JP5462131B2

JP5462131B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP5462131B2
Application number: JP2010243581A
Authority: JP
Inventors: 真一郎岡; 真一小村
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Priority date: 2010-10-29
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Description

本発明は、液晶表示装置に係わり、特に、複数の視点に対して異なる画像を視認可能とする視差バリアを備える液晶表示装置に関する。

視差バリアを備え、２次元表示（２Ｄ表示）と３次元表示（３Ｄ表示）とを切り替え可能な従来の液晶表示装置は、図１１及び図１２に示すように、画像表示用の液晶表示パネルである第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と、視差バリア（パララックスバリア）として機能するストライプパターンを表示する視差バリア用の液晶表示パネルである第２の液晶表示パネルＬＣＤ２と、バックライト光を照射するバックライト装置ＢＬＵとを備える構成となっている。このような構成からなる従来の液晶表示装置は、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２とバックライト装置ＢＬＵとの間に第１の液晶表示パネルＬＣＤが配置される方式（図１１参照）と、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１とバックライト装置ＢＬＵとの間に第２の液晶表示パネルＬＣＤ２が配置される方式（図１２参照）との２つの方式がある。このような構成からなる液晶表示装置は、例えば、特許文献１に記載の液晶表示装置がある。

特開平１０−１２３４６１号公報

このような構成からなる液晶表示装置の内で、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１とバックライト装置ＢＬＵとの間に第２の液晶表示パネルＬＣＤ２が配置される方式の液晶表示装置の詳細構成を図１３に示す。この図１３に示す液晶表示装置では、バックライト装置ＢＬＵの側から順番に、ＳＰ波反射板ＢＥＭ、偏光板ＰＯＬ２、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２、偏光板ＰＯＬ１、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１、偏光板ＰＯＬ３が重ねて配置されている。この液晶表示装置で３Ｄ表示を行う場合には、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２には黒のストライプが表示され、このストライプが視差バリア（パララックスバリア）として機能すると共に、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１には３Ｄ表示に対応した画像が表示される。このとき、従来の液晶表示装置では、バックライト装置ＢＬＵから照射され、ＳＰ波反射板ＢＥＭ及び偏光板ＰＯＬ２を透過し第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に入射したバックライト光の内、視差バリアを形成する黒のストライプ部分に対応するバックライト光は偏光板ＰＯＬ１で吸収されることとなる。例えば、視差バリアにおける遮光領域（黒のストライプ部分）と透過領域（バックライト光が透過する部分）とが１対１で設計されている場合、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に入射したバックライト光の内で、半分のバックライト光が偏光板ＰＯＬ１で吸収されることとなる。その結果、３Ｄ表示時における表示輝度が大幅に低下してしまうことが問題となっており、その解決方法が切望されている。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、２枚の液晶表示パネルの内の一方の液晶表示パネルで視差バリアを形成し、２次元表示と３次元表示とを切り替える方式の液晶表示装置における３次元表示時の輝度を向上させることが可能な技術を提供することにある。

前記課題を解決すべく、画像表示を行う第１の液晶表示パネルと、前記第１の液晶表示パネルの裏面側に配置され、透過領域と遮光領域との視差バリアパターンの表示を行う第２の液晶表示パネルと、前記第２の液晶表示パネルの裏面側に配置され、バックライト光を照射するバックライト装置とを備え、前記第２の液晶表示パネルを介して前記第１の液晶表示パネルにバックライト光を照射する液晶表示装置であって、
前記第１の液晶表示パネルの画像表示面側、及び前記バックライト装置と前記第２の液晶表示パネルとの間にのみ配置した偏光板と、直交する２つの偏光成分の光の内で、偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光を反射する第１のＳＰ波反射板とを備え、
前記第１のＳＰ波反射板は、前記第１の液晶表示パネルと前記第２の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第２の液晶表示パネルを透過したバックライト光の内で、前記遮光領域に対応するバックライト光を前記第２の液晶表示パネルに反射する液晶表示装置である。

本発明によれば、２枚の液晶表示パネルの内の一方の液晶表示パネルで視差バリアを形成し、２次元表示と３次元表示とを切り替える方式の液晶表示装置において、３次元表示時の輝度を向上させることができる。

