JP5417529B2

JP5417529B2 - 表示装置、駆動方法

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Publication number: JP5417529B2
Application number: JP2012506656A
Authority: JP
Inventors: 木亜矢子高; 首達夫最
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Current assignee: Toshiba Corp
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Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2014-02-19
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Also published as: US20120327068A1; JPWO2011117910A1; US8860710B2; WO2011117910A1

Description

本開示は、表示装置および駆動方法に関する。

近年、眼鏡無しの立体表示装置の開発が進んでいる。これらの多くは、２次元の表示装置の前面、あるいは背面に何らかの光線制御素子を置く方式である。ＩＩ（インテグラルイメージング）方式という、３次元画像の表示方法がある。ＩＩ方式は、観測者の位置、あるいは観測者の見る角度によって、異なる画像を見ることができる。

同じ表示装置において、２次元画像と立体画像とを切り換えて表示することができる機能が望まれている。そこで、レンズ要素の切替えを制御するように、行電極ラインのアレイ及び列電極のアレイ間の電圧によって、２Ｄ／3D表示を切り換え可能な表示装置が提案されている（例えば特許文献1）。特許文献1では、行電極ラインのアレイ及び列電極ラインのアレイそれぞれに印加する３つの電圧の組合せによって、２Ｄ／3D表示を切り換えている。

国際公開２００７／０６９１３１号

部分的に２次元画像と３次元画像の切り換えを行うことの可能な表示装置において、対向電極間に電圧をかけるべき配線の間を通る引き出し線からの電圧の漏れによる表示劣化の低減を目的とする。

発明を解決するための手段

上記課題を解決するために本発明の一態様に係る表示装置は、表示面に複数の画素が配された平面表示装置と、前記平面表示装置の前面に設けられ、透明な複数のアドレス電極が平行方向に配された第１電極基板と、透明な複数のコラム電極が前記アドレス電極の配された方向と略直交する方向に配された第２電極基板と、前記第１電極基板と前記第２電極基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１および第２電極基板間に印加する電圧に応じて前記平面表示装置からの光線の偏光方向を可変にする偏光可変セルと、前記偏光可変セルに対して前記平面表示装置と反対側に設けられ、前記偏光可変セルを介して得られる前記画素からの光線を所定の角度に振り分ける光線制御素子と、を備え、３次元画像と２次元画像とを切り換えて表示することが可能な立体表示装置と、前記立体表示装置を駆動制御部と、を有し、前記コラム電極は、前記アドレス電極が配された方向に沿う前記第２電極基板上の第１辺まで延びる電圧が印加される引き出し線を有し、前記第１辺の近くに配されたnear電極と、前記前記nearアドレス電極よりも相対的に第１辺から遠くに配されたfar電極とを有し、前記アドレス電極は、前記第１辺の近くに配された第１列及びよりも前記第１列よりも相対的に第１辺から遠くに配された第２列が略平行をなすよう前記第１電極基板上に配されており、前記駆動制御部は、前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がある場合には、（ａ）前記第１列の前記アドレス電極に第１アドレス電圧を印加し、前記立体表示すべき領域に対応する前記near電極に第１コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記near電極に第２コラム電圧を印加し、（ｂ）前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がない場合には、前記第１列の前記アドレス電極に第２アドレス電圧を印加し、（ｃ）前記第２列の前記アドレス電極に対応する領域が立体表示すべき領域と立体表示すべきでない領域とを有する場合であって、かつ第２列の立体表示すべき領域に対応するfar電極の前記引き出し線の領域が、前記第１列の立体表示すべきでない領域に含まれる場合、前記第２列の前記アドレス電極に前記第１アドレス電圧の正負を反転させた第３アドレス電圧を印加し、立体表示すべき領域に対応する前記far電極に第１コラム電圧の正負を反転させた第３コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記far電極に第２コラム電圧の正負を反転させた第４コラム電圧を印加する。

第１の実施形態の立体表示装置を示す図。偏光可変セルの一例を示す図。アドレス電極が配された電極基板の一例を示す図。本実施形態の立体表示装置を示す図一般的な単純マトリックス駆動について説明する図フラグビット駆動の電極図面を示す。アドレス信号とコラム信号の電圧波形と表示モードを示す図アドレス信号とコラム信号の組合せと表示モードの関係を示す図である。一般的なV(電圧)-T(透過率)曲線を示す図である。透過率の液晶ダイレクタ分布のシミュレーション結果を示す図ＩＴＯ電極の等価回路を示すアドレス信号とコラム信号の組合せと表示モードの関係を示す図である。図１の偏光可変セルをＡ−Ｂ断面で切り出した断面の概略図を示す。図１の偏光可変セルをＡ−Ｂ断面で切り出した断面の概略図を示す。３Ｄ表示windowの例を示す図３Ｄ表示windowの例を示す図３Ｄ表示windowの例を示す図３Ｄ表示windowの例を示す図電圧表示と、表示モードと偏光可変セルにかかる電圧について示す図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、互いに同様の動作をする構成や処理には共通の符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の駆動方法によって駆動される立体表示装置を示す図である。立体表示装置は、例えば、液晶表示装置である平面表示装置１と、この平面表示装置１の前面に設けられた偏光可変セル４と、この偏光可変セル４に対して平面表示装置１と反対側に設けられた光線制御素子６とを備えている。

