(57)【要約】【課題】視線が移動した場合でもフリッカー等が発生することなく、自然な３次元画像を認識することが出来る３次元画像表示装置を実現する。【解決手段】表示パネル２０の上に液晶パララックスバリアパネル１０が配置している。液晶パララックスバリアパネル１０はバリア電極が形成されたバリア基板１００と共通電極が形成された共通基板２００の間に液晶が挟持された構成となっている。バリア電極に電圧を印加することによってバリアを形成するが、バリア電極に電圧を印加してからバリアが形成されるまでの時間をτonとし、バリア電極から電圧を除去してからバリアが解除されるまでの時間をτoffとした場合、τoff―τonは１５msec以下、より好ましくは、１０msec以下とすることによって、自然な３次元表示装置を認識することが出来る。【選択図】図７
2016012071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、
前記バリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、
前記バリア電極に電圧を印加してからバリアが形成されるまでの時間をτon
とし、前記バリア電極から電圧を除去してからバリアが解除されるまでの時間をτoffとした場合、
前記τoff―τonは１５msec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τoff―τonは１０msec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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板は前記第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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、
前記液晶パララックスバリアパネルは、
γ≦（０．０１５π２K）／ｄ２
の関係を満足することを特徴とする３次元表示装置。ここで、γは液晶の粘性係数であって、単位はPs×secであり、０．０１５はsecでの値であり、Ｋは、Ｋ１１（スプレイ変形に対する弾性定数）、Ｋ２２（ツイストに対する弾性定数）、Ｋ３３（ベンドに対する弾性定数）としたとき、（Ｋ１１＋Ｋ２２＋Ｋ３３）／３であって単位はＮであり、ｄは液晶層の層厚であって、単位はｍである。
【請求項４】
前記液晶パララックスバリアパネルは、
γ≦（０．０１π２K）／ｄ２
の関係を満足することを特徴とする請求項３に記載の３次元表示装置。ここで、０．０１はsecでの値である。
【請求項５】
前記パララックスバリアの屈折率異方性をΔｎとしたとき、
４００ｎｍ≦Δｎ・ｄ≦５６０ｎｍ
であることを特徴とする請求項３または４に記載の３次元表示装置。
【請求項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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、
前記バリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、
前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶとした場合、
１６≦Δε・Ｖ≦４０であることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項７】
前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶとした場合、
２２≦Δε・Ｖ≦２７であることを特徴とする請求項６に記載の３次元表示装置。
【請求項８】
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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列する第１のバリア電極と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に前記第３のピッチで配列する第２のバリア電極が前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極の下方に絶縁膜を介して形成されている構成であり、
前記第１のバリア電極または前記第２のバリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、
前記第１のバリア電極または前記第２のバリア電極に電圧を印加してからバリアが形成されるまでの時間をτon
とし、前記第１のバリア電極または前記第２のバリア電極から電圧を除去してからバリアが解除されるまでの時間をτoffとした場合、
前記τoff―τonは１５msec以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項９】
前記τoff―τonは１０msec以下であることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１０】
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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列する第１のバリア電極と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に前記第３のピッチで配列する第２のバリア電極が前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極の下方に絶縁膜を介して形成されている構成であり、
前記第１のバリア電極または前記第２のバリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、
前記液晶パララックスバリアパネルは、
γ≦（０．０１５π２K）／ｄ２
の関係を満足することを特徴とする３次元表示装置。ここで、γは液晶の粘性係数であって、単位はPa×secであり、１５はsecでの値であり、Ｋは、Ｋ１１（スプレイ変形に対する弾性定数）、Ｋ２２（ツイストに対する弾性定数）、Ｋ３３（ベンドに対する弾性定数）としたとき、（Ｋ１１＋Ｋ２２＋Ｋ３３）／３であって単位はＮであり、ｄは液晶層の層厚であって、単位はｍである。
