WO2004036287A1 - パララックスバリア素子、その製造方法および表示装置 - Google Patents

パララックスバリア素子、その製造方法および表示装置 Download PDF

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WO2004036287A1
WO2004036287A1 PCT/JP2003/013102 JP0313102W WO2004036287A1 WO 2004036287 A1 WO2004036287 A1 WO 2004036287A1 JP 0313102 W JP0313102 W JP 0313102W WO 2004036287 A1 WO2004036287 A1 WO 2004036287A1
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light
crystal layer
image
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PCT/JP2003/013102
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Inventor
Hiroshi Fukushima
Tomoo Takatani
Masakazu Wada
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Definitions

  • Parallax barrier element manufacturing method thereof and display device
  • the present invention provides different images and images for multiple viewpoints without the need for special glasses.
  • the present invention also relates to a display device provided with a parallax barrier element.
  • a lenticular lens method is known.
  • the lenticular is equipped with a large number of small lenses.
  • the lenticular is used to control the direction of light so that the right-eye image reaches the right eye and the left-eye image reaches the left eye.
  • the lenticular lens method generally has a problem in that it is not possible to switch and display a three-dimensional image and a two-dimensional image.
  • a parallax (parallax) committee method has been proposed.
  • fine stripe-shaped light shielding slits called barrier stripes are used.
  • a stripe-shaped image for the right eye and an image for the left eye are alternately displayed at a certain distance behind the light-shielding slit, and viewed through the light-shielding slit, so that the right eye of the observer can see the image for the right eye. Only the left eye and the left eye only.
  • a stereoscopic image can be viewed without glasses.
  • a light-shielding part and a transmission part as a barrier are fixed. Therefore, when trying to view a two-dimensional image, there is a problem in that a bright two-dimensional image cannot be obtained because the light-shielding portion becomes an obstacle.
  • one liquid crystal display panel displays a three-dimensional image
  • the other liquid crystal display panel electronically generates a barrier stripe image.
  • a method for stereoscopically viewing an original image is disclosed. According to this method, a two-dimensional image is When displaying the image, the barrier stripe image can be erased and displayed so as not to cause obstruction. Therefore, a bright and easy-to-view two-dimensional image can be displayed, and switching between a three-dimensional image and a two-dimensional image is possible.
  • the shape of the transparent electrode of the liquid crystal display panel for displaying the barrier stripe image needs to be adjusted in accordance with the shape of the stripe. In particular, since it is necessary to perform the etching of the transparent electrode by etching or the like, when forming a fine electrode pattern, disconnection often occurs, and the yield is reduced.
  • JP-A-8-76110 discloses a method of combining a liquid crystal panel and a patterned polarizing element to generate a barrier stripe and stereoscopically view an image.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-76110.
  • the three-dimensional image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-76110 will be described with reference to FIG.
  • a liquid crystal panel 10B for generating a barrier stripe is provided on a front surface of an image display means 20B including a pixel portion 101 for a right-eye image and a pixel portion 102 for a left-eye image. .
  • the liquid crystal layer 33 is sandwiched between substrates 31 and 32 made of, for example, glass.
  • a polarizing plate 34 is provided between the lower substrate 32 and the image display means 20B.
  • the polarizing plate 30 B is a polarizing film made of polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as “PVA film”) divided into a polarizing region 51 having a polarizing function and a non-polarizing region 52 having no polarizing function. It has 50.
  • the PVA film 50 is sandwiched between transparent support plates 60 made of, for example, triacetyl cellulose (hereinafter referred to as “T AC”), glass, or the like.
  • T AC triacetyl cellulose
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-76110.
  • the display principle of a three-dimensional image will be described with reference to FIG.
  • the polarizing direction of the polarizing plate 34 and the polarizing direction in the polarizing region 51 of the polarizing plate 30B are set to be orthogonal to each other.
  • the non-polarization region 52 transmits light regardless of the polarization direction. Therefore, by forming the polarization region 51 so as to be a parallax barrier for the pixel portions 101 and 102, it is possible to display a three-dimensional image by the lux barrier method.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-76110.
  • the principle of displaying a two-dimensional image will be described with reference to FIG.
  • the polarizing region 52 When no voltage is applied to the liquid crystal panel 10B, the polarizing region 52 is in a state where light can be transmitted. Therefore, light is transmitted from the entire surface of the liquid crystal panel 10B without the polarizing region 52 becoming a barrier. In such a state, a two-dimensional image can be observed by setting the display image of the pixel units 101 and 102 to a two-dimensional image.
  • the polarizing plate 30B disclosed in JP-A-8-76110 has the following manufacturing defects.
  • the manufacturing process of the polarizing plate 30B will be described.
  • the stretched PVA film 50 is adhered to a transparent support 60 such as glass or TAC, and a resist film is formed on the PVA film 50.
  • the exposed portion of the PVA film 50 is exposed with iodine or a dichroic dye which provides the polarization function.
  • Organic polymer (resin) films in particular, PVA films 50 used as polarizing films are more susceptible to expansion and contraction due to heat and moisture than inorganic materials such as glass, and have large dimensional fluctuations. Therefore, not only when PVA is adhered to an organic polymer-based substrate such as TAC via an adhesive, but also when adhered to a glass substrate with small dimensional fluctuations, the dimensions are reduced due to the lateral displacement of the adhesive layer. May fluctuate.
  • a heating step such as a resist stripping step using a solvent such as an aqueous solution of caustic soda or a resist baking is required.
  • the finished dimensions of the actual resist pattern are likely to fluctuate with respect to the design dimensions of the resist (barrier) patterning, causing a deviation from the design dimensions of the barrier pattern.
  • the polarizer 30B, the liquid crystal panel 10B, and the image display means 20B for displaying the images for the left and right eyes, which form the rear stripe pattern are accurately arranged at predetermined positions. This is necessary, and the more precise the pattern of the barrier stripe becomes, the more severe the positional accuracy becomes.
  • the dimensional accuracy of the barrier stripe pattern is deteriorated, and the accuracy of fitting the barrier stripe pattern with the image display pixel pattern is deteriorated, which has a problem of adversely affecting the 3D image display.
  • the present invention has been completed in view of the above problems.
  • One of the objects is to form a fine barrier pattern with high dimensional accuracy by using a conventional process for manufacturing a liquid crystal display device.
  • An object of the present invention is to provide a parallax barrier element capable of electrically displaying and hiding a barrier pattern.
  • the parallax barrier element of the present invention has a pair of transparent electrode substrates on each of which a transparent electrode is formed, and a gap between the pair of transparent electrode substrates includes light and a first image that are viewed from a first direction.
  • a barrier light-shielding portion that separates light of the second image viewed from a second direction different from the first direction, and a transmission portion that transmits light of the first image and light of the second image, respectively.
  • a liquid crystal layer is formed in the barrier light-shielding portion, and a light-transmitting resin layer is formed in the transmission portion.
  • the translucent resin layer typically has a substantially isotropic refractive index.
  • the parallax barrier element of the present invention has a refractive index difference between a region filled with a translucent resin. It is divided into regions filled with anisotropic liquid crystal material. When the polarized light that has been linearly polarized by the polarizing plate is incident on the region filled with the translucent resin, the refractive index of the translucent resin layer is typically substantially isotropic. Even if it passes through the resin layer, it maintains its polarization state.
  • the polarization state of the polarized light incident on the liquid crystal layer changes according to the alignment state of the liquid crystal layer. Therefore, the polarization state can be separated according to the divided region by the above configuration, and the transmission part and the transmission part can be separated by setting the pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates so as to have an appropriate axial arrangement.
  • a rear light-shielding portion can be formed.
  • the “first direction” and the “second direction” are both directions of the line of sight of the observer, and are different directions.
  • the direction of the line of sight of the left eye and the direction of the line of sight of the right eye of a certain observer are different from each other, and correspond to the “first direction” and the “second direction” in this specification.
  • the respective viewing directions correspond to the “first direction” and the “second direction” in this specification.
  • the “first image viewed from the first direction” and the “second image viewed from the second direction” are different images. Viewing different images has the following advantages. For example, a stereoscopic display using binocular parallax can be realized by using an image viewed by the left eye and an image viewed by the right eye of a certain observer as different images. However, the first image and the second image do not have to be related to each other. For example, an image of road traffic information and an image of an unrelated television broadcast may be simultaneously displayed on the display of the power navigation. As a result, the driver on the driver's seat side can watch the image of the road traffic information while the passenger on the passenger's seat side can see the image of the television broadcast.
  • image light includes not only light emitted from the pixel portion of the display element but also light that enters the pixel portion of the display element and forms an image.
  • the barrier light-shielding portion and the transmission portion are alternately arranged in one direction in a plane parallel to the pair of transparent electrode substrates, and the width of the barrier light-shielding portion in one direction in the plane is one direction in the plane. Is preferably equal to or greater than the width of the transmissive portion.
  • the barrier light-shielding region has a function of separating light of the first image viewed from the first direction and light of the second image viewed from the second direction in order to display the first image and the second image.
  • One. For example, it has a function of separating the light of the image for the right eye and the light of the image for the left eye in order to display a stereoscopic image.
  • the width of the barrier light-shielding portion is smaller than the width of the transmission portion, the function of separating image light in the barrier light-shielding region is reduced. Therefore, for example, when a stereoscopic image is displayed, the observer visually recognizes the image light for the right eye and the image light for the left eye in a mixed state, so that a double image (crosstalk) occurs and a good stereoscopic image cannot be observed. Sometimes.
  • the rear light-shielding region By setting the width (L b) of the barrier light-shielding region and the width (L a) of the transmissive portion so as to satisfy the relationship of La ⁇ Lb, the rear light-shielding region exhibits a good image light separation function. Therefore, it is possible to obtain a good three-dimensional image without a double image (crosstalk), for example.
  • the liquid crystal layer having a parallel (homogeneous) orientation so that the polarized light transmitted through the liquid crystal layer and the polarized light transmitted through the translucent resin are polarized.
  • Directions can be separated. Therefore, by setting the pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates so as to have an appropriate axial arrangement, the transmission portion and the barrier light-shielding portion can be formed.
  • the liquid crystal layer may be a twisted nematic liquid crystal layer.
  • the polarization direction of the polarized light incident on the liquid crystal layer can be rotated by the optical rotation of the TN-aligned liquid crystal layer, so that the polarization direction of the polarized light transmitted through the liquid crystal layer and the polarized light transmitted through the transparent resin is changed. Can be separated. Therefore, by setting the pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates so as to have an appropriate axial arrangement, it is possible to form the transmission portion and the barrier light shielding portion.
  • the pair of transparent electrode substrates and the transparent electrodes formed on the pair of transparent electrode substrates are non-uniformed common electrodes. Since the transmissive region and the barrier light-shielding region are each formed of the translucent resin layer and the liquid crystal layer, fine patterning of the transparent electrode is not required. Therefore, since a disconnection failure due to, for example, a linear transparent electrode pattern does not occur, the production yield can be improved.
  • the parallax barrier element of the present invention may further include a pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates, and the pair of polarizing plates may have their transmission easy axis directions substantially parallel to each other. . Since the directions of easy transmission axes of the pair of polarizing plates are substantially parallel to each other, polarized light incident on the light-transmitting resin layer from one polarizing plate transmits through the other polarizing plate. That is, the region of the light-transmitting resin layer is a transmission region. Polarized light incident on the liquid crystal layer from one of the polarizing plates changes its polarization state due to the degradation of the liquid crystal layer, so that it is difficult to transmit through the polarizing plate on the emission side. That is, the region of the liquid crystal layer is a light shielding region. Therefore, a transmission area and a barrier light-shielding area can be formed. In the following, the easy transmission axis is also simply referred to as the transmission axis.
  • the parallax barrier element of the present invention further includes a pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates, wherein at least one transparent electrode substrate of the pair of transparent electrode substrates;
  • a phase difference plate (hereinafter, also referred to as an 2 plate) having a half wavelength of incident light is further disposed in a gap between the polarizing plate and the transparent electrode substrate.
  • the polarizers of the present invention may be arranged such that their easy transmission axis directions are substantially orthogonal to each other.
  • the directions of easy transmission axes of the pair of polarizing plates are substantially orthogonal to each other, by disposing the two plates so that the polarization plane rotates 90 °, polarized light transmitted through the light-transmitting resin layer is emitted. Through the polarizing plate on the side. That is, the region of the translucent resin layer is a transmissive region.
  • the polarization transmitted through the liquid crystal layer is ⁇ / 2
  • the polarization plane is rotated by 0 ° or 180 ° by the ratio of the plate and the liquid crystal layer / 2, so that the polarization direction of the incident light does not change. Since the directions of easy transmission axes of the pair of polarizing plates are substantially orthogonal to each other, polarized light transmitted through the liquid crystal layer does not transmit through the polarizing plate on the emission side. That is, the region of the liquid crystal layer is a light shielding region. Therefore, it is possible to form a parallel-spray element having good light-shielding performance.
