WO2013031592A1

WO2013031592A1 - 立体表示装置

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Publication number: WO2013031592A1
Application number: PCT/JP2012/071149
Authority: WO
Inventors: 岳洋村尾; 拓人吉野; 福島　浩; 知男高谷
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-22
Publication date: 2013-03-07
Also published as: US20140168549A1; JP2014211458A

Abstract

　クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示時の解像度低下なしに２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる縦横対応の立体表示装置を提供することを、目的とする。スイッチ液晶パネル（１４）は、透過部（５２）と遮光部（５０）とが交互に並ぶ視差バリア（４８）を実現する。スイッチ液晶パネルは、一対の基板（３０，３２）を備える。各基板には、駆動電極（３６，４２）と補助電極（３８，４４）が交互に並んでいる。スイッチ液晶パネルを正面から見たときに、一方の基板に形成された駆動電極及び補助電極が、他方の基板に形成された駆動電極及び補助電極に直交している。透過部と遮光部とが交互に並ぶ方向で、透過部の開口幅が画素（２８）の開口幅以上である。

Description

立体表示装置

　本発明は、スイッチ液晶パネルを備えた立体表示装置に関する。

　従来から、特殊なメガネを使用せずに、観察者に立体画像を見せる方法として、視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式が知られている。例えば、特開２００４－２６４７６０号公報（特許文献１）には、光を透過させる開口と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルを有する立体映像表示装置が開示されている。しかしながら、視差バリア方式では、２Ｄ表示時の解像度を低下させることなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることができるが、遮光部で光を遮蔽することにより、立体表示に必要な左右の画像を分離させるため、３Ｄ表示時の輝度が２Ｄ表示時に対して５０％以下となってしまう。

　一方、レンチキュラーレンズ方式はレンズシートを表示パネルの上に貼り付け、レンズの集光効果により画像を分離するため、３Ｄ表示時の輝度は２Ｄ表示時と同等以上を確保できる反面、２Ｄ表示時においても集光効果が発現してしまうため、水平方向の解像度が１／２以下（視点数がＮなら解像度は１／Ｎ）となってしまう。

　このように、視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式とでは、一長一短がある。これらのトレードオフを改善しようとしたものに、液晶レンズ方式がある。例えば、特開２００４－２５８６３１号公報（特許文献２）や特表２００９－５２０２３１号公報（特許文献３）には、一対の基板間に電圧を印加し、これら一対の基板間に封入された液晶層内に疑似的なレンズを形成する立体表示装置が開示されている。しかしながら、特許文献２，３に記載の立体表示装置においては、隣り合う２つのレンズの境界部分において、所望のレンズ効果が発揮され難く、クロストーク率の悪化を伴う。また、画像分離も液晶レンズによる集光だけで行うため、十分な集光効果を得るためには、液晶層の厚みを大きくしなければならず、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切替速度が遅くなるという問題がある上、セル厚を一定に保持することも格段に難しく、量産性に欠けるという問題がある。

　本発明の目的は、クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示時の解像度の低下なしに２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる縦横対応の立体表示装置を提供することにある。

　本発明の立体表示装置は、複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、前記スイッチ液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板間に封入された液晶層と、前記一対の基板のそれぞれに複数形成された駆動電極と、前記一対の基板のそれぞれに複数形成されて、前記駆動電極と交互に配置される補助電極とを備え、前記スイッチ液晶パネルを正面から見たときに、前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極が、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に対して直交しており、前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に印加する電圧とは異なる電圧を、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極に印加することにより、前記遮光部を形成し、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である。

　本発明の縦横対応の立体表示装置においては、クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示時の解像度の低下なしに２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる。

