(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、
前記液晶表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第1のピッチによって配列し、
前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、
前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、
前記第２のピッチを２Pとしたとき、前記バリア内における前記第１のバリア電極の前記２P内における数をSとし、前記液晶表示パネルの液晶層の中心と前記液晶パララックスバリアパネルの液晶層の中心の距離をLgとした場合、
S≧２P/[(Lg/1.5)tan5°]
の関係を有し、
前記第２のバリア電極は、平面で見て、前記第１のバリア電極と前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極と前記第１の方向にオーバーラップして形成され、
前記第１のバリア電極と前記第２のバリア電極が前記オーバーラップしている幅をBAとした場合、前記BA/前記BEは０．３以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項２】
前記バリア内における前記第１のバリア電極の前記２P内における数をSとし、前記液晶表示パネルの液晶層の中心と前記液晶パララックスバリアパネルの液晶層の中心の距離をLgとした場合、
S≧２P/[(Lg/1.5)tan3°]
の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項３】
前記BA/前記BEは０．２以下であることを特徴とする請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項４】
前記BA/前記BEは０．２以下であることを特徴とする請求項２に記載の３次元表示装置。
【請求項５】
前記第１のバリア電極の膜厚と前記第２のバリア電極の膜厚は１０％以内で一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項６】
前記第１のバリア電極の白色光に対する透過率と前記第２のバリア電極の白色光に対する透過率は５％以内で一致することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特に液晶によるパララックスバリアパネルを用いた３次元画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡を使用しない３次元画像の表示方法として、パララックスバリア方式が知られている。パララックスバリア方式とは、パララックスバリアパネル呼ばれる複数の縦方向の細かいスリットが入った板の後方に、右眼からの視野の画像と、左眼からの視野の画像とを縦に短冊状に切り取って交互に並べた画像を設置し、その画像をパララックスバリアを介して３次元の画像を表示する方法である。液晶を用いた液晶パララックスバリアパネルは、3次元表示と２次元表示を容易に切り替えることができるという特徴を有する。
【０００３】
特許文献１には、液晶パララックスバリアパネルにおいて、バリアパネルのバリア電極を、絶縁層を挟んで、第１のバリア電極と第２のバリア電極の２層構造とし、3次元画像においても、解像度を維持できる構成が記載されている。また、特許文献１には、下層に形成される第２のバリア電極の幅を第１のバリア電極の間隔よりも大きくする構成が記載されている。
【０００４】
パララックスバリア方式は、例えば、右眼用の画素が左眼にも認識されてしまう、いわゆるクロストークが問題になるが、このクロストークの測定方法は非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９０８１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S. Oka, et. al. “Crosstalk Reduction of 3D LCDs based on Analysis of LC Graded-Index (GRIN) Lens Factors.” SID’12, digest 29.3, (2012), p.387.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
液晶を用いたパララックスバリアパネルは、２次元画像と３次元画像を必要に応じて容易に切り換えることが出来るという利点を有している。すなわち、液晶パララックスバリアパネルにバリア信号を印加してバリアパターンを形成すると３次元表示することが出来、液晶パララックスバリアパネルにバリア信号を印加しない場合は２次元表示することが出来る。
【０００８】
パララックスバリア方式は、視点を移動すると、クロストークが発生するという問題を有している。クロストークは、例えば、本来は、左眼のみに見える画素が、右眼にも見えてしまうという現象である。
【０００９】
これを防止するために、目の位置をカメラで追い、目の位置に合わせてバリアの位置を制御してクロストークを抑える方式がある。これをアイトラッキング方式と呼ぶ。この場合、バリア電極の位置を細かく制御する必要がある。