  • the translucent resin layer also has a function of a spacer for keeping a gap between the pair of transparent electrode substrates constant. Thereby, the formation of the spacer can be performed simultaneously with the formation of the barrier pattern, so that the manufacturing process is simplified.
  • the method for manufacturing a parallax barrier element of the present invention includes a step of applying a light-transmitting resin material on the transparent electrode substrate, and exposing and developing the light-transmitting resin material through a photomask. And baking each step of forming the light-transmitting resin layer.
  • the translucent resin material typically has a substantially isotropic refractive index.
  • a light-transmitting resin layer patterned in a stripe shape or a matrix shape is formed by photolithography. It can be formed with high dimensional accuracy.
  • a liquid crystal display device can be formed using a general photolithography process in the manufacturing process, there is no need to introduce a new process, and manufacturing is easy.
  • the display device of the present invention includes the parallax barrier element of the present invention, and an image display element having a first pixel portion forming the first image and a second pixel portion forming the second image.
  • the image display element is a display element that is not a self-luminous type, for example, a liquid crystal display element
  • a light source an area light type backlight in which a lamp such as a cold cathode fluorescent tube is arranged below the surface of a parallax barrier element or an image display element, and an edge light type back light in which the lamp is arranged on the end face of a light guide plate And the like.
  • the first pixel portion may be a left-eye pixel portion, and the second pixel portion may be a right-eye pixel portion. This allows switching between stereoscopic display and planar display Display device can be obtained.
  • the liquid crystal layer switches between a first display and a second display, for example, a three-dimensional display (three-dimensional image) and a two-dimensional display (two-dimensional display) by switching between light shielding and transmission in accordance with an electric signal given to the pair of transparent electrodes. Is preferably switched and displayed.
  • the gap between the pair of transparent electrodes is divided into a region filled with a translucent resin and a region filled with a liquid crystal material having a refractive index anisotropy.
  • Light from the light source is linearly polarized by the polarizing plate.
  • the linearly polarized light source (polarized light) is filled with a translucent resin.
  • the refractive index of the light-transmitting resin layer is typically substantially isotropic, so that even if the light passes through the light-transmitting resin layer, the polarization state is maintained as it is, and the parallax barrier element is maintained.
  • the polarization state changes according to the alignment state of the liquid crystal layer. Therefore, the polarization state can be separated according to the divided regions by the above configuration.
  • the transmission portion and the barrier light-shielding portion can be formed. Further, a stereoscopic image can be displayed by combining the left-eye pixel portion and the right-eye pixel portion with an image display element having each of them.
  • the polarized light emitted from the region filled with the liquid crystal material has the same polarization state as the polarized light emitted from the region filled with the translucent resin, and the polarized light emitted from both regions is the same as that of the parallax barrier element.
  • the light can pass through the polarizing plate disposed on the emission side. Therefore, the parallax barrier disappears, and a bright and easy-to-view two-dimensional image can be displayed.
  • the barrier light-shielding region filled with the liquid crystal material is given to the transparent electrode.
  • the light shielding / transmission is switched by the electric signal, whereby the display device can switch and display the three-dimensional image and the two-dimensional image.
  • the display device of the present invention can be used not only as the above-described stereoscopic image display device using binocular parallax, but also as a display that allows left and right observers of the display screen to see different images.
  • the display device of the present invention when used for a display of power navigation, when the light shut-down function of the parallax barrier element is enabled, the driver on the driver seat side and the passenger on the passenger seat side communicate with each other. Different images can be viewed, and when the optical shutter function of the parallax barrier element is disabled, the driver and the passenger may be able to view the same image.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the stereoscopic image display device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-76110.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-76110.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-76110. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the display device of the present invention is not limited to the following stereoscopic image display device.
  • a display device that displays different images to a plurality of observers may be used.
  • the arrangement pattern of the light-shielding portion and the transmissive portion of the parallax barrier element is appropriately adjusted so that the light of each image is separated as images to be observed by a plurality of observers at a predetermined distance. Just set it.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the stereoscopic image display device according to the first embodiment.
  • the stereoscopic image display device of the present embodiment is provided on the back side of the parallax barrier element 1 OA having an optical shutter function and the parallax barrier element 10 A (opposite to the observer side, the same applies hereinafter).
  • the image display element 20 has a pixel section 101 for displaying a right-eye image and a pixel section 102 for displaying a left-eye image.
  • the parallax barrier element 10 A includes, for example, a pair of transparent electrode substrates 1 and 2 made of glass or the like having a transparent electrode, and a pair of polarizing plates 3 and 3 provided outside the pair of transparent electrode substrates 1 and 2. And 4.
  • Each of the pair of transparent electrode substrates 1 and 2 has an alignment film (not shown) which is subjected to an alignment process in a predetermined direction on the surfaces facing each other.
  • the parallax barrier element 1OA is also referred to as a liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel 1 OA includes a barrier light-shielding region 1 1 1 for separating light from the pixel unit 101 for displaying the right-eye image and light from the pixel unit 102 for displaying the left-eye image, and a right-eye image.
  • a liquid crystal layer 11 is formed in the barrier light-shielding region 1 11 in the gap between the pair of transparent electrode substrates 12.
  • a translucent resin layer 12 having a substantially isotropic refractive index is formed in the transmissive region 112 between the pair of transparent electrode substrates 1 and 2.
  • the translucent resin layer 12 also has a function as a spacer for keeping the gap between the pair of transparent electrode substrates 1 and 2 constant.
  • the width (L b) of the barrier light-shielding region 1 11 and the width (L a) of the transmission region 1 1 2 satisfy the relationship of La ⁇ Lb. This ensures good standing without crosstalk A body image can be obtained.
  • the liquid crystal panel 1OA is arranged on the front of the image display element 20.
  • a liquid crystal panel 1 OA and an image are displayed. Even if the front and rear arrangement of the display element 20 is reversed, there is no problem.
  • the image display device 20, the liquid crystal panel 10 A, and the backlight (light source) may be arranged in this order from the observer side.
  • the liquid crystal layer 11 is a liquid crystal layer 11 of a parallel (homogeneous) orientation including a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy, and has a luminance of 2 when no voltage is applied. .
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device of the present embodiment.
  • the display principle when no voltage is applied to the liquid crystal panel 1OA functioning as a parallax barrier element, in other words, when displaying a three-dimensional image, will be described with reference to FIG.
  • the transmission axis directions of the polarizing plates 3 and 4 are set substantially parallel to each other. Further, the orientation direction of the liquid crystal layer 11 is desirably set at 45 ° with respect to the transmission axis direction of the polarizing plates 3 and 4.
  • the symbols represented by X or Y indicate the directions of the polarization planes, respectively, and the symbols X and Y indicate that the respective polarization planes are substantially orthogonal.
  • the barrier light-shielding region 111 on which the liquid crystal layer 11 is formed has a white display, and a parallax barrier can be formed.
  • the light-transmitting resin layer 12 has almost no refractive index anisotropy. Hold the upper side polarized light on the output side It is incident on the plate 3. Since the transmission axis directions of the upper polarizing plate 3 and the lower polarizing plate 4 are set substantially parallel to each other, the light emitted from the light-transmitting resin layer 12 passes through the upper polarizing plate 3. As a result, the transmissive area 112 on which the translucent resin layer 12 is formed is in a bright state, and the right-eye image and the left-eye image can be displayed individually.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device of the present embodiment.
  • the display principle when a voltage is applied to the polarization separating liquid crystal panel 10A, in other words, when displaying a two-dimensional image, will be described with reference to FIG.
  • the liquid crystal layer 11 in the present embodiment is a liquid crystal layer of a parallel (homogeneous) orientation including a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy as in the first embodiment, It has 2 review options.
  • FIG. 4 shows a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device of the present embodiment. It is sectional drawing. The display principle when no voltage is applied to the liquid crystal panel 10A functioning as a parallax barrier element, in other words, when displaying a three-dimensional image, will be described with reference to FIG.
  • the stereoscopic image display device of the present embodiment has a Z 2 plate 5 disposed in a gap between an upper transparent electrode substrate 1 and an upper polarizing plate 3 opposed thereto.
  • the transmission axis directions of the pair of polarizing plates 3 and 4 are set so as to be substantially orthogonal to each other.
  • the orientation direction of the liquid crystal layer 11 is desirably set at 45 ° with respect to the transmission axis direction of the lower polarizing plate 4.
  • the polarization direction of the liquid crystal layer 11 is changed by 90 ° due to the wavelength (e / 2) of the liquid crystal layer 11. It becomes.
  • the polarized light emitted from the liquid crystal layer 11 is turned again by ⁇ 90 ° by the ⁇ / 2 plate 5 arranged on the emission side, and is returned to the original polarization state. Since the transmission axis directions of the pair of polarizing plates 3 and 4 are set to be substantially orthogonal to each other, linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 11 cannot transmit through the upper polarizing plate 3. Therefore, the barrier light-shielding region 1 11 in which the liquid crystal layer 11 is formed has a dark display, and a parallax spur can be formed.
  • the transmissive area 112 where the translucent resin layer 12 is formed is in a bright state, and the right-eye image and the left-eye image can be displayed individually. Therefore, when no voltage is applied to the liquid crystal panel 1OA that performs polarization separation, the barrier light-shielding region 111 forms a parallax barrier, so that a three-dimensional image can be displayed.
  • FIG. 5 shows a display principle of two-dimensional image display by the three-dimensional image display device of the present embodiment. It is sectional drawing. The display principle when a voltage is applied to the polarization separation liquid crystal panel 1OA, in other words, when displaying a two-dimensional image, will be described with reference to FIG.
  • the barrier light-shielding region 1 11 in which the liquid crystal layer 11 is formed is in a bright state.
  • Light transmitted through the translucent resin layer 12 is transmitted through the upper polarizer 3 as in the case of displaying a three-dimensional image, so that the transmissive region 1 1 2 where the translucent resin layer 12 is formed It will be clear. Therefore, when a voltage is applied to the liquid crystal panel 1 OA, which functions as a parallax sparia, the parallax barrier disappears electrically, and the barrier light-shielding region 111 on which the liquid crystal layer 11 is formed and the light-transmitting resin layer 1 Since the transmission region 1 1 2 in which 2 is formed is in a bright state, a bright two-dimensional image can be displayed.
  • a parallax barrier can be formed by applying no voltage to the region (barrier light-shielding region) 111 of the liquid crystal panel 1OA where the liquid crystal layer 11 is formed. Therefore, by forming the image display element 20 as a three-dimensional display image of the right-eye image and the left-eye image and forming a parallax barrier on the liquid crystal panel 10A, a three-dimensional image can be observed.
  • a voltage is applied to the liquid crystal panel 1OA used as a parallax barrier element, the parallax barrier disappears, and the two-dimensional image is displayed. be able to. Therefore, according to the stereoscopic image display devices of Embodiments 1 and 2, switching between a two-dimensional image and a three-dimensional image can be easily performed.
  • Embodiments 1 and 2 have described the case where the liquid crystal layer 11 having a parallel (homogeneous) orientation including a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is used.
  • a case where the liquid crystal layer 11 in Embodiments 1 and 2 is changed to a vertically aligned liquid crystal layer including a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy will be described.
  • this liquid crystal layer of vertical alignment is At the time of addition, it has a person's / day setting.
  • the liquid crystal layer 1 1 of the vertically aligned dielectric anisotropy ⁇ £ contains a negative liquid crystal material, compared positive dielectric and the liquid crystal layer 1 1 of parallel orientation including anisotropic liquid crystal material, no voltage is applied And the orientation state when voltage is applied are just reversed. Specifically, when no voltage is applied, the liquid crystal layer 11 exhibits vertical alignment as shown in FIGS. Since the liquid crystal layer 11 does not have a resolution, both of the light passing through the liquid crystal layer 11 and the light transmitting resin layer 12 pass through the upper polarizer 3. Therefore, the barrier light-shielding region 111 on which the liquid crystal layer 11 is formed and the transmission region 112 on which the light-transmitting resin layer 12 is formed are both in a bright state.
  • the liquid crystal layer 11 when a voltage is applied, the liquid crystal layer 11 has a negative dielectric anisotropy, and thus exhibits a parallel alignment as shown in FIGS. Since the resolution when the voltage is applied to the liquid crystal layer 11 is set to ⁇ , the polarization plane of the polarized light incident on the liquid crystal layer 11 rotates 90 °. In this case, as described in the first and second embodiments, the linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer 11 cannot transmit through the upper polarizer 3, so that the barrier light-shielding region 1 11 1 displays a black light.
  • a two-dimensional image can be displayed without a voltage applied, and in a state with a voltage applied.
  • Three-dimensional image display can be performed.
  • Embodiments 1 to 3 by appropriately selecting the characteristics of the liquid crystal layer 11, for example, by appropriately selecting the positive / negative, parallel or vertical alignment state of the dielectric anisotropy, no voltage is applied.
  • the two-dimensional image display or the three-dimensional image display can be arbitrarily set in the applied and applied states.