平面表示装置１は、それぞれがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のサブピクセル１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有する画素１０がマトリクス状に配列された表示面を備えている。この表示面の前面に偏光可変セル４が設けられている。この偏光可変セル４は、対向する透明な電極基板４ａ、４ｂを有し、これらの電極基板４ａ、４ｂ間に液晶４ｃが挟持されている。例えば、液晶４ｃはＴＮ（Twisted Nematic）液晶を用いても良い。これらの電極基板４ａ、４ｂ間に印加する電圧を変化させることにより、平面表示装置１の画素から出射された光の偏光方向は制御される。

光線制御素子６は、偏光可変セル４側に設けられた平坦かつ透明な基板６ａと、この透明基板６ａを覆い、平面表示装置１の画素１０の縦の配列方向に略平行な長軸を有する円筒形状のレンズが複数個並列に配置されたレンズ基板６ｂと、基板６ａおよびレンズ基板６ｂに囲まれた領域に格納された複屈折性物質６ｃとを備えている。基板６ａと、レンズ基板６ｂとは、レンズ型の枠となり、この型枠内に複屈折性物質６ｃが充填される。複屈折性物質６ｃの長軸方向は、レンズ基板６ｂの各レンズの長軸方向と略平行であり、複屈折性物質６ｃの短軸方向は、レンズ基板６ｂの各レンズの長軸方向と略直交する。複屈折性物質６ｃの長軸方向の屈折率は短軸方向の屈折率に比べて高い。また、レンズ型枠６ａ、６ｂは、等方性の屈折率を有しており、複屈折性物質６ｃの短軸方向の屈折率と略等しくなるように設定されている。光線制御素子６は、平面表示装置１の画素からの光線を所定の角度に振り分ける。図１の光線制御素子は偏光方向によって2Ｄ／３Ｄ切替えができるレンズであればよく、屈折率分布型の平行平板レンズも含む。

偏光可変セル４は、液晶４ｃとしてＴＮ液晶を用い、電極基板４ａ、４ｂ間に印加する電圧を飽和電圧Ｖｏｎとすることによって、光の偏光方向を回転させないで３次元画像表示モードとし、電圧Ｖｏｆｆとすることによって光の偏光方向を９０度回転させて２次元画像表示モードとする。

２次元画像表示モードでは、偏光可変セル４によって、基板６ａおよびレンズ基板６ｂに挟持された複屈折性物質６ｃの短軸方向に偏光方向（矢印１１の方向）が一致するように調整される。そして、レンズ型枠６ａ、６ｂの屈折率は等方性で、複屈折性物質６ｃの短軸方向の屈折率と略等しくなるように設定されているため、偏光可変セル４と、光線制御素子６との界面で光は曲がらず、背面にある、平面表示装置１の高精細な２次元画像をそのまま見ることができる。

一方、３次元画像表示モードでは、偏光可変セル４によって、複屈折性物質６ｃの長軸方向に偏光方向（矢印１２の方向）が一致するように調整される。そして、レンズ型枠６ａ、６ｂの屈折率よりも、複屈折性物質６ｃの長軸方向の屈折率が高いため、偏光可変セル４と、光線制御素子６との界面で光は屈折し、レンズ効果が現れる。これにより、平面表示装置１のそれぞれの画素からの光を、それぞれの位置に応じた方向にレンズ面全体に拡大して射出するため、指向性のある３次元画像を見ることができる。

図１の立体表示装置を用いて、表示面の領域毎に２次元画像と３次元画像の切り換えを行うことができる。部分的に２次元画像と３次元画像の切り換えを行う方法を以下に説明する。

図２は、偏光可変セル４の一例を示す図である。偏光可変セル４は、対向する透明な電極基板４ａ、４ｂを有し、電極基板４ａ、４ｂ間に液晶４ｃが挟持されている。なお、４辺の方向から電極を取り出すと、狭額縁にならず、注入口と配線の取り出し口が重なってしまう。そのため、３方向から外部電極を取り出すことが好ましい。

