(57)【要約】【課題】歩留まりを確保しつつ視認性の低下を抑制した表示デバイスを提供する。【解決手段】互いに異なる画像を表示可能な画素群を交互に位置する複数の画素Pa(画素Pb)で構成する。画素群中で互いに隣接する複数の画素Pa(画素Pb)のそれぞれに位置しカラーフィルタ26の着色部26r，26g，26bが同色であるとともに表示状態を同時に制御する複数の副画素SPa(副画素SPb)で構成した副画素群によって画素群を構成する。画素群中の同色に対応する画素Ｐ間の距離を抑制し、歩留まりを確保しつつ視認性の低下を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の副画素を有する複数の画素を備え、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カラー表示可能とする表示素子であって、
一対の基板と、
これら一対の基板の基板間に介在された光変調層と、
前記一対の基板のいずれか一方に形成され、前記各画素群で表示する画像を視差により分離して表示させる視差バリアと、
白色を生成可能な複数の原色に対応する複数種類の着色部を備えたカラーフィルタとを具備し、
前記着色部は、前記副画素毎にいずれか１色で、かつ、異なる色同士が隣接して前記画素毎に白表示可能となるように形成され、
前記各画素群は、この画素群中で互いに隣接する複数の前記画素のそれぞれに位置し前記カラーフィルタの着色部が同色であるとともに表示状態が同時に制御される複数の前記副画素で構成される複数の副画素群を備えている
ことを特徴とした表示素子。
【請求項２】
前記各副画素群は、３つの前記副画素で構成されている
ことを特徴とした請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
前記各副画素群を構成する前記副画素は、画素の隣接方向と異なる方向に沿って配置されている
ことを特徴とした請求項２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カラー表示できる表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば表示素子としてのディスプレイは、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などの小形のディスプレイからパーソナルコンピュータ、テレビなどの大形のディスプレイとして用いられている。
【０００３】
このようなディスプレイは、これまで、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、運転者が地図など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など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のＴＦＴ表示素子などがあり、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列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。
【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(例えば、特許文献１参照。)。
【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、異なる２方向に異なる画像を表示するマルチプルビューディスプレイでは、解像度が元の表示デバイスの１／２になってしまい、画像を表示した際、同一の画素群の画素間の距離が離れすぎているため(元の表示デバイスの画素間距離の２倍離れる)、黒い縦筋が視認され、観測者に不鮮明な映像を見せてしまうという問題点を有している。
【０００８】
この問題を回避するため、ＲＧＢストライプ構造の表示素子に対して、隣接する上下画素の視差バリア層の遮光部を１画素分水平方向にずらした市松状の視差バリア層を用いることが考えられるものの、例えば上下方向に視野角を振ったときに反対側の画像が見えるなどの問題が生じる。
【０００９】
また、他の回避策として、元の表示デバイスの横方向解像度を２倍にして画像劣化を抑える方法も考えられるものの、視差バリア層とカラーフィルタとの間の距離が小さくなるため、製造プロセスにおいて歩留まりを高く維持できない問題がある。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、歩留まりを確保しつつ視認性の低下を抑制した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】
【００１１】
