JP4094513B2 - Barrier element and stereoscopic image display apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、特殊な眼鏡を必要とせずに、3次元映像を鑑賞でき、2次元映像も表示可能とするバリア素子およびそれを備えた立体映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a barrier element capable of viewing a three-dimensional image without requiring special glasses and capable of displaying a two-dimensional image, and a stereoscopic image display apparatus including the barrier element.
従来、眼鏡を利用せずに3次元画像を表示する方式として種々の方式が提案されている。このような方式の一つとして、レンチキュラーレンズ方式が知られている。レンチキュラーは、多数の小さなレンズが組み込まれたものであり、レンチキュラーを用いて右目用画像を右目に、左目用画像を左目に到達するように、光の進行方向を制御している。しかしながら、レンチキュラーレンズ方式では、一般的には、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示することができないという問題点があった。 Conventionally, various methods have been proposed as a method for displaying a three-dimensional image without using glasses. As one of such methods, a lenticular lens method is known. The lenticular incorporates a large number of small lenses, and uses the lenticular to control the traveling direction of light so that the right eye image reaches the right eye and the left eye image reaches the left eye. However, the lenticular lens system generally has a problem that it is not possible to switch between a three-dimensional image and a two-dimensional image.
3次元画像の他の表示方式としては、パララックス(視差)バリア方式が提案されている。この方式では、バリアストライプと呼ばれる細かいストライプ状の遮光スリットが用いられる。例えば、遮光スリットの後方の一定間隔離れた位置に、ストライプ状の右目用画像および左目用画像を交互に表示し、遮光スリットを介して見ることにより、観察者の右目には右目用画像のみを届け、左目には左目用画像のみを届けるように設定する。これにより、眼鏡無しで立体画像を見ることができる。このような方式では、バリアとしての遮光部と透過部とが固定されている。したがって、2次元画像を見ようとした場合、遮光部が障害となるので、明るい2次元画像が得られないという問題点があった。 As another 3D image display method, a parallax (parallax) barrier method has been proposed. In this system, a fine stripe-shaped light shielding slit called a barrier stripe is used. For example, a striped right-eye image and left-eye image are alternately displayed at positions spaced apart by a certain distance behind the light-shielding slit, and only the right-eye image is displayed on the viewer's right eye by viewing through the light-shielding slit. Set to deliver only the left eye image to the left eye. Thereby, a stereoscopic image can be seen without glasses. In such a system, the light shielding part and the transmission part as a barrier are fixed. Therefore, when trying to view a two-dimensional image, there is a problem that a bright two-dimensional image cannot be obtained because the light-shielding portion becomes an obstacle.
特許文献1には、一方の液晶表示パネルには3次元画像を表示し、他方の液晶表示パネルを用いて電子的にバリアストライプ像を発生させて、3次元画像を立体視する方法が開示されている。この方法によれば、2次元画像を表示させる場合には、目障りとならないようにバリアストライプ像を消去させて表示することができる。このため、明るく且つ見やすい2次元画像を表示することができ、3次元画像と2次元画像の切り換えが可能となる。このような技術の場合、バリアストライプ像を表示するための液晶表示パネルの透明電極形状を、バリアストライプの形状に応じてパターニングする必要がある。特に、透明電極のパターニングには、エッチングなどにより行う必要があるので、微細な電極パターンを形成しようとすると、しばしば断線が発生して、歩留まりが低下するという問題点があった。さらに、ノート型パーソナルコンピュータやモニターやテレビ等の用途にこの方法を適用すると、ITO(インジウム錫酸化物)等からなる透明電極をストライプ状にパターニングする必要があるので、大型になればなるほど、透明電極の配線抵抗による電圧降下が問題になり、グラデーションによる表示品位の劣化が問題となる。
特許文献2には、透明電極のパターニングの必要が無く、共通電極を用いた液晶パネルとパターニングされた偏光素子とを組み合わせて、バリアストライプを発生させ、画像を立体視する方法が開示されている。図9および図10は、特許文献2に記載された3次元画像表示装置の概略を示す断面図である。同図を参照しながら特許文献2に開示された3次元画像表示装置を説明する。
バリアストライプを発生させるための液晶パネル100は、右目用画像の画素部101および左目用画像の画素部102を備えた画像表示手段200の前面に設けられている。液晶層33は、例えばガラスなどからなる基板31,32に挟持されている。下基板32と画像表示手段200との間には、偏光板34が設けられている。
The
上基板31の上面には、パターニングされた偏光板300が配置されている。偏光板300は、偏光機能を有する偏光領域51と偏光機能を持たない無偏光領域52とに分割された、ポリビニルアルコールからなる偏光フィルム(以下、「PVAフィルム」と記述する)50を有している。PVAフィルム50は、例えばトリアセチルアセテート(以下「TAC」と記述する)やガラスなどからなる透明支持板60で挟持されている。これにより、パターニングされた偏光板300が形成される。なお、図中、Aは上側の偏光板300の透過軸であり、Bは、下側の偏光板34の透過軸である。
A patterned polarizing
図9は、特許文献2に記載された3次元画像表示装置による3次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら、3次元画像の表示原理を説明する。偏光板34の偏光方向と偏光板300の偏光領域51における偏光方向とが直交するように設定する。液晶パネル100に電圧を印加して、液晶層33中の液晶分子を立ち上がらせることにより、偏光領域51がバリアとなる。また、無偏光領域52は、偏光方向に関わらず、光を透過させる。したがって、偏光領域51を画素部101,102に対するパララックスバリアとなるように形成することにより、バララックスバリア方式による3次元画像を表示することができる。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the display principle of the three-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in
図10は、特許文献2に記載された3次元画像表示装置による2次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら2次元画像の表示原理について説明する。液晶パネル100の電圧無印加状態では、偏光領域52が光透過可能な状態となる。したがって、偏光領域52はバリアとならずに、液晶パネル100の全面から光が透過する。このような状態によって、画素部101,102の表示画像を2次元画像とすることにより、2次元画像を得ることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the display principle of the two-dimensional image display by the three-dimensional image display device described in
特許文献2の技術により、微細なバリアストライプパターンであっても、偏光板300をパターニングすることにより、電極パターンのエッチングが不要となる。したがって、断線不良が発生せずに、複雑な形状のバリアストライプパターンを形成することができ、2次元画像と3次元画像とを電気的に切り換え可能な立体映像表示装置を提供することができる。
しかし、特許文献2に開示された偏光板300は、以下の製造上の欠点がある。偏光板300の製造工程を説明する。延伸させたPVAフィルム50をガラスやTACなどの透明支持体60に貼り付け、PVAフィルム50上にレジスト膜を形成する。偏光機能を付与させたくない部分52をマスキングした後、偏光機能を付与するヨウ素あるいは二色性染料でPVAフィルム50の露出部分51を染色する。
However, the polarizing
有機高分子(樹脂)フィルム、特に偏光フィルムとして用いられるPVAフィルム50は、ガラスなどの無機材料に比べ、熱や水分などに対して膨張・収縮し易く、寸法変動が大きい。したがって、粘着材を介してPVAをTAC等の有機高分子系の基板に貼り付ける場合はいうまでもなく、寸法変動の小さいガラス基板に貼り付ける場合にさえ、粘着材層の横ズリにより寸法変動するおそれがある。
An organic polymer (resin) film, particularly a
PVAフィルム上にレジストパターンをフォトリソ法により形成する場合には、苛性ソーダ水溶液などの溶剤によるレジスト剥離工程やレジスト仮焼きなどの加熱工程が存在する。そのため、レジスト(バリア)パターニングの設計寸法に対して、実際のレジストパターンの仕上がり寸法が変動し易く、バリアパターン設計寸法に対してズレが生じてしまう。また、バリアストライプパターンを形成した偏光板300、液晶パネル100および左右目用の画像を表示する映像表示手段200は、所定の位置に精度良く配置することが必要であり、バリアストライプのパターンが微細化すればするほど位置精度は厳しくなる。
When a resist pattern is formed on a PVA film by a photolithography method, there are a resist peeling step using a solvent such as an aqueous caustic soda solution and a heating step such as resist calcination. For this reason, the final dimension of the actual resist pattern is likely to fluctuate with respect to the design dimension of resist (barrier) patterning, resulting in deviation from the barrier pattern design dimension. In addition, the polarizing
上記のように寸法変動が大きいPVAフィルム50をパターニングすると、寸法変動が大きいので、設計寸法に対して仕上がり寸法にズレが生じる。したがって、バリアストライプパターンの寸法精度が悪くなり、さらにバリアストライプパターンと映像表示画素パターンとの勘合精度が悪くなるので、3D画像表示に悪影響を及ぼしてしまうという問題点がある。更に、ノート型パーソナルコンピュータやモニター用途のような大画面サイズになると著しく寸法精度の影響を受けやすく、良好な3次元画像を得ることが難しい。
When the
また、レジストにてパターニングされたPVAフィルム50上にヨウ素や二色性染料で染色するには、従来の液晶表示装置の製造プロセスにはない新たなプロセスを導入する必要があり、製造が煩雑となるという別の問題点もある。
Moreover, in order to dye | stain with the iodine or dichroic dye on the
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、従来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く形成することができ、且つバリアパターンを電気的に表示・非表示することのでき、また、特に中型から大型用途の立体映像表示装置において、グラデーションによる画像劣化が無く信頼性を格段に向上した、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示するバリア素子およびそれを備えた立体映像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to form a fine barrier pattern with high dimensional accuracy by using a conventional manufacturing process of a liquid crystal display device and Display and non-display, and switching between 3D and 2D images, with no significant image degradation due to gradations and improved reliability, especially in medium to large 3D display devices It is an object of the present invention to provide a barrier element that performs the above and a stereoscopic image display device including the same.