電極基板４ａは、ガラス基板１３上に平行に配された４本の透明なアドレス電極１４、１５、１６、１７を有する。アドレス電極は、ガラス基板１３上の平行方向に２本の電極が配される（たとえば、アドレス電極１４と１５、又はアドレス電極１６、１７）。ガラス基板１３上の、アドレス電極１４、１５、１６、１７が配された方向と略直交する２つの辺１３ａ、１３ｂはアドレス電極１４、１５、１６、１７に電力を供給する外部接続電極（図示せず）に近い辺を示す。アドレス電極１４、１５は、辺１３ａ側から、アドレス電極１６、１７は辺１３ｂ側から電力が供給される。辺１８ａ近くに配された第１列には、アドレス電極１４、１６が含まれる。辺１８ａからの距離が、第１列よりも相対的に遠くに配された第２列には、アドレス電極１５、１７が含まれる。第１列と第２列とは略平行をなすようアドレス電極１４、１５、１６、１７が配されている。アドレス電極１４、１５、１６、１７にかけられる電位はそれぞれ個別に制御可能である。

電極基板４ｂは、ガラス基板１８上に、アドレス電極１４、１５、１６、１７の配置された方向と略直交する方向に配されたコラム電極１９、２０、２１、２２を有する。ガラス基板１８の、コラム電極１９、２０、２１、２２が配された方向と略直交する方向の１つの辺１８ａは、外部接続電極（図示せず）に近い辺を示す。コラム電極１９、２０、２１、２２は、辺１８ａ側から電力が供給される。辺１８ａから遠くに配されたコラム電極２０、２２をfar電極と以下記載する場合がある。また、辺１８ａの近くに配されたコラム電極１９、２１をnear電極と以下記載する場合がある。コラム電極２０、２２はそれぞれ電圧を得るための引き出し線２０１、２２１を有する。コラム電極は、図２では４本の例について述べたが、これに限られるものではなく、任意の本数であって構わない。コラム電極１９、２０、２１、２２にかけられる電位はそれぞれ個別に制御可能である。

図３は、電極基板４ａの別の一例を示す図である。電極基板４ａは、アドレス電極１４、１５、３６、３７を有する。アドレス電極１４、１５、３６、３７は、電極基板４ａの一つの辺１３ａ側から電力が供給される。アドレス電極３６、３７は、それぞれ電圧を得るための引き出し線３６１、３７１を有する。引き出し線３６１、３７１の領域と、アドレス電極１４、１５との間に電位差が生じて表示劣化が生じる恐れがある。表示劣化を防ぐため、引き出し線３６１、３７１上部にそれぞれブラックマトリックス３１、３２を配している。この時、ブラックマトリックスの設置方向はレンズ稜線と垂直方向になるようにする。レンズの稜線と水平方向にブラックマトリックスを置くと、たとえ、その位置がレンズ端にあってもレンズの幅に拡大されるため、画面全体で暗くなる領域と明るくなる領域が繰り返すモアレが生じる可能性があるためである。電極を分割することで、アドレス電極とコラム電極間のゴミカミ等で低抵抗部を生じた場合でも不良が生じる分割ライン、分割アドレス領域を小さくできる。

図4にフラグビット駆動の電極図面を示す。
偏光可変セル全面に対して層間電圧をかける配線をアドレス電極、コラム電極とも２分割し、A,B,C,D領域に分ける。A,B,C,D領域に分けることにより、それぞれを独立に制御できる。そのため、図４に示すように、A,B,C,D領域の角のwindowを３Dにすることにより、ひとつの３Dwindowを表示することもでき、また、A,B,C,D領域にひとつずつ合計４つの３Dwindoｗも表示できる。
本実施形態の表示装置は、立体表示装置２００と、立体表示装置２００を駆動制御する駆動制御部１００とを備える。立体表示装置２００は、図１で示す立体表示装置を示す。

駆動制御部１００はアドレス電極１４、１６に対応する領域に立体表示すべき領域がある場合には、アドレス電極１４、１６に第１アドレス電圧を印加する。なお、アドレス電極１４、１６のどちらか一方の領域のみに立体表示すべき領域がある場合には、その領域に対応するアドレス電極に第１アドレス電圧を印加する。第１列に対応するコラム電極（near電極）１９、２１のうち立体表示すべき領域に対応するコラム電極に第１コラム電圧を印加する。また、立体表示すべきでない領域に対応するコラム電極に第２コラム電圧を印加する。

アドレス電極１４、１６に対応する領域に立体表示すべき領域がない場合には、アドレス電極１４、１６に第２アドレス電圧を印加する。なお、アドレス電極１４、１６のどちらか一方の領域のみに立体表示すべき領域が無い場合には、その領域に対応するアドレス電極に第２アドレス電圧を印加する。

