JP2012155307A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造容易性に優れ、２次元画像表示と３次元画像表示との切り替えが可能な表示装置を提供する。
【解決手段】この表示装置は、液晶表示パネル１と、対向配置された透明基板２１，２２の間に液晶分子を含む液晶層２３が封入されたパララックスバリア２とを備える。液晶表示パネル１は透明基板２１の外面と接合され、透明基板２１の内面には第１の透明電極が間欠的に設けられている。透明基板２２の内面には第２の透明電極が設けられている。液晶層２３および第２の透明電極は、液晶表示パネル１の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている。液晶層２３は電気的にシールドされ、透明基板２２の外面を触れてしまった場合であっても、帯電による液晶分子の配向状態への悪影響が回避される。
【選択図】図１

Description

本発明は、２次元表示パネルと、入射光を選択的に透過可能な液晶光学パネルとを備えた表示装置に関する。

近年、立体視表示を実現できる表示装置（立体表示装置）が注目を集めている。立体視表示は、互いに視差のある（視点の異なる）左眼用映像と右眼用映像を表示するものであり、観察者が左右の目でそれぞれを見ることにより奥行きのある立体的な映像として認識することができる。また、互いに視差がある３つ以上の映像を表示することにより、観察者に対してより自然な立体映像を提供することが可能な表示装置も開発されている。

このような立体表示装置は、専用の眼鏡が必要なものと不要なものとに大別されるが、観察者にとっては専用の眼鏡は煩わしく感じるものであり、専用の眼鏡が不要なもの（すなわち裸眼で立体視が可能なもの）が望ましい。裸眼で立体視が可能な立体表示装置としては、例えばパララックスバリア（視差バリア）方式やレンチキュラー方式を採用した立体表示装置が知られている。これらの方式の立体表示装置では、パララックスバリアやレンチキュラーレンズなどの光分離素子を光軸上に配置することで互いに視差がある複数の映像（視点映像）を同時に表示し、表示部と観察者の視点との相対的な位置関係（角度）によって見える映像が異なるようになっている。このような立体表示装置で複数の視点の映像を表示した場合には、映像の実質的な解像度が、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示パネルなどの表示部自体の解像度を視点の数で割ったものとなり、画質が低下してしまうという問題があった。

この問題を解決するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献１には、パララックスバリア方式において、パララックスバリアの透過状態および遮断状態を時分割的に切り替えて時分割表示することにより、等価的に解像度を改善する方法が提案されている。また、例えば特許文献２には、２次元画像表示と３次元画像表示との切り替えが可能なパララックスバリア方式の表示装置が開示されている。

特開２００５−１５７０３３号公報 特開平３−１１９８８９号公報

ところで、このようなパララックスバリアとしては、例えば対向配置された２つの透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルが用いられる。２つの透明基板の各々の対向面には、液晶層を挟むように一対の電極が設けられており、その一対の電極間に所定の電圧を印加することで液晶層に含まれる液晶分子の配向状態を変化させるようになっている。そのような液晶分子の配向状態によって入射光の透過および遮断が制御される。ここで、液晶光学パネルの面内方向において一対の電極を複数に分割して相互に離間するように配置することで、入射光を透過する透過領域と入射光を遮蔽する遮光領域とを有するバリアパターンを形成することができる。

しかしながら、このような液晶光学パネルでは、２つの透明基板に電荷が蓄積される（帯電する）と、液晶層に含まれる液晶分子がその電荷に引き寄せられ、液晶分子の配向状態が本来の状態から変化してしまうおそれがある。例えば本来、全面に亘って白表示されるべき状態であるところ、製造過程において液晶光学パネルの表面を誤って触れてしまうなどして局所的な帯電を生じさせてしまうと、図２１に示したように、有効画面領域１２１のうち帯電した部分１２２が黒味を帯びて表示されてしまう。そうすると、検査工程において、その液晶光学パネルの動作性能および表示装置全体としての本来の表示性能を検査するにあたり、その妨げとなってしまう。また、経時変化により帯電した電荷が放電されれば本来の表示状態（例えば白表示状態）が得られるものの、製造から検査を経るまでのリードタイムが増大し、生産効率の低下を招きかねない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、２次元画像表示と３次元画像表示との切り替えが可能であり、より効率的な製造を可能とする構造を有する表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、表示部と、対向配置された第１および第２の透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルと、光源とを備える。表示部は液晶光学パネルの第１の透明基板の外面と接合され、第１の透明基板の内面には第１の透明電極層が複数設けられ、第２の透明基板の内面には第２の透明電極層が設けられ、液晶層および第２の透明電極層は、表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている。

本発明の表示装置では、液晶光学パネルを構成する第１および第２の透明基板のうち、表示部と反対側に位置する第２の透明基板の内面（第１の透明基板と対向する面）に第２の透明電極層が設けられている。この第２の透明電極層は、表示部の有効画面領域と対応する領域（以下、有効領域という。）を全面的に占めている。これにより、液晶層は、第２の透明電極層によって電気的にシールドされる。よって、たとえ第２の透明基板の外面（内面と反対側の面）を触れてしまった場合であっても、それによる帯電の影響は液晶層には及ばない。

