JP5745979B2 - マルチプルビュー液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に、複数の画像をそれぞれ異なる方向に向けて表示可能なマルチプルビュー液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、低消費電力や小型軽量といったメリットを生かし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯情報端末機器等のモニタ、あるいはテレビジョン受信装置など、あらゆる表示装置に応用されている。液晶表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を備え、各画素に対する光変調を行うことによって画像表示を行うデバイスである。液晶表示装置の代表的なものとしては、各画素に画像信号を供給するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型のものが広く知られている。

近年、１つの液晶表示パネル（液晶パネル）を用いて、複数の画像をそれぞれ異なる方向の視野角で表示することが可能なマルチプルビュー液晶表示装置（複数画面液晶表示装置）が開発されている。例えば、下記の特許文献１〜３には、視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置、特に、画面の正面よりも右側から見たときと左側から見たときとで異なる画像が表示されるデュアルビュー液晶表示装置（２画面液晶表示装置）が開示されている。

視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置は、複数の画像を表示する画素が所定の規則に従い混在して配列された液晶パネルと、その前面側（視認側）に配設された視差バリア（パララックスバリア）と呼ばれる遮光層とを備えた構造となる。視差バリアは、液晶パネルの各画素から特定の方向に向かう光を遮るように配置される。それにより、液晶パネルからの光が複数の方向に分離され、液晶パネルが表示した複数の画像が、それぞれ異なる方向に向けて表示される。

視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置には、ある方向に向けて表示された画像に、他の方向に向けて表示されるべき画像の一部が漏れて観察される「クロストーク」の問題がある。

例えば、２つの画像を左右に分けて表示する視差バリア方式のデュアルビュー液晶表示装置でクロストークが生じた場合、画面を正面よりも左から見たときに表示されるべき画像（左用画像）と、右から見たときに表示されるべき画像（右用画像）とが重なって見える。このクロストークは、各画像の視野角の範囲（視野範囲）が重複したときに生じるため、各画像の視野範囲の境界付近で生じやすい。つまりデュアルビュー液晶表示装置では、右用画像の視野範囲と左用画像の視野範囲との境界である、画面の正面から見たときに生じやすい。特に、黒表示が多い画像を表示しているときには、他方の画像からの漏れが僅かでも視認されやすいため、画質に与える影響が大きくなる。

クロストークは、マルチプルビュー液晶表示装置の設計上の問題の他、視差バリアの開口部での光の回折現象や、液晶パネル内での光の散乱現象なども主な要因となっていると考えられる。

特開２００７−２６４０８２号公報 特開２００８−０６４９１７号公報 再表２００７／００１０７１号公報

一般に、液晶パネルは、画素電極およびそれに画像信号を供給するスイッチング素子や信号線などが配設される第１の基板と、各画素の領域を規定するブラックマトリクスやカラーフィルタ（ＣＦ）が配設される第２の基板と、その間に挟持された液晶を備える構造となっている。視差バリア方式のデュアルビュー液晶表示装置では、第２の基板における第１の基板との対向面前面に画素領域を規定するブラックマトリクスが形成され、その反対面（視認側）に視差バリアが形成される。よって視差バリアとブラックマトリクスとの間には、所定の厚みのギャップが存在する。例えば、ブラックマトリクス上に、第２の基板を構成するガラス基板等の透光性基板を介して視差バリアが配置される場合には、この透光性基板の厚さが上記ギャップに相当する。このギャップの大きさは、視差バリアの開口部の大きさや画素のピッチ等と共に、同時に表示する複数の画像それぞれの視野範囲の方向および広さを決定する要素となる。

視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置では、視差バリアとブラックマトリクスとの間のギャップの存在に起因して、画面を正面から大きく外れた方向から見たときに、逆方向に向けて表示されるべき画像が見える「逆視」と呼ばれる現象が生じる。例えば、観察者が、デュアルビュー液晶表示装置に対して画面の正面から右へ移動すると、まず右用画像が見えるが、さらに右へ移動し続けると左用画像が見える範囲がある。これは、視差バリアの開口部を通して、本来見えるべき画素の隣の他の画素が見えてしまうことによるものである（詳細は後述する）。

つまり、視差バリア方式のデュアルビュー液晶表示装置においては、右用画像の視野範囲の外側に、逆視現象による左用画像の視野範囲が存在し、左用画像の視野範囲の外側に、逆視現象による右用画像の視野範囲が存在する。そのため右用画像と左用画像のクロストークは、画面の正面付近だけでなく、実際には、右用画像および左用画像それぞれの視野範囲の外端付近においても生じやすい。以下、画面の正面付近で生じるクロストークを「正面クロストーク」、各画像それぞれの視野範囲の外端付近で生じる逆視現象に起因するクロストークを「逆視クロストーク」と称する。

