JP6634240B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

視差バリアやレンチキュラーレンズなどの画像分離体を用いて複数の視点画像を分離して表示する表示装置が知られている。画像分離体を液晶パネルなどで形成することで、画像分離体の生成と消滅を電気的に制御する技術も知られている。画像分離体の生成と消滅を電気的に制御することで、複数の視点画像を表示する第一のモード（例えば３Ｄモード）と、複数の視点画像を含まない単一の画像を表示する第二のモード（例えば、２Ｄモード）と、を切り替え可能な表示装置が提供される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−７６７２４号公報

視点画像の観察角度を変化させると、隣の視点画像の一部が混ざって観察されることがある。この現象はクロストークと呼ばれる。クロストークが発生する角度範囲は、例えば、視点画像どうしの間隔によって変化する。視点画像どうしの間隔が狭いとクロストークが発生しやすい。

特許文献１では、視点画像どうしの間に黒画像を表示し、黒画像によって視点画像どうしを隔てている。視点画像を表示する第一の画像領域の間には、黒画像を表示するための第二の画像領域が別途設けられる。単一の画像を表示する第二のモードでは、第二の画像領域に設けられた副画素は、第一の画像領域に設けられた副画素とともに、画像表示に寄与する。よって、画像の解像度は高まる。しかし、独立に駆動する副画素の数が多くなるため、書き込み時間が増え、データ線駆動回路の負荷が大きくなる。

本発明の目的は、データ線駆動回路に大きな負荷をかけずに、高品質な表示を行うことが可能な表示装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る表示装置は、複数の第一の画像領域と、前記複数の第一の画像領域と交互に設けられた複数の第二の画像領域と、前記複数の第一の画像領域の各々に設けられた一本または複数本の第一のデータ線と、前記複数の第二の画像領域の各々に設けられた一本または複数本の第二のデータ線と、一定の電位が付与された定電位線と、切り替え信号を供給する切り替え信号線と、前記切り替え信号に基づいて、前記複数の第二の画像領域の各々に設けられた前記一本または複数本の第二のデータ線の各々の接続先を、前記第二の画像領域と隣り合う前記第一の画像領域に設けられたいずれか一本の前記第一のデータ線と、前記定電位線と、の間で切り替える切り替え回路と、を有する。

図１は、第一の実施形態に係る表示装置の概略図である。 図２は、画像形成部の概略構成を示す断面図である。 図３は、表示部の回路構成の一例を示す図である。 図４は、副画素の構成の一例を示す図である。 図５は、切り替え素子の構成の一例を示す図である。 図６は、本実施形態で採用可能なデータ線の配置を示す図である。 図７は、比較例１の表示特性を示す図である。 図８は、実施例１の表示特性を示す図である。 図９は、比較例２の回路構成を示す図である。 図１０は、第二の実施形態に係る表示装置の回路構成の一例を示す図である。 図１１は、第三の実施形態に係る表示装置の回路構成の一例を示す図である。 図１２は、比較例３の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１３は、実施例２の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１４は、実施例３の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。 図１５は、バリア開口数とクロストークの大きさとの関係を示す図である。

発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

［第一の実施形態］
図１は、第一の実施形態に係る表示装置１の概略図である。

表示装置１は、画像形成部１００と、制御部２００と、検出部３００と、を有する。

画像形成部１００は、例えば、表示部１１０と、分離部１２０と、を有する。観察者Ｕは、表示部１１０で表示された画像を分離部１２０を介して観察する。画像形成部１００は、複数の視点画像を表示する第一のモードと、複数の視点画像を含まない単一の画像を表示する第二のモードと、を有する。第一のモードで表示が行われるときには、分離部１２０に画像分離体Ｂが形成され、表示部１１０に複数の視点画像（例えば、右眼用視点画像と左眼用視点画像）を含む画像が表示される。第二のモードで表示が行われるときには、分離部１２０には画像分離体Ｂが形成されず、表示部１１０には単一の画像が表示される。なお、画像形成部１００の詳細については、後述する。

制御部２００は、表示制御部２１０と、分離体制御部２２０と、を有する。表示制御部２１０は、表示部１１０を制御して、表示部１１０に第一のモード用の画像または第二のモード用の画像を表示させる。分離体制御部２２０は、分離部１２０を制御して、第一のモード時に分離部１２０に画像分離体Ｂを形成させる。分離体制御部２２０は、画像分離体Ｂが形成される位置および画像分離体Ｂが形成されるタイミングなどを制御する。

検出部３００は、観察者Ｕの位置に関する位置情報を検出する。検出部３００は、例えば、観察者Ｕを撮像する撮像部３１０と、撮像部３１０により撮像された観察者Ｕの画像を解析して位置情報を検出する画像解析部３２０と、を有する。分離体制御部２２０は、画像解析部３２０から観察者Ｕの位置に関する位置情報を取得し、この位置情報に基づいて画像分離体Ｂが形成される位置を制御する。

制御部２００は、観察者Ｕの位置情報に基づいて、表示部１１０および分離部１２０を制御する。第一のモードで表示が行われるときには、分離部１２０は、位置情報に基づいて画像分離体Ｂの位置を変化させる。表示部１１０は、複数の視点画像を含む画像を表示する。第二のモードで表示が行われるときには、分離部１２０は、画像分離体Ｂを形成せず、表示部１１０は、複数の視点画像を含まない単一の視点画像のみの画像を表示する。

図２は、画像形成部１００の概略構成を示す断面図である。

画像形成部１００は、例えば、表示部１１０と、分離部１２０と、照明部１３０と、を有する。以下の説明では、観察者Ｕによって画像が観察される側を「前面側」とし、観察者Ｕによって画像が観察される側とは反対側を「背面側」として、各部材の構成を説明する。また、複数の視点画像が並ぶ第一の方向をＸ方向とするＸＹＺ直交座標系を用いて各部材の配置を説明する。

