(57)【要約】 【課題】  ３次元画像を表示する液晶表示装置において、ＩＰＳモードを用いた場合に、モアレの低減と高開口率を両立させる。【解決手段】  互いに直交する第１の方向と、第２の方向にアレイ状にサブピクセルが配置され、前記第２方向に複数のゲート線が配置され、前記液晶表示装置上には、前記第２の方向に光を振り分ける光学素子が配置され、前記液晶表示装置は前記液晶表示装置表面に概ね平行な電界により液晶分子が制御され、データ線が、前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で前記サブピクセルを斜めに分断するように配置されている。このように、データ線がサブピクセルを斜めに配置されることにより、データ線が第２方向に対して小さな角度をとることができるため、サブピクセルの第１方向の開口の長さを一定にしても、開口率を大幅に低下させることが無い。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、これらの基板に概ね平行な電界により液晶分子が制御される液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
互いに直交する第１の方向及び第２の方向にアレイ状に配置されたサブピクセルと、
前記第２の方向に光を振り分ける光学素子と、
前記第２の方向に延在するように配置されたゲート線と、
前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で、前記サブピクセルを斜めに分断するように、配置されたデータ線と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記サブピクセルは光が透過する開口部を有し、
この開口部には複数の第１電極、複数の第２電極及び単数の第３電極が配置され、
前記第１電極と前記第２電極とは、前記第２の方向に対して第１の角度で斜めに等間隔かつ交互に配置され、
前記第３電極は前記第２の方向に対して第２の角度で斜めに配置され、
前記電界は前記第１電極と前記第２電極との電位差により生ずるものであり、
前記データ線は絶縁膜を介して前記第３電極によって覆われた、
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１電極及び前記第２電極は、前記開口部において前記第３電極と交差する部分を有し、
前記第１電極及び前記第２電極が前記第３電極の一辺と交差する前記第２方向の位置は、当該第１電極及び当該第２電極が当該第３電極のもう一方の辺と交差する前記第２方向の位置と一致する、
請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第３電極は、前記交差する部分において前記第２方向に平行である、
請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１電極は個々の前記サブピクセルに応じた電圧が印加される画素電極であり、
前記第２電極及び前記第３電極は全ての前記サブピクセルに共通の電圧が印加される共通電極である、
請求項２、３又は４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１の基板は、前記サブピクセルごとにＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板であり、
前記第２の基板は、前記サブピクセルに対応したフィルタが形成されたカラーフィルタ基板であり、
前記光学素子は、前記第１の方向に軸方向を有する複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイシートであり、
前記ＴＦＴはゲート、ソース及びドレインを有し、
前記ゲート線は前記ゲートに接続され、前記データ線は前記ソースに接続され、前記画素電極は前記ドレインに接続された、
請求項２、３、４又は５記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、三次元映像を表示する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元映像いわゆる３Ｄ映像を表示可能なディスプレイの需要が急速に高まっている。三次元映像を表示させる技術は、過去から多くの研究がなされており、現在も活発に研究・開発がなされている。その中で、現在、最も有力視されている技術の一つに、両眼視差を用いる技術がある。
【０００３】
この両眼視差を用いた三次元映像表示装置は、大きく２つの方式に分類される。一つは専用のメガネを用いて左右の目に異なる映像を映し出す方式（以下「メガネ方式」という。）であり、もう一つは、専用のメガネを用いずに三次元映像表示装置から出力される左右異なる画像の光を空間的に分離して映し出す方式（以下「裸眼方式」という。）である。
【０００４】
前者のメガネ方式は、比較的大きな画面を複数の観察者が同時に見るのに適した方式であり、映画館やテレビなどに用いられている。後者の裸眼方式は、比較的小さな画面を一人の観察者が見るのに適した方式である。この裸眼方式は、専用のメガネを用いるという煩わしさがなく、手軽に三次元映像を見ることが可能であることから、携帯端末、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、ノート型コンピュータのディスプレイへの適用が期待されている。
【０００５】
裸眼方式の３次元映像が表示可能な液晶表示装置の一例として、特許文献１が開示する構成がある。特許文献１は、図２７に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に３×３の画素がマトリクス状に配置されており、１つの画素６が６個のサブピクセル６１（ＲＲ，ＲＬ，ＧＲ，ＧＬ，ＢＲ，ＢＬ）から構成される液晶表示装置を開示している。この液晶表示装置は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の光からなる二つのカラー画像を、６個のサブピクセル６１から構成される１画素６に、観察者の左目用及び右目用として映し出している。なお、サブピクセルＲＲは右目用の赤の画像を表示し、サブピクセルＲＬは左目用の赤の画像を表示する。同様にサブピクセルＧＲ，ＧＬ，ＢＲ，ＢＬはそれぞれ、右目用の緑、左目用の緑、右目用の青、左目用の青の画像を表示する。なお、図２７には、一部のゲート線Ｇ１〜Ｇ９、一部のデータ線Ｄ１〜Ｄ６が記載されている。
【０００６】
この液晶表示装置は、図２８及び図２９に示すように、ピッチＰＰでＸ軸方向及びＹ軸方向に配置された画素マトリクスを有する液晶パネル２の上に、ピッチＰＬのシリンドリカルレンズ３１がＸ軸方向にアレイ状に並べられたレンズアレイシート３を配置した構成となっている。また、図２９に示すように、サブピクセルＲＲから出射された右目用の赤の光は、シリンドリカルレンズ３１により空間ＺＲに放射され、左目用の赤の光も同様にシリンドリカルレンズ３１により空間ＺＬに放射される。ここで、観察者の右目９Ｒが空間ＺＲに、左目９Ｌが空間ＺＬに入るようにすると、観察者は、右目９Ｒで右目用の画像のみを見て、左目９Ｌで左目用の画像のみを見ることになるため、液晶表示装置に表示された画像を３次元映像として視認することができる。なお、図２９には、サブピクセル間に遮光部８０が記載されている。
【０００７】
また、この液晶表示装置は、右目用のサブピクセルと左目用のサブピクセルとに同一の画像を表示することで、２次元映像も表示可能である。画像表示を行う機器が常に３次元映像を表示するわけではなく、３次元映像を表示する割合の方が少ないという現状を考えると、２次元映像も表示可能であることは、実使用上重要であると言える。更に、２次元映像を表示する際には、液晶表示装置をどの角度方向から見ても同じように見えるという、広い視野角特性を有することも求められる。
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献１が開示する液晶表示装置では、２次元映像を表示した際にモアレが視認されやすいという問題が生じていた。また、視野角特性を改善するという要求も考慮されていない。
【０００９】
次に、モアレの発生メカニズムについて説明する。シリンドリカルレンズは、レンズの軸方向にはレンズ効果を持たないが、軸と直角の方向にはレンズ効果を持つ。図２８の場合、シリンドリカルレンズ３１の軸方向とはＹ軸方向であり、軸と直角の方向とはＸ軸方向である。ここで液晶パネル２をシリンドリカルレンズ３１の焦点近傍に配置すると、液晶パネル２から放射される光は、図２９に示したように、Ｚ軸に対して傾きを持った方向へ投射され、その角度はシリンドリカルレンズ３１の頂点と、液晶パネル２のＸ軸の位置との関係によって決まる。したがって、液晶パネル２から放射される光の強度がＸ軸の位置によって異なる場合、その光の強弱が放射される角度によって異なることになる。つまり、液晶パネル２に光を放射しない遮光部８０が存在し、その遮光部８０がＹ軸方向に延在している場合、シリンドリカルレンズ３１から放射されるある角度方向の光が無くなり、黒く視認されるのである。これがモアレの発生するメカニズムであり、シリンドリカルレンズ３１の代わりに視差バリアを用いた場合でも全く同様のことが発生する。
【００１０】
前述の遮光部は、液晶パネルのＸ軸方向に隣接配置される２つのサブピクセルの間にあることから、黒く視認される領域は、左目用画像が投影される領域と右目用画像が投影される領域との間に位置する。ここで、液晶表示装置が３次元映像を表示している場合、観察者は、画像を３次元映像として視認できるように、左目及び右目がそれぞれ適切な位置に来るように顔を移動させる。しかし、液晶表示装置が２次元映像を表示している場合、観察者は適切な位置を意識することができない。そのため、顔の位置によっては黒く視認される領域に目が配置される場合があり、表示品位を著しく低下させる場合がある。
【００１１】
このモアレを抑制する技術として、特許文献２に開示された技術がある。図３０は、特許文献２が開示する３次元映像を表示可能な液晶表示装置のサブピクセル６１を示している。既に説明したとおり、モアレは液晶パネルから放射される光の強度がＸ軸の位置により変化することで生ずる。Ｘ軸の位置に応じた液晶パネルから放射される光の強度は、液晶パネルの開口部をＸ軸の位置においてＹ軸方向に切断した場合の、開口部と遮光部との比率に等しい。そのため、モアレを解消するには、開口部と遮光部との比率をＸ軸方向の位置に依らず一定にすればよい。特許文献２が開示するサブピクセル６１は、Ｙ軸方向に延在する遮光部をＸ軸に対して角度θ傾けている。この斜め遮光部の幅をｅとすると、この遮光部のＹ軸方向の幅ｄは以下の式で表すことができる。