図１は、本発明の実施形態としての立体表示装置の概略構成の一例を示す模式図である。図２は、図１に示す立体表示装置が備えるスイッチ液晶パネルの概略構成の一例を示す断面図であって、図３のＩＩ－ＩＩ断面図である。図３は、図１に示す立体表示装置が備えるスイッチ液晶パネルの概略構成の一例を示す断面図であって、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。図４は、図２に示すスイッチ液晶パネルが備える一方の基板に形成された駆動電極と補助電極を示す平面図である。図５は、図２に示すスイッチ液晶パネルが備える他方の基板に形成された駆動電極と補助電極を示す平面図である。図６は、図２に示すスイッチ液晶パネルに視差バリアが実現された状態を示す断面図であって、ＩＩ－ＩＩ断面に相当する断面図である。図７は、図３に示すスイッチ液晶パネルに視差バリアが実現された状態を示す断面図であって、ＩＩＩ－ＩＩＩ断面に相当する断面図である。図８は、図２に示すスイッチ液晶パネルが備える駆動電極と画素との位置関係を示す断面図である。図９は、図２に示すスイッチ液晶パネルが備える駆動電極と画素との位置関係を示す平面図である。図１０は、輝度と角度ηとの関係を示すグラフである。図１１は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸の関係を示す説明図である。図１２は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸の関係を示す説明図である。図１３は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸が図１１に示す場合の輝度比と角度ηとの関係を示すグラフである。図１４は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸が図１２に示す場合の輝度比と角度ηとの関係を示すグラフである。図１５は、クロストーク率と角度ηとの関係を示すグラフである。図１６は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸が図１１に示す場合のクロストーク率と角度ηとの関係を示すグラフである。図１７は、表示パネルの表面側に位置する偏光板の吸収軸と、スイッチ液晶パネルにおいてランドスケープ表示の際の遮光部を形成する電極が設けられた基板の配向膜の配向軸が図１２に示す場合のクロストーク率と角度ηとの関係を示すグラフである。図１８は、表示パネルにおけるサブ画素の配列の一例を示す平面図である。図１９は、表示パネルにおけるサブ画素の配列の他の一例を示す平面図である。

　本発明の一実施形態に係る立体表示装置は、複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、前記スイッチ液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板間に封入された液晶層と、前記一対の基板のそれぞれに複数形成された駆動電極と、前記一対の基板のそれぞれに複数形成されて、前記駆動電極と交互に配置される補助電極とを備え、前記スイッチ液晶パネルを正面から見たときに、前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極が、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に対して直交しており、前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に印加する電圧とは異なる電圧を、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極に印加することにより、前記遮光部を形成し、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である（第１の構成）。

　第１の構成においては、遮光部によって左眼用画像と右眼用画像を分離させることができるため、液晶レンズ方式とは異なり、クロストーク率が悪化するのを防ぐことができる。

　また、透過部と遮光部とが交互に並ぶ方向において、透過部の開口幅を画素の開口幅以上に設定することにより、透過部の範囲内で集光効果を発揮させることができる。その結果、輝度が向上する。

　また、視差バリア方式と同等の液晶層の厚みで集光効果を発揮できるため、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切替にかかる応答速度も遅くなることはない。第１の構成においては、液晶層が厚くなるのを回避できる。

　なお、透過部の開口幅が画素の開口幅よりも小さいと、集光できる光量が不足するため、２Ｄ表示に対して５０％以上の輝度を達成することができなくなる。したがって、透過部の開口幅を画素の開口幅よりも大きくすれば、集光できる光量が増えるので、目的とする集光効果を得ることができる。

　また、視差バリアが形成されていない状態では、集光効果が発揮されないので、２Ｄ表示の解像度を低下させることなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることができる。

　第２の構成は、前記第１の構成において、前記透過部の開口幅が、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの前記画素の間隔と同じになっている構成である。このような構成においては、透過部の集光効果を高めることができる。

　第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、前記透過部の開口幅をＳとし、前記画素の開口幅をＡとし、前記画素の間隔をＰとした場合に、以下の式（１）を満たす構成である。
Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ－Ａ）・・・（１）
　透過部の開口幅が式（１）に基づいて設定される上限を超えると、隣の画素からの光を十分に遮光できなくなるため、クロストーク率が悪化してしまう。しかしながら、透過部の開口幅の上限が式（１）に基づいて設定される場合には、このような不具合を回避することができるので、クロストークが悪化するのを防ぐことができる。

