JP2009251396A - 複数画面表示用液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの液晶表示装置に２種類の映像を表示すると共に、左右の方向で別の種類の映像を見ることができるようにした複数画面表示用液晶表示装置において、モニタの正面には殆ど光を出さない「複数画面表示用液晶表示装置」とする。
【解決手段】画素毎に画像表示を行うカラーフィルタの表面側に間隔を置いて、各画素の隣接部分の間に配置し、光を透過しない物質からなる視差バリヤを設け、カラーフィルタの裏面側に液晶と該液晶に電圧を与える電極を備えた液晶作動部とを備える。液晶作動部の裏面側には、バックライトの光を透過する偏光板と、その偏光板からの光に位相差を与えて所定の方向の光を出す位相差板を設ける。それによりバックライトの光を偏光板で偏光した後、位相差板の厚さに応じた例えば±３０°等の所定の方向に位相差を有する光を出光させることで当該方向に進む光のみ視認できるように構成し、モニタの正面側から光が出ないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、１つの液晶表示装置であって、これを見る左右方向で異なった画面を表示することができるようにした、複数画面表示用液晶表示装置に関し、特に左右の中間位置で両画面が見えることを防止した複数画面表示用液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は極めて広範な分野に用いられており、各用途に特有の問題を解決するため、また新たな機能を付加するため、種々の液晶表示装置が市販され、また研究されている。このような液晶表示装置において、近年は１つの液晶表示装置で２つの異なった画面を表示するための研究開発が進められ、既に実用化もなされている。この複数画面表示用液晶表示装置の特性を利用すると、車両用ナビゲーション装置のモニタとして特に有効に利用することができる。

即ち、例えば図３に示すように、車両の運転者の前方における車両の略中央部にセンターモニタ１５が配置されているとき、このモニタには従来よりナビゲーション用の画面が表示され、運転に支障のない車両停止時にはテレビやＤＶＤ等をこのモニタで見ることができるようにしている。しかしながら、この車両の助手席に搭乗者が存在し、搭乗者が現在放送中のテレビや、車両に搭載しているＤＶＤの視聴を希望することがあり、そのようなときにでも従来のナビゲーション装置では車両の走行中にはこれらの視聴を行うことができなかった。

そこで、上記のような複数画面表示用液晶表示装置１４を用い、モニタ画面に向かって右側に位置する運転席側に向けて運転席用ナビゲーション画面１７を表示し、モニタ画面に向かって左側に位置する助手席側に向けて助手席用テレビ映像１６を表示することができ、車両が走行中でも助手席搭乗者は自由にセンターモニタ１５に表示されるテレビ、ＤＶＤ等の各種映像を楽しむことができるようになる。また、車両の停止中には運転者側画面に助手席側画面と同様に各種の映像を表示することもできる。その際には、助手席側とは異なった映像を表示することも可能となる。

このような複数画面表示用液晶表示装置は例えば図４に示すような構造をなしている。即ち図４にはバックライト２１を用いた透過型の複数画面表示用液晶表示装置２０の例を示しており、同図の例においてはＴＦＴ２２で１ドット毎のオンオフを行い、オンとなったドットにバックライト２１から光が透過可能となり、ＴＦＴ２２の表面に形成したカラーフィルタ２３に対応した色が表現可能となる。

一方、この複数画面表示用液晶表示装置２０の表面側には前記ドットに対応して配置された視差バリヤ２６を配置している視差バリヤ層２５を備えており、その裏側には偏光板２４を備えている。この視差バリヤ層２５は光を遮る物質で形成されており、それにより前記ＴＦＴ２２からカラーフィルター２３における、例えば図中「右Ｇ」として示されたカラーフィルタ部分を透過した光において、偏光板２４で偏光される所定の角度の左右の光のうち、図中右方向の光は図中中央に位置している視差バリヤ２６によって遮光され、表面から出ることができない。それに対して図中左方向の光はいずれの視差バリヤ２６にも遮光されることはなく、図中「右Ｇ」として示されるように、画面に向かって右側に位置する運転席に向けて運転席用ナビ画像のための緑のドットを表示する。

同様に、バックライト２１からカラーフィルタ２３における図中「左Ｂ」として示されたカラーフィルタ部分を透過した光は、図中左側への光は左端の視差バリヤ２６で遮光され、図中右側への光はいずれの視差バリヤでも遮光されることはないので、「左Ｂ」として示されるように、画面に向かって左側に位置する助手席に向けてＴＶ映像のためのブルーのドットを表示する。

