JP2019040084A - 表示装置 - Google Patents

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泰則 庭野
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Abstract

【課題】コスト増加、生産性低下、及び、品質低下を招くことなく、視野角に優れた表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】表示部１と、表示部１の一方側に設けられ、表示部１の光の強度を調節する液晶バリア部２と、表示部１の液晶バリア部２と反対側、表示部１と液晶バリア部２との間、及び、液晶バリア部２の表示部１と反対側に、それぞれ設けられた第１偏光層３１、第２偏光層３２及び第３偏光層３３と、液晶バリア部２と第３偏光層３３との間に設けられた１以上の視野角補償層４とを備える。第２偏光層３２と液晶バリア部２との間には視野角補償層が設けられていない。【選択図】図１

Description

本発明は、視野角が補償される表示装置に関する。
近年、各種光学補償技術を用いることによって、映像の観察可能角度領域（以下、「視野角」と記す）が広く、かつ、その領域におけるコントラスト比などの表示品位に優れる表示装置が実現されている。表示装置の光学補償方法には、例えば液晶ディスプレイにおける、位相差フィルム及び視野角補償フィルムの導入などがある。このうち視野角補償フィルムは、液晶配向などによって発現する屈折率異方性を有し、視野角補償フィルムを通過する光の位相が変調されることで、表示装置の観察側における光漏れを抑制できる。
ところで、画素密度が高い立体視表示、つまり高精細な立体視表示を実現できる表示装置（以下、「立体表示装置」と記すこともある）、及び、複数の観察点で異なる映像表示を実現できる表示装置が提案されている。その表示装置は、描像機能を有する表示部と、光制御機能を有する光制御部とから構成され、レンチキュラーレンズ方式や、視差バリア方式などの映像分離方式が採用される。視差バリア方式では、視野角が比較的狭いＴＮ（Twisted Nematic）モードなどの液晶バリアパネル（以下、「バリアパネル」と記すこともある）と、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードなどの液晶表示パネル（以下、「表示パネル」と記すこともある）との積層体が用いられることがある。このような視差バリア方式においては、広い視野角を有し、かつ、観察者の左眼、右眼への映像を高精度に分離することができるように、視野角に優れる光学補償技術が必要となる。例えば特許文献１では、バリアパネルの両面に市販の視野角補償フィルムを配設し、視野角を補償することが記載されている。
特許第５６４８３６１号公報
立体表示装置などに用いる表示パネルが高精細であればある程、表示パネルの画素形成層とバリアパネルのバリア層との間の、映像分離を行うための間隔を小さくする必要がある。しかしながら、画素形成層とバリア層との間に視野角補償フィルムを設けた場合には、その間隔が大きくなってしまうという問題がある。また、その問題を解決するために、その他の光学フィルム、または、表示パネルもしくはバリアパネルの基材（例えばガラス基板）を薄くする構成もあるが、その構成では、汎用性の低い光学フィルム導入によるコスト増加や、基材の強度低下による生産性低下及び品質低下といった問題が生じる。
一方、視野角補償フィルムがどこにもない構成では、立体視が可能な視野角が狭くなり、立体表示装置の品質が低下するといった問題が生じる。なお、立体表示装置のみならず、描像機能を有する表示部と液晶バリア部との積層体を有する表示装置であって、表示部の画素形成層と液晶バリア部のバリア層との間隔が小さくすることによって視野角が広くなる表示装置においても、同様の問題が生じる。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、コスト増加、生産性低下、及び、品質低下を招くことなく、視野角に優れた表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る表示装置は、表示部と、前記表示部の一方側に設けられ、前記表示部の光の強度を調節する液晶バリア部と、前記表示部の前記液晶バリア部と反対側、前記表示部と前記液晶バリア部との間、及び、前記液晶バリア部の前記表示部と反対側に、それぞれ設けられた第１偏光層、第２偏光層及び第３偏光層と、前記液晶バリア部と前記第３偏光層との間に設けられた１以上の視野角補償層とを備え、前記第２偏光層と前記液晶バリア部との間には視野角補償層が設けられていない。
本発明によれば、液晶バリア部と第３偏光層との間に１以上の視野角補償層が設けられているが、第２偏光層と液晶バリア部との間には視野角補償層が設けられていない。このような構成によれば、コスト増加、生産性低下、及び、品質低下を招くことなく、視野角に優れた表示装置を実現することができる。
