WO2004029704A1

WO2004029704A1 - 反射透過型液晶表示パネル、２ｄ／３ｄ切替型液晶表示パネル、および２ｄ／３ｄ切替型液晶表示装置

Info

Publication number: WO2004029704A1
Application number: PCT/JP2003/006713
Authority: WO
Inventors: Toshiyuki Tanaka; Kanae Suenaga; Toshihiro Matsumoto; Ikuji Konishi
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-04-08
Also published as: US20060250550A1; US7471346B2; TW200409956A; TWI266076B

Description

明細書

反射透過型液晶表示パネル、 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネル、および 2 D Z 3 D切替型液晶表示装置技術分野

本発明は、 2 D表示と 3 D表示との切替を可能とする 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルにおいて表示用液晶パネルとして使用される反射透過型液晶表示パネル、並びに、該反射透過型液晶表示パネルを用いた 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルおよび 2 D / 3 D切替型液晶表示装置に関するものである。背景技術

通常の視界において、人間の 2つの目は、空間的に離れて頭部に位置していることから、 2つの異なる視点から見た像を知覚しており、人間の脳は、これらの 2つの像の視差によって立体感を認識する。そして、この原理を利用し、観察者の左右それぞれの目に異なる視点から見た像を視認させることで視差を与え、 3 D (立体三次元）表示を行う液晶表示装置が開発されている。

3 D表示を行う液晶表示装置においては、視点の異なる像を観察者の左右の目に供給するために、表示画面上における左眼用の像および右目用の像を、例えば色、偏光状態または表示時刻によってエンコードし、観察者が着用する眼鏡状のフィルタシステムによってこれらを分離して

、各々の目に対応する像のみを供給するようにしたものがある。また、液晶表示装置の表示パネル 1 0 1 に光の透過領域と遮断領域とがストライプ状に形成された視差バリア 1 0 1 を組み合わせ、観察者側においてフィルタシステム等の視覚的補助具を使用しなくても 3 D画像が認識される（自動立体表示）ようにした液晶表示装置もある。すなわち、表示パネル 1 0 1 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 1 0 2によって特定の視野角が与えられ（図 8 ( a ) 参照）、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 3 D画像が認識される（図 8 ( b ) 参照 ) 。

このように、液晶表示装置に視差バリアを設けることにより、自動立体表示を行う装置は、例ぇば113 ? 6 0 5 5 0 1 3 (Date of Patent ： Apr.25, 2000) または日本国公開特許公報「特開平 1 1 — 9 5 1 6 7号公報（公開日 1 9 9 9年 4月 9 日）」において開示されている。尚、上記 U S P 6 0 5 5 0 1 3 (Date of Patent ： Apr.25, 2000) では、視差バリアとしてパターン化位相差板を用いた構成が開示されている。

また、上述のような視差バリアを備えた液晶表示装置において、視差バリアの効果を有効/無効を切り替える手段をスイッチング液晶層等で設けることにより、 3 D表示と 2 D表示（平面表示）とを電気的に切り替えることができる装置が例えば U S P 6 0 4 6 8 4 9 (Date of Patent ： Apr.4, 2000) において開示されている。すなわち、 U S P 6 0 4 6 8 4 9 (Date of Patent ： Apr.4, 2000) の装置ではスィツチング液晶層の O NZO F Fにより、視差バリァの効果を有効とした場合に 3 D 表示を行い、視差バリアの効果を無効とした場合に 2 D表示を行う。一方、近年では、 1つの液晶表示画面で反射表示も透過表示も可能である反射透過型液晶表示装置が開発されている。このような反射透過型液晶表示装置は、周囲が明るいときは外光を用いた反射表示によって良好な表示を低消費電力で実現でき、また周囲が暗くなるとバックライトを点灯する透過表示によって良好な表示を得られる。

従来の反射透過型液晶表示装置は、 U S P 6 1 9 5 1 4 0 (Date of

Patent ： Feb.27, 2001) で示されるような方式が一般的である。 U S P 6 1 9 5 1 4 0 (Date of Patent ： Feb.27, 2001) に開示されてレヽる液晶表示装置は、図 9に示すように、互いに直交して配置される複数のゲートバスライン 1 1 1および複数のソースバスライン 1 1 2 の各交点に、スイッチング素子（図示せず）を介して画素電極をマトリクス状に配置してなる構成である。

また、上記画素電極は電気的に接続される透明電極および反射電極からなり、これらの電極は、ゲートバスライン 1 1 1 、ソースバスライン 1 1 2およびスイッチング素子の上に透明絶縁層（図示せず）を形成し、該透明絶縁層の上に透明電極、さらにその上に反射電極を形成し、該反射電極の一部に光透過用の穴を形成した構成となっている。上記液晶表示装置では、反射電極の形成領域（すなわち反射領域：図中、斜線部にて示す） 1 1 3 にて反射表示を行い、反射電極に設けられた穴を透過領域（図中、射影部にて示す） 1 1 4 として透過表示を行っている。上述のような反射表示を行う液晶表示装置では、反射電極における像の映り込みを避けるため微小な凹凸が形成される。反射電極に形成されるこのような凹凸は、本来ランダムパターンとして形成されるべきであるが、実際には形成工程の簡略化のため、同一パターンの繰り返しによつて上記凹凸が形成される。そして、上記凹凸が同一パターンの繰り返しとして周期を持つ場合、反射電極における反射光は周期的な干渉による模様、いわゆるモヮレを生じさせ、画像品位を低下させる。

