JP2006276591A

JP2006276591A - 液晶二重情報表示装置

Info

Publication number: JP2006276591A
Application number: JP2005097205A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Morita; 聡森田; Takeshi Suzaki; 剛須崎
Original assignee: Sanyo Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】レンチキュラーレンズなどの特別な構成部材を使用しないで、また観察のための特別の装具を装着しないで、液晶表示装置のみによって異なる情報を与えることができる液晶二重情報表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネル１０のアクティブマトリクス基板１８は、透光性基板１１上に、縦方向の信号線１４及び横方向の走査線と、半導体スイッチング素子及び画素電極１２と、これらの表面全体に設けられた垂直配向膜２５とを備え、また、カラーフィルタ基板２３は、共通電極２１と、前記信号線の１本おきに前記信号線の左右端部に対向する位置の両側に設けられたストライプ状の突起パターン１６と、前記カラーフィルタ基板の表面全体に設けられた垂直配向膜２６とを備え、前記アクティブマトリクス基板１８とカラーフィルタ基板２３との間に負の誘電率異方性を有する液晶２４を封入した構成を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶二重情報表示装置に関し、特に一つの画面に複数の情報を重ねて表示し、左右の観察位置の差異によってそれぞれ異なる映像を観察可能にし、異なった情報を複数の観察者に対して与えることができる液晶二重情報表示装置に関する。

例えば、自動車内においては、運転席と助手席との間に表示装置を配置した場合、運転席と助手席とでは表示装置の観察方向が異なる。このような場合、運転席の者には例えばカーナビゲーション装置の映像を観察できるようにし、助手席の者にはその他の映像を観察できるようにできれば便利である。

従来、車両用情報をステレオ画像として表示し、また、２次元画像をも含めて、運転席や助手席などの複数の方向から同一又は異なる画像を見ることができるようにした車両用情報表示装置の発明が特許文献１に開示されている。

この特許文献１に開示されている車両用情報表示装置の発明は、図５に示したように、マイクロコンピュータ１０５で制御駆動した二眼ビデオカメラ１０６によって撮像された画像データが画像処理装置１０７で処理がなされたうえで、車両用情報に係る左、右視点用の各画像のデータＬＩＤ、ＲＩＤを画像合成器１０１において画素電極単位で交互に並べて合成し、その合成画像を液晶ディスプレイ１０４に写し出して、その前面に設けられたレンチキュラーレンズ１０８により合成画像を、左視点用及び右視点用の各画像に分離して、反射板１０３を介して観察者のステレオ画像として観察できるようにステレオ用ディスプレイ１０２に表示するものであり、また、変形例として運転席と助手席の各方向から同一ないし異なる画像を見ることができるように画像合成するものが開示されている。

また、従来から、一つの画面に複数の情報を表示し、観察方向によらず異なる情報を複数の観察者に与える多重映像表示装置も知られている。例えば、下記特許文献２には、図６に示すように、観察者Ａ及びＢに応じた複数の異なる映像Ａ及びＢを所定の周期で時分割で表示する表示装置１２１と、複数の異なる映像Ａ及びＢに応じて設けられ、表示装置１２１が対応の映像Ａ又はＢを表示している期間のみ光を透過する開状態となり、その他の期間は光を遮蔽する弊状態となるシャッター１２２及び１２３を備えたものが開示されている。図６では、シャッターとしては観察者のメガネとして構成された液晶シャッターが用いられている。このシャッターは、表示装置の前面に、観察者の観察方向に応じた複数のシャッター構成部材として設けられることもある。

また一方では、従来、視覚特性を改善するために、例えば下記特許文献３に開示されているように、一画素電極内で液晶分子の配向状態が異なった複数の領域となるように分割形成し、視野角依存性を少なくして広視野角とするためのマルチドメイン方式（ＭＶＡ方式：Multi−Domain・Vertical・Alignment）の液晶表示装置が提案されている。このＭＶＡ方式の液晶表示装置は、電圧を掛けないときに液晶分子がガラス基板に対して垂直な方向に配列する負の誘電率異方性を有する液晶を利用したものであり、図７に示すように、ガラス基板と対向基板１３１、１３５に突起パターン１３６を設け、それを覆うように垂直配向膜１３８を形成したものである。

