JP2005134689A

JP2005134689A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2005134689A
Application number: JP2003371433A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Isobe; 衛礒部
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】画像表示用液晶パネルとスイッチング用液晶パネルの２枚の液晶パネルを含み３次元画像表示／２次元画像表示が選択可能である画像表示装置において、さらなる薄型化・軽量化を実現する。
【解決手段】画像表示用液晶パネル１０と視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネル２０とを含む画像表示装置において、画像表示用液晶パネル１０の例えば反観察面側の透明電極基板１２をスイッチング用液晶パネル２０の一方の透明電極基板として共用するとともに、スイッチング用液晶パネル２０側の透明電極基板１２の内面に内面偏光板１６ａを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は画像表示装置に関し、さらに詳しく言えば、３次元画像と２次元画像とを適宜切り替えることができる画像表示装置に関するものである。

特殊な眼鏡を使用することなく、３次元画像（立体画像）が見られるようにした表示方法のひとつにＳ．Ｈ．Ｋａｐｌａｎ氏により提案されたパララックス・バリア法がある（非特許文献１参照）。

この方式は、複数（通常は２つ）の視差画像をそれぞれストライプ状の単位画片に分割し、それらの単位画片をひとつの画面上に交互に配列して合成表示し、その画面から所定距離だけ離れた位置に設けられた所定開口率の光透過部を有するパララックスバリア（視差バリア）と呼ばれているスリットを介して観察者の両眼で右目用の視差画像と左目用の視差画像を観察することにより立体視を得るものである。

この発展型として、特許文献１では視差バリアをスイッチング用液晶パネルにより電気的に形成・消失可能として、視差バリアを消失させた場合には２次元画像が見られるようにしている。この３次元画像表示／２次元画像表示を両立させた画像表示装置の構成例を図３により説明する。

この画像表示装置は画像表示用液晶パネル１０と、視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネル２０とを備えている。画像表示用液晶パネル１０は一般的な透過型液晶パネルであってよく、周辺シール材１３を介して圧着された一対の透明電極基板１１，１２を備え、そのセルギャップ内に液晶層１４が封入されている。

透過型であることから、観察面側と反観察面側とにそれぞれ偏光板１５，１６が貼着されており、この例では観察面側には位相差板１７がさらに設けられている。また、画像表示用液晶パネル１０の反観察面側にはバックライト１８が配置されている。

スイッチング用液晶パネル２０も周辺シール材２３を介して圧着された一対の透明電極基板２１，２２を備え、そのセルギャップ内に液晶層２４が封入されている。図示しないが、透明電極基板２１，２２の各内面には視差バリアを形成するための透明電極がストライプ状として対向的に形成されている。

スイッチング用液晶パネル２０は透過型で画像表示用液晶パネル１０とバックライト１８との間に配置される。図２は分解図であるため、画像表示用液晶パネル１０とスイッチング用液晶パネル２０は離れて示されているが、実際にはスイッチング用液晶パネル２０は、その一方の面が例えば接着材を介して反観察面側の偏光板１６に貼着されることから、バックライト１８と対向する他方の面の光入射側のみに偏光板２５を備えている。すなわち、反観察面側の偏光板１６は画像表示用液晶パネル１０とスイッチング用液晶パネル２０とに兼用されている。

３次元画像表示時には、画像表示用液晶パネル１０に右目用の視差画像Ｒと左目用の視差画像Ｌとが例えば交互に表示されるとともにバックライト１８が点灯され、スイッチング用液晶パネル２０への通電によりストライプ状の視差バリアＢが形成される。

この状態で、観察者の両眼で視差バリアＢを介して右目用の視差画像Ｒと左目用の視差画像Ｌとを観察することにより３次元画像を見ることができる。これに対して、スイッチング用液晶パネル２０への通電を例えばオフにして視差バリアＢを消失させてパネル全体を例えば無色透明とすることにより２次元画像を見ることができる。