アドレス電極１５，１７に対応する領域が立体表示すべき領域と立体表示すべきでない領域とを有する場合であって、かつ立体表示すべきでない領域に対応する引き出し線２０１、２２１の領域のいずれかが、第１列の立体表示すべき領域を横断する場合には、第２列のアドレス電極１５、１７に第１アドレス電圧の正負を反転させた第３アドレス電圧を印加する。例えば、コラム電極１９、２１が平面表示でコラム電極２２が立体表示を行う場合が挙げられる。また、コラム電極２０、２２のうち、立体表示する領域に対応する電極には第１コラム電圧の正負を反転させた第３コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する電極には第２コラム電圧の正負を反転させた第４コラム電圧を印加する。

図５は、ＴＮ液晶を用いた一般的な単純マトリックス駆動について説明する図である。垂直方向のライン（走査線）Ｙ１〜Ｙｎの個数をｎとすると、１フレーム区間をライン数ｎで分割し、ライン順次に、信号波形選択のためのアドレス波形のパルスを発生する。信号は選択されたアドレスラインのパルス区間の間、選択する画素の場合はアドレスラインのパルス電圧と反対の極性にパルス電圧を与えることにより、大きな電圧を液晶にかけ、表示がＯＮとなり、非選択の画素の場合は、アドレスラインのパルス電圧と同一の極性にパルス電圧を与えることにより、小さな電圧を液晶にかけ、表示がＯＦＦとなる。また、ＴＮ型液晶の電気光学効果は累積応答型であるため、その透過率は印加電圧の実効値によって決まる。このため、単純マトリックス駆動では、ＯＦＦ時にも、カラム（信号線）Ｘ１〜Ｘｍに印加するカラム電圧を０Ｖとするのではなく、１フレーム内で平均するとしきい値電圧以下となるようにすることにより、液晶が非表示となる。そして、単純マトリックス駆動手法の重要ポイントは、上記ＯＦＦ時の平均電圧をしきい値電圧以下にすることを条件として、ＯＮ電圧を偏光選択比において、液晶の立ち上がり方向が９５％以上存在するＶｓａｔ以上の電圧が液晶に印加されるようにすることである。

本実施形態の立体表示装置では、フラグビット駆動を行う。従来の単純マトリックス駆動ではアドレス線の数であるＮ種類の波形が必要であり、Von/Voffが１に近くなる。そのため、２Ｄ表示モードの場合、レンズ効果が残留する場合がある。フラグビット駆動は3Dwindow領域の部分にアドレス電極、コラム電極に、windowがある配線に同一のＯＮ電圧波形を印加する。その他の電極にはＯＦＦ電圧波形を印加する。そのため、図５に示すように２種類の波形で駆動可能であり、Von/Voffを３近くにすることができる。それによって、２Ｄ表示モードの時に、レンズ効果の発生を防ぐことが出来る。偏向方向の制御を行う電極を、ＩＴＯ配線のみを用いたフラグビット駆動を行うことにより、金属配線を用いるトランジスタを用いたアクティブマトリックス駆動よりも、低コスト、モアレ、輝度低下の少ない３Ｄディスプレイを実現できる。

図6にアドレス信号とコラム信号の電圧波形と表示モードを示す。ＴＮ液晶のしきい値電圧より低い電圧をV0とすると、コラム電圧のＯＮ電圧を-V0 (-1)とＯＦＦ電圧をV0(1)とする。アドレス電圧のＯＮ電圧を２×Ｖ０(とし、ＯＦＦ電圧を０とする。このようにすると、アドレス電圧とコラム電圧の組み合わせで両方がＯＮ電圧の時に、３Ｄ表示モードとなるため、window表示が可能となる。アドレス電極がVOFFの場合、コラム電極にかかる電圧をＯＮ電圧、VOFFを液晶が立ち上がるしきい値電圧以下なので、ＴＮ液晶を偏光方向を９０度回転させ、２Ｄ表示モードとなる。

図６に示すように、第１列のアドレス信号において、その水平ラインに３Ｄウィンドウがある場合はｗ１のフラグが「１」となるようにし、無い場合はフラグが「０」となるようにする。コラム信号においても、その垂直ラインに３Ｄウィンドウがある場合はｗ１のフラグが「１」となるようにし、無い場合はフラグが「０」となるようにする。

図7は、本実施形態の駆動方法のアドレス信号とコラム信号の組合せと表示モードの関係を示す図である。アドレス電極がＯＮ電圧（３Ｖ）の場合、コラム電極にかかる電圧をＯＮ電圧（-1.5V）、とした場合に、液晶にかかる電圧が4.5Vとなり立体表示となる。アドレス電極がＯＮ電圧（３Ｖ）の場合、コラム電極にかかる電圧をＯＦＦ電圧（1.5V）とした場合に、液晶にかかる電圧が1.5Vとなり平面表示となる。アドレス電極がＯＦＦ電圧（０Ｖ）の場合、コラム電極にかかる電圧をＯＮ電圧（-1.5V）であっても、ＯＦＦ電圧（1.5V）とした場合であっても、液晶にかかる電圧が1.5Vとなり平面表示となる。

