KR101392699B1 - 표시 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 재팬 디스프레이
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Abstract

본 발명은, 화상 표시를 행하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 표시면측에 배치되며, 실린드리컬 렌즈 형상으로 굴절률을 제어하여 시차 장벽을 형성하고, 2D 표시와 3D 표시를 절환하는 액정 렌즈 패널을 구비하는 표시 장치로서, 상기 액정 렌즈 패널은, 액정층을 개재하여 대향 배치되는 한 쌍의 투명 기판과, 한쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되며, X 방향으로 연장되고 Y 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극과, 다른 쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되는 면 형상의 공통 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판을 소정 간격으로 유지하는 투광성을 갖는 포스트 스페이서를 구비하고, 상기 포스트 스페이서는, 상기 한 쌍의 투명 기판 중, 어느 한쪽의 투명 기판의 상기 액정면측에 고정됨과 함께, 상기 투명 기판의 면내 방향에 대하여 상기 빗살 형상 전극으로부터 이격된 영역에 배치되는 표시 장치이다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 표시 장치에 관한 것으로, 특히, 화상을 표시하는 표시 패널의 표시면측에 렌즈 기능을 갖는 액정 표시 패널을 배치한 액정 렌즈 방식의 3차원 표시 장치에 관한 것이다.
안경 등을 사용하지 않고 나안에 의한 2차원(2D) 표시와 3차원(3D) 표시가 절환 가능한 표시 장치는, 예를 들면, 화상 표시를 행하는 제1 액정 표시 패널과, 그 제1 액정 표시 패널의 표시면측(관찰자측)에 배치되며, 3D 표시 시에는 관찰자의 좌우 눈에 각각의 광선을 입사시키는 시차 장벽을 형성하는 제2 액정 표시 패널을 구비하는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 2D 표시와 3D 표시를 절환 가능한 액정 표시 장치에서는, 제2 액정 표시 패널의 액정 분자의 배향을 제어함으로써, 제2 액정 표시 패널 내의 굴절률을 변화시켜, 표시면의 상하 방향으로 연장되고 좌우 방향으로 병설되는 렌즈(렌티큘러 렌즈, 실린드리컬 렌즈 어레이) 영역을 형성하여, 좌우 눈에 대응하는 화소의 광을 관찰자의 시점으로 돌리는 구성으로 되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 액정 렌즈 방식의 3차원 표시 장치는, 예를 들면, 일본 특허 출원 공개 제2010-224191호 공보에 기재된 입체 화상 표시 장치가 있다. 이 일본 특허 출원 공개 제2010-224191호 공보에 기재된 표시 장치에서는, 액정층을 개재하여 대향 배치되는 한 쌍의 상부 투명 기판 및 하부 투명 기판에 각각 빗살 형상의 전극이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 상부 투명 기판의 전극 및 하부 투명 기판의 전극에 인가하는 전압을 제어하여, 2D 표시와 3D 표시를 절환 제어 가능하게 함과 함께, 3D 표시 시에서의 시차수를 제어 가능한 구성으로 되어 있다.
제2 액정 표시 패널을 액정 렌즈로서 유효하게 기능시키기 위해서는, 액정층의 높이(두께) 즉 제1 기판(상측 투명 기판)과 제2 기판(하측 투명 기판)의 갭이 20∼100㎛ 정도 필요하여, 제1 액정 표시 패널보다도 넓은 갭이 필요하다. 이와 같은 넓은 갭을 유지하기 위해서는, 화상 표시용의 제1 액정 표시 패널보다도 큰 스페이서 비즈 등의 스페이서 부재가 필요로 된다.
이와 같이 직경이 큰 스페이서 비즈를 스페이서 부재로서 이용한 경우, 제2 액정 표시 패널의 면내 방향에서 차지하는 스페이서 비즈의 면적도 커지므로, 제1 액정 표시 패널로부터 출사되는 표시광 중에서, 스페이서 비즈 내를 투과하는 비율도 많아진다. 이때, 스페이서 비즈에 도달한 표시광은 스페이서 비즈에 입출사할 때에, 각각 액정층과 스페이서 비즈의 경계면에서 굴절된 후에 투과하는 광과, 경계면에서 반사되는 광으로 나누어지고, 각각의 광이 표시광으로서 제2 액정 표시 패널로부터 출사되게 된다.
특히, 2D 표시와 3D 표시를 절환 가능한 제2 액정 표시 패널에서는, 빗살 형상 전극과 공통 전극 사이에 인가하는 전계에 의해 액정층의 굴절률을 제어하여, 실린드리컬 렌즈 어레이를 형성하고 있다. 한편, 스페이서 비즈의 굴절률은 그 형성 재료에 고유의 굴절률로 변화되지 않게 된다. 이 때문에, 2D 표시와 3D 표시의 절환에서는, 빗살 형상 전극 부근에서의 굴절률 변화가 커진다.
이 때문에, 스페이서 비즈가 빗살 형상 전극 부근에 배치된 경우, 스페이서 비즈와 액정층의 굴절률차가 커진다. 그 결과, 스페이서 비즈와 액정층의 경계면에서의 표시광의 굴절각이나 반사 등이 커져, 표시광의 광 산란이 커지게 되므로, 스페이서 비즈가 관찰자에게 인식되게 되는 등의 문제가 발생하여 표시 품질이 저하되게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 큰 스페이서 비즈가 액정의 배향 상태를 흐트러뜨리게 되어, 3D 표시 시에서의 렌즈 성능을 저하시키게 된다고 하는 것도 우려된다.
본 발명은 이들 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 2D 표시 시 및 3D 표시 시에서의 표시 품질을 향상시키는 것이 가능한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 표시 장치는, 화상 표시를 행하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 표시면측에 배치되며, 실린드리컬 렌즈 형상으로 굴절률을 제어하여 시차 장벽을 형성하고, 2D 표시와 3D 표시를 절환하는 액정 렌즈 패널을 구비하는 표시 장치로서, 상기 액정 렌즈 패널은, 액정층을 개재하여 대향 배치되는 한 쌍의 투명 기판과, 한쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되며, Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극과, 다른 쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되는 면 형상의 공통 전극과, 상기 한 쌍의 투명 기판을 소정 간격으로 유지하는 투광성을 갖는 스페이서 부재를 구비하고, 상기 스페이서 부재는, 상기 한 쌍의 투명 기판 중, 어느 한쪽의 투명 기판의 상기 액정면측에 고정됨과 함께, 상기 투명 기판의 면내 방향에 대하여 상기 빗살 형상 전극으로부터 이격된 영역에 배치되는 것이다.
본 발명에 따르면, 2D 표시 시 및 3D 표시 시에서의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 그 밖의 효과에 대해서는, 명세서 전체의 기재로부터 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치인 액정 표시 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치에서의 제1 액정 표시 패널의 화소 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널의 상세 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 4는 도 3에 도시하는 A-A'선에서의 단면도로서, 2D 표시 시에서의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 렌즈 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3에 도시하는 A-A'선에서의 단면도로서, 3D 표시 시에서의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 렌즈 동작을 설명하기 위한 도면.
도 6은 실시 형태 1의 포스트 스페이서의 측벽면과 러빙 방향의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7은 실시 형태 1의 포스트 스페이서의 측벽면과 러빙 방향의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 3에 도시하는 B-B'선에서의 단면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 빗살 형상 전극과 액정층의 굴절률 분포의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 포스트 스페이서 부분의 확대 단면도.
도 11은 본 발명의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 포스트 스페이서 부분의 확대 단면도.
도 12는 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치에서의 다른 제2 액정 표시 패널의 상세 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 13은 본 발명의 실시 형태 2의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널의 개략 구성을 설명하기 위한 단면도.
도 14는 본 발명의 실시 형태 3의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 구성하는 제1 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 15는 본 발명의 실시 형태 3의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 구성하는 제2 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 16은 본 발명의 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널에서의 1화소분의 평면도.
도 17은 도 16에 도시하는 D-D'선에서의 단면도.
도 18은 본 발명의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 1화소분의 평면도.
도 19는 본 발명의 실시 형태 4의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 형성하는 제1 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 20은 본 발명의 실시 형태 4의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 형성하는 제2 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도.
도 21은 도 19 및 도 20 중에 E, E'로 나타내는 영역의 표시면측으로부터의 확대도.
도 22는 도 21에 도시하는 F-F'선에서의 단면도.
도 23은 도 21에 도시하는 G-G'선에서의 단면도.
도 24는 본 발명의 표시 장치를 구비하는 정보 기기의 개략 구성을 설명하기 위한 도면.
도 25a 및 도 25b는 본 발명의 표시 장치를 구비하는 다른 정보 기기의 개략 구성을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 적용된 실시 형태에 대하여, 도면을 이용하여 설명한다. 단, 이하의 설명에서, 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 반복 설명은 생략한다. 또한, 도면 중에 나타내는 X, Y, Z는, 각각 X축, Y축, Z축을 나타낸다.
<실시 형태 1>
도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치인 액정 표시 장치의 전체 구성을 설명하기 위한 단면도이며, 이하, 도 1에 기초하여, 실시 형태 1의 표시 장치의 전체 구성을 설명한다. 단, 이하의 설명에서는, 화상 표시를 행하는 표시 패널로서 비발광형의 제1 액정 표시 패널 LCD1을 이용하는 경우에 대하여 설명하지만, 화상 표시를 행하는 표시 패널은 다른 비발광형의 표시 패널, 또는 유기 EL 표시 패널이나 플라즈마 표시 패널 등의 자발광형의 표시 패널 등을 이용하는 구성이어도 된다.
