(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向へ振り分けるための分離性能が、少なくとも前記第１の方向に対して分離性能の高い領域と低い領域が交互に分布して構成され、
前記分離性能の高い領域は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、
前記分離性能の低い領域は、前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、シリンドリカルレンズの凸面部と凹面部が前記第１の方向に交互に配列したレンチキュラレンズシートから構成され、
前記シリンドリカルレンズの凸面部は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、前記シリンドリカルレンズの凹面部は前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、液晶を挟んで一対の基板からなる屈折率分布型レンズから構成され、
前記基板に設けられた一対の電極は、前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記光学手段は、シリンドリカルレンズの凸面部と凹面部が前記第１の方向に交互に配列したレンチキュラレンズシートから構成され、
前記シリンドリカルレンズの凸面部は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、前記シリンドリカルレンズの凹面部は前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記光学手段は、液晶を挟んで一対の基板からなる屈折率分布型レンズから構成され、
前記基板に設けられた一対の電極は、前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素をサブ画素とし、前記開口部をデータ線とゲート線及び蓄積容量電極で囲まれた領域と定義した場合に、
前記表示パネルのサブ画素配列は１本の前記ゲート線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つのサブ画素からなる隣接画素対を基本単位として構成され、
前記２つのサブ画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つのサブ画素に挟まれた共通の前記ゲート線によって制御され、かつ異なる前記データ線に接続され、
前記スイッチング手段のうちの１つの電極が前記蓄積容量電極と容量を形成し、
前記蓄積容量電極は前記表示単位における前記サブ画素間の境界領域に少なくとも配置された蓄積容量線と電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素をサブ画素とし、前記開口部をデータ線とゲート線及び蓄積容量電極で囲まれた領域と定義した場合に、
前記表示パネルのサブ画素配列は１本の前記データ線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つのサブ画素からなる隣接画素対を基本単位として構成され、
前記２つのサブ画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つのサブ画素に挟まれた前記データ線に共通に接続され、かつ異なる前記ゲート線によって制御され、
前記スイッチング手段のうちの１つの電極が前記蓄積容量電極と容量を形成し、
前記蓄積容量電極は前記隣接画素対における前記サブ画素間の境界領域に少なくとも配置され、
前記サブ画素の前記第１の方向へ幅をＮ＋１等分に分割する前記第２の方向と平行な仮想線を仮定した場合に、前記蓄積容量電極と電気的に接続するＮ本の蓄積容量線は、それぞれ前記開口部において前記仮想線のうち少なくとも１本を跨って配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示パネルは、少なくとも平行電極対を有する基板と、該基板上と対向基板に挟まれて配置された液晶層と、を有し、
前記平行電極対は前記第２の方向に配列し、前記液晶層の液晶分子は前記平行電極対で発生する電界により駆動される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記平行電極対は、絶縁膜を挟んで形成された少なくとも２層からなる透明電極から構成され、１層にはスリット電極が設けられる、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記スリット電極は、前記液晶層側の透明電極である、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像表示装置を搭載した、
ことを特徴とする端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置並びにこれを備える端末装置に関し、特に、複数の視点に向けてそれぞれ異なる画像を表示する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話や情報端末の発展に伴い、画像表示装置の小型化、高精細化が進んでいる。一方、新たな付加価値を有する画像表示装置として、観察者が観察位置により異なる画像が視認できる画像表示装置、すなわち、複数の視点でそれぞれ異なる画像を視認できる画像表示装置や、それぞれ異なる画像を視差画像とし、観察者が立体的に画像を視認できる立体画像表示装置が注目されている。
【０００３】
複数の視点に向けそれぞれ異なる画像を提供する方式は、それぞれの視点用の画像データを合成して表示パネルに表示し、表示された合成画像をレンズやスリットを持つバリア（遮光板）からなる光学的な分離手段により分離し、それぞれの視点へ画像を提供する方式が知られている。画像分離の原理は、スリットを有するバリア、あるいは、レンズといった光学手段を用いて、視点方向ごとに見える画素を限定することによる。画像分離手段としては、縞状の多数のスリットを有するバリアからなるパララックスバリアや、一方向にレンズ効果を有するシリンドリカルレンズを配列したレンチキュラレンズが一般に用いられる。
【０００４】
光学的な画像分離手段を用いた立体画像表示装置は、特殊な眼鏡を装着する必要がなく、眼鏡を装着する煩わしさがない点で、携帯電話などの端末装置への搭載に適している。液晶パネルとパララックスバリアからなる立体画像表示装置を搭載した携帯電話は、既に製品化されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上記の方式、すなわち、光学的な分離手段を用いて複数の視点に向けてそれぞれ異なる画像を提供する立体画像表示装置は、観察者の視点位置が移動し視認する画像が切り換わるとき、画像と画像の境界が暗く見える場合がある。この現象は、各視点用の画素と画素の間の非表示領域（液晶パネルで一般にブラックマトリクスと呼ばれる遮光部）が視認されることに起因する。観察者の視点移動に伴う上記の現象は、光学的な分離手段を持たない一般の立体画像表示装置では発生しない。このため、観察者は、光学的な分離手段を備えた多視点立体画像表示装置又は立体画像表示装置で発生する上記の現象に、違和感、あるいは表示品質の低下を感じることになる。
【０００６】
これは、一般的に３Ｄモアレと言われる現象である。３Ｄモアレ（３Ｄ  ｍｏｉｒｅ）とは、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）である。また、３Ｄモアレは、輝度の角度方向における変動（Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  Ａｎｇｕｌａｒ  Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）であり、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響がある。
【０００７】
ここで、本明細書においては、異なる角度方向に異なる映像を表示することに起因する、周期的な輝度のムラ（色のムラを指すこともある）、特に、輝度の角度方向における変動を「３Ｄモアレ」と定義する。一般的には、互いの異なる周期をもった構造物が干渉して発生する縞模様を「モアレ縞」と称する。モアレ縞は構造物の周期性やピッチに依存して発生する干渉縞であり、３Ｄモアレは所定の位置から観察した場合に画像分離手段の結像性に起因して発生する輝度ムラであるため、本明細書においては、３Ｄモアレとモアレ縞は区別して適用する。
【０００８】
上記の光学的な分離手段と遮光部に起因する問題を改善するために、表示パネルの画素電極および遮光部の形状と配列を工夫し、表示品質の低下を抑制した立体画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２）。
【０００９】
特許文献１が開示している表示装置は、図３２に示すように、横方向１０１２の任意の点において、シリンドリカルレンズ１００３ａの配列方向と垂直となる縦方向１０１１に、表示パネル断面を想定すると、遮光部（配線１０７０及び遮光部１０７６）と開口部の割合が横方向１０１２へ略一定となっている。
【００１０】
従って、観察者が画像の分離方向である横方向１０１２に視点を移動し、観察方向が変わった場合でも、視認する遮光部の割合は略一定である。すなわち、観察者が特定方向から遮光部のみを観察することはなく、表示が暗く見えることもない。つまり、遮光領域に起因する表示品質の低下を防止することができる。
【００１１】
特許文献２が開示している立体画像表示装置は、図３３（Ａ）に示すような画素配置を有しており、図３３（Ｂ）に示すような画素を有している。特許文献２が開示している立体画像表示装置は、重なり領域１０１３に渡って隣接する画素においてＹ軸方向の開口幅の大きさの合計が一定であり、長方形領域ＢにおけるＹ軸方向の開口幅の大きさと等しいため、水平方向へ連続した実質的に均一の輝度を提供し、Ｘ軸方向にわたって実質的に一定の輝度を維持することができる。
【００１２】
従って、特許文献２が開示している立体画像表示装置は、隣接する画素列に同じ映像を出力した場合、これにより観察者の眼がウィンドウ間の境界を横切るときの輝度を一定に保持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００５−２０８５６７号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６２９４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス、Ｎｏ．８３８号」、日本経済新聞社、２００３年１月６日、ｐ．２６−２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の立体画像表示装置では、上述のように開口幅を画像分離方向へ一定または略一定とする画素構造が提案されている。しかしながら、画像分離手段における製造上の問題から、特許文献１及び２に開示された画素構造を用いた場合に、立体表示性能に問題が生じることがわかった。以下に詳しく述べる。
【００１６】
立体画像表示装置では、画像を光学的に分離する手段として、上述のようなパララックスバリアやレンチキュラレンズが一般に用いられる。従来例のレンチキュラレンズは、シリンドリカルレンズの凸面部と相互に隣接するシリンドリカルレンズ間の凹面部が周期的に繰り返された構造を有している。このようなレンチキュラレンズを製造する方法としては、金型を用いた成型加工、フォトリソグラフィ、インクジェットなどの技術が挙げられる。
【００１７】
しかしながら、いずれの技術を適用して製造する場合でも、レンズ凸面部と凹面部における加工精度に差が発生することが新たにわかった。特に、従来例のレンチキュラレンズでは凸面部が凹面部より所定形状を安定して製造し易く、光学的な分離性能が凹面部で劣化することになる。例えば、金型を用いてレンズ成型する場合を考えると、金型においてレンズ凸面部よりもレンズ凹面部に対応する箇所の方が急峻で鋭利な形状となるため、金型加工時の形状安定性はもとより、成型時の圧力作用により凹面部の形状安定性が凸面部よりも低下する。また、ＩＪ法などのウエットプロセスでレンズを作成する場合においても、液滴境界が凹面部に相当するため、形状安定性の確保が困難となる。この他にも、レンズの凹面部に剥離できず残った残留物や付着した異物等は、凸面部に比べて取り除くことが困難であるといった様々な要因によって、凹面部の光学的な分離性能が局所的に低下することとなる。
【００１８】
このように、光学的な分離性能が低下した領域では、画素の開口部から出射した光を画像分離手段によって制御することができない。画像分離手段によって制御されずに画像分離手段から出射された光は、ある１つの視点映像に他の視点映像が混ざり合った状態となって立体表示に影響を与える。特に、ある一つの視点に他の視点映像が混ざり合う割合が所定の値を超えて大きくなると、観察者に違和感を与えて立体視することが困難となる。また、ある一つの視点に他の視点映像が混ざり合うことにより立体視が困難となる領域が大きくなると、良好に立体視できる範囲が狭くなるため、立体表示性能が低下する。ここで、本明細書においては、ある１つの視点映像に対する、他の視点映像の混入、漏れを「３Ｄクロストーク」と定義する。なお、本明細書では、映像信号や走査信号の電気的な漏れによる画質の低下を「クロストーク」と称し、「３Ｄクロストーク」と区別して適用する。
【００１９】
また、その他の光学的分離手段には、液晶を用いた電気光学素子として、ＧＲＩＮ（ＧｒａｄｉｅｎｔＩｎｄｅｘ）レンズが挙げられる。ＧＲＩＮレンズを用いた場合においても、電極位置と電場の関係により、レンズ凸面部に相当する屈折率分布に対してレンズ凹面部に相当する屈折率分布の不均一性が大きく、上記したレンチキュラレンズと同様にレンズ凹面部に相当する光学的な分離性が低下する。
【００２０】
また、スリットを有するパララックスバリアを用いた場合においても、スリットを構成する電極端部の加工精度のバラつきが大きい場合、スリット端部の遮光性能の不均一性が増大し、その結果画像分離性能の局所的な劣化が生じ、画質が低下する。
【００２１】
従って、画像分離手段はレンチキュラレンズに限られることなく、公知の画像分離手段においても、光学分離性能を均一に作成することが困難である。高精度な加工技術により光学分離性能の完全に均一な画像分離手段を得るには、コストがかかってしまう。特許文献１及び２に開示されるような開口幅を画像分離方向へ一定とした画素を適用した場合、画像分離手段の光学分離性能に分布があると、３Ｄモアレ、３Ｄクロストークが制御できず、立体表示性能が低下する。光学分離性能の高い領域によって振り分けられた光は、わずかな加工精度のずれに起因して３Ｄモアレが発生しやすい。また、光学分離性能の低い領域によって振り分けられた光は、３Ｄクロストークが増大する要因となり立体視可能な範囲が狭くなる。そして、これらの光学分離手段における光学分離性能の分布と画素構造に起因した問題について、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では３Ｄモアレ、３Ｄクロストークを両立して設計することが困難であり、３Ｄモアレと３Ｄクロストークを互いに制御して夫々のバランスをとることができなかった。
【００２２】
３Ｄモアレは視認位置によっては問題とならない場合もあるが、輝度の角度方向における変動が大きいと、立体視に好ましくない影響があると考えられるため、輝度変動を所定値以下とすることが望ましい。また、３Ｄクロストークは所定以下とすることが望ましい。
【００２３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、３Ｄモアレの影響を最小限に抑えつつ、３Ｄクロストークの低減を図るとともに、立体表示品質を向上することができる画像表示装置並びにこれを備える端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る画像表示装置は、
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向へ振り分けるための分離性能が、少なくとも前記第１の方向に対して分離性能の高い領域と低い領域が交互に分布して構成され、
前記分離性能の高い領域は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、
前記分離性能の低い領域は、前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る画像表示装置は、
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、シリンドリカルレンズの凸面部と凹面部が前記第１の方向に交互に配列したレンチキュラレンズシートから構成され、
前記シリンドリカルレンズの凸面部は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、前記シリンドリカルレンズの凹面部は前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る画像表示装置は、
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を少なくとも含む表示単位がマトリクス状に複数配列された表示パネルと、
前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素から出射した光を相互に異なる方向に振り分ける光学手段と、を有し、
