(57)【要約】【課題】　表示用液晶パネルとスイッチング液晶パネルとが貼り合わされてなる液晶表示装置（例えば２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置）において、動作が保証された環境温度において、確実に表示動作が行えるようにする。【解決手段】　２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置は、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示用液晶パネル１０と、３Ｄ表示時の表示画像に特定の視野角を与え３Ｄ効果を得る視差バリアとしてのパターン化位相差板２０と、視差バリアの効果の有効／無効を切り替えることで２Ｄ表示／３Ｄ表示を切り替えるスイッチング液晶パネル３０とを有する。そして、上記表示用液晶パネル１０とスイッチング液晶パネル３０のうち、光源に近い側に配置される液晶パネル（スイッチング液晶パネル３０）の液晶層３２の転移点が、他方の液晶パネル（表示用液晶パネル１０）の液晶層１３の転移点よりも高く設定される。【選択図】　図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示用液晶パネルと、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリア手段と、視差バリア手段の効果の有効／無効を切り替えることで第１の表示状態、第２の表示状態を切り替えるスイッチング液晶パネルとを有する液晶表示パネルにおいて、
　上記表示用液晶パネルとスイッチング液晶パネルのうち、光源に近い側に配置される液晶パネルの液晶層の転移点が、他方の液晶パネルの液晶層の転移点よりも高く設定されることを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】
　上記請求項１に記載の液晶表示パネルを備えていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
　上記液晶表示パネルの第１の表示状態時では第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに右目用画像および左目用画像を表示する３Ｄ表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で一つの画像を表示する２Ｄ表示を行うことを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
　上記液晶表示パネルの第１の表示状態時では第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに異なる映像ソースを表示する画面表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で同一の映像ソースを表示する画面表示を行うことを特徴とする請求項２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、例えば、２Ｄ表示と３Ｄ表示との切替を可能とする２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルのように、複数の視点に対して異なる画像を表示する表示状態と全画面領域で一つの画像を表示する表示状態とを切替可能な液晶表示パネルおよび液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　通常の視界において、人間の２つの目は、空間的に離れて頭部に位置していることから、２つの異なる視点から見た像を知覚しており、人間の脳は、これらの２つの像の視差によって立体感を認識する。そして、この原理を利用し、観察者の左右それぞれの目に異なる視点から見た像を視認させることで視差を与え、３Ｄ（立体三次元）表示を行う液晶表示装置が開発されている。
【０００３】
　３Ｄ表示を行う液晶表示装置においては、視点の異なる像を観察者の左右の目に供給するために、表示画面上における左眼用の像および右目用の像を、例えば色、偏光状態または表示時刻によってエンコードし、観察者が着用する眼鏡状のフィルタシステムによってこれらを分離して、各々の目に対応する像のみを供給するようにしたものがある。
【０００４】
　また、液晶表示装置の表示パネル１０１に光の透過領域と遮断領域とがストライプ状に形成された視差バリア１０１を組み合わせ、観察者側においてフィルタシステム等の視覚的補助具を使用しなくても３Ｄ画像が認識される（自動立体表示）ようにした液晶表示装置もある。すなわち、表示パネル１０１にて生成される右目用画像および左目用画像に対して視差バリア１０２によって特定の視野角が与えられ（図４（ａ）参照）、空間上の特定の観察領域からであれば、各々の目に対応する像のみが視認され、観察者において３Ｄ画像が認識される（図４（ｂ）参照）。
【０００５】
