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CN104656322B - 液晶显示装置和三维显示装置 - Google Patents

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Abstract

即使在视线水平方向移动的情况下也能够识别良好的三维图像的视差屏障方式的三维显示装置，包括具有TFT衬底和对置衬底IPS方式的液晶显示装置和具有第一衬底和第二衬底的TN方式的液晶屏障面板，对置衬底和第二衬底夹持偏振片而对置地配置，TFT衬底具有在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极而成的像素，并具有：TFT衬底的取向轴与狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一像素、TFT衬底的取向轴与狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二像素，θ1与θ2处于θ1＝‑θ2的关系，第一像素与第二像素在第一方向上替换地配置、在第二方向上替换地配置，TFT衬底的取向轴与液晶屏障面板的第二衬底的取向轴一致或正交。

Description

液晶显示装置和三维显示装置
技术领域
本发明涉及显示装置，特别涉及使用了视差屏障面板的三维图像显示装置，所述视差屏障面板是基于在水平方向上加大了视场角的液晶而形成的。
背景技术
作为不使用眼镜的三维图像显示方法，已知有视差屏障方式。视差屏障方式是指：在被称为视差屏障面板的、具有多个纵向的微细狭缝的板的后方，设置将来自右眼的视野的图像和来自左眼的视野的图像沿纵向切割成长条状并交替排列而成的图像，经由视差屏障将该图像显示成三维图像的方法。
在专利文献1中记载了通过使用液晶形成视差屏障面板，从而可显示二维图像和三维图像双方的三维图像显示装置的结构。
在专利文献2中记载了通过使用像素电极和公共电极的延伸方向不同的第一像素和第二像素从而使视场角特性均匀的基于IPS(In Plane Swithcing：平面转换)方式的液晶显示装置。在专利文献2中，由于像素电极和公共电极的延伸方向与画面垂直方向或画面水平方向不同，所以像素的形状不成为长方形而成为平行四边形。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：特开平3-119889号公报
专利文献2：日本特开2002-122876号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
作为三维图像显示方式，存在使用专用眼镜的方式和不使用专用眼镜的方式。视差屏障方式利用形成于视差屏障面板的屏障图案将显示于显示装置的图像空间分割为左眼用图案和右眼用图案而进行立体显示，无需专用眼镜。
使用了液晶的视差屏障面板具有能够根据需要容易地切换二维图像和三维图像的优点。即，当向视差屏障面板施加屏障信号而形成屏障图案时能够进行三维显示，在不向视差屏障面板施加屏障信号的情况下能够进行二维显示。
图20是表示视差屏障方式的三维图像显示原理的剖视图。利用形成于屏障图案600的屏障区域610和开口区域620，右眼RE仅识别形成于显示装置800的右眼用像素R，左眼LE仅识别左眼用像素L，由此人们能够识别三维图像。
图21是本发明的三维图像装置的剖视示意图。图21所示的装置构成为：使用液晶视差屏障面板1000，能够将由液晶显示面板3000形成的图像视觉识别为三维图像。液晶视差屏障面板(以后称为视差屏障面板)1000与液晶显示面板3000通过透明粘合部件2000粘接到一起。由于液晶显示面板自身不发光，所以在液晶显示面板3000的背面配置有背光源4000。
液晶显示装置的视场角特性是一个问题。IPS方式液晶显示装置通过使液晶分子在与衬底的主面平行的方向上旋转而控制像素的透射，所以具有优异的视场角特性。IPS方式也有多种，图22是现在广泛使用的IPS方式液晶显示面板的剖视图。简单来说，该方式是在形成为平面状的像素电极112之上隔着层间绝缘膜111配置具有狭缝的公共电极110。而且，当在像素电极112与公共电极110之间施加电压时，电力线从公共电极110经由液晶层向像素电极112侧延伸，利用该电力线使液晶分子301旋转，从而按像素控制透射率而形成图像。
在图22中，在玻璃衬底100之上，通过CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积)形成由SiN构成的第一基底膜101和由SiO2构成的第二基底膜102。第一基底膜101和第二基底膜102的作用是防止来自玻璃衬底100的杂质污染半导体层103。
在第二基底膜102之上形成半导体层103。该半导体层103是在第二基底膜102上通过CVD形成a-Si膜，并对其进行激光退火而转换成多晶硅膜的半导体层。通过光刻而对该多晶硅膜进行图案形成。
在半导体膜103之上形成栅极绝缘膜104。该栅极绝缘膜104是基于TEOS(四乙氧基硅烷)的SiO2膜。该膜也通过CVD形成。在其上形成栅电极105。栅电极105与扫描信号线同层并同时形成。栅电极105例如由MoW膜形成。当需要减小栅极布线105的电阻时，使用Al合金。
