JP2014071128A - 液晶表示素子、画像表示装置、画像表示装置の駆動方法、携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の視点に向けて夫々画像を表示可能な表示装置において、局所的な透過率の変動に起因する問題を抑制し、かつ、良好な立体表示特性を実現する。
【解決手段】本発明の画像表示装置は、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液晶表示素子と、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へ振り分ける光学手段と、前記表示単位内の各画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種情報の表示に用いて好適な液晶表示パネル、及び画像表示装置、画像表示装置の駆動方法、端末装置に関する。

現在、液晶表示パネルを搭載した画像表示装置は、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ用ディスプレイ、携帯型電子機器などに広く用いられている。

液晶表示パネルの液晶層に電界を印加する方法として、縦電界方式のものと横電界方式のものとが知られている。縦電界方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配置される一対の電極により、概ね縦方向の電界を液晶分子に印加するものである。この縦電界方式の液晶表示パネルとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード等のものが知られている。横電界方式の液晶表示パネルは、液晶層を挟んで配設される一対の基板のうちの一方の内面側に一対の制御電極を互いに絶縁して設け、概ね横方向の電界を液晶分子に対して印加するものである。この横電界方式の液晶表示パネルとしては、一対の電極が平面視で重ならないＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードのものと、重なるＦＦＳモードのものとが知られている。

図３７に示すように、ＩＰＳモードの液晶表示パネルは、画素電極と共通電極とからなる一対の電極をそれぞれ互いに電気的に絶縁された状態で噛み合うように櫛歯状に形成し、画素電極と共通電極との間に横方向の電界を液晶に印加するものである。液晶分子は横方向の電界により面内方向に回転し、透過光量を調整することができる。このＩＰＳモードの液晶表示パネルは、縦電界方式の液晶表示パネルよりも視野角が広いという利点を有している。

ＩＰＳモードの液晶表示パネルでは、櫛歯電極の間で横電界を発生させ、櫛歯電極上では縦電界が発生する。その結果、櫛歯電極上では横電界成分が小さくなるため液晶分子を充分に回転させることができず、電極上の透過率が低下する。また、櫛歯電極の端部では電界のかかり方が変化するため液晶分子の配向状態が正常に回転したドメインと逆方向に回転したドメイン（逆回転ドメイン）が生じ、双方のドメイン境界にディスクリネーションと呼ばれる配向不良領域が発生することが知られている。このドメイン境界部では透過率が小さく、不安定な配向状態であるため表示品質や信頼性低下の要因となる。このような課題に対して電極端部の電界を制御して逆回転ドメインを安定化させる櫛歯電極構造が提案されている（特許文献１）。

また、ＦＦＳモードの液晶表示パネルは、絶縁膜を介して共通電極と画素電極とからなる一対の電極をそれぞれ異なる層に配置し、液晶層側の共通電極又は画素電極にスリット状開口を設け、このスリット状開口を通るフリンジ電界を液晶層に印加するものである。このＦＦＳモードの液晶表示パネルは、広い視野角を得ることができると共に透過率を向上して画像コントラストを改善できるという効果があるので、近年、多く用いられるようになってきている。このＦＦＳモードの液晶表示パネルには、共通電極及び画素電極がスイッチング素子としての薄膜トランジスタＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と実質的に同一の平面に形成されたものと、共通電極及び画素電極が共にＴＦＴの上方に配置されたものとが知られている。

図３８に示すように、共通電極及び画素電極が共にＴＦＴの上方に配置されたＦＦＳモードの液晶表示パネルは、ＴＦＴ等の表面が層間樹脂膜で被覆され、この層間樹脂膜の表面上に下層電極（本願では第１の制御電極と呼称）とスリット状開口を有する上層電極（本願では第２の制御電極と呼称）とが形成されている。上層電極と下層電極は電極間絶縁膜をはさんで構成され、共に透明電極からなる。この上層電極及び下層電極は、共に画素電極及び共通電極の何れとしても作動させることが可能である。

ＦＦＳモードにおいても前述の逆回転ドメインが発生する。また、ＦＦＳモードではサブ画素内の一方の電極から生じた電界が隣接するサブ画素へ影響し、隣接するサブ画素の液晶分子を不要に動作させてしまうという課題がある。

図３８に示すように、スリット数を減らして逆回転ドメインの影響を低減するとともに、隣接するサブ画素におけるスリット間隔を大きくとって隣接画素からの電界の影響を抑制する画素構造が提案されている（特許文献２）。

近年では、このような横電界方式の液晶表示パネルを搭載した携帯電話や情報端末が広く用いられ、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。

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。

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。液晶表示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）。

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。各視点の画像が切り替わる境界は画像分離手段の光学主軸と称する。この光学主軸で発生する輝度低下は、各視点用の画素と画素の間の非表示領域（液晶表示パネルで一般にブラックマトリッ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。

この輝度変動は一般的に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。

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は「モアレ縞」と称される。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。

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３，特許文献４）。

図３９は、特許文献３が開示している表示装置における表示パネルを示す平面図である。図３９に示す表示パネルは、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）と開口部の割合が略一定となっている。図３９（Ａ）はサブ画素を台形とした例であり、図３９（Ｂ）はサブ画素を平行四辺形とした例である。

図３９に示す表示パネルにおいては、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。

図３９（Ｂ）に示す表示パネルはＩＰＳモードを適用した横電界方式の液晶表示パネルである。サブ画素は平行四辺形から構成され、各サブ画素に設けられた櫛歯電極対は縦方向１０１１と異なる方向に傾斜して平行四辺形の斜辺に沿って配置される。平行四辺形の斜辺は１ライン毎に向きを変え、縦方向１０１１に蛇行した蛇行斜辺となる。櫛歯電極の延伸方向は縦方向１０１１に隣接するサブ画素間において相互に異なる方向に配置される。

図４０は、特許文献４が開示している立体画像表示装置における画素を模式的に示す図である。図４０（Ａ）は特許文献４に記載の立体画像表示装置における画素配置を示す平面図であり、図４０（Ｂ）は該画素の拡大図である。特許文献４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の垂直方向の大きさの合計が一定であり、長方形領域Ｂの垂直方向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、全体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。従って、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サブ画素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。

特許文献３、４において、画素の重なり領域の幅は、左眼用画素４Ｒと右眼用画素４Ｌから出射された光が光学手段で分離できずに互いに重なるクロストーク領域となる。従来の画素構造は、縦方向１０１１の開口幅をＸ方向に渡って一定とするために少なくともこのクロストーク領域を形成しなければならず、これにより立体表示時の３Ｄクロストークと呼ばれる、左右各眼に対する反対の眼の映像の漏れ込みが発生する。３Ｄクロストークは、値が大きくなると立体感が失われ、観察者へ目の疲労等の影響を与えるおそれがあるため、３Ｄクロストーク量を所定以下とすることが望ましい。

特開平１０−０２６７６７号公報（特許第２９７３９３４号） 特開２００７−２４８９９９号公報 特開２００５−２０８５６７号公報（特許第４３７１０１２号） 特開平１０−１８６２９４号公報（特許第３５２５９９５号）

日経エレクトロニクス、２００３年１月６日、Ｎｏ．８３８号、Ｐ２６、２７

従来のＩＰＳモードやＦＦＳモードの横電界方式の液晶表示パネルでは、上述のようにサブ画素内の液晶分子を均一に配向制御できないため、表示領域における液晶層の透過率分布を均一にすることが難しく、画像分離手段を備えた立体表示装置では液晶層の透過率分布と画像分離手段に起因にして３Ｄモアレが発生する。従来の横電解方式で発生した透過率分布は、画像分離手段により画像分離方向の輝度変動、輝度ムラとなって拡大され、画像分離手段のない液晶表示パネルと比較して画質を著しく低下させる。

図３９（Ｂ）に示すＩＰＳモードを適用した液晶表示パネルでは、前述で述べたように電極上の液晶層の透過率が低下することにより櫛歯電極の配列方向に明暗の透過率分布が生じる。この透過率の明暗が並ぶ方向とシリンドリカルレンズ３ａの配列方向が略一致する場合には、透過率の明暗がシリンドリカルレンズ１００３ａに拡大されて３Ｄモアレが発生する。

発明者は、図３９（Ｂ）に示す液晶表示パネルにおいて以下に示す課題を見出した。ラビングによる配向処理を適用する従来の液晶表示パネルでは液晶分子の初期配向方向を１軸方向とすることが一般的である。そのため図３９（Ｂ）に示す液晶表示パネルにおいて縦方向１０１１が液晶分子の初期配向方向となる。このようなＩＰＳモードを適用した表示パネルにおいて櫛歯電極対の縦方向１０１１に対する傾斜角度を大きくすれば液晶層の透過率分布に起因した３Ｄモアレはある程度まで低減する。しかしながら、櫛歯電極対の傾斜角度が大きくなると、初期配向方向と櫛歯電極間の電界方向とのなす角度が大きくなるため櫛歯電極間の液晶分子を動作するためのトルクが弱くなり、液晶分子が十分に回転せず透過率が低下してしまう。すなわち、従来の横電界方式を適用した画素では、３Ｄモアレと透過率がトレードオフの関係となり、３Ｄモアレ低減と透過率向上を両立することができず、表示品質を低下させてしまうことがわかった。

このように引用文献３、４に開示された従来技術では、縦方向の開口幅を画像分離方向へ一定とした画素構造であっても、横電界駆動などで透過率分布にムラが発生すると局所的な透過率の変動に起因して３Ｄモアレが発生することとなる。

引用文献１に開示されている逆ドメインを抑制する構造は、ディスクリネーションを固定化・安定化し、逆回転ドメイン領域を低減する効果があるものの、電界を制御するための電極によって遮光領域が増加するために３Ｄモアレを十分に低減できない。また、ドメイン境界や液晶配向の不安定な領域を遮光して表示状態の安定化を図ろうとした場合、遮光部によって設計の自由度が大きく損なわれるため、従来例のような画像分離方向と垂直な方向、すなわち縦方向の開口幅の変動を画像分離方向へ一定とした画素を構成することが困難となる。

引用文献２に開示されている画素構造では、隣接する画素の影響を小さくするようにスリット間隔を大きくとっており、隣接する画素間において透過率の小さい領域が増大するため、設計の自由度が損なわれて従来例のような縦開口を画像分離方向へ一定とした画素を構成することが困難となる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、複数の視点に向けて夫々画像を表示可能な表示装置において、上述の局所的な透過率の変動に起因する問題を抑制し、かつ、良好な立体表示特性を実現することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、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液晶表示素子と、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へ振り分ける光学手段と、前記表示単位内の各画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、前記光学手段が前記光を振り分ける方向の一つを第１の方向とし、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とした場合に前記光学手段の光学主軸は実効的に前記表示単位の中心点を通り前記第２の方向に延び、前記表示単位内の各画素は第１の方向に沿って配置され、前記第１の方向に隣接する各画素には相互に第２の方向に重なりあう重なり領域が形成され、前記重なり領域において前記第２の方向に配列する前記表示単位は前記表示単位毎に異なる電界構造が形成され、前記電界構造に対応して設けられた夫々のドメイン領域は前記光学主軸に沿って配置されることを特徴とすることを特徴とする。

本発明によれば、画像分離手段の主軸上で液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を構成し、各々のドメイン領域を画像分離手段の光学主軸上に配置して混在させることにより、画像分離方向の局所的な透過率の低下を補償し、３Ｄモアレを低減するとともに高透過率化することができる。また、各々のドメイン領域は第１の制御電極、及び第２の制御電極によって構成された安定な電界で制御されるため動作時の液晶配向状態が乱れることなく高い信頼性を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置のＸ軸方向の断面図である。 本発明の第１の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画素を示す平面図である。 本発明の第１の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画素を示す平面図である。 本発明の第１の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Ｙ軸方向の断面図である。 本発明の第１の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画素の等価回路図であって、（Ａ）は、サブ画素Ｐｉ＋１，ｊ−１とサブ画素Ｐｉ＋１，ｊの画素対を示す等価回路図であり、（Ｂ）は、サブ画素Ｐｉ，ｊとサブ画素Ｐｉ，ｊ＋１の画素対を示す等価回路図である。 本発明の第１の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平面図である。 本発明の第１の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駆動極性を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置に入力するデータ信号の駆動極性を示す平面図であって、（Ａ）は奇数フレームにおける駆動極性を示し、（Ｂ）は偶数フレームにおける駆動極性を示す。 ＸＹ平面における液晶層透過率分布を示すシミュレーション結果である。 線分Ｙ−Ｙ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果である。 線分Ｂ−Ｂ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果である。 線分Ｃ−Ｃ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果である。 本発明の第１の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線分Ａ−Ａ′の断面において液晶分子の動作を示す模式図である。 本発明の第１の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線分Ｂ−Ｂ′及び線分Ｃ−Ｃ′の断面において液晶分子の動作を示す模式図であって、（Ａ）は本第１の実施形態に係る表示パネルにおいて表示動作時のＢ−Ｂ′の断面を示す模式図であり、（Ｂ）は本第１の実施形態に係る表示パネルにおいて表示動作時のＣ−Ｃ′の断面を示す。 線分Ａ−Ａ′、線分Ｂ−Ｂ′、線分Ｃ−Ｃ′、線分Ｄ−Ｄ′において液晶分子がＸＹ平面内で動作する方向を示す模式図であって、（Ａ）において点線はデータ線Ｄの延伸方向に沿った線であり、線分Ａ−Ａ′と直交している。また、図１６（Ｂ）、（Ｃ）において点線はゲート線Ｇの延伸方向である蛇行方向Ａまたは蛇行方向Ｂに沿った線であり、各々の点線は線分Ｂ−Ｂ′、線分Ｃ−Ｃ′と直交しており、（Ｄ）においては、台形画素底辺部の配線方向に沿って隣接して配置された画素電極４ＰＩＸが共通電極４ＣＯＭによって遮蔽され、かつ、離れて配置しているため画素電極４ＰＩＸ間には配線方向と直行する方向に電界は発生しない。 基板界面から離れた液晶層中のＸＹ平面において電界分布を示すシミュレーション結果であって、各平面図は（Ａ）Ｚ＝０．５μｍ、（Ｂ）Ｚ＝２．０μｍ、（Ｃ）Ｚ＝３．５μｍにおけるＸＹ平面の等電位分布を示す。 Ｙ方向の平均透過率についてＸ方向への透過率変動を示すシミュレーション結果である。 線分Ｙ−Ｙ′断面、線分Ｂ−Ｂ′断面における平均透過率の電圧特性を示すシミュレーション結果である。 画素電極に中間調の電位を印加した場合のＸＹ平面の透過率分布の一例である。 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。 デフォーカスを適用した場合の光学モデルを示す断面図であって、（Ａ）に示すように、分離作用が存在する範囲における曲率半径範囲の最小値を求め、（Ｂ）に示すように、分離作用が存在する範囲において最大値を求めるための図面である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置において左右の眼で夫々観察される画像の極性分布を示す模式図であって、（Ａ）はあるフレーム期間において右眼用画素に出力される極性分布であり、図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）と同じフレーム期間において左眼用画素に出力される極性分布である。 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である。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置における蛇行配線角度φと３Ｄモアレ、３Ｄクロストーク幅の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器の一例であって、（Ａ）は画面が見開きで縦置きであり、（Ｂ）は画面が見開きで横置きであり、（Ｃ）は画面が折り畳みで横置きである。 集光方式と空間方式の光学モデルを模式的に示す概念図であって、（Ａ）はあるＹ軸上の位置における断面（ＸＺ平面内）において画像分離の中心軸を示す線を示し、（Ｂ）は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呼称される方式の概念図である。 本発明の第１の実施形態の第１の変形例に係る画像表示装置における表示パネルの画素拡大図である。 本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置における表示パネルの画素拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図であって、（Ａ）は本発明の第３の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図であり、（Ｂ）は本発明の第３の実施形態の第１変形例に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図であって、（Ａ）は本発明の第４の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図であり、（Ｂ）は本発明の第４の実施形態の第１変形例に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。 本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置に搭載される液晶レンズの断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置の画素の動作を示す模式図であって、（Ａ）は液晶ＧＲＩＮレンズがオン状態のときの画像表示装置の駆動状態を示す模式図であり、（Ｂ）は液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態のときの画像表示装置の駆動状態を示す模式図である。 従来の画像表示装置における表示パネルの画素を示す平面図である。 従来の画像表示装置における表示パネルの画素を示す平面図である。 従来の画像表示装置における表示パネルの画素を示す平面図であって、（Ａ）はサブ画素を台形とした例であり、図３９（Ｂ）はサブ画素を平行四辺形とした例である。 従来の画像表示装置における表示パネルの画素を示す平面図であって、（Ａ）は特許文献４に記載の立体画像表示装置における画素配置を示す平面図であり、（Ｂ）は該画素の拡大図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照して具体的に説明する。まず、本発明の第１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。なお、以下の図面について、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ある。

