(57)【要約】  クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示と３Ｄ表示を解像度の低下なしに切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる立体表示装置を提供することを、目的とする。スイッチ液晶パネル（１４）は、一対の基板（２８，３０）と、一対の基板（２８，３０）の間に封入された液晶層（３２）と、基板（３０）において、視差バリア（４８）が実現される領域の全体に亘って形成された共通電極（３８）と、基板（２８）に複数形成され、電圧が印加されたときに共通電極（３８）とともに遮光部（４４）を形成する駆動電極（３４）とを備え、透過部（４６）と遮光部（４４）とが交互に並ぶ方向において、透過部（４６）の開口幅が画素（２６）の開口幅以上である。
2013018681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、
前記スイッチ液晶パネルは、
一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板の一方において、前記視差バリアが実現される領域の全体に亘って形成された共通電極と、
前記一対の基板の他方に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を形成する駆動電極とを備え、
前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である、立体表示装置。
【請求項２】
前記透過部の開口幅が、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの前記画素の間隔と同じである、請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記透過部の開口幅をＳとし、前記画素の開口幅をＡとし、前記画素の間隔をＰとした場合に、以下の式（１）を満たす、請求項１又は２に記載の立体表示装置。
Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ−Ａ）・・・（１）
【請求項４】
前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板に設けられた配向膜と、
前記表示パネルと前記スイッチ液晶パネルとの間に配置される偏光板とをさらに備え、
前記配向膜の配向軸が、前記偏光板の透過軸と平行である、請求項１〜３の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記液晶層の厚さ方向中央に位置する液晶分子の長軸と、前記透過部の長手方向に延びる基準線との為す角度が０〜４５度の範囲に設定されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記長軸と前記基準線との為す角度が０度である、請求項５に記載の立体表示装置。
【請求項７】
前記液晶層のリタデーションがセカンドミニマムに設定されている、請求項１〜６の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項８】
前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板と前記偏光板との間に、λ／２板が配置されている、請求項４〜７の何れか１項に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチ液晶パネルを備えた立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特殊なメガネを使用せずに、観察者に立体画像を見せる方法として、視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式が知られている。例えば、特開２００４−２６４７６０号公報（特許文献１）には、光を透過させる開口と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルを有する立体映像表示装置が開示されている。しかしながら、視差バリア方式では、２Ｄ表示時の解像度を低下させることなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示とを切り替えることができるが、遮光部で光を遮蔽することにより、立体表示に必要な左右の画像を分離させるため、３Ｄ表示時の輝度が２Ｄ表示時に対して５０％以下となってしまう。【０００３】
一方、レンチキュラーレンズ方式はレンズシートを表示パネルの上に貼り付け、レンズの集光効果により画像を分離するため、３Ｄ表示時の輝度は２Ｄ表示時と同等以上を確保できる反面、２Ｄ表示時においても集光効果が発現してしまうため、水平方向の解像度が１／２以下（視点数がＮなら解像度は１／Ｎ）となってしまう。【０００４】