실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 화상 표시용의 액정 표시 패널인 제1 액정 표시 패널 LCD1과, 투과광의 굴절률을 제어하여 렌즈(렌티큘러 렌즈, 실린드리컬 렌즈 어레이)로서 기능하는 제2 액정 표시 패널 LCD2를 구비하는 구성으로 되어 있다. 이 구성으로 이루어지는 실시 형태 1의 액정 표시 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(백라이트 장치) BLU로부터 순서대로, 제1 액정 표시 패널 LCD1, 및 제2 액정 표시 패널 LCD2가 각각 겹쳐서 배치되어 있다. 즉, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 표시면측(관찰자측)에 제2 액정 표시 패널 LCD2가 배치되어 있다. 이때, 제1 액정 표시 패널 LCD1과 제2 액정 표시 패널 LCD2의 위치 정렬이 어긋나는 것을 방지하기 위해서, 제1 액정 표시 패널 LCD1과 제2 액정 표시 패널 LCD2는 접착 부재 ADH에 의해 고정되어 있다.
또한, 접착 부재 ADH로서는, 주지의 수지 부재 등으로 이루어지며, 제1 기판 SUB11, SUB21 및 제2 기판 SUB12, SUB22로서 사용하는 투명 기판(예를 들면, 글래스 기판)과 대략 동등한 굴절률을 갖는 부재를 이용한다. 또한, 제1 액정 표시 패널 LCD1과 백라이트 유닛 BLU는 주지의 구성으로 되므로, 확산판 등의 광학 시트는 생략한다. 또한, 제2 기판 SUB22의 표시면측에, 주지의 보호 필름이나 전면판 등, 또한 주지의 터치 패널 등을 형성하는 구성이어도 된다.
실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2는, 예를 들면, 액정 분자가 호모지니어스 배향된 액정 표시 패널로 형성되어 있고, 글래스 기판 등의 주지의 한 쌍의 투명 기판(제1 기판 SUB21, 제2 기판 SUB22)이 대향 배치되어 있고, 그 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22에 의해 액정 LC2를 협지하는 구성으로 되어 있다. 또한, 제1 기판 SUB21에는 빗살 형상 전극(제1 전극, 단책 형상 전극)이 형성되고, 제2 기판 SUB22에는 공통 전극(제2 전극)이 형성되고, 빗살 형상 전극과 공통 전극 사이가 동전위에서는, 액정층 LC2에 전계가 인가되지 않은 상태로 되어, 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 표시광(표시 화상)을 그대로 투과(통과)시키는 2D 표시로 된다. 또한, 제1 전극과 제2 전극에 상이한 전압 소위 교번 전압이 인가되어, 액정층 LC2에 전계가 인가되는 경우에, 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 표시광을 관찰자의 좌우 눈에 각각 입사시키는 양안 시차를 부여하기 위한 시차 장벽으로 되는 렌즈 작용을 행하는 3D 표시(나안 3D 표시)로 된다. 이와 같이, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2는, 액정에 전계를 인가하지 않은 상태에서는 입사광(표시광)을 그대로 투과시키는 액정 표시 패널로서 동작한다. 단, 제2 액정 표시 패널 LCD2는 호모지니어스 배향에 한정되는 것은 아니고, 다른 방식이어도 된다.
또한, 실시 형태 1의 제1 액정 표시 패널 LCD1은 주지의 IPS(In-Plane Switching) 방식의 액정 표시 패널이며, 액정층 LC1을 개재하여, 글래스 기판 등의 주지의 한 쌍의 투명 기판(제1 기판 SUB11, 제2 기판 SUB12)이 대향 배치되는 구성으로 되어 있다. 제1 기판 SUB11에는 주지의 박막 트랜지스터나 화소 전극, 공통 전극 등이 형성되고, 제2 기판 SUB12에는 컬러 필터나 주지의 블랙 매트릭스 등이 형성되어 있다. 이때, 예를 들면, 제1 기판 SUB11은 제2 기판 SUB12보다도 큰 투명 기판으로 형성되고, 주변부에 외부와의 접속을 위한 접속 단자 등이 형성되어 있다. 또한, 제1 기판 SUB11과 제2 기판 SUB12의 고정 및 액정의 밀봉은, 제2 기판 SUB12의 주변부를 따라서 고리 형상으로 도포된 주지의 시일재로 고정되고, 액정도 밀봉되어 있다. 또한, 제1 기판 SUB11의 백라이트 장치측(액정측의 면과 대향하는 면)에는, 제1 편광판 POL1이 배치되고, 제2 기판 SUB12의 표시면측(액정측의 면과 대향하는 면)에는, 제2 편광판 POL2가 배치되고, 제1 편광판 POL1과 제2 편광판 POL2는 편광 방향이 90°를 이루도록 배치되어 있다. 단, 제1 액정 표시 패널 LCD1은, IPS 방식의 액정 표시 패널에 한정되는 것은 아니고, TN 방식의 액정 표시 패널, VA(Vertical Alignment) 방식의 액정 표시 패널 등의 다른 방식의 액정 표시 패널을 이용하는 구성이어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1의 제1 액정 표시 패널 LCD1에서는, 제1 기판 SUB11의 액정측의 면으로서 표시 영역 내에는, 예를 들면, Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 게이트선 GL과, X 방향으로 연장되고 Y 방향으로 병설되는 드레인선 DL이 형성되어 있다. 이 드레인선 DL과 게이트선 GL로 둘러싸여지는 사각 형상의 영역은, 제2 기판 SUB12에 형성되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 컬러 필터에 대응하고 있고, 이 RGB의 3개의 부화소 SPL로 이루어지는 화소 영역(이하, 화소로 약기함) PXL이, 표시 영역 내에서 매트릭스 형상으로 배치된다. 이때, 실시 형태 1에서는, Y 방향으로 길게 신장되는 빗살 형상 전극 PX를 따라서 실린드리컬 렌즈 형상의 액정 렌즈가 형성되므로, RGB의 각 부화소 SPL도 Y 방향으로 병설되는 구성으로 하고 있다. 단, RGB의 각 부화소 SPL의 병설 방향은 Y 방향으로 한정되는 것은 아니고, RGB의 각 부화소 SPL이 X 방향으로 병설되는 구성 등의 다른 배열 이어도 된다.
각 부화소 SPL은, 예를 들면, 게이트선 GL로부터의 주사 신호에 의해 온 상태로 되는 도시하지 않은 박막 트랜지스터와, 이 온 상태로 된 박막 트랜지스터 및 그 박막 트랜지스터의 소스 전극에 접속되며, 드레인선 DL로부터의 계조 신호(계조 전압)가 공급되는 화소 전극을 구비하고 있다. 또한, IPS 방식의 액정 표시 패널의 경우에는, 박막 트랜지스터가 형성되는 측의 제1 기판 SUB11에, 계조 신호의 전위에 대하여 기준으로 되는 전위를 갖는 공통 신호가 공급되는 공통 전극을 구비한다. 단, VA 방식이나 TN 방식의 액정 표시 패널의 경우에는, 제2 기판 SUB12의 측에, 컬러 필터 등과 함께 공통 전극이 형성된다.
또한, 실시 형태 1의 액정 표시 패널 LCD1에서는, 액정이 봉입된 영역 중에서, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 부화소로 이루어지는 컬러 표시용의 화소 PXL이 형성되는 영역이 표시 영역으로 된다. 따라서, 액정이 봉입되어 있는 영역 내라도, 화소가 형성되어 있지 않아 표시에 관계되지 않는 영역은 표시 영역으로는 되지 않는다.
<제2 액정 표시 패널의 구성>
도 3은 본 발명의 실시 형태 1의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널의 상세 구성을 설명하기 위한 평면도, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시하는 A-A'선에서의 단면도이다. 특히, 도 3은 빗살 형상 전극 PX와 포스트 스페이서(기둥 형상 스페이서, 컬럼 스페이서, 스페이서 부재) PS의 위치 관계를 설명하기 위한 도면, 도 4는 2D 표시 시에서의 렌즈 동작을 설명하기 위한 도면, 도 5는 3D 표시 시에서의 렌즈 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 3∼도 5에 기초하여, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 제1 기판 SUB21의 액정면측에 Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 복수의 빗살 형상 전극 PX가 형성되어 있다. 또한, 제1 기판 SUB21에는, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 긴 변측의 한쪽의 변연부를 따라서 배선부 WR이 X 방향으로 연장되어 형성되고, 이 배선부 WR에 각 빗살 형상 전극 PX의 일단이 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다. 빗살 형상 전극 PX 및 배선부 WR은, 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide)나 ZnO(산화아연)계의 투명 도전막으로 형성된다. 단, 빗살 형상 전극 PX 및 배선부 WR은 투명 도전막에 한정되는 것은 아니고, 알루미늄 등의 금속 박막과 같이, 투명성을 갖지 않는 도전성 박막이어도 된다.