覆盖栅电极105或栅极布线地利用SiO2形成层间绝缘膜106。第一层间绝缘膜106用于使栅极布线105与源电极107绝缘。在第一层间绝缘膜106和栅极绝缘膜104上形成用于将半导体层103的源部S与源电极107连接的通孔。在第一层间绝缘膜106之上形成源电极107。源电极107经由通孔与像素电极112连接。在图22中，源电极107宽广地形成，并成为覆盖TFT的形状。另一方面，TFT的漏极D在未图示的部分与漏电极连接。
源电极107、漏电极以及图像信号线同时形成在同一层上。为了减小电阻，源电极107、漏电极以及图像信号线(以后用源电极107代表)例如使用AlSi合金。由于AlSi合金会发生小丘(hillock)、Al会扩散到其他层，所以例如采用了如下结构：利用未图示的由MoW形成的屏障层和帽状层夹持AlSi。
无机钝化膜(绝缘膜)108覆盖源电极107，并保护TFT整体。无机钝化膜108与第一基底膜101同样地通过CVD形成。覆盖无机钝化膜108地形成有机钝化膜109。有机钝化膜109由感光性的丙烯酸树脂形成。除了丙烯酸树脂，有机钝化膜109也能够由硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等形成。由于有机钝化膜109具有作为平坦化膜的作用，所以形成得较厚。有机钝化膜109的膜厚为1～4μm，但是很多情况下是2μm左右。
为了取得像素电极112与源电极107的导通，在无机钝化膜108和有机钝化膜109上形成通孔130。通过将有机钝化膜109作为抗蚀剂进行蚀刻，在无机钝化膜108上形成通孔。这样，形成用于将源电极107和像素电极112导通的通孔130。
这样形成的有机钝化膜109的上表面是平坦的。在有机钝化膜109之上通过溅射而覆盖非晶ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)，利用光致抗蚀剂，在图案形成后用草酸进行蚀刻，并进行像素电极112的图案形成。像素电极112覆盖通孔130而形成。像素电极112由作为透明电极的ITO形成，厚度例如是50～70μm。
之后，覆盖像素电极112地通过CVD形成第二层间绝缘膜111。此时的CVD的温度条件为200℃左右，将这种CVD称为低温CVD。使用低温CVD是为了防止已经形成的有机钝化膜109的变质。
在第二层间绝缘膜111之上溅射非晶ITO，覆盖显示区域的整个区域而形成公共电极110。在公共电极110上，在像素区域形成有狭缝。覆盖公共电极而形成有取向膜113。当向像素电极112供给图像信号时，电力线从公共电极110经由液晶层300朝向像素电极112延伸，液晶分子301由于电力线的横向电场成分而旋转，并控制透过液晶层300的光的量。
在图22中，夹持液晶层300而配置有对置衬底200。在对置衬底200的内侧形成有滤光片201。滤光片201按每个像素形成有红色、绿色、蓝色的滤光片，形成彩色图像。在滤光片201和滤光片201之间形成黑矩阵202，以提高图像的对比度。覆盖滤光片201和黑矩阵202而形成有保护膜203。覆盖保护膜而形成有取向膜113。
如图22所示，在IPS方式中，在对置衬底200的内侧不形成导电膜。这样一来，对置衬底200的电位变得不稳定。另外，来自外部的电磁噪声侵入液晶层300，给图像带来影响。为了除去这样的问题，在对置衬底200的外侧形成外部导电膜210。外部导电膜210通过溅射作为透明导电膜的ITO而形成。
在图22中，取向膜113决定液晶分子301的初始取向的方向，但在IPS方式中，TFT衬底100侧的取向膜113和对置衬底200侧的取向膜113的取向轴的方向都相同。此外，在取向膜上，有时进行基于摩擦的取向处理，也有时进行基于所谓光取向的取向处理。
图22是在半导体层103中使用多晶硅，将栅电极105配置在半导体层103之上的所谓顶栅方式，针对将栅电极105配置在半导体层103之下的所谓底栅方式，本发明也能够无问题地应用。另外，半导体层103既可以是多晶硅的情况也可以是a-Si的情况。
图23是表示液晶屏障面板1000的剖视图。在液晶屏障面板1000中使用TN方式的液晶板。液晶屏障面板构成为在具有屏障电极15的第一衬底10与具有对置电极21的第二衬底20之间夹持了液晶层。在图23中，在第二衬底20上，在整个面上形成对置电极21，在第一衬底10上形成有在纸面垂直方向即图的y轴方向延伸的屏障电极15。当向屏障电极15施加电压(ON)时，在上下偏振片的透射轴正交的情况下，液晶分子301竖起，失去旋光性而光不透射。因此，形成不透光的屏障区域。
由于屏障电极以规定的间距形成，规定的间距通常为液晶显示面板的像素间距的2倍，所以以规定的间距形成带状的屏障区域。在图23中，存在OFF状态的电极15，在该部分成为透射区域。通过改变ON的电极，能够改变屏障区域。
图24是示出了使用液晶屏障面板和IPS液晶显示面板的情况下的三维图像装置中的、偏振片的偏振轴、液晶屏障面板的第一衬底10和第二衬底20的取向轴的立体图。在图24中，在背光源4000的上侧配置有：粘贴在IPS液晶显示面板的TFT衬底的下侧的第一偏振片30、粘贴在对置衬底的上侧的第二偏振片40、液晶屏障面板的第二衬底20、第一衬底10以及粘贴在第一衬底10之上的第三偏振片50。
在图24中，第一偏振片30的透射轴31为x轴方向。在该情况下，如果IPS方式液晶显示面板为所谓的E模式(e-mode)，则TFT衬底的取向轴成为y轴方向。而且，液晶显示面板的对置衬底的取向轴也成为y轴方向，第二偏振片40的透射轴41也成为y方向。另外，屏障面板的第二衬底20的取向轴21也成为y方向。由于屏障面板为TN型液晶板，第一衬底10的取向轴11成为x方向，第三偏振片50的透射轴51也成为x方向。此外，也可以是，使液晶屏障面板反转，并使第一衬底和第二衬底的配置位置反转。