図４においてカラーフィルタ２３における他のドットも同様に作用することにより、右ＲＧＢとして１単位からなる１画素が運転席用ナビ映像として表示され、同様に左ＲＧＢとして１画素が助手席用ＴＶ映像として表示される。このような画素が水平方向に走査され、縦方向にも走査されることによって、原則として、運転者には運転席用ナビゲーション映像しか見ることができず、そのときに助手席側では助手席用ＴＶ映像を楽しむことができるようになる。

なお、１つのモニタにそれぞれ異なった複数の映像を表示することができるようにした液晶表示装置は、例えば特開２００４−２３３８１６号公報に開示されている。また、１つのモニタに左右の目用に別の画像を表示するとき、モニタの観察者の頭部位置が左右に移動しても正常な立体映像を見ることができるように、遮光板を用いる技術は特許文献２に開示され、また、１つのモニタに異なる画像を表示し、複数の視認範囲でそれぞれ見ることができるようにした技術は特許文献３に開示されている。
特開２００４−２３３８１６号公報 特開２００２−３１８３６９号公報 特開２００５−１６５２２８号公報

上記のような１つの液晶表示装置によって左右で異なった映像を見ることにより、これを車両用モニタに用いたとき、運転席側からはナビゲーション画面を見ているときでも、助手席側では野球の実況中継等、本来運転者が見ると運転の注意力が散漫になる映像も見ることができるようになる。

しかしながら、前記のような技術を実際に製作してみると、例えば前記図３と同様の映像表示を示している図５のように、センターモニタ１５を中心に左右に位置する助手席用テレビ映像１６と、運転席用ナビゲーション画面１７については各座席位置でそれぞれの映像を明瞭に見ることができるが、その中間位置、即ち同図の中央位置では、両映像が混合し薄く表示されるものの、両方の映像を見ることができる画面となる。

即ち、運転者はその正規の運転席位置では助手席側の映像を見ることはできないものの、体をひねって目の位置をセンタモニタのほぼ正面位置に移動すると、前記のような画面を見ることができるため、例えば野球の実況中継において最も盛り上がる状況でホームラン性の打球が飛んだときの実況中継を聴いて、どうしてもその状況を映像で見たいと思ったとき、上記のように身体をひねってこれを僅かに見ることができることとなる。

運転者にとってこのような状態は極めて危険であり、したがって運転者がこのような姿勢でも、助手席側のための映像を見ることができることは好ましくない。その対策として前記特許文献２に開示されているような遮光板を設ける、即ち視差バリアを２枚設ける技術が提案されているが、このような技術でも完全にモニタ中心位置近傍で他側の映像表示を遮断することはできず、更なる適切な手法の開発が望まれている。

したがって本発明は、１つの液晶表示装置に２種類の映像を表示すると共に、左右の方向で別の種類の映像を見ることができるようにした複数画面表示用液晶表示装置において、従来の装置における正面側では左右混合した画面が表示されることにより、運転者が身体をひねって顔をモニタの正面側に移動して、本来見てはいけないテレビ映像等を見ることがないように、モニタの正面には殆ど光を出さないようにした複数画面表示用液晶表示装置を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る複数画面表示用液晶表示装置は、前記課題を解決するため、画素毎にＲＧＢ表示を行い１画素を形成して画像表示を行うカラーフィルタと、前記カラーフィルタの表面側に間隔を置いて、各画素の隣接部分の間に配置し、光を透過しない物質からなる視差バリヤと、前記カラーフィルタの裏面側に配置し、液晶と該液晶に電圧を与える電極を備えた液晶作動部とを備え、前記液晶作動部の裏面側に、バックライトの光を透過する第１の偏光板と、該第１の偏光板から入射する光のうち所定の方向に進む光に対して所定の位相差を与える位相差板と、当該位相差板と液晶動作部との間に前記第１の偏光板と偏光軸を異ならせた第２の偏光板とを設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る他の複数画面表示用液晶表示装置は、前記複数画面表示用液晶表示装置を車両において、前記位相差板により、該位相差板から±３０°の方向に進む光に対して所定の位相差を生じさせるように設定したことを特徴とする。

また、本発明に係る他の複数画面表示用液晶表示装置は、前記複数画面表示用液晶表示装置を車両において、前記複数画面表示用液晶表示装置を車両に搭載し、運転席側にナビゲーション画面を表示し、助手席側に任意の画面を表示することを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、１つの液晶表示装置に２種類の映像を表示すると共に、左右の方向で別の種類の映像を見ることができるようにした複数画面表示用液晶表示装置において、モニタの正面には殆ど光を出さないようにし、従来の装置における正面側では左右混合した画面が表示されることにより、運転者が顔をモニタの正面側に移動して、本来見てはいけないテレビ映像等を見ることがないようにすることができる。