実施の形態１に係る表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る表示装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る表示装置の別構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る表示装置の別構成を示す模式図である。 輝度コントラスト比の水平方向視野角特性を示す図である。 実施の形態２に係る表示装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る表示装置の構成を示す模式図である。 実施の形態２に係る表示装置の別構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る表示装置の別構成を示す模式図である。 輝度コントラスト比の水平方向視野角特性を示す図である。
以下、本発明の実施の形態１、２について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本明細書では吸収軸及び配向軸に関して「平行」及び「垂直」という表現を用いるが、「平行」及び「垂直」は、それぞれ、完全に平行及び垂直である状態に限らず、概ね平行及び垂直である状態も含む。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る表示装置の構成を示す断面図である。図１の表示装置は、表示部１、液晶バリア部２、第１偏光層３１、第２偏光層３２、第３偏光層３３、及び、１以上の視野角補償層４を備える。
表示部１は、描像機能を有している。表示部１は、例えば、画素密度が高い（高精細を有する）、ＶＡモードまたはＩＰＳモードの液晶パネルなどを含む液晶表示パネルである。
液晶バリア部２は、表示部１の一方側である光入射側に設けられており、透光領域または遮光領域に適宜切り替え可能な複数の開閉部を含む。このような液晶バリア部２は、表示部１の入射光の強度を調節することが可能となっている。なお、液晶バリア部２は、例えば、ＴＮモードの液晶パネルなどを含む液晶バリアパネルである。
表示部１の液晶バリア部２と反対側には第１偏光層３１が、表示部１と液晶バリア部２との間には第２偏光層３２が、液晶バリア部２の表示部１と反対側には第３偏光層３３がそれぞれ設けられている。第１偏光層３１〜第３偏光層３３のそれぞれには、例えば、延伸させたＰＶＡ（ポリビニルアルコール）にヨウ素を含侵させてなる偏光板などが用いられる。なお、表示部１及び液晶バリア部２のそれぞれに含まれる液晶の配向にはラビングや光照射などが用いられ、当該液晶の配向は、例えば第１偏光層３１〜第３偏光層３３の吸収軸と平行または垂直である。
視野角補償層４は、液晶バリア部２と第３偏光層３３との間に設けられている。視野角補償層４は、第１液晶性フィルムである第１視野角補償層４１を含んでいる。ここで、第１液晶性フィルムなどの液晶性フィルムは、例えば、市販のＷＶ（Wide View）フィルムやＮＨ（New Hybrid）フィルムといった、ハイブリッド配向を有する位相差フィルムである。これらの液晶性フィルムは、例えば、ＴＡＣ（セルローストリアセテート）等の樹脂層と、ポリイミドなどの液晶配向層と、ディスコティック液晶や棒状液晶などの液晶塗布層とで構成され、配向層のラビング及び液晶添加剤配合などにより、所望の視野角補償特性を発現させることができる。
図２は、図１に示した表示装置における各要素の、吸収軸及び配向軸を示す模式図である。第１偏光層３１は水平方向に向けられた吸収軸Ａ１を、第２偏光層３２は垂直方向に向けられた吸収軸Ａ２を、第３偏光層３３は水平方向に向けられた吸収軸Ａ３をそれぞれ有する。視野角補償層４に含まれる第１視野角補償層４１は、垂直方向に向けられた配向軸Ｂ１を有する。このような構成では、第１視野角補償層４１の配向軸Ｂ１は、第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と平行となっている。
さて、通常の表示装置は、液晶バリアパネルの両面のそれぞれに、視野角補償層を備える。すなわち本実施の形態１の構成でいうところの、液晶バリア部２と第２偏光層３２との間に、第２偏光層３２の吸収軸と平行である配向軸を有する１つの視野角補償層を備え、かつ、液晶バリア部２と第３偏光層３３との間に、第２偏光層３２の吸収軸と垂直である配向軸を有する別の視野角補償層が備えられている。しかし、このような構成では、表示部１と液晶バリア部２との間の間隔を小さくすることは困難となる。
そこで本実施の形態１に係る表示装置では、表示部１と液晶バリア部２との間、ひいては第２偏光層３２と液晶バリア部２との間には視野角補償層４と同様の視野角補償層は設けられていない。その代わりに、本実施の形態１に係る表示装置は、液晶バリア部２と第３偏光層３３との間に設けられた１以上の視野角補償層４を備え、その内の第１視野角補償層４１の配向軸が、第２偏光層３２の吸収軸と平行となるように構成されている。