TN液晶面板中的视场角特性在与取向轴的方向成45度的方向最大。在图25中示出该情况。图25示出了TN液晶显示面板的对比度的等高线并表示视场角特性。如图25所示，在取向轴为x轴方向的情况下，与x轴方向成45度的方向的对比度最大。
在视差屏障方式的三维图像显示装置，将不能完全地分离左眼用像素和右眼用像素的情况称为串扰，水平方向的视场角特性对串扰的影响最大。在液晶显示面板中，即使使用IPS改善视场角特性，如果使用了TN液晶的屏障面板的水平方向上的视场角特性变差，则无法改善作为三维图像显示装置整体的串扰。
图26表示改善了串扰的本发明中的第一至第三偏振片以及液晶屏障面板中的第一衬底10和第二衬底20的取向轴的方向。图26与图24大为不同的地方在于第一偏振片30和第二偏振片40的透射轴方向相对于x方向成45度方向。在该情况下，由第一偏振片30和第二偏振片40夹持而配置的IPS方式的液晶显示面板的TFT衬底、对置衬底的取向轴也相对于x方向成45度方向。
因此，在图26的结构中，液晶屏障面板的第二衬底20与第二偏振片40的透射轴41为相同方向，第一衬底10的取向轴11相对于第二衬底的取向轴21成90度的方向。另外，第三偏振片50的透射轴51与第一衬底10的取向轴11为相同方向。图26的重要之处在于液晶屏障面板的第一衬底10的取向轴11相对于x方向即水平方向成45度方向。
由于TN液晶面板中的视场角特性最大的方向为与取向轴的方向成45度，所以如图27所示，能够改善水平方向的视场角特性。在图27中，CR100是对比度最大的区域，CR50是相对于CR100对比度降低至50％的区域，CR10是对比度降低至10％的区域。
这样，通过设为图26的结构，由于能够改善水平方向(x轴方向)的视场角特性，所以能够改善视差屏障方式的三维图像显示装置的串扰，能够扩展三维图像显示装置中的能够视觉识别三维图像的区域。但是，以往，在IPS方式的液晶显示装置中，由于其像素电极或公共电极的结构，TFT衬底和对置衬底的取向轴的方向需要设为x轴方向(水平方向)、y轴方向(垂直方向)或与x轴方向成±10以内，或者与y轴方向成±10以内。此外，栅极布线(扫描信号线)沿x轴方向或y方向延伸。
本发明的问题在于实现一种液晶显示装置，在IPS方式的液晶显示装置中，具有可将TFT衬底和对置衬底的取向轴的方向设为与x轴方向成45度方向的像素结构。
本发明的另一问题是在IPS方式的液晶显示装置中，防止为了改善视场角特性的均匀性而使用两种像素结构的情况下产生显示不均匀。
用于解决问题的手段
本发明解决以上问题，具体手段如下。
(1)在形成有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶而成的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，其特征在于，所述像素为长方形或正方形，并形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，所述TFT衬底具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一像素、所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二像素，所述θ1与所述θ2处于θ1＝-θ2的关系，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，且在所述第二方向上替换地配置。
(2)根据(1)所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上按两种像素替换地配置，在所述第二方向上按一种像素替换地配置。
(3)根据(1)所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上按一种像素替换地配置，在所述第二方向上按两种像素替换地配置。
(4)根据(1)所述的液晶显示装置，其特征在于，在第一行中所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，且在第二行中在所述第二方向上替换地配置，所述第一行上的所述第一像素与所述第二行上的所述第一像素在所述第一方向上偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置。
(5)根据(4)所述的液晶显示装置，其特征在于，将所述扫描线延伸的方向设为x方向时，第一行、第二行、第三行连续地配置，在所述第一行至所述第三行中，所述第一像素和所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，所述第二行中的所述第一像素与所述第一行中的所述第一像素相比，向+x方向偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置，所述第三行中的所述第一像素与所述第二行中的所述第一像素相比，向+x方向偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置。