本発明の表示装置によれば、液晶光学パネルにおいて、表示部と接合される第１の透明基板と反対側に位置する第２の透明基板の内面に、有効領域を全面的に占める第２の透明電極層を設けるようにした。これにより、液晶層を電気的にシールドすることができる。そのため、例えば製造過程において第２の透明基板の外面を触れてしまった場合であっても、帯電による液晶分子の配向状態への悪影響を回避することができる。その結果、本発明によれば、製造容易性を確保しつつ、２次元画像表示と３次元画像表示との切り替え動作が適切になされる表示装置を実現することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の構成を示す断面図である。 第１の実施の形態に係る立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を表す平面図である。 図１などに示した液晶表示パネルに表示される表示パターンの例を表す平面図である。 図３に示した表示パターンに合成される４つの視点映像の元画像を表す概念図である。 図１などに示したパララックスバリアにおいて形成されるバリアパターンの例を表す平面図である。 図１などに示したパララックスバリアの詳細な構成例を表す断面図である。 図４に示した電極の平面形状を表す平面図である。 図１などに示したパララックスバリアの電圧印加時の様子を表す断面図である。 図１などに示したパララックスバリアにおける各電極に付与する電位のタイミングチャートである。 立体視をしている状態を模式的に表す説明図である。 第１の実施の形態に係る立体表示装置における作用を説明するための説明図である。 第１の実施の形態に係る立体表示装置における作用を説明するための他の説明図である。 第２の実施の形態に係る立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を示す平面図である。 第２の実施の形態の液晶表示パネルに表示される表示パターンの例を表す平面図である。 第２の実施の形態におけるパララックスバリアに形成されるバリアパターンの例を表す平面図である。 第３の実施の形態に係る立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を示す平面図である。 第３の実施の形態の液晶表示パネルに表示される表示パターンの例を表す平面図である。 第３の実施の形態におけるパララックスバリアの詳細な構成例を表す断面図である。 図１８に示したパララックスバリアの電圧印加時の様子を表す断面図である。 図１８に示したパララックスバリアに形成されるバリアパターンの例を表す平面図である。 従来の表示装置の液晶光学パネルにおいて、帯電による表示むらが生じた状態を説明するための模式図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
［立体像表示装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態としての立体表示装置の全体構成を表す概略断面図である。この立体表示装置は、図１に示したように、観察者の側から順に液晶表示パネル１と、パララックスバリア２と、バックライト３とを備えている。液晶表示パネル１と、パララックスバリア２とは、例えば紫外線硬化樹脂などからなる接着層ＡＬによって固定されている。

液晶表示パネル１は、２次元的に配列された複数のサブ画素（後出）を有する透過型の液晶表示ディスプレイであり、対向配置された一対の透明基板１１，１２の間に液晶層１３が封入されたものである。透明基板１１，１２の内面には、液晶層１３を挟むように画素電極と対向電極とが設けられている（いずれも図示せず）。すなわち、画素電極および対向電極のうちの一方が透明基板１１の内面に設けられ、他方が透明基板１２の内面に設けられている。対向電極は全てのサブ画素に共通して設けられており、画素電極はサブ画素ごとに分離されて設けられている。また、透明基板１１または透明基板１２の表面には、カラー表示に必要とされるＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のカラーフィルタがサブ画素ごとに割り付けられて設けられている。バックライト３から射出された光がパララックスバリア２を経て液晶表示パネル１に入射したのち、この３色のカラーフィルタをそれぞれ透過することにより、赤色光、緑色光および青色光が液晶表示パネル１から射出することとなる。なお、透明基板１１，１２の外面（液晶層１３と反対側の面）には、必要に応じて偏光板ＰＰ１，ＰＰ２を設けるようにしてもよい。

バックライト３は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光源と、光源からの射出光を拡散してほぼ均一な面発光をするための導光板とを有している（いずれも図示せず）。なお、バックライト３の射出側には、必要に応じて偏光板ＰＰ３を設けるようにしてもよい。

図２は、液晶表示パネル１におけるサブ画素配列の例を示している。図２に示したように、液晶表示パネル１では、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂが２次元的に複数配列されている。具体的には、画面水平方向（Ｘ軸方向）の同一列上には各色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、画面鉛直方向（Ｙ軸方向）の同一列には同一色のサブ画素が並ぶような画素配列とされている。液晶表示パネル１は、このような画素構造において、バックライト３から照射された光をサブ画素ごとに変調させることで２次元的に画像表示を行うようになっている。

なお、立体視を実現するためには、左眼１０Ｌと右眼１０Ｒとに異なる視点映像を見せる必要があるため、少なくとも右眼用映像と左眼用映像との２つの視点映像が必要となる。３つ以上の視点映像を用いた場合には多眼視を実現できる。本実施の形態では、図１において＜１＞〜＜４＞を付して表した４つの視点映像（第１〜第４の視点映像）を形成する（すなわち、視点数を４とする）と共に、そのうちの２つの視点映像を用いて観察する場合を説明する。なお、図１では、右眼１０Ｒに右眼用映像として第２の視点映像が入射し、左眼１０Ｌに左眼用映像として第３の視点映像が入射する様子を表している。

液晶表示パネル１は、空間的に分割された４つの視点映像を一画面内に合成して表示するようになっている。空間分割された４つの視点映像の各々は、画面水平方向に隣り合うｎ個（ｎは２以上の整数）のサブ画素列が画面水平方向において（４×ｎ）列の周期で複数表示されたものである。サブ画素列とは、画面水平方向と異なる方向（ここでは斜め方向）に並ぶ複数のサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂからなるものである。