【００１２】
ｄ＝ｅ／ｃｏｓθ  ・・・［１］
【００１３】
斜め遮光部が存在する部分の開口部の幅は、幅ｂ，ｃの合計となる。開口部を規定する辺Ｅｔ，Ｅｂが平行であれば、幅ｂ，ｃの合計はＸ軸方向の位置に依らず一定となる。一方、斜め遮光部が存在しない部分では、開口部を規定する辺Ｅｔ’，Ｅｂが平行であれば、幅ｆを幅ｄと等しくすることで、開口部の幅ａは、Ｘ軸方向の位置に依らず一定であり、かつ、幅ｂ，ｃの合計と等しくなる。なお、辺Ｅｌ，Ｅｌ’，Ｅｒは互いに平行である。
【００１４】
また、特許文献２が開示する別のモアレを抑制する構成として、図３１に示す画素レイアウトがある。これは、同一の信号を表示する画素を２つのサブピクセルＳＰ１，ＳＰ２に分割し、その間にデータ線６２を配置するものである。データ線６２は製造プロセス上その幅を小さくするには限界があるので、図３０の例では幅ｅを小さくすることが困難となる。したがって、開口率が低下するという問題が生ずるが、図３１の例では、隣接する画素の境界部における遮光部のＹ軸に対する角度θ１に対して、データ線６２が配置される部分における遮光部のＹ軸に対する角度θ２を小さくすることが可能となり、開口率の低下を小さくすることができるという技術である。
【００１５】
モアレを抑制する技術には、特許文献２で開示されている技術以外にも、様々な手法がある（特許文献３，４）。
【００１６】
液晶表示装置で広い視野角特性を得る技術として、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを用いる技術がある。ＩＰＳモードは、液晶表示装置を構成する基板の表面に対して平行な電界で液晶分子のダイレクタ方向を制御するものであり、液晶分子のダイレクタはこの電界に平行に動き、基板表面の法線方向には殆ど動かないため、他の方式に比べ視野角特性が本質的に良いという特徴を有している。
【００１７】
ＩＰＳ方式の液晶表示装置は、通常、全てのサブピクセルに共通の共通電極と、個々のサブピクセルの画素電極とを、同一基板上に櫛歯状に配置し、それらの電極間に生じた電界で液晶分子を制御している。共通電極にはある一定の電圧が印加されており、個々のサブピクセルの画素電極には、表示する映像に応じた信号電圧が印加される。この信号電圧書き込みをするために、ソース電極がデータ線に接続され、ドレイン電極が画素電極に接続され、ゲート電極がゲート線に接続されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）が各サブピクセルに配置されている。ゲート線の電圧をＴＦＴが導通状態となる電圧にした状態で、データ線に信号電圧を供給することで、画素電極に信号電圧が書き込まれる。
【００１８】
このように、ＩＰＳモードでは、共通電極と画素電極との間に生じた電界で液晶分子を制御しているため、ゲート線又はデータ線からの電界により共通電極と画素電極との間の電界が影響を受けると、クロストーク等の不具合が生ずる。特にデータ線の電位は表示する映像に応じて変動するため、クロストーク等の不具合を防ぐためには、少なくともデータ線から放射される電界を遮蔽する必要がある。この遮蔽技術に関して特許文献５に開示された技術がある。
【００１９】
図３２は特許文献５で開示されたＩＰＳモードの画素レイアウトを示したものである。各画素には、櫛歯状に配置された画素電極７０及び共通電極７１、ＴＦＴ６４、データ線６２、ゲート線６３、蓄積容量線６７、並びに、共通電位配線６８が設けられている。図３３は図３２におけるＡ−Ａ’の断面を示したものである。図３３から明らかなように、ＴＦＴ基板４の上において、データ線６２よりも広い幅を有する共通電極７１が、層間膜４６を挟んでデータ線６２を覆っている。このような構成をとることで、データ線６２から放射される電界が、画素電極７０と共通電極７１との間の電界に影響を与えないように遮蔽しているのである。したがって、クロストークを大幅に抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−０３０５１２号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６２９４号公報
【特許文献３】特開２００８−０９２３６１号公報
【特許文献４】特開２００８−２４９８８７号公報
【特許文献５】特開２００２−３２３７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特許文献１で開示された三次元映像を表示する液晶表示装置（図２７、図２８、図２９）に、特許文献２で開示されたモアレを低減する画素レイアウト（図３０、図３１）と、特許文献５で開示されたＩＰＳモードの画素構造（図３２、図３３）とを適用すると、開口率が大幅に低下するという新たな問題が発生する。その理由について簡単に説明する。
【００２２】
特許文献２で開示されたモアレを低減する技術（図３０）は、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル間に位置する、光を放射しない遮光部を、シリンドリカルレンズの軸（Ｙ軸）に対して斜めに配置し、その遮光部のＹ軸方向の長さをｄとした場合、開口部のＸ軸方向の位置において遮光部が配置されない場所（辺Ｅｔ’）の開口部のＹ軸方向の長さをｄだけ減らすという技術である。このｄは、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセルの間隔ｅ及び遮光部とＸ軸との傾きθで決まり、ｄを小さくするにはｅ及びθを小さくする必要がある。
【００２３】
ここで、液晶表示装置を広視野角化する目的で、特許文献５で開示された画素構造（図３２及び図３３）を適用すると、ｅの位置に配置されるデータ線からの電界を遮蔽するために、データ線よりも幅の広い共通電極でデータ線を覆う必要がある。ＩＰＳモードでは液晶分子を共通電極と画素電極との間の電界で制御することにより、共通電極上では、基板表面に平行な成分の電界が殆ど発生しないため、液晶分子が殆ど動かない。したがって、共通電極上は遮光部となり、ｄに相当する長さが大きいことを意味する。一方、θを小さくすると、隣接するサブピクセルの開口部同士が重なり合うＸ軸方向の長さが長くなる。この重なり合う領域から放射される光は、隣接するサブピクセルから放射される光が混合して観察者の目に到達することから、観察者は片方の目で左目用の画像と右目用の画像とを同時に見ることになる。これを３Ｄクロストークと称することもあり、この光の混合の割合が高くなると、観察者が画像を三次元映像として視認し難くなるのである。つまり、開口率を確保する目的でθを小さくすることができないので、開口率が大幅に低下するのである。
【００２４】
そこで、特許文献２で開示された図３１に示した技術を適用してθを小さくすることを考える。ＩＰＳモードでは櫛歯状に配置された画素電極と共通電極との間に発生する基板表面に平行な電界で、液晶分子のダイレクタ方向を制御することで表示を行うため、画素電極の上及び共通電極の上の液晶分子は殆ど動かない。そのため、例え画素電極及び共通電極をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜で形成しても、画素電極及び共通電極部分は光を透過しない遮光部となる。つまり、図３１におけるサブピクセルＳＰ１，ＳＰ２には、画素電極及び共通電極による遮光部が多数存在することになり、モアレを抑制する条件を満たさなくなる。したがって、開口率の低下を小さくすることは可能となるが、モアレは抑制できないのである。
【００２５】
上述のように、隣接するサブピクセル間の遮光部の幅ｅが大きくなる特許文献５の構造（図３２及び図３３）を取り入れると、開口率が大幅に低下するか、モアレの発生を抑制できないのである。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、広い視野角特性を有し、モアレの発生を抑制でき、クロストークの少ない、高い開口率を有した、三次元映像表示の可能な液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明に係る液晶表示装置は、
第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、これらの基板に概ね平行な電界により液晶分子が制御される液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
互いに直交する第１の方向及び第２の方向にアレイ状に配置されたサブピクセルと、
前記第２の方向に光を振り分ける光学素子と、
前記第２の方向に延在するように配置されたゲート線と、
前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で、前記サブピクセルを斜めに分断するように、配置されたデータ線と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質を実現することができる。更に、モアレの発生が無く、３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという画質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１の液晶表示装置の構造を示す立体図である。
【図２】実施形態１の液晶表示装置の画素配置を模式的に示した図である。
【図３】実施形態１の液晶表示装置の構成を示す回路図である。
【図４】実施形態１の液晶表示装置のＴＦＴ基板の画素レイアウトを示す平面図である。
【図５】実施形態１の液晶表示装置のＣＦ基板の画素レイアウトを示す平面図である
【図６】実施形態１の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図７】実施形態１の液晶表示装置のＴＦＴ基板の断面図である。
【図８】実施形態１の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図９】実施形態１の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを部分拡大した平面図である。
【図１０】実施形態１の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトで共通電極の一部のみを示す平面図である。
【図１１】実施形態１の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトで共通電極の一部及び画素電極の一部のみを示す平面図である。