　第４の構成は、前記第１～第３の構成の何れか１つにおいて、前記表示パネルと前記スイッチ液晶パネルとの間に配置される偏光板と、前記一対の基板の一方に形成される配向膜とをさらに備え、前記偏光板の吸収軸が前記配向膜の配向軸に平行とされている構成である。このような構成においては、例えば、配向膜を有する一方の基板に形成された駆動電極の長手方向にサブ画素が並ぶ場合において、他方の基板に形成された駆動電極と対応する位置に遮光部が形成された状態における集光効果を抑制しながら、一方の基板に形成された駆動電極と対応する位置に遮光部が形成された状態における集光効果を得ることができる。

　第５の構成は、前記第４の構成において、前記一対の基板のうち、前記配向膜を有する基板に形成された前記駆動電極と対応する位置に前記遮光部が形成された状態で、前記表示パネルの表示領域が横長とされている構成である。このような構成においては、所謂ポートレート表示における集光効果を抑制しながら、所謂ランドスケープ表示における集光効果を得ることができる。

　第６の構成は、前記第４の構成において、前記一対の基板のうち、前記配向膜を有する基板に形成された前記駆動電極と対応する位置に前記遮光部が形成された状態で、前記表示パネルの表示領域が縦長とされている構成である。このような構成においては、所謂ランドスケープ表示における集光効果を抑制しながら、所謂ポートレート表示における集光効果を得ることができる。

　第７の構成は、前記第４～第６の構成の何れか１つにおいて、前記液晶層のリタデーションがファーストミニマムに設定されている構成である。このような構成においては、液晶層において、一対の基板の一方に形成された駆動電極と補助電極との間に対応する部分（線間領域）においても、液晶分子が応答し易くなる。その結果、遮光部が光漏れするのを低減させることができる。

　第８の構成は、前記第７の構成において、前記液晶層の誘電率異方性が４以上とされている構成である。このような構成においては、液晶層において、一対の基板の一方に形成された駆動電極と補助電極との間に対応する部分（線間領域）においても、液晶分子がさらに応答し易くなる。その結果、遮光部が光漏れするのをさらに低減させることができる。

　以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係る立体表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

　［実施形態］
　図１には、本発明の第１の実施形態としての立体表示装置１０が示されている。立体表示装置１０は、表示パネル１２と、スイッチ液晶パネル１４と、偏光板１６，１８，２０とを備える。

　表示パネル１２は、液晶パネルである。表示パネル１２は、アクティブマトリクス基板２２と、対向基板２４と、これらの基板２２，２４の間に封入された液晶層２６とを備える。表示パネル１２において、液晶の動作モードは任意である。

　表示パネル１２は、複数の画素２８（図８参照）を有する。複数の画素２８は、例えば、マトリクス状に形成されている。複数の画素２８が形成された領域が、表示パネル１２の表示領域になる。

　表示パネル１２においては、後述する図８に示すように、観察者の右眼に映る画像（右眼用画像）を表示する画素２８の列と、観察者の左眼に映る画像（左眼用画像）を表示する画素２８の列とが、表示パネル１２の横方向に交互に配置されている。換言すれば、右眼用画像と左眼用画像が、それぞれ、画素列毎に（ストライプ状に）分割される。そして、これらストライプ状に分割された右眼用画像及び左眼用画像を交互に並べた合成画像が、表示パネル１２の表示領域に表示される。

　表示パネル１２の厚さ方向一方には、スイッチ液晶パネル１４が配置されている。図２及び図３に示すように、スイッチ液晶パネル１４は、一対の基板３０，３２と、液晶層３４とを備える。

　一方の基板３０は、例えば、低アルカリガラス基板等である。一方の基板３０においては、図４に示すように、駆動電極３６と補助電極３８が交互に並んで配置されている。各電極３６，３８は、例えば、インジウム酸化錫膜（ＩＴＯ膜）等の透明な導電膜である。

