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Description
本発明は表示装置に係り、液晶レンズを用いることによって3次元表示を可能とする表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, and more particularly to a display device that enables three-dimensional display by using a liquid crystal lens.
液晶表示パネルでは画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されて表示領域を形成している。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。液晶は偏光光のみ制御することができるので、バックライトからの光はTFT基板に入射する前に下偏光板によって偏光され、液晶層によって制御を受けた後、上偏光板において再び偏光を受け外部に出射する。したがって、液晶表示パネルからの出射光は偏光光である。 In a liquid crystal display panel, there are a TFT substrate in which pixel electrodes and thin film transistors (TFTs) are formed in a matrix, and a counter substrate in which a color filter is formed in a location corresponding to the pixel electrodes of the TFT substrate, facing the TFT substrate. The liquid crystal is sandwiched between the TFT substrate and the counter substrate to form a display area. An image is formed by controlling the light transmittance of the liquid crystal molecules for each pixel. Since the liquid crystal can only control polarized light, the light from the backlight is polarized by the lower polarizing plate before entering the TFT substrate, and after being controlled by the liquid crystal layer, it is again polarized by the upper polarizing plate and externally applied. To exit. Therefore, the outgoing light from the liquid crystal display panel is polarized light.
液晶表示パネルにおいて形成される画像を3次元化する方法は種々提案されている。なかでも、液晶表示パネルの上に液晶レンズを配置する方法は、3次元画像を視認するために、特殊な眼鏡を必要としない、2次元画像と3次元画像を切り換えることが出来る、等から、特に、小型の表示装置において注目されている。 Various methods for three-dimensionalizing an image formed on a liquid crystal display panel have been proposed. Among them, the method of arranging the liquid crystal lens on the liquid crystal display panel can switch between the two-dimensional image and the three-dimensional image without requiring special glasses in order to visually recognize the three-dimensional image. In particular, it has attracted attention in small display devices.
「特許文献1」には、液晶レンズは、上基板と下基板との間に液晶分子を挟持し、上基板に短冊状に上基板電極パターンを形成し、下基板に平面べたの下基板電極パターンを形成し、上基板電極パターンと下電極パターンに電圧を印加することによって形成される電界に沿って液晶分子が配向することによってレンズを形成する構成が記載されている。
In “
「特許文献2」には、上基板電極パターンと下基板電極パターン間の縦電界によって形成される電界を利用した液晶レンズにおいて、上基板電極パターンと下基板電極パターンとを同様なパターンであるが、上基板と下基板において90度回転して配置する構成が記載されている。これによって、上基板電極パターンと下基板電極パターンに対する電圧の印加方法によって、レンズの向きを90度回転することを可能とし、画面が横向きの場合と縦向きの場合のいずれの場合にも3次元表示を可能とすることが出来る。
In “
図10乃至図13は、液晶レンズ10及び、液晶レンズ10を用いた3D表示の概要である。なお、本明細書では、2D表示とは2次元表示を言い、3D表示とは3次元表示を言う。液晶レンズ10は電極を形成した2枚の基板で液晶を挟み込んだ構成で、液晶表示素子と同じ構成である。但し、いわゆる表示用液晶ディスプレイのように偏光方向を制御する用途ではないので、偏光板は用いない。
10 to 13 show an outline of the
図10は液晶を挟み込む2枚の基板に形成される電極の概要を示した図である。実線で横方向に長い矩形で描かれたパターンが下基板30の電極である。点線で描かれた長方形が上基板20の電極である。A、Bの文字が描かれた長方形は外部から電圧を与える電極端子を示し、電極端子と上述の基板の電極とを結ぶ線は配線を示す。なお、本明細書では電極端子Aと接続した電極を電極A、電極端子Bと接続した電極を電極Bと呼ぶこともある。ここで、上下基板のパターンは本質的な制限はないので、逆であっても良い。光を透過させる必要があるため、少なくとも表示部全体を覆う点線の電極はITOなどの透明電極で形成する。
FIG. 10 is a view showing an outline of electrodes formed on two substrates sandwiching liquid crystal. A pattern drawn by a solid line and a rectangle that is long in the horizontal direction is an electrode of the
図10中P1で示された矢印は下基板のラビング方向で、P2で示された矢印は上基板のラビング方向である。挟み込まれる液晶は電圧が無印加の状態でこの矢印方向に長軸側が向くよう配向する。図11は図10中のY−Y断面図である。下基板30側の電極は、液晶レンズ10の下に配置される液晶表示パネル100の2画素が2つの電極の間に配置されるように設定される。実際には2画素のピッチと電極ピッチは同じではなく想定する視点位置によって適切に設計される。