図３は、本実施の形態１に係る表示装置の別構成を示す断面図であり、図４は、図３に示した表示装置における各要素の、吸収軸及び配向軸を示す模式図である。図３及び図４に示す表示装置の視野角補償層４は、第２液晶性フィルムである第２視野角補償層４２をさらに含んでいる。ここで、第２視野角補償層４２は、液晶バリア部２と第１視野角補償層４１との間に設けられ、第２視野角補償層４２の配向軸Ｂ２は、第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と垂直である。図３及び図４の構成は、視野角補償層４が第２視野角補償層４２をさらに含んでいる点を除けば図１及び図２の構成と同じである。なお上述から明らかなように、これらの視野角補償層の配向軸制御及び積層過程は、一般に知られるものではない。なお、第２視野角補償層４２は、液晶バリア部２と第１視野角補償層４１との間の代わりに、第１視野角補償層４１と第３偏光層３３との間に設けられてもよい。
ところで、第２偏光層３２は、透明粘着材を用いて液晶バリア部２と直に接着されてもよい。これにより、第２偏光層３２は、液晶バリア部２と部分的に接着、近接または接触されてもよい。加えて、上述の透明粘着材には感光性透明粘着材を用いてもよい。この場合、液晶バリア部２側からのＵＶ光照射により硬化反応が進む。なお、ここでは詳細な説明は省略するが、表示装置は、制御基板、バックライト、保護板等の部材を適宜備えてもよい。
＜実施の形態１のまとめ＞
本実施の形態１に係る表示装置では、第１視野角補償層４１の配向軸Ｂ１が第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と平行であることから、当該表示装置から発せられて観察者に到達する光に関して水平方向の光漏れを補償する作用がある。また、第２視野角補償層４２の配向軸Ｂ２が第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と垂直であることから、当該表示装置から発せられて観察者に到達する光に関して垂直方向の光漏れを補償する作用がある。
図５は、液晶バリア部２が表示部１の光入射側に設けられた構成における、輝度コントラスト比の水平方向視野角特性を示す図である。本作用により、輝度コントラスト比の水平方向視野角特性に関して、図１及び図２に示した実施の形態１の構成（図５の黒三角）、並びに、図３及び図４に示した実施の形態１の別構成（図５の白抜き三角）は、視野角補償層をどこにも有さない構成（図５の黒丸）に比べて良好であり、液晶バリアパネルの両面に視野角補償層を１つずつ有する通常の構成（図５の黒四角）に近くなっていることが分かる。したがって本実施の形態１によれば、表示部１と液晶バリア部２との間に視野角補償層を設けなくても、コスト増加、生産性低下、及び、品質低下を招くことなく、視野角に優れた表示装置を実現することができる。
＜実施の形態２＞
図６は、本発明の実施の形態２に係る表示装置の構成を示す断面図である。以下、本実施の形態２で説明する構成要素のうち、上述の構成要素と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
図６の構成では、液晶バリア部２が、表示部１の一方側である光出射側に設けられている。このような液晶バリア部２は、表示部１の出射光の強度を調節することが可能となっている。
図７は、図６に示した表示装置における各要素の、吸収軸及び配向軸を示す模式図である。第１偏光層３１は水平方向に向けられた吸収軸Ａ１を、第２偏光層３２は垂直方向に向けられた吸収軸Ａ２を、第３偏光層３３は水平方向に向けられた吸収軸Ａ３をそれぞれ有する。視野角補償層４に含まれる第１視野角補償層４１は、水平方向に向けられた配向軸Ｂ１を有する。このような構成では、第１視野角補償層４１の配向軸Ｂ１は、第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と垂直となっている。
図６及び図７の構成は、液晶バリア部２が、表示部１の光出射側に設けられている点、及び、視野角補償層４に含まれる第１視野角補償層４１の配向軸が第２偏光層３２の吸収軸と垂直である点を除けば図１及び図２の構成と同じである。
図８は、本実施の形態２に係る表示装置の別構成を示す断面図であり、図９は、図８に示した表示装置における各要素の、吸収軸及び配向軸を示す模式図である。図８及び図９に示す表示装置の視野角補償層４は、第２液晶性フィルムである第２視野角補償層４２をさらに含んでいる。ここで、第２視野角補償層４２は、第３偏光層３３と第１視野角補償層４１との間に設けられ、第２視野角補償層４２の配向軸Ｂ２は、第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と平行である。図８及び図９の構成は、視野角補償層４が第２視野角補償層４２をさらに含んでいる点を除けば図６及び図７の構成と同じである。なお、第２視野角補償層４２は、第３偏光層３３と第１視野角補償層４１との間の代わりに、第１視野角補償層４１と液晶バリア部２との間に設けられてもよい。
＜実施の形態２のまとめ＞
本実施の形態２に係る表示装置では、第１視野角補償層４１の配向軸Ｂ１が第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と垂直であることから、当該表示装置から発せられて観察者に到達する光に関して水平方向の光漏れを補償する作用がある。また、第２視野角補償層４２の配向軸Ｂ２が第２偏光層３２の吸収軸Ａ２と平行であることから、当該表示装置から発せられて観察者に到達する光に関して垂直方向の光漏れを補償する作用がある。