表示部１１０は、第一の基板１１１と、第一の基板１１１と対向する第二の基板１１２と、第一の基板と第２の基板の間に配置された液晶層１１３と、第一の基板１１１の外面側（液晶層１１３とは反対側）に配置された第一の偏光板１１４と、第二の基板１１２の外面側（液晶層１１３とは反対側）に配置された第二の偏光板１１５と、を有する。照明部１３０から照射された照明光は、第二の偏光板１１５を透過して液晶層１１３に入射し、液晶層１１３で変調される。液晶層１１３で変調された照明光は、第一の偏光板１１４を透過して画像として表示される。

図３および図４を用いて後述するが、表示部１１０には、複数の副画素ＳＰＸがマトリクス状に設けられている。各副画素ＳＰＸには、画素電極ＰＥとコモン電極ＣＥとが設けられている。画素電極ＰＥとコモン電極ＣＥとの間に発生する電界によって液晶層１１３の配向が制御される。

表示部１１０の表示モードは特に限定されない。縦電界（液晶層１１３の層厚方向の電界）を利用した縦電界モードや横電界（液晶層１１３の層厚方向と直交する方向の電界）を利用した横電界モードが採用可能である。縦電界モードとしては、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｉｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードなどが例示される。横電界モードとしては、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどが例示される。

表示部１１０には、複数の第一の画像領域１１６Ａと、複数の第一の画像領域１１６Ａと交互に設けられた複数の第二の画像領域１１６Ｂと、が設けられている。第一のモードで表示が行われるときには、複数の第一の画像領域１１６Ａの並びに沿って、複数の視点画像が交互に表示される。例えば、図２では、右眼用視点画像Ｒに対応した第一の画像領域１１６Ａと左眼用視点画像Ｌに対応した第一の画像領域１１６ＡとがＸ方向に繰り返し交互に配置されている。複数の第二の画像領域１１６Ｂには、視点画像どうしを隔てる分離ラインＧが表示される。第二のモードで表示が行われるときには、複数の第一の画像領域１１６Ａと複数の第二の画像領域１１６Ｂには、分離ラインＧを含まない単一の画像が表示される。

表示部１１０の前面側には、接着層１２５を介して分離部１２０が設けられている。分離部１２０は、第一の基板１２１と、第二の基板１２２と、液晶層１２３と、第一の偏光板１１４と、第三の偏光板１２４と、を有する。第一の偏光板１１４は、表示部１１０の第一の偏光板１１４と兼用される。第一の偏光板１１４を透過した照明光は、液晶層１２３で変調される。液晶層１２３で変調された照明光は、第三の偏光板１２４を透過して観察者に観察される。

分離部１２０の表示モードは特に限定されない。縦電界（液晶層１２３の層厚方向の電界）を利用した縦電界モードや横電界（液晶層１２３の層厚方向と直交する方向の電界）を利用した横電界モードが採用可能である。縦電界モードとしては、ＥＣＢモード、ＴＮモード、ＶＡモードが例示される。横電界モードとしては、ＩＰＳモードなどが例示される。

分離部１２０は、例えば、光の透過率を制御可能な複数のシャッター領域１２６を有する。複数のシャッター領域１２６の各々の透過率は、分離部１２０に入力される分離体制御信号によって制御される。分離体制御信号によって、複数のシャッター領域１２６の各々の液晶層１２３に印加される電圧が制御され、これにより、複数のシャッター領域１２６の各々の液晶層１２３の変調量が制御される。

例えば、複数のシャッター領域１２６は、分離体制御信号によってそれぞれ、電圧が液晶層１２３に印加されるオン状態と、電圧が液晶層１２３に印加されないオフ状態と、のいずれかの状態に制御される。シャッター領域１２６がオン状態のときには、シャッター領域１２６に入射した照明光は、第三の偏光板１２４に吸収される方向に偏光方向が調整される。よって、シャッター領域１２６の透過率は低くなる。シャッター領域１２６がオフ状態のときには、シャッター領域１２６に入射した照明光は、第三の偏光板１２４を透過する方向に偏光方向が調整される。よって、シャッター領域１２６の透過率は高くなる。

図２に示すように、第一のモードで表示が行われるときには、分離部１２０は、複数のシャッター領域１２６のうち、画像分離体Ｂが形成されるべき位置の複数のシャッター領域１２６Ｓの透過率を低下させる。これにより、視差バリアとしての画像分離体Ｂが形成される。画像分離体Ｂは、透過率が低下した複数のシャッター領域１２６Ｓによって形成される。画像分離体Ｂが形成されない位置の複数のシャッター領域１２６Ｐは、高い透過率を有する。第二のモードで表示が行われるときには、全てのシャッター領域１２６の透過率が高い状態に維持される。

複数のシャッター領域１２６の形状は任意である。例えば、分離部１２０には、画像領域１１６の形状に対応した複数のストライプ状のシャッター領域１２６がＸ方向に並べて設けられるが、分離部１２０には、複数の矩形のシャッター領域１２６が、Ｘ方向およびＹ方向にマトリクス状に設けられてもよい。Ｘ方向における複数のシャッター領域１２６のピッチは、複数の第一の画像領域１１６Ａのピッチよりも小さいことが好ましい。これにより、観察者Ｕの位置に応じて画像分離体Ｂの位置を微細に調整することができる。