このように、視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式とでは、一長一短がある。これらのトレードオフを改善しようとしたものに、液晶レンズ方式がある。例えば、特開２００４−２５８６３１号公報（特許文献２）や特表２００９−５２０２３１号公報（特許文献３）には、一対の基板間に電圧を印加し、これら一対の基板間に封入された液晶層内に疑似的なレンズを形成する立体表示装置が開示されている。しかしながら、特許文献２，３に記載の立体表示装置においては、隣り合う２つのレンズの境界部分において、所望のレンズ効果が発揮され難く、クロストーク率の悪化を伴う。また、画像分離も液晶レンズによる集光だけで行うため、十分な集光効果を得るためには、液晶層の厚みを大きくしなければならず、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切替速度が遅くなるという問題がある上、セル厚を一定に保持することも格段に難しく、量産性に欠けるという問題がある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の目的は、クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示と３Ｄ表示を解像度の低下なしに切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる立体表示装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の立体表示装置は、複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、前記スイッチ液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板間に封入された液晶層と、前記一対の基板の一方において、前記視差バリアが実現される領域の全体に亘って形成された共通電極と、前記一対の基板の他方に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を形成する駆動電極とを備え、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である。
【０００７】
本発明の立体表示装置においては、クロストーク率の悪化を防ぎつつ、３Ｄ表示時の輝度が向上し、２Ｄ表示と３Ｄ表示を解像度の低下なしに切り替えられ、尚且つ視差バリア方式と同等の切替応答速度を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態としての立体表示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、複数のサブ画素が並ぶ方向と表示領域の縦方向（遮光部の長手方向）との関係を示す説明図である。
【図３】図３は、図１に示す立体表示装置が備えるスイッチ液晶パネルの概略構成の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、図２に示すスイッチ液晶パネルにおいて、視差バリアが実現された状態を示す断面図である。
【図５】図５は、輝度と角度ηとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、偏光板の吸収軸と配向膜の配向軸との関係を示す説明図である。
【図７】図７は、偏光板の透過軸と配向膜の配向軸との関係を示す説明図である。
【図８】図８は、液晶分子の長軸と基準線との関係を示す説明図である。
【図９】図９は、透過部の開口幅と輝度比との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、クロストーク率と角度ηとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、透過部の開口幅とクロストーク率との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、液晶分子の長軸の向きと輝度比との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、液晶分子の長軸の向きとクロストーク率との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、第１の実施形態の応用例における複数のサブ画素が並ぶ方向と表示領域の縦方向（遮光部の長手方向）との関係を示す説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施形態としての立体表示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【図１６】図１６は、偏光板の透過軸、配向膜の配向軸及びλ／２板の遅相軸の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