　このように、液晶表示装置に視差バリアを設けることにより、自動立体表示を行う装置は、例えば特許文献１において開示されている。尚、上記特許文献１では、視差バリアとしてパターン化位相差板を用いた構成が開示されている。
【０００６】
　また、上述のような視差バリアを備えた液晶表示装置において、視差バリアの効果を有効／無効を切り替える手段をスイッチング液晶層等で設けることにより、３Ｄ表示と２Ｄ表示（平面表示）とを電気的に切り替えることができる装置が例えば特許文献２において開示されている。すなわち、特許文献２の装置ではスイッチング液晶層のＯＮ／ＯＦＦにより、視差バリアの効果を有効とした場合に３Ｄ表示を行い、視差バリアの効果を無効とした場合に２Ｄ表示を行う。
【特許文献１】特開平１０−２２９５６７号公報（公開日平成１０年８月２５日）
【特許文献２】特開平１０−１２３４６１号公報（公開日平成１０年５月１５日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　ところが、上記従来の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置の構成では、以下のような問題が生じる。
【０００８】
　すなわち、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置は、３Ｄ表示時において、光源から出射された光が、スイッチング液晶層、視差バリア、および表示液晶層（表示画面を生成する液晶層）の３つのアクティブエリアを通過することによって３Ｄ表示を行うため、透過型液晶表示装置によって実現される。
【０００９】
　また、２Ｄ表示時においても、スイッチング液晶層が視差バリアを無効化する状態となるのみであり、光源から出射された光が、スイッチング液晶層、視差バリア、および表示液晶層の３つのアクティブエリアを通過することは３Ｄ表示時と変わらない。
【００１０】
　したがって、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、３Ｄ表示時および２Ｄ表示時の何れにおいても、光源から照射される光がスイッチング液晶層および視差バリアを透過する分、光の利用効率は低下する。このため、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、２Ｄ表示もしくは３Ｄ表示のみを行う液晶表示装置に比べ、使用する光源としては光強度の高いものが要求される。
【００１１】
　そして、光強度の高い光源を用いることにより、表示液晶層およびスイッチング液晶層のうち、光源に近い側に配置される液晶層で特に温度が上がりやすく、周囲の環境温度以上となることがある。このため、表示液晶層およびスイッチング液晶層のそれぞれで動作が保証された環境温度においても、光源に近い側に配置された液晶層で正常な動作が行えず表示に悪影響が生じるおそれがある。
【００１２】
　本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、例えば２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置のように、複数の視点に対して異なる画像を表示する第１の表示状態と全画面領域で一つの画像を表示する第２の表示状態とでの表示を可能とする液晶表示装置において、動作が保証された環境温度で、確実に表示動作が行える液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　本発明の液晶表示パネルは、上記の課題を解決するために、入力される画像データに応じて表示画像を生成する表示用液晶パネルと、該表示画像における第１の表示領域と第２の表示領域とにそれぞれ異なる特定の視野角を与える視差バリア手段と、視差バリア手段の効果の有効／無効を切り替えることで第１の表示状態、第２の表示状態を切り替えるスイッチング液晶パネルとを有する液晶表示パネルにおいて、上記表示用液晶パネルとスイッチング液晶パネルのうち、光源に近い側に配置される液晶パネルの液晶層の転移点が、他方の液晶パネルの液晶層の転移点よりも高く設定されていることを特徴としている。
【００１４】
　また、本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上記構成の液晶表示パネルを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
　本発明の液晶表示パネルは、以上のように、上記表示用液晶パネルとスイッチング液晶パネルのうち、光源に近い側に配置される液晶パネルの液晶層の転移点が、他方の液晶パネルの液晶層の転移点よりも高く設定されている構成である。
【００１６】
　また、本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記構成の液晶表示パネルを備えている構成である。
【００１７】