前記第１視点用の画像を表示する画素と前記第２視点用の画像を表示する画素は前記光を振り分ける第１の方向に隣接し、
前記表示単位は前記第１の方向に延びる行及び前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる列に沿って配置され、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の周囲には遮光部が設けられ、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は前記第２の方向において互いに重なる第１の領域とそれ以外の第２の領域から構成され、
前記第１の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅の合計を第１の開口幅とし、
前記第２の領域における前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部の前記第２の方向における開口幅を第２の開口幅とし、
前記第１の方向へ隣接する２つの前記表示単位が前記第２の方向へ互いに重なる第３の領域が設けられ、前記第３の領域における２つの前記表示単位の前記第２の方向への開口幅の合計を第３の開口幅とし、
前記第１視点用の画像を表示する画素の開口部と前記第２視点用の画像を表示する画素の開口部は、各々が少なくとも点対称であり、かつ非線対称である形状から構成され、
各々の開口部の中心は前記表示単位の中心点を通り前記第１の方向と平行な線分に対して前記第２の方向から偏移して配置され、かつ各々の開口部は前記表示単位の中心点に対して点対称に配置され、
前記第３の開口幅は前記第１の開口幅より小さく、
前記光学手段は、液晶を挟んで一対の基板からなる屈折率分布型レンズから構成され、
前記基板に設けられた一対の電極は、前記第３の領域に対応した位置に設けられる、
ことを特徴とする。
【００２７】
また、前記光学手段は、シリンドリカルレンズの凸面部と凹面部が前記第１の方向に交互に配列したレンチキュラレンズシートから構成され、
前記シリンドリカルレンズの凸面部は、前記第１の領域に対応した位置に設けられ、前記シリンドリカルレンズの凹面部は前記第３の領域に対応した位置に設けられても良い。
【００２８】
また、前記光学手段は、液晶を挟んで一対の基板からなる屈折率分布型レンズから構成され、
前記基板に設けられた一対の電極は、前記第３の領域に対応した位置に設けられても良い。
【００２９】
また、前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素をサブ画素とし、前記開口部をデータ線とゲート線及び蓄積容量電極で囲まれた領域と定義した場合に、
前記表示パネルのサブ画素配列は１本の前記ゲート線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つのサブ画素からなる隣接画素対を基本単位として構成され、
前記２つのサブ画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つのサブ画素に挟まれた共通の前記ゲート線によって制御され、かつ異なる前記データ線に接続され、
前記スイッチング手段のうちの１つの電極が前記蓄積容量電極と容量を形成し、
前記蓄積容量電極は前記表示単位における前記サブ画素間の境界領域に少なくとも配置された蓄積容量線と電気的に接続されても良い。
【００３０】
また、前記第１視点用の画像を表示する画素及び前記第２視点用の画像を表示する画素をサブ画素とし、前記開口部をデータ線とゲート線及び蓄積容量電極で囲まれた領域と定義した場合に、
前記表示パネルのサブ画素配列は１本の前記データ線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つのサブ画素からなる隣接画素対を基本単位として構成され、
前記２つのサブ画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つのサブ画素に挟まれた前記データ線に共通に接続され、かつ異なる前記ゲート線によって制御され、
前記スイッチング手段のうちの１つの電極が前記蓄積容量電極と容量を形成し、
前記蓄積容量電極は前記隣接画素対における前記サブ画素間の境界領域に少なくとも配置され、
前記サブ画素の前記第１の方向へ幅をＮ＋１等分に分割する前記第２の方向と平行な仮想線を仮定した場合に、前記蓄積容量電極と電気的に接続するＮ本の蓄積容量線は、それぞれ前記開口部において前記仮想線のうち少なくとも１本を跨って配置されても良い。
【００３１】
また、前記表示パネルは、少なくとも平行電極対を有する基板と、該基板上と対向基板に挟まれて配置された液晶層と、を有し、
前記平行電極対は前記第２の方向に配列し、前記液晶層の液晶分子は前記平行電極対で発生する電界により駆動されても良い。
【００３２】
また、前記平行電極対は、絶縁膜を挟んで形成された少なくとも２層からなる透明電極から構成され、１層にはスリット電極が設けられても良い。
【００３３】
また、前記スリット電極は、前記液晶層側の透明電極であっても良い。
【００３５】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係る端末装置は、
本発明の第１の観点乃至第３の観点のいずれか１つの観点に係る画像表示装置を搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、３Ｄモアレの影響を最小限に抑えつつ、３Ｄクロストークの低減を図るとともに、立体表示品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る表示パネルの線分Ｄ−Ｄ’における断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る表示パネルの線分Ｒ−Ｒ’における断面図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る表示パネルのサブ画素における縦開口幅の分布を示す模式図であり、（Ｂ）は明るさの分布を示す模式図である。
【図８】レンチキュラレンズを使用した場合の光学モデルを示す断面図である。
【図９】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最小時を示した光学モデル図である。
【図１０】レンチキュラレンズの画像分離条件を算出するため曲率半径最大時を示した光学モデル図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置における輝度分布の一例を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力するドット反転駆動の極性を説明するための図である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係る表示パネルを示す平面図である。
【図１５】本発明の画像表示装置を搭載した携帯機器を示す斜視図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の集光状態を示す概念図である。
【図１７】空間方式を示す概念図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す平面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る表示パネルの線分Ｄ−Ｄ’における断面図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係る表示パネルの線分Ｒ−Ｒ’における断面図である。
【図２２】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置においてデータ線に入力するドット反転駆動の極性を説明するための図である。
【図２３】本発明の第２実施形態に係る画像表示装置における各サブ画素の極性を示す模式図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る表示パネルを示す平面図である。
【図２５】本発明の第３実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図２６】本発明の第３実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図２７】本発明の第３実施形態に係る表示パネルの線分Ｄ−Ｄ’における断面図である。
【図２８】本発明の第４実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。
【図２９】本発明の第４実施形態に係る画像分離手段を示す断面図である。
【図３０】本発明の第５実施形態に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図３１】本発明の第５実施形態の変形例に係る表示パネルのサブ画素を示す拡大図である。
【図３２】従来の立体画像表示装置における画素を示す平面図である。
【図３３】従来の立体画像表示装置における画素を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照して説明する。
【００３９】
［第１実施形態］
以下、本実施形態に係る画像表示装置、画像表示装置に搭載される表示パネル、画像表示装置を搭載した端末装置、及びその駆動方法について説明する。
【００４０】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る画像表示装置１は、表示パネル２、レンチキュラレンズ３、バックライト１５から構成される。表示パネル２は液晶分子を利用した電気光学素子であり、ピクセル４Ｐがマトリクス状に並べられた表示素子である。レンチキュラレンズ３は、表示パネル２の表示面側、すなわち使用者側に配置される。バックライト１５は表示パネル２の背面側に配置される。
【００４１】
図１に示すように、表示パネル２の表示部には、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’がマトリクス状に並べられている。表示単位４Ｕは、第１視点用のサブ画素４Ｓ、及び第２視点用のサブ画素４Ｓから構成され、表示単位４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’についても同様である。なお、第１視点用の画素が右眼用画素４Ｒであり、第２視点用の画素が左眼用画素４Ｌとなる。すなわち、表示単位４Ｕは視点数２からなる立体表示に対応した画素である。従って、表示パネル２は、左眼用の画像を表示するサブ画素４Ｓと右眼用の画像を表示するサブ画素４Ｓを備えた視点数２からなる立体表示用の液晶表示パネルである。
【００４２】
図１及び図２に示すレンチキュラレンズ３は、多数のシリンドリカルレンズ３ａが一次元配列したレンズアレイである。シリンドリカルレンズ３ａは、かまぼこ状の凸面部を有する一次元レンズである。その延伸方向、すなわち長手方向は、表示面内においてシリンドリカルレンズ３ａの配列方向と直交する方向となっている。シリンドリカルレンズ３ａは、延伸方向にはレンズ効果を持たず、その直交方向である配列方向にのみレンズ効果を有する。これにより、レンチキュラレンズ３はシリンドリカルレンズ３ａの配列方向にのみレンズ効果を有する一次元レンズアレイとなっている。そして、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向となっている。なお、シリンドリカルレンズ３ａは、前述の表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’と対応して配置されている。
【００４３】
表示単位４Ｕ、４Ｕ’におけるＴＦＴ基板２ａは、図３に示すようなレイアウト構造を有している。図１に示すように、表示単位４Ｕ、４Ｕ’は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴとゲート線Ｇ、データ線Ｄとの接続関係が夫々異なるため、夫々異なるレイアウトで構成される。なお、表示単位４Ｕ’’、４Ｕ’’’についてもレイアウト構造が夫々異なる点は同様である。なお、表示単位４Ｕ、４Ｕ’、４Ｕ’’、４Ｕ’’’ において左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒを備える点は同様であるため、共通の構造について説明する場合、総じて表示単位４Ｕと称する。また、以下の説明において、表示単位４Ｕを構成する画素について共通の構造を説明する場合は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒを区別することなく「サブ画素」と称する。すなわち、表示単位４Ｕは、相互に隣接する２つのサブ画素４Ｓから構成されると表現することができる。また、以下の説明において、「表示部」は、表示パネル２の画面領域の全体のことを意味し、「表示領域」は、サブ画素４Ｓの開口部を意味するものとして区別して使用する。
【００４４】
ここで、図３に示すように、シリンドリカルレンズ３ａの構造に応じて設定される光学主軸を以下のように定義する。シリンドリカルレンズ３ａにおいて使用者側に向いた凸面をレンズ凸面部３１と称し、隣接するシリンドリカルレンズ３ａ間における谷部をレンズ凹面部３２と称する。そして、レンズ凸面部３１においてシリンドリカルレンズ３ａの長手方向に沿って延びる仮想線を第１の主軸３３と称し、レンズ凹面部３２においてシリンドリカルレンズ３ａの長手方向に沿って延びる仮想線を第２の主軸３４と称する。第１の主軸３３は表示単位４Ｕの中央部に配置され、第２の主軸３４は隣接する表示単位４Ｕ間の境界部に配置される。
【００４５】
シリンドリカルレンズ３ａは、前述のように、その延伸方向と直交する方向にのみレンズ効果を有する。そして、本実施形態では、このレンズ効果を有する方向が、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向と一致している。この結果、シリンドリカルレンズ３ａは、左眼用画素４Ｌの光と右眼用画素４Ｒの光を異なる方向に分離可能な光線分離手段として作用する。これにより、レンチキュラレンズ３は、各表示単位４Ｕの左眼用画素４Ｌが表示する画像と、各表示単位４Ｕの右眼用画素４Ｒが表示する画像を、異なる方向に分離することができる。すなわち、レンチキュラレンズ３は、画像分離手段、または画像振分手段として作用する光学部材である。また、シリンドリカルレンズ３ａは、上述のようにレンズ効果を有するため、曲率に応じて焦点が設定される。シリンドリカルレンズ３ａの主点、すなわちレンズの頂点と焦点までの距離をシリンドリカルレンズ３ａにおける焦点距離と定義する。本実施形態におけるシリンドリカルレンズ３ａの焦点距離は、シリンドリカルレンズ３ａの頂点と、サブ画素面、すなわち左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面との間の距離に設定されている。焦点距離はこれに限定されることなく、シリンドリカルレンズ３ａの曲率やレンズ位置を変更して適宜設定することもできる。
【００４６】
なお、以下の説明においては、便宜上、以下のようにＸＹＺ直交座標系を設定する。左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒが繰り返し配列される方向において、右眼用画素４Ｒから左眼用画素４Ｌに向かう方向を＋Ｘ方向とし、その反対方向を−Ｘ方向とする。＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を総称してＸ軸方向という。また、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向をＹ軸方向とする。更に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の双方に直交する方向をＺ軸方向とし、このＺ軸方向のうち、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒが配置された面からレンチキュラレンズ３に向かう方向を＋Ｚ方向とし、その反対方向を−Ｚ方向とする。＋Ｚ方向は前方、すなわち、使用者に向かう方向であり、使用者は、表示パネル２の＋Ｚ側の面を視認することになる。そして、＋Ｙ方向は、右手座標系が成立する方向とする。すなわち、人の右手の親指を＋Ｘ方向、人差指を＋Ｙ方向に向けたとき、中指は＋Ｚ方向を向くようにする。なお、本明細書の図面において、原点記号にバツ印を付している場合、図面手前から奥に向かう方向が正の方向であることを意味し、原点記号に黒丸を付している場合、図面奥から手前に向かう方向が正の方向であることを意味している。
【００４７】
なお、以下の説明においては、Ｘ軸方向へ並ぶサブ画素のラインを行、Ｙ軸方向へ並ぶサブ画素のラインを列として説明する。また、ＸＹ平面上において「縦」または「横」という表現を使う場合、「縦」の方向とはＹ軸方向と平行な方向であり、「横」の方向とはＸ軸方向と平行な方向として説明する。また、ＸＹ平面状において「上」または「下」という表現を使う場合、「上」または「下」の方向とは、Ｙ軸方向と平行な方向であり、「上」側が＋Ｙ方向、「下」側が−Ｙ方向である。
【００４８】
上述の如くＸＹＺ直交座標系を設定すると、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向はＸ軸方向となり、左眼用の画像と右眼用の画像は、Ｘ軸方向に沿って分離されることになる。また、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４ＵがＹ軸方向に一列に配列される。Ｘ軸方向における表示単位４Ｕの配列周期は、シリンドリカルレンズ３ａの配列周期と略等しくなっている。１つのシリンドリカルレンズ３ａには、Ｙ軸方向に配列した表示単位４Ｕの列が対応して配置されている。
