JP2016224299A - 液晶表示装置および３次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温下で外部から衝撃が加わった場合に、気泡が発生することを防止できる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】画素電極とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板に対向して対向基板２００が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板２００との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、対向基板２００には、有機材料で形成されたオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３の上には透明導電膜で形成されたコモン電極３０が形成され、対向基板２０には、ＴＦＴ基板と接触している第１の柱状スペーサ１０と、ＴＦＴ基板と接触していない第２の柱状スペーサ２０が形成されており、第１の柱状スペーサ１０が形成されている部分には、コモン電極の抜きパターン３１が形成され、第１の柱状スペーサ１０はオーバーコート膜２０３の上に形成されており、第２の柱状スペーサ１０は、コモン電極３０の上に形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は，液晶表示装置に係り，特に低温おいても気泡が発生しづらい液晶表示装置に関する。

液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。

ＴＦＴ基板と対向基板の間隔は、対向基板に形成された柱状スペーサによって規定している場合が多い。柱状スペーサは、透明有機材料で形成されるが、柱状スペーサと下地膜の接着性が悪いと、柱状スペーサ形成後の、配向膜のラビング等を行う時に、柱状スペーサが剥離するという現象を生ずる。

特許文献１および２には、柱状スペーサの下地膜がＩＴＯである場合で、ＩＴＯと柱状スペーサとの接着力が十分でない場合に、柱状スペーサがＩＴＯから剥離することを防止するために、柱状スペーサが形成される部分からＩＴＯを除去する構成が記載されている。

特開２００７−２３３０５９号公報 特開２００４−３３３８３２号公報

低温環境においては、液晶表示装置の液晶が収縮する。一方、柱状スペーサは、液晶に比べて熱膨張係数は小さいので、低温における収縮は液晶に比べて小さい。そうすると、低温環境下においては、液晶表示装置内に隙間が生じやすくなる。

このような場合、液晶表示装置に外部から衝撃が加わると柱状スペーサの反発力によって、液晶表示装置の内部に気泡が発生する。気泡は画像の欠陥となる。本発明の課題は、低温において、液晶表示パネルに衝撃が加わった場合における気泡の発生を防止することである。

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

（１）画素電極とＴＦＴを有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記対向基板には、有機材料で形成されたオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の上には透明導電膜で形成されたコモン電極が形成され、前記対向基板には、前記ＴＦＴ基板と接触している第１の柱状スペーサと、前記ＴＦＴ基板と接触していない第２の柱状スペーサが形成されており、前記第１の柱状スペーサが形成されている部分には、前記コモン電極の抜きパターンが形成され、前記第１の柱状スペーサは、前記コモン電極の抜きパターンにおいて、前記オーバーコート膜の上に形成されており、前記第２の柱状スペーサは、前記コモン電極の上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（２）前記第１の柱状スペーサは断面が台形であり、前記台形の高さをｈ１とし、ｈ２をｈ１×０．９５とした場合、前記台形の上底径ｄ１は、前記ｈ２で測定したものであり、前記コモン電極の抜きパターンの径をｄ３とした場合、１．０４×ｄ１≦ｄ３であることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。

（３）前記台形の下底径をｄ２とした場合、１．０４×ｄ１≦ｄ３≦ｄ２であることを特徴とする（２）に記載の液晶表示装置。

（４）表示装置の上に液晶パララックスバリアパネルが配置された３次元画像表示装置であって、前記液晶パララックスバリアには、ストライプ状に形成された電極が所定のピッチで配列した第１の電極を有する第１の基板に第２の基板が対向して配置され、前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶が挟持され、前記第２の基板には、有機材料で形成されたオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の上に透明導電膜によって平面状に形成された第２の電極が形成され、前記第２の基板には、前記第１の基板と接触している第１の柱状スペーサと、前記第１の基板と接触していない第２の柱状スペーサが形成されており、前記第１の柱状スペーサが形成されている部分には、前記第２の電極の抜きパターンが形成され、前記第１の柱状スペーサは、前記第２の電極の抜きパターンにおいて、前記オーバーコート膜の上に形成されており、前記第２の柱状スペーサは、前記第２の電極の上に形成されていることを特徴とする３次元画像表示装置。