図３は、一画面内に合成して表示された４つの視点映像の一例としての表示パターン１０（ここではｎ＝２とする）を表している。表示パターン１０では、第１〜第４のサブ画素群４１〜４４が各々斜め方向へ互いに平行に延在すると共に、画面水平方向において順に周期的に配置されている。第１のサブ画素群４１は、斜め方向へ並ぶＲ１，Ｇ１，Ｂ１の符号を付した複数のサブ画素からなる連続した２つのサブ画素列を有している。同様に、第２のサブ画素群４２は、斜め方向へ並ぶＲ２，Ｇ２，Ｂ２の符号を付した複数のサブ画素からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第３のサブ画素群４３は、斜め方向へ並ぶＲ３，Ｇ３，Ｂ３の符号を付した複数のサブ画素からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第４のサブ画素群４４は、斜め方向へ並ぶＲ４，Ｇ４，Ｂ４の符号を付した複数のサブ画素からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第１〜第４のサブ画素群４１〜４４は、それぞれ、第１〜第４の視点映像を表示する。より詳細には、第１〜第４のサブ画素群４１〜４４には、第１〜第４の視点映像の各々に対応する元画像としての２次元画像の一部分（各視点位置に応じた部分）が切り出されてそれぞれ表示される。すなわち、第１のサブ画素群４１には、図４（Ａ）に示した第１の視点映像に対応する２次元画像の一部画像４１Ｚが表示される。同様に、第２〜第４のサブ画素群４２〜４４には、それぞれ、図４（Ｂ），４（Ｃ），４（Ｄ）に示した第２〜第４の視点映像に対応する２次元画像の一部画像４２Ｚ，４３Ｚ，４４Ｚが表示される。なお、図３では、識別しやすいように、便宜上第１および第３のサブ画素群４１，４３のサブ画素列に網掛けを付している。

ここで、元画像（２次元画像）からどのようにサンプリングを行うのか、という点については特に限定されるものではない。すなわち、第１〜第４の視点映像を各々表示する単位画素は、第１〜第４のサブ画素群４１〜４４の各々から任意に選択されるＲ，Ｇ，Ｂの３つのサブ画素によって構成される。

パララックスバリア２は、例えば図１に示したように、対向配置された一対の透明基板２１，２２の間に液晶層２３が封入されたものであり、液晶層２３における液晶分子２８（後出）の配向状態によって選択的に光を透過させるものである。すなわち、パララックスバリア２は、後述するように、立体表示の際にはバックライト３からの入射光を透過する光透過部２５と、その入射光を遮断する遮光部２４とがそれぞれ所定位置に配置された状態となるものである。これにより、パララックスバリア２は、液晶表示パネル１に表示された第１〜第４の視点映像を４つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離するためのバリアパターンを形成するようになっている。

図５（Ａ），５（Ｂ）に、パララックスバリア２の液晶層２３が形成するバリアパターン２０の例を２つ示す。バリアパターン２０における光透過部２５の配置位置および形状は、この立体表示装置を所定の位置、所定の方向から観察者が見たときに、観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒ（図１）に異なる視点映像の光が別々に入射されるように設定されている。なお、図５（Ａ），５（Ｂ）では、光透過部２５を、図３に示した第１〜第４のサブ画素群４１〜４４に対応して斜め方向へ延在するステップ形状としたが、斜め方向へ延在するストライプ形状としてもよい。ここで、画面水平方向において、光透過部２５の最大幅Ｗ２５は、一のサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂの幅Ｗ１（図３）よりも広く、かつ、隣り合う２つのサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂの合計の幅Ｗ２（図３）よりも狭くなっていることが望ましい（Ｗ１＜Ｗ２５＜Ｗ２）。所望の視点映像が視認できる所定の視点位置と、観察者の左眼１０Ｌおよび右眼１０Ｒの位置との多少のずれがあった場合であっても、不要な視点映像が観察者の左眼１０Ｌおよび右眼１０Ｒに入射することが防止されるからである。特に、図５（Ｂ）に示したように、画面垂直方向において光透過部２５の最大長さＤ２５が一のサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂの長さＤ１（図３）よりも狭くなっている（Ｄ２５＜Ｄ１）と、画面垂直方向における所定の視点位置と観察者の両眼の位置とのずれにも対応可能となるのでより好ましい。

図６に、パララックスバリア２の、より詳細な断面構造を示す。透明基板２１，２２は、例えばガラス材料または樹脂材料よりなる。透明基板２１の内面（透明基板２２に対向する面）には、ＩＴＯ膜などの透明な導電膜からなる複数の電極２６が選択的に形成されている。図示しないが、透明基板２１には、さらに、電極２６を介して液晶層２３に接するように第１の配向膜が形成されている。一方、透明基板２２の内面（透明基板２１に対向する面）には、ＩＴＯ膜などの透明な導電膜からなる一の電極２７がほぼ全面に形成されている。透明基板２２には、さらに、電極２７を介して液晶層２３に接するように第２の配向膜（図示せず）が形成されている。液晶層２３は、例えば液晶分子２８を含むＴＮ（Twisted Nematic）型液晶からなり、電極２６および電極２７によって印加される電圧に応じて（電極２６と電極２７との電位差に応じて）液晶分子２８の配列方向が変化することで透過率が変化するようになっている。ここでは、液晶層２３がバックライト３からの入射光を遮断するようになっている。そのとき入射光が遮断された領域が遮光部２４となり、それ以外の領域が光透過部２５となる。なお、電圧が印加されていない状態では、図６に示したように、液晶分子２８は、第１および第２の配向膜により、ＸＹ平面に平行な所定の配向方向に沿って長手方向を向けて配向している。

