JP4087322B2 - 液晶表示パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切替を可能とする２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルのように、複数の視点に対して異なる画像を表示する表示状態と全画面領域で一つの画像を表示する表示状態とを切替可能な液晶表示パネルにおいて表示用液晶パネルとして使用される反射透過型液晶表示パネル、並びに、該反射透過型液晶表示パネルを用いた液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関するものである。

通常の視界において、人間の２つの目は、空間的に離れて頭部に位置していることから、２つの異なる視点から見た像を知覚しており、人間の脳は、これらの２つの像の視差によって立体感を認識する。そして、この原理を利用し、観察者の左右それぞれの目に異なる視点から見た像を視認させることで視差を与え、３Ｄ（立体三次元）表示を行う液晶表示装置が開発されている。

３Ｄ表示を行う液晶表示装置においては、視点の異なる像を観察者の左右の目に供給するために、表示画面上における左眼用の像および右目用の像を、例えば色、偏光状態または表示時刻によってエンコードし、観察者が着用する眼鏡状のフィルタシステムによってこれらを分離して、各々の目に対応する像のみを供給するようにしたものがある。

また、液晶表示装置の表示パネル１０１に光の透過領域と遮断領域とがストライプ状に形成された視差バリア１０１を組み合わせ、観察者側においてフィルタシステム等の視覚的補助具を使用しなくても３Ｄ画像が認識される（自動立体表示）ようにした液晶表示装置もある。すなわち、表示パネル１０１にて生成される右目用画像および左目用画像に対して視差バリア１０２によって特定の視野角が与えられ（図８（ａ）参照）、空間上の特定の観察領域からであれば、各々の目に対応する像のみが視認され、観察者において３Ｄ画像が認識される（図８（ｂ）参照）。

このように、液晶表示装置に視差バリアを設けることにより、自動立体表示を行う装置は、例えば特許文献１または特許文献２において開示されている。尚、上記特許文献１では、視差バリアとしてパターン化位相差板を用いた構成が開示されている。

また、上述のような視差バリアを備えた液晶表示装置において、視差バリアの効果を有効／無効を切り替える手段をスイッチング液晶層等で設けることにより、３Ｄ表示と２Ｄ表示（平面表示）とを電気的に切り替えることができる装置が例えば特許文献３において開示されている。すなわち、特許文献３の装置ではスイッチング液晶層のＯＮ／ＯＦＦにより、視差バリアの効果を有効とした場合に３Ｄ表示を行い、視差バリアの効果を無効とした場合に２Ｄ表示を行う。

一方、近年では、１つの液晶表示画面で反射表示も透過表示も可能である反射透過型液晶表示装置が開発されている。このような反射透過型液晶表示装置は、周囲が明るいときは外光を用いた反射表示によって良好な表示を低消費電力で実現でき、また周囲が暗くなるとバックライトを点灯する透過表示によって良好な表示を得られる。

従来の反射透過型液晶表示装置は、特許文献４で示されるような方式が一般的である。特許文献２に開示されている液晶表示装置は、図９に示すように、互いに直交して配置される複数のゲートバスライン１１１および複数のソースバスライン１１２の各交点に、スイッチング素子（図示せず）を介して画素電極をマトリクス状に配置してなる構成である。

また、上記画素電極は電気的に接続される透明電極および反射電極からなり、これらの電極は、ゲートバスライン１１１、ソースバスライン１１２およびスイッチング素子の上に透明絶縁層（図示せず）を形成し、該透明絶縁層の上に透明電極、さらにその上に反射電極を形成し、該反射電極の一部に光透過用の穴を形成した構成となっている。上記液晶表示装置では、反射電極の形成領域（すなわち反射領域：図中、斜線部にて示す）１１３にて反射表示を行い、反射電極に設けられた穴を透過領域（図中、射影部にて示す）１１４として透過表示を行っている。

上述のような反射表示を行う液晶表示装置では、反射電極における像の映り込みを避けるため微小な凹凸が形成される。反射電極に形成されるこのような凹凸は、本来ランダムパターンとして形成されるべきであるが、実際には形成工程の簡略化のため、同一パターンの繰り返しによって上記凹凸が形成される。そして、上記凹凸が同一パターンの繰り返しとして周期を持つ場合、反射電極における反射光は周期的な干渉による模様、いわゆるモワレを生じさせ、画像品位を低下させる。