本発明は、複数の副画素を有する複数の画素を備え、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カラー表示可能とする表示素子であって、一対の基板と、これら一対の基板の基板間に介在された光変調層と、前記一対の基板のいずれか一方に形成され、前記各画素群で表示する画像を視差により分離して表示させる視差バリアと、白色を生成可能な複数の原色に対応する複数種類の着色部を備えたカラーフィルタとを具備し、前記着色部は、前記副画素毎にいずれか１色で、かつ、異なる色同士が隣接して前記画素毎に白表示可能となるように形成され、前記各画素群は、この画素群中で互いに隣接する複数の前記画素のそれぞれに位置し前記カラーフィルタの着色部が同色であるとともに表示状態が同時に制御される複数の前記副画素で構成される複数の副画素群を備えているものである。
【００１２】
そして、交互に位置する複数の画素で構成され互いに異なる画像を表示可能な画素群を、この画素群中で互いに隣接する複数の画素のそれぞれに位置しカラーフィルタの着色部が同色であるとともに表示状態が同時に制御される複数の副画素で構成される副画素群によって構成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、画素群中の同色に対応する画素間の距離を抑制し、歩留まりを確保しつつ視認性の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態の表示素子の構成を図面を参照して説明する。
【００１５】
図２において、１は表示装置としての液晶表示装置であるマルチプルビューディスプレイを示し、このマルチプルビューディスプレイ１は、表示素子としての液晶表示素子である表示デバイス２、およびこの表示デバイス２の背面側から白色光を照明するバックライト３を備え、カラー表示可能で、かつ、異なる画像を同時表示し視角方向によって個別の画像を観測可能なものである。
【００１６】
表示デバイス２は、同時に複数の画像を表示するもので、例えばアクティブマトリクス型のＴＦＴ素子であって、基板としてのアレイ基板５と基板としての対向基板６とが図示しないスペーサを介して所定間隔で対向配置され、これら基板５，６の間に光変調層としての液晶層７が介在され、バックライト３側(光源側)と観測者側との２枚の偏光板８，９を有している。また、表示デバイス２には、これらアレイ基板５と対向基板６とを合わせて複数の画素Ｐを有する画素部である画素ピクセルが構成されている。さらに、この表示デバイス２は、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。
【００１７】
ここで、画素Ｐは、図１に示すように、上下方向に細長い四角形状に形成され、白色を構成する複数、例えばＲＧＢの３原色に対応する３つの最小画素単位である副画素SPに分割されている。
【００１８】
また、図２および図３に示すように、アレイ基板５は、例えば四角形平板状の透光性を有する絶縁基板であるガラス基板11の液晶層７側(図２中上側)の主面上に、複数の走査線12と複数の信号線13とが互いに略直交するように格子状に配設され、これら走査線12と信号線13とのそれぞれの交差位置に、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)15が設けられ、これらを覆って液晶層７の液晶分子の配向用の図示しない配向膜が形成されている。
【００１９】
薄膜トランジスタ15は、ゲート電極が走査線12と接続され、ソース電極が信号線13と接続されているとともに、ドレイン電極に透明電極である画素電極16が接続されており、走査線駆動回路であるゲートドライバ17からの信号が走査線12を介してゲート電極に印加されることでスイッチング制御され、信号線駆動回路であるソースドライバ18から信号線13を介して入力された信号に対応して画素電極16に電圧を印加することで、画素Ｐの副画素SPを点灯／消灯させるものである。
【００２０】
一方、対向基板６は、対向ＣＦ(カラーフィルタ)基板とも呼ばれるもので、透光性を有するガラス基板などの透明基板としての第１基板21と第２基板22とを有し、これら基板21，22間には、視差バリア層23が配設され、かつ、これら第１基板21と第２基板22とが接着層24により互いに貼り合わされている。
【００２１】
第１基板21は、液晶層７側に、例えば各画素Ｐに対応してカラーフィルタ26と、ＩＴＯなどにより形成された機能性膜としての透明電極である図示しない対向電極とが設けられている。なお、機能性膜としては、対向電極だけでなく、例えばブラックマトリクスなど、画素Ｐを構成するための任意の膜を含むものとする。
【００２２】
カラーフィルタ26は、図１に示すように、白色を生成可能な例えばＲＧＢの３原色に対応する着色部26r，26g，26bを備え、これら着色部26r，26g，26bのいずれか１つを副画素SP毎に形成したものであり、画素Ｐ毎に白表示が可能になるように、これら３色分に対応する副画素SP３つで１つの画素Ｐとなるように構成されている。
【００２３】
着色部26r，26g，26bは、図中左右方向に隣接するもの同士で異なる色が隣接するように、かつ、画素Ｐおよび副画素SPの隣接方向とは異なる方向に同色のものが連続するように形成されている。すなわち、本実施の形態では、各画素Ｐにおいて、図中上下方向に赤(Ｒ)に対応する着色部26r、緑(Ｇ)に対応する着色部26g、青(Ｂ)に対応する着色部26bの順番に形成され、かつ、図中左右方向に隣接する画素Ｐにおいて、赤(Ｒ)に対応する着色部26r、緑(Ｇ)に対応する着色部26g、青(Ｂ)に対応する着色部26bの順番となるように形成され、画素部の右上側から左下側へと各着色部26r，26g，26bがそれぞれ連続するように形成されている。したがって、着色部26r，26g，26bは、同色のものが、図中上下方向に１副画素分、図中左右方向に２画素分、それぞれずれて位置している。
