JPWO2013069387A1 - 表示装置 - Google Patents

Abstract

視差バリア方式の裸眼３次元ディスプレイや観察方向ごとに異なる画像を表示する多画像ディスプレイなどの表示装置に関し、光透過部または発光部とする複数の画素がマトリクス状に配置された表示パネル１０と、表示パネル１０の画像視認側あるいは後方に配置され、光透過部が複数マトリクス状に配置された視差バリア１２と、を備え、表示パネル１０の複数の画素は、異なる方向から観察するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、視差バリア１２の光透過部の１つと１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、視差バリア１２および表示パネル１０のうち、画像視認側に配置される方は、光透過部の左右の辺に沿って設けられ、光を一部透過する半透過部を有している。

Description

本発明は表示装置に関し、視差バリア方式の裸眼３次元ディスプレイや観察方向ごとに異なる画像を表示する多画像ディスプレイなどの表示装置に関する。

従来より、特殊な眼鏡を必要としないで立体視が可能な裸眼立体画像表示装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、透過形表示素子を用いてパララックスバリア・ストライプを電子制御により発生するバリア発生手段と、パララックスバリア・ストライプの発生位置から後方に所定距離を離して表示画面を配設し、３次元画像表示の際に、パララックスバリア・ストライプに対応して、左画像と右画像のストリップが交互に配列された多方向画像を該表示画面に出力表示可能な画像表示手段とを具備したことを特徴とする３次元画像表示装置が開示されている。

このような３次元画像表示装置では、バリア・ストライプを電子式に発生させると共に、発生したバリア・ストライプの形状（ストライプの数、幅、間隔）や位置（位相）、濃度などを自由に可変制御できるようにしたので、２次元画像表示装置および方法としても、また３次元画像表示装置および方法としても使用することができ、両立性のある画像表示装置および方法を実現することができるとされている。

さらに、特許文献１においては、観察者の頭部位置を検出し、その検出信号によって電子バリアの位置（位相）を、瞳孔間隔の距離だけ頭部が左右方向に移動するごとに位相反転（バリアと透過部の位置関係を逆転）させることにより、２眼式パララックス・ステレオグラムでの逆視現象を解決し、立体視可能な観察範囲を広げることができるとされている。

また、特許文献２には、ストライプ状の左眼画像および右眼画像を交互に表示する画像表示手段と、両眼視差効果を生じさせる遮光部の位置を遮光部ピッチの１ ／ ４ ピッチで移動できるように構成された遮光手段と、観察者の頭の位置の左右方向の移動と観察者の頭の位置が適視範囲から前後に外れたか否かを検出するセンサと、を備え、遮光手段を左右方向に領域分割し、観察者の頭位置が適視範囲から前後に外れた状態に応じて、領域分割された各領域に遮光手段の遮光部の位置の移動、非移動の制御を行う領域分割移動制御手段を備えたことを特徴とする眼鏡なし立体映像表示装置が開示されている。

特許文献２に開示の立体画像表示装置では、ずれた位置に観察者の頭部が移動したときには、遮光部の移動制御および画像表示手段の表示制御を行うことで、観察者の右眼に右眼画像を供給することができ、また、このときには観察者の左眼に左眼画像が供給されるので、観察者は立体映像を認識できるとされている。

また、特許文献２には、バリアの開口に対応する画素の水平方向に隣接する表示部の右眼用画素と左眼用画素の間に、少なくとも２つの異なる幅を持つブラックマスク部を備え、視差画像ペアを構成する画素間のブラックマスク部をその他の箇所よりも大きくすることが開示されている。

これにより、右眼用画像と左眼用画像を表示する領域の境界部分でのクロストークを小さくでき、観察者はより広い範囲で本来の画像の光とクロストークにより発生する２重像のない立体映像を認識できることになる。また、視差画像に代えて、異なる画像を表示すれば、観察方向ごとにより広い範囲でクロストークにより発生する２重像のない方向別多画像を認識できることになる。

特許第２８５７４２９号公報 特許第３６６８１１６号公報 特開２０１１−７６０９５号公報

一般的に、裸眼立体ディスプレイや観察方向ごとに異なる画像を表示する多画像ディスプレイにおいては、観察方向により表示画像の輝度差が存在する。このため、特許文献１や特許文献２の３次元表示装置では、観察者の頭の移動に応じて、電子制御によりバリア遮光部の移動制御および画像表示手段の表示制御を行うとしても、制御には必然的な動作の遅れのため、観察者の眼は画像の輝度の変化を感じたり、境界領域に入りクロストークによる２重像を視認する可能性がある。

観察者の頭の動きが早い場合や、動きが頻繁に行われる場合は、特に不快に感じることとなる。従って、それぞれの画像の観察領域において、位置による輝度の変化がなく、また、他の方向の画像の視認領域との境におけるクロストークの発生する領域が狭いことが望ましい。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、観察者が移動する場合にも、輝度のチラツキを感じることなく、広い範囲で立体視を続けることができる視差バリア方式の裸眼３次元画像表示装置を提供するとともに、広い範囲で輝度の変化やクロストークによる２重像のない画像を視認できる多画像ディスプレイを提供することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、光透過部または発光部を有する複数の画素がマトリクス状に配置された表示パネルと、前記表示パネルの画像視認側あるいは後方に配置され、光透過部が複数マトリクス状に配置された視差バリアとを備えた表示装置であって、前記表示パネルの前記複数の画素は、異なる方向から観察するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、前記視差バリアの前記光透過部の１つと前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、前記視差バリアおよび前記表示パネルのうち、画像視認側に配置される方は、前記光透過部の左右の辺に沿って設けられ、光を一部透過する半透過部を有する。

本発明に係る表示装置の駆動方法は、複数の画素がマトリクス状に配置された表示パネルと、前記表示パネルの画像視認側に配置され、液晶層の駆動により視差バリアを動的に形成する視差バリアシャッタパネルとを備えた表示装置の駆動方法であって、前記表示パネルの前記複数の画素は、左眼用と右眼用の視差画像をそれぞれ表示する少なくとも２つ以上の画素で１組の画素セットを構成し、前記視差バリアシャッタパネルは、前記液晶層が電気的に絶縁された状態に複数に分割されて、それぞれが個別に駆動する複数のサブ開口部を有し、前記複数のサブ開口部は、前記液晶層の駆動状態によって、光透過部、遮光部および光を一部透過する半透過部をなし、前記複数のサブ開口部と前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、前記視差バリアシャッタパネルは、前記複数のサブ開口部のうち、前記光透過部となるサブ開口部の配列の左右に、前記半透過部となるサブ開口部が位置するように前記液晶層が駆動される。

本発明に係る表示装置によれば、視差バリアおよび表示パネルのうち、画像視認側に配置される方が、光透過部の左右の辺に沿って設けられ、光を一部透過する半透過部を有するので、２つの画像の表示領域の境界部において、それぞれの画像の輝度勾配を急峻にすることができ、輝度の変化やクロストークによる２重像の発生する境界領域を狭めることができる。このため、観察者の観察位置が左右に動いた場合でも、広い範囲で輝度の変化やクロストークによる２重像の発生のない良好な画像を視認できる。

本発明に係る表示装置の駆動方法によれば、視差バリアシャッタパネルは、複数のサブ開口部のうち、光透過部となるサブ開口部の配列の左右に、半透過部となるサブ開口部が位置するように液晶層が駆動されるので、２つの画像の表示領域の境界部において、それぞれの画像の輝度勾配を急峻にすることができ、輝度の変化やクロストークによる２重像の発生する境界領域を狭めることができる。このため、観察者の観察位置が左右に動いた場合でも、広い範囲で輝度の変化やクロストークによる２重像の発生のない良好な画像を視認できる。

視差バリア方式裸眼立体ディスプレイの左右方向配光特性の測定値、幾何光学計算結果、波動光学計算結果を示す図である。 視差バリア方式裸眼立体ディスプレイの左右方向配光特性の測定値、幾何光学計算結果、波動光学計算結果の低輝度部の拡大図である。 視差バリアを有する表示装置の配光特性を計算するための波動光学計算のモデルを示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の構造を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の構造を示す断面図である。 ２画像表示装置の左右方向配光特性の測定値と波動光学計算結果を示す図である。 ２画像表示装置の左右方向配光特性の測定値と波動光学計算結果の境界部の拡大図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の半透過部の幅を変えた場合の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の半透過部の幅を変えた場合の左右方向の配光特性の波動光学計算結果の拡大図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の半透過部の透過率を変えた場合の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の視差バリアの製造方法を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の視差バリアの製造方法を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の表示装置の視差バリアの製造方法を示す模式図である。 半透過部の構造ピッチの必要条件となる光路差を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置の構造を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置のバリア液晶の半透過部の動作を示す模式図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置のバリアの移動動作を説明する模式図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置のバリアの移動動作を説明する模式図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置のバリアの移動動作を説明する模式図である。 視差バリア方式裸眼立体ディスプレイの左右方向の配光特性の幾何光学計算結果と波動光学計算結果を示す図である。 波動光学計算による視差バリア方式裸眼立体ディスプレイの規格化された左右方向の配光特性を示す図である。 波動光学計算と幾何光学計算の差が構造寸法によりどのように異なるかを示す図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態２の表示装置の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態３の表示装置の構造を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態３の表示装置の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態３の表示装置の左右方向の配光特性の波動光学計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の表示装置の液晶パネルの透過部の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の上下バリアの開口を通過する光の光路を模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態４の液晶パネルの透過部内の高屈折率膜の厚さ分布を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の液晶パネルの透過部内に平均屈折率の分布がある場合の波動光学計算による左右方向配光特性の計算結果を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の表示装置の液晶パネルの透過部の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の表示装置の液晶パネルの透過部の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態４の表示装置の液晶パネルの透過部の構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態５の液晶パネルの透過部の構成を示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態５の液晶パネルの透過部の構成を示す断面図である。 液晶パネルの透過部として望ましくない構成を示す図である。 液晶パネルの透過部として望ましくない構成を採る場合の位相差を生むＩＴＯ膜厚分布を示す図である。 本発明に係る実施の形態５の液晶パネルの透過部の構成を示す図である。

＜波動光学計算による光学性能予測＞
従来、視差バリア方式の裸眼立体ディスプレイや２画像表示装置では、配光特性の光学設計は幾何光学計算で行われてきた。

図１には、液晶表示パネルの前面側（画像視認側）に液晶シャッタパネルを備えた裸眼立体表示装置の、左右方向の配光特性の測定値と幾何光学計算による計算結果を示しており、右眼用画像と左眼用画像に、それぞれ白画像と黒画像を表示した場合の配光特性について示している。