図１０は、液晶バリア部２が表示部１の光出射側に設けられた構成における、輝度コントラスト比の水平方向視野角特性を示す図である。本作用により、輝度コントラスト比の水平方向視野角特性に関して、図６及び図７に示した実施の形態２の構成（図１０の黒三角）、並びに、図８及び図９に示した実施の形態２の別構成（図１０の白抜き三角）は、視野角補償層をどこにも有さない構成（図１０の黒丸）に比べて良好であり、液晶バリアパネルの両面に視野角補償層を１つずつ有する通常の構成（図１０の黒四角）に近くなっていることが分かる。したがって本実施の形態２によれば、表示部１と液晶バリア部２との間に視野角補償層を設けなくても、コスト増加、生産性低下、及び、品質低下を招くことなく、視野角に優れた表示装置を実現することができる。
なお、図１０では、第１視野角補償層４１のみの構成（図１０の黒三角）における、水平方向の視野角が広域であるという結果が得られている。しかしながら、その構成における、図示しない垂直方向の視野角は比較的狭く、正面コントラスト比の１割以下となる角度（以下「１割以下角度」と記す）は上方側１５度、下方側２０度であった。それに対して、第１視野角補償層４１及び第２視野角補償層４２が設けられた構成における、１割以下角度は上方側４５度、下方側６０度であった。また、液晶バリアパネルの両面に視野角補償層を１つずつ有する通常の構成における、１割以下角度は上方側６０度、下方側６５度であった。このように、第１視野角補償層４１及び第２視野角補償層４２が設けられた構成によれば、水平方向の視野角だけでなく、垂直方向の視野角も向上させることができる。なお、このことは、実施の形態１における第１視野角補償層４１及び第２視野角補償層４２が設けられた構成についても同様である。
＜変形例＞
上記実施の形態１，２では液晶表示パネル及び液晶バリアパネルの積層体における視野角補償について説明したがこれに限ったものではない。例えば、表示部として、液晶表示パネルの代わりに、有機ＥＬ（electroluminescence）パネルなどの自発光素子を搭載するパネルを用いても、上記実施の形態１，２と同様の効果が得られる。ただし、その場合においては、自発光素子の光出射側に液晶バリア部を設ける必要があるため、液晶バリア部を上記パネルの光出射側に設ける必要がある。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
１ 表示部、２ 液晶バリア部、４ 視野角補償層、３１ 第１偏光層、３２ 第２偏光層、３３ 第３偏光層、４１ 第１視野角補償層、４２ 第２視野角補償層。

Claims (8)

  1. 表示部と、
    前記表示部の一方側に設けられ、前記表示部の光の強度を調節する液晶バリア部と、
    前記表示部の前記液晶バリア部と反対側、前記表示部と前記液晶バリア部との間、及び、前記液晶バリア部の前記表示部と反対側に、それぞれ設けられた第１偏光層、第２偏光層及び第３偏光層と、
    前記液晶バリア部と前記第３偏光層との間に設けられた１以上の視野角補償層と
    を備え、
    前記第２偏光層と前記液晶バリア部との間には視野角補償層が設けられていない、表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置であって、
    前記液晶バリア部は、前記表示部の光入射側に設けられ、
    前記視野角補償層は、
    配向軸が前記第２偏光層の吸収軸と平行である液晶性フィルムである第１液晶性フィルムを含む、表示装置。
  3. 請求項２に記載の表示装置であって、
    前記視野角補償層は、
    前記液晶バリア部と前記第１液晶性フィルムとの間、または、前記第１液晶性フィルムと前記第３偏光層との間に設けられ、配向軸が前記第２偏光層の吸収軸と垂直である液晶性フィルムである第２液晶性フィルムをさらに含む、表示装置。
  4. 請求項１に記載の表示装置であって、
    前記液晶バリア部は、前記表示部の光出射側に設けられ、
    前記視野角補償層は、
    配向軸が前記第２偏光層の吸収軸と垂直である液晶性フィルムである第１液晶性フィルムを含む、表示装置。
  5. 請求項４に記載の表示装置であって、
    前記視野角補償層は、
    前記第３偏光層と前記第１液晶性フィルムとの間、または、前記第１液晶性フィルムと前記液晶バリア部との間に設けられ、配向軸が前記第２偏光層の吸収軸と平行である液晶性フィルムである第２液晶性フィルムをさらに含む、表示装置。
  6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の表示装置であって、
    前記第２偏光層は、前記液晶バリア部と直に接着されている、表示装置。
  7. 請求項６に記載の表示装置であって、
    前記第２偏光層は、感光性透明粘着材を用いて前記液晶バリア部と直に接着されている、表示装置。
  8. 請求項１から請求項７のうちのいずれか１項に記載の表示装置であって、
    前記表示部は、ＶＡモードまたはＩＰＳモードの液晶パネルを含み、
    前記液晶バリア部は、ＴＮモードの液晶パネルを含む、表示装置。
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