上述のモワレ現象を解消するため、反射表示を行う液晶表示装置では、通常、ディフューザー処理が施される。ディフューザー処理とは、液晶表示パネルの表示面側に偏光板を貼り付けるための粘着層において微粒子を混入し、該微粒子の光散乱効果によってモワレ現象を防止しようとするものである。
特開平１０−２２９５６７号公報（公開日平成１０年８月２５日） 特開平１１−９５１６７号公報（公開日平成１１年４月９日） 特開平１０−１２３４６１号公報（公開日平成１０年５月１５日） 特開平１１−１０１９９２号公報（公開日平成１１年４月１３日）

ところが、上記従来の構成では、２Ｄ／３Ｄ切替機能と反射透過機能とを同一の液晶表示パネルにて組み合わせて用いようとする場合には、以下に示すような問題が生じる。

３Ｄ表示においては、上記図８にて説明したように、バックライトから照射されて液晶表示パネルを透過する光の直進性が利用されるため、３Ｄ表示時には各画素の反射領域は用いられず透過領域のみが使用される。また、２Ｄ表示時においてモワレ現象を防止するためのディフューザー処理は、液晶表示パネルの全面に施されるため、透過領域においてもその効果は及ぶこととなる。

しかしながら、上記ディフューザー処理は液晶表示パネルの表示面側から出射される光に対して散乱効果を与えるものであるため、液晶表示パネルの透過領域からの出射光に散乱性が与えられると、光の直進性を利用する３Ｄ表示時にはその表示性能が著しく低下する。

すなわち、同一の液晶表示パネルにおいて、２Ｄ／３Ｄ切替機能と反射透過機能とを組み合わせて用いようとする場合、２Ｄ表示におけるモワレ防止と良好な３Ｄ表示とを同時に達成することができないという問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、例えば２Ｄ／３Ｄ切替機能と反射透過機能とを有するような液晶表示パネルにおいて、２Ｄ表示におけるモワレ防止と良好な３Ｄ表示とを同時に実現することができる液晶表示パネルを提供することにある。

本発明の液晶表示パネルは、上記の課題を解決するために、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリア手段と、視差バリア手段の効果の有効／無効を切り替えることで第１の表示状態、第２の表示状態を切り替える切替手段とを有する液晶表示パネルにおいて、各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有し、上記反射領域に対応する箇所にのみディフューザー処理が施されている反射透過型液晶表示パネルを、上記表示画像生成手段として用いることを特徴としている。

また、上記液晶表示パネルにおいては、さらに、透過領域および反射領域の両方に対応する箇所に形成される着色層と上記反射領域に対応する箇所にのみ形成される透明層とを有するカラーフィルタを備えており、上記ディフューザー処理は、上記透明層の少なくとも一部をディフューザー処理層として兼用することによって反射領域に対応する箇所にのみ施される構成とすることが好ましい。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域にて上記着色層に開口部が設けられており、該開口部には透明層が形成されている構成とすることが好ましい。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が、透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

また、上記液晶表示パネルにおいては、透過領域における液晶層厚が反射領域における液晶層厚の２倍となるように設定されている構成とすることが好ましい。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上述の液晶表示パネルを備えていることを特徴としている。

本発明の液晶表示パネルは、以上のように、上記反射領域に対応する箇所にのみディフューザー処理が施されている構成である。

それゆえ、反射領域に対応する箇所にのみディフューザー処理が施されることにより、透過領域においてはディフューザー処理による散乱効果が生じず、例えば２Ｄ／３Ｄ切替表示を行うような利用形態において、表示光における直進性が阻害されず良好な３Ｄ表示性能を得ることができ、２Ｄ表示におけるモワレ防止と良好な３Ｄ表示とを同時に実現することができるといった効果を奏する。

また、上記液晶表示パネルにおいては、さらに、透過領域および反射領域の両方に対応する箇所に形成される着色層と上記反射領域に対応する箇所にのみ形成される透明層とを有するカラーフィルタを備えており、上記ディフューザー処理は、上記透明層の少なくとも一部をディフューザー処理層として兼用することによって反射領域に対応する箇所にのみ施される構成とすることが好ましい。

それゆえ、上記カラーフィルタが着色層と透明層とで形成されるため、反射領域に対応する箇所に形成される上記透明層によって、カラーフィルタにおける光学濃度や液晶層における光学作用の差が反射領域と透過領域とで抑制されるような調節が可能となる。そして、上記透明層をディフューザー処理層として兼用することにより、ディフューザー処理を新たに形成することなく、すなわち該ディフューザー処理層を形成するための工程の増加を招くことなく、上記ディフューザー処理を反射領域に対応する箇所にのみ施すことができるといった効果を奏する。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域にて上記着色層に開口部が設けられており、該開口部には透明層が形成されている構成とすることが好ましい。

それゆえ、反射領域のカラーフィルタにおける光学濃度を下げることで、反射領域と透過領域とでカラーフィルタにおける光学濃度の差を抑制することができるといった効果を奏する。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