【００１０】
従来は、バリア電極ピッチは、液晶表示パネルにおける画素ピッチPの約２倍であるが、バリア電極の幅は画素ピッチとほぼ同じとしていた。しかし、アイトラッキングを可能とするためには、バリア電極を細かく分割して制御する必要がある。より細かく分割するためには、バリア電極を２層構造とし、共にストライプ状のバリア電極である、上層電極（第１バリア電極）と下層電極（第２バリア電極）を、絶縁層を挟んで交互に形成する必要がある。
【００１１】
このような場合、第１バリア電極と第2バリア電極が重なる領域が生ずる。第１バリア電極と第2バリア電極が重なった領域は、透過率が小さくなる。この透過率が小さくなった部分が周期的に存在することにより表示パネルとの間でモアレが発生する。このモアレは、画質を低下させるので、避けなければならない。
【００１２】
本発明の課題は、クロストークの低いアイトラッキング方式を用い、かつ、モアレの発生を抑制することができる液晶パララックスバリアパネルを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以上のような課題を解決するものであり、主な具体的手段は次のとおりである。
【００１４】
（１）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しおり、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に第2のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記第１のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第２のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第２のバリア電極は、平面で見て、前記第１のバリア電極と前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極と前記第１の方向にオーバーラップして形成され、前記第１のバリア電極と前記第２のバリア電極が前記オーバーラップしている幅をBAとした場合、前記BA/前記BEは０．３以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１５】
（２）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記第１のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第２のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第２のバリア電極は、平面で見て、前記第１のバリア電極と前記第１のバリア電極の間隔内に、前記第１のバリア電極とオーバーラップしないように形成され、前記第１のバリア電極と前記第２のバリア電極の平面で見た間隔をBBとした場合、前記BB/前記BEは０．３以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１６】
（３）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、
前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記バリア内における前記第１のバリア電極の前記２P内における数をSとし、前記液晶表示パネルの液晶層と前記液晶パララックスバリアパネルの液晶層の距離をLgとした場合、≧２P/[(Lg/1.5)tan5]関係を有し、前記第２のバリア電極は、平面で見て、前記第１のバリア電極と前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極と前記第１の方向にオーバーラップして形成され、前記第１のバリア電極と前記第２のバリア電極が前記オーバーラップしている幅をBAとした場合、前記BA/前記BEは０．３以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１７】
（４）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記バリア内における前記第１のバリア電極の前記２P内における数をSとし、前記液晶表示パネルの液晶層と前記液晶パララックスバリアパネルの液晶層の距離をLgとした場合、≧２P/[(Lg/1.5)tan5]の関係を有し、前記第２のバリア電極は、平面で見て、前記第１のバリア電極と前記第１のバリア電極の間隔内に、前記第１のバリア電極とオーバーラップしないように形成され、前記第１のバリア電極と前記第２のバリア電極の平面で見た間隔をBBとした場合、前記BB/前記BEは０．３以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１８】
