(57)【要約】【課題】パッシブ方式による３次元画像表示に係る液晶表示装置に関して、十分な輝度を確保することができるようにする。【解決手段】液晶表示パネル４の出射面にはパターン位相差フィルム５が配置され、液晶表示パネル４の垂直方向又は水平方向に連続する画素が順次交互に右目用の画像データ及び左目用の画像データにより駆動されることにより、液晶表示パネル４で右目用及び左目用の画像を同時に表示する。右目用の画像データ及び左目用の画像データの順次交互の駆動に係る画素間の遮光部ＢＬが幅０．１０ｍｍ以上、０．１５ｍｍｍ以下に設定される。バックライト装置２と液晶表示パネル４との間に、液晶表示パネル４のバックライト装置２側の直線偏光板７と透過軸の方向が一致するように設定されて反射偏光子３が設けられる。【選択図】図１
2015102624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光板により液晶セルを挟持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライト装置とを備え、
前記液晶表示パネルの出射面には、パターン位相差フィルムが配置され、
前記液晶表示パネルの垂直方向又は水平方向に連続する画素が順次交互に右目用の画像データ及び左目用の画像データにより駆動されることにより、前記液晶表示パネルで右目用及び左目用の画像を同時に表示し、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データの順次交互の駆動に係る画素間の遮光部が幅０．１０ｍｍ以上、０．１５ｍｍｍ以下であり、
前記バックライト装置と前記液晶表示パネルとの間に、前記液晶表示パネルの前記バックライト装置側の直線偏光板と透過軸の方向が一致するようにして反射偏光子が設けられた
液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶表示パネルに設けられた前記バックライト装置側の直線偏光板は、
透過軸が水平方向又は垂直方向であり、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が直交し、かつ水平方向に対して４５度の角度を成すように設定された
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶表示パネルに設けられた前記バックライト装置側の直線偏光板は、
透過軸が水平方向に対して斜め４５度の角度を成すように配置され、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が直交し、かつ前記右目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が水平方向又は垂直方向となるように設定された
請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示に係る液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、直線偏光板により液晶セルを挟持して液晶表示パネルが構成され、この液晶表示パネルの背面にバックライト装置が配置される。液晶表示装置は、このバックライト装置から液晶表示パネルに照明光を供給し、液晶表示パネルのバックライト装置側に配置された直線偏光板により直線偏光に変換して液晶セルに入射する。またこの入射光を液晶セルにより偏光し、液晶セルの出射面側に配置した直線偏光板により光強度変調光に変換して出射する。
【０００３】
これにより液晶表示装置では、バックライト装置側の直線偏光板の吸収軸方向に対応する照明光成分が、このバックライト装置側の直線偏光板で吸収され、その結果、照明光の利用効率が低い欠点があった。特許文献１、２には、バックライト装置側の直線偏光板で吸収されていた照明光成分を反射偏光子により反射してバックライト装置に再入射することにより、照明光の利用効率を向上する方法が開示されている。なお反射偏光子は、特定偏光面の入射光を透過光により出射すると共に、この透過光とは偏光方向が直交する入射光を反射する光学素子であり、特許文献１、２には、この反射偏光子を重合体材料の積層等により作製することが開示されている。
【０００４】
また近年、パッシブ方式により３次元画像を表示する液晶表示装置が提供されている。ここで図３は、パッシブ方式により３次元画像を表示する液晶表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の液晶表示装置は、垂直方向又は水平方向（この図３の例では、垂直方向）に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用に割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面（視聴者側面）にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供し、３次元画像を表示する。
【０００５】
このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）が直交する２種類の帯状領域が順次交互に形成される。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５度と−４５度の組み合わせ、又は０度と＋９０度の組み合わせが採用される。なおこの図３の例では、通常の液晶表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。
【０００６】