　駆動電極３６と補助電極３８は、それぞれ、一方の基板３０の縦方向（表示パネル１２の表示領域の縦方向）に略一定の幅寸法で延びている。換言すれば、駆動電極３６と補助電極３８は、一方の基板３０の横方向（表示パネル１２の表示領域の横方向）に交互に並んでいる。なお、この場合の表示パネル１２の表示領域の縦方向及び横方向とは、ランドスケープ表示（横方向長さが縦方向長さよりも大きい）における表示領域の縦方向及び横方向をいう。

　駆動電極３６と補助電極３８は、配向膜４０で覆われている。配向膜４０は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。

　他方の基板３２は、例えば、低アルカリガラス基板等である。他方の基板３２においては、図５に示すように、駆動電極４２と補助電極４４が交互に並んで配置されている。各電極４２，４４は、例えば、インジウム酸化錫膜（ＩＴＯ膜）等の透明な導電膜である。

　駆動電極４２と補助電極４４は、それぞれ、他方の基板３２の横方向（表示パネル１２の表示領域の縦方向）に略一定の幅寸法で延びている。換言すれば、駆動電極４２と補助電極４４は、他方の基板３２の縦方向（表示パネル１２の表示領域の横方向）に交互に並んでいる。なお、この場合の表示パネル１２の表示領域の縦方向及び横方向とは、ポートレート表示（縦方向長さが横方向長さよりも大きい）における表示領域の縦方向及び横方向をいう。

　駆動電極４２と補助電極４４は、配向膜４６で覆われている。配向膜４６は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。

　液晶層３４は、一対の基板３０，３２間に封入されている。スイッチ液晶パネル１４において、液晶の動作モードは、ＴＮモードである。

　液晶層３４のリタデーション（Δｎ・ｄ）は、例えば、ファーストミニマムに設定されている。ここで、Δｎは屈折率異方性であり、液晶分子の長軸の屈折率と短軸の屈折率との差を示す。また、ｄは液晶層３４の厚さであり、セルギャップを示す。

　液晶層３４の誘電率異方性Δεは、例えば、４以上に設定されている。ここで、Δεは液晶分子の長軸の誘電率と短軸の誘電率との差である。

　立体表示装置１０においては、視差バリアがスイッチ液晶パネル１４に実現される。図６を参照しながら、視差バリア４８について説明する。視差バリア４８を実現する場合、補助電極３８と、駆動電極４２（図５参照）と、補助電極４４とを同じ電位（例えば、０Ｖ）にし、駆動電極３６をこれらの電極３８，４２，４４とは異なる電位（例えば、５Ｖ）にする。これにより、駆動電極３６と対向電極（駆動電極４２と補助電極４４）との間に存在する液晶分子の向きが変化する。そのため、液晶層３４において、駆動電極３６と対向電極（駆動電極４２と補助電極４４）との間に位置する部分が遮光部５０として機能し、隣り合う２つの遮光部５０の間が透過部５２として機能する。その結果、遮光部５０と透過部５２とが交互に並ぶ視差バリア４８が実現される。遮光部５０と透過部５２とが交互に並ぶ方向は、ランドスケープ表示における表示パネル１２の表示領域の横方向である。

　スイッチ液晶パネル１４において視差バリア４８を実現するときに、各電極３６，３８，４２，４４に電圧を印加する方法としては、例えば、駆動電極３６に印加する電圧と、他の電極３８，４２，４４に印加する電圧とを逆位相にする方法であってもよいし、駆動電極３６に電圧を印加するとともに、他の電極３８，４２，４４を接地する方法であってもよい。印加する電圧としては、例えば、５Ｖの矩形波等がある。

　また、立体表示装置１０においては、視差バリア４８の他にも、視差バリア５４をスイッチ液晶パネル１４に実現できる。図７を参照しながら、視差バリア５４について説明する。視差バリア５４を実現する場合、駆動電極３６（図４参照）と、補助電極３８と、補助電極４４とを同じ電位（例えば、０Ｖ）にし、駆動電極４２をこれらの電極３６，３８，４４とは異なる電位（例えば、５Ｖ）にする。これにより、駆動電極４２と対向電極（駆動電極３６と補助電極３８）との間に存在する液晶分子の向きが変化する。そのため、液晶層３４において、駆動電極４２と対向電極（駆動電極３６と補助電極３８）との間に位置する部分が遮光部５６として機能し、隣り合う２つの遮光部５６の間が透過部５８として機能する。その結果、遮光部５６と透過部５８とが交互に並ぶ視差バリア５４が実現される。遮光部５６と透過部５８とが交互に並ぶ方向は、ポートレート表示における表示パネル１２の表示領域の縦方向である。