(6)根据(4)所述的液晶显示装置，其特征在于，将所述扫描线延伸的方向设为x方向时，第一行、第二行、第三行连续地配置，在所述第一行至所述第三行中，所述第一像素和所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，所述第二行中的所述第一像素与所述第一行中的所述第一像素相比，向-x方向偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置，所述第三行中的所述第一像素与所述第二行中的所述第一像素相比，向-x方向偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的长度与所述第二像素的所述狭缝的长度不同。
(8)根据(1)至(6)中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的宽度与所述第二像素的所述狭缝的宽度不同。
(9)根据(1)至(6)中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度、所述第二像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度相等。
(10)根据(1)至(6)中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，与所述第一像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积和与所述第二像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积不同。
(11)一种视差屏障方式的三维显示装置，具有IPS方式的液晶显示装置和TN方式的液晶屏障面板，所述IPS方式的液晶显示装置具有TFT衬底和对置衬底，所述TN方式的液晶屏障面板具有第一衬底和第二衬底，其特征在于，液晶显示装置的所述对置衬底和所述液晶屏障面板的所述第二衬底夹持偏振片而对置地配置，所述液晶显示装置是在具有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，所述像素形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，所述狭缝具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一狭缝、所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二狭缝以及弯曲部，所述θ1与所述θ2处于θ1＝-θ2的关系，所述TFT衬底的所述取向轴的方向为45度，所述液晶屏障面板的所述第二衬底的取向轴的方向为45度。
(12)根据(11)所述的三维显示装置，其特征在于，在所述第一衬底上形成有带状电极，所述带状电极形成视差屏障图案。
(13)一种视差屏障方式的三维显示装置，具有IPS方式的液晶显示装置和TN方式的液晶屏障面板，所述IPS方式的液晶显示装置具有TFT衬底和对置衬底，所述TN方式的液晶屏障面板具有第一衬底和第二衬底，其特征在于，液晶显示装置的所述对置衬底和所述液晶屏障面板的所述第二衬底夹持偏振片而对置地配置，所述液晶显示装置是在具有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，所述像素为长方形或正方形，并形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，所述TFT衬底具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一像素、所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二像素，所述θ1与所述θ2处于θ1＝-θ2的关系，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，且在所述第二方向上替换地配置，所述TFT衬底的所述取向轴与所述液晶屏障面板的所述第二衬底的所述取向轴一致或正交。
(14)根据(13)所述的三维显示装置，其特征在于，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上按两种像素替换地配置，在所述第二方向上按一种像素替换地配置，所述TFT衬底的所述取向轴与所述第二衬底的所述取向轴一致。
(15)根据(13)所述的三维显示装置，其特征在于，所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上按一种像素替换地配置，在所述第二方向上按两种像素替换地配置，所述TFT衬底的所述取向轴与所述液晶屏障面板的所述第二衬底的所述取向轴一致。
(16)根据(13)所述的三维显示装置，其特征在于，在第一行中所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，且在第二行中在所述第二方向上替换地配置，所述第一行上的所述第一像素与所述第二行上的所述第二像素在所述第一方向上偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2而配置，所述TFT衬底的所述取向轴与所述液晶屏障面板的所述第二衬底的所述取向轴一致。
(17)根据(13)至(16)中任一项所述的三维显示装置，其特征在于，所述TFT衬底的所述取向轴相对于所述扫描线的方向成45度。