図１は本第１実施形態に係る画像表示装置の表示部を示す平面図であり、図２は図１の表示部における線分Ｘ−Ｘ′の断面図である。図１及び図２に示すように、本第１実施形態に係る画素表示装置１は、電気光学素子として液晶分子を利用した表示パネル２とレンチキュラレンズ３、バックライト１２とを具備した立体表示用の画像表示装置である。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ている。バックライト１２は表示パネル２に対してレンチキュラレンズ３と反対側に配置されている。

図１及び図２に示すように、表示パネル２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備えた視点数２からなる立体表示用の液晶表示素子である。本実施形態においては、第１視点用の画素が左眼用画素４Ｌであり、第２視点用の画素が右眼用画素４Ｒである。すなわち、表示パネル２は、各１個の左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒからなる画素対、即ち、表示単位４Ｕ、及び表示単位４Ｕ′がマトリクス状に設けられた表示パネルである。また、表示単位４Ｕ、４Ｕ′はサブ画素４Ｓ、４Ｓ′から構成される。本明細書において、表示単位４Ｕ、４Ｕ′を構成する１つの画素について注目する場合はその画素を「サブ画素」と称する。サブ画素４Ｓ、４Ｓ′は夫々１本のデータ信号を入力する第１の制御配線及びゲート信号を入力する第２の制御配線によって駆動される最小単位の駆動画素であり、夫々異なる画素形状から構成される。本明細書では第１の制御配線をデータ配線Ｄ、第２の制御配線をゲート線Ｇと称する。

図３は本発明の第１の実施形態に係る表示パネルの画素を示す平面図である。図１に示すサブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′は外形が互いに異なる構成であり、ゲート線Ｇ、データ線Ｄと画素トランジスタ４ＴＦＴの接続関係が夫々異なる組合せから構成されている。しかしながら、図３に示すように、画素トランジスタ４ＴＦＴとゲート線Ｇ、データ線Ｄの接続部はブラックマトリクス６０により遮光されるため夫々の接続関係を考慮する必要はない。すなわち、サブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′は、平面視した状態での外形の差を示す表記であり、ゲート線、データ線と画素トランジスタの接続関係、配色の区別を示すものではない。また、ピクセル４とピクセル４′についても同様である。

サブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′は、１ライン毎に交互に配置される。サブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′は、右眼画素４Ｒまたは左眼用画素４Ｌの各視点に対応するサブ画素であり、表示単位４Ｕ、４Ｕ′を構成する。右眼画素４Ｒ、左眼用画素４Ｌは相互に対称性を有する外形から構成され、光学上等価である。そのため、光学上区別して説明する必要がない場合はサブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′を総称してサブ画素４Ｓと称する。また、表示単位４Ｕと表示単位４Ｕ′においても同様に、光学上区別して説明する必要がない場合は総称して表示単位４Ｕと称する。とくに立体表示に関わる構成や動作を説明する場合はサブ画素４Ｓを「視点画素」とも呼称する。

図１に示すように、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が第１の方向に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第２の方向であり、表示面内において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に設定されている。なおシリンドリカルレンズ３ａは、前述の表示単位４Ｕ、４Ｕ′と対応して配置されている。

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、本実施形態においては、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、各表示単位の左眼用画素４Ｌが表示する画像と、各表示単位の右眼用画素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、画像振分手段として作用する光学部材である。なお、本実施形態では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の主点、すなわちレンズの頂点と、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がこれに限定することなく、光学分離手段の分離性能が得られる範囲で適宜設定すれば良い。

なお、本明細書においては、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、１つの表示単位内の右眼用画素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、Ｘ軸方向と直交して右眼用画素４Ｒ及び左眼用画素４Ｌが並ぶ方向を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、観察者に向かう方向であり、観察者は表示パネル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。

本明細書において、第１の方向がＸ軸方向であり、第２の方向がＹ軸方向となるが、以下の説明ではＸＹＺ直交座標系を適用して説明する。また、特に指定がない限りは、ＸＹ平面で平面視した場合に、画像分離方向を横方向とし、画像分離方向と垂直な面内方向を縦方向として説明する。

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の配列方向がＸ軸方向となり、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向がＹ軸方向となる。これによ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軸方向における画素対の配列周期はシリンドリカルレンズの配列周期と略等しくなっている。一つのシリンドリカルレンズ３ａには、表示単位４ＵがＹ軸方向に配列した列が対応して配置されている。

ここで、表示単位内に設けられた画像分離方向へ隣接するサブ画素間の境界部において、画像分離方向と垂直な方向に延びる線分を視点画素間の境界線４３と称する。また、表示単位間の境界部において、画像分離方向と垂直な方向に延びる線分を表示単位間の境界線４４と称する。

ここで、図３に示すようにレンチキュラレンズ３は、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は表示単位内に設けられた視点画素間の境界線４３に対応して配置され、第２の主軸３４は表示単位間の境界線４４に対応して配置される。

以下の説明において、「表示部」は、表示パネルの画面領域の全体のことを意味し、「表示領域」は、１つのサブ画素４Ｓにおける表示動作領域を意味するものとして区別して使用する。

図１に示すように、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。画素トランジスタ４ＴＦＴは各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Ｇを流れるゲート信号である。主基板２ａの液晶層５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。なおゲート線Ｇ１乃至Ｇ７を総称して、以下ゲート線Ｇと呼称する。更に、主基板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。データ線Ｄ１乃至Ｄ１３を総称して、以下データ線Ｄと呼称する。データ線Ｄ、ゲート線Ｇの本数はこれに限定することなく、表示パネルの画素数に応じて適宜設定すれば良い。

図１に示すようにサブ画素４Ｓはデータ線Ｄ及びゲート線Ｇに囲まれる領域に配置され、サブ画素４Ｓには画素電極４ＰＩＸ、共通電極４ＣＯＭ、画素トランジスタ４ＴＦＴが設けられる。すなわち、ゲート線Ｇとデータ線Ｄの交点近傍に、１つのサブ画素４Ｓ（左眼用画素４Ｌ又は右眼用画素４Ｒ）が配置されている。

図１においては、サブ画素のゲート線、とデータ線、画素トランジスタとの接続関係を明確にするため、データ線Ｄｉとゲート線Ｇｊに接続されたサブ画素をＰｉｊと表記している（ｉ，ｊは整数）。すなわち、Ｐの次の文字ｉは接続するデータ線の番号を示す数字であり、更にその次の文字ｊは接続するゲート線の番号を示す数字である。例えばデータ線Ｄ３とゲート線Ｇ２に接続されたサブ画素をＰ３２と表記することができる。サブ画素とデータ線、ゲート線との接続関係に注目して説明する場合は、この表記を適用する。

ピクセル４及び４′の配列構造について述べる。ピクセル４及び４′は複数の表示単位が集まって構成される。ピクセル４、４′は表示単位４Ｕ、４Ｕ′の組合せから構成され、各々の表示単位には所望の色を有するカラーフィルタが設けられる。図１に示すように、ピクセル４は表示単位４Ｕ′、４Ｕ、４Ｕ′がＹ軸方向へ順に配列する構成であり、ピクセル４′は表示単位４Ｕ、４Ｕ′、４ＵがＹ軸方向へ順に配列する構成である。

図１に示すように、表示パネル２の表示部ではピクセル４とピクセル４′が規則的に配置される。Ｘ軸方向にはピクセル４または４′が繰り返し配列し、Ｙ軸方向にはピクセル４とピクセル４′とが交互に配列する。本実施形態では、ピクセル４及び４′が４行×３列のアレイに配置された構成であるが、ピクセル数はこれに限定されず、表示パネルの画素数に応じて所定の数を配置してもよい。

本実施形態において、１ピクセルはＹ軸方向に配列した３個の表示単位４Ｕ、４Ｕ′から構成され、各表示単位は赤（ＲＥＤ）６１、緑（ＧＲＥＥＮ）６２、青（ＢＬＵＥ）６３のカラーフィルタが設けられて、表示単位毎に配色されている。カラーフィルタは赤（ＲＥＤ）６１、緑（ＧＲＥＥＮ）６２、青（ＢＬＵＥ）６３の各色がＸ軸方向へ途切れることなく連続して延伸しており、＋Ｙ方向へ赤（ＲＥＤ）６１、緑（ＧＲＥＥＮ）６２、青（ＢＬＵＥ）６３がストライプ状に繰り返し配列している。＋Ｙ方向へ延びる赤（ＲＥＤ）６１、緑（ＧＲＥＥＮ）６２、青（ＢＬＵＥ）６３のラインをピクセルラインと称する。カラーフィルタの配色の順序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色以上のＭ色から構成されたカラーフィルタをストライプ状に繰り返し配列してもよい。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５側の面に設けられるが、これに限定されず主基板２ａ側に設けられても良い。

図１に示すように、Ｙ軸方向へ表示単位４Ｕと４Ｕ′が交互に配列するため、２ライン毎に同じ形状の表示単位が配置される。また、赤（ＲＥＤ）６１、緑（ＧＲＥＥＮ）６２、青（ＢＬＵＥ）６３は３ライン毎に配置されるため、同じ形状、かつ、同じ色の表示単位はＹ軸方向へ６ライン毎の周期となる。

ピクセル４内に設けられた表示単位４Ｕ、及び４Ｕ′の配色数をＭ色、視点画素数をＮ個とすると、ピクセル４は、Ｍ行×Ｎ列のサブ画素からなる正方形で構成される。即ち、１ピクセルのピッチをＰｕ、サブ画素のＸ軸方向のピッチをＰｘ、サブ画素のＹ軸方向のピッチをＰｙ、次式の関係式（１）が成り立つ。

本実施形態におけるピクセル４はＭ＝３，Ｎ＝２であり、３行×２列のサブ画素からなる正方形で構成される。

次に、画像表示装置１に搭載される表示パネル２の画素構造について説明する。図３は画像表示装置１のピクセル４を拡大した平面図であり、一例として図１におけるサブ画素Ｐ５３、Ｐ５４、Ｐ７４、Ｐ４４、Ｐ６４、Ｐ６５に対応したピクセル４を示す模式図である。

図４は基板２ａを示す平面図であり、主基板２ａ側に設けられた画素電極４ＰＩＸ、及び共通電極４ＣＯＭを示す模式図である。

図５は図３のサブ画素４ＳにおけるＹ方向の断面図である。線分Ａ−Ａ′は台形画素の開口部に設けられたスリット電極部を示す線分である。また、線分Ｅ−Ｅ′は台形下底部に設けられた共通電極４ＣＯＭの領域を示す線分であり、線分Ｄ−Ｄ′は台形上底部に設けられた共通電極４ＣＯＭの領域を示す線分示す線分である。図５はこれら各部の断面構造を示し、１個のサブ画素に対応する断面図である。

図４に示すようにピクセル４に設けられた右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌは各々がＹ軸方向に対して３種類に配色される。ピクセル４内の各サブ画素には画素電極４ＰＩＸが設けられており、この画素電極を個別に説明する場合には、各画素電極４ＰＩＸを４ＰＲ１、４ＰＲ２、４ＰＲ３、４ＰＬ１、４ＰＬ２、４ＰＬ３と称する。

図２、及び図５に示すように、表示パネル２においては、主基板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５が配置されている。主基板２ａの液晶層５側には、第１の制御電極層４１からなる第１の制御電極と第２の制御電極層４２からなる第２の制御電極が設置される。第１の制御電極の上層にはスリットを有する第２の制御電極が設けられ、第１の制御電極と第２の制御電極からなる制御電極対がサブ画素毎に配置される。第１の制御電極と第２の制御電極の間には絶縁層９４が設けられ、液晶層５の液晶分子５１は第１の制御電極、及び第２の制御電極の電位差で構成される電界により配向制御される。

図２及び図５に示すように、データ線、ゲート線の上層には画素電極４ＰＩＸは配置されておらず、データ線、ゲート線は共通電極ＣＯＭで覆われている。本実施形態では、第１の制御電極層４１からなる第１の制御電極が画素電極４ＰＩＸであり、第２の制御電極層４２からなる第２の制御電極が共通電極４ＣＯＭである。

図３に示すように、ピクセルを平面視すると、ゲート線Ｇは各画素電極４ＰＩＸ間の隙間に配置されている。ゲート線Ｇ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。また、データ線Ｄはブラックマトリクス６０に覆われており、Ｙ軸方向に複数配列している（図示せず）。データ線Ｄはブラックマトリクス下層において屈曲を経て画素トランジスタと接続し、複数回の屈曲を経てＸ軸方向に延伸してもよい。

ここで、各配線の傾斜角度は、ＸＹ平面において＋Ｙ方向を０度の軸として反時計回りを正、時計回りの方向を負として定義する。ゲート線Ｇは各サブ画素において画像分離方向と異なる方向へ角度φ又はφ′で傾斜し、Ｙ軸方向へ配列するサブ画素を接続している。角度φで傾斜した方向を蛇行方向Ａ、角度φ′で傾斜した方向を蛇行方向Ｂと称する。本実施形態では、蛇行方向Ａ７３と蛇行方向Ｂ７４の傾斜角度がφ＝−φ′の関係であり、ゲート線Ｇは蛇行方向Ａ７３に延びる配線と蛇行方向Ｂ７４に延びる配線とがサブ画素毎にＹ軸方向へ交互に配列した構成である。

図３、図４に示すように、共通電極４ＣＯＭには、サブ画素毎にＸ軸方向に大きく延びるスリットが複数設けられている。すなわち、スリットの配列方向と、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向は、互いに直交するように配置されている。

スリットの開口幅はＹ軸方向よりＸ軸方向に大きく、Ｘ軸方向のスリット開口幅は蛇行配線Ａまたは蛇行配線Ｂに応じて設定されるため、サブ画素に設けられた夫々のスリットは夫々大きさの異なる構成である。本実施形態におけるサブ画素には３個のスリットが設けられるが、これに限定されず、スリットの数はサブ画素のピッチに応じて適宜設定すれば良い。

図３に示すブラックマトリクス６０は画素トランジスタ４ＴＦＴやデータ線Ｄを覆う遮光部である。本実施形態においては、バックライト１２から出射された光を観察者側へ通さずに遮光する機能を有する材料を「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。データ線Ｄまたはゲート線Ｇは抵抗の小さい金属材料を使用し、いずれもバックライトから入射された光を透過しない材料からなる。ブラックマトリクス以外の領域ではデータ線Ｄまたはゲート線Ｇが遮光部として機能する。サブ画素４Ｓにおいて、これら遮光部以外の領域を開口部と定義する。画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭは透明電極であるため、画素電極４ＰＩＸに応じた台形状の領域がサブ画素の開口部となる。

本第１の実施形態では、前述の遮光部以外の開口領域が略台形状となる。この遮光部によって構成される略台形状の画素について以下、「台形画素」と呼称する。なお、開口の形状は台形に限定されず、平行四辺形や多角形、楕円形、半円形でも適用することが可能である。

ここで、ＸＹ平面において、「上下」という表現を使う場合に、上下方向とは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。なお、上述のように、サブ画素４Ｓは遮光部以外の領域の形状より実質的に台形状とみなすことができるため、説明上はサブ画素を台形画素と称して、底辺のうち長い方を下底、短い方を上底と表現する。

本実施形態においては、サブ画素４Ｓの開口部において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の幅を簡略的に示すため、サブ画素４ＳのＹ軸方向の開口幅を縦開口幅と称し、Ｙ軸方向のサブ画素ピッチあたりの縦開口幅の割合を縦開口率と称する。また、サブ画素のＹＺ断面においてＹ軸方向の透過率分布を考えた場合にこのＹ軸方向の平均透過率を縦透過率と称し、以下のように定義する。Ｙ軸方向の平均透過率とは、特定のＸ位置においてあるＹ軸距離の範囲でＹ軸位置毎の透過率を積分し、Ｙ軸距離の範囲で割ったものと定義する。

図３に示すように、表示パネル２は台形状のサブ画素からなる右眼用画素４Ｒの列と左眼用画素４Ｌの列とが画像分離方向、すなわちＸ軸方向に交互に台形斜辺を向かい合わせながら配列している。本実施形態においては、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌの開口部はＹ軸方向に互いに重なる「開口重なり領域Ｘ２」と互いに重ならずになる「開口非重なり領域Ｘ１」から構成される。

図３に示すように台形画素の開口部において上底の長さがＸ１であり、Ｘ軸方向に隣接するサブ画素において略台形状の開口部が互いに重なる領域のＸ軸方向への幅がＸ２となる。