それゆえ、反射領域のカラーフィルタにおける光学濃度を下げることができ、反射領域と透過領域とでカラーフィルタにおける光学濃度の差を抑制することができるといった効果を奏する。

また、上記液晶表示パネルにおいては、上記カラーフィルタでは、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が、透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定されている構成とすることが好ましい。

それゆえ、反射領域における液晶層厚を透過領域における液晶層厚よりも小さくすることで、反射領域と透過領域とで光の光路長差を抑制でき、液晶層における光学作用の差を抑制することができるといった効果を奏する。

また、上記液晶表示パネルにおいては、透過領域における液晶層厚が反射領域における液晶層厚の２倍となるように設定されている構成とすることが好ましい。

それゆえ、反射領域と透過領域とで光の光路長の差を無くすことができ、液晶層における光学作用を等しくすることができるといった効果を奏する。

本発明の実施の一形態について図１ないし図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、以下の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに適用した場合を例示する。すなわち、２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルでは、視差バリア手段の効果を有効とする第１の表示状態にて３Ｄ表示を行い、視差バリア手段の効果を無効とする第２の表示状態にて２Ｄ表示を行うことができる。

先ず、本実施の形態に係る２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルの概略構成を図２に示す。上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルは２Ｄ／３Ｄ切替機能を有するため、図２に示すように、表示用液晶パネル１０、パターン化位相差板２０、スイッチング液晶パネル３０を貼り合わせた構成となっている。

表示用液晶パネル１０は、ＴＦＴ液晶表示パネルとして具備されており、第１の偏光板１１、対向基板１２、液晶層１３、アクティブマトリクス基板１４、および第２の偏光板１５が積層されてなり、アクティブマトリクス基板１４には、表示を行うべき画像に対応した画像データがＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等の配線５１を介して入力される。

すなわち、上記表示用液晶パネル１０は、画像データに応じた表示画面を生成する表示画像生成手段として備えられている。また、上記表示用液晶パネル１０は、反射透過型液晶表示パネルとして具備されるものであるが、その詳細な構成については後述する。尚、表示画面を生成する機能を有するものであれば、表示用液晶パネル１０における表示方式（ＴＮ方式やＳＴＮ方式）や駆動方式（アクティブマトリクス駆動やパッシブマトリクス駆動）は特に限定されるものではない。

パターン化位相差板２０は、視差バリアの一部として機能するものであり、図３（ａ）に示すように、透明基板２１上に配向膜２２を形成し、さらにその上に液晶層２３を積層してなる構成である。また、上記パターン化位相差板２０のアクティブエリアにおいては、図３（ｂ）に示すように、それぞれ、偏光状態の異なる第１の領域２０Ａ（図中、斜線部にて示す）と第２の領域２０Ｂ（図中、射影部にて示す）とが交互にストライプ状に形成されている。

スイッチング液晶パネル３０は、駆動側基板３１、液晶層３２、対向基板３３、および第３の偏光板３４が積層されてなり、駆動側基板３１には液晶層３２のＯＮ時に駆動電圧を印加するための配線５２が接続されている。

スイッチング液晶パネル３０は、液晶層３２のＯＮ／ＯＦＦに応じて該スイッチング液晶パネル３０を透過する光の偏光状態を切り替える切替手段として配置されている。すなわち、スイッチング液晶パネル３０は、２Ｄ表示時と３Ｄ表示時とで、該スイッチング液晶パネル３０を透過する光への光学変調作用を異ならせる。尚、スイッチング液晶パネル３０は表示用液晶パネル１０のようにマトリクス駆動される必要は無く、駆動側基板３１および対向基板３３に備えられる駆動電極は該スイッチング液晶パネル３０のアクティブエリア全面に形成されればよい。

次に、上記構成の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルの２Ｄ／３Ｄ切替機能に係る表示動作について説明する。

先ず、図２に示す２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおいて、各構成部材の光学軸の方向を図４にて例示する。尚、図４において示される光学軸は、液晶パネルおよび位相差板では配向膜における遅相軸の方向（すなわち、配向膜のラビング方向）、偏光板では透過軸の方向である。

図４の構成では、光源から出射された入射光は、最初に、スイッチング液晶パネル３０の第３の偏光板３４によって偏光される。また、スイッチング液晶パネル３０は、３Ｄ表示時においてはＯＦＦ状態で１／２波長板として作用する。

また、スイッチング液晶パネル３０を通過した光は、次にパターン化位相差板２０に入射される。パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａと第２の領域２０Ｂとでは、そのラビング方向、すなわち遅相軸の方向が異なるため、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光とでは、その偏光状態が異なる。図４の例では、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光との偏光軸が９０°異なっている。また、パターン化位相差板２０は、液晶層２３の複屈折異方性と膜厚により１／２波長板として作用するように設定されている。