　それゆえ、光源に近い側に配置される液晶パネルが該光源から受ける熱の影響を受けてその液晶パネル温度が周囲環境温度より上がっても、光源に近い側に配置される液晶パネルにおける液晶層の転移点が光源に遠い側に配置される液晶パネルにおける液晶層の転移点よりも高く設定されていることにより、光源に遠い側に配置される液晶パネルにおける転移点付近の周囲環境温度まで液晶表示装置の動作を保証することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
　本発明の実施の一形態について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態に係る液晶表示パネルの概略構成を図１を参照して説明する。尚、以下の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに適用した場合を例示する。すなわち、２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルでは、視差バリア手段の効果を有効とする第１の表示状態にて３Ｄ表示を行い、視差バリア手段の効果を無効とする第２の表示状態にて２Ｄ表示を行うことができる。
【００１９】
　上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルは、図１に示すように、表示用液晶パネル１０、パターン化位相差板２０、スイッチング液晶パネル３０を貼り合わせた構成となっている。
【００２０】
　表示用液晶パネル１０は、ＴＦＴ液晶表示パネルとして具備されており、第１の偏光板１１、対向基板１２、液晶層１３、アクティブマトリクス基板１４、および第２の偏光板１５が積層されてなり、アクティブマトリクス基板１４には、表示を行うべき画像に対応した画像データがＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等の配線５１を介して入力される。
【００２１】
　すなわち、上記表示用液晶パネル１０は、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに対し、画像データに応じた表示画面を生成する表示画像生成手段として備えられている。尚、表示画面を生成する機能を有するものであれば、表示用液晶パネル１０における表示方式（ＴＮ方式やＳＴＮ方式）や駆動方式（アクティブマトリクス駆動やパッシブマトリクス駆動）は特に限定されるものではない。
【００２２】
　パターン化位相差板２０は、視差バリアの一部として機能するものであり、図２（ａ）に示すように、透明基板２１上に配向膜２２を形成し、さらにその上に液晶層２３を積層してなる構成である。また、上記パターン化位相差板２０のアクティブエリアにおいては、図２（ｂ）に示すように、それぞれ、偏光状態の異なる第１の領域２０Ａ（図中、斜線部にて示す）と第２の領域２０Ｂ（図中、射影部にて示す）とが交互にストライプ状に形成されている。
【００２３】
　スイッチング液晶パネル３０は、駆動側基板３１、液晶層３２、対向基板３３、および第３の偏光板３４が積層されてなり、駆動側基板３１には液晶層３２のＯＮ時に駆動電圧を印加するための配線５２が接続されている。
【００２４】
　スイッチング液晶パネル３０は、液晶層３２のＯＮ／ＯＦＦに応じて該スイッチング液晶パネル３０を透過する光の偏光状態を切り替える切替手段として配置されている。すなわち、スイッチング液晶パネル３０は、２Ｄ表示時と３Ｄ表示時とで、該スイッチング液晶パネル３０を透過する光への光学変調作用を異ならせる。尚、スイッチング液晶パネル３０は表示用液晶パネル１０のようにマトリクス駆動される必要は無く、駆動側基板３１および対向基板３３に備えられる駆動電極は該スイッチング液晶パネル３０のアクティブエリア全面に形成されればよい。
【００２５】
　次に、上記構成の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルの表示動作について説明する。
【００２６】
　先ず、図１に示す２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおいて、各構成部材の光学軸の方向を図３にて例示する。尚、図３において示される光学軸は、液晶パネルおよび位相差板では配向膜における遅相軸の方向（すなわち、配向膜のラビング方向）、偏光板では透過軸の方向である。
【００２７】
　図３の構成では、光源から出射された入射光は、最初に、スイッチング液晶パネル３０の第３の偏光板３４によって偏光される。また、スイッチング液晶パネル３０は、３Ｄ表示時はＯＦＦの状態で１／２波長板として作用する。
【００２８】
　また、スイッチング液晶パネル３０を通過した光は、次にパターン化位相差板２０に入射される。パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａと第２の領域２０Ｂとでは、そのラビング方向、すなわち遅相軸の方向が異なるため、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光とでは、その偏光状態が異なる。図３の例では、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光との偏光軸が９０°異なっている。また、パターン化位相差板２０は、液晶層２３の複屈折率異方性と膜厚により１／２波長板として作用するように設定されている。