【図１２】実施形態２の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図１３】実施形態２の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図１４】実施形態３の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図１５】実施形態３の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを部分拡大した平面図である。
【図１６】実施形態３の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトで共通電極の一部及び画素電極の一部のみを示す平面図である。
【図１７】実施形態４の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを示す平面図である。
【図１８】実施形態４の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを部分拡大した平面図である。
【図１９】実施形態４の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のレイアウトを部分拡大した平面図である。
【図２０】実施形態４の液晶表示装置のサブピクセルの開口部のＹ軸方向の長さのＸ軸方向依存性を示したグラフである。
【図２１】実施例１の液晶表示装置の製造プロセスを説明するための図であり、ゲート絶縁膜成膜完了時点を示す平面図である。
【図２２】実施例１の液晶表示装置の製造プロセスを説明するための図であり、第１コンタクト形成完了時点を示す平面図である。
【図２３】実施例１の液晶表示装置の製造プロセスを説明するための図であり、第２コンタクト形成完了時点を示す平面図である。
【図２４】実施例１の液晶表示装置の製造プロセスを説明するための図であり、第３層間膜成膜完了時点を示す平面図である。
【図２５】実施例１の液晶表示装置の製造プロセスを説明するための図であり、共通電極膜パターニング完了時点を示す平面図である。
【図２６】実施例１の液晶表示装置の共通電極及び画素電極のレイアウトを示す平面図である。
【図２７】関連技術の液晶表示装置の画素レイアウトを示す模式図である。
【図２８】関連技術の液晶表示装置の構成を示す立体図である。
【図２９】関連技術の液晶表示装置から出射される光の軌跡を説明するための図である。
【図３０】関連技術の液晶表示装置の画素開口部を示した平面図である。
【図３１】関連技術の液晶表示装置の画素開口部を示した平面図である。
【図３２】関連技術の液晶表示装置の画素レイアウトを示した平面図である。
【図３３】関連技術の液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の実施形態の液晶表示装置について、図面を参照して説明する。なお、各図面における各構成要素の大きさや縮尺は、図の視認性を確保するために適宜変更して記載している。また、各図面におけるハッチングは、各構成要素を区別するためのものであり、切断面等を意味するものではない。なお、本明細書では、わかりやすくするために、同じ構成要素名について形状や構造が多少異なっていても同じ符号を使うことにする。各実施形態において、特許請求の範囲における「第１の基板」の一例がＴＦＴ基板であり、「第２の基板」の一例がＣＦ（Color Filter）基板であり、「光学素子」の一例がレンズアレイシートであり、「第１の方向」の一例がＹ軸方向であり、「第２の方向」の一例がＸ軸方向であり、「第１電極」の一例が画素電極であり、「第２電極及び第３電極」の一例が共通電極であり、「第１の角度」の一例が角度αであり、「第２の角度」の一例が角度βである。
【００３１】
［実施形態１］
本実施形態１の液晶表示装置は、左目用の画像と右目用の画像を表示可能であり、観察者の左右の目にそれぞれ異なる画像を表示することで、観察者に三次元映像を視認させることができる。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態１の液晶表示装置１は、シリンドリカルレンズ３１をアレイ状に形成したレンズアレイシート３を、液晶パネル２の上に配置して構成される。また、液晶パネル２のレンズ面とは逆の面に、バックライト２１が配置されている。
【００３３】
レンズアレイシート３を構成する個々のシリンドリカルレンズ３１は、レンズの延在方向がＹ軸方向となっており、Ｘ軸方向に沿ってアレイ状に配置されている。シリンドリカルレンズ３１は、Ｙ軸方向（レンズの延在方向）にはレンズ効果を持たず、Ｘ軸方向にのみレンズ効果を持つ。すなわち、シリンドリカルレンズ３１は、液晶パネル２に配置される各画素から放射される光をＸ軸方向に振り分ける光学素子として動作する。
【００３４】
液晶パネル２は、ＴＦＴ基板４とＣＦ基板５との間に液晶層５５を挟んだ構造であり、ＴＦＴ基板４及びＣＦ基板５の液晶層５５と接する面とは逆の面に、偏光板等の光学フィルム（図示せず）が配置されている。液晶層５５中の液晶分子は、そのダイレクタ方向が、ＴＦＴ基板４及びＣＦ基板５の表面と概ね平行になるように配向処理がなされている。
【００３５】
また、液晶パネル２には、右目用の画像と左目用の画像を表示するサブピクセル６１（図２）がＸ軸方向及びＹ軸方向にマトリクス状に配置されている。シリンドリカルレンズ３１の焦点は、ＣＦ基板５と液晶層５５との界面近傍に設定されている。
【００３６】
図２は液晶パネル２の画素配置を模式的に示した図である。液晶パネル２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に３×３の画素６を有しており、それぞれの画素６は、マトリクス状に配置された６個のサブピクセル６１で構成されている。１つの画素６を構成する６個のサブピクセル６１は、サブピクセルＲＲ，ＲＬ，ＧＲ，ＧＬ，ＢＲ，ＢＬのように配置されている。サブピクセルＲＲは右目用の赤の画像を表示し、サブピクセルＲＬは左目用の赤の画像を表示する。同様に、サブピクセルＧＲ，ＧＬ，ＢＲ，ＢＬは、それぞれ、右目用の緑の画像、左目用の緑の画像、右目用の青の画像、左目用の青の画像を表示する。図から明らかなように、Ｙ軸方向に配列したサブピクセル６１の行は、同一の色の画像を表示し、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画像を表示するサブピクセルの行がＹ軸方向に順番に並んでいる。
【００３７】
図３は液晶パネル２の回路構成を示した図である。個々のサブピクセル６１は、少なくとも、ＴＦＴ６４、液晶容量６５、蓄積容量６６から構成される。Ｘ軸方向に配列されたサブピクセル６１の行には、１本のゲート線６３が配置されており、同一行の全てのサブピクセル６１のＴＦＴ６４のゲート４７（図２２）の端子は、同一のゲート線６３に接続されている。Ｙ軸方向に配列されたサブピクセル６１の列には、１本のデータ線６２が配置されており、同一列の全てのサブピクセル６１のＴＦＴ６４のソース４９（図２２）の端子は、同一のデータ線６２に接続されている。液晶容量６５は画素電極と共通電極とで構成され、画素電極はＴＦＴ６４のドレイン４８（図２２）の端子に接続されており、共通電極は共通電位配線６８に接続されている。蓄積容量６６を構成する２つの電極のうち、一方の電極はＴＦＴ６４のドレイン端子に接続されており、もう一方の電極は蓄積容量線６７に接続されている。
【００３８】
図４は、ＴＦＴ基板４における画素のレイアウトで、光を透過させる開口部６１ａを規定する構造物に関して示したものである。この図では、サブピクセル６１がＸ軸方向及びＹ軸方向に２×３配置された例を示している。サブピクセル６１はＸ軸方向にＰＰｘ、Ｙ軸方向にＰＰｙのピッチで配置されている。
【００３９】
図５は、図４で示したサブピクセル６１に対応するＣＦ基板５のレイアウトを示したものである。ＣＦ基板５上には、光を遮るＢＭ（Black Matrix）５４、光の３原色に対応した波長の光を透過させるＲレジスト５１、Ｇレジスト５２及びＢレジスト５３が配置されている。ＢＭ５４はＸ軸方向に細長いストライプ状の形状を持ち、Ｒレジスト５１、Ｇレジスト５２及びＢレジスト５３は、ＢＭ５４の間に配置されている。言うまでもなく、色レジストの順序は、図２に示した画素配置に対応したものとなっている。
【００４０】
図６は、図４で示したＴＦＴ基板４と図５で示したＣＦ基板５とを重ね合わせた際の、１つのサブピクセル６１の開口部６１ａのレイアウトを示したものである。開口部６１ａのＹ軸方向の高さＨは、Ｙ軸に平行な点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’で規定されており、これは、ＣＦ基板５のＢＭ５４（図５）で規定することができる。点線Ｂ−Ｂ’及び点線Ｃ−Ｃ’はＸ軸方向に隣接する２つのサブピクセル６１の境界を示すものである。点線Ｅ−Ｅ’、点線Ｆ−Ｆ’、点線Ｂ−Ｂ’及び点線Ｃ−Ｃ’で区画された開口部６１ａの中には、共通電極及び画素電極が配置されている。共通電極は、Ｘ軸に対し角度βの傾きを有し、開口部６１ａを斜めに分断する部分である共通電極７１Ｂと、Ｘ軸に対し角度αの傾きを有し、開口部６１ａを斜めに分断する部分である共通電極７１Ａとで構成される。画素電極７０は、Ｘ軸に対し角度αの傾きを有し、共通電極７１Ａと交互に開口部６１ａを斜めに分断するように配置されている。
【００４１】
図７は、図６中の仮想線Ｄ−Ｄ’におけるＴＦＴ基板４の断面図を示したものであり、データ線６２が、共通電極７１Ｂに層間膜４６を介して覆われるように配置されている。なお、図３で示したサブピクセル６１を構成するＴＦＴ６４、蓄積容量６６及びゲート線６３は、図６で示した開口部６１ａ以外の領域に配置されている。
【００４２】
次に、図８を用いて、サブピクセル６１の開口部６１ａにおける共通電極７１Ａ，７１Ｂ及び画素電極７０のレイアウトについて詳細に説明する。
【００４３】
共通電極７１Ｂは、Ｗｓの幅を有しており、開口部６１ａを斜めに分断している。このとき、共通電極７１Ｂの中心線と点線Ｅ−Ｅ’との交点が点線Ｂ−Ｂ’の線上にあるようにし、その中心線と点線Ｆ−Ｆ’との交点が点線Ｃ−Ｃ’の線上にあるようにする。すると、共通電極７１Ｂの開口部６１ａにおけるＸ軸に射影した長さは、サブピクセル６１のＸ軸方向のピッチＰＰｘとなり、以下の式が成り立つ。
【００４４】
ｔａｎβ＝Ｈ／ＰＰｘ  ・・・［２］
【００４５】