  • a stereoscopic image display device using a twisted nematic ( ⁇ ) orientation liquid crystal layer 11 will be described.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a display principle of three-dimensional image display by the three-dimensional image display device according to the fourth embodiment.
  • the liquid crystal layer 11 has a TN orientation. Except for being a liquid crystal layer, it has the same configuration as the stereoscopic image display device of the first embodiment.
  • the transmission axis directions of the polarizing plates 3 and 4 are set substantially parallel to each other.
  • the pair of substrates 1 and 2 and the alignment films formed thereon are subjected to alignment processing in directions substantially orthogonal to each other. That is, the TN orientation is set.
  • the barrier light-shielding region 111 on which the liquid crystal layer 11 is formed has a dark display, and a parallax barrier can be formed.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 11 rise in the direction between the electrodes as in the first embodiment, so that the liquid crystal layer 11 is formed.
  • the barrier light-shielded area 1 1 1 is in a bright state (see FIG. 3). Further, light transmitted through the light-transmitting resin layer 12 passes through the upper polarizing plate 3 as in the case of displaying a three-dimensional image, so that a light-transmitting region where the light-transmitting resin layer 12 is formed is formed. 1 1 2 is in the bright state.
  • the parallax barrier disappears electrically, and the barrier light-shielding region 1 1 1 on which the liquid crystal layer 1 1 is formed and the translucent resin layer 1 2 are removed. Since the formed transmissive regions 1 1 and 2 are all in a bright state, a bright two-dimensional image can be displayed.
  • the image display element 20 is used as a three-dimensional display image of a right-eye image and a left-eye image, and a parallax barrier is formed on the liquid crystal panel 10A, thereby obtaining a three-dimensional image. Can be observed.
  • a voltage is applied to the liquid crystal panel 1OA used as a parallax barrier element (in the case of parallel alignment or TN alignment) or not (in the case of vertical alignment).
  • the parallax barrier can be eliminated and a two-dimensional image can be displayed. Therefore, according to the three-dimensional image display device of the present invention, switching between a two-dimensional image and a three-dimensional image can be easily performed.
  • the liquid crystal panel 1 OA described in Embodiments 1 to 4 is combined with an image display element 20 including a pixel portion 101 for displaying a right-eye image and a pixel portion 102 for displaying a left-eye image, thereby achieving A three-dimensional image display device capable of electrically switching between a three-dimensional image and a three-dimensional image is obtained.
  • an image display element 20 a flat panel display such as a liquid crystal display panel, an organic or inorganic EL display panel, a PDP (plasma 'display' panel), or a fluorescent display tube can be used.
  • the pixel array of the image display element 20 is not limited to the stripe array, but may be a Dell array, a mosaic array, a square array, or the like.
  • a monochrome or full color display panel can be used.
  • the liquid crystal layer may have a memory property.
  • the liquid crystal layer 11 is formed from a ferroelectric liquid crystal material, it is only necessary to energize the liquid crystal panel 1OA as a laxvarier element only at the time of switching between two-dimensional and three-dimensional. Become. .
  • a PVA film 50 is formed on the entire surface of the transparent support plates 60 and 61 (in a transparent manner). Therefore, when the PVA film 50 thermally contracts, the transparent support plates 60 and 61 tend to contract.
  • the light-transmitting resin layer 12 can be formed in a stripe shape by forming a stripe barrier plate or the like. Therefore, even if the translucent resin layer 12 is thermally shrunk, the effect of the thermal shrinkage of the translucent resin layer 12 on the substrates 1 and 2 is such that the translucent resin layer 12 is formed entirely. Smaller than if you were.
  • ITO indium tin oxide
  • the lower substrate 2 will be described as an example, but the upper substrate 1 can be manufactured in the same manner as the lower substrate 2.
  • the transparent electrode may be a patterned electrode, it is preferable in terms of a manufacturing process to use a non-patterned (even surface) electrode.
  • a generally available substrate with ITO may be used.
  • a negative resist type photosensitive acryl-based resin material is applied as a light-transmitting resin to the substrate 2 on which the ITO is formed by spin coating or the like.
  • development is performed using, for example, an aqueous solution of NaOH or the like, followed by baking, whereby the light-transmitting resin layer 12 having a function of a spacer can be formed. Since the translucent resin layer 12 also has a spacer function, there is no need to separately form or disperse a spacer, and the manufacturing process is simplified.
  • an alignment film (not shown) made of, for example, polyamic acid is applied to the lower substrate 2 by a printing method, and baked. Furthermore, the lower substrate 2 can be obtained by performing an alignment treatment by, for example, a rubbing method. Note that, if necessary, an insulating film may be formed in a gap between the alignment film and the transparent electrode.
  • a peripheral sealing material is printed on one of the upper substrate 1 and the lower substrate 2 by, for example, a printing method, and calcination is performed to remove a solvent component in the sealing material.
  • a liquid crystal material is injected from an injection port formed in the peripheral sealing material, and the injection port is sealed, whereby the liquid crystal layer 11 is formed.
  • a liquid crystal material may be injected by a dispenser method instead of the dip method.
  • a peripheral sealing material without an inlet is formed on one of the substrates, the liquid crystal material is dropped into the frame of the peripheral sealer unit, and the substrates 1 and 2 are attached to each other. Layer 11 may be formed.
  • the liquid crystal panel 10A can form a lax barrier pattern using photolithography, which is commonly used in the manufacturing process of liquid crystal display devices. And can be manufactured. Specifically, the light-transmitting resin layer 12 is formed by using general photolithography. Accordingly, a fine barrier pattern can be formed with high pattern dimension accuracy. Further, even when a fine parallax barrier is required, since there is no need to pattern the transparent electrode, a failure in switching between light shielding and transmission due to disconnection of the transparent electrode does not occur.
  • the parallax barrier pattern can be arbitrarily selected according to the pixel pattern of the image display element 20, such as a stripe barrier pattern, a matrix barrier pattern, a diagonal barrier pattern having a stepwise opening, and the like. Further, since the barrier pattern can be formed by a photolithography method, an arbitrary pattern shape such as a linear shape or a curved shape can be selected.
  • the liquid crystal panel 1 OA as a parallax sparger element in this example was manufactured by the following steps. First, a solution of a negative resist for spacer (“JNPC-77” (trade name) manufactured by JSR Corporation) was applied onto a substrate 2 made of glass with ITO (not shown). And spun at 2000 rpm for 1 minute to apply. Pre-baking was performed at 120 ° C for 10 minutes in a clean oven to remove the residual solvent in the spacer. Exposure was performed using a photomask so that a desired translucent resin pattern of the liquid crystal panel 1 OA was obtained.
  • JNPC-77 negative resist for spacer
  • an alignment film made of polyamic acid was formed and baked at 250 ° C for 30 minutes in a clean open.
  • the fired alignment film was subjected to an alignment treatment by rubbing so as to have a desired alignment direction, and a lower substrate 2 was obtained.
  • Upper substrate 1 was obtained in the same manner as lower substrate 2.
  • a peripheral seal material (“XN-21S” (trade name) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was formed on the upper substrate 1 using a screen plate in which a frame-shaped seal shape was patterned. In order to remove the residual solvent in the seal material, it was heated at 100 ° C for 30 minutes in a clean oven. The upper and lower substrates 1 and 2 were bonded and baked at 200 ° C. for 60 minutes.
  • the liquid crystal layer 11 was formed in the parallel barrier region 111.
  • a pair of polarizers 3, 4 (“SE G 1425 DU ”(manufactured by Nitto Denko Corporation) was attached to the upper and lower substrates 1 and 2 to obtain the polarization separation liquid crystal panel 10 A of the present example having an optical shutter function.
  • a parallel (homogeneous) orientation liquid crystal layer 11 containing a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy was used.
  • the liquid crystal layer 11 has a Z2 reduction when no voltage is applied.
  • the transmission axis directions of the polarizing plates 3 and 4 are set substantially parallel to each other.
  • the transmission axis directions of the polarizing plates 3, 4 are set substantially parallel to each other.
  • the orientation direction of the liquid crystal layer 11 is set at 45 ° with respect to the transmission axis direction of the polarizing plates 3 and 4.
  • the width (L b) of the rear light-shielding region 111 is smaller than the width (L a) of the light-transmitting region 112, crosstalk is poor and a good stereoscopic image cannot be obtained. Therefore, it is necessary to satisfy La ⁇ Lb to obtain a good stereoscopic image without crosstalk.
  • the liquid crystal panel 10A for polarization separation shown in Embodiments 1 to 4 was separately manufactured.
  • these liquid crystal panels 1 OA the alignment method of the liquid crystal layer 11, the positive / negative of the dielectric anisotropy of the liquid crystal layer, the arrangement of the pair of polarizing plates in the transmission axis direction, Contrast between the liquid crystal layer 11 (barrier light-shielding region) and the translucent resin layer 12 (that is, the luminance of the translucent resin layer 12 / the luminance of the liquid crystal layer 11.
  • “CR” is used. Notation
  • the ⁇ / 2 plate 5 may be disposed in either the gap between the upper substrate 1 and the polarizing plate 3 or the gap between the lower substrate 2 and the polarizing plate 4.
  • a two-dimensional retardation plate “NRF” made of polycarbonate manufactured by Nitto Denko Corporation was used as the plate 5. This person / 2 plate has a 260 nm retardation.
  • the contrast measurement between the translucent resin layer 12 and the liquid crystal layer 11 was performed using BM5 (color luminance meter) manufactured by TOPCON.
  • BM5 color luminance meter
  • the parallel alignment and the TN alignment were measured without applying a voltage, and the vertical alignment was measured by applying a 10 VZ200 Hz rectangular wave.
  • the barrier light-shielding region 1 1 1 in which the liquid crystal layer 1 1 is formed is in a bright state, and a bright and excellent 2D image display can be confirmed. did it. Since the transmittance of the liquid crystal layer 11 changes according to the drive voltage, a brighter two-dimensional image can be displayed by setting the drive voltage higher.
  • the barrier light-shielding region 1 1 1 in which the liquid crystal layer 11 is formed is in a bright state by applying no voltage to the lax barrier device, thereby providing a bright and excellent two-dimensional structure.
  • the image display could be confirmed.
  • Upper and lower substrates 1 and 2 were formed in the same manner as in Example 1.
  • a nematic liquid crystal material (“ZLI 2293” (trade name) manufactured by Merck)
  • ZLI 2293 trade name
  • Merck a nematic liquid crystal material
  • a pair of polarizing plates 3 and 4 were attached to the upper and lower substrates 1 and 2 in the same manner as in Example 1 to obtain a polarization separation liquid crystal panel 1 OA of this example having a light shirt function.
  • the liquid crystal panel 1 OA obtained above is transmitted through a 3D image display and a 2D image display using a colorimeter (0 ⁇ (0] ⁇ 8) ⁇ 17 (color luminometer)).
  • the transmittance was measured for the conductive resin layer 12 and the liquid crystal layer 11 (barrier light-shielding portion) when displaying a three-dimensional image (without voltage). ),
  • the transmittance of the translucent resin layer 12 is 39.8%, while the transmittance of the liquid crystal layer 11 (barrier light-shielding portion) is less than 1%. It can be seen that functions as a light shirt when displaying a three-dimensional image.
  • the transmissivity of the translucent resin layer 12 was a constant transmissivity irrespective of whether a voltage was applied or not, and was 40.1%.
  • the transmittance of the liquid crystal layer 11 depends on the applied voltage, and the transmittance increases as the applied voltage increases.
  • the liquid crystal panel 1 OA used in this example had a transmittance of 35.4% when a 200 Hz rectangular wave of 5 V was applied, and the transmittance difference between the light-transmitting resin layer 12 and the liquid crystal layer was small. It is large, and the panning of the barrier light-shielding part is visually confirmed.
  • the transmittance of the liquid crystal layer 11 (barrier light-shielding portion) was 41.1%, and the transmittance difference was almost eliminated. Therefore, the pattern of the rear light-shielding portion could not be visually confirmed, and an image having excellent in-plane transmittance uniformity could be obtained.
  • the transmittance between the light-transmitting resin layer 12 and the liquid crystal layer 11 at the time of displaying a two-dimensional image can be easily adjusted by adjusting the applied voltage as described above. .
  • the parallax barrier element of the present invention forms a parallax barrier by providing a transmissive portion filled with a translucent resin and a barrier light-shielding portion filled with a liquid crystal material between a pair of transparent electrode substrates. I do.
  • a three-dimensional image based on binocular parallax can be displayed.
  • the entire area of the parallax barrier element can be displayed brightly.
  • a bright display can be obtained by applying a voltage in the case of the parallel alignment and the TN alignment, and by applying no voltage in the case of the vertical alignment. Therefore, in the case of a three-dimensional image display device, a bright two-dimensional image can be displayed.
  • the parallax barrier element of the present invention is a liquid crystal panel having a very simple configuration, and is easy to manufacture.
  • the parallax barrier element of the present invention is formed between a pair of transparent electrode substrates.
