JP5648361B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体視表示が可能な表示装置に関する。

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、観察者が左右の眼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が望まれている。専用の眼鏡が不要な表示装置としては、例えば、レンチキュラーレンズ方式や、視差バリア（パララックスバリア）方式などがある。

これらのうちパララックスバリア方式によるものは、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）を利用して、上記のような左眼用映像および右眼用映像を空間分割的に表示し、この表示面に所定のバリアを設けたものである。従来、液晶表示装置としては、例えば特許文献１〜３に記載されているように、様々なものが開発されているが、近年では、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードおよびＴＮ（Twisted Nematic）モード等が多く用いられている。

特開平２−１２５２２４号公報 特開平６−３４２１５４号公報 特開２００２−１０７７１２号公報

一方、バリアについても、液晶（例えばＴＮモードの液晶）により構成されることが多い。例えば、液晶では、印加される電圧に応じて分子が回転し、その部分の屈折率が変化することにより光変調を生じる性質を有するが、これを利用して、所定の領域毎に光の透過および遮断を制御するようになっている。これにより、例えば垂直方向に沿って延在する透光部（スリット）と遮光部とを、例えば交互に配置することができる。観察者は、このようなバリアを介して表示映像を観察することにより、左眼では左眼用映像、右眼では右眼用映像をそれぞれ視認することができ、立体視が実現される。

上記のような液晶を用いたバリアでは、一対の基板間に液晶が封止されると共に、その光入射側と光出射側にそれぞれ、偏光板が貼り合わせられる。ここで例えば、ＴＮモードの液晶（以下、ＴＮ液晶という）では、光入射側の基板との界面付近における配向方向と、光出射側の基板との界面付近における配向方向とが互いに直交しており、かつ、それぞれの配向方向が水平方向から所定の角度（例えば１３５°）回転した方向となっている。従って、光入射側および光出射側に配置される偏光板の透過軸（もしくは吸収軸）は、上記２つの配向方向とそれぞれ一致したものとなる（２枚の偏光板によって、液晶への入射光と液晶からの出射光の各偏光方向が所定の方向に制御される）。即ち、光入射側の偏光板の吸収軸は、水平方向（または垂直方向）から所定の角度回転した方向に配置される。

この一方で、液晶表示装置において、ＶＡモードの液晶（以下、ＶＡ液晶という）が用いられる場合、液晶表示装置を出射する表示光の偏光方向は、垂直方向（または水平方向）に等しくなる。即ち、液晶表示装置においても、光入射側と光出射側にそれぞれ偏光板が配置され、液晶への入射光と出射光の各偏光方向が制御されるが、このＶＡモードでは、光出射側の偏光板の吸収軸が垂直方向（または水平方向）に配置される。

従って、特に、ＶＡ液晶を用いた液晶表示装置と、ＴＮ液晶を用いたバリアとを組み合わせて、上述のような立体表示を行う場合、液晶表示装置から出射された表示光の偏光方向を、バリアの光入射側の偏光板の吸収軸に応じて回転させる必要がある。例えば、液晶表示装置とバリアとの間にλ／２板を配置すること等が挙げられる。

しかしながら、液晶表示装置とバリアとの間に、上記のようなλ／２板を挿設した場合、部品点数が増え、高コストとなるという問題がある。

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、部品点数およびコストを増加させることなく、光透過率の低下を抑制することが可能な立体視表示を実現可能な表示装置を提供することにある。

本発明の表示装置は、光入射側および光出射側に一対の偏光板を有すると共に、ＶＡモードまたはＩＰＳモードで駆動される第１の液晶層を含む表示部と、表示部の光入射側または光出射側に設けられ、透光領域または遮光領域となる開閉部を複数含む光バリア部とを備えたものである。光バリア部は、その光入射側および光出射側において互いに直交する方向に配向制御されると共にＴＮモードで駆動される第２の液晶層と、光入射側および光出射側にそれぞれ貼り合わせられた視野角補償フィルムとを有し、一対の偏光板のうち表示部の光バリア部側に配置された第１の偏光板が、視野角補償フィルムに直に接着されている。第２の液晶層の表示部側における配向方向は、第１の偏光板の吸収軸方向と平行であるかまたは直交する。

本発明の表示装置では、表示部が表示する所定の映像を、光バリア部が複数の開閉部において透過または遮断することにより、映像分離がなされ、立体視表示が可能となる。ここで、光バリア部では、第２の液晶層が光入射側および光出射側において互いに直交する方向に配向制御され、この第２の液晶層の表示部側の配向方向が、表示部の光バリア部側の第１の偏光板の吸収軸方向と、平行または直交する。即ち、表示部から出射した光は、その偏光方向を保ったまま、光バリア部の第２の液晶層へ入射する（あるいは、光バリア部から出射した光は、その偏光方向を保ったまま、表示部へ入射する）。

本発明の表示装置によれば、光バリア部における第２の液晶層が、光入射側および光出射側において互いに直交する方向に配向制御され、かつその第２の液晶層の表示部側の配向方向が、表示部の光バリア部側の第１の偏光板の吸収軸方向と、平行または直交する。これにより、表示部から出射した光を、その偏光方向（偏光軸）を回転させることなく、光バリア部の第２の液晶層へ入射させることができる（あるいは、光バリア部から出射した光を、その偏光方向を回転させることなく、表示部へ入射させることができる）。即ち、表示部と光バリア部との間に、偏光方向を回転させるための光学部材、例えばλ／２板等を別途配設する必要がない。よって、部品点数やコストを増加させることなく、液晶バリアを用いたパララックスバリア方式の立体視表示を実現可能となる。

