JPWO2015049929A1 - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

観察者が移動しても、クロストークを低い状態に維持することができる立体表示装置の構成を得る。立体表示装置（１）は、画像を表示する表示パネル（１０）と、表示パネル（１０）に重ねて配置されるスイッチ液晶パネル（２０）と、観察者の位置情報を取得する位置センサと、所定の整列方向に沿って透過領域と非透過領域とが周期的に形成された視差バリアを、位置情報に応じて整列方向に沿って移動させてスイッチ液晶パネル（２０）に表示させる制御部とを備える。スイッチ液晶パネル（２０）は、液晶分子の屈折率異方性Δｎが０．１４以下である液晶層（２３）と、液晶層（２３）を挟んで対向する第１基板（２１）および第２基板（２２）と、第１基板（２１）および第２基板（２２）の少なくとも一方に形成され、整列方向に沿って配置された複数の電極を含む電極群とを含む。

Description

本発明は、裸眼立体表示装置に関する。

裸眼で観賞できる立体表示装置として、視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式とが知られている。これらの立体表示装置は、バリアまたはレンズによって光を分離して、左右の目に異なる画像を映し、観察者に立体感を与える。近年、市場に出ている裸眼立体表示装置は２視点の視差バリア方式とレンチキュラーレンズ方式が主流となっている。

このような２視点の立体表示装置では、設定された領域では良好な立体表示が得られるが、観察者が頭を動かすと、右目に映るべき画像と左目に映るべき画像とが混ざって二重に映る、クロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）と呼ばれる現象や、右目に映るべき画像が左目に映ってしまう、いわゆる逆視状態が発生する領域が存在する。そのため、観察者は、限られた領域からしか立体画像を観察することができない。この課題に対して多視点化技術や、観察者の頭の位置を検出し、その位置に合わせて画像を表示させるトラッキング技術が提案されている。

また、視差バリアを液晶パネルで形成し、観察者の位置に合わせて視差バリアを移動させるバリア分割スイッチ液晶ディスプレイ（ＳＷ−ＬＣＤ）方式が提案されている。ＳＷ−ＬＣＤ方式では、視差バリアの形成条件等が適切でない場合、視差バリアが切り替わる際に輝度の変化およびクロストークの悪化が起こる場合がある。

特開２０１３−２４９５７号公報には、サブ画素ペアが横方向に配列された表示パネルと、光透過状態および遮光状態を切り替え可能なサブ開口が横方向に配列された視差バリアシャッタパネルとを備える表示装置が記載されている。この表示装置では、基準視差バリアピッチに属する複数のサブ開口のうち、互いに隣り合う任意の数のサブ開口を光透過状態にするとともに、残りのサブ開口を遮光状態にすることによって、総合開口が視差バリアシャッタパネルに形成される。そして、サブ開口ピッチが、サブ画素幅と総合開口幅との差以下である。

特開２０１３−２４９５７号公報に記載された条件を満たすためには、サブ画素開口ピッチを小さくしなければならない。サブ画素開口ピッチを小さくするためには、視差バリアシャッタパネルの電極数を増やす必要がある。しかしながら、視差バリアシャッタパネルの電極数を増やすと、それによって別の問題が生じる場合があり、限界がある。

本発明の目的は、観察者が移動しても、クロストークを低い状態に維持することができる立体表示装置の構成を得ることである。

ここに開示する立体表示装置は、画像を表示する表示パネルと、前記表示パネルに重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、観察者の位置情報を取得する位置センサと、所定の整列方向に沿って透過領域と非透過領域とが周期的に形成された視差バリアを、前記位置情報に応じて前記整列方向に沿って移動させて前記スイッチ液晶パネルに表示させる制御部とを備える。前記スイッチ液晶パネルは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが０．１４以下である液晶層と、前記液晶層を挟んで対向する第１基板および第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方に形成され、前記整列方向に沿って配置された複数の電極を含む電極群とを含む。