（５）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記第１のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第２のバリア電極の前記２P内における数は６以上あり、前記第１のバリア電極は、平面で見て、前記第１の方向の一方では、前記第２のバリア電極と幅BAでオーバーラップし、前記第１の方向の他方では、前記第２のバリア電極との間に幅BBの隙間が存在し、前記BA/前記BEは０．３以下であり、前記BB/前記BEは０．３以下でありることを特徴とする３次元表示装置。
【００１９】
（６）表示パネルの上に液晶パララックスバリアパネルが配置しており、視認者の眼の位置の動きに追随して前記液晶パララックスバリアパネルのバリア位置が移動する３次元表示装置であって、前記表示パネルは第１のサブ画素、第２のサブ画素、第３のサブ画素が第１の方向に配列した画素を有し、前記画素は前記第１の方向に第１のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルは、前記第１の方向と直角方向の第２の方向に延在するバリアが前記第１の方向に前記第１の方向に第２のピッチによって配列し、前記液晶パララックスバリアパネルの前記バリアは、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第１のバリア電極と、前記第１のバリア電極の下層に絶縁層を介して、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向にピッチBEで配列する第２のバリア電極を有し、前記バリア内における前記第１のバリア電極の前記２P内における数をSとし、前記液晶表示パネルの液晶層の中心と前記液晶パララックスバリアパネルの液晶層の中心の距離をLgとした場合、S≧２P/[(Lg/1.5)tan5]の関係を有し、前記第１のバリア電極は、平面で見て、前記第１の方向の一方では、前記第２のバリア電極と幅BAでオーバーラップし、前記第１の方向の他方では、前記第２のバリア電極との間に幅BBの隙間が存在し、前記BA/前記BEは０．３以下であり、前記BB/前記BEは０．３以下でありることを特徴とする３次元表示装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液晶パララックスバリアパネルを用いた３次元画像表示装置において、視点が移動した場合でもクロストークを小さく抑え、かつ、モアレの発生を抑制することができるので、高画質の3次元画像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における３次元画像表示装置の断面模式図である。
【図２】パララックスバリア方式の原理を示す断面模式図である。
【図３】バリアを形成しない場合とした場合の液晶パララックスバリアパネルの断面図である。
【図４】本発明における液晶パララックスバリアパネルの断面図である。
【図５】本発明におけるバリア電極の構成と、バリアの位置が移動した場合を示す断面図である。
【図６】クロストークの出射角依存性を示すグラフである。
【図７】実施例１の第１バリア電極と第２バリア電極の関係を示す断面図である。
【図８】第１バリア電極と第２バリア電極の重なりとモアレのレベルを示すグラフである。
【図９】実施例２の第１バリア電極と第２バリア電極の関係を示す断面図である。
【図１０】第１バリア電極と第２バリア電極の隙間とモアレのレベルを示すグラフである。
【図１１】第１バリア電極と第２バリア電極の他の形態を示す断面図である。
【図１２】アイトラッキングのシステムを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明による３次元画像装置の断面模式図である。図１に示す装置は、液晶表示パネル２０によって形成された画像を液晶パララックスバリアパネル１０を用いて３次元画像を視認できる構成となっている。液晶パララックスバリアパネル１０と液晶表示パネル２０は接着材３００によって接着している。この接着材３００にはアクリル樹脂等の透明接着材が用いられる。
【００２４】
図１では、液晶表示パネル２０を用いているが、表示パネルとしては、液晶表示パネルの代わりに有機EL表示装置（OLED）等でもかまわない。また、液晶表示パネルは、IPS方式、VA方式、TN方式等のいずれの方式でもかまわない。しかし、IPS方式は視野角特性が優れているので、パララックスバリア方式の３次元画像表示には、好適である。図１において、液晶表示パネル２０の液晶層の中心と液晶パララックスバリアパネル１０の液晶層の中心の距離をLgとしている。
【００２５】
液晶表示パネル２０はＴＦＴや画素電極を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板４００と対向基板５００の間に液晶が挟持された構成であり、液晶パララックスバリアパネル１０は、バリア電極１１０が形成されたバリア基板１００と共通電極２１０が形成された共通基板２００の間に液晶が挟持された構成である。図１には表示してないが、液晶表示パネル２０の下側には下偏光板が配置され、液晶表示パネル２０の上側には、中偏光板が配置され、液晶パララックスバリアパネル１０の上には上偏光板が配置している。
【００２６】
液晶表示装置は、自分では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライト６００が配置されている。バックライト６００は光源の他、導光板、拡散板、場合によっては、光の利用効率を向上させるためのプリズムシート等の光学部品を含んでいる。