이때, 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 표시광 즉 제2 편광판 POL2를 통과한 광의 편광 방향은 도면 중의 화살표 F1로 나타내는 방향으로 되고, 이 표시광이 제2 액정 표시 패널 LCD2에 입사하게 된다. 따라서, 제2 액정 표시 패널 LCD2로 입사하는 광(표시광)의 편광 방향(입사 편광 방향)은, 각 빗살 형상 전극 PX와의 이루는 각도가 80∼90°로 된다. 또한, 이 입사 편광 방향 F1에 대하여, 대략 평행하게 되도록 액정층 LC2의 액정 분자를 배향시킴으로써, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 투과에 수반되는 표시광의 감쇠를 저감할 수 있다. 따라서, 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 액정층 LC2의 액정 분자가 입사 편광 방향에 대하여 대략 평행하게 배향되도록 하는 러빙 처리(배향 처리)가 이루어지는 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 제2 액정 표시 패널 LCD2에서의 러빙 각도는, 빗살 형상 전극 PX에 대하여 80∼90°의 각도를 이루는 구성으로 되고, 액정층 LC2의 액정 분자의 장축 방향은 화살표 F1로 나타내는 입사 편광 방향으로 배향된다. 또한, 도면 중의 화살표 F2로 나타내는 바와 같이, 액정 분자의 장축 방향 즉 배향 방향의 굴절률은 ne로 되고, 이것과 수직 방향의 굴절률은 no로 된다.
이와 같이, 실시 형태 1의 액정 표시 장치에서는, 제2 액정 표시 패널 LCD2로의 입사 편광 방향(제2 편광판 POL2의 투과축 방향)을, 해당 제2 액정 표시 패널 LCD2의 긴 변(X 방향)인 실린드리컬 렌즈의 병설 방향에 대하여 0∼10°의 각도로 하고 있다. 이때, 제2 액정 표시 패널 LCD2로의 입사 편광 방향이 원하는 방향의 직선 편광의 경우, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 표시 모드는 한정되지 않는다. 제1 액정 표시 패널 LCD1의 편광 방향이 원하는 방향의 직선 편광과 상이한 경우에는, 예를 들면, 제2 편광판 POL2와 제2 액정 표시 패널 LCD2 사이에 주지의 위상차 부재를 형성하여, 편광 방향이 원하는 방향의 직선 편광으로 되도록 편광함으로써, 본원 발명을 적용 가능하다.
또한, X 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극 PX와의 사이의 영역에는, 빗살 형상 전극 PX의 연장 방향 즉 Y 방향을 따라서, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 간격(갭)을 소정 간격(예를 들면, 20∼100㎛ 정도 필요)으로 유지하기 위한 스페이서 부재인 포스트 스페이서 PS가 형성되어 있다. 이 포스트 스페이서 PS는 감광성을 갖는 재료인 감광성 수지 재료를 이용하여 형성되어 있고, 실시 형태 1에서는, X 방향에 대해서는 2개의 빗살 형상 전극 PX마다 배치되는 구성으로 되어 있다. 특히, 빗살 형상 전극 PX의 병설 방향인 X 방향에 대하여, 인접하는 빗살 형상 전극 PX와의 사이의 영역 중에서, 각 빗살 형상 전극 PX로부터 포스트 스페이서 PS까지의 거리가 커지도록 하는 배치로 하기 위해서, 포스트 스페이서 PS는 인접하는 빗살 형상 전극 PX의 거의 중간에 배치되어 있다. 또한, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS는, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 갭을 유지할 수 있는 강도가 얻어지는 범위에서, 매우 적은 밀도로 배치하기 위해서, 빗살 형상 전극 PX의 연장 방향 즉 Y 방향에 대해서도, X 방향과 동일한 정도의 간격으로 배치되어 있다. 이와 같이, 포스트 스페이서 PS가 주기적으로 배치되는 구성에 의해, 관찰자에게 포스트 스페이서 PS가 인식되기 어렵게 하고 있다.
포스트 스페이서 PS를 주기적으로 배치하는 경우, X 방향의 주기를 Px로 하면, X 방향 주기 Px는 NQ[단, N은 자연수로 3∼10이 바람직하고, Q는 빗살 형상 전극 PX의 주기(피치)]로 된다. 또한, Y 방향의 주기 Py도 X 방향 주기와 동일한 NQ로 하면, 포스트 스페이서와 표시 패널의 화소와의 상대적인 관계가, X 방향과 Y 방향에서 동일하게 되어 바람직하다. 또한, Py=MQ(단, M은 자연수이며, M≠N이고, 3∼10이 바람직함)로 해도 된다. 단, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 화소 주기와의 사이에서 간섭이 발생하는 경우에는, M을 실수로 해도 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS를 랜덤하게 배치해도 된다. 마찬가지로, N도 일정하지는 않고, 장소에 따라서 랜덤하게 변화시켜도 된다. 즉, 빗살 형상 전극 PX 및 스페이서 부재 SP의 배치는, 도 3에 도시한 구성에 한정되는 것은 아니고, 제1 및 제2 액정 표시 패널 LCD1, LCD2의 크기 및 해상도에 따라서 적절히 선택 가능하다. 또한, 실시 형태 1에서는, Q=200㎛이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 각 포스트 스페이서 PS는, 표시면 방향 즉 제1 기판 SUB21의 주면과 평행한 면에서의 단면 형상이 정사각형으로 되는 각기둥으로 형성되어 있고, 포스트 스페이서 PS의 측벽면 중에서 대향하는 한 쌍의 측벽면이 배향막의 러빙 방향과 대략 동일 방향으로 되도록 배치되어 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 도면 중에 화살표 RUD로 나타내는 러빙 방향에 대하여, 포스트 스페이서 PS의 대향하는 한 쌍의 측벽면 중 한쪽이 대략 수직(다른 쪽의 측벽면은 대략 평행)으로 되도록, 해당 포스트 스페이서 PS가 배치된다. 이와 같은 각도로 포스트 스페이서 PS를 구성함으로써, 러빙 방향 RUD에 대략 수직을 이루는 측벽면 근방의 액정 분자가 러빙 방향으로 배향되므로, 포스트 스페이서 PS의 배치에 수반되는 배향 흐트러짐을 저감할 수 있고, 또한 표시 품질을 향상시킬 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 화살표 RUD로 나타내는 러빙 방향에 대하여, 포스트 스페이서 PS의 측벽면이 45°의 각도로 되는 경우, 각 측벽면의 근방에서는, 액정 분자가 측벽면과 직교하도록 배향 방향이 변화되게 되므로, 포스트 스페이서 PS의 근방의 모든 액정 분자가 러빙 방향 RUD와는 상이한 배향으로 되어, 광 산란이 발생하게 된다. 단, 포스트 스페이서 PS의 단면 형상은 정사각형에 한정되는 것은 아니고, 직사각형(사각형)이나 삼각형 이상의 다각형이어도 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS를 중심으로 하여, 근방의 액정 분자가 방사 형상으로 배향되게 되지만, 단면 형상이 원형으로 되는 원기둥 형상의 포스트 스페이서 PS를 이용하는 구성이어도 된다.
이상의 구성에 의해, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2를 이용한 3D 표시 시에서는, 인접하여 배치되는 각 빗살 형상 전극 PX의 사이의 영역에 Y 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈가 형성되므로, X 방향으로 병설되는 렌티큘러 형상의 실린드리컬 렌즈 어레이가 형성된다. 이때, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 실린드리컬 렌즈 어레이가 형성되는 영역은, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 표시 영역에 대응하는 영역이다. 그 결과, 실시 형태 1의 액정 표시 장치에서는, 관찰자의 좌우 양눈이 X 방향으로 배열되어 있는 경우에, 상이한 화소의 광 즉 상이한 시점의 화상을 관찰자의 좌우 양눈에 각각 분배하는 것이 가능해져, 입체시가 가능하게 된다.
<2D 표시 동작과 3D 표시 동작>
이하, 도 4 및 도 5에 기초하여, 실시 형태 1의 액정 표시 장치에서의 표시 동작을 설명한다.
실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 기판 SUB21의 액정면측에 빗살 형상 전극 PX가 형성되고, 제2 기판 SUB22의 액정면측에 공통 전극 CT가 형성되어 있다. 또한, X 방향으로 인접하는 빗살 형상 전극 PX와의 사이에는 2개의 화소 PXL이 배치되는 구성으로 되어 있고, 한쪽의 화소 PXL이 좌안용의 화소 PXL(L)로 되고, 다른 쪽의 화소 PXL이 우안용의 화소 PXL(R)로 된다. 이때, 좌안용의 화소 PXL(L)로부터 우안용의 화소 PXL(R)까지의 간격 즉 X 방향의 화소 피치를 P, 인접하는 빗살 형상 전극 PX의 간격 즉 X 방향의 빗살 형상 전극 피치를 Q로 한 경우, 실시 형태 1에서는, Q≒2P를 만족시키는 화소 피치 P와 빗살 형상 전극 피치 Q로, 실시 형태 1의 액정 표시 장치가 형성되어 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이의 전위차가 0(제로)볼트, 즉 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT에 동일한 전압이 인가되는 2D 표시 시에는, 제2 액정 표시 패널 LCD2에서의 액정 분자 LC2는 초기 배향 상태 그대로 된다. 이때, 액정층 LC2의 액정 분자의 장축 방향(화살표 F2로 나타내는 굴절률 ne의 방향)은, 화살표 F1로 나타내는 입사 편광 방향과 대략 평행하여, 입사광에 대하여 액정층 LC2는 작용하지 않으므로, 액정층 LC2에 입사한 광은 그대로 투과한다. 그 결과, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 모든 화소 PXL로부터의 표시광이 관찰자의 좌우의 눈에 함께 도달하여, 2D 표시의 화상이 인식되게 된다.