本発明によれば、観察者が移動しても、クロストークを低い状態に維持することができる立体表示装置の構成が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置の構成を示す模式的断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による処理のフローチャートである。 図４Ａは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図４Ｂは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図４Ｃは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図５Ａは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図５Ｂは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図５Ｃは、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置による立体表示の原理を説明するための図である。 図６Ａは、スイッチ液晶パネルの第１基板の構成を示す平面図である。 図６Ｂは、スイッチ液晶パネルの第２基板の構成を示す平面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置の概略構成を示す断面図である。 図８は、スイッチ液晶パネルの一部を拡大して示す断面図である。 図９は、液晶層のリタデーションΔｎ・ｄと、液晶層の透過率との関係を示すグラフである。 図１０Ａは、リタデーションΔｎ・ｄを１^ｓｔ−ｍｉｎ．または２^ｎｄ−ｍｉｎ．に設定したときの、セル厚ｄと屈折率異方性Δｎとの関係を示す表である。 図１０Ｂは、リタデーションΔｎ・ｄを１^ｓｔ−ｍｉｎ．または２^ｎｄ−ｍｉｎ．に設定したときの、セル厚ｄと屈折率異方性Δｎとの関係を示す表である。 図１１Ａは、第１基板の製造方法の一例を説明するための図である。 図１１Ｂは、第１基板の製造方法の一例を説明するための図である。 図１１Ｃは、第１基板の製造方法の一例を説明するための図である。 図１２は、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図１３Ａは、スイッチ液晶パネルを図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の一例である。 図１３Ｂは、スイッチ液晶パネルを図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の他の例である。 図１３Ｃは、スイッチ液晶パネルを図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図のさらに他の例である。 図１４は、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の他の一つを模式的に示す断面図である。 図１５Ａは、スイッチ液晶パネルを図１４のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の一例である。 図１５Ｂは、スイッチ液晶パネルを図１４のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の他の例である。 図１５Ｃは、スイッチ液晶パネルを図１４のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図のさらに他の例である。 図１６Ａは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが大きい場合の、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図１６Ｂは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合の、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図１６Ｃは、液晶分子の配向とリタデーションΔｎ・ｄの値の分布をシミュレーションしたグラフである。 図１７は、本発明の第２の実施形態にかかる立体表示装置の概略構成を示す断面図である。 図１８は、スイッチ液晶パネルの一部を拡大して示す断面図である。 図１９は、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の他の一つを模式的に示す断面図である。 図２０Ａは、スイッチ液晶パネルを図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭおよびＶ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の一例である。 図２０Ｂは、スイッチ液晶パネルを図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭおよびＶ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の他の例である。 図２０Ｃは、スイッチ液晶パネルを図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭおよびＶ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図のさらに他の例である。 図２１Ａは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが大きい場合の、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図２１Ｂは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合の、スイッチ液晶パネルのバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図２２は、バリア点灯状態を固定した場合の立体表示装置の輝度の角度特性を示す図である。 図２３は、左目のクロストークＸＴ（Ｌ）および右目のクロストークＸＴ（Ｒ）の角度特性を示す図である。 図２４は、５種類の立体表示装置のパラメータとクロストークＸＴ（％）との関係を示す表である。 図２５は、屈折率異方性ΔｎとクロストークＸＴの間の関係を示すグラフである。 図２６は、６種類の立体表示装置のパラメータと、クロストークＸＴ（％）および追従性との関係を示す表である。 図２７は、５種類の立体表示装置のパラメータとクロストークＸＴ（％）との関係を示す表である。

本発明の一実施形態にかかる立体表示装置は、画像を表示する表示パネルと、表示パネルに重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、観察者の位置情報を取得する位置センサと、所定の整列方向に沿って透過領域と非透過領域とが周期的に形成された視差バリアを、位置情報に応じて整列方向に沿って移動させてスイッチ液晶パネルに表示させる制御部とを備える。スイッチ液晶パネルは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが０．１４以下である液晶層と、液晶層を挟んで対向する第１基板および第２基板と、第１基板および第２基板の少なくとも一方に形成され、整列方向に沿って配置された複数の電極を含む電極群とを含む（第１の構成）。

上記の構成によれば、表示パネルと重ねてスイッチ液晶パネルが配置される。スイッチ液晶パネルには、所定の整列方向に沿って透過領域と非透過領域とが周期的に形成された視差バリアが表示される。これによって、観察者が立体表示装置を適切な位置で観察すると、表示パネルの一部の画像が右目に映り、表示パネルの他の一部の画像が左目に映る。これによって、観察者は、立体感を感じることができる。

上記の構成によれば、制御部は、位置センサによって取得された観察者の位置情報に応じて、視差バリアを整列方向に沿って移動させてスイッチ液晶パネルに表示させる。これによって、クロストークを低い状態に維持することができる。