【００２７】
図２はパララックスバリア方式の３次元画像表示の原理を示す断面図である。液晶パララックスバリアパネルに形成されたバリア領域と開口領域によって、右眼は表示装置に形成された右眼用の画像Rのみを認識し、左眼は左眼用の画像Lのみを認識することによって、人間は、３次元画像を認識することが出来る。
【００２８】
図３は液晶パララックスバリアパネルの動作を示す断面図である。図３に示す液晶パララックスバリアパネルは、信号を加えない場合に光が透過するノーマリホワイトのTNタイプである。液晶パララックスバリアパネルは、ノーマリブラックでもよいが、ノーマリホワイトのほうが、透過率を大きくできるので、液晶パララックスバリアパネルには適している。なお、液晶パララックスバリアパネルとしては、本明細書ではTNタイプで説明するが、バリアバターンを形成できれば、他の動作方式の液晶パネルでもよい。
【００２９】
図３（ａ）はバリア電極１１０に信号を印加しない場合である。図３（ａ）において、バリア基板１００にはバリア電極１１０が紙面垂直方向に延在してストライプ状に形成されている。共通基板２００には、共通電極２１０が平面状に形成されている。バリア基板１００の下には、中偏光板７００が配置し、共通基板２００の上には上偏光板８００が配置している。なお、中偏光板７００は、通常の液晶表示装置における下偏光板の役割を有している。
【００３０】
図３（ａ）の場合は、液晶表示パネルからの光は液晶パララックスバリアパネルによって変調を受けない。したがって、液晶表示パネルに表示された画像はそのまま２次元画像として認識される。図３（ｂ）は、バリア電極１１０に信号を印加してバリアパターンを形成する場合である。構成は図３（ａ）で説明したのと同じである。バリア電極１１０に信号が印加された場所に対応する液晶層では、液晶分子が立ち上がり、旋光性が無くなってバックライトからの光が遮断される。このように、バリア電極１１０に電圧を印加することによって、バリアパターンの位置を制御することができる。
【００３１】
パララックスバリア方式の問題点は、眼の位置が移動した場合、図２に示す、左眼あるいは右眼の各画素を見る角度が異なってくるため、例えば、本来、右眼だけに視認されるべき画素が左眼にも視認できるようになる、いわゆるクロストークが生ずることである。これを対策するためには、眼の移動に合わせてバリアの位置も移動させればよい。このためには、まず、眼の位置を把握する必要がある。これをアイトラッキングという。
【００３２】
図１２はアイトラッキングの構成図である。図１２において、カメラ１１００によって人間の眼の位置を測定し、データを位置検出器１２００に転送する。位置検出器１２００によって眼の位置を示すデータを作成し、そのデータをバリア制御器１３００に転送する。バリア制御器１３００によって、バリアを形成すべきバリア電極への信号を作成し、この信号を、液晶パララックスバリアパネルを有する立体表示装置１０００に送り、眼の位置の移動に合わせた３次元表示を行う。本明細書ではカメラによって目の位置を検出しているが、赤外線や超音波など他の技術を使っても本発明の効果は得られる。
【００３３】
図４は、３次元表示装置における本発明が適用される液晶パララックスバリアパネルを示す断面図である。光を透過させないバリアの幅はPであり、バリアのピッチは約２Pである。ここで、Pは液晶表示パネルにおける画素のピッチPである。すなわち、バリアのピッチは画素のピッチの約２倍である。なお、図４ではバリアの幅はPであるが、バリアの幅はPよりも大きいことがある。
【００３４】
図４において、バリア電極１１１、１１２が粗いハッチングの部分は、電極に電圧が印加されており、したがって、光が透過しない部分であり、バリアが形成される領域である。バリア電極１１１、１１２が濃いハッチングの部分は電極に電圧が印加されていない部分であり、この部分は光が透過する部分であり、開口領域になっている。
【００３５】
図４において、バリア領域は５個の第１バリア電極１１１によって形成されている。また開口領域も５個の第１バリア電極１１１によって形成されている。第１バリア電極１１１の電極間の隙間は、第２バリア電極１１２によって埋められている。第１バリア電極１１１と第１バリア電極１１１の電極間から、画素情報が漏れ、クロストークが発生することを防止するためである。図４において、液晶層を挟んで、共通電極２１０を有する共通基板２００がバリア基板１００と対向して配置されている。共通電極２１０は共通基板２００に平面状に各バリア電極に対して共通に形成されている。
【００３６】
図５（ａ）および図５（ｂ）はこのような液晶パララックスバリアパネルにおいて、バリアパターンの位置を移動させる場合を示すバリア基板１００の断面図である。図５（ａ）は図４におけるバリア基板１００と同じである。図５（ｂ）は図４において、眼の位置の移動に合わせ、バリアパターンをP/10だけ移動させた場合のバリア基板１００の断面図である。
【００３７】
図５（ｂ）において、第１バリア電極１１１のONになっている部分、あるいは、OFFになっている部分は、図５（ａ）において、第１バリア電極１１１のONになっている部分、あるいは、OFFになっている部分に対して、バリア電極１１１の１個分、右方向に移動している。したがって、目の間隔をBとしたとき、眼の動きが2B/10の場合、クロストークの量は、眼の位置が移動する前と同じである。
