WO2010119592A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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parallax barrier
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light
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土田健一郎
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シャープ株式会社
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    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides
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    • HELECTRICITY
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    • H04N13/31Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers

Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal display device that can display an image three-dimensionally.
  • Patent Document 1 discloses a liquid crystal display device using a parallax barrier in which intervals between light-transmitting regions are uniform in order to obtain a wide viewing angle.
  • liquid crystal panel rectangular pixel areas are arranged in a matrix, and for each pixel area, an image for the right eye and an image for the left eye are alternately displayed for each column, for example. It is configured as follows.
  • the parallax barrier and the liquid crystal panel described above are such that when the observer looks at the display device, only the image information for the left eye reaches the left eye and only the image information for the right eye reaches the right eye.
  • a parallax barrier is disposed on the display surface side of the liquid crystal panel.
  • TFT elements and spacers for keeping the cell thickness constant may be disposed in the pixel region.
  • the area where the TFT elements, spacers, and the like are arranged is a light-shielding part, so that image display cannot be performed, and it becomes a non-display part.
  • the shape of the display part in the pixel area has a concave portion in part instead of the rectangular shape described above. It becomes a complicated shape.
  • the pixel area having a display area with a complicated shape as described above can appropriately cover a necessary portion in a parallax barrier having a light-shielding area and a light-transmitting area having a uniform width.
  • the image information for the right eye and the image information for the left eye may not be sufficiently separated. Therefore, depending on the position of the viewpoint, a part of pixels that cannot be shielded from light may be seen, and a phenomenon called crosstalk may occur in which right-eye and left-eye images appear to be mixed.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and even when a liquid crystal panel including a pixel region having a display portion with a complicated shape is used, crosstalk does not occur and stereoscopic image display is favorably performed.
  • An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can be used.
  • the inventors of the present invention have made various studies on a liquid crystal display device that can display a three-dimensional image display satisfactorily. Even when a liquid crystal panel including a pixel region having a display portion with a complicated shape is used, the shape of the light-shielding region of the parallax barrier is a rectangular shape, and these are arranged in parallel. Image information for the left eye and image information for the left eye cannot be sufficiently separated, and crosstalk occurs, and the shape of the light-shielding area of the parallax barrier depends on the shape of the display area of the pixel area. It has been found that the change can suppress the occurrence of crosstalk while ensuring the necessary transmissivity, and the inventors have arrived at the present invention by conceiving that the above problems can be solved brilliantly.
  • the present invention is a liquid crystal display device including a liquid crystal panel having a plurality of pixel regions and a parallax barrier that covers the panel surface of the liquid crystal panel.
  • Each pixel region includes a display unit and a non-display unit.
  • the display unit has a recess at least in part, and the parallax barrier has a light-transmitting region and a light-blocking region arranged at equal intervals, and the light-blocking region of the parallax barrier is formed on the liquid crystal panel.
  • the liquid crystal display device has a convex part aligned with the concave part, and the width of the translucent region is narrow in the region where the convex part is formed.
  • the liquid crystal panel is not particularly limited, but an active matrix liquid crystal panel is preferable because crosstalk hardly occurs between adjacent pixels.
  • An active matrix liquid crystal panel includes a thin film transistor array substrate (hereinafter also referred to as a “TFT (Thin Film Transistor) array substrate”), and includes a pixel region having a display region with a complicated shape as described above. Therefore, the present invention can be preferably applied.
  • TFT Thin Film Transistor
  • an active matrix liquid crystal panel has a configuration in which a liquid crystal layer is held via an alignment film between a TFT array substrate and a counter substrate arranged at a predetermined interval. Then, by controlling the electric field strength applied between the pixel electrode of each pixel region formed on the TFT array substrate side and the common electrode formed on the counter substrate side, the alignment state of the liquid crystal in each pixel region is controlled. By changing the light transmittance, the image is displayed.
  • Each pixel region has a display portion having a recess at least in part and a non-display portion formed in the recess.
  • This concave portion is provided in order to arrange a TFT element, a spacer, and the like, and it is preferable that the area is as small as possible in consideration of the light transmittance of the pixel region.
  • the parallax barrier partially blocks light transmitted through the liquid crystal panel, and has a configuration in which a band-shaped light transmitting region and a light shielding region are arranged at equal intervals.
  • the light-shielding region is formed along the arrangement direction of the pixel region for the right eye and the pixel region for the left eye, is in a light-shielding state when a voltage is applied (on state), and is not applied with a voltage (off state) ) In a light-transmitting state, and can be switched as needed.
  • equally spaced means that the arrangement interval between the band-like light transmitting region and the light shielding region may be completely the same or substantially the same, but more specifically, 3D It is preferable that they are the same to the extent that display can be realized.
  • the liquid crystal display device is a display device that can easily switch between 2D display and 3D display.
  • the switching between the on state and the off state described above can be easily realized by configuring the parallax barrier with a liquid crystal panel, and by using such a parallax barrier, switching between 2D display and 3D display can be easily performed. .
