JP4782122B2

JP4782122B2 - 表示装置

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Publication number: JP4782122B2
Application number: JP2007524564A
Authority: JP
Inventors: 佳英小山; 浩福島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-06-28
Also published as: WO2007007552A1; CN101218533A; US7697105B2; JPWO2007007552A1; CN100561292C; US20090066864A1

Description

本発明は、表示パネルと視差バリアとを組み合わせてなり、複数の表示方向に対してそれぞれ異なる画像を表示可能な表示装置に関するものである。

従来、複数の視点に対して異なる画像を表示する表示装置は、表示パネル等の画像生成部に視差バリア等の視野角制御部を組み合わせた３Ｄ表示装置等として提案されている。このような３Ｄ表示装置においては、図６に示すように、画像生成部１０１にて生成される右目用画像および左目用画像に対して、画像生成部１０１外に設けられる視野角制御部１０２によって特定の視野角が与えられる。これにより、図７に示すように、空間上の特定の観察領域からであれば、各々の目に対応する像のみが視認され、観察者において３Ｄ画像が認識される。

また、画像生成部と視野角制御部とを組み合わせることで、複数の視点に対して異なる画像を表示するようにした表示装置は、上述のような３Ｄ表示への利用に限られない。例えば、複数の観察者に対して異なる画像を表示するような表示（以下、多重映像表示と称する）においても利用可能である。すなわち、３Ｄ表示では、図８（ａ）に示すように、視野角によって分離された右目用画像および左目用画像が、同一の観察者の右目および左目のそれぞれにおいて観察される。一方、多重映像表示では、図８（ｂ）に示すように、視野角によって分離された第１画像および第２画像が、異なる観察者のそれぞれにおいて観察される。

図９は、このような画像生成部と視野角制御部とを組み合わせた表示装置の一例を示す断面模式図である。この図に示す表示装置は、表示パネル１１０、視差バリア１２０、バックライト１３０、偏光板１４１、１４２を備えている。尚、図９は、表示パネル１１０として透過型液晶表示パネルを用いた構成を例示している。

バックライト１３０は、図９に示すように、光源１３１と反射部１３２とを備えており、光源１３１から照射された光を反射部１３２によって反射することで、表示パネル１１０に対して光を照射するようになっている。

表示パネル１１０は、対向して配置された２枚のガラス基板１１１、１１２との間に液晶層１１３が挟持されてなるアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。

なお、上記各画素は、図９に示したように、データ信号線（図示せず）の延在方向に沿って、左側への画像表示（表示装置の左側に対する画像表示）用の画素列Ｌと、右側への画像表示（表示装置の右側に対する画像表示）用の画素列Ｒとが交互に配置されている。

また、ガラス基板１１１および１１２の対向面には、互いに直交する方向に配向処理が施された配向膜（図示せず）がそれぞれ備えられている。なお、各配向膜には、基板面に平行な一方向のラビング処理がそれぞれ施されている。また、偏光板１４１はガラス基板１１１のバックライト１３０側に、偏光板１４２は視差バリア１２０の表示面側（バックライト１３０）とは反対側に備えられている。

視差バリア１２０は、バリアガラス１２１と、遮光層１２２とからなる。遮光層１２２は、バックライト１３０から照射され、表示パネル１１０を透過した光の一部を遮光することで、表示画像に特定のものである。

また、上記視差バリア１２０と表示パネル１１０とは、一定の間隔を保って樹脂層１５１によって接着される。
日本国公開特許公報「特開２００５−７８０９４号公報（公開日：２００５年３月２４日）」、対応英国公報：ＧＢ２４０５５４２Ａ

しかしながら、上記従来の構成では、視差バリア１２０と表示パネル１１０との接着後、視差バリア１２０の剥がれが生じやすいといった問題を生じる。この問題について説明すると以下の通りである。

まず、視差バリア１２０は、表示パネル１１０と貼り合わされた時に、表示パネル１１０の外縁からはみ出さないように、通常、表示パネル１１０の貼り合わせ面側基板より小さいサイズとされる（ひっかかり・割れ防止）。

また、視差バリア１２０におけるバリアパターンは、液晶パネル１１０の表示エリア（画素の表示が行われる領域）よりも、大きいか、同程度の大きさ（エリア）に形成される必要がある。このため、従来の視差バリア１２０では、上記バリアパターンは、視差バリア１２０の全面に形成されている。