また、これにより、表示部と光バリア部との間には、第１の偏光板のみを配置すれば足り、これらの間に偏光板２枚を挿設する場合に比べ、光透過率を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る立体表示装置の一構成例を表すブロック図である。 図１に示した立体表示装置の一構成例を表す説明図である。 図１に示した表示部の一構成例を表す説明図である。 図３に示した画素回路の一構成例を表す説明図である。 図１に示した液晶バリアの一構成例を表す説明図である。 図１に示した液晶バリアの一動作例を表す説明図である。 図５に示した液晶層付近の一構成例を表す断面図である。 図５に示した出射側のＷＶフィルムと偏光板との詳細構成を表す断面図である。 図５に示したＷＶフィルムとＴＮ液晶層との配向の様子を説明するための模式図である。 偏光軸および液晶配向制御方向を説明するための模式図である。 液晶分子のモードと吸収軸との関係を説明するための模式図である。 実施の形態に係る液晶バリアの立体視表示の一動作例を表す模式図である。 実施の形態に係る表示部および液晶バリアの一動作例を表す模式図である。 実施の形態に係る表示部および液晶バリアの一動作例を表す他の模式図である。 比較例に係る立体表示装置の偏光軸および液晶配向制御方向を説明するための模式図である。 比較例および実施の形態における黒表示時の視野角の範囲を表す特性図である。 変形例１に係る立体表示装置の偏光軸および液晶配向制御方向を説明するための模式図である。 変形例２に係る立体表示装置の偏光軸および液晶配向制御方向を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（ＶＡ，ＩＰＳモードの表示部に対応した液晶バリアの例）
２．変形例１（ＶＡ，ＩＰＳモードの表示部に対応した液晶バリアの他の例）
３．変形例２（ＴＮモードの表示部に対応した液晶バリアの例）

［全体構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る立体表示装置（立体表示装置１）の一構成例を表すものである。立体表示装置１は、ここでは、立体視表示および通常表示（２次元表示）の双方を実現可能な表示装置である。この立体表示装置１は、制御部４０と、表示駆動部５０と、表示部２０と、バックライト駆動部２９と、バックライト３０と、バリア駆動部９と、液晶バリア１０（光バリア部，光バリア素子）とを備えている。

制御部４０は、外部より供給される映像信号Ｖdispに基づいて、表示駆動部５０、バックライト駆動部２９、およびバリア駆動部９に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する回路である。具体的には、制御部４０は、表示駆動部５０に対して映像信号Ｖdispに基づく映像信号Ｓを供給し、バックライト駆動部２９に対してバックライト制御命令を供給し、バリア駆動部９に対してバリア制御命令を供給するようになっている。ここで、映像信号Ｓは、立体表示装置１が立体視表示を行う場合に、後述するように、それぞれが複数（この例では６つ）の視点映像を含む映像信号ＳＡ，ＳＢから構成されるものである。

表示駆動部５０は、制御部４０から供給される映像信号Ｓに基づいて表示部２０を駆動するものである。表示部２０は、液晶素子を駆動して、バックライト３０から射出した光を変調することにより表示を行うものである。

バックライト駆動部２９は、制御部４０から供給されるバックライト制御信号に基づいてバックライト３０を駆動するものである。バックライト３０は、表示部２０に対して面発光した光を射出する機能を有している。

バリア駆動部９は、制御部４０から供給されるバリア制御命令に基づいて液晶バリア１０を駆動するものである。液晶バリア１０は、液晶により構成された複数の開閉部１１，１２（後述）を有し、バックライト３０から射出し表示部２０を透過した光を、透過または遮断する機能を有している。

図２は、立体表示装置１の要部の一構成例を表すものであり、（Ａ）は立体表示装置１の斜視構成を示し、（Ｂ）は立体表示装置１の側面構成を示す。図２に示したように、立体表示装置１では、バックライト３０側から順に、表示部２０および液晶バリア１０が配置されている。つまり、バックライト３０から射出した光は、表示部２０および液晶バリア１０を介して、観察者に届くようになっている。本実施の形態では、詳細は後述するが、その表示部２０と液晶バリア１０とが接着された状態で配置されている。但し、このように接着されていることが望ましいが、必ずしも接着されていなくともよい。

（表示駆動部５０および表示部２０）
図３は、表示駆動部５０および表示部２０のブロック図の一例を表すものである。画素Ｐｉｘは、表示部２０において、マトリクス状に配置されている。表示駆動部５０は、タイミング制御部５１と、ゲートドライバ５２と、データドライバ５３とを備えている。タイミング制御部５１は、ゲートドライバ５２およびデータドライバ５３の駆動タイミングを制御するとともに、制御部４０から供給された映像信号Ｓを映像信号Ｓ１としてデータドライバ５３へ供給するものである。ゲートドライバ５２は、タイミング制御部５１によるタイミング制御に従って、液晶表示デバイス４５内の画素Ｐｉｘ（後述）を行ごとに順次選択して、線順次走査するものである。データドライバ５３は、表示部２０の各画素Ｐｉｘへ、映像信号Ｓ１に基づく画素信号を供給するものである。具体的には、データドライバ５３は、映像信号Ｓ１に基づいてＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を行うことにより、アナログ信号である画素信号を生成し、各画素Ｐｉｘへ供給するようになっている。

表示部２０は、例えばガラスなどから構成される２枚の透明基板の間に液晶材料を封入したものである。これらの透明基板の液晶材料に面した部分には、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などから構成される透明電極が形成され、液晶材料とともに画素Ｐｉｘを構成している。この表示部２０における液晶材料としては、例えばネマチック液晶を用いたＶＡモード、ＩＰＳモードおよびＴＮモード等の液晶が用いられる。但し、本実施の形態では、これらのうちＶＡモードまたはＩＰＳモードの液晶を用いた場合について説明する。以下、この表示部２０（画素Ｐｉｘ）の構成について詳述する。

図４（Ａ）は、画素Ｐｉｘの回路図の一例を表すものである。画素Ｐｉｘは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子Ｔｒと、液晶素子ＬＣと、保持容量素子Ｃとを備えている。ＴＦＴ素子Ｔｒは、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）によりなり、ゲートがゲート線Ｇに接続され、ソースがデータ線Ｄに接続され、ドレインが液晶素子ＬＣの一端と保持容量素子Ｃの一端に接続されている。液晶素子ＬＣは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端は接地されている。保持容量素子Ｃは、一端がＴＦＴ素子Ｔｒのドレインに接続され、他端は保持容量線Ｃｓに接続されている。ゲート線Ｇはゲートドライバ５２に接続され、データ線Ｄはデータドライバ５３に接続されている。