本発明のその他の効果については、明細書全体の記載から明らかにされる。

本発明の実施形態１の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図である。実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示における第２の液晶表示パネルにおける視差バリアを説明するための図である。実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示時と３Ｄ表示時の液晶分子の配向状態を説明するための図である。実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示時と３Ｄ表示時の液晶分子の配向状態を説明するための図である。本発明の実施形態１の液晶表示装置におけるＳＰ波反射板による効果を説明するための図である。本発明の実施形態１の液晶表示装置におけるＳＰ波反射板による効果を説明するための図である。本発明の実施形態２の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。本発明の実施形態２の液晶表示装置におけるクロストークとバリア遮蔽率との関係を示す図である。本発明の実施形態２の液晶表示装置における輝度とバリア遮蔽率との関係を示す図である。本発明の実施形態２の液晶表示装置における輝度増加率とバリア遮蔽率との関係を示す図である。従来の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。従来の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。従来の液晶表示装置の概略構成を説明するための図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。

〈実施形態１〉
図１は本発明の実施形態１の液晶表示装置の概略構成を説明するための断面図であり、以下、図１に基づいて、実施形態１の液晶表示装置の全体構成を説明する。ただし、以下の説明では、偏光板ＰＯＬ及びＳＰ波反射板ＢＥＭを除く、プリズムシートや拡散板等の周知の光学シートは省略する。

実施形態１の液晶表示装置は、画像表示用の液晶表示パネルである第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と、視差バリア（パララックスバリア）として機能するストライプパターンを表示する視差バリア用の液晶表示パネルである第２の液晶表示パネルＬＣＤ２とを備える構成となっており、特に、バックライト装置ＢＬＵと第１の液晶表示パネルＬＣＤ１との間に第２の液晶表示パネルＬＣＤ２が配置される構成となっている。この構成からなる実施形態１の液晶表示装置は、図１に示すように、バックライトユニットＢＬＵから順番に、第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２、第２の偏光板ＰＯＬ２、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１、第１の偏光板ＰＯＬ１、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１、及び第３の偏光板ＰＯＬ３がそれぞれ重ねて配置される構成となっている。

実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は、ねじれネマティック方式（以下、ＴＮ（Twisted Nematic）方式と記す）の液晶表示パネルで形成されており、この第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を挟むようにようにして、第１の偏光板ＰＯＬ１と第２の偏光板ＰＯＬ２とはその偏光軸が９０°傾斜して配置されている。これにより、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は各画素への電界が印加されない状態でバックライト光を透過（通過）させる白表示となり、電界の印加によりバックライト光を遮光する黒表示となる、いわゆるノーマリーホワイト（ノーマリーオープン）となる。同様にして、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１と第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２とにおいても、その偏光軸が９０°傾斜して配置されている。なお、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１と第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２との詳細については、後に詳述する。

また、実施形態１の液晶表示装置では、第１の偏光板ＰＯＬ１よりも図示しない観察者の側である画像表示側に第１の液晶表示パネルＬＣＤ１が配置される構成となっており、実施形態１の液晶表示装置では、ＴＮ方式の液晶表示パネル、ＶＡ（Vertical Alignment）方式の液晶表示パネル、及びＩＰＳ（In-Plane Switching）方式の液晶表示パネル等の何れの方式の液晶表示パネルを用いる構成であってもよい。該第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の表示面側すなわち図示しない観察者側に、第３の偏光板ＰＯＬ３が配置されている。このとき、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の方式に応じて、適宜、第１の偏光板ＰＯＬ１の偏光軸に対する第３の偏光板ＰＯＬ３の偏光軸方向が設定される。

図２は実施形態１の液晶表示装置における３Ｄ表示における第２の液晶表示パネルにおける視差バリアを説明するための図であり、図３及び図４は実施形態１の液晶表示装置における２Ｄ表示時と３Ｄ表示時の液晶分子の配向状態を説明するための図である。特に、図３は２Ｄ表示時おける液晶分子の配向状態、すなわち第２の液晶表示パネルの各画素に電界が印加されていない場合（３Ｄ表示がＯＦＦの場合）における液晶分子の配向状態を示す図である。一方、図４は３Ｄ表示時における液晶分子の配向状態、すなわち第２の液晶表示パネルの視差バリアとなる画素に電界が印加された場合（３Ｄ表示がＯＮの場合）における液晶分子の配向状態を示す図である。また、Ｘ、ＹはそれぞれＸ軸、Ｙ軸を示す。