図８は、アドレス信号とコラム信号の組合せと実際に液晶に係る電圧とを示した図である。図８（ａ１）はアドレス電極のＯＮ電圧（３Ｖ）を示す。図８（a２）はコラム電極のＯＦＦ電圧（1.5V）を示す。図８（ａ３）は、アドレス電極のＯＮ電圧（３Ｖ）と、コラム電極のＯＦＦ電圧（1.5V）によって液晶にかかる電圧（1.5V）を示す。図８（ｂ１）はアドレス電極のＯＮ電圧（３Ｖ）を示す。図８（ｂ２）はコラム電極のＯＮ電圧（-1.5V）を示す。図８（ｂ３）は、アドレス電極のＯＮ電圧（３Ｖ）ＯＮ電圧（-1.5V）によって液晶にかかる電圧（4.5V）を示す。

図９に一般的なV(電圧)-T(透過率)曲線を示す。偏光選択比に関する制約条件を述べる。偏光選択比とほぼ比例する実測値として、同一方向に偏光方向を向いた偏光板の間に透明基板にはさまれたTN液晶を置いた時の輝度における電圧依存性V(電圧)-T(透過率)曲線がある。上記ノーマリーホワイトの場合のV(電圧)-T(透過率)曲線より、偏光可変セルの液晶の立ち上がり状態がわかる。すなわち、電圧をかけない場合、基板界面では分子が全く動かない（強いアンカリング）が存在するという条件のもと、あるしきい値電圧以下の電圧をかけても配向は全く変化しない。そして、しきい値電圧以上の電圧をかけると、徐々に液晶のダイレクタが立ち上がりはじめ、ほとんどすべての液晶が立ち上がると配向は変化しなくなる。V(電圧)-T(透過率)曲線において、十分の大きな電圧をかけて最大輝度になった時の液晶の光透過率をTtopとする。液晶の透過光の輝度が１０％となる電圧をV10(at T=0.1Ttop)、V90(at aT=0.9Ttop)とする。V＜V10の場合には、偏光方向が９０度回転するため、同一方向の偏光板間では透過率が０に近くなり、2D表示モードとなり、V＞V90の場合には、偏光方向が回転しないため、同一方向の偏光板間では透過率は１００％に近くなり、3D表示モードとなる。

次に、コラム電極の引き出し線による表示劣化について述べる。表示劣化とは、near電極とfar電極との間に電位差が生じるため、引き出し線の領域において第１列の表示領域が表示すべきモードと異なるモードの表示がなされてしまうことをいう。なお、near電極の電圧とfar電極も電圧が同じ場合には、引き出し線の領域と電位差が無いため表示劣化が起こらない。
図１０は、透過率の液晶ダイレクタ分布のシミュレーション結果を示す。ｘ軸は、位置を示し図１のＡＢ断面に沿う。ｘ＝０が引き出し線の中心を示す。ｙ軸は、液晶透過率を示す。実線は、near電極１９、２１にON電圧をかけて、far電極２２にOFF電圧をかけた場合のシミュレーション結果を示す。破線は、near電極１９、２１にOFF電圧をかけて、far電極２２にON電圧をかけた場合のシミュレーション結果を示す。図１０における、透過率は、偏光可変セルを９０度回転した偏光方向を持つ偏光板で挟んだ時の透過率である。入射方向と出射方向の偏光方向が同一である場合、３Ｄモードとなり、上記偏光板ではさんだ場合の透過率は０％に近くなる。一方、入射方向と出射方向の偏光方向が９０度回転する場合、２Ｄモードとなり、上記偏光板ではさんだ場合の透過率は１００％に近くなる。

図１０(a)を用いて引き出し線の領域における表示劣化を説明する。Near電極１９とＮear電極間21の間隔を40μm、その間を通るfar電極の引き出し線の幅を20μmとする。実線において、引き出し線のX方向の領域においては、３Ｄ表示の間に２Ｄ表示が存在し、破線においては、２Ｄ表示の間に３Ｄ表示が存在する。実線と破線を比較すると実線の方は引き出し線の幅である20μｍの領域のみ２Ｄ表示となり、その他の領域では３Ｄ表示となるが、破線の場合、引き出し線の幅である20μｍの領域のみではなく、Near電極１９とＮear電極間21の間隔である40μmの領域が３Ｄ表示、その他は２Ｄ表示となり、破線の条件の方が、引き出し線の電圧の漏れによる異なる表示モードの出現範囲が広いことがわかる。

