JP2014190995A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】2画像間のクロストークを低減することができる表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】表示パネル1と、表示パネル1の裏面に光を照射するバックライト101と、画素Vpix(R)、画素Vpix(G)の前面に遮光材料で形成され、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に遮光材料が形成されていない開口部33aが設けられ、画素Vpix(G)からの光を開口部33aを通過させて第1の方向に出射するとともに、画素Vpix(R)からの光を開口部33aを通過させて第2の方向に出射する視差バリア33と、を備え、バックライト101から出射され画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に入射した光の少なくとも一部が開口部33aを通過することにより、第1の画像及び第2の画像を黒色の画像としたときの第1の画像の輝度を上昇させる。
【選択図】図15

Description

本技術は、表示装置に関する。また、本技術は、表示装置を備えた電子機器に関する。
近年、車両のカーナビゲーション装置などにおいては、単一の画面で複数の利用者に対して異なった画像を表示するマルチビュー表示装置が用いられるようになってきている。このようなマルチビュー表示装置によれば、例えば、車両の運転者に対して地図画像を表示するとともに、同乗者に対してテレビジョン画像を表示することができる。
関連する技術として、下記の特許文献1には、第1の画像及び第2の画像の表示の輝度を確保しながら、正面方向における混在領域の範囲を狭くすることが可能な電気光学装置が記載されている。
特開2008−64917号公報
マルチビュー表示装置では、第1の画像と第2の画像とが干渉し合うクロストークが発生する。特に、第1の画像及び第2の画像のコントラストが高くなると、クロストークが増大する。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、画像間のクロストークを低減することができる表示装置及び表示装置を備えた電子機器を提供することにある。
本開示による表示装置は、第1の方向に第1の画像を表示し、前記第1の方向と異なる第2の方向に第2の画像を表示する表示装置であって、複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、前記表示パネルの裏面に光を照射するバックライトと、前記表示パネルの任意の画素を第1の画素とし、前記第1の画素及び前記第1の画素に隣接する第2の画素の前面に遮光材料で形成され、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に遮光材料が形成されていない開口部が設けられ、前記第1の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第1の方向に出射するとともに、前記第2の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第2の方向に出射する視差バリアと、を備え、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過することにより、前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度を上昇させて、下記関係式(1)を満たす。
(B−A)/A≦1 ・・・式(1)
ただし、
A:前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度
B:前記第1の画像を黒色の画像とし、前記第2の画像を白色の画像としたときの、前記第1の画像の輝度
本開示による電子機器は、上記表示装置と、前記表示装置に入力信号を供給する制御装置と、を有する。
本開示による表示装置及び電子機器では、画像間のクロストークを低減することができる。
本開示による表示装置及び電子機器によれば、画像間のクロストークを低減することができる。
図1は、本発明に係る表示装置の概念図である。 図2は、表示装置の車両への搭載例を示す図である。 図3は、表示装置の断面構造の概略図である。 図4は、液晶表示パネルの構成例を表すブロック図である。 図5は、本実施形態の表示パネルの画素を駆動する駆動回路を示す回路図である。 図6は、表示パネルの断面図である。 図7は、表示パネルの平面図である。 図8は、図7の表示パネルの視差バリアを省略した平面図である。 図9は、2つの画像間のクロストークの測定を説明する図である。 図10は、2つの画像間のクロストークの測定を説明する図である。 図11は、表示パネルの回折光の経路を示す図である。 図12は、回折光のシミュレーション結果のグラフを示す図である。 図13は、図12の原点近傍の領域の拡大図である。 図14は、比較例の表示パネルの断面図である。 図15は、本発明の表示パネルの断面図である。 図16は、比較例の黒輝度と本発明の黒輝度とのグラフを示す図である。 図17は、比較例のクロストークと本発明のクロストークとのグラフを示す図である。 図18は、実施形態1に係る表示パネルの断面図である。 図19は、実施形態1の表示パネルの平面図である。 図20は、ブラックマトリクスに開口部を設けない場合とブラックマトリクスに開口部を設けた場合とのクロストークのシミュレーション結果を示すグラフである。 図21は、実施形態1の変形例1の表示パネルを示す断面図である。 図22は、実施形態1の変形例2の表示パネルを示す断面図である。 図23は、実施形態2に係る表示パネルの断面図である。 図24は、実施形態2の表示パネルの平面図である。 図25は、実施形態2の変形例の表示パネルを示す断面図である。 図26は、本実施形態に係るタッチ検出機能付き表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図27は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図28は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図29は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図30は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図31は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図32は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図33は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図34は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図35は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図36は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図37は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。 図38は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。
本開示を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、説明は以下の順序で行う。
1.表示装置の概要
2.実施形態1
3.実施形態2
4.適用例(電子機器)
上記実施の形態に係る表示装置が電子機器に適用されている例
5.本開示の構成
<1.表示装置の概要>
(2画像表示装置の基本構成)
図1は、本発明に係る表示装置の概念図である。表示装置100は、第1の方向(表示装置100に向かって右方向)に第1の画像201を、第1の方向とは異なる第2の方向(表示装置100に向かって左方向)に第2の画像202を、それぞれ表示する。表示装置100の第1の方向側に位置する第1の観察者211は第1の画像201を、表示装置100の第2の方向側に位置する第2の観察者212は第2の画像202を、それぞれ見ることができる。図1の概念図は、表示装置100に対する第1の観察者211及び第2の観察者212の相対的位置に応じて、換言すれば表示装置100に対する視野角に応じて、第1の観察者211は第1の画像201を、第2の観察者212は第2の画像202を実質的に同時に見ることができ、しかも第1の画像201及び第2の画像202は表示装置100の表示面全体に渡って見ることができることを概念的に示している。
図2は、表示装置の車両への搭載例を示す図である。表示装置100は、例えば図2に示すように、ダッシュボード300のセンター部分に配置される。運転席311には第1の観察者211が、助手席312には第2の観察者212が着座する。表示装置100に対する第1の方向(表示装置100に向かって右方向であり、運転席311側)から見ることができる画像は例えばカーナビゲーション装置の地図等の画像であり、実質的に同時に第2の方向(表示装置100に向かって左方向であり、助手席312側)から見ることができる画像は例えばテレビ受信画像やDVDムービー画像である。従って、運転席311に着座した第1の観察者211(運転者)がカーナビゲーションによる運転支援を受けるのと同時に助手席312に着座した第2の観察者212(同乗者)はテレビやDVDを楽しむことができる。しかも、それぞれの画像は例えば7インチの画面全体を使用して表示されるので、従来のマルチウインドウ表示のように画面サイズが小さくなることもない。つまり、第1の観察者211(運転者)、第2の観察者212(同乗者)にとっては、あたかも各々に独立した専用のディスプレイがあるかの如く、それぞれに最適な情報やコンテンツが提供される。
図3は、表示装置の断面構造の概略図である。表示装置100は、表示パネル1と、表示パネル1を裏面(図中上側の面)から照射するバックライト101と、表示パネル1の裏面に設けられた偏光板102と、表示パネル1の前面(図中下側の面)に設けられたガラス基板103と、ガラス基板103の前面に設けられた偏光板104と、を有する。表示パネル1は、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)基板2と、TFT基板2の前面側に対向する対向基板3と、TFT基板2と対向基板3との間に挿設された液晶6と、を有する。
対向基板3は、ガラス基板31と、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に形成されたカラーフィルタ32と、ガラス基板31の前面(TFT基板2とは反対側の面)に形成された視差バリア33と、を有する。なお、視差バリア33は、ガラス基板103の裏面に形成されても良い。
表示パネル1は、マトリクス状に配列された画素を有している。カラーフィルタ32は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色された色領域を周期的に配列して、表示パネル1の各画素にR、G、Bの3色の色領域が規則的に対応付けられている。なお、カラーフィルタ32は、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。一般に、カラーフィルタは、緑(G)の色領域の輝度が、赤(R)の色領域及び青(B)の色領域の輝度よりも高い。
表示パネル1の各画素は、第1の方向側(運転者211側)表示用と、第2の方向側(同乗者212側)表示用と、に分けられて表示制御される。そして、第1の方向側(運転者211側)表示用画素は、視差バリア33により第2の方向側(同乗者212側)への表示が遮断され、第1の方向側(運転者211側)からは見えるようになっている。また、第2の方向側(同乗者212側)表示用画素は、視差バリア33により第1の方向側(運転者211側)への表示は遮断され、第2の方向側(同乗者212側)からは見えるようになっている。これによって、表示装置100は、例えば運転者211と同乗者212とに異なった表示を提供することが可能となる。つまり、表示装置100は、運転者211にはナビゲーションの地図画像201を見せ、同時に同乗者212にはテレビ画像202を見せることが可能となる。なお、視差バリア33、表示パネル1の各画素の構成を変更すれば、3方向等、複数方向に異なった画像を表示する構成も可能である。また、視差バリア33自体を電気的に駆動可能な液晶シャッタ等で構成して視野角を可変するようにしてもよい。