【００２４】
また、図２に示すように、第２基板22は、第１基板21よりも厚みが大きく形成され、第１基板21と反対側である図中上側には、偏光板９が貼り付けられている。
【００２５】
視差バリア層23は、左右方向などの視差により画像を分離する方向に互いに離間されて形成された複数の視差バリア31と、これら視差バリア31，31間の開口部32とを有している。
【００２６】
各視差バリア31は、視角方向に対応しない画素Ｐの画像を遮蔽するためのもので、例えば非光透過性金属であるクロム、あるいはカーボンブラックなどの黒色顔料が分散された樹脂から形成されている。また、これら視差バリア31は、隣接する画素Ｐ(画素Pa，Pb)間に亘ってそれぞれ形成され、画素Pa，Pbの幅寸法の総和よりも小さい幅寸法を有している。
【００２７】
接着層24は、例えばＵＶ硬化樹脂などにより形成された透明層であり、このＵＶ硬化樹脂としては、例えば収縮性がなく、第１基板21および第２基板22を構成するガラスと同等の屈折率を有するものが望ましい。
【００２８】
そして、上記表示デバイス２は、図１および図２に示すように、複数の画素Ｐのうち、視差により画像を分離する方向(図中左右方向)に１列ずつ交互に位置する複数の画素Pa中の複数、例えば３つの副画素SPaで構成される副画素群からなる画素群と複数の画素Pb中の複数、例えば３つの副画素SPbで構成される副画素群からなる画素群とで異なる画像を表示することで、所定の視角方向Ｌから見た場合には、複数の画素Pbの画素群で表示される画像が視差バリア31で遮断され、複数の画素Paの画素群で表示される画像が視差バリア31，31間の開口部32を透過して視認される。一方、所定の視角方向Ｒから見た場合には、複数の画素Paの画素群で表示される画像が視差バリア31で遮断され、複数の画素Pbの画素群で表示される画像が視差バリア31，31間の開口部32を透過して視認される。
【００２９】
また、副画素SPは、画素群中で互いに隣接する複数、本実施の形態では３つの画素Pa1，Pa2，Pa3、あるいは画素Pb1，Pb2，Pb3に位置するもののうち、同色のものの表示状態が同時に制御される。
【００３０】
次に、上記第１の実施の形態の表示素子に用いる対向基板の製造方法について説明する。
【００３１】
まず、図４に示すように、第２基板22上に視差バリア31を形成する(第１工程)。例えばアレイ基板５の画素Ｐのピッチが６３．５μｍのときは、視差バリア層23の開口部32の幅を４０μｍ、視差バリア31の幅を８７μｍとして視差バリア層23をフォトリソグラフィなどの手法を用いて形成する。
【００３２】
その後、図５に示すように、ガラス基板11上に走査線12、信号線13、各ドライバ17，18、薄膜トランジスタ15、画素電極16および配向膜などを形成して別途完成したアレイ基板５と、カラーフィルタ26、ブラックマトリクス、対向電極および配向膜などを別途形成した第１基板21とを、紫外線硬化樹脂などにより貼り合わせた後、この第１基板21をケミカル研磨、あるいは機械研磨により所定厚みまで研磨する(第２工程)。
【００３３】
そして、図６に示すように、視差バリア層23を形成した第２基板22を、研磨した第１基板21に接着層24を介して接着する(第３工程)。このとき、接着層24の塗布面は、第１基板21側、第２基板22側のいずれでもよい。
【００３４】
さらに、ガラス基板11および第２基板22に偏光板８，９を貼り付けて、マルチプルビューディスプレイ１を完成する。
【００３５】
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。
【００３６】
上記表示デバイス２では、コンピュータなどから送信され各ドライバ17，18により変換された画像信号が、走査信号によりオンされた薄膜トランジスタ15の駆動により各画素電極16に書き込まれる。
【００３７】
そして、複数の画素Ｐのうち、視差により画像を分離する方向(図１および図２中左右方向)に１列ずつ交互に位置する複数の画素Paで構成される画素群と複数の画素Pbで構成される画素群とで異なる画像を書き込む。
【００３８】
具体的には、３つの副画素SPaにより構成される副画素群毎、あるいは３つの副画素SPbにより構成される副画素群毎に画像の画素データを書き込む。
【００３９】
この結果、所定の視角方向Ｌから見た場合には、バックライト３から照射された面状光により複数の画素Pbの画素群の各副画素群により表示する画像を視差バリア層23の視差バリア31にて遮断し、複数の画素Pbの画素群の各副画素群により表示する画像がカラーフィルタ層26の各着色部26r，26g，26bを通じて開口部32から視認される。
【００４０】