  • the translucent resin layer has a function of a spacer that keeps a gap between the pair of transparent electrode substrates constant. Therefore, since the entire transmission portion supports the gap between the pair of transparent electrode substrates as a spacer, the uniformity of the in-plane cell thickness of the liquid crystal panel as a parallax barrier element can be reduced for a large stereoscopic image display device. This is also advantageous.
  • the light-transmitting resin layer formed between the pair of transparent electrode substrates of the liquid crystal panel as the parallax barrier element of the present invention uses the same photolithography method that is often used in the ordinary liquid crystal display device manufacturing process. Then, it can be formed. Therefore, it is not necessary to introduce any new process, and it is possible to manufacture a parallax barrier device with a very simple process and excellent dimensional accuracy of the barrier pattern.
  • liquid crystal panel as a parallax sparger element of the present invention, since it is not particularly necessary to perform the patterning of the transparent electrode of the transparent electrode substrate, a disconnection failure or the like may occur even when a fine barrier pattern is formed. There is no. Therefore, the production yield can be improved.
  • a three-dimensional image display device When a three-dimensional image display device is prepared using a liquid crystal panel as a parallax barrier element of the present invention, a three-dimensional image display can be performed in a state where no voltage is applied by setting the alignment method of the liquid crystal layer to parallel or TN alignment. , And a two-dimensional image can be displayed in a voltage applied state. In addition, by using a half-plate in combination, even better barrier performance is exhibited, and a very good three-dimensional image can be obtained. On the other hand, by setting the alignment method of the liquid crystal layer to vertical alignment, a two-dimensional image can be displayed in a state where no voltage is applied, and a three-dimensional image can be displayed in a state where voltage is applied. Further, by using the two plates together, even better barrier performance is exhibited, and a very good three-dimensional image can be obtained.
  • a fine barrier pattern can be formed with high dimensional accuracy by using a conventional liquid crystal display device manufacturing process. Further, according to the parallax barrier element of the present invention, the barrier pattern can be electrically displayed and hidden. Therefore, for example, by combining the left-eye pixel portion and the right-eye pixel portion with the respective image display elements, it is possible to obtain a three-dimensional image display device in which a three-dimensional image and a two-dimensional image are switched and displayed.
  • the parallax barrier element of the present invention can be used for a display device that simultaneously displays different images.
  • the present invention can be used for a stereoscopic image display device (three-dimensional display) using binocular parallax or a display in which observers on the left and right sides of a display screen can see different images.
  • a stereoscopic image display device three-dimensional display
  • PDAs Personal Digital Assistance
  • displays for personal computers LCD TVs
  • medical displays displays for car navigation systems
  • amusement devices such as games for pachinko machines, etc.

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Abstract

　パララックスバリア素子は、透明電極がそれぞれ形成された一対の透明電極基板を有する。一対の透明電極基板の間隙には、第１方向から視認される第１画像の光および前記第１方向と異なる第２方向から視認される第２画像の光をそれぞれ分離するバリア遮光部と、前記第１画像の光および前記第２画像の光をそれぞれ透過させる透過部とが形成されている。バリア遮光部には液晶層が形成され、透過部には透光性の樹脂層が形成されている。

Description

パララックスバリア素子、 その製造方法および表示装置 技術分野
本発明は、特殊な眼鏡を必要とせずに、複数の視点に対して異なる画像および同 明
じ画像を切り換えて視認可能とするパララックスバリア素子およびその製造方法 に関する。 また本発明は、 パララックスバリア素子を備えた表示装置に関する。
田
背景技術 従来、眼鏡を利用せずに三次元画像を表示する方式として種々の方式が提案されて いる。 このような方式の一つとして、 レンチキュラーレンズ方式が知られている。 レンチキユラ一は、多数の小さなレンズが組み込まれたものであり、 レンチキユラ 一を用いて右目用画像を右目に、左目用画像を左目に到達するように、光の進行方 向を制御している。 しかしながら、 レンチキュラーレンズ方式では、 一般的には、 三次元画像と二次元画像を切り換えて表示することができないという問題点があ つた。
三次元画像の他の表示方式としては、 パララックス （視差）パリア方式が提案さ れている。この方式では、バリァストライプと呼ばれる細かいストライプ状の遮光 スリットが用いられる。例えば、 遮光スリットの後方の一定間隔離れた位置に、 ス トライプ状の右目用画像および左目用画像を交互に表示し、遮光スリッ トを介して 見ることにより、観察者の右目には右目用画像のみを届け、左目には左目用画像の みを届けるように設定する。これにより、眼鏡無しで立体画像を見ることができる。 このような方式では、バリアとしての遮光部と透過部とが固定されている。 したが つて、 二次元画像を見ようとした場合、 遮光部が障害となるので、 明るい二次元画 像が得られないという問題点があつた。
特閧平 5— 1 2 2 7 3 3号公報には、一方の液晶表示パネルには三次元画像を表 示し、 他方の液晶表示パネルを用いて電子的にバリアストライプ像を発生させて、 三次元画像を立体視する方法が開示されている。この方法によれば、二次元画像を 表示させる場合には、目障りとならないようにバリアストライプ像を消去させて表 示することができる。このため、明るく且つ見やすい二次元画像を表示することが でき、 三次元画像と二次元画像の切り換えが可能となる。 このような技術の場合、 バリアストライプ像を表示するための液晶表示パネルの透明電極形状を 、'リァス トライプの形状に応じてパ夕一二ングする必要がある。特に、透明電極のパ夕一二 ングには、エッチングなどにより行う必要があるので、微細な電極パターンを形成 しょうとすると、 しばしば断線が発生して、歩留まりが低下するという問題点があ つた。
特開平 8— 7 6 1 1 0号公報には、液晶パネルとパターニングされた偏光素子と を組み合わせて、バリアストライプを発生させ、画像を立体視する方法が開示され ている。図 7は、特閧平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置の 概略を示す断面図である。図 7を参照しながら特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に開示 された三次元画像表示装置を説明する。
バリアストライプを発生させるための液晶パネル 1 0 Bは、右目用画像の画素部 1 0 1および左目用画像の画素部 1 0 2を備えた画像表示手段 2 0 Bの前面に設 けられている。液晶層 3 3は、例えばガラスなどからなる基板 3 1， 3 2に挟持さ れている。下基板 3 2と画像表示手段 2 0 Bとの間には、偏光板 3 4が設けられて いる。
上基板 3 1の上面には、パ夕一ニングされた偏光板 3 0 Bが配置されている。偏 光板 3 0 Bは、偏光機能を有する偏光領域 5 1と偏光機能を持たない無偏光領域 5 2とに分割された、 ポリビニルアルコールからなる偏光フィルム （以下、 「P VA フィルム」 と記述する） 5 0を有している。 P VAフィルム 5 0は、 例えばトリア セチルセルロース （以下「T A C」 と記述する）やガラスなどからなる透明支持板 6 0で挟持されている。これにより、パターニングされた偏光板 3 0 Bが形成され る。
図 8は、特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置による三 次元画像表示の表示原理を示す断面図である。図 8を参照しながら、三次元画像の 表示原理を説明する。偏光板 3 4の偏光方向と偏光板 3 0 Bの偏光領域 5 1におけ る偏光方向とが直交するように設定する。液晶パネル 1 0 Bに電圧を印加して、液 晶層 3 3中の液晶分子を立ち上がらせることにより、偏光領域 5 1がバリアとなる。 また、 無偏光領域 5 2は、 偏光方向に関わらず、 光を透過させる。 したがって、 偏 光領域 5 1を画素部 1 0 1 , 1 0 2に対するパララックスバリアとなるように形成 することにより 、'ララックスバリア方式による三次元画像を表示することができ る o
図 9は、特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置による二 次元画像表示の表示原理を示す断面図である。図 9を参照しながら二次元画像の表 示原理について説明する。液晶パネル 1 0 Bの電圧無印加状態では、偏光領域 5 2 が光透過可能な状態となる。.したがって、偏光領域 5 2はバリアとならずに、液晶 パネル 1 0 Bの全面から光が透過する。 このような状態によって、 画素部 1 0 1， 1 0 2の表示画像を二次元画像とすることにより、二次元画像を観察することがで きる。
特閧平 8— 7 6 1 1 0号公報の技術により、微細なバリアストライプパターンで あっても、偏光板 3 0 Bをパ夕一ニングすることにより、電極パターンのエツチン グが不要となる。 したがって、 断線不良が発生せずに、 複雑な形状のバリアストラ イブパターンを形成することができ、二次元画像と三次元画像とが電気的に切り換 え可能な立体画像表示装置を提供することができる。