図4は、液晶表示パネルの構成例を表すブロック図である。表示パネル1は、透過型、又は半透過型の液晶表示パネルであり、液晶表示パネル19と、ドライバIC26と、を備えている。図示しないフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)は、ドライバIC26への外部信号又はドライバIC26を駆動する駆動電力を伝送する。液晶表示パネル19は、透光性絶縁基板、例えばガラス基板20と、ガラス基板20の表面にあり、液晶セルを含む画素がマトリクス状(行列状)に多数配置されてなる表示エリア部21と、垂直ドライバ(垂直駆動回路)22と、水平ドライバ(水平駆動回路)23と、を備えている。ガラス基板20は、能動素子(例えば、トランジスタ)を含む多数の画素回路がマトリクス状に配置形成される第1の基板(TFT基板)2(図3参照)と、このTFT基板2と所定の間隙をもって対向して配置される第2の基板(対向基板)3(図3参照)とによって構成される。TFT基板2と対向基板3との間隙は、TFT基板2上の各所に配置形成されるフォトスペーサによって所定の間隙に保持される。そして、これらTFT基板2と対向基板3との間に液晶6(図3参照)が封入される。
(液晶表示パネルのシステム構成例)
液晶表示パネル19は、ガラス基板20上に、表示エリア部21と、インターフェース(I/F)及びタイミングジェネレータの機能を備えるドライバIC26と、垂直ドライバ22及び水平ドライバ23と、を備えている。
表示エリア部21は、液晶層を含む画素Vpixが、表示上の1画素を構成するユニットがM行×N列に配置されたマトリクス(行列状)構造を有している。なお、この明細書において、行とは、一方向に配列されるN個の画素Vpixを有する画素行をいう。また、列とは、行が配列される方向と直交する方向に配列されるM個の画素Vpixを有する画素列をいう。そして、MとNとの値は、垂直方向の表示解像度と水平方向の表示解像度に応じて定まる。表示エリア部21は、画素VpixのM行N列の配列に対して行ごとに走査線24、24、24・・・24が配線され、列ごとに信号線25、25、25・・・25が配線されている。以後、本実施形態においては、走査線24、24、24・・・24を代表して走査線24のように表記し、信号線25、25、25・・・25を代表して信号線25のように表記することがある。また、本実施形態においては、走査線24、24、24・・・24の任意の3本の走査線を走査線24、24m+1、24m+2(ただし、mはm≦M−2を満たす自然数)のように表記し、信号線25、25、25・・・25の任意の3本の信号線を信号線25、25n+1、25n+2(ただし、nはn≦N−2を満たす自然数)のように表記する。
表示パネル1には、外部から外部信号である、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号が入力され、ドライバIC26に与えられる。ドライバIC26は、外部電源の電圧振幅のマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を、液晶の駆動に必要な内部電源の電圧振幅にレベル変換し、マスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号を生成する。ドライバIC26は、生成したマスタークロック、水平同期信号及び垂直同期信号をそれぞれ垂直ドライバ22及び水平ドライバ23に与える。ドライバIC26は、画素Vpix毎の駆動電極に対して各画素共通に与えるコモン電位(対向電極電位)を生成して表示エリア部21に与える。
垂直ドライバ22は、垂直クロックパルスに同期してドライバIC26から出力される表示データを1水平期間で順次サンプリングしラッチする。垂直ドライバ22は、ラッチされた1ライン分のデジタルデータを垂直走査パルスとして順に出力し、表示エリア部21の走査線24、24m+1、24m+2・・・に与えることによって画素Vpixを行単位で順次選択する。垂直ドライバ22は、例えば、走査線24、24m+1、24m+2・・・の表示エリア部21の上寄り、垂直走査上方向から、表示エリア部21の下寄り、垂直走査下方向へ順にデジタルデータを出力する。また、垂直ドライバ22は、走査線24、24m+1、24m+2・・・の表示エリア部21の下寄り、垂直走査下方向から、表示エリア部21の上寄り、垂直走査上方向へ順にデジタルデータを出力することもできる。
水平ドライバ23には、例えば6ビットのR(赤)、G(緑)、B(青)のデジタル映像データが与えられる。水平ドライバ23は、垂直ドライバ22による垂直走査によって選択された行の各画素Vpixに対して、画素ごとに、もしくは複数画素ごとに、あるいは全画素一斉に、信号線25を介して表示データを書き込む。
表示パネル1は、液晶に同極性の直流電圧が印加され続けることによって液晶の比抵抗(物質固有の抵抗値)等が劣化する可能性がある。表示パネル1は、液晶の比抵抗(物質固有の抵抗値)等の劣化を防ぐため、駆動信号のコモン電位を基準として映像信号の極性を所定の周期で反転させる駆動方式が採られる。
この表示パネルの駆動方式として、ライン反転、ドット反転、フレーム反転などの駆動方式が知られている。ライン反転は、1ライン(1画素行)に相当する1H(Hは水平期間)の時間周期で映像信号の極性を反転させる駆動方式である。ドット反転は、互いに隣接する上下左右の画素毎に映像信号の極性を交互に反転させる駆動方式である。フレーム反転は、1画面に相当する1フレーム毎に全画素に書き込む映像信号を一度に同じ極性で反転させる駆動方式である。表示装置1は、上記の各駆動方式のいずれを採用することも可能である。
図5は、本実施形態の表示パネルの画素を駆動する駆動回路を示す回路図である。表示エリア部21には、各画素VpixのTFT素子Trに表示データとして画素信号を供給する信号線25、25n+1、25n+2、各TFT素子Trを駆動する走査線24、24m+1、24m+2等の配線が形成されている。信号線25、25n+1、25n+2は、上述したガラス基板20の表面と平行な平面に延在する。画素Vpixは、TFT素子Tr及び液晶LCを備えている。TFT素子Trは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、nチャネルのMOS(Metal Oxide Semiconductor)型のTFTで構成されている。TFT素子Trのソース又はドレインの一方は信号線25、25n+1、25n+2に接続され、ゲートは走査線24、24m+1、24m+2に接続され、ソース又はドレインの他方は不図示の画素電極に接続されている。液晶LCは、画素電極と共通電極VCOMによって生ずる電界により、電界に沿った方向に整列する。
画素Vpixは、走査線24、24m+1、24m+2により、表示エリア部21の同じ行に属する他の画素Vpixと互いに接続されている。走査線24、24m+1、24m+2は、垂直ドライバ22と接続され、垂直ドライバ22から走査信号の垂直走査パルスが供給される。また、画素Vpixは、信号線25、25n+1、25n+2により、表示エリア部21の同じ列に属する他の画素Vpixと互いに接続されている。信号線25、25n+1、25n+2は、水平ドライバ23と接続され、水平ドライバ23より画素信号が供給される。共通電極VCOMは、図4のドライバIC26と接続され、ドライバIC26から駆動信号が供給される。
図4に示す垂直ドライバ22は、垂直走査パルスを、図5に示す走査線24、24m+1、24m+2を介して、画素VpixのTFT素子Trのゲートに印加することにより、表示エリア部21にマトリクス状に形成されている画素Vpixのうちの1行(1水平ライン)を表示駆動の対象として順次選択する。図4に示す水平ドライバ23は、画素信号を、図5に示す信号線25、25n+1、25n+2を介して、垂直ドライバ22により順次選択される1水平ラインを含む各画素Vpixにそれぞれ供給する。そして、これらの画素Vpixでは、供給される画素信号を選択期間に画素Vpix内に保持し、選択期間以外の期間も次のフレームまで表示する。
上述したように、表示パネル1は、垂直ドライバ22が走査線24、24m+1、24m+2を順次走査するように駆動することにより、1水平ラインが順次選択される。また、表示装置1は、1水平ラインに属する画素Vpixに対して、水平ドライバ23が画素信号を供給することにより、1水平ラインずつ表示が行われる。
また、表示エリア部21は、カラーフィルタを有する。カラーフィルタは、格子形状のブラックマトリクス76aと、画素Vpixに対応する開口部76bと、を有する。開口部76bは、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色された色領域を含む。なお、カラーフィルタは、異なる色に着色されていれば、他の色の組み合わせであってもよい。一般に、カラーフィルタは、緑(G)の色領域の輝度が、赤(R)の色領域及び青(B)の色領域の輝度よりも高い。カラーフィルタは、無くてもよく、この場合白色となる。あるいは、カラーフィルタに光透過性の樹脂を用いて白色としてもよい。
ブラックマトリクス76aは、図5に示すように画素Vpixの外周を覆うように形成されている。つまり、ブラックマトリクス76aは、二次元配置された画素Vpixと画素Vpixとの境界に配置されることで、格子形状となる。これにより、各画素Vpixの隙間から光が漏れるのを防ぎ、コントラストの低下を抑制することができる。ブラックマトリクス76aは、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。このように、ブラックマトリクス76aは、光の透過を抑制する遮光層である。開口部76bは、ブラックマトリクス76aの格子形状で形成されている開口であり、画素Vpixに対応して配置されている。
開口部76bは、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色された色領域を含む。カラーフィルタは、開口部76bに例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の3色に着色されたカラーフィルタの色領域を周期的に配列して、図5に示す各画素VpixにR、G、Bの3色の色領域が規則的に対応付けられている。
表示エリア部21は、正面に直交する方向から見た場合、走査線24と信号線25がカラーフィルタのブラックマトリクス76aと重なる領域に配置されている。つまり、走査線24及び信号線25は、正面に直交する方向から見た場合、ブラックマトリクス76aの後ろに隠されることになる。また、表示エリア部21は、ブラックマトリクス76aが配置されていない領域が開口部76bとなる。
図6は、表示パネルの断面図である。図6は、表示パネル1の隣接する2つの画素を示している。図6中左側には、赤(R)の画素Vpix(R)が、図6中右側には、緑(G)の画素Vpix(G)が位置しており、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とは隣接している。画素Vpix(R)及び画素Vpix(G)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、TN(Twisted Nematic:ツイステッドネマティック)、VA(Vertical Alignment:垂直配向)、ECB(Electrically Controlled Birefringence:電界制御複屈折)、FFS(Fringe Field Switching)、IPS(In Plane Switching)等の各種モードの液晶が用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(G)の右端部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a1が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a2が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)の左端部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a3が形成されている。ブラックマトリクス76a1とブラックマトリクス76a2との間は、遮光層が形成されていない開口部76b1となっている。ブラックマトリクス76a2とブラックマトリクス76a3との間は、遮光層が形成されていない開口部76b2となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部76b1及び開口部76b2を通過することができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央から右端にかけては、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央から左端にかけては、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。なお、視差バリア331及び332は、ブラックマトリクス76a1、76a2及び76a3と同じ材質であっても良いし、異なっても良い。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、後述する回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、後述する回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