正面クロストークおよび逆視クロストークは、デュアルビュー液晶表示装置のみならず、視差バリア方式の任意のマルチプルビュー液晶表示装置においても問題となる。

上記の特許文献１〜３には、主にデュアルビュー液晶表示装置の正面クロストークを防止する方法について開示されているが、逆視クロストークへの対策は充分でない。例えば特許文献１では、逆視クロストークの問題は全く言及されていない。特許文献２では、逆視クロストークの発生は示唆されているが、特に有効な対策はとられていない。特許文献３では、車載のデュアルビュー液晶表示装置において、逆視現象が生じる範囲を運転席および助手席からほぼ見えない範囲（正面から４５°以上外側）にすることが示されているが、実質的に逆視クロストークを防止するための方法は言及されていない。

仮に、特許文献３の技術を応用して逆視現象が生じる角度を極めて外側にすれば、理論上、逆視クロストークを防止できるであろうが、それを実施するには視差バリアとブラックマトリクスとの間のギャップをより狭く、画素ピッチをより大きくする必要がある。但し、近年では、表示装置の高解像度化に伴い画素ピッチは狭くなる傾向にあるため、事実上、視差バリアとブラックマトリクスとの間のギャップを極めて小さくすることが必要になる。例えば、第２の基板を構成する透光性基板によりギャップが形成されている場合には、透光性基板を極めて薄くする必要があるが、物理的な限界があるため実施が困難である。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、視差バリアとブラックマトリクスとの間のギャップの大きさを確保しつつ、逆視現象および逆視クロストークの発生を抑制できるマルチプルビュー液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に係るマルチプルビュー液晶表示装置は、複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、前記第２基板は、前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、前記ブラックマトリクスは、前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、前記第２遮光部は、当該第２遮光部と隣り合う前記第１遮光部との間の開口部に接する端部に、前記液晶よりも屈折率が低い逆視防止膜を有するものである。

本発明の第２の局面に係るマルチプルビュー液晶表示装置は、複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、前記第２基板は、前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、前記ブラックマトリクスは、前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、前記第２遮光部は、当該第２遮光部と隣り合う前記第１遮光部との間の開口部に接する端部に、当該開口部よりも光の透過率が低い逆視防止膜を有するものである。

本発明の第３の局面に係るマルチプルビュー液晶表示装置は、複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、前記第１基板に対向配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、前記第２基板は、前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、前記ブラックマトリクスは、前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、前記第２遮光部は、隣り合う前記第１遮光部よりも幅が広いものである。

本発明によれば、視差バリアとブラックマトリクスとの間のギャップ層の厚さをある程度の大きさに確保しつつ、逆視現象および逆視クロストークを抑えることができる。従って、視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置における表示画面の視認性が向上する。

実施の形態１に係るマルチプルビュー液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。 視差バリアのパターン例を示す図である。 視差バリアのパターン例を示す図である。 従来のマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 従来のマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 従来のマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性を示すグラフである。 実施の形態１に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態１の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態１の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態２に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態２に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態２の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態２の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態３に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態３に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態３に係るマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性を示すグラフである。 実施の形態３の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。 実施の形態３の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置のブラックマトリクスの構成を示す図である。 実施の形態３の変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性を示すグラフである。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るマルチプルビュー液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。同図の如く、当該マルチプルビュー液晶表示装置は、光源および導光板などから成る面状光源装置であるバックライト１上に、直線偏光子２ａ、視野角補償フィルム３ａ、液晶パネル１０、視野角補償フィルム３ｂ、直線偏光子２ｂがこの順に重なって成る、透過型の表示装置である。液晶パネル１０は、バックライト１側のＴＦＴ基板４と、前面側（視認側）の対向基板６との間に、液晶５が挟持された構造を有している。

対向基板６は、基材となるガラス基板等の透光性基板を備えており、この透光性基板におけるＴＦＴ基板４との対向面にブラックマトリクス７、視認側の面に視差バリア８が配設されている。つまり本実施の形態において、対向基板６の透光性基板は、視差バリア８とブラックマトリクス７との間に配設され、視差バリア８とブラックマトリクス７との間隔を規定するギャップ層として機能する。

以下の各実施の形態では、対向基板６の基材となる透光性基板がギャップ層となる例を示すが、ギャップ層は透光性基板とは別に設けてもよい。例えば、対向基板６の基材となる透光性基板よりも内側に（例えば透光性基板におけるＴＦＴ基板４との対向面に）、視差バリア層、ブラックマトリクス、およびその間のギャップ層を配設してもよい。例えば、対向基板６の基材となる透光性基板とは別に、ギャップ層として、所定厚みのガラス基板や、所定厚みに塗布形成した樹脂層などを設けてもよい。対向基板６は、少なくともＴＦＴ基板４との対向面に、ブラックマトリクスと、このブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、このギャップ層を介してブラックマトリクス上に配設される視差バリアを備えていればよい。

なお、ここで用いた「基材」という用語は、例えば、対向基板６の基材と用いた場合には、対向基板６全体の強度、剛性などを決定する主要な構成部材を意味し、本明細書中では同様の意味にて用いることとする。