ここで、視差バリアを細かく移動できるほど、クロストークをより低い状態に維持することができる。スイッチ液晶パネルは、電極群に含まれる複数の電極の電位を変化させることによって、液晶層の液晶分子の配向を制御して、視差バリアを移動させる。したがって、電極群は多くの電極から構成されていることが好ましい。

一方、隣接する電極同士が短絡しないように、電極間には所定の空隙を設ける必要がある。そのため、単位長さあたりの電極数を増やすと、電極の面積に対し、空隙の面積の割合が増加する。空隙の面積の割合が増加すると、空隙と重なる部分の液晶層の液晶分子の配向を十分に制御できない場合がある。そのため、視差バリアを十分に形成することができず、クロストークが悪化する場合がある。

上記の構成によれば、液晶層の液晶分子の屈折率異方性Δｎを０．１４以下にする。これによって、空隙の割合が多い場合でも、その影響を低減することができる。これによって、クロストークを低い状態に維持することができる。

上記第１の構成において、スイッチ液晶パネルは、ノーマリーホワイトであることが好ましい（第２の構成）。

上記の構成によれば、立体表示を行わない２次元表示モードでは電圧無印加状態となるため、消費電力を削減できる。

上記第１または第２の構成において、液晶層のリタデーションは、ファーストミニマムに設定されていることが好ましい（第３の構成）。

上記第１〜第３のいずれかの構成において、液晶層の厚さは、５．５μｍ以下であることが好ましい（第４の構成）。

上記第１〜第４のいずれかの構成において、液晶層に電圧が印加されていないとき、第１基板側の液晶分子の配向方向と、第２基板側の液晶分子の配向方向とが、互いに９０°異なることが好ましい（第５の構成）。

上記の構成によれば、スイッチ液晶パネルの透過率を向上させることができる。

上記第１〜第５のいずれかの構成において、電極群は、第１基板に形成され、整列方向に沿って所定間隔で配置された複数の電極を含む第１電極群と、第２基板に形成され、整列方向に沿って上記の所定間隔で配置された複数の電極を含む第２電極群とを含み、第１電極群と第２電極群とは、整列方向において互いに上記の所定間隔の半分だけずれて配置されることが好ましい（第６の構成）。

上記の構成によれば、視差バリアを、電極の間隔の半分を最小単位として移動させることができる。

上記第１〜第５のいずれかの構成において、電極群は、第１基板に形成され、整列方向に沿って所定間隔で配置された複数の電極を含む第１電極群と、第２基板の概略全面に形成される共通電極とを含む構成としても良い（第７の構成）。

上記第１〜第７のいずれかの構成において、スイッチ液晶パネルは、表示パネルよりも観察者側に配置される構成としても良い（第８の構成）。

上記の構成によれば、表示パネルからの光をスイッチ液晶パネルによって分離する。この構成は、次の第９の構成と比較して、分離特性が優れる。

上記第１〜第７のいずれかの構成において、表示パネルは、スイッチ液晶パネルよりも観察者側に配置される構成としても良い（第９の構成）。

上記の構成によれば、スイッチ液晶パネルによって分離された光が表示パネルを通過する。この構成では、スイッチ液晶パネルによって分離された光が、表示パネルによって散乱または回折される。これによって、クロストークはスイッチ液晶パネルが表示パネルよりも観察者側に配置される構成よりも悪化するが、輝度の角度変化が穏やかになる。

上記第１〜第９のいずれかの構成において、表示パネルは、液晶表示パネルであっても良い（第１０の構成）。

［実施の形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態]
［全体の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる立体表示装置１の構成を示す模式的断面図である。立体表示装置１は、表示パネル１０と、スイッチ液晶パネル２０と、接着樹脂３０と備えている。表示パネル１０とスイッチ液晶パネル２０とは、スイッチ液晶パネル２０が観察者９０側になるように重ねて配置され、接着樹脂３０によって貼り合わされている。

表示パネル１０は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板１１と、ＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）基板１２と、液晶層１３と、偏光板１４および１５とを備えている。表示パネル１０は、ＴＦＴ基板１１およびＣＦ基板１２を制御して、液晶層１３の液晶分子の配向を操作して、画像を表示する。