"ＴｈｅｏｒｙｏｆＰａｒａｌｌａｘＢａｒｒｉｅｒｓ"，Ｊ．ＳＭＰＴＥ，ｖｏｌ．５９，Ｎｏ．７，ｐｐ１１〜２１，１９５２特開平３−１１９８８９号公報

上記した画像表示装置を例えば携帯電話機や携帯情報端末機器などに搭載する場合、さらなる薄型化・軽量化が求められる。したがって、本発明の課題は、画像表示用液晶パネルとスイッチング用液晶パネルの２枚の液晶パネルを含む画像表示装置において、さらなる薄型化・軽量化を実現することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、右目用の視差画像および左目用の視差画像の各々をストライプ状の単位画片に分割し、それらの各単位画片を所定の周期で交互に配列して合成表示する表示部と、上記右目用画像と左目用画像とを区別するために上記表示部に隣接して配置される視差バリア形成部とを含み、上記表示部が観察面側と反観察面側の各々に偏光板を有する透過型の画像表示用液晶パネルからなり、上記視差バリア形成部にスイッチング用液晶パネルが用いられ、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の偏光板が上記スイッチング用液晶パネルの一方の偏光板と兼用されている画像表示装置において、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板と上記スイッチング用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板とを共用させるとともに、その共用された透明電極基板の上記スイッチング用液晶パネル側の内面に上記兼用されている偏光板が設けられていることを特徴としている。

上記スイッチング用液晶パネルは上記画像表示用液晶パネルの観察面側，反観察面側のいずれに配置されてもよい。したがって、本発明には、上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの反観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記反観察面側の偏光板である第１の態様と、上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記観察面側の偏光板である第２の態様とが含まれる。

上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が塗布型偏光層からなることも本発明の特徴のひとつである。なお、上記画像表示用液晶パネルは、アクティブマトリクス方式による例えばＴＦＴ液晶パネル，パッシブマトリクス方式による例えばＳＴＮ液晶パネルのいずれであってもよく、また、カラー表示，モノクロ表示は任意に選択可能である。

本発明によれば、従来では合計４枚の透明電極基板が必要であったものが、画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板をスイッチング用液晶パネルの一方の透明電極基板と共用としているため合計３枚の透明電極基板で構成でき、さらにスイッチング用液晶パネルの内面に兼用される偏光板が設けられるので、透明電極基板１枚分および偏光板１枚分の薄型化および軽量化が達成される。また、薄型化に伴って３次元画像の視認距離も短縮される。

次に、図１および図２により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、図１，図２において先の図３で説明した従来例と実質的に同一であってよい構成要素にはそれと同じ参照符号を用いている。

まず、図１により本発明の第１実施形態について説明する。図１（ａ）は２次元表示時における模式的な断面図、図１（ｂ）は３次元表示時における模式的な断面図であるが、表示形態を除いては同一構成である。

この画像表示装置は、基本的な構成として、画像表示用液晶パネル１０とスイッチング用液晶パネル２０とを備えている。スイッチング用液晶パネル２０は画像表示用液晶パネル１０の観察面側（図１において上側）もしくは反観察面側（図１において下側）のいずれに配置されてもよいが、この例ではスイッチング用液晶パネル２０は画像表示用液晶パネル１０の反観察面側に配置されている。

画像表示用液晶パネル１０は透過型で、周辺シール材１３を介して圧着された一対の透明電極基板１１，１２を備え、そのセルギャップ内に液晶層１４が封入されている。観察面側の透明電極基板１１の外面には、位相差板１７と偏光板１５とが貼着されている。場合によっては、位相差板１７は省略されてもよい。また、画像表示用液晶パネル１０の反観察面側にはバックライト１８が配置されている。

駆動方式はＳＴＮ液晶パネルに代表されるパッシブマトリクス方式、ＴＦＴ液晶パネルに代表されるアクティブマトリクス方式のいずれであってもよい。すなわち、ＳＴＮ液晶パネルの場合には一方の透明電極基板にセグメント電極が形成され，他方の透明電極基板にコモン電極（ともに図示しない）が形成される。

ＴＦＴ液晶パネルの場合には、一方の透明電極基板が画素電極を有するアレイ基板で、他方の透明電極基板に共通電極基板が用いられる。ＳＴＮ，ＴＦＴいずれにおいても、カラー表示が要求される場合には、いずれか一方の透明電極基板の内面にカラーフィルタが形成される。