なお、図１に示す各矢印は、液晶５の配向方向、直線偏光子２ａ，２ｂの吸収軸、及び視野角補償フィルム３ａ，３ｂの配向方向を示している。

本実施の形態では、液晶パネル１０は、電界無印加状態において液晶５が略９０°ツイスト配向したＴＮ（Twisted Nematic）モードのものとする。但し、本発明の適用はこれに限られるものではなく、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードあるいはＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等の横電界駆動方式や、液晶が電界無印加状態で略垂直配向したＶＡ（Vertical Alignment）モード等のあらゆる液晶モードの液晶パネル１０に対しても適用可能である。

液晶パネル１０において、ＴＦＴ基板４および対向基板６は、その周縁部に塗布されたシール材を介して貼着されており、そのシール材で囲まれた領域内に液晶５が封止されている。

ＴＦＴ基板４は、ガラス基板等の透光性基板上に、各画素の画素電極、それら画素電極に画像信号を供給するためのスイッチング素子であるＴＦＴ（Thin Film Transistor）、ＴＦＴのゲート電極に駆動信号を供給するためのゲート配線（走査信号配線）、ＴＦＴのソース電極に画像信号を供給するソース配線（表示信号配線）などが配設されて成っており、さらに、その液晶５側の最表面に配向膜を備えている。

対向基板６は、ガラス基板等の透光性基板における液晶５側の面に、対向電極（共通電極）、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）各色の着色層から成るカラーフィルタ、画素間を遮光することにより各画素の領域を規定する遮光膜であるブラックマトリクス７などが配設されて成る。視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置では、対向基板６の視認側の面に、更に、視差バリア８が設けられる。よって、本実施の形態では、ブラックマトリクス７と視差バリア８とのギャップは、対向基板６を構成するガラス基板等の透光性基板の厚さに相当することとなる。

直線偏光子２ａ，２ｂは、特定の直線偏光（Ｐ偏光あるいはＳ偏光）を選択的に透過させるフィルムである。また視野角補償フィルム３ａ，３ｂは、視野角が広がるようにその光を補償するλ／４板（λは光の波長）などのＷＶ（Wide Viewing）フィルムである。

本実施形態では、直線偏光子２ａ，２ｂとして、セルローストリアセテートフィルム（ＴＡＣ）を基板とした、透過させる直線偏光に直交する偏光軸（吸収軸）の直線偏光を吸収する、吸収型のものを用いている。直線偏光子２ａ，２ｂは、透過させる直線偏光に直交する偏光軸の直線偏光を反射する反射型のものを用いてもよい。

通常のＴＮモードでは、液晶５のツイスト角は９０°に設定され、一対の直線偏光子２ａ，２ｂの偏光軸方向は、それぞれ液晶５の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行又は略垂直に設計される。

ここで、本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置は、２つの異なる画像を正面よりも右側と左側に分けて表示するデュアルビュー液晶表示装置であると仮定する。

また本実施の形態では、液晶５は、電界無印加状態において略９０°ツイスト配向しており、且つ、波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積であるΔｎｄ値が３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であるとする。さらに、直線偏光子２ａ，２ｂの偏光軸方向は、それぞれ液晶５の近い側の端面の液晶分子の配向方向に対して略平行であり、当該直線偏光子２ａ，２ｂの偏光軸が互いになす角度が８５°以上９０°未満に設計されているものとする。

この設計条件により、正面近傍の視野におけるコントラスト（ＣＲ）が比較的低く、所望の斜め視野（例えば正面から左右に２０〜６０°程度の範囲）におけるコントラストが比較的高いマルチプルビュー液晶表示装置が得られる。

デュアルビュー液晶表示装置の液晶パネル１０には、画面の正面よりも右側の視野範囲へ向けて表示する画像（右用画像）を構成する画素（右用画素）と、画面の正面よりも左側の視野範囲へ向けて表示する画像（左用画像）を構成する画素（左用画素）とが、所定の規則に従い混在して配設される。視差バリア８は、右用画素の光と左用画素の光とをそれぞれ画面の正面よりも右側と左側に分離することにより、右用画像と左用画像を分離してそれぞれ異なる方向へ表示させる。

視差バリア８は、画面の正面よりも右側に対しては左用画素の光を遮り、画面の正面よりも左側に対しては右用画素の光を遮る遮光膜である。言い方を変えれば、視差バリア８には、画面の正面よりも右側へ右側画素の光のみを通し、画面の正面よりも左側へ左用画素の光のみを通す開口部を有する遮光膜である。

視差バリア８のパターンは、液晶パネル１０における右用画素および左用画素の配列パターンに応じて異なる。視差バリア８は、右側画像を画面の正面よりも右側へ、左側画像を画面の正面よりも左側へ正しく表示できるように設計されていれば、そのパターンは任意でよい。例えば、図２のように視差バリア８に開口部８０が市松状（千鳥状）に配置されていてもよいし、図３のように視差バリア８に開口部８０がストライプ状に配置されていてもよい。

