JP2008170830A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーフィルタを有する液晶表示パネルの光の透過率を向上させる。
【解決手段】液晶表示装置１００は、複数の画素電極をマトリクス状に配列し、走査線及びデータ線を各々の画素電極を囲むように配置したアレイ基板５と、アレイ基板５に対向して設置され、アレイ基板５との間に液晶層４を挟持した対向基板６と、対向基板６に、画素電極の配列に対応して配置され、走査線の延在方向に異なる色の繰り返しで配列された複数色のカラーフィルタを有するカラーフィルタ部８と、を有する液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１に背面から光を照射する面光源部２と、液晶表示パネル１の前面側にカラーフィルタ部８から離間して配置された視差バリア３と、を備える。各色のカラーフィルタ８ｒ、８ｇ、８ｂは、走査線の延在方向に２画素分の幅を有し、隣接する異色のカラーフィルタ間にブラックマトリクス８ｋが配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、視差により異なる画像を同時に表示可能な液晶表示装置に関する。

従来、視差によって２画面表示が可能な液晶表示装置に関する様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図５に、２画面表示が可能な従来の液晶表示装置の断面構造を示す。液晶表示装置は、図５に示すように、液晶表示パネル４０１と、液晶表示パネル４０１に背面から光を照射する面光源部４０２と、液晶表示パネル４０１の前面側に配置され、スリット状の光学的開口部４０３ａ及び遮光部４０３ｂを有する視差バリア４０３と、により構成される。

液晶表示パネル４０１は、複数の画素電極をマトリクス状に配列し、走査線及びデータ線を各々の画素電極を囲むように配置したアレイ基板４０５と、アレイ基板４０５との間に液晶層４０４を挟持した対向基板４０６と、を備える。また、対向基板４０６には、画素電極の配列に対応して配置され、走査線の延在方向（図の左右方向）に赤色フィルタ４０８ｒ、緑色フィルタ４０８ｇ、青色フィルタ４０８ｂの繰り返しで配列されたストライプ状のカラーフィルタ部４０８が設けられている。赤色フィルタ４０８ｒ、緑色フィルタ４０８ｇ、青色フィルタ４０８ｂは、走査線の延在方向に１画素分の幅を有し、隣接する異色のカラーフィルタ間にブラックマトリクス４０８ｋが配置されている。なお、図５では、簡略化のため、走査線の延在方向におけるカラーフィルタの数を６とした模式的な液晶表示パネルを示している。
特開２００６−１５４７５９号公報

上述のように、液晶表示パネルの前面に視差バリアを設けて左右の視野角を制御する視差バリア方式の場合、右側表示用の画素と左側表示用の画素が必要であるため、左右方向の画素数を、視差バリアを設けない場合の２倍にしなければならず、左右方向に狭ピッチの高精細なカラーフィルタを用意する必要がある。隣接するカラーフィルタの間に配置されるブラックマトリクスは、カラーフィルタ部とアレイ基板の合わせ精度のマージンを見込んだ幅に設定される。しかしながら、左右方向に高精細なカラーフィルタの場合、画素ピッチに対するブラックマトリクスの幅が相対的に大きくなるため、液晶表示パネルの光の透過率が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、カラーフィルタを有する液晶表示パネルの光の透過率を向上させることである。

本発明は、視差により異なる画像を表示する液晶表示装置であって、複数の画素電極をマトリクス状に配列し、スイッチング素子と当該スイッチング素子を駆動する走査線及びデータ線を各々の画素電極を囲むように配置したアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して設置され、共通電極を有して前記アレイ基板との間に液晶層を挟持した対向基板と、前記アレイ基板又は前記対向基板の何れか一方に、前記画素電極の配列に対応して配置され、前記走査線の延在方向に異なる色の繰り返しで配列された複数色のカラーフィルタと、を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面に配置され、当該液晶表示パネルに光を照射する面光源部と、前記液晶表示パネルの前面側に前記カラーフィルタから離間して配置され、前記走査線の延在方向における画素電極数を所定の複数とした画素電極のマトリクス状配列を１ブロックとしてブロック毎に共通の光学的開口部を有し、一定方向に対する所定の観察角度に対応して前記カラーフィルタを選択して視認可能にする視差バリアと、を備え、各色のカラーフィルタは、前記ブロック単位で配置され、前記走査線の延在方向に前記所定の複数の画素数分に相当する幅を有し、隣接する異なるブロックのカラーフィルタ間に遮光層が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、各色のカラーフィルタが所定の複数画素分に相当する幅を有することにより、隣接する異色のカラーフィルタ間に配置される遮光層の幅が相対的に小さくなり、液晶表示パネルの光の透過率を向上させることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下に参照する図面は模式的なものであり、液晶表示装置の各構成要素間における寸法の比率、カラーフィルタの数、画素電極数等は現実のものとは異なる。また、以下の実施形態では、必要に応じて、赤色、緑色、青色を、それぞれＲ、Ｇ、Ｂと表記する。