図４に示すように、共通電極４ＣＯＭには、略台形画素の斜辺、すなわち蛇行配線Ａまたは蛇行配線Ｂに対応した台形状のスリットが複数設けられる。本実施形態においては、共通電極４ＣＯＭにおけるスリット領域をスリット開口部と称する。表示単位内のスリットに注目すると、右眼用画素４Ｒと左眼用画素４Ｌのスリット開口部はＹ軸方向に互いに重なる「スリット重なり領域ＳＸ２」と、スリット開口部が重ならずになる「スリット非重なり領域ＳＸ１」から構成される。

これよりサブ画素のＸ軸方向のピッチＰｘは以下の関係式（２）が成り立つ。

図５に示すように、サブ画素において、共通電極４ＣＯＭには複数のスリットが設けられる。サブ画素開口部においてスリット間のＹ軸方向の電極幅はＷ１であり、これをスリット電極幅Ｗ１と称する。また、スリットのＹ軸方向の開口幅はＳであり、これをスリット開口幅Ｓと称する。また、台形画素下底部において共通電極４ＣＯＭのＹ軸方向の電極幅はＷ２であり、これを底辺電極幅Ｗ２と称する。また台形画素上底部の共通電極４ＣＯＭのＹ軸方向の電極幅はＷ３であり、これを上底電極幅Ｗ３と称する。これより、スリット数がｚ個のサブ画素のＹ軸方向のピッチＰｙは以下の関係式（３）が成り立つ。

図５に示すように、第１の制御電極層４１の上層に第４の絶縁層９４を介して設けられた第２の制御電極層４２が配置される。本実施形態では、第１の制御電極層４１によって画素電極４ＰＩＸを構成し、第２の制御電極層４２によって共通電極４ＣＯＭを構成する。画素電極４ＰＩＸはサブ画素毎に孤立して設けられる電極であり、共通電極４ＣＯＭは画素電極４ＰＩＸの上層において画素電極毎にスリットパターンが設けられる。画素電極４ＰＩＸはサブ画素毎に独立して駆動することができる。共通電極４ＣＯＭは各サブ画素間を電気的に接続した共通の電極であり、全サブ画素において共通電位を有する。

対向基板２ｂの液晶層５側の面に画素の遮光部としてブラックマトリクス６０が設けられる。また、対向基板２ｂの液晶層５側の面には、カラーフィルタが設けられる。カラーフィルタと液晶層との間に配向膜が設けられる（図示せず）。カラーフィルタと配向膜の間には平坦化機能を有するオーバーコートを設けても良い。

画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭは導電性透明電極から構成される。共通電極４ＣＯＭにはＸ軸方向に延びるスリットがＹ軸方向へ複数並べられて配置され、スリットの末端部は蛇行方向Ａ又は蛇行方向Ｂに沿って配置される。即ち、本実施形態では、蛇行方向Ａと蛇行方向Ｂで１行毎に屈曲するゲート線Ｇに沿って共通電極４ＣＯＭのスリット末端部が配置された構成である。また、スリット端部の形状は蛇行方向Ａ、又は蛇行方向Ｂに沿って斜めに加工された非矩形状である。また、Ｘ方向に隣接するサブ画素間では、相互のサブ画素におけるスリット端部がＹ軸方向にシフトしている。スリットの末端の傾斜部は、Ｘ方向に隣接するサブ画素間において、蛇行方向Ａ、又は蛇行方向Ｂに直交する方向に向かい合うように配置される。

主基板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。また、主基板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。

図６は第１の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画素の等価回路図である。図６（Ａ）は、サブ画素Ｐｉ＋１，ｊ−１とサブ画素Ｐｉ＋１，ｊの画素対を示す等価回路図であり、図６（Ｂ）は、サブ画素Ｐｉ，ｊとサブ画素Ｐｉ，ｊ＋１の画素対を示す等価回路図である。添え字のｉ及びｊは、画素トランジスタ４ＴＦＴと接続するデータ線Ｄｉ及びゲート線Ｇｊの番号を示す整数である。

図６（Ａ）は一例として図１に示すサブ画素Ｐ９３、Ｐ９４に相当する等価回路図であり、図６（Ｂ）は一例として図１に示すサブ画素Ｐ８５、Ｐ８４に相当する等価回路図である。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すデータ線Ｄ、ゲート線Ｇ、画素トランジスタ４ＴＦＴとの接続関係は、データ線の１行毎にシフトしながら斜め方向に配列している。この２種類の画素対が交互に配置されることにより表示パネル２の表示部にサブ画素４Ｓ、４Ｓ′が敷き詰められる。すなわち、図１に示す表示パネル２は図６（Ａ）または図６（Ｂ）の等価回路図で示される２種類の画素対から構成される。

図６に示すように、各サブ画素には、画素電極４ＰＩＸに接続された画素トランジスタ４ＴＦＴと、画素トランジスタ４ＴＦＴを制御するためのゲート線Ｇ、画素トランジスタ４ＴＦＴを介して画素電極へ映像信号を入力するためのデータ線Ｄ、共通電極４ＣＯＭが設けられる。図６に示すサブ画素４Ｓとサブ画素４Ｓ′は共通のデータ線に接続する画素対となる。この１本のデータ線を挟み配置されたＹ軸方向に並ぶ２個のサブ画素対を「上下隣接画素対」と称する。上下隣接画素対を構成する２個のサブ画素４Ｓ、４Ｓ′がそれぞれ有するスイッチング手段は、２つのサブ画素に挟まれたデータ線に共通に接続され、かつ異なるゲート線によって制御される。

上下隣接画素対を構成する各サブ画素は上下隣接画素対における中心点Ｏに対して相互に点対称の関係に配置されることが望ましい。画素レイアウトは、図３に示す表示パネル２のように、表示単位の中心点、及び上下画素対の中心点において点対称な画素レイアウト構造となっている。また、表示単位の中心点を通りＸ軸と平行な線分、及び上下画素対の中心点を通りＹ軸と平行な線分に対して線対称な画素レイアウトとなっている。

図６に示すように、各サブ画素において画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭの間には蓄積容量Ｃｓｔが設けられ、画素容量Ｃｌｃが液晶層５側に形成される。すなわち、蓄積容量Ｃｓｔは画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭの間の絶縁層９４を介して形成される容量であり、画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭの間の電界により配向制御された液晶分子の配向状態を保持する役割を果たす。画素容量Ｃｓｔは液晶容量Ｃｌｃに応じて設定すれば良く、画素電極と共通電極の重畳する面積、画素電極と共通電極の層間膜の厚みや誘電率を変更することにより適宜調整することができる。

図７は、第１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の平面図である。夫々のデータ線Ｄはデータドライバ２２に接続され、データドライバ２２から出力された表示信号が所定のタイミングでデータ線Ｄに供給される（図示せず）。また、ゲート線Ｇはゲートドライバ２３に接続され、所定のタイミングでゲート信号が供給される。データドライバ２２とゲートドライバ２３は、表示信号とゲート信号を同期させて、表示画面２０に設けられた各画素へ供給する役割を果たす。

画素トランジスタ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がコンタクトホール４ＣＯＮＴ１を介してデータ線Ｄに接続され、他方が別のコンタクトホール４ＣＯＮＴ２を介して画素電極４ＰＩＸに接続される（図示せず）。本発明においては、画素電極が接続された方の電極をソース電極、データ線Ｄに接続された方の電極をドレイン電極と呼称するものと定める。そして、画素トランジスタ４ＴＦＴのゲート電極は、ゲート線Ｇに接続される。

（素子断面の構造）
画素トランジスタ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ＰＭＯＳ型の薄膜トランジスタであるが、これに限定されずＮＭＯＳ型の薄膜トランジスタも同様に適用可能である。

ポリシリコン画素トランジスタ４ＴＦＴのポリシリコン層は、例えば、ＴＦＴ基板２ａ上の下地膜９０として酸化シリコン層を形成し、続いて、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することにより、形成される。アモルファスシリコンを多結晶化する手段として、熱アニール法やレーザアニール法が用いられる。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。このため、レーザアニール法を使用すると、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。本実施形態ではガラス基板に対してエキシマレーザのスキャン向をＹ軸方向としている。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。

次に、ポリシリコン層の上にゲート絶縁層となる第１の層間膜９１として酸化シリコン層を形成し、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としては、感光性レジストを使用する光パターニングの手法が適用できる。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。

次に、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、これらをパターニングして、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、第２の層間膜９２として酸化シリコン層と窒化シリコン層を形成し、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。

次に、第３の層間膜９３として窒化シリコン層または有機平坦化膜層を成膜し、適宜パターニングした後に第１の制御電極層４１としてＩＴＯ（Ｉｎｄｕｍｅ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜を成膜し、パターニングする。第１の制御電極層４１はパターニングにより画素電極４ＰＩＸとなる。

次に、第４の層間膜９４として窒化シリコン膜または有機平坦化層等の絶縁膜を成膜し、適宜パターニングした後に第２の制御電極層４２としてＩＴＯ（Ｉｎｄｕｍｅ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜を成膜し、パターニングする。第２の制御電極層４２はパターニングにより共通電極４ＣＯＭとなる。

これにより、薄膜トランジスタを有する画素構造を形成することができる。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。

図５に示すように、下地膜９０は平均的な膜厚がｔ０からなる絶縁体であり、第１の層間膜９１は平均的な膜厚がｔ１からなる絶縁体であり、第２の層間膜９２は平均的な膜厚がｔ２からなる絶縁体であり、第３の層間膜９３は平均的な膜厚がｔ３からなる絶縁体であり、第４の層間膜９４は平均的な膜厚がｔ４からなる絶縁体である。

図２に示すように、ゲート線Ｇと共通電極４ＣＯＭとの間に生じる容量は、第２の層間膜９２、第３の層間膜９３、第４の層間膜９４を介して構成され、ゲート線Ｇと共通電極４ＣＯＭとの距離は、ｔ２＋ｔ３＋ｔ４である。また、図５に示すように、ゲート線Ｄと共通電極４ＣＯＭとの間に生じる容量は、第３の層間膜９３、第４の層間膜９４を介して構成され、データ線Ｄと共通電極４ＣＯＭとの距離は、ｔ３＋ｔ４である。すなわち、共通電極４ＣＯＭと夫々の配線間に生じる単位面積あたりの容量を比較すると、共通電極４ＣＯＭとゲート線Ｇの間に形成される単位面積当たりの容量Ｃｇｃは、共通電極４ＣＯＭとデータ線Ｄの間に形成される単位面積当たりの容量Ｃｄｃより小さく設定され、ゲート線Ｇの負荷容量を低減した構造である。とくに本実施形態における表示パネル２は、ゲート線数が視点数に応じて設定されるため、ゲート線数の増加により１走査期間が小さくなる傾向がある。このような複数視点を有する表示パネルにおいては、ゲート線Ｇの負荷容量を低減することが重要である。

図２及び図３、図５に示すように、データ線Ｄは隣接する画素電極４ＰＩＸの間に設けられており、平面視した場合にデータ線Ｄと画素電極４ＰＩＸが相互に重ならないように配置される。また、ゲート線Ｇにおいても同様である。これにより、ゲート線Ｇ、データ線Ｄと、画素電極４ＰＩＸとの間に生じる容量性カップリングを低減することができる。さらに、ゲート線Ｇ、データ線Ｄと画素電極４ＰＩＸとの容量性カップリングを低減するためには、第３の層間膜９３の膜厚を大きくすることが望ましい。また、画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭとの間に存在する画素容量Ｃｌｃを保持するためには所定以上の蓄積容量に設定する必要があり、蓄積容量を大きくするには第４の層間膜９４の膜厚を小さくすることが望ましい。すなわち、第３の層間膜９３の膜厚ｔ３を第４の層間膜９４の膜厚ｔ４より大きくすることで、容量性カップリングの低減と画素容量の確保を同時に実現することができる。第３の層間膜９３には有機層間膜を用いて平坦化機能を有してもよい。平坦化することにより液晶分子の初期配向状態を向上して黒表示時の光漏れを低減し、表示性能を高品質化することができる。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る画像表示装置の駆動方法、とくに駆動時の極性について説明する。図８は、本実施形態に係る画像表示装置において各画素の極性を示す平面図である。本実施形態において、画像表示装置１への入力信号は図９に示すようなドット反転駆動を用いて駆動される。図９（Ａ）は奇数フレームにおける駆動極性を示し、図９（Ｂ）は偶数フレームにおける駆動極性を示す。

図９に示すようにドット反転駆動は、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。

図８を参照して具体的に説明するが、これはあるフレームにおいて、ドット反転駆動の結果実現される各画素の極性を示したものである。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には負極性の表示データが伝送され、データ線Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６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、Ｇ６、Ｇ８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。

図８に示すように、右眼用画素４Ｒから構成される画素群は、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２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ように見える。

本実施形態においては、各画素への表示データの書き込み時に、共通電極４ＣＯＭの電位変動を抑制することができる。これは、共通電極４ＣＯＭには、ある１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みされる画素だけでなく、負極性の表示データが書き込まれる画素が接続されているからである。また、ある１視点に対応する列に着目すると、１つのゲート選択期間において正極性または負極性のうち一方の極性がある１視点に対応する列のうち半分のサブ画素に書込まれる。そして、次のゲート選択期間において前ゲート選択期間で書込まれた極性と異なる他方の極性が残りの画素に書込まれる。これにより、蓄積容量線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、高品質な表示を実現することができる。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、２ラインドット反転効果、各蓄積容量線の電位変動抑制効果を実現でき、低コストに高画質表示を実現することができる。

図８に示すように台形下底部でＹ軸方向に隣接するサブ画素は同じ極性となる。このＹ軸方向に隣接するサブ画素は互いに同極性であるため、隣接画素への電界漏れを低減することができる。Ｙ軸方向に隣接する画素は配色の異なる画素であり、台形底辺部に色境界部が配置される。そのため、配色の異なる隣接画素への電界漏れを低減することにより表示色の混色を防ぐことができる。

正極性、及び負極性は、共通電極４ＣＯＭの基準電位Ｖｃｏｍに対する画素電極の電位を示している。また、ドット反転駆動における基準電位としては、例えばグランド付近の電位を挙げることができる。しかし厳密には、共通電極電位は薄膜トランジスタ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、適宜調整すればよい。

図５に示すように、表示パネル２の主基板２ａと対向基板２ｂとの間には、液晶層５が挟持されている。液晶層５は、誘電率異方性が正であるポジ型液晶分子５１からなる液晶材料であり、画素電極４ＰＩＸと共通電極４ＣＯＭの電位差がゼロのときにホモジニアス配向となる。本実施形態では、誘電率異方性が正の液晶材料を適用した構成について作用効果を説明するが、誘電率異方性が負の液晶材料でも同様の効果が得られる。

このポジ型液晶分子５１の配向状態は、画素電極４ＰＩＸ、及び共通電極４ＣＯＭ間に電位差がない初期状態において、液晶分子の長軸方向がＹ軸に対して角度＋（９０―θ）度回転した方向となるようによう配向処理されている（図４の右下参照）。即ち、共通電極４ＣＯＭのスリット延伸方向と初期配向の方向とのなす角度がθとなる。この初期配向方位をθＬＣ方向と称する。一例では角度θを８度と設定した。なお、上述の偏光板は、液晶表示装置１の両面側に配置された２枚のうち１枚が、その吸収軸を液晶分子の長軸方向に合わせて配置され、この偏光板と吸収軸が直交配置するようにして、もう１枚の偏光板が配置されている（図１の右下参照）。すなわち、表示パネル２はノーマリブラックの液晶表示パネルである。

主基板２ａと対向基板２ｂとの間隙、即ちポジ型液晶分子５１からなる液晶層５の厚さｄは一例として４μｍに設定されている。液晶分子５１からなる液晶層５の厚さを本実施形態ではセルギャップと称する。セルギャップはリタデーションΔｎｄに応じて適宜設定すればよい。

共通電極４ＣＯＭのＹ軸方向のスリット電極幅Ｗ１は３μｍ、Ｙ軸方向のスリット開口隔Ｓは、５μｍに設定されている。上述のように、本実施形態でのセルギャップは４μｍに設定されている。すなわち、本実施形態では、セルギャップｄがスリット電極幅Ｗ１より大きくスリット開口幅Ｓより小さい構成であり、Ｗ１＜ｄ＜Ｓの関係を満たすものである。また、スリット電極幅とスリット開口幅のピッチ、すなわち、スリットピッチＳ＋Ｗ１は８μｍであり、Ｓ＋Ｗ１＝２×ｄに設定される。