表示部１１０の背面側には、照明部１３０が設けられている。照明部１３０は、表示部１１０を背面側から照明する。照明部１３０から照射された照明光は、表示部１１０および分離部１２０を透過して観察者Ｕに観察される。表示部１１０を透過した照明光は画像として表示される。第一のモードで表示が行われるときには、表示部１１０を透過した照明光は、複数の視点画像（右眼用視点画像Ｒ、左眼用視点画像Ｌ）を含む画像として表示される。この画像に含まれる複数の視点画像は、分離部１２０に形成された画像分離体Ｂによって分離され、観察者Ｕの右眼と左眼にそれぞれ入射する。これにより、観察者Ｕにおいて立体画像が観察される。

図３は、表示部１１０の回路構成の一例を示す図である。図４は、副画素ＳＰＸの構成の一例を示す図である。図５は、切り替え素子１４４の構成の一例を示す図である。

図３に示すように、表示部１１０には、表示領域１１０Ａが設けられている。表示領域１１０Ａには、Ｙ方向に並ぶ複数のゲート線１４５と、Ｘ方向に並ぶ複数のデータ線１４６と、が設けられている。複数のゲート線１４５と複数のデータ線１４６との各交差部に対応して副画素ＳＰＸが一つずつ設けられている。表示領域１１０Ａには、複数の副画素ＳＰＸがＸ方向およびＹ方向に並べて配置されている。一本のデータ線１４６と電気的に接続された一列分の複数の副画素ＳＰＸによって一本の副画素列ＳＡ（図４参照）が構成されている。表示領域１１０Ａには、複数の副画素列ＳＡがＸ方向に並べて配置されている。複数の視点画像の各々は、複数の副画素列ＳＡに表示された複数の帯状の画像によって形成される。

図４に示すように、複数の副画素ＳＰＸには、複数の第一の副画素ＳＰＸ１と、複数の第二の副画素ＳＰＸ２と、が含まれている。複数の第一の副画素ＳＰＸ１は、複数の第一の画像領域１１６Ａに配置された複数の副画素ＳＰＸである。複数の第二の副画素ＳＰＸ２は、複数の第二の画像領域１１６Ｂに配置された複数の副画素ＳＰＸである。複数のデータ線１４６には、複数の第一のデータ線１４６Ａと、複数の第二のデータ線１４６Ｂと、が含まれている。複数の第一のデータ線１４６Ａの各々は、Ｙ方向に並ぶ複数の第一の副画素ＳＰＸ１と電気的に接続されている。複数の第二のデータ線１４６Ｂの各々は、Ｙ方向に並ぶ複数の第二の副画素ＳＰＸ２と電気的に接続されている。

Ｘ方向には、例えば、互いに同じ色を表示する副画素ＳＰＸが隣り合って並んでいる。Ｙ方向には、例えば、互いに異なる色を表示する複数の副画素ＳＰＸが繰り返し交互に並んでいる。Ｙ方向に隣り合って並ぶ複数種類の副画素ＳＰＸによって一つの画素ＰＸが構成されている。図４では、例えば、Ｙ方向に並ぶ三種類の副画素ＳＰＸ（赤色副画素ＳＰＸｒ、緑色副画素ＳＰＸｇ、青色副画素ＳＰＸｂ）によって一つの画素ＰＸが構成されているが、一画素ＰＸを構成する副画素ＳＰＸの数は三つに限られず、四つ以上でもよい。

図３に示すように、表示領域１１０Ａの周囲には、ゲート線駆動回路１４１と、データ線駆動回路１４２と、切り替え回路１４３と、映像信号線１４０と、定電位線１４８と、切り替え信号線１４９と、が設けられている。複数のゲート線１４５は、ゲート線駆動回路１４１と電気的に接続されている。複数の第一のデータ線１４６Ａは、データ線駆動回路１４２と電気的に接続されている。映像信号線１４０は、データ線駆動回路１４２に映像信号ＶＳｉｇを供給する。データ線駆動回路１４２は、複数の第一のデータ線１４６Ａに映像信号ＶＳｉｇを供給する。切り替え信号線１４９は、切り替え回路１４３に切り替え信号ＶＳＷを供給する。

図４に示すように、定電位線１４８には、一定の電位ＶＤＤが付与されている。電位ＶＤＤは、例えば、各副画素ＳＰＸのコモン電極ＣＥの電位ＶＣＯＭ（コモン電位）と同じ電位である。切り替え回路１４３は、第二のデータ線１４６Ｂを第一のデータ線１４６Ａと定電位線１４８とに切り替え可能に接続する。切り替え回路１４３は、切り替え信号ＶＳＷに基づいて、第二のデータ線１４６Ｂの接続先を第一のデータ線１４６Ａと定電位線１４８との間で切り替える。第二のデータ線１４６Ｂには、切り替え回路１４３を介して、第一のデータ線１４６Ａまたは定電位線１４８から信号ＶＯＵＴが供給される。

第一のデータ線１４６Ａに供給された映像信号ＶＳｉｇは、第一のデータ線１４６Ａおよびゲート線１４５と電気的に接続された薄膜トランジスタ１４７を介して、第一の副画素ＳＰＸ１の画素電極ＰＥに供給される。第二のデータ線１４６Ｂに供給された信号ＶＯＵＴは、第二のデータ線１４６Ｂおよびゲート線１４５と電気的に接続された薄膜トランジスタ１４７を介して第二の副画素ＳＰＸ２の画素電極ＰＥに供給される。

切り替え回路１４３は、例えば、複数の切り替え素子１４４を有する。複数の切り替え素子１４４は、互いに異なる第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている。複数の切り替え素子１４４は、例えば、複数の第二のデータ線１４６Ｂとそれぞれ電気的に接続されている。切り替え素子１４４は、例えば、図５に示すような論理回路で構成されるが、切り替え素子１４４の構成はこれに限られない。