る立体表示装置は、複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、前記スイッチ液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板間に封入された液晶層と、前記一対の基板の一方において、前記視差バリアが実現される領域の全体に亘って形成された共通電極と、前記一対の基板の他方に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を形成する駆動電極とを備え、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上である（第１の構成）。
【００１０】
第１の構成においては、遮光部によって左眼用画像と右眼用画像を分離させることができるため、液晶レンズ方式とは異なり、クロストーク率が悪化するのを防ぐことができる。
【００１１】
また、透過部と遮光部とが交互に並ぶ方向において、透過部の開口幅を画素の開口幅以上に設定することにより、透過部の範囲内で集光効果を発揮させることができる。その結果、輝度が向上する。
【００１２】
また、視差バリア方式と同等の液晶層の厚みで集光効果を発揮できるため、２Ｄ表示と３Ｄ表示の切替にかかる応答速度も遅くなることはない。第１の構成においては、液晶層が厚くなるのを回避できる。
【００１３】
なお、透過部の開口幅が画素の開口幅よりも小さいと、集光できる光量が不足するため、２Ｄ表示に対して５０％以上の輝度を達成することができなくなる。したがって、透過部の開口幅を画素の開口幅よりも大きくすれば、集光できる光量が増えるので、目的とする集光効果を得ることができる。
【００１４】
また、視差バリアが形成されていない状態では、集光効果が発揮されないので、解像度を低下させることなく、２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることができる。
【００１５】
第２の構成は、前記第１の構成において、前記透過部の開口幅が、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの前記画素の間隔と同じになっている構成である。このような構成においては、透過部の集光効果を高めることができる。
【００１６】
第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、前記透過部の開口幅をＳとし、前記画素の開口幅をＡとし、前記画素の間隔をＰとした場合に、以下の式（１）を満たす構成である。
Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ−Ａ）・・・（１）
透過部の開口部が式（１）に基づいて設定される上限を超えると、隣の画素からの光を十分に遮光できなくなるため、クロストーク率が悪化してしまう。しかしながら、透過部の開口部の上限が式（１）に基づいて設定される場合には、このような不具合を回避することができるので、クロストークが悪化するのを防ぐことができる。
【００１７】
第４の構成は、前記第１〜第３の構成の何れか１つにおいて、前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板に設けられた配向膜と、前記表示パネルと前記スイッチ液晶パネルとの間に配置される偏光板とをさらに備え、前記配向膜の配向軸が、前記偏光板の透過軸と平行である構成である。このような構成においては、透過部の集光効果をさらに高めることができる。
【００１８】
第５の構成は、前記第１〜第４の構成の何れか１つにおいて、前記液晶層の厚さ方向中央に位置する液晶分子の長軸と、前記透過部の長手方向に延びる基準線との為す角度が０〜４５度の範囲に設定されている構成である。このような構成においては、クロストーク率が悪くなるのをさらに抑えることができる。
【００１９】
第６の構成は、前記第５の構成において、前記長軸と前記基準線との為す角度が０度になっている構成である。このような構成においては、クロストーク率が悪化するのをより一層抑えることができる。
【００２０】
第７の構成は、前記第１〜第６の構成の何れか１つにおいて、前記液晶層のリタデーションがセカンドミニマムに設定されている構成である。このような構成においては、より一層の集光効果が得られるため、輝度を向上させる効果が大きくなる。
【００２１】
第８の構成は、前記第４〜第７の構成の何れか１つにおいて、前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板と前記偏光板との間に、λ／２板が配置されている構成である。このような構成においては、スイッチ液晶パネルに入射させる光の振動する方向を変えることができる。その結果、表示パネルの表示視角特性を維持しながら、スイッチ液晶パネルの効果を最大限に発揮できる構成となる。
【００２２】