【００２９】
　パターン化位相差板２０を通過した光は、表示用液晶パネル１０の第２の偏光板１５に入射される。３Ｄ表示時には、パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａを通過した光の偏光軸は第２の偏光板１５の透過軸と平行であり、第１の領域２０Ａを通過した光は偏光板１５を透過する。一方で、第２の領域２０Ｂを通過した光の偏光軸は第２の偏光板１５の透過軸と９０°の角度をなし、第２の領域２０Ｂを通過した光は偏光板１５を透過しない。
【００３０】
　すなわち、図３の構成では、パターン化位相差板２０との第２の偏光板（視差バリア用偏光板）１５との関連した光学作用によって視差バリア（視差バリア手段）の機能が達成され、パターン化位相差板２０における第１の領域２０Ａが透過領域、第２の領域２０Ｂが遮断領域となる。
【００３１】
　第２の偏光板１５を通過した光は、表示用液晶パネル１０の液晶層１３において黒表示を行う画素と白表示を行う画素とで異なる光学変調を受け、白表示を行う画素によって光学変調を受けた光のみが第１の偏光板１１を透過することで画像表示が行われる。
【００３２】
　この時、上記視差バリアの透過領域を通過することや特定の視野角が与えられた光が、表示用液晶パネル１０において右目用画像および左目用画像のそれぞれに対応する画素を通過することで右目用画像と左目用画像とが異なる視野角に分離され、３Ｄ表示が行われる。すなわち、表示用液晶パネル１０では、右目用画像に対応する画素によって構成される領域、および左目用画像に対応する画素によって構成される領域のそれぞれが、第１の表示領域および第２の表示領域となる。
【００３３】
　また、２Ｄ表示が行われる場合には、スイッチング液晶パネル３０がＯＮされ、該スイッチング液晶パネル３０を通過する光に対して光学変調が与えられない。スイッチング液晶パネル３０を通過した光は、次にパターン化位相差板２０を通過することで、第１の領域２０Ａを通過した光と第２の領域２０Ｂを通過した光とで異なる偏光状態が与えられる。
【００３４】
　しかしながら、２Ｄ表示の場合では、３Ｄ表示の場合とは異なり、スイッチング液晶パネル３０での光学変調作用が無いため、パターン化位相差板２０を通過した光の偏光軸は、第２の偏光板１５の透過軸に対して、左右対称の角度のずれが生じることとなる。このため、パターン化位相差板２０の第１の領域２０Ａを通過した光、第２の領域２０Ｂを通過した光ともに、第２の偏光板１５を同じ透過率で透過し、パターン化位相差板２０と第２の偏光板１５との関連した光学作用による視差バリアの機能が達成されず（特定の視野角が与えられない）、２Ｄ表示となる。
【００３５】
　本実施の形態に係る２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに対して、駆動回路やバックライト（光源）等を実装することで２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置が提供される。
【００３６】
　ここで、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、３Ｄ表示時および２Ｄ表示時の何れにおいても、光源から照射される光が表示用液晶パネル１０、パターン化位相差板２０、スイッチング液晶パネル３０の３つのアクティブエリアを透過することとなり、各アクティブエリアでの遮断や吸収により、光の利用効率は低下する。このため、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、光の利用効率が低い分、光強度の高い光源を使用することで表示画面の明るさを得ている。
【００３７】
　このように、上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、光強度の高い光源を使用する必要があることから、該光源としてＬＥＤ(Light Emitting Diode)よりＣＣＦＴ(Cold Cathode Fluorescent Tube)等の光源が好適に使用される。しかしながら、このような光強度の高い光源では熱量の発生も大きく、２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、光源に近く配置された部材の温度が上昇しやすい。
【００３８】
　ここで、図１の構成の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおいて、表示用液晶パネル１０およびスイッチング液晶パネル３０の動作保証温度を共にＴ１とすると、表示用液晶パネル１０およびスイッチング液晶パネル３０の転移点Ｔｎｉ１，Ｔｎｉ２が共にＴ１以上である必要がある。
【００３９】