スリットピッチが大きくなると、フリンジ電界を効率的に生成することができず、電極上層の電界が弱くなるため液晶層の透過率分布においてスリット配列方向の透過率変動が大きくなる。また、フリンジ電界を効率良く利用するためには主基板２ａ界面側において集中的に液晶分子を動作する必要がある。主基板２ａ界面付近の液晶分子を均一に動作させるためにはスリットピッチがｄ＜Ｓ＋Ｗ１＜３×ｄの範囲であることが望ましい。

図４に示すように、Ｙ軸方向に隣接するサブ画素間の境界に設けられた共通電極４ＣＯＭのＹ軸方向の幅を電極幅Ｗ２、Ｗ３と定義する。電極幅Ｗ２は台形下底部分に配置された共通電極４ＣＯＭの幅を示し、電極幅Ｗ３は台形上底部に配置された共通電極４ＣＯＭの幅を示す。電極幅Ｗ２、及び電極幅Ｗ３はセルギャップより大きく設定される。台形画素下底部分に配置された共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ２は８μｍであり、台形画素上底部分に配置された共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ３は２０μｍである。すなわち、Ｗ２＝２×ｄ、Ｗ３＝５×ｄである。

図４に示すように、Ｘ軸方向に隣接するサブ画素間の境界では蛇行配線部に沿ってスリット端部が配置される。このスリット端部は蛇行配線の延伸方向に沿った斜辺を有し、斜辺はＸ軸方向へ隣接するサブ画素間で向かい合うように配置されている。この斜辺間の距離をＸ軸方向へ隣接するサブ画素間における共通電極幅Ｗ４と定義する。共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ４はセルギャップより大きく設定される。本実施形態において台形斜辺部に配置された共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ４は６μｍである。

電界に応じて液晶分子の集団が変形するとき、広がり（ｓｐｌａｙ：スプレイ）、ねじり（ｔｗｉｓｔ：ツイスト）、曲がり（ｂｅｎｄ：ベンド）の夫々の歪みに対するスプレイ弾性定数Ｋ１１、ツイスト弾性定数Ｋ２２、及びベンド弾性定数Ｋ３３に応じて弾性力が作用する。

ポジ型液晶分子５１は、一例として、波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎが０．１、誘電率異方性Δεが１３．４、液晶の配向ベクトルに平行な方向の誘電率が１７．３、弾性定数がＫ１１＝１２．１［ｐＮ］（ピコニュートン）、Ｋ２２＝６．６［ｐＮ］、Ｋ３３＝１８．１［ｐＮ］なる物性値を有する。この液晶分子は、ツイスト弾性定数Ｋ２２がベンド弾性定数Ｋ３３よりも小さく、ツイスト変形が容易となっている。

市販の液晶配向シミュレータを使用して、液晶分子の挙動と電界分布を検証した。本実施形態における液晶層の配向計算には、２次元だけでなく３次元のシミュレーションが必要であり、３次元の配向計算が可能なシミュレータの１つであるＬＣＤ−ＭＡＳＴＥＲ（Ｓｈｉｎｔｅｃｈ製）を使用した。

図１０に液晶配向シミュレータより計算したＸＹ平面の透過率分布図を示す。図８に示す駆動極性分布に従ってピクセル４の各画素電極４ＰＩＸに印加する電圧値を設定した。すなわち、図４に示すピクセル４の画素電極において、画素電極４ＰＲ１、４ＰＬ１、４ＰＬ２が正極性であり、画素電極４ＰＲ２、４ＰＲ３、４ＰＬ３は負極性の状態である。共通電極４ＣＯＭの基準電位Ｖｃｏｍを０［Ｖ］とし、負極性にはＶｎ＝−４［Ｖ］、正極性にはＶｐ＝＋４［Ｖ］の印加電圧を設定している。図１０では白い部分ほど透過率が高い領域であり、黒い部分ほど透過率が低い領域であることを示している。なお、計算は１フレーム期間におけるある極性状態について計算した結果であるが、前述の駆動方式のようにフレーム期間毎に極性が反転するため、実際の駆動は、奇数フレームと偶数フレームで平均化された透過光が観察される。

シミュレーション結果について以下に詳しく説明する。

図１１は線分Ｙ−Ｙ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果であり、線分Ｅ−Ｅ′、Ａ−Ａ′、Ｄ−Ｄ′断面を模式的に示した図である。図１４は本発明の第１の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線分Ａ−Ａ′の断面において液晶分子の動作を示す模式図である。

図１６は線分Ａ−Ａ′、線分Ｂ−Ｂ′、線分Ｃ−Ｃ′、線分Ｄ−Ｄ′において、各線分の中央における液晶分子が動作するＸＹ平面内の回転方向を示す模式図である。図１６（Ａ）において点線はデータ線Ｄの延伸方向に沿った線であり、線分Ａ−Ａ′と直交している。また、図１６（Ｂ）、（Ｃ）において点線はゲート線Ｇの延伸方向である蛇行方向Ａまたは蛇行方向Ｂに沿った線であり、各々の点線は線分Ｂ−Ｂ′、線分Ｃ−Ｃ′と直交している。点線と線分の交差する中心点に棒状の液晶分子５１を図示してその長軸方向を示している。また、液晶分子の長軸方向において、初期配向方向７０と、電界の向きに応じた液晶分子の回転方向を示している。

図１６（Ａ）においては、画素電極と共通電極の間のフリンジ電界によりスリット長手方向と直交する方向へ基板面と平行な電界成分Ｅ１、及びＥ１′が生じる。図１６（Ｂ）においては、蛇行配線方向に沿って隣接して配置された異極性の画素電極４ＰＩＸ間で蛇行配線方向と直交する方向に電界Ｅ２が生じる。図１６（Ｃ）においては、蛇行配線方向に沿って隣接して配置された画素電極４ＰＩＸが同じ極性であるため蛇行配線方向と直行する方向に横方向の電界成分は発生しない。図１６（Ｄ）においては、台形画素底辺部の配線方向に沿って隣接して配置された画素電極４ＰＩＸが共通電極４ＣＯＭによって遮蔽され、かつ、離れて配置しているため画素電極４ＰＩＸ間には配線方向と直行する方向に電界は発生しない。

図１１に示すように、等電位線８３による電界分布に応じて液晶ダイレクタ５２が配向変化し、液晶層のリタデーションが可変されて透過率分布５３が得られる。入射光源には、標準光源Ｄ６０を適用している。また、主基板２ａ側の偏光板の吸収軸は液晶ダイレクタ５２の初期配向状態の長軸方向に合わせて配置され、対向基板２ｂ側の偏光板は主基板２ａ側の偏光板と吸収軸が直交配置するように配置されている（図７の右下参照）。

図１４に示すように、画素電極４ＰＬ２と共通電極４ＣＯＭとの間の電位差によりフリンジ電界８１が生じる。フリンジ電界８１における電界成分Ｅ１、Ｅ１′は基板面に平行な電界成分であり、この電界成分は液晶分子５１が面内方向へ回転するためのトルクとして作用し、液晶分子を動作させる。また、フリンジ電界８１はＺ方向へ電界成分を含むため、基板界面に近い液晶分子５１はＺ方向への立ち上がりが生じる。

ここで、基板面と平行な電界成分を横電界と称し、フリンジ電界成分のうち基板面鉛直方向から斜め方向の電界成分を斜め電界と称する。前述のように主に横電界によって液晶分子は配向制御されるが、斜め電界によっても配向制御されることとなる。

図１１に示すように、主基板２ａの共通電極４ＣＯＭ付近では、多少Ｚ軸方向への立ち上がりが見られるものの、その部分の液晶層の厚さは２μｍ、即ち、セルギャップの半分よりも小さい範囲内である。

図１６（Ａ）に示すように、電界Ｅ１又はＥ１′によって動作する液晶分子５１の回転方向は時計回りの回転方向、すなわち、負の方向に回転している。この回転方向を順回転方向と称する。一方、図１６（Ｂ）に示すように、電界Ｅ２によって動作する液晶分子５１の回転方向は反時計回り、即ち、正の回転方向である。この回転方向を逆回転方向と称する。

図１２は線分Ｂ―Ｂ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果であり、図１３は線分Ｃ−Ｃ′断面における液晶ダイレクタの配向と透過率分布を示すシミュレーション結果である。また、図１５（Ａ）は本第１の実施形態に係る表示パネルにおいて表示動作時のＢ−Ｂ′の断面を示す模式図であり、図１５（Ｂ）は本第１の実施形態に係る表示パネルにおいて表示動作時のＣ−Ｃ′の断面を示す模式図である。

図１５（Ａ）に示すように、Ｂ−Ｂ′の領域では共通電極４ＣＯＭと画素電極４ＰＲ２の間にフリンジ電界が生じ、面内方向の電界成分Ｅ３が構成される。同様にして、共通電極４ＣＯＭと画素電極４ＰＬ２の間にもフリンジ電界Ｅ３′が生じる。また、画素電極４ＰＲ２と画素電極４ＰＬ２は正負の異なる極性であるため、画素電極４ＰＲ２と画素電極４ＰＬ２との間に横電界が生じて、面内方向の電界成分Ｅ２により共通電極４ＣＯＭ上の液晶分子が動作する。この横電界成分Ｅ２は共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ２が小さく、液晶分子の誘電率異方性Δεが大きいために共通電極４ＣＯＭの上層を横断する横電界が生じた電界構造となる。この横電界により共通電極４ＣＯＭ上の液晶分子が動作し、共通電極４ＣＯＭ上の透過率を大きく上昇することができる。

図１６（Ｂ）に示すように、電界Ｅ２によって動作する液晶分子５１の回転方向は反時計回り、即ち、正の回転方向である。この回転方向は線分Ａ−Ａ′の液晶分子５１の回転方向と逆の回転方向である。

図１５（Ｂ）に示すように、Ｃ−Ｃ′の領域では共通電極４ＣＯＭと画素電極４ＰＲ３、４ＰＬ３にフリンジ電界が生じ、面内方向の電界成分Ｅ４，Ｅ４′によって液晶分子が動作している。画素電極ＰＲ３と画素電極４ＰＬ３は同極性であり、図１５（Ａ）で示すような異極性の画素電極４ＰＩＸ間に形成された横電界は発生しない電界構造となる。

即ち、前述のように線分Ｃ−Ｃ′では、共通電極の上方に位置する液晶分子はほとんど駆動されないのに対して、線分Ｂ−Ｂ′では共通電極上の液晶分子５１が横電界Ｅ２により駆動している点が異なる。線分Ｂ−Ｂ′では、フリンジ電界Ｅ３、Ｅ３′が形成され、フリンジ電界Ｅ３、Ｅ３′により動作する液晶分子と横電界Ｅ２により動作する液晶分子５１は互いに追従して配向し、同じ方向に回転している。そのため、線分Ｂ−Ｂ′において逆回転方向に動作する液晶分子５１は十分に回転動作して透過率が向上する。また、このドメイン領域はゲート線Ｇの配線幅より大きくなり、サブ画素内の表示領域の一部として機能することができる。

Ｙ軸方向に隣接するサブ画素間の境界に配置された共通電極４ＣＯＭ付近では、フリンジ電界によって駆動する液晶分子が共通電極端に集中し、共通電極４ＣＯＭの中央部の上層においては横又は斜めの電界はほぼ発生しない電界構造となる。このとき、共通電極４ＣＯＭの中央部の液晶層はほぼ初期配向のままの状態となり、この領域では透過率が小さくなるため隣接画素への光漏れを低減することができる。特に、Ｙ軸方向に隣接するサブ画素は配色の境界となるため、隣接画素へ侵入する電界の影響を低減することにより混色による表示劣化を低減することができる。

図１１に示すように、線分Ｅ−Ｅ′に設けられた共通電極４ＰＩＸのＹ軸方向の電極幅はＷ２であり、線分Ｄ−Ｄ′に設けられた共通電極４ＰＩＸの電極幅Ｗ３である。画素電極４ＰＬ１と画素電極４ＰＬ２は同じ極性の電圧が印加される画素電極であり、線分Ｅ−Ｅ′において共通電極を挟んでＹ軸方向に隣接している。また、画素電極４ＰＬ２と画素電極４ＰＬ３は、相互に異なる電圧が印加される画素電極であり、線分Ｄ−Ｄ′において共通電極を挟んでＹ軸方向へ隣接している。共通電極幅Ｗ３はＷ２より大きく設定されている。即ち、同じ極性からなる画素電極間に配置された共通電極４ＣＯＭの幅Ｗ２は、異なる極性からなる画素電極間に配置された共通電極の幅Ｗ３より小さく設定されている。

図１１に示すように、線分Ｄ−Ｄ′において隣接する画素電極は相互に異なる極性となる。また、線分Ｄ−Ｄ′では共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ３を電極幅Ｗ２より大きく設定し、共通電極幅Ｗ３の下層に薄膜トランジスタ及びデータ配線を設けている。これにより画素トランジスタ及びデータ線から漏れた電界を遮蔽することができる。また、線分Ｄ−Ｄ′では共通電極４ＣＯＭの幅を大きくすることにより隣接画素間が異なる極性となっても隣接する画素への電界の影響を相互に低減することが可能である。このようにして、線分Ｄ−Ｄ′における共通電極４ＣＯＭの電極上では液晶分子５１が動作することなく、ほぼ初期配向のままの状態となる。一方、線分Ｅ−Ｅ′において隣接する画素電極は相互に同じ極性となる。線分Ｅ−Ｅ′における共通電極４ＣＯＭの電極幅Ｗ２は共通電極幅Ｗ３より小さく設定され、共通電極幅Ｗ２の下層にはデータ配線のみが設けられる。この線分Ｅ−Ｅ′においては共通電極４ＣＯＭの幅が小さいものの隣接する画素間の極性が同極性であるため、隣接する画素へ電界の影響を低減することができる。これにより共通電極４ＣＯＭ上では液晶分子５１は動作することなく、ほぼ初期配向のままの状態となる。したがって、線分Ｄ−Ｄ′及び線分Ｅ−Ｅ′における共通電極４ＣＯＭの構造により、画素薄膜トランジスタやデータ配線から漏れる電界を遮蔽し、かつ、Ｙ軸方向へ隣接する画素間の電界の影響を相互に低減し、かつ、効率的なレイアウトにより高開口率化を図ることができる。

ここで、液晶ダイレクタの動作に着目して説明する。図１１に示す線分Ｅ−Ｅ′及び、Ｄ−Ｄ′の共通電極上において液晶ダイレクタはほぼ初期配向のままであり、共通電極上の透過率が小さいままである。線分Ｅ−Ｅ′における共通電極は同じ極性からなる画素電極に挟まれているため、共通電極４ＣＯＭ付近に設けられたスリット端部ではフリンジ電界が支配的に発生し、共通電極４ＣＯＭ上ではそのフリンジ電界による僅かな縦電界が発生しているだけである。線分Ｄ−Ｄ′における共通電極４ＣＯＭは異なる極性からなる画素電極に挟まれているため電極上に僅かな横電界が発生しているが、液晶ダイレクタ５２が配向変形する程の強さはない。その結果、共通電極４ＣＯＭ上の液晶ダイレクタは初期配向からほぼ動作することなく、透過率が小さくなっている。

また、上記の構成に対して以下のように表現することができる。異なる極性からなる画素電極間では、画素電極と共通電極のＹ軸方向の重なり幅を大きくして蓄積容量を得ると同時に、一方のサブ画素の画素電極から発生した電界が隣接するもう一方のサブ画素に及ぶことがないように設定し、また、同じ極性からなる画素電極間では画素電極と共通電極のＹ軸方向の重なり幅を小さくして高開口率化を図っている。

線分Ｂ−Ｂ′、線分Ｃ−Ｃ′では、Ｇ線の上層に共通電極４ＣＯＭが設けられ、Ｇ線からの電界を共通電極４ＣＯＭ、及び画素電極４ＰＩＸにより遮蔽することができる。

（ＸＹ平面における電界分布の説明）
図１７に主基板２ａ界面よりＺ軸方向へ所定の距離離れたＸＹ平面の電界分布を示す。なお、主基板２ａの界面をＺ＝０μｍしたときの対向基板２ｂの界面はＺ＝４．０μｍであり、各平面図は（Ａ）Ｚ＝０．５μｍ、（Ｂ）Ｚ＝２．０μｍ、（Ｃ）Ｚ＝３．５μｍにおけるＸＹ平面の等電位分布を示している。（Ａ）から（Ｃ）の順に主基板２ａ側から対向基板２ｂ側界面に向かい、（Ｂ）における平面図が主基板２ａと対向基板２ｂの界面の中央に位置する。なお、図においては、色の濃い部分が負極性を示し、色の薄い部分が正極性を示している。