以下、図２〜図４に基づいて、実施形態１の第２の液晶表示パネルにおける視差バリアの形成について説明する。

図２に示すように、実施形態１の液晶表示装置では、３Ｄ表示がオンの場合には、白黒表示（モノクロ）の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に、Ｙ方向に延在しＸ方向に並設される複数の黒色のストライプ（図中にハッチングで示す）を表示させることによって、バックライト光の透過領域（バリアの開口領域）ＴＲＡと遮光領域（遮蔽領域、バリアの形成領域）ＯＰＡとが交互にＸ方向に並設され、視差バリアを形成している。このとき、実施形態１においては、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１よりもバックライト装置ＢＬＵに近い側に第２の液晶表示パネルＬＣＤ２が配置される構成となっているので、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１には透過領域ＴＲＡに対応したバックライト光が照射され、遮光領域ＯＰＡの並設方向であるＸ方向に配置される観察者の左右の視点に対して異なる画像を視認させることが可能となる。

実施形態１の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は、バックライト装置ＢＬＵの側及び第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の側に配置される偏光板ＯＬＩ１，ＯＬＩ２の偏光方向が直交する配置となっており、液晶層に電界が印加されない状態では各画素は透過状体（白表示）であるノーマリーホワイト（ノーマリーオープン）となる。このとき、図２に示すように、遮光領域ＯＰＡの幅Ｌ１と隣接する透過領域ＴＲＡの幅Ｌ２との合計がバリアピッチＬ３となる。また、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２におけるバリアの遮蔽率（％）は（１００×Ｌ１）／Ｌ３であり、バリアの開口率は（１００×Ｌ２）／Ｌ３となる。ここで、実施形態１の液晶表示装置においては、遮光領域ＯＰＡの幅Ｌ１と透過領域ＴＲＡの幅Ｌ２とが１：１すなわちＬ１＝Ｌ２であり、バリアの開口率＝バリアの遮蔽率＝５０％である。

前述するように、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２はＴＮ方式の液晶表示パネルとなるので、図３及び図４に示すように、画素電極ＰＸ１，ＰＸ２等が形成される第１基板ＳＵＢと、共通電極ＣＴ等が形成される第２基板ＳＵＢ２とが液晶ＬＣを介して対向配置されている。このような構成からなる第２の液晶表示パネルＬＣＤ２では、３Ｄ表示がオフすなわち２Ｄ表示の場合には、図３に示すように、全ての画素電極ＰＸ１，ＰＸ２と共通電極ＣＴと間に電界が生じない電圧が印加される状態となり、第１基板ＳＵＢ１から第２基板ＳＵＢ２に向かって液晶ＬＣの分子が連続的に９０°ねじれた状態となっている。その結果、例えば、第１基板側ＳＵＢ１側から入射したバックライト光は、液晶ＬＣのねじれに沿ってその偏光方向が９０°回転された後に、第２基板ＳＵＢ２側から出射され、図示しないＳＰ波反射板ＢＥＭ１及び偏光板ＰＯＬ１を透過し、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射される。

また、３Ｄ表示がオンすなわち３Ｄ表示の場合には、図４に示すように、遮光領域ＯＰＡに対応する画素の画素電極ＰＸ１には黒表示に対応する電圧が印加され、共通電極ＣＴと画素電極ＰＸ１との間に電界ＥＦが生じる。この電界ＥＦにより、液晶ＬＣの分子の配向方向（長軸方向）が第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間の電界方向となる。その結果、第１基板側ＳＵＢ１側から入射したバックライト光は、液晶ＬＣによる偏光方向の回転がされない状態で第２基板ＳＵＢ２側から出射されることとなる。その結果、後に詳述するように、第２基板ＳＵＢ２出射されたバックライト光は、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されると共に、反射されない残りが偏光板ＰＯＬ１で吸収される。ここで、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されたバックライト光は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に入射される。このとき、図４中の右側に示す領域である透過領域ＴＲＡの画素電極ＰＸ２には、前述する２Ｄ表示時と同様に、共通電極ＣＴと同じ電圧が印加され、画素電極ＰＸ２と共通電極ＣＴとの間には電界が生じない状態となる。従って、第１基板ＳＵＢ１側から入射したバックライト光は、液晶ＬＣのねじれに沿ってその偏光方向が９０°回転された後に、第２基板ＳＵＢ２側から出射し、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１及び偏光板ＰＯＬ１を透過し、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射される。