【００３８】
仮にバリア領域を形成するバリア電極１１１が分割されておらず、１個のみの場合は、バリアパターンの位置はそのままなので、クロストークが増大することになる。一方、バリア電極１１１が図５（ａ）、（ｂ）のように分割されていても、眼の移動距離が分割されたバリア電極のピッチよりも小さい場合は、眼が移動する前に比べてクロストークが増大する。しかし、このクロストークの量は、バリア電極が分割されていない場合に比較して小さい。
【００３９】
次に図５（ａ）および（ｂ）を用いてバリア電極１１１、１１２の分割数の評価について説明する。図５（ａ）に示したように、バリアが第１バリア電極１１１によって１０分割されている場合、5本のバリア電極１１１に電圧を印加して黒表示とし、５本のバリア電極１１１は共通電極と同じ電位とすることによって白表示とする。図５（ａ）のように、第１バリア電極１１１の１乃至５に電圧を印加したたものが、眼の位置の移動に応じて図５（ｂ）のように、第１バリア電極１１１の、２乃至６に電圧を印加するように変化したものとする。この時、最適視認位置が移動したことになるが、この移動角度を１視点当たりの最適視距離移動角度θBとして定義する。
【００４０】
バリアの分割数が多い場合は、１視点当たりの最適視距離移動角度θBはバリア幅と開口幅の比が１：１の場合、表示パネルの右眼もしくは左眼に対応する画素ピッチPと、バリアの分割数Sと、液晶表示パネルの液晶層の中心と液晶パララックスバリアパネルの液晶層の中心の間隔Lgによって、次の式によって定義することができる。なお、バリアの分割数とは、例えば、図４に示すようにバリア領域と開口領域を合わせた範囲２P内に１０個のバリア電極が形成されている場合は、分割数１０であると定義する。
θB＝tan-1 [2P/S（Lg/1.5）]
最適視距離移動角度は視域角度によって設計する必要がある。図６は視域角度の説明図である。図６は、バリアをある位置で固定した場合のクロストークの出射角度依存性を示している。図６において、横軸は、液晶パララックスバリアパネルの法線方向に対する角度であり、縦軸はクロストークの量である。図６において、角度のマイナス方向とプラス方向に２個のグラフが存在しているが、各々、左眼あるいは右眼のクロストークを表すグラフである。
【００４１】
図６では、右眼が右眼用画素を認識する角度、および、左眼が左眼用画素を認識する角度は、パネル法線方向に対して５度および−５度であることを意味している。ここで、バリア電極の位置が移動すると、右眼および左眼のクロストークを表すグラフもバリア電極の動きに対応して同じ方向に移動することになる。
【００４２】
図６において、クロストークがある値以下になる出射角度幅を視域角度と定義する。これは、U字型グラフの横径に対応する。視域角度はバリアの性能や構造などに依存するが、一般的なモバイル機器で用いられる製品を使って作製すると、クロストーク５％以下になる視域角度は５度になった。また、クロストークが３％以下になる視域角度は３度になった。
【００４３】
この結果から次の条件を満足することが望ましい。
θB≦５度
より望ましくは、
θB≦３度
すなわち、最適視距離移動角度を視域角度よりも小さくすることが望ましい。そうすると、視点を移動しても、クロストークが大きく劣化することは無い。この結果から、分割数Sは、
S≧２P/[(Lg/1.5)tan5]        （１）
を満たすことが望ましく、
S≧２P/[(Lg/1.5)tan3]        （２）
を満たすことがより望ましい。
【００４４】
代表的な製品で評価すると次のようになる。図１に示すように、Lgは液晶表示パネルの液晶層の中心と液晶パララックスバリアパネルの液晶層の中心間の距離である。この距離は、液晶表示パネルの対向基板の厚さと中偏光板の厚さとバリアパネルの厚さの合計と考えてよい。液晶表示パネルの対向基板の厚さとバリアパネルの厚さを各々０．２ｍｍ、中偏光板の厚さを０．１ｍｍとすると、Lgは０．５ｍｍとなる。ここで、画素ピッチは、R,G,Bの各サブ画素部の組み合わせのピッチである。各サブ画素の幅を０．０３ｍｍとすると、Pは０．０９となる。クロストークを５％許容するとすると、θBは５度となり、tan5は０．０９となる。
【００４５】
これらの値を式（１）の右辺に代入すると、０．０９×２/[(０．５/１．５)×０．０９]=６となる。同様に、これらの値を式（２）に代入すると、tan3は０．０５であるから、１０．８となる。すなわち、クロストークを５％許容するとすると、分割数Sは６以上となり、クロストークを３％許容するとすると、分割数は１０以上となる。以上の例は代表的な例であるが、パララックスバリアを用いた多くの製品は、ディメンジョンに多少の差はるが、分割数を６以上とすることによって、クロストークを５％以下に抑えることが出来、分割数を１０以上とすることによって、クロストークを３％以下に抑えることができる。
【００４６】
第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２はITOやIZOに代表されるような透明電極と呼ばれる材料によって形成されるが、実際には完全に透明ではなく、若干の光の吸収が生じている。この場合。第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２が重なっているところと重なっていないところとでは透過率に差が生ずる。すなわち、透過率の小さい部分が周期的に生ずる。言い換えると、暗い部分が周期的に生ずる。