液晶表示装置の平面図である。 液晶表示装置の断面図である。 本発明を適用しない場合の対向基板の断面図である。 本発明の実施例１による対向基板の断面図である。 本発明による、柱状スペーサ付近の断面図である。 本発明による、柱状スペーサ付近の平面図である。 本発明の他の例による、柱状スペーサ付近の平面図である。 本発明のさらに他の例による、柱状スペーサ付近の平面図である。 本発明の実施例２による対向基板の断面図である。 本発明の実施例２の他の例による対向基板の断面図である。 ３次元画像表示装置の断面図である。 パララックスバリア方式による３次元画像表示装置の説明図である。 液晶パララックスバリアパネルの原理を示す断面図である。 本発明による液晶パララックスバリアパネルの共通基板の断面図である。 図１４における柱状スペーサ付近の断面図である。 液晶レンズの原理を示す断面図である。 実施例４による表示装置を示す平面図である。

以下に実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される液晶表示装置の例を示す平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００の上に対向基板２００が配置している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は周辺に形成されたシール材１５０によって接着している。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっている部分に表示領域５０が形成されている。

ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００が１枚になっている部分は端子部１６０となっており、この部分には、液晶を駆動するＩＣドライバや液晶表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板が接続される。

図２は図１に示す液晶表示装置のＡ−Ａ断面図である。図２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００は周辺のシール材１５０によって接着し、内部に液晶４０が封止されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔は、対向基板２００に形成された柱状スペーサ１０によって維持されている。

図３は対向基板２００側の詳細断面図である。図３において、対向基板２００の上には、カラーフィルタ２０１が形成され、カラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にはブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３はカラーフィルタ２０２からの不純物が液晶を汚染することを防止する役割を有する。

図３において、オーバーコート膜２０３の上に透明導電膜であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）によって形成されたコモン電極３０が形成されている。図３は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式や、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等の、コモン電極３０が対向基板２００側に形成されているタイプである。

図３において、柱状スペーサとしてはメイン柱状スペーサ１０とサブ柱状スペーサ２０が形成されている。通常の状態でＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を規定しているのは、メイン柱状スペーサ１０である。通常状態では、サブ柱状スペーサ２０はＴＦＴ基板１００側には接触していない。サブ柱状スペーサ２０は、液晶表示装置にタッチパネル機能を持たせたような場合、対向基板２００を指等で押すが、この時、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔が過度に小さくならないようにするものである。以下に述べる低温衝撃に起因する気泡の発生は、メイン柱状スペーサ１０に関係するものである。したがって、特に断らない場合、柱状スペーサという場合はメイン柱状スペーサ１０を指す。

なお、液晶表示装置では、液晶分子を初期配向させるために、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００の液晶と接する面には、配向膜が形成されているが、図を複雑化しないために、配向膜は図３では省略されている。以下の図においても同様である。

図２に示す液晶表示装置の温度が低くなった場合、内部の液晶は収縮するが、通常は、大気によってＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００が押されているので、内部に気泡は生じない。しかし、液晶表示装置に衝撃が加わった場合、柱状スペーサ１０による反発力が大きいと、液晶表示装置の内部に気泡が発生する。

液晶表示装置に衝撃が加わった場合、柱状スペーサ１０も、衝撃によって基板間の間隔を小さくするように、動くか変形すれば気泡は生じにくい。しかし、図３に示すように、柱状スペーサ１０の下地となっているコモン電極３０を構成するＩＴＯは固い材料なので、図２に示す液晶表示装置に外部から衝撃が加わった場合、柱状スペーサ１０は動きにくいために気泡が発生しやすくなる。

図４は本発明による液晶表示装置の対向基板２００側の断面図である。図４の特徴は、メイン柱状スペーサ１０が形成されている部分には、コモン電極抜きパターン３１が形成されていることである。一方、メイン柱状スペーサ１０の周辺は、コモン電極３０の上に形成されている。しかし、メイン柱状スペーサ１０の大部分はオーバーコート膜２０３の上に形成されている。