スイッチ液晶パネル２０は、第１基板２１と、第２基板２２と、液晶層２３と、偏光板２４とを備えている。第１基板２１と第２基板２２とは、互いに対向するように配置されている。液晶層２３は、第１基板２１および第２基板２２に挟持されている。偏光板２４は、観察者９０側に配置されている。

図１には詳しい構成を図示していないが、第１基板２１および第２基板２２には、それぞれ電極が形成されている。スイッチ液晶パネル２０は、これらの電極の電位を制御して、液晶層２３の液晶分子の配向を操作し、液晶層２３を通る光の挙動を変化させる。より具体的には、スイッチ液晶パネル２３は、液晶層２３の液晶分子の配向と偏光板１５および偏光板２４との作用によって、バックライトからの光を遮る非透過領域（バリア）と、バックライトからの光を透過させる透過領域（スリット）とを形成する。第１基板２１および第２基板２２の詳しい構造、ならびに動作については後述する。

ＴＦＴ基板１１およびＣＦ基板１２の厚さは、例えば、２００μｍである。偏光板１４の厚さは、例えば１３７μｍである。偏光板１５の厚さは、例えば、１７０μｍである。第１基板２１および第２基板２２の厚さは、例えば、２２５μｍである。接着樹脂３０の厚さは、例えば、５０μｍである。

なお、偏光板１５は、スイッチ液晶パネル２０に配置されていても良い。すなわち、偏光板１５がスイッチ液晶パネル２０の第１基板２１の表示パネル１０側の表面に配置され、偏光板１５とＣＦ基板１２との間に接着樹脂３０が配置されていても良い。

以下、観察者９０と立体表示装置１とが真っ直ぐに向かい合ったときの、観察者９０の左目９０Ｌと右目９０Ｒとを結ぶ線分に平行な方向（図１のｘ方向）を、水平方向と呼ぶ。また、表示パネル１０の面内において水平方向と直交する方向（図１のｙ方向）を垂直方向と呼ぶ。

図２は、立体表示装置１の機能的構成を示すブロック図である。図３は、立体表示装置１による処理のフローチャートである。立体表示装置１は、制御部４０と、位置センサ４１とをさらに備えている。制御部４０は、演算部４２、スイッチ液晶パネル駆動部４３、および表示パネル駆動部４４を含んでいる。

表示パネル駆動部４４は、外部から入力される映像信号に基づいて表示パネル１０を駆動し、表示パネル１０に画像を表示させる。

位置センサ４１は、観察者９０の位置情報を取得する（ステップＳ１）。位置センサ４１は例えば、カメラまたは赤外線センサである。位置センサ４１は、取得した位置情報を制御部４０の演算部４２に供給する。

演算部４２は、位置センサ４１から供給される観察者９０の位置情報を解析し、観察者９０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（ステップＳ２）。位置座標の算出は、例えば、画像処理によって観察者９０の目の位置を検出するアイトラッキングシステムによって行うことができる。位置座標の算出は、あるいは、赤外線によって観察者９０の頭の位置を検出するヘッドトラッキングシステムによって行っても良い。

演算部４２はさらに、観察者９０の位置座標に応じて、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態を決定する（ステップＳ３）。すなわち、観察者９０の位置座標に応じて、スイッチ液晶パネル２０のバリアの位置とスリットの位置とを決定する。演算部４２は、決定したバリア点灯状態の情報を、スイッチ液晶パネル駆動部４３に供給する。

スイッチ液晶パネル駆動部４３は、演算部４２から供給される情報に基づいて、スイッチ液晶パネル２０を駆動する（ステップＳ４）。以下、ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返す。

次に、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃを用いて、立体表示装置１による立体表示の原理を説明する。

まず、図４Ａ〜図４Ｃを参照して、バリア点灯状態が固定されている場合について説明する。表示パネル１０は、複数の画素１１０を備えている。画素１１０には、右目用画像（Ｒ）と左目用画像（Ｌ）とが、水平方向に交互に表示される。スイッチ液晶パネル２０には、所定の間隔で、表示パネル１０からの光を遮るバリアＢＲと、表示パネル１０からの光を透過させるスリットＳＬとが形成される。これによって、図４Ａに示すように、観察者９０の右目９０Ｒには右目用画像（Ｒ）だけが映り、左目９０Ｌには左目用画像（Ｌ）だけが映る。これによって、観察者９０は、立体感を感じることができる。