共通電極７１Ａ及び画素電極７０は、互いに等しい幅Ｗｅを持ち、サブピクセル６１の開口部６１ａに、Ｘ軸方向に交互に等間隔のピッチＰｅで配置されている。開口部６１ａが共通電極７１Ａ及び画素電極７０で分断される数をｎとすると、ｎが偶数となるようにする。図８の例ではｎ＝６となっている。そして、隣接する２つのサブピクセル６１の境界、例えば点線Ｂ−Ｂ’の位置に、共通電極７１Ａを配置すると、もう一方の境界である点線Ｃ−Ｃ’の位置にも共通電極７１Ａが配置されることになる。
【００４６】
図９は、Ｘ軸に対し角度βの傾きを有して配置された共通電極７１Ｂと、画素電極７０又はＸ軸に対し角度αの傾きを有して配置された共通電極７１Ａとの、交差部を拡大した図であり、線Ｇ−Ｇ’はＸ軸に平行な補助線である。図９中のＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５は、画素電極７０又は共通電極７１Ａの中心線を示している。Ｊ２は中心線と共通電極７１Ｂの一方の辺との交点を示しており、Ｊ４は中心線と共通電極７１Ｂのもう一方の辺との交点を示している。ここで、画素電極７０及び共通電極７１Ａのレイアウトとして、Ｊ２とＪ４のＸ軸方向の位置が等しくなるようにする。すると、線分Ｊ２−Ｊ４はＹ軸と平行になる。線分Ｊ２−Ｋ１は線分Ｊ１−Ｊ２を延伸した線であり、線分Ｊ４−Ｋ２は線分Ｊ５−Ｊ４を延伸した線である。そして、Ｊ３を線分Ｊ２−Ｊ４の中点として、Ｋ１、Ｋ２のＹ軸方向の位置がＪ３と等しくなるように設定する。
【００４７】
ここで、共通電極７１Ｂの幅をＷｓとすると、Ｙ軸に平行な線で切り取った長さｈｃは、以下のように表される。
【００４８】
ｈｃ＝Ｗｓ／ｃｏｓβ  ・・・［３］
【００４９】
また、上記のように交差部を設定すると、三角形Ｊ２Ｊ３Ｋ１と三角形Ｊ４Ｊ３Ｋ２が合同になるから、幾何学的関係より線分Ｋ１−Ｋ２の長さｄｃは以下のように記述できる。
【００５０】
ｄｃ＝Ｗｓ／（ｃｏｓβ×ｔａｎα）  ・・・［４］
【００５１】
また、図８で示したように共通電極７１Ａと画素電極７０とのピッチをＰｅとすると、このＰｅが以下の関係式を満足するように設定する。
【００５２】
Ｐｅ＝（ＰＰｘ＋ｄｃ）／ｎ  ・・・［５］
【００５３】
更に、角度αとＨ、ＰＰｘ、ｄｃとの関係が以下の式が成り立つように設定する。
【００５４】
ｔａｎα＝ｎ×（Ｈ−ｈｃ）／（ｍ×（ＰＰｘ＋ｄｃ））  ・・・［６］
【００５５】
ここで、ｍは自然数であり、図８に示した例の場合、ｍ＝１である。ここで式［６］の中のｄｃには、式［４］を代入する。そして、その方程式を解くことでαを求めることができる。
【００５６】
次に、動作について説明する。液晶パネル２に画像を表示させるためには、各サブピクセル６１に画像に応じた映像信号の電圧を書き込む必要がある。図３において、ある一つのゲート線６３に、ＴＦＴ６４が導通状態となる電圧を印加する。この際、サブピクセル６１の１行に対応した映像信号の電圧を全てのデータ線６２に印加することで、映像信号の電圧がＴＦＴ６４を介して液晶容量６５及び蓄積容量６６に書き込まれる。映像信号の書き込みが終了した後に、ゲート線６３の電圧をＴＦＴ６４が非導通状態となる電圧とする。すると、液晶容量６５及び蓄積容量６６に書き込まれた映像信号の電圧が保持される。この動作を全てのゲート線６３に対して行うことで、１画面分の映像信号を書き込むことができる。なお、共通電位配線６８には定電圧ＶＣＯＭ、蓄積容量線６７には定電圧ＶＳＴを印加する。
【００５７】
上述の動作によれば、各サブピクセル６１の液晶容量６５では、画素電極に保持された映像信号の電圧と、共通電極に印加されている電圧ＶＣＯＭとに応じて、電界が発生する。この電界の電気力線は、図６における画素電極７０と共通電極７１Ａの間を最短距離で結ぶようになる。ここで図１における液晶層５５の液晶材料として、正の誘電率異方性を有する材料を用いた場合、液晶分子のダイレクタが前述の電気力線に平行になるようにトルクを受け、配列が変化する。この配列の変化によって透過する光の強度が変化するため、画像を表示することが可能となる。なお、この配列の変化は、液晶分子のダイレクタの向きが、ＴＦＴ基板４の表面に対し平行な状態で同一平面上を回転するように変化するものである。
【００５８】
本実施形態１の液晶表示装置では、広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる。また、モアレの発生が無く、３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる。
【００５９】
まず、広い視野角特性を有し、クロストークが発生しない理由について説明する。本実施形態１の液晶表示装置では、ＴＦＴ基板４上に配置された画素電極７０と共通電極７１Ａとの間に発生する、ＴＦＴ基板４平面に対して平行な電界で、液晶分子の配向状態を制御するという、ＩＰＳモードを用いている。ＩＰＳモードでは、液晶分子のダイレクタがＴＦＴ基板４の法線方向の成分を殆ど持たないため、観察者が法線に対しどの角度から見ても、コントラストの変化がほとんど無い。したがって、広い視野角特性を有するのである。
【００６０】
また、ＩＰＳモードでクロストークが発生する原因は、主にデータ線６２から漏れ出る電界が、画素電極７０と共通電極７１Ａとの間に発生する電界強度に影響を与えるためである。本実施形態１における液晶表示装置では、データ線６２が十分な幅を有する共通電極７１Ｂで覆われているため、データ線６２から漏れ出る電界が、画素電極７０と共通電極７１Ａとの間に発生する電界強度に殆ど影響を与えない。したがって、クロストークが発生しない。
【００６１】
次に、モアレの発生が無く、高い開口率が得られる理由について説明する。既に説明したとおり、モアレは、シリンドリカルレンズ３１の配列方向（Ｘ軸方向）の位置における、画素の開口部６１ａのＹ軸方向の長さが異なることで視認される。したがって、画素の開口部６１ａのＹ軸方向の長さの合計がＸ軸方向の位置に係らず一定であれば、モアレは発生しない。ここで、ＩＰＳモードの場合、共通電極７１Ａ，７１Ｂ及び画素電極７０に透明電極を用いたとしても、これらの電極上では、ＴＦＴ基板４の平面に平行な電界がほとんど発生していない。そのため、これら電極部分は光を透過させない遮光部として考えることができる。
【００６２】
本実施形態１の液晶表示装置の開口部６１ａのＹ軸方向の長さの合計について、説明する。図８から判るように、開口部６１ａを規定しているのは、Ｙ軸に平行な点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ、並びに、画素電極７０である。開口部６１ａのＹ軸方向の長さの合計は、開口部６１ａを規定している高さＨから、光を透過しない部分の合計を引くことで求められる。そこで、光を透過しない部分の長さを、共通電極７１Ｂに起因する部分と、共通電極７１Ａ及び画素電極７０に起因する部分とに別けて説明する。
【００６３】
図１０は、図８中の共通電極７１Ａ及び画素電極７０を除いたレイアウトである。図中Ｌ、Ｌ’は共通電極７１Ｂの中心線が点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’と交差する点を示したものである。本実施形態１の液晶表示装置では、開口部６１ａにおける共通電極７１ＢのＸ軸に射影した長さをサブピクセル６１のＸ軸方向のピッチＰＰｘと等しくなるようにしているため、Ｘ軸方向に隣接する２つのサブピクセル６１における共通電極７１Ｂが点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’と交差する点をそれぞれＭ，Ｎとすると、点Ｌと点ＭのＸ軸方向の位置は等しく、点Ｌ’と点ＮのＸ軸方向の位置も等しい。したがって、幾何学的関係から、共通電極７１Ｂにより開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向の位置に係らず、ｈｃ（図９）となる。
【００６４】
図１１は、図８中の共通電極７１Ｂの部分を除いたレイアウトである。ここで、サブピクセル中の任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０のＸ軸方向の長さ成分とＹ軸方向の長さ成分とについて考える。図１０に示したように共通電極７１Ｂは、Ｘ軸方向のサブピクセルピッチで、斜めに配置されているのであるから、任意の共通電極７１Ａ及び画素電極７０は、必ず共通電極７１ＢのＹ軸方向の幅ｈｃ（図９）だけＨよりも短い。したがって、共通電極７１Ａ又は画素電極７０のＹ軸方向の長さ成分を図１１に示したようにＨ１，Ｈ２とすると、以下の関係式が常に成り立つ。
【００６５】
Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈ−ｈｃ  ・・・［７］
【００６６】
よって、共通電極７１Ａ又は画素電極７０のＸ軸方向の長さ成分Ｗ１，Ｗ２は以下のように記述できる。
【００６７】
Ｗ１＋Ｗ２＝（Ｈ１＋Ｈ２）／ｔａｎα
＝（Ｈ−ｈｃ）／ｔａｎα  ・・・［８］
【００６８】
ここで、αを式［６］の関係が成り立つように設定していることから、式［８］は以下のように書き換えられる。
【００６９】
Ｗ１＋Ｗ２＝ｍ×（ＰＰｘ＋ｄｃ）／ｎ  ・・・［９］
【００７０】
これは、共通電極７１Ａ及び画素電極７０のＸ軸方向のピッチのｍ倍の値である。これが意味することは、任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０が点線Ｅ−Ｅ’と交差するＸ軸方向の位置と、そのｍ本目の隣りの電極が点線Ｆ−Ｆ’と交差するＸ軸方向の位置とが、一致するということである。つまり、ピッチＰｅの間にｍ本の共通電極７１Ａ又は画素電極７０が配置されているのである。ここで、共通電極７１Ａ及び画素電極７０の幅は全て等しく、共通電極７１Ｂとの交差部が図９で示したような関係であることから、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により、開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さは、Ｘ軸の位置に係らず以下のようになる。
【００７１】
ｍ×Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［１０］
【００７２】
したがって、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さは、以下のようになり、Ｘ軸の位置に係らず一定である。
【００７３】
ｈｃ＋ｍ×Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［１１］
【００７４】
画素のＹ軸方向の開口部６１ａの長さは、開口高さＨから式［１１］を引いた値であるから、Ｘ軸方向の位置に係らず一定となる。したがって、モアレが発生することがないのである。