(18)根据(13)至(17)中任一项所述的三维显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的长度与所述第二像素的所述狭缝的长度不同。
(19)根据(13)至(17)中任一项所述的三维显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的宽度与所述第二像素的所述狭缝的宽度不同。
(20)根据(13)至(17)中任一项所述的三维显示装置，其特征在于，所述第一像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度、所述第二像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度相等。
(21)根据(13)至(17)中任一项所述的三维显示装置，其特征在于，与所述第一像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积和与所述第二像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积不同。
发明的效果
根据本发明，在视差屏障方式的三维图像显示装置中，由于能够提高液晶屏障面板的水平方向的视场角特性，因此能够抑制串扰、扩大能够视觉识别三维图像的范围。另外，根据本发明，在IPS方式的液晶显示装置中，能够在抑制显示不均匀的同时，组合两种像素并改善视场角特性的均匀性。
附图说明
图1是实施例1的液晶显示面板的像素的俯视图。
图2是表示图1的狭缝的倾斜方向的详细图。
图3是表示实施例1的向错区域的俯视图。
图4是实施例2的像素A的俯视图。
图5是表示图4的狭缝的详细情况的俯视图。
图6是实施例2的像素B的俯视图。
图7是表示图6的狭缝的详细情况的俯视图。
图8是表示狭缝的短边形状与透射率的关系的表。
图9是黑矩阵开口面积不同的情况下的例子。
图10是以往例的像素配置例。
图11是基于本发明的像素配置的第1例。
图12是基于本发明的像素配置的第2例。
图13是基于本发明的像素配置的第3例。
图14是以往例的三角形配置的例子。
图15是基于本发明的像素配置的第4例。
图16是基于本发明的像素配置的第5例。
图17是基于本发明的像素配置的第6例。
图18是实施例3的像素A的狭缝的详细情况俯视图。
图19是实施例3的像素B的狭缝的详细情况俯视图。
图20是表示视差屏障方式的三维显示装置的原理的示意图。
图21是视差屏障方式的三维显示装置的概略剖视图。
图22是IPS方式液晶显示面板的剖视图。
图23是表示液晶屏障面板的动作的剖视图。
图24是表示以往的视差屏障方式的三维显示装置中的液晶的取向轴与偏振片的透射轴的关系的立体图。
图25是以往的视差屏障方式的三维显示装置中的视场角特性。
图26是表示本发明的视差屏障方式的三维显示装置中的液晶的取向轴与偏振片的透射轴的关系的立体图。
图27是本发明的视差屏障方式的三维显示装置中的视场角特性。
标号说明
10-第一衬底，11-第一衬底取向轴，20-第二衬底，21-第二衬底取向轴，30-第一偏振片，31-第一偏振片透射轴，40-第二偏振片，41-第二偏振片透射轴，50-第三偏振片，51-第三偏振片透射轴，60-扫描线，70-图像信号线，80-TFT衬底取向轴，90-向错，100-TFT衬底，101-第一基底膜，102-第二基底膜，103-半导体层，104-栅极绝缘膜，105-栅电极，106-第一层间绝缘膜，107-源电极，108-无机钝化膜，109-有机钝化膜，110-公共电极，111-第二层间绝缘膜，112-像素电极，113-取向膜，120-TFT，130-通孔，140-狭缝，200-对置衬底，201-滤色器，202-黑矩阵，203-保护膜，210-外部导电膜，300-液晶层，301-液晶分子，600-屏障图案，610-遮光区域，620-透射区域，1000-屏障面板，2000-粘结材料，3000-液晶显示面板，3100-像素透射区域，4000-背光源，S-源部，D-漏部，L-左眼用像素
具体实施方式
以下使用实施例详细说明本发明。
[实施例1]
图1是本发明实施例1中的像素的俯视图。在图1中，由扫描线60和图像信号线70包围的区域是像素。如在图22说明的那样，像素区域整体由公共电极110覆盖。在图1中，用虚线示出了TFT120和通孔130的位置。但是，这些位置是例示。
在像素内，在公共电极110的下侧，隔着未图示的第二层间绝缘膜，呈矩形地形成有未图示的像素电极。在与像素电极对应的部分的公共电极110上形成有狭缝140。狭缝140具有弯曲部，夹持弯曲部而存在右侧狭缝1401和左侧狭缝1402。
在图1中，TFT衬底100的取向轴与x方向成45度。此外，对置衬底200的取向轴也与TFT衬底100的取向轴为相同方向。取向轴与右侧狭缝1401交叉的角、取向轴与左侧狭缝1402交叉的角处于以取向轴为基准对称的关系。图2是表示该状态的示意图。图2的(a)示出了右侧狭缝1401与取向轴80的关系，右侧狭缝1401与取向轴80以θ1的角度交叉。图2的(b)示出了左侧狭缝1402与取向轴80的关系，左侧狭缝1402与取向轴80以θ2的角度交叉。成为θ1＝-θ2的关系。
这样，使狭缝140的方向与取向轴80的方向不同是为了：在公共电极110与像素电极之间施加电压时，在规定的区域中使液晶分子的旋转方向一致。即，在向像素电极施加电压的情况下，液晶分子夹持狭缝的弯曲部，在左右向不同的方向旋转。