上述のモヮレ現象を解消するため、反射表示を行う液晶表示装置では、通常、ディフユーザー処理が施される。ディフユーザー処理とは、液晶表示パネルの表示面側に偏光板を貼り付けるための粘着層において微粒子を混入し、該微粒子の光散乱効果によってモヮレ現象を防止しょうとするものである。

ところが、上記従来の構成では、 2 3 D切替機能と反射透過機能とを同一の液晶表示パネルにて組み合わせて用いようとする場合には、以下に示すような問題が生じる。

3 D表示においては、上記図 8にて説明したように、バックライトから照射されて液晶表示パネルを透過する光の直進性が利用されるため、 3 D表示時には各画素の反射領域は用いられず透過領域のみが使用される。また、 2 D表示時においてモヮレ現象を防止するためのディフューザ一処理は、液晶表示パネルの全面に施されるため、透過領域においてもその効果は及ぶこととなる。

しかしながら、上記ディフユーザー処理は液晶表示パネルの表示面側から出射される光に対して散乱効果を与えるものであるため、液晶表示パネルの透過領域からの出射光に散乱性が与えられると、光の直進性を利用する 3 D表示時にはその表示性能が著しく低下する。

すなわち、同一の液晶表示パネルにおいて、 2 D Z 3 D切替機能と反射透過機能とを組み合わせて用いようとする場合、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に達成することができないという問題がある。発明の開示

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、 2 D Z 3 D切替機能と反射透過機能とを有する液晶表示パネルにおいて、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に実現することができる液晶表示パネルを提供することにある。

本発明の反射透過型液晶表示パネルは、上記の目的を達成するために、各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有しており、上記反射領域に対応する箇所にのみディフユーザー処理が施されている。

ここで、ディフユーザー処理とは、反射電極の表面に形成された微小な凹凸パターンでの反射光において発生するモヮレ現象を光の散乱効果によって防止することを目的とするものである。つまり、モヮレ現象の発生しない透過領域においては、ディフユーザー処理による散乱効果が得られなくても表示上の問題は無い。

一方、上述のような反射透過型液晶表示パネルを 2 D 3 D切替型液晶表示パネルにおいて表示画像生成手段として用いる場合、上記透過領域は 2 D表示および 3 D表示の両方において表示に用いられる。そして、 3 D表示時には光の直進性を利用して右目用画像と左目用画像とに視差が与えられるため、上記透過領域においてその表示光に散乱性が与えられることは 3 D表示性能を著しく低下させる。

これに対して上記の構成によれば、反射領域に対応する箇所にのみディフユーザー処理が施されることにより、透過領域においてはディフユ一ザ一処理による散乱効果が生じないため、表示光における直進性が阻害されず良好な 3 D表示性能を得ることができ、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に実現することができる。

また、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、さらに、透過領域および反射領域の両方に対応する箇所に形成される着色層と上記反射領域に対応する箇所にのみ形成される透明層とを有する力ラーフィルタを備えており、上記ディフユーザー処理は、上記透明層の少なくとも一部をディフユーザー処理層として兼用することによつて反射領域に対応する箇所にのみ施される構成とすることが好ましい。

上述のような反射透過型液晶表示パネルでは、反射領域において表示光となる外光は力ラーフィルタおよび液晶層を 2回通過するのに対し、透過領域において表示光となるバックライトからの入射光はカラーフィルタおよび液晶を 1 回しか通過しない。このため、カラーフィルタおよび液晶層を反射領域と透過領域とで同様の構成とすると、カラーフィルタにおける光学濃度や液晶層における光学作用において、反射領域と透過領域とでの差が発生する。

これに対して上記の構成によれば、上記カラーフィルタが着色層と透明層とで形成されるため、反射領域に対応する箇所に形成される上記透明層によって、カラーフィルタにおける光学濃度や液晶層における光学作用の差が反射領域と透過領域とで抑制されるような調節が可能となるそして、上記透明層をディフユーザー処理層（基体となる樹脂層等に散乱性を与えるための微小粒子を混入してなる層）として兼用することにより、ディフユーザー処理を新たに形成することなく、すなわち該ディフユーザー処理層を形成するための工程の増加を招くことなく、上記ディフユーザー処理を反射領域に対応する箇所にのみ施すことができるまた、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域にて上記着色層に開口部が設けられており、該開口部には透明層が形成されている構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、上記反射領域における着色層には開口部が設けられ、該開口部には透明層が形成されるため、上記開口部を通過する光は着色層による吸収が生じず、反射領域のカラーフィルタにおける光学濃度を下げることができる。

すなわち、反射領域および透過領域のカラ一フィルタの構成が同じである場合、反射領域の方が力ラーフィルタに対する光の通過回数が多い分、その光学濃度は高くなるが、上述のように反射領域のカラーフィルタにおける光学濃度を下げることで、反射領域と透過領域とで力ラーフィルタにおける光学濃度の差を抑制することができる。