図１７に示すようにＸＹ平面内の電界成分に着目すると、サブ画素内のフリンジ電界８１は主基板２ａ側の界面に近い領域で最も大きくなり、対向基板２ｂ側、即ち主基板側の界面から離れるにつれて小さくなっている。また、Ｘ方向に隣接するサブ画素間の横電界Ｅ２は、主基板２ａ側で小さく、セルギャップ中央より対向基板２ｂ側で大きくなっている。

図１７に示す液晶層におけるＸＹ平面の電界分布は、主基板２ａ側では共通電極４ＣＯＭと画素電極４ＰＩＸの間に形成されたフリンジ電界による横電界成分Ｅ１が大きく、対向基板２ｂ側では同層の画素電極による横電界Ｅ２が大きくなることを示す。

線分Ｂ−Ｂ′における共通電極４ＣＯＭ上の液晶分子が配向変形して蛇行配線部の透過率が向上する第１の理由としては、共通電極４ＣＯＭの上層に強い横電界層が形成されていることが挙げられる。この電界層の起源は、共通電極４ＣＯＭと画素電極４ＰＩＸとの間に生じるフリンジ電界ではなく、同一平面に隣接して配置された異極性の画素電極間の電位差により誘起された横電界である。すなわち、この横電界は同一面内の電極間で生じた電界であり、フリンジ電界と異なり、ほぼ基板面と平行な横電界成分で構成される。斜め方向の電界成分からなるフリンジ電界では液晶分子が基板法線方向へ僅かに立ち上がりを生じる。一方、同一面内の電極間で生じた横電界では基板法線方向へ立ち上がることなく、基板面に平行なトルクを効率的に液晶分子５１へ作用させることができる。また、この横電界は正極と負極に生じる電位差であることから線分Ａ−Ａ′のスリット電極部に生じるフリンジ電界と比較しても十分に強い電界となる。

このような横電界は、斜め方向の電界成分を含むフリンジ電界と異なり、ほぼ横電界のみから構成され、実質的にＩＰＳ方式に近い液晶配向状態となる。

第２の理由として、上述の横電界成分Ｅ２は線分Ｂ−Ｂ′におけるフリンジ電界の横電界成分Ｅ３、Ｅ３′と略平行な方向であり、横電界成分Ｅ２により動作した液晶分子５１と、フリンジ電界Ｅ３、Ｅ３′によって動作した液晶分子５１とが、共通の方向に回転し、相互に追従しながら配向変形することが挙げられる。図１７に示すようにフリンジ電界の横電界成分Ｅ３、Ｅ３′は主基板２ａ側で強くなっているが、セルギャップ中央部において横電界Ｅ２とフリンジ電界の横電界成分Ｅ３、Ｅ３′が同一面内で相互に共存している。すなわち、横電界Ｅ２により動作した液晶分子５１と主基板側２ａ側のフリンジ電界により動作した液晶分子５１は同じ方向に追従しながら配向変形し易いことを示している。このようにして配向変形した液晶分子５１はエネルギー的に安定な配向状態となり、電極幅以上に大きいドメイン領域を形成する。このドメイン領域は静電気や表示パネルに印加さえる応力に対して不安定に変形することがなく、高い信頼性を得ることができる。

液晶分子５１は、正極と負極の電位差による電界が生じた非常に強い横電界によって駆動される。この横電界の強さは、画素電極間に設けられた共通電極幅Ｗ４によって調整することができる。この強い横電界と、液晶分子５１の誘電率異方正Δεによって液晶分子５１が十分に動作する程のトルクが発生している。また、共通電極はゲート配線から漏れる電界を遮蔽する効果を有しており、安定して横電界Ｅ２を形成することができる。

液晶分子５１に作用するトルクは、主に液晶分子５１の誘電率異方性Δｎ、面内方向の電界成分Ｅの向きと強さ、液晶分子５１の初期配向方向θによって決まる。台形斜辺部の画素電極間における電界成分の向きは、蛇行方向Ａ、及び蛇行方向Ｂの傾斜角度φによって設定される。蛇行方向Ａ、及び蛇行方向Ｂの傾斜角度φを変更することにより、線分Ｂ−Ｂ′における電圧−透過率特性を適宜調整することができる。

なお、本実施形態におけるポジ型液晶分子５１のように、液晶分子のツイスト弾性定数Ｋ２２をベンド弾性定数Ｋ３３よりも小さくすることで、ツイスト変形時の自由エネルギーを小さくできるため、電極上の液晶分子は、電極間の液晶分子に追従してよりツイスト変形し易くなる。これにより、電極上の液晶層の透過率をより効率的に向上できる。

一方で、電極上の液晶配向状態は、対向基板２ｂの界面付近では電極間と同様に初期配向のままであるが、対向基板２ｂから離れるに従い電極間と同様にＹ軸方向に配向している。

図１８は、Ｙ軸方向の平均透過率についてＸ方向への透過率変動を示す分布図である。

線分Ｂ−Ｂ′断面のドメイン領域におけるＹ軸方向の平均透過率は、線分Ｃ−Ｃ′断面のドメイン領域におけるＹ軸方向の平均透過率と平均化されることにより、第１の光学主軸３３と第２の光学主軸３４におけるＹ軸方向の平均透過率と実質的に等しくなる。このように、線分Ｂ−Ｂ′断面のドメイン領域と線分Ｃ−Ｃ′断面のドメイン領域が相互に補償し合うことにより画像分離境界部における透過率を向上し、主観的に許容できる程度に３Ｄモアレを低減することができる。

図１９は、線分Ｙ−Ｙ′断面、線分Ｂ−Ｂ′断面のドメイン領域における各線分方向の平均透過率の電圧−透過率特性を示すシミュレーション結果である。線分Ｙ−Ｙ′では、ある電圧においてＸＹ平面の透過率分布を計算し、前述のＹ軸方向の平均透過率と同様にして、特定のＸ位置に対してあるＹ軸距離の範囲でＹ軸位置毎の透過率を積分し、Ｙ軸距離の範囲で割ることにより平均透過率を求めた。各電圧における平均透過率を算出することにより、電圧−透過率特性を求めることができる。また、線分Ｂ−Ｂ′においては線分Ｂ−Ｂ′の中央部に生じるドメイン領域において同様の計算を行い、電圧−透過率特性を算出した。

線分Ｙ−Ｙ′のドメイン領域では、線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域より低電圧における立ち上がりが小さく、線分Ｙ−Ｙ′における電圧―透過率特性は５．５［Ｖ］程度で最大ピークとなる。一方で、線分Ｂ−Ｂ′の透過率は低電圧の立ち上がりが大きく、単調に増加している。線分Ｙ−Ｙ′と線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域における電圧―透過率特性は、低電圧側の特性が異なるものの、３．６Ｖと５．５Ｖで互いにクロスしており、この電圧範囲（３．６Ｖ−５．５Ｖ）においては互いにほぼ同じ値になっている。

図２０は、画素電極に中間調の電位を印加した場合のＸＹ平面の透過率分布図の一例である。一例として、画素電極の電圧Ｖｐ＝±２．５［Ｖ］に設定した場合の計算結果である。図１０に示すＸＹ平面の透過率分布図を見ると、線分Ｙ−Ｙ′と線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域は双方の透過率が高くなっているが、図２０に示すＸＹ平面の透過率分布図では線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域における透過率が局所的に線分Ａ−Ａ′のドメイン領域より大きくなっていることがわかる。中間電圧では線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域と線分Ｃ−Ｃ′のドメイン領域の透過率差が大きい。そのため、Ｘ方向に隣接するサブ画素の境界においてＹ軸方向の平均透過率をとると、線分Ｂ−Ｂ′のドメイン領域の透過率の占める割合が大きくなっている。

このように、実験結果と計算結果から、画素電極４ＰＩＸ、及び共通電極４ＣＯＭは透明電極であるために共通電極のスリット開口部以外の領域も光を透過し、さらにスリット端部では各々のドメイン形成による透過率分布を得ることが分かった。そのため、図３、及び図４に示す様な開口部の大きさだけで規定される非重なり領域Ｘ１、重なり領域Ｘ２、またはスリット開口部の非重なり領域ＳＸ１、重なり領域ＳＸ２では、光が表示パネル２を透過した際の３Ｄクロストークを正確に表現できないことがわかった。したがって図１０に示すような液晶層透過率分布における非重なり領域ＰＸ１、重なり領域ＰＸ２を規定することにより、表示パネル２の画素構造と立体光学特性の関係を明確に表記することができる。

図１０に示すようにＸＹ平面の透過率分布を濃淡で示すと台形画素の斜辺近傍において濃淡の変化が大きく変動し、いくつかのドメイン領域に分かれている。色の薄い（明るい）領域に挟まれた色の濃い（暗い）境界がドメイン領域の境界部であり、この境界近傍で液晶層の透過率分布は大きく変化する。色の薄い領域のうち、ＸＹ平面全体の平均透過率より相対的に大きい透過率領域を高透過率ドメイン領域と定義すると、表示単位４Ｕ内では、主に、液晶層が右眼用画素４Ｒの画素電極と共通電極によるフリンジ電界によって配向した高透過率ドメイン領域５４ａと、液晶層が左眼用画素４Ｌの画素電極と共通電極によるフリンジ電界によって配向した高透過率ドメイン領域５４ｂと、液晶層が左右画素の画素電極間で生じる横電界によって配向した高透過率ドメイン領域５４ｃが存在する。また、表示単位４Ｕ′内には、高透過率ドメイン領域５４ａ′と高透過率ドメイン領域５４ｂ′が存在する。

各々の高透過率ドメイン領域は、実質的に同じ回転方向に配向した液晶ダイレクタが連続的に分布した領域となっている。そのため互いに異なる回転方向に配向したドメイン領域間の境界部では、液晶ダイレクタの向きが不連続になり、暗い領域となっている。

一例では、数ピクセルにわたって平均化したＸＹ平面全体の平均透過率が５０％の場合、連続的に透過率が５０％を超える１つの領域を高透過率ドメイン領域としている。これら高透過率ドメイン領域のうち、高透過率ドメイン領域５４ａと高透過率ドメイン領域５４ｂとの２つの領域がＹ軸方向に互いに重なる領域を透過率重なり領域ＰＸ２とし、また、２つの領域がＹ軸方向に互いに重ならずになる領域を透過率非重なり領域ＰＸ１とする。この２つの高透過率ドメイン領域５４ａ、５４ｂの間には、高透過率ドメイン領域５４ｃが表示単位毎の電界構造に応じて配置される。また同様にして、透過率重なり領域ＰＸ２は高透過率ドメイン領域５４ａ′と高透過率ドメイン領域５４ｂ′との２つの領域がＹ軸方向に互いに重なる領域に設けられ、この２つの高透過率ドメイン領域５４ａ′、５４ｂ′間には左右画素の画素電極間で生じる横電界によって配向した液晶分子の高透過率ドメイン領域は存在しない。

これよりサブ画素のＸ軸方向のピッチＰｘは以下の関係式（４）が成り立つ。

図１７の電界分布は図３に示す電極構造と図８に示す極性分布によって構成した表示単位内の電界構造を示しており、この電界構造によって配向制御された液晶分子が図１０に示す表示単位毎の各ドメイン領域を形成する。さらに、夫々のドメイン領域は画面を直視した場合に視点画素間の境界線４３又は表示単位間の境界線４４を跨ぐように配置される。開口非重なり領域Ｘ１及びスリット非重なり領域ＳＸ１における電界構造によって配向制御された液晶層の透過率分布は透過率非重なり領域ＰＸ１に対応し、開口重なり領域Ｘ２及びスリット重なり領域ＳＸ２における電界構造によって配向制御された液晶層の透過率分布は透過率非重なり領域ＰＸ１に対応する。したがって、開口非重なり領域Ｘ１、スリット重なり領域ＳＸ１、透過率重なり領域ＰＸ１、開口非重なり領域Ｘ２、スリット非重なり領域ＳＸ２、透過率非重なり領域ＰＸ２、は各々が相互に相間した領域であり、各々の領域を制御することにより、表示単位における縦透過率のＸ方向への変動を抑制することができる。

ここで、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詳述する。本実施形態においては、画像振分手段は、左眼用画素と右眼用画素が配列する第１の方向、すなわちＸ軸方向に沿って、各画素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、図２１を使用して説明する。

レンチキュラレンズ３の主点、すなわち頂点と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となり、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。

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からなる表示画素の中心と、Ｘ軸方向における表示パネル２の端に位置する表示画素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。

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（５）乃至（１３）が成立する。

前述のようにまず画像振分効果を最大限に発揮する場合について考える。これはレンチキュラレンズ３の頂点と画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズの焦点距離ｆと等しく設定した場合である。これにより、下記数式（１４）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（１５）により求まる。

上記のパラメータについてまとめると、画素の配列ピッチＰは表示パネル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は表示装置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、レンズと画素との距離Ｈは、各画素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、レンズと画素との距離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、左右の画素の像がぼやけて、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。

まず、レンズの分離作用が存在する範囲において曲率半径範囲の最小値を算出する。図２２（Ａ）に示すように、分離作用が存在する範囲における曲率半径範囲の最小値を求めるためには、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（１６）が成立し、焦点距離の最小値ｆｍｉｎを求めることができる。

次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式（１５）を使用して、曲率半径の最小値ｒｍｉｎは、下記数式（１７）のように求めることができる。

次に、最大値を算出する。図２２（Ｂ）に示すように、分離作用が存在する範囲において最大値を求めるためには、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。

これより、下記数式（１８）が成立し、焦点距離の最大値ｆｍａｘを求めることができる。

次に焦点距離から曲率半径を算出する。数式（１５）を使用して、曲率半径の最小値ｒｍａｘは、下記数式（２０）のように求めることができる。

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（１７）及び数式（１９）により示される下記数式（２０）の範囲に存在する必要がある。

なお上記説明においては、左眼用画素と右眼用画素とを有する２視点の立体画像表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｎ視点方式の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、表示単位ピッチＰｕとサブ画素ピッチ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の領域に含まれる画素数を、２ｍ個からＮ×ｍ個に変更すればよい。

本実施形態の構成において、更なる高画質化を実現するためには、縦透過率を横方向の位置によらず、完全に一定とするのが好ましい。しかしながら、特に台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、完全に縦開口率を一定にするのが難しい。そこで、本実施形態においては、図２２に示すように、レンズの焦点を画素面からずらして配置することにより、この遮光部の加工精度に起因する影響を低減して、高画質化が可能となる。上述のように、レンズの焦点を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「デフォーカス効果」と呼称する。また、ぼかすことのできる有効領域、すなわち、デフォーカス幅を「スポット径ＳＰ」と称する。本実施例においては、画像分離方向、すなわち、Ｘ軸方向へ有効にぼかすことのできるデフォーカス幅がスポット径ＳＰとなる。スポット径の大きさはレンズ焦点の位置からの距離に応じて決まるため、レンチキュラレンズシートや、対向基板２ａ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。

レンチキュラレンズシート３は前記右眼用の画像を表示する画素から出射された光を観察者の右眼に向けて出射するとともに、前記左眼用の画像を表示する画素から出射された光を前記観察者の左眼に向けて出射して観察者の立体視が可能な領域を構成する。観察者の右眼及び左眼の中点が所定の領域に位置した場合に立体視が可能な領域を立体可視域とし、前記立体可視域内においてＸ軸方向に沿った長さのうち最長となる位置と光学手段との距離を最適観察距離ＯＤとする。

Ｘ軸方向におけるサブ画素ピッチはＰであり、シリンドリカルレンズ３ａと表示パネル２との間の距離（以下、レンズー画素間距離ともいう）はＨである。レンズ表面から観察距離ＯＤだけ離れた位置に観察面が設定されており、１個の視点画素の拡大投影幅をｅとし、観察者の両眼間隔をＴとする。

本実施形態の画像表示装置は、Ｘ軸方向に隣接するサブ画素間において相互の透過部がＹ軸方向に混ざり合う領域があり、この領域のＸ軸方向の幅、すなわち、透過率重なり領域ＰＸ２に対応した拡大投影幅がＴＸ２、ＴＸ２′となる。ＴＸ２は表示単位４Ｕ内で隣接するサブ画素間において相互の透過部が混ざり合う領域であり、ＴＸ２′はＸ方向へ隣接する表示単位４Ｕ間で相互の透過部が混ざり合う領域である。

両眼は表示単位４Ｕに対応した場合に立体画像を視認することができるため、立体表示を観察する場合は、ＴＸ２は両眼間隔Ｔの内側に配置されることが望ましい。また、サブ画素間の透過部がＹ軸方向に混ざり合わない領域のＸ軸方向の幅、すなわち、透過率非重なり領域ＰＸ１に対応した拡大投影幅がＴＸ１となる。立体表示を観察する場合は、左眼、及び右眼は、夫々ＴＸ１の範囲に配置されることが望ましい。