ここで、比較例として、従来の視差バリア方式のマルチプルビュー液晶表示装置（デュアルビュー液晶表示装置）の構成を説明する。図４はその液晶パネル１０の構成を示す断面図である。

上記したように、液晶パネル１０は、背面側（バックライト１側）のＴＦＴ基板４と、前面側（視認側）の対向基板６との間に、液晶５が挟持されて成る構造を有する（図４では、液晶５中の液晶分子５１を模式的に図示している）。ＴＦＴ基板４には、各画素の画素電極、ＴＦＴ、ゲート配線、ソース配線などが配設されるが、図４においてはそれらのうちソース配線４１のみが図示されている。

対向基板６には、ＴＦＴ基板４との対向面にブラックマトリクス７が形成され、ブラックマトリクス７の視認側には、所定の厚みのガラス基板等の透光性基板を介し、視差バリア８が形成される。実際には、対向基板６におけるＴＦＴ基板４との対向面には、ブラックマトリクス７の他に対向電極（共通電極）やカラーフィルタなども形成されるが、それらの図示は省略している。

ブラックマトリクス７は、各画素の領域を規定する開口部（画素開口部）７０を備える遮光膜である。ここでは左用画素ＰＬと右用画素ＰＲとが、画素列ごとに交互に配置されるものとする。つまり平面視で、右用画素ＰＲの画素列と、左用画素ＰＬの画素列とがストライプ状に交互に配置される。

画素開口部７０は、視差バリア８の開口部８０からずれた位置に配設される。つまり視差バリア８の開口部８０の真下には、ブラックマトリクス７の遮光部７１が配設される。視差バリア８の同一の開口部８０から視認されるべき右用画素ＰＲおよび左用画素ＰＬは、その遮光部７１を挟むように配設される。また視差バリア８の遮光部で覆われた領域においても、互いに隣り合う右用画素ＰＲと左用画素ＰＬとの間に、ブラックマトリクス７の遮光部７２が配設される。以下、視差バリア８の開口部８０の真下に配設された遮光部７１を「第１遮光部」、真上が視差バリア８で覆われた第２遮光部７２を「第２遮光部」と称する。

この比較例では右用画素ＰＲの画素列と、左用画素ＰＬの画素列とストライプ状に交互に配置されるので、図５のように、ブラックマトリクス７には複数の画素開口部７０がストライプ状に配置され、ブラックマトリクス７の遮光部は、その画素開口部７０を挟んで第１遮光部７１と第２遮光部７２とが交互に配置されるパターンとなる。

視差バリア８の開口部８０とブラックマトリクス７の画素開口部７０との位置関係が、上記の関係を成すことにより、右用画素ＰＲが生成する右用画像は画面の正面よりも右側へ向けて表示され、左用画素ＰＬが生成する左用画像は画面の正面よりも左側へ向けて表示される。図４を参照し、例えば右用画素ＰＲが生成する右用画像は、視野範囲ＩＲ₁から視認でき、左用画素ＰＬが生成する左用画像は、視野範囲ＩＬ₁から視認できる。

右用画像の視野範囲ＩＲ₁と左用画像の視野範囲ＩＬ₁とが重複した位置では、クロストークが生じる。そのため、液晶パネル１０では、それらがなるべく重ならないように、ブラックマトリクス７と視差バリア８とのギャップ（対向基板６を構成する透光性基板の厚みに相当）や、画素開口部７０および視差バリア８の開口部８０それぞれの位置や径の設計が行われる。このブラックマトリクス７と視差バリア８とのギャップは、表示装置に要求される視野角の条件や画素サイズに応じて、所定の距離に定められるが、例えば画素サイズが２００μｍ、視野角範囲が正面から左右６０度までを条件とすると、許容されるギャップの最大値は０．０９ｍｍ程度であり、このギャップに相当する対向基板６を構成する透光性基板の厚みとしても、最大０．０９ｍｍ程度が許容範囲となる。従って、対向基板６の透光性基板の厚みは、上記厚みの許容範囲を満たす所定の厚みに設定される。

図６はその条件に基づいて設計したマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。規格化開口率とは、画素の幅すべてを光の透過部として利用できる場合を「１」とした開口率である。点線のグラフは、右用画像についての規格化開口率であり、実線のグラフは、左用画像についての規格化開口率である。

右用画像の規格化開口率は、正面から右へ３０度の位置付近でピークとなり、左用画像の規格化開口率は、正面から左へ３０度の位置付近でピークとなる。また正面（０°）付近は、右用画像および左用画像の両方の規格化開口率が０、つまり右用画像と左用画像のどちらも見えない領域となっている。これは、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と左用画像の視野範囲ＩＬ₁とが分離され、正面クロストークが生じないことを意味している。

一方、右用画像の規格化開口率は、正面から右へ６０度の位置付近で０となるが、その外側に左用画像の規格化開口率が上昇する領域がある。同様に、左側画像の規格化開口率は、正面から左へ６０度の位置付近で０となるが、その外側に右用画像の規格化開口率が上昇する領域がある。これらはそれぞれ逆視現象の発生を示している。