次に、図５及び図６に本発明の実施形態１の液晶表示装置におけるＳＰ波反射板による効果を説明するための図を示し、以下、図１〜図６に基づいて、実施形態１の液晶表示装置におけるＳＰ波反射板ＢＥＭ１による輝度向上動作について説明する。特に、図５は第２の液晶表示パネルＬＣＤ２の透過領域ＴＲＡに入射したバックライト光を示す図であり、図６は第２の液晶表示パネルＬＣＤ２の遮光領域ＯＰＡに入射したバックライト光を示す図である。

（３Ｄ表示時）
実施形態１の液晶表示装置においては、図１に示すバックライト装置ＢＬＵから照射されたバックライト光は、まず、第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２により直交する２つの偏光成分の光（バックライト光）の内で、偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光は反射されてバックライト装置ＢＬＵに戻されることとなる。第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２を透過したバックライト光は、第２の偏光板ＰＯＬ２で、予め設定され偏光方向の光のみが透過され、その他の偏光方向の光は第２の偏光板ＰＯＬ２で吸収されることとなる。このとき、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１，２は偏光特性を有するが、偏光板ＰＯＬ１〜３に比較するとその偏光性能が低いので、実施形態１においては、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１，２と共に偏光板ＰＯＬ１，２とを配置する構成としている。

ここで、３Ｄ表示時となるので、図５に示すように、偏光板ＰＯＬ２を透過したバックライト光の内で、透過領域ＴＲＡに入射した矢印で示すバックライト光Ｔ１は、前述するように、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２で変調されてその偏光方向が９０°回転される。このとき、第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２及び第２の偏光板ＰＯＬ２の偏光方向に対して、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１及び第１の偏光板ＰＯＬ１の偏光方向が直交すなわち９０°回転して配置されている。従って、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２で偏光方向が９０°回転された後に出射したバックライト光Ｔ１は、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１及び第１の偏光板ＰＯＬ１を透過する。この透過したバックライト光Ｔ１は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射され、該第１の液晶表示パネルＬＣＤ１で３Ｄ表示に対応した階調変調がなされた後に、第３の偏光板ＰＯＬ３から観察者の左右の目にそれぞれ異なる視点位置の表示画像として出力され、３Ｄ表示を可能としている。

一方、図６に示すように、偏光板ＰＯＬ２を透過したバックライト光の内で、遮光領域ＯＰＡに入射した矢印で示すバックライト光Ｔ２は、前述するように、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２でその偏光方向が変化されない。従って、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２から出射したバックライト光Ｔ２は、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１の偏光軸方向と直交する偏光方向の光となるので、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されることとなる。この第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されたバックライト光Ｔ２は、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２で偏光方向が変化されることなく透過した後に、第２の偏光板ＰＯＬ２及び第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２を透過してバックライト装置ＢＬＵに入射される。ここで、バックライト装置ＢＬＵに入射された光は、再度、バックライト装置ＢＬＵ内の反射板等で反射と偏光方向の変化がなされて、図示しない光源からの照射光と共にバックライト光としてバックライト装置ＢＬＵから照射されることとなる。

このように、実施形態１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を第１の液晶表示パネルＬＣＤ１よりもバックライト装置ＢＬＵ側に配置し、その間に第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１と第１の偏光板ＰＯＬ１とを配置したことにより、バリア領域を形成するための遮光領域ＯＰＡに照射されるバックライト光のみを少ない透過経路で効率よくバックライト装置ＢＬＵの側に戻し、再度バックライトとして再利用できるので、２Ｄ表示時における輝度を低下させることなく、３Ｄ表示時における表示輝度を効率よく向上させることが可能となる。発明者らの計測によれば、例えば、図１３に示す従来の液晶表示装置に比較すると、実施形態１の液晶表示装置では、３Ｄ表示時の輝度を５％向上することができるという結果が得られた。つまり、この輝度向上により、同じ輝度を得るとすればバックライト装置BLUの電力を５％削減することができる。

（２Ｄ表示時）
２Ｄ表示時においても、バックライト装置ＢＬＵから照射されたバックライト光は、第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２により偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光は反射されてバックライト装置ＢＬＵに反射されると共に、該第２のＳＰ波編者板ＢＥＭ２を透過したバックライト光は、第２の偏光板ＰＯＬ２で偏光方向の光のみが透過される。