ここで、液晶表示パネルの画素のピッチ（配設間隔）は０．０９６ｍｍ、液晶シャッタパネルの開口部のピッチは０．１９２ｍｍであり、液晶シャッタパネルの開口部と画素間距離は０．６２ｍｍである。

また、液晶パネルの画素発光部の幅は０．０５１ｍｍであり、右眼用画素の中心は左側−０．０４８ｍｍにあり、右眼用画素の中心は右側０．０４８ｍｍにある。液晶シャッタパネルの開口幅は０．０６２ｍｍであり、液晶パネルの右眼用画素と右眼用画素のほぼ中央に位置している。部材の屈折率は１．５である。

図１においては、横軸に左右角度（度）を、縦軸に相対輝度（ａ.ｕ.：任意単位）を示しており、測定値と幾何光学計算結果とは概ね一致している。輝度プロファイルの形状は三角形状であり、輝度のピークは６．５度方向にある。視距離２８０ｍｍでの輝度ピークの左右方向位置は、平均的な眼間距離６５ｍｍの半分に近く、妥当な値となっている。

ここで、図２に輝度プロファイルの裾野を詳細に示す。図２において、幾何光学計算では、−１度方向で輝度０になるのに対し、測定値では裾野を引いており、漏れ光が存在している。この不一致の原因としては、幾何光学計算では考慮していない部材の光散乱や回折の影響があるものと推定される。しかし、どの程度、回折の影響があるかは明らかではなかった。

このような状況に鑑み、表示パネルと視差バリアパネルを備える表示装置の配光特性に及ぼす回折の影響を調べるために、新たに波動光学計算モデルを作成した。計算の基本原理モデルを図３に示す。

図３においては、表示パネル１０の前面側主面上に視差バリアパネル２０が登載され、表示パネル１０の前面側主面の表示パネル遮光部２５に設けた２つの開口部が、表示パネル１０の裏面側に設けたバックライト（図示せず）からのバックライト光ＢＬを透過させることで右方向画素発光部１１ａおよび左方向画素発光部１１ｂとなり、これらの発光部を透過したバックライト光ＢＬが、視差バリアパネル２０の透明ガラス基板２４内を通り、視差バリアパネル２０の前面側主面のバリア遮光部２２に設けたバリア透過部２１を介して観察面３で観察される構成となっている。

新たに考案した波動光学計算モデルは、キルヒホッフの回折理論に従い、表示パネル１０の画素である右方向画素発光部１１ａおよび左方向画素発光部１１ｂの微小領域から円柱面状に広がる波が視差バリアパネル２０のバリア透過部２１の各微小領域から２次的な要素波を発生させ、それらの要素波が観察面３の一点において干渉するという２次元モデルである。ここで、波長は５５０ｎｍとした。

この波動光学計算モデルによる計算結果を、図１中に波動光学計算として実線で示す。図１に示すように、波動光学計算から得られた輝度プロファイルも、測定値や幾何光学計算結果と同様の三角形状をしており、ピークとなる角度も一致している。

輝度プロファイルの裾野を詳細に示す図２においても、実線で示す波動光学計算の結果は、測定値と同様に裾野を引いており、回折の影響が再現されていることが判る。

以上より、境界部近傍での漏れ光の挙動を解明するためには、幾何光学計算では不十分であり、新たに考案した波動光学計算モデルに基づく波動光学計算が有効であることが判った。以下においては、この波動光学計算を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜実施の形態１＞
＜装置構成＞
図４には、本発明に係る実施の形態１の観察方向により異なる画像を表示する２画像ディスプレイ１００の模式的な斜視図を示す。なお、表示パネルは、有機ＥＬパネルや、プラズマディスプレイパネル、液晶パネルでも良いが、以下では液晶パネルを例に示している。

図４に示すように、マトリクス状に複数の画素を配置した表示パネル１０の前面側（画像視認側）主面上に視差バリア１２が配設されている。また、表示パネル１０の裏面側にはバックライト３０が設けられている。

視差バリア１２は、表示パネル１０の前面側主面上に設けたバリア遮光部１２２の複数の開口部が、バリア透過部１２１となっている。バリア透過部１２１は何れも平面視形状がストライプ状をなし、長辺が並列するように配列されている。そして、それぞれの長辺に沿ってバリア半透過部１２３が設けられている。なお、視差バリア１２の構成は図５を用いてさらに説明する。

また、表示パネル１０においては、液晶層１１４上に設けた遮光部１１５の複数の開口部が、画素発光部１１１となっている。画素発光部１１１は何れも平面視形状がストライプ状をなし、長辺が並列するように配列されている。そして、右方向用画素発光部１１１ａと、左方向用画素発光部１１１ｂとが交互に配設される構成となっている。なお、表示パネル１０の構成は図５を用いてさらに説明する。

なお、図４は、バックライト、表示パネル１０の画素発光部１１１および視差バリア１２の開口１２１の位置関係、半透過部１２３を設けた位置を説明するための概略図であり、表示パネル１０に設ける透明電極や透明ガラス基板等を省略した図となっている。表示パネル１０の画素発光部１１１と、視差バリア１２の開口１２１は所定の距離を離して配置すれば良く、空気やガラスなどの媒体が間に存在していても良い。

図５は、図４における画素発光部１１１の配列方向に沿った断面図である。図５に示すように、表示パネル１０は液晶パネルであり、２枚の透明ガラス基板１４および１５に挟まれた液晶層１１４と、透明ガラス基板１４の裏面側（光源側）主面上に設けた裏面偏光板１１６と、透明ガラス基板１５の前面側主面上に設けた前面偏光板１２６とを備えている。

液晶層１１４の裏面側主面上には、画素ごとに分割された透明電極１１２が配設され、液晶層１１４の前面側主面上には、全面に渡って一体で設けられた対向透明電極１１３が配設されており、両電極間で画素ごとに電界が印加される構成となっている。

対向透明電極１１３上に設けられた遮光部１１５の開口部が画素発光部１１１を形成している。なお、遮光部１１５は、隣り合う透明電極１１２の境界部上を覆うように設けられ、画素境界からの漏れ光を防いでいる。

視差バリア１２は透明ガラス基板１５の前面側主面上に配設され、エネルギー透過率４〜６４％の半透過膜１２２ｂが間隔を開けて配設され、その上に、半透過膜１２２ｂよりも幅の狭いエネルギー透過率０％の遮光膜１２２ａが配設されることで、それぞれバリア半透過部１２３およびバリア遮光部１２２が形成され、隣り合う半透過膜１２２ｂの間がバリア透過部１２１を形成している。なお、前面偏光板１２６は視差バリア１２を覆うように形成されている。

ここで、視差バリア１２のバリア遮光部１２２は、液晶パネル１０の右方向用画素発光部１１１ａと左方向用画素発光部１１１ｂとの組の配設幅に等しいピッチで設けられている。

なお、バリア透過部１２１上に延在するバリア半透過部１２３の幅Ｗ１は０．５μｍ〜１０μｍで、透過率は振幅透過率２０〜８０％、エネルギー透過率で４〜６４％である。

視差バリア１２のバリア半透過部１２３は、屈折率がバリア透過部１２１と異なり、バリア透過部１２１との間に０から半波長（λ／２）のΔｎｄの付加的位相差が生じるように構成しても良い。ここで、付加的位相差Δｎｄは、半透過膜１２１と周辺部材との間の屈折率の差Δｎと半透過膜の厚さｄとの組み合わせにより設定することができる。

なお、バリア半透過部１２３を付加的位相差が生じるように構成することにより、左右の２つの画像の境界方向の輝度勾配を急峻にする効果が得られるが、これについては実施の形態３においてさらに説明する。

＜波動光学計算による構造の最適化＞
以上説明した２画像ディスプレイ１００においては、左右３０度方向にそれぞれ異なる画像を表示するものとし、その配光特性についての波動光学計算結果と測定値とを図６に示す。

ここで、液晶パネル１０の画素のピッチＷ２は０．０６４ｍｍ、視差バリア１２の開口部のピッチＷ３は０．１２８ｍｍであり、視差バリア１２の開口部と液晶パネル１０の画素間距離Ｔは０．０９ｍｍとする。また、液晶パネル１０から観察面３１までの距離を５０ｍｍとする。

また、液晶パネルの画素発光部１１１の幅Ｗ４は０．０３２ｍｍであり、右眼用画素の中心は左−０．０３２ｍｍに右眼用画素の中心は右０．０３２ｍｍにあり、視差バリア１２の開口幅Ｗ５は０．０３２ｍｍであり、視差バリア１２の開口部は液晶パネル１０の右眼用画素と右眼用画素の組のほぼ中央の上方に設けられている。また、遮光部１１５の幅Ｗ６は０．０３２ｍｍである。

図６においては、横軸に左右角度（度）を、縦軸に相対輝度を示しており、波動光学計算で得られた右方向用画素発光部の光の計算値を計算Ｒ、測定値を測定Ｒとし、左方向用画素発光部の光の計算値を計算Ｌ、測定値を測定Ｌとし、波動光学計算に用いたバックライト３０の配光特性も計算値を計算ＢＬ、測定値を測定ＢＬとして示している。ここでは、液晶パネル１０のバックライト光ＢＬの実測された配光特性に従った平行光線が液晶パネル１０の発光部に一様に入射したものとして計算している。

図６に示すように、実測された輝度プロファイルと波動光学計算から得られた輝度プロファイルは、概ね一致していることが判る。

また、図７には、縦軸を対数表示として低輝度領域（１×１０^−１〜１×１０^−４）のプロファイル示すが、低輝度領域においても実測された輝度プロファイルと波動光学計算から得られた輝度プロファイルとは、概ね一致していることが判る。

なお、左右３０度よりも角度の高い方向で、測定値に比べて波動光学計算結果の輝度が低いのは、実際の装置では液晶パネル１０の発光画素と視差バリア１２の開口部とが横方向に複数並んでいるのに対し、波動光学計算では単一の発光画素と視差バリアの開口部のみを考慮して計算しているためである。

従って、左右３０度よりも角度の高い方向の波動光学計算の結果には、他の視差バリアの開口部を通過する光が重畳されることを考慮すれば、実測値と波動光学計算の結果は良く一致することとなる。

このように、波動光学計算から得られた輝度プロファイルは実測の境界領域の輝度プロファイルを良く再現しており、境界部ならびに低輝度領域の輝度プロファイルの解析には本波動光学計算が有効であることが判る。