In FIG. 10, the arrow indicated by P1 is the rubbing direction of the lower substrate, and the arrow indicated by P2 is the rubbing direction of the upper substrate. The sandwiched liquid crystal is oriented so that the major axis is directed in the direction of the arrow when no voltage is applied. 11 is a cross-sectional view taken along line YY in FIG. The electrode on the
図11は上下の電極を同じ電圧にした場合、すなわち液晶に電圧を印加していない状態であり、液晶レンズ10がOFFの状態を示す。この時液晶はすべてラビングで規制された配向方向を向いているので、液晶レンズ10は透過光に関して光学的に均一媒体であり、何の作用もしない。すなわち液晶表示パネル100の2次元画像がそのまま出力される。
FIG. 11 shows a state where the upper and lower electrodes are set to the same voltage, that is, a state where no voltage is applied to the liquid crystal, and the
図12は液晶レンズ10の上下の電極に電圧を印加し、液晶の配向方向を変化させた状態であり、液晶レンズ10がONの状態である。この時は通常の液晶表示パネル100 と同様に液晶の劣化を防ぐため交流電圧を印加する。上基板20の電極はベタ電極であり、下電極は局在する電極であるため、液晶にかかる電界は図中縦横方向に均一ではなく、下部の局在した電極から上部のベタ電極に向けての放射状(放物線状)の電界に沿って、液晶分子も図に示すような放射状の配向になる。
FIG. 12 shows a state in which a voltage is applied to the upper and lower electrodes of the
液晶分子50は複屈折性を持っており、通過光の偏光のうち分子の長手方向(長軸方向)の成分は異常光となり屈折率が高く、それに直交する成分は常光となり屈折率が異常光よりも低くなる。間の角度はベクトル分解の要領で異常光成分と常光成分に分解して考えればよい。この複屈折性により、図12のように液晶が配向する。
The
入射光つまり液晶表示パネル100からの出射光の偏光方向40が、液晶レンズ10のラビング方向とほぼ平行な場合、入射光が液晶レンズ10を通過する際の高屈折率部分(異常光部分)と低屈折率部分の比率が場所によって異なってくる。ここで、図10及び図11に示すように、液晶分子50の長軸方向が液晶の初期配向を決めるラビング方向と一致している。
When the
図12中の凸レンズ11の界面を示す点線は、この高屈折率部分と低屈折率部分の界面を模式的に示したものである。このように液晶内に凸型レンズと同じ効果が生ずる。この凸型レンズ効果の下に図12に示すように液晶表示パネル100の2画素を配置すると、第1画素200の光は主に図上右側に、第2画素300の光は主に図上左側に進路を変える。図12において、第1画素200および第2画素300におけるr、g、bは、各々、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を示す。以後同様である。この液晶レンズ10及び液晶表示パネル100を適当に設計し、第1画素200、第2画素300にはそれぞれ右眼用、左眼用の信号を表示することで、第1画素200の光を観測者の右眼に、第2画素300の光を観測者の左眼に導くことによって、観測者に3D画像として認識させることができる。
A dotted line indicating the interface of the
図13は液晶表示パネル100における右目用画素と左目用画素と液晶レンズにおける下電極パターン31との関係を示した平面図である。図13の液晶表示パネル100において、右目用の画素はA1〜A4、左目用画素はB1〜B4で表示している。
FIG. 13 is a plan view showing the relationship between the right-eye pixel and the left-eye pixel in the liquid
図14は、液晶レンズ10における下基板電極パターン31のパタンーン形状と液晶レンズ10のラビング方向を示すものである。図14において、上基板のラビング方向P1、下基板のラビング方向P2ともに横方向である。また、液晶表示パネルからの出射偏光方向40も同様に横方向である。図15は、図14に示す液晶レンズ10において、上基板20と下基板30の間に電圧を印加しない場合、図16は、上基板20と下基板30の間に電圧を印加した場合を示す断面図である。
FIG. 14 shows the pattern shape of the lower
ところで、海岸において釣り等を行っている場合、水面から反射した光が入射して、景色が見づらくなることを防止するために、図17に示すような偏光サングラスを使用する場合がある。偏光サングラスの透過変光軸は、図17に示すように、垂直方向である。しかし、図14〜図16に示すような、液晶レンズでは、出射偏光軸は、横方向である。したがって、偏光サングラスを使用した場合は、液晶レンズを通過した光は偏光サングラスを通過することが出来ず、したがって、液晶レンズを有する液晶表示装置の画像を見ることが出来ない。 By the way, when fishing or the like is performed on the coast, polarized sunglasses as shown in FIG. 17 may be used in order to prevent light reflected from the water surface from entering and making it difficult to see the scenery. As shown in FIG. 17, the transmission variable axis of the polarized sunglasses is in the vertical direction. However, in the liquid crystal lens as shown in FIGS. 14 to 16, the outgoing polarization axis is in the horizontal direction. Therefore, when polarized sunglasses are used, light that has passed through the liquid crystal lens cannot pass through the polarized sunglasses, and therefore, an image of a liquid crystal display device having the liquid crystal lens cannot be viewed.