ここで、液晶層２３および電極２７は、液晶表示パネル１の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている。また、電極２７は図示しないリード線を介して接地されていてもよい。あるいは、電極２７は、外部電源により所定の電位に設定されるようになっていてもよい。複数の電極２６は、例えば画面水平方向において（４×ｎ）個のサブ画素列ごとに１つの割合で周期的に配置されている。電極２６の各々は、例えば図７に示したように光透過部２５と同様のステップ形状をそれぞれ有している。各電極２６は、例えば外部電源により所定の電位に設定されるようになっている。

このような構成のパララックスバリア２では、電極２６と電極２７との間に電圧を印加すると、図８に示したように、電極２６と電極２７との間に挟まれた液晶分子２８がＺ軸方向に長手方向を向けるように配向する。電圧を印加するにあたっては、電極２７を接地した場合には、所定の電位（例えば４Ｖ）を固定的に電極２６に付与する。また、電極２７を所定の電位に設定可能とした場合には、電極２６および電極２７に対し所定の電位を所定時間ごとに交互に付与する（例えば±４Ｖで３０Ｈｚの矩形波とする）。具体的には、電極２６については、例えば図９（Ａ）に示した矩形波に従い、時間帯Ｔ１において＋４Ｖの電位とし、続く時間帯Ｔ２において０Ｖの電位とする。以下、この動作を交互に行う。一方、電極２７については、例えば図９（Ｂ）に示した矩形波に従い、時間帯Ｔ１において０Ｖの電位とし、続く時間帯Ｔ２において＋４Ｖの電位とする。以下、この動作を交互に行う。なお、図９（Ａ），９（Ｂ）は、電極２６，２７にそれぞれ付与される電位の経時変化を表すタイミングチャートである。その際、電極２６および電極２７のうち、一方を所定電位（例えば４Ｖ）とすると共に他方を０Ｖとしてもよいし、一方を正電位（例えば＋２Ｖ）を加えると共に他方を負電位（例えば−２Ｖ）としてもよい。いずれにしても、電極２６と電極２７との間に所定の大きさの電位差が確保されればよい。このような電極２６と電極２７との間の電圧印加によって液晶分子２８が配向することにより、複数の電極２６の形状に対応したステップ形状の遮光部２４が一定の間隔で複数形成される。すなわち、例えば液晶層２３の液晶分子２８が、電圧無印加の状態で白表示となる（いわゆるノーマリーホワイトの）ツイストネマチック液晶（ＴＮ液晶）からなる場合、電極２６の形成領域における液晶分子が垂直方向に配向することで、その領域が遮光部２４となる。なお、液晶モードについては特に限定されるものではなく、例えば電界効果複屈折モードでもよい。あるいは、電圧無印加の状態で黒表示となるノーマリーブラックの垂直配向（ＶＡ）モードであっても、電極構成を適宜変更するなどして２次元画像で白表示が可能であれば適用することができる。また、隣り合う電極２６同士の間隙領域は、液晶分子２８は、ＸＹ平面に平行に配向した状態を保っており、光透過部２５となる。以上により、パララックスバリア２は、４つの視点映像を４つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離する機能を発揮する。その結果、観察者は、液晶表示パネル１に表示された映像を、３次元映像として視認することとなる。

一方、電極２６と電極２７との間に電圧を印加しない状態（図６の状態）では、ＴＮ液晶を用いた場合、液晶層２３は全面に亘って透過状態となる。この場合、パララックスバリア２は、４つの視点映像を光学的に分離する機能は発揮しない。したがって、電圧無印加状態では、観察者は、液晶表示パネル１に表示された映像を、３次元映像ではなく２次元映像として視認することとなる。ＴＮ液晶を用いた場合に全面透過状態とするには、電極２６および電極２７の双方の電位を０Ｖとするほか、電極２６および電極２７の双方を例えば０Ｖとする時間帯と４Ｖとする時間帯とを交互に切り替えるようにしてもよい。