ここで、２Ｄ表示時においては、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は全ての画素がバックライト光の透過状態（白表示）すなわち全ての画素で入射したバックライト光の偏光方向が９０°回転された後に、出射される。その結果、全ての画素からのバックライト光が第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１及び第１の偏光板ＰＯＬ１を透過し、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射される。このバックライト光は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１により２Ｄ表示に対応した階調変調がなされた後に、観察者の左右の目に同じ視点位置の表示画像として出力される２Ｄ表示となる。この２Ｄ表示時においては、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２における全ての画素が図５に示す状態となるので、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１ではバックライト光は反射されないこととなる。

偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光は反射するＳＰ波反射板ＢＥＭ１，ＢＥＭ２としては、例えば、日東電工（株）製 NIPOCS PCFシリーズや住友スリーエム（株）製の輝度向上フィルム等を用いることが可能であるが、本願発明のＳＰ波反射板ＢＥＭ１，ＢＥＭ２はこれに限定されない。

このように、実施形態１の液晶表示装置では、画像表示を行う第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１の裏面側に配置され、透過領域ＴＲＡと遮光領域ＯＰＡとの視差バリアパターンの表示を行う第２の液晶表示パネルＬＣＤ２と、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２の裏面側に配置され、バックライト光を照射するバックライト装置ＢＬＵとを備え、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を介して第１の液晶表示パネルＬＣＤ１にバックライト光を照射する構成となっている。このとき、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１よりも視差バリアを形成するモノクロ表示の第２の液晶表示パネルＬＣＤ２をバックライト装置ＢＬＵの側に配置すると共に、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と第２の液晶表示パネルＬＣＤ２との間の内で、偏光板ＰＯＬ１よりも第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に近い側にＳＰ波反射板ＢＥＭ１を配置する構成としている。従って、３Ｄ表示時において第２の液晶表示パネルＬＣＤ２から出射されるバックライト光の内で、視差バリアとなる遮光領域ＯＰＡのバックライト光をバックライト装置ＢＬＵに反射させ、再度、バックライト装置ＢＬＵから第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に照射させることができるので、２Ｄ表示時における表示輝度を低下させることなく３Ｄ表示時における表示輝度を向上させることができる。

その結果、実施形態１の液晶表示装置では、特にバックライト装置ＢＬＵの電力効率を向上させることも可能となる。

なお、実施形態１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に表示させる視差バリアの延在方向及び並設方向をＸ方向に延在しＹ方向に並設されるバリアとすると共に、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に表示させる画像を９０°回転させた画像とすることにより、同一の液晶表示装置において、縦方向及び横方向の何れにおいても２Ｄ表示及び３Ｄ表示が可能である。

また、実施形態１の液晶表示装置では、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２としてＴＮ方式液晶表示パネルを用いる場合について説明したが、これに限定されることはなく、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と同様に、他の方式の液晶表示パネルを用いる構成であってもよい。この場合においても、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１と偏光板ＰＯＬ１の偏光方向は同じ偏光方向であり、ＳＰ波反射板ＢＥＭ２と偏光板ＰＯＬ２の偏光方向も同じ偏光方向である。ただし、ＳＰ波反射板ＢＥＭ１と偏光板ＰＯＬ１の組の偏光方向と、ＳＰ波反射板ＢＥＭ２と偏光板ＰＯＬ２の組の偏光方向とは９０°ずれた方向とする。

〈実施形態２〉
図７は本発明の実施形態２の液晶表示装置の概略構成を説明するための図であり、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と第２の液晶表示パネルＬＣＤ２との間に第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１のみを配置する構成を除く他の構成は、実施形態１の液晶表示装置と同様となる。従って、以下の説明では、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１と第２の液晶表示パネルＬＣＤ２との間に第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１について詳細に説明する。

図７に示すように、実施形態２の液晶表示装置は、バックライトユニットＢＬＵから順番に、第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２、第２の偏光板ＰＯＬ２、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１、及び第３の偏光板ＰＯＬ３がそれぞれ重ねて配置されている。この場合においても、第２の偏光板ＰＯＬ２と第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２の偏光軸方向は同じに設定され、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１と第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２との偏光軸方向は直交するように配置されている。

従って、バックライト装置ＢＬＵから照射されたバックライト光は、前述する実施形態１の液晶表示装置と同様に第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２及び第２の偏光板ＰＯＬ２を透過した後に、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２に入射される。