上記の課題を解決するため、本発明に係るバリア素子は、画像を表示する複数の映像表示部が平面上に一定の順序で繰り返し配置された映像表示素子の前面又は背面に配置され、平面上に、上記各映像表示部からの画像の光の透過のオンオフを制御する遮光部と、該光を常に透過させる透過部とを交互に繰り返し備え、上記各映像表示部からの特定方向に進む光のみ透過させ、それ以外の方向に進む光を透過させないことで、映像表示部ごとに、その画像が見える観察可能位置を変えさせるバリア素子において、前記遮光部には、液晶層が形成され、前記透過部には、屈折率が略等方性で、かつ透光性の透過層が形成されていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a barrier element according to the present invention is arranged on the front or back of a video display element in which a plurality of video display units for displaying images are repeatedly arranged in a certain order on a plane. In addition, a light-shielding unit that controls on / off of light transmission of the image from each video display unit and a transmission unit that constantly transmits the light are alternately and repeatedly transmitted from each video display unit in a specific direction. In the barrier element that changes the observable position where the image can be seen for each video display unit by transmitting only the light that does not transmit in other directions, a liquid crystal layer is formed in the light shielding unit, The transmissive part is characterized by having a light-transmissive transmissive layer having a substantially isotropic refractive index.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、前記透過層が、液晶層の厚みと同じ厚みの最大厚み領域と、それより厚みが小さい薄厚領域とを含む、少なくとも2種類以上の膜厚の領域により形成されていることを特徴としている。 In addition to the above-described configuration, the barrier element according to the present invention includes at least two or more types in which the transmission layer includes a maximum thickness region having the same thickness as the thickness of the liquid crystal layer and a thin region having a smaller thickness. It is characterized by being formed by a region having a thickness of.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記映像表示部が2種類であり、各映像表示部が表示する画像が、同一画像の3次元表示における右目用画像と左目用画像であることを特徴としている。 In addition to the above configuration, the barrier element according to the present invention includes two types of the video display units, and the images displayed by the video display units are a right-eye image and a left-eye image in a three-dimensional display of the same image. It is characterized by being an image.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記各映像表示部が表示する画像が、それぞれ独立した一つの画像であることを特徴としている。 In addition to the above-described configuration, the barrier element according to the present invention is characterized in that the images displayed by the video display units are independent images.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記最大厚み領域の厚みをdmaxとし、上記薄厚領域の厚みをdminとし、上記液晶層の複屈折率をΔnとすると、上記液晶層のレタデーションが
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
であることを特徴としている。
In addition to the above configuration, the barrier element according to the present invention has the above-mentioned liquid crystal layer, where dmax is the maximum thickness region, dmin is the thickness of the thin region, and Δn is the birefringence of the liquid crystal layer. The retardation of the layer is 10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
It is characterized by being.
また、本発明に係る立体映像表示装置は、それぞれ左目用画素部および右目用画素部である2種類の上記映像表示部とバリア素子とを備え、バリア素子にて遮光/透過を切り換えることにより3次元画像と2次元画像とを切り換えて表示する立体映像表示装置において、請求項1に記載のバリア素子を備え、与えられる電気信号に従って前記バリア素子の液晶層での遮光/透過を切り換えることにより3次元画像と2次元画像とを切り換えて表示することを特徴としている。
In addition, the stereoscopic video display device according to the present invention includes two types of video display units that are a left-eye pixel unit and a right-eye pixel unit, respectively, and a barrier element. A stereoscopic image display apparatus that switches between a three-dimensional image and a two-dimensional image and displays the three-dimensional image by providing the barrier element according to
以上のように、本発明に係るバリア素子は、前記遮光部には、液晶層が形成され、前記透過部には、屈折率が略等方性で、かつ透光性の透過層が形成されているので、3次元画像表示のときは、液晶層がある配向状態をとることで光が透過せず、遮光部として機能する一方、透過層は光を透過し、透過部として機能する。そのため3次元画像表示が行える。また、2次元画像表示のときは、液晶層が別のある配向状態をとることで光が透過し、透過層も光を透過し、透過部として機能する。そのため2次元画像表示が行える。すなわち、一つの装置で、印加する信号を変えるだけで、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示することができる。 As described above, in the barrier element according to the present invention, a liquid crystal layer is formed in the light-shielding portion, and a light-transmitting transmissive layer having a substantially isotropic refractive index is formed in the transmissive portion. Therefore, at the time of three-dimensional image display, the liquid crystal layer takes a certain alignment state so that light is not transmitted and functions as a light shielding portion, while the transmission layer transmits light and functions as a transmission portion. Therefore, 3D image display can be performed. In the case of two-dimensional image display, light is transmitted by the liquid crystal layer having another alignment state, and the transmission layer also transmits light and functions as a transmission part. Therefore, two-dimensional image display can be performed. In other words, the three-dimensional image and the two-dimensional image can be switched and displayed by only changing the applied signal with one apparatus.
すなわち、特許文献1や2のように遮光部と透過部との両方を液晶表示素子にて構成するのとは異なり、透過部は、屈折率が略等方性で、かつ透光性の透過層で構成している。
In other words, unlike the case of
これは、新たな製造プロセスを導入することなく、従来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて高精度に製造することが可能である。 This makes it possible to manufacture with high accuracy using a conventional manufacturing process of a liquid crystal display device without introducing a new manufacturing process.
それゆえ、従来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く形成することができ、また、グラデーションによる画像劣化が無い、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示するバリア素子を得ることができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to form a fine barrier pattern with high dimensional accuracy by using the manufacturing process of the conventional liquid crystal display device, and to switch and display a 3D image and a 2D image without image deterioration due to gradation. There is an effect that a barrier element can be obtained.
なお、上記バリア素子は、透明電極がそれぞれ形成された一対の透明電極基板と、前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光板とを有し、前記一対の透明電極基板の間隙には、一方方向への光および他方方向への光をそれぞれ分離する遮光部と、前記一方方向への光および前記他方方向への光をそれぞれ透過させる透過部とが形成されているバリア素子であってもよい。 The barrier element includes a pair of transparent electrode substrates each having a transparent electrode formed thereon, and a pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates. It may be a barrier element in which a light shielding part that separates light in one direction and light in the other direction, and a transmission part that transmits light in one direction and light in the other direction, respectively. .
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、前記透過層が、液晶層の厚みと同じ厚みの最大厚み領域と、それより厚みが小さい薄厚領域とを含む、少なくとも2種類以上の膜厚の領域により形成されているので、最大厚み領域により、液晶層の底板と天板との間隙を一定に保つスペーサーとして、バリア素子の液晶層のギャップを均一に保持することができる。一方、薄厚領域により、スペーサーの配置比率を抑えることができるので、外部衝撃や低温環境下での気泡発生を抑えることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、液晶層のギャップと気泡発生との両方を抑えることができるという効果を奏する。 In addition to the above-described configuration, the barrier element according to the present invention includes at least two or more types in which the transmission layer includes a maximum thickness region having the same thickness as the thickness of the liquid crystal layer and a thin region having a smaller thickness. Therefore, the gap of the liquid crystal layer of the barrier element can be uniformly maintained as a spacer that keeps the gap between the bottom plate and the top plate of the liquid crystal layer constant by the maximum thickness region. On the other hand, since the arrangement ratio of the spacers can be suppressed by the thin region, the generation of bubbles under an external impact or a low temperature environment can be suppressed. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, there is an effect that both the gap of the liquid crystal layer and the generation of bubbles can be suppressed.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記映像表示部が2種類であり、各映像表示部が表示する画像が、同一画像の3次元表示における右目用画像と左目用画像であるので、上記の構成による効果に加えて、良好な3次元画像表示を行うことができるという効果を奏する。 In addition to the above configuration, the barrier element according to the present invention includes two types of the video display units, and the images displayed by the video display units are a right-eye image and a left-eye image in a three-dimensional display of the same image. Since it is an image, in addition to the effect by the above configuration, there is an effect that a good three-dimensional image display can be performed.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記各映像表示部が表示する画像が、それぞれ独立した一つの画像であるので、例えば、上記画像が、左側観察者用画像と右側観察者用画像である。また例えば、上側観察者用画像と下側観察者用画像である。また、3人以上でもよい。したがって、上記の構成による効果に加えて、1つの表示装置で異なる位置にいる観察者にそれぞれ異なる画像を良好に見せることができるという効果を奏する。 Further, in the barrier element according to the present invention, in addition to the above-described configuration, the image displayed by each video display unit is an independent image. For example, the image is an image for the left observer. It is an image for right observers. Also, for example, an upper observer image and a lower observer image. Three or more people may be used. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, there is an effect that different images can be satisfactorily shown to observers at different positions with one display device.
また、本発明に係るバリア素子は、上記の構成に加えて、上記最大厚み領域の厚みをdmaxとし、上記薄厚領域の厚みをdminとし、上記液晶層の複屈折率をΔnとすると、上記液晶層のレタデーションが
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
であるので、液晶層のレタデーションによる複屈折性が大きくなって透過率が低下するのを抑えることができる。それゆえ、上記の構成による効果に加えて、表示品位の低下を抑えることができるという効果を奏する。
In addition to the above configuration, the barrier element according to the present invention has the above-mentioned liquid crystal layer, where dmax is the maximum thickness region, dmin is the thickness of the thin region, and Δn is the birefringence of the liquid crystal layer. The retardation of the layer is 10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
Therefore, it is possible to suppress a decrease in transmittance due to an increase in birefringence due to retardation of the liquid crystal layer. Therefore, in addition to the effect of the above configuration, there is an effect that it is possible to suppress a decrease in display quality.
また、本発明に係る立体映像表示装置は、上記のバリア素子を備え、与えられる電気信号に従って前記バリア素子の液晶層での遮光/透過を切り換えることにより3次元画像と2次元画像とを切り換えて表示するので、3次元画像表示のときは、液晶層がある配向状態をとることで光が透過せず、遮光部として機能する一方、透過層は光を透過し、透過部として機能する。そのため3次元画像表示が行える。また、2次元画像表示のときは、液晶層が別のある配向状態をとることで光が透過し、透過層も光を透過し、透過部として機能する。そのため2次元画像表示が行える。すなわち、一つの装置で、印加する信号を変えるだけで、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示することができる。 A stereoscopic image display device according to the present invention includes the above-described barrier element, and switches between a three-dimensional image and a two-dimensional image by switching light shielding / transmission in the liquid crystal layer of the barrier element in accordance with an applied electric signal. Since display is performed, when a three-dimensional image is displayed, light is not transmitted by taking a certain alignment state of the liquid crystal layer and functions as a light shielding portion, while the transmission layer transmits light and functions as a transmission portion. Therefore, 3D image display can be performed. In the case of two-dimensional image display, light is transmitted by the liquid crystal layer having another alignment state, and the transmission layer also transmits light and functions as a transmission part. Therefore, two-dimensional image display can be performed. In other words, the three-dimensional image and the two-dimensional image can be switched and displayed by only changing the applied signal with one apparatus.