【００４７】
この液晶パララックスバリアパネル１０の周期性と液晶表示パネル２０の画素によって形成される周期性とによってモアレが発生する。そこで、モアレと第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の重なり幅との関係を評価した。図７は、分割した第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の拡大断面図である。図７において、分割された第１バリア電極１１１の周期はBEであり、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の重なり幅はBAである。
【００４８】
図８はBA/BEとモアレのレベルの関係を評価した図である。図８において、横軸はBA/BEであり、縦軸はモアレの程度である。縦軸はモアレの官能評価である。図８において、縦軸が２の場合はモアレが認識できるレベルであり、１の場合は、モアレは見えるが気にならないレベルであり、０の場合はモアレが視認できないレベルである。図８からわかるように、BA/BEが０．２以下であればモアレは認識できず、０．３以下は実用的には許容レベルであり、０，４以上ではモアレが強く実用的に問題のある領域であるといえる。
【００４９】
以上のように、本実施例においては、バリアの分割数Sを式（１）を満たす領域とし、また、より望ましくは式（２）を満たす領域とすることによって、クロストークの少ない３次元表示を行うことが出来、さらに、分割された第１バリア電極１１１の周期はBEであり、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の重なり幅はBAとした場合、BA/BEを０．３以下、より好ましくは０．2以下とすることによって、モアレの発生の少ない液晶パララックスバリアパネルを用いた２次元画像、３次元画像が切り替え容易な液晶表示装置を実現することができる。なお、図７において、製造のばらつき等によって、第１バリア電極と第２バリア電極の重なり幅BAが左右同一にならない場合があるが、この場合は、左側のBAと右側のBAの平均をとればよい。
【実施例２】
【００５０】
本実施例は、分割された第１バリア電極１１１と第１バリア電極１１１との間隔よりも、第２バリア電極１１２の幅が小さい場合の液晶パララックスバリアパネルの場合についての構成である。バリア領域と開口領域の合計の幅が画素ピッチPの約２倍となっているバリアピッチ２Pを分割してアイトラッキングを利用して、始点を移動してもクロストークが増大しないようにする条件は、実施例１の場合と同じである。
【００５１】
図９は本実施例において、分割された第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の関係を示す拡大断面図である。図９において、第１バリア電極１１１も第２バリア電極１１２もITOやIZOのような透明電極で形成されるが、このような透明電極も透過率は１００％ではないので、第１バリア電極１１１あるいは、第２バリア電極１１２が存在している部分と第１バリア電極１１１も第２バリア電極１１２も存在しない部分とでは、透過率が異なる。すなわち、透過率の高い部分、言い換えると、明るい部分が周期的に生ずる。
【００５２】
この液晶パララックスバリアパネル１０における透過率の周期性と、液晶表示パネル２０の画素によって形成される周期性とが干渉を起こすとモアレが発生する。そこで、モアレと第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の隙間との関係を評価した。図９において、第１バリア電極１１１のピッチはBEであり、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２との間隙の幅がBBである。
【００５３】
図１０はBB/BEとモアレのレベルの関係を評価した図である。図１０において、横軸はBB/BEであり、縦軸はモアレの程度である。縦軸はモアレの官能評価である。図１０において、縦軸が２の場合はモアレが認識できるレベルであり、１の場合は、モアレは見えるが気にならないレベルであり、０の場合はモアレが視認できないレベルである。図１０からわかるように、BB/BEが０．２以下であればモアレは認識できず、０．３以下でれば実用的には許容レベルであり、０，４以上ではモアレが強く実用的に問題のある領域であるといえる。
【００５４】
以上のように、本実施例においては、バリアの分割数Sを式（１）を満たす領域とし、また、より望ましくは式（２）を満たす領域とすることによって、クロストークの少ない３次元表示を行うことが出来、さらに、分割された第１バリア電極１１１の周期はBEとし、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の隙間をBBとした場合、BB/BEを０．３以下、より好ましくは０．2以下とすることによって、モアレの発生の少ない液晶パララックスバリアパネルを用いた２次元画像、３次元画像が切り替え容易な液晶表示装置を実現することができる。なお、図９において、製造のばらつき等によって、第１バリア電極と第２バリア電極の隙間BBが左右同一にならない場合があるが、この場合は、左側のBBと右側のBBの平均をとればよい。