一般的に２画像ディスプレイでは、以下の２つの特性が重要である。第一は、２つの画像が混在して見える境界領域をなるべく狭くすることであり、第二は、観察方向の画像に暗い画像を表示した場合にも他方向への画像の映り込みをなくすため、漏れ光の本来の表示画像のピーク輝度に対する比率を１／１０００以下程度に抑制することである。

図７に示されるように、表示光のピーク付近である左右３０度方向でも他方向画像の回折によるリーク光輝度はピーク輝度の１／１０００程度あり、リーク光輝度の抑制を図るためには回折を抑制することが必要であることが判明した。

図８には、波動光学計算による本発明の実施の形態１の２画像ディスプレイ１００の配光特性の計算結果を示す。図８は、視差バリア１２の開口部の幅を３２．２μｍとし。バリア透過部１２１の左右にエネルギー透過率１６％のバリア半透過部１２３を設けるとして、バリア半透過部１２３の幅を種々変えて計算した輝度プロファイルを示している。

図８においては、横軸に左右角度（度）を、縦軸に漏れ光輝度を示しており、バリア半透過部１２３の幅が０の場合、０．５μｍの場合、１．０μｍの場合、２．５μｍの場合、５．０μｍの場合、７．５μｍの場合および１０μｍの場合の輝度プロファイルをそれぞれ示している。

図８より、実線で示すバリア半透過部１２３がない場合に比べ、バリア半透過部１２３の幅が０．５μｍ以上あれば、左右３０方向の漏れ光強度は半減していることが判る。

また、図９には左右の境界部の拡大図を示す。図９より、左右の境界部の輝度勾配はバリア半透過部１２３の幅が大きくなるにつれて急峻になり、幅が５μｍで最大なる。バリア半透過部１２３の幅がさらに大きくなると、最大輝度勾配は次第に低下し、同時に最大輝度勾配の発生する角度が他画像の表示方向にシフトし、正面方向の輝度勾配は低下することが判る。

このため、バリア半透過部１２３の幅が５μｍよりも広い場合に、正面方向での輝度勾配を大きくするためには、バリア透過部１２１の幅をバリア半透過部１２３の幅程度に縮小することが必要になる。

次に、図１０にバリア半透過部１２３の幅を５μｍに固定し、エネルギー透過率を種々変えた場合の波動光学計算による輝度プロファイルの計算結果を示す。

図１０においては、横軸に左右角度（度）を、縦軸に漏れ光輝度を示しており、バリア半透過部１２３のエネルギー透過率が０の場合、０．０４（４％）の場合、０．１６（１６％）の場合、０．３６（３６％）の場合および０．６４（６４％）の場合の輝度プロファイルをそれぞれ示している。

図１０より、エネルギー透過率が１６％と３６％の間付近で左右３０度方向の漏れ光輝度は最小になり、また、境界方向の最大輝度勾配は１６％付近で最も急峻になっていることが判る。

以上のように、実施の形態１の２画像ディスプレイ１００においては視差バリア１２にバリア半透過部１２３を設け、バリア半透過部１２３としては、幅０．５μｍ以上で、エネルギー透過率４〜６４％とすることで、左右３０度方向の漏れ光輝度を抑制でき、かつ、左右の２つの画像の境界方向の輝度勾配を急峻にすることができる。このため、輝度の変化やクロストークによる２重像の発生する境界領域を狭めることができ、観察者の観察位置が左右に動いた場合でも、広い範囲で輝度の変化やクロストークによる２重像の発生のない良好な画像を視認できる。なお、バリア半透過部１２３は、幅２．５〜５μｍ、エネルギー透過率１６〜３６％とした場合が最も好適である。

＜バリア半透過部の製造方法１＞
次に、図１１を用いてバリア半透過部の製造方法について説明する。まず、図１１の（ａ）部に示すように、透明ガラス基板１５の主面上方にスパッタリングマスク１５１を配置する。そして、スパッタリングマスク１５１の上方から、バリア半透過部１２３の材料となる酸化クロムやグラファイトをスパッタリング法により飛ばして透明ガラス基板１５の主面上に付着させることで半透過膜１２２ｂを形成する。半透過膜１２２ｂのエネルギー透過率は４〜６４％である。なお、エネルギー透過率の制御は半透過膜１２２ｂの膜厚を制御することによりなされる。

ここで、スパッタリングマスク１５１は、透明ガラス基板１５のバリア透過部１２１となる部分の上がマスクされ、半透過膜１２２ｂを形成する部分が開口部となったパターンを有している。

次に、スパッタリングマスク１５１を除去した後、図１１の（ｂ）部に示すように、透明ガラス基板１５の主面上方にスパッタリングマスク１５２を形成する。そして、スパッタリングマスク１５２の上方から、バリア遮光部１２２の材料となる酸化クロムをスパッタリング法により飛ばして半透過膜１２２ｂ上に付着させることでエネルギー透過率０％の遮光膜１２２ａを形成する。ここで、スパッタリングマスク１５２は、遮光膜１２２ａを形成する部分のみが開口部となり、他の部分がマスクされたパターンを有している。

以上の工程を経て、バリア半透過部１２３およびバリア遮光部１２２が形成され、隣り合うバリア半透過部１２３の間がバリア透過部１２１となる。なお、ここで、遮光膜１２２ａと半透過膜１２２ｂの成膜方法として、マスクスパッタ法を例に説明したが、これに限るものではなく、パッド印刷法などにより、形成することも可能である。

＜バリア半透過部の製造方法２＞
図１１を用いて説明したバリア半透過部の製造方法では、バリア半透過部１２３の形成にために２枚のスパッタリングマスクを用いる例を示したが、この場合は、スパッタリングマスクの位置合わせに精度が要求される。

そこで、バリア半透過部の製造方法の他の例として、１枚のスパッタリングマスクでバリア半透過部１２３を形成する方法について図１２を用いて説明する。

まず、図１２の（ａ）部に示すように、透明ガラス基板１５の主面上にスパッタリングマスク１５３を形成する。そして、スパッタリングマスク１５３の斜め上方から、バリア半透過部１２３の材料となる酸化クロムをスパッタリング法により飛ばして透明ガラス基板１５の主面上に付着させることで半透過膜１２２ｃを形成する。半透過膜１２２ｃのエネルギー透過率は４〜６４％である。なお、エネルギー透過率の制御は半透過膜１２２ｃの膜厚の制御によりなされる。

この場合、半透過膜１２２ｃは、スパッタリング材の飛来方向においてスパッタリングマスク１５３の端縁部の下方まで延在することとなる。一方で、スパッタリング材の飛来方向とは反対の方向においては半透過膜１２２ｃは、スパッタリングマスク１５３の端縁部下方には延在しない。

次に、スパッタリングマスク１５３の反対側の斜め上方から、バリア半透過部１２３の材料となる酸化クロムをスパッタリング法により飛ばして透明ガラス基板１５の主面上に付着させることで半透過膜１２２ｄを形成する。半透過膜１２２ｄのエネルギー透過率は半透過膜１２２ｃと同じ４〜６４％である。なお、エネルギー透過率の制御は半透過膜１２２ｄの膜厚の制御によりなされる。

この場合、半透過膜１２２ｄは半透過膜１２２ｃ上に形成されるとともに、スパッタリング材の飛来方向においてスパッタリングマスク１５３の端縁部の下方まで延在することとなる。一方で、スパッタリング材の飛来方向とは反対の方向においては半透過膜１２２ｄは、スパッタリングマスク１５３の端縁部下方には延在しない。

この結果、半透過膜１２２ｃと半透過膜１２２ｄとが重なった中央部分と、半透過膜１２２ｃあるいは半透過膜１２２ｄのみが形成された端縁部とを有することとなる。この、中央部がバリア遮光部１２２となり、端縁部がバリア半透過部１２３となる。

このように、方向を変えた斜め方向からの２回のスパッタリングにより、１枚のスパッタリングマスクで、バリア遮光部１２２およびバリア半透過部１２３を形成できる。

この場合、スパッタリングマスク１５３は共通であるので、位置合わせ精度の問題が解消されるとともに、マスクの種類を減らせて製造コストを削減することができる。

ただし、バリア半透過部１２３の膜厚は遮光部１２２の膜厚の半分にしかならないという制約が生じるため、遮光部１２２の透過率はバリア半透過部１２３の２乗にしかならない。例えば、バリア半透過部１２３の透過率が０．１（１０％）の場合、遮光部１２２の透過率は０．０１（１％）となる。

＜バリア半透過部の製造方法３＞
以上説明したバリア半透過部の製造方法は、ストライプ状のバリア透過部１２１の長辺に沿ってバリア半透過部１２３が設けられた構成についての製造方法であり、バリア半透過部１２３の形状もストライプ状であった。

しかし、図１３に示すように、微細開口部とバリア遮光部１２２とが交互に配置されたバリア半透過部１２４を採用しても良い。

図１３において、バリア遮光部１２２を形成する遮光膜において、バリア透過部１２１の配列方向を左右方向とした場合に、それと直交する上下方向に配列される複数の微細開口部１２５をバリア透過部１２１の２つの長辺に沿って形成する。これにより、微細開口部１２５が凹部となりバリア遮光部１２２が突部となった構造が交互に繰り返すバリア半透過部１２４が得られる。

このとき、微細開口部１２５のピッチＰが充分小さければ、半透過部の実効的なエネルギー透過率を遮光面積と開口面積の平均値に調整できる。

ここで、図１４を用いて、必要なピッチＰの大きさについて説明する。図１４に示すように、表示パネル１０の画素点Ｇから出た光がＺ軸方向（鉛直方向）に進んで視差バリア１２の地点Ｂに到達するモデルを考えると、鉛直方向に対して直行するＸ軸方向にピッチＰだけずれた点Ｂ’に到達する場合の光路差ｄＬは、液晶表示パネル１０の画素点Ｇと視差バリア１２間の距離をＴ、光路の屈折率をｎとした場合、以下の数式（１）で近似的に表される。

ｄＬ＝４×Ｐ×Ｐ／Ｔ・・・（１）
ここで、バリア半透過部１２４が均一な透過率の領域とみなせるためには、位相差が少ないこと、すなわち、この光路差ｄＬが光の波長よりも充分小さい（例えば１／１０程度）ことが必要である。これを満たすには、以下の数式（２）を満たす必要がある。

Ｐ＜２×（波長／屈折率／１０×Ｔ）^０．５・・・（２）
上式において、例えば波長を５５０ｎｍ（０．５５μｍ）とし、Ｔ＝８０μｍ、ｎ＝１．５を代入とすると、以下の数式（３）となる。