図１に示した表示制御部２１０は、切り替え回路１４３を制御して、第二のデータ線１４６Ｂの接続先を第一のデータ線１４６Ａと定電位線１４８との間で切り替える。分離体制御部２２０は、第二のデータ線１４６Ｂの接続先が定電位線１４８に切り替わるタイミングに合わせて分離部１２０に画像分離体Ｂを形成する。分離体制御部２２０は、第二のデータ線１４６Ｂが第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている間は、分離部１２０に画像分離体Ｂを形成しない。

第一のモードで表示が行われるときには、分離部１２０に画像分離体Ｂが形成され、複数の第二の画像領域の各々に設けられた第二のデータ線１４６Ｂの接続先は、定電位線１４８に切り替えられる。第二のデータ線１４６Ｂには、電位ＶＤＤの信号ＶＯＵＴが供給される。これにより、第二の画像領域１１６Ｂには、黒い帯状の分離ラインＧ（図２参照）が表示される。隣り合う視点画像どうしが分離ラインＧによって隔てられるため、クロストークが発生しにくくなる。

第二のモードで表示が行われるときには、分離部１２０に画像分離体Ｂは形成されず、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた第二のデータ線１４６Ｂの接続先は、第二の画像領域１１６Ｂと隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられた第一のデータ線１４６Ａに切り替えられる。第二のデータ線１４６Ｂには、第一のデータ線１４６Ａに供給された映像信号ＶＳｉｇと同じ信号ＶＯＵＴが供給される。これにより、第二の画像領域１１６Ｂには、第一の画像領域１１６Ａと同じ画像が表示される。第二の画像領域１１６Ｂが画像表示に寄与するので、疑似的に画像の解像度は高まる。

単一の視点画像のみを含む画像が表示部１１０に表示されているときには、分離部１２０に画像分離体Ｂは形成されない。例えば、第二のモードから第一のモードに切り替えられる場合には、表示部１１０に複数の視点画像を含む画像が表示されてから、分離部１２０に画像分離体Ｂが形成される。第一のモードから第二のモードに切り替えられる場合には、分離部１２０から画像分離体Ｂが消滅してから、表示部１１０に単一の視点画像のみを含む画像が表示される。これにより、二重像が発生して画像がぼやけることが抑制される。

分離部１２０に画像分離体Ｂが形成されているときには、分離部１２０に画像分離体Ｂが形成されていないときよりも、照明部１３０から照射される照明光の光量は大きい。例えば、第二のモードから第一のモードに切り替えられるときには、照明光の光量が大きくなるように照明光の光量が制御され、第一のモードから第二のモードに切り替えられるときには、照明光の光量が小さくなるように照明光の光量が制御される。これにより、第一のモードと第二のモードとが切り替えられたときに、観察者Ｕが観察する画像の明るさが大きく変化することが抑制される。

図３および図４の例では、第一のデータ線１４６Ａと第二のデータ線１４６Ｂとは一本ずつ交互に並んでいる。複数の第二のデータ線１４６Ｂの各々は、切り替え回路１４３を介して、第二のデータ線１４６Ｂの一方側（−Ｘ側）に隣り合う第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている。しかし、第一のデータ線１４６Ａと第二のデータ線１４６Ｂの構成はこれに限定されない。

図６は、本実施形態で採用可能なデータ線の配置を示す図である。図６において、ｒとｓは、それぞれ１以上の整数を示す。第一の画像領域１１６Ａに設けられたｒ本の第一のデータ線１４６Ａおよびｒ本の第一の副画素列ＳＡ１の符号には、１からｒまでの番号が付されている。第二の画像領域１１６Ｂに設けられたｓ本の第二のデータ線１４６Ｂおよびｓ本の第二の副画素列ＳＡ２の符号には、１からｓまでの番号が付されている。

本実施形態では、第一の画像領域１１６Ａおよび第二の画像領域１１６Ｂに、それぞれ一本以上のデータ線１４６を設けることができる。複数の第一の画像領域１１６Ａの各々には、一本または複数本の第一のデータ線１４６Ａが設けられる。複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々には、一本または複数本の第二のデータ線１４６Ｂが設けられる。

図３に示した切り替え回路１４３は、切り替え信号ＶＳＷに基づいて、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた一本または複数本の第二のデータ線１４６Ｂの各々の接続先を、第二の画像領域１１６Ｂと隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられたいずれか一本の第一のデータ線１４６Ａと、定電位線１４８と、の間で切り替える。分離部１２０（図２参照）には、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた一本または複数本の第二のデータ線１４６Ｂの各々の接続先が定電位線１４８に切り替わるタイミングに合わせて画像分離体Ｂが形成される。画像分離体Ｂは、第二の画像領域１１６Ｂを挟んで隣り合う二つの第一の画像領域１１６Ａにそれぞれ表示された二つの視点画像を互いに異なる視点位置に供給する。

第一のモードで表示が行われるときには、分離部１２０（図２参照）に画像分離体Ｂが形成され、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた一本または複数本の第二のデータ線１４６Ｂの各々の接続先は、定電位線１４８に切り替えられる。第二のモードで表示が行われるときには、分離部１２０（図２参照）に画像分離体Ｂは形成されず、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた一本または複数本の第二のデータ線１４６Ｂの各々の接続先は、第二の画像領域１１６Ｂと隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられたいずれか一本の第一のデータ線１４６Ａに切り替えられる。

例えば、図６に示すように、複数のデータ線１４６には、ｓ本おきにｒ本ずつ配置された複数の第一のデータ線１４６Ａと、複数の第一のデータ線１４６Ａ以外の複数の第二のデータ線１４６Ｂと、が含まれている。Ｙ方向に並ぶ一列分の複数の第一の副画素ＳＰＸ１によって第一の副画素列ＳＡ１が構成されている。Ｙ方向に並ぶ一列分の複数の第二の副画素ＳＰＸ２によって第二の副画素列ＳＡ２が構成されている。