図１０(b)を用いて引き出し線の領域における表示劣化の軽減方法を説明する。Near電極１９とＮear電極間21の間隔を30μm、その間を通るfar電極の引き出し線の幅を10μmとする。図１０(a)と同様,実線において、引き出し線の領域においては、３Ｄ表示の間に２Ｄ表示が存在し、破線においては、２Ｄ表示の間に３Ｄ表示が存在する。実線と破線を比較すると実線の方は引き出し線の幅より短い5μｍの領域のみ2Ｄ表示となり、その他の領域では2Ｄ表示となる。一般的に、１画素の幅は１２０〜２４0μｍ、色別サブピクセル幅はその1/3である４０〜80μｍであったとしても、十分5umのモードによる違いは視認できないと思われる。これらより、Near電極１９とＮear電極間21の間隔を短く、その間を通るfar電極の引き出し線の幅を短くすることにより、near電極１９、２１にＯＦＦ電圧をかけて、far電極２２にＯＮ電圧をかけた場合の表示劣化は軽減できることがわかる。破線の場合、引き出し線の幅である１0μｍの領域のみではなく、Near電極１９とＮear電極間21の間隔である３0μmの領域が2Ｄ表示、その他は3Ｄ表示となり、破線の条件の方が、引き出し線の電圧の漏れによる異なる表示モードの出現範囲が広く、まだ本対策のみでは不十分であることがわかった。

上記条件はnear電極間距離30μｍとして、液晶の厚み5μｍの４倍よりも大きく開いている場合となる。

すなわち、図１０（ａ）は、near電極間距離が液晶の厚みの４倍よりも大きく開いている場合の例を示す図である。図１０（ｂ）は、near電極間距離は液晶の厚みの４倍の時の液晶透過率のシミュレーション結果を示す。実線で示したnear電極１９、２１にON電圧をかけて、far電極２２にOFF電圧をかけた場合には、near電極間距離を近づけることで引き出し線領域２２１上部でも３D表示となり表示劣化を解消できることが分かった。しかしながら、near電極１９、２１がOFF電圧で、far電極がON電圧の場合のfar電極２２の引き出し線２２１上部は依然として２D表示モードとなり、表示劣化が生じる。

なお、near電極間距離が液晶の厚みの４倍とするためには、far電極(ITO)の引き出し線２２１の配線幅が10um程度と細くなる場合がある。図１１にＩＴＯ電極の等価回路を示す。それらのＩＴＯ電極のパラメータより、下記の式（２）で時定数を計算する。

表１に示すように、配線幅が１０umの場合、立ち上がり時間は13msとなり、６０Ｈｚ駆動の場合の16.6msより小さいが、ほぼ同等である。切り替えセルの場合、動画表示と異なり、１フレーム以下の応答時間があれば、十分である。そのため、near電極間距離が液晶の厚みの４倍とすることができる。

図１２、図１３、図１４に、図１の偏光可変セル４をＡ−Ｂ断面で切り出した断面の概略図を示す。
図１２は、near電極１９、２１にＯＮ電圧がかかっており、far電極２２がＯＦＦ電圧の例を示す。アドレス電極１４にはＯＮ電圧がかかっている。far電極２２のＯＦＦ電圧が０Ｖの場合は、引き出し線２２１の領域ででも電位差はＶ０と変わらないため、引き出し線２２１の領域の表示モードは２Ｄとなる。この表示劣化を解決するために、near電極２０、２１間の距離を液晶４ｃの厚みの4倍程度に近づけた場合の図１の偏光可変セル４をＡ−Ｂ断面で切り出した断面の概略図を図１３に示す。

図１３は、near電極２０、２１にＯＮ電圧がかかっており、far電極２２がＯＦＦ電圧の例を示す。アドレス電極１４にはＯＮ電圧がかかっている。near電極２０、２１間の距離を近づけると図１３のように液晶のダイレクタ引き出し線２２１の領域でも、near電極２０、２１からの漏れ電界により、液晶が立ち上がる。偏光方向も９０度回転しないため、2D表示モードとならず表示劣化を解消できる。

図１４は、near電極２０、２１にＯＦＦ電圧がかかっており、far電極２２がＯＮ電圧の例を示す。アドレス電極１４にはＯＦＦ電圧がかかっている。この場合、near電極２０、２１上部では２Ｄ表示となり、引き出し線２２１の領域では３Ｄ表示となる。これが表示劣化として知覚される。

図１５に３Ｄ表示windowが１個の場合の電圧組み合わせを示す。斜線で示した領域が３Ｄ表示windowを示す。この場合、表示劣化が起きる(1,1,-1)の組合せはないため表示劣化は起きない。図１６に３Ｄ表示windowが２個左右にある場合についての電圧の組み合わせを示す。この場合、表示劣化が起きる(1,1,-1)の組合せはないため表示劣化は起きない。