図４（Ｂ）は、画素Ｐｉｘを含む表示部２０の断面構成を表すものである。このように表示部２０は、断面でみると、駆動基板２０１と対向基板２０５との間に、液晶層２０３を封止したものである。駆動基板２０１は、上記ＴＦＴ素子Ｔｒを含む画素駆動回路が形成されたものであり、この駆動基板２０１上には、画素Ｐｉｘ毎に画素電極２０２が配設されている。対向基板２０５には、図示しないカラーフィルタやブラックマトリクスが形成されており、更に液晶層２０３側の面には、対向電極２０４が各画素Ｐｉｘに共通の電極として配設されている。

この表示部２０の光入射側（バックライト３０側）には偏光板２０６ａが貼り合わせられており、液晶層２０３への入射光の偏光方向を制御するようになっている。一方、表示部２０の光出射側にも偏光板２０６ｂが、その偏光板２０６ａとクロスニコルまたはパラレルニコルとなるように貼り合わせられる。本実施の形態では、この表示部２０における光出射側（本例では液晶バリア１０側）の偏光板２０６ｂ（第１の偏光板）と、後述する液晶バリア１０における光入射側（本例では表示部２０側）の偏光板（第２の偏光板）との各吸収軸が、互いに一致している。ここでは、偏光板２０６ｂが、液晶バリア１０の入射側偏光板を兼ねている。即ち、この偏光板２０６ｂ上に液晶バリア１０（詳細には、後述のＷＶフィルム１７ｂ）が直に貼り合わせられた構造となっている。尚、本明細書において、「一致」といった場合には、軸方向が完全に同一であるものに限らず、概ね一致しているものも含むものとする。

（バックライト３０）
バックライト３０は、例えば導光板の側面に例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を配設してなるものである。バックライト３０は、あるいは、複数本のＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）等を配列させたものであってもよい。

（液晶バリア１０）
図５は、液晶バリア１０の一構成例を表すものであり、（Ａ）は液晶バリア１０の平面図を示し、（Ｂ）はＩ−Ｉ線における断面図を示す。この例では、液晶バリア１０が、ノーマリーホワイト動作を行うものとして説明する。例えば、図６（Ａ）に示したように、駆動電圧を印加していない状態では光を透過し（白表示となり）、駆動電圧を印加した状態では光を遮断する（黒表示となる）ものとする。

液晶バリア１０は、図５（Ａ）に示したように、光を透過または遮断する複数の開閉部１１，１２を有している。開閉部１１，１２は、立体表示装置１が通常表示（２次元表示）および立体視表示のどちらを行うかにより、異なる動作を行う。具体的には、開閉部１１は、後述するように、通常表示の際には開放状態（透過状態）になり、立体視表示を行う際には、閉状態（遮断状態）となるものである。開閉部１２は、後述するように、通常表示の際には開放状態（透過状態）、立体視表示の際には、時分割的に開閉動作を行うものである。これらの開閉部１１，１２はそれぞれ複数、交互に設けられており、例えば、複数の開閉部１１，１２のうちの選択的な開閉部からなるグループ毎に駆動したり、また、そのようなグループ毎の駆動を時分割的に行うことができるようになっている。

液晶バリア１０は、図５（Ｂ）に示したように、例えばガラス等からなる透明基板１３Ａと透明基板１３Ｂとの間に液晶層１４を備えたものである。透明基板１３Ａ，１３Ｂのうち、透明基板１３Ａが光入射側、透明基板１３Ｂが光出射側に配置されるようになっている。透明基板１３Ａの液晶層１４側の面、および透明基板１３Ｂの液晶層１４側の面には、例えばＩＴＯなどからなる透明電極１５ａ，１５ｂがそれぞれ形成されている。透明基板１３Ｂの光出射側には、ＷＶ（Wide Vew）フィルム１７ｂおよび出射側偏光板１８ｂがこの順に貼り合わせられている。一方、透明基板１３Ａの光入射側にも、ＷＶフィルム１７ｂが貼り合わせられる。ここで、本実施の形態では、上述のように、表示部２０における出射側の偏光板２０６ｂが、液晶バリア１０における光入射側の偏光板を兼ねており、この偏光板２０６ｂにＷＶフィルム１７ｂが直に接着されている。以下、各部の構成について詳述する。

液晶層１４は、例えばネマチック液晶を用いたＴＮモードの液晶（ＴＮ液晶）よりなる。ここでは、駆動電圧を印加していない状態において、液晶分子のダイレクタが、光入射側と光出射側との間で互いに直交しており、液晶層１４の厚み方向に沿って回転しながら向きを変えて配列している（白表示：図６（Ａ））。一方、駆動電圧を印加した状態では、液晶分子のダイレクタが、液晶層１４の厚み方向に沿うように配列する（黒表示：図６（Ｂ））ようになっている。

図７は、図５（Ａ）のII−II線における断面構成を表したものである。尚、簡便化のため、液晶層１４付近の構成要素のみを示している。透明電極１５ａ，１５ｂは、少なくとも一方が、個々に電圧を供給可能な複数のサブ電極に分割されている。例えば、透明電極１５ａが複数のサブ電極１５ａ１１，１５ａ１２に分割され、透明電極１５ｂが各サブ電極１５ａ１１，１５ａ１２に共通の電極として配置されている。サブ電極１５ａ１１，１５ａ１２にそれぞれ対応する領域が、開閉部１１，１２となっている。このような構成により、液晶層１４の選択的な領域にのみ電圧が印加され、開閉部１１，１２毎の透過（白表示）および遮断（黒表示）の切り替えが行われるようになっている。これらの透明電極１５ａ，１５ｂ上には更に、配向膜１６ａ，１６ｂが形成されている。