以下、本発明のより具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明に係る立体表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２３】
［第１の実施形態］
図１には、本発明の第１の実施形態としての立体表示装置１０が示されている。立体表示装置１０は、表示パネル１２と、スイッチ液晶パネル１４と、偏光板１６，１８，２０とを備える。
【００２４】
表示パネル１２は、液晶パネルである。表示パネル１２は、アクティブマトリクス基板２２と、対向基板２４と、これらの基板２２，２４の間に封入された液晶層２５とを備える。表示パネル１２において、液晶の動作モードは任意である。
【００２５】
表示パネル１２は、図２及び図３に示すように、複数の画素２６を有する。複数の画素２６は、例えば、マトリクス状に形成されている。複数の画素２６が形成された領域が、表示パネル１２の表示領域になる。
【００２６】
画素２６は、図２に示すように、複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを有してもよい。図２に示す例では、複数のサブ画素として、赤色画素２６Ｒ、緑色画素２６Ｇ及び青色画素２６Ｂが採用されている。図２に示す例では、複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂは、表示パネル１２の表示領域の縦方向に並んでいる。なお、複数のサブ画素は、黄色画素をさらに含んでもよい。
【００２７】
表示パネル１２においては、図２及び図３に示すように、観察者の右眼に映る画像（右眼用画像）を表示する画素２６の列と、観察者の左眼に映る画像（左眼用画像）を表示する画素２６の列とが、表示パネル１２の横方向に交互に配置されている。換言すれば、右眼用画像と左眼用画像が、それぞれ、画素列毎に（ストライプ状に）分割される。そして、これらストライプ状に分割された右眼用画像及び左眼用画像を交互に並べた合成画像が、表示パネル１２の表示領域に表示される。
【００２８】
表示パネル１２の厚さ方向一方には、スイッチ液晶パネル１４が配置されている。図３に示すように、スイッチ液晶パネル１４は、一対の基板２８，３０と、液晶層３２とを備える。
【００２９】
一方の基板２８は、例えば、低アルカリガラス基板等である。一方の基板２８には、複数の駆動電極３４が形成されている。駆動電極３４は、例えば、インジウム酸化錫膜（ＩＴＯ膜）等の透明な導電膜である。
【００３０】
駆動電極３４は、一方の基板２８の縦方向（表示パネル１２の表示領域の縦方向）に略一定の幅寸法で延びている。換言すれば、複数の駆動電極３４は、一方の基板２８の横方向（表示パネル１２の表示領域の横方向）に並んでいる。
【００３１】
複数の駆動電極３４は、配向膜３６で覆われている。配向膜３６は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。
【００３２】
他方の基板３０は、例えば、低アルカリガラス基板等である。他方の基板３０には、共通電極３８が形成されている。共通電極３８は、例えば、インジウム酸化錫膜（ＩＴＯ膜）等の透明な導電膜である。
【００３３】
共通電極３８は、一対の基板２８，３０が対向する方向で、複数の駆動電極３４の全てに重なっている。共通電極３８は、スイッチ液晶パネル１４において、後述する視差バリア４８が実現される領域の全体に亘って形成されている。
【００３４】
共通電極３８は、配向膜４０で覆われている。配向膜４０は、例えば、ポリイミド樹脂膜である。
【００３５】
液晶層３２は、一対の基板２８，３０間に封入されている。スイッチ液晶パネル１４において、液晶の動作モードはＴＮモードであり、液晶のリタデーションΔｎ・ｄはセカンドミニマム設定としている。ここで、Δｎは液晶の屈折率異方性であり、液晶分子の長軸の屈折率と短軸の屈折率との差を示す。ｄは液晶層３２の厚みを示す。
【００３６】
スイッチ液晶パネル１４においては、駆動電極３４と共通電極３８との間に電圧を印加すると、図４に示すように、駆動電極３４と共通電極３８との間に存在する液晶分子４２の向きが変化する。これにより、液晶層３２において、駆動電極３４と共通電極３８との間に位置する部分が遮光部４４として機能し、隣り合う２つの遮光部４４の間が透過部４６として機能する。その結果、遮光部４４と透過部４６とが交互に並ぶ視差バリア４８が実現される。
【００３７】
スイッチ液晶パネル１４において視差バリア４８を実現するときに、駆動電極３４と共通電極３８との間に電圧を印加する方法としては、例えば、駆動電極３４に印加する電圧と、共通電極３８に印加する電圧とを逆位相にする方法であってもよいし、駆動電極３４と共通電極３８の何れか一方を接地し、他方に電圧を印加する方法であってもよい。印加する電圧としては、例えば、５Ｖの矩形波等がある。
【００３８】