  • the light-shielding region of the parallax barrier has a convex portion aligned with the concave portion formed in each pixel region, and the width of the light-transmitting region is narrow in the region where the convex portion is formed.
  • the width of the light-shielding region of the parallax barrier is increased in the pixel range where the width of the opening is partially narrow. Crosstalk can be reduced without reducing the light transmittance of the region.
  • the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • the convex portion and the concave portion have the same length in the direction orthogonal to the protruding direction of the convex portion. Thereby, the said effect can be heightened.
  • the arrangement interval of the convex portion and the arrangement interval of the concave portion are equal, without reducing the transmissivity of the pixel region as described above. Crosstalk can be reduced.
  • equal means that the arrangement interval is the same as long as each effect of the present invention is exhibited, and may be completely the same or substantially the same.
  • the pixel region includes a first column in which a plurality of pixel regions for the right eye are arranged, and a second column in which a plurality of pixel regions for the left eye are arranged.
  • the light shielding regions are arranged along the column direction, and the liquid crystal panel and the parallax barrier are the first column and the first column when viewed from the normal direction of the liquid crystal panel. Examples include those arranged such that the boundary with the second row overlaps with the center along the arrangement direction of the light shielding regions. In other words, the center along the arrangement direction of the light shielding region is the center in the longitudinal direction of the light shielding region. According to this configuration, the image for the right eye and the image for the left eye can be reliably separated.
  • the normal direction of the liquid crystal panel means the normal direction of the main surface of the liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel and the parallax barrier are convex portions formed in a light shielding portion that constitutes a pixel area of the liquid crystal panel and a light shielding area of the parallax barrier when viewed from the normal direction of the liquid crystal panel. If the portions are arranged so as to be aligned along the protruding direction of the convex portions, the image for the right eye and the image for the left eye can be more reliably separated to reduce crosstalk.
  • the right-eye image and the left-eye image are obtained while ensuring the necessary light transmittance even when a liquid crystal panel including a pixel region having a display portion with a complicated shape is used. And a liquid crystal display device excellent in 3D display characteristics can be realized.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view taken along line A1-A2 in FIG. 1B
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line B1-B2 in FIG.
  • It is a plane schematic diagram which shows the other example which concerns on this embodiment, (a) shows an example of the different shape of the display part in a pixel area, (b) respond
  • a parallax barrier is shown.
  • (A) is a schematic plan view showing the configuration of the display device according to the first embodiment, and
  • (b) is a schematic plan view of the parallax barrier 50.
  • 6 is a schematic cross-sectional view taken along line B1-B2 shown in FIG.
  • FIG. 1A is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a display device according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a schematic plan view illustrating an enlarged part of the display device.
  • the display device 100 has a configuration in which a liquid crystal panel 10 and a parallax barrier 20 are bonded together with an adhesive 30, and the parallax barrier 20 is disposed on the entire rear surface side of the liquid crystal panel 10. It is arranged so as to cover.
  • the adhesive 30 is made of a transparent resin so as not to impair translucency.
  • FIG. 2A is a schematic plan view in which a part of the pixel region of the liquid crystal panel 10 is enlarged
  • FIG. 2B is a schematic plan view in which a part of the parallax barrier 20 is enlarged.
  • the liquid crystal panel 10 includes a plurality of rectangular pixel regions, a first column in which a plurality of right-eye pixel regions 15a are arranged, and a left-eye pixel region. The second columns in which a plurality of pixel regions 15b are arranged are alternately arranged.
  • Each of the pixel regions 15a and 15b includes display portions 16a and 16b each having a notch shape in which a concave portion is formed in part, and non-display portions 17a and 17b formed in the concave portion.
  • the display parts 16a and 16b are areas for image display, and the non-display parts 17a and 17b are not shown here, but are provided with TFT elements and spacers for keeping the cell thickness constant. .
  • the display portions 16a and 16b include a wide opening portion (width d1, length h1) and a narrow opening portion (width d2, length h2), and the non-display portions 17a and 17b have a width d3.
  • D2 d1 ⁇ d3, d2 ⁇ d1.
  • the parallax barrier 20 has a configuration in which band-like light-transmitting regions 21 and light-shielding regions 22 are arranged at equal intervals, and the light-shielding regions 22 are arranged in the first and second rows. Arranged along the direction.
  • the light shielding region 22 has a convex portion 22a at a position aligned with the concave portion of each of the pixel regions 15a and 15b.
  • the width W1 of the light transmitting region 21 in the region where the convex portion 22a is formed is narrower than the width W2 of the light transmitting region 21 in the region where the convex portion 22a is not formed.
  • the convex portion 22a is formed such that the length h4 in the direction orthogonal to the protruding direction is equal to the length h2 along this direction of the concave portion formed in the pixel regions 15a and 15b.