配向膜１６ａ，１６ｂとしては、例えばＡＬ３０４６（ＪＳＲ製：商品名）等が用いられ、それらとの界面付近における液晶分子の配向を制御する機能を有するものである。この配向膜１６ａ，１６ｂにおける配向制御方向は、例えばラビング処理によってなされ、例えば液晶層１４に用いられる液晶のモードや、後述の偏光板の偏光軸に応じて設定される。具体的には、液晶層１４にＴＮ液晶を有する場合には、配向膜１６ａ，１６ｂの各配向制御方向が互いに直交し、かつ各配向膜との界面付近の液晶分子が、偏光板２０６ｂと出射側偏光板１８ｂの吸収軸に応じた方向、即ちここではその吸収軸方向と平行または直交する方向に沿って配向するようにラビング処理がなされる。

偏光板２０６ｂ，出射側偏光板１８ｂは、液晶層１４への入射光および出射光の各偏光方向を制御するものである。これらの偏光板２０６ｂ，出射側偏光板１８ｂの各吸収軸は、液晶層１４にＴＮ液晶を用いた場合、互いに直交するように配置される。

図８は、ＷＶフィルム１７ｂと出射側偏光板１８ｂの詳細構成を表すものである。このように、透明基板１３Ａ（図８には図示せず）上に、接着層１７０を介して、ＷＶフィルム１７ｂおよび出射側偏光板１８ｂが貼り合わせられている。ＷＶフィルム１７ｂは、視野角を拡大する機能を有し、例えば、ディスコティック液晶からなる液晶層１７ｂ１とＴＡＣ（トリアセチルセルロース）１７ｂ２との積層膜となっている。出射側偏光板１８ｂは、ＰＶＡ偏光子１８ｂ１とＴＡＣ１８ｂ２との積層膜となっている。ＴＡＣ１７ｂ２，１８ｂ２はそれぞれ、ＷＶフィルム１７ｂおよび出射側偏光板１８ｂの保護膜として機能するものである。

図９は、そのようなＷＶフィルム１７ｂと、液晶層１４との液晶分子の配向状態についての説明図である。図９（Ａ）に示したように、詳細は後述するが、例えば液晶分子１４ａ１がＯモードである場合には、配向膜１６ａに対して、出射側偏光板１８ｂの吸収軸Ｄ１と平行な方向Ｄａに沿ってラビング処理が施される。これにより、吸収軸Ｄ１にダイレクタが沿うように、かつ所定の角度（例えばθが３°〜５°）起き上がった状態（いわゆるプレチルトが付加された状態）で配向する。一方、ＷＶフィルム１７ｂにおける液晶層１７ｂ１では、ＴＡＣ１７ｂ２との界面から液晶層１４側に向かって、液晶分子１７０ａが、回転方向Ｄｂに沿った起き上がり角度が徐々に大きくなるように配向している。詳細には、例えば、液晶層１４における液晶分子の１４ａ１のダイレクタの向きと、ＷＶフィルム１７ｂにおける液晶分子１７０ａのダイレクタの向きとが、図９（Ｂ）に示したような配列関係となるように配向することが望ましい。

（偏光板の吸収軸および液晶配向制御方向の関係）
本実施の形態では、上記のような構成において、表示部２０からの出射光と液晶バリア１０における液晶層１４への入射光との各偏光方向が互いに一致するように、各構成要素が配置される。具体的には、図１０に示したような配置関係となっている。即ち、表示部２０における出射側偏光板と液晶バリア１０における入射側偏光板との両方を兼ねた偏光板２０６ｂの吸収軸Ｄ１が、水平方向Ｘに等しい場合、配向膜１６ａ，１６ｂにおける各ラビング方向は、水平方向または垂直方向となっている。例えば、配向膜１６ａ，１６ｂにおいて、方向Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ（実線矢印）の組み合わせ、または方向Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ（破線矢印）の組み合わせのいずれかとなる。いずれの組み合わせになるかは、後述するように、液晶層１４における液晶分子１４ａ１がＯモードであるかＥモードであるかによって、適宜設定されればよい。いずれの場合であっても、液晶層１４にＴＮ液晶を用いた場合には、出射側偏光板１８ｂにおける吸収軸Ｄ１は垂直方向Ｙに一致する。

尚、これらの配向膜１６ａ，１６ｂにおける各配向制御方向（配向膜界面付近における液晶分子のダイレクタの方向）と出射側偏光板１８ｂ，偏光板２０６ｂの吸収軸（透過軸）との関係は、液晶分子のモード（例えばＯ（通常）モード，Ｅ（特別）モード）によって異なる。例えば、液晶分子がＯモードである場合には、図１１（Ａ）に示したように、液晶層１４への入射偏光（透過軸Ｄ２）が実質的に液晶分子のダイレクタに垂直である。即ち、Ｏモードの場合には、各偏光板の吸収軸と液晶分子１４ａ１のダイレクタが同一方向となるように、ラビング処理を施す。一方、液晶分子がＥモードである場合には、図１１（Ｂ）に示したように、液晶層１４への入射偏光（透過軸Ｄ２）が実質的に液晶分子のダイレクタに沿っている。即ち、Ｅモードの場合には、各偏光板の吸収軸と液晶分子１４ａ１のダイレクタが直交するように、ラビング処理を施す。例えば、図１０に示した例では、Ｏモードの場合には方向Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ、Ｅモードの場合には方向Ｄ３ａ，Ｄ３ｂに設定すればよい。

このように、本実施の形態では、表示部２０からの出射偏光と、液晶バリア１０の液晶層１４への入射偏光とが一致するように、偏光板２０６ｂ，出射側偏光板１８ｂの吸収軸が設定され、それに応じて液晶層１４における配向制御方向が設定されている。

尚、この例では、液晶バリア１０はノーマリーホワイト動作を行うものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、例えばノーマリーブラック動作を行うものであってもよい。これらのノーマリーブラック動作とノーマリーホワイト動作の選択は、例えば、偏光板と液晶配向により設定することができる。

バリア駆動部９は、立体視表示を行う際、同じグループに属する複数の開閉部１１，１２が同じタイミングで開閉動作を行うように駆動するものである。具体的には、詳細は後述するが、バリア駆動部９は、グループＡに属する複数の開閉部１２と、グループＢに属する複数の開閉部１２とを、時分割的に交互に開閉動作するように駆動する。