［立体表示装置の動作］
この立体表示装置では、液晶表示パネル１において一画面内に全ての視点映像が空間分割されて表示される。具体的には、例えば図３に示した表示パターン１０のように、第１〜第４の視点映像が第１〜第４のサブ画素群４１〜４４に割り振られて表示される。このような表示を、パララックスバリア２によって形成されたバリアパターン２０（図５）を介して観察する。パララックスバリア２では、バックライト３からの入射光が選択的に透過することで、液晶表示パネル１に表示された４つの視点映像が、４つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離される。すなわち、例えば図１０に示したように、観察者の右眼１０Ｒには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。一方、観察者の左眼１０Ｌには第３の視点映像を形成するサブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からの光のみが認識される。これにより、観察者には第２の視点映像と第３の視点映像とに基づく立体像が知覚される。なお、図１０は、図３において破線で囲んだ領域IXにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。また、図１０では、第２の視点映像を右眼１０Ｒで観察すると共に第３の視点映像を左眼１０Ｌで観察することにより立体像を知覚する例を挙げたが、第１〜第４の視点映像のうちの２つを任意に組み合わせることで立体像の観察は可能である。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、パララックスバリア２を構成する透明基板２１，２２のうち、液晶表示パネル１と反対側に位置する透明基板２２の内面に、液晶表示パネル１の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占める電極２７を設けるようにした。これにより、液晶層２３を電極２７によって電気的にシールドすることができる。よって、例えば図１１に示したように透明基板２２の外面（内面と反対側の面）２２Ｓを触れてしまった場合であっても、それによって帯電された負電荷の影響は液晶層２３（の液晶分子２８）には及ばない。なお、図１１では、図１および図８などに対して天地を逆さまにした状態を表している。

これに対し、例えば図１２に示したように、電極２６が間欠的に設けられた透明基板２１の外面２１Ｓを触れてしまった場合には、電極２６同士の間隙領域に正電荷が帯電することとなる。このため、液晶層２３は電気的に十分にシールドされず、液晶層２３の液晶分子２８のスイッチング（配向状態の変化）が生じるおそれがある。本実施の形態の表示装置では、先に述べたように透明基板２１の外面２１Ｓを液晶表示パネル１と接着層ＡＬを介して接合するようにした。これにより、その後の製造工程において外面２１Ｓに触れる機会をなくし、静電気に起因する液晶分子２８のスイッチングを発生させてしまう確率を十分に低減することができる。その結果、例えば完成後の検査工程において、パララックスバリア２の動作性能や表示装置全体としての本来の表示性能の検査処理が速やかに行われ、製造から検査を経るまでのリードタイムの短縮に有利となる。したがって、本実施の形態の表示装置によれば、製造容易性を確保しつつ、２次元画像表示と３次元画像表示との切り替え動作を適切に行うことが可能である。

また、本実施の形態では、パララックスバリア２によって光学的に分離された第１〜第４の視点映像を、画面水平方向において連続した２つのサブ画素列からなる第１〜第４のサブ画素群４１〜４４を所定間隔で複数表示することによって形成するようにした。これにより、各視点映像を一のサブ画素列のみを所定間隔で複数表示することで形成する場合と比較して、パララックスバリア２の液晶層２３と液晶表示パネル１の液晶層１３との厚さ方向（Ｚ軸方向）の間隔を狭めることなく、サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂの配列ピッチを縮小することができる。その結果、例えば液晶表示パネル１の透明基板１１やパララックスバリア２の透明基板２２を一定以上の厚さとして機械的強度を確保しつつ、画素密度を高めることでより高精細な立体表示を行うことができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［液晶表示パネルの構成］
上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル１において、画面水平方向の同一列上に異色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、画面鉛直方向の同一列には同色のサブ画素が並ぶような画素配列とした。これに対し本実施の形態は、図１３に示したように、画面水平方向の同一列上および画面鉛直方向の同一列上に異色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、画面斜め方向の同一列には同色のサブ画素が並ぶような画素配列の液晶表示パネル１Ａを用いるものである。なお、図１３は、本実施の形態の立体表示装置における液晶表示パネル１Ａのサブ画素配列の例を示している。

図１４は、液晶表示パネル１Ａにおいて、一画面内に合成して表示された４つの視点映像の一例としての表示パターン１０Ａ（ここではｎ＝２とする）を表している。表示パターン１０Ａでは、第１〜第４のサブ画素群４１〜４４が各々画面鉛直方向に延在すると共に、画面水平方向において順に周期的に配置されている。第１のサブ画素群４１は、画面鉛直方向へ並ぶサブ複数の画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなる連続した２つのサブ画素列を有している。同様に、第２のサブ画素群４２は、画面鉛直方向へ並ぶ複数のサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第３のサブ画素群４３は、画面鉛直方向へ並ぶ複数のサブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第４のサブ画素群４４は、画面鉛直方向へ並ぶ複数のサブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなる連続した２つのサブ画素列を有している。第１〜第４のサブ画素群４１〜４４は、それぞれ、第１〜第４の視点映像を表示する。この結果、画面鉛直方向に延在するストライプ状の第１〜第４の視点映像が、画面水平方向において周期的に配列されることとなる。なお、図１４では、識別しやすいように、便宜上第１および第３のサブ画素群４１，４３のサブ画素列に網掛けを付している。

［立体表示装置の動作］
本実施の形態の立体表示装置においても、上記第１の実施の形態と同様にして立体視が可能である。すなわち、液晶表示パネル１Ａにおいて、一画面内に全ての視点映像が空間分割されて表示される。具体的には、例えば図１４に示した表示パターン１０Ａのように、第１〜第４の視点映像が第１〜第４のサブ画素群４１〜４４に割り振られて表示される。このような表示を、パララックスバリア２によって形成されたストライプ状の遮光部２４と光透過部２５とが交互配列されたバリアパターン２０Ａ（図１５）を介して観察する。パララックスバリア２では、バックライト３からの入射光が選択的に透過することで、液晶表示パネル１Ａに表示された４つの視点映像が、４つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離される。なお、図１５に示したバリアパターン２０Ａは、例えば遮光部２４に相当する画面鉛直方向に延在するストライプ状の電極２６を複数配置することで得られる。