【００４９】
図２に示すように、表示パネル２は、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとが微小な間隙を設定して配置されており、この間隙に液晶層５ＬＣが配置されている。液晶層５ＬＣは、例えば、透過型のＴＮモードとなるように構成されているが、これに限定されず、他の液晶モードを適用しても良い。ＴＦＴ基板２ａは、表示パネル２の−Ｚ方向側に配置され、対向基板２ｂは＋Ｚ方向側に配置されている。すなわち、対向基板２ｂの更に＋Ｚ方向側にレンチキュラレンズ３が配置されている。また、ＴＦＴ基板２ａの＋Ｚ側、及び対向基板２ｂの−Ｚ側には偏光板１１が貼合されている。
【００５０】
表示パネル２は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を有するアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。薄膜トランジスタは、各サブ画素に表示信号を伝送するためのスイッチとして作用し、このスイッチを操作するのは、各スイッチのゲートに接続されたゲート線を流れるゲート信号である。本実施形態においては、ＴＦＴ基板２ａの液晶層５ＬＣ側の面（＋Ｚ方向側の面）に、列方向（Ｙ軸方向）に延伸するデータ線Ｄ１乃至Ｄ７が配置されている。なおデータ線Ｄ１乃至Ｄ７を総じてデータ線Ｄと称する。更に、ＴＦＴ基板２ａの同じ面には、行方向（Ｘ軸方向）に延伸するゲート線Ｇ１乃至Ｇ１３が配置されている。ゲート線Ｇ１乃至Ｇ１３を総じてゲート線Ｇと称する。データ線Ｄは、薄膜トランジスタに表示データ信号を供給する役割を果たす。
【００５１】
本実施形態では、ゲート線ＧはＸ軸方向に延伸して、Ｙ軸方向に複数配列している。この際に、ゲート線Ｇは屈曲することも可能であり、屈曲する場合は複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸する。また、データ線Ｄは、屈曲しているものの、複数回の屈曲を経てＹ軸方向に延伸しており、Ｘ軸方向に複数配列している。そして、ゲート線Ｇとデータ線Ｄの交点近傍に、サブ画素４Ｓ（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）が配置されている。
【００５２】
特に、図１においては、サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄとの接続関係を明確にするため、例えば、データ線Ｄ３とゲート線Ｇ２に接続されたサブ画素４ＳをＰ３２と表記している。すなわち、Ｐの次の数字がデータ線Ｄの後の数字であり、更にその次の数字がゲート線Ｇの後の数字である。
【００５３】
本実施形態においては、理解を容易にするため、ゲート線Ｇの本数、データ線Ｄの本数は、説明に必要な数に限定しているが、これに限定されるものではなく、本発明の本質には影響を与えない。
【００５４】
図１では、各サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄに対する接続関係を示すため、図３に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び画素電極４ＰＩＸを抽出して示している。また、図３及び図４では、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、適宜変更して記載している。
【００５５】
図１に示すように、相互に隣接するゲート線Ｇとデータ線Ｄで囲まれた領域がサブ画素４Ｓに対応する画素領域である。このサブ画素４Ｓ内に開口部が設けられる。
【００５６】
表示パネル２は、ＴＦＴ基板２ａを観察者側から見ると、図３に示すようなサブ画素の構造を有している。サブ画素４Ｓには、データ線Ｄ、ゲート線Ｇ、画素電極４ＰＩＸ、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、蓄積容量電極ＣＳ２、蓄積容量線ＣＳ、シリコン層４ＳＩが配置されている。蓄積容量電極ＣＳ２は、蓄積容量線ＣＳと同層で形成され、蓄積容量線ＣＳと電気的に接続されている。蓄積容量４ＣＳは、主に蓄積容量電極ＣＳ２とシリコン層４ＳＩから構成される電極との間で絶縁膜を介して形成される。この蓄積容量４ＣＳが形成される領域に対応した電極部が蓄積容量電極ＣＳ２であり、隣接したサブ画素４Ｓの蓄積容量電極ＣＳ２を相互に接続する配線が蓄積容量線ＣＳである。
【００５７】
画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ＭＯＳ型の薄膜トランジスタであり、ソース電極又はドレイン電極の一方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方は、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される。従って、画素電極４ＰＩＸの電位はシリコン層４ＳＩから構成された電極と共通の電位となり、これによりシリコン層４ＳＩから構成された電極と蓄積容量電極ＣＳ２との間で蓄積容量４ＣＳを形成することができる。そして、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極は、ゲート線Ｇに接続される。更に、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側には、対向電極４ＣＯＭが形成され、画素電極４ＰＩＸとの間で画素容量４ＣＬＣが形成される。
【００５８】
本実施形態では、画素電極４ＰＩＸが接続された方の電極をソース電極、信号線に接続された方の電極をドレイン電極と称する。
【００５９】
なお、図３に示すように、コンタクトホール４ＣＯＮＴ１は灰色塗り、コンタクトホール４ＣＯＮＴ２は黒塗りで示し、画素電極４ＰＩＸは点線で、またシリコン層４ＳＩは太線で、夫々の形状を示している。
【００６０】
図１に示すように、本実施形態では、１ピクセル４ＰはＹ軸方向に配列した３つの表示単位４Ｕから構成され、各表示単位４Ｕは、図１３に示すように、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）に配色されている。カラーフィルタは、赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）の各色がＸ軸方向へ延伸しており、Ｙ軸方向へ赤（ＲＥＤ）、緑（ＧＲＥＥＮ）、青（ＢＬＵＥ）がストライプ状に繰り返し配列している。なお、配色は３色に限定されず、１色から構成されるモノクロでもよい。また、配色の順番はこれに限定されない。また、配色の種類はこれに限定されることなく、３色以上から構成されていてもよい。本実施形態では、カラーフィルタ及びブラックマトリクスは、対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側の面に設けられている。
【００６１】
１ピクセル４Ｐは、Ｙ軸方向へ並ぶ３つの表示単位４Ｕから構成され、３行×２列のサブ画素４Ｓからなる正方形で構成される。従って、サブ画素４ＳのＸ軸方向のピッチＰｘ、サブ画素４ＳのＹ軸方向のピッチＰｙとすると１ピクセルのピッチＰｕは、３×Ｐｙ、または２×Ｐｘであり、以下の関係が成り立つ。
［数１］
Ｐｕ＝２×Ｐｘ＝３×Ｐｙ
【００６２】
図４に示す線分Ｄ−Ｄ’の断面は、図５に示すような構成であり、図４に示す線分Ｒ−Ｒ’の断面は、図６に示すような構成となる。
【００６３】
本明細書では遮光部以外の領域を開口部と定義する。本実施形態におけるブラックマトリクス６０は対向基板２ｂの液晶層５ＬＣ側に、サブ画素４Ｓの開口部以外を覆う遮光部として設けられ、略平行四辺形状に開口している。図５及び図６に示すように、ブラックマトリクス６０は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ、及びゲート線Ｇ、データ線Ｄを覆っており、実質的に遮光部として機能する。すなわち、本実施形態においては、ブラックマトリクス６０以外の領域が開口部である。
【００６４】
本明細書では、「遮光部」という表現を使用するが、これは特にこのブラックマトリクス６０に限定するものではなく、光を通さない部分を指すものである。従って、ブラックマトリクス６０は、データ線Ｄまたはゲート線Ｇ上には設けず、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと蓄積容量電極ＣＳ２のみを覆った構成であってもよく、その場合はデータ線Ｄまたはゲート線Ｇが遮光部として機能する。
【００６５】
なお、上述のように、表示パネル２におけるサブ画素４Ｓは開口部の形状から実質的に平行四辺形とみなすことができるため、説明上は「平行四辺形画素」と称する。この平行四辺形画素における開口部において、上側の開口部と遮光部の境界を上辺、下側の開口部と遮光部の境界を下辺、左右で傾斜した開口部と遮光部の境界を斜辺と称する。この平行四辺形画素は、平行四辺形であるため相互に向かい合う上辺と下辺の長さは等しく、また相互に向かい合う斜辺の長さは等しい。本実施形態では、上辺、下辺の長さは斜辺の長さより大きく設定される。
【００６６】
図４に示すように、Ｘ軸方向へ配列する平行四辺形画素の各々の開口部は、Ｙ軸方向へ互いに重なる領域を有する。右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの境界部における遮光部の幅Ｗ１は配線部を遮光する目的であるため配線部の幅に応じて設定される。配線部を効率良く配置するには、平行四辺形画素の斜辺で直線とするほうが望ましく、その場合、遮光幅は略一定となる。
【００６７】
線分Ａ−Ａ’及び線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’は、Ｘ軸方向へ隣接するサブ画素４Ｓが互いに重なる領域に配置されたＹ軸と平行な線分である。特に、線分Ａ−Ａ’は表示単位４ＵにおいてＸ軸方向へ隣接するサブ画素４Ｓの境界を示す線分であり、線分Ｂ−Ｂ’及び線分Ｃ−Ｃ’は、Ｘ軸方向へ隣接する表示単位４Ｕの境界を示す線分である。また、線分Ｅ−Ｅ’は、表示単位４Ｕの中心点Ｏｕを通り、Ｘ軸と平行な線分であり、線分Ｆ−Ｆ’はＹ軸方向に隣接して並ぶ表示単位４Ｕと表示単位４Ｕ’の境界を示す線分である。
【００６８】
ここで、各配線の傾斜角度は、＋Ｙ方向を０度の軸として時計回りの方向を正として定義する。表示単位４Ｕにおける斜辺の傾斜角度は＋θ１であり、表示単位４Ｕ’における斜辺の傾斜角度は−θ１である。すなわち、平行四辺形画素の斜辺は、Ｘ軸方向へ全て同じ傾斜角度の配線が配列しており、Ｙ軸方向へ１行おきに傾斜角度＋θ１または−θ１からなる配線が交互に配置される。
【００６９】
サブ画素４Ｓの開口部の形状は平行四辺形であり、ＸＹ平面内の１８０度の回転に対して等価であり、かつ、サブ画素の中心点Ｏｒ、Ｏｌを通りＹ軸と平行な線分Ｒ−Ｒ’、線分Ｌ−Ｌ’対して非線対称な図形から構成される。なお、開口の形状は平行四辺形に限定されず、上述のようにＸＹ平面内の１８０度の回転に対して等価な形状であればよい。例えば、台形や多角形、楕円形、半円形、三日月形、曲率を含む形状に適用することができる。
【００７０】
表示単位４Ｕは中心点Ｏｕを有し、表示単位４ＵにおいてＸ軸方向へ相互に隣接するサブ画素４Ｓは、この中心点Ｏｕに対して互いに点対称の関係となる。また、右眼用画素４Ｒの開口部と左眼用画素４Ｌの開口部は、夫々平行四辺形の対角線の交点を中心とする中心点Ｏｒ、Ｏｌを有しており、この中心点Ｏｒ、Ｏｌは線分Ｅ−Ｅ’に対してＹ軸方向に沿って互いに離れる方向へシフトして配置される。また、表示単位４Ｕと表示単位４Ｕ’は線分Ｆ−Ｆ’に対して線対称に配置されている。
【００７１】
表示単位４Ｕにおけるサブ画素４Ｓ（右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌ）の境界部において、各々の開口部はＹ軸方向へ互いに重なる領域を有しており、そのＸ軸方向への幅はＸ２である。また、Ｘ軸方向へ隣接する表示単位４Ｕ間の境界において、開口部はＹ軸方向へ互いに重なる領域を有しており、そのＸ軸方向への幅はＸ３、Ｘ３’である。また、表示単位４Ｕにおけるサブ画素４Ｓ（右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌ）は各々の開口部がＹ軸方向へ互いに重ならない領域、すなわち非重なり領域を有し、そのＸ軸方向への幅はＸ１である。
【００７２】
前述の通り、サブ画素４Ｓの開口部は、平行四辺形状の開口部がＹ軸方向へシフトした構造であるため、表示単位４Ｕにおけるサブ画素４Ｓの開口部の重なり幅Ｘ２は、表示単位４Ｕ間のサブ画素４Ｓの開口部の重なり幅Ｘ３、Ｘ３’より大きくなっている。従って、サブ画素４Ｓの開口部の重なり領域においては以下の関係式が成り立つ。
［数２］
Ｘ２＞Ｘ３
［数３］
Ｘ２＞Ｘ３’
【００７３】
線分Ａ−Ａ’では、平行四辺形からなる開口部の頂点がＹ軸方向へ互いに離れるように配置され、Ｘ軸方向への重なり幅Ｘ２が大きく設定されているため、重なり領域の面積が大きい。また、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’では、平行四辺形からなる開口部の頂点がＹ軸方向へ互いに近づくように配置され、Ｘ軸方向への重なり幅Ｘ３、Ｘ３’が小さく設定されているため、重なり領域の面積が小さい。
【００７４】
本明細書では、サブ画素４Ｓの開口部におけるＹ軸方向への開口幅を縦開口幅と称する。特に、Ｘ軸方向へ隣接したサブ画素４Ｓ（右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌ）の各々の開口部がＹ軸方向へ互いに重なる領域においては、各々のサブ画素４Ｓの開口部におけるＹ軸方向への開口幅の合計値が縦開口幅となる。
【００７５】
本実施形態に係る表示パネル２のサブ画素における縦開口幅の分布は、図７（Ａ）に示すような分布になり、画像表示装置１における明るさの分布は、図７（Ｂ）に示すような分布となる。図７（Ａ）に示すように、線分Ａ−Ａ’における左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒの開口部におけるＹ軸方向の幅の合計値は、線分Ｂ−Ｂ’及び線分Ｃ−Ｃ’における左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒの開口部におけるＹ軸方向の幅の合計値より大きくなっている。図７（Ｂ）に示すように、表示パネル２及びレンチキュラレンズ３を通過した光は平均化されて緩やかな分布となり、画像表示装置１に表示される。
【００７６】
次に、本実施形態におけるトランジスタの構造について説明する。
【００７７】
図３に示す画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、半導体として多結晶シリコンを使用したポリシリコン薄膜トランジスタを使用している。多結晶シリコンは、一例では、微量のホウ素を含むＰ型半導体である。すなわち、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となる所謂ＰＭＯＳ型の薄膜トランジスタである。
【００７８】
ポリシリコン薄膜トランジスタは、一例では、ＴＦＴ基板２ａ上に酸化シリコンからなる第１の絶縁層２１を形成した後でアモルファスシリコン層を形成し、このアモルファスシリコン層を多結晶化してポリシリコン薄膜を形成する。多結晶化する手段としては、熱アニール法やレーザアニール法が用いられるが、特にエキシマレーザ等のレーザを使用したレーザアニール法は、ガラス基板の温度上昇を最小限に留めた上でシリコン層のみを加熱多結晶化することができるため、融点の低い無アルカリガラス等を使用することができる。これにより、低コスト化が可能となるため、低温ポリシリコンと称して良く用いられている。なお、このアニール工程を省くことにより、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを実現することもできる。
【００７９】
次に、シリコン層の上にゲート絶縁層として酸化シリコンからなる第２の絶縁層２２を形成し、適宜パターニングする。この過程で、シリコン薄膜の半導体層として使用する部分以外の領域にイオンをドーピングして、導体化することが好ましい。パターニングの手法は、感光性レジストを使用する光パターニングの手法を適用することができる。一例では、感光性レジストをスピンコートした後に、ステッパ等の露光機で光を部分照射し、現像工程を経て、パターンを残す部分にのみ感光性レジストの膜を残す。その後、ドライエッチング等により感光性レジストの膜が残存しない領域のシリコン層を除去し、最後に感光性レジストの膜を剥離する。
【００８０】
次に、ゲート電極となるアモルファスシリコン層とタングステンシリサイド層を成膜し、ゲート電極等を形成する。このとき、ゲート電極が接続するゲート線や、蓄積容量電極、蓄積容量線も同様に形成してもよい。次に、酸化シリコン層と窒化シリコン層からなる第３の絶縁層２３を形成し、適宜パターニングした後に、アルミニウム層とチタン層を成膜し、ソース電極及びドレイン電極を形成する。このとき、データ線を同時に形成してもよい。
【００８１】
次に窒化シリコンからなる第４の絶縁層２４を成膜し、適宜パターニングした後に、ＩＴＯ等の透明電極を成膜、パターニングすることにより、画素電極４ＰＩＸを形成する。これにより、薄膜トランジスタを有するサブ画素構造を形成することができる。第４の絶縁層２４は平坦化機能を有することが望ましく、複数の無機膜と有機膜から構成された絶縁層としてもよい。