しかし、特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に開示された偏光板 3 0 Bは、以下の製造 上の欠点がある。偏光板 3 0 Bの製造工程を説明する。延伸させた P V Aフィルム 5 0をガラスや T A Cなどの透明支持体 6 0に貼り付け、 P VAフィルム 5 0上に レジスト膜を形成する。偏光機能を付与させたくない部分 5 2をマスキングした後、 偏光機能を付与するョゥ素あるいは二色性染料で P V Aフィルム 5 0の露出部分
5 1を染色する。
有機高分子（樹脂） フィルム、 特に偏光フィルムとして用いられる P V Aフィル ム 5 0は、ガラスなどの無機材料に比べ、熱や水分などに対して膨張 '収縮し易く、 寸法変動が大きい。 したがって、粘着材を介して P V Aを T A C等の有機高分子系 の基板に貼り付ける場合はいうまでもなく、寸法変動の小さいガラス基板に貼り付 ける場合にさえ、 粘着材層の横ズリにより寸法変動するおそれがある。
P VAフィルム上にレジストパターンをフォトリソ法により形成する場合には、 苛性ソーダ水溶液などの溶剤によるレジスト剥離工程やレジスト仮焼きなどの加 熱工程が必要となる。 そのため、 レジスト （バリア）パ夕一ニングの設計寸法に対 して、実際のレジストパターンの仕上がり寸法が変動し易く、バリアパターン設計 寸法に対してズレが生じてしまう。また、ノ、'リアストライプパ夕一ンを形成した偏 光板 3 0 B、液晶パネル 1 0 Bおよび左右目用の画像を表示する画像表示手段 2 0 Bは、所定の位置に精度良く配置することが必要であり、バリアストライプのパ夕 ―ンが微細化すればするほど位置精度は厳しくなる。
上記のように寸法変動が大きい P VAフィルム 5 0をパ夕一ニングすると、寸法 変動が大きいので、 設計寸法に対して仕上がり寸法にズレが生じる。 したがって、 バリアストライプパターンの寸法精度が悪くなり、さらにバリアストライプパ夕一 ンと画像表示画素パターンとの勘合精度が悪くなるので、 3 D画像表示に悪影響を 及ぼしてしまうという問題点がある。
また、レジストにてパ夕一ニングされた P V Aフィルム 5 0上にヨウ素や二色性 染料で染色するには、従来の液晶表示装置の製造プロセスにはない新たなプロセス を導入する必要があり、 製造が煩雑となるという別の問題点もある。 発明の開示
本発明は、上記問題点に鑑みて完成されたものであって、 その目的の一つは、従 来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く 形成することができ、且つバリアパターンを電気的に表示および非表示することの できるパララックスバリア素子を提供することにある。
本発明のパララックスバリア素子は、透明電極がそれそれ形成された一対の透明 電極基板を有し、前記一対の透明電極基板の間隙には、第 1方向から視認される第 1画像の光および前記第 1方向と異なる第 2方向から視認される第 2画像の光を それそれ分離するバリア遮光部と、前記第 1画像の光および前記第 2画像の光をそ れそれ透過させる透過部とが形成されているパララックスバリア素子であって、前 記バリァ遮光部には液晶層が形成され、前記透過部には透光性の樹脂層が形成され ている。 前記透光性の樹脂層は、 典型的には、 屈折率が略等方性である。
本発明のパララックスバリア素子は、透光性の樹脂で充填された領域と屈折率異 方性をもつ液晶材料が充填された領域に分割されている。偏光板にて直線偏光化さ れた偏光は、透光性樹脂で充填された領域に入射すると、透光性樹脂層の屈折率が 典型的には略等方性であるので、透光性樹脂層を透過してもそのままの偏光状態を 保持する。
一方、屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域では、液晶層に入射した偏 光は、液晶層の配向状態に従って偏光状態が変化する。 したがって、上記の構成に より分割された領域に従って偏光状態を分離することができ、一対の透明電極基板 を挟む一対の偏光板を適当な軸配置となるように設定することにより、透過部とバ リァ遮光部とを形成することができる。
本明細書において 「第 1方向」および「第 2方向」は、 いずれも観察者の視線方 向であり、互いに異なる方向である。例えば、 ある観察者の左目による視線の方向 と右目による視線の方向とは、互いに異なる方向であり、本明細書における「第 1 方向」および「第 2方向」 に相当する。 また、 複数の観察者、 例えば表示面を右側 から見る観察者と左側から見る観察者とでは、それぞれの視線方向が本明細書にお ける 「第 1方向」 および 「第 2方向」 に相当する。
本明細書において「第 1方向から視認される第 1画像」および「第 2方向から視 認される第 2画像」は、互い異なる画像である。異なる画像を視認することによつ て、以下の利点がある。例えばある観察者の左目により視認される画像と右目によ り視認される画像とを異なる画像として、 両眼視差による立体表示が可能となる。 但し、 第 1画像と第 2画像は、相互に関連性を有していなくても良い。例えば、 力 一ナビゲーシヨンのディスプレイに道路交通情報の画像と、これとは関連性のない テレビ放送の画像とを同時に表示してもよい。これにより、運転席側のドライバ一 は道路交通情報の画像を見ながら、助手席側の同乗者はテレビ放送の画像を見るこ とができる。
また、 「画像の光」 とは、 表示素子の画素部から出射された光のみならず、 表示 素子の画素部に入射して、 画像を形成する光をも包含する。
前記バリア遮光部および前記透過部は、前記一対の透明電極基板に平行な面の面 内一方向において交互に配置され、前記面内一方向における前記バリァ遮光部の幅 は、 前記面内一方向における前記透過部の幅以上であることが好ましい。 バリア遮光領域は、第 1画像と第 2画像を表示するために、第 1方向から視認さ れる第 1画像の光と第 2方向から視認される第 2画像の光とを分離する機能を持 つ。例えば立体画像を表示するために、右目用画像の光と左目用画像の光とを分離 する機能を持つ。 しかし、バリア遮光部の幅が透過部の幅よりも狭い場合には、 バ リア遮光領域における画像光の分離機能が低下する。したがって、例えば立体画像 を表示した場合、右目用画像光と左目用画像光が混じった状態で観察者が視認する ので、 二重像（クロストーク）が発生して、 良好な立体画像を観察できないことが ある。
バリア遮光領域の幅（L b ) と透過部の幅 （L a ) を L a≤L bの関係を満たす ように設定することによって 、'リァ遮光領域は良好な画像光分離機能を発現する。 したがって、例えば二重像（クロストーク）のない良好な立体画像を得ることがで きる。
前記液晶層は、誘電率異方性 Δ εが正の液晶材料を含む平行配向の液晶層であり、 電圧無印加時における前記液晶層に入射する光の 1 / 2波長、言い換えれば λΖ 2 (ぇ=入射光波長）のレ夕デ一シヨンを有していても良い。 これにより、液晶層に 入射した偏光は、 平行（ホモジニァス）配向の液晶層によって、 偏光面を回転させ ることができるので、液晶層を透過する偏光と透光性樹脂を透過する偏光との偏光 方向を分離することができる。したがって、一対の透明電極基板を挟む一対の偏光 板を適当な軸配置となるように設定することにより、透過部とバリァ遮光部とを形 成することができる。
前記液晶層は、誘電率異方性 Δ εが負の液晶材料を含む垂直配向の液晶層であり、 電圧印加時における前記液晶層に入射する光の 1ダ 2波長、 言い換えれば人 / 2 (人=入射光波長）のレ夕デーシヨンを有していても良い。液晶層は、誘電率異方 性 Δ εが負の液晶材料を用いた垂直配向であるので、パララックスバリア素子の透 明電極に電圧を印加することにより、配向状態は平行配向へと変化する。電圧印加 時の液晶層のレ夕デ一シヨン （え / 2 ) によって、 偏光面が回転するので、 液晶層 を透過する偏光と透光性樹脂を透過する偏光との偏光方向を分離することができ る。したがって、一対の透明電極基板を挟む一対の偏光板を適当な軸配置となるよ うに設定することにより、 透過部とバリァ遮光部とを形成することができる。 前記液晶層は、 ねじれネマチイヅク （Twisted Nematic )配向液晶層であっても 良い。これにより、液晶層に入射した偏光は、 T N配向の液晶層の旋光性によって、 偏光面を回転させることができるので、液晶層を透過する偏光と透光性樹脂を透過 する偏光との偏光方向を分離することができる。したがって、一対の透明電極基板 を挟む一対の偏光板を適当な軸配置となるように設定することにより、透過部とバ リァ遮光部とを形成することができる。
前記一対の透明電極基板それそれに形成された前記透明電極は 夕一ニングさ れていない共通電極であることが好ましい。透過領域およびバリァ遮光領域は、そ れそれ透光性樹脂層と液晶層により形成されているので、透明電極の微細なパター ニングを必要としない。したがって、透明電極パターンを例えば線状とすることに よる断線不良が発生しないので、 製造歩留りを向上させることができる。
本発明のパララックスバリア素子は、前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光 板をさらに有しており、前記一対の偏光板は、それぞれの透過容易軸方向が互いに 略平行であっても良い。一対の偏光板の透過容易軸方向が互いに略平行であるので、 一方の偏光板から透光性樹脂層に入射する偏光は、他方の偏光板を透過する。すな わち、透光性樹脂層の領域は透過領域となる。一方の偏光板から液晶層に入射する 偏光は、液晶層のレ夕デーシヨンによって偏光状態が変化するので、出射側の偏光 板を透過しにくくなる。 すなわち、 液晶層の領域は遮光領域となる。 したがって、 透過領域とバリア遮光領域を形成することができる。なお、透過容易軸を以下では、 単に透過軸ともいう。
本発明のパララックスバリア素子は、前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光 板をさらに有しており、前記一対の透明電極基板のうちの少なくとも一方の透明電 極基板と、 前記少なくとも一方の透明電極基板に対向する前記偏光板との間隙に、 入射光の 1 / 2波長のレ夕デ一シヨンを有する位相差板 （以下、 え / 2板ともい う。） がさらに配置され、 前記一対の偏光板は、 それそれの透過容易軸方向が互い に略直交していても良い。
一対の偏光板の透過容易軸方向がそれそれ互いに略直交するので、 偏光面が 9 0 ° 回転するようにえ / 2板を配置することにより、透光性樹脂層を透過する偏光 は、出射側の偏光板を透過する。すなわち、透光性樹脂層の領域は透過領域となる。 一方、液晶層のレ夕デ一シヨンが人 / 2であり、液晶層の配向方向と直交するよう に少なくとも一枚の人 2板を配置した場合、液晶層を透過する偏光は、 λ/ 2板 と液晶層のレ夕デ一シヨン人 / 2により、偏光面を 0 ° もしくは 1 8 0 ° 回転させ るので、入射光の偏光方向は変化しない。一対の偏光板の透過容易軸方向がそれそ れ互いに略直交するので、液晶層を透過する偏光は、出射側の偏光板を透過しない。 すなわち、液晶層の領域は遮光領域となる。 したがって、 良好な遮光性能をもつパ ララックスパリァ素子を形成することができる。
前記透光性樹脂層は、前記一対の透明電極基板の間隙を一定に保つスぺーザの機 能を併せ持つことが好ましい。 これにより、バリアパターンの形成と同時に、 スぺ —ザの形成を行うことができるので、 製造工程が簡略化される。
本発明のパララックスバリア素子を製造する方法は、前記透明電極基板上に、透 光性の樹脂材料を塗布する工程と、前記透光性樹脂材料に対して、フォトマスクを 介した露光、現像および焼成の各処理を施して、前記透光性樹脂層を形成する工程 とを有する。なお、前記透光性樹脂材料は、典型的には、屈折率が略等方性である。 本発明のパララックスバリア素子の製造方法によれば、ストライプ状ゃマトリク ス状などにパ夕一ニングされた透光性樹脂層が、フォトリソグラフィ一で形成され るので、微細なバリアパターンをパターン寸法精度良く形成することができる。ま た、液晶表示装置の製造プロセスで一般的なフォトリソ工程を用いて形成すること ができるので、 新たなプロセスを導入する必要がなく、 製造が容易である。
本発明の表示装置は、本発明のパララックスバリア素子と、前記第 1画像を構成 する第 1画素部および前記第 2画像を構成する第 2画素部を有する画像表示素子 とを備える。画像表示素子が自発光型でない表示素子、例えば液晶表示素子の場合 には、前記パララックスバリァ素子および前記画像表示素子よりも観察者から離れ て配置された光源をさらに備えることが望ましい。光源としては、冷陰極蛍光管な どのランプをパララックスバリァ素子や画像表示素子の面の下方に配置するエリ ァライ ト方式バックライ ト、ランプを導光板の端面に配置するエッジライ ト方式バ ックライ トなどが挙げられる。
本発明の表示装置は、前記第 1画素部が左目用画素部であり、前記第 2画素部が 右目用画素部であっても良い。これにより、立体表示と平面表示の切り換えが可能 な表示装置が得られる。
前記液晶層は、一対の前記透明電極に与えられる電気信号に従って遮光/透過が 切り換えられることにより、第 1の表示と第 2の表示、例えば立体表示（三次元画 像） と平面表示 （二次元画像） とが切り換えて表示されることが好ましい。
遮光/透過の切り換えによる第 1の表示と第 2の表示との切り換えについて、立 体表示と平面表示との切り換えを例にして説明する。一対の透明電極の間隙は、透 光性の樹脂で充填された領域と屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域に 分割されている。光源からの光線は、偏光板にて直線偏光化される。パララックス バリァを形成するための光シャヅ夕一機能を有するパララックスバリァ素子に電 圧を印加していない場合、 直線偏光化された光源光（偏光） は、 透光性樹脂で充填 された領域に入射すると、透光性樹脂層の屈折率が典型的には略等方性であるので、 透光性樹脂層を透過しても、そのままの偏光状態を保持して、パララックスバリア 素子から出射する。
一方、屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域は、液晶層の配向状態に従 つて偏光状態が変化する。したがって、上記の構成により分割された領域に従って 偏光状態を分離することができる。透過領域の出射光の偏光方向と偏光板の透過軸 とが合うように、偏光板を配置することにより、透過部とバリァ遮光部とを形成す ることができる。さらに、左目用画素部および右目用画素部をそれそれ有する画像 表示素子と組み合わせることにより、 立体画像を表示することができる。