立体表示装置１０においては、視差バリア４８がスイッチ液晶パネル１４に実現された状態で、ストライプ状に分割された右眼用画像及び左眼用画像を交互に並べた合成画像が、表示パネル１２の表示領域に表示される。これにより、観察者の右眼には右眼用画像のみが届き、観察者の左眼には左眼用画像のみが届く。その結果、観察者は、特殊なメガネを使用せずに、立体画像を見ることができる。
【００３９】
また、立体表示装置１０においては、視差バリア４８がスイッチ液晶パネル１４に実現されていない状態で、表示パネル１２に平面画像を表示すれば、平面画像を観察者に見せることができる。
【００４０】
ここで、スイッチ液晶パネル１４においては、図３に示す透過部４６の開口幅（透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向の寸法）Ｓが以下の式（１）を満たしている。
Ａ≦Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ−Ａ）・・・（１）
なお、式（１）において、Ａは画素２６の開口幅（透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向の寸法）であり、Ｐは透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの画素２６の間隔（画素ピッチ）である（図３参照）。特に本実施形態では、画素２６が複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂを備えており、且つ、これら複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが、図２に示すように、表示パネル１２の表示領域の縦方向に並んでいる場合には、式（１）のＡはサブ画素の開口幅（透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向の寸法）となる。
【００４１】
透過部４６の開口幅Ｓが式（１）に示す下限値（画素２６の開口幅Ａ）以上になっていれば、図４に示すように、透過部４６に疑似的なレンズが形成される。これにより、透過部４６が集光効果を発揮する。その結果、輝度が向上する。
【００４２】
透過部４６の開口幅Ｓが式（１）に示す上限値（画素ピッチＰと、この画素ピッチＰから画素２６の開口幅Ａを減算した値とを加算した値）よりも大きくなると、透過部４６が集光効果を発揮し難くなる。
【００４３】
透過部４６の開口幅Ｓが式（１）に示す上限値よりも大きくなると、隣の画素２６の光が十分に遮光できなくなる。そのため、クロストーク率が悪化する。従って、透過部４６の開口幅Ｓを式（１）に示す上限値以下にすることにより、クロストーク率が悪化するのを防ぐことができる。
【００４４】
本実施形態の立体表示装置１０について、透過部４６の開口幅Ｓと輝度比との関係を調べるための実験（実験１）を行った。ここで、輝度比とは、例えば、視差バリア４８がスイッチ液晶パネル１４に実現されているときの輝度（３Ｄ表示時の輝度）と、視差バリア４８がスイッチ液晶パネルに実現されていないときの輝度（２Ｄ表示時の輝度）との比率である。３Ｄ表示時の輝度は、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現した状態で、左眼用画像を黒表示し、且つ、右眼用画像を白表示した場合の輝度である。２Ｄ表示時の輝度は、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現していない状態で、表示パネル１２の表示領域を白表示した場合の輝度である。図５を参照しながら、輝度比について、もうすこし詳しく説明する。図５には、角度ηと輝度との関係を示すグラフが示されている。角度ηは、例えば、表示パネル１２を真正面から見た位置を基準にし、そこから左右に傾けた角度である。図５において、グラフＧ１は、右眼用画像を黒表示するとともに左眼用画像を白表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示し、グラフＧ２は、右眼用画像を白表示するとともに左眼用画像を黒表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示し、グラフＧ３は、右眼用画像と左眼用画像をそれぞれ黒表示した状態における輝度と角度ηとの関係を示す。裸眼立体表示装置には、立体表示を観察する際に最適な位置（アイポイント）がある。設計する視認距離によって角度は異なるが、左眼のアイポイントは、グラフＧ１において輝度が最大となる位置であり、このときの角度は−η０である。右眼のアイポイントは、グラフＧ２において輝度が最大となる位置であり、このときの角度は＋η０である。以下、輝度比とは、アイポイントにおける輝度比をいうものとする。
【００４５】
実験１において、透過部４６の開口幅Ｓは９６μｍであった。遮光部４４の幅（透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向の寸法）は９５．７１１μｍであった。液晶層３２の厚さは６．５μｍであった。画素ピッチＰは９６μｍであった。画素２６の開口幅Ａは６１．７５μｍであった。液晶のΔｎは０．１７５であった。なお、液晶のΔｎは、液晶層３２の厚さｄが６．５μｍである場合のセカンドミニマムに設定されている。