オーバーコート膜２０３はアクリル等の有機材料で形成されているので柔らかい。このため、液晶表示装置に外部から衝撃が加わった場合、柔軟に変形し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を柔軟に調整することが出来、液晶表示装置内における気泡の発生を抑えることが出来る。

図４において、サブ柱状スペーサ２０にはコモン電極抜きパターンは存在していない。通常状態ではサブ柱状スペーサ２０はＴＦＴ基板とは接していないので、液晶表示装置における気泡の発生に関係しないからである。

図５は、メイン柱状スペーサ１０付近の詳細断面図である。図５において、対向基板１００の上にカラーフィルタ２０１が形成され、異なる色のカラーフィルタ２０１とカラーフィルタ２０１の間にブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の上にコモン電極３０が形成されている。コモン電極３０はＩＴＯで形成されている。ブラックマトリクス２０２に対応する部分にコモン電極抜きパターン３１が形成され、柱状スペーサ１０はコモン電極抜きパターン３１の上に形成されている。

図５において、ｈ１は、コモン電極３０の上から柱状スペーサ１０の一番高い所までの高さである。柱状スペーサ１０の高さを示す他のパラメータｈ２は、ｈ１の９５％の高さによって定義される。図５において、柱状スペーサ１０の断面は台形であり、下底径はｄ２で定義される。上底径ｄ１は、柱状スペーサ１０の高さｈ２における径で定義する。コモン電極抜きパターン３１の径はｄ３で定義されている。

図５は柱状スペーサ１０がＴＦＴ基板１００と接していない状態であるが、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００を組み合わせて柱状スペーサ１０がＴＦＴ基板１００と接する状態になると、柱状スペーサ１０の先端が少し押され、先端がつぶれるために、柱状スペーサがＴＦＴ基板と接する径は、ｄ１×１．０４となる。

図５における柱状スペーサ１０の寸法例は、ｈ１が３μｍ〜４μｍ、ｈ２はｈ１の９５％であるから２．８５μｍ〜３．８μｍである。上底径ｄ１は８μｍ〜２３μｍ、下底径ｄ２は１３μｍから２３μｍである。一般には、下底径ｄ２＝上底径ｄ１＋５μｍ程度である。

液晶表示装置に衝撃が加わった場合に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を柔軟に変化させるためには、柱状スペーサ１０の大部分は、柔らかいオーバーコート膜２０３の上に形成されているのがよい。ところで、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が合わさった状態において、柱状スペーサ１０がＴＦＴ基板１００と接している径は、ｄ１×１．０４である。すなわち、コモン電極抜きパターン３１の径ｄ３は、ｄ１×１．０４と同じか、それよりも大きい方がよい。これを数式で書くと
ｄ１×１．０４≦ｄ３・・・・・（１）
となる。

一方、コモン電極抜きパターン３１の径が大きいと、ブラックマトリクス２０２による遮光領域の幅も大きくしなければならず、透過率が低下する。したがって、コモン電極抜きパターン３１の幅ｄ３は、柱状スペーサ１０の下底径ｄ２と同じかそれよりも小さければもっともよい。これを数式で書くと、
ｄ１×１．０４≦ｄ３≦ｄ２・・・・・（２）
となる。

このように、柱状スペーサ１０の大部分はオーバーコート膜２０３の上に形成され、周辺のみ、コモン電極３０の上に形成されている。柱状スペーサ１０は、柔らかいオーバーコート膜２０３の上に形成されているので、外部から液晶表示パネルに衝撃が加わった場合に、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を柔軟に調整することが出来る。したがって、図５の構成によれば、低温環境下において、液晶表示装置に衝撃が加わった場合でも、気泡の発生を防止することが出来る。

図６〜図８は柱状スペーサ１０付近の平面図の例である。図６は柱状スペーサ１０の平面が円の場合である。図６において、１１は、図５における上底、すなわち、ｈ２における径であり、１２は下底であり、３１はコモン電極抜きパターンである。図７、８においても同様である。図６における、ｄ１、ｄ２、ｄ３は図５で説明したとおりである。図７は、柱状スペーサ１０の平面が正方形の場合である。図７における、ｄ１、ｄ２、ｄ３は図５で説明したとおりである。