図14〜図16に示す液晶レンズを通過した光の偏光軸は、図18における矢印Bの方向である。偏光サングラスの透過変光軸は垂直方向であるから、図14〜図16に示す液晶レンズを通過した光は、偏光サングラスでは視認することが出来ない。一方、液晶レンズを通過した光の偏光軸が図18における矢印Aの方向であれば、出射光は偏光サングラスを通過することが出来る。 The polarization axis of the light that has passed through the liquid crystal lens shown in FIGS. 14 to 16 is the direction of arrow B in FIG. Since the transmission variable axis of the polarized sunglasses is in the vertical direction, the light that has passed through the liquid crystal lens shown in FIGS. 14 to 16 cannot be viewed with polarized sunglasses. On the other hand, if the polarization axis of the light that has passed through the liquid crystal lens is in the direction of arrow A in FIG. 18, the emitted light can pass through the polarized sunglasses.
図19〜図21は、液晶レンズから出射する光の偏光軸を垂直方向とする構成の液晶レンズである。図19において、液晶レンズ10における下基板電極パターン31と、ラビング方向が記載されている。図19において、下基板のラビング方向P1、上基板のラビング方向P2とも垂直方向である。また、液晶表示パネルから出射する光の偏光軸方向も垂直方向である。したがって、図19〜図21に示す液晶レンズ10を通過した光は、偏光サングラスによって視認することが出来る。
19 to 21 show a liquid crystal lens having a configuration in which the polarization axis of light emitted from the liquid crystal lens is set in the vertical direction. In FIG. 19, the lower
図20は、図19に示す液晶レンズ10の上基板20と下基板30の間に電圧を印加しない場合であり、図21は電圧を印加した場合である。図20において、液晶分子は変調を受けていないので、液晶表示パネル100からの出射光は液晶レンズ10をそのまま通過する。図21では、上基板20と下基板30との間に電圧が印加されており、液晶レンズが形成され、3次元表示が可能になる。また、液晶レンズ10を通過する光の偏光軸は垂直方向なので、偏光サングラスを使用して視認することができる。
20 shows a case where no voltage is applied between the
図19において、液晶分子によって凸型レンズを形成するためには、液晶分子は90度回転し、さらに、電界に沿って配向することになるが、発明者の実験では、この方法では、鮮明な3D表示を実現する液晶レンズを得ることは難しいことがわかった。この主たる原因は、液晶分子が90度回転する際に、回転方向に規制がないので、逆回転等の配向の違う領域、いわゆるドメインが出来、常光と異常光の界面を乱すためと考えられる。 In FIG. 19, in order to form a convex lens with liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules are rotated 90 degrees and further aligned along the electric field. It was found difficult to obtain a liquid crystal lens that realizes 3D display. The main reason for this is thought to be that when the liquid crystal molecules rotate 90 degrees, there is no restriction in the direction of rotation, so that regions with different orientations such as reverse rotation, so-called domains, are formed, and the interface between ordinary light and abnormal light is disturbed.
したがって、本発明の第1の課題は、3次元表示可能な液晶レンズつきの液晶表示装置において、偏光サングラスを用いた場合、液晶表示装置からの画像を鮮明に視認できるようにすることである。 Accordingly, a first problem of the present invention is to make it possible to clearly see an image from a liquid crystal display device when polarized sunglasses are used in a liquid crystal display device with a liquid crystal lens capable of three-dimensional display.
一方、昨今の液晶表示装置の用途の中には、例えば携帯電話のように、ポートレート(縦型表示)とランドスケープ(横型表示)を切り替えて表示できる機能が付加されてきた。この用途に対応するため、3D用パネルも縦横切替機能が必要になってきた。 On the other hand, a function that can switch between portrait (vertical display) and landscape (horizontal display) has been added to recent applications of liquid crystal display devices, such as mobile phones. In order to cope with this application, the 3D panel has also required a function of switching between portrait and landscape.