図４を参照し、逆視現象が発生するメカニズムを説明する。図４に示す視差バリア８の左側の開口部８０に注目すると、この開口部８０は、本来、その真下の第１遮光部７１に隣接する右用画素ＰＲ₁の光を右用画像の視野範囲ＩＲ₁へと通過させると共に、左用画素ＰＬ１の光を左用画像の視野範囲ＩＬ₁へと通過させるためのものである。

しかし、ブラックマトリクス７と視差バリア８との間にはギャップが存在するため、右用画像の視野範囲ＩＲ₁の外側に、右用画素ＰＲ₁に第２遮光部７２を隔てて隣接する、当該開口部８０から本来は見えないはずの左用画素ＰＬ₂が見えてしまう範囲ＩＬ₂が現れる。これが逆視現象である。図示は省略するが、右用画像の視野範囲ＩＲ₁の外側においても同様に、本来は見えないはずの右用画素が見えてしまう範囲が存在する。

図６のシミュレーション結果では、左右６０度の付近が、右用画像および左用画像の両方の規格化開口率が０、つまり右用画像と左用画像のどちらも見えない領域となっている。これは逆視現象によるクロストーク（逆視クロストーク）が生じないことを意味している。

しかし実際には、視差バリア８の開口部での光の回折現象や、液晶パネル１０内での光の散乱現象などに起因して、逆視クロストークが発生することがある。以下、この問題を解決することができる、本発明に係るマルチプルビュー液晶表示装置について説明する。

図７は、実施の形態１に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。図７において、図４に示したものと同様の機能を有する要素にはそれと同一符号を付しているので、ここではそれらの説明は省略する。また図８は、図７のマルチプルビュー液晶表示装置が備えるブラックマトリクス７の上面図である。

図７の液晶パネル１０は、図４の構成に対し、ブラックマトリクス７の第２遮光部７２の左右両端に、逆視防止膜として、液晶５よりも屈折率が低い透明な部材である低屈折率膜７２ａを設けたものである。つまり図８のように、ブラックマトリクス７の第２遮光部７２は、隣り合う第１遮光部７１との間の画素開口部７０に接する端部のそれぞれに、低屈折率膜７２ａを有している。

本実施の形態のマルチプルビュー液晶表示装置において、ブラックマトリクス７と視差バリア８との間のギャップや、ブラックマトリクス７の画素開口部７０並びに視差バリア８の開口部８０それぞれの位置および径は、従来と同様に、右用画像の視野範囲ＩＲと左用画像の視野範囲ＩＬと分離されるように設計されている。なお、本実施の形態では、ブラックマトリクス７と視差バリア８との間のギャップは、このギャップに相当する対向基板６を構成する透光性基板の厚みとした。ここでは、図４を用いて説明した従来のマルチプルビュー液晶表示装置との比較のため、従来のマルチプルビュー液晶表示装置での許容範囲内となる０．０８ｍｍ程度を透光性基板の厚みとして設定した。

低屈折率膜７２ａは透明な部材であるが、その屈折率は液晶５の屈折率よりも小さいため、液晶５側から低屈折率膜７２ａに入射した光は、スネルの法則に従い、入射前よりも外側へ向けて出射される。よって、低屈折率膜７２ａを通過した光が逆視現象に寄与することが抑えられる。

本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置では、右用画像の視野範囲ＩＲ₁および逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁および逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂それぞれの幅が、従来例（図６）と比較して狭くなる。よって、右用画像の視野範囲ＩＲ₁の外端付近（−６０度付近）および左用画像の視野範囲ＩＬ₁の外端付近（６０度付近）において、右用画像および左用画像の両方の規格化開口率が０となる範囲の幅が従来よりも広くなる。つまり右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなる。

従って、視差バリア８の開口部での光の回折現象や、液晶パネル１０内での光の散乱現象などが生じても、それに起因して、逆視クロストークが発生することを防止することができる。また逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂と、逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂がそれぞれ外側にずれるため、逆視現象そのものが発生も抑えることができる。

なお、図８からも分かるように、本実施の形態では、第２遮光部７２の左右両端に低屈折率膜７２ａを設けた分、画素開口部７０の実効的な面積が小さくなるため、透過光の利用効率に若干のロスが生じる。それが問題となる場合には、ブラックマトリクス７の画素開口部７０の幅に対する遮光部（第１および第２遮光部７１，７２）の幅の比率を下げる（つまりブラックマトリクス７における画素開口部７０の面積率を上げる）ことにより、透過光の利用効率を改善できる。

但し、第１遮光部７１の幅を狭くした結果、第１遮光部７１の幅がその真上に位置する視差バリア８の開口部８０の幅よりも狭くなると、ほぼ無限遠とみなせる実質的な観察領域においても、液晶パネル１０の正面で右用画像の視野範囲ＩＲ₁と左用画像の視野範囲ＩＬ₁とが重なる正面クロストークが発生する。そのため、ブラックマトリクス７の第１遮光部７１の幅は、少なくともその真上の視差バリア８の開口部８０よりも広くすることが好ましい。