なお、画素１１０の間隔ＰＰとバリアＢＲの間隔φとは、表示パネル１０の表示面からバリアＢＲまでの距離をＳ１、バリアＢＲから観察者９０までの距離をＳ２として、Ｓ２がＳ１に対して十分に大きいとき、φ≒２×ＰＰである。

図４Ｂは、観察者９０が図４Ａから水平方向に移動した状態を示す図である。この場合、観察者９０の右目９０Ｒには、右目用画像（Ｒ）と左目用画像（Ｌ）との両方が映る。同様に、左目９０Ｌにも、右目用画像（Ｒ）と左目用画像（Ｌ）との両方が映る。すなわち、クロストークが発生し、観察者９０は、立体感を感じることができない。

図４Ｃは、観察者９０が図４Ｂからさらに水平方向に移動した状態を示す図である。この場合、観察者９０の右目９０Ｒに左目用画像（Ｌ）が映り、左目９０Ｌに右目用画像（Ｒ）が映る。この場合は奥にあるべき映像が手前に観察され、反対に手前にあるべき映像が奥に観察される逆視状態となるため、観察者９０は、正しい立体感を感じることができず、違和感を与えてしまう。

このように、観察者９０が移動すると、立体感を感じられる正常領域、クロストークが発生するクロストーク領域、および逆視状態となる逆視領域が繰り返しあらわれる。そのためバリア点灯状態が固定されている場合、観察者９０は、限られた領域でしか、立体感を感じることができない。

本実施形態では、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、観察者９０の位置情報（位置座標）に応じて、制御部４０がスイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態を変更する。これによって、観察者９０が常に立体感を感じられるようにすることができ、クロストークおよび逆視状態が生じないようにすることができる。

［スイッチ液晶パネル２０の構成］
図６Ａは、スイッチ液晶パネル２０の第１基板２１の構成を示す平面図である。第１基板２１には、第１電極群２１１が形成されている。第１電極群２１１は、ｘ方向に沿って電極間隔ＢＰで配置された複数の電極を含んでいる。複数の電極のそれぞれは、ｙ方向に延びて、互いに平行に配置されている。

第１基板２１には、さらに、第１電極群２１１と電気的に接続された配線群２１２が形成されている。配線群２１２は、スイッチ液晶パネル２０を表示パネル１０と重ね合わせたとき、表示パネル１０の表示領域と重なる部分（アクティブエリア（Ａｃｔｉｖｅ Ａｒｅａ）ＡＡ）の外側に形成されていることが好ましい。

図６Ｂは、スイッチ液晶パネル２０の第２基板２２の構成を示す平面図である。第２基板２２には、第２電極群２２１が形成されている。第２電極群２２１は、ｘ方向に沿って電極間隔ＢＰで配置された複数の電極を含んでいる。複数の電極のそれぞれは、ｙ方向に延びて、互いに平行に配置されている。

第２基板２２には、さらに、第２電極群２２１と電気的に接続された配線群２２２が形成されている。配線群２２２は、配線群２１２と同様に、アクティブエリアＡＡの外側に形成されていることが好ましい。

第１電極群２１１および第２電極群２２１には、制御部４０から、１２系統の信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌが供給される。より具体的には、第１電極群２１１には、配線群２１２を通じて、６系統の信号Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｄ，Ｖ_Ｆ，Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｊ，Ｖ_Ｌが供給される。第２電極群２２１には、配線群２２２を通じて、６系統の信号Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｃ，Ｖ_Ｅ，Ｖ_Ｇ，Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｋが供給される。

以下では、第１電極群２１１の電極のうち、信号Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｄ，Ｖ_Ｆ，Ｖ_Ｈ，Ｖ_Ｊ，Ｖ_Ｌが供給される電極をそれぞれ電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊ，２１１Ｌと呼んで参照する。また、電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊ，２１１Ｌと電気的に接続された配線を配線２１２Ｂ，２１２Ｄ，２１２Ｆ，２１２Ｈ，２１２Ｊ，２１２Ｌと呼んで参照する。

第２電極群２２１の電極についても同様に、信号Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｃ，Ｖ_Ｅ，Ｖ_Ｇ，Ｖ_Ｉ，Ｖ_Ｋが供給される電極をそれぞれ電極２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｅ，２２１Ｇ，２２１Ｉ，２２１Ｋと呼んで参照する。また、電極２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｅ，２２１Ｇ，２２１Ｉ，２２１Ｋと電気的に接続された配線を配線２２２Ａ，２２２Ｃ，２２２Ｅ，２２２Ｇ，２２２Ｉ，２２２Ｋと呼んで参照する。