図５で示した従来の液晶表示装置におけるカラーフィルタ部４０８は、各色のカラーフィルタはＲＧＢＲＧＢの順番で配列されているが、視差バリア４０３により、右画面及び左画面ではその順番で画素が配列されない。従って、図５のカラーフィルタ部４０８は、左から順に、右画面用赤色フィルタ４０８ｒ、左画面用緑色フィルタ４０８ｇ、右画面用青色フィルタ４０８ｂ、左画面用赤色フィルタ４０８ｒ、右画面用緑色フィルタ４０８ｇ、左画面用青色フィルタ４０８ｂである。よって、カラーフィルタがＲＧＢＲＧＢの順番で配列されているからといって、右画面及び左画面では、その順番で画素が配列されるわけではないため、この順番でカラーフィルタを配列する必要はない。

そこで、図５に示すカラーフィルタ部４０８に代えて、図１に示すように、左から、右画面用赤色フィルタ８０ｒ、左画面用赤色フィルタ８０ｒ、同様に右、左用の緑色フィルタ８０ｇ、８０ｇ、同様に右、左用の青色フィルタ８０ｂ、８０ｂをＲＲＧＧＢＢの順番で配列されたストライプ状のカラーフィルタ部８０を用いると、図５に示すと同様構成の視差バリア３により、右画面及び左画面の双方において、ＲＧＢの順番で画素が配列されることになる。この場合、隣接する同色のカラーフィルタ間にブラックマトリクス８０ｋを設けてもよいが、同色の隣接間のブラックマトリクス８０ｋは強いて設ける必要もなく不要となるので、その部分を排除することができる。

本実施形態に係る液晶表示装置１００は、図２に示すように、図１のカラーフィルタ部８０において、隣接する同色の左右画面用のカラーフィルタ８０ｒ、８０ｇ、８０ｂ間に配置されたブラックマトリクス８０ｋを排除した構成のカラーフィルタ部８を用いるものである。

以下、本実施形態に係る液晶表示装置１００について説明する。液晶表示装置１００は、図２に示すように、液晶表示パネル１と、液晶表示パネル１の背面に重畳配置され、液晶表示パネル１に光を照射する面光源部２と、液晶表示パネル１の前面側に離間して配置された視差バリア３と、により構成される。

液晶表示パネル１は、アレイ基板５と、アレイ基板５に対向して配置され、アレイ基板５との間に液晶層４を狭持した対向基板６と、対向基板６の液晶層４側の面に配置されたカラーフィルタ部８と、を備える。液晶層４の側面はシール材７によって覆われている。このシール材７によって内部の液晶層４の漏れが防止される。

液晶表示パネル１の対向基板６と視差バリア３とは、透明な接着層１０によって接着されている。液晶表示パネル１及び視差バリア３は、ガラス基板１１上に配置された偏光板１２と、偏光板１３との間に挟持されている。

図３に、アレイ基板５上の回路構成を示す。アレイ基板５は、液晶層４に電圧を印加する複数の画素電極２３がマトリクス状に配列され、画素電極２３をスイッチング制御するＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子等のスイッチング素子２４と、スイッチング素子２４を駆動する走査線３１１〜３１４及びデータ線３０１〜３０６が各々の画素電極２３を囲むように配置されている。走査線とデータ線との各交差部分には画素４０が形成される。

スイッチング素子２４がＴＦＴ素子の場合、走査線３１１〜３１４は、ＴＦＴ素子のゲート電極に接続され、データ線３０１〜３０６は、ＴＦＴ素子のソース電極に接続される。図２の対向基板６には、面状の共通電極（図示略）が形成されている。走査線３１１〜３１４は、走査線駆動回路２２によって駆動され、データ線３０１〜３０６は、データ線駆動回路２１によって駆動される。スイッチング素子２４がＯＮ状態になると、対応する画素電極２３への通電が行われ、対応する画素４０の液晶層４への書き込みが行われる。一方、スイッチング素子２４がＯＦＦ状態になると、書き込まれた状態が保持される。

図２に示すカラーフィルタ部８は、アレイ基板５上の画素電極２３の配列に対応して配置され、走査線の延在方向（以下、ｘ方向という。）に、赤色フィルタ８ｒ、緑色フィルタ８ｇ、青色フィルタ８ｂの繰り返しでストライプ状に配列されている。

ｘ方向における画素電極数（列数）を２とした画素電極２３のマトリクス状の配列（２×ｎ個の配列：ｎはデータ線の延在方向（ｙ方向）における画素電極数）を１ブロックとすると、各色のカラーフィルタは、ブロック単位で配置される。具体的には、図３に示すように、データ線３０１及び３０２に対応する画素電極２３の配列を赤色用のブロックＲ、データ線３０３及び３０４に対応する画素電極２３の配列を緑色用のブロックＧ、データ線３０５及び３０６に対応する画素電極２３の配列を青色用のブロックＢとすると、対向基板６上の赤色フィルタ８ｒ、緑色フィルタ８ｇ、青色フィルタ８ｂは、それぞれアレイ基板５上のブロックＲ、ブロックＧ、ブロックＢに対向して配置される。各色のカラーフィルタ８ｒ、８ｇ、８ｂはｘ方向に２画素分の幅を有し、隣接する異なるブロックのカラーフィルタ間には、遮光層としてのブラックマトリクス８ｋが配置されている。