【００７５】
次に、開口率の低下が少ない理由について説明する。本実施形態１の液晶表示装置では、データ線６２を、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル６１の間に配置するのではなく、サブピクセル６１を斜めに横切るように配置している（図６及び図７）。したがって、データ線６２とＸ軸との角度βは小さくなり、データ線６２上を覆うシールドとしての機能を有する共通電極７１Ｂの幅を十分広くしても、開口率の低下が少ない。図９に示すように、開口率はｈｃが小さいほど大きく、ｈｃはβが小さいほど小さくなるからである。
【００７６】
更に、本実施形態１の液晶表示装置では、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル６１との境界が、βとは異なる角度αで規定される。このαが小さいと、隣接するサブピクセル６１から放射される光がより多く混合するため、３Ｄクロストークが悪化するが、本実施形態１の液晶表示装置では、αをβとは独立して大きな値を設定することが可能なため、３Ｄクロストークを低くすることが可能となる。
【００７７】
［実施形態２］
本実施形態２の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置とほぼ同様の構成であり、サブピクセルの開口部のレイアウトが異なるものである。したがって、本実施形態２の画素配列及び回路構成も実施形態１のそれらと同じであり、ＣＦ基板も図５で示したレイアウトのものを用いることができる。図１２は、本実施形態２の液晶表示装置で、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を重ね合わせた際の、サブピクセル６１の開口部６１ａのレイアウトを示したものである。
【００７８】
本実施形態２の液晶表示装置には、サブピクセル６１の開口部６１ａのＹ軸方向の高さを規定する点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’と、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル６１の境界を示す点線Ｂ−Ｂ’及び点線Ｃ−Ｃ’とで、規定される開口部６１ａがある。点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’は、Ｘ軸に平行であり、ＣＦ基板５のＢＭ５４（図５）で規定することができる。この開口部６１ａに、Ｘ軸にβの傾きを有する共通電極７１Ｂが開口部６１ａを斜めに分断するように配置され、Ｘ軸にαの傾きを有する共通電極７１Ａ及び画素電極７０がＸ軸方向にＰｅの間隔で交互に配置されている。共通電極７１Ａと画素電極７０とでＸ軸方向に分断される開口部６１ａの数をｎとすると、ｎは偶数である。図１２の例ではｎ＝１２である。実施形態１の液晶表示装置と異なるのは、共通電極７１Ａの幅Ｗｅ１と画素電極７０の幅Ｗｅ２とが異なることである。また、図示していないが実施形態１の液晶表示装置と同様に、共通電極７１Ｂの下にはデータ線が配置されている。
【００７９】
本実施形態２の液晶表示装置では、共通電極７１Ｂのレイアウトを実施形態１と同じにする。したがって、式［２］が成立している。
【００８０】
共通電極７１Ｂと共通電極７１Ａ及び画素電極７０とが交差する部分のレイアウトは、図９で示したように配置するため、実施形態１の液晶表示装置と同様に、式［３］及び式［４］が成立しており、ピッチＰｅと角度αについては、式［５］及び式［６］が成立するように設定する。ここで、式［６］におけるｍを偶数とする。図１２の例ではｍが２である。
【００８１】
本実施形態２の液晶表示装置の駆動方法は、実施形態１の液晶表示装置と同じ方法を用いることができる。
【００８２】
本実施形態２の液晶表示装置では、広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる。また、モアレの発生が無く、３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる。
【００８３】
本実施形態２の液晶表示装置が広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【００８４】
本実施形態２の液晶表示装置で、モアレが発生しない理由について説明する。モアレが発生しない条件は、画素開口部のＹ軸方向の長さが、Ｘ軸の位置に係らず等しいことである。したがって、本実施形態２の液晶表示装置の画素開口部のＹ軸方向の長さについて説明する。サブピクセル６１の開口部６１ａに配置された共通電極７１Ｂにより遮光される遮光部のＹ軸方向の長さは、実施形態１の液晶表示装置と同様に、ｈｃである。これは、共通電極７１Ｂのレイアウトが実施形態１の液晶表示装置と同じにしてあることから、自明である。
【００８５】
次に、サブピクセル６１の開口部６１ａに配置された共通電極７１Ａ及び画素電極７０により遮光される遮光部のＹ軸方向の長さについて説明する。図１３に示すように、サブピクセル６１の開口部６１ａに配置された共通電極７１Ａの中で共通電極７１Ａとして隣接した３つの中心線を、ｑ−ｑ’，ｒ−ｒ’，ｓ−ｓ’とする。本実施形態２では式［６］のｍが２であることから、中心線ｒ−ｒ’のＸ軸方向の長さ成分はＰｅ（図１２）の２倍である。したがって、中心線ｒ−ｒ’と点線Ｅ−Ｅ’との交点のＸ軸方向の位置は、中心線ｓ−ｓ’と点線Ｆ−Ｆ’との交点のＸ軸方向の位置と等しくなり、中心線ｒ−ｒ’と点線Ｆ−Ｆ’との交点のＸ軸方向の位置は、中心線ｑ−ｑ’と点線Ｅ−Ｅ’との交点のＸ軸方向の位置と等しくなる。このようにｍが偶数の場合、共通電極７１Ａが点線Ｅ−Ｅ’と交差する点のＸ軸方向の位置には、必ず異なる共通電極７１Ａが点線Ｆ−Ｆ’と交差しており、共通電極７１Ａが点線Ｆ−Ｆ’と交差する点のＸ軸方向の位置には、必ず異なる共通電極７１Ａが点線Ｅ−Ｅ’と交差している。同様に画素電極７０にもこの関係が成り立っている。このような関係が成り立っている場合、Ｘ軸方向にｍ×Ｐｅの長さの中に、ｍ／２本の共通電極７１Ａとｍ／２本の画素電極７０とが配置されていることになる。したがって、共通電極７１Ａ及び画素電極７０で遮光されるＹ軸方向の長さは、Ｗｅ１、Ｗｅ２を用いて以下のように記述される。
【００８６】
ｍ×（Ｗｅ１＋Ｗｅ２）／（２×ｃｏｓα）  ・・・［１２］
【００８７】
このように、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により遮光されるＹ軸方向の長さがＸ軸方向の位置によって変わらないことから、画素の開口部のＹ軸方向の長さもＸ軸方向の位置に係らず一定であり、よってモアレが発生しない。
【００８８】
本実施形態２の液晶表示装置において３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【００８９】
［実施形態３］
本実施形態３の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置とほぼ同様の構成であり、サブピクセルの開口部のレイアウトが異なるものである。したがって、本実施形態２の画素配列及び回路構成も実施形態１のそれらと同じであり、ＣＦ基板も図５で示したレイアウトのものを用いることができる。図１４は、本実施形態３の液晶表示装置で、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を重ね合わせた際の、サブピクセル６１の開口部６１ａのレイアウトを示したものである。
【００９０】
本実施形態３の液晶表示装置には、サブピクセル６１の開口部６１ａのＹ軸方向の高さを規定する点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’と、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル６１の境界を示す点線Ｂ−Ｂ’及び点線Ｃ−Ｃ’とで、規定される開口部６１ａがある。点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’は、Ｘ軸に平行であり、ＣＦ基板５のＢＭ５４（図５）で規定することができる。共通電極７１Ｂが開口部６１ａを斜めに分断するように配置され、Ｘ軸に対する傾きα及び幅Ｗｅを有する共通電極７１Ａ及び画素電極７０がＸ軸方向にＰｅの間隔で交互に配置されている。共通電極７１Ａ及び画素電極７０でＸ軸方向に分断される開口部６１ａの数をｎとすると、ｎは偶数である。図１４ではｎ＝６の例を示している。ここで、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセルの一方の境界に共通電極７１Ａを配置すると、もう一方の境界にも必ず共通電極７１Ａが配置されるようになる。また、図示していないが、実施形態１の液晶表示装置と同様に、共通電極７１Ｂの下にはデータ線が配置されている。更に、共通電極７１Ｂの中心線と点線Ｅ−Ｅ’との交点が点線Ｂ−Ｂ’の線上にあるようにし、その中心線と点線Ｆ−Ｆ’との交点が点線Ｃ−Ｃ’の線上にあるようにする。
【００９１】
図１５は、共通電極７１Ｂと共通電極７１Ａ又は画素電極７０とが交差する部分を拡大表記したものであり、線Ｇ−Ｇ’はＸ軸に平行な補助線である。共通電極７１Ｂは、交差部以外ではＸ軸に対して角度βの傾きを有しており、交差部ではＸ軸と平行に配置されている。共通電極７１Ｂの幅を図のようにＷｓとした場合、Ｘ軸に平行な部分のＹ軸方向の長さはｈｃを以下のようにする。
【００９２】
ｈｃ＝Ｗｓ／ｃｏｓβ  ・・・［１３］
【００９３】
更に、共通電極７１ＢにおけるＸ軸に平行な部分のＸ軸方向の長さＷｓ１を、共通電極７１Ａ及び画素電極７０をＸ軸方向に切断した長さＷｅ１よりも等しいか、長く設定する。そして、角度βを以下の関係式が成り立つように設定する。
【００９４】
ｔａｎβ＝Ｈ／（ＰＰｘ−（ｎ＋１）×Ｗｓ１）  ・・・［１４］
【００９５】
図１５中のＪ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５は、画素電極７０又は共通電極７１Ａの中心線を示している。Ｊ２はその中心線と共通電極７１Ｂの一方の辺との交点を示しており、Ｊ４はその中心線と共通電極７１Ｂのもう一方の辺との交点を示している。ここで、画素電極７０及び共通電極７１Ａのレイアウトとして、Ｊ２とＪ４のＸ軸方向の位置が等しくなるようにする。すると、線分Ｊ２−Ｊ４はＹ軸と平行になる。線分Ｊ２−Ｋ１は線分Ｊ１−Ｊ２を延伸した線であり、線分Ｊ４−Ｋ２は線分Ｊ５−Ｊ４を延伸した線である。そして、Ｊ３を線分Ｊ２−Ｊ４の中点として、Ｋ１、Ｋ２のＹ軸方向の位置がＪ３と等しくなるように設定する。このように交差部を設定すると、三角形Ｊ２Ｊ３Ｋ１と三角形Ｊ４Ｊ３Ｋ２とが合同になるから、幾何学的関係より線分Ｋ１−Ｋ２の長さｄｃは以下のように記述できる。