図7は、表示パネルの平面図である。表示パネル1は、長手方向が図中上下方向にそれぞれ延在するとともに、図中左右方向に隣接する画素Vpix(G1)、Vpix(B1)、Vpix(R1)、Vpix(G2)、Vpix(B2)及びVpix(R2)を有している。表示パネル1の上層(紙面手前側)には、視差バリア33が形成されている。画素Vpix(G1)とVpix(B1)とにまたがる部分には、遮光層が形成されていない開口部33a1が設けられている。画素Vpix(R1)とVpix(G2)とにまたがる部分には、遮光層が形成されていない開口部33a2が設けられている。画素Vpix(B2)とVpix(R2)とにまたがる部分には、遮光層が形成されていない開口部33a3が設けられている。
図8は、図7の表示パネルの視差バリアを省略した平面図である。表示パネル1は、長手方向が図中上下方向にそれぞれ延在するとともに、図中左右方向に隣接する画素Vpix(G1)、Vpix(B1)、Vpix(R1)、Vpix(G2)、Vpix(B2)及びVpix(R2)を有している。ブラックマトリクス76aは、図8に示すように画素Vpix(G1)、Vpix(B1)、Vpix(R1)、Vpix(G2)、Vpix(B2)及びVpix(R2)の外周を覆うように形成されている。つまり、ブラックマトリクス76aは、二次元配置された画素Vpixと画素Vpixとの境界に配置されることで、格子形状となっている。
(2画像間のクロストーク)
第1の画像201と第2の画像202とは、互いに干渉しないことが理想であるが、実際には、干渉が生ずる。図9及び図10は、2つの画像間のクロストークの測定を説明する図である。まず、図9に示すように、第1の画像201及び第2の画像202として、全面黒色の画像を表示する。このときの第1の画像201の輝度(以下、黒輝度とも言う。)を測定し、黒輝度をAとする。
次に、図10に示すように、第2の画像202として、全面白色の画像を表示する。すると、第1の画像201は、第2の画像202のクロストークにより、輝度が高くなる(明るい黒になる)。このときの第1の画像201の輝度を測定し、輝度をBとする。
このとき、第1の画像201と第2の画像202との間のクロストークXを次の式(1)で表す。
X=(B−A)/A ・・・(1)
式(1)は、第2の画像202から第1の画像201に漏れる光による輝度上昇量(B−A)が、元の黒輝度(A)に対してどの程度の重みであるか、という意味合いを示している。
第1の画像201と第2の画像202とが分離して表示されるには、式(1)のクロストークXが1以下であることが望ましい。
クロストークの原因である一方の画像から他方の画像への光漏れは、回折光が主要因であると考えられる。
図11は、表示パネルの回折光の経路を示す図である。画素Vpix(R)で黒表示(低輝度表示)し、画素Vpix(G)で白表示(高輝度表示)しているとき、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光の大部分は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。しかし、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光の一部は、開口部33a境界で回折し、矢印L1の方向に沿って観察者212に到達すると考えられる。
図12は、回折光のシミュレーション結果のグラフを示す図である。図12において、横軸は、表示パネル1の法線方向を0°とした表示パネル1からの角度を示す。表示パネル1からの角度は、反時計回り(観察者211側)をマイナスの角度とし、時計回り(観察者212側)をプラスの角度とした。縦軸は、輝度を示す。線401は、第1の画像201として白画像を、第2の画像202として黒画像を表示したときの各角度での輝度を示す。線402は、第1の画像201として黒画像を、第2の画像202として白画像を表示したときの各角度での輝度を示す。
図13は、図12の原点近傍の領域403の拡大図である。線401は、第1の画像201として白画像を、第2の画像202として黒画像を表示し、回折光が無いとしたときの各角度での輝度を示す。線401aは、第1の画像201として白画像を、第2の画像202として黒画像を表示し、回折光が有るとしたときの各角度での輝度を示す。線402は、第1の画像201として黒画像を、第2の画像202として白画像を表示し、回折光が無いとしたときの各角度での輝度を示す。線402aは、第1の画像201として黒画像を、第2の画像202として白画像を表示し、回折光が有るとしたときの各角度での輝度を示す。
図13に示すように、回折光が有る場合(線401a及び402a)には、回折光が無い場合(線401及び402)よりも、表示パネル1の法線方向(角度0°)において、矢印404の分だけ輝度が高くなる。
前述した輝度Bは、前述した黒輝度Aに回折光Cを加えたものとみなすことができる。
B=A+C ・・・(2)
式(1)及び(2)から、式(3)が成り立つ。
X=(B−A)/A
=((A+C)−A)/A
=C/A ・・・(3)
クロストークXは、1以下であることが望ましい。
X=C/A≦1 ・・・(4)
すなわち、黒輝度Aを回折光C以上に上昇させれば、望ましいクロストークXになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度Aを上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度Aを回折光Cと同程度に上昇させること、つまりクロストークXを1程度とすることが好ましい。
(比較例)
図14は、比較例の表示パネルの断面図である。図14は、比較例の表示パネル1の隣接する2つの画素を示している。図14中左側には、赤(R)の画素Vpix(R)が、図14中右側には、緑(G)の画素Vpix(G)が位置しており、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とは隣接している。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(G)の右端部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a1が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a2が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)の左端部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a3が形成されている。ブラックマトリクス76a1とブラックマトリクス76a2との間は、遮光層が形成されていない開口部76b1となっている。ブラックマトリクス76a2とブラックマトリクス76a3との間は、遮光層が形成されていない開口部76b2となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部76b1及び開口部76b2を通過することができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央から右端にかけては、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央から左端にかけては、遮光層として視差バリア332が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
バックライト101から出射され、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に入射した光L2は、遮光層としてのブラックマトリクス76a2によって遮光され、表示パネル1の前面に出射しない。そのため、表示パネル1は、その法線方向の黒輝度が小さく、先に説明した式(4)で表されるクロストークXが1より大きい。
(本発明の原理)
図15は、本発明の表示パネルの断面図である。図15は、本発明の表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図15中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界領域R1と、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界領域R2と、の間は、遮光層が形成されていない開口部76b2となっている。境界領域R1と、画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界領域R3と、の間は、遮光層が形成されていない開口部76b1となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部76b1及び開口部76b2を通過することができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
本発明の表示パネル1は、バックライト101から出射され、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界領域R1に入射した光L2の少なくとも一部を通過させ、表示パネル1の前面から光L3として出射させる。これにより、表示パネル1は、その法線方向(角度0°方向)の黒輝度を上昇させることで、先に説明した式(4)で表されるクロストークXを1以下とすることができる。
また、本発明の表示パネル1は、バックライト101から出射され、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界領域R2に入射した光L4の少なくとも一部を通過させ、開口部33aを通過させて光L5として出射させる。これにより、表示パネル1は、角度90°方向の黒輝度を上昇させることで、先に説明した式(4)で表されるクロストークXを1以下とすることができる。
また、本発明の表示パネル1は、バックライト101から出射され、画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界領域R3に入射した光L6の少なくとも一部を通過させ、開口部33aを通過させて光L7として出射させる。これにより、表示パネル1は、角度−90°方向の黒輝度を上昇させることで、先に説明した式(4)で表されるクロストークXを1以下とすることができる。
クロストークXは、先に説明した式(4)で表される。すなわち、黒輝度Aを回折光C以上に上昇させれば、望ましいクロストークXになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度Aを上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度Aを回折光Cと同程度に上昇させること、つまりクロストークXを1程度とすることが好ましい。