【００８２】
なお、この薄膜トランジスタを用いて、ゲート線やデータ線、蓄積容量線を駆動する回路を同時に形成することもできる。
【００８３】
また、本実施形態では、ゲート線Ｇを順次走査するためのゲートドライバ回路は、ＴＦＴ基板２ａ上に薄膜トランジスタと同時に形成される。これにより、表示パネル２の額縁幅を小さくすることができる。サブ画素とゲートドライバ回路をＴＦＴ基板２ａ上へ一体形成することによりドライバ回路の部品数を削減することができるため、低コスト化、及び、低消費電力化することができる。
【００８４】
次に、本実施形態に係る画像表示装置１の構成の一例と、レンチキュラレンズ３が画像振分手段として作用するための条件について説明する。本実施形態においては、画像振分手段は、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒが配列する第１の方向、すなわちＸ軸方向に沿って、各サブ画素４Ｓから出射した光を相互に異なる方向に振り分けなければならない。そこでまず、画像振分効果を最大限に発揮する場合について説明する。
【００８５】
図８に示すように、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒから出射された光線は、画像分離手段によって画像分離の中心軸を示す線１７を中心にして夫々の光線を左眼の観察領域と右眼の観察領域へ振り分けられる。レンチキュラレンズ３の主点、すなわち頂点とサブ画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ３の屈折率をｎとし、レンズピッチをＬとする。ここで、画像分離方向への１視点分に対応したサブ画素４ＳのピッチをＰとおく。すなわち、本実施形態では、左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒの各１個のＸ軸方向へのピッチＰｘがＰとなる。各１個の左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの画像分離方向への配列ピッチＰｕは２Ｐとなる。
【００８６】
また、レンチキュラレンズ３と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおけるサブ画素の拡大投影像の周期、すなわち、レンズから距離ＯＤだけ離れ、レンズと平行な仮想平面上における左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒの投影像の幅の周期を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心から、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心までの距離をＷＬとし、表示パネル２の中心に位置する左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒからなる表示単位４Ｕの中心と、Ｘ軸方向における表示パネル２の端に位置する表示単位４Ｕの中心との間の距離をＷＰとする。更にまた、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、Ｘ軸方向におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離ＷＬと距離ＷＰとの差をＣとし、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を２ｍ個とする。
【００８７】
シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬとサブ画素の配列ピッチＰとは、相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてレンチキュラレンズを設計することが多い。このため、サブ画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、レンチキュラレンズ３の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影像の周期ｅは、所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式４乃至１２が成立する。
［数４］
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ
［数５］
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ
［数６］
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ
［数７］
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ
［数８］
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ
［数９］
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ
［数１０］
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ
［数１１］
ＷＰ＝Ｐｕ×ｍ＝２×ｍ×Ｐ
［数１２］
ＷＬ＝ｍ×Ｌ
【００８８】
ここで、画像振分効果を最大限に発揮する場合について考える。それは、レンチキュラレンズ３の頂点とサブ画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズ３の焦点距離ｆと等しく設定した場合である。これにより、下記数式１３が成立する。そして、レンズの曲率半径をｒとすると、曲率半径ｒは下記数式１４により求まる。
［数１３］
ｆ＝Ｈ
［数１４］
ｒ＝Ｈ×（ｎ−１）／ｎ
【００８９】
上記のパラメータについてまとめると、サブ画素４Ｓの配列ピッチＰは表示パネル２により決定される値であり、観察距離ＯＤ及び画素拡大投影像の周期ｅは画像表示装置１の設定により決定される値である。屈折率ｎはレンズ等の材質により決定される。そして、これらから導出されるレンズの配列ピッチＬ、レンズとサブ画素との距離Ｈは、各サブ画素４Ｓからの光が観察面に投影される位置を決定するためのパラメータとなる。画像振分効果を変更するパラメータは、レンズの曲率半径ｒである。すなわち、レンズとサブ画素４Ｓとの距離Ｈが固定の場合には、レンズの曲率半径を理想状態から変更すると、左右のサブ画素４Ｓの像がぼやけて、明確に分離しなくなる。すなわち、分離が有効となる曲率半径の範囲を求めれば良い。
【００９０】
まず、レンズの分離作用が存在するための、曲率半径範囲の最小値を算出する。図９に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺としＨ−ｆを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。これより、下記数式１５が成立し、焦点距離の最小値ｆｍｉｎを求めることができる。
［数１５］
ｆｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ＋Ｐ）
【００９１】
次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式１４を使用して、曲率半径の最小値ｒｍｉｎは、下記数式１６のように求めることができる。
［数１６］
ｒｍｉｎ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ
【００９２】
次に、最大値を算出する。図１０に示すように、分離作用が存在するためには、レンズピッチＬを底辺とし焦点距離ｆを高さとする三角形と、サブ画素ピッチＰを底辺としｆ−Ｈを高さとする三角形とにおいて、相似の関係が成立すればよい。
【００９３】
これより、下記数式１７が成立し、焦点距離の最大値ｆｍａｘを求めることができる。
［数１７］
ｆｍａｘ＝Ｈ×Ｌ／（Ｌ−Ｐ）
【００９４】
次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式１４を使用して、曲率半径の最小値ｒｍａｘは、下記数式１８のように求めることができる。
［数１８］
ｒｍａｘ＝Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【００９５】
以上まとめると、レンズが画像振分効果を発揮するためには、レンズの曲率半径が数式１３及び数式１５により示される下記数式１９の範囲に存在する必要がある。
［数１９］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋Ｐ）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−Ｐ）／ｎ
【００９６】
なお上記においては、左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒとを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の画像表示装置に対して同様に適用することができる。すなわち、Ｎ視点方式では、表示単位４ＵのピッチＰｕとサブ画素のピッチＰはＰｕ＝Ｎ×Ｐの関係が成り立つ。この場合には、前述の距離ＷＰの定義において、距離ＷＰの領域に含まれるサブ画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。
【００９７】
本実施形態の構成において、平行四辺形開口の斜辺部における頂点近傍では、遮光部の加工精度などにより、完全に縦開口率を制御するのが難しい。そこで、本実施形態においては、図９及び図１０に示すように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することにより像をぼかし、この遮光部の加工精度に起因する影響を低減して高画質化を図ることができる。
【００９８】
上述のように、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置することによってぼかす領域を設定し、高画質化を図る技術を以下の説明では「デフォーカス効果」と称する。また、ぼかすことのできる有効領域についてその幅を「スポット径」と称する。本実施形態では、Ｘ軸方向へ有効にぼかすことのできる幅がスポット径ＳＰとなる。スポット径ＳＰの大きさは、レンズ焦点の位置からの距離に従って決定されるため、レンチキュラレンズシートや、対向基板２ｂの偏光板１１の厚みを調整することにより設定可能である。
【００９９】
ここで、斜辺のＸ軸方向における幅をＷＸ１とすると、図４よりＷＸ１＝Ｗ１／ｓｉｎθであり、平行四辺形開口の斜辺における頂点から頂点までのＸ軸方向への長さは２×Ｘ２である。このとき、レンズの焦点をサブ画素面からずらして配置した時のサブ画素面におけるスポット径ＳＰは、ＷＸ１以上、２×Ｘ２以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、平行四辺形開口の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、これより大きく設定することが好ましい。そして、スポット径が２×Ｘ２の場合は、ぼかすことができる領域を平行四辺形開口の斜辺と上底との交点、及び斜辺と下底の交点まで広げることができる。ただし、これよりぼかす領域が大きくなるとレンズの分離性能が低下していく。従って、レンズの分離性能を優先して設計する場合は、下記の数式２０又は数式２１が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２０］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ２）／ｎ
［数２１］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×Ｘ２）／ｎ
【０１００】
また、本実施形態においては、傾斜した蓄積容量線ＣＳのＸ軸方向への幅をＷＸ２とすると図４よりＷＸ２＝Ｗ２／ｓｉｎθ１である。蓄積容量線ＣＳと平行四辺形の斜辺の交点を複合してぼかすのであれば、スポット径ＳＰはＷＸ１以上、２×（ＷＸ２＋Ｘ２）以下の範囲にあることが好ましい。スポット径ＳＰがＷＸ１の場合は、平行四辺形開口部の斜辺領域を複合してぼかせる限界であり、これより大きく設定することが好ましい。蓄積容量線ＣＳの加工精度が画質へ及ぼす影響が大きい場合には特に有効である。ただし、これよりぼかし量が大きくなると、３Ｄクロストーク量が大きくなるので好ましくない。従って、下記の数式２２又は数式２３が成立する範囲にレンズ曲率を設定することが好ましい。
［数２２］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋２×ＷＸ２＋２×Ｘ２）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ＋ＷＸ１）／ｎ
［数２３］
Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−ＷＸ１）／ｎ≦ｒ≦Ｈ×Ｌ×（ｎ−１）／（Ｌ−２×ＷＸ２−２×Ｘ２）／ｎ
【０１０１】
以上のように、サブ画素とレンズの距離を変えることによりスポット径ＳＰを調整し、デフォーカス効果を得ることができる。しかしながら、一般的に、レンチキュラレンズ３を製造する場合、金型を用いた成型加工、フォトリソグラフィ、インクジェットなどの技術を用いることができるが、いずれの技術を用いる場合でも、隣接するシリンドリカルレンズ３ａのレンズ凹面部３２より、シリンドリカルレンズ３ａのレンズ凸面部３１の方が所定形状を確保し易く、光学的な性能はレンズ凸面部３１の方が高くなる傾向がある。また、レンズ凹面部３２に剥離できず残った残留物や、付着した異物は、レンズ凸面部３１に比べて取り除くことが困難であり、レンズ凹面部３２の光学的な分離性が低下する要因となる。そのため、レンチキュラレンズのレンズ凸面部とレンズ凹面部ではスポット径ＳＰに差が発生し、同じ面内であってもデフォーカス効果に分布が生じる要因となる。
【０１０２】
図７に示すように、画像分離手段のスポット径ＳＰ２がスポット径ＳＰ１より大きい場合、大きい方のスポット径ＳＰ２を縦開口幅変動の大きい領域に適用することにより、明るさの変動、すなわち、３Ｄモアレをより効果的に低減することができる。また、小さい方のスポット径ＳＰ１を適用した領域では、効果的に３Ｄクロストークを低減できるため、３Ｄモアレと３Ｄクロストークを両立した高品質な立体表示を得ることができる。レンズ凸面部３１のスポット径ＳＰ１とレンズ凹面部３２のスポット径ＳＰ２は以下の関係式が成り立つ。
［数２４］
ＳＰ１＜ＳＰ２
【０１０３】
次に、本実施形態におけるサブ画素構造について、より詳細に説明する。複数視点用表示装置において、高開口率化と高画質化を達成するためには、表示単位４Ｕの中央部において隣接するサブ画素間の縦開口率を横方向の位置によらず略一定にしつつ、縦開口率を最大にする必要がある。なお、縦開口率とは、画像分離手段の画像分離方向（本実施形態ではＸ軸方向）と直交する方向（すなわちＹ軸方向）に延伸する線分を用いて、サブ画素を切断した際のＹ軸方向の開口の幅を、Ｙ軸方向のサブ画素ピッチで除した値である。この縦開口率を、画像分離方向に依存せず略一定にした上で、縦開口率を最大にする必要がある。
【０１０４】
まず、ゲート線Ｇ及びデータ線Ｄの配置については、各サブ画素の周囲にゲート線Ｇ及びデータ線Ｄが配置されている方が好ましい。これにより、配線間のデッドスペースを削減して開口率の向上が可能となる。換言すれば、ゲート線Ｇ同士又はデータ線Ｄ同士が、間にサブ画素を配置することなく隣接するのは避けた方がよい。これは、同種の配線同士が隣接してしまうと、ショートを防止するため配線間に間隔を設ける必要が発生し、この間隔がデッドスペースとなって開口率が低下するからである。
【０１０５】
ＴＦＴ基板２ａ側に遮光層、及びカラーフィルタを配置してもよい。これにより、重ね合わせ精度を向上できるため、遮光層の幅を小さくでき、開口効率を大きくすることができる。また、ゲート線Ｇを覆う遮光層の幅を小さくすることにより３Ｄモアレを低減することができ、表示品質を向上することができる。
【０１０６】
次に、本実施形態におけるサブ画素構造とレンズの作用について詳細を説明する。
【０１０７】
まず、本明細書における３Ｄモアレの定義について説明する。本実施形態に係る画像表示装置１の輝度分布は、図１１に示すような輝度分布となる。なお、横軸の観察位置Ｘは画像分離方向を示す角度であり、表示面に対して垂直な方向、すなわち＋Ｚ軸方向を０としている。縦軸の明るさＹは、角度方向における輝度分布において＋Ｚ軸方向の輝度を１００とした場合の相対輝度を示している。Ｙ（ＬＷＲＷ）は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒの両方のサブ画素に白表示した場合の輝度分布であり、Ｙ（ＬＢＲＢ）は、左眼用画素４Ｌ及び右眼用画素４Ｒのサブ画素に黒表示した場合の輝度分布である。また、Ｙ（ＬＷＲＢ）は左眼用画素４Ｌに白表示し、右眼用画素４Ｒに黒表示した場合の輝度分布である。Ｙ（ＬＢＲＷ）は左眼用画素４Ｌに黒表示し、右眼用画素４Ｒに白表示した場合の輝度分布である。
【０１０８】