【請求項１１】
前記液晶パララックスバリアパネルは、
γ≦（０．０１π２K）／ｄ２
の関係を満足することを特徴とする請求項１０に記載の３次元表示装置。ここで、０．０１はsecでの値である。
【請求項１２】
前記パララックスバリアの屈折率異方性をΔｎとしたとき、
４００ｎｍ≦Δｎ・ｄ≦５６０ｎｍ
であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の３次元表示装置。
【請求項１３】
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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、
前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列する第１のバリア電極と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に前記第３のピッチで配列する第２のバリア電極が前記第１のバリア電極の間隔を埋めるように、前記第１のバリア電極の下方に絶縁膜を介して形成されている構成であり、
前記第１のバリア電極または前記第２のバリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、
前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶ（Ｖ）とした場合、
１６≦Δε・Ｖ≦４０であることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項１４】
前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶ（Ｖ）とした場合、
２２≦Δε・Ｖ≦２７であることを特徴とする請求項１３に記載の３次元表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示パネルは、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１乃至１４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次元の画像として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】
パララックスバリア方式は、眼を移動させた場合に、画面の輝度変動が問題となる。特許文献１には、この画面の輝度変動を抑制するために、バリア電極に印加する電圧の波形を変化させる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９５９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、視点を移動した場合、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。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。
【０００６】
しかし、眼の位置に合わせてバリアの位置を移動させる場合、自然な３次元表示を行うためには、バリアの応答速度が非常に重要であることがわかった。つまり、バリアを移動させる場合、一つのバリアをONにした場合、他の一つのバリアをOFFにする必要がある。この場合バリアをONにする速度とOFFにする速度が異なると、具体的にはフリッカーが認識される。特許文献１の技術は、バリアのONとOFFの応答速度をそろえるために、ON波形とOFF波形を変える構成が記載されているが、この方式は、ON波形とOFF波形を変えるために新たな波形発生回路が必要になるので、コストアップとなる。
【０００７】
本発明の課題は、アイトラッキングを用いたパララックスバリアにおいて、バリアの切り替えによるフリッカーの発生を、低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
（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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、前記バリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、前記バリア電極に電圧を印加してからバリアが形成されるまでの時間をτonとし、前記バリア電極から電圧を除去してからバリアが解除されるまでの時間をτoffとした場合、前記τoff―τonは１５msec以下であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１０】
（２）前記τoff―τonは１０msec以下であることを特徴とする（１）に記載の３次元表示装置。
【００１１】
（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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記バリア基板は前記第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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、前記液晶パララックスバリアパネルは、γ≦（０．０１５π２K）／ｄ２の関係を満足することを特徴とする３次元表示装置。ここで、γは液晶の粘性係数であって、単位はmpa×secであり、０．０１５はsecでの値であり、Ｋは、Ｋ１１（スプレイ変形に対する弾性定数）、Ｋ２２（ツイストに対する弾性定数）、Ｋ３３（ベンドに対する弾性定数）としたとき、（Ｋ１１＋Ｋ２２＋Ｋ３３）／３であって単位はＮであり、ｄは液晶層の層厚であって、単位はｍである。
【００１２】
前記液晶パララックスバリアパネルは、γ≦（０．０１π２K）／ｄ２の関係を満足することを特徴とする（３）に記載の３次元表示装置。ここで、０．０１はsecでの値である。
【００１３】
（５）前記パララックスバリアの屈折率異方性をΔｎとしたとき、４００ｎｍ≦Δｎ・ｄ≦５６０ｎｍであることを特徴とする（３）または（４）に記載の３次元表示装置。