【００４６】
実験１は、図６に示すように、表示パネル１２とスイッチ液晶パネル１４との間に配置された偏光板１８の吸収軸Ｄ１と、配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（実施例１）について行った。実施例１において、吸収軸Ｄ１が表示パネル１２の表示領域の縦方向に延びる基準線Ｌと為す角度αは６３度であった。配向軸Ｄ２が基準線Ｌと為す角度βは６３度であった。配向膜４０の配向軸Ｄ３が基準線Ｌと為す角度γは１５３度であった。
【００４７】
実験１は、図７に示すように、偏光板１８の吸収軸Ｄ１と、配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（実施例２）について行った。実施例２においては、吸収軸Ｄ１が基準線Ｌと為す角度αは１５３度であった。換言すれば、実施例２においては、偏光板１８の透過軸Ｄ４が基準線Ｌと為す角度δは６３度であった。また、配向軸Ｄ２が基準線Ｌと為す角度は６３度であった。このことから明らかなように、実施例２では、偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行になっている。また、配向膜４０の配向軸Ｄ３が基準線Ｌと為す角度γは１５３度であった。
【００４８】
実験１は、図８に示すように、液晶層３２の厚さ方向中央に位置する液晶分子４２の長軸Ｘと、基準線Ｌとの為す角度θが１８度の場合について行った。この角度は、駆動電極３４と共通電極３８との間に電圧が印加されていないときの角度である。
【００４９】
実験１において、式（１）に基づいて設定される透過部４６の開口幅Ｓの範囲は、以下のようになる。
６１．７５≦Ｓ≦１３０．２５
実験１の結果を、表１及び図９に示す。
【００５０】
【表１】
2013018681.tif 000003
【００５１】
表１及び図９から明らかなように、実験１においては、透過部４６の開口幅Ｓが５５μｍの場合、輝度比が他の場合よりも低くなっている。従って、透過部４６の開口幅Ｓを式（１）に基づいて設定すれば、輝度の向上を図ることができる。
【００５２】
本実施形態の立体表示装置１０について、透過部４６の開口幅Ｓとクロストーク率との関係を調べるための実験（実験２）を行った。ここで、クロストーク率とは、例えば、スイッチ液晶パネル１４に視差バリア４８を実現した状態で、左眼用画像の画素２６と右眼用画像の画素２６の何れか一方を白表示し、他方の黒表示したときに、黒表示レベルが、バックグランド成分（両方とも黒表示）に対して、どの程度増加したかを示す。右眼用画像と左眼用画像の何れか一方に対して他方がどの程度映り込むかを示す指標になる。ここで、クロストーク率は、下式（２）、（３）に基づいて定義される。
ＬＸＴ＝｛（ＢＬ（η）−ＣＬ（η））／（ＡＬ（η）−ＣＬ（η））｝×１００・・（２）
ＲＸＴ＝｛（ＡＲ（η）−ＣＲ（η））／（ＢＲ（η）−ＣＲ（η））｝×１００・・（３）
ここで、ＬＸＴは左眼のクロストーク率を示し、ＲＸＴは右眼のクロストーク率を示す。ηは、前述の角度ηを示す。図５に示すように、ＡＬ（η）はグラフＧ１において左眼に映る画像の輝度を示し、ＡＲ（η）はグラフＧ１において右眼に映る画像の輝度を示し、ＢＬ（η）はグラフＧ２において左眼に映る画像の輝度を示し、ＢＲ（η）はグラフＧ２において右眼に映る画像の輝度を示し、ＣＬ（η）はグラフＧ３において左眼に映る画像の輝度を示し、ＣＲ（η）はグラフＧ３において右眼に映る画像の輝度を示す。上記の式（２）、（３）から得られるクロストーク率は、図１０に示すように、アイポイント（角度η＝±η０）で極小となる。以下、クロストーク率は、アイポイントにおけるクロストーク率をいうものとする。一般的にクロストーク率は低ければ低いほど、良好な３Ｄ表示が得られ、人体への影響も少なくできる。実験２の実験条件は、実験１の実験条件と同じである。実験２の結果を、表２及び図１１に示す。
【００５３】
【表２】
2013018681.tif 000004
【００５４】
表２及び図１１から明らかなように、実験２においては、透過部４６の開口幅Ｓが１３４μｍの場合、クロストーク率が他の場合よりも著しく悪くなっている。従って、透過部４６の開口幅Ｓを式（１）に基づいて設定すれば、クロストーク率の悪化を防ぐことができる。
【００５５】
また、立体表示装置１０においては、図７に示すように、偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行であることが望ましい。偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（実施例）と、偏光板１８の吸収軸Ｄ１と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（比較例）の輝度比について調べる実験（実験３）を行った。実験３では、透過部４６の開口幅Ｓを９６μｍに設定した。実験３は、液晶層３２の厚さ方向中央に位置する液晶分子４２の長軸Ｘと基準線Ｌとの為す角度θが、０度、１８度、７２度及び９０度の場合について行った。この角度は、駆動電極３４と共通電極３８との間に電圧が印加されていないときの角度である。実験３の結果を、表３及び図１２に示す。