このパッシブ方式は、応答速度の遅い液晶表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で３次元表示することができる。なおパッシブ方式の液晶表示装置では、図３の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。
【０００７】
このパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光に位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムに関して、特許文献３には、配向規制力を制御した光配向層をガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作製する方法が開示されている。また特許文献４には、レーザーの照射によりロール版の周側面に微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した配向層を作製する方法が開示されている。
【０００８】
このような３次元画像を表示する液晶表示装置では、クロストークが発生する恐れがある。ここでクロストークは、本来、右目及び左目に提供することが必要な右目用画素及び左目用画素からの出射光が、これとは異なり左目及び右目に漏れ込む現象である。この種の画像表示装置において、クロストークが激しくなると画質劣化が著しくなる。具体的に、クロストークにより、表示画像の立体感が損なわれ、著しい場合には、二重写しにより画像が知覚されることになる。
【０００９】
このためこのような３次元画像を表示する液晶表示装置は、特許文献５に記載されているように、液晶セルにおける画素間の遮光部であるブラックマトリックスの幅を増大させ、これによりクロストークを十分に抑圧し、かつパターン位相差フィルムの右目用領域及び左目用領域の繰り返し方向に十分な視野角特性を確保していた。
【００１０】
しかしながらこのようにブラックマトリックスの幅を増大させる場合には、バックライト装置からの照明光の利用効率が低下することにより、表示画面の輝度が低下し、外光の影響により表示が見難くなる問題がある。なおこの表示画面の輝度低下は、３次元画像表示時だけではなく、２次元画像を表示する場合でも発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表平９−５０６９８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−３４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−４９８６５号公報
【特許文献４】特開２０１０−１５２２９６号公報
【特許文献５】特開２０１３−１２５２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、パッシブ方式による３次元画像表示に係る液晶表示装置に関して、十分な輝度を確保することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、パッシブ方式による３次元画像表示に係る液晶表示装置において、液晶表示パネルとバックライト装置との間に反射偏光子を配置する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。
【００１４】
（１）  直線偏光板により液晶セルを挟持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの背面に配置されたバックライト装置とを備え、
前記液晶表示パネルの出射面には、パターン位相差フィルムが配置され、
前記液晶表示パネルの垂直方向又は水平方向に連続する画素が順次交互に右目用の画像データ及び左目用の画像データにより駆動されることにより、前記液晶表示パネルで右目用及び左目用の画像を同時に表示し、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データの順次交互の駆動に係る画素間の遮光部が幅０．１０ｍｍ以上、０．１５ｍｍｍ以下であり、
前記バックライト装置と前記液晶表示パネルとの間に、前記液晶表示パネルの前記バックライト装置側の直線偏光板と透過軸の方向が一致するようにして反射偏光子が設けられる。
【００１５】
（１）によれば、バックライト装置から出射して、液晶表示パネルのバックライト装置側、直線偏光板で吸収される光を、反射偏光子で反射してバックライト装置に入射し、再利用することができる。これによりバックライト装置から出射される光の利用効率を向上し、ブラックマトリックスを幅広としたことによる表示画面の輝度低下を低減し、十分な輝度を確保することができる。
【００１６】
（２）  （１）において、
前記液晶表示パネルに設けられた前記バックライト装置側の直線偏光板は、
透過軸が水平方向又は垂直方向であり、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が直交し、かつ水平方向に対して４５度の角度を成すように設定される。
【００１７】
（３）  （１）において、
前記液晶表示パネルに設けられた前記バックライト装置側の直線偏光板は、
透過軸が水平方向に対して斜め４５度の角度を成すように配置され、
前記パターン位相差フィルムは、
前記右目用の画像データ及び左目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が直交し、かつ前記右目用の画像データに対応する領域の遅相軸方向が水平方向又は垂直方向となるように設定される。
【００１８】
（２）、（３）によれば、より具体的構成により、バックライト装置から出射される光の利用効率を向上して、十分な輝度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示に係る液晶表示装置に関して、十分な輝度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の説明に供する図である。