また、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなつているため、上記反射領域における着色層を通過する光は該着色層における 1回あたりの吸収率が小さくなり、反射領域のカラーフィルタにおける光学濃度を下げることができる。これにより、反射領域と透過領域とでカラーフィルタにおける光学濃度の差を抑制することができる。さらに、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、透過領域における着色層の層厚が反射領域における着色層の層厚の 2倍となるように設定されていることが好ましい。

上記の構成によれば、反射領域のカラーフィルタを 2回通過する光に対しての光吸収率と透過領域の力ラーフィルタを 1回通過する光に対しての光吸収率とをほぼ等しくすることができ、透過領域と反射領域とで光学濃度を等しくすることができる。

また、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が、透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、上記透明層の形成によって、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差を生じさせることができ、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定される。

反射領域および透過領域の液晶層厚が同じである場合、反射領域の方が液晶層を通過する光の光路長が長くなり、該液晶層から受ける光学作用は大きくなる。これに対し、上述のように反射領域における液晶層厚を透過領域における液晶層厚よりも小さくすることで、反射領域と透過領域とで光の光路長差を抑制でき、液晶層における光学作用の差を抑制することができる。

さらに、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、透過領域に対応する箇所に形成される透明電極と反射領域に対応する箇所に形成される反射電極とを備えており、透明電極と反射電極との間で表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚と、透過領域における液晶層厚との比が設定される構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、カラーフィルタの表面段差と、透明電極と反射電極との間の表面段差とが備えられることにより、透過領域における液晶層厚と反射領域における液晶層厚との比を適切に設定することができる。

また、上記反射透過型液晶表示パネルにおいては、透過領域における液晶層厚が反射領域における液晶層厚の 2倍となるように設定されている構成とすることが好ましい。

上記の構成によれば、反射領域と透過領域とで光の光路長の差を無くすことができ、液晶層における光学作用を等しくすることができる。

また、本発明の 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルは、上記の目的を達成するために、 2 D表示および 3 D表示の両方の表示が可能であり、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、 3 D表示時の表示画像に特定の視野角を与え 3 D効果を得る視差バリア手段と、視差バリア手段の効果の有効ノ無効を切り替えることで 2 D表示ノ 3 D表示を切り替える切替手段とを有しており、上記の反射透過型液晶表示パネルを、上記表示画像生成手段として用いている。

また、本発明の 2 D Z 3 D切替型液晶表示装置は、上記の目的を達成するために、上述の 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルを備えている。上記構成の 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルおょぴ 2 D Z 3 D切替型液晶表示装置では、上述の反射透過型液晶表示パネルと同様に、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に実現することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の一実施形態を示すものであり、反射透過型液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。

図 2は、上記反射透過型液晶表示パネルを表示用液晶パネルとして用いる 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。

図 3 ( a ) は、上記 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルで用いられるパターン化位相差板の断面図である。

図 3 ( b ) は、上記 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルで用いられるパターン化位相差板の平面図である。

図 4は、上記 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルにおける各構成部材の光学軸の方向を示す図である。

図 5は、本発明の反射透過型液晶表示パネルの変形例を示す断面図である。

図 6は、本発明の反射透過型液晶表示パネルの他の変形例を示す断面図である。

図 7は、本発明の反射透過型液晶表示パネルのさらに他の変形例を示す断面図である。

図 8 ( a ) は、視野バリアによる視野角の付与効果を示す図である。図 8 ( b ) は、 3 D表示画面の観察領域を示す図である。図 9 は、反射透過型液晶表示パネルに用いられるァタティブマトリクス基板の構成例を示す平面図である。発明を実施するための最良の形態

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが

、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

本発明の実施の一形態について図 1ないし図 7に基づいて説明すれば、以下の通りである。

先ず、本実施の形態に係る 2 DZ 3 D切替型液晶表示パネルの概略構成を図 2に示す。上記 2 D/ 3 D切替型液晶表示パネルは 2 Dノ 3 D切替機能を有するため、図 2に示すように、表示用液晶パネル 1 0、パターン化位相差板 2 0、スィツチング液晶パネル 3 0を貼り合わせた構成となっている。

表示用液晶パネル 1 0は、 T F T液晶表示パネルとして具備されており、第 1の偏光板 1 1、対向基板 1 2、液晶層 1 3、アクティブマトリクス基板 1 4、およぴ第 2の偏光板 1 5が積層されてなり、アクティブマトリクス基板 1 4には、表示を行うべき画像に対応した画像データが F P C (Flexible Printed Circuits) 等の配線 5 1 を介して入力される。

すなわち、上記表示用液晶パネル 1 0は、画像データに応じた表示画面を生成する表示画像生成手段として備えられている。また、上記表示用液晶パネル 1 0は、反射透過型液晶表示パネルとして具備されるものであるが、その詳細な構成については後述する。尚、表示画面を生成する機能を有するものであれば、表示用液晶パネル 1 0における表示方式 ( T N方式や S T N方式）や駆動方式（アクティブマトリクス駆動ゃパッシブマトリクス駆動）は特に限定されるものではない。