スイッチング用液晶パネル２０も透過型で、同液晶パネル２０には一対の透明電極基板が含まれるが、この場合、その一方の透明電極基板として画像表示用液晶パネル１０の反観察面側の透明電極基板１２を利用している。すなわち、スイッチング用液晶パネル２０は上記透明電極基板１２と他方の透明電極基板２２とを周辺シール材２３を介して圧着し、そのセルギャップ内に液晶層２４を封入してなる。

このように、画像表示用液晶パネル１０の反観察面側の透明電極基板１２をスイッチング用液晶パネル２０の一方の透明電極基板と共用するに伴って、この第１実施形態においては、スイッチング用液晶パネル２０側の内面に画像表示用液晶パネル１０の反観察面側の偏光板（内面偏光板）１６ａを設けている。なお、スイッチング用液晶パネル２０のバックライト１８と対向する光入射側の面には上記従来例と同じく偏光板２５が貼着される。

すなわち、上記内面偏光板１６ａは上記従来例における偏光板１６に相当し、画像表示用液晶パネル１０とスイッチング用液晶パネル２０とに兼用されるが、スイッチング用液晶パネル２０の内面（透明電極基板１６の内面）に設けるにあたって塗布型偏光層が好ましく採用される。

塗布型偏光層は、液晶性の溶液をガラス基板面に一定の方向性を持たせて塗布し乾燥させることにより、その塗布方向で規定される方向に偏向作用を発揮する。その一例として、特表２００１−５０４２３８号公報に記載されている１種以上の有機染料を含むリオトロピック液晶溶液がある。

スイッチング用液晶パネル２０の内面、すなわち一方の透明電極基板１２と他方の透明電極基板２２の各内面には視差バリアＢ（図１（ｂ）参照）を形成するための透明電極２６ａ，２６ｂがそれぞれストライプ状として対向的に形成される。

透明電極基板１２の内面側に形成される透明電極２６ａと上記塗布型偏光層よりなる内面偏光板１６ａについて説明すると、透明電極基板１２のガラス面に先に透明電極２６ａを例えばＩＴＯ材により形成し、その電極形成面上に内面偏光板１６ａと図示しない配向膜とを順次形成してもよいが、透明電極２６ａ，２６ｂに印加する電圧の観点からすれば、先に上記塗布型偏光層により内面偏光板１６ａを形成し、その上に透明電極２６ａと図示しない配向膜とを順次形成することが好ましい。

次に、この第１実施形態に沿って本発明の動作について説明する。図１（ａ）の２次元画像表示モード時には、画像表示用液晶パネル１０に通常の２次元画像としての元画像をそのまま表示するとともにバックライト１８を点灯する。スイッチング用液晶パネル２０については例えばオフ電圧としてパネル全面を光透過状態とする。

これにより、バックライト１８から偏光板２５にて偏光されて入射した光はスイッチング用液晶パネル２０の液晶層２４内で偏光軸を９０゜回転する。スイッチング用液晶パネル２０内に設けられている上記内面偏光板１６ａは上記液晶層２４を透過した後の光の偏光軸と一致しているため、その透過光が画像表示用液晶パネル１０に入射する。

次に、図１（ｂ）の３次元画像表示モード時には、画像表示用液晶パネル１０に右目用の視差画像Ｒと左目用の視差画像Ｌとを例えば交互に表示するとともに、スイッチング用液晶パネル２０の透明電極２６ａ，２６ｂに例えばオン電圧を印加してストライプ状の視差バリアＢを形成する。

これにより、バックライト１８から照射される光は、視差バリアＢが存在する光遮光部（黒部分）ではスイッチング用液晶パネル２０の液晶層２４内で偏光軸が回転しないため上記内面偏光板１６ａにより遮られ、視差バリアＢが存在しない光透過部（白部分）のみの光が画像表示用液晶パネル１０に入射されることになるため、観察者は３次元画像を見ることができる。