光シャッ夕一機能を有するパララックスバリア素子による二次元画像表示時（平 行または T N配向の場合には電圧印加時、垂直配向の場合には電圧無印加時）の場 合には、一対の透明電極基板間に充填された液晶分子は立ち上がるので、パララッ クスバリア素子に入射した直線偏光は、液晶層の屈折率異方性の影響を受けること なく、 そのままの偏光状態でパララックスバリア素子から出射する。つまり、液晶 材料が充填された領域を出射する偏光は、透光性樹脂が充填された領域を出射する 偏光と偏光状態が同一であるので、両方の領域を出射する偏光は、パララックスバ リア素子の出射側に配置された偏光板を透過することができる。したがって、パラ ラックスバリアは消失し、 明るく見やすい二次元画像を表示することができる。 . このようにして、液晶材料が充填されたバリア遮光領域は、透明電極に与えられ る電気信号によって遮光/透過が切り換えられ、 これにより、表示装置は、三次元 画像と二次元画像を切り換えて表示することができる。
本発明の表示装置は、両眼視差を利用した上記の立体画像表示装置としてだけで なく、表示画面の左右の観察者がそれそれ異なる画像を見ることができるディスプ レイに利用することができる。例えば、本発明の表示装置を力一ナビゲーシヨンの ディスプレイに利用した場合、パララックスバリァ素子の光シャッ夕一機能を有効 にしたとき、運転席側のドライバーと助手席側の同乗者とが異なる画像を見ること ができ、パララックスバリア素子の光シャヅター機能を無効にしたとき、 ドライバ —と同乗者とが同じ画像を見ることができるようにしても良い。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施形態 1の立体画像表示装置の概略を示す断面図である。
図 2は、実施形態 1の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。
図 3は、実施形態 1の立体画像表示装置による二次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。
図 4は、実施形態 2の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。
図 5は、実施形態 2の立体画像表示装置による二次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。
図 6は、実施形態 4の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。
図 7は、特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置の概略を 示す断面図である。
図 8は、特閧平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置による三 次元画像表示の表示原理を示す断面図である。
図 9は、特開平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置による二 次元画像表示の表示原理を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態 ，
以下、図面を参照しながら、立体画像表示装置を例にして本発明の実施形態を説 明する。但し、本発明の表示装置は以下の立体画像表示装置に限定されるものでは ない。例えば複数の観察者に異なる画像を表示する表示装置であっても良い。この 場合、それぞれの画像の光が、所定の距離をおいた複数の観察者のそれそれが観察 すべき画像として分離されるように、パララックスバリア素子の遮光部と透過部の 配置パターンを適宜設定すれば良い。
(実施形態 1 )
図 1は、実施形態 1の立体画像表示装置の概略を示す断面図である。本実施形態 の立体画像表示装置は、光シャッター機能を有するパララックスバリア素子 1 O A と、パララックスバリァ素子 1 0 Aの背面側（観察者側に対して反対側、以下同じ） に設けられた画像表示素子 2 0と、画像表示素子 2 0よりも背面側に配置されたバ ックライ ト （不図示） とを備える。画像表示素子 2 0は、 右目用画像を表示する画 素部 1 0 1と、 左目用画像を表示する画素部 1 0 2とを有する。
パララックスバリァ素子 1 0 Aは、例えば透明電極を備えたガラスなどからなる 一対の透明電極基板 1， 2と、一対の透明電極基板 1， 2の外側に設けられた一対 の偏光板 3 , 4とを有する。一対の透明電極基板 1 , 2は、それそれ対向する面に、 所定の方向に配向処理された配向膜（図示せず） を有する。以下、 パララックスバ リア素子 1 O Aを液晶パネルとも呼ぶ。
液晶パネル 1 O Aは、右目用画像を表示する画素部 1 0 1からの光および左目用 画像を表示する画素部 1 0 2からの光を分離するバリア遮光領域 1 1 1と、右目用 画像を表示する画素部 1 0 1からの光および左目用画像を表示する画素部 1 0 2 からの光をそれそれ透過させる透過領域 1 1 2とを有する。一対の透明電極基板 1 2の間隙のバリア遮光領域 1 1 1には、 液晶層 1 1が形成されている。
また、一対の透明電極基板 1 , 2の間隙の透過領域 1 1 2には、屈折率が略等方 性の透光性樹脂層 1 2が形成されている。なお、透光性樹脂層 1 2は、一対の透明 電極基板 1， 2の間隙を一定に保つスぺ一ザとしての機能を併せ持つている。 ここで、 バリア遮光領域 1 1 1の幅 （L b ) と、 透過領域 1 1 2の幅 （L a ) と は、 L a≤L bの関係を満たしている。 これにより、 クロストークのない良好な立 体画像を得ることができる。なお、この点については、後述の実施例にて詳述する。 本実施形態では、液晶パネル 1 O Aは画像表示素子 2 0の前面に配置されている。 但し、 バックライ トを光源として用いる液晶表示装置などの表示装置においては、 言い換えれば E L (エレクト口 'ルミネセンス）表示装置などの自発光型表示装置 以外の表示装置においては、液晶パネル 1 O Aと画像表示素子 2 0の前後配置が反 転しても何ら差し支えない。例えば、 観察者側から、 画像表示素子 2 0、 液晶パネ ル 1 0 A、 バックライ ト （光源） の順で配置されていても良い。
次に、図 2および図 3を参照しながら、本実施形態の立体画像表示装置の表示原 理について説明する。なお、 本実施形態では、誘電率異方性が正の液晶材料を含む 平行（ホモジニァス）配向の液晶層 1 1であって、 電圧無印加時において人 2の レ夕デーシヨンを有する場合について説明する。
図 2は、本実施形態の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。図 2を参照しながら、パララックスバリア素子として機能する液晶 パネル 1 O Aに電圧が印加されていないとき、言い換えれば三次元画像表示のとき の表示原理を説明する。偏光板 3， 4それそれの透過軸方向は、互いに略平行に設 定されている。 また、 液晶層 1 1の配向方向は、 偏光板 3、 4の透過軸方向に対し て、望ましくは 4 5 ° に設定されている。 なお、 図 2において、 Xまたは Yで表さ れる記号は、偏光面の方向をそれそれ表し、記号 Xと記号 Yはそれそれの偏光面が 略直交することを表している。
まず、液晶層 1 1を透過する光について説明する。下側偏光板 4によって直線偏 光化された光は、液晶層 1 1に入射すると、液晶層 1 1のレ夕デーシヨン ( Λ/ 2 ) によって、偏光方向が 9 0 ° 旋回された偏光となる。一対の偏光板 3 , 4それそれ の透過軸方向は、互いに略平行に設定されているので、液晶層 1 1を透過した直線 偏光は、上側偏光板 3を透過することができない。 したがって、液晶層 1 1が形成 されているバリア遮光領域 1 1 1は喑表示となり、パララックスバリアを形成する ことができる。
次に、透光性樹脂層 1 2を透過する光について説明する。下側偏光板 4によって 直線偏光化された光は、透光性樹脂層 1 2に入射すると、透光性樹脂層 1 2が屈折 率異方性を殆どもたないので、そのままの偏光状態を保持して、出射側の上側偏光 板 3に入射する。上側偏光板 3と下側偏光板 4それそれの透過軸方向は、互いに略 平行に設定されているので、透光性樹脂層 1 2を出射した光は、上側偏光板 3を透 過する。これにより、透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状態 となり、右目用画像および左目用画像をそれそれ表示することができる。したがつ て、偏光分離を行う液晶パネル 1 O Aの電圧無印加状態では、バリア遮光領域 1 1 1はパララックスバリアを形成するので、 三次元画像を表示することができる。 図 3は、本実施形態の立体画像表示装置による二次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。図 3を参照しながら、偏光分離用液晶パネル 1 0 Aに電圧が印加さ れているとき、 言い換えれば二次元画像表示のときの表示原理を説明する。
まず、液晶層 1 1を透過する光について説明する。電圧印加状態では、液晶層 1 1中の液晶分子が電極間方向に立ち上がつた状態となるので、液晶層 1 1に入射し た直線偏光は、液晶層 1 1の影響を受けることなく、そのままの偏光状態で上側偏 光板 3に入射する。 したがって、液晶層 1 1に入射した直線偏光は、上側偏光板 3 を透過するので、液晶層 1 1が形成されているバリア遮光領域 1 1 1は明状態とな る。
透光性樹脂層 1 2を透過する光については、三次元画像表示時と同様に、上側偏 光板 3を透過するので、透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状 態となる。したがって、パララックスバリアとして機能する液晶パネル 1 O Aの電 圧印加状態では、電気的にパララックスパリァが消滅し、液晶層 1 1が形成された バリア遮光領域 1 1 1および透光性樹脂層 1 2が形成された透過領域 1 1 2は、い ずれも明状態となるので、 明るい二次元画像を表示することができる。
(実施形態 2 )
実施形態 1では、一対の偏光板 3 , 4を用いた場合について説明したが、 必要に 応じて、えノ4板やえ / 2板などの位相差板と偏光板とを組み合わせて用いても良 い。実施形態 2では、位相差板としてえ/ 2板を用いた立体画像表示装置の表示原 理について説明する。なお、 本実施形態における液晶層 1 1は、 実施形態 1と同様 に、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行（ホモジニァス）配向の液晶層であつ て、 電圧無印加時においてえ / 2のレ夕デ一シヨンを有する。
図 4は、本実施形態の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。図 4を参照しながら、パララックスバリア素子として機能する液晶 パネル 1 0 Aに電圧が印加されていないとき、言い換えれば三次元画像表示のとき の表示原理を説明する。
本実施形態の立体画像表示装置は、上側の透明電極基板 1と、 これに対向する上 側偏光板 3との間隙に配置されたえ Z 2板 5を有する。一対の偏光板 3 , 4それそ れの透過軸方向は、互いに略直交するように設定されている。 また、液晶層 1 1の 配向方向は、下側偏光板 4の透過軸方向に対して、望ましくは 4 5 ° に設定されて いる。
まず、液晶層 1 1を透過する光について説明する。下側偏光板 4によって直線偏 光化された光は、液晶層 1 1に入射すると、液晶層 1 1のレ夕デ一シヨン（え/ 2 ) によって、偏光方向が 9 0 ° 旋回された偏光となる。液晶層 1 1から出射した偏光 は、 出射側に配置された λ/ 2板 5により、再び— 9 0 ° 旋回され、 元の偏光状態 に戻される。一対の偏光板 3， 4それそれの透過軸方向は、 略直交するように設定 されているので、液晶層 1 1を透過した直線偏光は、上側偏光板 3を透過すること ができない。したがって、液晶層 1 1が形成されているバリア遮光領域 1 1 1は暗 表示となり、 パララックスパリァを形成することができる。
次に、透光性樹脂層 1 2を透過する光について説明する。下側偏光板 4によって 直線偏光化された光は、透光性樹脂層 1 2に入射すると、透光性樹脂層 1 2が屈折 率異方性を殆どもたないので、そのままの偏光状態を保持して、 え / 2板 5に入射 する。 この偏光は、 え / 2板 5に従って偏光面が 9 0。 回転して、上側偏光板 3に 入射する。すなわち、偏光は、下側偏光板 4の透過軸方向に対して 9 0 ° 回転した 偏光面で、上側偏光板 3に入射する。上側偏光板 3の透過軸方向は、下側偏光板 4 の透過軸方向に対して略直交しているので、上側偏光板 3に入射した偏光は、上側 偏光板 3を透過する。これにより、透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状態となり、右目用画像および左目用画像をそれそれ表示することができ る。 したがって、偏光分離を行う液晶パネル 1 O Aの電圧無印加状態では、 バリア 遮光領域 1 1 1はパララックスバリアを形成するので、三次元画像を表示すること ができる。
図 5は、本実施形態の立体画像表示装置による二次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。図 5を参照しながら、偏光分離用液晶パネル 1 O Aに電圧が印加さ れているとき、 言い換えれば二次元画像表示のときの表示原理を説明する。
まず、液晶層 1 1を透過する光について説明する。電圧印加状態では、液晶層 1 1中の液晶分子が電極間方向に立ち上がった状態となるので、液晶層 1 1に入射し た直線偏光は、液晶層 1 1の影響を受けることなく、そのままの偏光状態でえ / 2 板 5に入射する。 この偏光は、 λ/ 2板 5に従って偏光面が 9 0 ° 回転して、上側 偏光板 3に入射する。一対の偏光板 3 , 4の透過軸方向は、 略直交するように設定 されているので、液晶層 1 1を透過した直線偏光は、上側偏光板 3を透過する。 し たがって、 液晶層 1 1が形成されているバリア遮光領域 1 1 1は明状態となる。 透光性樹脂層 1 2を透過する光については、三次元画像表示時と同様に、上側偏 光板 3を透過するので、透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状 態となる。したがって、パララックスパリアとして機能する液晶パネル 1 O Aの電 圧印加状態では、電気的にパララックスバリアが消滅し、液晶層 1 1が形成された バリア遮光領域 1 1 1および透光性樹脂層 1 2が形成された透過領域 1 1 2は、い ずれも明状態となるので、 明るい二次元画像を表示することができる。