【図２】図１の液晶表示装置におけるパターン位相差フィルムを詳細に示す図である。
【図３】パッシブ方式により３次元画像を表示する液晶表示装置の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置の説明に供する図である。液晶表示装置１は、バックライト装置２、反射偏光子３、液晶表示パネル４、パターン位相差フィルム５が順次積層されて構成される。ここでバックライト装置２は、図示しない発光ダイオード、冷陰極線管等による一次光源の出射光を液晶表示パネル４に向けて出射する面光源装置であり、直射型、サイドライト装置型等、種々の構成を適用することができる。
【００２２】
反射偏光子３は、特定偏光面の入射光を透過すると共に、この特定偏光面と直交する偏光面による入射光を反射する光学素子である。反射偏光子３は、バックライト装置２から出射される照明光Ｌ１のうちの、特定偏光方向の入射光を透過して透過光Ｌ２を液晶表示パネル４に出射すると共に、この透過光Ｌ２とは偏光方向が直交する入射光成分を反射して反射光Ｌ３によりバックライト装置２に入射する。ここでこの反射光Ｌ３は、バックライト装置２に入射して反射を繰り返すことにより、その一部の成分が、反射偏光子３を透過する成分に変換されて残りの成分と共に反射偏光子３に向けて再出射され、反射偏光子３を透過して液晶表示パネル４に入射することになる。反射偏光子３は、透過光Ｌ２に係る特定偏光方向が、液晶表示パネル４に設けられた反射偏光子３側、直線偏光板７の透過軸方向と一致するように配置される。なおこの実施形態では、この透過軸方向が表示画面の水平方向となるように設定されているものの、これに代えて垂直方向に設定しても良く、さらには水平方向に対して斜め４５度の方向に設定してもよい。直線偏光板９は、このバックライト装置２側の直線偏光板７に対してクロスニコル配置となるように配置される。これにより液晶表示装置１では、バックライト装置２の出射光を効率良く利用できるように構成される。なお反射偏光子３は、特開２００５−４９８６５号公報、特開２０１０−１５２２９６号公報に開示の構成、ワイヤーグリッドに代表される微細な線状パターンを用いた構成等、種々の構成を適用することができる。
【００２３】
液晶表示パネル４は、液晶セル８を直線偏光板７、９により挟持して構成される。液晶セル８は、各画素に係る透明電極を備えた薄板ガラスにより液晶を挟持して構成され、さらにカラーフィルタ等が設けられる。液晶表示装置１は、２次元画像を表示する際には、図示しない駆動回路により２次元画像用の画像データで液晶表示パネル３の各画素を駆動し、これにより２次元画像を表示する。これに対して３次元画像を表示する際には、３次元画像用の画像データにより液晶表示パネル３の各画素を駆動し、これにより垂直方向に連続する各ラインの画素を順次交互に右目用の画素及び左目用の画素に割り当ててそれぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、右目用の左目用の画像を同時に表示する。これにより液晶表示装置１は、このようにして表示される右目用の画素及び左目用の画素からの出射光を、パターン位相差フィルム５により方向の異なる円偏光に変換してパッシブ方式により３次元画像を表示する。
【００２４】
液晶セル８は、このように３次元画像を表示できるように構成して、クロストークを低減し、さらには垂直方向の視野角を確保できるように、各画素間の遮光部であるブラックマトリックスＢＬが、通常の２次元画像のみの表示に供する液晶表示装置に比して、幅広に作製される。しかしながら余りにブラックマトリックスＢＬを幅広とすると、各画素の開口率が著しく低下して表示画面の輝度が低下することになる。そこでこの実施形態では、ブラックマトリックスＢＬが、幅０．１０ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下により作製される。なおこの実施形態では、垂直方向の連続する画素が順次交互に右目用及び左目用に振り分けられることにより、クロストークは、垂直方向に隣接する画素の出射光について発生し、また視野角特性も垂直方向について問題となる。従ってブラックマトリックスＢＬは、垂直方向の隣接画素間についてのみ幅広とされ、水平方向については、２次元画像のみの表示に供する液晶表示装置と同一幅（０．００１ｍｍ以上、０．００５ｍｍ以下）により作製される。
【００２５】
しかしながらこのようにブラックマトリックスＢＬを幅広に設定すると、幅広にした分だけ各画素の開口率が低下することにより、表示画面の輝度が低下することになる。この表示画面の輝度低下は、２次元画像表示する場合、３次元画像表示する場合の双方で発生する。しかしながらそもそも３次元画像表示では、各画素を右目用及び左目用に振り分けて右目及び左目に各画素の出射光を選択的に提供していることにより、ブラックマトリックスＢＬを幅広としたことによる表示画面の輝度低下が著しく知覚されることになる。
【００２６】
しかしながらこの実施形態では、液晶表示パネル４とバックライト装置２との間に、反射偏光子３を配置してバックライト装置２の出射光の利用効率を向上したことにより、ブラックマトリックスＢＬを幅広としたことによる各画素の開口率の低下を補って、表示画面の輝度低下を低減することができる。
【００２７】
なおこのような輝度低下は、バックライト装置２に係る一次光源の光量の増大によっても対応することができる。この実施形態では、液晶表示パネル４とバックライト装置２との間に反射偏光子３を配置したことにより、このような一次光源の光量の増大により表示画面の輝度低下に対応する液晶表示装置との間で、液晶表示パネル４を共通化することができ、これにより生産性を向上することができる。