図16は、比較例の黒輝度と本発明の黒輝度とのグラフを示す図である。図16において、横軸は、表示パネル1の法線方向を0°とした表示パネル1からの角度を示す。表示パネル1からの角度は、反時計回り(観察者211側)をマイナスの角度とし、時計回り(観察者212側)をプラスの角度とした。縦軸は、黒輝度を示す。線411は、比較例の黒輝度を示し、線412は本発明の黒輝度を示す。本発明は、法線方向(角度0°)と角度90°方向と角度−90°方向の黒輝度を上昇させることで、観察者211のアイポイントEP1及び観察者212のアイポイントEP2での黒輝度を上昇させることなく、つまりアイポイントEP1及びEP2でのコントラストの低下を抑制しつつ、その他の角度(広角側)での黒輝度を上昇させている。図16中の矢印A1は、図15の光L3によって上昇する黒輝度を示している。図16中の矢印A2は、図15の光L5によって上昇する黒輝度を示している。図16中の矢印A3は、図15の光L7によって上昇する黒輝度を示している。
図17は、比較例のクロストークと本発明のクロストークとのグラフを示す図である。図17において、横軸は、表示パネル1の法線方向を0°とした表示パネル1からの角度を示す。表示パネル1からの角度は、反時計回り(観察者211側)をマイナスの角度とし、時計回り(観察者212側)をプラスの角度とした。縦軸は、クロストークを示す。線413は、比較例のクロストークを示し、線414は、本発明のクロストークを示す。本発明は、法線方向(角度0°)、角度90°方向及び角度−90°方向の黒輝度を上昇させることで、観察者211のアイポイントEP1及び観察者212のアイポイントEP2でのクロストークの変化を抑制しつつ、その他の角度(広角側)でのクロストークを低減させることができる。
<2.実施形態1>
(実施形態1)
図18は、実施形態1に係る表示パネルの断面図である。図18は、実施形態1に係る表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図18中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、TN、VA、ECB、FFS、IPS等の各種モードの液晶が用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a1が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a2が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス76a3が形成されている。ブラックマトリクス76a1、76a2及び76a3は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ブラックマトリクス76a1とブラックマトリクス76a2との間は、遮光層が形成されていない開口部76b1となっている。ブラックマトリクス76a2とブラックマトリクス76a3との間は、遮光層が形成されていない開口部76b2となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部76b1及び開口部76b2を通過することができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。なお、視差バリア331及び332は、ブラックマトリクス76a1、76a2及び76a3と同じ材質であっても良いし、異なっても良い。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部76b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部76b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
ブラックマトリクス76a2には、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分に遮光層が形成されていない開口部76c2が設けられている。バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に入射した光L2は、開口部76c2及び開口部33aを通過して、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3として出射する。
表示パネル1は、この光L3によって法線方向(角度0°方向)の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L3の光量は、開口部76c2のサイズを変えることで、調整することができる。また、本実施形態では、開口部76c2が画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがるように設けられているが、開口部76c2は画素Vpix(R)の上層に設けられても良いし、画素Vpix(G)の上層に設けられても良い。
また、ブラックマトリクス76a3には、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる部分に遮光層が形成されていない開口部76c3が設けられている。バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界部に入射した光L4は、開口部76c3及び開口部33aを通過して、角度90°方向に光L5として出射する。
表示パネル1は、この光L5によって角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L5の光量は、開口部76c3のサイズを変えることで、調整することができる。また、本実施形態では、開口部76c3が画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがるように設けられているが、開口部76c3は画素Vpix(R)の上層に設けられても良いし、画素Vpix(B2)の上層に設けられても良い。
また、ブラックマトリクス76a1には、画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる部分に遮光層が形成されていない開口部76c1が設けられている。バックライト101から画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界部に入射した光L6は、開口部76c1及び開口部33aを通過して、角度−90°方向に光L7として出射する。
表示パネル1は、この光L7によって角度−90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L7の光量は、開口部76c1のサイズを変えることで、調整することができる。また、本実施形態では、開口部76c1が画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがるように設けられているが、開口部76c1は画素Vpix(G)の上層に設けられても良いし、画素Vpix(B1)の上層に設けられても良い。
図19は、実施形態1の表示パネルの平面図である。図19では、理解の容易のため、視差バリアの表示を省略している。表示パネル1は、長手方向が図中上下方向にそれぞれ延在するとともに、図中左右方向に隣接する画素Vpix(G1)、Vpix(B1)、Vpix(R1)、Vpix(G2)、Vpix(B2)及びVpix(R2)を有している。
ブラックマトリクス76aは、図19に示すように画素Vpix(G1)、Vpix(B1)、Vpix(R1)、Vpix(G2)、Vpix(B2)及びVpix(R2)の外周を覆うように形成されている。つまり、ブラックマトリクス76aは、二次元配置された画素Vpixと画素Vpixとの境界に配置されることで、格子形状となっている。
そして、ブラックマトリクス76aの画素Vpix(G1)と画素Vpix(B1)とにまたがる部分には、複数の開口部76cが、画素Vpix(G1)及び画素Vpix(B1)の長手方向に配列されている。同様に、ブラックマトリクス76aの画素Vpix(B1)と画素Vpix(R1)とにまたがる部分、画素Vpix(R1)と画素Vpix(G2)とにまたがる部分、画素Vpix(G2)と画素Vpix(B2)とにまたがる部分、画素Vpix(B2)と画素Vpix(R2)とにまたがる部分には、複数の開口部76cが、画素Vpix(G1)及び画素Vpix(B1)の長手方向に配列されている。複数の開口部76cを通過して表示パネル1の法線方向に出射する光の光量は、開口部76cのサイズ及び個数を変えることで、調整することができる。なお、本実施形態では、開口部76cが画素と画素とにまたがるように設けられているが、開口部76cはいずれかの画素の上層に設けられても良い。
実施形態1に係る表示パネル1によれば、開口部76cを設けることで、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)、角度90°方向及び角度−90°方向に光を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。
図20は、ブラックマトリクスに開口部を設けない場合とブラックマトリクスに開口部を設けた場合とのクロストークのシミュレーション結果を示すグラフである。図20において、横軸は、表示パネル1の法線方向を0°とした表示パネル1からの角度を示す。表示パネル1からの角度は、反時計回り(観察者211側)をマイナスの角度とし、時計回り(観察者212側)をプラスの角度とした。縦軸は、クロストークを示す。線421は、ブラックマトリクスに開口部を設けない場合のクロストークを示し、線422は、ブラックマトリクスに開口部を設けた場合のクロストークを示す。図20に示すように、ブラックマトリクスに開口部を設けることで、広い角度域において、クロストークを低減することができる。
なお、先に式(4)で説明したように、クロストークは1以下であることが好ましい。すなわち、黒輝度を回折光以上に上昇させれば、望ましいクロストークになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度を上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度を回折光と同程度に上昇させること、つまりクロストークを1程度とすることが好ましい。黒輝度の調整は、開口部76cのサイズ及び個数を変えることで行うことができる。
(実施形態1の変形例1)
実施形態1では、ブラックマトリクスに開口部を設けて黒輝度を上昇させることとしたが、ブラックマトリクスを薄膜化したり、ブラックマトリクスを光透過性の高い材料で構成したりすることで黒輝度を上昇させることとしても良い。
図21は、実施形態1の変形例1の表示パネルを示す断面図である。図21は、変形例1に係る表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図21中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、TN、VA、ECB、FFS、IPS等の各種モードの液晶が用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a1が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a2が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a3が形成されている。ブラックマトリクス77a1とブラックマトリクス77a2との間は、遮光層が形成されていない開口部77b1となっている。ブラックマトリクス77a2とブラックマトリクス77a3との間は、遮光層が形成されていない開口部77b2となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部77b1及び開口部77b2を通過することができる。
ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、金属クロム(Cr)で形成される場合は、OD値(光学濃度)が3〜4程度、つまり光の透過率が0.1%〜0.01%程度とすることができる。また、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、樹脂で形成される場合は、OD値が4〜5程度、つまり光の透過率が0.01%〜0.001%程度とすることができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部77b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部77b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部77b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部77b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