  • the liquid crystal panel 10 and the parallax barrier 20 are, when viewed from the normal direction of the liquid crystal panel 10, a first column composed of pixels 16a and a first column composed of pixels 16b.
  • the boundary L with the second row and the center M along the arrangement direction of the light shielding regions 22 are arranged so as to overlap each other.
  • the liquid crystal panel 10 and the parallax barrier 20 include non-display portions 17a and 17b constituting the pixel regions 15a and 15b when viewed from the normal direction of the liquid crystal panel 10.
  • the convex portions 22a formed in the light shielding region 22 are arranged so as to be aligned along the protruding direction of the convex portions 22a.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view taken along the line A1-A2 in FIG. 1B
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along the line B1-B2 in FIG.
  • FIG. 3A shows a region in which the display portions 16a and 16b are wide in the pixel regions 15a and 15b, and the width W2 of the translucent region 21 of the parallax barrier 20 is the width W1 of the region in which the convex portions 22a are formed. It is wider than Therefore, when the observer views from the viewpoint A, the image RI from the right-eye pixel 15a and the image LI from the left-eye pixel 15b partially overlap, and crosstalk C1 and C2 occur. In particular, the crosstalk C2 that occurs near the viewpoint A is wider than the crosstalk C1 that occurs at a position away from the viewpoint A.
  • FIG. 3B is a region where the widths of the display portions 16a and 16b are narrow, and since the convex portion 22a is formed on the parallax barrier 20, the width W1 of the translucent region 21 is equal to the above-described width W2. It is narrower than that. As a result, the area where crosstalk occurs can be reduced.
  • the light-transmitting region 21 of the parallax barrier 20 is narrow only in a portion where the non-display portions 17a and 17b are present, that is, in a region not involved in display.
  • the light transmittance of 15b is not affected.
  • Example 1 As the liquid crystal panel 10, a 3.8 type liquid crystal panel was used.
  • the pitch d4 of the pixel region is 103.5 ⁇ m
  • the opening width d1 of the display portions 16a and 16b is 90 ⁇ m
  • the width d2 is 35 ⁇ m
  • the lengths h1 and h2 are 150 ⁇ m
  • the non-display portion 17a. 17b has a width d3 of 55 ⁇ m.
  • the width W1 of the translucent region 21 of the parallax barrier 20 was 35 ⁇ m, and the width W2 of the translucent region 21 was 69 ⁇ m.
  • the width W4 of the light shielding region 22 was 138 ⁇ m.
  • the image LI generated in the pixel region 15b for the left eye is changed to the image RI generated in the pixel region 15a for the right eye through the light-transmitting region 21 of the parallax barrier 20.
  • viewpoint A where you can see.
  • the area of the image RI generated in the pixel region 15a for the right eye is 8325-150 ⁇ D1 from h1 ⁇ ⁇ W2- (d4-d1) -D1 ⁇ , which is for the left eye.
  • the area of the image LI generated in the pixel region 15b is 150 ⁇ D1.
  • the crosstalk C2 is defined as the ratio of the reverse viewing image area to the total image area, the crosstalk C2 generated in this embodiment is (150 ⁇ D1) / 8325.
  • the crosstalk is 0.180. Since this value corresponds to about 59% of the crosstalk in Comparative Example 1 below, it has been clarified that the crosstalk can be reduced in this embodiment.
  • the pixel region has a rectangular shape.
  • the present invention is not limited to this, and the pixel region may have a square shape.
  • the number of concave portions formed in the pixel region is one.
  • there may be a plurality of concave portions, and the positions where the concave portions are formed are not particularly limited. That is, the effect of the present invention can be obtained by appropriately changing the parallax barrier to the shape according to the configuration of the present invention in accordance with the shape of the display portion of the pixel region.
  • FIG. 4 is a schematic plan view illustrating another example according to the present embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating pixel regions 15c and 15d having shapes different from those of the pixel regions 15a and 15b illustrated in FIG. 4B shows a parallax barrier 120 corresponding to the pixel regions 15c and 15d shown in FIG.
  • the liquid crystal panel 25 is formed with two different display portions 16c and 16d and a corresponding non-display portion 17c for one pixel region 15c for the right eye.
  • display portions 16e and 16f having two different shapes and a non-display portion 17d corresponding thereto are formed.
  • the parallax barrier 120 is formed with light shielding regions 32a and 32b corresponding to the shapes of the pixel regions 15c and 15d, and the light shielding region 32b is formed with a convex portion 32c. ing.
  • the display device having the above configuration can also be designed to achieve both reduction in crosstalk and maintenance of light transmittance.
  • liquid crystal display device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that components having the same configuration as those of the liquid crystal display device illustrated in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • FIG. 5A is a schematic plan view showing the configuration of the display device according to this comparative embodiment
  • FIG. 5B is a schematic plan view of a parallax barrier
  • FIG. 6 is a schematic sectional view taken along line B1-B2 in FIG.