複数の第二のデータ線１４６Ｂの各々は、切り替え回路１４３（図３参照）を介して、第二のデータ線１４６Ｂの一方側（−Ｘ側）および他方側（＋Ｘ側）にそれぞれｒ本ずつ配置された合計２ｒ本の第一のデータ線１４６Ａのうちのいずれか一本の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続される。接続先となる第一の画像領域１１６Ａは、第二の画像領域１１６Ｂの一方側（−Ｘ側）に配置された第一の画像領域１１６Ａでもよく、他方側（＋Ｘ側）に配置された第一の画像領域１１６Ａでもよい。第二のデータ線１４６Ｂと電気的に接続された副画素ＳＰＸが表示する色は、第二のデータ線１４６Ｂの接続先となる第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続された副画素ＳＰＸが表示する色と同じである。

第二のデータ線１４６Ｂが複数本ずつ隣り合って配置される場合には（ｓ≧２）、接続先となる第一の画像領域１１６Ａを第二の画像領域１１６Ｂの一方側（−Ｘ側）に配置された第一の画像領域１１６Ａと他方側（＋Ｘ側）に配置された第一の画像領域１１６Ａに振り分けてもよい。

例えば、複数の第二の画像領域１１６Ｂの各々に設けられた複数本の第二のデータ線１４６Ｂのうち、少なくとも一本の第二のデータ線１４６Ｂは、切り替え回路１４３を介して、第二の画像領域１１６Ｂの一方側（−Ｘ側）に隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられた一本の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続され、残りの少なくとも一本の第二のデータ線１４６Ｂは、切り替え回路１４３を介して、第二の画像領域１１６Ｂの他方側（＋Ｘ側）に隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられた一本の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されてもよい。

複数の第一の画像領域１１６Ａに設けられた第一のデータ線１４６Ａの総数は、例えば、複数の第二の画像領域１１６Ｂに設けられた第二のデータ線１４６Ｂの総数以上であることが好ましい。例えば、隣り合って配置される第一のデータ線１４６Ａの本数ｒは、隣り合って配置される第二のデータ線１４６Ｂの本数ｓ以上であることが好ましい。これにより、第二のモードで表示が行われるときの画像の再現性が高まる。隣り合って配置される第二のデータ線１４６Ｂの本数ｓを増減することによって、第二の画像領域１１６Ｂの大きさを調整することができる。

第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続される第一の副画素ＳＰＸ１の表示面積は、第二のデータ線１４６Ｂと電気的に接続される第二の副画素ＳＰＸ２の表示面積よりも大きいことが好ましい。副画素ＳＰＸの表示面積とは、副画素ＳＰＸを縁取るように配置されたブラックマトリクスの開口面積を意味する。第一の副画素ＳＰＸ１の表示面積は、隣り合う第一のデータ線１４６Ａどうしの間隔によって調整される。第二の副画素ＳＰＸ２の表示面積は、隣り合う第二のデータ線１４６Ｂどうしの間隔によって調整される。本実施形態では、例えば、隣り合う第一のデータ線１４６Ａどうしの間隔は、隣り合う第二のデータ線１４６Ｂどうしの間隔よりも大きい。そのため、第一の副画素ＳＰＸ１の表示面積は、第二の副画素ＳＰＸ２の表示面積よりも大きい。よって、第二のモードで表示が行われるときの画像の再現性が高まる。

以下、図７ないし図９を用いて、本実施形態の表示装置１の効果を説明する。

図７は、二つの第一の画像領域１１６Ａの間に第二の画像領域１１６Ｂが設けられない場合（比較例１）の表示特性を示す図である。図８は、二つの第一の画像領域１１６Ａの間に第二の画像領域１１６Ｂが設けられる場合（実施例１）の表示特性を示す図である。図７および図８において、横軸は、Ｚ方向を０°としたときの観察者Ｕの観察角度θを示しており、縦軸は、画像の輝度ＢＲを示している。図９は、第二の副画素ＳＰＸ２をデータ線駆動回路１４２によって第一の副画素ＳＰＸ１と独立に駆動する場合（比較例２）の回路構成を示す図である。

図７に示すように、二つの第一の画像領域１１６Ａの間に第二の画像領域１１６Ｂが設けられない場合には、二つの第一の画像領域１１６Ａのそれぞれの中心は、シャッター領域１２６Ｐの中心から近い位置に配置される。よって、二つの第一の画像領域１１６Ａの画像の輝度は、観察角度θが小さい領域でピークを示す。そのため、それぞれの画像の輝度ＢＲのカーブが重なる角度範囲θｃは大きくなり、クロストークが発生しやすくなる。

図８に示すように、二つの第一の画像領域１１６Ａの間に第二の画像領域１１６Ｂが設けられる場合には、二つの第一の画像領域１１６Ａのそれぞれの中心は、シャッター領域１２６Ｐの中心から遠い位置に配置される。よって、二つの第一の画像領域１１６Ａの画像の輝度は、観察角度θが大きい領域でピークを示す。そのため、それぞれの画像の輝度ＢＲのカーブが重なる角度範囲θｃは小さくなり、クロストークは発生しにくくなる。

図９に示すように、第二の副画素ＳＰＸ２（第二の副画素列ＳＡ２）をデータ線駆動回路１４２によって第一の副画素ＳＰＸ１（第一の副画素列ＳＡ１）と独立に駆動して、第二の画像領域１１６Ｂに分離ラインＧを表示しても、上述と同様の理由によりクロストークは発生しにくくなる。しかし、この構成では、独立に駆動される副画素ＳＰＸの数が増えるため、書き込み時間が増え、データ線駆動回路１４２の負荷が大きくなる。