한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이에 교류 전압(교번 전압) V가 인가되어, 대향 배치되는 각 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT의 사이에 전계가 생기는 경우, 이 전계 강도에 따라서 액정 분자의 배열 방향이 제어되어, 액정층 LC2에 배향 분포가 생긴다. 이 배향 분포에서는, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT가 중첩되는 영역의 액정 분자는 일어서서, 빗살 형상 전극 PX의 근방의 액정층 LC2의 굴절률이 작아지기 때문에, 액정층 LC2가 빗살 형상 전극의 사이의 영역을 중심으로 하는 볼록 렌즈로서 작용한다. 그 결과, 제2 액정 표시 패널 LCD2에는, Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 복수의 실린드리컬 렌즈가 형성된다.
여기서, 2시점의 경우, 실린드리컬 렌즈의 병설 방향으로 우안용의 화소 PXL(R)과 좌안용의 화소 PXL(L)이 교대로 배치되어 있다. 그 결과, 도 5 중에 화살표로 나타내는 바와 같이, 우안용의 화소 PXL(R)로부터의 표시광은 도 5 중의 초점 위치 RE로 나타내는 관찰자의 오른쪽 눈에만 도달한다. 마찬가지로 하여, 좌안용의 화소 PXL(L)로부터의 표시광은 관찰자의 왼쪽 눈에만 도달한다. 즉, 우안용의 화소 PXL(R)로부터의 표시광과, 좌안용의 화소 PXL(L)로부터의 표시광이 분리되어 결상되어, 3D 표시가 얻어지게 된다. 또한, 여기서는 2시점의 경우에 대하여 설명하였지만, 3시점 이상의 다시점의 경우라도 전술한 바와 마찬가지로 본원 발명을 적용 가능하다.
<포스트 스페이서의 상세 구성>
도 8은 도 3의 B-B'선에서의 단면도, 도 9는 본 발명의 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 빗살 형상 전극과 액정층의 굴절률 분포의 관계를 설명하기 위한 도면이고, 이하, 도 8 및 도 9에 기초하여, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널에서의 포스트 스페이서와 빗살 형상 전극 PX의 위치 관계에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 도 9는 2D 표시 시 및 3D 표시 시에서의 1개의 실린드리컬 렌즈를 형성하기 위한 한 쌍의 빗살 형상 전극 PX간에서의 X 방향의 굴절률의 계측 결과의 그래프이고, 한 쌍의 빗살 형상 전극 PX의 X 방향의 중심 위치를 기준[0(제로)]으로 한 경우를 나타내고 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 광(표시광) K가 이면측으로부터 입사되는 제1 기판 SUB21의 액정면측에 빗살 형상 전극 PX가 형성되고, 그 빗살 형상 전극 PX의 상면을 덮도록 하여 배향막 ORI가 형성되어 있다. 또한, 배향막 ORI의 상층 즉 배향막 ORI의 액정면측에는, 포스트 스페이서 PS가 형성되어 있다. 이 구성은, 예를 들면, 배향막 ORI의 형성 후에 주지의 러빙 처리를 행하고, 이 후에 포스트 스페이서 PS를 형성함으로써 가능하다. 이와 같이, 실시 형태 1에서는, 포스트 스페이서 PS를 제1 기판 SUB21에 형성함으로써, 빗살 형상 전극 PX와의 정확한 위치 정렬을 용이하게 가능하게 하고 있다. 또한, 배향막 ORI의 형성 후에 포스트 스페이서 PS를 형성하고, 이 포스트 스페이서 PS의 형성 후에 러빙 처리를 행하는 구성이어도 된다.
한편, 액정층 LC2를 개재하여 제1 기판 SUB21에 대향 배치되는 제2 기판 SUB22의 액정면측에는, 도시하지 않은 RGB의 각 컬러 필터가 형성되어 있고, 또한 필요에 따라서, 주지의 블랙 매트릭스 등의 차광막도 형성되어 있다. 이 컬러 필터나 블랙 매트릭스의 상층 즉 액정면측에는, 공통 전극 CT가 형성되고, 그 공통 전극 CT를 덮도록 하여 배향막 ORI가 형성되어 있다. 또한, 포스트 스페이서 PS를 제2 기판 SUB22의 측에만 형성하는 구성이어도 된다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서의 굴절률은, 도 9에 도시한 바와 같이, 2D 표시 시에서는 그래프 G1로부터 명백해지는 바와 같이, 구간 -Q/2∼구간 Q/2의 범위 즉 전체 영역에서 굴절률이 ne로 일정해진다. 이때, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이에는 동일한 전압이 인가되어, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이에는 전계가 발생하지 않는 구성으로 된다. 그 결과, 액정 분자는 초기 배향의 상태로 유지되게 되어, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 굴절률이 ne로 일정해진다.
한편, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT에 상이한 전압이 공급되어, 액정층 LC2에 전계가 인가되는 3D 표시 시에서는, 그래프 G2로부터 명백해지는 바와 같이, 위치 0(제로)을 중심으로 하여 X 방향(도면 중의 좌우)에 대하여 굴절률이 대칭의 분포로 되어, Y 방향으로 연장되는 실린드리컬 렌즈가 형성되게 된다.
특히, 빗살 형상 전극 PX로부터 이격된 구간인 구간 P3∼구간 P4 즉 한 쌍의 빗살 형상 전극 PX의 중심 위치 「0(제로)」의 근방(각 실린드리컬 렌즈의 광축의 근방)에서는, 도 9로부터 명백해지는 바와 같이, 3D 표시 시에서도 액정 분자가 누운 상태인 채로 되어, 그 굴절률 변화가 작아, 굴절률 ne에 가까운 값으로 된다. 따라서, 구간 P3∼구간 P4의 영역에 굴절률 ne의 포스트 스페이서 PS를 배치한 경우, 3D 표시 시라도 포스트 스페이서 PS와 액정층 LC2의 굴절률차의 변화를 작게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 2D 표시 시와 3D 표시 시를 절환한 경우라도, 포스트 스페이서 PS에 의한 광(표시광)의 산란을 대폭 억제할 수 있어, 관찰자에게 포스트 스페이서 PS가 인식되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 2D 표시 시 및 3D 표시 시의 표시 화질을 향상시킬 수 있다. 또한, 포스트 스페이서 PS에 의한 광 산란을 대폭 저감할 수 있으므로, 3D 표시 시에서의 표시광의 크로스토크 즉 우안용의 표시광과 좌안용의 표시광의 크로스토크를 저감할 수 있어, 3D 표시의 품질(입체감, 3D감)도 향상시킬 수 있다.
또한, 구간 -Q/2∼구간 P1 및 구간 P2∼구간 Q/2에서는, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT가 액정층 LC2를 개재하여 중첩되는 영역으로 된다. 따라서, 3D 표시 시에서는, 빗살 형상 전극 PX의 근방에서는 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이에 인가되는 전장에 의해 액정 분자가 일어나서, 굴절률이 작아진다. 그 결과, 빗살 형상 전극 PX 상에서의 굴절률은, 굴절률 no에 가까운 값으로 된다. 이때, 빗살 형상 전극 PX의 근방에서는 디스크리네이션 즉 액정 분자의 배향 흐트러짐이 발생하기 쉽고, 이 배향 흐트러짐에 의해 굴절률 분포가 복잡해진다.
또한, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nsp를 액정의 굴절률 ne에 가까운 값으로 함으로써 굴절률차가 작아져, 2D 표시 시에서도 3D 표시 시에서도, 포스트 스페이서 PS가 보다 보이기 어려워진다. 특히, 포스트 스페이서 PS의 굴절률이 ne보다도 작으면, 포스트 스페이서 PS와 액정의 계면에서 전반사를 일으켜 포스트 스페이서 PS가 보이기 쉬워진다. 화소의 단(端)으로부터 액정 렌즈 중심에 놓여진 포스트 스페이서 PS에 입사하는 광선의 각도는, 5° 내지 8° 정도이고, 또한 액정 표시 패널 LCD2에 이용하는 액정의 굴절률 ne는 1.7 정도이기 때문에, 화소의 단으로부터 액정 렌즈 중심에 놓여진 포스트 스페이서 PS에 입사하는 광선이 전반사를 일으키지 않도록 하기 위해서는, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps와 액정층 LC2의 굴절률 ne의 굴절률차를 0.24 이하, 또한 0.15 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 화소의 중심으로부터 액정 렌즈 중심에 놓여진 포스트 스페이서 PS에 입사하는 광선의 각도는, 2.5° 내지 4° 정도이기 때문에, 화소의 중심으로부터 액정 렌즈 중심에 놓여진 포스트 스페이서 PS에 입사하는 광선이 전반사를 일으키지 않도록 하기 위해서는, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps와 액정층 LC2의 굴절률 ne의 굴절률차를 0.12 이하, 또한 0.07 이하로 하는 것이 바람직하다.