ここで、図１（ｂ）に示すように、３次元画像の視認距離をＤ，観察者の目の間隔（約６０ｍｍ）をＥ，右目用の視差画像Ｒと左目用の視差画像Ｌの画素ピッチをＰ，画像表示面と視差バリアとの距離をＧとすると、視認距離Ｄは、
Ｄ＝Ｇ×（Ｅ／Ｐ−１）
で表される。

本発明によれば、画像表示用液晶パネル１０とスイッチング用液晶パネル２０との間に介在する透明電極基板が１枚であり、その分、画像表示面と視差バリアとの距離Ｇが短くなるため、視認距離Ｄも短縮される。ちなみに、図３に示す構成の従来例（透明電極基板４枚）の場合、各透明電極基板の厚さ０．４ｍｍ，各偏光板の厚さ０．２ｍｍ，位相差板の厚さ０．２ｍｍでパネル厚さが２．４ｍｍとなり、視認距離Ｄは７２ｃｍであったのに対して、本発明例（透明電極基板３枚）の場合、パネル厚さが１．８ｍｍとなり、視認距離Ｄは３２ｃｍであり、視認距離Ｄを４０ｃｍ短くすることができた。

次に、図２の第２実施形態として示すように、スイッチング用液晶パネル２０を画像表示用液晶パネル１０の観察面側に配置することもできる。この場合には、画像表示用液晶パネル１０の観察面側の透明電極基板１１をスイッチング用液晶パネル２０の一方の透明電極基板として共用することになる。

そして、スイッチング用液晶パネル２０側の内面（透明電極基板１１の内面）に上記観察面側の偏光板１５に相当する内面偏光板１５ａを形成する。この内面偏光板１５ａも上記内面偏光板１６ａと同じく塗布型偏光層により形成することができる。２次元画像表示モード，３次元画像表示モードの動作は上記第１実施形態と同じであるため、その説明は省略する。

本発明によれば、画像表示用液晶パネルおよび視差バリアを形成・消失可能とするスイッチング用液晶パネルの２枚の液晶パネルを有し３次元画像表示／２次元画像表示を選択できる画像表示装置において、より一層の薄型化・軽量化が実現されるため、特に携帯電話機などの小型機器の画像表示装置として利用性が高い。

本発明の第１実施形態を模式的に示す断面図で、（ａ）は２次元画像表示モード時を示す断面図，（ｂ）は３次元画像表示モード時を示す断面図。本発明の第２実施形態を模式的に示す断面図。パララックス・バリア法による画像表示装置の従来例を示す模式図。

符号の説明

１０画像表示用液晶パネル
１１，１２透明電極基板
１４液晶層
１５観察面側の偏光板
１５ａ，１６ａ内面偏光板
１８バックライト
２０スイッチング用液晶パネル
２２透明電極基板
２４液晶層
Ｂ視差バリア

Claims

右目用の視差画像および左目用の視差画像の各々をストライプ状の単位画片に分割し、それらの各単位画片を所定の周期で交互に配列して合成表示する表示部と、上記右目用画像と左目用画像とを区別するために上記表示部に隣接して配置される視差バリア形成部とを含み、上記表示部が観察面側と反観察面側の各々に偏光板を有する透過型の画像表示用液晶パネルからなり、上記視差バリア形成部にスイッチング用液晶パネルが用いられ、上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の偏光板が上記スイッチング用液晶パネルの一方の偏光板と兼用されている画像表示装置において、
上記画像表示用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板と上記スイッチング用液晶パネルのいずれか一方の透明電極基板とを共用させるとともに、その共用された透明電極基板の上記スイッチング用液晶パネル側の内面に上記兼用されている偏光板が設けられていることを特徴とする画像表示装置。
上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの反観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記反観察面側の偏光板である請求項１に記載の画像表示装置。
上記共用される透明電極基板が上記画像表示用液晶パネルの観察面側の透明電極基板であり、上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が上記観察面側の偏光板である請求項１に記載の画像表示装置。
上記スイッチング用液晶パネル側の内面に設けられる偏光板が塗布型偏光層からなる請求項１，２または３に記載の画像表示装置。