一方、本実施形態では、第二の副画素ＳＰＸ２をデータ線駆動回路１４２によって直接駆動せずに、第二の副画素ＳＰＸ２を、近接する第一の副画素ＳＰＸ１または定電位線１４８と電気的に接続することで、第二の画像領域１１６Ｂに画像を表示する。この構成では、図９の構成で得られる画像と概ね同じ画像が第二の画像領域１１６Ｂに表示されるため、複数の視点画像と単一の視点画像の双方について高品質な表示を行うことができる。また、分離ラインＧを表示するための副画素ＳＰＸをデータ線駆動回路１４２によって駆動する必要がないので、書き込み時間が増えない。よって、図９の構成のようにデータ線駆動回路に大きな負荷がかかりにくい。

［第二の実施形態］
図１０は、第二の実施形態に係る表示装置２の回路構成の一例を示す図である。本実施形態において第一の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態において第一の実施形態と異なる点は、第二の画像領域１１６Ｂに複数（例えば、二本）の第二のデータ線１４６Ｂが設けられている点と、同一もしくは異なる第二の画像領域１１６Ｂに設けられた複数本（例えば、二本）の第二のデータ線１４６Ｂが、互いに短絡され、同一の切り替え素子１４４を介して同一の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている点、である。

この構成では、複数の第二のデータ線１４６Ｂに対して一つの切り替え素子１４４が対応付けられる。そのため、切り替え素子１４４の数を少なくすることができる。本実施形態では、例えば、異なる第二の画像領域１１６Ｂに設けられた複数本の第二のデータ線１４６Ｂが、互いに短絡され、同一の切り替え素子１４４を介して同一の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている。しかし、同一の第二の画像領域１１６Ｂに設けられた複数本の第二のデータ線１４６Ｂが、互いに短絡され、同一の切り替え素子１４４を介して同一の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されてもよい。

本実施形態では、例えば、第一のデータ線１４６Ａの両側を挟む位置に設けられた二本の第二のデータ線１４６Ｂは、互いに短絡され、同一の切り替え素子１４４を介して同一の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続されている。この構成では、第二のモードで表示が行われる場合に、第一の画像領域１１６Ａの両側の二つの第二の画像領域１１６Ｂに、第一の画像領域１１６Ａと同じ画像が表示される。この場合、三つの画像領域に跨って表示される画像の中心の位置は第一の画像領域１１６Ａの中心の位置と一致する。よって、第一のモードで表示が行われる場合と第二のモードで表示が行われる場合とで画像の中心位置がずれないという利点がある。

［第三の実施形態］
図１１は、第三の実施形態に係る表示装置３の回路構成の一例を示す図である。本実施形態において第一の実施形態と共通する構成については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態において第一の実施形態と異なる点は、以下の点である。第一の点は、第一の画像領域１１６Ａと第二の画像領域１１６Ｂの双方に三本のデータ線１４６が設けられている点である。第二の点は、第二の画像領域１１６Ｂに設けられた三本の第二のデータ線１４６Ｂのうちの一本の第二のデータ線１４６Ｂが、切り替え素子１４４を介して、第二の画像領域１１６Ｂの一方側（−Ｘ側）に隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられた一本の第一のデータ線１４６Ａと電気的に接続され、残りの二本の第二のデータ線１４６Ｂが、切り替え素子１４４を介して、第二の画像領域１１６Ｂの他方側（＋Ｘ側）に隣り合う第一の画像領域１１６Ａに設けられた二本の第一のデータ線１４６Ａとそれぞれ電気的に接続されている点である。

表示領域には、互いに異なる色を表示する三種類の副画素ＳＰＸ（赤色副画素ＳＰＸｒ、緑色副画素ＳＰＸｇ、青色副画素ＳＰＸｂ）がＸ方向に繰り返し交互に並んで配置されている。Ｙ方向には、互いに同じ色を表示する複数の副画素ＳＰＸが隣り合って配置されている。第一の画像領域１１６Ａと第二の画像領域１１６Ｂには、それぞれ三種類の副画素ＳＰＸが設けられている。第二の画像領域１１６Ｂに設けられた三種類の第二の副画素ＳＰＸ２は、切り替え回路１４３を介して、それぞれ同じ色を表示する三種類の第一の副画素ＳＰＸ１と電気的に接続されている。そのため、第二のモードで表示が行われる場合に、表示が乱れにくい。

［表示特性のシミュレーション］
以下、表示特性のシミュレーション結果を説明する。図１２は、比較例３の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。図１３は、実施例２の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。図１４は、実施例３の表示特性のシミュレーション結果を示す図である。

図１２、図１３および図１４の横軸は、Ｚ方向を０°とする観察者Ｕの観察角度θを示しており、縦軸は、画像の輝度ＢＲを示している。細い実線は、左眼用視点画像Ｌの輝度ＢＲを示しており、点線は、右眼用視点画像Ｒの輝度ＢＲを示しており、太い実線は、左眼用視点画像Ｌと右眼用視点画像Ｒのトータルの輝度ＢＲを示している。

比較例３、実施例２および実施例３では、６本の副画素列（ＳＡ１、ＳＡ２）に１８本のシャッター領域（１２６Ｓ、１２６Ｐ）が対向配置されている。シャッター領域１２６Ｐの数をバリア開口数とすると、比較例３のバリア開口数は５であり、実施例２のバリア開口数は８であり、実施例３のバリア開口数は７である。複数のシャッター領域１２６Ｓによって形成される複数のストライプ状の遮光部のピッチをｂとし、一本の遮光部の幅をａとし、ａとｂとの比（ａ／ｂ）をバリア開口率とすると、比較例３のバリア開口率は２７．８％であり、実施例２のバリア開口率は４４．４であり、実施例３のバリア開口率は３８．９である。比較例３には、第二の画像領域１１６Ｂは設けられていない。実施例２および実施例３には、２副画素列分の幅を有する第一の画像領域１１６Ａと１副画素列分の幅を有する第二の画像領域１１６Ｂとが交互に設けられている。