ところが、視差バリア１２０と表示パネル１１０とを貼り合わせてなる上記従来の表示装置では、図１０に示すように、貼り合わせ面の端部において視差バリア１２０の剥がれが発生する。理由として、以下のことが推察される。

まず、基板が１枚である視差バリア１２０と、基板２枚が貼り合わされた表示パネル１１０では強度が異なる。さらに、視差バリア１２０と表示パネル１１０とは、紫外線硬化樹脂である樹脂層１５１を用いて接着されており、樹脂層１５１は視差バリア１２０の上部より紫外光を照射されることで硬化する。この時、樹脂層１５１には、視差バリア１２０の遮光層１２２によって充分に紫外線が当たらない部分があり、その部分では樹脂層１５１が十分に硬化せず接着力不足が生じる。

そして、視差バリア１２０と表示パネル１１０との貼り合わせ後、熱等の外乱によって、部材間の熱収縮率の差による歪が表示装置に発生し、その歪が大きいと、接着面の最も弱い部分、すなわち接着部端部から剥がれが生じる。

例えば、視差バリア１２０に貼り付けられた偏光板１４２が収縮すると、バリア基板１２１が引っ張られ、該バリア基板１２１端部で反りが生じる。このとき、基板２枚が貼り合わされてなる表示パネル１１０は強度があるため、反りが生じにくく、視差バリア１２０と表示パネル１１０の界面である接着層１５１が剥がれていく。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、視差バリアと表示パネルとを貼り合わせてなる表示装置において、視差バリアと表示パネルとの接着面での剥がれが生じにくい表示装置を実現することにある。

本発明に係る表示装置は、上記課題を解決するために、表示画像が生成される画像生成装置と、透明基板上に所定パターンの遮光層が形成された視差バリアとを、光硬化樹脂にて貼り合わせてなる表示装置であって、上記視差バリアは、上記光硬化樹脂が介在する貼り合せ面の端部全周にわたって、上記遮光層が形成されない領域を有していることを特徴としている。

上記表示装置は、液晶表示パネル等からなる画像生成装置と視差バリアとを光硬化樹脂にて貼り合わせてなる。例えば、上記表示装置を３Ｄ表示装置に用いる場合には、画像生成装置にて生成される右目用画像および左目用画像に対して、視差バリアによって特定の視野角が与えられ、右目用画像と左目用画像とが異なる表示方向に分離される。

上記視差バリアは、透明基板上に所定のパターンに形成された遮光層を形成してなる視差バリアが一般に用いられる。このような視差バリアを光硬化樹脂（接着層）を用いて画像生成装置に貼り合わせる場合、視差バリアに形成される遮光層が紫外光を遮断するため、接着の強度不足（接着層の硬化不足）が生じ、バリア剥がれの要因となる。

これに対し、上記の構成によれば、上記視差バリアは、貼り合せ面の端部全周にわたって上記遮光層が形成されない領域を有しているため、この遮光層の非形成領域、すなわち、従来の表示装置において最も視差バリアの剥がれが生じやすかった周辺部において、十分な接着強度を得ることができ、視差バリアと画像生成装置との接着面での剥がれを防止することができる。

本発明の実施形態を示すものであり、表示装置の端部付近における表示パネルと視差バリアとの貼り合わせを示す断面図である。上記表示装置の概略構成を示す断面図である。上記表示装置において、運転席側と助手席側とにそれぞれ異なる画像を表示する場合の表示状態を示す説明図である。本発明の実施形態に係る視差バリアのパターンレイアウトと液晶表示パネルとの関係を示す平面図である。従来の視差バリアのパターンレイアウトと液晶表示パネルとの関係を示す平面図である。本発明の他の実施形態を示すものであり、表示装置の端部付近における表示パネルと視差バリアとの貼り合わせを示す断面図である。３Ｄ表示を行う場合などの、視野バリアによる視野角の付与効果を示す図である。３Ｄ表示画面の観察領域を示す図である。３Ｄ表示を行う場合の表示画面と観察者との関係を示す図である。多重映像表示を行う場合の表示画面と観察者との関係を示す図である。従来の表示装置の概略構成を示す断面図である。従来の表示装置の端部付近における表示パネルと視差バリアとの貼り合わせを示す断面図である。