  • this comparative embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the parallax barrier 50. That is, the parallax barrier 50 has a configuration in which strip-shaped light-shielding regions 55 and light-transmitting regions 56 that all have a uniform width are alternately arranged. Accordingly, all the widths of the light transmitting regions 56 are also uniform.
  • the image display of the liquid crystal display device 200 configured as described above has the same configuration as that of the first embodiment in the region where the display portions 16a and 16b are wide in the pixel regions 15a and 15b.
  • the cross-sectional schematic view is the same as FIG. 3A, but is different from the first embodiment in the region where the widths of the display portions 16a and 16b are narrow.
  • the width W3 of the translucent region 56 of the parallax barrier 50 is wider than the width W2 of the translucent region 21 in the first embodiment. Accordingly, crosstalk occurs as in the region along the line A1-A2.
  • the display device 200 according to the comparative embodiment since all the light shielding regions 55 of the parallax barrier 50 have a uniform width, if the width of the light transmitting region 56 of the parallax barrier 50 is reduced in order to reduce crosstalk in the region indicated by B1-B2, A1-A2 In the region along the line, the opening of the pixel region becomes narrow, and the light transmittance is lowered.
  • the display device 200 according to the comparative embodiment it is not possible to perform a design that achieves both maintenance of light transmittance and reduction of crosstalk.
  • the display device according to the comparative embodiment will be described with a specific example.
  • Comparative Example 1 Using the same liquid crystal panel 10 as in Example 1, the occurrence of crosstalk was measured in the same manner as in Example 1. However, the width W3 of the light shielding region 55 of the parallax barrier 50 is 69 ⁇ m and uniform.
  • the width of the pixel region 15b for the left eye that protrudes from the translucent region 55 of the parallax barrier 50 shown in FIG. 5 is D2
  • the area of the image generated in the pixel region 15a for the right eye is 8325-150 ⁇ D2.
  • the area of the image generated in the pixel region 15b for the left eye is 300 ⁇ D2, which is twice the area of the image generated in the pixel region 15b for the left eye in the first embodiment.
  • the crosstalk was 300 ⁇ D2 / (8325 + 150 ⁇ D2).
  • the crosstalk C3 becomes 0.305. This value corresponds to 1.69 times the crosstalk C2 in the first embodiment.