図１２に示すように、比較例３では、左眼用視点画像Ｌと右眼用視点画像Ｒとが分離ラインＧを介さずに近接している。そのため、トータルの輝度ＢＲはどの方向から観察しても高い。左眼用視点画像Ｌと右眼用視点画像Ｒが十分に分離されていないことがわかる。

図１３および図１４に示すように、実施例２および実施例３では、左眼用視点画像Ｌと右眼用視点画像Ｒとが分離ラインＧによって隔てられている。そのため、トータルの輝度ＢＲは、観察角度θによって変化しており、輝度ＢＲの曲線には山と谷の分布が発生している。左眼用視点画像Ｌと右眼用視点画像Ｒが良好に分離されていることがわかる。

実施例２では実施例３よりも、輝度ＢＲの曲線の山の部分の幅（曲線がフラットになっている部分の角度範囲）が広い。この角度範囲が広いと、観察者Ｕの位置情報に基づいて画像分離体Ｂの位置を調整する際の制御（ヘッドトラッキング制御）が容易になる。実施例２は実施例３よりもバリア開口率が大きくなっており、バリア開口率を大きくすることが、ヘッドトラッキング制御を行う上で有利であることがわかる。

図１５は、バリア開口率とクロストークの大きさとの関係を示す図である。「分離ラインなし」は、第二の画像領域１１６Ｂが設けられない構成（比較例４）を示している。「分離ラインあり」は、１副画素列分の幅を有する第一の画像領域１１６Ａと２副画素列分の幅を有する第二の画像領域１１６Ｂとが交互に設けられる構成（実施例４）を示している。比較例４および実施例４は、図１２などに示したものと同様に、６本の副画素列（ＳＡ１、ＳＡ２）に１８本のシャッター領域（１２６Ｓ、１２６Ｐ）が対向配置された構成を有する。

クロストークの大きさは、本来観察されるべき画像の明るさと他の画像の明るさとの割合によって定義される。例えば、クロストークの大きさは、次のようにして求められる。まず、右眼用視点画像を白画像（最大階調で表示される画像）とし、左眼用視点画像を黒画像（最小階調で表示される画像）としたときの右眼の観察位置の輝度をＢＲ１とする。次に、右眼用視点画像を黒画像とし、左眼用視点画像を白画像としたときの右眼の観察位置の輝度をＢＲ２とする。次に、右眼用視点画像を黒画像とし、左眼用視点画像を黒画像としたときの右眼の観察位置の輝度をＢＲ３とする。このとき、下記の式で算出される値ＣＴが、右眼の観察位置におけるクロストークの大きさである。

ＣＴ＝（ＢＲ２−ＢＲ３）／（ＢＲ１−ＢＲ３）×１００

左目の観察位置におけるクロストークの大きさも同様の方法で求められる。クロストークの大きさは観察位置によって変化する。観察位置とクロストークの大きさとの相関関係が右眼と左眼とで対称となるように表示部１１０および分離部１２０の構成を設計したときのＣＴの最小値が、図１９の縦軸に示されるクロストークの大きさである。

図１５に示すように、実施例４は比較例４に比べてクロストークが非常に小さい。クロストークはバリア開口率を小さくすることによって小さくすることができるが、バリア開口率を小さくしすぎると、回折の影響で逆にクロストークが大きくなる。比較例４では、バリア開口率が２２．２％のときにクロストークが最小となるが、クロストークはせいぜい２％程度までしか小さくならない。実施例４では、バリア開口率を５０％まで大きくしてもクロストークは非常に小さい。よって、分離ラインを設けることがクロストークの抑制に大きく寄与することがわかる。また、分離ラインを設けることで、クロストークが十分に抑止されるので、バリア開口率を大きくすることができる。よって、ヘッドトラッキング制御が容易になることがわかる。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。

例えば、上記の実施形態では、画像分離体Ｂとして視差バリアを用いたが、画像分離体Ｂの構成はこれに限られない。液晶層の配向を制御して液晶層内に屈折率分布を形成し、レンチキュラーレンズと同等の機能を有するようにした液晶レンズを画像分離体Ｂとして用いてもよい。

また、上記の実施形態では、画像分離体Ｂの生成と消滅とが電気的に制御される分離部１２０が用いられたが、分離部１２０の構成はこれに限られない。画像分離体Ｂが固定的に設けられ、画像分離体Ｂの生成と消滅とが電気的に制御されない分離部１２０が用いられてもよい。この場合、画像分離体Ｂと表示部１１０との相対位置は固定される。そのため、観察者Ｕの位置情報に基づいて、視点画像が表示される位置が制御される。例えば、観察者Ｕが第一の画像領域１１６の並び方向に沿って第一の位置から第二の位置に移動したときには、視点画像が表示される位置は、第二の位置から第一の位置に向かう方向に移動する。

また、上記の実施形態では、検出部３００として、撮像部３１０と画像解析部３２０とを有するものが例示されたが、検出部３００の構成はこれに限られない。例えば、検出部３００は、赤外線や超音波を観察者Ｕに照射し、その反射波が受信されるまでの時間を距離に換算して観察者Ｕの位置情報を検出してもよい。また、検出部３００は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて、観察者Ｕと表示部１１０との相対位置に関する情報（位置情報）を検出してもよい。また、検出部３００は、表示装置１の外部に設けられた撮像部および画像解析部によって検出された観察者Ｕの位置情報を有線もしくは無線で取得する機能のみを有するものでもよい。また、検出部３００は、表示装置１の外部に設けられた撮像部によって撮像された観察者Ｕの画像を解析し、観察者Ｕの位置情報を検出するものでもよい。