ここで、３Ｄ表示時においては、前述する実施形態１に示す図３及び図４と同様に、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２の透過領域ＴＲＡに対応するバックライト光と、遮光領域ＯＰＡに対応するバックライト光とでは異なる変調がなされることとなる。従って、透過領域ＴＲＡに対応した画素を透過したバックライト光は、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２で変調されてその偏光方向が９０°回転されたバックライト光となっているので、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１を透過し、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射される。この後に、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１で３Ｄ表示に対応した階調変調がなされた後に、第３の偏光板ＰＯＬ３から観察者の左右の目にそれぞれ異なる視点位置の表示画像として出力され、３Ｄ表示が可能となる。

一方、遮光領域ＯＰＡに対応した画素を透過したバックライト光は、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２でその偏光方向が変調されない、すなわち第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１の偏光軸方向と直交した偏光方向のバックライト光として出射されることとなるので、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されることとなる。このとき、第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されない残りが第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射されることとなるが、非常に少ないので、遮光効果を低減させることはない。

第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１で反射されたバックライト光は、前述する実施形態１と同様にして、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２で偏光方向が変化されることなく透過した後に、第２の偏光板ＰＯＬ２及び第２のＳＰ波反射板ＢＥＭ２を透過してバックライト装置ＢＬＵに入射される。このバックライト装置ＢＬＵに入射された光は、再度、バックライト装置ＢＬＵ内の反射板等で反射と偏光方向の変化がなされて、図示しない光源からの照射光と共にバックライト光としてバックライト装置ＢＬＵから照射されることとなる。

また、２Ｄ表示時においては、実施形態１と同様に、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２は全ての画素がバックライト光の透過状態となるので、全ての画素からのバックライト光が第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１を透過し、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１に照射される。このバックライト光は、第１の液晶表示パネルＬＣＤ１により２Ｄ表示に対応した階調変調がなされた後に、観察者の左右の目に同じ視点位置の表示画像として出力される２Ｄ表示となるので、輝度の低下等は生じないこととなる。

このように、実施形態２の液晶表示装置においては、第２の液晶表示パネルＬＣＤ２を第１の液晶表示パネルＬＣＤ１よりもバックライト装置ＢＬＵ側に配置すると共に、その間に第１のＳＰ波反射板ＢＥＭ１のみを配置する構成としているので、２Ｄ表示時における輝度を低下させることなく、３Ｄ表示時における表示輝度を効率よくさらに向上させることが可能となる。発明者らの計測によれば、例えば、図１３に示す従来の液晶表示装置に比較すると、実施形態２の液晶表示装置では、３Ｄ表示時の輝度を３２％向上することができるという結果が得られた。また、この輝度の向上により、電力効率（バックライト装置ＢＬＵの電力効率）を３２％向上することができる。

さらには、実施形態２の液晶表示装置では、３Ｄ表示時の表示輝度を大幅に向上することが可能となるので、２Ｄ表示から３表示に切り替えた際の輝度の低下を小さくすることが可能となるという格別の効果を得ることが可能となる。その結果、２Ｄ表示から３Ｄ表示に切り替えた際の違和感を大幅に低減させることも可能であるという効果も得ることが可能である。

〈実施形態３〉
本発明の実施形態３の液晶表示装置は、実施形態２の液晶表示装置における３Ｄ表示時におけるローブ（視域）を拡大した液晶表示装置である。

ここで、図８は本発明の実施形態２の液晶表示装置におけるクロストークとバリア遮蔽率との関係を示す図、図９は本発明の実施形態２の液晶表示装置における輝度とバリア遮蔽率との関係を示す図、図１０は本発明の実施形態２の液晶表示装置における輝度増加率とバリア遮蔽率との関係を示す図である。

図８に示すクロストーク発生量とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ１から明らかなように、実施形態２の液晶表示装置では、バリア遮蔽率が５０％以下の領域ではクロストークの発生量はバリア遮蔽率の上昇に伴って減少することとなる。しかしながら、バリア遮蔽率が５０％以上の領域では、クロストークの発生量がほぼ一定となり、バリア遮蔽率の上昇によるクロストークの低減ができないことが分かる。

一方、図９に示す輝度とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ２，Ｇ３からバリア遮蔽率の増大に伴って表示輝度が低下することが分かる。このとき、従来の液晶表示装置における輝度とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ３と、実施形態３の液晶表示装置における輝度とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ２とを比較した場合には、バリア遮蔽率を増加させた場合における輝度の低下は、従来の液晶表示装置と実施形態３の液晶表示装置とで同じように低下するように見えるが、実施形態３の液晶表示装置の方が従来の液晶表示装置よりもバリア遮蔽率の増大に伴う輝度の低下割合を低減させることが可能となる。