パターン化位相差板 2 0は、視差バリァの一部として機能するものであり、図 3 ( a ) に示すように、透明基板 2 1上に配向膜 2 2 を形成し、さらにその上に液晶層 2 3を積層してなる構成である。また、上記パターン化位相差板 2 0 のアクティブエリアにおいては、図 3 ( b ) に示すように、それぞれ、偏光状態の異なる第 1 の領域 2 0 A (図中、斜線部にて示す）と第 2の領域 2 0 B (図中、射影部にて示す）とが交互にストライプ状に形成されている。

スイッチング液晶パネル 3 0は、駆動側基板 3 1、液晶層 3 2、対向基板 3 3、および第 3の偏光板 3 4が積層されてなり、駆動側基板 3 1 には液晶層 3 2 の O N時に駆動電圧を印加するための配線 5 2が接続されている。

スイッチング液晶パネル 3 0は、液晶層 3 2 の O N Z O F Fに応じて該スィツチング液晶パネル 3 0を透過する光の偏光状態を切り替える切替手段として配置されている。すなわち、スイッチング液晶パネル 3 0 は、 2 D表示時と 3 D表示時とで、該スイッチング液晶パネル 3 0を透過する光への光学変調作用を異ならせる。尚、スイッチング液晶パネル 3 0は表示用液晶パネル 1 0のようにマトリクス駆動される必要は無く、駆動側基板 3 1および対向基板 3 3に備えられる駆動電極は該スイツチング液晶パネル 3 0のァクティブェリァ全面に形成されればよい。次に、上記構成の 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルの 2 D / 3 D切替機能に係る表示動作について説明する。

先ず、図 2に示す 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルにおいて、各構成部材の光学軸の方向を図 4にて例示する。尚、図 4において示される光学軸は、液晶パネルおよび位相差板では配向膜における遅相軸の方向（すなわち、配向膜のラビング方向）、偏光板では透過軸の方向である。

図 4 の構成では、光源から出射された入射光は、最初に、スィッチング液晶パネル 3 0 の第 3 の偏光板 3 4によって偏光される。また、スィツチング液晶パネル 3 0は、 3 D表示時においては O F F状態で 1 2 波長板として作用する。

また、スイッチング液晶パネル 3 0を通過した光は、次にパターン化位相差板 2 0に入射される。パターン化位相差板 2 0 の第 1 の領域 2 0 Aと第 2の領域 2 0 B とでは、そのラビング方向、すなわち遅相軸の方向が異なるため、第 1 の領域 2 0 Aを通過した光と第 2 の領域 2 0 Bを通過した光とでは、その偏光状態が異なる。図 4の例では、第 1の領域 2 O Aを通過した光と第 2の領域 2 O Bを通過した光との偏光軸が 9 0 ° 異なっている。また、パターン化位相差板 2 0は、液晶層 2 3の複屈折異方性と膜厚により 1 2波長板として作用するように設定されている。

パターン化位相差板 2 0を通過した光は、表示用液晶パネル 1 0 の第 2 の偏光板 1 5 に入射される。 3 D表示時には、パターン化位相差板 2 0の第 1 の領域 2 O Aを通過した光の偏光軸は第 2の偏光板 1 5の透過軸と平行であり、第 1 の領域 2 0 Aを通過した光は偏光板 1 5を透過する。一方で、第 2の領域 2 O Bを通過した光の偏光軸は第 2の偏光板 1 5 の透過軸と 9 0 ° の角度をなし、第 2 の領域 2 0 Bを通過した光は偏光板 1 5を透過しない。

すなわち、図 4の構成では、パターン化位相差板 2 0 との第 2の偏光板 1 5 との関連した光学作用によって視差バリア（視差バリア手段）の機能が達成され、パターン化位相差板 2 0における第 1 の領域 2 0 Aが透過領域、第 2の領域 2 0 Bが遮断領域となる。

第 2 の偏光板 1 5を通過した光は、表示用液晶パネル 1 0 の液晶層 1 3において黒表示を行う画素と白表示を行う画素とで異なる光学変調を受け、白表示を行う画素によって光学変調を受けた光のみが第 1 の偏光板 1 1 を透過することで画像表示が行われる。

この時、上記視差バリァの透過領域を通過することや特定の視野角が与えられた光が、表示用液晶パネル 1 0において右目用画像および左目用画像のそれぞれに対応する画素を通過することで右目用画像と左目用画像とが異なる視野角に分離され、 3 D表示が行われる。

また、 2 D表示が行われる場合には、スイッチング液晶パネル 3 0が O Nされ、該スイッチング液晶パネル 3 0を通過する光に対して光学変調が与えられない。スイッチング液晶パネル 3 0を通過した光は、次にパターン化位相差板 2 0 を通過することで、第 1 の領域 2 0 Aを通過した光と第 2の領域 2 0 Bを通過した光とで異なる偏光状態が与えられるしかしながら、 2 D表示の場合では、 3 D表示の場合とは異なり、スィツチング液晶パネル 3 0 での光学変調作用が無いため、パターン化位相差板 2 0を通過した光の偏光軸は、第 2の偏光板 1 5の透過軸に対して、左右対称の角度のずれが生じることとなる。このため、パターン化位相差板 2 0 の第 1 の領域 2 O Aを通過した光、第 2 の領域 2 O Bを通過した光ともに、第 2 の偏光板 1 5 を同じ透過率で透過し、パターン化位相差板 2 0 と第 2 の偏光板 1 5 との関連した光学作用による視差バリァの機能が達成されず（特定の視野角が与えられない）、 2 D表示となる。