また、第２遮光部７２についても、第１遮光部７１と同様に、視差バリア８の開口部８０よりも幅を広くすると、低屈折率膜７２ａの存在を考慮せずとも、ほぼ無限遠とみなせる実質的な観察領域における逆視クロストークを防止できる。

以上より、本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置では、ブラックマトリクス７の第２遮光部７２の左右両端に低屈折率膜７２ａを設け、且つ、第１遮光部７１および第２遮光部７２それぞれの幅が視差バリア８の開口部８０の幅よりも広くなる範囲で、ブラックマトリクス７における画素開口部７０の面積率を適正化することが望ましい。それにより、透過光の利用効率の低下を抑制しつつ、正面クロストークおよび逆視クロストークの両方を防止できる。

また、本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置では、ブラックマトリクス７と視差バリア８との間のギャップ層に相当する透光性基板の厚みについて、従来のマルチプルビュー液晶表示装置での、画素サイズが２００μｍ、視野角範囲が正面から左右６０度までを条件とした場合における許容範囲内となる０．０８ｍｍ程度を所定の厚みとして設定したが、正面クロストークおよび逆視クロストークの両方を防止しながらも、より厚い所定の厚みを設定することができる。つまり、従来例と同じ画素サイズ、視野角範囲の条件であっても、０．０９ｍｍ程度を超える程度の厚みに所定の厚みを設定してもよい。

更に、以上のとおり、視差バリア８とブラックマトリクス７との間のギャップ層を、例えば０．０９ｍｍ程度以下にまで薄くする必要がないため、本実施の形態のように対向基板６の基材となる透光性基板によりギャップ層を構成した場合にも、例えば０．０９ｍｍ程度以下にまで、透光性基板として極端に薄い厚みとする必要が無い。つまり、対向基板６の基材、すなわち、対向基板６自体の強度、剛性を決定する主要な部材となる透光性基板の厚みについて極端に薄くする必要がないため、対向基板６自体の強度、剛性が比較的高くなり、製造の容易性や耐久性なども含め、比較的容易に実施することが可能である。

また、本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置では、比較的狭い画素ピッチの場合においても正面クロストークおよび逆視クロストークの両方を防止する効果について得ることができることから、画素ピッチを特段広く設定する必要もないため、マルチプルビュー液晶表示装置の高解像度化にも寄与できる。

本実施の形態では、左右２方向に異なる画像を表示するデュアルビュー液晶表示装置を例として挙げたが、例えば３つ以上の異なる画像を表示する画素を２次元的に配置して、３方向以上へ異なる画像を表示するマルチプルビュー液晶表示装置などにも適用可能である。また上記の説明では、視差バリア８は１層としたが、必要に応じて複数層設けてもよい。

［変更例］
実施の形態１では、逆視防止膜である低屈折率膜７２ａを、第２遮光部７２の左右両端に設けたが、図９のように片方の端のみに設けてもよい。即ち、低屈折率膜７２ａを、第２遮光部７２に対して特定方向に隣り合う第１遮光部７１との間の画素開口部７０に接する端部のみに設けてもよい。図９の例では、第２遮光部７２に隣接する左用画素ＰＬ側の端部のみに低屈折率膜７２ａを設けている。図１０は、図９のブラックマトリクス７の上面図である。

本変更例では、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂の幅は従来（図６）と同じであるが、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂の幅は実施の形態１と同様に狭くなる。よって実施の形態１ほどではないが、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなるので、逆視クロストークを防止する効果が得られる。

＜実施の形態２＞
図１１は、実施の形態２に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。実施の形態２では、ブラックマトリクス７の第２遮光部７２の端部に設ける逆視防止膜として、実施の形態１の低屈折率膜７２ａの代わりに、画素開口部７０よりも光の透過率が低い低透過率膜７２ｂを設けたものである。図１２は、図１１のブラックマトリクス７の上面図である。その他の構成は実施の形態１（図７，図８）と同様であるので、説明は省略する。

低透過率膜７２ｂを設ける位置も、実施の形態１の低屈折率膜７２ａと同じでよい。すなわち本実施の形態の第２遮光部７２は、隣り合う第１遮光部７１との間の画素開口部７０に接する端部のそれぞれに、低透過率膜７２ｂを有する構成となる。

第２遮光部７２の左右両端に設けられた低透過率膜７２ｂが、その部分を通過する光を弱めるため、実質的に実施の形態１と同様に、右用画像の視野範囲ＩＲ₁および逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂の幅、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂の幅がそれぞれ狭くなる。つまり右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。

本実施の形態において、逆視クロストークを防止する効果は、低透過率膜７２ｂの光透過率が液晶５の最大光透過率よりも低く、両者間に有意の差があればある程度得られる。低透過率膜７２ｂの幅が一定の場合、低透過率膜７２ｂの光透過率が低いほど（遮光性が高いほど）その効果は高くなり、光透過率が０のとき最大となる。