Ｐ＜２×（０．５５／１．５／１０×８０）^０．５＝３．４μｍ・・・（３）
すなわち、微細開口部１２５のピッチＰは２μｍ以下であれば、バリア半透過部１２４が実効的に透過率の均一な半透過部として機能することとなる。同様に液晶表示パネル１０の画素点Ｇと視差バリア１２間の距離Ｔが７２０μｍと厚い場合には、微細開口部１２５のピッチＰは１０μｍ以下であれば、バリア半透過部１２４が実効的に透過率の均一な半透過部として機能することとなる。

このようなバリア半透過部１２４であれば、透明ガラス基板１５上に半透過膜を形成する必要がなくなり、バリア遮光部１２２を形成するだけで済むので、半透過膜の厚さやマスクの位置合わせに高い精度が不要となり、製造工程を簡略化できる。

なお、微細開口部１２５のピッチＰは上記数式（１）〜（３）を満たせば良く、均一である必要はなくランダムであっても良い。さらに、開口部はお互いに孤立した水玉模様状でも良い。

＜実施の形態２＞
＜装置構成＞
図１５には、本発明に係る実施の形態２の裸眼立体ディスプレイ２００の断面構成を示す。図１５に示すように、裸眼立体ディスプレイ２００は、表示パネル２１０と、表示パネル２１０の前面側（画像視認側）主面上に配置された視差バリアシャッタパネル２２０と、表示パネル２１０の裏面側（光源側）に配設したバックライト２３を備えている。

表示パネル２１０はマトリクス型表示パネルであるが、表示パネル２１０は、有機ＥＬパネルや、プラズマディスプレイパネル、液晶パネルでも良いが、以下では液晶パネルを例に示している。

図１５に示すように、表示パネル２１０は液晶パネルであり、２枚の透明ガラス基板２０４と透明ガラス基板２０５とに挟まれた液晶層２１４と、透明ガラス基板２０４の裏面側（光源側）主面上に設けた裏面偏光板２１６と、透明ガラス基板２０５の前面側主面上に設けた中間偏光板２１７とを備えている。

また、液晶層２１４の裏面側主面上には、全面に渡って一体で設けられた対向透明電極２１５が配設され、液晶層１１４の前面側主面上には、画素ごとに分割されたサブ画素透明電極２１２が配設されており、両電極間で画素ごとに電界が印加される構成となっている。

サブ画素透明電極２１２は、遮光壁２１８によって分割されており、サブ画素透明電極２１２上にはサブ画素上偏光板２１９が設けられているが、サブ画素上偏光板２１９も遮光壁２１８によって分割されている。

遮光壁２１８によって分割されたサブ画素透明電極２１２に対応して、横方向（水平方向）にサブ画素２１１０〜２１１４が形成される。そして、例えば、隣り合うサブ画素２１１１とサブ画素２１１２の２つのサブ画素を組み合わせることで、右方向と左方向に異なる視差画像をそれぞれ表示するサブ画素ペア２４１を構成している。また、隣り合うサブ画素２１１３とサブ画素２１１４の２つのサブ画素を組み合わせることで、右方向と左方向に異なる視差画像をそれぞれ表示するサブ画素ペア２４２を構成している。

視差バリアシャッタパネル２２０は、透明ガラス基板２２２（第１透明基板）と透明ガラス基板２２６（第２透明基板）とに挟まれた液晶層２２４と、透明ガラス基板２２２の前面側主面上に設けた表示面偏光板２２８とを備えている。なお、透明ガラス基板２２６の表示パネル２１０側の主面にも偏光板を備えるが、ここでは中間偏光板２１７で兼用するものとして省略している。

ここで、液晶層２２４のモードはツイストネマテック（ＴＮ）、スーパーツイストネマテック（ＳＴＮ）、インプレインスイッチング（ＩＰＳ）、オプティカリ−コンペンセイティドベンド（ＯＣＢ）などが利用可能である。

また、液晶層２２４の裏面側主面上には、全面に渡って一体で設けられた透明電極２２５（第２透明電極）が配設され、液晶層２１４の前面側主面上には、透明電極２２３が配設されている。

各サブ画素ペアの配設幅に対応する長さで基準視差バリアピッチが規定され、透明電極２２３は、基準視差バリアピッチ内で、複数の電気的に絶縁された状態に分割されている。図１５では８分割した例を示しているが、これに限定されるものではなく、分割数はさらに多くても良い。この分割された透明電極２２３のそれぞれがサブ開口部３０１となり、このサブ開口部３０１の幅がサブ開口ピッチとなる。

ここで、サブ画素ペア２４１を構成するサブ画素２１１１と２１１２の中間にある遮光壁２１８の中央から出て、対応する基準視差バリアピッチ内の中央点を通過した仮想の光ＬＯが、本表示装置の正面前方に設定した設計視認点Ｑに集まるように、基準視差バリアピッチが設定されている。

このように構成された視差バリアシャッタパネル２２０では、透明電極２２３と透明電極２２５を用いて液晶層２２４に電界をかけることにより、複数のサブ開口部３０１を交互に光透過状態と遮光状態ならびに半透過状態に切り替えることができる。

図１６を用いて、視差バリアシャッタパネル２１０の動作状態の例を説明する。なお、図１６は、図１５に示した裸眼立体ディスプレイ２００をさらに模式的に示している。

図１６においては、基準視差バリアピッチ内の８つのサブ開口部３０１のうち４つを透過状態として透過部３２１を形成し、その両側の２つを半透過状態にして半透過部３２３を形成し、残りの２つを遮光状態にして遮光部３２２を形成するように、それぞれの透明電極２２３を用いて液晶層２２４に電界をかけることで液晶を制御している。なお、表示パネル２１０における液晶層２１４での発光部を表示画素発光部２１１として示している。なお、液晶層２１４上には図示されない遮光部が間隔を開けて配設されており、当該遮光部からは光は発せられないので、表示画素発光部２１１は飛び飛びに存在している。

ここで、半透過部３２３の液晶層の配向状態による複屈折に加え、屈折率の変化Δｎと液晶層の厚さｄを適宜選べば、半透過部３２３の透過率を下げるとともに、透過部３２１を通過した光との間の位相差としてΔｎｄ分の位相差（付加的位相差）を生じさせることもできる。

次に、図１７〜図１９を用いて視差バリアシャッタパネル２２０のサブ開口部３０１の動作パターンの例を説明する。

図１７〜図１９においては、複数のサブ開口部３０１の一部として１２個のサブ開口部３０１の配列を示しており、図に向かって左側から順に１〜８までの符号を付しており、８番目のサブ開口部３０１の右隣のサブ開口部３０１からは符号が繰り返される。

図１７は、全てのサブ開口部３０１が透過状態となっているパターンである。図１８の（ａ）部には、パターン１として、基準視差バリアピッチ内の８個のサブ開口部３０１のうち連続した１〜４の４つを光透過状態とし、５と８を半透過状態に、６と７を遮光状態にすることにより左右に透過部３２１を備えたパターンを形成している。

また、図１８の（ｂ）部には、パターン２として、７と８を遮光状態とし、１と６を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１８の（ｃ）部には、パターン３として、８と１を遮光状態とし、７と２を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１８の（ｄ）部には、パターン４として、１と２を遮光状態とし、８と３を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１９の（ａ）部には、パターン５として、２と３を遮光状態とし、１と４を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１９の（ｂ）部には、パターン６として、３と４を遮光状態とし、５と２を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１９の（ｃ）部には、パターン７として、４と５を遮光状態とし、６と３を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

また、図１９の（ｄ）部には、パターン８として、５と６を遮光状態とし、４と７を半透過状態とし、残りを透過状態としたパターンを示している。

以上説明したパターン２〜８のように、光透過状態と半透過状態にするサブ開口部３０１を選択することにより透過部３２１の位置をサブ開口部３０１のピッチで移動させることが可能になる。

＜一般的な裸眼立体ディスプレイにおける配光特性＞
視差バリアを用いた一般的な裸眼立体ディスプレイにおいて、右眼用画像と左眼用画像に、それぞれ白画像と黒画像を表示した場合の配光特性についての幾何光学計算結果と波動光学計算結果を図２０に示す。

ここで、液晶パネルの画素のピッチは０．０６９ｍｍ、液晶シャッタパネルの開口部のピッチは０．１３８ｍｍであり、液晶シャッタパネルの開口部と画素間距離は１．２２４ｍｍである。

また、液晶パネルの右眼用画素の中心は左−０．０３４ｍｍにあり、右眼用画素の中心は右０．０３４ｍｍにあり、液晶シャッタパネルの開口幅は０．０６９ｍｍであり、当該開口部は液晶パネルの右眼用画素と左眼用画素の組のほぼ中央の上方に位置している。

図２０においては、表示パネルの画素の開口幅を種々変えて、配光特性を計算した結果を示しており、透明ガラス部材の屈折率は１．５であり、波動光学計算の際の波長は５５０ｎｍとしている。なお、計算結果は液晶シャッタパネルから設計観察距離７５０ｍｍ離れた位置にあるスクリーン上での相対輝度分布である。図中、幾何光学計算結果は直線で現れており、波動光学計算結果は曲線で現れている。

図２０では、横軸にスクリーン上での観察位置（ｍｍ）を、縦軸に相対輝度を示しており、表示パネルの画素の開口幅が３４．２μｍの場合、２７．３μｍの場合、２０．５μｍの場合、１３．７μｍの場合および６．８μｍの場合のそれぞれについて、幾何光学計算結果と波動光学計算結果を示している。

図２０より、幾何光学計算結果では、表示パネルの画素の開口幅が小さくなるにつれて輝度ピークは低下して輝度の平坦部は広くなり、輝度均一な視認域が拡大すると期待される。さらに、境界部分の左側の他方向画像表示域への光の漏れ域は狭くなり、境界領域が縮小すると期待される。

しかし、波動光学計算の結果は、これとは異なっている。表示パネルの画素の開口幅が小さくなるにつれて輝度ピークは低下するが、複数のピークが表れるため大きな分布が生じており、輝度ピーク域の幅も幾何光学計算結果よりも狭い。