電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊ，２１１Ｌは、この順番で、ｘ方向に周期的に配置されている。すなわち、ある電極の６つ隣の電極には、当該電極と同じ信号が供給されるように配置されている。同様に、電極２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｅ，２２１Ｇ，２２１Ｉ，２２１Ｋは、この順番で、ｘ方向に周期的に配置されている。

図７は、立体表示装置１の概略構成を示す断面図である。図８は、スイッチ液晶パネル２０の一部を拡大して示す断面図である。図７および図８に示すように、第１電極群２１１と第２電極群２２１とは、互いにｘ方向にずれて配置されている。第１電極群２１１と第２電極群２２１とは、図８の例のように、互いにｘ方向に電極間隔ＢＰの半分だけずれて配置されていることが好ましい。

なお、電極間隔ＢＰは、電極の幅Ｗと、電極間の隙間Ｓとの和である。本実施形態では、ＢＰ＝φ／６≒ＰＰ／３となるように構成されている。

図７および図８には図示していないが、第１基板２１および第２基板２２には、それぞれ配向膜が形成されている。第１基板２１に形成された配向膜と第２基板２２に形成された配向膜とは、互いに交差する方向にラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）されている。これによって、液晶層２３の液晶分子は、電圧無印加状態では、第１基板２１から第２基板２２に向かって配向方向が回転する、いわゆるツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）配向となる。

また、偏光板１５と偏光板２４とは、光透過軸が互いに直交するように配置されている。すなわち、本実施形態にかかるスイッチ液晶パネル２０は、液晶層２３に電圧がかかっていないときに透過率が最大になる、いわゆるノーマリーホワイト（Ｎｏｒｍａｌｌｙ Ｗｈｉｔｅ）液晶である。

本実施形態にかかるスイッチ液晶パネル２０のように、配向膜の配置としては、透過率の高いツイステッドネマチックを採用することが好ましい。また、偏光板の配置としては、ノーマリーホワイトを採用することが好ましい。ノーマリーホワイト液晶は、立体表示を行わない２次元表示モードでは電圧無印加状態となるため、消費電力を削減できるからである。

図９は、液晶層２３のリタデーションΔｎ・ｄと、液晶層２３の透過率との関係を示すグラフである。図９は、液晶層２３のツイスト角Φ＝９０°、光の波長λ＝５８９として計算している。液晶層２３の液晶分子の屈折率異方性をΔｎ、ツイスト角をΦ、液晶層２３の厚さ（セル厚）をｄ、光の波長をλとすると、リタデーションΔｎ・ｄが下記の式を満たすとき、透過率が最大になる。ただし、ｍは整数である。
Δｎ・ｄ＝（ｍ^２−（Φ／π）^２）^１／２・λ

透過率が最大になるリタデーションΔｎ・ｄの値を、小さい方から、ファーストミニマム（１^ｓｔ−ｍｉｎｉｍｕｍ）、セカンドミニマム（２^ｎｄ−ｍｉｎｉｍｕｍ）、・・・と呼ぶ。具体的には、ツイスト角Φ＝９０°、λ＝５８９ｎｍとすると、上記の式から、１^ｓｔ−ｍｉｎ．はΔｎ・ｄ＝３^１／２・λ／２＝５１０ｎｍ、２^ｎｄ−ｍｉｎ．は１５^１／２・λ／２＝１１４１ｎｍとなる。

図１０Ａは、リタデーションΔｎ・ｄを１^ｓｔ−ｍｉｎ．または２^ｎｄ−ｍｉｎ．に設定したときの、セル厚ｄ（１行目）と屈折率異方性Δｎ（２行目および３行目）との関係を示す表である。図１０Ｂは、リタデーションΔｎ・ｄを１^ｓｔ−ｍｉｎ．または２^ｎｄ−ｍｉｎ．に設定したときの、セル厚ｄと屈折率異方性Δｎとの関係を示す表である。

液晶分子は、屈折率異方性Δｎが０．２を超えると、耐光性や信頼性が悪化する。また、屈折率異方性Δｎが０．２を超えると、液晶自体の透過率が低下する。そのため、屈折率異方性Δｎは０．２以下であることが好ましい。