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Abstract

本発明は、複雑な形状の表示領域を有する画素領域を備えた液晶パネルを用いても、クロストークの発生がなく、立体的な画像表示を良好に行える液晶表示装置を提供する。本発明の液晶表示装置は、複数の画素領域を有する液晶パネルと、上記液晶パネルのパネル面を覆う視差バリアとを備えた液晶表示装置であって、各画素領域は、表示部と非表示部とを有し、上記表示部は、少なくとも一部に凹部を有し、上記視差バリアは、透光領域と遮光領域とが等間隔に配置されてなり、上記視差バリアの遮光領域は、上記液晶パネルの上記凹部と並ぶ凸部を有し、上記透光領域の幅は、上記凸部が形成された領域において狭くなっている液晶表示装置である。

Description

液晶表示装置
本発明は、液晶表示装置に関する。より詳しくは、画像を立体的に表示できる液晶表示装置に関するものである。
携帯電話やゲーム機器等の分野において、特殊な眼鏡や装置等を用いることなく、裸眼で立体的な画像表示(3D表示)が得られる表示装置が知られている。裸眼で3D表示を行うためには、左右の眼に異なった画像情報を同時に送る必要がある。そこで、液晶パネルに、視差バリアと呼ばれるパネルを設けた3D表示装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
視差バリアを備えた3D表示装置において、視差バリアは、液晶パネルを透過する光を部分的に遮るものであり、帯状の透光領域及び遮光領域が交互に配置された構成を有する。特許文献1には、広視野角を得るために、透光領域の間隔を均一にした視差バリアを用いた液晶表示装置が開示されている。
一方で、液晶パネルは、矩形状の画素領域がマトリクス状に配置されており、各画素領域は、例えば、1列ごとに右眼用の画像と左眼用の画像とが交互に表示されるように構成されている。
上記した視差バリアと液晶パネルとは、観察者が表示装置を見たときに、左眼には左眼用の画像情報のみが、右眼には右眼用の画像情報のみが到達するように、液晶パネルの表示面側に視差バリアを配置する。これにより、左右方向の有効画素数が半分にはなるものの、良好に立体映像を表示できる。
特開2004-287440号公報
しかしながら、近年では、液晶表示装置の小型化・薄型化に伴って画素の微細化が進んでおり、画素領域内にTFT素子やセル厚を一定に保つためのスペーサ等が配置されることがある。TFT素子やスペーサ等が配置された領域は、遮光部となるため画像表示は行えず、非表示部となり、画素領域内の表示部の形状は、上記した矩形状ではなく一部に凹部を有する複雑な形状となる。
上記のように複雑な形状の表示領域を有する画素領域は、特許文献1に記載のように、均一な幅の遮光領域及び透光領域を有する視差バリアでは、必要な箇所を適切に覆うことができずに、右眼用の画像情報と左眼用の画像情報とが充分に分離されないことがある。そのため、視点の位置によっては、一部に遮光しきれない部分の画素が見えてしまい、右眼用と左眼用の画像とが混在して見えるクロストークと呼ばれる現象が生じることがある。
このようなクロストークを低減させるためには、左右の画像を分離する視差バリアの幅を広くする必要があるが、視差バリアの幅を広くすると遮光領域が拡大するために透光率の減少を伴い、現行の視差バリアでは、透光率の確保とクロストークの低減との両立は困難であった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、複雑な形状の表示部を有する画素領域を備えた液晶パネルを用いても、クロストークの発生がなく、立体的な画像表示を良好に行える液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、立体的な画像表示を良好に表示できる液晶表示装置について種々検討したところ、視差バリアにおける遮光領域の形状に着目した。そして、複雑な形状の表示部を有する画素領域を備えた液晶パネルを用いる場合にも、視差バリアの遮光領域の形状が矩形状であって、これらが平行に配置されているために、右眼用の画像情報と左眼用の画像情報とを充分に分離できずにクロストークが発生していることを見いだすとともに、視差バリアの遮光領域の形状を、画素領域の表示部の形状に応じて変化させることにより、必要な透光率を確保しつつクロストークの発生を抑制できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、複数の画素領域を有する液晶パネルと、上記液晶パネルのパネル面を覆う視差バリアとを備えた液晶表示装置であって、各画素領域は、表示部と非表示部とを有し、上記表示部は、少なくとも一部に凹部を有し、上記視差バリアは、透光領域と遮光領域とが等間隔に配置されてなり、上記視差バリアの遮光領域は、上記液晶パネルの上記凹部と並ぶ凸部を有し、上記透光領域の幅は、上記凸部が形成された領域において狭くなっている液晶表示装置である。
上記液晶パネルは、特に限定されるものではないが、アクティブマトリクス型の液晶パネルは、隣接する画素間においてクロストークが発生しにくいことから好ましい。また、アクティブマトリクス型の液晶パネルは、薄膜トランジスタアレイ基板(以下、「TFT(Thin Film Transistor)アレイ基板」とも称す。)を有し、上記した複雑な形状の表示領域を有する画素領域を備えることがあるため、本発明を好適に適用できる。
一般的に、アクティブマトリクス型の液晶パネルは、所定の間隔で配置されたTFTアレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶層が保持された構成を有する。そして、TFTアレイ基板側に形成された各画素領域の画素電極と対向基板側に形成された共通電極との間に印加される電界強度を制御することにより、各画素領域における液晶の配向状態を変えることによって光の透過率を変化させて画像を表示している。