【実施例３】
【００５５】
実施例１および２においては、バリアパネルにおける第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２は、第１バリア電極１１１の幅が大きく、第２バリア電極１１２の幅が小さい場合の構成について説明してきた。しかし、以上の説明は、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２が同じ幅をもつ場合の液晶パララックスバリアパネルの場合にも適用することができる。実施例１を示す図４のバリア電極の構成は、バリアピッチ２Pを第１バリア電極１１１で１０分割し、第２バリア電極１１２は、対応する第１バリア電極１１１の電位に追随して、電位が変化している。
【００５６】
これに対して、本実施例を示す図１１においては、バリアピッチ２Pを第１バリア電極１１１および第２バリア電極１１２とで１０分割している。そして、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２は独立して変化している。しかし、第１バリア電極１１１のピッチBEと第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の重なりの幅BAとの比BA/BEとモアレの関係は実施例１で説明したのと同様である。また、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２間に隙間BBが存在している場合の、BB/BEとモアレの関係は実施例２で説明したのと同様である。
【００５７】
実施例１乃至３に共通する事項であるが、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の白色光に対する透過率は同じであることが望ましい。第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の透過率が異なる場合、透過率に周期性が発生し、これがモアレの原因となる。しかし、製造のばらつき等から、第１のバリア電極１１１と第２のバリア電極１１２の透過率を完全に一致させるのは、困難な場合もある。その場合は、第１のバリア電極１１１と第２のバリア電極１１２の白色光に対する透過率は、５％以内で一致させることが望ましい。
【００５８】
第１のバリア電極１１１と第２のバリア電極１１２の材料が同じである場合、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２の透過率は、膜厚によって決定される場合が多い。しがって、第１のバリア電極１１１と第２のバリア電極１１２の膜厚は同じにするか、同じに出来ない場合は、10％以内で一致させることが望ましい。なお、バリア電極の透過率は膜厚以外の要因でも変化するので、膜厚を１０％以内としても透過率を５％以内とすることは可能である。
【００５９】
また、第１バリア電極１１１と第２バリア電極１１２とで透明電極の材料を変える場合、膜厚、成膜条件を変える等して、透過率をできるだけそろえ、明るさの周期性の発生を防止することが望ましい。
【００６０】
以上の実施例では、第１のバリア電極がその両側において、第２のバリア電極とオーバーラップする、または、第２の電極との間に隙間が存在する例を説明した。しかし、以上の実施例で説明した原理は、第１のバリア電極がその片側において第２のバリア電極とオーバーラップし、他の片側において、第２のバリア電極との間に隙間が存在する場合にも適用することが出来る。
【００６１】
なお、以上の説明では、表示パネルとして液晶表示パネルを例にとって説明したが、表示パネルが有機ＥＬ表示装置の場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…液晶パララックスバリアパネル、  ２０…液晶表示パネル、  １００…バリア基板、  １１０…バリア電極、  １１１…第１バリア電極、  １１２…第２バリア電極、  １２０…絶縁膜、  １５０…液晶分子、  ２００…共通基板、  ２１０…共通電極  ３００…接着材、  ４００…ＴＦＴ基板、  ５００…対向基板、  ７００…中偏光板、  ８００…上偏光版、  １０００…立体表示装置、  １１００…カメラ、  １２００…位置検出器、  １３００…バリア制御器、  BA…第１バリア電極と第２バリア電極のオーバーラップ幅、  BB…第１バリア電極と第２バリア電極の隙間、  BE…第１バリア電極のピッチ、  L…左眼用画素、  R…右眼用画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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】
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【図１２】
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