【００９６】
ｄｃ＝Ｗｓ／（ｃｏｓβ×ｔａｎα）  ・・・［１５］
【００９７】
また、図１４で示したように共通電極７１Ａと画素電極７０とのピッチをＰｅとすると、このＰｅが以下の関係式を満足するように設定する。
【００９８】
Ｐｅ＝（ＰＰｘ＋ｄｃ）／ｎ  ・・・［１６］
【００９９】
更に、角度αとＨ、ＰＰｘ、ｄｃとの関係が以下の式が成り立つように設定する。
【０１００】
ｔａｎα＝ｎ×（Ｈ−ｈｃ）／（ｍ×（ＰＰｘ＋ｄｃ））  ・・・［１７］
【０１０１】
ここで、ｍは自然数であり、図１４に示した例の場合、ｍ＝１である。ここで式［１７］の中のｄｃには、式［１５］を代入する。そして、その方程式を解くことでαを求めることができる。
【０１０２】
本実施形態３の液晶表示装置の駆動方法は、実施形態１の液晶表示装置と同じ方法を用いることができる。
【０１０３】
本実施形態３の液晶表示装置では、広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる。また、モアレの発生が無く、３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる。更に、液晶表示装置の設計を簡便化できる効果が得られる。
【０１０４】
本実施形態３の液晶表示装置が広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【０１０５】
本実施形態３の液晶表示装置で、モアレが発生しない理由について説明する。モアレが発生しない条件は、画素開口部のＹ軸方向の長さが、Ｘ軸の位置に係らず等しいことである。したがって、本実施形態３の液晶表示装置の画素開口部のＹ軸方向の長さについて説明する。画素開口部のＹ軸方向の長さは、開口部の高さＨから、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により遮光される部分のＹ軸方向の長さを、引いた値である。そこで、遮光部の共通電極７１Ｂによる部分と、共通電極７１Ａ及び画素電極７０による部分とに分けて説明する。
【０１０６】
共通電極７１Ｂによる遮光部分のＹ軸方向の長さについて説明する。既に説明したように、共通電極７１Ｂは、Ｘ軸に対して角度βの傾きを有する部分と、Ｘ軸に対して平行な部分とで、構成されている。Ｘ軸に対して角度βの傾きを有する部分を、Ｙ軸に平行な直線で切り取った切断線の長さは、図１５から明らかなように式［１３］で示したｈｃと同じになる。したがって、共通電極７１Ｂにより遮光される部分のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸の位置に係らず、ｈｃである。
【０１０７】
次に、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により遮光される部分について説明する。図１６は、図１４中の共通電極７１Ｂの部分を除いたレイアウトである。ここで、サブピクセル６１中の任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０の、Ｘ軸方向の長さ成分とＹ軸方向の長さ成分とについて考える。共通電極７１Ｂにより遮光される部分のＹ軸方向の長さは、Ｘ軸方向の位置に係らず一定でｈｃである。したがって、任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０のＹ軸方向の長さ成分を図１６に示したようにＨ１，Ｈ２とすると、以下の関係式が常に成り立つ。
【０１０８】
Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈ−ｈｃ  ・・・［１８］
【０１０９】
よって、共通電極７１Ａ又は画素電極７０のＸ軸方向の長さ成分Ｗ１，Ｗ２は以下のように記述できる。
【０１１０】
Ｗ１＋Ｗ２＝（Ｈ１＋Ｈ２）／ｔａｎα
＝（Ｈ−ｈｃ）／ｔａｎα  ・・・［１９］
【０１１１】
ここで、αを式［１７］の関係が成り立つように設定していることから、式［１９］は以下のように書き換えられる。
【０１１２】
Ｗ１＋Ｗ２＝ｍ×（ＰＰｘ＋ｄｃ）／ｎ  ・・・［２０］
【０１１３】
これは、式［１６］で示した共通電極７１Ａ及び画素電極７０のＸ軸方向のピッチのｍ倍の値である。これが意味することは、任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０と点線Ｅ−Ｅ’との交点のＸ軸方向の位置と、ｍ本隣りの共通電極７１Ａ又は画素電極７０と点線Ｆ−Ｆ’との交点のＸ軸方向の位置とが、一致するということである。つまり、ピッチＰｅの間にｍ本の共通電極７１Ａ又は画素電極７０が配置されているのである。ここで、共通電極７１Ａ及び画素電極７０の幅は全て等しく、これらと共通電極７１Ｂとの交差部が図１５で示したような関係であることから、共通電極７１Ａ及び画素電極７０によって開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さは、Ｘ軸の位置に係らず以下のようになる。
【０１１４】
ｍ×Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［２１］
【０１１５】
上述のように、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さはＸ軸の位置に係らず一定であるから、モアレが発生しない。
【０１１６】
本実施形態３の液晶表示装置で３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【０１１７】
本実施形態３の液晶表示装置で、液晶表示装置の設計を簡便化できる効果が得られる理由について説明する。液晶表示装置を製造するには、フォトマスクにより微細な形状のレジストを形成し、材料を加工する必要がある。そのフォトマスクの設計は通常ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトウエアを用いて行なわれる。ここで、ＣＡＤソフトウエア上にレイアウトパターンを入力するには、レイアウトの頂点等の座標を入力する必要がある。その座標の有効桁数は、当然ＣＡＤソフトウエアの仕様により決まっており、無限の精度を持たせることはできない。実施形態１及び実施形態２の液晶表示装置では、レイアウトの中に角度α，βを有するものがあり、その角度が三角関数によりサブピクセルピッチ等と関連を持っている。三角関数は基本的に無理数であり、レイアウト設計においては何らかの近似を行なう必要がある。ここで、通常用いられている液晶表示装置の画素数は数十万から数百万であり、僅かな近似誤差が積み重なり液晶表示装置に無視できない数値になる場合がある。したがって、三角関数の値が有理数になるようなα，βを選択できた場合、上記の様な不具合を防ぐことが可能となる。本実施形態３の液晶表示装置では、βを式［１４］の関係から選択するが、この式中にはサブピクセルピッチ以外に設計者が任意で設定できるＷｓ１というパラメータが存在する。そのため、先述の誤差が少なくなるような設定がしやすくなるのである。よって、設計を簡便化できる。
【０１１８】
なお、本実施形態３の液晶表示装置は、共通電極７１Ａ及び画素電極７０の線幅として異なる値を用いることも可能である。その場合、Ｗｓ１の値を、線幅の大きい方の値をｃｏｓαで除した値より大きくし、式［１７］のｍを２以上の偶数に限定する。モアレの発生しない理由としては、共通電極７１Ａ及び画素電極７０により遮光される部分のＹ軸方向の長さが、実施形態２と同じ理由でＸ軸の位置に依存せず一定であるからである。
【０１１９】
［実施形態４］
本実施形態４の液晶表示装置は、実施形態１の液晶表示装置とほぼ同様の構成であり、サブピクセルの開口部のレイアウトが異なるものである。したがって、本実施形態４の画素配列及び回路構成も実施形態１のそれらと同じであり、ＣＦ基板も図５で示したレイアウトのものを用いることができる。図１７は、本実施形態４の液晶表示装置で、ＴＦＴ基板とＣＦ基板を重ね合わせた際の、サブピクセル６１の開口部６１ａのレイアウトを示したものである。
【０１２０】
本実施形態４の液晶表示装置には、サブピクセル６１の開口部６１ａのＹ軸方向の高さを規定する点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’と、Ｘ軸方向に隣接するサブピクセル６１の境界を示す点線Ｂ−Ｂ’及び点線Ｃ−Ｃ’とで、規定される開口部６１ａがある。点線Ｅ−Ｅ’及び点線Ｆ−Ｆ’はＸ軸に平行で有り、ＣＦ基板５のＢＭ５４（図５）で規定することができる。この開口部６１ａには、Ｘ軸に対する角度βの傾き及び幅Ｗｓを有する共通電極７１Ｂが開口部６１ａを斜めに分断するように配置され、Ｘ軸に対する角度αの傾き及び幅Ｗｅを有する共通電極７１Ａ及び画素電極７０が開口部６１ａを交互に分断するように配置されている。共通電極７１Ａと画素電極７０とでＸ軸方向に分断される開口部６１ａの数をｎとすると、ｎは偶数である。図１７ではｎ＝６の例を示している。ここで、Ｘ軸方向に隣接する二つのサブピクセル６１の一方の境界に共通電極７１Ａを配置すると、もう一方の境界にも必ず共通電極７１Ａが配置されるようになる。また、図示していないが実施形態１の液晶表示装置と同様に、共通電極７１Ｂの下にはデータ線が配置されている。更に、共通電極７１Ｂの中心線と点線Ｅ−Ｅ’との交点が点線Ｂ−Ｂ’の線上にあるようにし、その中心線と点線Ｆ−Ｆ’との交点が点線Ｃ−Ｃ’の線上にあるようにする。サブピクセル６１のＸ軸方向のピッチをＰＰｘとすると、角度βとＰＰｘ及びＨとの間に以下の関係が成り立つ。
【０１２１】
ｔａｎβ＝Ｈ／ＰＰｘ  ・・・［２２］
【０１２２】
図１８は、共通電極７１Ｂと共通電極７１Ａ又は画素電極７０とが交差する部分を拡大したものであり、線Ｇ−Ｇ’はＸ軸に平行な補助線である。共通電極７１Ａ又は画素電極７０の両辺が、共通電極７１Ｂの一方の辺と交差する点をそれぞれＴ２，Ｕ２とし、共通電極７１Ｂのもう一方の辺と交差する点をそれぞれＴ３，Ｕ３とする。Ｔ１，Ｔ４を共通電極７１Ａ又は画素電極７０の一方の辺上の点とし、Ｕ１，Ｕ４を共通電極７１Ａ又は画素電極７０のもう一方の辺上の点として、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が全て同一線上にあり、Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４も全て同一線上にあるようにする。