成人男子の両眼間隔の平均値は６５ｍｍ、標準偏差は±３．７ｍｍであり、成人女子の両目間隔の平均は６２ｍｍ、標準偏差±３．６ｍｍである（Ｎｅｉｌ Ａ．Ｄｏｄｇｓｏｎ，“Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｔｒｅｍａ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｉｎｔｅｒｐｕｐｉｌｌａｒｙ ｄｉｓｔａｎｃｅ”，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．５２９１）。従って、本実施形態に係る画像表示装置を一般成人用に設計する場合は、両眼間隔Ｔの値を６２乃至６５ｍｍの範囲に設定することが適当であり、一例では６３ｍｍとする。また、成人未満の小児における両眼間隔Ｔは、年齢に応じて４５ｍｍ乃至６５ｍｍの範囲に分布する（「３Ｄ映像」Ｖｏｌ．２４ Ｎｏ．４ ２０１０／Ｄｅｃｅｍｂｅｒ 三次元映像のフォーラム Ｐ．１２、又は、３ＤＣ安全ガイドライン ２０１０年４月２０日改訂 国際ガイドラインＩＳＯ ＩＷＡ３）。そのため本実施形態に係る画像表示装置を成人未満、及び成人に適用する場合は、両眼間隔Ｔの値を４５ｍｍ乃至６５ｍｍの範囲に設定することが望ましい。

図２３は本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置において左右の眼で夫々観察される画像の極性分布を示す模式図である。図２３（Ａ）はあるフレーム期間において右眼用画素に出力される極性分布であり、図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）と同じフレーム期間において左眼用画素に出力される極性分布である。図８に示す極性分布は、前述のように画像分離手段によって相互に異なる方向へ振り分けられ、左右の眼に対して、実質的に２Ｈ１Ｖ反転駆動と同等な反転方式となる。このため、本実施形態における画像表示装置では、２Ｈ１Ｖ反転の効果を得ることができ、観察者のフリッカ感を低減することができる。

本実施形態における画素構造とレンズの作用について詳細を説明する。

まず、本明細書における３Ｄモアレの定義についてグラフをもとに説明する。図２４は本発明における表示装置の輝度分布を示すグラフである。横軸はＸＺ面内における画像分離方向を示す角度γ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度としてＸＺ面内における角度方向を示している（図２４左下参照）。縦軸の輝度は、上述の角度方向の輝度分布において平均値を１とした場合の相対的な輝度分布を示している。このグラフ内の特定の点を示す際は、点を示すＸＹ座標（Ｘ，Ｙ）と、角度と相対輝度の組で示す。

角度方向の正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、負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。点線並びに一点鎖線は右眼用画素４Ｒまたは左眼用画素４Ｌのうち片側の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、太線は両方の画素に画像を表示させた場合の輝度分布である。

左眼用画素を黒表示とし右眼用画素を白表示とした表示状態において測定した輝度分布はＬＢＲＷであり、左眼用画素を白表示とし右眼用画素を黒表示とした表示状態において測定した輝度分布はＬＷＲＢである。また、左眼用画素と右眼用画素を白表示とした表示状態において測定した輝度分布はＬＷＲＷであり、左眼用画素と右眼用画素を黒表示とした表示状態において測定した輝度分布ＬＢＲＢである。点線に示す各視点に応じた輝度分布ＬＢＲＷ、ＬＷＲＢの総和は、太線の輝度分布ＬＷＲＷと略等しくなる。なお、図２４に示すグラフの光学測定において、入射光は角度方向に対して略等方的で均一な輝度分布を有する平面光源を用いているため、測定した角度範囲における相対輝度の分布は実質的に角度方向の透過率分布に置き換えることもできる。

本実施形態における画素は、画像分離方向への縦透過率が概ね一定と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透過率が一定とならず、Ｘ方向の観察者位置に対して局所的に輝度変動が生じる場合がある。特に、主基板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、遮光部の影響を受けて輝度変動が生じやすい。また、（Ｘ０，Ｙ０）付近に発生する輝度変動は重なり領域における液晶層の透過率に起因して発生しる。この輝度変動ΔＹｍは３Ｄモアレと呼ばれるものであり、本明細書においては、以下のよう式（２１）、（２２）に定義する。

本明細書において特に説明がない場合は３Ｄモアレの評価指標として上述のΔＹｍを適用する。しかしながら、３ＤモアレΔＹｍは角度方向における変動量によって主観的な見栄えが異なるため、角度方向（図２４のγ軸方向）に対する３ＤモアレΔＹｍの変動量を考慮する場合には、以下の指標ΔＹｍ／ΔＸｍを適用する。

図２１に示すように、右眼の視認範囲ｅＲ、及び左眼の視認範囲ｅＬは以下の式（２４）、（２５）のように定義する。

３Ｄクロストークは以下のように式（２６）、（２７）で定義する。３ＤＣＴ（Ｒ）は右眼領域における３Ｄクロストークであり、３ＤＣＴ（Ｌ）は左眼領域における３Ｄクロストークである。

また、左眼、及び右眼の領域における３Ｄクロストークの最小値を以下のように式（２８）、（２９）で定義する。

上述の式（２６）〜（２９）より算出した３Ｄクロストークについて、所定の３Ｄクロストーク以下となり有効に立体視できる領域を定義する。最適視認距離において、３Ｄクロストークが所定以下となり違和感なく立体視できる領域を有効立体視角Ｖ３Ｄとし、３Ｄクロストークが所定以上となり立体視認性に影響が生じる領域を３Ｄクロストーク角ＶＣＴと称する。

主観評価の結果より、３Ｄクロストークが７．５％以上となる場合に、立体視認性に影響が及ぼすことがわかった。すなわち、３Ｄクロストークの有効立体角Ｖ３Ｄは３Ｄクロストーク７．５％以下となる範囲に設定することが望ましい。

主観評価の結果より、３ＤモアレΔＹｍは３０％以上のときに立体視認性に影響を及ぼすことがわかった。すなわち、３ＤモアレΔＹｍは、０以上３０％以内の範囲に設定することが望ましい。

３ＤモアレΔＹｍは角度方向に対して急激に変動しないことが望ましい。３ＤモアレΔＹｍが角度方向に対して略矩形的に変動した場合、３Ｄモアレが主観的に視認され易くなり、観察者に違和感を与えるためである。前述のレンチキュラレンズの動作とデフォーカス幅を最適化することにより、角度方向に対する３Ｄモアレの変動量ΔＹｍ／ΔＸｍを小さくすることができ、３Ｄモアレによる主観的な違和感を軽減することができる。

図１０に示すようにＹ軸方向に隣接して並ぶ２つの表示単位４Ｕ、４Ｕ′における透過率の補償効果により、縦透過率の画像分離方向への変動量は低減され、その結果、３Ｄモアレが抑制される。すなわち、Ｙ軸方向に配列するデータ線ライン毎のサブ画素により３Ｄモアレを補償することができる。また、Ｙ軸方向に隣接する表示単位毎において透過率を補償するとともに、Ｙ軸方向に隣接して並ぶ２つのピクセル４、４′における各配色毎に色味を補償することができる。

図２５は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置における蛇行配線角度φと３Ｄモアレ、３Ｄクロストークの関係を示すグラフである。配線角度φが大きくなると、３Ｄモアレが低減していることがわかる。視点分離角度Ｖ０に対する３Ｄクロストーク角度Ｖｃｔの割合は、大きくなっているものの、配線角度φ＝５５度において４６％程度となっている。すなわち、視点分離角度Ｖ０に対して３Ｄが良好に視認できる角度範囲Ｖ３Ｄは５４％であり、５０％以上の割合で立体視域を確保することができる。

主観評価の結果より、有効立体視角Ｖ３Ｄと、３Ｄクロストーク角ＶＣＴにおいて、以下の式（３０）が成立することにより立体画質を視認可能な領域を得ることができることがわかった。

本実施形態におけるサブ画素の縦横比がＰｘ：Ｐｙ＝３：２となることから構造上の傾斜角度φは、５６度が限界となる。したがって、蛇行配線の傾斜角度φは、０度以上５６度以下であることが望ましい。配線ルールからφ＝５５度におけるレイアウト設計が限界となった。すなわち、実現可能なレイアウトにおいて０度＜φ≦５５度であり、φ＝５５度において３Ｄモアレが最小値となる。

スリット電極の延伸方向と液晶の初期配向をなす角θは０度以上９０度以下で適用することができる。すなわち、図１６（Ａ）に示す通りＹ軸方向を基準とした液晶の初期配向方位θＬＣは（９０−θ）度である。また、フリンジ電界Ｅ１のＹ軸方向に対するフリンジ電界方位φＥ１はスリットがＹ軸方向へ配列しているため０度である。これにより初期配向方位θＬＣとフリンジ電界方位φＥ１のなす角度は（９０−θ）度となる。従って、初期配向方向θＬＣとフリンジ電界方位φＥ１のなす角度は、０度以上９０度以下の範囲を適用することができる。

蛇行配線の蛇行方向Ａは０度以上５５度以下で適用することができる。図１６（Ｂ）に示す通りＹ軸方向を基準とした蛇行方向Ａの角度はφであり、蛇行方向Ａにおける横電界Ｅ２のＹ軸方向に対する横電界方位φＥ２は（９０＋φ）となる。この蛇行配線Ａにおける初期配向方位θＬＣと横電界方位φＥ２とのなす角度は（θ＋φ）となる。従って、蛇行配線Ａにおける初期配向方位θＬＣと横電界方位φＥ２とのなす角度は０度以上１４５度以下の範囲を適用することができる。

蛇行配線の蛇行方向Ｂは−５５度以上０度以下で適用することができる。図１６（Ｃ）に示す通りＹ軸方向を基準とした蛇行方向Ｂの角度はφ′＝−φであり、蛇行方向Ｂにおけるフリンジ電界Ｅ３のフリンジ電界方位φＥ３は（−９０−φ）となる。この蛇行配線Ｂにおける初期配向方位θＬＣとフリンジ電界方位φＥ３とのなす角度は（φ−θ）となる。従って、蛇行配線Ａにおける初期配向方位θＬＣとフリンジ電界φＥ３とのなす角度は−９０度以上５５度以下の範囲を適用することができる。

本実施形態におけるゲート線、データ線と画素トランジスタとの接続関係は、次のように表記することもできる。すなわち、複数のデータ線のいずれか二本に挟まれた画素列は、一方のデータ線に画素スイッチを介して接続する画素と他方のデータ線に画素スイッチを介して接続する画素とが交互に配置され、また前記複数のゲート線のいずれか二本に挟まれた画素行は、一方のゲート線に画素スイッチを介して接続する画素と他方のゲート線に画素スイッチを介して接続する画素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、データ線の本数は、画素列の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。同様に、ゲート線の本数も、画素行の数よりも１だけ多く配置されている方が好ましい。また、ゲート線、データ線と画素トランジスタとの接続関係はこれに限定されず、入力信号の極性駆動に応じて、ゲート線、データ線と画素トランジスタとの接続関係を設定することにより、図８に示すような駆動極性と、図１０に示すような液晶配向制御を実現して本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、データ線の延伸方向と画像分離方向が一致した構成であったが、これに限定されず、ゲート線の延伸方向と画像分離方向が一致した構成であってもよい。

また、サブ画素は正方形から構成されていてもよい。サブ画素が正方形となる場合、サブ画素におけるＸ軸方向のピッチＰｘがＹ軸方向のピッチＰｙと同じであることを意味する。すなわち、ピクセルピッチが繰り返し配列される方向において、Ｘ方向のピクセルピッチとＹ方向のピクセルピッチが夫々異なる構成である。２視点の視点画素を有するピクセルの場合は、Ｘ方向のピクセルピッチがＹ方向のピクセルピッチの２倍となる。

また、本実施形態においては、上下隣接画素対を構成する各画素は、上下画素対の中心点に対して点対称の関係に配置されているものとして説明した。これはすなわち、上下隣接画素対のＸ軸方向における中心線に対して、この上下隣接画素対を構成する各画素の薄膜トランジスタのＸ軸方向における位置が、対称であることを意味する。そして、本実施形態はこれに限定されるものではなく、上下隣接画素対を構成する各画素の薄膜トランジスタのＸ軸方向における位置が、遮光部のレイアウト構成を変えることにより非対称となるように配置されていてもよい。これにより、各画素で薄膜トランジスタ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薄膜トランジスタ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。

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から各視点用の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、集光方式とも呼称される。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。シリンドリカルレンズによる画像分離の中心軸を含む面は、シリンドリカルレンズから観察者へ向けた線分とＹ軸と平行な線分を含む面となる。したがって、図２７（Ａ）に示すように、あるＹ軸上の位置における断面（ＸＺ平面内）において画像分離の中心軸を示す線１７に注目すると、画素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。

図２７（Ａ）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のピッチが完全に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の中心線である視点画素境界線４３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。集光方式においては、ある位置の観察者が表示部内に設けられたどの表示単位を観察した場合でも、画素分離の境界が表示単位の中心軸４３となるように観察されることが望ましい。すなわち、集光方式においては、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。表示パネル２の表示部中央では画像分離の主軸を示す線１７が表示面に対して略垂直方向であり、表示部中央以外では画素分離の主軸を示す線１７が表示面垂直方向より観察者側へ傾斜した方向となる。

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呼称される方式が提案されている。図２７（Ｂ）に概念図を示す。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。空間像方式においては、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、同一視点用の画素が形成する所定の幅の領域が、複数種類存在することになる。この各領域においては、本発明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発明を有効に適用することができる。

なお、本明細書においては、「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。

また、本実施形態の表示装置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の非加工面に設けてもよい。レンチキュラレンズの非加工面は平坦面であり、偏光板１１とレンチキュラレンズと密着して固定することができる。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。

本実施形態におけ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、これに限定されず、レンズ面が表示パネル側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、レンズ−画素間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。

本実施形態におけるレンチキュラレンズ３、即ち、光線方向を制御するための画像分離手段は表示パネル２の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、これに限定されず、バックライト側の方向である−Ｚ方向の面に配置されていてもよい。この場合、観察者がレンズ表面を直接見ることがないので、表示画面が奥に感じられる違和感を低減することができる。

また、画像分離手段をバックライトに設けて所定方向の光線を分離した構成においても本発明の効果を得ることができる。画像分離手段はバックライトに設けられた光源のスイッチングにより光線方向を制御可能な光学手段を適用することができる。光線方向をスイッチングにより時間的に分割した光線を用いて視点画像間のクロストークを低減し、さらに本発明の効果を得ることができる。

また、本発明の表示装置に搭載した画像分離手段は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発明の効果を得ることができる。

図２６に本実施形態に係る画像表示装置を搭載した携帯機器を示す。本実形態においては、第１視点用の画素は左眼用画素４Ｌ、第２視点用の画素は右眼用画素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を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表示パネルの方向によらず情報を提供することが必要である。

また、本実施形態の表示装置に搭載した液晶表示パネルは、ＦＦＳ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、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、垂直配向モードでも主基板２ａ側の電界制御により液晶分子を駆動可能であり、縦透過率を画像分離方向に一定とする構成を適用すれば本発明の効果を得ることができる。垂直配向モードにおいては、例えば、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）方式を適用した液晶表示パネルも好適に使用することができる。

本実施形態における表示パネルは、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。液晶表示パネルとしては、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、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体、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、本発明は薄膜トランジスタの構造には依存しない。ボトムゲート型やトップゲート型、スタガ型、逆スタガ型等の公知技術を好適に使用することができる。

本実施形態においては、端末装置として携帯電話を例示したが、本発明はこれに限定されず、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。

本実形態においては、第１視点用の画素は左眼用画素４Ｌ、第２視点用の画素は右眼用画素４Ｒとして説明したが、これに限ることなく、表示単位内にＮ個の視点数を有する立体表示パネルに適用してもよい。視点数Ｎからなる立体表示パネルにおいては視点毎に最適な立体情報を付加して立体画像を表示することができるため、立体画像を良好に視認できる範囲を大きくすることができる。また、視点位置に応じた立体感を付与することができるため臨場感のある立体画像を提供することができる。

また、本実施形態の液晶表示装置では、液晶分子の基板側界面に配向膜を有するものとして記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶分子が所定の方向に配向するように処理されていれば不要となるため、本発明の必須の構成要件ではない。

本実施形態では、画素トランジスタ４ＴＦＴがシングルゲートを有する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、画素トランジスタ４ＴＦＴは、ダブルゲート構造、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。