【００１４】
（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、バリア基板と共通基板の間に液晶が挟持された構成であり、前記バリア基板には、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の方向に第３のピッチで配列するバリア電極を有し、前記バリア電極にバリア信号を印加することによってバリアが形成され、前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶとした場合、１６≦Δε・Ｖ≦４０であることを特徴とする３次元表示装置。
【００１５】
（７）前記液晶の誘電率異方性をΔεとし、前記バリア電極に印加される電圧をＶとした場合、２２≦Δε・Ｖ≦２７であることを特徴とする（６）に記載の３次元表示装置。
【発明の効果】
【００１６】
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、視点の移動に合わせてバリアの位置を変化させた場合でも、バリアがONになる時間とOFFになる時間の差を小さくすることができるので、特別な電圧波形発生回路を用いることなく、自然な３次元画像を認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】（ａ）バリアを形成しない場合の液晶パララックスバリアパネルの断面図である。（ｂ）バリアを形成する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】液晶パララックスバリアパネルの断面図である。
【図５】他の液晶パララックスバリアパネルの断面図である。
【図６】さらに他の液晶パララックスバリアパネルの断面図である。
【図７】アイトラッキングのシステムを示す模式図である。
【図８】液晶パララックスバリアパネルにおけるバリアのＯＮ時間とＯＦＦ時間を示すグラフである。
【図９】バリアのＯＮ時間とＯＦＦ時間の差と画面輝度の変化のレベルを示すグラフである。
【図１０】液晶パララックスバリアパネルのリタデーションと透過率の関係を示すグラフである。
【図１１】液晶パララックスバリアパネルのΔε・ＶとＯＮ時間であるτonの関係を示すグラフである。
【図１２】液晶パララックスバリアパネルのΔε・Ｖとコントラストの関係を示すグラフである。
【図１３】図１２のシミュレーションに用いたパラメータを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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】
【００１９】
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。
【００２０】
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）等を用いてもかまわない。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
図７はアイトラッキングの構成図である。図７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。
【００２９】
図４は、３次元表示装置における液晶パララックスバリアパネルを示す断面図である。図４において、バリア電極１１０が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１１０がドットを記している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。図４において、バリア領域は５個のバリア電極１１０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１１０によって形成されている。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。
【００３０】
図５は、３次元表示装置における他の液晶パララックスバリアパネルを示す断面図である。図５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、平面で見て、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。
【００３１】
図５において、バリア電極１１１、１１２が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がドットを記している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。図５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おり、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ことは図４と同じである。
【００３２】
図６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断面図である。図５では、幅の狭い第２バリア電極の電圧は第１バリア電極の電圧に追随して変化するが、図６に示す構成では、第１バリア電極の電圧も第２バリア電極の電圧も独立して変化する。その他の構成は図４、５と同様である。
【００３３】
ところで、眼の位置に合わせてバリアの位置を変化させる場合、バリアの応答が遅いと、自然な３次元画像の形成が出来ない。また、バリアがONになる時間とOFFになる時間に差があっても自然な画像の形成が出来ない。これは具体的にはフリッカーとして認識される。
【００３４】
図８は、液晶パララックスバリアパネルにおいて、バリアがONになる時間とOFFになる時間を示す図である。図８において、縦軸は透過率であり、任意単位で記載している。バリア電極をONすると、バリアが形成されて光が透過しなくなり、バリア電極をOFFすると光が透過するようになる。図８に示すように、一般には、バリアがOFFになる時間τoffのほうが、バリアがONになる時間τonよりも長い。このような場合、一時的に２個のバリア領域が透過状態になる。このような現象は具体的には、フリッカーとして認識され、画像を劣化させる。