<포스트 스페이서 PS의 세로 단면 형상>
도 10은 본 발명의 실시 형태 1의 포스트 스페이서 부분의 확대 단면도이고, 이하, 도 10에 기초하여, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS의 XZ 평면에서의 단면 형상에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 포스트 스페이서 PS의 형성 공정에서, 해당 포스트 스페이서 PS의 측벽면을 제1 기판 SUB21의 법선 방향과 평행하게 형성하는 것이 바람직하지만, 제조 변동 등에 의해, 모든 포스트 스페이서 PS의 측벽면을 법선 방향과 평행하게 형성하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 실시 형태 1에서는, 포스트 스페이서 PS를 형성할 때의 에칭 변동을 고려하여, 포스트 스페이서 PS의 상부측(상면측, 꼭대기측)보다도 저면측(저변측)을 크게 형성함과 함께, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps를 제어하는 구성으로 하고 있다. 이하, 상세하게 설명한다.
도 10으로부터 명백해지는 바와 같이, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS는, 저면측 즉 제1 기판 SUB21측의 폭 S보다도 상부측 즉 제2 기판 SUB22측에 폭 S1의 쪽이 작아지도록 형성되고, 그 면적도 저면측보다도 상부측이 작아지므로, 제1 기판 SUB21의 이면측으로부터 입사되는 표시광 K 중에서 포스트 스페이서 PS 내에 입사하는 광이 많아진다. 이 때문에, 제1 기판 SUB21을 통하여 포스트 스페이서 PS에 직접 입사한 광이, 포스트 스페이서 PS와 액정층 LC2의 경계면 즉 포스트 스페이서 PS의 측벽면으로부터 액정층 LC2로 출사되는 것이 바람직하다.
통상적으로, 포스트 스페이서 PS 내의 표시광(도 10 중에 화살표 K1로 나타냄)이 액정층 LC2와의 경계면에 도달한 경우, 그 일부가 반사광(도 10 중에 화살표K2로 나타냄)으로서 다시 포스트 스페이서 PS 내에 반사되고, 나머지가 투과광(도 10 중에 화살표 K3으로 나타냄)으로서 액정층 LC2에 입사한다. 이때, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps가 액정층 LC2의 굴절률 ne와 동일하거나, 또는 굴절률 ne보다도 작은 경우에 경계면에서의 전반사가 생기는 것을 방지할 수 있으므로, nps≤ne를 충족시키는 재료로 포스트 스페이서 PS를 형성하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps가 액정층 LC2의 굴절률 ne보다도 큰 경우에는, 포스트 스페이서 PS의 내부에 입사하여 경계면에 도달한 광 K1이 경계면에서 반사되는 비율이 증가한다. 또한, 경계면에 도달한 광 K1이 전반사를 일으키는 임계각이 생기고, 이 임계각 이상의 입사각으로 경계면에 입사한 광 K1은 전반사됨과 함께, 임계각 이하의 입사각으로 입사한 광도 굴절각이 커져, 포스트 스페이서 PS의 근방에서 크게 광이 흐트러지게 된다. 특히, 포스트 스페이서 PS의 저면측(폭 S)은 상부측(폭 S1)보다도 크게 형성되어 있다. 이 때문에, 포스트 스페이서 PS에 입사한 광이 경계면에서 많이 반사되는 경우, 포스트 스페이서 PS의 내부의 광이 상부측에 집광되어, 그 상부측으로부터 출사되게 되므로, 주위의 영역보다도 밝아지게 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS의 근방 영역 중에서, 특히, 영역 S2, S3에서는 그 외측의 주변 영역보다도 어두워지게 된다. 그 결과, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps가 액정층 LC2의 굴절률 ne보다도 큰 경우에는, 포스트 스페이서 PS가 인식되기 쉬워지게 됨과 함께, 광 산란에 의해 2D 표시 시 및 3D 표시 시의 표시 품질이 저하되게 된다. 이들 현상을 방지하여 표시 품질을 향상시키기 위해서, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps는 액정층 LC2의 굴절률 ne 이하인 것이 바람직하다.
단, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 포스트 스페이서 PS 상부측보다도 저면측의 면적이 작아지도록 하는 구성이어도 된다. 이 경우, 액정층 LC2 내의 표시광(도 11 중에 화살표 K4로 나타냄)이 포스트 스페이서 PS와의 경계면에 도달한 경우, 그 일부가 반사광(도 11 중에 화살표K5로 나타냄)으로서 다시 액정층 LC2 내에 반사되고, 나머지가 투과광(도 11 중에 화살표 K6로 나타냄)으로서 포스트 스페이서 PS에 입사한다. 이때, 포스트 스페이서 PS의 굴절률 nps가 액정층 LC2의 굴절률 ne와 동일하거나, 또는 굴절률 ne보다도 큰 경우에 경계면에서의 전반사가 생기는 것을 방지할 수 있으므로, nps≥ne를 충족시키는 투광성의 재료로 포스트 스페이서 PS를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 포스트 스페이서 PS의 상부측이 저면측보다도 큰 형상이라도, 저면부의 변연부로부터 상부의 변연부에 이르는 영역 S2, S3이 화소 영역 내의 다른 영역보다도 어두워져, 포스트 스페이서 PS가 인식되기 쉬워지게 됨과 함께, 광 산란에 수반되는 2D 표시 시 및 3D 표시 시에서의 표시 품질의 저하를 방지할 수 있기 때문이다.
단, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS는, 상부측과 저면측의 크기 즉 굵기가 상이한 구성으로 하였지만, 상부측으로부터 저면측에 이르는 모든 부분에서의 크기(굵기)의 변화가 작은 쪽이 바람직하다. 이 크기의 변화를 작게 함으로써, 포스트 스페이서 PS에 의한 광 산란을 작게 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 2D 표시 시 및 3D 표시 시에서의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 3D 표시 시에서의 표시광의 크로스토크 즉 우안용의 표시광과 좌안용의 표시광의 크로스토크를 저감할 수 있으므로, 3D 표시의 품질도 향상시킬 수 있다.
또한, 병설되는 빗살 형상 전극 PX와의 사이의 영역, 즉 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 표시광이 투과하는 영역 내에 포스트 스페이서 PS가 형성되게 되므로, 포스트 스페이서 PS의 굵기, 특히 X 방향의 폭 S는 작은 것이 바람직하다. 또한, 포스트 스페이서 PS의 X 방향의 폭 S에 대한 높이의 비인 어스펙트비가 큰 쪽이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 되는 포스트 스페이서 PS의 형성은, 주지의 감광성 재료에 의해 형성할 수 있으므로, 주지의 포토리소그래피 기술에 의해 형성 가능하다. 단, 포스트 스페이서(2)는, 스크린 인쇄나 잉크제트 등의 인쇄에 의해 형성해도 된다.
또한, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 포스트 스페이서 PS의 단면 형상이 사각 형상인 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 원기둥 형상의 포스트 스페이서를 이용하는 구성이어도 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS의 측벽면에 배향 처리를 행하는 구성이어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 실시 형태 1의 표시 장치에서는, 외부로부터의 영상 신호에 따른 화상 표시를 행하는 제1 액정 표시 패널 LCD1의 표시면측에 제2 액정 표시 패널 LCD2가 배치되는 구성으로 되어 있다. 이 제2 액정 표시 패널 LCD2는, 액정층 LC2를 개재하여 대향 배치되는 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22로 이루어지고, 제1 기판 SUB21의 액정면측에는 Y 방향으로 연장되고, 그 Y 방향과 교차하는 X 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극이 형성되고, 그 일단이 해당 제1 기판 SUB21의 변부를 따라서 형성되는 배선에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 빗살 형상 전극으로부터 이격된 영역에 포스트 스페이서 PS가 형성되고, 그 포스트 스페이서 PS가 액정층 LC2의 굴절률 ne와 마찬가지의 굴절률 nps를 갖는 구성으로 되어 있다. 그 결과, 2D 표시 시와 3D 표시 시에서의 포스트 스페이서 PS와 액정층 LC2의 굴절률차 즉 포스트 스페이서 PS와 액정층 LC2의 경계면에서의 굴절률차를 작게 하는 것이 가능해져, 경계면에서의 광 산란을 대폭 억제할 수 있으므로, 포스트 스페이서 PS가 관찰자에게 인식되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 2D 표시 시 및 3D 표시 시의 표시 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 포스트 스페이서 PS에 의한 광 산란을 억제할 수 있으므로, 3D 표시의 품질을 향상시킬 수도 있다.
또한, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 포스트 스페이서 PS가 빗살 형상 전극 PX로부터 이격된 위치에 형성되는 구성으로 되어 있으므로, 포스트 스페이서 PS에 의한 빗살 형상 전극 PX의 근방에서의 액정 분자의 배향 흐트러짐을 방지하는 것도 가능해지고, 또한 표시 품질을 향상시킬 수 있다고 하는 각별한 효과도 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 포스트 스페이서 PS를 배치할 때에, 빗살 형상 전극 PX의 연장 방향(Y 방향)으로 포스트 스페이서 PS가 정렬되어 배치되는 구성으로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 12에 도시한 바와 같이, 빗살 형상 전극 PX의 연장 방향으로 포스트 스페이서 PS가 어긋나서 배치되는 구성이어도 된다.