図８は柱状スペーサ１０の平面が長方形の場合である。図５で説明したｄ１、ｄ２、ｄ３は長方形の短径に相当する。柱状スペーサ１０の平面が長方形の場合は、ｄ１、ｄ２、ｄ３は短径で規定するのが効果的だからである。

本実施例は、柱状スペーサ１０をＴＦＴ基板側に配置する場合の例である。ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式のように、ＴＦＴ基板１００側にコモン電極３０が形成される場合もある。実施例１で説明した内容は、ＴＦＴ基板１００側に柱状スペーサ１０が形成されている場合にも適用することが出来る。

図９は、ＴＦＴ基板１００側に柱状スペーサ１０が形成されている場合のＴＦＴ基板１００側の断面図である。図９においても、メイン柱状スペーサ１０とサブ柱状スペーサ２０が存在するが、各柱状スペーサの役割は実施例１で述べたのと同様である。したがって、以下で説明する内容はメイン柱状スペーサ１０に関するものである。

図９に示す断面図は、ＴＦＴ基板１００側の全ての層構造を示すものではなく、例である。図９において、ガラスで形成されたＴＦＴ基板１００にゲート絶縁膜１０１が形成され、その上に層間絶縁膜１０２が形成されている。層間絶縁膜１０２の上に映像信号線６０が形成され、層間絶縁膜１０２および映像信号線６０を覆って有機パッシベーション膜１０３が形成されている。有機パッシベーション膜１０３はアクリル等の柔らかい材料で形成されている。有機パッシベーション膜１０３は平坦化膜を兼ねているので、２μｍ乃至３μｍと厚く形成されている。

有機パッシベーション膜１０３の上にＩＴＯで構成されたコモン電極３０が形成されている。映像信号線６０に対応した部分にコモン電極抜きパターン３１が形成されている。このコモン電極抜きパターン３１の上に柱状スペーサ１０が形成されている。映像信号線６０は遮光膜となっているので、映像信号線６０に対応する部分に柱状スペーサ１０を形成することによって透過率の減少を抑えることが出来る。

柱状スペーサ１０の下底径、上底径、コモン電極抜きパターンの径等の関係は、実施例１で説明したのと同様である。図９において、柱状スペーサ１０は、主として有機パッシベーション膜１０３の上に形成されているので、低温において、液晶表示装置に衝撃が加わっても柱状スペーサ１０が柔軟に変化し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間隔を柔軟に制御することができるので、気泡の発生を防止することが出来る。

図１０は、ＴＦＴ基板１００側に柱状スペーサ１０が形成されている場合の他の例を示すＴＦＴ基板１００側の断面図である。図９においても、メイン柱状スペーサ１０とサブ柱状スペーサ２０が存在するが、各柱状スペーサの役割は実施例１で述べたのと同様である。したがって、以下で説明する内容はメイン柱状スペーサ１０に関するものである。

図１０が図９と異なる点は、有機パッシベーション膜１０３の上にコモン電極３０が形成され、その上にＳｉＮ等による無機絶縁膜１０４が形成されていることである。無機絶縁膜１０４も有機パッシベーション膜１０３に比較して固いので、低温下で液晶表示パネルが外部から衝撃を受けた場合の気泡の発生が問題になる。

柱状スペーサ１０の下底径、上底径、コモン電極抜きパターン、無機絶縁膜抜きパターンの径等の関係は、実施例１で説明したのと同様である。図１０では、柱状スペーサ１０が形成されている部分に無機絶縁膜の抜きパターン１０４１とコモン電極抜きパターン３１を形成しているので、柱状スペーサ１０の大部分は、柔らかい有機パッシベーション膜１０３と接触している。したがって、液晶表示装置が外部から衝撃を受けた場合、柱状スペーサ１０は柔軟に変化することが出来るため、気泡の発生を防止することが出来る。