［第２の実施の形態の効果］
以上説明したように、本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、透明基板２１の外面２１Ｓを液晶表示パネル１と接着層ＡＬを介して接合するようにしたので、その後の製造工程において静電気に起因する液晶分子２８のスイッチングを発生させる確率を十分に低減することができる。また、第１〜第４の視点映像を、画面水平方向において連続した２つのサブ画素列からなる第１〜第４のサブ画素群４１〜４４を所定間隔で複数表示することによって形成するようにした。これにより、液晶表示パネル１Ａとパララックスバリア２との距離を十分に確保して機械的強度を維持しつつ、画素密度を高めることでより高精細な立体表示を行うことができる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態としての立体表示装置について説明する。本実施の形態では、２つの視点映像（第１および第２の視点映像）を形成する（すなわち、視点数を２とする）場合を説明する。なお、上記第１および第２の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［液晶表示パネルの構成］
図１６に、本実施の形態としての立体表示装置に用いる液晶表示パネル１Ｂのサブ画素配列の例を表す。本実施の形態の液晶表示パネル１Ｂでは、図１６に示したように、画面垂直方向（Ｙ軸方向）の同一列上に異色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素が順次周期的に現れ、かつ、画面水平方向（Ｘ軸方向）の同一列には同色のサブ画素が並ぶような画素配列とした。ここで、各サブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、画面水平方向へ延びる長辺を有するように配置されており、例えば画面水平方向の寸法が画面垂直方向の寸法の３倍となっている。

液晶表示パネル１Ｂは、空間的に分割された２つの視点映像（第１および第２の視点映像）を一画面内に合成して表示するようになっている。空間分割された第１および第２の視点映像は、例えば図１７に示したように、サブ画素列４１，４２によってそれぞれ表示される。サブ画素列４１は、画面垂直方向に順次周期的に並ぶ複数のサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなり、サブ画素列４２は、画面垂直方向に順次周期的に並ぶ複数のサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなる。図１７は、一画面内に合成して表示された２つの視点映像の一例としての表示パターン１０Ｂを表すものである。表示パターン１０Ｂでは、第１の視点映像を表示するサブ画素列４１と第２の視点映像を表示するサブ画素列４２とが、画面水平方向において交互に周期的に並んでいる。なお、図１７では、視認しやすいように、便宜上第１のサブ画素列４１に網掛けを付している。

［パララックスバリアの構成］
本実施の形態のパララックスバリア２Ｂは、上記第１の実施の形態と同様に、透明基板２１の外面２１Ｓを液晶表示パネル１と接着層ＡＬを介して接合するように配置される。但し、パララックスバリア２Ｂでは、図１８に示したように、透明基板２１の内面には、互いに電位の異なる電極２６Ａと電極２６Ｂとが離間してＸ軸方向において交互に複数配置されている。電極２６Ａ，２６Ｂは、いずれもＹ軸方向に延在している。また、電極２６Ａは、透明基板２２の内面に設けられた電極２７と同電位となっている。液晶層２３は、第１の実施の形態と同様に、液晶分子２８を含むＴＮ液晶からなり、電極２６Ａ，２６Ｂおよび電極２７によって印加される電圧に応じて液晶分子２８の配列方向が変化することでバックライト３からの入射光を遮断するようになっている。そのとき入射光が遮断された領域が遮光部２４となり、それ以外の領域が光透過部２５となる。

電極２６Ｂと電極２７との間に電圧を印加すると、図１９に示したように、電極２６Ｂと電極２７との間に挟まれた液晶分子２８がＺ軸方向に長手方向を向けるように配向する。電圧を印加するにあたっては、電極２６Ｂおよび電極２７に対し所定の電位（例えば４Ｖ）を所定時間ごとに交互に付与する（例えば±４Ｖで３０Ｈｚの矩形波とする）。具体的には、電極２６Ｂについては、例えば図９（Ａ）に示した矩形波に従い、時間帯Ｔ１において＋４Ｖの電位とし、続く時間帯Ｔ２において０Ｖの電位とする。以下、この動作を交互に行う。一方、電極２７については、例えば図９（Ｂ）に示した矩形波に従い、時間帯Ｔ１において０Ｖの電位とし、続く時間帯Ｔ２において＋４Ｖの電位とする。以下、この動作を交互に行う。その際、電極２６Ａについては電極２７と常に同電位となるように、図９（Ｂ）の矩形波に従って電位を付与する。その際、電極２６Ｂおよび電極２７のうち、一方を所定電位（例えば４Ｖ）とすると共に他方を０Ｖとしてもよいし、一方を正電位（例えば＋２Ｖ）を加えると共に他方を負電位（例えば−２Ｖ）としてもよい。いずれにしても、電極２６Ｂと電極２７との間に所定の大きさの電位差が確保されればよい。このような電極２６Ｂと電極２７との間の電圧印加により、複数の電極２６Ｂに対応した遮光部２４が一定の間隔で複数形成される。すなわち、液晶層２３の液晶分子２８はＴＮ液晶からなるので、電極２６Ｂの形成領域における液晶分子２８が垂直方向に配向することで、その領域が遮光部２４となる。このとき、電極２６Ａは常に電極２７と同じ電位に設定されるので、電極２６Ａと電極２７とに挟まれた液晶分子２８はＸＹ平面に平行に配向した状態を保ち、光透過部２５を形成する。ここで、電極２６Ａ，２６Ｂは、サブ画素列ごとに１つの割合で周期的に配置され、それぞれストライプ形状を有している。このため、パララックスバリア２Ｂは、図２０に示したように、ストライプ状の遮光部２４と光透過部２５とが交互配列されたバリアパターン２０Ｂを形成することとなる。以上により、パララックスバリア２は、２つの視点映像を２つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離する機能を発揮する。その結果、観察者は、液晶表示パネル１に表示された映像を、３次元映像として視認することとなる。なお、ＶＡ液晶を用いた場合（ノーマリーブラックの場合）、電極２６Ｂおよび電極２７の双方を同電位（例えば０Ｖ）に設定すると共に、電極２６Ａをそれと異なる電位（例えば４Ｖ）に設定する。あるいは、電極２６Ｂおよび電極２７の双方を４Ｖに設定すると共に、電極２６Ａを０Ｖに設定してもよい。これにより、電極２６Ａ上に位置する液晶分子２８が面内方向（例えばＸ軸方向）に配向され、電極２６Ａに対応する領域のみが白表示となる。その結果、パララックスバリア２は光学分離機能を発揮し、観察者は、液晶表示パネル１に表示された映像を、３次元映像として視認することとなる。