この場合、輝度増加率＝１００×（（実施形態２の液晶表示装置の輝度）／（従来の液晶表示装置の輝度））とした図１０に示す輝度増加率とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ４から明らかなように、バリア遮蔽率が５０％の場合は３２％となり、バリア遮蔽率の増大に伴って輝度増加率がさらに増大していることが分かる。すなわち、３Ｄ表示時における透過領域での輝度は、バリア遮蔽率の増大に伴い、本願発明を適用した液晶表示装置の方が従来の液晶表示装置よりも大きくなっていることが分かる。

また、３Ｄ表示を観察可能な領域（３Ｄ画像を連続して観察可能なローブの領域）を大きくするためにはバリア遮蔽率を大きくすることが有効であり、特に、バリア遮蔽率を５０％以上にすることにより、拡大可能となる。

従って、例えば、３Ｄ表示時における表示輝度を従来と同様の表示輝度とした場合には、図９から明らかなように、バリア遮蔽率を６４％程度とすることが可能となるので、ローブを大幅に拡げることが可能となる。このとき、図８から明らかなように、クロストークの増大も抑えることが可能となるので、３Ｄ表示時の画質低下も防止することが可能となる。

さらには、図１０の輝度増加率とバリア遮蔽率との関係を示すグラフＧ４とから明らかなように、同じ光量の光源を用いた場合であっても、バリア遮蔽率の増加に応じて従来の液晶表示装置よりも透過領域を通過するバックライト光の輝度を増加させることができるので、バリア遮蔽率の増加に伴う２Ｄ表示時と３Ｄ表示時との輝度差の拡大を抑制することができるという効果を得ることも可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

ＬＣＤ１，２……液晶表示パネル、ＢＥＭ，ＢＥＭ１，２……ＳＰ波反射板
ＢＬＵ……バックライト装置、ＰＯＬ，ＰＯＬ１〜３……偏光板、ＬＣ……液晶
ＴＲＡ……透過領域、ＯＰＡ……遮光領域、ＣＴ……共通電極、ＰＸ１，２……画素電極
ＳＵＢ１……第１基板、ＳＵＢ２……第２基板、ＥＦ……電界

Claims

画像表示を行う第１の液晶表示パネルと、前記第１の液晶表示パネルの裏面側に配置され、透過領域と遮光領域との視差バリアパターンの表示を行う第２の液晶表示パネルと、前記第２の液晶表示パネルの裏面側に配置され、バックライト光を照射するバックライト装置とを備え、
前記第２の液晶表示パネルを介して前記第１の液晶表示パネルにバックライト光を照射する液晶表示装置であって、
前記第１の液晶表示パネルの画像表示面側、及び前記バックライト装置と前記第２の液晶表示パネルとの間にのみ配置した偏光板と、
直交する２つの偏光成分の光の内で、偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光を反射する第１のＳＰ波反射板とを備え、
前記第１のＳＰ波反射板は、前記第１の液晶表示パネルと前記第２の液晶表示パネルとの間に配置され、前記第２の液晶表示パネルを透過したバックライト光の内で、前記遮光領域に対応するバックライト光を前記第２の液晶表示パネルに反射することを特徴とする液晶表示装置。
前記第１のＳＰ波反射板の偏光方向と、前記バックライト装置と前記第２の液晶表示パネルの間に配置された前記偏光板の偏光方向が直交して配置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
直交する２つの偏光成分の光の内で、偏光方向に一致する偏光成分の光は透過し、一致しない偏光成分の光を反射する第２のＳＰ波反射板を備え、
前記第２のＳＰ波反射板は、前記第２の液晶表示パネルと前記バックライト装置との間であり、かつ前記バックライト装置と前記第２の液晶表示パネルとの間に配置した前記偏光板よりも前記バックライト装置側に配置され、前記第１のＳＰ波反射板の偏光方向と前記第２のＳＰ波反射板の偏光方向とが直交して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。
前記第２の液晶表示パネルは、ノーマリーホワイトのねじれネマティック液晶表示パネルからなることを特徴とする請求項１乃至３の内の何れかに記載の液晶表示装置。