上記各画素領域は、少なくとも一部に凹部を有する表示部と、この凹部に形成された非表示部とを有する。この凹部は、TFT素子やスペーサ等が配置されるために設けられるものであり、画素領域の透光率を考慮すると、できるだけ面積が小さいことが好ましい。
上記視差バリアは、液晶パネルを透過する光を部分的に遮るものであり、帯状の透光領域と遮光領域とが等間隔に配置された構成を有する。遮光領域は、右目用の画素領域と左目用の画素領域との配列方向に沿って形成され、電圧が印加された状態(オン状態)では遮光状態となり、電圧が印加されていない状態(オフ状態)では透光状態となって、必要に応じて適宜切り換えることができる。なお、本明細書において「等間隔」とは、帯状の透光領域と遮光領域との配置間隔が完全に同一、又は、実質的に同一であってもよいが、より具体的には、3D表示を実現できる程度に同一であることが好ましい。
例えば、3D表示時には、視差バリアをオン状態としての遮光領域を遮光状態とすることで、それぞれ異なった右目用の画像と左目用の画像とを分離して、3D表示を行える。また、2D表示時には、視差バリアをオフ状態として遮光領域を透光状態とすることで、2D表示を行える。したがって、本発明に係る液晶表示装置は、2D表示と3D表示とを容易に切り換えて行える表示装置である。
なお、上記したオン状態とオフ状態との切り換えは、視差バリアを液晶パネルで構成することで容易に実現でき、このような視差バリアを用いることで、2D表示及び3D表示の切り換えが容易に行える。
上記視差バリアの遮光領域は、各画素領域に形成された凹部と並ぶ凸部を有し、透光領域の幅は、凸部が形成された領域において狭くなっている。これにより、表示部(画素の開口部)の形状が複雑な形状となっていても、開口部の幅が部分的に狭い画素範囲において視差バリアの遮光領域の幅を広くしているため、画素領域の透光率を低下させることなく、クロストークを低減できる。
本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
上記のように構成された液晶表示装置において、好ましい形態の一つとしては、上記凸部と上記凹部とは、上記凸部の突出方向と直交する方向の長さが等しいものが挙げられる。これにより、上記効果を高めることができる。
なお、本明細書において、「等しい」とは、本発明の各効果を奏する程度に長さが同一であればよく、完全に同一、又は、実質的に同一であってもよい。
また、上記凸部の突出方向と直交する方向について、上記凸部の配置間隔と上記凹部の配置間隔とが等しいことによっても、上記と同様に、画素領域の透光率を低下させることなく、クロストークを低減できる。
なお、本明細書において、「等しい」とは、本発明の各効果を奏する程度に配置間隔が同一であればよく、完全に同一、又は、実質的に同一であってもよい。
また、本発明において好ましい他の形態としては、上記画素領域は、右眼用の画素領域が複数配置された第1の列と、左眼用の画素領域が複数配置された第2の列とが交互に配置されてなり、上記遮光領域は上記列方向に沿って配列され、上記液晶パネルと上記視差バリアとは、上記液晶パネルの法線方向から見たときに、上記第1の列と上記第2の列との境界と、上記遮光領域の配列方向に沿う中心とが重なるように配置されるものが挙げられる。上記遮光領域の配列方向に沿う中心とは、言い換えれば、上記遮光領域における長手方向の中心である。この構成によると、右眼用の画像と左眼用の画像とを確実に分離できる。
本明細書において、「液晶パネルの法線方向」とは、液晶パネルの主面の法線方向を意味する。
この形態において、上記液晶パネルと上記視差バリアとは、上記液晶パネルの法線方向から見たときに、上記液晶パネルの画素領域を構成する遮光部と上記視差バリアの遮光領域に形成された凸部とが、上記凸部の突出方向に沿って並ぶように配置されると、より確実に右眼用の画像と左眼用の画像とを分離してクロストークの低減が図れる。
また、各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明の液晶表示装置によれば、複雑な形状の表示部を有する画素領域を備えた液晶パネルを用いても、必要な透光率を確保しつつ右眼用の画像と左眼用の画像とのクロストークの発生を抑制でき、3D表示特性に優れた液晶表示装置を実現できる。
(a)は、本実施形態に係る表示装置の構成を示す断面模式図であり、(b)は、表示装置の一部を拡大した平面模式図である。 (a)は、液晶パネルの画素領域の一部を拡大した平面模式図であり、(b)は、視差バリアの一部を拡大した平面模式図である。 (a)は、図1(b)におけるA1-A2線に沿う断面模式図であり、(b)は、図1(b)におけるB1-B2線に沿う断面模式図である。 本実施形態に係る他の例を示す平面模式図であり、(a)は、画素領域における表示部の異なった形状の一例を示し、(b)は、(a)に示す画素領域に対応する視差バリアを示す。 (a)は、比較実施形態1に係る表示装置の構成を示す平面模式図であり、(b)は、視差バリア50の平面模式図である。 比較実施形態1に係る表示装置の図5(a)に示すB1-B2線に沿う断面模式図である。
以下に実施形態を掲げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
実施形態1
図1(a)は、本実施形態に係る表示装置の構成を示す断面模式図であり、図1(b)は、表示装置の一部を拡大した平面模式図である。図1(a)において、表示装置100は、液晶パネル10と視差バリア20とが接着剤30を介して貼り合わされた構成を有し、視差バリア20は、液晶パネル10の背面側に、その全面を覆うように配置される。接着剤30は、透光性を損なわないように透明樹脂からなる。
液晶パネル10と視差バリア20とは、図1(b)に示すように配置される。ここで、液晶パネル10及び視差バリア20の詳細について図2を用いて説明する。図2(a)は、液晶パネル10の画素領域の一部を拡大した平面模式図であり、図2(b)は、視差バリア20の一部を拡大した平面模式図である。液晶パネル10には、図2(a)に示すように、複数の長方形の画素領域が形成されており、右眼用の画素領域15aが複数配置された第1の列と、左眼用の画素領域15bが複数配置された第2の列とが、交互に配置されている。