図22は、液晶レンズ10において縦横切替を可能にする従来の開示技術の例である。図10と同様に、実線が、下基板電極パターン31であり、点線が上基板電極パターン21である。この場合は上基板20、下基板30ともに、局部電極となる細い電極と対向基板の細電極に対してベタ基板相当にするための、太い電極から構成される。A,B,C,Dは各々の電極パターンに電圧を印加するための端子電極である。また、A,B,C,Dは対応する電極をも指すものとする。
FIG. 22 is an example of a conventional disclosed technique that enables vertical / horizontal switching in the
図23、図24は各々図22の横方向に延在するシリンドリカルな液晶レンズ10を形成する場合の断面図で、図11および図12において説明したこととほぼ同じことが起こり、液晶レンズ10として機能する。図23および図24が、図11および図12と異なる点は、図24において電極Aと電極C の間に横電界が生じることであるが、この横電界はラビング方向とほぼ同じなので、液晶の配向、及びレンズ効果に致命的な影響を与えない。
23 and 24 are cross-sectional views in the case where the cylindrical
図25および図26は図22のX−X方向の断面図である。図25は液晶に電圧を加えない場合で、2D表示の場合を示す。図中円で示されている液晶分子50は、上部電極の長手方向すなわち紙面に垂直方向に長軸が向いていることを示す。図26は上基板20の電極Bと他の電極A、C、Dとの間に電界が発生するように、電圧をかけた場合を示す。図12あるいは図24と同様にBからCに向かう放射状の電界に沿って、液晶が再配向し、下に凸のレンズ形状となるが、このとき同時に上基板20上の電極B,D間に横電界が発生し、この電界に沿っても、液晶が再配向する。
25 and 26 are cross-sectional views in the XX direction of FIG. FIG. 25 shows the case of 2D display when no voltage is applied to the liquid crystal. The
この横電界により、液晶レンズ10の形状が乱されるだけではなく、発明者の実験では、長い時間をかけて、(液晶ドメインの変化により)横電界によりレンズ効果が消失していくことがあることを観測し、本方式での画面の縦横切替の実用化は難しいことがわかった。
This lateral electric field not only disturbs the shape of the
したがって、本発明の他の課題は、画面縦横切り換え可能な3D表示が出来る液晶レンズ10を有する液晶表示装置を実現することである。
Accordingly, another object of the present invention is to realize a liquid crystal display device having a
本発明は以上のような問題点を解決するものであり、具体的な手段は次のとおりである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and specific means are as follows.
(1)液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置された液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を有する第1画素と、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を有する第2画素を有し、前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第1の基板には、複数のストライプ状の電極が第1の方向に延在し、所定の間隔を持って第2の方向に配列し、前記第2の基板には平面べた電極が形成されており、前記第1の基板における液晶分子に対する初期配向方向P1は、前記液晶表示パネルからの出射光の偏光軸と一致しており、かつ、前記第1の方向と直角方向である第2の方向であり、前記第2の基板における液晶分子に対する初期配向方向P2は、前記第1の基板における液晶分子に対する初期配向方向P1とは90度±5であることを特徴とする液晶表示装置。 (1) A liquid crystal display device in which a liquid crystal lens is disposed on a liquid crystal display panel, wherein the liquid crystal display panel includes a first pixel having a red sub-pixel, a green sub-pixel, and a blue sub-pixel, a red sub-pixel, The liquid crystal lens includes a second pixel having a green sub-pixel and a blue sub-pixel, and the liquid crystal lens has a configuration in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate. A plurality of stripe-shaped electrodes extend in the first direction and are arranged in the second direction with a predetermined interval, and a planar solid electrode is formed on the second substrate. The initial alignment direction P1 with respect to the liquid crystal molecules on the substrate is a second direction that coincides with the polarization axis of the light emitted from the liquid crystal display panel and is perpendicular to the first direction, and the second direction. The initial alignment direction P2 with respect to the liquid crystal molecules in the substrate of the first substrate is the first group The liquid crystal display device, wherein the initial alignment direction P1 relative to the liquid crystal molecules is 90 ° ± 5 at.
(2)液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置された液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を有する第1画素と、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素を有する第2画素を有し、前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記第1の基板には、複数のストライプ状の電極が第1の方向に延在し、所定の間隔を持って第2の方向に配列し、前記第2の基板には平面べた電極が形成されており、前記第1の基板における液晶分子に対する初期配向方向P1は、前記液晶表示パネルからの出射光の偏光軸と一致しており、かつ、前記第1の方向と直角方向である第2の方向であり、前記第2の基板における液晶分子に対する初期配向方向P2は、前記第1の基板における液晶分子に対する初期配向方向P1とは45度乃至90度であることを特徴とする液晶表示装置。 (2) A liquid crystal display device in which a liquid crystal lens is disposed on a liquid crystal display panel, wherein the liquid crystal display panel includes a first pixel having a red sub-pixel, a green sub-pixel, and a blue sub-pixel, a red sub-pixel, The liquid crystal lens includes a second pixel having a green sub-pixel and a blue sub-pixel, and the liquid crystal lens has a configuration in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate. A plurality of stripe-shaped electrodes extend in the first direction and are arranged in the second direction with a predetermined interval, and a planar solid electrode is formed on the second substrate. The initial alignment direction P1 with respect to the liquid crystal molecules on the substrate is a second direction that coincides with the polarization axis of the light emitted from the liquid crystal display panel and is perpendicular to the first direction, and the second direction. The initial alignment direction P2 with respect to the liquid crystal molecules in the substrate of the first substrate is the first group The liquid crystal display device, wherein the initial alignment direction P1 relative to the liquid crystal molecules is 45 degrees to 90 degrees in the.