本発明は、１つの液晶表示装置に２種類の映像を表示すると共に、左右の方向で別の種類の映像を見ることができるようにした複数画面表示用液晶表示装置において、モニタの正面には殆ど光を出さないようにするという目的を、画素毎にＲＧＢ表示を行い１画素を形成して画像表示を行うカラーフィルタと、前記カラーフィルタの表面側に間隔を置いて、各画素の隣接部分の間に配置し、光を透過しない物質からなる視差バリヤと、前記カラーフィルタの裏面側に配置し、液晶と該液晶に電圧を与える電極を備えた液晶作動部とを備え、前記液晶作動部の裏面側に、バックライトの光を透過する第１の偏光板と、該第１の偏光板から所定の方向に進む光に所定の位相差を与える位相差板と、該第１の偏光板と偏光軸を異ならせた第２の偏光板を該位相差板と液晶作動部との間に設けることによって実現した。

本発明の原理図を図２に示している。本発明は同図に示すように、従来から用いられている例えばＴＮ型ＬＣＤのバックライト導入側に、偏光板３と位相差板４と裏偏光板５とを順に配置したものである。ここで、偏光板３と裏偏光板５は、９０度の偏光軸のズレが得られるように構成されている。即ち、バックライト２は白色光を用いることにより全ての方向の光成分を有しているものであるが、これを偏光板３を通すことにより特定の方向の偏光とする。このようにして得られた偏光を厚さｄの位相差板４を通すことにより、位相差板４の厚さｄに依存した角度の方向へ進む位相差板透過光を得る。なお、本発明においてはこの機能を行う２つの偏光板について、偏光板３を「第１の偏光板」、裏側偏光板を「第２の偏光板」と言い替えることもできる。

このときの厚さｄの選択によって図示するように±３０°、即ち液晶表面に直角方向に対してそれぞれ左右に＋３０°と−３０°の方向に指向性のある位相差板透過光を得ることができる。このときの位相差板の特性は図２（ｂ）に示しように、−３０°と＋３０°においてλ／２の位相差を有する透過光がえられ、直進方向においては、位相差の無い透過光となる。ここで、λ／２の位相差とは、この位相差が加えられることにより、偏光板３で偏光された光の偏光軸が９０°偏移することを意味する。すなわち、偏光板３により所定の偏光成分の光のみが透過され、この透過された光に対して、所定の角度方向にのみ位相差を生じさせることのできる位相差板４で、当該所定の方向に透過する光の位相を進める或いは遅らせることで、前記光の偏光方向を変化させることができるのである。このような位相差板は各種分野で広く用いられているものを適宜選択して用いることができる。

上記のような偏光板３と位相差板４を用いることによって、位相差板４から±３０°の方向の光については、λ／２の位相差を有する透過光（偏光方向が９０°偏移した光）を得ることができ、直進方向（位相差板４に対して垂直方向）に入光する光については、位相差がない光が位相差板４から出光される。この光を例えば図２に示すような、裏側偏光板５及び表側偏光板１０を含む周知のＴＮ型ＬＣＤを通すと、表側偏光板１０の表面からはその正面側に出る光は殆ど存在しない。バックライト側の偏光板３と裏側偏光板５の偏光軸が９０°相違しているため、位相差板４に対して直進方向に入光する光は、裏側偏光板５を通過することが無い。

このような偏光板と位相差板をバックライト側に用いた液晶表示装置を、実際の複数画面表示用液晶表示装置に用いる際には、例えば図１に示すように用いる。即ち図１に示す複数画面表示用液晶表示装置においては、バックライト２、裏側偏光板５、透明電極６、液晶７、透明電極８、カラーフィルタ９、表側偏光板１０の構成は従来の液晶表示装置と同様の構成をなし、更にその表面側に視差バリヤ層１１を備えた視差バリヤ１２を設けることにより、前記図４に示したような複数画面表示用液晶表示装置の構成となる。

このような複数画面表示用液晶表示装置の裏側偏光板５とバックライト２との間に、偏光板３と位相差板４を設けるものであり、それによりバックライト２からの光は前記図２のように偏光板３で偏光となり、その偏光を位相差板４で位相差板４の厚さに応じた角度である、例えば±３０°の方向の光に対して所定の位相差を有する光を透過させる。それにより図１のカラーフィルタにおける「右Ｒ」として示している部分には、位相差板４に対して右方向３０°の角度で入射した光（図中、Ｒinが付された矢印の光）に対して位相差板４により位相がλ／２偏移された光が位相差板４より出光し、裏側偏光板５を透過して、この液晶表示装置１の表側から、この表側において右側に位置している運転席側に対して、カーナビゲーションの画面の一部である「Ｒ」の画素を出光する。