図１２は、開閉部１２のグループ構成例を表すものである。開閉部１２は、例えば２つのグループ、具体的には、１つおきに配置された複数の開閉部１２Ａ同士が、グループＡ、複数の開閉部１２Ｂ同士がグループＢをそれぞれ構成している。

図１３は、立体視表示および通常表示（２次元表示）を行う場合の液晶バリア１０の状態を模式的に表すものであり、（Ａ）は立体視表示を行う一状態を示し、（Ｂ）は立体視表示を行う他の状態を示し、（Ｃ）は通常表示を行う状態を示す。液晶バリア１０には、開閉部１１および開閉部１２（グループＡに属する開閉部１２Ａ，グループＢに属する開閉部１２Ｂ）が交互に配置されている。この例では、開閉部１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ、表示部２０の６つの画素Ｐｉｘに１つの割合で設けられている。以下の説明では、画素Ｐｉｘが、ＲＧＢ３つのサブピクセルからなるピクセルとするが、これに限定されるものではなく、例えば、画素Ｐｉｘがサブピクセルであってもよい。尚、液晶バリア１０において、光が遮断される部分は斜線で示している。

立体視表示を行う場合には、表示部２０において、映像信号ＳＡ，ＳＢに基づく映像表示を時分割で行い、かつ液晶バリア１０において、上記表示部２０の時分割表示に同期して、開閉部１２（開閉部１２Ａ，１２Ｂ）を開閉する。この際、開閉部１１は閉状態（遮断状態）に維持するようになっている。具体的には、詳細は後述するが、図１３（Ａ）に示したように、映像信号ＳＡが供給された場合には、液晶バリア１０では、開閉部１２Ａが開状態、開閉部１２Ｂが閉状態になる。表示部２０は、この開閉部１２Ａに対応した位置に配置された互いに隣接する６つの画素Ｐｉｘに、映像信号ＳＡに含まれる６つの視点映像を表示する。同様に、図１３（Ｂ）に示したように、映像信号ＳＢが供給された場合には、液晶バリア１０では、開閉部１２Ｂが開状態、開閉部１２Ａが閉状態になる。表示部２０では、この開閉部１２Ｂに対応した位置に配置された互いに隣接する６つの画素Ｐｉｘに、映像信号ＳＢに含まれる６つの視点映像を表示する。

他方、通常表示（２次元表示）を行う場合には、図１３（Ｃ）に示したように、表示部２０において映像信号Ｓに基づく表示を行い、かつ液晶バリア１０において、開閉部１１および開閉部１２（開閉部１２Ａ，１２Ｂ）を共に開放状態（透過状態）に維持するようになっている。

尚、開閉部１１と開閉部１２との間には、開閉部境界２３が設けられている。この開閉部境界２３は、透明基板１３Ａ，１３Ｂ上において透明電極１５ａ，１５ｂのいずれかが形成されていない部分に相当する。つまり、前述のように、透明電極１５ａ，１５ｂの少なくとも一方は複数のサブ電極に分割されるが、このサブ電極同士の間の領域に相当する。このような開閉部境界２３では、所望の電圧を印加しにくいため、ノーマリーホワイト動作を行う液晶バリア１０では常に開放状態（透過状態）となる。但し、この開閉部境界２３は、開閉部１１，１２に比べて十分に小さいものであるため、観察者が気になることはほとんどない。これ以降の図および説明では、この開閉部境界２３を適宜省略することとする。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の立体表示装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
制御部４０は、外部より供給される映像信号Ｖdispに基づいて、表示駆動部５０、バックライト駆動部２９、およびバリア駆動部９に対してそれぞれ制御信号を供給し、これらがお互いに同期して動作するように制御する。バックライト駆動部２９は、制御部４０から供給されるバックライト制御信号に基づいてバックライト３０を駆動する。バックライト３０は、面発光した光を表示部２０に対して射出する。表示駆動部５０は、制御部４０から供給される映像信号Ｓに基づいて表示部２０を駆動する。表示部２０は、バックライト３０から射出した光を変調することにより表示を行う。バリア駆動部９は、制御部４０から供給されるバリア制御命令に基づいて液晶バリア１０を駆動する。液晶バリア１０は、バックライト３０から射出し表示部２０を透過した光を、透過または遮断する。

（立体視表示の詳細動作）
次に、いくつかの図を参照して、立体視表示を行う場合の詳細動作を説明する。

図１４は、表示部２０および液晶バリア１０の動作例を表すものであり、（Ａ）は、映像信号ＳＡが供給された場合を示し、（Ｂ）は映像信号ＳＢが供給された場合を示す。

表示駆動部５０は、図１４（Ａ）に示したように、映像信号ＳＡが供給された場合には、表示部２０において、互いに隣接する６つの画素Ｐｉｘに、映像信号ＳＡに含まれる６つの視点映像にそれぞれ対応する６画素分の画素情報Ｐ１〜Ｐ６を表示する。これらの画素情報Ｐ１〜Ｐ６を表示する６画素は、開閉部１２Ａ付近において隣接配置された画素とする。一方、液晶バリア１０では、上述のように、開閉部１２Ａが開放状態（透過状態）、開閉部１２Ｂが閉状態になるように制御される（開閉部１１は閉状態）。これにより、表示部２０の各画素Ｐｉｘから出た光は、開閉部１２Ａにより出射角度が制限される。即ち、表示部２０において空間分割的に表示された６つの視点映像が、開閉部１２Ａによって分離される。このようにして分離された視点映像のうち、例えば画素情報Ｐ３に基づく映像光が観察者の左眼、画素情報Ｐ４に基づく映像光が観察者の右眼においてそれぞれ観察されることで、観察者には立体的な映像として認識される。

