バリアは、その前記液晶表示パネル側の面に、前記液晶表示パネルを第１方向から観た場合に第１画素群からなる各画素を遮光し第２方向から観た場合に第２画素群からなる各画素を遮光する遮光膜が形成され、
   前記遮光膜の液晶表示パネル側の面に複数の凹凸が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記第１画素群からなる各画素と前記第２画素群からなる各画素は互いに隣接されて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 観察者側から観て前記液晶表示パネルの背面にバックライトを有し、該バックライト側の前記液晶表示パネルの基板の面に第１偏向板が配置され、前記視野バリアの前記観察者側の面に第２偏光板が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。

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