本実施形態では、左眼用画像及び右眼用画像における駆動極性が２Ｈ１Ｖドット反転駆動となるものとして説明したが、これに限定されることなく、各眼に１Ｈ１Ｖドット反転駆動となる極性を展開してもよい。上述のような極性はデータ信号の入力極性を変更することにより適宜対応することができる。展開された駆動極性により画像分離手段の主軸上で液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を構成し、各々のドメイン領域を画像分離手段の光学主軸上に配置して混在させることができれば本発明の効果を得ることができる。これにより画像分離方向の局所的な透過率の低下を補償し、３Ｄモアレを低減するとともに高透過率化することができる。

本実施形態では、画像分離手段の主軸上で液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域が１サブ画素毎に交互に配置されて補償するものとして説明したが、これに限定されることなく、主軸上に配列する複数の画素毎に補償しても良い。

［第１実施形態の第１の変形例］スリット端部が矩形
図２８は本発明の第１の実施形態に係る表示パネルにおける第１の変形例である。共通電極４ＣＯＭに設けられた各々のスリット端部は矩形状に形成される。スリットの短辺側の端部は画像分離方向と垂直な方向に平行となり、蛇行方向Ａまたは蛇行方向Ｂと異なる方向である。

サブ画素内のスリットは蛇行方向Ａまたは蛇行方向Ｂに応じてＸ軸方向の大きさが異なる構成であり、スリット短辺側の端部が蛇行配線方向に沿って配置される。Ｘ軸方向に隣接するサブ画素間において、スリットはＸ方向、及びＹ方向にシフトして配置された構成である。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

一般的な加工プロセスではスリット端部を精度良く鋭角状に加工形成するのは難しく、高精度に加工しようとすると歩留り低下が発生する。また、鋭角状のスリットでは高精細なグリッドを有するフォトマスクを使用しなければならず、コストがかかってしまう。本変形例においてはスリット端部が矩形であるため容易に加工することができ、また、フォトマスクの最小グリッドを大きく設定することができるため低コスト化できる。さらに、矩形状スリット端部の角が加工プロセスの影響により角が丸まって湾曲形状となっても同様の効果を得ることができる。これにより製造プロセスマージンを大きくとることができ、低コスト化することができる。

［第２の実施形態］
図２９は本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置に搭載された表示パネルの画素を示す拡大図である。液晶層のＸＹ平面の透過率分布に応じて遮光部の幅が設定される。また、台形斜辺部の加工精度のばらつきによる縦透過率の変動を抑制するように、サブ画素の中央部において遮光部のＹ軸方向の幅がＸ軸方向へ変動している。

図２９に示す用に、サブ画素の開口中央領域に向けてブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅が増加するように配置される。台形画素の上底部では液晶層の透過率に応じてサブ画像の開口領域へ湾曲したブラックマトリクス６０が設けられ、上底部の中央において、ブラックマトリクス６０の幅が最も大きくなっている。

台形画素の上底部と斜辺部の接続する領域のブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅ＷＥ３は、上底部の中央におけるブラックマトリクス６０のＹ軸方向の幅はＷＥ３′より小さくなる。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

図２４の輝度分布の一例に示すように、液晶層の透過率を略一定となるように設定しても配線ルールの加工精度によって輝度変動が生じる。この輝度変動は有効立体視角Ｖ３Ｄよりも３Ｄクロストーク角ＶＣＴに影響しやすいため、３Ｄ視野角Ｖ３Ｄの領域における輝度変動に相当する遮光層を設けることにより輝度変動を抑制する。すなわち、図２４で（ＸＲ１，ＹＲ１）のように輝度が上昇する部分の遮光幅をＷＢ３′と広くし、輝度を抑えるようにする。

液晶層の透過率分布に応じて遮光部を設定できるため、３Ｄモアレを低減した立体画質の良好な立体画像表示装置を提供することができる。また、製造プロセスのマージンを大きく設定することができ、歩留りを向上することができる。

［第３の実施形態］
図３０は本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置に搭載される表示パネルを示す平面図であり、特にサブ画素とデータ線、ゲート線との接続関係、及び、駆動時の極性分布を示す模式図である。図３１（Ａ）は本発明の第３の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。また、図３１（Ｂ）は本発明の第３の実施形態の第１変形例に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。

図３１に示すように、本実施形態におけるピクセル４は３行×２列のサブ画素からなる正方形で構成され、各々のサブ画素は平行四辺形状から構成される。

図３０に示すように、サブ画素４Ｓ、４Ｓ′は画素電極４ＰＩＸに接続された画素トランジスタ４ＴＦＴと、画素トランジスタ４ＴＦＴを制御するためのゲート線、画素トランジスタ４ＴＦＴを介して画素電極へ映像信号を入力するためのデータ線から構成され、１本のゲート線を挟み配置されたＹ軸方向に並ぶ２個のサブ画素から構成される。本実施形態においては、この２個のサブ画素対を上下隣接画素対と称する。上下隣接画素対を構成する２個のサブ画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、２つのサブ画素に挟まれたゲート線に共通に制御され、かつ異なるデータ線によって映像信号が入力される。

図３１（Ａ）に示す用に、共通電極４ＣＯＭには、サブ画素毎にＸ軸方向に延びるスリットが複数設けられている。スリットの開口幅はＹ軸方向よりＸ軸方向に大きく、Ｘ軸方向の開口幅はサブ画素内のスリットで夫々同じ形状から構成される。

共通電極４ＣＯＭに設けられたスリット端部が蛇行方向に沿った非矩形状から構成され、サブ画素内のスリットはＸ軸方向、及びＹ軸方向にシフトして配置される。視点画素境界４３におけるスリット重なり幅ＳＸ２は、表示単位境界４４におけるスリット重なり幅ＳＸ２′より大きく設定される。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

前述のように画素とレンズの距離を変えることによりスポット径を調整し、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。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。

レンズ凸面部のスポット径ＳＰ１よりレンズ凹面部のスポット径ＳＰ２が大きい場合、スポット径の大きいはスリット重なり幅ＳＸ２′の小さい領域に適用することにより、輝度の角度方向への変動、すなわち、３Ｄモアレを低減することができる。また、スポット径の小さいＳＰ１にスリット重なり幅ＳＸ２を適用した領域では、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。

本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

図３１（Ｂ）は第３実施形態の第１の変形例を示す画素平面図である。サブ画素形状は平行四辺形状から構成される。共通電極４ＣＯＭに設けられたスリット端部が矩形状から構成され、スリットはＸ方向にシフトして配置される。表示単位境界４４において隣接するサブ画素のスリットがＹ軸方向へ重なる幅は小さく設定される。本変形例においてはスリット重なり幅ＳＸ２′は実質的にゼロである。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

隣接するサブ画素における矩形状に形成されたスリット端部が相互にＹ軸方向にシフトして配置されるため、隣接する画素電極間に生じる電界をＸ軸方向と異なる方向に大きくすることができる。隣接するサブ画素間の液晶分子を動作しやすくすることができる。

本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２の実施形態と同様である。

スリット端部の矩形形状は９０度の角からなる構造に限定されず、角の一部が湾曲した構造であっても良い。矩形状に形成するよりもプロセス管理しやすく、製造マージンを大きくとることができるため歩留りを向上することができる。

［第４の実施形態］
図３２は本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置に搭載される表示パネルを示す平面図であり、とくに、サブ画素とデータ線、ゲート線との接続関係、及び、駆動時の極性分布を示す模式図である。

図３３（Ａ）は本発明の第４の実施形態に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。また、図３３（Ｂ）は本発明の第４の実施形態の第１変形例に係る表示パネルの画素を拡大した平面図である。

図３３（Ａ）に示すように、本実施形態におけるピクセル４は３行×２列のサブ画素からなる正方形で構成され、各々のサブ画素は平行四辺形状から構成される。

図３２に示すように、データ線は画像分離方向であるＸ軸方向に延伸し、データ線と交差するゲート線はＹ軸方向に延伸して配置される。サブ画素と、画素トランジスタ４ＴＦＴ、データ線Ｄ、ゲート線Ｇとの接続関係はどのサブ画素４Ｓにおいても同じ構成である。

共通電極４ＣＯＭには、サブ画素毎にＸ軸方向に延びるスリットが複数設けられている。スリットの開口幅はＹ軸方向よりＸ軸方向に大きく、同じ形状からなるスリットがサブ画素内に複数設けられる。共通電極４ＣＯＭのスリット端部は非矩形であり、Ｙ軸方向に並ぶスリットはＸ軸方向にシフトして蛇行方向に沿って配置される。視点画素境界４３におけるスリット重なり幅ＳＸ１は、表示単位境界４４におけるスリット重なり幅ＳＸ２′と等価である。

Ｘ方向へシフトするスリットはＹ軸方向へ１ライン毎に繰り返し配置される。すなわち、スリットの配置パターンは画像分離方向へ交互に配置され、画像分離方向に隣接する画素間で補償することができる。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

本実施形態は、第３実施形態と比較して、視点画素境界４３と表示単位境界４４の構造が同じである点が異なる。これによりレンチキュラレンズ３の光学的分離性能によらず配置することが可能でき、設計の自由度を向上することができる。

本実施形態における効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、第４の実施形態の第１変形例に係る表示パネルについて説明する。

図３３（Ｂ）に示すように、第１変形例はスリット端部が矩形状に構成される。

本変形例における上記以外の構成は、前述の第４の実施形態と同様である。

本変形例における効果は、前述の第４の実施形態と同様である。

［第５の実施形態］
図３４は本第５の実施形態に係る画像表示装置を示す断面図であり、図３５は本実施形態に係る画像表示装置に搭載される液晶ＧＲＩＮレンズを示す断面図である。また、図３６（Ａ）は液晶ＧＲＩＮレンズがオン状態のときの画像表示装置の駆動状態を示す模式図であり、図３６（Ｂ）は液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態のときの画像表示装置の駆動状態を示す模式図である。

図３４に示すように画像表示装置１に搭載された画像分離手段は、液晶ＧＲＩＮ（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ）レンズ３０１を備えた光学素子から構成される。

図３５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５１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。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、レンチキュラレンズ３と同様の役割を果たす。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。

本実施形態における表示パネル２は液晶層の厚さを４μｍに設定した。これに対して液晶ＧＲＩＮレンズを備えた光学素子は、所定の光学条件を達成するために液晶層の厚みを５０μｍとした。

液晶ＧＲＩＮレンズ３０１は、オン状態ではレンズ効果を発揮し、画像分離手段として機能する。またオフ状態では表示単位内の各視点画素から出力される画像を分離することなく、そのまま表示する。従って、所定の信号に応じて２Ｄ表示と３Ｄ表示を切り替えることが可能となる。

更に、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１をマトリックス状に素子レベルでオンオフ制御させる構成とすることも可能であり、この場合は表示面内において部分的なレンズ効果を制御ことができ、その結果所定の信号に応じて３Ｄ表示と２Ｄ表示を同一画面に混在させることができる。

図３４に示す画像表示装置は、入力する信号の極性を液晶ＧＲＩＮレンズのオン・オフの信号に応じて可変することができる。液晶ＧＲＩＮレンズがオン状態、すなわち、レンズ効果を発揮する状態では、図３４（Ａ）に示すように第１の実施形態で述べた各眼に２Ｈ１Ｖ反転極性を表示できる駆動モードを適用し、液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態のときは図３４（Ｂ）に示すライン反転駆動モードを適用する。

本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。

図３６（Ｂ）に示すように、液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態の場合は、表示パネル２はライン反転駆動モードで駆動する。サブ画素４Ｓの台形底辺部では、上下方向に隣接する画素電極間に生じる横電界を利用して底辺部の透過率を向上することができる。その結果、表示パネル２を高透過率化することができるため、バックライト輝度を抑えて省電力化することができる。液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態において右眼用画素４Ｒ、及び左眼用画素４Ｌに共通の映像を入力して２Ｄ表示すれば、通常の液晶表示パネルと同様に使用することができる。

更にまた、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１がオフ状態のときには画像分離性能がないため３Ｄモアレは全く発生せず、画像分離手段が表示パネル２より前面に存在する違和感をなくすことができる。通常のレンチキュラレンズやパララックスバリアはピッチが大きくなると構造に起因したムラが観察されやすく、２Ｄ表示においても違和感が生じる場合があるため本構成により表示品質を向上することができる。

前述のライン反転駆動モードにおいて、液晶ＧＲＩＮレンズをオン状態にした場合、サブ画素における台形底辺部の透過率が向上し、その結果、非重なり領域ＰＸ１と重なり領域ＰＸ２における縦透過率の差が大きくなり、３Ｄモアレが増大する。本実施形態においては、図３６（Ａ）に示すように、液晶ＧＲＩＮレンズをオン状態にしてレンズ効果を発揮する場合には、表示パネル２に２Ｈ１Ｖ反転駆動モードを適用することにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、液晶ＧＲＩＮレンズがオン状態の場合は、第１の実施形態で述べたように画像分離手段の主軸上で液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を構成し、各々のドメイン領域を画像分離手段の光学主軸上に配置して混在させることにより、画像分離方向の局所的な透過率の低下を補償し、３Ｄモアレを低減することができる。

本実施形態では、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１の面内において夫々のレンズ要素におけるレンズ効果を個別に制御することができ、これにより３Ｄ表示と２Ｄ表示を同一画面に混在させることができる。しかしながら、液晶ＧＲＩＮレンズの液晶層の厚みは表示パネル２の液晶層に対して１０倍以上の厚さがあるため、応答速度が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映像コンテンツでは残像やクロストークが発生して表示品質が低下してしまう。すなわち、液晶ＧＲＩＮレンズ３０１のレンズ効果の切替動作のみで３Ｄ表示と２Ｄ表示を表示動作するには限界がある。

本実施形態では、液晶ＧＲＩＮレンズがオン状態のときに、１つのレンズ要素に対応する表示単位４Ｕに配置された左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒを独立に動作させる構成とすることも可能である。この構成においては、同一解像度の３Ｄ表示と２Ｄ表示を同一画面に混在させることができる。左眼用画素４Ｌと右眼用画素４Ｒの表示動作は表示パネル２のセルギャップに依存するため液晶ＧＲＩＮレンズよりも十分に高速であり、３Ｄ表示と２Ｄ表示を頻繁に切り替える映像コンテンツにおいて優れた表示性能を発揮する。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受けない高品質な２Ｄ表示を提供することができる。液晶ＧＲＩＮレンズがオフ状態のときには、画像分離性能はないため分離画像のフリッカや３Ｄモアレを抑制する駆動方法を適用する必要はなく、より透過率の高い駆動方法を選択することにより省電力化することができる。

本実施形態における画像分離手段は、画像分離機能を有する状態と、画像分離機能を有さない状態とに切替可能な光学素子であれば同様の効果を得ることができる。例えば、液晶スイッチングによりバリア部のオンとオフを切替可能な液晶シャッタ式視差バリアを好適に適用することができる。

液晶ＧＲＩＮレンズ３０１の制御基板３０２または対向基板３０３に帯電を防止する電極を設けても良い。電極を一定電位に接地することにより表示パネル２及び液晶ＧＲＩＮレンズ３０１の帯電を抑制し、双方の液晶分子層の配向乱れを低減することができる。これにより信頼性や表示品質を向上することができる。

上記の実施形態の一部又は全ては、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記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液晶表示素子と、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へ振り分ける光学手段と、前記表示単位内の各画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、前記光学手段が前記光を振り分ける方向の一つを第１の方向とし、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とした場合に前記光学手段の光学主軸は実効的に前記表示単位の中心点を通り前記第２の方向に延び、前記表示単位内の各画素は第１の方向に沿って配置され、前記第１の方向に隣接する各画素には相互に第２の方向に重なりあう重なり領域が形成され、前記重なり領域において前記第２の方向に配列する前記表示単位は前記表示単位毎に異なる電界構造が形成され、前記電界構造に対応して設けられた夫々のドメイン領域は前記光学主軸に沿って配置されることを特徴とする。

（付記２）
前記第１の制御電極の上層に絶縁膜を介して設けられた前記第２の制御電極は前記第１の方向に延びるスリットを複数有し、該制御電極のうち、いずれか一方の制御電極は前記画素毎に独立して駆動可能な画素電極から構成され、前記第１の方向へ隣接する前記画素電極間は前記重なり領域において前記第２の方向と異なる方向に傾斜し、かつ、前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に前記光学主軸を跨ぐように繰り返し設けられる。

（付記３）
前記第１の制御電極は前記画素毎に制御可能な画素電極であり、前記第２の制御電極は前記第１の制御電極の上層で前記画素電極に応じて前記第２の方向に配列するスリットが複数設けられた共通電極であり、前記共通電極は各画素において共通の電位を有し、前記液晶分子は各画素に設けられた前記画素電極の電位により配向制御され、前記スリットの一部は前記重なり領域において前記光学主軸を跨って配置される。