ここで、図２１には、図２０における輝度プロファイルをピーク輝度で規格化したプロファイルを示しており、縦軸は規格化相対輝度である。

図２１より、境界部分の左側の他方向画像表示域への光の漏れる範囲は、画素の開口幅を６．８μｍに狭くしても幾何光学計算から期待されるほどには違わないことが判明した。

図２２に、波動光学計算と幾何光学計算の差が構造寸法によりどのように異なるかを調べた計算結果を示す。図２０で計算したように、液晶パネルの画素のピッチは０．０６９ｍｍ、液晶シャッタパネルの開口部のピッチは０．１３８ｍｍ、液晶シャッタパネルの開口部と画素間距離は１．２２４ｍｍであり、液晶パネルの右眼用画素の中心は左−０．０３４ｍｍにあり、右眼用画素の中心は右０．０３４ｍｍにあり、液晶シャッタパネルの開口幅は０．０６９ｍｍとし、当該開口部は液晶パネルの右眼用画素と左眼用画素の組のほぼ中央の上方に位置するものとし、表示パネルの画素の開口幅が３４．２μｍの場合を基準構造とする。図２２では、この基準構造を相似的に１/２倍、２倍、４倍に変えた場合の計算結果を示す。

図２２においては、透明ガラス部材の屈折率は１．５であり、光の波長は５５０ｎｍとしている。なお、計算結果は液晶シャッタパネルから設計観察距離７５０ｍｍ離れた位置にあるスクリーン上での相対輝度分布（ａ.ｕ.）である。図中、幾何光学計算結果は直線で現れており、波動光学計算結果は曲線で現れている。

図２２に示すように、相似的に４倍拡大した構造では、波動光学計算の結果は、実線の直線で示す幾何光学計算の結果と比べ、０ｍｍ点での輝度やピークの平坦度に関して大きな差はないが、相似的に寸法が小さくなるにつれて、波動光学計算の結果と幾何光学計算の結果の違いが大きくなることが判る。相似的に２倍に拡大した構造では、波動光学計算の結果は、ピーク輝度の変動が１０％を超え、幾何光学計算で輝度が０となる−１０ｍｍ地点での輝度がピークの１０％を超えている。従って、相似的に４倍拡大した構造では幾何光学計算と差がなくなり、波動光学計算を用いるメリットはなくなる。換言すれば、相似的な寸法が４倍より小さい場合は波動光学計算を用いるメリットがあると言える。具体的な寸法で言えば、波動光学の原理からより影響の大きい光路後方にある液晶シャッタパネル開口幅０．０６９ｍｍの２倍である０．１３８ｍｍから鑑みて、観察者に近い方の開口幅が０．１３８ｍｍよりも小さい場合には、波動光学計算を用いた輝度プロファイルの調整が有効である。

そこで、上記に鑑み、回折を考慮した輝度プロファイルの調整方法について以下に説明する。

＜本発明に係る裸眼立体ディスプレイにおける配光特性＞
次に、図２３を用いて本発明に係る実施の形態２の裸眼立体ディスプレイ２００における配光特性の波動光学計算結果について説明する。

以下では、サブ開口部３０１のピッチは基準視差バリアピッチを１６分割（図１５，１６では８等分の場合を示した）した場合について計算を行った。液晶表示パネル２１０の画素のピッチＷ１２は０．０６９ｍｍ、液晶シャッタパネル２２０の透過部３２１のピッチは０．１３８ｍｍであり、液晶シャッタパネル２２０の透過部３２１と液晶パネル２１０の画素との距離ＤＢは１．２２４ｍｍである。

液晶パネル２１０の表示画素発光部２１１の幅は２０．５μｍであり、右眼用画素の中心は左端−０．０３４ｍｍに右眼用画素の中心は右０．０３４ｍｍにある。

液晶シャッタパネル２２０の透過部３２１の幅Ｗ１３（バリア開口幅）は８個のサブ開口部３０１の幅の和である０．０６９ｍｍ（６８．５μｍ）であり、その両側に１サブ開口部分の８．５μｍの半透過部３２３が存在し、液晶パネル２１０の右眼用画素と右眼用画素の組のほぼ中央の上方に位置している。

図２３においては、半透過部３２３の透過率と付加的位相を種々変えて、配光特性を計算した結果を示しており、透明ガラス部材の屈折率は１．５であり、波動光学計算の際の波長は５５０ｎｍとしている。そして、右眼用画像と左眼用画像に、それぞれ白画像と黒画像を表示した場合の配光特性を示しており、計算結果は液晶シャッタパネル２２０から設計観察距離ＤＳ＝７５０ｍｍ離れた位置にあるスクリーン上での相対輝度分布である。

図２３では、横軸にスクリーン上での観察位置（ｍｍ）を、縦軸に相対輝度を示しており、図中、半透過部３２３（幅８．５μｍ）を通過する光の位相が透過部３２１（幅６８．５μｍ）を通過する場合に比べ付加的位相差として１／４波長分長い距離を進むものとして、エネルギー透過率を６％、２５％、５６％とした場合の計算結果を各種鎖線で示している。また、半透過部３２３がなく、その分透過部３２１が広い場合（バリア開口幅が８５．６μｍ）の場合を太い鎖線で示し、半透過部３２３がなく透過部３２１は６８．５μｍのままの場合のプロファイルを実線で示している。

図２３において、実線で示す半透過部３２３がない場合に比べて、半透過部３２３がある場合は何れの場合も輝度勾配が急峻になっており、−１０ｍｍ地点での漏れ光が抑制できていることが判る。ただし、透過率が５６％の場合は−３０ｍｍ地点での漏れ光が増加しており、この条件の場合は、透過率２５％程度が好適であることが判る。

また、図２４には、半透過部３２３のエネルギー透過率２５％とした場合の半透過部３２３を通過する際に生じる付加的位相差による影響を示す計算結果を、付加的位相差がない場合（０の場合）とともに示している。

図２４では、横軸にスクリーン上での観察位置（ｍｍ）を、縦軸に相対輝度を示しており、透過部３２１を通過する場合に比べて１／４波長分多く進む場合（−λ／４）、１／２波長分多く進む場合（−λ／２）、３／４波長分多く進む場合（−λ３／４）および位相差０の場合を示している。

図２４より、透過部３２１を通過する場合（位相差０の場合）に比べてλ／４分進む場合には、境界部の勾配が急峻でしかも２０度方向の漏れ光の輝度も低いことが判る。

以上のように、実施の形態２の裸眼立体ディスプレイ２００においては液晶シャッタパネル２２０に半透過部３２３を設け、半透過部３２３の透過率を２５％程度とし、また、透過部３２１を通過する場合に比べてλ／４分進むように半透過部３２３を構成することで、左右２０度方向の漏れ光輝度を抑制でき、かつ、境界方向の輝度勾配を急峻にすることができる。このため、輝度の変化やクロストークによる２重像の発生する境界領域を狭めることができ、観察者の観察位置が左右に動いた場合に、広い範囲で輝度の変化やクロストークによる２重像の発生のない良好な画像を視認できる。

なお、以上の計算では波長５５０ｎｍの緑色光を対象にサイズの好適を議論したが、赤色光（波長６５０ｎｍ）や青色光（波長４５０ｎｍ）の場合は波長が異なり、漏れ光を制御するのに好適なサイズは異なる。従って、対象とする画素の色に応じて視差バリアの半透過部の寸法を変えることにより漏れ光の着色をなくすことも可能になる。

また、以上の説明では、視差バリアの形状は細長いストライプ状とし、長辺が一列に並列するように配列された構成を示したが、千鳥配列（チェッカーフラグパターン状）にも適用できることは言うまでもない。千鳥配列の場合は、立体画像の解像度感が向上する。

また、方向別画像の数は２つの場合を例に採って説明したが、これに限らず、視差画像が３つや、さらに複数の場合でも、それぞれの画像の境界において、漏れ光の輝度を抑制する効果がある。

＜実施の形態３＞
＜装置構成＞
以上説明した本発明に係る実施の形態１においては、マトリクス状に画素を配置した表示パネルと、表示パネルの前面側（画像視認側）に形成した視差バリアから構成された表示装置を例に説明したが、表示パネルが液晶表示パネルの場合は、視差バリアが表示パネルの背面側にある装置にも応用できる。

図２５には、本発明に係る実施の形態３の観察方向により異なる画像を表示する２画像ディスプレイ３００の模式的な斜視図を示す。

図２５に示すように、マトリクス状に複数の画素を配置した表示パネル４１の裏面側に視差バリア４２が配設されている。また、視差バリア４２の裏面側にはバックライト４３が設けられている。

また、表示パネル４１においては、液晶層４１０上に設けた遮光部４１２の複数の開口部が、画素透過部４１１となっている。画素透過部４１１は何れも平面視形状がストライプ状をなし、長辺が並列するように配列されている。そして、それぞれの長辺に沿って半透過部４１３が設けられている。

視差バリア４２は、バリア遮光部４２２の複数の開口部が、バリア透過部４２１となっている。バリア透過部４２１は何れも平面視形状がストライプ状をなし、長辺が並列するように配列されている。

なお、図２５は、バックライト４３、表示パネル４１の画素透過部４１１および視差バリア透過部４２１の位置関係を説明するための概略図であり、表示パネルに設ける透明電極や透明ガラス基板等を省略した図となっている。また、表示パネル４１の画素透過部４１１と視差バリア透過部４２１はそれぞれ所定の距離を離して配置されており、空気やガラスなどの媒体が間に存在していても良い。

なお、図２５は、バックライト、表示パネルおよび視差バリアの位置関係、半透過部を設けた位置を説明するための概略図であり、表示パネルに設ける透明電極や透明ガラス基板等を省略した図となっている。また、バックライト、表示パネル、視差バリアはそれぞれ密着していても良いし、空気やガラスなどの媒体が間に存在していても良い。

液晶表示パネル４１の半透過部４１３の幅は０．５μｍ〜１０μｍで、透過率は振幅透過率２０〜８０％、エネルギー透過率で４〜６４％程度である。さらに半透過部４１３には屈折率が透過部４１１と異なり、透過部４１１との間に０から半波長のΔｎｄの位相差が生じるように構成されている。

このように、マトリクス状に画素を配置した表示パネル４１と、表示パネル４１の裏面側に視差バリア４２を形成した表示装置においても、表示パネル４１の透過部４１１の長辺に半透過部４１３を設けることにより、画像の境界部での輝度勾配を急峻にすることができる。

図２６に本発明に係る実施の形態３の２画像ディスプレイ３００における配光特性の波動光学計算結果を示す。

以下では、表示パネル４１の画素のピッチを０．０６９ｍｍ、視差バリア４２のバリア透過部４２１のピッチは０．１３８ｍｍであり、表示パネル４１の透過部４１１と視差バリア４２のバリア透過部４２１との間の距離は１．２２４ｍｍである。

表示パネル４１の透過部４１１の中心位置は左眼用画素が−０．０３４ｍｍに右眼用画素が右０．０３４ｍｍにある。また、視差バリア４２のバリア透過部４２１の幅は０．０６９ｍｍである。