一方、電圧が印加されていない状態では、図１８に示したように、液晶分子２８はＸＹ平面に平行な所定の配向方向に沿って長手方向を向けて配向している。このとき液晶層２３は全面に亘って透過状態となる。この場合、パララックスバリア２は２つの視点映像を光学的に分離する機能は発揮しない。したがって、電圧無印加状態では、観察者は、液晶表示パネル１に表示された映像を、３次元映像ではなく２次元映像として視認することとなる。ＴＮ液晶を用いた場合に全面透過状態とする手法については、上記第１の実施の形態と同様である。但し、その場合においても電極２６Ａを常に電極２７と同じ電位に設定する。なお、ＶＡ液晶を用いた場合に全面透過状態とするには、電極２６Ａおよび電極２６Ｂに対して同じ電位を付与し、電極２７に対してそれと異なる電位を付与する。例えば電極２６Ａおよび電極２６Ｂの電位をそれぞれ４Ｖとすると共に電極２７の電位を０Ｖとする。あるいは、電極２６Ａおよび電極２６Ｂの電位をそれぞれ０Ｖとすると共に電極２７の電位を４Ｖとしてもよい。そうすることにより、電極２６Ａ上、および電極２６Ｂ上に位置する液晶分子２８が面内方向（例えばＸ軸方向）に配向され、白表示を形成することとなる。

［立体表示装置の動作］
この立体表示装置では、例えば図１７に示した表示パターン１０Ｂのように、第１および第２の視点映像が第１および第２のサブ画素列４１，４２に割り振られて表示される。このような表示を、パララックスバリア２Ｂによって形成されたバリアパターン２０Ｂ（図２０）を介して観察する。パララックスバリア２Ｂでは、バックライト３からの入射光が選択的に透過することで、液晶表示パネル１に表示された２つの視点映像が、２つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離される。すなわち、観察者の右眼１０Ｒには例えば第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。一方、観察者の左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。これにより、観察者には第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。

［第３の実施の形態の効果］
本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、透明基板２１の外面２１Ｓを液晶表示パネル１と接着層ＡＬを介して接合するようにしたので、その後の製造工程において静電気に起因する液晶分子２８のスイッチングを発生させる確率を十分に低減することができる。
さらに、本実施の形態では、遮光部２４となる領域および光透過部２５となる領域の双方に電極２６Ａ，２６Ｂを設けるようにしたので、透明基板２１の内面のうち、電極２６Ａ，２６Ｂが設けられていない領域を極めて小さくすることができる。この結果、製造工程中の、パララックスバリア２Ｂを液晶表示パネル１と接合する前の段階においても、静電気に起因する液晶分子２８のスイッチング発生を十分に回避することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、表示部における単位画素を、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素によって構成する場合について説明したが、本発明では４色以上のサブ画素（Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）とＷ（白色）もしくはＹ（黄色）との組み合わせ）によって構成してもよい。

また、上記実施の形態では、表示部において空間分割された４つの視点映像を一の画面内に一括表示し、各視点映像を、画面水平方向において連続した２つのサブ画素列からなる４つのサブ画素群を複数表示することによって形成するようにした。しかしながら、本発明では、視点映像の数および各視点映像のサブ画素群を構成するサブ画素列の数はこれに限定されず、いずれも２以上の整数個とすることができる。すなわち、本発明の表示部は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を一の画面内に表示するものであればよい。ここで、ｐ個の視点映像の各々は、画面水平方向と異なる第１の方向に並ぶ複数のサブ画素からそれぞれ構成されると共に画面水平方向に連続するｎ個のサブ画素列が、画面水平方向において（ｐ×ｎ）列の周期で複数表示されたものである。また、本発明の光学素子は、表示部に表示されたｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するものであればよい。