（付記４）
前記重なり領域において前記光学主軸を跨がって設けられた制御配線は前記第１の制御電極と重ならずに配置される。

（付記５）
前記第２の制御電極は前記制御配線を覆うように配置される。

（付記６）
正極性または負極性の同極性のデータ信号が表示された画素からなる前記表示単位が第１の方向に交互に繰り返し配置された第１の行と、異極性の画素からなる前記表示単位が第１の方向に繰り返された第２の行とが、第２の方向に交互に配置される。

（付記７）
前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なり合わない領域を非重なり領域とした場合に、非重なり領域では前記第２の方向へ配列する表示単位毎に同じ電界構造により構成されたドメイン領域が設けられ、前記非重なり領域におけるドメイン領域の前記第１の方向の幅が重なり領域に設けられた前記複数のドメイン領域の前記第１の方向の幅より大きく設定される。

（付記８）
前記第１の方向に隣接する画素間の境界部において、前記第２の制御電極に設けられた前記スリットの端部は、前記第１の方向及び前記第２の方向にシフトして配置される。

（付記９）
前記スリットの端部は非矩形状に構成され、前記重なり領域に沿って配置される。

（付記１０）
前記スリットの端部が矩形状に構成される。

（付記１１）
前記スリットの端部は湾曲している。

（付記１２）
前記各画素は、各々が台形状の開口部を有し、前記表示単位の中心点を軸に点対称で配置される。

（付記１３）
前記各画素は、平行四辺形状の開口部を有する。

（付記１４）
立体視域が最大となる観察距離において、前記光学手段により拡大された重なり領域の画像分離方向への拡大幅は観察者の両眼の幅以下に設定される。

（付記１５）
前記第１の方向に隣接する前記画素電極間の傾斜角度は、前記第２の方向を基準とした傾斜角度φまたは−φに配置され、傾斜角度φの範囲は０度以上５５度以下に設定される。

（付記１６）
前記画素は第１の制御電極に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段を制御するためのゲート線、前記スイッチング手段を介して第１の制御電極へ映像信号を入力するためのデータ線から構成され、１本のゲート線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つの画素からなる隣接画素対を駆動上の基本単位として構成され、前記２つの画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つの画素に挟まれた共通の前記ゲート線によって制御され、かつ異なるデータ線に接続される。

（付記１７）
前記画素は第１の制御電極に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段を制御するためのゲート線、前記スイッチング手段を介して第１の制御電極へ映像信号を入力するためのデータ線から構成され、１本のデータ線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つの画素からなる隣接画素対を駆動上の基本単位として構成され、前記２つの画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つの画素に挟まれた前記データ線に共通に接続され、かつ異なるゲート線によって制御される。

（付記１８）
前記ゲート線は１本おきに走査され、前記ゲート線１本毎に各画素の電圧極性が反転され、かつ、前記データ線１本毎に、各々伝送される表示データの極性が反転している。

（付記１９）
前記第２の方向と液晶初期配向方位θＬＣとのなす角度を（９０−θ）度とし、前記第２の方向と前記画素電極間の傾斜方向とのなす角度をφとした場合に、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（９０−θ）度を満たす第１の領域と、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（φ＋θ）度を満たす第２の領域と、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（φ−θ）度を満たす第３の領域とが少なくとも前記光学主軸上に配置され、前記第２の方向に沿って周期的に配置される。

（付記２０）
前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なり合わない領域を非重なり領域とした場合に非重なり領域における遮光部の前記第２の方向の幅が前記重なり領域における液晶層の平均透過率に応じて設定される。

（付記２１）
前記遮光部は前記非重なり領域において湾曲し、前記遮光部の前記第２の方向の幅が前記画素の中央部において最大となる。

（付記２２）
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液晶表示素子と、所定の信号に応じて前記第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光学手段と、前記表示単位における各々の画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と前記制御電極対で発生する斜め電界、又は横電界によって制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、前記光を振り分ける方向を第１の方向、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なりあう領域を重なり領域とし、前記光学手段に所定の信号が入った場合を３Ｄモード、それ以外の場合を２Ｄモードとした場合に前記光学手段は実効的に前記表示単位の中心点を通り前記第２の方向に延びる光学主軸を有し、前記重なり領域内にある前記制御電極は前記第２の方向と異なる方向に配置され前記重なり領域は前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に繰り返し前記光学主軸を跨るように屈曲して設けられ、前記液晶分子配向状態の異なる領域は前記重なり領域に沿って前記第２の方向へ配列する表示単位毎に夫々設けられ、前記液晶分子配向状態の異なる領域が実効的に前記光学主軸上に沿って周期的に配置され、前記３Ｄモードと前記２Ｄモードで画素の駆動極性が異なる。

（付記２３）
前記２Ｄモードの表示状態では同じ極性の画素からなる表示単位が前記第２の方向へ配列する駆動極性であり、前記３Ｄモードの表示状態では異なる極性の画素からなる表示単位と同じ極性の画素からなる表示単位が前記第２の方向へ交互に配列する駆動極性となる。

（付記２４）
少なくとも２つのサブ画素を有し、かつ、同色のサブ画素から構成される表示単位が複数配列された正方画素がマトリクス状に複数配列された液晶表示素子において、前記表示単位における各々の画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極からなる制御電極対と前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、前記サブ画素が配列する方向を第１の方向、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、前記表示単位内の各サブ画素が第２の方向に重なりあう領域を重なり領域とした場合に前記重なり領域内にある前記制御電極は前記第２の方向と異なる方向に配置され前記重なり領域は前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に屈曲して繰り返し設けられ、前記液晶分子配向状態の異なる領域は前記重なり領域において前記第２の方向へ配列する表示単位毎に夫々設けられる。

（付記２５）
携帯機器に付記１から付記２４までの画像表示装置が搭載される。

１ 画像表示装置
２ 表示パネル
２ａ 主基板
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
４ＣＯＭ 共通電極
４Ｌ 左眼用画素
４Ｕ 表示単位
４Ｓ サブ画素
４Ｒ 右眼用画素
４ＴＦＴ 画素トランジスタ
４ＰＩＸ、４ＰＲ１、４ＰＲ２、４ＰＲ３、４ＰＬ１、４ＰＬ２、４ＰＬ３ 画素電極
５ 液晶層
１２ バックライト
２０ 表示画面
２１ 偏光板
２２ データドライバ
２３ ゲートドライバ
２４ 接続基板
３０ フライアイレンズ
３１ レンズ凸部
３２ レンズ凹部
３３ 第１の光学主軸
３４ 第２の光学主軸
４０ ピクセル
４１ 第１の制御電極層
４２ 第２の制御電極層
４３ 視点画素間の境界線
４４ 表示単位間の境界線、ピクセル間の境界線
５１ 液晶分子
５２ 液晶ダイレクタ
５３ 透過率分布を示す線
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ 高透過率ドメイン領域の一例を示す破線
５５Ｒ 観察者の右眼
５５Ｌ 観察者の左眼
５７ 櫛歯電極
６０ ブラックマトリクス
６１ 赤色（Ｒｅｄ）
６２ 緑色（Ｇｒｅｅｎ）
６３ 青色（Ｂｌｕｅ）
７０ 初期配向方向
７１ 主基板偏光板吸収軸
７２ 対向基板偏光板吸収軸
７３ 蛇行方向Ａ
７４ 蛇行方向Ｂ
８１ フリンジ電界
８２ 横電界
８３ 等電位線
９０ 下地膜
９１ 第１の層間膜
９２ 第２の層間膜
９３ 第３の層間膜
９４ 第４の層間膜
１００ 端末装置
１００３ａ シリンドリカルレンズ
１０１１ 縦方向
１０１２ 横方向
１０１３ 重なり領域
１０１４ 非重なり領域
１０１５ タブ部
１０４１、１０４２ サブ画素
１０７０ 配線
１０７５ 開口部
１０７６ 遮光部
Ｄ、Ｄ１〜Ｄ１３ データライン
Ｇ、Ｇ１〜Ｇ７ ゲートライン

Claims (25)

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液晶表示素子と、
   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へ振り分ける光学手段と、
   前記表示単位内の各画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と
   前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、
   前記光学手段が前記光を振り分ける方向の一つを第１の方向とし、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とした場合に前記光学手段の光学主軸は実効的に前記表示単位の中心点を通り前記第２の方向に延び、
   前記表示単位内の各画素は第１の方向に沿って配置され、
   前記第１の方向に隣接する各画素には相互に第２の方向に重なりあう重なり領域が形成され、
   前記重なり領域において前記第２の方向に配列する前記表示単位は前記表示単位毎に異なる電界構造が形成され、前記電界構造に対応して設けられた夫々のドメイン領域は前記光学主軸に沿って配置されることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の制御電極の上層に絶縁膜を介して設けられた前記第２の制御電極は前記第１の方向に延びるスリットを複数有し、該制御電極のうち、いずれか一方の制御電極は前記画素毎に独立して駆動可能な画素電極から構成され、前記第１の方向へ隣接する前記画素電極間は前記重なり領域において前記第２の方向と異なる方向に傾斜し、かつ、前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に前記光学主軸を跨ぐように繰り返し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。
3. 前記第１の制御電極は前記画素毎に制御可能な画素電極であり、前記第２の制御電極は前記第１の制御電極の上層で前記画素電極に応じて前記第２の方向に配列するスリットが複数設けられた共通電極であり、前記共通電極は各画素において共通の電位を有し、前記液晶分子は各画素に設けられた前記画素電極の電位により配向制御され、前記スリットの一部は前記重なり領域において前記光学主軸を跨って配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記重なり領域において前記光学主軸を跨がって設けられた制御配線は前記第１の制御電極と重ならずに配置されることを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像表示装置。
5. 前記第２の制御電極は前記制御配線を覆うように配置されることを特徴とする請求項１乃至４に記載の画像表示装置。
6. 正極性または負極性の同極性のデータ信号が表示された画素からなる前記表示単位が第１の方向に交互に繰り返し配置された第１の行と、
   異極性の画素からなる前記表示単位が第１の方向に繰り返された第２の行とが、
   第２の方向に交互に配置されることを特徴とする請求項１乃至５に記載の画像表示装置。
7. 前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なり合わない領域を非重なり領域とした場合に、非重なり領域では前記第２の方向へ配列する表示単位毎に同じ電界構造により構成されたドメイン領域が設けられ、前記非重なり領域におけるドメイン領域の前記第１の方向の幅が重なり領域に設けられた前記複数のドメイン領域の前記第１の方向の幅より大きく設定されることを特徴とする請求項１乃至６に記載の画像表示装置。
8. 前記第１の方向に隣接する画素間の境界部において、前記第２の制御電極に設けられた前記スリットの端部は、前記第１の方向及び前記第２の方向にシフトして配置されることを特徴とする請求項２乃至７に記載の画像表示装置。
9. 前記スリットの端部は非矩形状に構成され、前記重なり領域に沿って配置されることを特徴とする請求項１乃至８に記載の画像表示装置。
10. 前記スリットの端部が矩形状に構成されることを特徴とする請求項１乃至８に記載の画像表示装置。
11. 前記スリットの端部は湾曲していることを特徴とする請求項１乃至９に記載の画像表示装置。
12. 前記各画素は、各々が台形状の開口部を有し、前記表示単位の中心点を軸に点対称となる配置であることを特徴とする請求項１乃至１１に記載の画像表示装置。
13. 前記各画素は、平行四辺形状の開口部を有することを特徴とする請求項１乃至１１に記載の画像表示装置。
14. 立体視域が最大となる観察距離において、
    前記光学手段により拡大された重なり領域の画像分離方向への拡大幅は観察者の両眼の幅以下に設定されることを特徴とする請求項１乃至１３に記載の画像表示装置。
15. 前記第１の方向に隣接する前記画素電極間の傾斜角度は、前記第２の方向を基準とした傾斜角度φまたは−φに配置され、傾斜角度φの範囲は０度以上５５度以下に設定されることを特徴とする請求項２乃至１４に記載の画像表示装置。
16. 前記画素は第１の制御電極に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段を制御するためのゲート線、前記スイッチング手段を介して第１の制御電極へ映像信号を入力するためのデータ線から構成され、
    １本のゲート線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つの画素からなる隣接画素対を駆動上の基本単位として構成され、
    前記２つの画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つの画素に挟まれた共通の前記ゲート線によって制御され、
    かつ異なるデータ線に接続されることを特徴とする請求項１乃至１５に記載の画像表示装置。
17. 前記画素は第１の制御電極に接続されたスイッチング手段と、前記スイッチング手段を制御するためのゲート線、前記スイッチング手段を介して第１の制御電極へ映像信号を入力するためのデータ線から構成され、
    １本のデータ線を挟み配置された前記第２の方向に並ぶ２つの画素からなる隣接画素対を駆動上の基本単位として構成され、
    前記２つの画素がそれぞれ有するスイッチング手段は、前記２つの画素に挟まれた前記データ線に共通に接続され、
    かつ異なるゲート線によって制御されることを特徴とする請求項１乃至１５に記載の画像表示装置。
18. 請求項１６又は１７のいずれか１項に記載の画像表示装置の駆動方法であって、
    前記ゲート線は１本おきに走査され、前記ゲート線１本毎に各画素の電圧極性が反転され、かつ、
    前記データ線１本毎に、各々伝送される表示データの極性が反転していることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
19. 前記第２の方向と液晶初期配向方位θＬＣとのなす角度を（９０−θ）度とし、前記第２の方向と前記画素電極間の傾斜方向とのなす角度をφとした場合に、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（９０−θ）度を満たす第１の領域と、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（φ＋θ）度を満たす第２の領域と、液晶初期配向方位θＬＣと液晶駆動電界方位φＥとのなす角度が（φ−θ）度を満たす第３の領域とが少なくとも前記光学主軸上に配置され、前記第２の方向に沿って周期的に配置されることを特徴とする請求項２乃至１７に記載の画像表示装置。
20. 前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なり合わない領域を非重なり領域とした場合に非重なり領域における遮光部の前記第２の方向の幅が前記重なり領域における液晶層の平均透過率に応じて設定されることを特徴とする請求項１乃至１９に記載の画像表示装置。
21. 前記遮光部は前記非重なり領域において湾曲し、前記遮光部の前記第２の方向の幅が前記画素の中央部において最大となることを特徴とする請求項２０に記載の画像表示装置。
22. 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液晶表示素子と、
    所定の信号に応じて前記第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光学手段と、
    前記表示単位における各々の画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極と
    前記制御電極対で発生する斜め電界、又は横電界によって制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、
    前記光を振り分ける方向を第１の方向、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、
    前記表示単位内の各画素が第２の方向に重なりあう領域を重なり領域とし、
    前記光学手段に所定の信号が入った場合を３Ｄモード、それ以外の場合を２Ｄモードとした場合に
    前記光学手段は実効的に前記表示単位の中心点を通り前記第２の方向に延びる光学主軸を有し、
    前記重なり領域内にある前記制御電極は前記第２の方向と異なる方向に配置され
    前記重なり領域は前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に繰り返し前記光学主軸を跨るように屈曲して設けられ、
    前記液晶分子配向状態の異なる領域は前記重なり領域に沿って前記第２の方向へ配列する表示単位毎に夫々設けられ、
    前記液晶分子配向状態の異なる領域が実効的に前記光学主軸上に沿って周期的に配置され、
    前記３Ｄモードと前記２Ｄモードで画素の駆動極性が異なることを特徴とする画像表示装置。
23. 前記２Ｄモードの表示状態では同じ極性の画素からなる表示単位が前記第２の方向へ配列する駆動極性であり、前記３Ｄモードの表示状態では異なる極性の画素からなる表示単位と同じ極性の画素からなる表示単位が前記第２の方向へ交互に配列する駆動極性となることを特徴とする請求項２２に記載の画像表示装置。
24. 少なくとも２つのサブ画素を有し、かつ、同色のサブ画素から構成される表示単位が複数配列された正方画素がマトリクス状に複数配列された液晶表示素子において、
    前記表示単位における各々の画素に設けられた第１の制御電極と第２の制御電極からなる制御電極対と前記第１の制御電極と前記第２の制御電極により構成された斜め電界、又は横電界によって配向制御された液晶分子配向状態の異なる複数のドメイン領域を有し、
    前記サブ画素が配列する方向を第１の方向、前記第１の方向と直交する方向を第２の方向とし、
    前記表示単位内の各サブ画素が第２の方向に重なりあう領域を重なり領域とした場合に
    前記重なり領域内にある前記制御電極は前記第２の方向と異なる方向に配置され
    前記重なり領域は前記第２の方向へ配列する前記表示単位毎に屈曲して繰り返し設けられ、
    前記液晶分子配向状態の異なる領域は前記重なり領域において前記第２の方向へ配列する表示単位毎に夫々設けられることを特徴とする液晶表示素子。
25. 請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の画像表示装置を搭載した携帯機器。