<실시 형태 2>
도 13은 본 발명의 실시 형태 2의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널의 개략 구성을 설명하기 위한 단면도로서, 실시 형태 1의 도 8에 대응하는 도면이다. 단, 실시 형태 2의 표시 장치는 제2 액정 표시 패널 LCD2의 구성을 제외한 다른 구성은 실시 형태 1과 마찬가지이다. 따라서, 이하의 설명에서는, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
도 13에 도시한 바와 같이, 실시 형태 2의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 스페이서(스페이서 부재)로서 구체(球體) 형상의 스페이서인 스페이서 비즈 SB를 이용하는 구성으로 되어 있다. 이때, 그냥 단순히 스페이서 비즈 SB를 이용한 경우, 종래의 제2 액정 표시 패널 LCD2와 마찬가지로, 스페이서 비즈 SB에 의한 표시광의 산란 등이 발생하여 화질 저하가 생기게 된다. 따라서, 실시 형태 2의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 스페이서 비즈 SB가 배치되는 위치를 제어함으로써, 스페이서로서 스페이서 비즈 SB를 이용하는 것을 가능하게 하고 있다.
전술한 바와 같이, 본원 발명에서는, 빗살 형상 전극 PX로부터 이격된 위치, 즉 2D 표시 시와 3D 표시 시에서 굴절률의 변화가 적은 영역에 스페이서 비즈 SB를 배치함과 함께, 전압 무인가 시의 액정의 굴절률과 동등한 재료로 스페이서 비즈 SB를 형성함으로써, 표시용의 액정 표시 패널인 제1 액정 표시 패널 LCD1보다도 큰 갭을 지지하기 위한 스페이서 비즈 SB의 배치에 수반되는 화질의 저하를 방지하는 것이다.
이때, 실시 형태 2의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 잉크제트 프린터를 이용하여 스페이서 비즈 SB를 형성하거나, 스크린 인쇄 등의 인쇄 방법을 이용하여 스페이서 비즈 SB를 배치하거나 함으로써, 원하는 위치에 스페이서 비즈 SB를 빗살 형상 전극 PX로부터 이격된 위치에 배치시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 잉크제트 프린터를 이용하여 한 쌍의 빗살 형상 전극 PX의 중심 부분 즉 각 실린드리컬 렌즈의 중심 영역(실린드리컬 렌즈의 광축 부근)에 스페이서 비즈 SB를 형성하는 경우에는, 잉크제트 프린터를 이용하여, 직접, 제1 기판 SUB21의 주면 상에 스페이서 비즈 SB를 형성한다. 단, 빗살 형상 전극 PX와의 중심 영역에의 스페이서 비즈 SB의 배치 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 스페이서 비즈 SB를 배치하는 위치에, 스페이서 비즈 SB를 흡착하는 부재를 잉크제트 프린터나 스크린 인쇄 등으로 형성한 후에, 스페이서 비즈 SB를 뿌려, 원하는 위치에 스페이서 비즈 SB를 고정하는 등의 방법이어도 된다.
또한, 실시 형태 2의 스페이서 비즈 SB에서도, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS와 마찬가지로 하여, 액정의 굴절률 ne와 마찬가지의 굴절률을 갖는 수지 재료를 이용하는 구성으로 되어 있다.
이와 같이, 실시 형태 2의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서도, 액정 LC2와 마찬가지의 굴절률을 갖는 스페이서 비즈 SB를 실린드리컬 렌즈의 광축 부근에 배치하는 구성으로 되어 있으므로, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 실시 형태 2의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 스페이서 비즈 SB를 형성 및 배치할 때의 포토 공정이 불필요하게 되므로, 용이하게 제2 액정 표시 패널 LCD2를 제조할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다.
<실시 형태 3>
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시 형태 3의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이고, 특히, 도 14는 제2 액정 표시 패널 LCD2를 구성하는 제1 기판 SUB21의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도이고, 도 15는 제2 액정 표시 패널 LCD2를 구성하는 제2 기판 SUB22의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 14 및 도 15로부터 명백해지는 바와 같이, 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 액정층 LC2를 개재하여 대향 배치되는 제1 기판 SUB21 및 제2 기판 SUB22의 액정면측에 각각 포스트 스페이서 PS1, PS2가 형성되는 구성으로 되어 있다. 이때, 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS1, PS2는, 각각의 단면 형상이 직사각형을 이루는 대략 평판 형상으로 형성됨과 함께, 그 형성 위치가 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하였을 때에, 제1 기판 SUB21측의 포스트 스페이서 PS1과 제2 기판 SUB22측의 포스트 스페이서 PS2가 일치하는 위치 즉 대치하는 위치에 각각 형성되어 있다.
또한, 포스트 스페이서 PS1, PS2는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 인접하는 빗살 형상 전극 PX와의 사이에 형성되고, 특히, 각 빗살 형상 전극 PX로부터 이격된 영역인 X 방향의 중심 근방에 형성된다. 즉, 포스트 스페이서 PS1과 대치하는 위치에 포스트 스페이서 PS2가 형성되고, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하였을 때에, 포스트 스페이서 PS1의 상면과 포스트 스페이서 PS2의 상면이 접촉하여 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 간격을 소정의 간격으로 유지한다. 또한, 포스트 스페이서 PS1, PS2는 각각 굴절률이 ne의 투광성 재료로 이루어진다.
특히, 도 14에 도시한 바와 같이, 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS1은 단면의 길이 방향이 빗살 형상 전극 PX의 연장 방향인 Y 방향 즉 실린드리컬 렌즈의 장축 방향과 대략 평행하게 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS2는 단면의 길이 방향이 포스트 스페이서 PS1의 길이 방향과 직교하는 방향(90°회전한 방향) 즉 X 방향으로 되도록 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 포스트 스페이서 PS1과 포스트 스페이서 PS2는 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하였을 때에, 포스트 스페이서 PS1의 상면과 포스트 스페이서 PS2의 상면이 접촉하여, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 간격을 소정의 간격으로 유지한다.
이 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합한 상태를 나타내는 것이 도 16 및 도 17이고, 도 16은 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2의 평면도, 도 17은 도 16의 D-D'선에서의 단면도를 도시한다. 이 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하였을 때에, 제1 기판 SUB21의 포스트 스페이서 PS1과, 제2 기판 SUB22의 포스트 스페이서 PS2가 겹치는 위치에 배치된다. 즉, 포스트 스페이서 PS1의 상면측과 포스트 스페이서 PS2의 상면측이 접촉하는 위치에 각각의 포스트 스페이서 PS1, PS2가 형성되어 있다. 이때, 도 16으로부터 명백해지는 바와 같이, 제1 기판 SUB21에 형성되는 포스트 스페이서 PS1과 제2 기판 SUB22에 형성되는 포스트 스페이서 PS2의 길이 방향이 직교하여 겹치는 구성, 즉 포스트 스페이서 PS1과 포스트 스페이서 PS2가 십자 형상으로 접촉하는 구성으로 된다. 그 결과, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합할 때의 X 방향 및 Y 방향의 위치 정렬 정밀도를 완화(저감)하는 것이 가능하게 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS1, PS2를 형성할 때의 위치 정밀도도 저감하는 것이 가능해져, 종래의 제2 액정 표시 패널 LCD2의 위치 정렬 정밀도와 마찬가지의 정밀도로, 실시 형태 3의 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하는 것이 가능하게 된다.
예를 들면, 도 17에 도시한 단면도에서는, 포스트 스페이서 PS2의 길이 방향을 따른 단면도로 되므로, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 위치 정렬은 포스트 스페이서 PS2의 X 방향 폭 이내이지만, 포스트 스페이서 PS1의 상부측과 포스트 스페이서 PS2의 상부측이 접촉하여, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 소정의 갭으로 유지할 수 있다. 마찬가지로 하여, Y 방향의 위치 정렬 정밀도에 관해서도, 포스트 스페이서 PS1의 길이 방향이 Y 방향에 일치하도록 형성된다. 따라서, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 위치 정렬이 포스트 스페이서 PS1의 Y 방향 폭 이내이지만, 포스트 스페이서 PS1의 상부측과 포스트 스페이서 PS2의 상부측을 접촉시키므로, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 소정의 갭으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 제1 기판 SUB21의 측에 형성한 포스트 스페이서 PS1과, 제2 기판 SUB22의 측에 형성한 포스트 스페이서 PS2의 2개의 포스트 스페이서 PS를 이용하여, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 간격인 갭을 소정의 간격으로 유지하는 구성으로 하고 있다. 이 구성에 의해, 제1 기판 SUB21 및 제2 기판 SUB22에 형성하는 포스트 스페이서 PS1, PS2의 높이를 각각 갭의 절반의 높이로 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 제1 액정 표시 패널 LCD1의 갭보다도 큰 제2 액정 표시 패널 LCD2의 갭에 대응하는 높이가 필요로 되는 포스트 스페이서 PS1, PS2의 형성에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능하게 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 형성 후에 배향막 ORI를 러빙 처리하는 경우에는, 포스트 스페이서 PS1, PS2에 가해지는 힘을 작게 하는 것이 가능하게 되므로, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 실시 형태 3의 구성에서는, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 측벽면의 경사 각도를 실시 형태 1과 마찬가지로 형성한 경우라도, 2개의 포스트 스페이서 PS1, PS2를 겹쳐서 갭을 유지하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 평면의 면적을 확대시키지 않고, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 체적도 감소시키는 것이 가능하게 된다.