【００３５】
図９は、バリアがOFFになる時間とONになる時間の差（τoff−τon）と、輝度変化のレベルを示すグラフである。図９の縦軸において、（１）は、輝度変化が見えないレベル、（２）は、輝度変化は見えるが気にならないレベル、（３）は、輝度変化が見えるレベルである。レベル（２）以下が許容レベルである。図９に示すように、（τoff−τon）が１５msec以下であれば輝度変化は見えるが気にならないレベルとなり、（τoff−τon）が１０msec以下であれば、輝度変化が認識されないレベルになる。
【００３６】
液晶パララックスバリアパネルに使用されるTN液晶のOFFになる時間τoffとONになる時間τonは次の式で表すことができる。
τoff＝（γｄ２）／（π２K）                      （１）
τon＝γ／ε０Δε（E２−（π２K）／ｄ）      （２）
ここで、γは液晶の回転粘性係数、ｄは液晶の層厚、Ｋは液晶の平均弾性係数、ε０は真空の誘電率、Δεは液晶の誘電率異方性で、Ｅは液晶にかかる電界である。Ｋは具体的には、Ｋ１１（スプレイ変形に対する弾性定数）、Ｋ２２（ツイストに対する弾性定数）、Ｋ３３（ベンドに対する弾性定数）の平均であり、（Ｋ１１＋Ｋ２２＋Ｋ３３）／３である。単位は、τoff及びτonをsecで表した場合、γはPa（パスカル）×sec、ｄはｍ（メートル）、ＫはＮ（ニュートン）である。
【００３７】
バリアがOFFになる時間とONになる時間の差（τoff−τon）を１５msec以下、より好ましくは、１０msec以下とするには、τoffを１５msec、より好ましくは、１０msecとすれば、目標を完全に達成することができる。τoffを小さくするには、液晶の粘性係数γを小さくすればよい。液晶の粘性係数γをどの程度まで小さくすればよいかは、式（１）および（２）を変形することによって得ることができる。
【００３８】
τoffを１５msec以下とするには、
γ≦（０．０１５π２K）／ｄ２                    （３）
τoffを１０msec以下とするには、
γ≦（０．０１π２K）／ｄ２                      （４）
とすればよい。            
ところで、式（１）および（２）から、液晶の層厚ｄを小さくすることによってもτoffを小さくすることができる。しかし、液晶層の透過率を確保する観点からは、ｄに対しては制約が存在する。図１０は、ＴＮ液晶におけるΔｎｄと液晶の透過率Ｔｒの関係を示すグラフである。図１０において、横軸はΔｎｄ（nm）であり、縦軸は、透過率Ｔｒを任意単位で表したものである。図１０から、透過率Ｔｒを０．３以上とする場合は、４００nm≦Δｎｄ≦５６０nmとする必要がある。
【００３９】
一方、バリアがＯＮになる時間τonを小さくすることによって、バリアがＯＦＦになる時間τoffも小さくできる場合がある。つまり、τonとτoffをいずれも小さくすることによってフリッカーの発生を防止することができる。τonは式（２）によって表すことができるが、図１１は、液晶に印加する電圧Ｖ（Ｖ）と液晶の誘電率異方性Δεの積Δε・Ｖ（Ｖ）と、バリアがＯＮになる時間τonとの関係を示すグラフである。図１１から、バリアがＯＮになる時間τonを１５msec以下にするΔε・Ｖは１５以上であり、バリアがＯＮになる時間τonを１０msec以下にするΔε・Ｖは２２以上である。
【００４０】
アイトラックを用いたパララックスバリア方式の３次元表示装置では、３次元画像の特性は、正面のみでなく、斜め方向から視認した場合についても評価しなければならない。パララックスバリア方式において、画質に大きな液晶をもつのは、クロストークである。クロストークは、基本的には、大略ＴＮ液晶のコントラストの逆数に等しくなる。これは、クロストークが黒を表示したときの輝度と白を表示したときの輝度の比によって決定されるためである。
【００４１】
図１２は、Δε・Ｖと、正面コントラストおよび斜めコントラストの関係を示すグラフである。図１２において、横軸はΔε・Ｖ（Ｖ）であり、左側の縦軸は正面コントラストであり、右側の縦軸は法線方向から斜め３０度の位置におけるコントラストである。図１２はシミュレーションであるが、シミュレーションで用いたパラメータは図１３に表として記載した。
【００４２】
図１３において、Ｋ１１、Ｋ２２、Ｋ３３は、式（１）で説明したとおりである。コントラストの観測方向は、０−１８０°であり、画面の水平方向である。すなわち、法線方向から斜め３０度の位置は、水平軸上における、法線方向から斜め３０度の位置である。
【００４３】
図１２に示すように、正面コントラストは、Δε・Ｖを大きくするにしたがって改善している。一方、斜め３０度方向から見た場合のコントラストは、Δε・Ｖが大きくなるにしたがって低下している。画面の法線方向から斜め３０度方向においても、十分な３次元画像を得るためには、クロストークは５％以下であることが望ましく、より、望ましくは、３％以下である。コントラストはクロストークの逆数と考えてよいので、コントラストは２０以上、より望ましくは３３以上となる。
【００４４】
これを満足するためには、Δε・Ｖ≦４０であり、より好ましくは、Δε・Ｖ≦２７である。図１２において、Δε・Ｖが２７の場合は、正面コントラストは２１０、斜め３０におけるコントラストは３２である。
【００４５】
以上のように、本発明によれば、アイトラッキングを用いたパララックスバリア方式において、液晶パララックスバリアパネルの応答速度を速くできるので、フリッカー等の無い、自然な３次元画像を得ることができる。また、クロストークの小さい、コントラストの優れた３次元画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
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、  ６００…バックライト、  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、  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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【図１３】
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