ブラックマトリクス77a2は、光透過性の高い材料で構成されているので、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に入射した光L2の一部は、ブラックマトリクス77a2を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3として出射する。
表示パネル1は、この光L3によって法線方向(角度0°方向)の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L3の光量は、ブラックマトリクス77a2のOD値を変えることで、調整することができる。
また、ブラックマトリクス77a3は、光透過性の高い材料で構成されているので、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界部に入射した光L4の一部は、ブラックマトリクス77a3を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度90°方向に光L5として出射する。
表示パネル1は、この光L5によって角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L5の光量は、ブラックマトリクス77a3のOD値を変えることで、調整することができる。
また、ブラックマトリクス77a1は、光透過性の高い材料で構成されているので、バックライト101から画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界部に入射した光L6の一部は、ブラックマトリクス77a1を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度−90°方向に光L7として出射する。
表示パネル1は、この光L7によって角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L7の光量は、ブラックマトリクス77a1のOD値を変えることで、調整することができる。
変形例1に係る表示パネル1によれば、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3が光透過性の高い材料で構成されているので、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3を出射させ、角度90°方向に光L5を出射させ、角度−90°方向に光L7を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。
なお、先に式(4)で説明したように、クロストークは1以下であることが好ましい。すなわち、黒輝度を回折光以上に上昇させれば、望ましいクロストークになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度を上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度を回折光と同程度に上昇させること、つまりクロストークを1程度とすることが好ましい。黒輝度の調整は、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3のOD値を変えることで行うことができる。
なお、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を光透過性の高い材料で構成することに代えて、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を光透過性の低い材料で構成し且つ薄膜化しても良い。このようにブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を薄膜化することで、表示パネル1の法線方向に光L3を出射させ、角度90°方向に光L5を出射させ、角度−90°方向に光L7を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。なお、黒輝度の調整は、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3の膜厚を変えることで行うことができる。
(実施形態1の変形例2)
実施形態1では、ブラックマトリクスに開口部を設けて黒輝度を上昇させ、実施形態1の変形例1では、ブラックマトリクスを薄膜化したり、ブラックマトリクスを光透過性の高い材料で構成したりして黒輝度を上昇させている。更に加えて、ブラックマトリクスの下層にカラーフィルタを形成しないようにして黒輝度を更に上昇させても良い。
図22は、実施形態1の変形例2の表示パネルを示す断面図である。図22は、変形例2に係る表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図22中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B1)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものであり、例えば、TN、VA、ECB、FFS、IPS等の各種モードの液晶が用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a1が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a2が形成されている。ガラス基板31の裏面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる部分には、遮光層としてブラックマトリクス77a3が形成されている。ブラックマトリクス77a1とブラックマトリクス77a2との間は、遮光層が形成されていない開口部77b1となっている。ブラックマトリクス77a2とブラックマトリクス77a3との間は、遮光層が形成されていない開口部77b2となっている。バックライト101から表示パネル1に入射した光は、開口部77b1及び開口部77b2を通過することができる。
ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、金属クロム(Cr)で形成される場合は、OD値(光学濃度)が3〜4程度、つまり光の透過率が0.1%〜0.01%程度とすることができる。また、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3は、樹脂で形成される場合は、OD値が4〜5程度、つまり光の透過率が0.01%〜0.001%程度とすることができる。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)の開口部77b1を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)の開口部77b1を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)の開口部77b2を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)の開口部77b2を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
ブラックマトリクス77a2の下層の領域R4には、カラーフィルタ32R及び32Gが形成されていない。そして、ブラックマトリクス77a2は、光透過性の高い材料で構成されている。そのため、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部に入射した光L2の一部は、領域R4を通過し、ブラックマトリクス77a2を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3として出射する。
表示パネル1は、この光L3によって法線方向(角度0°方向)の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L3の光量は、ブラックマトリクス77a2のOD値を変えることで、調整することができる。
また、ブラックマトリクス77a3の下層の領域R6には、カラーフィルタ32R及び32B2が形成されていない。そして、ブラックマトリクス77a3は、光透過性の高い材料で構成されている。そのため、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界部に入射した光L4の一部は、領域R6を通過し、ブラックマトリクス77a3を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度90°方向に光L5として出射する。
表示パネル1は、この光L5によって角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L5の光量は、ブラックマトリクス77a3のOD値を変えることで、調整することができる。
また、ブラックマトリクス77a1の下層の領域R5には、カラーフィルタ32G及び32B1が形成されていない。そして、ブラックマトリクス77a1は、光透過性の高い材料で構成されている。そのため、バックライト101から画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界部に入射した光L6の一部は、領域R5を通過し、ブラックマトリクス77a1を透過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度−90°方向に光L7として出射する。
表示パネル1は、この光L7によって角度−90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。なお、光L7の光量は、ブラックマトリクス77a2のOD値を変えることで、調整することができる。
変形例2に係る表示パネル1によれば、ブラックマトリクス77a2の下層の領域R4には、カラーフィルタ32R及び32Gが形成されておらず、ブラックマトリクス77a3の下層の領域R5には、カラーフィルタ32R及び32B2が形成されておらず、ブラックマトリクス77a1の下層の領域R6には、カラーフィルタ32G及び32B1が形成されておらず、また、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3が光透過性の高い材料で構成されているので、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3を出射させ、角度90°方向に光L5を出射させ、角度−90°方向に光L7を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を更に上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。変形例2は、回折光量が多い場合に特に有効である。
また、領域R4にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないので、光L3は赤(R)成分及び緑(G)成分が少ない。また、領域R5にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないので、光L5は赤(R)成分及び青(B)成分が少ない。また、領域R6にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないので、光L7は緑(G)成分及び青(B)成分が少ない。そのため、表示パネル1は、色再現性を向上することができる。なお、図22では、領域R4の全域にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないこととしたが、領域R4の少なくとも一部にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないこととしても良い。また、図22では、領域R5の全域にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないこととしたが、領域R5の少なくとも一部にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないこととしても良い。また、図22では、領域R6の全域にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないこととしたが、領域R6の少なくとも一部にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないこととしても良い。
