(57)【要約】【課題】画像クロストロークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる表示素子を提供する。【解決手段】表示デバイス21の交互に位置する複数の画素29aの画素群と複数の画素29bの画素群とで異なる画像を異なる視角方向へ表示する。表示デバイス21の表示面30側に、各視角方向で異なる画素群にて表示する異なる画像を遮光する第１の視差バリア層33を設ける。表示デバイス21の表示面30と反対側に、表示デバイス21の各画素群にて表示する画像を第１の視差バリア層33で遮光する視角方向と異なる方向で遮光する第２の視差バリア層36を設ける。第１および第２の視差バリア層33，36により、所定の視角方向から見た場合に１つの画素群で表示する画像は視認可能とするが、異なる画素群で表示する異なる画像を遮蔽する。【選択図】図１
2008076736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、これら画素のうち交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群毎に異なる画像を異なる視角方向へと表示可能とする表示素子本体と、
この表示素子本体の表示面側に形成され、前記各視角方向で前記異なる画素群にて表示する異なる画像を遮光する第１の視差バリア層と、
前記表示素子本体の前記第１の視差バリア層と反対面側に形成され、前記表示素子本体の各画素群にて表示する画像を前記第１の視差バリア層で遮光する視角方向と異なる方向で遮光する第２の視差バリア層と
を具備していることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記第１の視差バリア層および第２の視差バリア層はそれぞれ複数の遮光部を有し、これら第１の視差バリア層の各遮光部と第２の視差バリア層の各遮光部とが前記表示素子本体の各画素群で表示する画像全体を前記表示素子本体の表示面に垂直な方向で遮光するように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる方向から観測したときに、各方向で異なる画像を表示できる表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば液晶表示素子等のディスプレイは、一般に、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カーナビゲーションシステム等の小形のディスプレイからパーソナルコンピュータ、テレビジョン受像機等の大形のディスプレイとして用いられている。
【０００３】
これまでのディスプレイは異なる角度から同じ画像を高品位に観測できるよう最適化されてきたが、近年、マルチプルビューディスプレイと呼ばれ、複数の異なる画像を同時表示しかつ視角方向によって個別の画像を観測できるディスプレイも必要とされてきている。例えば、自動車に搭載する車載ディスプレイには、運転手が地図等のカーナビゲーションデータやモニタ確認に用いる他にも、助手席の同乗者が映画等を見るといった用途がある。
【０００４】
このようなマルチプルビューディスプレイとしては、従来、同時に複数の画像を表示する表示デバイスと、所定の視角方向から画像が個別に視認されるように各画像を視差により分離して表示させる光学デバイスとを備えたものがある。
【０００５】
例えば、表示デバイスとしては、一般的なＲＧＢストライプ構造のアクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子等があり、このような表示デバイスが有する複数の画素のうち、視差により画像を分離する方向に例えば複数のライン毎に交互に位置する複数の画素で複数の画素群を構成し、各画素群によって個別の画像を表示する。また、光学デバイスとしては、表示デバイスの画素を遮光する遮光部と透光させるスリット部とが交互に形成された視差バリア層があり、この視差バリア層を表示デバイスの正面側に１層のみ形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
そして、マルチプルビューディスプレイの正面に対して例えば一方の側の所定の視角方向から見た場合、１つの画素群の画像のみがスリット部を通じて視認され、残りの画素群の画像は視差バリア層の遮光部で遮光される。同様に、マルチプルビューディスプレイの正面に対して他方の側の所定の視角方向から見た場合、１つの画素群の画像のみがスリット部を通じて視認され、残りの画素群の画像は視差バリア層の遮光部で遮光される。したがって、１つのマルチプルビューディスプレイで、異なる方向からスリット部を通して異なる画像を観測できる。