図２６では、透過部４１１の左右に設けた半透過部４１３のエネルギー透過率と、半透過部４１３を通過する光の位相が透過部４１１を通過する場合に比べて付加される付加的位相差Δｎｄとを種々変えた場合の配光特性を計算しており、透明ガラス部材の屈折率は１．５であり、波動光学計算の際の波長は５５０ｎｍとしている。なお、計算結果は液晶シャッタパネルから設計観察距離７５０ｍｍ離れた位置にあるスクリーン上での相対輝度分布である。また、図２７には、それぞれの輝度プロファイルをピーク輝度で規格化した規格化相対輝度プロファイルを示している。

ここで、付加的位相差Δｎｄは、屈折率の変化Δｎと液晶層の厚さｄとの組み合わせにより設定することができる。なお、液晶層の厚さｄは固定されているので半透過部４１３の屈折率を透過部４１１と異なった値とするには、屈折率が液晶に比べ大きなＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極の厚さを半透過部４１３と透過部４１１で異なった値とするという構成を採れば良い。

図２６および図２７では、横軸にスクリーン上での観察位置（ｍｍ）を、縦軸に相対輝度を示しており、図中、半透過部４１３がなく、透過部４１１が３４．３μｍ）の場合を太い鎖線で示し、半透過部４１３がなく透過部４１１が２７．４μｍの場合を実線で示し、半透過部４１３の幅が５μｍで、透過率が２５％で付加的位相差（Δｎｄ）がλ／４の場合を破線で、および半透過部４１３の幅が５μｍで、透過率が２５％で付加的位相差（Δｎｄ）が０の場合を鎖線で示している。

図２７において、透過率が２５％で付加的位相差（Δｎｄ）がλ／４の場合、実線で示す半透過部４１３がない場合に比べ、ピーク輝度の大きな低下もなく境界部での輝度勾配が急峻になっており、−１０ｍｍ地点での漏れ光が抑制できていることが判る。

また、半透過部４１３の透過率が２５％で付加的位相差（Δｎｄ）が０の場合は、実線で示す半透過部４１３がない場合に比べ、ピーク輝度の大きな低下もなく−３０ｍｍ地点での漏れ光が抑制できていることが判る。

このように、表示装置の構成に応じて、半透過部４１３の透過率と付加的位相差（Δｎｄ）を適宜設定することにより、好適な漏れ光特性が得られる。

＜実施の形態４＞
本発明に係る実施の形態４では、実施の形態３で説明した、表示パネルが液晶表示パネルであり、視差バリアが表示パネルの背面側にある装置において、液晶表示パネルの具体的な構成を説明する。

図２８は、図２５に示した表示パネル４１の透過部４１１の具体的構成の一例を示す図であり、図２８の（ａ）部には平面図を、図２８の（ｂ）部には、平面図におけるＡ−Ａ線での断面図を示す。

図２８の（ａ）部に示すように、透過部４１１の平面形状は縦長の矩形状であり、その２つの長辺に沿って半透過膜１４１３が設けられている。半透過膜１４１３を含めた透過部４１１の周囲は遮光膜１４１２が形成されている。

また、図２８の（ｂ）部に示すように、液晶層１４２２は、下側透明基板１４００と上側透明基板１４５０との間に挟持され、下側透明基板１４００上には画素電極１４２３が配設され、上側透明基板１４５０上には対向電極１４２１が配設され、両者は液晶層１４２２を間に介して対向して配置されている。画素電極１４２３は、透過部（上部開口とも呼称）４１１ごとに独立して設けられ、少なくとも上部開口４１１の下方に対応する領域に設けられている。また、対向電極１４２１は上側透明基板１４５０上全体に設けられている。また、下側透明基板１４００の下主面（画素電極１４２３が設けられた側とは反対側の主面）上には、視差バリア４２のバリア遮光部４２２とバリア透過部（下バリア開口とも呼称）４２１が設けられている。

このような構成を採ることで、画素電極１４２３に適宜電圧を印加し対向電極１４２１との間で電界を形成することができ、当該電界により液晶層１４２２の配向を制御し、上部開口４１１ごとに光の透過率を変えることができる。

ここで、通常の画素電極１４２３は、屈折率が２．１程度のＩＴＯ等の透明導電膜で形成され、厚さの均一な薄膜で構成されるが、本実施の形態では画素電極１４２３の上に、断面形状が透過部４１１の中央で最も厚く、端縁部に向けて薄くなる曲線形状を有した高屈折率膜１４２４を備えている。この高屈折率膜１４２４もＩＴＯで形成されており画素電極として機能する。

なお、画素電極１４２３は、下側透明基板１４００上に形成されるが、その形成方法としては、下側透明基板１４００上にＩＴＯ等の透明導電膜を全面に渡って形成し、当該透明導電膜をフォトリソグラフィでパターニングして画素電極１４２３を設ける方法を採ることができる。なお、パターニングされた画素電極１４２３は、透明絶縁膜１４０１で覆い、透明絶縁膜１４０１を画素電極１４２３の厚さまで平坦化する。

対向電極１４２１の形成方法も同様であり、上側透明基板１４５０上に、透過部４１１に対応する部分が開口部となった半透過膜１４１３および遮光膜１４１２を形成した後、それらを開口部ごと透明絶縁膜１４０２で覆い、透明絶縁膜１４０２を半透過膜１４１３および遮光膜１４１２の厚さまで平坦化し、透明絶縁膜１４０２、半透過膜１４１３および遮光膜１４１２の上に透明導電膜を全面に渡って形成することで対向電極１４２１を得る。なお、半透過膜１４１３および遮光膜１４１２の形成方法は、図１１および図１２を用いて説明した方法を採ることができる。

そして、画素電極１４２３上に高屈折率膜１４２４を形成した後、上側透明基板１４５０と下側透明基板１４００とを、画素電極１４２３と対向電極１４２１とが向かい合うように対向配置し、間に液晶材料を封入することで液晶層１４２２を形成する。

次に、図２９を用いて高屈折率膜１４２４の厚さ分布について説明する。図２９は、図２５に示した表示パネル４１の画素透過部４１１（上部開口４１１）と、視差バリア４２のバリア透過部４２１（下バリア開口４２１）とを通過する光の光路を模式的に示した図であり、下バリア開口４２１の観察方向に上部開口４１１が距離Ｄ０離れて対向している状態を示している。

下バリア開口４２１内の点Ｐから発した光は、上部開口４１１に向けて放射状に伝播する。このとき、上部開口４１１内の位置ｘ地点を通過する光Ｌｘには、点Ｐから真上に進む光Ｌ０に比べ、光路差ΔＤｘ＝（Ｄｘ−Ｄ０）と周囲の屈折率ｎａで決まる位相の遅れ（ΔＤｘ−Ｄ０）・ｎａが発生する。

ここで、下バリア開口４２１内の点Ｐから発し、上部開口４１１を通過した光が観察者の位置で集光され結像するためには、上部開口４１１を通過した直後の位相を揃えることが有効である。この光Ｌ０に対する光Ｌｘの位相遅れを補償するために、開口内の中央部に屈折率が周囲の屈折率ｎａよりも大きい屈折率ｎｈの高屈折率膜１４２４を配設し、その厚さｔが下記の数式（４）を満たすように形成することが有効である。

ΔＤｘ・ｎａ＝（ｎｈ−ｎａ）・ｔ ・・・（４）
図３０において、横軸に高屈折率膜１４２４の幅方向（左右方向）の中心軸からの位置を表す左右位置（ｍｍ）を取り、縦軸に膜厚ｔ（ｍｍ）を取って、高屈折率膜１４２４の膜厚分布を示している。そして、上記数式（４）を満たす高屈折率膜１４２４の理想的な膜厚分布を破線で示している。

ここで、上部開口４１１と下バリア開口４２１の距離Ｄ０＝０．９ｍｍ、上部開口４１１の幅０．０３０ｍｍ、下バリア開口４２１の幅０．０５０ｍｍ、周囲の屈折率ｎａは液晶層１４２２の屈折率ｎａ＝１．５とし、高屈折率膜１４２４の屈折率はＩＴＯの屈折率ｎｈ＝２．１とする。この場合、理想的な高屈折率膜１４２４の膜厚分布は、上部開口４１１の端で０μｍ、上部開口４１１の中央部の最大厚さは０．３５μｍ程度であり、一般的な液晶層１４２２の厚さ３〜５μｍに比べて薄いので、液晶パネルの光遮蔽作用への影響は無視できる。

高屈折率膜１４２４の膜厚分布が理想的な場合について、波動光学計算による配光特性の計算結果を図３１に示す。図３１において、横軸に配光角度を左右角度（度）として示し、縦軸に相対輝度（ａ.ｕ.：任意単位）を示しており、白抜きの円でプロットされる特性が膜厚分布が理想的な場合の計算結果であり、これを「位相補償理想的分布」と呼称する。この条件では、半透過領域はないとしている。

図３１において、画素電極１４２３のＩＴＯ膜厚が均一で、高屈折率膜１４２４を有さず、半透過領域もない場合の計算結果を「従来開口」として示しており、これと比べると位相補償理想的分布は、−２．５度方向に現れる最小漏れ光輝度、−１度方向の漏れ光輝度ともに減少している。これは、観察者が、より広い範囲でクロストークによる二重像のない立体画像を、より広い視認域で観察することができることを表している。

さらに、この位相保障理想的分布の状態で、開口部の端部に振幅透過率５０％の半透過領域を４μｍ幅で形成した場合の計算結果を、「位相保障理想的分布＋半透過領域４μｍ」として、塗りつぶしの菱形でプロットされる特性として示している。この特性では、−２．５度方向に現れる最小漏れ光輝度、−１度方向の漏れ光輝度ともに、さらに減少することが判る。

以上より、上部開口４１１近傍に、周囲よりも屈折率が高い膜を膜厚（ｔ）が数式（４）を満たす分布となるように形成することで、クロストークが大きな境界領域の幅を狭め、かつ最小リーク輝度が低い配光特性を実現することができ、さらに、上部開口４１１の幅方向（左右方向）の端部に半透過領域を設けることで、クロストークが大きな境界領域の幅をさらに狭め、かつ、最小リーク輝度がさらに低い配光特性を実現することができることが判る。

ただし、このような、漏れ光輝度分布の改善は高屈折率膜１４２５の膜厚分布が数式（４）を満たす理想的な分布の場合に限られるものではない。すなわち、複数の均一な厚さの高屈折率薄膜を積層して、位相保障理想的分布に近似した膜厚分布を有する多層高屈折率膜を形成しても良い。図３２には、多層高屈折率膜の一例を示す。