なお、先に式(4)で説明したように、クロストークは1以下であることが好ましい。すなわち、黒輝度を回折光以上に上昇させれば、望ましいクロストークになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度を上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度を回折光と同程度に上昇させること、つまりクロストークを1程度とすることが好ましい。黒輝度の調整は、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3のOD値を変えることで行うことができる。
なお、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を光透過性の高い材料で構成することに代えて、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を光透過性の低い材料で構成し且つ薄膜化しても良い。このようにブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3を薄膜化することで、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3を出射させ、表示パネル1の角度90°方向に光L5を出射させ、表示パネル1の角度−90°方向に光L7を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。なお、黒輝度の調整は、ブラックマトリクス77a1、77a2及び77a3の膜厚を変えることで行うことができる。
また、実施形態1(図18参照)のブラックマトリクス76a1、76a2及び76a3の下層にカラーフィルタを形成しないこととしても良い。この場合、カラーフィルタを形成しない領域は、平面視して、少なくともブラックマトリクス76a2の開口部76c2の下層、ブラックマトリクス76a1の開口部76c1の下層、ブラックマトリクス76a3の開口部76c3の下層であれば良い。これにより、表示パネル1は、黒輝度を更に上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。また、ブラックマトリクス76a2の下層にカラーフィルタが形成されていないので、光L3は赤(R)成分及び緑(G)成分が少ない。また、ブラックマトリクス76a3の下層にカラーフィルタが形成されていないので、光L5は赤(R)成分及び青(B)成分が少ない。また、ブラックマトリクス76a1の下層にカラーフィルタが形成されていないので、光L7は緑(G)成分及び青(B)成分が少ない。そのため、表示パネル1は、色再現性を向上することができる。
(実施形態2)
図23は、実施形態2に係る表示パネルの断面図である。図23は、実施形態2に係る表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図23中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。実施形態2では、液晶6はノーマリーブラック、つまり画素電極27と共通電極VCOMとの間に電圧が印加されていないときに透過率が最小となり黒表示となる液晶であり、例えば、VA、IPSが用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
図23に示すように、実施形態2に係る表示パネル1では、実施形態1と異なり、画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部にブラックマトリクスが形成されていない。
先に説明したように、液晶6は、ノーマリーブラックである。画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる領域R7内の液晶6は、領域R7内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R7に入射する光L2の大部分を遮光する。しかし、領域R7内の液晶6は、バックライト101から領域R7に入射する光L2の一部を通過させる。そして、領域R7の上層にはブラックマトリクスが形成されていない。従って、表示パネル1は、バックライト101から入射した光L2の一部を光L3として出射させる。
表示パネル1は、この光L3によって法線方向(角度0°方向)の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
また、図23に示すように、実施形態2に係る表示パネル1では、実施形態1と異なり、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界部にブラックマトリクスが形成されていない。
先に説明したように、液晶6は、ノーマリーブラックである。画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる領域R9内の液晶6は、領域R9内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R9に入射する光L4の大部分を遮光する。しかし、領域R9内の液晶6は、バックライト101から領域R9に入射する光L4の一部を通過させる。そして、領域R9の上層にはブラックマトリクスが形成されていない。従って、表示パネル1は、バックライト101から入射した光L4の一部を光L5として、表示パネル1の角度90°方向に出射させる。
表示パネル1は、この光L5によって角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
また、図23に示すように、実施形態2に係る表示パネル1では、実施形態1と異なり、画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界部にブラックマトリクスが形成されていない。
先に説明したように、液晶6は、ノーマリーブラックである。画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる領域R8内の液晶6は、領域R8内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R8に入射する光L6の大部分を遮光する。しかし、領域R8内の液晶6は、バックライト101から領域R8に入射する光L6の一部を通過させる。そして、領域R8の上層にはブラックマトリクスが形成されていない。従って、表示パネル1は、バックライト101から入射した光L6の一部を光L7として、表示パネル1の角度−90°方向に出射させる。
表示パネル1は、この光L7によって角度−90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
図24は、実施形態2の表示パネルの平面図である。図24では、理解の容易のため、視差バリアの表示を省略している。表示パネル1は、長手方向が図中上下方向にそれぞれ延在する、画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)を有している。
ブラックマトリクス76aは、図24に示すように画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)の短辺を覆うように形成されている。つまり、ブラックマトリクス76aは、画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)の短手方向(図中左右方向)に延在するように配置されることで、ストライプ形状となっている。
実施形態2に係る表示パネル1によれば、液晶6をノーマリーブラックとすることで、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3を出射させ、表示パネル1の角度90°方向に光L5を出射させ、表示パネル1の角度−90°方向に光L7を出射させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。
(実施形態2の変形例)
実施形態2では、液晶をノーマリーブラックとし且つブラックマトリクスを形成しないことで黒輝度を上昇させている。更に加えて、画素と画素との境界部にカラーフィルタを形成しないようにして黒輝度を更に上昇させても良い。
図25は、実施形態2の変形例の表示パネルを示す断面図である。図25は、変形例に係る表示パネル1の隣接する4つの画素を示している。図25中右側から左側に向かって、青(B)の画素Vpix(B1)、緑(G)の画素Vpix(G)、赤(R)の画素Vpix(R)及び青(B)の画素Vpix(B2)が位置しており、画素Vpix(B1)と画素Vpix(G)、画素Vpix(G)と画素Vpix(R)、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)は隣接している。画素Vpix(B1)、画素Vpix(G)、画素Vpix(R)及び画素Vpix(B2)は、TFT基板2の前面(対向基板3側の面)に画素電極27を有している。
液晶6は、画素電極27と共通電極VCOM(図5参照)との間の電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。実施形態2では、液晶6はノーマリーブラック、つまり画素電極27と共通電極VCOMとの間に電圧が印加されていないときに透過率が最小となり黒表示となる液晶であり、例えば、VA、IPSが用いられる。
なお、液晶6とTFT基板2との間、及び液晶6と対向基板3との間には、それぞれ配向膜が配設され、また、TFT基板2の裏面側には入射側偏光板が配置されてもよい。
画素Vpix(R)は、ガラス基板31の裏面(TFT基板2側の面)に赤(R)のカラーフィルタ32Rを有している。画素Vpix(G)は、ガラス基板31の裏面に緑(G)のカラーフィルタ32Gを有している。画素Vpix(B1)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B1を有している。画素Vpix(B2)は、ガラス基板31の裏面に青(B)のカラーフィルタ32B2を有している。
ガラス基板31の前面(TFT基板2と反対側の面)であって画素Vpix(G)の中央部には、遮光層として視差バリア331が形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)の中央部には、遮光層として視差バリア332が形成されている。視差バリア331及び332は、光の吸収率が高い材料、例えば、金属クロム(Cr)、酸化クロム(CrO)、樹脂等で形成されている。ガラス基板31の前面であって画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる部分は、遮光層が形成されていない開口部33aとなっている。
画素Vpix(G)を通過した光は、矢印211aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者211に到達する。なお、画素Vpix(G)を通過した光は、視差バリア331に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者212に到達しない。また、画素Vpix(R)を通過した光は、矢印212aの方向に沿って開口部33aを通過し、観察者212に到達する。なお、画素Vpix(R)を通過した光は、視差バリア332に遮光されるので、前述した回折光を除けば、観察者211に到達しない。これにより、表示パネル1は、観察者211と観察者212とに、別々の画像を見せることができる。