【００５６】
【表３】
2013018681.tif 000005
【００５７】
表３及び図１２から明らかなように、高輝度化の効果としては長軸Ｘの向きに依存せず、実施例は、比較例に比して、輝度比を向上させることができる。また、図９においても、偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合は、偏光板１８の吸収軸Ｄ１と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合に比して、輝度比が向上するのを確認できる。
【００５８】
また、偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（実施例）と、偏光板１８の吸収軸Ｄ１と配向膜３６の配向軸Ｄ２とが平行である場合（比較例）のクロストーク率について調べる実験（実験４）を行った。実験４の実験条件は、実験３の実験条件と同じである。実験４の実験結果を、表４及び図１３に示す。
【００５９】
【表４】
2013018681.tif 000006
【００６０】
表３、表４、図１２及び図１３から明らかなように、偏光板１８の透過軸Ｄ４と配向膜３６の配向軸Ｄ２とを平行に設定し、長軸Ｘを基準線Ｌに対して平行に近い設定とすることで、クロストーク率が悪化するのを抑えつつ、輝度を向上させることができる。
【００６１】
また、立体表示装置１０においては、表４及び図１３から明らかなように、液晶分子４２の長軸Ｘと基準線Ｌとの為す角度θが大きくなると、クロストーク率が悪くなるのを確認できる。これは、スイッチ液晶パネル１４において、液晶の動作モードがＴＮモードであることによる。即ち、液晶の動作モードがＴＮモードである場合、視角特性の影響を受けることにより、バリアコントラストが低下してしまうからである。従って、液晶分子４２の長軸Ｘと基準線Ｌとの為す角度θは小さい方が望ましい。例えば、液晶分子４２の長軸Ｘと基準線Ｌとの為す角度θは４５度以下が好ましい。表４及び図１３から明らかなように、最も好ましい角度θは０度である。
【００６２】
また、立体表示装置１０においては、従来の液晶レンズ方式のように、レンズ効果を得るために、スイッチ液晶パネル１４の液晶層３２を厚くする必要がなくなる。そのため、液晶の応答速度が遅くなるのを回避することができる。
【００６３】
［第１の実施形態の応用例］
第１の実施形態では、複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが表示パネル１２の表示領域の縦方向に並んでいたが、本応用例では、図１４に示すように、複数のサブ画素２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが表示パネル１２の表示領域の横方向に並んでいる。この場合、図１４に示すように、左眼用画像の表示に寄与するサブ画素と、右眼用画像の表示に寄与するサブ画素とが、表示パネル１２の表示領域の横方向に交互に並ぶことになる。本応用例では、第１の実施形態で説明した式（１）におけるＡはサブ画素の開口幅（透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向の寸法）であり、Ｐは透過部４６と遮光部４４とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つのサブ画素の間隔（サブ画素の配設ピッチ）である。
【００６４】
［第２の実施形態］
図１５を参照しながら、本発明の第２の実施形態としての立体表示装置５０について説明する。本実施形態の立体表示装置５０は、第１の実施形態の立体表示装置１０に比して、偏光板１８とスイッチ液晶パネル１４との間にλ／２板５２が配置されている。
【００６５】
本実施形態では、図１６に示すように、偏光板１８の透過軸Ｄ４と基準線Ｌとの為す角度δが６３度になっている。角度δが６３度であるのは、表示パネル１２がＡＳＶ方式（液晶の動作モードが、ＶＡモードであって、且つ、ＣＰＡ方式）の液晶パネルであることによる。ＡＳＶ方式の液晶パネルでは、角度δが６３度のときに、好ましい視角特性が得られる。λ／２板５２の遅相軸Ｄ５と基準線Ｌとの為す角度σが５４度になっている。配向膜３６の配向軸Ｄ２と基準線Ｌとの為す角度βが４５度になっている。
【００６６】