図３２は、図２８に対応する図であり、図３２の（ａ）部には平面図を、図３２の（ｂ）部には、平面図におけるＢ−Ｂ線での断面図を示す。なお、図２８と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図３２では、画素電極１４２３の上に、断面形状が上部開口４１１の中央で最も厚い第１の厚さを有し、それ以外の部分では第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有する、２段形状の高屈折率膜１４２５を備えている。高屈折率膜１４２５は、上部開口４１１の中央に、開口の長辺に沿って設けられた高屈折率膜１４２５１と、高屈折率膜１４２５１を覆うように設けられた高屈折率膜１４２５２とを有して形成され、中央の高屈折率膜１４２５１と１４２５２とで第１の厚さとなり、高屈折率膜１４２５２の厚さが第２の厚さに相当する。

図３０には、多層高屈折率膜の例として、上述した２段形状の高屈折率膜の他に、３段形状の高屈折率膜および１段形状の高屈折率膜を用いた場合の膜厚分布も併せて示している。すなわち、１段形状の高屈折率膜は０．２μｍの均一な厚さを有し、２段形状の高屈折率膜は、中央部が０．３μｍの厚さを有し、その両側が０．２μｍの厚さを有し、３段形状の高屈折率膜は、中央部が０．３μｍの厚さを有し、その両側が０．２μｍの厚さを有し、さらに外側が０．１μｍの厚さを有している。

そして、図３１には、１段形状の高屈折率膜を用いた場合の配光特性を、位相補償１段０．２μｍとして塗りつぶしの円でプロットされる特性として示し、２段形状の高屈折率膜を用いた場合の配光特性を、位相補償２段０．２μｍ＆０．３μｍとして白抜き三角形でプロットされる特性として示し、３段形状の高屈折率膜を用いた場合の配光特性を、位相補償３段０．１μｍ＆０．２μｍ＆０．３μｍとして塗りつぶし三角形でプロットされる特性として示している。いずれの条件でも、半透過領域はないとしている。

これらの特性より、何れの場合も、理想的な膜厚分布の場合に比べて漏れ光輝度の低減効果は劣るが、「従来開口」の場合に比べて−１度方向の漏れ光輝度を低減することができることが判る。

すなわち、上部開口４１１近傍に周囲よりも屈折率が高い膜を、開口中央部で厚く、端部で薄くなる膜厚分布で形成することにより、漏れ光の減少する勾配を大きくすることができる。すなわち、観察域境界に近いクロストークが大きい境界領域の幅を狭め、３次元視認域を広げることができる。

さらに、上部開口４１１近傍に、周囲よりも屈折率が高く、中央部が両端よりも厚い膜を形成した高屈折率膜と、上部開口４１１の幅方向の端部に半透過領域を設けることで、クロストークが大きい境界領域の幅を狭め、かつ最小リーク輝度の低い配光特性を実現することができる。

＜変形例＞
図３３および図３４に、上部開口４１１近傍に、周囲よりも屈折率が高く、開口中央部で厚く、端部では薄い膜厚分布を有する高屈折率膜の他の構成を示す。すなわち、図２８に示した高屈折率膜１４２４および図３２に示した高屈折率膜１４２５は、液晶層１４２２内に設けられていたが、図３３および図３４にそれぞれ示す高屈折率膜１４２６および１４２７は、下側透明基板１４００上に配設された透明絶縁膜１４０１の中に形成されている。ここで、一般的な液晶層１４２２の厚さは３〜５μｍ、基板１４００上の薄膜層のの厚さは1〜３μｍ程度であり、１ｍｍ程度の下バリア開口４２１と上部開口４１１の間の距離ＤＯに比べて薄いので、高屈折率層１４２７は液晶層１４２２の近傍にあるといえる。

より具体的には、図３３に示す高屈折率膜１４２６は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ、ｎｈ＝１．８〜２．２）で構成される高屈折率膜１４２６２の上に、それよりも幅の狭いシリコン窒化膜で構成される高屈折率膜１４２６１を積層した２段形状を有しており、高屈折率膜１４２６は画素電極１４２３の下方に配設されている。ここで、透明絶縁膜１４０１をシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２、ｎａ＝１．５）とすると、高屈折率膜１４２６の方が屈折率が高くなるので、条件を満たすこととなる。

また、図３４に示す高屈折率膜１４２７は、シリコン窒化膜で構成される高屈折率膜１４２７２の上方に、それよりも幅の狭いシリコン窒化膜で構成される高屈折率膜１４２７１が配設され、両者の間には透明絶縁膜１４０１が介在するが、両者の間は狭いので、通過する光の位相遅れは高屈折率膜１４２７内での遅れと高屈折率膜１４２７２内での遅れの和になるため、実質的には２段形状の場合と同じである。

ここで、高屈折率膜１４２６および１４２７の位置が、液晶層１４２２から数μｍ以内の位置にあれば、上部開口４１１の幅に比べて１／１０程度であるので、液晶層１４２２内に設けた場合と同じ効果を奏する。

なお、一般的なＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動の液晶ディスプレイでは、ＴＦＴやカラーフィルターを形成するために、透明導電膜（ＩＴＯ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ）、酸化物半導体など、複数の透明で屈折率の異なる薄膜を堆積し、これらを写真製版工程でパターニングする工程を有している。

したがって、高屈折率膜１４２６および１４２７は、これら複数の材料のうち、屈折率が比較的低い（１．５〜１．６）材料（液晶、シリコン酸化膜、有機膜）の中に、屈折率が比較的高い（１．９以上）材料（シリコン窒化膜、ＩＴＯ、酸化物半導体）を従来のマスクのパターン形状を変更して残すことにより形成が可能であるので、プロセスコストの増加なしに高屈折率膜を形成することができる。

なお、実施の形態４およびその変形例は、以下のように言い換えることができる。すなわち、液晶層１４２２とその周囲の電極、および基板上絶縁膜を含めて、光透過部４１１の平均屈折率が、幅方向（左右方向）の中央部で高く、端部側で低い（中央部よりも端部側で低い）構成とすることにより、配光特性において漏れ光の減少する勾配を大きくすることができ、観察域境界に近いクロストークが大きい境界領域の幅を狭め、３次元視認域を広げることができる。

＜実施の形態５＞
本発明に係る実施の形態５では、実施の形態３で説明した、表示パネルが液晶表示パネルであり、視差バリアが表示パネルの背面側にある装置において、液晶表示パネルとしてＦＦＳ（Frings Field Switching）モードの液晶表示パネルを用いた場合の具体的な構成を説明する。

図３５は、図２５に示した表示パネル４１の透過部（上部開口とも呼称）４１１直下の具体的構成の一例を示す図である。図３５に示すように、透過部４１１の平面形状は縦長の矩形状であり、その外側には遮光膜２４１２が形成されている。

液晶層２４２２は、平板上の共通電極２４２１と、共通電極２４２１の上方に設けられ、上部開口４１１の幅方向に延在する櫛歯状の画素電極２４２３との間で発生する電界により駆動される。画素電極２４２３は、上部開口４１１ごとに独立して設けられ、少なくとも上部開口４１１の下方に対応する領域に設けられている。

このような構成を採ることで、画素電極２４２３に適宜電圧を印加し共通電極２４２１との間で電界を形成することができ、当該電界により液晶層２４２２の配向を制御し、上部開口４１１ごとに光の透過率を変えることができる。

ここで、液晶層２４２２内には上部開口４１１の幅方向の２つの端部に対応する領域にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜で構成される液晶層内絶縁膜２４２４が配設され、当該２つの端部に対応する領域では、液晶層２４２２の厚さが中央部よりも薄くなっている。すなわち、図３５に示すように、画素電極２４２３の上方に１対の液晶層内絶縁膜２４２４が配設され、液晶層内絶縁膜２４２４は上部開口４１１の中央側で厚みが薄く、端部側で厚い形状となっているので、上部開口４１１の幅方向端部において、液晶層２４２２の厚みが実質的に薄くなっている。

すなわち、液晶層内絶縁膜２４２４の最大厚さは、液晶層２４２２の厚さの半分程度であるので、液晶層２４２２の厚さは上部開口４１１の幅方向端部において中央部の半分程度に薄くなっていると言える。

次に、上記構成を有する場合の液晶層２４２２の動作について、図３６に示す断面図を用いて説明する。ＦＦＳモードの液晶表示パネルは、電圧を印加しない状態で透過率が０となるノーマリーブラックのパネルである。従って、図３６の（ａ）部に示すように、画素電極２４２３に電圧を印加しない状態では偏光板２４００、下側透明基板２４０１を通過してきた光は、上側透明基板２４５０を介して全て偏光板２３００で吸収されてしまうように液晶層２４２２のラビング方向、偏光板２４００および２３００の偏光方向が決められている。

ここで、上部開口４１１の透過率を最大にする際には、図３６の（ｂ）部に示すように、画素電極２４２３に電圧を印加し共通電極２４２１との間で電界を形成して、液晶層２４２２の液晶分子の配向角度を回転させる。そして上部開口４１１の中央を通過する入射光の偏光の向きがちょうど９０度回転する電圧を印加することで、入射した偏光光は偏光板２３００で吸収されることなく大部分が透過することとなり、上部開口４１１の透過率は最大になる。

このような液晶分子の配向角度の制御を可能とするのが液晶層内絶縁膜２４２４である。すなわち、液晶層内絶縁膜２４２４の存在により、液晶層２４２２の厚さは上部開口４１１の幅方向端部において中央部の半分程度になっているため、通過する入射光の偏光の向きの回転が９０度よりも小さくなり、偏光板２３００での透過率は中央部に比べ低下する。これにより、上部開口４１１の幅方向両端部に、透過率が中央部に比べて低い領域、すなわち半透過領域を実現することができる。これにより、図３１に示すような低い漏れ光輝度分布が実現できる。

また、液晶層内絶縁膜２４２４を画素電極２４２３寄りの位置に配置することで、液晶層２４２２にかかる電界が緩和される効果もある。このため液晶分子の配向角度の変化も小さくなるため、入射光の偏光の向きの回転はより小さくなり偏光板２３００による吸収が増加する。

なお、液晶層内絶縁膜２４２４は、遮光膜２４１２寄りの位置に設けても良いが、画素電極２４２３寄りの位置に配置することで、より薄い液晶層内絶縁膜２４２４の厚さで効果的に透過率を下げることができ、液晶層２４２２内の段差が小さくなりラビング工程が容易になるという効果もある。