一方、所定の視角方向Ｒから見た場合には、バックライトから照射された面状光により複数の画素Paの画素群の各副画素群により表示される画像を視差バリア層23の視差バリア31にて遮断し、複数の画素Pbの画素群の各副画素群により表示される画像がカラーフィルタ層26の各着色部26r，26g，26bを通じて開口部32から視認される。
【００４１】
このとき、各視角方向Ｌ，Ｒにおいて、ＲＧＢ各色の着色部26r，26g，26bを通過した光が視認されることで、これらの色の画像が混合され、カラーの画像として視認される。
【００４２】
このように、本実施の形態では、交互に位置する複数の画素Paあるいは画素Pbで構成され互いに異なる画像を表示可能な画素群を、この画素群中で互いに隣接する複数の画素Paあるいは画素Pbのそれぞれに位置し同色の着色部26r，26g，26bに対応するとともに表示状態が同時に制御される複数の副画素SPaあるいは副画素SPbで構成される副画素群によって構成する。
【００４３】
具体的に、図７に示すように、例えば同色の着色部26rに対応し同時に点灯／消灯される１つずつの副画素SPa1，SPa2，SPa3により構成される副画素群を画素群の１つの画素単位とすることで、画像の各行の左右方向の解像度は図８および図９に示す従来の画素配置と同等であるものの、副画素SPa1，SPa2および副画素SPa2，SPa3の上下方向については、左右方向にそれぞれ２画素分ずつずれているに過ぎない。このため、同一の画素群内で左右方向に隣接する同色の画素PPa1，PPa1(画素PPb1，PPb1)、画素PPa2，PPa2(画素PPb2，PPb2)、あるいは画素PPa3，PPa3(画素PPb3，PPb3)同士がそれぞれ６画素分ずつずれる従来の画素配置の場合では、着色部26rp，26gp，26bpに対応する画素PP(PPa，PPb)のいずれか、例えば図９に示すように着色部26rpに対応する画素PPa1のみを点灯させると、画素PPa1，PPa1間の消灯している画素PPa2，PPa3および視差バリアにより遮光される画素PPb1〜PPb3に対応する部分に上下方向に沿う黒色の筋、すなわち縦筋BLが視認されるのに対して、本実施の形態では、着色部26r，26g，26bのいずれか、例えば図７に示すように着色部26rに対応する副画素SPのみを点灯させた場合でも、点灯していない副画素SPに対応する縦筋BLが視認されにくくなる。
【００４４】
この結果、上記一実施の形態によれば、画素群中の同色に対応する画素Ｐ間の距離を抑制して、視認性の低下を抑制でき、かつ、視差バリア31とカラーフィルタ26との間の距離が小さくなることもないので、製造プロセスにおいて歩留まりを高く維持できる。
【００４５】
なお、上記一実施の形態において、カラーフィルタの着色部を構成する原色は、ＲＧＢの三原色に限定されるものではない。
【００４６】
また、着色部26r，26g，26bは、画素部の右上側から左下側へと同色が連続するように形成してもよい。
【００４７】
さらに、カラーフィルタ層26を形成する基板を対向基板６としたが、カラーフィルタ層26をアレイ基板５側に形成してもよい。この場合には、アレイ基板５を一対の透明基板により形成し、機能性膜として例えば走査線、信号線、ＴＦＴおよび画素電極などを設けることで、上記一実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４８】
そして、表示素子としては、液晶表示素子以外の任意のものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態の表示素子の画素配置を示す説明平面図である。
【図２】同上表示素子を備えた表示装置を示す説明断面図である。
【図３】同上表示素子を示す回路図である。
【図４】同上表示素子の製造方法の第１工程を示す説明断面図である。
【図５】同上表示素子の製造方法の第２工程を示す説明断面図である。
【図６】同上表示素子の製造方法の第３工程を示す説明断面図である。
【図７】同上表示素子の所定の画素群の所定色に対応する副画素のみを点灯させた状態を示す説明平面図である。
【図８】従来例の表示素子の画素配置を示す説明平面図である。
【図９】同上表示素子の所定の画素群の所定色に対応する画素のみを点灯させた状態を示す説明平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２    表示素子としての表示デバイス
５    基板としてのアレイ基板
６    基板としての対向基板
７    光変調層としての液晶層
26    カラーフィルタ
26b，26g，26r    着色部
31    視差バリア
Ｐ    画素
SP    副画素
【図１】
2009116187.tif 000003
【図２】
2009116187.tif 000004
【図３】
2009116187.tif 000005
【図４】
2009116187.tif 000006
【図５】
2009116187.tif 000007
【図６】
2009116187.tif 000008
【図７】
2009116187.tif 000009
【図８】
2009116187.tif 000010
【図９】
2009116187.tif 000011