セル厚ｄが大きくなると、スイッチ液晶パネル２０の応答速度が遅くなり、トラッキング時の追従性が悪くなる。その結果、輝度変化やクロストークが見えやすくなる。そのため、セル厚ｄは小さい方が好ましい。好ましいセル厚ｄは、５．５μｍ以下である。

以上のように、屈折率異方性Δｎは０．２以下であって、セル厚ｄは５．５μｍ以下であることが好ましい。図１０に、この範囲にハッチングを付して模式的に示す。図１０に示すように、上記の条件を満たすためには、リタデーションΔｎ・ｄは、１^ｓｔ−ｍｉｎ．に設定することが好ましい。具体的には、ツイステッドネマチック液晶の場合のリタデーションΔｎ・ｄは、好ましくは３３０〜６５０ｎｍであり、より好ましくは３８０〜６５０ｎｍであり、さらに好ましくは４４０〜５８０ｎｍである。

以下、図１１Ａ〜図１１Ｃを参照して、第１基板２１の具体的な構成の一例、および製造方法を説明する。なお、第２基板２２は第１基板２１と同様の構成とすることができ、第１基板２１と同様にして製造することができる。

まず、図１１Ａに示すように、基板２１０上に、第１電極群２１１および中継電極２１３を形成する。中継電極２１３は、後の工程で形成する配線群２１２を中継するための電極である。基板２１０は、透光性と絶縁性とを有する基板であり、例えばガラス基板である。第１電極群２１１は、透光性を有することが好ましい。中継電極２１３をアクティブエリア内に形成する場合には、中継電極２１３も透光性を有していることが好ましい。一方、中継電極２１３をアクティブエリア外に形成する場合には、中継電極２１３には透光性は要求されない。第１電極群２１１および中継電極２１３は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）である。中継電極２１３をアクティブエリア外に形成する場合、中継電極２１３は、例えばアルミニウムであっても良い。第１電極群２１１および中継電極２１３は、例えば、スパッタリングまたはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜され、フォトリソグラフィによってパターニングされる。

次に、図１１Ｂに示すように、基板２１０、第１電極群２１１、および中継電極２１３を覆って、絶縁膜２１４を形成する。絶縁膜２１４には、コンタクトホール２１４ａおよびコンタクトホール２１４ｂが形成される。コンタクトホール２１４ａは、第１電極群２１１と、次の工程で形成する配線群２１２とを接続する位置に形成される。コンタクトホール２１４ｂは、中継電極２１３と配線群２１２とを接続する位置に形成される。

絶縁膜２１４は、透光性を有することが好ましく、例えばＳｉＮである。絶縁膜２１４は、例えばＣＶＤによって成膜され、フォトリソグラフィによってコンタクトホール２１４ａおよびコンタクトホール２１４ｂが形成される。なお、配線群２１２をアクティブエリアの外側に形成する場合には、絶縁膜２１４がアクティブエリアの外側だけに形成されるようにパターニングしても良い。

次に、図１１Ｃに示すように、配線群２１２を形成する。配線群２１２は、コンタクトホール２１４ａを介して第１電極群２１１に接続され、コンタクトホール２１４ｂを介して中継電極２１３に接続される。配線群２１２は、高い導電性を有することが好ましく、例えばアルミニウムである。配線群２１２は、ＩＴＯであっても良い。配線群２１２は、例えば、スパッタリングによって製膜され、フォトリソグラフィによってパターニングされる。

既述のように、電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊ，２１１Ｌにはそれぞれ、配線２１２Ｂ，２１２Ｄ，２１２Ｆ，２１２Ｈ，２１２Ｊ，２１２Ｌが接続される。第１電極群２１１、絶縁層２１４、および配線群２１２の３層構造とすることによって、第１電極群２１１と配線群２１２とを平面視で交差させることができる。

図１１Ｃに示す例では、配線群２１２の一方の端部は基板２１の周縁部近傍に集められ、端子部２１２ａを形成している。この端子部２１２ａには、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等が接続される。

図１１Ｃに示す例では、電極群２１１の各電極のｙ方向の両側に配線が接続されている。電極群２１１の各電極のｙ方向の両側に接続された一組の配線は、中継電極２１３によって互いに接続されている。電極群２１１の各電極のｙ方向の両側から信号を印加することによって、各電極の内部の電位差を小さくすることができる。