本実施例は、本発明を３次元表示のためのパララックスバリアパネルに適用した例である。図１１はパララックスバリア方式の3次元表示装置を示す模式断面図である。図１１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００からなる液晶表示パネル１０００の上に、接着材を介してバリア基板３００と共通基板４００からなるパララックスバリアパネル２０００が配置している。

図１１において、液晶表示パネル１０００の対向基板２００の内側には、画像が形成され、この画像をパララックスバリアパネル２０００のバリアによって左眼用の画像と右眼用の画像を切り取り、３次元画像を形成する。液晶表示パネル１０００において画像が形成されている面と、パララックスバリアパネル２０００のバリア面との距離はＬｇである。

図１２は、パララックスバリア方式の３次元画像装置を示す断面図である。図１２において、液晶表示パネルに形成された左眼用の画素Ｌと右眼用の画素Ｒをパララックスバリアパネルに形成されたバリアパターン、すなわち、開口部３２０とバリア部３１０によって切り取る。画素Ｌと画素Ｒはピッチｐによって交互に配置している。左眼には左眼用の画素Ｌのみが視認され、右眼には右眼用の画素Ｒのみが視認されるので、３次元画像を認識することが出来る。

図１３は、液晶パララックスバリアパネル２０００の原理を示す断面図である。図１３において、バリア基板３００にはバリア電極３０１が紙面垂直方向にストライプ状に形成されている。バリア基板３００に対向して共通基板４００が配置され、共通基板４００には、平面状に共通電極４０１が形成されている。バリア基板３００と共通基板４００の間にはＴＮタイプの液晶が挟持されている。つまり、液晶は、バリア基板３００から共通基板４００にかけて９０度ツイストしている。

図１３（ａ）はどのバリア電極３０１にも電圧が印加されていない状態を示す。バリア電極３０１には電圧は印加されないので、液晶表示パネルからの画像は変調を受けない。この状態では、２次元画像が認識される。

図１３（ｂ）は、左側のバリア電極３０１に電圧が印加された状態である、この状態では、左側のバリア電極３０１の部分では、液晶分子４１が電界Ｆの方向に配向して、液晶層での旋光性が破壊され、光は透過しなくなる。一方、電圧が印加されていないバリア電極３０１の部分では旋光性が保たれ、光が透過する。バリア電極３０１は、周期的にストライプ状に形成されているので、ストライプ状のバリアとストライプ状の開口が繰り返し形成されることになる。

液晶パララックスバリアパネル２０００の場合も、バリア基板３００と共通基板４００の間隔は柱状スペーサ１０によって規定される。図１４は、柱状スペーサ１０が形成される共通基板４００側の断面図である。図１４において、ガラスで形成された共通基板４００の上にアクリル等の柔らかい有機材料で形成されたオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３の上に平面状にＩＴＯによる共通電極４０１が形成されている。

共通電極４０１には、共通電極抜きパターン４０１１が形成され、共通電極抜きパターン４０１１の上にメイン柱状スペーサ１０が形成されている。液晶パララックスバリアパネル２０００の場合も、サブ柱状スペーサ２０が形成されているが、サブ柱状スペーサ２０はＩＴＯで形成された共通電極４０１の上に形成されている。

図１５は、メイン柱状スペーサ１０（以後柱状スペーサ１０）の付近を示す詳細断面図である。柱状スペーサ１０が形成されている基板が共通基板４００である他は、図５に示す断面図と同様である。図１５において、ガラスで形成された共通基板４００の上に、アクリル等の柔らかい有機材料で形成されたオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３の上にＩＴＯによる共通電極４０１が形成されている。

共通電極４０１には共通電極抜きパターン４０１１が形成され、共通電極抜きパターン４０１１の上に柱状スペーサ１０が形成されている。図１５示す柱状スペーサ１０の断面における、柱状スペーサの高さｈ１、ｈ２、上底径ｄ１、下底径ｄ２、共通電極抜きパターンの径ｄ３の相互関係は、図５で説明したのと同様である。すなわち、ｈ２＝０．９５ｈ１であり、
ｄ１×１．０４≦ｄ３・・・・・（１）
となる関係が好ましい。より好ましくは、
ｄ１×１．０４≦ｄ３≦ｄ２・・・・・（２）
となることである。