　しかしながら、実際には、表示用液晶パネル１０およびスイッチング液晶パネル３０の転移点Ｔｎｉ１，Ｔｎｉ２が共にＴ１以上に設定されていても、光源から受ける熱の影響により、特に光源に近い側の液晶パネル（図１の例では、スイッチング液晶パネル３０）で周囲環境以上の動作温度となる。このため、Ｔ１以下の周囲環境温度であっても、スイッチング液晶パネル３０の温度が転移点を超えてしまい、２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置自体は正常な表示動作が行えない場合がありうる。
【００４０】
　このため、本実施の形態に係る２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置では、表示用液晶パネルおよびスイッチング液晶パネルの２種類の液晶パネルのうち、光源に近い側に配置される液晶パネルの転移点が他方の液晶パネルの転移点よりも高くなるように設定される。図２の例では、表示用液晶パネル１０における液晶層の転移点をＴｎｉ１、スイッチング液晶パネル３０における液晶層の転移点をＴｎｉ２とした場合、Ｔｎｉ１＜Ｔｎｉ２となるように、表示用液晶パネル１０およびスイッチング液晶パネル３０の液晶層の転移点が設定される。尚、Ｔｎｉ１とＴｎｉ２との差は、１０℃以上あることが望ましい。
【００４１】
　これにより、光源に近い側に配置される液晶パネルが該光源から受ける熱の影響を受けてその液晶パネル温度が周囲環境温度より上がっても、光源に近い側に配置される液晶パネルにおける液晶層の転移点が光源に遠い側に配置される液晶パネルにおける液晶層の転移点よりも高く設定されていることにより、光源に遠い側に配置される液晶パネルにおける転移点付近の周囲環境温度まで２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示装置の動作を保証することができる。
【００４２】
　尚、図１の構成では、スイッチング液晶パネル３０が光源に近い側の液晶パネルとなっているが、本発明の２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおいては、表示用液晶パネル１０が光源に近い側に配置される構成とすることも可能である。この場合は、光源に近い側から表示用液晶パネル１０、スイッチング液晶パネル３０、パターン化位相差板２０の順で配置され、表示用液晶パネル１０における液晶層の転移点Ｔｎｉ１と、スイッチング液晶パネル３０における液晶層の転移点Ｔｎｉ２との関係は、Ｔｎｉ１＞Ｔｎｉ２となる。
【００４３】
　尚、上述の説明では、本発明を２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに適用した場合を例示したが、本発明に係る液晶表示パネルでは、第１の表示状態において異なる視野角にて分離される画像は、右目用画像及び左目用画像のように相互の関連を必要とされるものだけではなく、本発明に係る液晶表示パネルは２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルに限定されるものではない。
【００４４】
　例えば、本発明に係る液晶表示パネルは、第１の表示状態では視差バリア手段によって分離される第１の表示領域および第２の表示領域のそれぞれに異なる映像ソースを表示する画面表示を行い、第２の表示状態時では全画面領域で同一の映像ソースを表示する画面表示を行うような液晶表示パネルに適用することも可能である。
【００４５】
　このような液晶表示パネルの使用法の一例として、自動車の運転席のドライバーにカーナビゲーションシステムの映像を表示し、かつ助手席の同乗者にテレビ放送の映像を表示するような表示装置への利用が考えられる。複数の観察者に異なる映像を表示する場合には、それぞれの画素を透過した光が、所定の距離をおいた複数の観察者のそれぞれが観察すべき映像として分離できるように、視差バリアの遮光部と透過部の配置パターンを適宜設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルの構成例を示す断面図である。
【図２】上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルで用いられるパターン化位相差板の構成を示すものであり、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は平面図である。
【図３】上記２Ｄ／３Ｄ切替型液晶表示パネルにおける各構成部材の光学軸の方向を示す図である。
【図４】３Ｄ表示原理を示すものであり、図４（ａ）は視野バリアによる視野角の付与効果を示す図、図４（ｂ）は３Ｄ表示画面の観察領域を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０　　表示用液晶パネル
１５　　第２の偏光板（視差バリア）
２０　　パターン化位相差板（視差バリア）
３０　　スイッチング液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004139054.tif 000006