それゆえ、従来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く形成することができ、また、グラデーションによる画像劣化が無い、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示するバリア素子を備えた立体映像表示装置を得ることができるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to form a fine barrier pattern with high dimensional accuracy by using the manufacturing process of the conventional liquid crystal display device, and to switch and display a 3D image and a 2D image without image deterioration due to gradation. There is an effect that a stereoscopic image display device including a barrier element can be obtained.
本発明のパララックスバリア素子は、透明電極がそれぞれ形成された一対の透明電極基板と、前記一対の透明電極基板を挟む一対の偏光板とを有し、前記一対の透明電極基板の間隙には、一方方向への光および他方方向への光をそれぞれ分離するバリア遮光部と、前記一方方向への光および前記他方方向への光をそれぞれ透過させる透過部とが形成されているパララックスバリア素子であって、前記バリア遮光部には、液晶層が形成され、前記透過部には、屈折率が略等方性で、かつ透光性の樹脂層が、少なくとも2種類以上の膜厚の領域により形成されているように構成することもできる。 The parallax barrier element of the present invention includes a pair of transparent electrode substrates each having a transparent electrode formed thereon, and a pair of polarizing plates sandwiching the pair of transparent electrode substrates, and a gap between the pair of transparent electrode substrates. A parallax barrier element in which a barrier light-shielding portion that separates light in one direction and light in the other direction and a transmission portion that transmits light in the one direction and light in the other direction are formed A liquid crystal layer is formed on the barrier light-shielding portion, and a transparent resin layer having a refractive index substantially isotropic and having a film thickness of at least two or more types is formed on the transmission portion. It can also be comprised so that it may be formed.
本発明のパララックスバリア素子は、屈折率が略等方性で、かつ透光性の樹脂で充填された領域と屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域に分割されているので、パララックスバリア素子に入射する光線は、偏光板にて直線偏光化されたのち、屈折率が略等方的な透光性樹脂で充填された領域に入射する。この偏光は、透光性樹脂層を透過してもそのままの偏光状態を保持する。 Since the parallax barrier device of the present invention is divided into a region filled with a light-transmitting resin and a region filled with a liquid crystal material having refractive index anisotropy. The light beam incident on the parallax barrier element is linearly polarized by the polarizing plate and then enters a region filled with a light-transmitting resin having a substantially isotropic refractive index. Even if this polarized light passes through the translucent resin layer, it maintains the polarization state as it is.
一方、屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域では、液晶層に入射した偏光は、液晶層の配向状態に従って偏光状態が変化する。したがって、上記の構成により分割された領域に従って偏光状態を分離することができ、一対の偏光板を適当な軸配置となるように設定することにより、透過部とバリア遮光部とを形成することができる。 On the other hand, in a region filled with a liquid crystal material having refractive index anisotropy, the polarization state of polarized light incident on the liquid crystal layer changes according to the alignment state of the liquid crystal layer. Therefore, the polarization state can be separated according to the region divided by the above configuration, and the transmission part and the barrier light shielding part can be formed by setting the pair of polarizing plates to have an appropriate axial arrangement. it can.
本明細書において「画像の光」とは、表示素子の画素部から出射された光のみならず、表示素子の画素部に入射して、画像を形成するための光をも包含する。 In this specification, “image light” includes not only light emitted from the pixel portion of the display element but also light that is incident on the pixel portion of the display element to form an image.
パララックスバリア素子は、3次元画像表示装置への使用に限定されることなく、例えば、右目用・左目用画像の出射光角度をより広げることで、デュアルビューディスプレイ(右方向観察者と左方向観察者それぞれに異なる映像を表示)が可能となる。もちろん、左右方向に光を分離透過させるのみならず、上下方向に分離させることも考えられる。 The parallax barrier element is not limited to use in a three-dimensional image display device. For example, the parallax barrier element is a dual view display (right observer and left Different images can be displayed for each observer). Of course, it is possible not only to separate and transmit light in the left-right direction but also to separate light in the up-down direction.
前記一方方向への光が、左目用画像の光であり、前記他方方向への光が、右目用画像の光であるように構成することもできる。 The light in the one direction may be light for the left eye image, and the light in the other direction may be light for the right eye image.
前記一方方向への光が、左側観察者用画像の光であり、前記他方方向への光が、右側観察者用画像の光であるように構成することもできる。 The light in the one direction may be light of the left observer image, and the light in the other direction may be light of the right observer image.
前記一方方向への光が、上側観察者用画像の光であり、前記他方方向への光が、下側観察者用画像の光であるように構成することもできる。 The light in the one direction may be light of the upper observer image, and the light in the other direction may be light of the lower observer image.
本発明のパララックスバリア素子によれば、従来の液晶表示装置の製造プロセスを用いて、微細なバリアパターンを寸法精度良く形成することができる。また、本発明のパララックスバリア素子によれば、バリアパターンを電気的に表示・非表示にすることができるので、左目用画素部および右目用画素部をそれぞれ有する映像表示部と組み合わせることにより、3次元画像と2次元画像とが切り換えて表示される立体映像表示装置が得られる。 According to the parallax barrier element of the present invention, a fine barrier pattern can be formed with high dimensional accuracy using a conventional manufacturing process of a liquid crystal display device. Further, according to the parallax barrier element of the present invention, since the barrier pattern can be electrically displayed / non-displayed, by combining with a video display unit having a left-eye pixel unit and a right-eye pixel unit, A stereoscopic video display device in which a 3D image and a 2D image are switched and displayed is obtained.
ここで、前記透過部に用いる透光性樹脂層は、上記機能の他にパララックスバリア素子の液晶層のギャップを均一に保持する機能を併せ持っているように構成することもできる。 Here, the translucent resin layer used for the transmissive portion can be configured to have a function of uniformly maintaining the gap of the liquid crystal layer of the parallax barrier element in addition to the above function.
一般的に、液晶表示装置のギャップを保持する手段として、球状のスペーサービーズを一方の基板状に散布する方法と、感光性樹脂を用いて、フォトリソ法により所定の位置に柱上のスペーサーを形成する方法とが知られている。 In general, as a means to maintain the gap of liquid crystal display devices, a method of dispersing spherical spacer beads on one substrate, and using a photosensitive resin, a spacer on a pillar is formed at a predetermined position by photolithography. And how to do it.
特に中型から大型用途になると、球状のスペーサービーズを面内に均一に散布することが難しく、面内のギャップを均一に保持することが困難であり、現在では、特に大型用途になればなるほど、感光性樹脂からなる上記柱状スペーサーが多く用いられている。 Especially for medium to large applications, it is difficult to evenly spread spherical spacer beads in the plane, and it is difficult to keep the gap in the plane uniform. The column spacers made of photosensitive resin are often used.
感光性樹脂からなる上記柱状スペーサーの場合、球状のスペーサービーズに比べ硬度が高く、外部応力に対して弾性変形し難く、さらに、液晶材料の熱膨張係数(10-4オーダー)に比べ約1/10の熱膨張係数(10-5オーダー)である特徴を持っている。 In the case of the above-mentioned columnar spacer made of a photosensitive resin, the hardness is higher than that of the spherical spacer bead, it is difficult to elastically deform against external stress, and furthermore, about 1 / compared with the thermal expansion coefficient (10 −4 order) of the liquid crystal material. It has a characteristic of a thermal expansion coefficient of 10 (10 −5 order).
したがって、面内に配置する柱状スペーサーの配置比率が高くなればなるほどセル厚均一性は向上する。 Therefore, the cell thickness uniformity improves as the arrangement ratio of the columnar spacers arranged in the plane increases.
しかし、上記のような柱状スペーサーの材料的な特徴によって、外部衝撃によって気泡が発生しやすく且つ低温環境下では、低温気泡が発生するなどの問題点がある。そのため、一般的には液晶表示装置のRGB画素に対して、10μm程度の柱状スペーサーが1〜3個程度配置されている程度であり、表示面積に比べて柱状スペーサーの配置比率は極端に低く設計されている。 However, due to the material characteristics of the columnar spacers as described above, there are problems such that bubbles are likely to be generated by an external impact and low-temperature bubbles are generated in a low-temperature environment. Therefore, generally, about 1 to 3 columnar spacers of about 10 μm are arranged for RGB pixels of a liquid crystal display device, and the arrangement ratio of the columnar spacers is designed to be extremely low compared to the display area. Has been.
本発明のパララックスバリア素子の場合、透過領域の全てに感光性樹脂を配置するために、表示面内に占める感光性の透光性樹脂層の配置比率が極端に高くなる。そのため、感光性樹脂層が単一の膜厚で形成されている場合には、透過領域全てが柱状スペーサーとして機能してしまうので、上記に示したように、外部衝撃や低温環境下での気泡発生に対して、別途策を講じることが好ましい。 In the case of the parallax barrier element of the present invention, since the photosensitive resin is arranged in the entire transmission region, the arrangement ratio of the photosensitive translucent resin layer in the display surface becomes extremely high. For this reason, when the photosensitive resin layer is formed with a single film thickness, the entire transmission region functions as a columnar spacer. It is preferable to take a separate measure against the occurrence.