　スイッチ液晶パネル１４において視差バリア５４を実現するときに、各電極３６，３８，４２，４４に電圧を印加する方法としては、例えば、駆動電極４２に印加する電圧と、他の電極３６，３８，４４に印加する電圧とを逆位相にする方法であってもよいし、駆動電極４２に電圧を印加するとともに、他の電極３６，３８，４４を接地する方法であってもよい。印加する電圧としては、例えば、５Ｖの矩形波等がある。

　立体表示装置１０においては、視差バリアがスイッチ液晶パネル１４に実現された状態で、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像を交互に並べた合成画像が、表示パネル１２の表示領域に表示される。これにより、観察者の右眼には右眼用画像のみが届き、観察者の左眼には左眼用画像のみが届く。その結果、観察者は、特殊なメガネを使用せずに、立体画像を見ることができる。

　立体表示装置１０においては、視差バリアがスイッチ液晶パネル１４に実現されていない状態で、表示パネル１２に平面画像を表示すれば、平面画像を観察者に見せることができる。

　スイッチ液晶パネル１４においては、図８に示す透過部５２の開口幅（透過部５２と遮光部５０とが交互に並ぶ方向の寸法）Ｓが以下の式（１）を満たしている。
Ａ≦Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ－Ａ）・・・（１）
　なお、式（１）において、Ａは画素２８の開口幅（透過部５２と遮光部５０とが交互に並ぶ方向の寸法）であり、Ｐは透過部５２と遮光部５０とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの画素２８の間隔（画素ピッチ）である（図８参照）。

　画素２８は、図９に示すように、複数のサブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを有してもよい。図９に示す例では、複数のサブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが、ランドスケープ表示における表示パネル１２の表示領域の縦方向に並んでいる。画素２８が複数のサブ画素２８Ｒ,２８Ｇ，２８Ｂを有する場合、図８に示す画素２８の開口幅Ａは、図９に示すように、サブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂの開口幅（透過部５２と遮光部５０とが交互に並ぶ方向の寸法）となる。

　透過部５２の開口幅Ｓが式（１）に示す下限値（画素２８の開口幅Ａ、即ち、サブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂの開口幅Ａ）以上になっていれば、図６に示すように、透過部５２に疑似的なレンズが形成される。これにより、透過部５２が集光効果を発揮する。その結果、輝度が向上する。

　透過部５２の開口幅Ｓが式（１）に示す上限値（画素ピッチＰと、この画素ピッチＰから画素２８の開口幅Ａを減算した値とを加算した値）よりも大きくなると、透過部５２が集光効果を発揮し難くなる。

　透過部５２の開口幅Ｓが式（１）に示す上限値よりも大きくなると、隣の画素２８の光が十分に遮光できなくなる。そのため、クロストーク率が悪化する。従って、透過部５２の開口幅Ｓを式（１）に示す上限値以下にすることにより、クロストーク率が悪化するのを防ぐことができる。