【特許文献１】特開平１１−２０５８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、マルチプルビューディスプレイでは、１層の視差バリア層を用いて所定の視角方向から画像が個別に視認されるように各画像を視差により分離して表示させるようにしているが、視角方向が設計された方向からずれた場合、複数の画像が重なって見える画像クロストークが発生し、正常な表示品位が得られず、観測者に異なる情報を与えたり不快感を与えるおそれがある。例えば、所定の視角方向から見た場合には１つの画素群の画像のみが視認されるが、所定の視角方向からずれて見た場合には１つの画素群の画像とともに隣接する他の画素群の画像も一緒に見えてしまい、複数の画像が重なって見える画像クロストークが発生する。特に、１層の視差バリア層のみでは、画像クロストロークが発生する視角方向の範囲が表示面の正面方向を含んで比較的広い傾向がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、画像クロストロークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる表示素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の画素を有し、これら画素のうち交互に位置する複数の画素で構成される複数の画素群毎に異なる画像を異なる視角方向へと表示可能とする表示素子本体と、この表示素子本体の表示面側に形成され、前記各視角方向で前記異なる画素群にて表示する異なる画像を遮光する第１の視差バリア層と、前記表示素子本体の前記第１の視差バリア層と反対面側に形成され、前記表示素子本体の各画素群にて表示する画像を前記第１の視差バリア層で遮光する視角方向と異なる方向で遮光する第２の視差バリア層とを具備しているものである。
【００１０】
そして、第１および第２の視差バリア層が視差に対する遮光部として機能し、所定の視角方向から見た場合に１つの画素群で表示される画像が視認されるが、異なる画素群で表示される画像が視差バリア層で遮光される。また、第１および第２の視差バリア層により、所定の視角方向からずれて見た場合の画像クロストロークの発生が少なくなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１および第２の視差バリア層により、画像クロストロークが発生する方向の範囲を少なくし、正しい画像のみを表示しやすくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、表示装置としてのマルチプルビューディスプレイ10は、表示素子11、およびこの表示素子11の背面側から照明するバックライト12を備えている。
【００１４】
表示素子11は、同時に複数の画像を表示する表示素子本体としての液晶セルである表示デバイス21、および異なる視角方向から表示デバイス21で表示する画像が個別に視認されるように画像分離するための光学素子としての光学デバイス22a，22bを備えている。
【００１５】
表示デバイス21には、例えば一般的なＲＧＢストライプ構造のアクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子が用いられる。この表示デバイス21は、スペーサにより一定の間隔で保持されたアレイ基板24と対向基板25との間に液晶層26を挟持した構造である。アレイ基板24には、第１の基板である透明なガラス製の基板27上に、走査線および信号線が形成されているとともに、画素電極およびスイッチング素子としてのＴＦＴがマトリクス状に形成されている。対向基板25には、第２の基板である透明なガラス製の基板28上に、ＲＧＢ各色のストライプ状のカラーフィルタ、およびＩＴＯ電極等が形成されている。これらアレイ基板24と対向基板25とを組み合わせてマトリクス状に配列される複数の画素29が形成され、これら複数の画素29で画像を表示する表示面30が構成されている。
【００１６】
この表示デバイス21は、図示しない駆動回路により、例えば、インターレースされた画像を表示可能としており、さらに、複数の異なる画像も表示可能としている。すなわち、複数の画素29のうち、例えば左右方向等の視差により画像を分離する方向に１ラインずつ交互に位置する複数の画素29aで構成される画素群と複数の画素29bで構成される画素群とで２つの画素群を構成し、各画素群によって個別の画像を表示可能としている。
【００１７】
また、光学デバイス22aは、表示デバイス21の表示面30側に形成されており、すなわち、表示デバイス21の基板28の表面に、透明な接着層32を介して、第１の視差バリア層33が形成された透明なガラス製の基板34が接着されている。一方、光学デバイス22bは、表示デバイス21の表示面30側と反対側である光源側面31側に形成されており、すなわち、表示デバイス21の基板27の表面に、透明な接着層35を介して、第２の視差バリア層36が形成された透明なガラス製の基板37が接着されている。
【００１８】
表示デバイス21の基板28および接着層32が、表示デバイス21のカラーフィルタと第１の視差バリア層33とを所定距離だけ離間させる第１の距離調整層38として形成され、また、表示デバイス21のカラーフィルタと液晶層26および基板27および接着層35が第２の視差バリア層36とを所定距離だけ離間させる第２の距離調整層39として形成されている。
【００１９】