本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明すると以下の通りである。尚、以下の説明においては、本発明に係る表示装置として液晶表示装置を例示している。また、本発明に係る表示装置は、３Ｄ表示装置においても多重映像表示装置においても適用可能である。

先ずは、本実施の形態に係る液晶表示装置１の概略構成を図２に示す。図２に示すように、液晶表示装置１は、表示パネル１０、視差バリア２０、バックライト３０、偏光板４１，４２、および接着層６１を備えている。

バックライト３０は、光源３１と反射部３２とを備えており、光源３１から照射された光を反射部３２によって反射することで、表示パネル１０に対して光を照射するようになっている。光源３１としては、例えば、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）、冷陰極管（ＣＣＦＴ；ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＴｕｂｅ）、冷陰極型蛍光ランプ（ＣＣＦＬ；ＣｏｌｄＣａｔｈｏｄｅＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＬｕｍｐ）などが用いられる。

表示パネル１０は、対向して配置されたＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１１とＣＦ（カラーフィルタ）基板１２との間に、ネマティック液晶からなる液晶層１３が挟持されてなるアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。

ＴＦＴ基板１１には、複数のデータ信号線と、各データ信号線にそれぞれ交差する複数の走査信号線とが設けられ、これらのデータ信号線および走査信号線の組み合わせ毎に、画素が設けられている。

なお、表示装置１では、ＴＦＴ基板１１の厚さは７００μｍとなっている。また、ＴＦＴ基板１１におけるバックライト３０側の面には、偏光板４１が備えられている。また、ＴＦＴ基板１１およびＣＦ基板１２における対向面には、互いに略直交する方向の配向処理が施された配向膜（図示せず）がそれぞれ設けられている。

また、ＣＦ基板１２上には、カラーフィルタ層（図示せず）が設けられている。カラーフィルタ層にはＲ，Ｇ，Ｂの各絵素が各画素について設けられている。なお、ＣＦ基板１２は、ケミカルエッチング処理あるいは研磨などのメカニカル処理によって薄型化され、厚さ５０μｍに設定されている。

視差バリア２０は、バリアガラス２１と、バリア遮光層２２とからなる。バリアガラス２１としては、厚さ０．７ｍｍの透明なガラスが用いられている。また、バリアガラス２１上にはバリア遮光層２２が形成されている。また、バリアガラス２１の表示面側（バックライト３０とは反対側）には、偏光板４２が設けられている。

バリア遮光層２２は、画素列Ｒ，Ｌの延在方向に対して平行な方向に、例えばストライプ状の列をなすように配置されている。但し、バリア遮光層２２のパターン形状は特に限定されるものではなく、ストライプ形状以外に千鳥形状あるいはデルタ形状のものであっても良い。バリア遮光層２２の材質は特に限定されるものではないが、例えば、黒色顔料を分散させた感光性樹脂を用いて形成したり、金属薄膜をパターニングして形成しても良い。また、バリア遮光層２２を構成する各列の、画素列Ｒ，Ｌの延在方向に対して直交する方向の幅（バリア幅）は４０μｍになっている。また、バリア遮光層２２を構成する各列のピッチ（バリアピッチ）は、１２９．９９μｍに設定されている。

また、バリア遮光層２２の各列は、表示パネル１０の各画素列に対応するように設けられている。つまり、バリア遮光層２２の各列は、表示パネル１０の各画素列から出射される光の一部を、各画素列の表示方向以外の方向から観察されないように遮光するように設けられている。

したがって、液晶表示装置１を、例えば車載用表示装置として用いた場合、運転席側用の画素列Ｒについて運転席側からは観察できるものの助手席側からは観察できず、かつ、助手席側用の画素列Ｌについて助手席側からは観察できるものの運転席側からは観察されないようになっている。これにより、液晶表示装置１では、運転席側と助手席側とに異なる画像を表示することが可能になっている。

接着層６１は、視差バリア２０と表示パネル１０とを接着するものであり、視差バリア２０と表示パネル１０との対向面の全面に形成されている。つまり、視差バリア２０と表示パネル１０とは全面接着されている。接着層６１としては、光硬化型の接着剤（例えば紫外線硬化樹脂）が用いられる。また、液晶表示装置１では、接着層６１の厚さ（バリアガラス２１とＣＦ基板１２との間隔）を４０μｍとしている。また、接着層６１は、硬化後もある程度の弾力性を有するような材料を用いることが好ましい。