パターン化位相差板２０を通過した光は、表示用液晶パネル１０の第２の偏光板１５に入射される。３Ｄ表示時には、パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａを通過した光の偏光軸は第２の偏光板１５の透過軸と平行であり、第１の領域２０Ａを通過した光は偏光板１５を透過する。一方で、第２の領域２０Ｂを通過した光の偏光軸は第２の偏光板１５の透過軸と９０°の角度をなし、第２の領域２０Ｂを通過した光は偏光板１５を透過しない。

すなわち、図４の構成では、パターン化位相差板２０との第２の偏光板１５との関連した光学作用によって視差バリア（視差バリア手段）の機能が達成され、パターン化位相差板２０における第１の領域２０Ａが透過領域、第２の領域２０Ｂが遮断領域となる。

第２の偏光板１５を通過した光は、表示用液晶パネル１０の液晶層１３において黒表示を行う画素と白表示を行う画素とで異なる光学変調を受け、白表示を行う画素によって光学変調を受けた光のみが第１の偏光板１１を透過することで画像表示が行われる。

この時、上記視差バリアの透過領域を通過することや特定の視野角が与えられた光が、表示用液晶パネル１０において右目用画像および左目用画像のそれぞれに対応する画素を通過することで右目用画像と左目用画像とが異なる視野角に分離され、３Ｄ表示が行われる。すなわち、表示用液晶パネル１０では、右目用画像に対応する画素によって構成される領域、および左目用画像に対応する画素によって構成される領域のそれぞれが、第１の表示領域および第２の表示領域となる。

また、２Ｄ表示が行われる場合には、スイッチング液晶パネル３０がＯＮされ、該スイッチング液晶パネル３０を通過する光に対して光学変調が与えられない。スイッチング液晶パネル３０を通過した光は、次にパターン化位相差板２０を通過することで、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光とで異なる偏光状態が与えられる。

しかしながら、２Ｄ表示の場合では、３Ｄ表示の場合とは異なり、スイッチング液晶パネル３０での光学変調作用が無いため、パターン化位相差板２０を通過した光の偏光軸は、第２の偏光板１５の透過軸に対して、左右対称の角度のずれが生じることとなる。このため、パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａを通過した光、第２の領域２０Ｂを通過した光ともに、第２の偏光板１５を同じ透過率で透過し、パターン化位相差板２０と第２の偏光板１５との関連した光学作用による視差バリアの機能が達成されず（特定の視野角が与えられない）、２Ｄ表示となる。

次に、表示用液晶パネル１０の具体的構成について図１を参照して説明する。上述したように、表示用液晶パネル１０は、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切替を可能とする上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおいて、表示用液晶パネルとして使用される反射透過型液晶表示パネルである。尚、図１は一画素分の断面構造を表わしている。

表示用液晶パネル１０は、図１に示すように、互いに対向配置された前後一対の基板(すなわち、図２に示す対向基板１２およびアクティブマトリクス基板１４）と、これらの基板間に保持される電気光学層としての液晶層１３とによって構成されている。尚、図１においては、図２で示される第１の偏光板１１および第２の偏光板１５の図示を省略している。また、表示用液晶パネル１０は第２の偏光板１５とアクティブマトリクス基板１４との間および第１の偏光板１１と対向基板１２との間に１枚もしくは複数枚の位相差板を入れることにより、液晶層１３の屈折率異方性との間で光学補償を行ってもよい。また、第１の偏光板１１と対向基板１２との間にのみ位相差板を入れることで光学補償することも可能である。

最初に、アクティブマトリクス基板１４の具体的構成について説明する。アクティブマトリクス基板１４は、表示用液晶パネル１０の光入射面側（光源の配置側）から順に、透明基板１４１、透明絶縁層１４２、透明電極１４３、反射電極１４４、および配向膜１４５が積層されて構成されている。

尚、透明電極１４３および反射電極１４４を駆動するための走査バスライン、データバスライン、およびスイッチング素子については、図１では図示を省略しているが、実際には透明絶縁層１４２の下層において形成されており、透明電極１４３および反射電極１４４は透明絶縁層１４２に形成されたコンタクトホールを介してスイッチング素子のドレインと電気的に接続されている。また、スイッチング素子については、反射電極の下層に配置される位置関係とすれば、開口率の向上が図れる。

図１の例では、アクティブマトリクス基板１４側の画素電極は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透明電極１４３および金属膜からなる反射電極１４４によって構成されている。そして、透明電極１４３は画素領域の全面において形成されているが、反射電極１４４は透明電極１４３上に画素領域の一部において形成されている。