ただし、各寸法の絶対値は図５の場合とは異なる。一般には、液晶パララックスバリアパネルの場合の方が、液晶表示パネルよりも液晶の層厚は大きくなっている。液晶パララックスバリアパネルでは液晶表示パネルに比べて液晶層の厚さが大きいので、低温下における衝撃による気泡の発生は、液晶表示パネルの場合よりもより生じやすい。したがって、本発明は、液晶パララックスバリアパネルにおいても、優れた効果を発揮する。

３次元画像表示装置を構成する方法として、液晶レンズを用いる方法もある。液晶レンズを用いた３次元画像表示装置は、図１１において、液晶パララックスバリアパネルの代わりに、液晶レンズパネルを配置した構成となっている。

図１６（ａ）、図１６（ｂ）は液晶レンズの原理を示す断面図である。図１６（ａ）、図１６（ｂ）を用いて液晶レンズの構成を説明する。ガラスで形成された第１基板５００に紙面垂直方向にストライプ状に延在する第１電極５０１が形成されている。第１基板５００に対向して、ガラスで形成された第２基板６００が配置し、第２基板６００の内側に平面状に第２電極６０１が形成されている。第１基板５００と第２基板６００の間にはＴＮタイプの液晶が挟持されており、液晶は、第１基板から第２基板まで、９０度ねじれている。

図１６（ａ）は、第１電極５０１および第２電極６０１には電圧は印加されていない状態であり、液晶レンズパネルを通過する光は変調を受けない。この場合は、単に２次元画像が表示されるだけである。

図１６（ｂ）では、隣なりあう第１電極５０１、第２電極６０１のいずれにも異なる電圧を印加し、液晶分子を図１６（ｂ）のように配向させている。第１電極５０１が第２電極６０１と対向する領域においては、液晶分子４１が基板と垂直方向に配向しているので、この部分は光が通らない。

一方、隣り合う第１電極５０１と第１電極５０１の間では、液晶分子４１の配向の向きが位置によって異なり、図１６（ｂ）に示すような向きになっている。液晶分子４１がこのように配向すると、液晶層内の屈折率が変化し、凸レンズが形成されたような構成となる。

一方、液晶レンズパネルの下側に配置した液晶表示パネルには、左眼用の画像と右面用の画像が交互に形成されている。そして、この液晶レンズを利用して、液晶表示パネルに形成された画像を、左眼用の画像と右眼用の画像に分離することによって３次元画像を形成することが出来る。

図１６においても、平面状の第２電極６０１が形成された第２基板６００側に柱状スペーサ１０を配置することによって第１基板５００と第２基板６００の間隔を規定する。液晶レンズパネルの場合も、第２基板の断面は図１４と同様であるが、図１４において、共通基板４００を第２基板６００に、共通電極４０１を第２電極６０１に共通電極抜きパターン４０１１を第２電極抜きパターンにそれぞれ置き換えればよい。

本発明では、上記のように読み替えた図１４に示すように、第２基板６００側に、アクリル等の柔らかい有機材料によるオーバーコート膜２０３を形成し、その上に平面状の第２電極６０１を形成する。そして、第２電極６０１に抜きパターンを形成し、その抜きパターンの部分に柱状スペーサを形成する。

すなわち、液晶レンズパネルに対し、図１４において説明した、液晶パララックスバリアパネルの共通基板と同じ構成を適用することが出来る。したがって、柱状スペーサ１９および第２電極６０１の抜きパターン等の形状は、図１４における柱状スペーサ１０、共通電極４０１の抜きパターン４０１１の形状と全く同様な関係を適用することが出来る。

以上の説明では、液晶パララックスバリアパネルあるいは液晶レンズパネルの下に配置される表示パネルは、液晶表示パネルであるとして説明したが、これに限らず、表示パネルには、有機ＥＬ表示パネル、あるいは、その他の表示パネルを用いることが出来る。

図１７は、第４実施例を示す液晶表示装置の平面図である。図１７において、表示領域５０以外は、図１で説明したのと同様である。図１７の表示領域５０は、内側の領域５０Ａとその外側の領域、すなわち、シール材１５０に近い領域５０Ｂに分かれている。