なお、液晶表示装置１の右側および左側に分離されるそれぞれの画像を適切に表示するためには、視差バリア２０と表示パネル１０との位置合わせ（アライメント）を正確に行なう必要がある。このため、両者にアライメントマークを設け、このアライメントマークを用いて位置合わせを行なうなどして正確な位置合わせを行なうことが好ましい。

ここで、液晶表示装置１における視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合わせ形態について図１を参照して詳細に説明する。すなわち、本発明は、視差バリアと表示パネルとを貼り合わせてなる表示装置において、その接着面での剥がれが生じにくい構造を実現するものである。尚、図１は、視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合わせ面の端部付近を図示している。

図１に示すように、本実施の形態に係る視差バリア２０では、バリア遮光層２２の形成領域が、表示パネル１０のほぼ表示エリア内のみに対応する。すなわち、視差バリア２０は、図４（ａ）に示すように、その周辺部の全周にわたってバリア遮光層２２の非形成領域を有している。尚、図４（ｂ）は、比較のために従来の視差バリアを示したものであり、従来の視差バリアでは、バリア基板全面に遮光層のパターンが形成される。

視差バリア２０では、遮光層２２の非形成領域において、視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合わせ工程時に、光硬化樹脂からなる接着層６１に対して該接着層６１を硬化させるための光の照射が阻害されない。このため、バリア遮光層２２の非形成領域、すなわち、従来の表示装置において最も視差バリアの剥がれが生じやすかった周辺部において、十分な接着強度を得ることができ、視差バリアと表示パネルとの接着面での剥がれを防止することができる。尚、視差バリア２０におけるバリア遮光層２２の非形成領域は、その幅は１ｍｍ以上あれば、視差バリアの剥がれを防止する十分な接着強度を得ることができる。この時、上記非形成領域は、表示パネル１０の表示エリア（実際に画像が映し出されるエリア）にかからないように設けられる。

さらに、図１に示すように、バリア遮光層２２のパターン形成領域が、対応する表示パネル１０の表示エリアよりも大きくなるよう形成されることが好ましい。この時、表示エリア外側に設けられるバリア遮光層２２には、大別して以下の２つの目的がある。第１に、表示エリア外側に設けられるバリア遮光層２２は、ダミーバリア遮光層としての役割を持ち、バリア遮光層２２の膜厚の均一化、視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合せ間隔の均一化、視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合せ公差の拡大（貼り合せズレへの対応）を目的とする。第２に、画素列Ｒ，Ｌの配列パターンによっては、表示エリアの外側にもバリア遮光層２２を設けることが必要となるためである。

また、図１に示す構成の液晶表示装置１では、視差バリア２０が、表示パネル１０の外縁端部からはみ出さないように、表示パネル１０の貼り合わせ面側基板（すなわち、ＣＦ基板１２）よりも小さいサイズとされている。これは、視差バリア２０におけるバリアガラス２１のひっかかりや割れを防止するための構造である。また、この構造は、表示パネル１０と視差バリア２０との貼り合わせ工程時、表示パネル１０を貼り合わせ装置の取付け部に固定し、固定された表示パネル１０に対して視差バリア２０を位置合わせして、これらを貼り合わせる手法に適している。

ただし、表示パネル１０と視差バリア２０との貼り合わせ工程では、視差バリア２０を貼り合わせ装置の取付け部に固定し、固定された視差バリア２０に対して表示パネル１０位置合わせして、これらを貼り合わせる手法もとり得る。この場合、視差バリア２０のバリアガラス２１として厚みのあるガラス基板を用いることが好ましく、かつ、図５に示すように、視差バリア２０が表示パネル１０の貼り合わせ面側基板（すなわち、ＣＦ基板１２）よりも大きいサイズであってもよい。

視差バリア２０が表示パネル１０の貼り合わせ面側基板よりも大きいサイズである場合、該視差バリア２０におけるバリア遮光層２２の非形成領域は、接着層６１が介在する貼り合わせ面の端部全周にわたって形成されることになる。ここで、上記貼り合わせ面の端部とは、視差バリア２０と表示パネル１０との積層方向に、バリアガラス１、接着層６１、および表示パネル１０の貼り合わせ面側基板の全てが存在する領域の端部とする。