また、低透過率膜７２ｂとして光を透過するもの、つまり光透過率が０でないものを用いた場合には、低透過率膜７２ｂを透過する光は、右用画像の視野範囲ＩＲ₁或いは左用画像の視野範囲ＩＬ₁での透過光に加えて本来の表示光としても作用する。そのため、本来の表示に寄与する透過光の低下を抑えながら、逆視クロストークの防止に寄与する低透過率膜７２ｂの幅を大きく設定することもできる。

例えば、光透過率が０．５（５０％）の低透過率膜７２ｂを用いた場合、光透過率が０である低透過率膜７２ｂを用いた場合に比べ、低透過率膜７２ｂの幅を二倍にしても本来の表示光全体としての光透過率は同等となる。また、低透過率膜７２ｂの幅を二倍に広げると、逆視現象に寄与する画素開口部７０が視差バリア８の開口部８０からより遠くになるため、逆視現象が視認されにくい角度範囲がより外側まで広がり、逆視クロストーク防止の効果は向上する。つまり、光透過率が０．５の低透過率膜７２ｂを用いた場合は、光透過率が０で幅が半分の低透過率膜７２ｂを用いた場合と比較して、本来の表示光全体としての光透過率を変えることなく、角度に応じた逆視クロストーク防止の効果を向上できることなる。

以上の説明からも解るとおり、低透過率膜７２ｂの光透過率と幅を自由に調整して設計することにより、角度ごとの本来の表示での輝度特性と、逆視クロストークの防止効果の程度を調整することができる。従って、低透過率膜７２ｂが光を透過する構成、つまり光透過率が０でない構成は、設計の観点からは、自由度が高く有利な構成と言える。

［変更例］
実施の形態２では、逆視防止膜である低透過率膜７２ｂを、第２遮光部７２の左右両端に設けたが、図１３のように片方の端のみに設けてもよい。即ち、低透過率膜７２ｂを、第２遮光部７２に対して特定方向に隣り合う第１遮光部７１との間の画素開口部７０に接する端部のみに設けてもよい。図１３の例では、第２遮光部７２に隣接する左用画素ＰＬ側の端部のみに低透過率膜７２ｂを設けている。図１４に、図１３のブラックマトリクス７の上面図を示す。

本変更例では、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂の幅は従来（図６）と同じであるが、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂の幅は実施の形態２と同様に狭くなる。よって実施の形態２ほどではないが、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなるので、逆視クロストークを防止する効果が得られる。

＜実施の形態３＞
図１５は、実施の形態３に係るマルチプルビュー液晶表示装置の表示パネル構成を示す断面図である。実施の形態３では、実施の形態２の逆視防止膜である低透過率膜７２ｂを、ブラックマトリクス７の遮光部（第１および第２遮光部７１，７２）と同じ材質の遮光膜７２ｃにより構成したものである。図１６は、図１５のブラックマトリクス７の上面図である。その他の構成は実施の形態２（図１３，図１４）と同様であるので、説明は省略する。

遮光膜７２ｃを設ける位置は、実施の形態２の低透過率膜７２ｂと同じでよい。すなわち本実施の形態の第２遮光部７２は、隣り合う第１遮光部７１との間の画素開口部７０に接する端部のそれぞれに、遮光膜７２ｃを有する構成となる。本実施の形態では、第２遮光部７２の左右両端にそれと同じ材質の遮光膜７２ｃが設けられるため、第２遮光部７２の幅がそれと隣り合う第１遮光部７１の幅よりも広くなる。

第２遮光部７２の左右両端に設けられた遮光膜７２ｃの部分は光が通過しないため、実施の形態１と同様に、右用画像の視野範囲ＩＲ₁および逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂の幅、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂の幅がそれぞれ狭くなる。つまり右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなるので、実施の形態１と同様の効果が得られる。

図１７は、本実施の形態に係るマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。当該シミュレーションにおいて、マルチプルビュー液晶表示装置の対向基板６の厚さや画素サイズ等のパラメータは、第２遮光部７２の両側に遮光膜７２ｃが設けられたことを除いて、図６の場合と同じである。

本実施の形態の逆視防止膜（遮光膜７２ｃ）は、ブラックマトリクス７の第２遮光部７２と同じ材質であるため、第２遮光部７２と同じ工程で形成可能である。つまり、第２遮光部７２の幅が広くなるようにブラックマトリクス７のパターン設計を変更するだけでよく、遮光膜７２ｃの形成工程を別途行う必要はない。よって、設計の容易性および製造コストの観点から、最も優れた実施形態と言える。

なお、本実施の形態のブラックマトリクス７の第２遮光部７２と同じ材質の逆視防止膜は、第２遮光部７２のパターニング形成時において、公知のハーフトーン露光技術などを用いて部分的に薄膜化して形成することで、光を透過する構成、つまり光透過率が０でない構成としても良く、上記説明の第２遮光部７２と同じ工程で形成可能という利点を有したまま、実施の形態２において説明した低透過率膜７２ｂが光を透過する構成と同様の効果を得ることもできる。