低温下における衝撃によって液晶表示装置内に気泡が生ずる原因となる領域は、表示領域全体で同じではない。図１７において、周辺でシール材１５０が形成されている部分に近い領域５０Ｂでは、シール材１５０が支柱の役割を持つために、気泡が発生しやすい。したがって、シール材１５０に近い領域、すなわち、図１７におけるＢ領域５０Ｂに実施例１で説明したような本発明を適用すると効果的である。

図１７において、表示領域５０の横径（横幅）をｗ１とし、中央領域５０Ａの横径をｗ２とした場合、ｗ２/ｗ１＝０．６である。表示領域５０の縦径（縦幅）をｗ３とし、中央領域５０Ａの縦径をｗ４とした場合、ｗ４/ｗ３＝０．６である。

以上の説明では、透明導電膜がＩＴＯであるとして説明したが、透明導電膜はこれに限らず、ＡＺＯ、ＩＺＯ等で形成することも出来る。また、オーバーコート膜あるいは有機パッシベーション膜の例としてアクリル樹脂を挙げたが、このほかに、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を使用することが出来る。またカラーフィルタやブラックマトリクスが有機膜で形成されている場合、オーバーコートが無い構成であってもよい。また、カラーフィルタをＴＦＴ基板上に設ける構成であってもよい。尚、ブラックマトリクスは、マトリクスである必要はなく、ストライプ状等、遮光膜であればその形状は問わない。

１０…メイン柱状スペーサ、 １１…上底、 １２…下底、 ２０…サブ柱状スペーサ、 ３０…コモン電極、 ３１…コモン電極抜きパターン、 ４０…液晶、 ４１…液晶分子、 ５０…表示領域、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…ゲート絶縁膜、 １０２…層間絶縁膜、 １０３…有機パッシベーション膜、 １０４…無機絶縁膜、 １５０…シール材、 １６０…端子部、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ３００…バリア基板、 ３０１…バリア電極、 ３１０…バリア、 ３２０…開口、 ３５０…接着材、 ４００…共通基板、 ４０１…共通電極、 ５００…第１基板、 ５０１…第１電極、 ６００…第２基板、 ６０１…第２電極、 １０００…液晶表示パネル、 １０４１…無機絶縁膜抜きパターン、 ２０００…パララックスバリアパネル、 ４０１１…共通電極抜きパターン、 Ｆ…電界、 Ｒ…右眼用画素、 Ｌ…左眼用画素、 ＲＥ…右眼、 ＬＥ…左眼

Claims (14)