一方、本発明のパララックスバリア素子において、透過領域に形成する感光性の透光性樹脂層を少なくとも2種類の膜厚の領域により形成することにより、最大膜厚の領域でのみパララックスバリア素子の液晶層のギャップを保持することが出来るので、最大膜厚の領域とそれ以外の膜厚の低い領域の比率を任意に変化させることで、別途策を講じることなく上記信頼性面での問題点を解消することが出来る。 On the other hand, in the parallax barrier element of the present invention, the photosensitive translucent resin layer formed in the transmissive region is formed of at least two types of film thickness regions, so that the parallax barrier device is formed only in the maximum film thickness region. Since the gap of the liquid crystal layer can be maintained, the above-mentioned reliability problem can be solved without any additional measures by arbitrarily changing the ratio of the maximum film thickness region to the other thin film thickness region. The point can be solved.
すなわち、透過領域に形成する感光性の透光性樹脂層に形成する膜厚の異なる領域において、最大膜厚の領域は、透過窓の機能と液晶層のギャップ保持の機能の双方を併せ持ち、その他の膜厚の低い領域は、透過窓の機能のみをもっているので、信頼性面での問題点を解消することが出来る。 That is, in the regions of different film thicknesses formed on the photosensitive translucent resin layer formed in the transmission region, the maximum film thickness region has both the function of the transmission window and the function of maintaining the gap of the liquid crystal layer. Since the low-thickness region has only the function of the transmission window, the problem of reliability can be solved.
また、一方の基板に形成した透過部に形成する少なくとも2種類の膜厚の領域を持つ感光性の透光性樹脂層の膜厚の低い領域(膜厚=dmin)と対向基板の間隙には、最大膜厚の領域(膜厚=dmax)との膜厚差(dmax−dmin)だけ、液晶層が充填されることになるように構成することもできる。この場合、上記間隙に充填される液晶層のギャップが大きくなるにつれ、液晶層のレタデーション((dmax−dmin)Δn)による複屈折性が大きくなる(Δnは液晶層の複屈折率)ので、透過率の低下が大きくなる。したがって、最大膜厚(dmax)と最小膜厚(dmin)の関係を、
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
に最適化することにより、透過率低下を最小限に抑えることが出来る。
In addition, there is a gap between the low thickness region (thickness = dmin) of the photosensitive translucent resin layer having at least two types of thickness regions formed in the transmission portion formed on one substrate and the counter substrate. Alternatively, the liquid crystal layer can be filled by a film thickness difference (dmax−dmin) from the maximum film thickness region (film thickness = dmax). In this case, as the gap of the liquid crystal layer filled in the gap increases, the birefringence due to the retardation ((dmax−dmin) Δn) of the liquid crystal layer increases (Δn is the birefringence of the liquid crystal layer). Decrease in rate increases. Therefore, the relationship between the maximum film thickness (dmax) and the minimum film thickness (dmin) is
10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
By optimizing the transmission rate, it is possible to minimize the decrease in transmittance.
前記一対の透明電極基板それぞれに形成された前記透明電極は、パターニングされていない共通電極であることが好ましい。透過領域およびバリア遮光領域は、それぞれ透光性樹脂層と液晶層により形成されているので、透明電極の微細なパターニングを必要としない。したがって、透明電極パターンを例えは線状とすることによる断線不良が発生しないので、製造歩留りを向上させることができる。 It is preferable that the transparent electrode formed on each of the pair of transparent electrode substrates is a common electrode that is not patterned. Since the transmissive region and the barrier light-shielding region are each formed of a translucent resin layer and a liquid crystal layer, fine patterning of the transparent electrode is not required. Accordingly, since the disconnection failure due to the transparent electrode pattern being linear, for example, does not occur, the manufacturing yield can be improved.
更に、透明電極パターンを例えば線状とする場合には、大型のパララックスバリア素子に適用する際には、配線抵抗による電圧降下が起こり、グラデーションによる表示不具合が発生するが、本発明のパララックスバリア素子の場合には、パターニングされていない共通電極を用いるので、上記のような電圧降下は起こらないので、グラデーションの無いバリア表示をおこなうことが出来、良好な3次元画像を表示することが出来る。 Further, when the transparent electrode pattern is, for example, linear, when applied to a large parallax barrier element, a voltage drop due to wiring resistance occurs, and a display defect due to gradation occurs. In the case of a barrier element, since a common electrode that is not patterned is used, the voltage drop as described above does not occur. Therefore, a barrier display without gradation can be performed, and a good three-dimensional image can be displayed. .
本発明の立体映像表示装置は、本発明のパララックスバリア素子と、左目用画素部および右目用画素部を有する映像表示素子とを備えるように構成することもできる。映像表示素子が自発光型でない表示素子、例えば液晶表示素子の場合には、前記パララックスバリア素子および前記映像表示素子よりも観察者から離れて配置された光源をさらに備えることが望ましい。光源としては、冷陰極蛍光管などのランプをパララックスバリア素子や映像表示素子の面の下方に配置するエリアライト方式バックライト、ランプを導光板の端面に配置するエッジライト方式バックライトなどが挙げられる。 The stereoscopic video display apparatus of the present invention can also be configured to include the parallax barrier element of the present invention and a video display element having a left-eye pixel unit and a right-eye pixel unit. In the case where the image display element is a display element that is not self-luminous type, for example, a liquid crystal display element, it is desirable to further include a light source disposed farther from the observer than the parallax barrier element and the image display element. Examples of the light source include an area light type backlight in which a lamp such as a cold cathode fluorescent tube is disposed below the surface of the parallax barrier element and the image display element, and an edge light type backlight in which the lamp is disposed on the end surface of the light guide plate. It is done.
一対の透明電極の間隙は、屈折率が略等方的な透光性樹脂で充填された領域と屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域とに分割されている。パララックスバリア素子に電圧を印加していない場合、光源からの光線は、パララックスバリアを形成するための光シャッター機能を有するパララックスバリア素子に入射すると、偏光板にて直線偏光化される。その偏光は、屈折率が略等方的な透光性樹脂で充填された領域に入射しても、そのままの偏光状態を保持して、パララックスバリア素子から出射する。 The gap between the pair of transparent electrodes is divided into a region filled with a translucent resin having a substantially isotropic refractive index and a region filled with a liquid crystal material having refractive index anisotropy. When no voltage is applied to the parallax barrier element, the light beam from the light source is linearly polarized by the polarizing plate when entering the parallax barrier element having an optical shutter function for forming the parallax barrier. Even if the polarized light is incident on a region filled with a light-transmitting resin having a substantially isotropic refractive index, the polarized light is kept as it is and emitted from the parallax barrier element.
一方、屈折率異方性をもつ液晶材料が充填された領域は、液晶層の配向状態に従って偏光状態が変化する。したがって、上記の構成により分割された領域に従って偏光状態を分離することができる。透過領域の出射光の偏光方向と偏光板の透過軸とが合うように、偏光板を配置することにより、透過部とバリア遮光部とを形成することができる。さらに、左目用画素部および右目用画素部を有する映像表示素子と組み合わせることにより、立体画像を表示することができる。 On the other hand, in the region filled with the liquid crystal material having refractive index anisotropy, the polarization state changes according to the alignment state of the liquid crystal layer. Therefore, the polarization state can be separated according to the region divided by the above configuration. By disposing the polarizing plate so that the polarization direction of the emitted light in the transmissive region matches the transmission axis of the polarizing plate, the transmissive portion and the barrier light shielding portion can be formed. Furthermore, a stereoscopic image can be displayed by combining with a video display element having a left-eye pixel portion and a right-eye pixel portion.
前記液晶層は、一対の前記透明電極に与えられる電気信号に従って遮光/透過が切り換えられることにより、3次元画像と2次元画像とが切り換えて表示されることが好ましい。 The liquid crystal layer is preferably displayed by switching between a three-dimensional image and a two-dimensional image by switching light shielding / transmission according to an electrical signal applied to the pair of transparent electrodes.
光シャッター機能を有するパララックスバリア素子による2次元画像表示時の場合には、共通電極を印加又は無印加とすることで、液晶層の屈折率異方性を無くすことが出来るので、パララックスバリア素子に入射した直線偏光は、液晶層の屈折率異方性の影響を受けることなく、そのままの偏光状態でパララックスバリア素子から出射する。つまり、液晶材料が充填された領域を出射する偏光は、透光性樹脂が充填された領域を出射する偏光と偏光状態が同一であるので、両方の領域を出射する偏光は、パララックスバリア素子の出射側に配置された偏光板を透過することができる。したがって、パララックスバリアは消失し、明るく見やすい2次元画像を表示することができる。 When displaying a two-dimensional image by a parallax barrier element having an optical shutter function, the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer can be eliminated by applying or not applying a common electrode. The linearly polarized light incident on the element is emitted from the parallax barrier element as it is without being affected by the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer. That is, the polarized light emitted from the region filled with the liquid crystal material has the same polarization state as the polarized light emitted from the region filled with the translucent resin, so that the polarized light emitted from both regions is a parallax barrier element. It can permeate | transmit the polarizing plate arrange | positioned at the output side. Therefore, the parallax barrier disappears and a bright and easy-to-see two-dimensional image can be displayed.
このようにして、液晶材料が充填されたバリア遮光領域は、透明電極に与えられる電気信号によって遮光/透過が切り換えられ、これにより、立体映像表示装置は、3次元画像と2次元画像を切り換えて表示することができる。 In this way, the barrier light-shielding region filled with the liquid crystal material is switched between light-shielding / transmission by the electrical signal applied to the transparent electrode, and thus the stereoscopic video display device switches between the three-dimensional image and the two-dimensional image. Can be displayed.