图1的特征为：在IPS方式中，由于在一个像素中形成液晶的旋转不同的两个领域(domain)，所以即使是取向轴80为与水平方向成45度的方向，也能够实现视场角均匀的IPS方式的液晶显示面板。因此，由于在液晶屏障面板中也能够将第一衬底和第二衬底的取向轴设为45度，所以能够实现水平方向上视场角特性优异的三维液晶显示装置。也就是说，能够减小串扰并扩大能够视觉识别三维图像的区域。此外，在本实施例以后，将取向轴设为与水平方向成45度的方向，但也包含40度至50度的范围。而且，即使设为使取向轴在35度至55度的范围内倾斜，也能够得到本申请的发明效果。
[实施例2]
实施例1的像素结构中，在狭缝140的弯曲部，液晶分子的旋转方向不确定，在该区域中，产生所谓的向错(disclination)90，并使像素的透射率下降。图3是表示该情况的像素的俯视图。在图3中，在施加了剖面线的部分产生了向错90。向错的产生区域是包含狭缝端部的框状区域和连结弯曲部的带状区域。向错中的包含狭缝端部的像素的框状区域是无法避免的，连结弯曲部的带状区域是一个问题。
本实施例为了应对这一问题，消除像素中的弯曲部的存在，可将取向轴设为45度而不使像素的透射率下降。为此，在本实施例中，通过组合狭缝斜率不同的第一像素A和第二像素B，保持了视场角的均匀性。
以往也存在通过组合第一像素和第二像素来使视场角均匀的结构。但是，在IPS方式的液晶显示装置中，使取向轴相对于水平方向或垂直方向成不同的规定角度，为了提高显示区域的空间效率，像素外形不得不设为具有相对于图像信号线的延伸方向倾斜的边的平行四边形。在该情况下，图像信号线的延伸方向也按像素倾斜。
图4是表示第一像素A的俯视图。像素形成于由扫描线60和图像信号线70包围而成的区域这一点与图1相同。另外，公共电极110覆盖像素整体这一点也与图1相同。在图4中形成于公共电极110的狭缝140全部为相同方向，不存在弯曲部。因此，由于不存在由弯曲部导致的向错，相应地，像素的透射率提高。
在图4中，取向轴80的方向相对于水平方向成45度。图5是表示图4中的狭缝140的长轴方向与取向轴80的关系的俯视图。在图5中，狭缝140的长轴方向与取向轴80形成的角度为θ1。由于像素A中的狭缝140全部为相同方向，所以像素A中的液晶分子的旋转方向为相同方向。优选的是，角度θ1为5度至15度。
图6是表示第二像素B的俯视图。图6与图4的不同点为公共电极110的狭缝140的长轴方向与取向轴80形成的角度。在图6中，取向轴80的方向也相对于水平方向成45度。图7是表示图6中的狭缝140的长轴方向与取向轴80的关系的俯视图。在图7中，狭缝140的长轴方向与取向轴80形成的角度为θ2。由于像素B中的狭缝全部为相同方向，所以像素B中的液晶分子的旋转方向为相同方向。
狭缝的长轴方向与取向轴80形成的角度在图5中为θ1，在图7中为θ2，θ1与θ2的关系为θ1＝-θ2。因此，液晶分子的旋转方向在像素A和像素B成为相反方向。在本发明中，在像素A和像素B中，尽管狭缝的长轴方向与取向轴形成的角度不同，像素的外形设为长方形或者正方形。结果，在像素A和像素B中，存在亮度和像素电容不同的情况。另外，虽然在像素A和像素B视场角特性不同，为了减小该影响，在本发明中，通过将像素A和像素B的配置设为如在后面说明的、特别的配置，由此在抑制显示不均匀的同时实现视场角特性的均匀化。
在像素A和像素B亮度不同的情况下，能够进行如下对策。
(1)使狭缝140的长度α变化。由于狭缝140的长度α越大越能够使透射率提高，在像素A、像素B的任一个中，加长或缩短狭缝的长度即可。
(2)在像素A、像素B的任一个中使狭缝140的宽度w1、狭缝140与狭缝140的间隔w2变化。虽然透射率最大的区域是狭缝140的边界附近，但由于在形成有狭缝140和ITO的部分透射率稍有不同，所以通过改变狭缝140的宽度w1和狭缝140与狭缝140的间隔w2之比，能够改变像素的透射率。
(3)在狭缝140的短边部附近，存在液晶分子的旋转方向不确定的区域，在该部分产生向错。当在像素A和像素B向错的产生方式不同时，在像素A和像素B产生亮度差。图5中的狭缝140的短边与取向轴形成的角度θ3、图7中的狭缝140的短边与取向轴形成的角度θ3的值不同。图5中的θ3小于90度，图7中的θ3大于90度。
发明人发现了θ3对像素的亮度具有大的影响。图8是示出了在像素的尺寸为40μm×30μm的情况下θ3与亮度的关系的表。在图8中，将θ3为82度的情况下作为100％来进行比较。
即，如图5和图7所示，当将狭缝140设为简单的长方形时，由于在像素A和像素B中θ3不同，像素A和像素B产生亮度差。通过在像素A和像素B中使θ3一致，能够使亮度均匀化。在该情况下，例如当将θ3统一成90度时，虽然亮度稍微下降，但容易管理。
(4)即使采用以上对策而亮度的均匀性仍不充分的情况下，通过改变黑矩阵202的开口区域3100的面积，能够调整像素A和像素B的亮度差。图9的(a)和图9的(b)是基于黑矩阵202调整像素的亮度的例子。不言而喻的是，图9的(a)比图9的(b)亮度大。
为了使狭缝140的斜率不同或像素间的亮度的均匀化，有时在像素A和像素B中像素电容变得不同。在该情况下，首先，在由黑矩阵202覆盖的区域中调整像素电容。在仅进行由黑矩阵覆盖的区域中的电容调整仍不充分的情况下，通过黑矩阵的开口区域3100中的狭缝140的形状调整像素电容。在该情况下，由于对像素的亮度产生影响，例如通过改变如上述(4)所示的黑矩阵202的开口部3100的面积等，能够调整像素间的亮度。