先に説明したように、液晶6は、ノーマリーブラックである。画素Vpix(R)と画素Vpix(G)とにまたがる領域R10内の液晶6は、領域R10内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R10に入射する光L2の大部分を遮光する。しかし、領域R10内の液晶6は、バックライト101から領域R10に入射する光L2の一部を通過させる。更に、領域R10の上層の領域R11には、カラーフィルタ32R及び32Gが形成されていない。そのため、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(G)との境界部の領域R10に入射した光L2の一部は、領域R10を透過し、領域R11を通過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に光L3として出射する。
表示パネル1は、この光L3によって表示パネル1の法線方向(角度0°方向)の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
また、画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)とにまたがる領域R14内の液晶6は、領域R14内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R14に入射する光L4の大部分を遮光する。しかし、領域R14内の液晶6は、バックライト101から領域R14に入射する光L4の一部を通過させる。更に、領域R14の上層の領域R15には、カラーフィルタ32R及び32B2が形成されていない。そのため、バックライト101から画素Vpix(R)と画素Vpix(B2)との境界部の領域R14に入射した光L4の一部は、領域R14を透過し、領域R15を通過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度90°方向に光L5として出射する。
表示パネル1は、この光L5によって表示パネル1の角度90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
また、画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)とにまたがる領域R12内の液晶6は、領域R12内に画素電極が無く電界が無いか又は非常に微弱であるので、バックライト101から領域R12に入射する光L6の大部分を遮光する。しかし、領域R12内の液晶6は、バックライト101から領域R12に入射する光L6の一部を通過させる。更に、領域R12の上層の領域R13には、カラーフィルタ32G及び32B1が形成されていない。そのため、バックライト101から画素Vpix(G)と画素Vpix(B1)との境界部の領域R12に入射した光L6の一部は、領域R12を透過し、領域R13を通過し、開口部33aを通過して、表示パネル1の角度−90°方向に光L7として出射する。
表示パネル1は、この光L7によって表示パネル1の角度−90°方向の黒輝度が上昇し、2つの画像間のクロストークを低減することができる。
変形例に係る表示パネル1によれば、領域R11にはカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないので、表示パネル1の法線方向(角度0°方向)に出射する光L3の光量を増加させることができる。また、領域R15にはカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないので、表示パネル1の角度90°方向に出射する光L5の光量を増加させることができる。また、領域R13にはカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないので、表示パネル1の角度−90°方向に出射する光L7の光量を増加させることができる。これにより、表示パネル1は、黒輝度を更に上昇させることができ、2つの画像間のクロストークを低減させることができる。変形例は、回折光量が多い場合に特に有効である。
また、領域R11にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないので、光L3は赤(R)成分及び緑(G)成分が少ない。また、領域R15にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないので、光L5は赤(R)成分及び青(B)成分が少ない。また、領域R13にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないので、光L7は緑(G)成分及び青(B)成分が少ない。そのため、表示パネル1は、色再現性を向上することができ、コントラストの低下を抑制することができる。なお、図25では、領域R11の全域にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないこととしたが、領域R4の少なくとも一部にカラーフィルタ32R及び32Gが形成されていないこととしても良い。同様に、図25では、領域R15の全域にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないこととしたが、領域R15の少なくとも一部にカラーフィルタ32R及び32B2が形成されていないこととしても良い。同様に、図25では、領域R13の全域にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないこととしたが、領域R13の少なくとも一部にカラーフィルタ32G及び32B1が形成されていないこととしても良い。
なお、先に式(4)で説明したように、クロストークは1以下であることが好ましい。すなわち、黒輝度を回折光以上に上昇させれば、望ましいクロストークになり、広角側のクロストークが改善される。なお、過度に黒輝度を上昇させると、アイポイント(観察者211及び212の目の位置)でのコントラストが低下することになるので、黒輝度を回折光と同程度に上昇させること、つまりクロストークを1程度とすることが好ましい。
<2.適用例>
次に、図26〜図38を参照して、実施形態で説明した表示装置の適用例について説明する。図26〜図38は、本実施形態に係る表示装置を適用する電子機器の一例を示す図である。本実施形態に係る表示装置100は、携帯電話、スマートフォン等の携帯端末装置、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、或いは、車両に設けられるメータ類などのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、本実施形態に係る表示装置100は、外部から入力された映像信号或いは内部で生成した映像信号を、画像或いは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。電子機器は、表示装置に映像信号を供給し、表示装置の動作を制御する制御装置を備える。
(適用例1)
図26に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるテレビジョン装置である。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル511及びフィルターガラス512を含む映像表示画面部510を有しており、この映像表示画面部510は、本実施形態に係る表示装置である。
(適用例2)
図27及び図28に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるデジタルカメラである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部521、表示部522、メニュースイッチ523及びシャッターボタン524を有しており、その表示部522は、本実施形態に係る表示装置である。図27に示すように、このデジタルカメラは、レンズカバー525を有しており、レンズカバー525をスライドさせることで撮影レンズが現れる。デジタルカメラは、その撮影レンズから入射する光を撮像することで、デジタル写真を撮影することができる。
(適用例3)
図29に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表すものである。このビデオカメラは、例えば、本体部531、この本体部531の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ532、撮影時のスタート/ストップスイッチ533及び表示部534を有している。そして、表示部534は、本実施形態に係る表示装置である。
(適用例4)
図30に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体541、文字等の入力操作のためのキーボード542及び画像を表示する表示部543を有しており、表示部543は、本実施形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例5)
図31〜図37に示す電子機器は、本実施形態に係る表示装置1が適用される携帯電話機である。この携帯電話機は、例えば、上側筐体551と下側筐体552とを連結部(ヒンジ部)553で連結したものであり、ディスプレイ554、サブディスプレイ555、ピクチャーライト556及びカメラ557を有している。そのディスプレイ554又はサブディスプレイ555は、本実施形態に係る表示装置により構成されている。
(適用例6)
図38に示す電子機器は、携帯型コンピュータ、多機能な携帯電話、音声通話可能な携帯コンピュータ又は通信可能な携帯コンピュータとして動作し、いわゆるスマートフォン、タブレット端末と呼ばれることもある、情報携帯端末である。この情報携帯端末は、例えば筐体561の表面に表示部562を有している。この表示部562は、本実施形態に係る表示装置である。
また、本開示は、以下の構成をとることもできる。
<3.本開示の構成>
(1)
第1の方向に第1の画像を表示し、前記第1の方向と異なる第2の方向に第2の画像を表示する表示装置であって、
複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
前記表示パネルの裏面に光を照射するバックライトと、
前記表示パネルの任意の画素を第1の画素とし、前記第1の画素及び前記第1の画素に隣接する第2の画素の前面に遮光材料で形成され、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に遮光材料が形成されていない開口部が設けられ、前記第1の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第1の方向に出射するとともに、前記第2の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第2の方向に出射する視差バリアと、
を備え、
前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過することにより、前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度を上昇させて、下記関係式(1)を満たす、
表示装置。
(B−A)/A≦1 ・・・式(1)
ただし、
A:前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度
B:前記第1の画像を黒色の画像とし、前記第2の画像を白色の画像としたときの、前記第1の画像の輝度
(2)
前記第1の画素及び前記第2の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第2の画素にまたがるように遮光材料で形成された第1のブラックマトリクスと、
前記第1の画素及び前記第3の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第3の画素にまたがるように遮光材料で形成された第2のブラックマトリクスと、
前記第2の画素及び前記第4の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第2の画素及び前記第4の画素にまたがるように遮光材料で形成された第3のブラックマトリクスと、
を備え、
前記第1のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第2の開口部が設けられ、
前記第2のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第3の開口部が設けられ、
前記第3のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第4の開口部が設けられている、