즉, 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS와 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS1, PS2의 어스펙트비가 동일하면, 포스트 스페이서의 높이를 작게 함으로써 포스트 스페이서의 설치 면적을 작게 할 수 있다. 실시 형태 3에서는, 상하 기판(제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22)에 포스트 스페이서 PS1, PS2를 설치하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 도 18에 도시한 실시 형태 1의 구성에 의한 포스트 스페이서 PS의 설치 면적에 비해, 각 포스트 스페이서 PS1, PS2의 높이를 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS의 1/2로 할 수 있다. 그 결과, 도 18에 도시한 실시 형태 1의 포스트 스페이서 PS의 코너 부분이 불필요하게 되므로, 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS1, PS2의 설치 면적은, 최소로 1/4까지 작게 할 수 있다. 이와 같이, 실시 형태 3의 구성에서는, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 설치 면적 및 체적을 작게 할 수 있으므로, 광 산란을 작게 할 수 있다. 그 결과, 포스트 스페이서 PS1, PS2에 기인하는 광 산란을 더욱 저감할 수 있어, 표시 품질을 더욱 향상시킬 수 있다고 하는 각별한 효과가 얻어진다. 또한, 각 포스트 스페이서 PS1, PS2의 높이가 낮아짐으로써, 포스트 스페이서 PS1, PS2의 작성이 용이해진다.
단, 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서도, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제1 액정 표시 패널 LCD1로부터의 표시광의 편광 방향(제2 액정 표시 패널 LCD2로의 입사 편광 방향)은, 도면 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 각 빗살 형상 전극 PX와의 이루는 각도가 80∼90°로 되도록 형성된다. 즉, 제1 기판 SUB21의 초기 배향의 방향도 입사 편광 방향과 동일한 방향으로 형성된다. 이때, 빗살 형상 전극 PX와 공통 전극 CT 사이의 전계가 0(제로)인 경우에도 액정층 LC2의 굴절률은 ne로 되고, 전계가 인가되는 경우의 빗살 형상 전극 PX의 근방의 굴절률은 no로 된다.
또한, 실시 형태 3의 포스트 스페이서 PS1, PS2는, 상부측보다도 저면측의 면적이 크게 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 한쪽의 포스트 스페이서 또는 양방의 포스트 스페이서 PS1, PS2가 저면측보다도 상부측의 면적이 큰 구성이어도 된다. 또한, 포스트 스페이서 PS1의 높이와 포스트 스페이서 PS2의 높이가 동일한 경우에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상이한 높이이어도 된다.
<실시 형태 4>
도 19는 본 발명의 실시 형태 4의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 형성하는 제1 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도이고, 도 20은 본 발명의 실시 형태 4의 표시 장치에서의 제2 액정 표시 패널을 형성하는 제2 기판의 개략 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 19로부터 명백해지는 바와 같이, 실시 형태 4의 제1 기판 SUB21은, ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지고, Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극 PX1의 일단이 X 방향으로 신연되는 배선부 WR1에 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다. 또한, 실시 형태 4에서는, 적어도 표시 영역 내에서는, 각 빗살 형상 전극 PX1 및 배선부 WR1이 형성되는 영역을 제외한 영역에, 소정의 거리만큼 이격되어 ITO 등의 투명 도전막으로 이루어지는 공통 전극 CT1이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이때, 후에 상술하는 바와 같이, 빗살 형상 전극 PX1 및 배선부 WR1과 공통 전극 CT1은 동일 층에 형성되어 있다.
또한, 실시 형태 4의 제1 기판 SUB21에서는, 인접하는 빗살 형상 전극 PX1과의 사이 중에서, 1개 건넌 영역에 공통 전극 CT1이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이때, 공통 전극 CT1의 상층에는 배향막 ORI가 형성되고, 그 배향막 ORI의 상면에 포스트 스페이서 PS1이 형성되는 구성으로 되어 있다. 단, 실시 형태 4의 포스트 스페이서 PS1의 형상 등은, 실시 형태 3과 마찬가지의 구성이며, 후술하는 포스트 스페이서 PS2와 대치하는 위치에 형성되어 있다.
한편, 실시 형태 4의 제2 기판 SUB22에는, 길이 방향 즉 X 방향으로 연장되고, 폭 방향 즉 Y 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극 PX2와, 변연부에 배치되는 Y 방향으로 신연되는 배선부 WR2가 형성되고, 각 빗살 형상 전극 PX2의 일단이 배선부 WR2에 전기적으로 접속되는 구성으로 되어 있다. 또한, 제1 기판 SUB21과 마찬가지로, 적어도 표시 영역 내에서는, 각 빗살 형상 전극 PX2 및 배선부 WR2가 형성되는 영역을 제외한 영역의 동일 층에 공통 전극 CT2가 형성되고, 그 공통 전극 CT2는 빗살 형상 전극 PX2나 배선부 WR2와 동일한 층에 형성된다. 즉, 제1 기판 SUB21과 마찬가지로, 인접하는 빗살 형상 전극 PX2와의 사이의 영역에 공통 전극 CT2가 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 제2 기판 SUB22에서도, 공통 전극 CT2의 상층에도 배향막 ORI가 형성되고, 그 배향막 ORI의 상면에 포스트 스페이서 PS2가 형성되며, 포스트 스페이서 PS1과 대치하는 위치에 형성되는 구성으로 되어 있다. 단, 포스트 스페이서 PS2의 형상 등은, 실시 형태 3과 마찬가지의 구성이다.
도 21은 도 19 및 도 20 중에 E, E'로 나타내는 영역의 표시면측으로부터의 확대도이고, 특히, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합한 상태에서의 제2 액정 표시 패널에서의 영역 E, E'의 정면 확대도이다.
도 21로부터 명백해지는 바와 같이, 실시 형태 4에서는, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 각각이 빗살 형상 전극 PX1, PX2 및 공통 전극 CT1, CT2를 구비함과 함께, 포스트 스페이서 PS1, PS2를 구비하는 구성으로 되어 있다. 또한, 실시 형태 4의 포스트 스페이서 PS1, PS2는 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 접합하여, 표시면 방향으로부터 본 경우에, 빗살 형상 전극 PX1과 빗살 형상 전극 PX2로 둘러싸여지는 영역에 포스트 스페이서 PS1, PS2가 배치되는 구성으로 된다. 이와 같이, 포스트 스페이서 PS1, PS2는 빗살 형상 전극 PX1, PX2로부터 먼 위치에 형성되는 것이 바람직하므로, 실시 형태 4에서도, 빗살 형상 전극 PX1, PX2로 둘러싸여지는 영역의 중심에 포스트 스페이서 PS1, PS2가 형성되는 구성으로 되어 있다. 또한, 실시 형태 4의 포스트 스페이서 PS1, PS2에서도, 포스트 스페이서 PS1은 빗살 형상 전극 PX1의 연장 방향인 Y 방향으로 길게, 포스트 스페이서 PS2는 빗살 형상 전극 PX2의 연장 방향인 X 방향으로 길게 형성되므로, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22의 접합에서, 포스트 스페이서 PS1과 포스트 스페이서 PS2는 십자 형상으로 접촉하여 배치된다.
또한, 실시 형태 4의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이, 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22에서도, 배향막 ORI의 러빙 방향은 빗살 형상 전극 PX1, PX2에 대하여 경사지도록 형성되어 있다. 이때, 실시 형태 4에서도, 제1 기판 SUB21의 러빙 방향과 제2 기판 SUB22의 러빙 방향이 서로 직교하는 구성으로 되어 있다. 이들 구성에 의해, X 방향으로 신연하는 실린드리컬 렌즈를 형성하는 경우와, Y 방향으로 신연하는 실린드리컬 렌즈를 형성하는 경우에서의 액정층 LC2의 액정 분자의 초기 배향을 제어하고 있다.
다음으로, 도 22에 도 21에 도시하는 F-F'선에서의 단면도, 도 23에 도 21에 도시하는 G-G'선에서의 단면도를 도시하고, 이하, 도 21∼도 23에 기초하여, 실시 형태 4의 제2 액정 표시 패널 LCD2의 상세 구성에 대하여 설명한다.
도 22 및 도 23으로부터 명백해지는 바와 같이, 실시 형태 4의 제2 액정 표시 패널 LCD2는, X 방향으로 연장되고 Y 방향으로 병설되는 제1 실린드리컬 렌즈와, Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 병설되는 제2 실린드리컬 렌즈를 각각 형성 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 길이 방향인 X 방향으로 관찰자의 좌우의 눈이 병렬되는 가로 위치에서의 3D 표시가 가능한 경우와, 제2 액정 표시 패널 LCD2의 폭 방향인 Y 방향으로 관찰자의 좌우의 눈이 병렬되는 세로 위치에서의 3D 표시가 가능한 경우를 절환 가능한 구성으로 되어 있다.
이 절환을 실현하기 위해서, 실시 형태 4의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서는, 제1 기판 SUB21에 형성되는 포스트 스페이서 PS1의 폭 방향(X 방향)으로 빗살 형상 전극 PX1이 병설되고, 해당 포스트 스페이서 PS1의 길이 방향(Y 방향)으로 빗살 형상 전극 PX1이 신연되는 구성으로 된다. 한편, 제2 기판 SUB22에 형성되는 포스트 스페이서 PS2의 폭 방향(Y 방향)으로 빗살 형상 전극 PX2가 병설되고, 해당 포스트 스페이서 PS2의 길이 방향(X 방향)으로 빗살 형상 전극 PX2가 신연되는 구성으로 된다. 또한, 제1 기판 SUB21 및 제2 기판 SUB22에 각각 공통 전극 CT1, CT2가 형성되는 구성으로 된다. 이 구성으로 이루어지는 제1 기판 SUB21과 제2 기판 SUB22를 액정층 LC2를 개재하여 대향 배치시킴으로써, 길이 방향과 폭 방향에서의 3D 표시를 가능하게 하고 있다.