在像素A和像素B中视场角特性不同。为了作为画面整体使视场角特性均匀化，像素的配置是重要的。图10是以往的基于两种像素的用于视场角均匀化的像素配置。在以往例中，在通过在第一像素和第二像素中改变像素电极或公共电极的倾斜方向而使视场角均匀化的方法中，需要设为像素的纵向倾斜的平行四边形。该情况下的平行四边形的纵轴为相对于画面的y轴方向倾斜的形状。因此，在以往例中，第一像素A和第二像素B不得不如图9那样按每行配置相同的像素。但是，在图9这样的配置中，容易产生画面的带状不均匀。
图11是本发明中的第1配置例。图11是按一个像素将像素A和像素B配置成棋盘状(checkers-pattern)的例子。可以说该配置是不均匀最不明显的配置。
图12是本发明的第2配置例，是以沿横向排列的两个像素A和像素B为单位，并将其配置成棋盘状的例子。图13是本发明的第3配置例，是以沿纵向排列的两个像素A和像素B为单位，并将其配置成棋盘状的例子。
图14是以往的基于两种像素的用于视场角均匀化的像素配置，是将像素设为三角形配置的例子。在该情况下，由于在以往例中不得不将像素的外形设为纵轴与画面的y轴方向倾斜的平行四边形，因此如图14所示，不得不在同一行中配置相同的像素。因此，在以往例中，容易产生画面的带状不均匀。
与之相对，在本发明中，由于能够将像素的外形设为长方形或正方形，能够设为更难以产生画面不均匀的配置。图15是本发明的第4配置例，配置成：在将扫描线延伸的方向设为第一方向，将图像信号线延伸的方向设为第二方向的情况下，沿第一方向交替配置像素A和像素B，且第一行的像素A与第二行的像素A在第一方向上偏移半个像素。
图16是本发明的第5配置例，配置成：在将扫描线延伸的方向设为x方向，将图像信号线延伸的方向设为y方向的情况下，像素A和像素B在x方向上交替配置，且第二行的像素A相对于第一行的像素A在+x方向上偏移半个像素，第三行的像素A相对于第二行的像素A在+x方向上偏移半个像素。
图17是本发明的第6配置例，配置成：在将扫描线延伸的方向设为x方向，将图像信号线延伸的方向设为y方向的情况下，像素A和像素B在x方向上交替配置，且第二行的像素A相对于第一行的像素A在-x方向上偏移半个像素，第三行的像素A相对于第二行的像素A在-x方向上偏移半个像素。
如图11-13和图15-17所示，根据本发明的像素结构，可设为减小画面不均匀的像素配置。
[实施例3]
使用狭缝140的长轴方向上的朝向不同的两种像素，在使视场角均匀的同时应对由于存在两种不同的像素而导致的画面不均匀的手段并不限于IPS方式的液晶显示面板的取向轴的角度为45度的情况。图18和图19是液晶显示面板的取向轴80的方向为水平方向的情况的例子。图18是像素的狭缝140的长轴朝向相对于水平方向绕着顺时针方向倾斜了θ1的情况下的例子，图19是像素的狭缝的长轴朝向相对于水平方向绕着逆时针方向倾斜了θ2的情况下的例子。成为θ1＝-θ2的关系，θ1的优选角度为5度至15度。
在将具有图18所示的狭缝140的像素设为像素A，将具有图19所示的狭缝140的像素设为像素B的情况下，像素A、像素B的外形均为长方形或正方形。在该情况下，与在实施例2说明的同样地，在像素A和像素B中，亮度或像素电容不同。在像素A与像素B中亮度不同的情况下，如实施例2所示，能够采取如下等手段：(1)在像素间调整狭缝140的长度d。(2)在像素间调整狭缝140的宽度w1与狭缝和狭缝的间隔w2之比。(3)在两个像素间使狭缝140的短轴方向与取向轴方向80的角度θ3一致。优选的是，两种像素均将θ3设为90度。(4)在像素间调整黑矩阵的开口面积。
另外，在两个像素间像素电容不同的情况下，首先，通过调整在像素中由黑矩阵覆盖的区域的电极，使两个像素间的像素电容均匀。仅在该区域中像素电容的均匀化不充分的情况下，调整像素的透射区域中的狭缝140的形状。在该情况下，在两种像素间亮度不同的情况下，通过在两种像素间调整黑矩阵的开口面积，能够使亮度均匀。
由于该情况下的像素A和像素B为长方形或正方形，能够采用在实施例2说明过的图11至13或图15至图17的配置。因此，在使用两种不同像素的情况下也能够抑制画面的不均匀。
图18和图19是取向轴的朝向为水平方向即x轴方向的情况，但取向轴的朝向为y轴方向的情况下，也能够通过采用以上说明的手段，在抑制画面的不均匀的同时抑制像素间的像素的亮度差、像素电容之差，且使视场角均匀化。

Claims (14)

1.一种视差屏障方式的三维显示装置，具有IPS方式的液晶显示装置和TN方式的液晶屏障面板，所述液晶显示装置具有TFT衬底和对置衬底，所述液晶屏障面板具有第一衬底和第二衬底，所述视差屏障方式的三维显示装置的特征在于，
所述液晶显示装置的所述对置衬底和所述液晶屏障面板的所述第二衬底夹持偏振片而对置地配置，
所述液晶显示装置是在具有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，
所述像素形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，
所述狭缝具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一狭缝、所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二狭缝以及弯曲部，所述第一狭缝和所述第二狭缝夹持所述弯曲部而形成狭缝结构，
所述θ1与所述θ2为θ1＝-θ2的关系，