映像信号ＳＢが供給された場合についても同様で、図１４（Ｂ）に示したように、表示部２０において、互いに隣接する６つの画素Ｐｉｘに、映像信号ＳＢに含まれる６つの視点映像にそれぞれ対応する６画素分の画素情報Ｐ１〜Ｐ６を表示する。これらの画素情報Ｐ１〜Ｐ６を表示する６画素は、開閉部１２Ｂ付近において隣接配置された画素とする。一方、液晶バリア１０では、上述のように、開閉部１２Ｂが開放状態（透過状態）、開閉部１２Ａが閉状態になるように制御される（開閉部１１は閉状態）。これにより、表示部２０の各画素Ｐｉｘから出た光は、開閉部１２Ｂにより出射角度が制限される。即ち、表示部２０において空間分割的に表示された６つの視点映像が、開閉部１２Ｂによって分離される。このようにして分離された視点映像のうち、例えば画素情報Ｐ３に基づく映像光が観察者の左眼、画素情報Ｐ４に基づく映像光が観察者の右眼においてそれぞれ観察されることで、観察者には立体的な映像として認識される。

このように、観察者は、左眼と右眼とで、画素情報Ｐ１〜Ｐ６のうちの異なる画素情報を見ることとなり、観察者は立体的な映像として感じることができる。また、開閉部１２Ａと開閉部１２Ｂを時分割的に交互に開放して映像を表示することにより、観察者は、互いにずれた位置に表示される映像を平均化して見ることとなる。このため、立体表示装置１は、複数の開閉部１２をグループ分けせずに一括駆動する場合に比べ、２倍の解像度を実現することが可能となる。言い換えれば、立体表示装置１の解像度は、２次元表示の場合に比べ１／３（＝１／６×２）で済むこととなる。

ところで、上記のような表示部２０および液晶バリア１０では、いずれも液晶を利用したものであるため、所定の偏光成分を用いて光を変調する。

（比較例）
図１５は、本実施の形態の比較例に係る立体表示装置における偏光板と液晶配向制御方向の配置関係を模式的に表したものである。本比較例においても、本実施の形態と同様、表示部において表示した各視点映像を、ＴＮ液晶を用いた液晶バリア１００により分離して観察者に示すことにより、立体視表示を行うものである。比較例に係る液晶バリア１００では、表示部側から順に、λ／２板１０２、入射側偏光板１０３ａ、ＷＶフィルム１０４ａ、透明基板、透明電極、配向膜１０５ａ、液晶層（ＴＮ液晶）、配向膜１０５ｂ、透明電極、透明基板、ＷＶフィルム１０４ｂ、出射側偏光板１０３ｂが設けられている（一部、図示を省略している）。

この比較例では、図１５に示したように、液晶バリア１００における配向膜１０５ａ，１０５ｂにおける配向方向が水平方向から１３５°，４５°回転した方向に沿っている。即ち、比較例の液晶層への入射偏光は、水平方向から例えば４５°回転した偏光となる。一方、表示部における出射側偏光板１０１ｂの吸収軸Ｄ１は、表示部が例えばＶＡモード（またはＩＰＳモード）の液晶を用いている場合、水平方向Ｘに一致する（透過軸Ｄ２が垂直方向Ｙに一致する）。従って、比較例では、表示部からの出射偏光と、液晶バリア１００の液晶層への入射偏光とが互いに異なるものとなる。そのため、表示部と液晶バリア１００との間に、偏光方向を回転するための光学部材（ここではλ／２板１０２）を設けている。これにより、表示部から出射した光を液晶バリア１００における液晶層へ入射させることができる。尚、液晶層へロス無く入射した光はその偏光方向が９０°回転して出射されることにより、例えば４５°方向に吸収軸Ｄ１を有する出射側偏光板１０３ｂを透過する。従って、最終的に観察者に届く光の偏光方向は水平方向から例えば１３５°回転した方向となる。

ところが、この比較例のような液晶バリア１００を用いた立体表示装置では、上記のように表示部と液晶バリア１００との間にλ／２板を挿設する必要がある。そのため、部品点数が増え、コストアップとなる。

そこで、本実施の形態では、液晶バリア１０における配向膜１６ａ，１６ｂの各配向制御方向（ラビング方向）が互いに直交し、かつその液晶層１４の表示部２０側の配向方向（ここでは、配向膜１６ａに応じた配向方向）は、偏光板２０６ｂの吸収軸方向と平行または直交する。例えば、図１０に示したように、配向膜１６ａ，１６ｂにおいて、水平方向Ｘまたは垂直方向Ｙに沿ってラビング処理が施されている。また、表示部２０における偏光板２０６ｂが、液晶バリア１０における入射側偏光板を兼ねており、表示部２０から出射される偏光と、液晶層１４へ入射する偏光との各偏光方向が、例えば垂直方向Ｙに一致している。即ち、表示部２０から出射した光は、その偏光方向を保ったまま、液晶バリア１０の液晶層１４へ入射する。従って、上記比較例のようなλ／２板が不要となり、それによる部品点数の増加およびコストアップを抑制することができる。

また、液晶層１４の表示部側における配向方向が、偏光板２０６ｂの吸収軸に応じて設定されることにより、表示部２０における出射側（液晶バリア１０側）の偏光板と、液晶バリア１０における入射側（表示部２０側）の偏光板とを１枚の偏光板２０６ｂで兼用することができる。つまり、偏光板１枚分を省くことができ、更なる部品点数の削減や低コスト化を実現でき、また偏光板挿設による光透過率の低下を抑制することもできる。

更に、これらの表示部２０と液晶バリア１０とが、接着（光学的に接着）されていることにより、空気層が介在する場合に比べ、光損失を減らし、光利用効率を高めることができる。