各視差バリア層33，36は、表示デバイス21の正面に対して平行に形成され、例えば左右方向等の視差により画像を分離する方向に間隔をあけて形成される複数の遮光部40を有し、これら遮光部40間に複数のスリット部41が形成されている。各スリット部41には接着層32，35が充填されている。そして、各視差バリア層33，36は、例えば、非光透過性金属であるクロム、またはカーボンブラック等の黒色顔料が分散された樹脂が基板34，37に積層され、フォトリソグラフィー法を用いてパターニング形成されている。あるいは、インクジェット法を用いてカーボンブラック等の黒色顔料が基板34，37に直接的にパターニング形成されている。
【００２０】
各視差バリア層33，36で、視差により画像を分離する方向の範囲は、表示デバイス21のカラーフィルタから第１の視差バリア層33までの距離、またカラーフィルタから第２の視差バリア層36までの距離で決定されるため、接着層32，35の厚みの管理が重要である。この接着層32，35として用いる材料は、例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂が望ましい。さらに、表示デバイス21の基板27，28、第１および第２の距離調整層38，39として用いる基板34，37は全て同一屈折率を有するものが望ましい。また、接着層32，35に用いるアクリル系の紫外線硬化性樹脂も基板27，28，34，37と同じ屈折率を有するものが望ましい。
【００２１】
図２に示すように、第１の視差バリア層33は、遮光部40の中心線およびスリット部41の中心線が画素29間に形成されているブラックマトリクスBMの中心線とそれぞれ一致するように位置決めされている。
【００２２】
図３に示すように、第２の視差バリア層36は、第１の視差バリア層33とで遮光部40の位置とスリット部41の位置とが異なるように、第２の視差バリア層36の遮光部40の中心線およびスリット部41の中心線が第１の視差バリア層33のスリット部41の中心線および遮光部40の中心線とそれぞれ一致するように位置決めされている。つまり、第１の視差バリア層33の各遮光部40と第２の視差バリア層36の各遮光部40とが表示デバイス21の各画素群で表示する画像全体を表示デバイス21の表示面30に垂直な正面方向で遮光するように形成されている。
【００２３】
画素29の幅、画素29のブラックマトリクスBMの幅、第１および第２の視差バリア層33，36のスリット部41の開口幅、カラーフィルタと第１の視差バリア層33との間の距離、第１の視差バリア層33と第２の視差バリア層36との間の距離の関係は次の(1)(2)式の如き関係にあることが好ましい。
【００２４】
(1)  （第１の視差バリア層33のスリット部41の開口幅、第２の視差バリア層36の遮光部40の幅）＝（画素29の幅）−（画素29のブラックマトリクスの幅）
(2)  （カラーフィルタと第１の視差バリア層33との間の距離、カラーフィルタと第２の視差バリア層36との間の距離）＝（画素29の幅）÷２÷｛ｔａｎ（ｓｉｎ−１［ｓｉｎθ÷ｎｇ］）｝
θ：所望の画素分離範囲中心角
ｎｇ：ガラス屈折率
【００２５】
そして、光学デバイス22aが表示デバイス21の正面側に配設され、光学デバイス22bが表示デバイス21の背面側に配設されている。表示デバイス21の背面つまり基板37の背面には光源側の偏光板43が形成され、光学デバイス22aの正面つまり基板34の表面には観測者側の偏光板44がそれぞれ設けられている。
【００２６】
また、バックライト12は、光源51、およびこの光源51の光を入射して表示素子11の背面側に対向する面から出射する導光板52を備えている。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
まず、表示素子11の製造方法について説明する。
【００２９】
例えば、画素ピッチ６３．５μｍ、画素ブラックマトリクスBMの幅１２μｍとする表示デバイス21の正面側の基板28を厚さ５５μｍまでケミカル研磨あるいは機械研磨し、第１の距離調整層38の一部を形成する。
【００３０】
その基板28の表面に、例えば、接着層32の紫外線硬化樹脂等の材料を厚さ３５μｍに塗布する。さらに、その基板28の表面側に、接着層32を介して、例えば、スリット部41の開口幅４０μｍ、遮光部40の幅８７μｍとする第１の視差バリア層33を予めパターニング形成した基板34を密着させて貼り合わせる。基板34に形成された第１の視差バリア層33は、例えば、非光透過性金属であるクロム、またはカーボンブラック等の黒色顔料が分散された樹脂を基板34に積層し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニング形成しているか、あるいは、インクジェット法を用いてカーボンブラック等の黒色顔料を基板34に直接的にパターニング形成している。このとき、図２に示すように、第１の視差バリア層33の遮光部40の中心線およびスリット部41の中心線が画素29間のブラックマトリクスBMの中心線とそれぞれ一致するように貼り合わせる。
【００３１】
表示デバイス21に基板34を貼り合わせることにより、表示デバイス21の基板28および接着層32により、表示デバイス21のカラーフィルタと第１の視差バリア層33とを所定距離だけ離間させる第１の距離調整層38を形成する。
【００３２】