各画素領域15a、15bは、一部に凹部が形成された切欠き形状を有する表示部16a、16bと、この凹部に形成された非表示部17a、17bとを備える。表示部16a、16bは、画像表示を行う領域であり、非表示部17a、17bには、ここでは図示されていないが、TFT素子やセル厚を一定に保つためのスペーサ等が配置されている。
表示部16a、16bは、開口の広い部分(幅d1、長さh1)と開口の狭い部分(幅d2、長さh2)とを備え、非表示部17a、17bの幅をd3としたときに、d2=d1-d3,d2<d1の関係を満たしている。
視差バリア20は、図2(b)に示すように、帯状の透光領域21及び遮光領域22が等間隔に配置された構成を有し、遮光領域22は、上記第1、第2の列方向に沿って配列されている。遮光領域22には、各画素領域15a、15bの凹部と並ぶ位置に凸部22aを有する。凸部22aが形成された領域の透光領域21の幅W1は、凸部22aが形成されていない領域の透光領域21の幅W2よりも狭くなっている。
凸部22aは、突出方向と直交する方向の長さh4が、画素領域15a、15bに形成された凹部のこの方向に沿う長さh2と等しくなるように形成されている。
また、凸部22aの突出方向と直交する方向について見たときに、凸部22aの配置間隔と凹部の配置間隔とは等しくなるように配置されており、図2(a)、(b)において、h1+h2=h3+h4の関係が成立する。
ここで、液晶パネル10と視差バリア20とは、図1(b)に示すように、液晶パネル10の法線方向から見たときに、画素16aからなる第1の列と画素16bからなる第2の列との境界Lと、遮光領域22の配列方向に沿う中心Mとが重なるように配置される。
また、液晶パネル10と視差バリア20とは、図1(b)に示すように、液晶パネル10の法線方向から見たときに、画素領域15a、15bを構成する非表示部17a、17bと遮光領域22に形成された凸部22aとが、凸部22aの突出方向に沿って並ぶように配置される。
上記のように構成された液晶表示装置100の画像表示について、以下に説明する。図3(a)は、図1(b)におけるA1-A2線に沿う断面模式図であり、図3(b)は、図1(b)におけるB1-B2線に沿う断面模式図である。
図3(a)は、画素領域15a、15bにおいて表示部16a、16bの幅が広い領域であり、視差バリア20の透光領域21の幅W2は、凸部22aが形成された領域の幅W1に比べて広くなっている。そのため、観察者が視点Aから見たときには、右眼用の画素15aからの画像RIと左眼用の画素15bからの画像LIとは一部において重なりあい、クロストークC1、C2が発生する。特に、視点Aの近くで発生したクロストークC2は、視点Aから離れた位置で発生したクロストークC1よりもその幅が大きい。
一方、図3(b)は、表示部16a、16bの幅が狭い領域であり、視差バリア20に凸部22aが形成されているため、透光領域21の幅W1は、上記した幅W2に比べて狭くなっている。これにより、クロストークの発生領域を低減できる。
また、図3(b)に示すように、視差バリア20の透光領域21は、非表示部17a、17bがある部分のみ、すなわち表示に関与しない領域において狭くなっているので、画素領域15a、15bの透光率には影響を与えることがない。
上記のように本実施形態においては、クロストークの低減と透光率の維持とを両立させた設計が可能となる。
以下に、本実施形態に係る表示装置について具体例を挙げて説明する。
実施例1
液晶パネル10として、3.8型の液晶パネルを用いた。また、図2(a)において、画素領域のピッチd4は103.5μmとし、表示部16a、16bの開口の幅d1は90μm、幅d2は35μm、長さh1、h2は150μm、非表示部17a、17bの幅d3は55μmとした。
また、視差バリア20の透光領域21の幅W1は35μmとし、透光領域21の幅W2は、69μmとした。そして、遮光領域22の幅W4は138μmとした。
ここで、図3(a)、(b)に示すように、視差バリア20の透光領域21を通して、右眼用の画素領域15aで生じる画像RIに左眼用の画素領域15bで生じる画像LIが見えるような視点Aを考える。
図1(b)に示すように、右眼用の画素領域15aで生じる画像RIの面積は、h1×{W2-(d4-d1)-D1}より8325-150×D1となり、左眼用の画素領域15bで生じる画像LIの面積は、150×D1となる。ここで、クロストークC2を全画像面積における逆視画像面積の割合と定義すると、本実施例で発生するクロストークC2は、(150×D1)/8325となる。
例えば、視差バリア20の透光領域21からはみ出す左眼用の画素領域15bの幅D1が10μmである場合には、クロストークは、0.180となる。この値は、下記比較例1におけるクロストークの約59%に相当することから、本実施例においては、クロストークの低減が図れていることが明らかとなった。
なお、上記説明では、画素領域の形状を長方形としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、画素領域の形状は正方形であってもよい。また、上記説明では、画素領域に形成される凹部は、1つであったが、凹部の数は複数あってもよく、また、凹部の形成箇所についても特に限定されるものではない。すなわち、画素領域の表示部の形状に応じて視差バリアを本発明の構成に係る形状に適宜変更することで、本発明の効果が得られる。
図4は、本実施形態に係る他の例を示す平面模式図であり、図4(a)は、上記図2(a)に示す画素領域15a、15bとは異なる形状の画素領域15c、15dの一例を示し、図4(b)は、図4(a)に示す画素領域15c、15dに対応する視差バリア120を示す。