観察者位置の＋Ｘ側は右眼側に出力される画像に対応した輝度分布であり、−Ｘ側は左眼側に出力される画像に対応した輝度分布である。点線は右眼用画素４Ｒまたは左眼用画素４Ｌのうち片側のサブ画素のみに画像を出力した場合の輝度分布を示しており、太線は両方のサブ画素に画像を表示させた場合の輝度分布である。従って、点線に示す各視点に応じた輝度分布の総和は、太線の輝度分布と等しくなる。
【０１０９】
上記した光学手段の抱える課題に対して、線分Ｂ−Ｂ’又は線分Ｃ−Ｃ’近傍の縦開口幅の変動が大きい領域に光学分離性能が低いレンズ凹面部３２を配置することにより、レンズ凹面部３２ではデフォーカス効果が大きく働き、画素から出射された光をぼかして輝度分布を均一化することができる。その結果、３Ｄモアレを主観的に許容できる程度に低減することができる。また、線分Ｂ−Ｂ’又は線分Ｃ−Ｃ’近傍の縦開口幅の変動が大きい領域は、重なり領域の幅Ｘ３、Ｘ３’が小さく設定されているため、デフォーカス効果によってぼかされても３Ｄクロストークの増加を抑制することができる。一方で、線分Ａ−Ａ’近傍の縦開口幅の変動が小さい領域では光学的分離性能の高いレンズ凸面部３１を配置し、効率的に光を振り分けることができるため、３Ｄクロストークを低減することができる。従って、本実施形態の表示パネル２は、画像分離手段の光学分離性能の分布に応じて３Ｄモアレと３Ｄクロストークを制御することができ、高品質な立体映像を提供することができる。
【０１１０】
また、図１６に示すように、画像表示装置１は観察者が表面の正面方向で視認するように設定することが多く、表示面に対して正面方向の画質が重要となる。本実施形態では、線分Ａ−Ａ’に設けられた光学的分離性能の高いレンズ凸面部３１により、デフォーカスを小さくして正面方向へ効率よく画像分離できるため、光のロスを低減して正面方向の輝度を向上することができる。
【０１１１】
本実施形態に係るサブ画素は、表示単位４Ｕの中央部における画像分離方向への縦開口率が略一定になるように設計されているが、ＴＦＴ製造プロセスやパネル製造プロセスの工程上の加工精度により完全に縦開口率が一定とはならず、観察者位置Ｘに対して輝度変動が生じる場合がある。特に、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂの重ね合わせがＹ軸方向へ大きくずれた場合は、ゲート線Ｇ部を遮光しているブラックマトリクス６０の影響を受けて輝度変動が生じやすい。図１１に示すように（Ｘ０，Ｙ０）付近に発生する輝度変動は線分Ａ−Ａ’を跨る遮光部に起因して発生し、（ＸＲ５，ＹＲ５）や（ＸＬ５，ＹＬ５）付近の輝度変動は線分Ｂ−Ｂ’又は線分Ｃ−Ｃ’を跨る遮光部に起因して発生する。この輝度変動は３Ｄモアレと呼ばれるものであり、線分Ａ−Ａ’、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’に係る３Ｄモアレが、それぞれΔＹＣ、ΔＹＬ、ΔＹＲとなる。本明細書においては、以下のように定義する。
［数２５］
ＹＣ＝（ＹＬ１＋ＹＲ１）／２
［数２６］
ΔＹＣ＝（ＹＣ−Ｙ０）／ＹＣ
ΔＹＬ＝（ＹＬ１−ＹＬ５）／ＹＬ１
ΔＹＲ＝（ＹＲ１−ＹＲ５）／ＹＲ１
［数２７］
ΔＹＣ／ΔＸＣ＝ΔＹＣ／（ＸＲ１−ＸＬ１）／２
ΔＹＬ／ΔＸＬ＝ΔＹＬ／（ＸＬ１−ＸＬ５）
ΔＹＲ／ΔＸＲ＝ΔＹＲ／（ＸＲ５−ＸＲ１）
【０１１２】
また、右眼の視認範囲ｅＲ、及び左眼の視認範囲ｅＬは以下のように定義する。
［数２８］
ｅＲ＝｜ＸＲ２−Ｘ１｜
［数２９］
ｅＬ＝｜Ｘ１−ＸＬ２｜
【０１１３】
上述の数式より計算した結果、３ＤモアレΔＹＣは２０％、３ＤモアレΔＹＬは２７％、３ＤモアレΔＹＲは２５％であった。図７に示すように、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’における縦開口幅の合計値は、線分Ａ−Ａ’における縦開口幅の合計値より小さくなっている。図７の開口幅Ｙ１を基準とした変動幅は、線分Ａ−Ａ’における変動幅がΔＨ２であり、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’における変動幅がΔＨ１である。変動幅ΔＨ１は、変動幅ΔＨ２の約４倍に達しており、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’における縦開口幅の合計が急激に変動している。しかしながら、レンズ凹面部のスポット径ＳＰ２がレンズ凸面部のスポット径ＳＰ１より大きいため、図１１に示す輝度分布においては、線分Ｂ−Ｂ’、線分Ｃ−Ｃ’に対応した輝度変動が平均化され、３ＤモアレΔＹＣ、ΔＹＬ、ΔＹＲの差が小さくなっている。
【０１１４】
本発明者は、主観的な評価結果から輝度変動が３０％以内であれば、観察者に違和感を与えずに表示品質を保つことができることを見出した。従って、上述の３ＤモアレΔＹＣ、ΔＹＬ、ΔＹＲは、いずれも主観的に許容される程度である。また、図４に示す線分Ａ−Ａ’に係る縦開口率は、縦開口率の変動は３０％以内におさまるように設計することが望ましく、以下の関係式が成り立つ。
［数３０］
０．  ７＜（Ｙ１−Ｗ１／ｓｉｎθ）／Ｙ１＜１．３
【０１１５】
更に、サブ画素のレイアウト上における縦開口率の画像分離方向への変動が３０％以上ある場合でもデフォーカス効果を適用することにより縦開口変動の大きい領域を透過した光を平均化し、３Ｄモアレを約半分の１５％程度に低減することができる。従って、デフォーカス効果により設計上の制約を緩和することができるため、デフォーカス効果を考慮すれば縦開口率の変動は６０％以内におさまるように設計すればよい。
【０１１６】
また、３Ｄクロストークは、上述の通り、ある１つの視点映像に対する他の視点映像の混入の割合である。左眼の視認範囲ｅＬにおける３Ｄクロストークの最小値Ｌ＿ＣＴｍｉｎ、右眼の視認範囲ｅＲにおける３Ｄクロストークの最小値Ｒ＿ＣＴｍｉｎは以下のように定義する。
［数３１］
Ｌ＿ＣＴｍｉｎ＝（ＹＬ３−ＹＬ４）／（ＹＬ６−ＹＬ４）
Ｒ＿ＣＴｍｉｎ＝（ＹＲ３−ＹＲ４）／（ＹＲ６−ＹＲ４）
【０１１７】
観察者から見て、３Ｄクロストークの最小値Ｌ＿ＣＴｍｉｎ、Ｒ＿ＣＴｍｉｎは所定以下であれば、立体視認性は良好となる。主観評価結果から左眼の視認範囲ｅＬにおける３Ｄクロストークの最小値Ｌ＿ＣＴｍｉｎ、右眼の視認範囲ｅＲにおける３Ｄクロストークの最小値Ｒ＿ＣＴｍｉｎは、５〜１０％以下であることが望ましいことがわかった。
【０１１８】
従って、３Ｄクロストークが上述の５〜１０％以下となる観察位置Ｘ方向の幅が大きい方が良好に立体視できる範囲を大きくすることができる。ここで、３Ｄクロストークが所定以下となる観察位置Ｘ方向の幅について以下のように定義する。図１１に示すように、左眼の視認範囲ｅＬにおいて立体視認性の良好な幅をＣＴ＿Ｌｘ、右眼の視認範囲ｅＲにおいて立体視認性の良好な幅をＣＴ＿Ｒｘと定義する。
【０１１９】
本実施形態では、３Ｄクロストークが７．５％以下となる観察位置Ｘ方向の幅を評価した。立体視認性の良好となる３Ｄクロストークの範囲は、角度分解能を有する光学測定装置により評価し、主観評価との対応により決定することができる。しかしながら、光学測定装置は設計仕様によって絶対量が異なる場合がある。そのため、３Ｄクロストーク範囲は７．５％以下となる観察位置Ｘ方向の幅に限定することなく、光学測定装置の評価結果と主観評価結果に応じて適宜決定すればよい。
【０１２０】
特許文献１及び特許文献２に記載された縦開口幅が画像分離方向に一定となる画素構造において、同様のレンチキュラレンズ３を用いて評価した結果、（ＸＬ１，ＹＬ１）から（ＸＬ５，ＹＬ５）、及び（ＸＲ１，ＹＲ１）から（ＸＲ５，ＹＲ５）にかけての３Ｄモアレは良好であった。しかしながら、（ＸＬ１，ＹＬ１）から（ＸＬ５，ＹＬ５）、及び（ＸＲ１，ＹＲ１）から（ＸＲ５，ＹＲ５）にかけての３Ｄクロストークが（ＸＬ１，ＹＬ１）から（Ｘ０、Ｙ０）、及び（ＸＲ１，ＹＲ１）から（Ｘ０、Ｙ０）にかけての３Ｄクロストークより大きくなった。特に、（ＸＬ１，ＹＬ１）から（ＸＬ５，ＹＬ５）、及び（ＸＲ１，ＹＲ１）から（ＸＲ５，ＹＲ５）にかけての３Ｄクロストークは７．５％以上となり、ＣＴ＿Ｌｘ、ＣＴ＿Ｒｘの幅が原点方向へ向けて小さくなることがわかった。その結果、立体視認範囲が狭く、立体表示性能が低下することがわかった。
【０１２１】
本発明に係る画像表示装置１は、画像分離手段であるレンチキュラレンズ３における光学分離性能の分布に応じて表示単位４Ｕを配置することにより、３Ｄモアレを主観的に許容される範囲に抑制しつつ、３Ｄクロストークを低減して立体視認性の良好な範囲を大きくすることができる。さらに、表示単位４Ｕの中心では、光学分離性能の高いレンズ効果によって効率的に光を振り分けることができ、表示領域正面の輝度を向上することができる。
【０１２２】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る表示パネルの駆動方法、すなわち表示動作について説明する。
【０１２３】
本実施形態においては、表示パネル２はドット反転駆動を用いて駆動される。ドット反転駆動は、図１２に示すように、データ線１本毎に各々伝送される表示データの極性が基準電位に対して反転され、かつゲート線１本毎に各々データ線を伝送される表示データの極性が反転され、かつフレーム毎に極性が反転される駆動方法である。ドット反転駆動は１Ｈ１Ｖ反転駆動とも称される。これは、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線１本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線１本毎に極性が反転しているからである。
【０１２４】
図１３に示すように、平行四辺形画素の上辺、または下辺が相互に近づいて隣接する上下方向のサブ画素において、同じ符号の極性を有する信号が書き込まれる。この平行四辺形画素の上辺、または下辺が相互に近づいて隣接する領域が同一の極性であることにより、Ｘ軸方向に伸びるゲート線Ｇに沿って発生する液晶分子の配向不良やディスクリネーションを抑制することができるため、光漏れを低減し、高コントラスト化を図ることができる。また、光漏れによるコントラスト低下を抑制するために設けられるゲート線Ｇ周辺のブラックマトリクス６０の幅Ｗ２を低減できるため高開口率化することができる。
【０１２５】
本実施形態においては、各サブ画素への表示データの書き込み時に、各サブ画素における蓄積容量線ＣＳ及び蓄積容量電極ＣＳ２の電位変動を抑制することができる。以下に詳しく説明する。図１３においてＸ軸方向へ相互に隣接する２つの表示単位４Ｕに注目すると、この表示単位４Ｕ内に配置された各サブ画素４Ｓのうち、共通のゲート線Ｇによって選択されるサブ画素４Ｓには同じゲート選択期間において夫々異なる極性が書き込まれる。そして、図３に示すように、Ｘ軸方向へ配列するサブ画素４Ｓの蓄積容量電極ＣＳ２が共通の電位となるように、蓄積容量線ＣＳがＸ軸方向に隣接するサブ画素４Ｓ間の蓄積容量電極ＣＳ２を電気的に接続している。その結果、同時にゲート期間が選択されるサブ画素４Ｓにおいて、蓄積容量電極ＣＳ２の電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳ及び蓄積容量電極ＣＳ２が延伸する方向へ発生するクロストーク等を低減して、高品質な表示を実現することができる。
【０１２６】
さらに、夫々のサブ画素４Ｓにおいては、連続した２つのゲート選択期間において、正極性の表示データが書き込まれるサブ画素４Ｓだけでなく、負極性の表示データが書き込まれる。これにより、本実施形態における構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ平行四辺形開口の上辺または下辺が隣接するサブ画素４Ｓの極性を同じにできる。これにより、低コストに高画質表示を実現することができる。
【０１２７】
なお、ドット反転駆動における基準電位としては、画素電極４ＰＩＸに対向する共通電極の電位を挙げることができる。しかし厳密には、共通電極電位は画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのフィードスルーの影響を低減するために、ＤＣオフセットを印加することが多く、基準電位とは異なるものである。
【０１２８】
表示パネル２は、図１４に示すように、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向に沿って配置される。画像分離方向はＸ軸方向であり、ランドスケープ（横長）表示に対応した表示パネルである。表示パネル２のＴＦＴ基板２ａの長辺側に、映像信号を制御するための駆動ＩＣ７が実装されている。駆動ＩＣ７の出力は、夫々、表示部６のデータ線と接続する。一般的に、駆動ＩＣ７の出力ピンピッチは、データ線のピッチより狭い。このため、駆動ＩＣ７の出力ピンから各データ線へ伸びる配線は、広がりをもつことになり、表示部６からある程度の距離をとる必要がある。また、駆動ＩＣ７には、データ信号のマルチプレクサ回路を搭載し、ＴＦＴ基板２ａには、駆動ＩＣ７から出力されたデータ信号をマルチプレクサ回路の動作に応じて時分割で振り分けることが可能なスイッチング回路を設けてもよい。これにより、駆動ＩＣ７から出力される接続するデータ信号の配線数を少なくすることができる。
【０１２９】
また、本実施形態では、ゲート線を順次走査するためのゲートドライバ回路は、ＴＦＴ基板２ａ上に薄膜トランジスタと同時に形成される。これにより、表示パネル２の長辺側の額縁幅を小さくすることができる。また、長辺側への駆動ＩＣ７を配置し、かつ、短辺側へのゲートドライバ回路を集積することにより、表示パネル２の各片の額縁を小さくすることができる。狭額縁化により表示パネル２のサイズを小さくすることができるため、１枚のマザー基板から得られる表示パネル２の取り数を増やすことができ、低コスト化することができる。さらに、サブ画素とゲートドライバ回路をＴＦＴ基板２ａ上へ一体形成することにより、ドライバ回路の部品数を削減することができるため、低コスト化及び低消費電力化することができる。
【０１３０】
以上説明したような画像表示装置１は、サブ画素４Ｓ内のデータ線Ｄ、ゲート線Ｇ、蓄積容量電極ＣＳ２、スイッチング手段が効率良く配置されているため、開口率を向上しつつ、立体画像を高品質化することができる。
【０１３１】
また、表示パネル２におけるサブ画素構造において線分Ｂ−Ｂ’及び線分Ｃ−Ｃ’における縦開口幅は、線分Ａ−Ａ’における縦開口幅と異なる構造であり、光学手段は開口幅に応じた光学分離性能の分布を有するため、表示パネル２から出力した光を光学手段により効率よく振り分けることができ、立体画像の表示品質を向上することができる。
【０１３２】
また、画像表示装置１に搭載された表示パネル２は、正方形のピクセル４Ｐ内に画像分離方向へ２視点分のサブ画素４Ｓ（右眼用画素４Ｒ、左眼用画素４Ｌ）が配置されている。このため、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌに同じ映像を出力した場合は平面表示（２Ｄ表示）となり、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌに視差の異なる映像を出力した場合は立体表示（３Ｄ表示）となる。各サブ画素４Ｓは独立して駆動することができるため、立体表示（３Ｄ表示）と平面表示（２Ｄ表示）を同一画面に混在させることができる。
【０１３３】
また、本実施形態に係る画像表示装置１は、図１５に示すように、携帯電話９に搭載することができる。図１５（Ａ）に示すように、画像表示装置１のＸ軸方向が携帯電話９の画面の縦方向となり、画像表示装置１のＹ軸方向が携帯電話９の画面の横方向となっている。そして、図１５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、携帯電話９の画面部分は回転軸をもったヒンジを備えており、自由に可動することができる。このため、表示画面の方向を使用環境に応じて変えることにより、画像分離方向、すなわちＸ軸方向は、視認者の両眼を結ぶ線分と略平行にして使用することができ、観察者は容易に立体表示を視認することができる。また、本実施形態における表示パネル２は狭額縁であるため、携帯機器に求められる機能性やデザイン性、操作性を制限することなく好適に携帯機器へ適用することができる。
【０１３４】
本実形態においては、表示単位４Ｕの＋Ｘ側に配置されたサブ画素は左眼用画素４Ｌ、−Ｘ側に配置されたサブ画素は右眼用画素４Ｒとして説明したが、これに限ることなく、第１視点用の画素を右眼用画素４Ｒ、第２視点用の画素を左眼用画素４Ｌとしてもよい。これにより表示パネル２をＸＹ平面で１８０度回転した状態であっても画像データを並び替えることによって元と同じように立体表示を視認することができる。特に、図１５に示すような携帯機器は表示画面が回転することにより操作性を高めており、機器を手に持ったときの画像表示装置１の方向によらず情報を提供することが求められるため、本実施形態に係る画像表示装置１は有効に適用できる。
【０１３５】
［第１実施形態  変形例］
本実施形態においては、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がローレベルとなった場合に、ソース電極とドレイン電極との間が導通状態となるものとして説明した。逆に、ソース電極又はドレイン電極の電位よりもゲート電極の電位の方がハイレベルとなった場合に導通状態となる所謂ＮＭＯＳ型の薄膜トランジスタを使用することもできる。
【０１３６】