　本実施形態の立体表示装置１０について、表示パネル１２に表示される合成画像を見る角度と、輝度比との関係を調べる実験（実験１）を行った。ここで、輝度比とは、例えば、視差バリア４８がスイッチ液晶パネル１４に実現されているときの輝度（３Ｄ表示時の輝度）と、視差バリア４８がスイッチ液晶パネル１４に実現されていないときの輝度（２Ｄ表示時の輝度）との比率である。３Ｄ表示時の輝度は、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現した状態で、左眼用画像を黒表示し、且つ、右眼用画像を白表示した場合の輝度である。２Ｄ表示時の輝度は、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現していない状態で、表示パネル１２の表示領域を白表示した場合の輝度である。図１０を参照しながら、輝度比について、もうすこし詳しく説明する。図１０には、角度ηと輝度との関係を示すグラフが示されている。角度ηは、例えば、表示パネル１２を真正面から見た位置を基準にし、そこから左右に傾けた角度である。図１０において、グラフＧ１は、右眼用画像を黒表示するとともに左眼用画像を白表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示し、グラフＧ２は、右眼用画像を白表示するとともに左眼用画像を黒表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示し、グラフＧ３は、右眼用画像と左眼用画像をそれぞれ黒表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示す。３Ｄ表示を見るのに適した位置（アイポイント）がある。左眼のアイポイントは、グラフＧ１において輝度が最大となる位置であり、このときの角度は－η０である。右眼のアイポイントは、グラフＧ２において輝度が最大となる位置であり、このときの角度は＋η０である。以下、輝度比とは、アイポイントにおける輝度比をいうものとする。

　実験１において、透過部５２の配設ピッチは１５４．２８５μｍであった。実験１は、透過部４６の開口幅Ｓが、５５μｍ、６６μｍ、７７μｍ、８８μｍ及び９８μｍである場合について行った。液晶層３４の厚さは６．５μｍであった。画素ピッチＰは７７．２５μｍであった。画素２８の開口幅Ａは５４．２５μｍであった。液晶のΔｎは０．０７８であった。なお、液晶のΔｎは、液晶層３４の厚さが６．５μｍである場合のファーストミニマムに設定されていた。

　実験１は、図１１に示すように、表示パネル１２とスイッチ液晶パネル１４との間に配置された偏光板１８の吸収軸Ｄ１と、配向膜４０の配向軸Ｄ２とが平行となる場合（実施例）について行った。実施例において、吸収軸Ｄ１が表示パネル１２の表示領域の縦方向（ランドスケープ表示における縦方向）に延びる基準線Ｌと為す角度αは６３度であった。

　実験１は、図１２に示すように、偏光板１８の吸収軸Ｄ１と、配向膜４０の配向軸Ｄ２とが直交している場合（比較例）について行った。比較例においては、吸収軸Ｄ１が基準線Ｌと為す角度αは１５３度であった。

　実験１において、式（１）に基づいて設定される透過部５２の開口幅Ｓの範囲は、以下のようになる。
５４．２５≦Ｓ≦１００．２５
　実験１の結果を、図１３、図１４及び表１に示す。ここで、表１は、アイポイントにおける輝度比を示す。実験１において、アイポイントは略±５．５度の位置であった。

　図１３、図１４及び表１から明らかなように、実験１において、実施例では、集光効果が発現し、５０％以上の輝度比が得られるのに対して、比較例では、開口幅Ｓを広げても、輝度比は５０％までしかいかず、集光効果が得られていない。

　本実施形態の立体表示装置１０について、表示パネル１２に表示される合成画像を見る角度と、クロストーク率との関係を調べる実験（実験２）を行った。ここで、クロストーク率とは、例えば、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現した状態で、左眼用画像の画素２８と右眼用画像の画素２８の何れか一方を白表示し、他方を黒表示したときに、黒表示レベルが、バックグランド成分（両方とも黒表示）に対して、どの程度増加したかを示す。右眼用画像と左眼用画像の何れか一方に対して他方がどの程度映り込むかを示す指標になる。ここで、クロストーク率は、下式（２）、（３）に基づいて定義される。
ＬＸＴ＝｛（ＢＬ（η）－ＣＬ（η））／（ＡＬ（η）－ＣＬ（η））｝×１００・・（２）
ＲＸＴ＝｛（ＡＲ（η）－ＣＲ（η））／（ＢＲ（η）－ＣＲ（η））｝×１００・・（３）
　ここで、ＬＸＴは左眼のクロストーク率を示し、ＲＸＴは右眼のクロストーク率を示す。ηは、前述の角度ηを示す。図１０に示すように、ＡＬ（η）はグラフＧ１において左眼に映る画像の輝度を示し、ＡＲ（η）はグラフＧ１において右眼に映る画像の輝度を示し、ＢＬ（η）はグラフＧ２において左眼に映る画像の輝度を示し、ＢＲ（η）はグラフＧ２において右眼に映る画像の輝度を示し、ＣＬ（η）はグラフＧ３において左眼に映る画像の輝度を示し、ＣＲ（η）はグラフＧ３において右眼に映る画像の輝度を示す。上記の式（２）、（３）から得られるクロストーク率は、図１５に示すように、アイポイント（角度η＝±η０）で極小となる。以下、クロストーク率は、アイポイントにおけるクロストーク率をいうものとする。一般的にクロストーク率は低ければ低いほど、良好な３Ｄ表示が得られ、人体への影響も少なくできる。実験２の実験条件は、実験１の実験条件と同じである。実験２の結果を、図１６、図１７及び表２に示す。