視差バリア３は、例えばガラスや合成樹脂基板からなり、上述のブロック毎に共通のスリット状の光学的開口部３ａを有し、一定方向α（スリット面に垂直な方向）に対する所定の観察角度θに対応して、カラーフィルタ部８からカラーフィルタを選択して二方向から視認可能にする。光学的開口部３ａは、ｘ方向に１画素分の幅を有し、例えば２画素分の幅を有する各色のカラーフィルタ８ｒ、８ｇ、８ｂの中央部分に対応するように配置され、隣接する光学的開口部３ａの間には遮光部３ｂが形成されている。

以上のように、本実施形態に係る液晶表示装置１００によれば、各色のカラーフィルタがｘ方向に所定の複数画素分（２画素分）の幅を有することにより、隣接する異色のカラーフィルタ間に配置されるブラックマトリクス８ｋの幅が相対的に小さくなり、液晶表示パネル１の光の透過率を向上させることが可能となる。

なお、各色のカラーフィルタがｘ方向に２画素分の幅を有することにより、図１に示すような、１画素分の幅を有する同色のカラーフィルタ間にブラックマトリクス８０ｋを有する場合よりも、若干の色のにじみが出現する可能性がある。しかしながら、図３に示すブロックＲのデータ線３０２、ブロックＧのデータ線３０４及びブロックＢのデータ線３０６が遮光要素となり、図１のブラックマトリクス８０ｋと同様に機能するため、色のにじみを抑制することができる。

なお、本実施形態における記述内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図２では、対向基板６にカラーフィルタ部８が配置された場合を示したが、図４に示すように、アレイ基板５の液晶層４側の面にカラーフィルタ部８を直接塗布するＣＯＡ（Color filter On Array）の構造を採用するようにしてもよい。
また、各色のカラーフィルタがｘ方向に２画素分の幅を有するように説明しているが、この幅は厳密に２画素分の幅ではなく２画素分に対応するような幅（例えば２画素分よりも狭い幅）であれば差し支えなく、また、この複数の画素数は表示する異なる画像の数によって設定されれば良い。

カラーフィルタがＲＲＧＧＢＢの順番で走査線の延在方向に配列された液晶表示装置の断面構造を示す図。 本発明の実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図。 アレイ基板上の回路構成図。 本実施形態の液晶表示装置の変形例を示す図。 従来の２画面表示の液晶表示装置の断面構造を示す図。

符号の説明

１ 液晶表示パネル
２ 面光源部
３ 視差バリア
３ａ 光学的開口部
３ｂ 遮光部
４ 液晶層
５ アレイ基板
６ 対向基板
７ シール材
８ カラーフィルタ部
８ｒ 赤色フィルタ
８ｇ 緑色フィルタ
８ｂ 青色フィルタ
８ｋ ブラックマトリクス
１０ 接着層
１２、１３ 偏光板
２１ データ線駆動回路
２２ 走査線駆動回路
２３ 画素電極
２４ スイッチング素子
４０ 画素
１００ 液晶表示装置
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５、３０６ データ線
３１１、３１２、３１３、３１４ 走査線

Claims (3)

1. 視差により異なる画像を表示する液晶表示装置であって、
   複数の画素電極をマトリクス状に配列し、スイッチング素子と当該スイッチング素子を駆動する走査線及びデータ線を各々の画素電極を囲むように配置したアレイ基板と、前記アレイ基板に対向して設置され、共通電極を有して前記アレイ基板との間に液晶層を挟持した対向基板と、前記アレイ基板又は前記対向基板の何れか一方に、前記画素電極の配列に対応して配置され、前記走査線の延在方向に異なる色の繰り返しで配列された複数色のカラーフィルタと、を有する液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの背面に配置され、当該液晶表示パネルに光を照射する面光源部と、
   前記液晶表示パネルの前面側に前記カラーフィルタから離間して配置され、前記走査線の延在方向における画素電極数を所定の複数とした画素電極のマトリクス状配列を１ブロックとしてブロック毎に共通の光学的開口部を有し、一定方向に対する所定の観察角度に対応して前記カラーフィルタを選択して視認可能にする視差バリアと、を備え、
   各色のカラーフィルタは、前記ブロック単位で配置され、前記走査線の延在方向に前記所定の複数の画素数分に相当する幅を有し、隣接する異なるブロックのカラーフィルタ間に遮光層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 同一ブロック内の前記走査線の延在方向における画素数は２であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記アレイ基板には、同一ブロック内の前記走査線の延在方向に隣接する画素電極間に前記データ線が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。

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