図７より、アドレス電圧とコラム電圧が常に逆方向にかかる場合に３D表示モードとなる。すなわち
(アドレス電極、コラム電極)=(1,-1)
の時のみ３D表示モードとなるが、アドレス、コラム電極を反転した場合、
(アドレス電極、コラム電極)=(-1,1)
においても、３D表示とすることができる。

図１における、A,C領域、B,D領域のコラム電圧のかけ方による引き出し線による図１４のような表示劣化が起こるケースについて述べる。

A,C領域に関して、
Near(第１列のアドレス電極の電圧、near電極のコラム電圧、far電極のコラム電圧)
を、図１のB,D領域に関して、
Far(第２列のアドレス電極の電圧、far電極のコラム電圧)
とする。

ここで、アドレス電極のＯＮ電圧を１、アドレス電極のＯＦＦ電圧を０、コラム電極のＯＮ電圧を-1コラム電極のＯＦＦ電圧を１とする。

先に述べたように、
ケース１：Near(1,-1,1)、Far(1,-1) near 電極領域は３D表示、その間の引き出し線が２D表示
ケース２：Near (1,-1,-1)、Far (1,-1)、near 電極領域は３D表示、その間の引き出し線が３D表示
ケース３：Near (1,1,1)、Far (1,1)、near 電極領域は２D表示、その間の引き出し線が２D表示
の組合せでの表示劣化は解消されているが、
ケース４劣化：Near (1,1,-1)、Far (1,-1),near 電極領域は２D表示、その間の引き出し線が３D表示
の場合の表示劣化は解消されていない。

そのため、Far電極のアドレス電極１５、１７に第１アドレス電圧の正負を反転させた第３アドレス電圧を印加する。すなわち、
ケース４正常：Near (1,1,1)、Far (-1,1),near 電極領域は２D表示、その間の引き出し線が３D表示
においては、Far電極の引き出し線の電圧が、隣接するNear電極の引き出し線と同じ電圧となるので、表示劣化が解消される。

図１７の□で囲んだ領域において、２D表示の中に引き出し線の３D表示が視認され、表示劣化が生じる。
図１９にFar電極のアドレス電圧、コラム電圧を反転した場合の電圧表示と、表示モードと偏光可変セルにかかる電圧について示す。
図１８の□で囲んだ領域においては、Far電極のアドレス配線を反転することにより、２D表示の中に引き出し線の３D表示が視認されず、表示劣化が生じないようになる。

これらより、アドレス電極のＯＮ電圧を反転するか否かは、３Ｄ表示windowの端を上側と下側で比較した場合、上が大きければ、アドレス電極は反転せず、下が大きければ、アドレス電極が反転すればよい。また、アドレス電極の反転に伴って、コラム電極も反転させる必要がある。これは、３Ｄ表示windowが3個以上の場合でも同様である。

また、レンズ効果を打ち消した高精細２Ｄを背景として、部分的に３Ｄ表示をする場合について述べたが、逆に、３Ｄ表示を背景として、部分的に２Ｄ表示をする場合にも、同様にＯＮ／ＯＦＦ電圧の比を３に近い状態で、表示劣化なく、４個の３Ｄ表示windowを可能とすることができる。

複屈折方式2D/3D切り替えディスプレイにおいて、駆動電圧の反転領域を３Ｄ表示windowの位置により変更し、かつ、電極間を液晶の厚みの４倍以下にすることにより、４個の3Dwindowを表示劣化なしに、独立に切り替えを行うことができるとともに、ゴミカミ等の不良が生じた場合、劣化領域の面積を少なくとも1/4の領域にとどまらせることができる。

２平面表示装置
１０画素
１０ａサブピクセル（赤）
１０ｂサブピクセル（緑）
１０ｃサブピクセル（青）
４偏光可変セル
４ａ透明電極基板
４ｂ透明電極基板
４ｃ液晶（ＴＮ液晶）
６光線制御素子
６ａ透明基板
６ｂレンズ基板
６ｃ複屈折性物質
１４、１５、１６、１７アドレス電極
１９、２０、２１、２２コラム電極
２０１、２２１引き出し線