前記(1)に記載の表示装置。
(3)
前記第2の開口部は、前記第1の画素及び前記第2の画素の辺方向に沿って複数設けられており、
前記第3の開口部は、前記第1の画素及び前記第3の画素の辺方向に沿って複数設けられており、
前記第4の開口部は、前記第2の画素及び前記第4の画素の辺方向に沿って複数設けられている、
前記(2)に記載の表示装置。
(4)
前記第1の画素及び前記第2の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第2の画素にまたがるように形成された第1のブラックマトリクスと、
前記第1の画素及び前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第3の画素にまたがるように形成された第2のブラックマトリクスと、
前記第2の画素及び前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第2の画素及び前記第4の画素にまたがるように形成された第3のブラックマトリクスと、
を備え、
前記第1のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されており、
前記第2のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第3の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されており、
前記第3のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第4の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されている、
前記(1)に記載の表示装置。
(5)
前記第1の画素及び前記第2の画素は、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
前記第1の画素及び前記第3の画素は、前記第1の画素と前記第3の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
前記第2の画素及び前記第4の画素は、前記第2の画素と前記第4の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されていない、
前記(2)から前記(4)のいずれか1つに記載の表示装置。
(6)
前記表示パネルは、電圧が印加されていないときに黒色を表示するノーマリーブラック液晶表示パネルである、前記(1)に記載の表示装置。
(7)
前記第1の画素及び前記第2の画素は、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
前記第1の画素及び前記第3の画素は、前記第1の画素と前記第3の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
前記第2の画素及び前記第4の画素は、前記第2の画素と前記第4の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されていない、
前記(6)に記載の表示装置。
(8)
前記(1)から前記(7)のいずれか1つに記載の表示装置と、前記表示装置に入力信号を供給する制御装置と、を有する電子機器。
1 表示パネル
2 TFT基板
3 対向基板
6 液晶
31 ガラス基板
32 カラーフィルタ
33 視差バリア
21 表示エリア部
22 垂直ドライバ
23 水平ドライバ
24 走査線
25 信号線
27 画素電極
76a ブラックマトリクス
100 表示装置
201 第1の画像
202 第2の画像
Vpix 画素

Claims (8)

  1. 第1の方向に第1の画像を表示し、前記第1の方向と異なる第2の方向に第2の画像を表示する表示装置であって、
    複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
    前記表示パネルの裏面に光を照射するバックライトと、
    前記表示パネルの任意の画素を第1の画素とし、前記第1の画素及び前記第1の画素に隣接する第2の画素の前面に遮光材料で形成され、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に遮光材料が形成されていない開口部が設けられ、前記第1の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第1の方向に出射するとともに、前記第2の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第2の方向に出射する視差バリアと、
    を備え、
    前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過することにより、前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度を上昇させて、下記関係式(1)を満たす、
    表示装置。
    (B−A)/A≦1 ・・・式(1)
    ただし、
    A:前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度
    B:前記第1の画像を黒色の画像とし、前記第2の画像を白色の画像としたときの、前記第1の画像の輝度
  2. 前記第1の画素及び前記第2の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第2の画素にまたがるように遮光材料で形成された第1のブラックマトリクスと、
    前記第1の画素及び前記第3の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第3の画素にまたがるように遮光材料で形成された第2のブラックマトリクスと、
    前記第2の画素及び前記第4の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第2の画素及び前記第4の画素にまたがるように遮光材料で形成された第3のブラックマトリクスと、
    を備え、
    前記第1のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第2の開口部が設けられ、
    前記第2のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第3の開口部が設けられ、
    前記第3のブラックマトリクスは、遮光材料が形成されていない開口部であって、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部を通過させる第4の開口部が設けられている、
    請求項1記載の表示装置。
  3. 前記第2の開口部は、前記第1の画素及び前記第2の画素の辺方向に沿って複数設けられており、
    前記第3の開口部は、前記第1の画素及び前記第3の画素の辺方向に沿って複数設けられており、
    前記第4の開口部は、前記第2の画素及び前記第4の画素の辺方向に沿って複数設けられている、
    請求項2記載の表示装置。
  4. 前記第1の画素及び前記第2の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第2の画素にまたがるように形成された第1のブラックマトリクスと、
    前記第1の画素及び前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第1の画素及び前記第3の画素にまたがるように形成された第2のブラックマトリクスと、
    前記第2の画素及び前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素と前記視差バリアとの間の層に前記第2の画素及び前記第4の画素にまたがるように形成された第3のブラックマトリクスと、
    を備え、
    前記第1のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されており、
    前記第2のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第3の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されており、
    前記第3のブラックマトリクスは、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第4の画素との境界部に入射した光の一部を通過させる材料で形成されている、
    請求項1記載の表示装置。
  5. 前記第1の画素及び前記第2の画素は、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
    前記第1の画素及び前記第3の画素は、前記第1の画素と前記第3の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
    前記第2の画素及び前記第4の画素は、前記第2の画素と前記第4の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されていない、
    請求項2乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
  6. 前記表示パネルは、電圧が印加されていないときに黒色を表示するノーマリーブラック液晶表示パネルである、
    請求項1記載の表示装置。
  7. 前記第1の画素及び前記第2の画素は、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
    前記第1の画素及び前記第3の画素は、前記第1の画素と前記第3の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されておらず、
    前記第2の画素及び前記第4の画素は、前記第2の画素と前記第4の画素との境界部の少なくとも一部にカラーフィルタが形成されていない、
    請求項6に記載の表示装置。
  8. 第1の方向に第1の画像を表示し、前記第1の方向と異なる第2の方向に第2の画像を表示する表示装置と、
    前記表示装置に入力信号を供給する制御装置と、を有し、
    前記表示装置は、
    複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
    前記表示パネルの裏面に光を照射するバックライトと、
    前記表示パネルの任意の画素を第1の画素とし、前記第1の画素及び前記第1の画素に隣接する第2の画素の前面に遮光材料で形成され、前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に遮光材料が形成されていない開口部が設けられ、前記第1の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第1の方向に出射するとともに、前記第2の画素からの光を前記開口部を通過させて前記第2の方向に出射する視差バリアと、
    を備え、
    前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第2の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第1の画素と前記第1の画素に前記第2の画素と反対側に隣接する第3の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過し、前記バックライトから出射され前記第2の画素と前記第2の画素に前記第1の画素と反対側に隣接する第4の画素との境界部に入射した光の少なくとも一部が前記開口部を通過することにより、前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度を上昇させて、下記関係式(1)を満たす、
    電子機器。
    (B−A)/A≦1 ・・・式(1)
    ただし、
    A:前記第1の画像及び前記第2の画像を黒色の画像としたときの前記第1の画像の輝度
    B:前記第1の画像を黒色の画像とし、前記第2の画像を白色の画像としたときの、前記第1の画像の輝度
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