加えて、液晶層１４における光入射側および光出射側の各配向方向、例えば配向膜１６ａ，１６ｂにおける各配向制御方向を、水平方向Ｘおよび垂直方向Ｙに一致させることにより、４５°（１３５°）方向に吸収軸を有する偏光板を使用しなくて済む。これにより、例えば黒表示時における水平方向の視野角が拡大する。ここで、図１６（Ａ），（Ｂ）に、上記比較例および本実施の形態の各例における視野角特性について示す。尚、黒色の濃淡が濃い程、より黒色を表現できていることを表している。このように、４５°（１３５°）方向に吸収軸を有する偏光板を使用した比較例（図１６（Ａ））では、水平方向における視野角が狭くなっているのに対し、水平，垂直（０°，９０°）方向に吸収軸を有する偏光板を使用した本実施の形態（図１６（Ｂ））では、水平方向における視野角が広くなっていることがわかる。このように、本実施の形態では、液晶バリア１０における偏光板の吸収軸および液晶配向制御方向を、上記のような配置構成とすることにより、表示映像において、水平方向における視野角特性を改善することができる。この効果は、左右方向に画像分離を行う立体視表示時において、特に有効となる。

以上のように、本実施の形態では、表示部２０が複数の視点映像を空間分割的に表示し、その表示映像を、液晶バリア１０の複数の開閉部１１，１２において透過または遮断する。これにより、例えば観察者の左右の眼において、それぞれ対応する視点画像が視認され、立体視表示がなされる。このとき、液晶バリア１０において、液晶層１４が光入射側および光出射側において互いに直交する方向に配向制御され、かつその液晶層１４の表示部２０側の配向方向（配向膜１６ａに応じた配向方向）と、表示部２０の液晶バリア１０側の偏光板（偏光板２０６ｂ）の吸収軸方向とが平行または直交する。これにより、表示部２０から出射した光を、その偏光方向（偏光軸）を回転させることなく、液晶バリア１０の液晶層１４へ入射させることができる。即ち、偏光方向を回転させるための光学部材、例えばλ／２板等を別途配設する必要がない。よって、部品点数やコストを増加させることなく、液晶バリアを用いたパララックスバリア方式の立体視表示を実現可能となる。

次に、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）に係る立体表示装置について説明する。変形例１，２では、各偏光板の偏光軸および液晶配向制御方向が上記実施の形態と異なるものである。それら以外の各構成要素については、上記実施の形態で説明した立体表示装置１と同様である。尚、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

＜変形例１＞
図１７は、変形例１における各偏光板の偏光軸および液晶配向制御方向の関係について表したものである。本変形例では、上記実施の形態と同様、液晶バリアがＴＮ液晶よりなる液晶層１４を有しており、その液晶層１４の表示部２０側の配向方向と、表示部２０における出射側偏光板（第１の偏光板）の吸収軸方向とが平行または直交している。但し、本変形例では、表示部２０から出射される光の偏光方向が、水平方向Ｘに一致している。即ち、偏光板２０８ｂの吸収軸Ｄ１が垂直方向Ｙに等しくなっている（透過軸Ｄ２が水平方向Ｘに等しくなっている）。

この場合にも、液晶層１４の配向制御を行うための配向膜２６ａ，２６ｂにおける各ラビング方向は、水平方向Ｘまたは垂直方向Ｙに等しくなる。具体的には、配向膜２６ａ，２６ｂにおいて、方向Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ（実線矢印）の組み合わせ、または方向Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ（破線矢印）の組み合わせのいずれかとなる。いずれの組み合わせになるかは、上述したように、液晶層１４における液晶分子のモード（Ｏモード，Ｅモード）によって、適宜設定されていればよい。例えば、Ｏモードの場合には方向Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ、Ｅモードの場合には方向Ｄ４ａ，Ｄ４ｂに設定すればよい。いずれの場合であっても、液晶層１４にＴＮ液晶を用いた場合には、液晶バリアにおける出射側偏光板２８ｂにおける吸収軸Ｄ１は水平方向Ｘに一致（透過軸は垂直方向Ｙに一致）する。

このように、本変形例では、表示部２０からの出射偏光と、液晶バリア１０の液晶層１４への入射偏光とが一致するように、偏光板２０８ｂ，出射側偏光板２８ｂの吸収軸が設定され、それに応じて液晶層１４における配向制御方向が設定されている。従って、本変形例においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、液晶バリアを出射する光の偏光方向が垂直方向Ｙに等しくなるため、例えば偏光サングラス等を使用して観察する場合にも、立体視表示が可能である。

＜変形例２＞
図１８は、変形例２における各偏光板の偏光軸および液晶配向制御方向の関係について表したものである。本変形例では、上記実施の形態と同様、液晶バリアがＴＮ液晶よりなる液晶層１４を有しており、その液晶層１４の表示部２０側の配向方向と、表示部２０における出射側偏光板（第１の偏光板）の吸収軸方向とが平行または直交している。但し、本変形例では、表示部２０における液晶の駆動モードがＴＮモードであり、表示部２０における出射側偏光板３１ｂの吸収軸Ｄ１が４５°方向に一致している。

この場合、液晶層１４の配向制御を行うための配向膜３６ａ，３６ｂにおける各ラビング方向は、４５°方向または１３５°方向に等しくなる。具体的には、配向膜３６ａ，３６ｂにおいて、方向Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ（実線矢印）の組み合わせ、または方向Ｄ４ａ，Ｄ４ｂ（破線矢印）の組み合わせのいずれかとなる。いずれの組み合わせになるかは、上述したように、液晶層１４における液晶分子のモード（Ｏモード，Ｅモード）によって、適宜設定されていればよい。いずれの場合であっても、液晶層１４にＴＮ液晶を用いた場合には、液晶バリアにおける出射側偏光板３８ａにおける吸収軸Ｄ１は、例えば１３５°方向に一致する。尚、本変形例の液晶バリアでは、表示部２０の側に、入射側偏光板３２ａが設けられている。つまり、表示部２０における出射側偏光板３１ｂと、液晶バリアにおける入射側偏光板３２ａとの各吸収軸が互いに一致しており、これらの偏光板同士が接着された構成となっている。但し、上記出射側偏光板３１ｂと入射側偏光板３２ａの各吸収軸方向が一致している場合には、本変形例においても、上記実施の形態と同様、入射側偏光板３２ａを省き、表示部２０と液晶バリアとの間の偏光板を１枚とすることが可能である。