(3)液晶表示パネルの上に液晶レンズが配置された液晶表示装置であって、前記液晶表示パネルは、赤サブ画素、緑サブ画素、青サブ画素が第1の方向に配列した画素が第1の方向に第1の間隔で配列し、前記画素が前記第1の方向に直角な方向の第2の方向に第2の間隔で配列し、前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記第1の基板には、複数の幅の狭いストライプ状の第1の電極が第1の方向に延在し、前記第2の間隔の2倍の間隔に対応して第2の方向に配列し、前記第1の電極と前記第1の電極の間に、幅の広い第2の電極が前記第1の電極と所定の間隔をもって前記第1の方向に延在し、前記第2の基板には幅の狭いストライプ状の第3の電極と幅の広いストライプ状の第4の電極が交互に存在し、かつ前記第2の方向に延在し、かつ、所定の間隔を持って前記第1の方向に配列し、前記第3の電極と前記第3の電極は、前記第1の間隔の2倍の間隔に対応して前記第1の方向に配列し、前記第1の基板の液晶分子に対する初期配向方向は、前記第2の方向であり、前記第2の基板の液晶分子に対する初期配向方向は、第1の方向であり、
前記第1の電極と前記第2の電極と前記第3の電極と前記第4の電極は互いに異なった電圧を印加することが可能であることを特徴とする液晶表示装置。
(3) A liquid crystal display device in which a liquid crystal lens is disposed on a liquid crystal display panel, wherein the liquid crystal display panel includes pixels in which red sub-pixels, green sub-pixels, and blue sub-pixels are arranged in a first direction. The pixels are arranged at a first interval in a first direction, the pixels are arranged at a second interval in a second direction perpendicular to the first direction, and the liquid crystal lens is arranged between the first substrate and the second substrate. Liquid crystal is sandwiched between the substrates,
On the first substrate, a plurality of narrow stripe-shaped first electrodes extend in the first direction, and are arranged in the second direction corresponding to an interval twice the second interval. And a second electrode having a large width extends between the first electrode and the first electrode in the first direction with a predetermined distance from the first electrode, and the second substrate. Includes a stripe-like third electrode having a narrow width and a stripe-like fourth electrode having a wide width, which extend alternately in the second direction and have a predetermined interval. The third electrode and the third electrode are arranged in the first direction corresponding to an interval twice as large as the first interval, and the liquid crystal of the first substrate is arranged in the first direction. The initial alignment direction with respect to the molecules is the second direction, and the initial alignment direction with respect to the liquid crystal molecules of the second substrate is the first direction,
The liquid crystal display device, wherein the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode can apply different voltages to each other.
本発明によれば、偏光サングラスを使用しても3次元画像の視認が可能な液晶表示装置を実現することが出来る。また、本発明によれば、画面を縦、横切りかえても、3次元画像を表示可能な液晶表示装置を実現することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it uses polarized sunglasses, the liquid crystal display device which can visually recognize a three-dimensional image is realizable. Further, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display device that can display a three-dimensional image even when the screen is switched vertically and horizontally.
以下、実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。以下の実施例では、液晶分子を初期配向させる向きとして、ラビング方向という言葉を用いるが、液晶を初期配向させる配向処理としては、光配向処理の場合もあり、本発明は、光配向の場合にも適用することが出来る。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail using examples. In the following examples, the term rubbing direction is used as the initial alignment direction of liquid crystal molecules. However, the alignment treatment for initial alignment of liquid crystal may be a photo-alignment treatment. Can also be applied.