所述TFT衬底的所述取向轴为45度，
所述液晶屏障面板的所述第二衬底的取向轴为45度。
2.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，
在所述第一衬底上形成有带状电极，所述带状电极形成视差屏障图案。
3.一种视差屏障方式的三维显示装置，具有IPS方式的液晶显示装置和TN方式的液晶屏障面板，所述液晶显示装置具有TFT衬底和对置衬底，所述液晶屏障面板具有第一衬底和第二衬底，所述视差屏障方式的三维显示装置的特征在于，
所述液晶显示装置的所述对置衬底和所述液晶屏障面板的所述第二衬底夹持偏振片而对置地配置，
所述液晶显示装置是在具有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，
所述像素为长方形或正方形，并形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，
所述TFT衬底具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一像素、所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二像素，
所述θ1与所述θ2为θ1＝-θ2的关系，
所述第一像素与所述第二像素在所述第一方向上替换地配置，且在所述第二方向上替换地配置，
所述TFT衬底的所述取向轴与所述液晶屏障面板的所述第二衬底的所述取向轴一致或正交。
4.根据权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，
所述TFT衬底的所述取向轴相对于所述扫描线的方向成45度。
5.根据权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的长度与所述第二像素的所述狭缝的长度不同。
6.根据权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的宽度与所述第二像素的所述狭缝的宽度不同。
7.根据权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度、和所述第二像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度相等。
8.根据权利要求3所述的三维显示装置，其特征在于，
与所述第一像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积和与所述第二像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积不同。
9.一种视差屏障方式的三维显示装置，具有IPS方式的液晶显示装置和TN方式的液晶屏障面板，所述液晶显示装置具有TFT衬底和对置衬底，所述液晶屏障面板具有第一衬底和第二衬底，所述视差屏障方式的三维显示装置的特征在于，
液晶显示装置的所述对置衬底和所述液晶屏障面板的所述第二衬底夹持偏振片而对置地配置，
所述液晶显示装置是在具有像素的TFT衬底与具有黑矩阵的对置衬底之间夹持液晶的液晶显示装置，所述像素在呈平面状形成的像素电极之上形成有具有狭缝的公共电极，
所述像素为长方形或正方形，并形成于在第一方向上延伸而在第二方向上排列的扫描线与在第二方向上延伸而在第一方向上排列的图像信号线之间，
所述TFT衬底具有：所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ1的第一像素、和所述TFT衬底的取向轴与所述狭缝的长轴方向形成的角度为θ2的第二像素，
所述θ1与所述θ2为θ1＝-θ2的关系，
在第一行中所述第一像素与所述第二像素沿所述第一方向交替地替换配置，且在第二行中所述第一像素与所述第二像素沿所述第一方向交替地替换配置，所述第一行上的所述第一像素与所述第二行上的所述第一像素以在所述第一方向上偏移所述像素的所述第一方向上的直径的1/2的方式配置，
所述TFT衬底的所述取向轴与所述液晶屏障面板的所述第二衬底的所述取向轴一致。
10.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，
所述TFT衬底的所述取向轴相对于所述扫描线的方向成45度。
11.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的长度与所述第二像素的所述狭缝的长度不同。
12.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的宽度与所述第二像素的所述狭缝的宽度不同。
13.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，
所述第一像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度、和所述第二像素的所述狭缝的短边方向与所述取向轴形成的角度相等。
14.根据权利要求9所述的三维显示装置，其特征在于，
与所述第一像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积和与所述第二像素对应的所述对置衬底上的所述黑矩阵的开口面积不同。
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