このＭＶＡ方式の液晶表示装置においては、電圧が印加されない時には、図７（Ａ）に示すように、突起パターン１３６の斜面に対して垂直に配向しようとする液晶があるが、画素電極１３２内の大部分の液晶はガラス基板と対向基板１３１、１３５に垂直に配向するために良好な黒表示状態にある。この状態で電圧を印加すると、図７（Ｂ）のように、液晶分子１３０が傾斜１３６ａ方向に水平になるように配向するので、突起パターン１３６によりドメインの境界が確定された傾斜方向の異なる複数の領域ができる。このような性質を利用して、高いコントラストと、広視野角を得ようとするものである。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）における符号１３３、１３４は偏光板である。
特開平７−１０３７８４号公報特開平８−３２７９６２号公報特開２０００−２６７０７９号公報

上述したような従来の多重情報表示装置は、二重情報表示装置が用いられており、左右方向の映像を別々に写し出して左視点用と右視点用の２画面を同時に表示している。そして、この映し出した画面から左視点用及び右視点用の画像を作成する技術としては、前述のように、主に３Ｄ方式の表示装置などに用いられる液晶シャッターや、レンチキュラーレンズを必要とする。

ところが、運転席と助手席という位置関係で別々の画像を表示させるには、上記特許文献１に開示されているレンチキュラーレンズを使う方法は、視差の関係で大がかりなものとなるほか、スペースを多く必要とするので、取付け空間の狭い車用としては適切な方法とはいえない。

また、特許文献２に開示されているものでは、表示の時分割は容易に行なえるものの、その時分割に対応したシャッターが必要であり、シャッターがない場合には複数の情報が重なった状態となるために、表示内容が理解できず、またシャッターと画像情報との同期を取るために観察者の位置がシャッターによって拘束されてしまうという不便さがある。さらにシャッターを装着したまま他のものを見ると、シャッターは半分の時間は暗の状態なので暗く見えることになり、不自然であり、装着感が必ずしも良いとはいえない。

そこで、レンチキュラーレンズの組み込みや、液晶シャッターの装着を必要としない、観察者の位置によって別々の情報が得られる表示装置が求められている。

なお、特許文献３の表示装置は、一つの画素電極を液晶分子の配向が異なる複数の領域に分けて一つの情報を視認できる方向を広くするものであり、別の情報を与える二重情報表示装置ではない。

本願の発明者等は、液晶表示装置の構造に着目して、隣り合うラインごとに交互に右視点用画素電極と左視点用画素電極が得られるアクティブマトリックス型液晶表示パネルを得るべく種々実験を重ねた結果、垂直配向方式を応用することによって、複数の観察者に対してそれぞれ異なる画像を同時に観察可能にした液晶二重情報表示装置が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、レンチキュラーレンズなどの特別な構成部材を使用せず、また、観察者に観察のための特別の装具を装着させる必要なしに、液晶表示装置のみによって、液晶表示パネルの左右にいる観察者に対してそれぞれ異なる情報を与えることができる二重情報表示装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本願の請求項１の液晶二重情報表示装置に係る発明は、左右方向にそれぞれ右視点用画素電極と左視点用画素電極を交互に備えたアクティブマトリクス型液晶表示パネルを備え、複数の観察者に対してそれぞれ異なる画像を同時に観察可能にした液晶二重情報表示装置において、前記液晶表示パネルのアクティブマトリクス基板は、該基板上に、マトリクス状に設けられた縦方向の信号線及び横方向の走査線と、前記信号線及び走査線で囲まれた部分に設けられた半導体スイッチング素子及び画素電極と、前記アクティブマトリクス基板の表面全体に設けられた垂直配向膜とを備え、前記液晶表示パネルのカラーフィルタ基板は、共通電極と、前記信号線の１本おきに前記信号線の左右端部に対向する位置の両側に設けられたストライプ状の突起パターンと、前記カラーフィルタ基板の表面全体に設けられた垂直配向膜とを備え、前記アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板との間に負の誘電率異方性を有する液晶が封入されていることを特徴とする。