【０１２３】
共通電極７１Ｂと共通電極７１Ａ及び画素電極７０との交差部のレイアウトを前述のように設定し、共通電極７１Ａと画素電極７０とのピッチＰｅを以下のように設定する。
【０１２４】
Ｐｅ＝ＰＰｘ／ｎ  ・・・［２３］
【０１２５】
更に、角度αとＨ，ＰＰｘ，ｄｃとの関係が以下の式が成り立つように設定する。
【０１２６】
ｔａｎα＝ｎ×Ｈ／（ｍ×ＰＰｘ）  ・・・［２４］
【０１２７】
ここで、ｍは自然数であり、図１７に示した例の場合、ｍ＝１である。
【０１２８】
本実施形態４の液晶表示装置の駆動方法は、実施形態１の液晶表示装置と同じ方法を用いることができる。
【０１２９】
本実施形態４の液晶表示装置では、広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる。また、モアレの発生が少なく、３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる。更に、液晶表示装置の設計を簡便化できる効果が得られる。
【０１３０】
本実施形態４の液晶表示装置が広い視野角特性を有し、クロストークの少ない画質が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【０１３１】
本実施形態４の液晶表示装置で、モアレの発生が少ない理由について説明する。モアレは画素の開口部６１ａのＹ軸方向の長さが、Ｘ軸の位置により変動することで生ずることは既に述べた。モアレの程度はこの変動量の大きさで決まる。そこで、本実施形態４の液晶表示装置の開口部６１ａのＹ軸方向の長さについて考察する。本実施形態４の液晶表示装置は、Ｙ軸方向の高さが一定の開口部６１ａに、共通電極７１Ｂ、共通電極７１Ａ及び画素電極７０による遮光部が配置されたレイアウトである。これを幾つかの領域に別けて説明する。
【０１３２】
まず、共通電極７１Ｂと共通電極７１Ａ又は画素電極７０とが交差していない領域について説明する。共通電極７１Ａ及び画素電極７０が、点線Ｅ−Ｅ’、点線Ｆ−Ｆ’と交差する部分を考える。任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０の中心線が点線Ｆ−Ｆ’と交差する点のＸ軸方向の位置と、その中心線が点線Ｅ−Ｅ’と交差する点のＸ軸方向の位置とは、高さＨと角度αとによって以下のようになる。
【０１３３】
Ｈ／ｔａｎα  ・・・［２５］
【０１３４】
ここで、ｔａｎαは式［２４］の関係を有することから、以下のように書き換えられる。
【０１３５】
ｍ×ＰＰｘ／ｎ  ・・・［２６］
【０１３６】
これは、式［２３］で示した共通電極７１Ａ及び画素電極７０のＸ軸方向のピッチのｍ倍の値である。これが意味することは、任意の共通電極７１Ａ又は画素電極７０と点線Ｅ−Ｅ’との交点のＸ軸方向の位置と、ｍ本隣りの電極と点線Ｆ−Ｆ’との交点のＸ軸方向の位置とが、一致するということである。つまり、ピッチＰｅの間にｍ本の共通電極７１Ａ又は画素電極７０が配置されているのである。したがって、交差部の無い部分で開口部６１ａが遮光されるＹ軸方向の長さは以下のようになる。
【０１３７】
Ｗｓ／ｃｏｓβ＋ｍ×Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［２７］
【０１３８】
次に、交差部を含む領域について考える。交差部を含む領域を更に細かい領域に分解する。図１９は、任意の共通電極７１Ｂ又は画素電極７０と共通電極７１Ｂとの交差部近傍を拡大したものであり、点Ｔ２，Ｔ３，Ｕ２，Ｕ３の意味は図１８と同じである。補助線Ｖ１−Ｖ１’は点Ｔ３を通りＹ軸に平行な線であり、補助線Ｖ２−Ｖ２’は点Ｔ２を通りＹ軸に平行な線である。補助線Ｖ３−Ｖ３’は点Ｕ３を通りＹ軸に平行な線であり、補助線Ｖ４−Ｖ４’は点Ｕ２を通りＹ軸に平行な線である。補助線Ｖ１−Ｖ１’と補助線Ｖ２−Ｖ２’との間の領域について考える。補助線Ｖ１−Ｖ１’における遮光部のＹ軸方向の長さは、式［２７］と等しく、補助線Ｖ２−Ｖ２’に近づくに従って短くなる。同様に補助線Ｖ３−Ｖ３’と補助線Ｖ４−Ｖ４’との間の領域でも、補助線Ｖ４−Ｖ４’における遮光部のＹ軸方向の長さは、式［２７］と等しく、補助線Ｖ３−Ｖ３’に近づくに従って短くなる。補助線Ｖ２−Ｖ２’と補助線Ｖ３−Ｖ３’との間の領域では、遮光部のＹ軸方向の長さは一定である。点Ｔ２，Ｕ３のＸ軸方向の位置は幅Ｗｓ、角度β、幅Ｗｅ、角度αにより変化するが、点Ｔ２，Ｕ３のＸ軸方向の位置が互いに一致した場合、遮光部のＹ軸方向の長さが最も短くなり、その値は以下の様になる。
【０１３９】
Ｗｓ／ｃｏｓβ＋（ｍ−１）×Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［２８］
【０１４０】
この状態は、点Ｔ２，Ｕ３のＸ軸方向の位置が互いに一致しているわけであるから、以下の関係が成り立っている状態であることを考えると明白である。
【０１４１】
Ｗｓ／ｃｏｓβ＝Ｗｅ／ｃｏｓα  ・・・［２９］
【０１４２】
上記の結果をもとに、１サブピクセル分の開口部のＹ軸方向の長さのＸ軸方向の位置依存性をグラフ化すると、図２０のようになる。つまり、サブピクセルのＸ軸方向のピッチＰＰｘの中に、他より開口部６１ａのＹ軸方向の長さが長くなる領域がｎ箇所存在するのである。ここで、他より開口部６１ａのＹ軸方向の長さが長くなる領域の幅Ｗｃについて、考える。これは図１８において、点Ｔ３，Ｕ２の距離のＸ軸方向成分であり、幾何学的関係から以下のようになる。
【０１４３】
Ｗｃ＝（Ｗｓ×ｃｏｓα＋Ｗｅ×ｃｏｓβ）／ｓｉｎ（α＋β）  ・・・［３０］
【０１４４】
ここで、幅Ｗｃについて具体的値を考察する。本実施形態４の目的は、主に携帯機器に適した裸眼方式の三次元映像を表示する表示装置の画質を改善することである。携帯機器に用いられる液晶表示装置は、近年の高精細化の要望に応じて画素ピッチは２００μｍ以下がほとんどである。ここで、２視点の３次元映像を表示する表示装置を想定した場合、本実施形態４ではサブピクセルのピッチであるＰＰｘとＰＰｙの比率が３：２となる。更に、サブピクセルの開口部の高さＨをＰＰｙの２／３程度とすると、ＰＰｘとＨの比率は９：４となる。本実施形態４では角度βが式［２２］の関係が成立しているため、角度βの値は２４度程度となる。共通電極７１Ａの幅Ｗｅは加工精度等を考慮して５μｍ程度となり、共通電極７１Ｂの幅Ｗｓはデータ線６２からの電界を遮蔽する目的を考えると１５μｍ程度となる。角度αは、液晶分子に初期トルクを与える都合上７５〜８５度程度に設定するのが一般的であり、８０度とする。これら数値を式［３０］に代入すると、幅Ｗｃは７．４μｍとなる。本実施形態４では、光を空間的に分離投影する手段としてシリンドリカルレンズ３１を用いることができる。シリンドリカルレンズ３１を用いた場合、焦点距離をＣＦ基板５と液晶層５５との界面（図１）からずらすことで、界面における光の集光する幅を制御することが可能である。したがって、その幅をＷｃよりも広く設定することで、光の不均一性を平均化することが可能となる。先に求めたように幅Ｗｃの値は７．４μｍと小さく、図２０で示した開口のＹ軸方向の長さの不均一性による輝度の不均一性は、十分均一化可能である。したがって、モアレとして視認され難くなるのである。
【０１４５】
本実施形態４の液晶表示装置で３Ｄクロストークも低く、開口率の低下が少ないという効果が得られる理由は、実施形態１の液晶表示装置で説明した理由と同じである。
【０１４６】
本実施形態４の液晶表示装置で、液晶表示装置の設計を簡便化できる効果が得られる理由は、実施形態３の液晶表示装置と同様である。液晶表示装置のフォトマスク設計に際しては、レイアウトの中で三角関数等の無理数で規定されている部分を可能な限り誤差無く有限の有効桁数に変換することが重要である。本実施形態４の液晶表示装置では、角度α，βを規定する関係式［２２］，［２４］の中に、設計者が任意に設定できる変数が多く存在する。例えば、Ｈ，ｎ，ｍである。これはα，βを調整する範囲が広いことを意味する。したがって、設計を簡便化できるのである。
【０１４７】
なお、本実施形態４の液晶表示装置は、共通電極７１Ａと画素電極７０との線幅として異なる値を用いることも可能である。その場合、式［２４］のｍを２以上の偶数に限定すればよい。
【０１４８】
［実施例１］
ここで示す実施例１は、実施形態１から実施形態４までの液晶表示装置の具体的な製造方法である。例として、実施形態１の液晶表示装置のＴＦＴ基板４（図４）をＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）プロセスを用いて製造する場合の方法を示す。図２１乃至図２５は、製造プロセスの各ステップにおける平面図を示したものである。
【０１４９】
図２１は、図２２に示すＴＦＴ６４及び蓄積容量６６の一方の電極となるポリシリコン膜のレイアウトを示したものである。ポリシリコン膜は、汚染防止用の下地膜を成膜したガラス基板上にプリカーサー膜としてのａ−Ｓｉ（amorphous silicon）膜を成膜し、エキシマレーザーアニール法などにより再結晶化することで得られる。これをパターニングし、ＴＦＴ６４のチャネルが形成される部分を除いて、不純物を拡散する。ポリシリコン膜のパターニングが終了した後にゲート絶縁膜を成膜する。ゲート絶縁膜には、ＳｉＯ２の単層膜又はＳｉＯ２とＳｉＮとの積層膜などを用いることができる。
【０１５０】
図２２は、ゲート金属膜及び第１コンタクトまで形成した段階のレイアウトを示したものである。ゲート金属膜は、ゲート絶縁膜上に成膜されパターニングされる。ゲート金属膜によりゲート線６３、蓄積容量線６７が形成される。ゲート金属膜とポリシリコン膜が重なる部分には、ＴＦＴ６４と蓄積容量６６が形成される。ゲート金属膜には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ若しくはＳｉ又はそれらの２以上の積層膜を用いることができる。ゲート金属膜をパターニングした後に、第１層間膜を成膜する。第１層間膜には、ＳｉＯ２若しくはＳｉＮ又はそれらの積層膜を用いることができる。その後、ポリシリコン膜と配線金属膜との電気的導通をとるための第１コンタクト４１が、ゲート絶縁膜及び第１層間膜を貫通するように形成される。
【０１５１】