また、液晶層２４２２の厚さを上部開口４１１の幅方向端部において中央部の半分程度にすることができれば、この方法に限らず、上部開口４１１の幅方向両端部に、透過率が中央部に比べて低い領域、すなわち半透過領域を実現することができるのは同様である。

なお、図３５では、画素電極２４２３は、上部開口４１１の幅方向に延在する櫛歯状の形状としているが、このような配置ではなく、図３７に示すように上部開口４１１の長手方向に延在する配置とした場合には、以下のような問題生じる。

すなわち、図３７においては櫛歯状の画素電極２４２３ａが上部開口４１１の長手方向に対して傾斜して配置されている。画素電極２４２３ａは通常厚さ０．１μｍ程度のＩＴＯ膜で形成されているので、その厚み分が液晶層２４２２内に０．１μｍ程度突出することになる。ＩＴＯ薄膜の屈折率は１．９〜２．１であり、液晶層２４２２の屈折率（１．５〜１．６）よりも大きいため、上部開口４１１内の幅方向に凹凸状の位相遅れ分布（Δｎｄ位相遅れ分布）が発生することになる。

図３８には、横軸に上部開口４１１内の幅方向位置（ｍｍ）を取り、縦軸に膜厚（ｍｍ）を取っており、画素電極２４２３ａの配置の周期で画素電極２４２３ａの厚み（０．０００１ｍｍ）分の位相遅れが生じることが示されている。

これは、図３０に示した高屈折率膜の理想的な膜厚分布に比べて無視できない凹凸であり、幅方向へ回折が生じ幅方向でのリーク光が増加してしまう。

これに対し、図３５に示す画素電極２４２３のように上部開口４１１の幅方向に延在する形状の場合は、回折光は上部開口４１１の長手方向には広げるが幅方向には広げらないため、幅方向でのリーク光が増加することはない。

ここで、ＩＰＳモードやＦＦＳモードでは櫛歯状の電極細線を、開口の幅方向、あるいは長手方向に対して±５〜１０度程度傾けて配置する。これは、分子配向の回転の方向を揃えるためである。従って、画素電極２４２３を幅方向に延在する櫛歯状の形状とする場合にも、幅方向に対して±５〜１０度程度の傾きを持たせて配置することが考えられる。 図３９の（ａ）部には、櫛歯状の画素電極２４２３ｂが上部開口４１１の幅方向に対して傾斜して配置された構成を示している。このような構成を採る場合、画素電極２４２３ｂによる回折光は、上部開口４１１の長手方向に対して±５〜１０度傾いた方向に進むので、開口の幅方向からのリーク光が増えることは抑制される。

なお、図３９の（ａ）部に示す構成を採る場合、遮光膜２４１２ａの平面形状は図３９の（ｂ）部に示すような形状となる。すなわち、上部開口４１１の幅方向両端部には、凹凸構造が形成され、ＩＴＯ膜で形成された画素電極２４２３ｂに対応する部分では光を遮断する凸部となり、画素電極２４２３ｂの間では光を透過する凹部となっている。これにより、上部開口４１１の幅方向端部には、平均透過率が上部開口４１１の中央部よりも低い領域が形成される。

また、上部開口４１１の幅方向端部では、ＩＴＯ膜で形成された画素電極２４２３ｂに対応しない部分のみが透過部となっており、そこでは画素電極２４２３ｂの高い屈折率の影響を受けないため、平均透過率は上部開口４１１の中央部よりも低くなる。このため、図３０に示すような高屈折率膜の膜厚分布の実現が容易となる。

また、図３５では図示は省略しているが、図２８に示した高屈折率膜１４２４、図３２に示した高屈折率膜１４２５、図３３に示した高屈折率膜１４２６、図３４に示した高屈折率膜１４２７を設け、光透過部の平均屈折率が、光透過部の左右方向の中央部よりも端部側で低い構成としても良い。

以上の説明では、方向別に表示する画像の数は２つの例を用いて説明を行ったが、これに限るものではなく、３画像、４画像の多画像の場合にも同様に成り立つことは言うまでもない。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ 表示パネル、１２ 視差バリア、１２１バリア透過部、１２２バリア遮光部、１２３ バリア半透過部、２２０ 視差バリアシャッタパネル、３２１ 透過部、３２２ 遮光部、３２３ 半透過部。

本発明に係る表示装置は、光透過部を有する複数の画素がマトリクス状に配置された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置され、光透過部が複数マトリクス状に配置された視差バリアと、前記視差バリアの後方に配置されたバックライトとを備えた表示装置であって、前記液晶表示パネルの前記複数の画素は、異なる方向に表示するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、前記視差バリアの前記光透過部の１つと前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、前記液晶表示パネルは、前記光透過部に対応する領域の左右方向の中央部に、左右方向の幅が前記液晶表示パネルの光透過部の左右方向の幅よりも狭く、液晶層よりも高い屈折率を有する高屈折率膜を有し、前記高屈折率膜は、厚さが均一で、屈折率が均一な１〜３の膜を含む。

本発明に係る表示装置によれば、漏れ光の減少する勾配を大きくすることができ、３次元視認域を広げることができる。

本発明に係る表示装置は、遮光部に形成される開口である光透過部を有する画素が複数マトリクス状に配置された液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置され、光透過部が複数マトリクス状に配置された視差バリアと、前記視差バリアの後方に配置されたバックライトとを備えた表示装置であって、前記液晶表示パネルの前記画素は、異なる方向に表示するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、前記視差バリアの前記光透過部の左右方向の幅は、前記画素の前記光透過部の左右方向の幅よりも広く、前記視差バリアの前記光透過部が、前記１組の画素セットの前記光透過部間に渡るように、前記視差バリアの前記光透過部の１つと前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、前記液晶表示パネルは、前記画素の前記光透過部に対応する領域の左右方向の中央部に、左右方向の幅が画素の前記光透過部の左右方向の幅よりも狭く、液晶層よりも高い屈折率を有する高屈折率膜を有し、前記画素の前記光透過部の左右方向の幅は０．１３８ｍｍよりも狭く、前記高屈折率膜は、厚さが均一で、屈折率が均一な１層の膜である。

Claims (12)

1. 光透過部または発光部を有する複数の画素がマトリクス状に配置された表示パネル（１０）と、
   前記表示パネルの画像視認側あるいは後方に配置され、光透過部（１２１、４２１）が複数マトリクス状に配置された視差バリア（１２．４２）と、を備えた表示装置であって、
   前記表示パネルの前記複数の画素は、
   異なる方向から観察するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、
   前記視差バリアの前記光透過部の１つと前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、
   前記視差バリアおよび前記表示パネルのうち、画像視認側に配置される方は、前記光透過部の左右の辺に沿って設けられ、光を一部透過する半透過部（１２３，４１３）を有することを特徴とする、表示装置。
2. 前記視差バリアは、前記表示パネルの画像視認側に配置され、
   前記半透過部は、前記視差バリアの前記光透過部の左右の辺に沿って設けられる、請求項１記載の表示装置。
3. 前記視差バリアは、前記表示パネルの後方に配置され、
   前記半透過部は、前記表示パネルの前記光透過部の左右の辺に沿って設けられ、光を一部透過し、残りを吸収する、請求項１記載の表示装置。
4. 前記視差バリアおよび前記表示パネルのうち、画像視認側に配置される方に設けられる前記半透過部は、
   前記光透過部を通過する光に比べて所定の位相差が付加されるように構成される、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の表示装置。
5. 光透過部を有する複数の画素がマトリクス状に配置された液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの後方に配置され、光透過部が複数マトリクス状に配置された視差バリアと、
   前記視差バリアの後方に配置されたバックライトと、を備えた表示装置であって、
   前記液晶表示パネルの前記複数の画素は、異なる方向に表示するための画像をそれぞれ表示する少なくとも２つの画素で１組の画素セットを構成し、
   前記視差バリアの前記光透過部の１つと前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、
   前記液晶表示パネルの前記光透過部の平均屈折率が、前記光透過部の左右方向の中央部よりも端部側で低いことを特徴とする、表示装置。
6. 前記液晶表示パネルは、
   前記光透過部に対応する領域の左右方向の中央部に、屈折率が液晶層よりも高い少なくとも一層の薄膜（１４２４）を有する、請求項５記載の表示装置。
7. 前記少なくとも一層の薄膜は、
   複数の均一な厚さの膜を積層した多層膜であって、
   前記多層膜は、
   中央部での積層数が、端部での積層数よりも多く形成される、請求項６記載の表示装置。
8. 前記液晶表示パネルの前記複数の画素のそれぞれは、櫛歯状の電極（２４２３）を有し、
   前記櫛歯状の電極は、前記光透過部の左右方向に延在する、請求項２、３および５の何れか１項に記載の表示装置。
9. 前記液晶パネルは、ノーマリーブラックモードのパネルであって、
   前記液晶表示パネルの、前記光透過部に対応する液晶層（２４２２）内の左右方向の端部に絶縁膜（２４２４）を有する、請求項５記載の表示装置。
10. 複数の画素がマトリクス状に配置された表示パネル（２１０）と、
    前記表示パネルの画像視認側に配置され、液晶層の駆動により視差バリアを動的に形成する視差バリアシャッタパネル（２２０）とを備えた表示装置の駆動方法であって、
    前記表示パネルの前記複数の画素は、
    左眼用と右眼用の視差画像をそれぞれ表示する少なくとも２つ以上の画素で１組の画素セットを構成し、
    前記視差バリアシャッタパネルは、
    前記液晶層が電気的に絶縁された状態に複数に分割されて、それぞれが個別に駆動する複数のサブ開口部（３０１）を有し、
    前記複数のサブ開口部は、前記液晶層の駆動状態によって、光透過部、遮光部および光を一部透過する半透過部をなし、
    前記複数のサブ開口部と前記１組の画素セットとが上下において対応する位置関係に配置され、
    前記視差バリアシャッタパネルは、
    前記複数のサブ開口部のうち、前記光透過部となるサブ開口部の配列の左右に、前記半透過部となるサブ開口部が位置するように前記液晶層が駆動されることを特徴とする、表示装置の駆動方法。
11. 前記半透過部となるサブ開口部は、
    前記光透過部となるサブ開口部を通過する光に比べて所定の位相差が付加されるように、屈折率が調整される、請求項１０記載の表示装置の駆動方法。
12. 請求項１記載の表示装置の製造方法であって、
    前記視差バリアおよび前記表示パネルのうち、画像視認側に配置される方に設けられる前記半透過部の形成において、
    基板となる透明層（１５）の主面上方に、半透過膜と遮光膜を重ねて形成する工程を備えた表示装置の製造方法。

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