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液晶二重情報表示装置において、前記信号線は広幅のものと狭幅のものとが相互に設けられており、前記カラーフィルタ基板のストライプ状の突起パターンは前記広幅の信号線に対向する位置の両側に設けられていることを特徴とする。

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の液晶二重情報表示装置において、前記ストライプ状の突起パターンは、その先端部が前記信号線の左右に存在する画素電極の端部に対向する位置よりもそれぞれ等しい幅だけ画素電極側にずれた位置に設けられていることを特徴とする。

また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の液晶二重情報表示装置において、前記ストライプ状の突起パターンは、その先端部が前記信号線の左右に存在する画素電極の端部に対向する位置よりもそれぞれ異なる幅だけ画素電極側にずれた位置に設けられていることを特徴とする。

また、本願の請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液晶二重情報表示装置において、前記カラーフィルタ基板には、前記信号線に対向する部分を遮光するブラックマトリクスが設けられていることを特徴とする。

本願の請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の液晶二重情報表示装置において、記画素電極はさらに中央部に前記信号線に沿うスリットを有し、前記カラーフィルタ基板の前記スリットに対向する位置であって前記ストライプ状の突起パターンとは反対側の位置に別のストライプ状の突起パターンが設けられていることを特徴とする。

本発明は、上記の構成を備えることにより、以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１に係る発明によれば、信号線に対向する位置の両側にストライプ状の突起パターンが設けられているので、これらの一対のストライプ状の突起パターンの両側では画素電極と対向電極間に電圧を印加したときの液晶分子の配向方向がそれぞれ反対方向となるため、これらの一対のストライプ状の突起パターンの両側をそれぞれ右視点用画素と左視点用画素とすることができ、レンチキュラーレンズなどの特別な構成部材を使用することなしに、また、観察者に観察のための特別の装具を装着させる必要なしに、液晶表示パネルのみによって、液晶表示パネルの左右にいる観察者に対してそれぞれ異なる情報を与えることができる二重情報表示装置を提供することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、広幅の信号線の左右に位置する各画素を視認できる視野角が大きくなるので、左右の別方向に位置する観察者がそれぞれの情報を明確に視認しやすくなる。

また、請求項３及び４に係る発明によれば、突起パターンの先端部の位置により液晶分子の配向規制を最適にすることができるため、左右の別方向に位置する観察者がそれぞれの情報を明確に視認しやすくなるとともに、これらの幅を左右で変えることによって左右の指向性を対称状態及び非対称状態に変えることができるようになる。

また、請求項５の発明によれば、信号線に対向する部分において、液晶表示パネルの正面から垂線方向にでてくる光がブラックマトリクスにより遮られるので、指向性がより強くなるために左右の観察者に対してそれぞれ異なる情報を明瞭に与えることができるようになる。

また、請求項６に係る発明によれば、突起パターンから離れるに従って液晶分子の配向規制は弱まるが、１個の画素電極に対向する位置に複数個の配向規制手段としての突起パターンが設けられているため、スリットによる配向規制とあいまって液晶分子の配向規制を強くすることができるため、左右の別方向に位置する観察者がそれぞれの情報をより明確に視認しやすくなる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶二重情報表示装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

まず、実施例１の液晶二重情報表示装置を図１及び図２を用いて説明する。なお、図１は、実施例１に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネルの概略構造を示す一部断面図であり、図２は、図１の液晶表示パネルのマトリックス配線と樹脂突起パターンの説明のための平面図である。

実施例１の液晶二重情報表示装置は、液晶表示パネル１０及び図示しないバックライト光源を備えている。この液晶表示パネル１０は、ガラス基板１１の表面に、半導体スイッチング素子であるＴＦＴ（図示せず）、画素電極１２、走査線１３（図３参照）及び信号線１４をマトリックス状に配置したアクティブマトリクス基板１８と、このアクティブマトリクス基板１８に対向させて、別のガラス基板１９の表面にカラーフィルタ層２０を設け、さらにこのカラーフィルタ層２０の上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明な対向電極２１を設けたカラーフィルタ基板２３を有している。そして、アクティブマトリクス基板１８及びカラーフィルタ基板２３を対向させた間隙に負の誘電率異方性を有する液晶２４が充填されている。なお、両基板１８、２３の外面にはそれぞれ偏光板１７及び偏光板２２が設けられ、また、両基板の内面にはそれぞれ全面にわたり垂直配向膜２５、２６が設けられている。