更にまた、本実施形態において、サブ画素４Ｓのコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２は、Ｘ軸方向におけるサブ画素４Ｓ中央から外れて配置されている。このサブ画素４Ｓの中央近傍は、レンズ等の画像分離手段で観察面に拡大投影されると、観察者の視点が配置される可能性が非常に高い。このサブ画素４Ｓの中央近傍にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置した場合、液晶分子の配向に乱れが発生し、表示に悪影響を及ぼす可能性がある。従って、サブ画素４Ｓの中央付近にコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２を配置すると、最も良く視認される位置において、表示画質が低下してしまう危険性が高まる。そこで、本実施形態のように、サブ画素４Ｓの中央近傍からコンタクトホール４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２をずらして配置することにより、表示画質の向上が可能となる。
【０１３７】
更にまた、本実施形態においては、上下方向に平行四辺形の上辺と下辺を近接して並ぶサブ画素４Ｓのペアにおいて、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの配置に注目すると、サブ画素４ＳのＸ軸方向における中心線に対して、各サブ画素４Ｓの画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのＸ軸方向における位置が非対称に配置される。これにより、各サブ画素４Ｓで画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの位置に変化を持たせることができ、観察面の同位置に複数の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの影響が重複して発生するのを抑制できるため、高画質化が可能となる。
【０１３８】
更にまた、本実施形態において、対向基板２ｂの内側には、対向基板２ｂとＴＦＴ基板２ａの重ねズレを考慮して遮光層としてのブラックマトリクス６０をＴＦＴ基板２ａ側のサブ画素４Ｓの配線幅より大きくして設けている。すなわち、ＴＦＴ基板２ａ側の配線で構成されるサブ画素の開口部以外を覆う遮光層が形成されていてもよいものとして説明した。この遮光層は、サブ画素４Ｓの開口部を少なくとも一部のみ覆っていてもよく、遮光層が形成する開口部と、サブ画素４Ｓの開口部とが相似の形状であってもよい。また、遮光層が形成する開口部の方が小さくてもよい。これにより、ＴＦＴ基板２ａと対向基板２ｂとの位置がずれた場合でも、開口形状の変化を抑制でき、高画質化が可能となる。
【０１３９】
更にまた、本実施形態におけるゲート線Ｇ、データ線Ｄとサブ画素４Ｓとの接続関係は、次のように表記することもできる。すなわち、複数のデータ線Ｄのいずれか二本に挟まれたサブ画素４Ｓの列は、一方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素４Ｓと他方のデータ線Ｄに画素スイッチを介して接続するサブ画素４Ｓとが交互に配置され、また前記複数のゲート線Ｇのいずれか二本に挟まれたサブ画素４Ｓの行は、一方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素４Ｓと他方のゲート線Ｇに画素スイッチを介して接続するサブ画素４Ｓとが交互に配置されている。なお、このように配置するためには、データ線Ｄの本数は、サブ画素４Ｓの列の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。同様に、ゲート線Ｇの本数も、サブ画素４Ｓの行の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。
【０１４０】
本実施形態に係るレンチキュラレンズ３は、レンズ面が使用者側の方向である＋Ｚ方向の面に配置された場合の構造について説明したが、これに限定されるものではなく、レンズ面が表示パネル２側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、レンズ−サブ画素間の距離を小さくすることができるため、高精細化への対応で有利である。
【０１４１】
更にまた、表示単位４Ｕは正方形から構成されてもよい。なお、正方形から構成されるとは、Ｎ視点の表示単位４ＵにおけるＸ軸方向のピッチＰｕ＝Ｎ×ＰｘがＹ軸方向のピッチＰｙと同じであり、Ｐｕ＝Ｎ×Ｐｘ＝Ｐｙの関係が成り立つことを意味する。換言すれば、表示単位４Ｕが繰り返し配列される方向において、そのピッチは全て同じである。
【０１４２】
なお上述の説明は、観察面に複数個の視点を設定し、その設定した各視点に向かって表示面の全ての表示単位４Ｕから各視点用のサブ画素の光が出射する方式のものである。この方式は、ある定めた視点に向かって、該当する視点の光を集めるため、集光方式とも称される。集光方式には、上述の２視点方式の立体表示装置や、更に視点数を増やした多視点方式の立体表示装置が分類される。集光方式は、図１６に示すように概念的に表すことができる。図１６に示すように、画像分離の中心軸を示す線１７は観察者側の視点へ向けて集光するように構成され、左右の眼で夫々独立した映像を観察することができる。集光方式は、観察者の眼に入射する光線を再現して表示する点が特徴的である。本実施形態に係る画像表示装置１は、このような集光方式に対して効果的に適用することができる。
【０１４３】
また、図１６に示すように、レンチキュラレンズ３に設けられたシリンドリカルレンズ３ａから出射される光線方向は、観察者の視点の位置に応じて設定される。画像分離の中心軸を示す線１７の方向は観察者側へ向いており、画像分離の中心軸に対して右眼用の画像と左眼用の画像は左眼５５Ｌと右眼５５Ｒにそれぞれ振り分けられる。シリンドリカルレンズ３ａの表面は凸状に湾曲しており、Ｚ軸方向の最も高い点が頂点となる。シリンドリカルレンズ３ａの頂点に沿ってレンズ凸面部３１の長手方向に延びる仮想の線分は、シリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕのピッチが一致する場合には第１の主軸３３と成り得る。しかしながら、表示面の垂直方向からシリンドリカルレンズ３ａと表示単位４Ｕを重ねて観察した場合、本実施形態ではシリンドリカルレンズ３ａのピッチＬと表示単位４ＵのピッチＰｕが異なるため、シリンドリカルレンズ３ａの頂点が表示単位４Ｕの中心線である線分Ａ−Ａ’と必ずしも一致するわけではない。これは、画像分離の中心軸を示す線１７が観察者側の１点に集まっているため、観察点から見た画像分離の中心軸が見かけ上の光学主軸となるためである。本明細書においては、観察者の位置から見た場合の画像分離の中心軸を第１の主軸３３と定義する。図１６に示すように、表示パネル２の表示部中央では、画像分離の中心軸を示す線１７が表示面に対して垂直方向であり、表示面の垂直方向から観察した場合の第１の主軸３３と線分Ａ−Ａ’が一致している。
【０１４４】
更に、空間像方式や空間像再生方式、空間像再現方式、空間像形成方式などと称される方式が提案されている。これらの方式は、図１７に示すように概念的に表すことができる。空間像方式は、集光方式と異なり、特定の視点を設置しない。そして、空間の物体が発する光を再現するように表示する点が異なる。このような空間像方式には、インテグラルフォトグラフィ方式やインテグラルビデオグラフィ方式、インテグラルイメージング方式の立体表示装置が分類される。空間像方式では、任意の場所に位置する観察者は、表示面全体で同一視点用のサブ画素のみを視認することはない。しかしながら、同一視点用のサブ画素が形成する所定の幅の領域は、複数種類存在することになる。この各領域では、本実施形態に係る画像表示装置１は、前述の集光方式と同様の効果を発揮できるため、空間像方式においても本実施形態に係る画像表示装置１を有効に適用することができる。
【０１４５】
なお、本実施形態では、「視点」を「使用者が注視する表示領域上のある点（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）」という意味ではなく、「表示装置を視認する位置（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）」や、「使用者の眼が位置すべき点又は領域」という意味で使用している。
【０１４６】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した表示パネル２に偏光板１１を貼合せず、偏光板１１をレンチキュラレンズ３の側面に設けてもよい。また、偏光板１１はレンチキュラレンズ３に対して観察者側に配置してもよい。偏光板１１の配置を変更することによって、簡易的にレンズの頂点とサブ画素との間の距離Ｈを調整することができる。これにより設計の自由度を向上することができる。また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した画像分離手段は、レンチキュラレンズ３に限られることなく、透明領域と不透明領域とが交互に並んだ視差バリアを適用してもよい。視差バリアは、透明領域と不透明領域を液晶分子またはＭＥＭＳシャッタによりスイッチング可能な電気光学素子を用いてもよい。また、画像分離手段としては、液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【０１４７】
また、本実施形態の画像表示装置１に搭載した液晶表示パネルは、ＴＮモードの液晶駆動方式に限られることなく、その他の液晶駆動モードが適用できる。液晶駆動モードの例としては、横電界モードではＩＰＳ（インプレイン・スイッチング）方式、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）方式、ＡＦＦＳ（アドヴァンスト・フリンジ・フィールド・スイッチング）方式等が挙げられる。また、垂直配向モードではマルチドメイン化され視野角依存性が低減されたＭＶＡ（マルチドメイン・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＰＶＡ（パターンド・ヴァーティカル・アライメント）方式、ＡＳＶ（アドヴァンスト・スーパー・ヴイ）方式等が挙げられる。更に、ＯＣＢ（オプティカリー・コンペンセイティド・ベンド）方式、フィルム補償ＴＮモードの液晶表示パネルも好適に使用することができる。
【０１４８】
更に、本実施形態に係る表示パネル２は、電気光学素子として液晶分子を利用した液晶表示パネルであるものとして説明した。表示パネル２は、透過型液晶表示パネルだけでなく、反射型液晶表示パネル、半透過型液晶表示パネル、反射領域よりも透過領域の比率が大きい微反射型液晶表示パネル、透過領域よりも反射領域の比率が大きい微透過型液晶表示パネル等にも適用することができる。また、表示パネル２の駆動方法は、ＴＦＴ方式に好適に適用できる。ＴＦＴ方式における薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンや低温ポリシリコン、高温ポリシリコン、単結晶シリコンを使用したものだけでなく、ペンタセンなどの有機物や酸化亜鉛などの酸化金属、カーボンナノチューブを使用したものにも好適に適用できる。また、本実施形態に係る表示パネル２は、薄膜トランジスタの構造には依存せず、ボトムゲート型やトップゲート型、スタガ型、逆スタガ型等を好適に使用することができる。
【０１４９】
本実施形態では、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴがダブルゲートを有するサブ画素構造について説明したが、これに限定されることなく、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、シングルゲート構造、トリプルゲート構造であってもよい。ダブルゲートやトリプルゲートなどのマルチゲート構造を適用することにより薄膜トランジスタがオフ時の光リーク電流を低減し、バックライトや画像表示装置の外部から照射された光によるＴＦＴ特性の劣化を抑制することができる。これによりフリッカやノイズ、クロストークを低減することができ、高品質な画像表示装置を提供することができる。特に、ポリシリコンを用いた薄膜トランジスタはアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタと比べてソース−ドレイン間の抵抗が小さいため、上述のマルチゲート構造にすることが非常に効果的である。また、高精細画素においてバックライトの輝度を高めて明るさを得る場合に効果的である。
【０１５０】
更には、表示パネル２は、液晶方式以外の表示パネル、例えば有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、又はＰＡＬＣ（Ｐｌａｓｍａ  Ａｄｄｒｅｓｓ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ：プラズマ・アドレス液晶）に適用することもできる。有機エレクトロルミネッセンス表示パネルは、非発光領域が遮光領域の役割を果たすため、非発光領域に本実施形態における遮光部の構造を適用することにより、同様の効果を得ることができる。
【０１５１】
更にまた、本実施形態では、端末装置として携帯電話９を例示したが、これに限定されず、ＰＤＡ、パーソナルＴＶ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ及びノート型パーソナルコンピュータ等の各種の携帯端末装置に適用することができる。また、携帯端末装置のみならず、キャッシュディスペンサ、自動販売機、モニタ及びテレビジョン受像機等の各種の固定型の端末装置に適用することもできる。
【０１５２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示パネル、及びその駆動方法について説明する。
【０１５３】
本実施形態に係る画像表示装置に搭載される表示パネル２は、図１８に示すような画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴとゲート線Ｇ、データ線Ｄの接続関係、図１９に示すような、サブ画素の構造を有している。また、図１９に示す線分Ｄ−Ｄ’における断面は、図２０に示すような構造となり、線分Ｒ−Ｒ’における断面は、図２１に示すような構造となる。
【０１５４】
本実施形態に係る表示パネル２は、図１８に示すように、ＴＦＴ基板２ａの液晶層５ＬＣ側の面、すなわち＋Ｚ方向側の面に、列方向、すなわちＹ軸方向に延伸するゲート線Ｇ１乃至Ｇ７が配置されている。ＴＦＴ基板２ａの同じ面には、行方向、すなわちＸ軸方向に延伸するデータ線Ｄ１乃至Ｄ１３が配置されている。
【０１５５】
本実施形態では、ゲート線Ｇは屈曲しているものの、複数回の屈曲を経て延伸する方向はＹ軸方向に延伸しており、Ｘ軸方向に複数配列している。また、データ線Ｄは屈曲しているものの、複数回の屈曲を経て延伸する方向はＸ軸方向であり、Ｙ軸方向に複数配列している。そして、ゲート線Ｇとデータ線Ｄの交点近傍に、サブ画素４Ｓ（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）が配置されている。サブ画素４Ｓのゲート線Ｇ及びデータ線Ｄとの接続関係は、第１実施形態と同様に、Ｐの次の数字がデータ線Ｄの後の数字であり、更にその次の数字がゲート線Ｇの後の数字である。すなわち、本実施形態に係る画像表示装置１は、レンチキュラレンズ３の画像分離方向に対するゲート線Ｇとデータ線Ｄの延伸方向の関係が第１実施形態と異なる構成である。
【０１５６】
本実施形態では、「隣接画素対」という表現を使用する。これは、特に、データ線Ｄを挟み配置された二つのサブ画素４Ｓが、このサブ画素４Ｓ間に配置されたデータ線Ｄに接続された状態において使用するものとする。すなわち、隣接画素対を構成するサブ画素４Ｓは、このサブ画素４Ｓ間に配置されたデータ線Ｄにより、映像信号のデータ電位が供給される。例えば、図１８に示すように、Ｙ軸方向へ並ぶ２つの画素Ｐ３４とＰ３３が隣接画素対４ＰＡＩＲ１を構成している。また、Ｙ軸方向へ並ぶ２つの画素Ｐ２５、Ｐ４５が隣接画素対４ＰＡＩＲ２を構成している。以下、隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２について共通の構造を説明する場合、総じて４ＰＡＩＲと称する。
【０１５７】
隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素４Ｓは、夫々異なるゲート線Ｇによりスイッチング動作が制御される。図１９に示す左側の隣接画素対４ＰＡＩＲ１では、−Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは−Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御され、＋Ｙ方向側のサブ画素４Ｓは＋Ｘ方向側に配置されたゲート線Ｇによって制御される。
【０１５８】
そして、データ線Ｄの延伸方向、すなわちＸ軸方向に隣り合う隣接画素対４ＰＡＩＲは、共通のデータ線Ｄに接続されず、異なるデータ線Ｄに接続されている。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲが、Ｘ軸方向においては、Ｙ軸方向にサブ画素４Ｓ一つ分だけずれた状態で隣り合っているからである。このように配置することにより、必要な配線数を最小限に抑えることができるため、開口率の向上が可能となる。
【０１５９】