図２３は、配線金属膜及び第２コンタクトまで形成した段階のレイアウトを示したものである。配線金属膜は、第１層間膜上に成膜されパターニングされる。配線金属膜によりデータ線６２が形成される。配線金属膜には、Ｃｒ又はＡｌなどの金属とＭｏ又はＴｉなどの金属とを積層した積層膜を用いることができる。配線金属膜をパターニングした後に、第２層間膜を成膜する。第２層間膜には、ＳｉＯ２、ＳｉＮ若しくはアクリル又はそれらの２以上の積層膜を用いることができる。その後、ポリシリコン膜と画素電極との電気的導通をとるための第２コンタクト４２が、ゲート絶縁膜、第１層間膜及び第２層間膜を貫通するように形成される。
【０１５２】
図２４は、画素電極７０まで形成した段階のレイアウトを示したものである。画素電極７０にはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明導電膜又はＡｌ等の金属膜を用いることができる。この画素電極７０は、第２コンタクト４２（図２３）を介してＴＦＴ６４（図２２）に電気的に接続される。画素電極７０のパターニングをした後に、第３層間膜を成膜する。
【０１５３】
図２５は、共通電極７１Ａ，７１Ｂまで形成した段階のレイアウトを示したものである。共通電極には、ＩＴＯ等の透明導電膜又はＡｌ等の金属膜を用いることができる。図２５からわかるように、共通電極７１Ａ，７１Ｂは、その上下及び左右に隣接するサブピクセルと接続されており、図示していないが、液晶パネルの周辺において配線金属膜と電気的に接続され、共通電位配線６８（図３）に接続される。
【０１５４】
上述の方法は、画素電極と共通電極を異なる金属層で形成する例を示したものであるが、同一の金属層で形成することも可能である。図２６は、その際の画素電極及び共通電極を形成する金属膜のレイアウトを示している。図２３の段階まで完了した後に、画素電極及び共通電極となる金属膜を成膜し、図２６のようにパターニングすることで得られる。この金属膜には、ＩＴＯ等の透明導電膜又はＡｌ等の金属膜を用いることができる。この場合、画素電極７０が共通電極７１Ｂで分断される部分が生ずるが、これは、図２１に示すように画素電極７０と重なるように不純物注入したポリシリコン層を配置し、図２３に示すように第２コンタクト４２を２箇所設けることで、分断された画素電極７０間を電気的に接続するこができる。
【０１５５】
ここでは、ＬＴＰＳプロセスによる製造例を示したが、ａ−ＳｉＴＦＴプロセス、酸化物半導体プロセス、有機ＴＦＴプロセスの何れでも用いることができる。また、具体例として示した金属膜、絶縁膜の種類に限定されるものでもない。重要なことは、実施形態１から実施形態４の液晶表示装置のレイアウトを具現化することであり、手段、材料に影響されるものではない。
【０１５６】
また、実施形態１〜４及び実施例１では、レンズアレイシートの他に視差バリアを用いることができる。視差バリアを用いた場合、製造のし易さから低コスト化が実現できるが、液晶表示装置から出射される光の多くが視差バリアにより遮光されるため、光の利用効率が悪くなる。どちらを選択するかは、液晶表示装置の用途により決めることができる。
【０１５７】
以上、上記各実施形態及び実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態及び実施例の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【０１５８】
換言すると、本発明の課題は、シリンドリカルレンズアレイ又は視差バリアを用いた３次元画像を表示する液晶表示装置において、広い視野角特性を得るためにＩＰＳ（In-Plane Switching）モードを用いた場合に、モアレの低減と高開口率を両立させることである。
【０１５９】
換言すると、本発明の液晶表示装置では、互いに直交する第１の方向と、第２の方向にアレイ状にサブピクセルが配置され、前記第２方向に複数のゲート線が配置され、前記液晶表示装置上には、前記第２の方向に光を振り分ける光学素子が配置され、前記液晶表示装置は前記液晶表示装置表面に概ね平行な電界により液晶分子が制御され、データ線が、前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で前記サブピクセルを斜めに分断するように配置されている。このように、データ線がサブピクセルを斜めに配置されることにより、データ線が第２方向に対して小さな角度をとることができるため、サブピクセルの第１方向の開口の長さを一定にしても、開口率を大幅に低下させることが無い。
【０１６０】
上記の実施形態及び実施例の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
【０１６１】
［付記１］第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれ、これらの基板に概ね平行な電界により液晶分子が制御される液晶層と、を備えた液晶表示装置であって、
互いに直交する第１の方向及び第２の方向にアレイ状に配置されたサブピクセルと、
前記第２の方向に光を振り分ける光学素子と、
前記第２の方向に延在するように配置されたゲート線と、
前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で、前記サブピクセルを斜めに分断するように、配置されたデータ線と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【０１６２】
［付記２］前記サブピクセルは光が透過する開口部を有し、
この開口部には複数の第１電極、複数の第２電極及び単数の第３電極が配置され、
前記第１電極と前記第２電極とは、前記第２の方向に対して第１の角度で斜めに等間隔かつ交互に配置され、
前記第３電極は前記第２の方向に対して第２の角度で斜めに配置され、
前記電界は前記第１電極と前記第２電極との電位差により生ずるものであり、
前記データ線は絶縁膜を介して前記第３電極によって覆われた、
付記１記載の液晶表示装置。
【０１６３】
［付記３］前記第１電極及び前記第２電極は、前記開口部において前記第３電極と交差する部分を有し、
前記第１電極及び前記第２電極が前記第３電極の一辺と交差する前記第２方向の位置は、当該第１電極及び当該第２電極が当該第３電極のもう一方の辺と交差する前記第２方向の位置と一致する、
付記２記載の液晶表示装置。
【０１６４】
［付記４］前記第３電極は、前記交差する部分において前記第２方向に平行である、
付記３記載の液晶表示装置。
【０１６５】
［付記５］前記第１電極は個々の前記サブピクセルに応じた電圧が印加される画素電極であり、
前記第２電極及び前記第３電極は全ての前記サブピクセルに共通の電圧が印加される共通電極である、
付記２、３又は４記載の液晶表示装置。
【０１６６】
［付記６］前記第１の基板は、前記サブピクセルごとにＴＦＴが形成されたＴＦＴ基板であり、
前記第２の基板は、前記サブピクセルに対応したフィルタが形成されたカラーフィルタ基板であり、
前記光学素子は、前記第１の方向に軸方向を有する複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイシートであり、
前記ＴＦＴはゲート、ソース及びドレインを有し、
前記ゲート線は前記ゲートに接続され、前記データ線は前記ソースに接続され、前記画素電極は前記ドレインに接続された、
付記２、３、４又は５記載の液晶表示装置。
【０１６７】
［付記７］第１の基板と第２の基板との間に液晶を挟んだ液晶表示装置であって、
互いに直交する第１の方向及び第２の方向にアレイ状にサブピクセルが配置され、
前記第１の基板上に、前記第２方向に延在する複数のゲート線が配置され、
前記液晶表示装置上には、前記第２の方向に光を振り分ける光学素子が配置され、
前記液晶表示装置は当該液晶表示装置表面に概ね平行な電界により液晶分子が制御され、
データ線が、前記第２の方向に隣接する前記サブピクセルの境界とは異なる位置で、前記サブピクセルを斜めに分断するように、配置されている、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【０１６８】
［付記８］前記サブピクセルの開口部には、複数の第１電極、複数の第２電極、第３電極が配置され、
前記複数の第１電極と前記複数の第２電極とは、前記第２の方向に対して第１の角度で斜めに等間隔で交互に配置され、
前記第３電極は、前記第２の方向に対して第２の角度で斜めに配置され、
前記電界は前記第１電極と前記第２電極との電位差により生ずるものであり、
前記データ線は絶縁膜を介し前記第３電極により覆われている、
ことを特徴とする付記７に記載の液晶表示装置。
【０１６９】
［付記９］前記第１電極及び前記第２電極は、前記サブピクセルの開口部において前記第３電極と交差する部分を有し、
前記第１電極及び前記第２電極が前記第３電極の一辺と交差する前記第２方向の位置は、当該第１電極及び当該第２電極が当該第３電極のもう一方の辺と交差する前記第２方向の位置と一致する
ことを特徴とする付記８に記載の液晶表示装置。
【０１７０】
［付記１０］前記第１電極及び前記第２電極は、前記サブピクセルの開口部において前記第３電極と交差する部分を有し、
前記第３電極は、前記交差部において前記第２方向に平行であり、
前記第１電極及び前記第２電極が前記第３電極の一辺と交差する前記第２方向の位置は、当該第１電極及び当該第２電極が当該第３電極のもう一方の辺と交差する前記第２方向の位置と一致する、
ことを特徴とする付記８に記載の液晶表示装置。
【符号の説明】
【０１７１】
１  液晶表示装置
２  液晶パネル
２１  バックライト
３  レンズアレイシート
３１  シリンドリカルレンズ
４  ＴＦＴ基板
４１  第１コンタクト
４２  第２コンタクト
４６  層間膜
４７  ゲート
４８  ドレイン
４９  ソース
５  ＣＦ基板
５１  Ｒレジスト
５２  Ｇレジスト
５３  Ｂレジスト
５４  ＢＭ
５５  液晶層
６  画素
６１  サブピクセル
６１ａ  開口部
６２  データ線
６３  ゲート線
６４  ＴＦＴ
６５  液晶容量
６６  蓄積容量
６７  蓄積容量線
６８  共通電位配線
７０  画素電極
７１，７１Ａ，７１Ｂ  共通電極
８０  遮光部
９Ｌ，９Ｒ  観察者の目
【図１】
2014085389.tif 000003
【図２】
2014085389.tif 000004
【図３】
2014085389.tif 000005
【図４】
2014085389.tif 000006
【図５】
2014085389.tif 000007
【図６】
2014085389.tif 000008
【図７】
2014085389.tif 000009
【図８】
2014085389.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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