実施例１の液晶表示パネル１０においては、アクティブマトリクス基板１８の左右方向に広幅の信号線１４及び狭幅の信号線１４’が交互に配列されている。縦方向に配列された信号線１４は、横方向に配列された走査線１３とマトリクス状に構成されている。そして、それらの信号線１４、１４’ごとに、左視点用画素電極１２Ｒ_１、１２Ｇ_１、１２Ｂ_１と右視点用画素電極１２Ｒ_２、１２Ｇ_２、１２Ｂ_２とを、図１及び図２に示したように、広幅の信号線１４、右視点用画素電極１２Ｒ_２、狭幅の信号線１４’、左視点用画素電極１２Ｒ_１、広幅の信号線１４、右視点用画素電極１２Ｇ_２、狭幅の信号線１４’、左視点用画素電極１２Ｇ_１、広幅の信号線１４、右視点用画素電極１２Ｂ_２、狭幅の信号線１４’、左視点用画素電極１２Ｂ_１という順序で交互に配設されている。

アクティブマトリクス基板１８に対向するカラーフィルタ基板２３には、アクティブマトリクス基板１８の広幅の信号線１４に対向する位置の両側に、突起パターン１６が２本信号線１４に対して平行に設けられている。この突起パターン１６は、樹脂材料などにより設けられ、従来の垂直配向方式の液晶表示装置で用いられているものと同様の形状を有している。

アクティブマトリクス基板１８において幅広信号線１４の左右に隣り合う画素電極１２は、２つの突起パターン１６によって電圧印加時の液晶分子の配向方向が逆方向となるため、それぞれ一対の左視点用画素電極と右視点用画素電極とになる。すなわち、画素電極１２と対向電極２１間に電圧がかけられると、例えば一対の左視点用画素電極１２Ｒ_１と右視点用画素電極１２Ｒ_２と対向電極間２１の液晶分子の配向方向は、左視点用画素電極１２Ｒ_１と対向電極２１間の配向方向と、右視点用画素電極１２Ｒ_２と対向電極２１間の配向方向とでは、突起パターン１６によって逆方向になる。そのため、左視点用画素電極左視点用画素電極１２Ｒ_１と右視点号画素電極１２Ｒ_２とではそれぞれ異なる方向に指向性が生じることになる。

本発明は、このようにして隣り合う領域ごとに交互に左視点画像と右視点画像を表示することにより、例えば運転者側と助手席側のように観察位置が異なると見える画像を変えることができるようになる。

また、上記実施例にかかわらず、信号線１４は必要に応じて幅が決定でき、突起パターン１６に対向する位置にあるものと、突起パターンのない位置に対向するものとが同じ幅であっても差し支えない、ただし、信号線１４は、広幅のもの１４と狭幅のもの１４’とを交互に設けると、広幅の信号線の左右に位置する各画素を視認できる視野角が大きくなるので、左右の別方向に位置する観察者がそれぞれの情報を明確に視認しやすくなる。

また、突起パターン１６は、その先端部が前記信号線の左右に存在する画素電極の端部に対向する位置よりも幅ｗ１ないしｗ２だけ画素電極側にずらした位置に設けられている。この場合、ｗ１＝ｗ２とすれば、この突起パターン１６の左右の画素の指向性を対称状態とすることができ、またｗ１≠ｗ２とすればこの突起パターン１６の左右の画素の指向性をそれぞれ異なる状態とすることができる。この場合、突起パターンの幅を５〜１０μｍ、突起パターン先端までの高さを１．０〜１．５μｍとすると、前記ｗ１ないしｗ２を０〜５μｍの範囲で適宜選択することができる。

また、カラーフィルタ基板２４には、広幅の走査線１４及び狭幅の走査線１４’に対向する位置に液晶表示パネル１０の表面から垂線方向に光がもれないようにブラックマトリクス２８が設けられている。このブラックマトリクス２８は、それぞれの走査線１４及び１４’よりも幅広のものとすることが好ましく、特に広幅の走査線１４に対向する位置に設けられたブラックマトリクス２８によって左右の指向性を制御することができる。