Claims

表示面に複数の画素が配された平面表示装置と、
前記平面表示装置の前面に設けられ、透明な複数のアドレス電極が平行方向に配された第１電極基板と、透明な複数のコラム電極が前記アドレス電極の配された方向と略直交する方向に配された第２電極基板と、前記第１電極基板と前記第２電極基板との間に挟持された液晶と、前記アドレス電極が配された方向に沿う第１辺とを有し、前記第１および第２電極基板間に印加する電圧に応じて前記平面表示装置からの光線の偏光方向を可変にする偏光可変セルと、
前記偏光可変セルに対して前記平面表示装置と反対側に設けられ、前記偏光可変セルを介して前記画素から入射した光線の偏光方向に応じた方向に光線を射出する光線制御素子と、
前記アドレス電極および前記コラム電極に選択的に電圧を印加する駆動制御部と、を有し、
前記コラム電極は、前記第１辺まで延びる電圧が印加される引き出し線を有し、前記第１辺の近くに配されたnear電極と、前記near電極よりも相対的に第１辺から遠くに配されたfar電極とを有し、
前記アドレス電極は、前記第１辺の近くに配された第１列及び前記第１列よりも相対的に第１辺から遠くに配された第２列が略平行をなすよう前記第１電極基板上に配されており、
前記駆動制御部は、前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がある場合には、（ａ）前記第１列の前記アドレス電極に第１アドレス電圧を印加し、前記立体表示すべき領域に対応する前記near電極に第１コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記near電極に第２コラム電圧を印加し、（ｂ）前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がない場合には、前記第１列の前記アドレス電極に第２アドレス電圧を印加し、（ｃ）前記第２列の前記アドレス電極に対応する領域が立体表示すべき領域と立体表示すべきでない領域とを有する場合であって、かつ第２列の立体表示すべき領域に対応するfar電極の前記引き出し線の領域が、前記第１列の立体表示すべきでない領域に含まれる場合、前記第２列の前記アドレス電極に前記第１アドレス電圧の正負を反転させた第３アドレス電圧を印加し、立体表示すべき領域に対応する前記far電極に第１コラム電圧の正負を反転させた第３コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記far電極に第２コラム電圧の正負を反転させた第４コラム電圧を印加することを特徴とする表示装置。
前記near電極の間の距離が、前記偏光可変セルの厚みの４倍の距離より短い請求項１記載の表示装置。
前記第１電極基板は、前記第１列の前記アドレス電極を２つと、前記第２列の前記アドレス電極を２つ備え、４つの前記アドレス電極は前記第１辺と略直交する前記第１電極基板の第２辺まで延びる電圧が印加されるアドレス引き出し線を有し、前記アドレス引き出し線上部にブラックマトリックスが配されていることを特徴とする請求項２記載の表示装置。
表示面に複数の画素が配された平面表示装置と、
前記平面表示装置の前面に設けられ、透明な複数のアドレス電極が平行方向に配された第１電極基板と、透明な複数のコラム電極が前記アドレス電極の配された方向と略直交する方向に配された第２電極基板と、前記第１電極基板と前記第２電極基板との間に挟持された液晶とを有し、前記第１および第２電極基板間に印加する電圧に応じて前記平面表示装置からの光線の偏光方向を可変にする偏光可変セルと、
前記偏光可変セルに対して前記平面表示装置と反対側に設けられ、前記偏光可変セルを介して前記画素から入射した光線の偏光方向に応じた方向に光線を射出する光線制御素子と、
を備え、前記コラム電極は、前記アドレス電極が配された方向に沿う前記第２電極基板上の第１辺まで延びる電圧が印加される引き出し線を有し、前記第１辺の近くに配されたnear電極と、前記near電極よりも相対的に第１辺から遠くに配されたfar電極とを有し、
前記アドレス電極は、前記第１辺の近くに配された第１列及び前記第１列よりも相対的に第１辺から遠くに配された第２列が略平行をなすよう前記第１電極基板上に配されており、３次元画像と２次元画像とを切り換えて表示することが可能な立体表示装置を駆動する駆動方法であって、
前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がある場合には、（ａ）前記第１列の前記アドレス電極に第１アドレス電圧を印加し、前記立体表示すべき領域に対応する前記near電極に第１コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記near電極に第２コラム電圧を印加し、（ｂ）前記第１列の前記アドレス電極に対応する領域に立体表示すべき領域がない場合には、前記第１列の前記アドレス電極に第２アドレス電圧を印加し、（ｃ）前記第２列の前記アドレス電極に対応する領域が立体表示すべき領域と立体表示すべきでない領域とを有する場合であって、かつ第２列の立体表示すべき領域に対応するfar電極の前記引き出し線の領域が、前記第１列の立体表示すべきでない領域に含まれる場合、前記第２列の前記アドレス電極に前記第１アドレス電圧の正負を反転させた第３アドレス電圧を印加し、立体表示すべき領域に対応する前記far電極に第１コラム電圧の正負を反転させた第３コラム電圧を印加し、立体表示すべきでない領域に対応する前記far電極に第２コラム電圧の正負を反転させた第４コラム電圧を印加することを特徴とする駆動方法。