次に、表示用液晶パネル 1 0の具体的構成について図 1 を参照して説明する。上述したように、表示用液晶パネル 1 0は、 2 D表示と 3 D表示との切替を可能とする上記 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルにおいて、表示用液晶パネルとして使用される反射透過型液晶表示パネルである。尚、図 1 は一画素分の断面構造を表わしている。

表示用液晶パネル 1 0は、図 1 に示すように、互いに対向配置された前後一対の基板（すなわち、図 2に示す対向基板 1 2およびアクティブマトリクス基板 1 4 ) と、これらの基板間に保持される電気光学層としての液晶層 1 3 とによって構成されている。尚、図 1 においては、図 2 で示される第 1 の偏光板 1 1および第 2 の偏光板 1 5 の図示を省略している。また、表示用液晶パネル 1 0は第 2 の偏光板 1 5 とァクティブマトリタス基板 1 4 との間および第 1 の偏光板 1 1 と対向基板 1 2 との間に 1枚もしくは複数枚の位相差板を入れることにより、液晶層 1 3の屈折率異方性との間で光学補償を行ってもよい。また、第 1 の偏光板 1 1 と対向基板 1 2 との間にのみ位相差板を入れることで光学補償することも可能である。

最初に、アクティブマトリクス基板 1 4の具体的構成について説明する。ァクティブマトリクス基板 1 4は、表示用液晶パネル 1 0 の光入射面側（光源の配置側）から順に、透明基板 1 4 1、透明絶縁層 1 4 2 、透明電極 1 4 3、反射電極 1 4 4、および配向膜 1 4 5が積層されて構成されている。

尚、透明電極 1 4 3および反射電極 1 4 4を駆動するための走査バスライン、データバスライン、およびスイッチング素子については、図 1 では図示を省略しているが、実際には透明絶縁層 1 4 2の下層において形成されており、透明電極 1 4 3および反射電極 1 4 4は透明絶縁層 1 4 2に形成されたコンタクトホールを介してスイッチング素子のドレインと電気的に接続されている。また、スイッチング素子については、反射電極の下層に配置される位置関係とすれば、開口率の向上が図れる。

図 1 の例では、アクティブマトリクス基板 1 4側の画素電極は、 I T O ( Ind i um T i n Ox i de) 等からなる透明電極 1 4 3および金属膜からなる反射電極 1 4 4によって構成されている。そして、透明電極 1 4 3は画素領域の全面において形成されているが、反射電極 1 4 4は透明電極 1 4 3上に画素領域の一部において形成されている。

これにより各面素は、反射電極 1 4 4の形成領域と非形成領域とに平面分割され、反射電極 1 4 4の形成領域が反射領域、非形成領域が透過領域として作用する。また、反射電極 1 4 4は、像の写り込みを回避するために微小な凹凸面を有している必要がある。このため、透明絶縁層 1 4 2では、反射電極 1 4 4の形成領域に対応する箇所に凹凸面が形成されており、反射電極 1 4 4はこの凹凸面上に形成されている。また、透明電極 1 4 3および反射電極 1 4 4からなる画素電極の上には配向膜 1 4 5が成膜されている。

このように、本実施の形態に係る表示用液晶パネル 1 0では、ァクテイブマトリクス基板 1 4に形成された画素電極は透明電極 1 4 3 と反射電極 1 4 4 とのハイプリッド構成となっている。ここで、上記図 1 の例では、反射電極 1 4 4が透明絶縁層 1 4 2の凹凸面上で、かつ、透明電極 1 4 3上に形成（電気的にも接続）されているが、反射電極 1 4 4の下層において透明電極 1 4 3は必ずしも形成されていなくてもよい。例えば、透明電極 1 4 3 と反射電極 1 4 4 とが、それぞれの端（境界）の —部でのみ重なる構造により電気的に接続されていてもよい。

次に、対向基板 1 2 の具体的構成について説明する。対向基板 1 2は、表示用液晶パネル 1 0の光出射面側（表示面側）から順に、透明基板 1 2 1、カラーフィルタ 1 2 2、対向電極 1 2 3、配向膜 1 2 4が積層されて構成されている。

表示用液晶パネル 1 0では、対向基板 1 2における対向電極 1 2 3 とァクティブマトリクス基板 1 4における画素電極（透明電極 1 4 3および反射電極 1 4 4 ) とが互いに対向する部分に画素が形成され、この画素に整合して対向基板 1 2にカラーフィルタ 1 2 2が設けられている。