〔実施の形態1〕
図1は、本実施の形態の立体映像表示装置(映像表示装置)の概略を示す断面図である。また、その要部を図2に示す。本実施の形態の立体映像表示装置は、光シャッター機能を有するパララックスバリア素子(バリア素子)10と、パララックスバリア素子10の背面側(観察者側に対して反対側、以下同じ)に設けられた映像表示素子20と、映像表示素子20よりも背面側に配置されたバックライト(図示せず)とを備える。映像表示素子20は、右目用画像を表示する画素部101(映像表示部)と、左目用画像を表示する画素部102(映像表示部)とを有する。尚、本実施形態では、パララックスバリア素子10は映像表示素子20の前面に配置されているが、特に限定されるものでは無く、映像表示素子20の背面に配置しても何ら差し支えない。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a stereoscopic video display device (video display device) according to the present embodiment. Moreover, the principal part is shown in FIG. The stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment is provided on a parallax barrier element (barrier element) 10 having an optical shutter function and on the back side of the parallax barrier element 10 (opposite side to the observer side, the same applies hereinafter). And a backlight (not shown) disposed on the back side of the
パララックスバリア素子10は、例えば透明電極を備えたガラスなどからなる一対の透明電極基板1,2と、一対の透明電極基板1,2の外側に設けられた一対の偏光板3,4とを有する。一対の透明電極基板1,2は、それぞれ対向する面に、所定の方向に配向処理された配向膜(図示せず)を有する。以下、パララックスバリア素子10を液晶パネルとも呼ぶ。なお、図中、Aは上側の偏光板3の透過軸であり、Bは、下側の偏光板4の透過軸である。
The
液晶パネル10は、右目用画像を表示する画素部101からの光および左目用画像を表示する画素部102からの光を分離するバリア遮光領域(遮光部)111と、右目用画像を表示する画素部101からの光および左目用画像を表示する画素部102からの光をそれぞれ透過させる透過領域(透過部)112とを有する。一対の透明電極基板1,2の間隙のバリア遮光領域111には、液晶層11が形成されている。
The
また、一対の透明電極基板1,2の間隙の透過領域112には、透過層としての屈折率が略等方性の透光性樹脂層12が形成されている。
Further, in the
すなわち、パララックスバリア素子10は、画像を表示する複数、ここでは二つのの映像表示部(画素部101・画素部102)が平面上に一定の順序で繰り返し配置(ここでは二つであるため交互になる)された映像表示素子(映像表示素子20)の前面に配置され、平面上に、上記各映像表示部からの画像の光の透過のオンオフを制御する遮光部(バリア遮光領域111)と、該光を常に透過させる透過部(透過領域112)とを交互に繰り返し備え、上記各映像表示部からの特定方向に進む光のみ透過させ、それ以外の方向に進む光を透過させないことで、映像表示部ごとに、その画像が見える観察可能位置を変えさせることができるバリア素子である。
In other words, the
本パララックスバリア素子10は、上記のように右目用画像と左目用画像とを生成するものであって、特殊な眼鏡等を用いなくとも3次元画像表示が行えるようにするものである。一方、右目用画像と左目用画像とをそれぞれ右側観察者用画像、左側観察者用画像に替え、それぞれを別の人間が別個の2次元画像として観察するものとすることもできる。同じく、右目用画像と左目用画像とをそれぞれ上側(または下側)観察者用画像、下側(または上側)観察者用画像に替え、それぞれを別の人間が別個の2次元画像として観察するものとすることもできる。また、映像表示部を2つ(画素部101・画素部102)ではなく3つ(それぞれA、B、Cとする)とし、一定の順序で繰り返し配置、すなわちA、B、C、A、B、C、A、B、C、・・・という順序で配置しておき、右側観察者用画像、真ん中側観察者用画像、左側観察者用画像や、上側観察者用画像、真ん中側観察者用画像、下側観察者用画像とすることもできる。4つ以上も同様である。いずれの場合も、バリア素子は、特定方向(例えば3つであれば右側観察者用画像のみなど)に進む光のみ透過させ、それ以外の方向に進む光(例えば3つであれば、残りの、真ん中側観察者用画像および左側観察者用画像)を透過させないことで、映像表示部ごとに、その画像が見える観察可能位置を変えさせることができるものである。
The
なお、透光性樹脂層12は、少なくとも2種類以上の膜厚の領域、例えば膜厚の高い領域(最大厚み領域)112Hと膜厚の低い領域(薄厚領域)112Lにより構成されており、膜厚の高い領域112Hは一対の透明電極基板1,2の間隙を一定に保つスペーサーとしての機能を併せ持ち、膜厚の低い領域112Lと透明電極基板1又は2との間隙には、膜厚差dmax−dminの厚みで液晶が充填されている。dmaxは膜厚の高い領域112Hの膜厚であり、dminは膜厚の低い領域112Lの膜厚である。dmaxは、ちょうど液晶層11の領域における厚みである。この間隙の液晶層がクッション層となることで、外部からの衝撃や低温環境下での気泡発生を抑制することが出来る。更に、膜厚の異なる領域のそれぞれの膜厚の関係を
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
とする(Δnは液晶層の複屈折率)ことで、透過部112を透過する偏光が、膜厚の低い領域112Lと透明電極基板1,2との間隙に充填された液晶層のレタデーション((dmax−dmin)Δn)による透過率低下の影響を受けること無く、良好な表示を行うことが出来る。尚、上記関係式の導出については、下記実施例にて説明する。
The
(Δn is the birefringence of the liquid crystal layer), so that the polarization of the liquid crystal layer in which the polarized light transmitted through the
前記透過部に用いる透光性樹脂層は、上記機能の他にパララックスバリア素子の液晶層のギャップを均一に保持する機能は持たせず、最大膜厚の領域(膜厚=dmax)が、液晶層の膜厚より小さいように構成することもできる。 The translucent resin layer used for the transmission part does not have the function of uniformly maintaining the gap of the liquid crystal layer of the parallax barrier element in addition to the above function, and the region with the maximum film thickness (film thickness = dmax) It can also be configured to be smaller than the film thickness of the liquid crystal layer.
本実施の形態では、液晶パネル10は映像表示素子20の前面に配置されている。但し、バックライトを光源として用いる液晶表示装置などの表示装置においては、言い換えればEL(エレクトロ・ルミネセンス)表示装置などの自発光型表示装置以外の表示装置においては、液晶パネル10と映像表示素子20の前後配置が反転しても何ら差し支えない。例えば、観察者側から、映像表示素子20、液晶パネル10、バックライト(光源)の順で配置されていてもよい。
In the present embodiment, the
次に、図3および図4を参照しながら、本実施の形態の立体映像表示装置の表示原理について説明する。 Next, the display principle of the stereoscopic video display apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
なお、本実施の形態では、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行(ホモジニアス)配向の液晶層11であって、電圧無印加時においてλ/2のレタデーションを有する場合について説明する。λは液晶層11を通る光の波長である。図中、XおよびYは、それぞれ、透光性樹脂層12および液晶層11を通過した後の光の振動方向(偏光方向)である。
In the present embodiment, a case where the
尚、本実施の形態では、説明の便宜上液晶層11の平行配向方式を採用しているが、特に限定されるものではなく、垂直配向方式・TN(ツイステッドネマティック)配向方式など、入射光の偏光状態を変換できるものであれば、任意の配向方式を採用することが出来る。
In the present embodiment, the parallel alignment method of the
更に、本発明のパララックスバリア素子は、液晶層がメモリー性を有していても良い。例えば、強誘電性液晶材料から液晶層11を形成した場合には、2次元(平面)/3次元(立体)の切り換え時のみ、パララックスバリア素子としての液晶パネル10に通電すれば良いので、低消費電力化が可能となる。
Furthermore, in the parallax barrier element of the present invention, the liquid crystal layer may have a memory property. For example, when the
図3は、本実施の形態の立体映像表示装置による3次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら、パララックスバリア素子として機能する液晶パネル10に電圧が印加されていないとき、言い換えれば3次元画像表示のときの表示原理を説明する。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the display principle of the three-dimensional image display by the stereoscopic video display apparatus according to the present embodiment. The display principle when no voltage is applied to the
偏光板3,4それぞれの透過軸方向は、互いに略平行に設定されている。また、液晶層11の配向方向は、偏光板3、4の透過軸方向に対して、望ましくは45°に設定されている。なお、同図において、XまたはYで表される記号は、偏光面の方向をそれぞれ表し、記号Xと記号Yはそれぞれの偏光面が略直交することを表している。すなわち、ここでは、Xは紙面に平行な方向であり、Yは紙面に垂直な方向である。
The transmission axis directions of the
まず、液晶層11を透過する光について説明する。下側偏光板4によって直線偏光化された光は、液晶層11に入射すると、液晶層11のレタデーション(λ/2)によって、偏光方向が90°旋回された偏光となる。一対の偏光板3,4それぞれの透過軸方向は、互いに略平行に設定されているので、液晶層11を透過した直線偏光は上側偏光板3を透過することができない。したがって、液晶層11が形成されているバリア遮光領域111は暗表示となり、パララックスバリアを形成することができる。
First, light transmitted through the
次に、透光性樹脂層12を透過する光について、最大膜厚の領域112Hとそれ以外の膜厚の低い領域112Lに分けて説明する。最大膜厚の領域112Hを透過する光の場合、下側偏光板4によって直線偏光化された光は、透光性樹脂層12に入射すると、透光性樹脂層12が屈折率異方性を殆どもたないので、そのままの偏光状態を保持して、出射側の上側偏光板3に入射する。
Next, the light transmitted through the
一方その他の膜厚の低い領域112Lを透過する光の場合、
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
に設定することで、膜厚の低い領域112L上の液晶層のレタデーションの影響を殆ど受けることが無いので、最大膜厚の領域112Hと同じく、偏光状態を殆ど変化することなく、上側偏光板3に入射する(前記関係式については、後述する)。
On the other hand, in the case of light that passes through the other
10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
By setting to, the upper
上側偏光板3と下側偏光板4それぞれの透過軸方向は、互いに略平行に設定されているので、透光性樹脂層12を出射した光は、上側偏光板3を透過する。これにより、透光性樹脂層12が形成されている透過領域112は明状態となり、右目用画像および左目用画像をそれぞれ表示することができる。したがって、偏光分離を行う液晶パネル10の電圧無印加状態では、バリア遮光領域111はパララックスバリアを形成するので、3次元画像を表示することができる。
Since the transmission axis directions of the upper
図4は、本実施の形態の立体映像表示装置による2次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら、偏光分離用液晶パネル10に電圧が印加されているとき、言い換えれば2次元映像表示のときの表示原理を説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the display principle of the two-dimensional image display by the stereoscopic video display device of the present embodiment. The display principle when a voltage is applied to the polarization separation