　図１６、図１７及び表２から明らかなように、実験２において、実施例は、比較例に比して、透過部５２の開口幅Ｓを広げた場合であっても、クロストーク率の上昇を抑えることができる。

　実施例の構成では、ランドスケープ表示において輝度比の向上と低いクロストーク率を両立させることができたが、比較例の構成では、ランドスケープ表示において集光効果を発揮できない代わりに、ポートレート表示において集光効果を発揮してしまう。図１８に示すように、同じ色を発するサブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂがポートレート表示における表示パネル１２の表示領域の縦方向に並ぶ場合、ポートレート表示において集光効果が発揮されると、色割れが生じてしまうため、図１８に示すようなサブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂの配列が採用されている場合には、実施例の構成が必須となる。

　なお、図１９に示すように、ポートレート表示における表示パネル１２の表示領域の縦方向と横方向のそれぞれにおいて、サブ画素２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが所定の順番に並んでいる場合には、ポートレート表示において集光効果が生じても、色割れが起きるのを回避することができる。

　以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。

　例えば、前記実施形態において、表示パネル１２は、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、無機ＥＬパネル等であっても良い。

Claims

　複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、
　前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、
　前記スイッチ液晶パネルは、
　一対の基板と、
　前記一対の基板間に封入された液晶層と、
　前記一対の基板のそれぞれに複数形成された駆動電極と、
　前記一対の基板のそれぞれに複数形成されて、前記駆動電極と交互に配置される補助電極とを備え、
　前記スイッチ液晶パネルを正面から見たときに、前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極が、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に対して直交しており、
　前記一対の基板の一方に形成された前記駆動電極及び前記補助電極に印加する電圧とは異なる電圧を、前記一対の基板の他方に形成された前記駆動電極に印加することにより、前記遮光部を形成し、
　前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である、立体表示装置。
　前記透過部の開口幅が、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの前記画素の間隔と同じである、請求項１に記載の立体表示装置。
　前記透過部の開口幅をＳとし、前記画素の開口幅をＡとし、前記画素の間隔をＰとした場合に、以下の式（１）を満たす、請求項１又は２に記載の立体表示装置。
Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ－Ａ）・・・（１）
　前記表示パネルと前記スイッチ液晶パネルとの間に配置される偏光板と、
　前記一対の基板の一方に形成される配向膜とをさらに備え、
　前記偏光板の吸収軸が前記配向膜の配向軸に平行である、請求項１～３の何れか１項に記載の立体表示装置。
　前記一対の基板のうち、前記配向膜を有する基板に形成された前記駆動電極と対応する位置に前記遮光部が形成された状態で、前記表示パネルの表示領域が横長である、請求項４に記載の立体表示装置。
　前記一対の基板のうち、前記配向膜を有する基板に形成された前記駆動電極と対応する位置に前記遮光部が形成された状態で、前記表示パネルの表示領域が縦長である、請求項４に記載の立体表示装置。
　前記液晶層のリタデーションがファーストミニマムに設定されている、請求項４～６の何れか１項に記載の立体表示装置。
　前記液晶層の誘電率異方性が４以上である、請求項７に記載の立体表示装置。