ここで、再度図１８を参照して、本実施形態に係るサブ画素の配置関係を確認する。まず、画素Ｐ３１と画素Ｐ３２から構成される隣接画素対に着目する。理解を容易にするため、以下の説明では、このような隣接画素対の表記を（Ｐ３１、Ｐ３２）とすることにする。すると、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）、及び（Ｐ４２、Ｐ４３）が隣り合っている。隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）はデータ線Ｄ２を共通データ線としている。ここで、「共通データ線」という表現は、隣接画素対を構成する各サブ画素４Ｓは、このサブ画素４Ｓ間に配置された共通のデータ線Ｄに接続されており、この共通のデータ線Ｄを通じて供給されるデータ電位が所定のタイミングでそれぞれ書き込まれることを意味する。隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）は、データ線Ｄ３を共通データ線とするので、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と隣接画素対（Ｐ２２、Ｐ２３）は、夫々異なるデータ線Ｄを共通データ線としている。なお、夫々の共通データ線は隣接の関係にある。図１９に示すサブ画素４Ｓのレイアウトは、例えば、図１８に示す隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）とその＋Ｘ方向へ隣接した画素Ｐ２５、Ｐ４５の関係に相当する。
【０１６０】
また、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）に対し、＋Ｘ方向には、もう１つの隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）も隣り合って配置されている。両者の隣接画素対においても同様に、夫々異なるデータ線Ｄを共通データ線としている。
【０１６１】
更に、隣接画素対（Ｐ２３、Ｐ２２）又は隣接画素対（Ｐ４２、Ｐ４３）に対し、＋Ｘ方向には、隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）が配置されている。この隣接画素対（Ｐ３４、Ｐ３３）は、データ線Ｄ３を共通データ線としている点は、隣接画素対（Ｐ３１、Ｐ３２）と同様である。すなわち、サブ画素１列毎に、同じデータ線Ｄを共通データ線とする隣接画素対が配置されていることになる。これは、換言すれば、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対に接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対には接続されないことになる。
【０１６２】
画素Ｐ２２及び画素Ｐ２３から構成される隣接画素対において、共通のデータ線Ｄ２より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ２２は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２によって制御され、データ線Ｄ２より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ２３は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ３によって制御される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素４Ｓが共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素４Ｓが＋Ｘ側のゲート線Ｇに接続されていることになる。  
【０１６３】
一方で、画素Ｐ３１及び画素Ｐ３２から構成される隣接画素対においては、共通のデータ線Ｄ３より−Ｙ方向に位置する画素Ｐ３２は、＋Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ２に接続され、データ線Ｄ３より＋Ｙ方向に位置する画素Ｐ３１は、−Ｘ方向に位置するゲート線Ｇ１に接続される。すなわち、この隣接画素対は、各サブ画素４Ｓが共通のデータ線Ｄを挟み上下に配置されるとき、＋Ｙ側のサブ画素４Ｓが−Ｘ側のデータ線Ｄに接続されていることになる。＋Ｙ側のサブ画素４Ｓが−Ｘ側のゲート線Ｇによって制御される隣接画素対は、＋Ｘ方向に隣接するサブ画素列においては、−Ｙ方向に隣接するデータ線Ｄに対して配置されている。この結果、同種の隣接画素対は、斜め方向に配置されていることになる。また、換言すれば、本実施形態においては、＋Ｙ側のサブ画素４Ｓが−Ｘ側のゲート線Ｇに接続された隣接画素対と、＋Ｙ側のサブ画素４Ｓが＋Ｘ側のゲート線Ｇに接続された隣接画素対とが配置されていると表現することもできる。
【０１６４】
隣接画素対４ＰＡＩＲに設けられた画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴは、コの字型のダブルゲート構造であり、コの字の開いた方が互いに向かい合うように配置されている。そして、向かい合うように配置されたコの字型の画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの間には、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する２つのサブ画素４Ｓにおいて共通の蓄積容量電極ＣＳ２が配置されており、この蓄積容量電極ＣＳ２と各サブ画素４Ｓに設けられたシリコン層４ＳＩとの間で、蓄積容量４ＣＳが形成される。
【０１６５】
なお、本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１６６】
隣接画素対４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２における画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部は、画像分離方向、すなわちＸ軸方向と平行に配置される。このチャネル部は、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴの動作部であり、各サブ画素４Ｓにおいて均一性が求められる。データ線Ｄは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル領域の上層で画像分離方向、すなわちＸ軸方向と異なる方向へ傾斜して配置している。また、データ線Ｄは、蓄積容量電極ＣＳ２上で画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置している。上述の通り、データ線Ｄは、平行四辺形の上辺に配置された画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴ及び、蓄積容量電極ＣＳ２の上層で複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸している。データ線Ｄは、平行四辺形の上辺で屈曲することにより効率よく配置され、開口率を向上することができる。また、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部をＸ軸方向に平行に配置しているため、ポリシリコン薄膜をレーザアニールにより形成する場合には、エキシマレーザのスキャン方向に応じて画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部の方向を揃えることにより、トランジスタ特性を均一化することができる。
【０１６７】
本実施形態では、隣接画素対４ＰＡＩＲの各サブ画素４Ｓを制御するための画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴはダブルゲート構造であり、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのチャネル部はＸ軸方向と平行に配置されている。各画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴのソース電極は、＋Ｙ側のサブ画素４Ｓと−Ｙ側のサブ画素４Ｓをそれぞれ制御するようにコンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して各画素電極４ＰＩＸと電気的に接続されている。コンタクトホール４ＣＯＮＴ２はそれぞれ制御する画素電極４ＰＩＸ側に設けられ、効率的に配置されている。このような構造の場合、データ線Ｄと接続される各ドレイン電極がＸ軸方向と平行にならないため、データ線Ｄを屈曲させて接続しなければならない。図１９に示すように、本実施形態では蓄積容量電極ＣＳ２上層のデータ線Ｄを画像分離方向と異なる方向へ傾斜して配置し、隣接画素対４ＰＡＩＲに設けられた画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴにおける各ドレイン電極間を最短経路で電気的に接続している。ドレイン電極とデータ線Ｄの接続部は、どの隣接画素対４ＰＡＩＲにおいても、同様にデータ線Ｄを傾斜した配線レイアウト構成を適用することができるため、各サブ画素４Ｓへの書込み条件の均一性を保つことができる。
【０１６８】
図１９及び図２１に示すように、蓄積容量線ＣＳは、蓄積容量電極ＣＳ２と電気的に接続しているため、隣接画素対４ＰＡＩＲを構成する各サブ画素４Ｓにおいて、蓄積容量線ＣＳの電位は共通である。隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、平行四辺形の辺が互いに向かい合うように接しているため、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けることで無駄なスペースを削減でき、蓄積容量４ＣＳを形成する面積を効率よく確保することができる。そのため、従来よりも開口率を大きくすることができ、高透過率化を図ることができる。
【０１６９】
平行四辺形画素は隣接画素対４ＰＡＩＲにおいて、一方のサブ画素４Ｓの上辺、他方のサブ画素４Ｓの下辺が互いに向かい合うように接しているため、共通の蓄積容量電極ＣＳ２を設けることで画素容量４ＣＬＣを形成する面積を大きくとることができる。そのため、従来よりも開口率を大きくすることができ、高透過率化を図ることができる。
【０１７０】
次に、上述で説明した本実施形態に係る画像表示装置１の駆動方法、すなわち表示動作について説明する。本実施形態においては、画像表示装置１は、ドット反転駆動を用いて駆動される。ドット反転駆動は、図２２に示すように、データ線１本毎に各々伝送される表示データの極性が基準電位に対して反転され、かつゲート線１本毎に各々データ線を伝送される表示データの極性が反転され、かつフレーム毎に極性が反転される駆動方法である。ドット反転駆動は、１Ｈ１Ｖ反転駆動とも称される。これは、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線１本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線１本毎に極性が反転しているからである。
【０１７１】
画像表示装置１は、あるフレームにおいて、ドット反転駆動の結果、図２３に示すような各サブ画素４Ｓの極性を実現する。まず、ゲート線Ｇ１が選択されると、データ線Ｄ１には正極性の表示データが伝送され、画素Ｐ１１には正極性の電圧が書き込まれる。またデータ線Ｄ２には負極性の表示データが伝送される。同様に、データ線Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３には正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２には負極性の表示データが伝送される。次にゲート線Ｇ２が選択された場合には、データ線の極性が全て反転される。すなわち、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２には正極性の表示データが伝送される。以降、ゲート線Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の選択時は、ゲート線Ｇ１の選択時と同様であり、ゲート線Ｇ４の選択時は、ゲート線Ｇ２の選択時と同様である。そして、このフレームが終了すると、次のフレームにおいては、更に極性反転が実行される。すなわち、ゲート線Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３に負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に正極性の表示データが伝送される。また、ゲート線Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６選択時においては、データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３に正極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２に負極性の表示データが伝送される。
【０１７２】
右眼用画素４Ｒから構成されるサブ画素群は、２ラインドット反転（２Ｈ１Ｖドット反転）効果が得られる極性分布となっている。そして、左眼用画素４Ｌから構成されるサブ画素群も、同様である。これにより、片眼で視認される画像の極性分布は、水平方向（Ｈ方向）に配列するデータ線Ｄ２本毎、また垂直方向（Ｖ方向）に配列するゲート線Ｇ１本毎に極性が反転しているように見える。なお、本実施形態に係る極性分布の基本セットは、Ｘ軸方向４画素、Ｙ軸方向４画素の合計１６画素である。
【０１７３】
本実施形態においては、各サブ画素４Ｓへの表示データの書き込み時に、蓄積容量線ＣＳの電位変動を抑制することができる。これは、隣接画素対４ＰＡＩＲで共通の蓄積容量電極ＣＳ２には、連続した２つのゲート線Ｇの選択期間において、正極性の表示データが書き込みされるサブ画素４Ｓだけでなく、負極性の表示データが書き込まれるサブ画素４Ｓが接続されているからである。これにより、蓄積容量線ＣＳの電位が片側の極性に向かって変動するのを抑制することができ、蓄積容量線ＣＳが延伸する方向へ発生するクロストークなどを低減して、高品質な画像表示を実現することができる。本実施形態に係る構成は、一般的なドット反転駆動を使用した上で、２ラインドット反転効果、各蓄積容量線ＣＳの電位変動抑制効果を実現でき、かつ平行四辺形開口部の底辺部が隣接するサブ画素の極性を同じにできる。これにより、低コストで高画質表示を実現することができる。
【０１７４】
図２４に示すように、表示パネル２は、長辺がＸ軸方向、短辺がＹ軸方向に沿って配置される。画像分離方向はＸ軸方向であり、ランドスケープ（横長）表示に対応した表示パネルである。一例では、表示パネル２の画面解像度をＷＶＧＡとし、Ｘ軸方向のピクセル数を８００個、Ｙ軸方向のピクセル数を４８０個と設定した。上述の通り、表示単位４Ｕは視点数２に対応した２つのサブ画素から構成され、１ピクセルは３つの表示単位４Ｕから構成され、各々の表示単位４Ｕは３色に配色される。このとき、表示部６に使用するデータ線及びゲート線の各々の本数は、Ｙ軸方向に配列したデータ線の本数が４８０×３＋１＝１４４１本であり、Ｘ軸方向に配列したゲート線の本数が８００×２＋１＝１６０１本である。従って、図２４に示す表示パネル２は、データ線の本数がゲート線の本数より少ない構成である。
【０１７５】
また、表示パネル２のＴＦＴ基板２ａの短辺側に映像信号を制御するための駆動ＩＣ７が実装されている。駆動ＩＣ７の出力は、夫々、表示部６のデータ線と接続する。一般的に、駆動ＩＣ７の出力ピンピッチは、データ線のピッチより狭い。このため、駆動ＩＣ７の出力ピンから各データ線へ伸びる配線は、広がりをもつことになり、表示部６からある程度の距離をとる必要がある。表示部６から駆動ＩＣ７までの距離は、出力ピンのピッチが同じであれば、接続先のデータ線の数が少ないほど短くできる。表示部６がランドスケープの場合には、データ線を水平方向、すなわちＸ軸方向の短辺側へ配置する方が、垂直方向の長辺側へ配置するより、データ線の本数を少なくできる。従って、データ線を水平方向に配置することにより、額縁を小さくすることができる。また、データ線の本数を少なくすることにより、必要な駆動ＩＣ７の数を削減して低コスト化でき、さらに駆動ＩＣ７の負荷を低減することができる。また、駆動ＩＣ７には、データ信号のマルチプレクサ回路を搭載し、ＴＦＴ基板２ａには、駆動ＩＣ７から出力されたデータ信号をマルチプレクサ回路の動作に応じて時分割で振り分けることが可能なスイッチング回路を設けてもよい。これにより、駆動ＩＣ７から出力される接続するデータ信号の配線数をさらに少なくすることができる。
【０１７６】
また、本実施形態では、ゲート線を順次走査するためのゲートドライバ回路は、ＴＦＴ基板２ａ上に薄膜トランジスタと同時に形成される。これにより、表示パネル２の長辺側の額縁幅を小さくすることができる。また、短辺側への駆動ＩＣ７を配置し、かつ、長辺側へのゲートドライバ回路を集積することにより、表示パネル２の各片の額縁を小さくすることができる。狭額縁化により表示パネル２のサイズを小さくすることができるため、１枚のマザー基板から得られる表示パネル２の取り数を増やすことができ、低コスト化することができる。さらに、サブ画素とゲートドライバ回路をＴＦＴ基板２ａ上へ一体形成することにより、ドライバ回路の部品数を削減することができるため、低コスト化及び低消費電力化することができる。
【０１７７】
また、画面解像度は上述の構成に限定されることなく、１ピクセルがＫ色に配色され、視点数Ｎからなる表示パネル２において、Ｘ軸方向のピクセル数がＭｘ個、Ｙ軸方向のピクセル数がＭｙ個である画面解像度を有する表示パネル２であれば、Ｎ×Ｍｘ＜Ｋ×Ｍｙの関係式が成り立つ場合に上述の効果を得ることができるのは明らかである。
【０１７８】