まず、液晶層11を透過する光について説明する。電圧印加状態では、液晶層11中の液晶分子が電極間方向に立ち上がった状態となるので、液晶層11に入射した直線偏光は、液晶層11の影響を受けることなく、そのままの偏光状態で上側偏光板3に入射する。したがって、液晶層11に入射した直線偏光は、上側偏光板3を透過するので、液晶層11が形成されているバリア遮光領域111は明状態となる。
First, light transmitted through the
透光性樹脂層12を透過する光については、3次元画像表示時と同様に、上側偏光板3を透過するので、透光性樹脂層12が形成されている透過領域112は明状態となる。したがって、パララックスバリアとして機能する液晶パネル10の電圧印加状態では、電気的にパララックスバリアが消滅し、液晶層11が形成されたバリア遮光領域111および透光性樹脂層12が形成された透過領域112は、いずれも明状態となるので、明るい2次元画像を表示することができる。
About the light which permeate | transmits the
〔実施の形態2〕
実施の形態1では、一対の偏光板3,4を用いた場合について説明したが、必要に応じて、λ/4板(4分の一波長板)やλ/2板(2分の一波長板)などの位相差板と偏光板とを組み合わせて用いても良い。本実施の形態では、位相差板としてλ/2板を用いた立体映像表示装置の表示原理について説明する。なお、本実施の形態における液晶層11は、実施の形態1と同様に、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行(ホモジニアス)配向の液晶層であって、電圧無印加時においてλ/2のレタデーションを有する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, a case where a pair of
図5は、本実施の形態の立体映像表示装置による3次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら、パララックスバリア素子として機能する液晶パネル10に電圧が印加されていないとき、言い換えれば3次元画像表示のときの表示原理を説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the display principle of the three-dimensional image display by the stereoscopic video display device of the present embodiment. The display principle when no voltage is applied to the
本実施の形態の立体映像表示装置は、上側の透明電極基板1と、これに対向する上側偏光板3との間隙に配置されたλ/2板5を有する。一対の偏光板3,4それぞれの透過軸方向は、互いに略直交するように設定されている。また、液晶層11の配向方向は、下側偏光板4の透過軸方向に対して、望ましくは45°に設定されている。
The stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment includes a λ / 2
まず、液晶層11を透過する光について説明する。下側偏光板4によって直線偏光化された光は、液晶層11に入射すると、液晶層11のレタデーション(λ/2)によって、偏光方向が90°旋回された偏光となる。液晶層11から出射した偏光は、出射側に配置されたλ/2板5により、再び−90°旋回され、元の偏光状態に戻される。一対の偏光板3,4それぞれの透過軸方向は、略直交するように設定されているので、液晶層11を透過した直線偏光は、上側偏光板3を透過することができない。したがって、液晶層11が形成されているバリア遮光領域111は暗表示となり、パララックスバリアを形成することができる。
First, light transmitted through the
次に、透光性樹脂層12を透過する光について最大膜厚領域112Hとそれ以外の膜厚の低い領域112Lに分けて説明する。
Next, the light transmitted through the
下側偏光板4によって直線偏光化された光は、透光性樹脂層12に入射すると、透光性樹脂層12が屈折率異方性を殆どもたないので、そのままの偏光状態を保持して、λ/2板5に入射する。一方その他の膜厚の低い領域112Lを透過する光の場合、
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
に設定することで、112L上の液晶層のレタデーションの影響を殆ど受けることが無いので、最大膜厚の112Hの領域と同じく、偏光状態を殆ど変化することなく、λ/2板5に入射する(前記関係式については、後述する)。この偏光は、λ/2板5に従って偏光面が90°回転して、上側偏光板3に入射する。
When the light linearly polarized by the lower polarizing plate 4 enters the
10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
Since it is hardly affected by the retardation of the liquid crystal layer on 112L, it is incident on the λ / 2
すなわち、偏光は、下側偏光板4の透過軸方向に対して90°回転した偏光面で、上側偏光板3に入射する。上側偏光板3の透過軸方向は、下側偏光板4の透過軸方向に対して略直交しているので、上側偏光板3に入射した偏光は、上側偏光板3を透過する。これにより、透光性樹脂層12が形成されている透過領域112は明状態となり、右目用画像および左目用画像をそれぞれ表示することができる。したがって、偏光分離を行う液晶パネル10の電圧無印加状態では、バリア遮光領域111はパララックスバリアを形成するので、3次元画像を表示することができる。
That is, the polarized light is incident on the upper
図6は、本実施の形態の立体映像表示装置による2次元画像表示の表示原理を示す断面図である。同図を参照しながら、偏光分離用液晶パネル10に電圧が印加されているとき、言い換えれば2次元画像表示のときの表示原理を説明する。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the display principle of the two-dimensional image display by the stereoscopic video display apparatus according to the present embodiment. The display principle when a voltage is applied to the polarization separation
まず、液晶層11を透過する光について説明する。電圧印加状態では、液晶層11中の液晶分子が電極間方向に立ち上がった状態となるので、液晶層11に入射した直線偏光は、液晶層11の影響を受けることなく、そのままの偏光状態でλ/2板5に入射する。この偏光は、λ/2板5に従って偏光面が90°回転して、上側偏光板3に入射する。一対の偏光板3,4の透過軸方向は、略直交するように設定されているので、液晶層11を透過した直線偏光は、上側偏光板3を透過する。したがって、液晶層11が形成されているバリア遮光領域111は明状態となる。
First, light transmitted through the
透光性樹脂層12を透過する光については、3次元画像表示時と同様に、上側偏光板3を透過するので、透光性樹脂層12が形成されている透過領域112は明状態となる。したがって、パララックスバリアとして機能する液晶パネル10の電圧印加状態では、電気的にパララックスバリアが消滅し、液晶層11が形成されたバリア遮光領域111および透光性樹脂層12が形成された透過領域112は、いずれも明状態となるので、明るい2次元画像を表示することができる。
About the light which permeate | transmits the
実施の形態1および2で示すように、液晶パネル10の液晶層11が形成された領域(バリア遮光領域)111に電圧を印加しないことによって、パララックスバリアを形成することができる。したがって、映像表示素子20を右目用画像と左目用画像との3次元画像とし、液晶パネル10にパララックスバリアを形成することによって、3次元画像が観察できる。また、映像表示素子20に2次元画像を表示した場合には、パララックスバリア素子として用いる液晶パネル10に電圧を印加し、パララックスバリアを消滅させて、2次元画像を表示することができる。したがって、実施の形態1および2の立体映像表示装置によれば、2次元画像と3次元画像の切り換えを容易に行うことができる。
As shown in
実施の形態1、2に示す液晶パネル10は、右目用画像を表示する画素部101および左目用画像を表示する画素部102を備える映像表示素子20と組み合わせることにより、2次元画像と3次元画像とを電気的に切り換え可能な立体映像表示装置が得られる。映像表示素子20としては、液晶表示パネル、有機または無機EL表示パネル、PDP(プラズマ・ディスプレイ・パネル)、蛍光表示管などのフラットパネルディスプレイを用いることができる。映像表示素子20の画素配列は、ストライプ配列に限らず、デルタ配列、モザイク配列、スクエア配列などでも良い。映像表示素子20としては、白黒やフルカラー表示パネルを用いることができる。
The
特許文献2に記載された3次元画像表示装置では、PVAフィルム50が透明支持板60,61の全面に(ベタで)形成されているので、PVAフィルム50が熱収縮すると、透明支持板60,61の収縮が起こり易い。しかし、本発明のパララックスバリア素子は、ストライプバリアパターンなどにすることによって、透光性樹脂層12をストライプ状にすることができる。したがって、透光性樹脂層12が熱収縮しても、透光性樹脂層12の熱収縮による基板1,2への影響は、透光性樹脂層12がベタで形成されている場合よりも小さい。
In the three-dimensional image display device described in
〔実施の形態3〕
本発明の立体映像表示装置に用いられる偏光分離用液晶パネル10の製造方法の一例について説明する。まず、下側基板2上に、ITO(インジウム錫酸化物)などからなる透明電極(図示せず)を形成する。なお、説明の便宜上、下側基板2を例にして説明するが、上側基板1についても下側基板2と同様にして製造することができる。
[Embodiment 3]
An example of a method for manufacturing the polarization separation
透明電極は、パターニングされているものでも良いが、パターニングされていないベタ(面一)電極を用いることが製造工程上好ましい。また、一般に入手可能なITO付き基板を用いても良い。ITOが形成された基板2に対して、透光性樹脂として例えばネガレジストタイプの感光性アクリル系樹脂材料を、スピンコート法などにより塗布する。感光性アクリル系樹脂材料に少なくとも2種類以上の膜厚の領域を形成するためには、膜厚の高い領域112Hと膜厚の低い領域112Lに異なる露光量が与えられるようにフォトマスクを用いて露光をおこなえば良い。膜厚の高い領域112Hに与える露光量よりも少ない露光量を膜厚の低い領域112Lに露光することによって、112Hの領域に比べ112Lの領域は、露光量が少ないために、露光後の現像による膜減りが大きくなるため、膜厚の高い領域112Hと膜厚の低い領域112Lとを容易に形成することが出来る。
The transparent electrode may be patterned, but it is preferable in the manufacturing process to use a solid (unmatched) electrode that is not patterned. A generally available substrate with ITO may be used. For example, a negative resist type photosensitive acrylic resin material is applied as a translucent resin to the
例えば、領域112Hと領域112Lに異なる露光量を露光する方法としては、
(1)所定の露光量の露光を行うために、異なるフォトマスクを用いて複数回露光する方法
(2)相対的に露光量を低くする112Lにあたるフォトマスクの開口領域に、光を回折可能な微細な遮光パターン(解像できないレベル)を形成して、相対的な露光量の差異をつける方法
(3)相対的に露光量を低くする112Lにあたるフォトマスクの開口領域を、異なる透過率を持つ遮光物質(ハーフトーン物質)により形成して、相対的な露光量の差異をつける方法
等が上げられる。
For example, as a method of exposing different exposure amounts to the
(1) A method of exposing a plurality of times using different photomasks in order to perform exposure with a predetermined exposure amount (2) A light can be diffracted into an opening region of a photomask corresponding to 112L which relatively reduces the exposure amount A method of forming a fine light-shielding pattern (a level that cannot be resolved) and providing a difference in relative exposure amount (3) A photomask opening area corresponding to 112L that has a relatively low exposure amount has a different transmittance. A method of forming a light-shielding material (halftone material) to give a difference in relative exposure amount, etc. can be raised.