これにより各画素は、反射電極１４４の形成領域と非形成領域とに平面分割され、反射電極１４４の形成領域が反射領域、非形成領域が透過領域として作用する。また、反射電極１４４は、像の写り込みを回避するために微小な凹凸面を有している必要がある。このため、透明絶縁層１４２では、反射電極１４４の形成領域に対応する箇所に凹凸面が形成されており、反射電極１４４はこの凹凸面上に形成されている。また、透明電極１４３および反射電極１４４からなる画素電極の上には配向膜１４５が成膜されている。

このように、本実施の形態に係る表示用液晶パネル１０では、アクティブマトリクス基板１４に形成された画素電極は透明電極１４３と反射電極１４４とのハイブリッド構成となっている。ここで、上記図１の例では、反射電極１４４が透明絶縁層１４２の凹凸面上で、かつ、透明電極１４３上に形成(電気的にも接続)されているが、反射電極１４４の下層において透明電極１４３は必ずしも形成されていなくてもよい。例えば、透明電極１４３と反射電極１４４とが、それぞれの端(境界)の一部でのみ重なる構造により電気的に接続されていてもよい。

次に、対向基板１２の具体的構成について説明する。対向基板１２は、表示用液晶パネル１０の光出射面側（表示面側）から順に、透明基板１２１、カラーフィルタ１２２、対向電極１２３、配向膜１２４が積層されて構成されている。

表示用液晶パネル１０では、対向基板１２における対向電極１２３とアクティブマトリクス基板１４における画素電極（透明電極１４３および反射電極１４４）とが互いに対向する部分に画素が形成され、この画素に整合して対向基板１２にカラーフィルタ１２２が設けられている。

図１に示す構成において、上記カラーフィルタ１２２は、着色層１２２ａと透明層１２２ｂとの積層構造を有している。着色層１２２ａは、反射領域の一部において開口部を有しており、その開口部上に透明層１２２ｂが形成されている。また、透明層１２２ｂはアクティブマトリクス基板１４の反射電極１４４にのみ対向して形成されており（すなわち透明層１２２ｂは反射領域にのみ形成されており）、透過領域と反射領域との間でカラーフィルタ１２２に段差が生じるように形成されている。

また、アクティブマトリクス基板１４における配向膜１４５と対向基板１２における配向膜１２４とは、その間に保持する液晶層１３を例えば水平配向するものである。また、液晶層１３には、液晶の複屈折性を利用して入射光の通過／遮断を制御するＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モードの液晶が用いられている。

上記表示用液晶パネル１０では、カラーフィルタ１２２の透明層１２２ｂにおいてのみディフューザー処理が施されている。すなわち、透明層１２２ｂを形成する樹脂（例えばアクリル系樹脂等）に微粒子（シリカ、もしくは前記アクリル系樹脂と屈折率を変えた球状形状等のアクリル系樹脂）が混入され、該透明層１２２ｂを透過する光に対して散乱性が与えられる。また、透明層１２２ｂは、反射電極１４４にのみ対向して形成されていることから、上記ディフューザー処理による効果は反射領域においてのみ作用する。

ここで、ディフューザー処理は、反射電極１４４の表面に形成された微小な凹凸パターンでの反射光において発生するモワレ現象を光の散乱効果によって防止することを目的とするものである。つまり、モワレ現象の発生しない透過領域においては、ディフューザー処理による散乱効果が得られなくても表示上の問題は無い。

一方、上述のような反射透過型の表示用液晶パネル１０を、図２で示す２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに用いる場合、上記透過領域は２Ｄ表示および３Ｄ表示の両方において表示に用いられる。そして、３Ｄ表示時には光の直進性が利用されるため、その表示光に散乱性が与えられることは３Ｄ表示性能を著しく低下させる。これに対し、上記構成の表示用液晶パネル１０では、透過領域においてディフューザー処理による散乱効果が生じないため、表示光における直進性が阻害されず良好な３Ｄ表示性能を得ることができる。

以上のように、本実施の形態に係る表示用液晶パネルでは、ディフューザー処理による効果を与える層（以下、ディフューザー処理層と称する）をカラーフィルタにおいて設けているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルは、表示用液晶パネルとして用いられる反射透過型液晶表示パネルの反射領域においてのみディフューザー処理による効果が作用するものであればよく、例えば反射領域のみに対応するディフューザー処理層が、カラーフィルタとは別の層として形成されているものであってもよい。