また図１中カラーフィルタ９の「左Ｇ」として示している部分には、位相差板４に対して左方向３０°の角度で入射した光（図中、Ｌｉｎが付された矢印の光）に対して位相差板４により位相がλ／２偏移された光が位相差板４より出光し、裏側偏光板５を透過して、この液晶表示装置１の表側から、この表側において左側に位置している助手席側に対して、テレビ映像の一部である「Ｇ」の画素を出光する。同様に、カラーフィルタ９の「右Ｂ」として示している部分には運転席側の「Ｂ」画素を、「左Ｒ」として示している部分には助手席側の「Ｂ」画素を、「右Ｇ」として示している部分には運転席側の「Ｇ」画素を、「左Ｂ」として示している部分には助手席側の「Ｂ画素をそれぞれ出光することとなる。したがって、運転席側ではこれらの「右ＲＧＢ」画素と、助手席側の「左ＲＧＢ」画素をそれぞれ１単位として、画像表を行うことができる。

ここで、位相差板４に対して垂直方向に入射した光（図中、Ｓｉｎが付された矢印の光）については、位相差板４による位相の偏移が生じないため、この光は、裏側偏光板５を透過することができず、従って、液晶表示装置を正面方向から視認しようとしても視認者に光が届くことがなく、画像は視認されない。
また、右Ｒ、右Ｇ、右Ｂ、或いは左Ｇ、左Ｒ、左Ｂの各間隙部分においても位相差板４に±３０°で入射する光については、本発明の構成では、裏側偏光板５を透過するが、この光は視差バリヤ１２に設けられたバリヤ部分（ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、等）により液晶表示装置を視認する視認者側に到達することは無い。

それにより、この複数画面表示用液晶表示装置１においては、その表側から出る光は±３０°のほぼ運転席と助手席に座っている人の目の方向と一致し、また、その正面側への光は殆ど存在しないので、例えば前記のように、運転者がナビゲーション画面を見ながら運転しているとき、モニタの正面側に顔を移動しても、その位置では画面を全く見ることができないことを予め知っていることにより、運転者が思わず身体を移動してそのような行動をとることが無くなる。

前記の例において、車載モニタとしての液晶表示装置で、右ハンドル車を前提としてモニタに向かって右側を運転席、左側を助手席とし、右側にカーナビゲーション用画面を出力し、左側にテレビやＤＶＤ等の映像を出力する例を示したが、左ハンドル車の場合は当然、モニタに向かって左側に運転席、右側に助手席となるので、左側にカーナビゲーション用画面を出力し、右側にテレビやＤＶＤの映像を出力することとなる。また、本発明は前記のような車載モニタに対して適用する以外に、一般家庭用、あるいや業務用等、種々の分野で用いることができる。

本発明を車載モニタに適用した際の液晶表示例を示す断面図である。 本発明の原理を説明する斜視図である。 複数画面表示用液晶表示装置の表示例を示す図である。 従来の複数画面表示用液晶表示装置の表示原理を示す断面図である。 従来の複数画面表示用液晶表示装置で生じる問題点を示す図である。

符号の説明

１ 複数画面表示用液晶表示装置
２ バックライト
３ 偏光板
４ 位相差板
５ 裏側偏光板
６ 透明電極
７ 液晶
８ 透明電極
９ カラーフィルタ
１０ 表側偏光板
１１ 視差バリヤ層
１２ 視差バリヤ

Claims (3)

1. 画素毎にＲＧＢ表示を行い１画素を形成して画像表示を行うカラーフィルタと、
   前記カラーフィルタの表面側に間隔を置いて、各画素の隣接部分の間に配置し、光を透過しない物質からなる視差バリヤと、
   前記カラーフィルタの裏面側に配置し、液晶と該液晶に電圧を与える電極を備えた液晶作動部とを備え、
   前記液晶作動部の裏面側に、バックライトの光を透過する第１の偏光板と、該第１の偏光板から入射する光のうち所定の方向に進む光に対して所定の位相差を与える位相差板と、当該位相差板と液晶作動部との間に前記第１の偏光板と偏光軸を異ならせた第２の偏光板とを設けたことを特徴とする複数画面表示用液晶表示装置。
2. 前記位相差板は、該位相差板から±３０°の方向に進む光に対して所定の位相差を生じさせるように設定したことを特徴とする請求項１記載の複数画面表示用液晶表示装置。
3. 前記複数画面表示用液晶表示装置を車両に搭載し、運転席側にナビゲーション画面を表示し、助手席側に任意の画面を表示することを特徴とする請求項１記載の複数画面表示用液晶表示装置。

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