1. 画素電極と薄膜トランジスタとを有する画素が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記対向基板には、有機膜が形成され、前記有機膜と液晶との間には透明導電膜が形成され、
   前記対向基板には、第１のスペーサと、第２のスペーサとが形成されており、
   前記第１のスペーサが形成されている部分では、前記透明導電膜の一部が除去されており、前記第１のスペーサは、前記透明導電膜の一部が除去された領域において、前記有機膜と液晶との間に形成されており、
   前記第２のスペーサは、前記コモン電極と液晶との間に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第１のスペーサは断面が台形であり、前記台形の高さをｈ１とし、ｈ２をｈ１×０．９５とした場合、前記台形の上底径ｄ１は、前記ｈ２で測定したものであり、前記透明導電膜の一部が除去された領域の径をｄ３とした場合、１．０４×ｄ１≦ｄ３であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記台形の下底径をｄ２とした場合、１．０４×ｄ１≦ｄ３≦ｄ２であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１のスペーサの平面は円であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１のスペーサの平面は正方形であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１のスペーサの上面の平面図は長方形であり、前記透明導電膜の一部が除去された領域は前記第１のスペーサの前記上面に対応して長方形に形成され、前記ｄ１は、前記第１のスペーサの上面の平面図での長方形の短径であり、前記ｄ３は長方形である前記透明導電膜の一部が除去された領域の短径であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
7. 薄膜トランジスタを有する画素が形成され、前記薄膜トランジスタを覆って有機膜が形成され、前記有機膜を覆って透明導電膜が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向した対向基板と、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板には、前記対向基板と接触している第１のスペーサと、前記対向基板と接触していない第２のスペーサが形成されており、
   前記第１のスペーサが形成されている部分には、前記透明導電膜の一部が除去された領域が形成され、前記第１のスペーサは、前記透明導電膜の一部が除去された領域において、前記有機膜の上に形成され、
   前記第２のスペーサは、前記透明導電膜の上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
8. 表示領域の径をｗ１と、前記表示領域のうちの中央領域の径をｗ２とした場合、ｗ２/ｗ１＝０．６であり、
   前記第１のスペーサと前記透明導電膜の一部が除去された領域とのセットは、前記中央領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. ＴＦＴを有する画素がマトリクス状に形成され、前記ＴＦＴを覆って有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜を覆って無機絶縁膜が形成されたＴＦＴ基板と、前記ＴＦＴ基板と対向して対向基板が配置され、前記ＴＦＴ基板と前記対向基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
   前記ＴＦＴ基板には、前記対向基板と接触している第１の柱状スペーサと、前記対向基板と接触していない第２の柱状スペーサが形成されており、
   前記第１の柱状スペーサが形成されている部分には、前記無機絶縁膜の抜きパターンが形成され、前記第１の柱状スペーサは、前記無機絶縁膜の抜きパターンにおいて、前記有機パッシベーション膜の上に形成され、
   前記第２の柱状スペーサは、前記無機絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
10. 表示領域の径をｗ１と、前記表示領域のうちの中央領域の径をｗ２とした場合、ｗ２/ｗ１＝０．６であり、
    前記第１の柱状スペーサと前記無機絶縁膜の抜きパターンとのセットは、前記中央領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 表示装置の上に液晶パララックスバリアパネルが配置された３次元画像表示装置であって、
    前記液晶パララックスバリアは、ストライプ状に形成された電極が所定のピッチで配列した第１の電極を有する第１の基板と、前記第１の基板に対向する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟持された液晶とを有し、
    前記第２の基板には、有機膜と、前記有機膜と前記液晶との間に設けられた透明導電膜によって形成された第２の電極とが形成され、
    前記第２の基板には、第１のスペーサと、第２のスペーサとが形成されており、
    前記第１のスペーサが形成されている部分には、前記第２の電極の抜きパターンが形成され、前記第１のスペーサは、前記第２の電極の抜きパターンにおいて、前記有機膜の上に形成されており、
    前記第２のスペーサは、前記第２の電極の上に形成されていることを特徴とする３次元画像表示装置。
12. 表示領域の径をｗ１と、前記表示領域のうちの中央領域の径をｗ２とした場合、ｗ２/ｗ１＝０．６であり、
    前記第１のスペーサと前記第２の電極の抜きパターンとのセットは、前記中央領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の３次元画像表示装置。
13. 表示装置の上に液晶レンズパネルが配置された３次元画像表示装置であって、
    前記液晶レンズパネルには、ストライプ状に形成された電極が所定のピッチで配列した第１の電極を有する第１の基板に第２の基板が対向して配置され、前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶が挟持され、
    前記第２の基板には、有機材料で形成されたオーバーコート膜が形成され、前記オーバーコート膜の上に透明導電膜によって平面状に形成された第２の電極が形成され、
    前記第２の基板には、前記第１の基板と接触している第１の柱状スペーサと、前記第１の基板と接触していない第２の柱状スペーサが形成されており、
    前記第１の柱状スペーサが形成されている部分には、前記第２の電極の抜きパターンが形成され、前記第１の柱状スペーサは、前記第２の電極の抜きパターンにおいて、前記オーバーコート膜の上に形成されており、
    前記第２の柱状スペーサは、前記第２の電極の上に形成されていることを特徴とする３次元画像表示装置。
14. 表示領域の径をｗ１と、前記表示領域のうちの中央領域の径をｗ２とした場合、ｗ２/ｗ１＝０．６であり、
    前記第１の柱状スペーサと前記コモン電極の抜きパターンとのセットは、前記中央領域よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の３次元画像表示装置。

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