表示デバイス21の基板27を、例えば、液晶層26とカラーフィルタとの厚さを５μｍとすると、厚さ５０μｍになるまでケミカル研磨あるいは機械研磨し、第２の距離調整層39の一部を形成する。
【００３３】
基板27の表面に、例えば、接着層35の紫外線硬化樹脂等の材料を厚さ３５μｍに塗布する。さらに、基板37の表面側に、接着層35を介して、例えば、スリット部41の開口幅８７μｍ、遮光部40の幅４０μｍとする第２の視差バリア層36を予めパターニング形成した基板37を密着させて貼り合わせる。基板37に形成された第２の視差バリア層36は、例えば、非光透過性金属であるクロム、またはカーボンブラック等の黒色顔料が分散された樹脂を基板37に積層し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニング形成しているか、あるいは、インクジェット法を用いてカーボンブラック等の黒色顔料を基板37に直接的にパターニング形成されている。このとき、図３に示すように、第２の視差バリア層36は、第１の視差バリア層33とで遮光部40の位置とスリット部41の位置とが異なるように、第２の視差バリア層36の遮光部40の中心線およびスリット部41の中心線が第１の視差バリア層33のスリット部41の中心線および遮光部40の中心線とそれぞれ一致するように貼り合わせる。
【００３４】
そして、この表示素子11に偏光板43，44およびバックライト12を組み合わせ、マルチプルビューディスプレイ10を形成する。
【００３５】
また、図４には、第１および第２の視差バリア層33，36により、左右の視角方向から表示デバイス21で表示する画像が個別に視認されるように画像分離した状態を示す。
【００３６】
マルチプルビューディスプレイ10では、複数の画素29のうち、視差により画像を分離する方向に１ラインずつ交互に位置する複数の画素29aで構成される画素群と複数の画素29bで構成される画素群とで異なる画像を表示する。
【００３７】
第１の視差バリア層33はバックライト12から出射して画素29を透過した光を遮光し、第２のバリア層36は画素29に到達する前のバックライト12から出射した光を遮光する。
【００３８】
そして、これら第１および第２の視差バリア層33，36により、左側の視角方向と右側の視角方向とから見た場合に、各画像を良好な表示品位で視認できる。すなわち、左側の視角方向から見た場合には、複数の画素29aの画素群で表示される画像Ｒが第１および第２の視差バリア層33，36の遮光部40で遮光され、複数の画素29bの画素群で表示される画像Ｌが第１および第２の視差バリア層33，36のスリット部41を通じて視認できる。一方、右側の視角方向から見た場合には、複数の画素29bの画素群で表示される画像Ｌが第１および第２の視差バリア層33，36で遮光され、複数の画素29aの画素群で表示される画像Ｒが第１および第２の視差バリア層33，36のスリット部41を通じて視認できる。
【００３９】
この場合、左側の画像Ｌと右側の画像Ｒとが混ざり合う画像クロストロークが発生する領域を、第１および第２の視差バリア層33，36で十分に規制でき、１層の場合と比べて狭くすることができ、そのため、正しい画像のみを表示しやすくできる。
【００４０】
したがって、このマルチプルビューディスプレイ10をカーナビゲーション等の用途に用いた場合、画像Ｌと画像Ｒとが混ざった画像が運転者から観測されるのを少なくでき、運転者に異なる情報を与えたり不快感を与えるおそれを低減できる。
【００４１】
また、第１の視差バリア層33の各遮光部40と第２の視差バリア層36の各遮光部40とが表示デバイス21の各画素群で表示する画像全体を表示デバイス21の表示面30に垂直な正面方向で遮光するように形成されているため、正面方向から見た場合に左右の画像が完全に分離され、分離性が高く、画像クロストロークの発生を少なくできる。
【００４２】
なお、第１の視差バリア層33および第２の視差バリア層36は、それぞれ１層に限らず、それぞれ２層以上に形成してもよく、より画像クロストロークが発生する領域を狭くできる。
【００４３】
また、表示デバイス21としては、アクティブマトリクス型ＴＦＴ液晶表示素子に限らず、他の表示素子を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態を示す表示素子を用いた表示装置の断面図である。
【図２】同上表示素子の画素と第１の視差バリア層との位置関係を示す正面図である。
【図３】同上表示素子の第１の視差バリア層と第２の視差バリア層との位置関係を示す正面図である。
【図４】同上表示素子の第１および第２の視差バリア層の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
11    表示素子
21    表示素子本体としての表示デバイス
29    画素
30    表示面
33    第１の視差バリア層
36    第２の視差バリア層
40    遮光部
【図１】
2008076736.tif 000003
【図２】
2008076736.tif 000004
【図３】
2008076736.tif 000005
【図４】
2008076736.tif 000006