예를 들면, 길이 방향(가로 위치)의 3D 표시 시에서는, 제2 기판 SUB22에 형성되는 공통 전극 CT2와 빗살 형상 전극 PX2에 기준으로 되는 공통 신호가 공급됨과 함께, 제1 기판 SUB21에 형성되는 빗살 형상 전극 PX1에 구동 신호가 공급된다. 이 구동에 의해, 전술한 실시 형태 1∼3과 마찬가지로 하여, 인접하는 빗살 형상 전극 PX1과의 사이에 해당 빗살 형상 전극 PX1에 신연 방향(Y 방향)으로 연장되고, X 방향으로 병설되는 실린드리컬 렌즈가 형성된다. 이때, 제1 기판 SUB21에 형성되는 공통 전극 CT1에는, 공통 신호 및 구동 신호 모두 공급되지 않는 구성으로 된다.
한편, 폭 방향(세로 위치)의 3D 표시 시에서는, 제1 기판 SUB21에 형성되는 공통 전극 CT1과 빗살 형상 전극 PX1에 기준으로 되는 공통 신호가 공급됨과 함께, 제1 기판 SUB21의 빗살 형상 전극 PX1에 구동 신호가 공급된다. 이 구동에 의해, 인접하는 빗살 형상 전극 PX2와의 사이에 해당 빗살 형상 전극 PX2에 신연 방향(Y 방향)으로 연장되고, Y 방향으로 병설되는 실린드리컬 렌즈가 형성된다. 이때, 제2 기판 SUB22에 형성되는 공통 전극 CT2에는, 공통 신호 및 구동 신호 모두 공급되지 않는 구성으로 된다.
이와 같이, 실시 형태 4의 제2 액정 표시 패널 LCD2에서도, 실시 형태 3의 제2 액정 표시 패널 LCD2와 마찬가지로, 인접하는 빗살 형상 전극 PX1, PX2로부터 이격된 위치로서 중간 위치에 포스트 스페이서 PS1, PS2가 형성되는 구성으로 되어 있으므로, 실시 형태 3과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있음과 함께, 제1 기판 SUB21 및 제2 기판 SUB22에도 빗살 형상 전극 PX1, PX2가 형성되는 구성으로 되어 있으므로, 표시 장치의 길이 방향 및 폭 방향 중 어느 것에서도 3D 표시를 할 수 있다고 하는 각별한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 4에서는, 빗살 형상 전극 PX1 및 배선부 WR1 및 공통 전극 CT1이 동일 층에 형성되는 경우에 대하여 설명하였지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 빗살 형상 전극 PX1 및 배선부 WR1과 공통 전극 CT1을 절연막을 개재하여 상이한 층에 형성함과 함께, 공통 전극 CT1보다 액정층 LC2에 가까운 측에 빗살 형상 전극 PX1 및 배선부 WR1을 형성하는 구성이어도 된다. 이 구성에서는, 공통 전극 CT1을 제1 기판 SUB21의 표시 영역 내의 전체면에 형성하는 것도 가능하다.
<실시 형태 5>
도 24 및 도 25는 본 발명의 표시 장치를 구비하는 정보 기기의 개략 구성을 설명하기 위한 도면이고, 특히, 도 24는 본 발명의 표시 장치를 휴대 정보 단말기에 사용한 경우를 도시하고 있고, 도 25는 본 발명의 표시 장치인 실시 형태 4의 표시 장치를 휴대 정보 단말기인 휴대 전화에 사용한 경우를 도시하고 있다.
도 24에 도시한 바와 같이, 스마트폰이나 휴대 게임 등의 휴대 정보 단말기 SPH에 본원 발명의 표시 장치 DIS를 적용함으로써, 길이 방향이 좌우 위치로 되는 가로 위치에서 3D 표시를 행한 경우라도, 포스트 스페이서가 관찰자에게 인식되게 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 3D 표시 시의 화질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 25의 (a)에 도시한 바와 같이, 휴대 전화 MP에 본원 발명을 적용하여 표시 장치 DIS의 길이 방향이 상하 방향으로 되는 세로 위치에서 3D 표시를 행한 경우라도, 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 표시 장치 DIS의 길이 방향이 좌우 방향으로 되는 가로 위치에서 3D 표시를 행한 경우라도, 포스트 스페이서가 관찰자에게 인식되게 되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 3D 표시 시의 화질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태 5에서는, 본원 발명의 표시 장치를 정보 기기에 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 3차원 영상을 촬영하는 촬영 장치의 표시 장치나 텔레비전 장치 등의 표시 장치를 구비하는 다른 기기에 본원 발명의 표시 장치를 적용 가능하다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을, 상기 발명의 실시 형태에 기초하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상기 발명의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.

Claims (13)

  1. 화상 표시를 행하는 표시 패널과, 상기 표시 패널의 표시면측에 배치되며, 실린드리컬 렌즈 형상으로 굴절률을 제어하여 시차 장벽을 형성하고, 2D 표시와 3D 표시를 절환하는 액정 렌즈 패널을 구비하는 표시 장치로서,
    상기 액정 렌즈 패널은, 액정층을 개재하여 대향 배치되는 한 쌍의 투명 기판과,
    한쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되며, 제1 방향으로 연장되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 병설되는 빗살 형상 전극과,
    다른 쪽의 상기 투명 기판의 상기 액정층측에 형성되는 면 형상의 공통 전극과,
    상기 한 쌍의 투명 기판을 소정 간격으로 유지하는 투광성을 갖는 포스트 스페이서를 구비하고,
    상기 포스트 스페이서는, 상기 한 쌍의 투명 기판 중, 어느 한쪽의 투명 기판의 상기 액정층측에 고정됨과 함께, 인접하는 상기 빗살 형상 전극 사이에 배치되고,
    상기 인접하는 빗살 형상 전극의 간격의 중심 위치로부터 상기 포스트 스페이서까지의 거리보다도, 상기 인접하는 상기 빗살 형상 전극 중, 상기 포스트 스페이서에 가까운 쪽의 빗살 형상 전극으로부터 상기 포스트 스페이서까지의 거리 쪽이 크고,
    상기 포스트 스페이서의 굴절률과, 3D 표시 시의 상기 중심 위치에서의 상기 액정층의 굴절률과의 차이가, 0.12 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서는, 상기 중심 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 투명 기판은, 상기 액정층의 액정 분자의 초기 배향을 제한하는 배향막을 구비하고,
    상기 초기 배향이, 상기 빗살 형상 전극의 연장 방향에 대하여, 80∼90°의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서는 각기둥 형상의 기둥 형상체로 이루어지고, 상기 기둥 형상체는, 상기 초기 배향 방향과 평행한 측벽면을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서는, 상기 한쪽의 투명 기판에 형성되는 제1 포스트 스페이서와, 상기 다른 쪽의 투명 기판에 형성되며, 상기 제1 포스트 스페이서와 대치하는 위치에 배치되는 제2 포스트 스페이서로 이루어지고, 상기 제1 포스트 스페이서와 상기 제2 포스트 스페이서가 접촉하여, 상기 한 쌍의 투명 기판을 소정 간격으로 유지하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 포스트 스페이서는 평판 형상을 이루고, 상기 제1 포스트 스페이서는 길이 방향이 상기 제1 방향으로 되도록 배치되고, 상기 제2 포스트 스페이서는 길이 방향이 상기 제2 방향으로 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 한쪽의 투명 기판은 상기 제2 방향으로 병설되는 상기 빗살 형상 전극과 함께, 그 빗살 형상 전극간의 영역에 형성되는 평판 형상의 제2 공통 전극을 구비하고, 상기 다른 쪽의 투명 기판은 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 방향으로 병설되는 제2 빗살 형상 전극을 구비하고, 그 제2 빗살 형상 전극간의 영역에 평판 형상의 상기 공통 전극이 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액정층의 액정 분자의 초기 배향은, 호모지니어스 배향이고,
    상기 포스트 스페이서의 굴절률과, 2D 표시 시의 상기 액정층의 굴절률과의 차이가, 0.12 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서는, 상기 투명 기판에 고정되는 저면측보다도 상면측이 작은 기둥 형상체로 이루어지고, 해당 포스트 스페이서의 굴절률 nps가 3D 표시 시의 상기 중심 위치에서의 상기 액정층의 굴절률 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서는, 상기 투명 기판에 고정되는 저면측보다도 상면측이 큰 기둥 형상체로 이루어지고, 해당 포스트 스페이서의 굴절률 nps가 3D 표시 시의 상기 중심 위치에서의 상기 액정층의 굴절률 이상인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표시 패널은, 액정층을 개재하여 대향 배치되는 한 쌍의 투명 기판을 갖는 액정 표시 패널과, 그 액정 표시 패널의 이면측에 배치되는 백라이트 유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서의 굴절률과, 상기 액정층의 액정 분자의 장축 방향의 굴절률과의 차이가, 0.12 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 포스트 스페이서의 굴절률과, 3D 표시 시의 상기 포스트 스페이서가 배치된 위치에서의 상기 액정층의 굴절률과의 차이가, 0.12 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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