尚、本発明の表示装置は、上記説明における液晶表示装置に限定されるものではなく、視差バリアと組み合わされる表示パネルとしては、液晶表示パネル以外に、ＰＤＰパネルや有機ＥＬパネルを用いても良い。但し、液晶表示パネルを用いた表示装置では、図２に示すように、視差バリアにおいて偏光板が貼り合わされる。そして、視差バリアのバリアガラスと偏光板との熱収縮率の差による歪が発生しやすく、この歪が視差バリア剥がれの要因となりやすい。したがって、本発明は、特に液晶表示パネルを用いた表示装置において、好適に利用できる。

また、本実施の形態においては、視差バリア２０を表示パネル１０に貼り合わせるにあたって、視差バリア２０におけるバリア遮光層２２の形成側を貼り合わせ面とした構成が例示されている。この構成は、視差バリア２０におけるバリア遮光層２２を保護すること、あるいは、表示パネル１０と視差バリア２０との間隔調整を容易にすることを目的としている。また、表示パネル１０が液晶表示パネルである場合には、視差バリア２０における表示パネル１０との貼り合わせ面との反対側に、偏光板を貼り付ける必要があるためでもある。

ただし、視差バリア２０におけるバリア遮光層２２の形成側を貼り合わせ面とする構成は、本発明においては必須ではない。すなわち、視差バリア２０と表示パネル１０との貼り合わせ時、紫外線照射を視差バリア２０側から行う限り、バリア遮光層２２が紫外線を遮ってしまうことは視差バリア２０の貼り合わせ面がバリア遮光層２２の形成側であっても他方側であっても同じである。

本発明に係る表示装置は、以上のように、表示画像が生成される画像生成装置と、透明基板上に所定パターンの遮光層が形成された視差バリアとを、光硬化樹脂にて貼り合わせてなる表示装置であって、上記視差バリアは、上記光硬化樹脂が介在する貼り合せ面の端部全周にわたって、上記遮光層が形成されない領域を有している。

また、上記表示装置では、上記視差バリアは、上記画像生成装置からはみ出ないように貼り合わされてなり、上記視差バリアは、該視差バリアの周辺の全周にわたって上記遮光層が形成されない領域を有していることが好ましい。

また、上記表示装置では、上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、その幅が１ｍｍ以上であることが好ましい。あるいは、上記表示装置では、上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、視差バリア端部から１ｍｍ以上の幅を有していることが好ましい。

上記の構成によれば、視差バリアの剥がれを防止する十分な接着強度を得ることができる。

また、上記表示装置は、上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、視差バリア端部から１ｍｍ以上の幅を有し、かつ、上記透明基板上の所定パターンの遮光層が、上記画像生成装置の表示エリアよりも大きくなるように形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、遮光層のパターン形成領域は、対応する画像生成装置の表示エリアの外側にも形成される。この場合、表示エリアの外側にも形成される遮光層は、ダミーバリア遮光層として作用し、遮光層の膜厚の均一化、視差バリアと画像生成装置との貼り合せ間隔の均一化、視差バリアと画像生成装置との貼り合せ公差の拡大（貼り合せズレへの対応）といった効果が得られる。

また、上記表示装置は、上記画像生成装置が液晶表示パネルである場合に特に好適である。すなわち、液晶表示パネルを用いた表示装置では、視差バリアにおいて偏光板が貼り合わされる。そして、視差バリアの透明基板（通常、ガラス基板）と偏光板との熱収縮率の差による歪が発生しやすく、この歪が視差バリア剥がれの要因となりやすい。したがって、本発明は、特に液晶表示パネルを用いた表示装置において、好適に利用できる。

本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。

Claims

表示画像が生成される画像生成装置と、透明基板上に所定パターンの遮光層が形成された視差バリアとを、光硬化樹脂にて全面接着して貼り合せてなる表示装置であって、
上記視差バリアは、上記光硬化樹脂が存在する領域の端部全周にわたって、上記遮光層が形成されない領域を有していることを特徴とする表示装置。
上記視差バリアは、上記画像生成装置からはみ出ないように貼り合わされてなり、
上記視差バリアは、該視差バリアの周辺の全周にわたって上記遮光層が形成されない領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、その幅が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、視差バリア端部から１ｍｍ以上の幅を有していることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
上記視差バリアにおける遮光層の非形成領域は、視差バリア端部から１ｍｍ以上の幅を有し、かつ、上記透明基板上の所定パターンの遮光層が、上記画像生成装置の表示エリアよりも大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の表示装置。
上記画像生成装置は、液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の表示装置。