但し、ディフューザー処理層をカラーフィルタにおいて設ける場合、該ディフューザー処理層を形成するための工程の増加を招くことなく、さらに、カラーフィルタを着色層と透明層とによって形成することによる利点も併せて達成でき、該ディフューザー処理層の形成箇所としては極めて好適である。ディフューザー処理層をカラーフィルタにおいて設けた場合の利点について、以下に詳細に説明する。

図１に示すカラーフィルタ１２２においては、着色層１２２ａ（例えばアクリル系の顔料分散型感光性樹脂）が反射領域に開口部を有し、該開口部上に透明層１２２ｂが形成されることにより、その開口部の面積・形状を最適に設定することで着色層１２２ｂの光学濃度を透過領域と反射領域との間で調整することができる。

すなわち、上述のような反射透過型液晶表示パネルでは、透過領域については、バックライトからの入射光がカラーフィルタを１回通過することにより所望の色再現性が得られる。また、反射領域については、表示面側から入射される外光がカラーフィルタを往復で２回通過することにより所望の色再現性が得られる。

ここで、上記透過領域と反射領域とで同じ層厚の着色層が開口部を有することなく形成されている場合を仮定すると、反射領域では表示光となる外光がカラーフィルタを２回通過するため、透過領域に比べてカラーフィルタによる光吸収率が大きくなり、色再現性が低下する。

これに対し、図１に示すようなカラーフィルタ１２２を用いた場合、反射領域の着色層１２２ａにおいて開口部が設けられているため、外光はカラーフィルタ１２２を２回通過しても過度の吸収を受けることはなく、高い反射率を維持でき、画面の明るさを実用レベルに維持可能である。

このように、上記カラーフィルタ１２２においては、着色層１２２の開口部が設けられていることにより、透過型表示としての色純度を損なうことなく、反射型表示としての反射率、色純度、明度の調整が自在に可能となり、透過領域と反射領域とで各々最適な光学濃度を設計することができる。具体例を挙げれば、反射領域において着色層１２２ａの開口部面積を該反射領域面積の約１／８とすれば、反射領域のカラーフィルタ１２２を２回通過する光に対しての光吸収率と透過領域のカラーフィルタ１２２を１回通過する光に対しての光吸収率とをほぼ等しくすることができる（透過領域と反射領域とで光学濃度を等しくすることができる）。

尚、図１の構成では、反射領域に対応して設けられる透明層は透明層１２２ｂの１層のみであるが、図５に示すように、該透明層を２層構造とすることも可能である。図５の例では、カラーフィルタ１２２の代わりにカラーフィルタ１２５を用いている以外は図１と同様の構成である。

図５におけるカラーフィルタ１２５では、着色層１２５ａの構成は図１におけるカラーフィルタ１２２の着色層１２２ａの構成と同じであるが、反射領域に対応して設けられている透明層が、透明層１２５ｂ・１２５ｃの２層構造としなっている。そして、透明層１２５ｂは、着色層１２５ａに設けられる開口部に対応しており、着色層１２５ａとの表面段差が平坦となるように形成されている。また、透明層１２５ｃは、着色層１２５ａおよび透明層１２５ｂの表面上において、反射領域の全面と対応するように形成されている。上記図５の構成では、透明層１２５ｃのみをディフューザー処理層として用いることができ、この場合、ディフューザー処理による効果を反射領域全面で均等にすることができる。

また、カラーフィルタにおいて、反射領域の光学濃度を調整する方法として、上述のように着色層に開口部を設ける以外に、図６に示すように、反射領域と透過領域とで着色層の層厚を異ならせる方法も考えられる。すなわち、図６に示す対向基板１２のカラーフィルタ１２６では、透明層１２６ｂを反射領域に対応して形成し、該透明層１２６ｂ上に形成される着色層１２６ａの層厚を反射領域において薄くなるように形成している。図６の例では、カラーフィルタ１２２の代わりにカラーフィルタ１２６を用いている以外は図１と同様の構成である。また、図６の構成では、ディフューザー処理層は透明層１２６ｂが兼用する。

この例では、反射領域における着色層１２６ａの層厚を透過射領域における着色層１２６ａの層厚の約１／２とすれば、反射領域のカラーフィルタ１２６を２回通過する光に対しての光吸収率と透過領域のカラーフィルタ１２６を１回通過する光に対しての光吸収率とをほぼ等しくすることができる（透過領域と反射領域とで光学濃度を等しくすることができる）。

また、上記カラーフィルタ１２２，１２５または１２６においては、着色層および透明層の形成により、反射領域と透過領域とで段差が生じる。そしてこの段差を利用して、反射領域と透過領域とでの液晶層１３を通過する光の光学作用（リタデーション変化）の差を抑制することができる。