実施形態 1および 2で示すように、液晶パネル 1 O Aの液晶層 1 1が形成された 領域（バリア遮光領域） 1 1 1に電圧を印加しないことによって、パララックスバ リアを形成することができる。したがって、画像表示素子 2 0を右目用画像と左目 用画像との三次元用表示画像とし、液晶パネル 1 0 Aにパララックスバリァを形成 することによって、三次元画像が観察できる。 また、 画像表示素子 2 0に二次元用 表示画像を表示した場合には、パララックスバリア素子として用いる液晶パネル 1 O Aに電圧を印加し、パララックスバリアを消滅させて、二次元画像を表示するこ とができる。 したがって、実施形態 1および 2の立体画像表示装置によれば、二次 元画像と三次元画像の切り換えを容易に行うことができる。
(実施形態 3 )
実施形態 1および 2では、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行（ホモジニァ ス）配向の液晶層 1 1を用いた場合について説明した。本実施形態では、 実施形態 1および 2における液晶層 1 1を、誘電率異方性が負の液晶材料を含む垂直配向の 液晶層に変更した場合について説明する。なお、 この垂直配向の液晶層は、 電圧印 加時において人 / 2のレ夕デーシヨンを有する。
誘電率異方性厶£が負の液晶材料を含む垂直配向の液晶層 1 1は、正の誘電率異 方性の液晶材料を含む平行配向の液晶層 1 1と比較して、電圧無印加時と電圧印加 時の配向状態がちょうど逆転する。具体的には、 電圧無印加時には、 図 3および図 5に示すように、液晶層 1 1は垂直配向を示す。液晶層 1 1はレ夕デーシヨンを持 たないので、液晶層 1 1および透光性樹脂層 1 2をそれそれ透過する光のいずれも、 上側偏光板 3を透過する。したがって、液晶層 1 1が形成されたバリア遮光領域 1 1 1および透光性樹脂層 1 2が形成された透過領域 1 1 2は、いずれも明状態とな る。
一方、電圧印加時には、液晶層 1 1は誘電率異方性が負であるので、 図 2および 図 4に示すように、平行配向を示す。液晶層 1 1の電圧印加時のレ夕デーシヨンが え / 2に設定されているので、液晶層 1 1に入射した偏光は、偏光面が 9 0 ° 回転 する。 この場合、 実施形態 1および 2で述べたように、液晶層 1 1を透過した直線 偏光は、上側偏光板 3を透過することができないので、バリア遮光領域 1 1 1は喑 表示となる。
したがって、誘電率異方性 Δ εが負の液晶材料を含む垂直配向の液晶層 1 1を用 いた場合には、電圧無印加状態では二次元画像表示を行うことができ、電圧印加状 態では三次元画像表示を行うことができる。
実施形態 1〜3に示すように、 液晶層 1 1の特性を適宜選択することによって、 例えば誘電率異方性の正負、平行または垂直の配向状態を適宜選択することによつ て、電圧無印加および印加状態で、二次元画像表示または三次元画像表示を任意に 設定することができる。
(実施形態 4 )
本実施形態では、ねじれネマチイック ( Τ Ν)配向液晶層 1 1を用いた立体画像 表示装置について説明する。
図 6は、実施形態 4の立体画像表示装置による三次元画像表示の表示原理を示す 断面図である。図 6を参照しながら、パララックスバリア素子として機能する液晶 パネル 1 0 Αに電圧が印加されていないとき、言い換えれば三次元画像表示のとき の表示原理を説明する。本実施形態の立体画像表示装置は、液晶層 1 1が T N配向 液晶層である点を除いて、 実施形態 1の立体画像表示装置と同様の構成を有する。 例えば、 偏光板 3 , 4それそれの透過軸方向は、 互いに略平行に設定されている。 但し、一対の基板 1 , 2それそれに形成された配向膜は、互いに略直交する方向に 配向処理されている。 すなわち、 T N配向になるように設定されている。
まず、液晶層 1 1を透過する光について説明する。下側偏光板 4によって直線偏 光化された光は、液晶層 1 1に入射すると、液晶層 1 1の T N配向によって、偏光 方向が 9 0 ° 旋回された偏光となる。一対の偏光板 3 , 4それそれの透過軸方向は、 互いに略平行に設定されているので、液晶層 1 1を透過した直線偏光は、上側偏光 板 3を透過することができない。したがって、液晶層 1 1が形成されているバリア 遮光領域 1 1 1は暗表示となり、 パララックスバリアを形成することができる。 透光性樹脂層 1 2を透過する光については、実施形態 1と同様に、上側偏光板 3 を透過するので、透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状態とな る。したがって、パララックスバリアとして機能する液晶パネル 1 O Aの電圧無印 加状態では、パリア遮光領域 1 1 1はパララックスバリアを形成するので、三次元 画像を表示することができる。
液晶パネル 1 0 Aに電圧が印加されている状態では、実施形態 1と同様に、液晶 層 1 1中の液晶分子が電極間方向に立ち上がった状態となるので、液晶層 1 1が形 成されているバリア遮光領域 1 1 1は明状態となる （図 3参照）。 また、透光性樹 脂層 1 2を透過する光については、三次元画像表示時と同様に、上側偏光板 3を透 過するので、 透光性樹脂層 1 2が形成されている透過領域 1 1 2は明状態となる。 したがって ララックスバリアとして機能する液晶パネル 1 O Aの電圧印加状態 では、電気的にパララックスバリアが消滅し、液晶層 1 1が形成されたバリア遮光 領域 1 1 1および透光性樹脂層 1 2が形成された透過領域 1 1 2は、いずれも明状 態となるので、 明るい二次元画像を表示することができる。
以上のように、液晶パネル 1 0 Aの液晶層 1 1が形成された領域（パリァ遮光領 域） 1 1 1に随時電圧を無印加（平行配向または T N配向の場合） または印加 （垂 直配向の場合）にすることによって、パララックスバリアを形成することができる。 したがって、画像表示素子 2 0を右目用画像と左目用画像との三次元用表示画像と し、液晶パネル 1 0 Aにパララックスバリァを形成することによって、三次元画像 が観察できる。
また、画像表示素子 2 0に二次元用表示画像を表示した場合には、パララックス バリア素子として用いる液晶パネル 1 O Aに電圧を印加（平行配向または T N配向 の場合） または無印加（垂直配向の場合）することで、 パララックスバリアを消滅 させて、二次元画像を表示することができる。 したがって、本発明の立体画像表示 装置によれば、 二次元画像と三次元画像の切り換えを容易に行うことができる。 実施形態 1 ~ 4に示す液晶パネル 1 O Aは、右目用画像を表示する画素部 1 0 1 および左目用画像を表示する画素部 1 0 2を備える画像表示素子 2 0と組み合わ せることにより、二次元画像と三次元画像とを電気的に切り換え可能な立体画像表 示装置が得られる。画像表示素子 2 0としては、液晶表示パネル、有機または無機 E L表示パネル、 P D P (プラズマ 'ディスプレイ 'パネル）、 蛍光表示管などの フラットパネルディスプレイを用いることができる。画像表示素子 2 0の画素配列 は、 ストライプ配列に限らず、 デル夕配列、 モザイク配列、 スクェア配列などでも 良い。画像表示素子 2 0としては、 白黒やフルカラ一表示パネルを用いることがで きる。
本発明のパララックスバリア素子は、 液晶層がメモリー性を有していても良い。 例えば、強誘電性液晶材料から液晶層 1 1を形成した場合には、二次元/三次元の 切り換え時のみ ララックスバリァ素子としての液晶パネル 1 O Aに通電すれば 良いので、 低消費電力化が可能となる。 .
特閧平 8— 7 6 1 1 0号公報に記載された三次元画像表示装置では、： P V Aフィ ルム 5 0が透明支持板 6 0 , 6 1の全面に （ベ夕で）形成されているので、 P V A フィルム 5 0が熱収縮すると、透明支持板 6 0 , 6 1の収縮が起こり易い。しかし、 本発明のパララックスバリァ素子は、ストライプバリアパ夕一ンなどにすることに よって、透光性樹脂層 1 2をストライプ状にすることができる。 したがって、透光 性樹脂層 1 2が熱収縮しても、透光性樹脂層 1 2の熱収縮による基板 1 , 2への影 響は、 透光性樹脂層 1 2がべ夕で形成されている場合よりも小さい。
(実施形態 5 )
本発明の立体画像表示装置に用いられる偏光分離用液晶パネル 1 O Aの製造方 法について説明する。 まず、 下側基板 2上に、 I T O (インジウム錫酸化物） など からなる透明電極 （不図示） を形成する。 なお、 説明の便宜上、 下側基板 2を例に して説明するが、上側基板 1についても下側基板 2と同様にして製造することがで ぎる。
透明電極は、パ夕一ニングされているものでも良いが、パ夕一ニングされていな いべ夕 （面一） 電極を用いることが製造工程上好ましい。 また、 一般に入手可能な I T O付き基板を用いても良い。 I T Oが形成された基板 2に対して、透光性樹脂 として例えばネガレジストタイプの感光性ァクリル系樹脂材料を、スピンコート法 などにより塗布する。フォトマスクを用いて露光を行った後に、例えば NaOH水溶液 などで現像を行い、 さらに焼成処理を行うことによって、スぺ一ザの機能を持つ透 光性樹脂層 1 2を形成することができる。透光性樹脂層 1 2は、スぺ一サの機能を 兼ね備えているので、スぺーサを別途形成または散布する必要がなく、製造工程が 簡略化される。
スぺーザの機能を持つ透光性樹脂層 1 2を形成した後に、下側基板 2に印刷法に より、 例えばポリアミック酸からなる配向膜 （不図示） を塗布し、 焼成する。 さら に、例えばラビング法により配向処理を施すことによって、下側基板 2を得ること ができる。 なお、 必要に応じて、 配向膜と透明電極の間隙に絶縁膜を形成してもよ い。
上側基板 1または下側基板 2の一方の基板に、例えば印刷法により周辺シール材 を印刷し、 シール材内の溶剤成分を除去するために、 仮焼成を行う。上側基板 1と 下側基板 2とを貼り合せた後、周辺シール材に形成された注入口から液晶材料を注 入し、 注入口を封止することにより、 液晶層 1 1が形成される。 なお、 このディッ プ方式に代えて、デイスペンザ方式により液晶材料を注入しても良い。具体的には、 注入口のない周辺シール材を一方の基板に形成し、周辺シ一ルパ夕一ンの枠内に液 晶材料を滴下した後に、 両基板 1， 2を貼り合わせて、 液晶層 1 1を形成しても良 い。 以上の工程を経て、 液晶パネル 1 O Aを得ることができる。
液晶パネル 1 0 Aは、液晶表示装置の製造プロセスで一般的に使用されているフ オトリソグラフィーを用いて ララックスバリアのパターンを形成することがで きるので、既存の液晶製造プロセスを全く変えることなく、製造することができる。 具体的には、透光性樹脂層 1 2は、一般的なフォトリソグラフィーを用いることに より、微細なバリアパターンをパターン寸法精度良く形成することができる。また、 微細なパララックスバリアを要する場合にも、透明電極をパターニングする必要が ないので、 透明電極の断線による遮光/透過の切換不良が発生しない。
なお、 パララックスバリアパターンについては、 ストライプバリアパターン、 マ トリクスバリアパターン、階段状に開口を有する斜めバリアパターンなど、画像表 示素子 20の画素パターンなどに応じて、 任意に選択することができる。 さらに、 バリアパターンは、 フォトリソ法により形成できるので、直線的な形状はもちろん のこと、 曲線形状等任意のパターン形状を選択することができる。
(実施例 1 )
本発明のパララックスバリア素子をさらに具体的に説明するために、本発明の実 施例を説明する。本実施例におけるパララックスパリァ素子としての液晶パネル 1 OAは、 次の工程により製造した。 まず、 I TO (不図示） を備えたガラスからな る基板 2上に、 スぺーサ用ネガレジスト （ 「JNPC—77」 （商品名）株式会社 J SR製）の溶液をスピンコ一夕一にて 2000 r pmで 1分間回転し、塗布した。 クリーンオーブンにて 120°Cで 10分間仮焼成を行い、スぺーサ内の残留溶媒を 除去した。液晶パネル 1 OAの所望の透光性樹脂パターンとなるように、フォトマ スクを用いて露光を行った。このとき、露光量 20 Om Jの条件で紫外線を露光し、 30°CのNaOHの2%水溶液で一分間現像し、水洗をおこない、 クリーンオーブ ンにて 230°Cで 40分間焼成を行った。
次に、 ポリアミヅク酸からなる配向膜を成膜し、 クリーンオープンにて 250°C で 30分間焼成を行った。焼成された配向膜をラビングにより所望の配向方向とな るように配向処理を施し、 下側基板 2を得た。下側基板 2と同様にして、 上側基板 1を得た。
枠状のシール形状がパターニングされたスクリーン版を用いて、上側基板 1に周 辺シール材 （ 「XN— 21 S」 （商品名）株式会社三井化学製） を形成した。 シ一 ル材内の残留溶媒を除去するために、クリーンオーブンにて 100°Cで 30分加熱 した。 上下基板 1, 2を貼り合わせ、 200°C60分間焼成を行った。
貼り合わせられた上下基板 1 , 2の間隙に液晶材料を注入することにより、パラ ラックスバリア領域 111に液晶層 11を形成した。一対の偏光板 3, 4 (「SE G 1425 DU」 日東電工社製） を上下基板 1， 2に貼り付けることにより、 光シ ャッ夕一機能を有する本実施例の偏光分離用液晶パネル 10 Aを得ることができ た。
バリア領域 111および透過領域 112それそれの幅の比率が立体画像表示に 及ぼす影響について評価を行った。上記の製造工程を経て、バリア遮光領域の幅（L b) と透過領域の幅（La) との比率を種々変更したパララックスバリア素子（偏 光分離用液晶パネル 1 OA)を作成した。パララックスパリア素子の背面側（観察 者に対して反対側） に画像表示装置 20 (液晶表示素子） を配置し、 立体画像の二 重像 （クロスト一ク） の見え方について評価を行った。 その結果を表 1に示す。 なお、 本評価では、 誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行（ホモジニァス）配 向の液晶層 11を用いた。この液晶層 11は、電圧無印加時においてえ Z2のレ夕 デーシヨンを有する。 また、 偏光板 3, 4それぞれの透過軸方向は、互いに略平行 に設定されている。偏光板 3, 4それそれの透過軸方向は、互いに略平行に設定さ れている。さらに、液晶層 11の配向方向は、偏光板 3、 4の透過軸方向に対して、 45 ° に設定されている。
表 1
Figure imgf000023_0001
表 1中の「◎」はクロストークが全く観察されないことを表し、 「〇」はクロス トークが若干観察されることを表し、 「X」はクロストークが明瞭に観察されるこ とを表す。