上述のように、右眼用画素４Ｒを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲに接続されたデータ線Ｄは、左眼用画素４Ｌを構成する隣接画素対４ＰＡＩＲには接続されないため、奇数データ線Ｄ１、Ｄ３、Ｄ５、Ｄ７、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１３と、偶数データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０、Ｄ１２を独立して駆動することにより、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌを個別に動作させて簡易的な視差画像を表示することができる。表示パネル２にレンチキュラレンズ３を設置する製造プロセスの過程で、偶数・奇数データ線Ｄ毎に信号を入力することにより、立体視認性を簡易的に検査することができ、後工程における製造上の歩留りを向上することができる。偶数ラインと奇数ラインには夫々共通の信号を一括で入力すればよく、偶数・奇数データ線Ｄ毎に入力信号を切り替えるためのスイッチは、画素薄膜トランジスタ４ＴＦＴと同時にＴＦＴ基板２ａ上に形成すれば良い。これにより、検査装置の簡易化を図ることができる。
【０１７９】
本実施形態に係る画像表示装置１は、上述の第１実施形態と同様に、図１５に示すように、携帯電話９に搭載することができる。本実施形態に係る表示パネル２は狭額縁であることを特徴とするため、携帯機器に求められる機能性やデザイン性、操作性を制限することなく好適に携帯機器へ適用することができる。
【０１８０】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示パネルについて説明する。
【０１８１】
本実施形態に係る画像表示装置に搭載される表示パネルのサブ画素は、図２５及び図２６に示すような構造を有する。また、図２５及び図２６に示す線分Ｄ−Ｄ’における断面は、図２７に示すような構造である。
【０１８２】
図２５及び図２６に示すように、蓄積容量線ＣＳは、１つのサブ画素４Ｓ内に１本配置されており、サブ画素４Ｓの中央を通る仮想線Ｒ−Ｒ’線を横切るように配置される。仮想線Ｒ−Ｒ’線は、Ｙ軸方向と平行であり、かつ、サブ画素４ＳをＸ軸方向へ２等分に分割する線である。
【０１８３】
サブ画素４Ｓにおいてゲート線Ｇ、蓄積容量線ＣＳは画像分離方向と異なる方向へ傾斜している。ゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳの傾斜角度は異なる角度から構成される。
【０１８４】
ゲート線Ｇの傾斜角度はＸ軸方向に配列したサブ画素４Ｓにおいて共通の角度から構成される。蓄積容量線ＣＳの傾斜角度は表示単位４Ｕ内で異なる角度で構成され、隣接画素対４ＰＡＩＲ内では同じ角度で構成される。また、蓄積容量線ＣＳは、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向へ並ぶ１サブ画素４Ｓ毎に異なる方向へ屈曲しており、Ｘ軸方向及び、Ｙ軸方向に対して傾斜角度が分散配置した構成である。
【０１８５】
なお、本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１８６】
ゲート線Ｇと蓄積容量線ＣＳの傾斜角度が異なることにより、レンズの配列周期と配線の配列周期とに起因して発生するモアレ縞の周期を各方向へ分散させ、表示パネル２と画像分離手段の周期構造によって発生するモアレ縞を視認し難くすることができ、表示品質を向上することができる。
【０１８７】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示パネルについて説明する。
【０１８８】
本実施形態に係る画像表示装置１は、図２８に示すように、画像分離手段として、液晶ＧＲＩＮ（ｇｒａｄｉｅｎｔ  ｉｎｄｅｘ）レンズ３０１を備えた光学素子を搭載した構成を有している。
【０１８９】
図２９に示すように、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、制御基板３０２と対向基板３０３に挟まれた液晶分子５０を制御電極３０４により電界制御することにより屈折率を可変し、レンズと同様の効果を得ることができる。液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、オフ時には屈折率が変化せず、光がそのまま透過する。液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、オン時には、パネルの縦方向にストライプ配置した電極に沿って液晶分子が放射状に配向し、レンズの役割を果たす。制御電極３０４の対によって１つのレンズ要素３０５が構成され、レンズ要素３０５は液晶ＧＲＩＮレンズ３０１の面内にアレイ状に並べられる。レンズ要素３０５は表示単位４Ｕに対応して配置される。
【０１９０】
なお、本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１９１】
図２９に示すように、制御電極３０４で完全に制御できない液晶分子５０が存在するため、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、液晶配向に依存した光学分離性能の分布を有する。従って、光学手段として液晶を用いた電気光学素子としてＧＲＩＮ（Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｉｎｄｅｘ）レンズを用いた場合においても、制御電極３０４で形成される電場により、レンズ凸面部３１に相当する屈折率分布に対してレンズ凹面部３２に相当する屈折率分布の不均一性が大きくなる。また、上述のレンチキュラレンズ３と同様に、レンズ凹面部３２に相当する箇所が光学的な分離性が低下するＧＲＩＮレンズ以外にも、レンズ効果を有する凹凸基板と液晶分子５０を組み合わせた液晶レンズの場合においても、凹凸基板においてレンズ凹面部３２に相当する箇所が急峻な凸形状となるために光学的分離性が低下する傾向にある。
【０１９２】
液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、選択的にレンズ要素３０５のオンとオフを切り替えることにより、面内において部分的なレンズ効果を得ることができる。これにより立体表示（３Ｄ表示）と平面表示（２Ｄ表示）を同一画面に混在させることができる。
【０１９３】
本実施形態に係る表示パネル２は、サブ画素ピッチＰｕを１５０μｍ、液晶層の厚みを４μｍに設定した。液晶ＧＲＩＮレンズ３０１を備えた光学素子は、液晶層の厚みを５０μｍとした。しかしながら、この液晶層の厚みでは、通常の液晶パネルの液晶層に対して１０倍以上の厚みがあるため、応答速度はかなり遅くなってしまう。このため、同一画面で３Ｄ表示と２Ｄ表示を頻繁に切り替えるコンテンツでは、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１のレンズ要素３０５を部分的にオンとオフを切り替えて動作させることで３Ｄ表示と２Ｄ表示を同一画面に混在させるには限界がある。
【０１９４】
本実施形態では、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１がオン状態のときに、表示単位４Ｕに配置された左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒを独立して動作させることが可能であり、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、オン状態のまま３Ｄ表示と２Ｄ表示を同一画面に混在させることができる。そして、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１がオフ状態のときには、屈折率の影響を全く受けない高品質な２Ｄ表示を提供することができる。
【０１９５】
また、同一画面で３Ｄ表示と２Ｄ表示を頻繁に切り替える必要のないコンテンツでは、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１のレンズ要素３０５を部分的に動作させて表示することが可能であり、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１の消費電力を低減することができる。
【０１９６】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示パネルについて説明する。
【０１９７】
本実施形態に係る表示パネル２は、図３０に示すように、画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭ２が共通の基板に設けられ、基板面と略平行な電界を印加することにより液晶分子を駆動することができる構成を有している。画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭ２は平行四辺形状サブ画素の上辺、下辺と平行である。
【０１９８】
なお、本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１実施形態と同様である。
【０１９９】
本実施形態では、上述の構成を採用することで、視野角の広い画像表示装置を提供することができる。
【０２００】
特に、一般的な液晶表示素子は、片側の基板へのラビング処理を１つの方向で制御するため、ラビング方向に対して非対称となる構造がサブ画素毎にある場合には、そのサブ画素毎に表示特性が変わってしまい、特に、立体表示装置では視点毎の表示特性の差となって現れる。
【０２０１】
本実施形態における表示単位４Ｕは単一の外形形状からなるサブ画素から構成されるため、サブ画素毎の段差構造や電界分布構造の差を小さくでき、サブ画素形状の差によって発生する視点毎の表示特性の差を低減することができる。また、サブ画素の方向を揃えることにより電圧印加時の液晶配向状態を安定化することができる。すなわち、各視点においての画質の差を小さくでき、各視点に均一な映像を出力して高品質な立体映像を提供することができる。さらに、サブ画素形状の単一形状化にともなってサブ画素毎の液晶分子の配向状態が安定化するため、配向不良や光抜けを低減でき、コントラストを向上することができる。
【０２０２】
［第５実施形態  変形例］
本発明の第５実施形態の変形例に係る画像表示装置及び画像表示装置に搭載される表示パネルについて説明する。
【０２０３】
本変形例に係る表示パネル２は、図３１に示すように、画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭ２が共通の基板に設けられ、基板面と略平行な電界を印加することにより液晶分子を駆動することができる構成を有している。画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭ２は平行四辺形状サブ画素の斜辺と平行である。
【０２０４】
Ｙ軸方向に隣接して並んだサブ画素４Ｓの液晶分子は夫々の画素電極４ＰＩＸから発する電界により相互に異なる方向へ配向する。Ｙ軸方向に並んだサブ画素の液晶分子は、異なるドメインを形成するため、斜め方向から見た場合の色味の変化を低減することができる。
【０２０５】
本実施形態では、誘電率異方性が正（Δε＞０）であるポジティブ型の液晶剤を適用しており、ＴＦＴ基板２ａ側におけるラビング方向は−Ｙ方向または＋Ｙ方向に設定している。そのため、液晶分子５０の初期配向の状態は、液晶分子５０の長軸がＹ軸方向と略平行となるように配向している。
【０２０６】
液晶剤の特性はポジティブ型に限定されず、誘電率異方が負（Δε＜０）であるネガティブ型でもよい。ネガティブ型の液晶剤の場合は、ラビング方向を−Ｘ方向または＋Ｘ方向に設定すればよく、液晶分子５０の長軸方向はＸ軸方向と略平行となるように配向される。ネガティブ型の液晶材は、基板面に垂直な方向の電界に対して、長軸方向が立ち上がり難いため、電極上の液晶分子は、基板面内で回転する液晶分子に追従して配向し、電極上の透過率を向上することができる。さらに、電極上と電極間の明暗の差が低減されることにより、この明暗の差によって発生する３Ｄモアレを低減することができる。
【０２０７】
なお、本実施形態の画像表示装置における上記以外の構成及び動作は前述の第５実施形態の画像表示装置１と同様である。
【０２０８】
本変形例では、屈曲方向によるドメインの周期は２行毎であり、カラーフィルタによる周期は３行毎であるため、６行毎にマルチドメイン補償することができる。色と形状が共通となるサブ画素の繰り返し周期はサブ画素の６行分であり、６×Ｐｙである。この周期が大きくなるとムラとして視認されやすく、画質が低下する。そのため、ピクセルピッチＰｕは１５０ｕｍ以下であることが望ましいことが主観評価より得られた。すなわち、サブ画素のＹ軸方向のサブ画素ピッチは５０ｕｍ以下であることが望ましい。
【０２０９】
なお、本発明は、本発明の広義の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【０２１０】
１            画像表示装置
２            表示パネル
２ａ          ＴＦＴ基板
２ｂ          対向基板
３            レンチキュラレンズ
３ａ          シリンドリカルレンズ
３１          レンズ凸面部
３２          レンズ凹面部
３３          第１の主軸
３４          第２の主軸
３０１        液晶ＧＲＩＮレンズ
３０２        制御基板
３０３        対向基板
３０４        制御電極
３０５        レンズ要素
４Ｕ          表示単位
４Ｓ          サブ画素
４Ｒ          右眼用画素
４Ｌ          左眼用画素
４Ｐ          ピクセル
４１          サブ画素間の境界線
４２          表示単位間の境界線
４ＰＡＩＲ１、４ＰＡＩＲ２、４ＰＡＩＲ  隣接画素対
４ＰＩＸ      画素電極  
４ＴＦＴ      画素薄膜トランジスタ  
４ＣＬＣ      画素容量
４ＣＳ        蓄積容量
ＣＳ          蓄積容量線
ＣＳ２        蓄積容量電極
４ＣＯＮＴ１、４ＣＯＮＴ２  コンタクトホール
４ＣＯＭ      対向電極
４ＣＯＭ２    共通電極
４ＳＩ        シリコン層
５ＬＣ        液晶層
５０          液晶分子
６            表示部
７            駆動ＩＣ
８            フレキシブル基板
９            携帯電話
１１          偏光板
１５          バックライト
１６          光線方向を示す線
１７          画像分離の中心軸を示す線
１８          ＴＦＴ基板のラビング方向
１９          対向基板のラビング方向
２１          第１の絶縁層
２２          第２の絶縁層
２３          第３の絶縁層
２４          第４の絶縁層
５５Ｌ        左眼
５５Ｒ        右眼  
６０          ブラックマトリクス
Ｇ、Ｇ１、・・・、Ｇ１３  ゲート線  
Ｄ、Ｄ１、・・・、Ｄ１３  データ線  
ＲＥＤ        赤色カラーフィルタ  
ＧＲＥＥＮ    緑色カラーフィルタ  
ＢＬＵＥ      青色カラーフィルタ  
ＳＰ          スポット径
１０１１      縦方向（シリンドリカルレンズの長手方向）  
１０１２      横方向（シリンドリカルレンズの配列方向）  
１００３ａ    シリンドリカルレンズ  
１０４１      第１視点用画素  
１０４２      第２視点用画素  
１０７０      配線  
１０７５      開口部  
１０７６      遮光部
【図１】
0005935238.tif 000002
【図２】
0005935238.tif 000003
【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005935238.tif 000011
【図１２】
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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２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３２】
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【図３３】
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【図４】
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【図１３】
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【図２３】
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【図２６】
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【図３０】
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【図３１】
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