すなわち、上述のような反射透過型液晶表示パネルでは、透過領域については、バックライトからの入射光が液晶層１３を１回通過することにより所望の光学作用が得られる。また、反射領域については、表示面側から入射される外光が液晶層１３を往復で２回通過することにより所望の光学作用が得られる。

ここで、上記透過領域と反射領域とで液晶層厚が同じである場合を仮定すると、反射領域における光路長は透過領域における光路長の２倍の長さとなり、その光学作用に差が生じて表示品位の低下に繋がる。

これに対し、上記説明におけるカラーフィルタでは、透明層の形成により反射領域と透過領域とで段差が生じるため、この段差によって液晶層１３の層厚が反射領域において透過領域よりも小さくなる。つまり、反射領域における光路長と透過領域における光路長との差が小さくなり、反射領域と透過領域とでの光学作用の差を低減することができる。

また、透過領域における液晶層１３の層厚が反射領域における液晶層１３の層厚の２倍となるようにすれば、反射領域と透過領域とでの光学作用をほぼ等しく設定することができる。これを、図１の構成を例にとって説明すれば以下の通りである。つまり、透過領域における液晶層１３の層厚Ｔｄ、反射領域における液晶層１３の層厚Ｒｄ、カラーフィルタ１２２の表面段差ＣＦｄが、
Ｔｄ＝Ｒｄ＋ＣＦｄ（＝Ｒｄ）＝２Ｒｄ
となるように、カラーフィルタ１２２の表面段差ＣＦｄを設定すれば、透過領域における液晶層１３の層厚が反射領域における液晶層１３の層厚のほぼ２倍となるように設定することができる。

尚、上記カラーフィルタの表面段差ＣＦｄの調節のみでは、透過領域における液晶層１３の層厚と反射領域における液晶層１３の層厚との比を適切に設定できない場合、アクティブマトリクス基板１４側においても反射領域と透過領域とで段差を設けることも可能である。

アクティブマトリクス基板１４側において反射領域と透過領域とで段差を設ける場合の構成を図７に示す。この場合、透明基板１４１上に形成される透明絶縁層１４６は、反射領域にのみ対応して形成される。そして、透明電極１４７は透明絶縁層１４６によって発生する段差の下部、反射電極１４８は透明絶縁層１４６によって発生する段差の上部に形成され、これらの電極はその端部が一部重なるように形成されることで電気的に接続される。

図７による構成では、上記透明絶縁層１４６によって、透明電極１４７と反射電極１４８との間に表面段差Ｋｄが発生する。これにより、透過領域における液晶層１３の層厚Ｔｄ、反射領域における液晶層１３の層厚Ｒｄ、カラーフィルタ１２２の表面段差ＣＦｄ、上記表面段差Ｋｄが、
Ｔｄ＝Ｒｄ＋ＣＦｄ＋Ｋｄ
となるように、表面段差ＣＦｄおよびＫｄを設定すれば、透過領域における液晶層１３の層厚が反射領域における液晶層１３の層厚のほぼ２倍となるように設定することができる。

尚、図７の構成では、対向基板１２において用いられるカラーフィルタが、図６に示すカラーフィルタ１２６である場合を例示しているが、図１に示すカラーフィルタ１２２や図５に示すカラーフィルタ１２５が用いられる構成であってもよい。

以上のように、本実施の形態に係る反射透過型液晶表示パネルは、反射領域に対応する箇所にのみディフューザー処理が施されていることを特徴としている。これにより、透過領域においてはディフューザー処理による散乱効果が生じないため、表示光における直進性が阻害されず良好な３Ｄ表示性能を得ることができ、２Ｄ表示におけるモワレ防止と良好な３Ｄ表示とを同時に実現することができる。

また、液晶表示パネルにおいては、表示面側の最外層に偏光板が配置される。そして、上記偏光板表面において外光の写り込みを回避するため、通常は、該偏光板表面にＡＧ（Anti-Glare）処理やＡＲ（Anti-Reflection）処理が施される。

しかしながら、上記ＡＧ処理は、偏光板表面に微細な凹凸を形成して光の散乱効果によって写り込みを解消する手法であるため、３Ｄ表示性能において多大な悪影響を与える点はディフューザー処理と同様である。したがって、３Ｄ表示を行う液晶表示パネルでは、偏光板表面における外光の写り込み防止には、ＡＲ処理を用いることが好ましい。

以上に説明したような本発明の反射透過型液晶表示パネルを、図２に示す表示用液晶パネル１０として用い、さらに、パターン化位相差板２０やスイッチング液晶パネル３０と組み合わせることによって本発明に係る２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルが構成される。また、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに対して、駆動回路やバックライト等を実装することで２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置が提供される。