表 1に示すように、 ) リァ遮光領域 111の幅（ L b )が、透光領域 112の幅 ( L a )よりも小さい場合には、クロストークが悪く良好な立体画像が得られない。 したがって、 クロストークのない良好な立体画像を得るには、 La^Lbを満たす ことが必要である。但し、 バリア遮光領域 111の幅（Lb) と透光領域 112の 幅 （La)は、 Lb： La=5 ： 5〜8 ： 2の関係を満たすことが好ましい。 La に対して Lbが大きすぎると、立体画像表示時の輝度が低下して、画像が暗くなる からである。
次に、実施形態 1〜4に示した偏光分離用液晶パネル 10 Aをそれそれ作成した。 これら液晶パネル 1 OAを用いて、液晶層 11の配向方式、液晶層の誘電率異方性 の正負、 一対の偏光板の透過軸方向の配置、 え /2板 5の有無、 立体画像表示時に おける液晶層 11 (バリア遮光領域） と透光性樹脂層 12とのコントラス ト （すな わち、 透光性樹脂層 12の輝度/液晶層 11の輝度である。表 2中「CR」 と表記 する。 ） の関係について調べた。 その結果を表 2に示す。
なお、 λ/2板 5を用いる場合には、上側基板 1と偏光板 3との間隙、 もしくは 下側基板 2と偏光板 4の間隙のいずれかに、 λ/2板 5を配置すればよい。え /2 板 5として、 ポリカーボネートからなる二次元位相差板「NRF」 日東電工社製を 用いた。 この人 /2板は、 レタデ一シヨンが 260 nmである。 また、 ノ、'リァ遮光 領域 111の幅 （ L b ) と透光領域 112の幅 （ L a ) は、 L b： L a = 6 ： 4に 疋した。
透光性樹脂層 12と液晶層 11 (バリア遮光部） とのコントラス ト測定は、 TO PCON製 BM5 (色彩輝度計） を用いて行った。平行配向および TN配向につい ては、電圧無印加にて測定を行い、垂直配向については、 10VZ200 Hz矩形 波を印加して測定を行った。
表 2
Figure imgf000024_0001
表 2に示すように、すべての条件で良好なコントラストを示し、良好な視差バリ ァ性能を示していることが分かる。平行配向および垂直配向では共に、一対の偏光 板の透過軸方向が互いに直交して配置しており、かつ人 /2板を用いることで、非 常に高いコントラス トを得ることができる。 また、 TN配向では、 え /2板を用い なくても、平行配向や垂直配向の場合に比して、高いコントラストを得ることがで きる。 すなわち、 良好な三次元画像を得ることができる。
一対の偏光板の透過軸方向が互いに平行に配置されている場合には、若干低めの コントラストを示す。 しかし、十分な視差バリア性能を示しており、 え / 2板 5を 用いる必要がないので、 コストダウンが可能である。
また、 平行配向および T N配向のパララックスバリア素子に電圧を印加すると、 液晶層 1 1が形成されたバリア遮光領域 1 1 1は明状態となり、明るく良好な二次 元画像表示を確認することができた。なお、駆動電圧に応じて、液晶層 1 1の透過 率は変化するので、駆動電圧を高く設定することによって、より明るい二次元画像 表示を行うことができる。
垂直配向を用いたバララックスパリァ素子の場合には ララヅクスバリァ素子 を電圧無印加状態とすることで、液晶層 1 1が形成されたバリア遮光領域 1 1 1は 明状態となり、 明るく良好な二次元画像表示を確認することができた。
平行配向および T N配向の場合には、電圧無印加時に三次元画像表示を行うので、 二次元画像表示よりも三次元画像表示を主に行う電子機器に適用することで、低消 費電力化が可能である。一方、垂直配向の場合には、逆に電圧無印加時に二次元画 像表示を行うので、三次元画像表示よりも二次元画像表示を主に行う電子機器に適 用することで、低消費電力化が可能である。 したがって、使用する電子機器の目的 に応じて、具体的には三次元画像表示を主に行うか、二次元画像表示を主に行うか に応じて、 配向モードを適宜選択することにより、 低消費電力化が可能となる。
(実施例 2 )
実施例 1と同様にして、上下基板 1 , 2を作成した。貼り合わせられた上下基板 1 , 2の間隙に、 ネマティック液晶材料（ 「Z L I 2 2 9 3」 （商品名）株式会社 メルク製）を注入することにより、パララックスバリア領域 1 1 1に T N液晶層 1 1を形成した。 さらに、 実施例 1と同様に、 一対の偏光板 3 , 4を上下基板 1 , 2 に貼り付けることにより、光シャツ夕一機能を有する本実施例の偏光分離用液晶パ ネル 1 O Aを得た。
上記により得られた液晶パネル 1 O Aに対して、 丁0 ? ( 0 ]^製8 ]\1 7 (色彩輝 度計）を用いて、三次元画像表示時と二次元画像表示時における透光性樹脂層 1 2 と液晶層 1 1 (バリア遮光部） の透過率測定を行った。三次元画像表示時（電圧無 印加）では、 透光性樹脂層 1 2の透過率は 3 9 . 8 %であるのに対して、 液晶層 1 1 (バリア遮光部）の透過率は 1 %未満であり、液晶パネル 1 O Aが三次元画像表 示時の光シャツ夕一として機能していることがわかる。
次に、 二次元画像表示時（電圧印加）では、 透光性樹脂層 1 2と液晶層 1 1の透 過率差が大きい場合には、二次元画像を観察した際に、ストライプパ夕一ン等を視 認してしまい、 均一な二次元画像を得ることができない。 したがって、透光性樹脂 層 1 2および液晶層 1 1の各透過率を合わせておく必要がある。
透光性樹脂層 1 2の透過率は、電圧印加 無印加に関わらず、一定の透過率であ り、 4 0 . 1 %の透過率であった。液晶層 1 1 (バリア遮光部） の透過率に関して は、 印加電圧に依存し、 印加電圧が高くなればなるほど透過率は向上する。本実施 例にて用いた液晶パネル 1 O Aは、 2 0 0 H z矩形波 5 V印加時には、透過率 3 5 . 4 %であり、透光性樹脂層 1 2と液晶層の透過率差が大きく、バリア遮光部のパ夕 —ンが目視にて確認されてしまう。 しかし、 2 0 0 H z矩形波 7 V印加時には、液 晶層 1 1 (バリア遮光部）の透過率は 4 1 . 1 %となり、 透過率差が殆どなくなつ た。したがって リァ遮光部のパ夕一ンは目視においても確認することができず、 面内の透過率均一性に優れた画像を得ることができた。
このように、二次元画像表示時における透光性樹脂層 1 2と液晶層 1 1との透過 率を合わせるためには、上記のように印加電圧を調整することにより、容易に調整 できることが判る。
本発明のパララックスバリア素子は、一対の透明電極基板間に、透光性の樹脂が 充填された透過部と、液晶材料が充填されたバリア遮光部とを設けることによって、 パララックスバリアを形成する。これにより、例えば両眼視差による三次元画像を 表示することができる。 また、 液晶層を電気的にスイッチングすることによって、 パララックスバリァ素子の全領域を明表示とすることができる。例えば、平行配向 および T N配向の場合には電圧印加により、垂直配向の場合には電圧無印加により、 それそれ明表示とすることができる。 したがって、 立体画像表示装置の場合、 明る い二次元画像を表示することができる。さらに、本発明のパララックスバリァ素子 は、 非常に簡単な構成の液晶パネルであり、 製造が容易である。
本発明のパララックスバリア素子が有する一対の透明電極基板間に形成された 透光性樹脂層は、一対の透明電極基板の間隙を一定に保つスぺーザの機能を有する。 したがって、透過部全体がスぺーサとして、一対の透明電極基板の間隙を支えてい るので、大型な立体画像表示装置に対して、パララックスバリア素子としての液晶 パネルにおける面内セル厚の均一性の点でも有利である。
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルが有する一対の透明電極 基板間に形成される透光性樹脂層は、通常の液晶表示装置の製造プロセスで多用さ れているフォトリソグラフィ一をそのまま利用して、形成することができる。した がって、何ら新規のプロセスを導入する必要がなく、非常に簡便なプロセスで、 ま たバリァパターンの寸法精度が良いパララックスバリァ素子を製造することがで きる。
本発明のパララックスパリァ素子としての液晶パネルによれば、透明電極基板の 透明電極をパ夕一ニングする必要性が特にないので、微細なバリアパターンを形成 する場合でも断線不良などを起こすことがない。したがって、製造歩留まりを向上 させることができる。
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルを用いて、立体画像表示装 置を作成した場合、液晶層の配向方式を平行または T N配向とすることで、電圧無 印加状態にて三次元画像表示を行い、電圧印加状態にて二次元画像表示を行うこと ができる。 また、 入/ 2板を併せて用いることにより、更に良好なバリア性能を示 し、非常に良好な三次元画像を得ることができる。一方、液晶層の配向方式を垂直 配向とすることで、電圧無印加状態にて二次元画像表示を行い、電圧印加状態にて 三次元画像表示を行うことができる。 また、 えノ2板を併せて用いることにより、 更に良好なバリア性能を示し、 非常に良好な三次元画像を得ることができる。
本発明のパララックスバリア素子によれば、従来の液晶表示装置の製造プロセス を用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く形成することができる。 また、本 発明のパララックスバリア素子によれば、バリアパターンを電気的に表示および非 表示にすることができる。したがって、例えば左目用画素部および右目用画素部を それそれ有する画像表示素子と組み合わせることにより、三次元画像と二次元画像 とが切り換えて表示される立体画像表示装置が得られる。 産業上の利用可能性
本発明のパララックスバリア素子は、異なる画像を同時に表示する表示装置に利 用することができる。例えば、 両眼視差を利用した立体画像表示装置（三次元ディ スプレイ）や表示画面の左右の観察者がそれそれ異なる画像を見ることができるデ イスプレイに利用することができる。 より具体的には、携帯電話機、 ノートパソコ ン、 P D A (Personal Digital Assistance ) 、 パーソナルコンピュータ用デイス プレイ、 液晶テレビ、 医療用ディスプレイ、 カーナビゲ一シヨンシステムのデイス プレイ、 ゲーム 'パチンコなどのアミューズメント機器などに利用され得る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 .透明電極がそれそれ形成された一対の透明電極基板を有し、前記一対の透明 電極基板の間隙には、第 1方向から視認される第 1画像の光および前記第 1方向と 異なる第 2方向から視認される第 2画像の光をそれそれ分離するバリァ遮光部と、 前記第 1画像の光および前記第 2画像の光をそれそれ透過させる透過部とが形成 されているパララックスバリァ素子であって、
前記バリァ遮光部には液晶層が形成され、前記透過部には透光性の樹脂層が形成 されているパララックスバリア素子。
2 .前記第 1画像は観察者の左目により視認される画像であり、前記第 2画像は 前記観察者の右目により視認される画像である、請求の範囲 1に記載のパララック スバリァ素子。
3 .前記バリア遮光部および前記透過部は、前記一対の透明電極基板に平行な面 の面内一方向において交互に配置され、
前記面内一方向における前記バリア遮光部の幅は、前記面内一方向における前記 透過部の幅以上である、 請求の範囲 1に記載のパララヅクスバリァ素子。
4 .前記液晶層は、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行配向の液晶層であり、 電圧無印加時における前記液晶層に入射する光の 1 / 2波長のレ夕デ一シヨンを 有する、 請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子。
5 .前記液晶層は、誘電率異方性が負の液晶材料を含む垂直配向の液晶層であり、 電圧印加時における前記液晶層に入射する光の 1 / 2波長のレ夕デ一シヨンを有 する、 請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子。
6 .前記液晶層はねじれネマチイック配向液晶層である、請求の範囲 1に記載の パララックスバリア素子。
7 ·前記一対の透明電極基板それそれに形成された前記透明電極は共通電極であ る、 請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子。
8 .前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光板をさらに有しており、前記一対 の偏光板はそれぞれの透過容易軸方向が互いに略平行である、請求の範囲 1に記載 のパララックスバリァ素子。
9 .前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光板をさらに有しており、前記一対 の透明電極基板のうちの少なくとも一方の透明電極基板と、前記少なくとも一方の 透明電極基板に対向する前記偏光板との間隙に、入射光の 1 / 2波長のレ夕デ一シ ヨンを有する位相差板がさらに配置され、前記一対の偏光板はそれそれの透過容易 軸方向が互いに略直交する、 請求の範囲 1に記載のパララックスバリァ素子。
1 0 .前記透光性樹脂層は、前記一対の透明電極基板の間隙を一定に保つスぺー ザの機能を併せ持つ、 請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子。
1 1 . 請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子を製造する方法であって、 前記透明電極基板上に、屈折率が略等方性で、かつ透光性の樹脂材料を塗布する 工程と、
前記樹脂材料に対して、 フォトマスクを介した露光、現像および焼成の各処理を 施して、前記樹脂層を形成する工程とを有する、パララックスバリア素子の製造方 法。
1 2 .請求の範囲 1に記載のパララックスバリア素子と、前記第 1画像を構成す る第 1画素部および前記第 2画像を構成する第 2画素部を有する画像表示素子と を備える表示装置。
1 3 .前記第 1画素部は左目用画素部であり、前記第 2画素部は右目用画素部で ある、 請求の範囲 1 2に記載の表示装置。
1 4 .前記パララックスバリァ素子および前記画像表示素子よりも観察者から離 れて配置された光源をさらに備える、 請求の範囲 1 2に記載の表示装置。
1 5 .前記液晶層は、一対の前記透明電極に与えられる電気信号に従って遮光 Z 透過が切り換えられることにより、第 1の表示と第 2の表示とが切り換えて表示さ れる、 請求の範囲 1 2に記載の表示装置。
1 6 .前記液晶層は、一対の前記透明電極に与えられる電気信号に従って遮光 透過が切り換えられることにより、立体表示と平面表示とが切り換えて表示される、 請求の範囲 1 3に記載の表示装置。
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