図1は実施例1の液晶レンズ10における電極構造と上基板20と下基板30のラビング方向を示す平面図である。図1の電極構造は、図10で示した電極構造と同一なので、説明を省略する。図1が図10と異なる点は、上基板20のラビング方向である。下基板30のラビング方向は、図10と同じ、下基板電極パターン31の延在方向に対して垂直方向である。上基板20のラビング方向は、下基板電極パターン31の延在方向と同じ方向である。したがって、上基板20と下基板30の間に挟まれる液晶分子の初期配向は、ツイストをしている構成である。
FIG. 1 is a plan view showing an electrode structure and a rubbing direction of the
図2は、図1の液晶レンズ10のY−Y方向の断面図である。図2の構成は、上基板20のラビング方向と液晶分子50の初期配向を除いて、図11と同じなので、構造の詳細な説明は省略する。図2において、液晶表示パネル100の出射光の偏光軸の方向と、液晶レンズ10の下基板30のラビング方向は同じで横方向である。しかし、上基板20のラビング方向は、下基板30のラビング方向と直角方向である。したがって、液晶分子50は下基板30付近においは紙面と平行に配向しており、上基板20付近においては紙面と垂直に配向しており、いわゆるTN(Twisted Nematic)構成となっている。図2は上基板20と下基板30の間には電圧は印加されていない状態である。
2 is a cross-sectional view in the YY direction of the
図3は図2と同じ構造において、上基板20と下基板30の間に電圧を印加して凸レンズ状の液晶レンズ10を形成した場合である。液晶レンズ10は、紙面に垂直方向に延在しており、シリンドリカルレンズとなっている。このようなレンズを用いて3D表示する場合も、多少の輝度低下はるが、充分実用に供することが出来る画像を得ることが出来る。これは、レンズ10の中央付近では、まだ、TN効果が残っており、輝度低下が感じられない程度に、旋光成分が残っているためと推定する。
FIG. 3 shows a case where a convex lens-like
したがって、図1〜図3に示す本実施例によれば、液晶レンズ10から出射する偏光の変更軸を偏光サングラス400の偏光軸と合わせることが出来るので、偏光サングラス400を使用しても液晶表示装置の画像を認識することが出来る。
Therefore, according to the present embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the change axis of the polarized light emitted from the
図4は本発明の第2の実施例を示す平面図である。図4は上基板20のラビング方向P2を除いて実施例1の図1と同じである。図4において、上基板20のラビング方向P2は、下基板30のラビング方向P1に対して所定の角度θだけ傾いている。
FIG. 4 is a plan view showing a second embodiment of the present invention. FIG. 4 is the same as FIG. 1 of the first embodiment except for the rubbing direction P2 of the
このような構成とすることによって、偏光サングラス400を使用して液晶レンズ10を有する3D画像を視認することが出来る。つまり、θが完全に90度の場合には、最も明るい3D画像を見ることが出来るが、θを90度以外としても、所定の輝度をもって3D画像を視認することが出来る。つまり、従来例のように、偏光サングラス400を用いると、画像が全く見えなくなるということはない。
With such a configuration, it is possible to visually recognize a 3D image having the
本実施例の構成によれば、θを45度にすることによって、2次元画像(2D)を見る場合は、画面を縦方向、横方向に切り替えた場合、縦方向、横方向の画像を同様に見ることが出来る。 According to the configuration of the present embodiment, when viewing a two-dimensional image (2D) by setting θ to 45 degrees, when the screen is switched between the vertical direction and the horizontal direction, the images in the vertical direction and the horizontal direction are the same. Can see.
昨今の液晶表示装置の用途の中には、例えば携帯電話のように、ポートレート(縦型表示)とランドスケープ(横型表示)を切り替えて表示できる機能が付加されてきた。この用途に対応するため、3D用パネルも縦横切替機能が必要になってきた。従来の3D切り替え可能な液晶レンズの構成、および、その問題点については、図22およびその断面図23〜図26に記載した。 In recent applications of liquid crystal display devices, a function has been added that enables switching between portrait (vertical display) and landscape (horizontal display), such as a mobile phone. In order to cope with this application, the 3D panel has also required a function of switching between portrait and landscape. The configuration of a conventional 3D switchable liquid crystal lens and its problems are described in FIG. 22 and its cross-sectional views 23 to 26.
