[发明专利]液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示装置，涉及通过使用液晶透镜而能够进行三维显示的液晶显示装置。

背景技术

在液晶显示面板中设置有：TFT基板，呈矩阵状形成有像素电极和薄膜晶体管(TFT)等；和对置基板，与TFT基板相对并在与TFT基板的像素电极相对应的位置形成有彩色滤光片等，在TFT基板与对置基板之间夹持有液晶而形成显示区域。并且，按每个像素控制基于液晶分子的光的透射率，从而形成图像。由于液晶仅能够控制偏振光，所以来自背光源的光在入射到TFT基板之前被下偏振片偏振，且在经由液晶层控制之后，在上偏振片中再次受到偏振而向外部出射。因而，来自液晶显示面板的出射光是偏振光。

目前提出有各种使在液晶显示面板中形成的图像三维化的方法。尤其是，在液晶显示面板之上配置液晶透镜的方法，由于不需要特殊的眼镜来识别三维图像，并且能够切换二维图像和三维图像等，所以特别是在小型的显示装置中备受瞩目。

在“专利文献1”中记载有液晶透镜通过如下方式形成透镜的结构，即：在上基板和下基板之间夹持液晶分子，在上基板上长方形地形成上基板电极图案，在下基板上形成满平面的下基板电极图案，液晶分子沿着通过对上基板电极图案和下基板电极图案施加电压而形成的电场取向，由此形成透镜。

在“专利文献2”中记载有如下结构，即：在利用由上基板电极图案和下基板电极图案之间的纵向电场形成的电场的液晶透镜中，上基板电极图案和下基板电极图案为相同的图案，但在上基板和下基板中旋转90度地配置。由此，根据对上基板电极图案和下基板电极图案施加电压的施加方法，能够使透镜的朝向旋转90度，从而，在画面为横向和纵向的任一情况下均能够进行三维显示。

专利文献1：日本专利第2862462号公报

专利文献2：日本特表2009-520231号公报

发明内容

图11和图12是液晶透镜10和使用了液晶透镜10的3D显示的概要。此外，在本说明书中，2D显示是指二维显示，3D显示是指三维显示。液晶透镜10在利用形成有电极的2张基板夹入液晶的结构方面，是与液晶显示元件相同的结构。但是，由于不是如所谓显示用液晶显示器那样控制偏振方向的用途，所以不使用偏振片。

图11是表示形成在夹入有液晶的2张基板上的电极的概要的图。用实线描绘成横长矩形的图案是下基板30的电极。用虚线描绘的长方形是上基板20的电极。描绘有A、B文字的长方形表示从外部施加电压的电极端子，将电极端子和上述基板的电极连结起来的线表示配线。而且，在本说明书中，还将与电极端子A连接的电极称为电极A，将与电极端子B连接的电极称为电极B。此处，上下基板的图案没有本质性限制，因此也可以相反。因为需要使光透射，所以至少使覆盖显示部整体的虚线的电极由ITO等透明电极形成。

图11中用P表示的箭头是上下基板的摩擦方向，所夹入的液晶在未被施加电压的状态下以长轴侧朝向该箭头方向的方式取向。图12是图11中的Y-Y线剖视图。下基板30侧的电极被设定成，配置于液晶透镜10之下的LCD的2个像素配置在两个电极之间。实际上2个像素的节距和电极节距不同，根据假设的视点位置适当地设计。

图12是使上下电极为相同电压的情况、即没有对液晶施加电压的状态，表示液晶透镜10为OFF的状态。此时液晶全部朝向通过摩擦所限制的取向方向，因此液晶透镜10对于透射光是光学性均匀的介质，没有任何作用。即显示用LCD的二维图像被原样输出。

图13是对液晶透镜10的上下电极施加电压而使液晶的取向方向变化的状态，是液晶透镜10为ON的状态。此时，与通常的LCD同样地为了防止液晶劣化而施加交流电压。由于上基板20的电极是满面电极，下电极是局部存在的电极，所以施加于液晶的电场在图中纵横方向上不均匀，沿着从下部的局部存在的电极朝向上部的满面电极的放射状(抛物线状)的电场，液晶异分子也成为如图所示那样的放射状的取向。

液晶分子50具有多折射性，通过光的偏振光中，分子的长度方向(长轴方向)的成分是非常光并且折射率高，与其正交的成分是常光并且折射率比非常光低。位于两者之间的角度可以考虑利用向量分解的方法分解成非常光成分和常光成分。根据该多折射性，向下基板30入射的入射光如图13所示那样折射。即，图13所示的液晶透镜10表示与凸透镜相同的光学特性。