図 1 に示す構成において、上記カラーフィルタ 1 2 2は、着色層 1 2 2 a と透明層 1 2 2 b との積層構造を有している。着色層 1 2 2 a は、反射領域の一部において開口部を有しており、その開口部上に透明層 1 2 2 bが形成されている。また、透明層 1 2 2 bはァクティブマトリクス基板 1 4 の反射電極 1 4 4 にのみ対向して形成されており（すなわち透明層 1 2 2 bは反射領域にのみ形成されており）、透過領域と反射領域との間でカラーフィルタ 1 2 2に段差が生じるように形成されているまた、アクティブマトリクス基板 1 4における配向膜 1 4 5 と対向基板 1 2における配向膜 1 2 4 とは、その間に保持する液晶層 1 3 を例えば水平配向するものである。また、液晶層 1 3には、液晶の複屈折性を利用して入射光の通過ノ遮断を制御する E C B ( Electrically Controlled Birefringence) モードの液晶力用レヽられてレヽる。上記表示用液晶パネル 1 0では、カラーフィルタ 1 2 2 の透明層 1 2 2 bにおいてのみディフユーザー処理が施されている。すなわち、透明層 1 2 2 b を形成する樹脂（例えばアタリル系樹脂等）に微粒子（シリ力、もしくは前記アタリル系樹脂と屈折率を変えた球状形状等のアタリル系樹脂）が混入され、該透明層 1 2 2 bを透過する光に対して散乱性が与えられる。また、透明層 1 2 2 bは、反射電極 1 4 4 にのみ対向して形成されていることから、上記ディフユーザー処理による効果は反射領域においてのみ作用する。

ここで、ディフユーザー処理は、反射電極 1 4 4 の表面に形成された微小な凹凸パターンでの反射光において発生するモヮレ現象を光の散乱効果によって防止することを目的とするものである。つまり、モヮレ現象の発生しない透過領域においては、ディフユーザー処理による散乱効果が得られなくても表示上の問題は無い。

一方、上述のような反射透過型の表示用液晶パネル 1 0を、図 2で示す 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルに用いる場合、上記透過領域は 2 D 表示および 3 D表示の両方において表示に用いられる。そして、 3 D表示時には光の直進性が利用されるため、その表示光に散乱性が与えられることは 3 D表示性能を著しく低下させる。これに対し、上記構成の表示用液晶パネル 1 0では、透過領域においてディフユーザー処理による散乱効果が生じないため、表示光における直進性が阻害されず良好な 3 D表示性能を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係る表示用液晶パネルでは、ディフユ一ザ一処理による効果を与える層（以下、ディフユーザー処理層と称する）をカラ一フィルタにおいて設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルは、表示用液晶パネルとして用いられる反射透過型液晶表示パネルの反射領域においてのみディフユーザー処理による効果が作用するものであればよく、例えば反射領域のみに対応するディフユーザー処理層が、力ラ一フィルタとは別の層として形成されているものであってもよレ、。但し、ディフユーザー処理層を力ラーフィルタにおいて設ける場合、該ディフユーザー処理層を形成するための工程の増加を招くことなく、さらに、カラーフィルタを着色層と透明層とによって形成することによる利点も併せて達成でき、該ディフューザ一処理層の形成箇所としては極めて好適である。ディフユーザー処理層をカラーフィルタにおいて設けた場合の利点について、以下に詳細に説明する。

図 1 に示すカラーフィルタ 1 2 2においては、着色層 1 2 2 a (例えばアクリル系の顔料分散型感光性樹脂）が反射領域に開口部を有し、該開口部上に透明層 1 2 2 bが形成されることにより、その開口部の面積 · 形状を最適に設定することで着色層 1 2 2 b の光学濃度を透過領域と反射領域との間で調整することができる。

すなわち、上述のような反射透過型液晶表示パネルでは、透過領域については、ノックライトからの入射光がカラーフィルタを 1 回通過することにより所望の色再現性が得られる。また、反射領域については、表示面側から入射される外光がカラ一フィルタを往復で 2回通過することにより所望の色再現性が得られる。

ここで、上記透過領域と反射領域とで同じ層厚の着色層が開口部を有することなく形成されている場合を仮定すると、反射領域では表示光となる外光がカラーフィルタを 2回通過するため、透過領域に比べてカラ —フィルタによる光吸収率が大きくなり、色再現性が低下する。

これに対し、図 1 に示すようなカラーフィノレタ 1 2 2 を用いた場合、反射領域の着色層 1 2 2 a において開口部が設けられているため、外光はカラーフィルタ 1 2 2 を 2回通過しても過度の吸収を受けることはなく、高い反射率を維持でき、画面の明るさを実用レベルに維持可能である。

このように、上記力ラーフィルタ 1 2 2においては、着色層 1 2 2の開口部が設けられていることにより、透過型表示としての色純度を損なうことなく、反射型表示としての反射率、色純度、明度の調整が自在に可能となり、透過領域と反射領域とで各々最適な光学濃度を設計す.ることができる。具体例を挙げれば、反射領域において着色層 1 2 2 aの開口部面積を該反射領域面積の約 1 Z 8 とすれば、反射領域のカラーフィルタ 1 2 2を 2回通過する光に対しての光吸収率と透過領域のカラーフィルタ 1 2 2を 1 回通過する光に対しての光吸収率とをほぼ等しくすることができる（透過領域と反射領域とで光学濃度を等しくすることができる）。