尚、上述の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに適用した場合を例示したが、本発明に係る液晶表示パネルでは、第１の表示状態において異なる視野角にて分離される画像は、右目用画像及び左目用画像のように相互の関連を必要とされるものだけではなく、本発明に係る液晶表示パネルは２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに限定されるものではない。

例えば、本発明に係る液晶表示パネルは、第１の表示状態では視差バリア手段によって分離される第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに異なる映像ソースを表示する画面表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で同一の映像ソースを表示する画面表示を行うような液晶表示パネルに適用することも可能である。

このような液晶表示パネルでも、表示用液晶パネルに本発明の反射透過型液晶表示パネルを適用することで、第１の表示状態においては分離される２つの映像を明瞭に表示でき、第２の表示状態においてはモワレの発生しない良好な表示を実現することができる。

このような液晶表示パネルの使用法の一例として、自動車の運転席のドライバーにカーナビゲーションシステムの映像を表示し、かつ助手席の同乗者にテレビ放送の映像を表示するような表示装置への利用が考えられる。複数の観察者に異なる映像を表示する場合には、それぞれの画素を透過した光が、所定の距離をおいた複数の観察者のそれぞれが観察すべき映像として分離できるように、視差バリアの遮光部と透過部の配置パターンを適宜設定すればよい。

本発明の一実施形態を示すものであり、反射透過型液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。 上記反射透過型液晶表示パネルを表示用液晶パネルとして用いる２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルの概略構成を示す断面図である。 上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルで用いられるパターン化位相差板の構成を示すものであり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。 上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおける各構成部材の光学軸の方向を示す図である。 本発明の反射透過型液晶表示パネルの変形例を示す断面図である。 本発明の反射透過型液晶表示パネルの他の変形例を示す断面図である。 本発明の反射透過型液晶表示パネルのさらに他の変形例を示す断面図である。 ３Ｄ表示原理を示すものであり、図８（ａ）は視野バリアによる視野角の付与効果を示す図、図８（ｂ）は３Ｄ表示画面の観察領域を示す図である。 反射透過型液晶表示パネルに用いられるアクティブマトリクス基板の構成例を示す平面図である。

符号の説明

１０ 表示用液晶パネル（表示画像生成手段）
１５ 第２の偏光板（視差バリア手段）
２０ パターン化位相差板（視差バリア手段）
３０ スイッチング液晶パネル（切替手段）
１２２・１２５・１２６ カラーフィルタ
１２２ａ・１２５ａ・１２６ａ 着色層
１２２ｂ・１２５ｃ・１２６ｂ 透明層（ディフューザー処理層）
１４３ 透過電極
１４４ 反射電極

Claims (9)

1. 入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示画像生成手段と、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリア手段と、視差バリア手段の効果の有効／無効を切り替えることで第１の表示状態、第２の表示状態を切り替える切替手段とを有する液晶表示パネルにおいて、
   各画素毎に反射表示のための反射領域と透過表示のための透過領域とを有し、
   上記反射領域に設けられた反射電極よりも表示面側であり、かつ、上記反射領域に対応する箇所にのみ、透過光に散乱効果を与えるディフューザー処理層が設けられている反射透過型液晶表示パネルを、上記表示画像生成手段として用いることを特徴とする液晶表示パネル。
2. 上記ディフューザー処理層は、微粒子を混入された透明層であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示パネル。
3. さらに、透過領域および反射領域の両方に対応する箇所に形成される着色層と上記反射領域に対応する箇所にのみ形成される透明層とを有するカラーフィルタを備えており、
   上記ディフューザー処理層は、上記透明層の少なくとも一部をディフューザー処理層として兼用することによって反射領域に対応する箇所にのみ施されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示パネル。
4. 上記カラーフィルタでは、上記反射領域にて上記着色層に開口部が設けられており、該開口部には透明層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネル。
5. 上記カラーフィルタでは、上記反射領域における着色層の層厚が、上記透過領域における着色層の層厚よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネル。
6. 上記カラーフィルタでは、反射領域に対応する箇所と透過領域に対応する箇所とで表面段差が生じており、この表面段差によって反射領域における液晶層厚が、透過領域における液晶層厚よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネル。
7. 上記請求項１ないし６の何れか１項に記載の液晶表示パネルを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
8. 上記液晶表示パネルの第１の表示状態時では第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに右目用画像および左目用画像を表示する３Ｄ表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で一つの画像を表示する２Ｄ表示を行うことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 上記液晶表示パネルの第１の表示状態時では第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに異なる映像ソースを表示する画面表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で同一の映像ソースを表示する画面表示を行うことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。

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