【００２８】
パターン位相差フィルム５は、それぞれ水平方向に延長する右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂが垂直方向に順次交互に設けられ、この右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂにより、それぞれ液晶表示パネル４の右目用画素及び左目用画素からの出射光に対応する位相差を付与し、これにより右目用画素及び左目用画素からの出射光を方向の異なる円偏光により出射する。
【００２９】
図２は、パターン位相差フィルム５を詳細に示す図である。パターン位相差フィルム５は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルムからなる基材１２の一方の面上に、配向層１３、位相差層１４が順次作製される。パターン位相差フィルム５は、位相差層１４が屈折率異方性を保持した状態で固化（硬化）された液晶材料により形成され、この液晶材料の配向を配向層１３の配向規制力によりパターンニングする。なおこの液晶分子の配向を図２では細長い楕円により誇張して示す。このパターンニングにより、パターン位相差フィルム５は、液晶表示パネルにおける画素の割り当てに対応して、一定の幅により、右目用の領域（第１の領域）Ａと、左目用の領域（第２の領域）Ｂとが順次交互に帯状に形成され、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。
【００３０】
ここでこの右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂは、遅相軸方向が直交するように構成される。また液晶表示パネル４からの出射光の偏光方向に対して、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂは遅相軸方向がそれぞれ４５度の角度を成すように配置される。より具体的に、この実施形態では、パターン位相差フィルム５側の直線偏光板９が、水平方向が透過軸方向に設定された直線偏光板７とクロスニコルを構成するように配置されていることにより、位相差層１４は、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂの遅相軸方向が、水平方向に対して＋４５度及び−４５度の角度（又は−４５度及び＋４５度の角度）を成すように設定される。なお直線偏光板７の透過軸を垂直方向とした場合も同様に設定される。しかしながら直線偏光板７の透過軸を水平方向に対して斜め４５度の角度とした場合、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂの遅相軸方向は、水平方向に対して０度及び９０度の角度（又は９０度及び０度の角度）を成すように設定される。
【００３１】
パターン位相差フィルム５は、光配向材料により光配向材料層が作製された後、この光配向材料層に直線偏光による紫外線を照射し、これにより光配向の手法を適用して配向層１３が形成される。ここでこの光配向材料層に照射する紫外線は、その偏光の方向が右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとで９０度異なるように設定され、これにより位相差層１４に設けられる液晶材料に関して、右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとで対応する向きに液晶分子を配向させ、透過光に対応する位相差を与える。なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。なおこの光２量化型の材料については、「M.Schadt,  K.Schmitt,  V.  Kozinkov  and  V.  Chigrinov  :  Jpn.  J.  Appl.Phys.,  31,  2155  (1992)」、「M.  Schadt,  H.  Seiberle  and  A.  Schuster  :  Nature,  381,  212  (1996)」等に開示されており、例えば「ROP-103」（Rolic  technologies  Ltd.社製）の商品名により既に市販されている。
【００３２】
この実施形態においてパターン位相差フィルム５は、１回目の露光処理において、マスクを使用した直線偏光による紫外線による露光処理により右目用領域又は左目用領域を選択的に露光処理する。また２回目の露光処理において１回目の露光処理とは偏光方向が直交する直線偏光による紫外線により全面を露光処理し、１回目の露光処理で未露光の領域を露光処理して配向層１３を作成する。なおマスクを使用して露光処理した後、全面を露光処理して配向層１３を作製する代わりに、全面を露光処理した後、マスクを使用して露光処理して配向層１３を作製してもよく、さらにはマスクを使用した露光処理の繰り返しにより配向層１３を作製してもよい。またさらにラビング処理痕の賦型処理により配向層１３を作製してもよい。
【００３３】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に組み合わせたり、変更したりすることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１  液晶表示装置
２  バックライト装置
３  反射偏光子
４  液晶表示パネル
５  パターン位相差フィルム
７、９  直線偏光板
８  液晶表示セル
１２  基材
１３  配向層
１４  位相差層
【図１】
2015102624.tif 000003
【図２】
2015102624.tif 000004
【図３】
2015102624.tif 000005