尚、図 1の構成では、反射領域に対応して設けられる透明層は透明層 1 2 2 bの 1層のみであるが、図 5に示すように、該透明層を 2層構造とすることも可能である。図 5の例では、カラーフィルタ 1 2 2の代わりにカラーフィルタ 1 2 5 を用いている以外は図 1 と同様の構成である図 5におけるカラーフィルタ 1 2 5では、着色層 1 2 5 aの構成は図 1 におけるカラ一フィルタ 1 2 2の着色層 1 2 2 a の構成と同じである力、反射領域に対応して設けられている透明層が、透明層 1 2 5 b · 1 2 5 c の 2層構造となっている。そして、透明層 1 2 5 bは、着色層 1 2 5 a に設けられる開口部に対応しており、着色層 1 2 5 a との表面段差が平坦となるように形成されている。また、透明層 1 2 5 c は、着色層 1 2 5 aおよび透明層 1 2 5 bの表面上において、反射領域の全面と対応するように形成されている。上記図 5 の構成では、透明層 1 2 5 c のみをディフユーザー処理層として用いることができ、この場合、ディフユーザー処理による効果を反射領域全面で均等にすることができる。また、カラーフィルタにおいて、反射領域の光学濃度を調整する方法として、上述のように着色層に開口部を設ける以外に、図 6に示すように、反射領域と透過領域とで着色層の層厚を異ならせる方法も考えられる。すなわち、図 6 に示す対向基板 1 2 のカラ一フィルタ 1 2 6では、透明層 1 2 6 b を反射領域に対応して形成し、該透明層 1 2 6 b上に形成される着色層 1 2 6 a の層厚を反射領域において薄くなるように形成している。図 6の例では、カラーフィルタ 1 2 2の代わりにカラーフィノレタ 1 2 6 を用いている以外は図 1 と同様の構成である。また、図 6の構成では、ディフユーザー処理層は透明層 1 2 6 bが兼用する。

この例では、反射領域における着色層 1 2 6 a の層厚を透過射領域における着色層 1 2 6 aの層厚の約 1 / 2 とすれば、反射領域のカラーフィルタ 1 2 6 を 2回通過する光に対しての光吸収率と透過領域の力ラーフィルタ 1 2 6 を 1回通過する光に対しての光吸収率とをほぼ等しくすることができる（透過領域と反射領域とで光学濃度を等しくすることができる）。

また、上記カラーフィルタ 1 2 2 , 1 2 5または 1 2 6においては、着色層および透明層の形成により、反射領域と透過領域とで段差が生じる。そしてこの段差を利用して、反射領域と透過領域とでの液晶層 1 3 を通過する光の光学作用（リタデーシヨン変化）の差を抑制することができる。

すなわち、上述のような反射透過型液晶表示パネルでは、透過領域については、バックライトからの入射光が液晶層 1 3を 1回通過することにより所望の光学作用が得られる。また、反射領域については、表示面側から入射される外光が液晶層 1 3 を往復で 2回通過することにより所望の光学作用が得られる。

ここで、上記透過領域と反射領域とで液晶層厚が同じである場合を仮定すると、反射領域における光路長は透過領域における光路長の 2倍の長さとなり、その光学作用に差が生じて表示品位の低下に繋がる。

これに対し、上記説明におけるカラーフィルタでは、透明層の形成により反射領域と透過領域とで段差が生じるため、この段差によって液晶層 1 3の層厚が反射領域において透過領域よりも小さくなる。つまり、反射領域における光路長と透過領域における光路長との差が小さくなり、反射領域と透過領域とでの光学作用の差を低減することができる。また、透過領域における液晶層 1 3の層厚が反射領域における液晶層 1 3の層厚の 2倍となるようにすれば、反射領域と透過領域とでの光学作用をほぼ等しく設定することができる。これを、図 1 の構成を例にとつて説明すれば以下の通りである。つまり、透過領域における液晶層 1 3の層厚 T d、反射領域における液晶層 1 3の層厚 R d、カラーフィルタ 1 2 2の表面段差 C F d力

T d = R d + C F d ( = R d ) = 2 R d

となるように、カラーフィルタ 1 2 2の表面段差 C F dを設定すれば、透過領域における液晶層 1 3の層厚が反射領域における液晶層 1 3の層厚のほぼ 2倍となるように設定することができる。

尚、上記カラーフィルタの表面段差 C F dの調節のみでは、透過領域における液晶層 1 3 の層厚と反射領域における液晶層 1 3 の層厚との比を適切に設定できない場合、アクティブマトリクス基板 1 4側においても反射領域と透過領域とで段差を設けることも可能である。

アクティブマトリクス基板 1 4側において反射領域と透過領域とで段差を設ける場合の構成を図 7に示す。この場合、透明基板 1 4 1上に形成される透明絶縁層 1 4 6は、反射領域にのみ対応して形成される。そして、透明電極 1 4 7は透明絶縁層 1 4 6 によって発生する段差の下部、反射電極 1 4 8は透明絶縁層 1 4 6によって発生する段差の上部に形成され、これらの電極はその端部が一部重なるように形成されることで電気的に接続される。

図 7による構成では、上記透明絶縁層 1 4 6 によって、透明電極 1 4 7 と反射電極 1 4 8 との間に表面段差 K dが発生する。これにより、透過領域における液晶層 1 3 の層厚 T d、反射領域における液晶層 1 3 の層厚 R d、カラ一フィルタ 1 2 2 の表面段差 C F d、上記表面段差 K d が、