また、上記実施の形態では、観察者の側から表示部とパララックスバリアとバックライトとを順に配置するようにしたが、本発明では、観察者の側からパララックスバリアと表示部とバックライトとを順に配置するようにしてもよい。その場合であっても、パララックスバリアを構成する一対の透明基板のうち、表示部と反対側に位置する透明基板の内面に、表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占める電極を設けるようにすればよい。

また、上記実施の形態では、表示部としてバックライトを使用するカラー液晶ディスプレイを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば有機ＥＬ素子を用いたディスプレイやプラズマディスプレイであってもよい。

また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
表示部と、対向配置された第１および第２の透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルと、光源とを備え、
前記表示部は前記液晶光学パネルの第１の透明基板の外面と接合され、
前記第１の透明基板の内面には第１の透明電極層が複数設けられ、
前記第２の透明基板の内面には第２の透明電極層が設けられ、
前記液晶層および第２の透明電極層は、前記表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている
表示装置。
（２）
前記第１および第２の透明電極層には、所定の電位が交互に印加されるようになっている
上記（１）記載の表示装置。
（３）
前記第１および第２の透明電極層には、正電位と負電位とが交互に印加されるようになっている
上記（１）または（２）に記載の表示装置。
（４）
前記液晶光学パネルは、前記第１の透明電極層と前記第２の透明電極層との間の電位差に応じて前記光源からの光の透過率が変化するものである
上記（２）または（３）に記載の表示装置。
（５）
前記第２の透明電極層は接地されている
上記（１）記載の表示装置。
（６）
前記液晶光学パネルは、前記第１の透明電極層に印加される電圧により前記光源からの光の透過率が変化するものである
上記（５）記載の表示装置。
（７）
前記第１の透明基板の内面には、さらに、前記第２の透明電極層と同電位である第３の透明電極層が複数設けられている
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の表示装置。
（８）
前記表示部は、空間分割された複数の視点映像を一の画面内に表示するものであり、
前記液晶光学パネルは、前記表示部からの光または前記表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記光源からの光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、前記表示部に表示された前記複数の視点映像を立体視が可能となるように光学的に分離するものである
上記（１）から（７）のいずれか１つに記載の表示装置。
（９）
前記複数の遮光部には、前記第１の透明電極層が各々設けられている
上記（８）記載の表示装置。
（１０）
前記表示部は液晶表示パネルである
上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の表示装置。
（１１）
表示部と、対向配置された第１および第２の透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルとを備え、
前記表示部は前記液晶光学パネルの第１の透明基板の外面と接合され、
前記第１の透明基板の内面には第１の透明電極層が複数設けられ、
前記第２の透明基板の内面には第２の透明電極層が設けられ、
前記液晶層および第２の透明電極層は、前記表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている
表示装置。

１，１Ａ…液晶表示パネル、２…パララックスバリア、３…バックライト、１０，１０Ａ…表示パターン、１１，１２，２１，２２…透明基板、１３，２３…液晶層、２０，２０Ａ…バリアパターン、２４…遮光部、２５…光透過部、２６，２７…電極、２８…液晶分子、４１〜４４…第１〜第４のサブ画素群、ＡＬ…接着層。

Claims (11)

1. 表示部と、対向配置された第１および第２の透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルと、光源とを備え、
   前記表示部は前記液晶光学パネルの第１の透明基板の外面と接合され、
   前記第１の透明基板の内面には第１の透明電極層が複数設けられ、
   前記第２の透明基板の内面には第２の透明電極層が設けられ、
   前記液晶層および第２の透明電極層は、前記表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている
   表示装置。
2. 前記第１および第２の透明電極層には、所定の電位が交互に印加されるようになっている
   請求項１記載の表示装置。
3. 前記第１および第２の透明電極層には、正電位と負電位とが交互に印加されるようになっている
   請求項１記載の表示装置。
4. 前記液晶光学パネルは、前記第１の透明電極層と前記第２の透明電極層との間の電位差に応じて前記光源からの光の透過率が変化するものである
   請求項２または請求項３記載の表示装置。
5. 前記第２の透明電極層は接地されている
   請求項１記載の表示装置。
6. 前記液晶光学パネルは、前記第１の透明電極層に印加される電圧により前記光源からの光の透過率が変化するものである
   請求項５記載の表示装置。
7. 前記第１の透明基板の内面には、さらに、前記第２の透明電極層と同電位である第３の透明電極層が複数設けられている
   請求項１記載の表示装置。
8. 前記表示部は、空間分割された複数の視点映像を一の画面内に表示するものであり、
   前記液晶光学パネルは、前記表示部からの光または前記表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記光源からの光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、前記表示部に表示された前記複数の視点映像を立体視が可能となるように光学的に分離するものである
   請求項１記載の表示装置。
9. 前記複数の遮光部には、前記第１の透明電極層が各々設けられている
   請求項８記載の表示装置。
10. 前記表示部は液晶表示パネルである
    請求項１記載の表示装置。
11. 表示部と、対向配置された第１および第２の透明基板の間に液晶層が封入された液晶光学パネルとを備え、
    前記表示部は前記液晶光学パネルの第１の透明基板の外面と接合され、
    前記第１の透明基板の内面には第１の透明電極層が複数設けられ、
    前記第２の透明基板の内面には第２の透明電極層が設けられ、
    前記液晶層および第２の透明電極層は、前記表示部の有効画面領域と対応する有効領域を全面的に占めるように設けられている
    表示装置。

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