従来例における最大の問題点は、図26において、上基板上の電極B,D間に横電界が発生し、この電界に沿っても液晶が再配向することである。この横電界により、液晶レンズ10の形状が乱されるだけでなく、長い時間をかけて、液晶ドメインの変化によって横電界によってレンズ効果が消失していくことである。
The biggest problem in the conventional example is that in FIG. 26, a horizontal electric field is generated between the electrodes B and D on the upper substrate, and the liquid crystal is reoriented along this electric field. This lateral electric field not only disturbs the shape of the
本発明はこの問題を対策するものであり、図5は本発明の電極構成の平面図である。図5の電極構成は図22で説明したのと同様である。すなわち、実線が下基板30の電極パターン31を示しており、点線が上基板20の電極パターン21である。図5が図22と異なる点は、上基板20のラビン方向が下基板30のラビング方向と直角方向であるということである。これによって、上基板20と下基板30の間に挟まれる液晶はツイスト構造となる。ここで、下基板30のラビング方向P1と上基板20のラビング方向P2は、直角方向が最適であるが、90度±5度の範囲でも十分に動作することが出来る。
The present invention addresses this problem, and FIG. 5 is a plan view of the electrode configuration of the present invention. The electrode configuration in FIG. 5 is the same as that described in FIG. That is, the solid line indicates the
図6は上基板20と下基板30に電圧を印加しない場合における図5のY-Y断面図である。図6において、下基板30は紙面と平行方向にラビングされており、上基板20は紙面と垂直方向にラビングされている。液晶表示パネルから液晶レンズに入射した光は、偏光軸を90度向きを変えて上基板から出射する。
6 is a YY sectional view of FIG. 5 when no voltage is applied to the
図7は上基板20と下基板30に電圧を印加した場合における図5のY−Y断面図である。図7において、上基板20と下基板30のラビング方向は図6で説明したのと同様である。図7において、上基板20の電極Dと下基板30の電極Aおよび電極Cの間に電圧が印加されている。この電圧による電気力線に沿って液晶分子が配向し、凸レンズが形成される。この動作は実施例1の図2おおび図3において説明したのと同様である。
FIG. 7 is a YY cross-sectional view of FIG. 5 when a voltage is applied to the
図8は、上基板20と下基板30に電圧を印加しない場合における図5のX−X断面図である。図8において、上基板20のラビング方向は紙面水平方向となっており、下基板のラビング方向は紙面垂直方向となっている。液晶表示パネル100から出射した光は、偏光軸の方向を90度変えて上基板から出射する。図8を図6と比較すると、上下逆になっている。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 5 when no voltage is applied to the
図9は、上基板20と下基板30に電圧を印加した場合における図5のX−X断面図である。図9において、上基板20と下基板30のラビング方向は図8で説明したのと同様である。図9において、上基板20の電極DおよびBと下基板30の電極Cの間に電圧が印加されている。この電圧による電気力線に沿って液晶分子50が配向し、凸レンズが形成される。この凸レンズの向きは下側である。しかし、この動作は実施例1の図2おおび図3において説明したのと本質的に同様である。図7と図9を比べると、図9は図7と上下逆の関係になっているだけである。したがって、図9においても安定して3次元表示を行うことが出来る。
9 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 5 when a voltage is applied to the
このように、本発明によれば、縦横切り替えが可能な液晶表示装置において、3D表示を安定して行うことが出来る。なお、液晶レンズ10の上基板20のラビング方向を地面に対して直角方向とすることによって、偏光サングラス400を使用した場合にも液晶表示装置の画面を視認することが出来る。
Thus, according to the present invention, 3D display can be stably performed in a liquid crystal display device capable of switching between vertical and horizontal directions. In addition, when the rubbing direction of the
10…液晶レンズ、 11…凸レンズ、 20…上基板、 21…上基板電極パターン、 30…下基板、 31…下基板電極パターン、 40…液晶表示パネルからの出射光偏光方向、 50…液晶分子、 60…電気力線、 100…液晶表示パネル、 200…第1画素、 300…第2画素、 A…A電極、A端子、 B…B電極、B端子、 C…C電極、C端子、D…D電極、D端子 r…赤サブ画素、 g…緑サブ画素、 b…青サブ画素、P1…下基板ラビング方向、P2…上基板ラビング方向、400…偏光サングラス、500…偏光サングラス透過偏光軸
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記表示パネルは、前記液晶レンズの側に偏光板が配置されていると共に、第1画素と第2画素を有し、
前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記第1の基板は、前記表示パネルと前記液晶との間に配置され、
前記第1の基板には、複数のストライプ状の電極が第1の方向に延在し、所定の間隔を持って第2の方向に配列し、
前記第2の基板には前記複数のストライプ状の電極と重畳する平面状の電極が形成されており、
前記偏光板の偏光軸の方向は、前記第1の基板における前記液晶の分子の第1の初期配向方向であり、
前記第2の基板における前記液晶の分子の第2の初期配向方向と、前記第1の初期配向方向とがなす角は、90度±5度であり、
前記第1の初期配向方向は、前記第2の方向であることを特徴とする表示装置。 A display device in which a liquid crystal lens is disposed on a display panel,
The display panel includes a first pixel and a second pixel, with a polarizing plate disposed on the liquid crystal lens side,
The liquid crystal lens has a configuration in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate,
The first substrate is disposed between the display panel and the liquid crystal,
The first substrate has a plurality of striped electrodes extending in a first direction and arranged in a second direction with a predetermined interval;
A planar electrode is formed on the second substrate so as to overlap the plurality of striped electrodes,
The direction of the polarization axis of the polarizing plate is a first initial alignment direction of the molecules of the liquid crystal in the first substrate,
Wherein a second initial alignment direction of the liquid crystal molecules in the second substrate, the first initial alignment direction forms angles, Ri 90 degrees ± 5 degrees der,
The display device, wherein the first initial alignment direction is the second direction.