上記のように異なる露光量を露光した感光性樹脂を、例えばNaOH水溶液などで現像を行い、さらに焼成処理を行うことによって、少なくとも2種類以上の膜厚の領域をもつ透光性樹脂層12を形成することができる。透光性樹脂層12の膜厚の高い領域112Hは、スペーサーの機能を兼ね備えているので、スペーサーを別途形成または散布する必要がなく、製造工程が簡略化される。
The photosensitive resin exposed at different exposure amounts as described above is developed with an aqueous NaOH solution, for example, and further subjected to a baking treatment, whereby the
透光性樹脂層12を形成した後に、下側基板2に印刷法により、例えばポリアミック酸からなる配向膜(図示せず)を塗布し、焼成する。さらに、例えばラビング法により配向処理を施すことによって、下側基板2を得ることができる。なお、必要に応じて、配向膜と透明電極の間隙に絶縁膜を形成してもよい。
After forming the
上側基板1または下側基板2の一方の基板に、例えば印刷法により周辺シール材を印刷し、シール材内の溶剤成分を除去するために、仮焼成を行う。上側基板1と下側基板2とを貼り合せた後、周辺シール材に形成された注入口から液晶材料を注入し、注入口を封止することにより、液晶層11が形成される。なお、このディップ方式に代えて、ディスペンサ方式により液晶材料を注入しても良い。具体的には、注入口のない周辺シール材を一方の基板に形成し、周辺シールパターンの枠内に液晶材料を滴下した後に、両基板1,2を貼り合わせて、液晶層11を形成しても良い。以上の工程を経て、液晶パネル10を得ることができる。
A peripheral sealing material is printed on one of the
液晶パネル10は、液晶表示装置の製造プロセスで一般的に使用されているフォトリソグラフィーを用いて、パララックスバリアのパターンを形成することができるので、既存の液晶製造プロセスを全く変えることなく製造することができる。具体的には、透光性樹脂層12は、一般的なフォトリソグラフィーを用いることにより、微細なバリアパターンをパターン寸法精度良く形成することができる。また、微細なパララックスバリアを要する場合にも、透明電極をパターニングする必要がないので、透明電極の断線による遮光/透過の切換不良が発生しない。
Since the
なお、パララックスバリアパターンについては、ストライプバリアパターン、マトリクスバリアパターン、階段状に開口を有する斜めバリアパターンなど、映像表示素子20の画素パターンなどに応じて、任意に選択することができる。さらに、バリアパターンは、フォトリソ法により形成できるので、直線的な形状はもちろんのこと、曲線形状等任意のパターン形状を選択することができる。
The parallax barrier pattern can be arbitrarily selected according to the pixel pattern of the
本発明のパララックスバリア素子をさらに具体的に説明するために、本発明の実施例を説明する。本実施例におけるパララックスバリア素子としての液晶パネル10は、次の工程により製造した。まず、ITO(インジウム錫酸化物)(図示せず)を備えたガラスからなる基板2上に、スペーサー用ネガレジスト(「JNPC−77」(商品名)株式会社JSR製)の溶液をスピンコーターにて2000rpmで1分間回転し、塗布した。クリーンオーブンにて120℃で10分間仮焼成を行い、スペーサー内の残留溶媒を除去した。液晶パネル10の所望の透光性樹脂パターンとなるように、ハーフトーン処理を施したフォトマスクを用いて露光を行った。このとき、膜厚の高い領域112Hには、露光量200mJの条件で紫外線を露光し、30℃のNaOHの2%水溶液で一分間現像し、水洗をおこない、クリーンオーブンにて230℃で40分間焼成を行った。
In order to more specifically describe the parallax barrier element of the present invention, examples of the present invention will be described. The
次に、ポリアミック酸からなる配向膜を成膜し、クリーンオーブンにて250℃で30分間焼成を行った。焼成された配向膜をラビングにより所望の配向方向となるように配向処理を施し、下側基板2を得た。下側基板2と同様にして、上側基板1を得た。
Next, an alignment film made of polyamic acid was formed and baked in a clean oven at 250 ° C. for 30 minutes. The baked alignment film was subjected to an alignment treatment by rubbing so as to have a desired alignment direction, whereby a
枠状のシール形状がパターニングされたスクリーン版を用いて、上側基板1に周辺シール材(「XN−21S」(商品名)株式会社三井化学製)を形成した。シール材内の残留溶媒を除去するために、クリーンオーブンにて100℃で30分加熱した。上下基板1,2を貼り合わせ、200℃60分間焼成を行った。
A peripheral sealing material (“XN-21S” (trade name) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was formed on the
貼り合わせられた上下基板1、2の間隙に液晶材料を注入することにより、パララックスバリア領域111に液晶層11を形成した。一対の偏光板3,4(「SEG1425DU」日東電工社製)を上下基板1,2に貼り付けることにより、光シャッター機能を有する本実施例の偏光分離用液晶パネル10を得ることができた。
The
ここで、透光性樹脂層12に形成する膜厚の異なる領域112Hと112Lの膜厚差をパララックスバリア素子の膜厚の低い透過領域112Lの透過率の観点から最適化した結果を図7に示す。合わせて、外部からの衝撃及び低温環境下での信頼性結果についても、図8に示す。
Here, the result of optimizing the film thickness difference between the
なお、本評価では、誘電率異方性が正の液晶材料を含む平行(ホモジニアス)配向の液晶層11を用いた。この液晶層11は、電圧無印加時においてλ/2のレタデーションを有する(λは透過光の波長)。また、偏光板3,4それぞれの透過軸方向は、互いに略平行に設定されている。さらに、液晶層11の配向方向は、偏光板3、4の透過軸方向に対して45°に設定した。透過率の測定は、TOPCON製BM5(色彩輝度計)を用いて行い、AIRリファレンスとした場合の透過率を図7に示した。
In this evaluation, a parallel (homogeneous) alignment
図7から、(dmax−dmin)Δnの範囲が0〜60nmの領域では、透過領域112Lの透過率変化は小さく、殆ど変化しないことが分かる。但し、上記比率が60nmを超えると透過率が極端に低下しだす傾向が見られるため、3次元画像の表示時に透過率が低下し、輝度が暗くなってしまう。従って、透過率(輝度)の観点から、
0nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
の関係を満たすことが望ましい。
From FIG. 7, it can be seen that in the region where the range of (dmax−dmin) Δn is 0 to 60 nm, the transmittance change of the
0 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
It is desirable to satisfy the relationship.
更に、図8から、dmax−dmin=0即ちdmax=dminのときに特に低温保存時の外部衝撃に対する気泡不良に対して弱いことが分かる。特殊な携帯電話用途を除き、中型以上のノート型パーソナルコンピュータやモニターの低温保存補償温度の−25℃を基準に考えると、
10nm≦(dmax−dmin)Δn
を満たすことにより、低温保存や外部衝撃に対する気泡発生を防ぎ、信頼性を確保することが出来る。
Furthermore, it can be seen from FIG. 8 that when dmax−dmin = 0, that is, dmax = dmin, it is particularly vulnerable to bubble defects due to external impact during low temperature storage. Except for special mobile phone applications, the low-temperature storage compensation temperature of -25 ° C for mid-sized and larger notebook personal computers and monitors
10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn
By satisfying the above, it is possible to prevent the generation of bubbles against low temperature storage and external impact, and to ensure reliability.
従って、上記評価からdmaxとdminの関係を最適化すると、透過率及び信頼性の観点から、
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
の関係を満たすことが更に望ましい。
Therefore, when the relationship between dmax and dmin is optimized from the above evaluation, from the viewpoint of transmittance and reliability,
10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
It is further desirable to satisfy this relationship.
また、同じく透過率及び信頼性の観点から、
20nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm
の関係を満たすことが更に望ましい。
Also from the viewpoint of transmittance and reliability,
20 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
It is further desirable to satisfy this relationship.
次に、実施の形態1、2に示した平行配向に加えて、垂直配向及びTN配向方式の偏光分離用液晶パネル10をそれぞれ作成した。ここで、(dmax−dmin)Δn=20nmとした。これら液晶パネル10を用いて、液晶層11の配向方式、液晶層の誘電率異方性の正負、一対の偏光板の透過軸方向の配置、λ/2板5の有無、3次元画像表示時における液晶層11(バリア遮光領域)と透光性樹脂層12とのコントラスト(すなわち、透光性樹脂層12の輝度/液晶層11の輝度(輝度比)である。表1中、CRと表記する。)の関係について調べた。その結果を表1に示す。
Next, in addition to the parallel alignment shown in the first and second embodiments, a vertical separation and a TN alignment type polarization separation
なお、λ/2板5を用いる場合には、上側基板1と偏光板3との間隙、もしくは下側基板2と偏光板4の間隙のいずれかに、λ/2板5を配置すればよい。λ/2板5として、ポリカーボネートからなる二次元位相差板「NRF」日東電工社製を用いた。このλ/2板は、レタデーションが260nmである。
When the λ / 2
透光性樹脂層12と液晶層11(バリア遮光部)とのコントラスト測定は、TOPCON製BM5(色彩輝度計)を用いて行った。平行配向およびTN配向については、電圧無印加にて測定を行い、垂直配向については、10V/200Hz矩形波を印加して測定を行った。
The contrast measurement between the
また、平行配向およびTN配向のパララックスバリア素子に電圧を印加すると、液晶層11が形成されたバリア遮光領域111は明状態となり、明るく良好な2次元画像表示を確認することができた。なお、駆動電圧に応じて、液晶層11の透過率は変化するので、駆動電圧を高く設定することによって、より明るい2次元画像表示を行うことができる。
Further, when a voltage was applied to the parallel and TN-oriented parallax barrier elements, the barrier light-shielding
垂直配向を用いたバララックスバリア素子の場合には、パララックスバリア素子を電圧無印加状態とすることで、液晶層11が形成されたバリア遮光領域111は明状態となり、明るく良好な2次元画像表示を確認することができた。
In the case of the Barrax barrier element using the vertical alignment, the barrier light-shielding
平行配向およびTN配向の場合には、電圧無印加時に3次元画像表示を行うので、2次元画像表示よりも3次元画像表示を主に行う電子機器に適用することで、低消費電力化が可能である。一方、垂直配向の場合には、逆に電圧無印加時に2次元画像表示を行うので、3次元画像表示よりも2次元画像表示を主に行う電子機器に適用することで、低消費電力化が可能である。したがって、使用する電子機器の目的に応じて、具体的には3次元画像表示を主に行うか、2次元画像表示を主に行うかに応じて、配向モードを適宜選択することにより、低消費電力化が可能となる。 In the case of parallel orientation and TN orientation, 3D image display is performed when no voltage is applied. Therefore, power consumption can be reduced by applying it to electronic equipment that mainly performs 3D image display rather than 2D image display. It is. On the other hand, in the case of the vertical orientation, two-dimensional image display is performed when no voltage is applied. Therefore, application to an electronic device that mainly performs two-dimensional image display rather than three-dimensional image display reduces power consumption. Is possible. Therefore, according to the purpose of the electronic device to be used, specifically, by selecting the orientation mode appropriately depending on whether the 3D image display is mainly performed or the 2D image display is mainly performed, it is possible to reduce the consumption. Electricity becomes possible.