また、上記の実施形態では、分離部１２０は表示部１１０の前面側（照明部１３０とは反対側）に配置されたが、分離部１２０は表示部１１０の背面側（照明部１３０側）に配置されてもよい。この場合、表示部１１０の分離部１２０側の偏光板（第二の偏光板１１５）は、分離部１２０の表示部１１０側の偏光板として兼用される。

また、上記の実施形態では、表示部１１０として液晶パネルを用いたが、表示部１１０の構成はこれに限られない。ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ‐Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いた自発光型の表示パネルを表示部１１０として用いてもよい。この場合、照明部１３０と第二の偏光板１１５は不要である。また、分離ラインＧを表示するための電力が不要なので、消費電力が低減される。

また、上記の実施形態では、表示部１１０として透過型の液晶パネルが用いられたが、表示部１１０として反射型の液晶パネルが用いられてもよい。透過型の液晶パネルは、表示部１１０の背面側（観察者Ｕが視認する側とは反対側）から入射した照明光を変調して画像を形成するものであり、反射型の液晶パネルは、表示部１１０の前面側（観察者Ｕが視認する側）から入射した外光を変調して画像を形成するものである。反射型の液晶パネルが用いられる場合も、照明部１３０と第二の偏光板１１５は不要となる。

また、上記の実施形態では、画素ＰＸが、赤色副画素ＳＰＸｒ、緑色副画素ＳＰＸｇおよび青色副画素ＳＰＸｂによって構成される例が示されたが、画素ＰＸの構成はこれに限られない。データ線１４６の並び方向と副画素ＳＰＸの並び方向との関係も、上記の実施形態で示されたものに限られない。

１，２，３ 表示装置
１１６Ａ 第一の画像領域
１１６Ｂ 第二の画像領域
１４３ 切り替え回路
１４４ 切り替え素子
１４６Ａ 第一のデータ線
１４６Ｂ 第二のデータ線
１４８ 定電位線
１４９ 切り替え信号線
Ｂ 画像分離体
ＶＤＤ 電位
ＶＳＷ 切り替え信号

Claims (9)

1. 第一のスイッチ回路が配置された第一の画像領域と、
   第二のスイッチ回路が配置された第二の画像領域と、
   前記第一のスイッチ回路に接続され、第一の映像信号を供給する第一のデータ線と、
   前記第二のスイッチ回路に接続された第二のデータ線と、
   一定の電位が付与された定電位線と、
   切り替え信号を供給する切り替え信号線と、
   前記切り替え信号に基づいて、前記第二のデータ線の接続先を、前記第一のデータ線と、前記定電位線と、の間で切り替える切り替え回路と、
   を有し、
   前記第二のデータ線は、切り替え回路によって、前記第一の映像信号、又は、前記一定の電位のいずれか一方を供給する表示装置。
2. 前記第二の画像領域が前記第一の画像領域との間に位置するように配置された第三の画像領域を更に有し、
   前記第一の画像領域の画像を第１視点に供給し、前記第三の画像領域の画像を第２視点に供給する画像分離体を形成する分離部を更に有し、
   前記第二の画像領域の前記第二のデータ線の接続先が前記定電位線に切り替わるタイミングに合わせて、前記画像分離体が形成される
   請求項１に記載の表示装置。
3. 第一のモードで表示が行われるときには、前記分離部に前記画像分離体が形成され、前記第二の画像領域に設けられた前記第二のデータ線の接続先は、前記定電位線に切り替えられ、
   第二のモードで表示が行われるときには、前記分離部に前記画像分離体は形成されず、前記第二の画像領域に設けられた前記第二のデータ線の接続先は、前記第二の画像領域と隣り合う前記第一の画像領域に設けられた前記第一のデータ線に切り替えられる
   請求項２に記載の表示装置。
4. 観察者の位置情報に基づいて、前記画像分離体が形成される位置を制御する分離体制御部を有する
   請求項２または３に記載の表示装置。
5. 前記第二の画像領域が前記第一の画像領域との間に位置するように配置された第三の画像領域と、
   前記第二の画像領域と前記第三の画像領域の間に位置するように配置された第四の画像領域と、
   前記切り替え信号に基づいて、前記第四の画像領域に配置された第四のスイッチ回路と接続された第四のデータ線の接続先を、前記第三の画像領域に配置された第三のスイッチ回路と接続された第三のデータ線と、前記定電位線と、の間で切り替える第二の切り替え回路と、を更に有し、
   前記第三のデータ線には、第二の映像信号が供給され、
   前記第四のデータ線は、切り替え回路によって、前記第二の映像信号、又は、前記一定の電位のいずれか一方を供給する
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 第三のスイッチ回路が配置された第三の画素領域と、
   前記第三のスイッチ回路に接続された第三のデータ線と、を有し、
   前記第三のデータ線は、前記第二のデータ線に接続されている
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記第一のデータ線と電気的に接続される第一の副画素の表示面積は、前記第二のデータ線と電気的に接続される第二の副画素の表示面積よりも大きい
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 第１個数の前記第一の画像領域と、前記第１個数より少ない第２個数の前記第二の画像領域を有する
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記第二のデータ線と電気的に接続された副画素が表示する色は、前記第二のデータ線の接続先となる前記第一のデータ線と電気的に接続された副画素が表示する色と同じである
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載の表示装置。

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