T d = R d + C F d + K d

となるように、表面段差 C F dおよび K dを設定すれば、透過領域における液晶層 1 3の層厚が反射領域における液晶層 1 3の層厚のほぼ 2倍となるように設定することができる。

尚、図 7の構成では、対向基板 1 2において用いられるカラーフィルタが、図 6に示すカラーフィルタ 1 2 6である場合を例示しているが、図 1 に示すカラーフィノレタ 1 2 2や図 5に示すカラーフィルタ 1 2 5が用いられる構成であってもよい。

以上のように、本実施の形態に係る反射透過型液晶表示パネルは、反射領域に対応する箇所にのみディフューザ一処理が施されていることを特徴としている。これにより、透過領域においてはディフユーザー処理による散乱効果が生じないため、表示光における直進性が阻害されず良好な 3 D表示性能を得ることができ、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に実現することができる。

また、液晶表示パネルにおいては、表示面側の最外層に偏光板が配置される。そして、上記偏光板表面において外光の写り込みを回避するため、通常は、該偏光板表面に A G (Anti-Glare) 処理や A R (Anti- Reflection) 処理が施される。

しかしながら、上記 AG処理は、偏光板表面に微細な凹凸を形成して光の散乱効果によって写り込みを解消する手法であるため、 3 D表示性能において多大な悪影響を与える点はディフユーザー処理と同様である。したがって、 3 D表示を行う液晶表示パネルでは、偏光板表面における外光の写り込み防止には、 AR処理を用いることが好ましい。

以上に説明したような本発明の反射透過型液晶表示パネルを、図 2に示す表示用液晶パネル 1 0 として用い、さらに、パターン化位相差板 2 0ゃスィツチング液晶パネル 3 0 と組み合わせることによって本発明に係る 2 D/ 3 D切替型液晶表示パネルが構成される。また、上記 2 DZ 3 D切替型液晶表示パネルに対して、駆動回路やバックライト等を実装することで 2 DZ 3 D切替型液晶表示装置が提供される。

尚、発明を実施するための最良の形態の項においてなした具体的な実施態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。産業上の利用の可能性

本発明の構成によれば、表示光における直進性が阻害されず良好な 3 D表示性能を得ることができ、 2 D表示におけるモヮレ防止と良好な 3 D表示とを同時に実現することができる。これにより、 2 D表示と 3 D 表示との切替を可能とする 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルにおいて表示用液晶パネルとして使用される反射透過型液晶表示パネル、並びに、該反射透過型液晶表示パネルを用いた 2 D / 3 D切替型液晶表示パネルおよび 2 D 3 D切替型液晶表示装置に好適に用いることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有しており、

上記反射領域に対応する箇所にのみディフユーザー処理が施されている反射透過型液晶表示パネル。

2 . さらに、透過領域および反射領域の両方に対応する箇所に形成される着色層と上記反射領域に対応する箇所にのみ形成される透明層とを有するカラーフィルタを備えており、

上記ディフユーザー処理は、上記透明層の少なくとも一部をディフユ

—ザ一処理層として兼用することによつて反射領域に対応する箇所にのみ施されることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の反射透過型液晶表示ノヽ "ネノレ。

3 . 上記カラーフィルタでは、上記反射領域にて上記着色層に開口部が設けられており、該開口部には透明層が形成されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

4 . 上記カラーフィルタでは、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

5 . 透過領域における着色層の層厚が反射領域における着色層の層厚の 2倍となるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

6 . 上記カラ一フィルタでは、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が、透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

7 . 透過領域に対応する箇所に形成される透明電極と反射領域に対応する箇所に形成される反射電極とを備えており、

透明電極と反射電極との間に別の表面段差が生じており、この別の表面段差によって反射領域における液晶層厚と、透過領域における液晶層厚との比が設定されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

8 . 透過領域における液晶層厚が反射領域における液晶層厚の 2倍となるように設定されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載の反射透過型液晶表示パネル。

9 . 2 D表示および 3 D表示の両方の表示が可能であり、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、 3 D表示時の表示画像に特定の視野角を与え 3 D効果を得る視差バリア手段と、視差バリァ手段の効果の有効 Z無効を切り替えることで 2 D表示 / 3 D 表示を切り替える切替手段とを有しており、

各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有し、上記反射領域に対応する箇所にのみディフユーザー処理が施されている反射透過型液晶表示パネルを、上記表示画像生成手段として用いている 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネル。

1 0 . 2 D表示および 3 D表示の両方の表示が可能であり、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、 3 D表示時の表示画像に特定の視野角を与え 3 D効果を得る視差バリア手段と、視差バリァ手段の効果の有効 Z無効を切り替えることで 2 D表示ノ 3 D表示を切り替える切替手段とを有している 2 D Z 3 D切替型液晶表示パネルを備えており、

各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有し、上記反射領域に対応する箇所にのみディフユーザー処理が施されている反射透過型液晶表示パネルを、上記表示画像生成手段として用いている 2 D Z 3 D切替型液晶表示装置。