本発明のパララックスバリア素子は、一対の透明電極基板間に、屈折率が略等方性で、かつ透光性の樹脂が充填された透過部と、液晶材料が充填されたバリア遮光部とを設けることによって、パララックスバリアを形成し、3次元画像を表示することができる。また、液晶層を電気的にスイッチングすることによって、パララックスバリア素子の全領域を明表示とすることができる。例えば、平行配向およびTN配向の場合には電圧印加により、垂直配向の場合には電圧無印加により、それぞれ明表示とすることができる。したがって、明るい2次元画像を表示することができる。さらに、本発明のパララックスバリア素子は、非常に簡単な構成の液晶パネルであり、製造が容易である。 The parallax barrier element of the present invention includes a transmissive portion filled with a translucent resin having a substantially refractive index between a pair of transparent electrode substrates, and a barrier light-shielding portion filled with a liquid crystal material. By providing a parallax barrier, a three-dimensional image can be displayed. Further, the entire region of the parallax barrier element can be brightly displayed by electrically switching the liquid crystal layer. For example, bright display can be achieved by applying a voltage in the case of parallel alignment and TN alignment, and by applying no voltage in the case of vertical alignment. Therefore, a bright two-dimensional image can be displayed. Furthermore, the parallax barrier element of the present invention is a liquid crystal panel having a very simple configuration and easy to manufacture.
本発明のパララックスバリア素子が有する一対の透明電極基板間に形成された透光性樹脂層は、好ましくは、少なくとも2種類以上の膜厚の領域から構成されており、最も膜厚の高い領域でのみ、一対の透明電極基板の間隙を一定に保つスペーサーの機能を有するので、低温環境下での信頼性を容易に確保することが出来る。 The translucent resin layer formed between the pair of transparent electrode substrates included in the parallax barrier element of the present invention is preferably composed of at least two types of thickness regions, and the highest thickness region. Therefore, since it has the function of a spacer that keeps the gap between the pair of transparent electrode substrates constant, it is possible to easily ensure the reliability in a low temperature environment.
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルが有する一対の透明電極基板間に形成される透光性樹脂層は、通常の液晶表示装置の製造プロセスで多用されているフォトリソグラフィーをそのまま利用して形成することができる。したがって、何ら新規のプロセスを導入する必要がなく、非常に簡便なプロセスで、またバリアパターンの寸法精度が良いパララックスバリア素子を製造することができる。 The translucent resin layer formed between the pair of transparent electrode substrates included in the liquid crystal panel as the parallax barrier element of the present invention uses photolithography that is frequently used in the manufacturing process of a normal liquid crystal display device as it is. Can be formed. Therefore, it is not necessary to introduce any new process, and it is possible to manufacture a parallax barrier element with a very simple process and high dimensional accuracy of the barrier pattern.
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルによれば、透明電極基板の透明電極をパターニングする必要性が特にないので、微細なバリアパターンを形成する場合でも断線不良などを起こすことがない。したがって、製造歩留まりを向上させることができ、且つノート型パーソナルコンピュータやモニターやテレビ等の大型用途での透明電極の配線抵抗による電圧降下が非常に小さいので、グラデーションの無い大型立体画像表示装置を与えることが出来る。 According to the liquid crystal panel as the parallax barrier element of the present invention, it is not particularly necessary to pattern the transparent electrode of the transparent electrode substrate, so that even when a fine barrier pattern is formed, disconnection failure does not occur. Therefore, the manufacturing yield can be improved, and the voltage drop due to the wiring resistance of the transparent electrode in a large application such as a notebook personal computer, a monitor, or a television is very small, so that a large stereoscopic display device without gradation is provided. I can do it.
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルによれば、液晶層の配向方式を平行またはTN配向とすることで、電圧無印加状態にて3次元画像表示を行い、電圧印加状態にて2次元画像表示を行うことができる。さらに、λ/2板を併せて用いることにより、更に良好なバリア性能を示し、非常に良好な3次元画像を得ることができる。 According to the liquid crystal panel as the parallax barrier element of the present invention, the alignment method of the liquid crystal layer is set to parallel or TN alignment, so that three-dimensional image display is performed in the absence of voltage application and two-dimensional in the voltage application state. Image display can be performed. Furthermore, by using the λ / 2 plate in combination, it is possible to obtain a further excellent barrier performance and obtain a very good three-dimensional image.
本発明のパララックスバリア素子としての液晶パネルによれば、液晶層の配向方式を垂直配向とすることで、電圧無印加状態にて2次元画像表示を行い、電圧印加状態にて3次元画像表示を行うことができる。さらに、λ/2板を併せて用いることにより、更に良好なバリア性能を示し、非常に良好な3次元画像を得ることができる。 According to the liquid crystal panel as the parallax barrier element of the present invention, the alignment method of the liquid crystal layer is set to the vertical alignment so that two-dimensional image display is performed in the absence of voltage application and three-dimensional image display in the voltage application state. It can be performed. Furthermore, by using the λ / 2 plate in combination, it is possible to obtain a further excellent barrier performance and obtain a very good three-dimensional image.
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
特殊な眼鏡を必要とせずに、3次元画像を鑑賞でき、2次元画像も表示する用途にも適用できる。 It is possible to view a three-dimensional image without using special glasses, and it can also be applied to a use for displaying a two-dimensional image.
1 上側基板
2 下側基板
3 上側偏光板
4 下側偏光板
5 λ/2板
10 パララックスバリア素子(バリア素子)
11 液晶層
12 透光性樹脂層(透過層)
20 映像表示素子
31 上基板
32 下基板
33 液晶層
34 偏光板
50 PVAフィルム
51 偏光領域
52 無偏光領域
60 支持体
101 右目用画素部(映像表示部)
102 左目用画素部(映像表示部)
111 バリア遮光領域(遮光部)
112 透過領域(透過部)
112H 透過領域における膜厚の高い領域(最大厚み領域)
112L 透過領域における膜厚の低い領域(薄厚領域)
1
11
20
102 Left-eye pixel unit (video display unit)
111 Barrier light shielding area (light shielding part)
112 Transmission area (transmission part)
112H High-thickness region in the transmission region (maximum thickness region)
112L Low-thickness region in the transmission region (thin region)
Claims (7)
平面上に、上記各映像表示部からの画像の光の透過のオンオフを制御する遮光部と、該光を常に透過させる透過部とを交互に繰り返し備え、
上記各映像表示部からの特定方向に進む光のみ透過させ、それ以外の方向に進む光を透過させないことで、映像表示部ごとに、その画像が見える観察可能位置を変えさせるバリア素子において、
前記遮光部には、液晶層が形成され、前記透過部には、屈折率が略等方性で、かつ透光性の樹脂材料からなる透過層が形成されていることを特徴とするバリア素子。 A plurality of video display units for displaying an image are arranged on the front or back of a video display element repeatedly arranged in a certain order on a plane,
On the plane, a light-shielding unit that controls on / off of light transmission of the image from each video display unit, and a transmission unit that constantly transmits the light are alternately and repeatedly provided.
In the barrier element that changes the observable position where the image can be seen for each video display unit by transmitting only light traveling in a specific direction from each video display unit and not transmitting light traveling in other directions,
A liquid crystal layer is formed on the light shielding portion, and a transmissive layer made of a translucent resin material having a refractive index substantially isotropic is formed on the transmissive portion. .
前記一対の透明電極基板にそれぞれ形成される透明電極は、面一状の共通電極であることを特徴とする請求項1に記載のバリア素子。 The barrier element according to claim 1, wherein the transparent electrodes respectively formed on the pair of transparent electrode substrates are flush common electrodes.
上記液晶層のレタデーションが The retardation of the liquid crystal layer is
10nm≦(dmax−dmin)Δn≦60nm 10 nm ≦ (dmax−dmin) Δn ≦ 60 nm
であることを特徴とする請求項3に記載のバリア素子。The barrier element according to claim 3, wherein:
請求項1または2に記載のバリア素子を備え、 A barrier element according to claim 1 or 2,
与えられる電気信号に従って前記バリア素子の液晶層での遮光/透過を切り換えることにより3次元画像と2次元画像とを切り換えて表示することを特徴とする立体映像表示装置。 A three-dimensional image display device, wherein a three-dimensional image and a two-dimensional image are switched and displayed by switching light shielding / transmission in a liquid crystal layer of the barrier element in accordance with an applied electric signal.
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