［変更例］
実施の形態３では、逆視防止膜である遮光膜７２ｃを、第２遮光部７２の左右両端に設けた（第２遮光部７２の幅を左右両方に広げた）が、図１８のように片方の端のみに設けてもよい。即ち、第２遮光部７２の幅を広げる方向を、第２遮光部７２に対して特定方向に隣り合う第１遮光部７１に向かう方向のみにしてもよい。

図１８の例では、第２遮光部７２に隣接する左用画素ＰＬ側の端部のみに、第２遮光部７２の幅を広げている。その結果、第２遮光部７２に隣接する左用画素ＰＬに対応する画素開口部７０の幅（特定方向に隣り合う第１遮光部７１との間隔）は、当該第２遮光部７２に隣接する右用画素ＰＲに対応する画素開口部７０（他の方向に隣り合う第１遮光部７１との間隔）よりも狭くなる。図１９に、図１８のブラックマトリクス７の上面図を示す。

また図２０は、本変更例に係るマルチプルビュー液晶表示装置における規格化開口率の視野角特性のシミュレーション結果を示すグラフである。本変更例では、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂の幅は従来（図６）と同じであるが、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂の幅は実施の形態３と同様に狭くなる。よって実施の形態３ほどではないが、右用画像の視野範囲ＩＲ₁と逆視現象による左用画像の視野範囲ＩＬ₂との間のマージン、並びに、左用画像の視野範囲ＩＬ₁と逆視現象による右用画像の視野範囲ＩＲ₂との間のマージンが、それぞれ広くなるので、逆視クロストークを防止する効果が得られる。

１０ 液晶パネル、１ バックライト、２ａ，２ｂ 直線偏光子、３ａ，３ｂ 視野角補償フィルム、４ ＴＦＴ基板、４１ ソース配線、５ 液晶、５１ 液晶分子、６ 対向基板、７ ブラックマトリクス、７０ 画素開口部、７１ 第１遮光部、７２ 第２遮光部、７２ａ 低屈折率膜、７２ｂ 低透過率膜、７２ｃ 遮光膜、８ 視差バリア、８０ 視差バリアの開口部。

Claims (7)

1. 複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、
   前記第２基板は、
   前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、
   前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、
   前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、
   前記ブラックマトリクスは、
   前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、
   真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、
   前記第２遮光部は、
   当該第２遮光部と隣り合う前記第１遮光部との間の開口部に接する端部に、前記液晶よりも屈折率が低い逆視防止膜を有する
   ことを特徴とするマルチプルビュー液晶表示装置。
2. 複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、
   前記第２基板は、
   前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、
   前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、
   前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、
   前記ブラックマトリクスは、
   前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、
   真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、
   前記第２遮光部は、
   当該第２遮光部と隣り合う前記第１遮光部との間の開口部に接する端部に、当該開口部よりも光の透過率が低い逆視防止膜を有する
   ことを特徴とするマルチプルビュー液晶表示装置。
3. 前記第２遮光部の前記逆視防止膜は、当該第２遮光部に対し特定方向に隣り合う前記第１遮光部との間の開口部に接する端部のみに設けられている
   請求項１または請求項２記載のマルチプルビュー液晶表示装置。
4. 複数の画像に対応する画像信号が供給される複数の画素電極が配設された第１基板と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に挟持された液晶とを備え、
   前記第２基板は、
   前記第１基板との対向面に配設され各画素の領域を規定する開口部を有する遮光膜であるブラックマトリクスと、
   前記ブラックマトリクス上に配置される所定の厚みのギャップ層と、
   前記ギャップ層を介して前記ブラックマトリクス上に配設され、前記ブラックマトリクスの開口部を通過した光を異なる方向へ分離することにより、前記複数の画像を分離してそれぞれ前記異なる方向へ表示させる遮光膜である視差バリアとを備え、
   前記ブラックマトリクスは、
   前記視差バリアの開口部の真下に配設された第１遮光部と、
   真上が前記視差バリアで覆われた第２遮光部とを備え、
   前記第２遮光部は、隣り合う前記第１遮光部よりも幅が広い
   ことを特徴とするマルチプルビュー液晶表示装置。
5. 前記第２遮光部と特定方向に隣り合う第１遮光部との間隔は、当該第２遮光部と他の方向に隣り合う第１遮光部との間隔よりも狭い
   請求項４記載のマルチプルビュー液晶表示装置。
6. 前記第２遮光部の幅は、前記視差バリアの開口部の幅よりも広い
   請求項１から請求項５のいずれか一項記載のマルチプルビュー液晶表示装置。
   
7. 前記ギャップ層は、前記第２基板の基材となる透光性基板である
   請求項１から請求項６のいずれか一項記載のマルチプルビュー液晶表示装置。

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