次に、実施例２に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネルを図３〜図４を用いて説明するが、実施例１の液晶表示パネル１０と同一構成部分には同じ参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。なお、図３は、実施例２に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネルの概略構造を示す一部断面図であり、図４は、図３の液晶表示パネルのマトリックス配線と突起パターンの説明のための平面図である。

実施例２に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネル１０’は、図３に示したように、それぞれの画素電極１２にスリット２７が設けられており、スリット２７に対向する位置であってストライプ状の突起パターン１６とは反対側の位置に別のストライプ状の突起パターン１６’が設けられている。スリット２７は同一画素電極を完全に分断してはおらず、スリットの両側の画素電極は電気的接続状態が保たれている。この実施例２の液晶表示パネル１０’によれば、本来突起パターンから離れるに従って液晶分子の配向規制は弱まるが、１個の画素電極に対向する位置に複数個の配向規制手段としての突起パターン１６、１６’が設けられているため、スリット２７による配向規制とあいまって液晶分子の配向規制を強く維持することができるため、液晶表示パネルの左右の観察者に対し別の観察視点において良好なそれぞれ異なる画像情報を得ることができる。

実施例１に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネルの概略構造を示す一部断面図である。図１の液晶表示パネルのマトリックス配線と樹脂突起パターンの説明のための平面図である。実施例２に係る液晶二重情報表示装置で使用する液晶表示パネルの概略構造を示す一部断面図である。図３の液晶表示パネルのマトリックス配線と突起パターンの説明のための平面図である。従来の車両用情報表示装置のブロック図である。従来の多重情報表示装置の概要説明図である。従来のＭＶＡ方式の液晶パネルの説明図である。

符号の説明

１０、１０’ 液晶表示パネル
１１ガラス基板
１２画素電極
１３走査線
１４信号線
１５層間膜
１６、１６’ 突起パターン
１７、２２偏光板
１８アクティブマトリクス基板
１９ガラス基板
２０カラーフィルタ
２１対向電極
２３カラーフィルタ基板
２４液晶
２５、２６配向膜、
２７スリット
２８ブラックマトリクス

Claims

左右方向にそれぞれ右視点用画素電極と左視点用画素電極を交互に備えたアクティブマトリクス型液晶表示パネルを備え、複数の観察者に対してそれぞれ異なる画像を同時に観察可能にした液晶二重情報表示装置において、前記液晶表示パネルのアクティブマトリクス基板は、該基板上に、マトリクス状に設けられた縦方向の信号線及び横方向の走査線と、前記信号線及び走査線で囲まれた部分に設けられた半導体スイッチング素子及び画素電極と、前記アクティブマトリクス基板の表面全体に設けられた垂直配向膜とを備え、前記液晶表示パネルのカラーフィルタ基板は、共通電極と、前記信号線の１本おきに前記信号線の左右端部に対向する位置の両側に設けられたストライプ状の突起パターンと、前記カラーフィルタ基板の表面全体に設けられた垂直配向膜とを備え、前記アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板との間に負の誘電率異方性を有する液晶が封入されていることを特徴とする液晶二重情報表示装置。
前記信号線は広幅のものと狭幅のものとが相互に設けられており、前記カラーフィルタ基板のストライプ状の突起パターンは前記広幅の信号線に対向する位置の両側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶二重情報表示装置。
前記ストライプ状の突起パターンは、その先端部が前記信号線の左右に存在する画素電極の端部に対向する位置よりもそれぞれ等しい幅だけ画素電極側にずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶二重情報表示装置。
前記ストライプ状の突起パターンは、その先端部が前記信号線の左右に存在する画素電極の端部に対向する位置よりもそれぞれ異なる幅だけ画素電極側にずれた位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶二重情報表示装置。
前記カラーフィルタ基板には、前記信号線に対向する部分を遮光するブラックマトリクスが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液晶二重情報表示装置。
前記画素電極はさらに中央部に前記信号線に沿うスリットを有し、前記カラーフィルタ基板の前記スリットに対向する位置であって前記ストライプ状の突起パターンとは反対側の位置に別のストライプ状の突起パターンが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の液晶二重情報表示装置。