図4(a)に示すように、液晶パネル25には、右眼用の1つの画素領域15cについて、互いに異なる2つの形状の表示部16c、16dとこれに対応する非表示部17cとが形成されており、左眼用の1つの画素領域15dについて、互いに異なる2つの形状の表示部16e、16fとこれに対応する非表示部17dとが形成されている。
また、図4(b)に示すように、視差バリア120には、画素領域15c、15dの形状に対応した遮光領域32a、32bが形成されており、遮光領域32bには凸部32cが形成されている。
上記のような構成を有する表示装置についても、クロストークの低減と透光率の維持とを両立させた設計が可能となる。
以下に、比較実施形態1に係る液晶表示装置ついて図5を用いて説明する。なお、図1~図3に示す液晶表示装置と同一の構成を有するものについては同一の符号を付けて説明を省略する。
比較実施形態1
図5(a)は、本比較実施形態に係る表示装置の構成を示す平面模式図であり、図5(b)は、視差バリアの平面模式図である。また、図6は、図5(a)におけるB1-B2線に沿う断面模式図である。
図5(a)、図5(b)に示すように、本比較実施形態は、視差バリア50の構成が上記実施形態1とは異なる。すなわち、視差バリア50は、全て均一な幅を有する帯状の遮光領域55と透光領域56とが交互に配列された構成を有する。したがって、透光領域56の幅も全て均一な幅である。
上記のように構成された液晶表示装置200の画像表示は、画素領域15a、15bにおいて表示部16a、16bの幅が広い領域では、上記実施形態1と同じ構成を有するため、A1-A2線に沿う断面模式図は、上記図3(a)と同じであるが、表示部16a、16bの幅が狭い領域では上記実施形態1とは異なる。
図6に示すように、視差バリア50の透光領域56の幅W3は、上記実施形態1における透光領域21の幅W2よりも広くなっている。したがって、A1-A2線に沿う領域と同様にクロストークが発生する。
また、視差バリア50の遮光領域55は、全て均一な幅であるため、B1-B2に示す領域においてクロストークを低減するために視差バリア50の透光領域56の幅を狭くすると、A1-A2線に沿う領域において画素領域の開口部が狭くなり、透光率が低下する。このように本比較実施形態に係る表示装置200では、透光率の維持とクロストークの低減とを両立した設計を行うことはできない。
以下に、本比較実施形態に係る表示装置について具体例を挙げて説明する。
比較例1
上記実施例1と同じ液晶パネル10を用いて、実施例1と同様にしてクロストークの発生を測定した。ただし、視差バリア50の遮光領域55の幅W3は、69μmで均一なものとした。
ここで、図5に示す、視差バリア50の透光領域55からはみ出す左眼用の画素領域15bの幅をD2とすると、右眼用の画素領域15aで生じる画像の面積は8325-150×D2となり、左眼用の画素領域15bで生じる画像の面積は300×D2となり、上記実施例1における左眼用の画素領域15bで生じる画像の2倍の面積となった。また、クロストークは、300×D2/(8325+150×D2)となった。
これにより、幅D2が10μmである場合には、クロストークC3は0.305となる。この値は、上記実施例1におけるクロストークC2の1.69倍に相当する。
上述した各実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本願は、2009年4月15日に出願された日本国特許出願2009-098819号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
10、25 液晶パネル
15a~15d 画素領域
16a、16b、16c、16d、16e、16f 表示部
17a、17b、17c、17d 非表示部
20、50、120 視差バリア
21、56 透光領域
22、55 遮光領域
22a 凸部
30 接着剤
32a、32b 遮光領域
32c 遮光領域の凸部
100、200 表示装置
d1、d2 開口の幅
h1、h2 開口の長さ
d3 非表示部の幅
W1~W3 透光領域の幅
W4、W5 遮光領域の幅
D1、D2 幅
C1~C4 クロストーク

Claims (5)

  1. 複数の画素領域を有する液晶パネルと、該液晶パネルのパネル面を覆う視差バリアとを備えた液晶表示装置であって、
    各画素領域は、表示部と非表示部とを有し、該表示部は、少なくとも一部に凹部を有し、
    該視差バリアは、透光領域と遮光領域とが等間隔に配列されてなり、該視差バリアの遮光領域は、該液晶パネルの該凹部と並ぶ凸部を有し、該透光領域の幅は、該凸部が形成された領域において狭くなっていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記凸部と前記凹部とは、該凸部の突出方向と直交する方向の長さが等しいことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 前記凸部の突出方向と直交する方向について、該凸部の配置間隔と前記凹部の配置間隔とは等しいことを特徴とする請求項1又は2記載の液晶表示装置。
  4. 前記画素領域は、右眼用の画素領域が複数配置された第1の列と、左眼用の画素領域が複数配置された第2の列とが交互に配置されてなり、
    前記遮光領域は該列方向に沿って配列され、
    前記液晶パネルと前記視差バリアとは、該液晶パネルの法線方向から見たときに、該第1の列と該第2の列との境界と、該遮光領域の配列方向に沿う中心とが重なるように配置されることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 前記液晶パネルと前記視差バリアとは、該液晶パネルの法線方向から見たときに、該液晶パネルの画素領域を構成する遮光部と該視差バリアの遮光領域に形成された凸部とが、該凸部の突出方向に沿って並ぶように配置されることを特徴とする請求項4記載の液晶表示装置。
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