このように、本変形例では、表示部２０からの出射偏光と、液晶バリア１０の液晶層１４への入射偏光とが一致するように、入射側偏光板３２ａ，出射側偏光板３８ｂの各吸収軸が設定され、それに応じて液晶層１４における配向制御方向が設定されている。従って、表示部２０においてＴＮモードの液晶が用いられている場合であっても、上記実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、バックライト３０の側から順に、表示部２０および液晶バリア１０を配置したが、表示部２０と液晶バリア１０との配置関係はこれと逆であってもよい。即ち、バックライト３０と表示部２０との間に、液晶バリア１０が設けられていてもよい。この場合であっても、上述したような表示部２０における映像表示に同期して、液晶バリア１０における開閉動作を行うようにすれば、立体視表示を実現できる。また、液晶層１４の表示部２０側（光出射側）の配向方向と、表示部２０の入射側偏光板（第１の偏光板）の吸収軸方向とは、平行または直交するように構成すれば、本発明と同等の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態等では、立体視表示の際に、液晶バリア１０の複数の開閉部１１，１２において、開閉部１１を閉状態に維持し、開閉部１２を映像信号に基づいて開状態となるように駆動したが、これと逆の駆動（開閉部１２を閉状態に維持し、開閉部１１を映像信号に基づいて開状態にする）であってもよい。

更に、上記実施の形態等では、高解像度を得るために、開閉部１１，１２のうち、開閉部１２を更に２つのグループＡ，Ｂに分け、グループＡ，Ｂを時分割的に駆動するようにしたが、本発明は、このような時分割駆動による映像表示は必ならずしも必要ではない。即ち、液晶バリア１０における全ての開閉部１１を閉、全ての開閉部１２を開となるように駆動して、視点映像を分離するようにしてもよい。あるいは逆に、開閉部１２のグループ数を３つ以上にして、これら３つ以上のグループを順次駆動するようにしてもよい。

加えて、上記実施の形態等では、表示部２０における出射側（液晶バリア１０側）の偏光板が、液晶バリア１０における入射側（表示部２０側）の偏光板を兼ねる構成としたが、上記２枚の偏光板をそれぞれ配置するようにしてもよい。即ち、表示部２０の出射側偏光板と、液晶バリア１０の入射側偏光板とを接着するようにしてもよい。この場合であっても、表示部と液晶バリアとの間にλ／２板等の他の光学部材を挿設する必要がないため、本発明と同等の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態等では、液晶バリアにおいて視野角補償フィルムとしてＷＶフィルムを用いたが、他の視野角補償フィルムを用いてもよく、あるいはこのような視野角補償フィルムについては設けられていなくともよい。

更に、上記実施の形態等では、映像信号ＳＡ，ＳＢが６つの視点画像を含むようにしたが、これに限定されるものではなく、５つ以下または７つ以上の視点映像を含むようにしてもよい。例えば、映像信号に５つの視点画像が含まれる場合には、開閉部１２は、表示部２０の５つの画素Ｐｉｘに１つの割合で設けるようにすればよい。但し、必ずしも、視点映像の数と、それらを表示する画素数が一致していなくともよい。即ち、例えば、隣接する４つの画素Ｐｉｘに表示する画素情報が、必ずしも異なる視点のものでなくともよく、同一の視点の映像についてのものを含んでいてもよい。また、複数の視点映像の中にブランク（黒もしくはグレー）の映像を含んでいてもよい。

１…立体表示装置、９…バリア駆動部、１０…液晶バリア、１１，１２，１２Ａ，１２Ｂ…開閉部、１３Ａ，１３Ｂ…透明基板、１４…液晶層、１５ａ，１５ｂ…透明電極、１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ…配向膜、１７ａ，１７ｂ…ＷＶフィルム、１８ｂ，２８ｂ，３８ｂ…出射側偏光板（液晶バリア）、３２ａ…入射側偏光板（液晶バリア）、３１ｂ…出射側偏光板（表示部）、２０…表示部、２３…開閉部境界、２９…バックライト駆動部、３０…バックライト、４０…制御部、５０…表示駆動部、５１…タイミング制御部、５２…ゲートドライバ、５３…データドライバ、Ａ，Ｂ…グループ、Ｐｉｘ…画素、Ｐ１〜Ｐ６…画素情報、Ｓ，ＳＡ，ＳＢ，Ｖdisp…映像信号、Ｔｒ…ＴＦＴ素子、Ｄ１…吸収軸、Ｄ２…透過軸。

Claims (4)

1. 光入射側および光出射側に一対の偏光板を有すると共に、ＶＡモードまたはＩＰＳモードで駆動される第１の液晶層を含む表示部と、
   前記表示部の光入射側または光出射側に設けられ、透光領域または遮光領域となる開閉部を複数含む光バリア部とを備え、
   前記光バリア部は、
   その光入射側および光出射側において互いに直交する方向に配向制御されると共に、ＴＮモードで駆動される第２の液晶層と、
   光入射側および光出射側にそれぞれ貼り合わせられた視野角補償フィルムと
   を有し、
   前記一対の偏光板のうち前記表示部の前記光バリア部側に配置された第１の偏光板が、前記視野角補償フィルムに直に接着され、かつ
   前記第２の液晶層の前記表示部側における配向方向は、前記第１の偏光板の吸収軸方向と平行であるかまたは直交する
   表示装置。
2. 前記光バリア部は、
   前記第２の液晶層を挟み込む一対の基板と、
   前記一対の基板の前記第２の液晶層側にそれぞれ配設された第１および第２の電極と、
   前記第１の電極上に設けられ、前記第２の液晶層を第１の配向方向に制御する第１の配向膜と、
   前記第２の電極上に設けられ、前記第２の液晶層を前記第１の配向方向に直交する第２の配向方向に制御する第２の配向膜と、
   を有する請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１および第２の配向膜ではそれぞれ、ラビング処理により前記配向制御が施されている
   請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１および第２の電極のうち少なくとも一方の電極は、電圧を個々に供給可能な複数のサブ電極からなり、
   前記複数のサブ電極のそれぞれに対応する領域が、前記開閉部となっている
   請求項２に記載の表示装置。

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