前記表示パネルは、前記液晶レンズの側に偏光板が配置されていると共に、第1画素と第2画素を有し、 The display panel includes a first pixel and a second pixel, with a polarizing plate disposed on the liquid crystal lens side,
前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、 The liquid crystal lens has a configuration in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate,
前記第1の基板は、前記表示パネルと前記液晶との間に配置され、 The first substrate is disposed between the display panel and the liquid crystal,
前記第1の基板には、複数のストライプ状の電極が第1の方向に延在し、所定の間隔を持って第2の方向に配列し、 The first substrate has a plurality of striped electrodes extending in a first direction and arranged in a second direction with a predetermined interval;
前記第2の基板には前記複数のストライプ状の電極と重畳する平面状の電極が形成されており、 A planar electrode is formed on the second substrate so as to overlap the plurality of striped electrodes,
前記偏光板の偏光軸の方向は、前記第1の基板における前記液晶の分子の第1の初期配向方向であり、 The direction of the polarization axis of the polarizing plate is a first initial alignment direction of the molecules of the liquid crystal in the first substrate,
前記第2の基板における前記液晶の分子の第2の初期配向方向と、前記第1の初期配向方向とがなす角は、45度乃至90度であり、 The angle formed between the second initial alignment direction of the molecules of the liquid crystal in the second substrate and the first initial alignment direction is 45 degrees to 90 degrees,
前記第1の初期配向方向は、前記第2の方向であることを特徴とする表示装置。 The display device, wherein the first initial alignment direction is the second direction.
前記表示パネルは、前記液晶レンズの側に偏光板が配置されていると共に、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、 The display panel has a plurality of pixels arranged in a matrix form with a polarizing plate arranged on the liquid crystal lens side,
前記液晶レンズは、第1の基板と第2の基板の間に液晶が挟持された構成であり、 The liquid crystal lens has a configuration in which a liquid crystal is sandwiched between a first substrate and a second substrate,
前記第1の基板は、前記表示パネルと前記液晶との間に配置され、 The first substrate is disposed between the display panel and the liquid crystal,
前記第1の基板は前記液晶の第1の初期配向方向を有し、 The first substrate has a first initial alignment direction of the liquid crystal;
前記第2の基板は前記液晶の第2の初期配向方向を有し、 The second substrate has a second initial alignment direction of the liquid crystal;
前記偏光板の偏光軸の方向は、前記第1の初期配向方向であり、 The direction of the polarization axis of the polarizing plate is the first initial alignment direction,
前記第1の基板には、第1の幅を有するストライプ状の複数の第1の電極が第1の方向に延在し、第1の間隔で第2の方向に配列し、 The first substrate has a plurality of stripe-shaped first electrodes having a first width extending in a first direction, arranged in a second direction at a first interval,
隣接する前記第1の電極の間隙には、前記第1の幅よりも大きい第2の幅を有するストライプ状の第2の電極が前記第1の方向に延在し、 In a gap between the adjacent first electrodes, a striped second electrode having a second width larger than the first width extends in the first direction,
前記第2の基板には、第3の幅を有するストライプ状の複数の第3の電極が第2の方向に延在し、第2の間隔で第1の方向に配列し、 A plurality of striped third electrodes having a third width extend in the second direction on the second substrate, and are arranged in the first direction at second intervals,
隣接する前記第3の電極の間隙には、前記第3の幅よりも大きい第4の幅を有するストライプ状の第4の電極が前記第2の方向に延在し、 In the gap between the adjacent third electrodes, a striped fourth electrode having a fourth width larger than the third width extends in the second direction,
前記第1の電極の幅をも含む隣接する前記第1の電極の間には、前記複数の画素のうち、前記第2の方向に2つの画素が隣接し、前記第1の方向に複数の画素が隣接する第1の画素群が重畳し、 Among the plurality of pixels, two pixels are adjacent to each other between the adjacent first electrodes including the width of the first electrode, and a plurality of pixels are adjacent to each other in the first direction. The first pixel group adjacent to the pixel overlaps;
前記第3の電極の幅をも含む隣接する前記第3の電極の間には、前記複数の画素のうち、前記第1の方向に2つの画素が隣接し、前記第2の方向に複数の画素が隣接する第2の画素群が重畳しており、 Among the plurality of pixels, two pixels are adjacent to each other between the adjacent third electrodes including the width of the third electrode, and a plurality of pixels are adjacent to each other in the second direction. A second group of pixels adjacent to each other overlap,
前記第1の初期配向方向は前記第2の方向であり、前記第2の初期配向方向は前記第1の方向であることを特徴とする表示装置。 The display device, wherein the first initial alignment direction is the second direction, and the second initial alignment direction is the first direction.
前記第1の電極と前記第4の電極との間に電位差をつけて3次元画像を表示する駆動とを有することを特徴とする請求項9又は10に記載の表示装置。 11. The display device according to claim 9, further comprising a drive for displaying a three-dimensional image by applying a potential difference between the first electrode and the fourth electrode. 11.
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