λ／２板５２は、スイッチ液晶パネル１４に入射する光が振動する方向を、偏光板１８の透過軸Ｄ４の方向から配向膜３６の配向軸Ｄ２の方向に変更する。これにより、表示パネル１２の視角特性を維持しながら、透過部４６の集光効果を確保するとともに、クロストーク率の悪化を防ぐことができる。なお、透過部４６の集光効果を確保するとともに、クロストーク率の悪化を防ぐことができるとの効果は、表３及び表４において、液晶分子４２の長軸Ｘと基準線Ｌとの為す角度θが０度の場合の実験結果から明らかである。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について、詳述してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施形態によって、何等、限定されない。
【００６８】
例えば、前記実施形態において、表示パネル１２は、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、無機ＥＬパネル等であっても良い。
【図１】
2013018681.tif 000007
【図２】
2013018681.tif 000008
【図３】
2013018681.tif 000009
【図４】
2013018681.tif 000010
【図５】
2013018681.tif 000011
【図６】
2013018681.tif 000012
【図７】
2013018681.tif 000013
【図８】
2013018681.tif 000014
【図９】
2013018681.tif 000015
【図１０】
2013018681.tif 000016
【図１１】
2013018681.tif 000017
【図１２】
2013018681.tif 000018
【図１３】
2013018681.tif 000019
【図１４】
2013018681.tif 000020
【図１５】
2013018681.tif 000021
【図１６】
2013018681.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月21日(2014.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、
前記スイッチ液晶パネルは、
一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板の一方において、前記視差バリアが実現される領域の全体に亘って形成された共通電極と、
前記一対の基板の他方に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を形成する駆動電極とを備え、
前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上であり、
前記液晶層の厚さ方向中央に位置する液晶分子の長軸と、前記透過部の長手方向に延びる基準線との為す角度が０度に設定されている、立体表示装置。
【請求項２】
複数の画素を有し、ストライプ状に分割された右眼用画像と左眼用画像とが交互に並んだ合成画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルの厚さ方向一方に配置され、光を透過させる透過部と光を遮断する遮光部とが交互に並ぶ視差バリアを実現可能なスイッチ液晶パネルとを備え、
前記スイッチ液晶パネルは、
一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板の一方において、前記視差バリアが実現される領域の全体に亘って形成された共通電極と、
前記一対の基板の他方に複数形成され、電圧が印加されたときに前記共通電極とともに前記遮光部を形成する駆動電極と、
前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板に設けられた配向膜と、
前記表示パネルと前記スイッチ液晶パネルとの間に配置される偏光板と、
前記一対の基板のうち前記表示パネル側に位置する基板と前記偏光板との間に配置された、λ／２板と、を備え、
前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向において、前記透過部の開口幅が前記画素の開口幅以上であり、
前記配向膜の配向軸が、前記偏光板の透過軸と平行である、立体表示装置。
【請求項３】
前記透過部の開口幅が、前記透過部と前記遮光部とが交互に並ぶ方向で隣り合う２つの前記画素の間隔と同じである、請求項１又は２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記透過部の開口幅をＳとし、前記画素の開口幅をＡとし、前記画素の間隔をＰとした場合に、以下の式（１）を満たす、請求項１〜３の何れか１項に記載の立体表示装置。
Ｓ≦Ｐ＋（Ｐ−Ａ）・・・（１）
【請求項５】
前記液晶層のリタデーションがセカンドミニマムに設定されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の立体表示装置。
【国際調査報告】
2013018681.tif 000023
2013018681.tif 000024