［スイッチ液晶パネル２０の駆動方法］
図１２は、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。図１３Ａは、スイッチ液晶パネル２０を図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の一例である。

制御部４０は、第１電極群２１１および第２電極群２２１から選択される一方の電極群に含まれる一部の電極を第１位相で駆動し、他の電極を第１位相と反対極性の第２位相で駆動する。図１２では、第１位相で駆動される電極に砂地模様を付して模式的に示している。後述する図１４、図１６Ａ、および図１６Ｂにおいても同様である。

図１３Ａに示す例では、制御部４０は、第１電極群２１１に含まれる電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌを第１位相、その他の電極（電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊおよび電極２２１Ａ〜２２１Ｋ）を第２位相とする矩形交流電圧を印加している。

なお、図１３Ａに示すように、信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの振幅は、すべて等しいことが好ましい。図１３Ａに示す例では、信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌは、所定のハイレベル電位（Ｖ_ｈｉｇｈ、例えば５Ｖ）および所定のローレベル電位（Ｖ_ｌｏｗ、例えば０Ｖ）のいずれかになる。

これによって、電極２２１Ａと電極２１１Ｂとの間には、｜Ｖ_ｈｉｇｈ−Ｖ_ｌｏｗ｜の電位差が生じ、電極２２１Ａと電極２１１Ｂとの間の液晶層２３の液晶分子は、ｚ方向に配向する。スイッチ液晶パネル２０は、ノーマリーホワイト液晶である。そのため、電極２２１Ａと電極２１１Ｂとが平面視（ｘｙ平面視）において重なる部分に、バリアＢＲが形成される。

同様に、電極２１１Ｂと電極２２１Ｃと、電極２２１Ｃと電極２１１Ｄと、電極２１１Ｄと電極２２１Ｅと、電極２２１Ｋと電極２１１Ｌと、および電極２１１Ｌと電極２２１Ａとが平面視で重なる部分に、バリアＢＲが形成される。

一方、電極２２１Ｅと電極２１１Ｆとの間には、電位差が生じない。既述のように、スイッチ液晶パネル２０は、ノーマリーホワイト液晶である。そのため、電極２２１Ｅと電極２１１Ｆとが平面視において重なる部分に、スリットＳＬが形成される。

同様に、電極２１１Ｆと電極２２１Ｇと、電極２２１Ｇと電極２１１Ｈと、および電極２１１Ｈと電極２２１Ｉと、電極２２１Ｉと電極２１１Ｊと、電極２１１Ｊと電極２２１Ｋとが平面視で重なる部分に、スリットＳＬが形成される。

結果として、第１位相で駆動した電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌと平面視において重なる部分にバリアＢＲが形成され、電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊと平面視で重なる部分にスリットＳＬが形成される。

図１３Ｂは、スイッチ液晶パネル２０を図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の他の例である。

図１３Ｂに示す例では、制御部４０は、第１電極群２１１に含まれる電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌを定電位Ｖ_０（例えばＧＮＤ）にし、その他の電極（電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊおよび電極２２１Ａ〜２２１Ｋ）に、電位Ｖ_０を中心として半幅Ｖ_ａ（例えばＶ_ａ＝５Ｖ）で振動する矩形交流電圧を印加している。

これによって、電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌと平面視において重なる部分には電位差｜Ｖ_ａ｜が生じ、バリアＢＲが形成される。一方、電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊと平面視で重なる部分には電位差が生じないので、スリットＳＬが形成される。

図１３Ｃは、スイッチ液晶パネル２０を図１２のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図のさらに他の例である。

図１３Ｃに示す例では、制御部４０は、第１電極群２１１に含まれる電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌに、電位Ｖ_０を中心として半幅Ｖ_ａ（例えばＶ_ａ＝５Ｖ）で振動する矩形交流電圧を印加し、その他の電極（電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊおよび電極２２１Ａ〜２２１Ｋ）を定電位Ｖ_０（例えばＧＮＤ）にしている。

これによって、電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌと平面視において重なる部分には電位差｜Ｖ_ａ｜が生じ、バリアＢＲが形成される。一方、電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊと平面視で重なる部分には電位差が生じないので、スリットＳＬが形成される。

図１４は、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態の他の一つを模式的に示す断面図である。図１５Ａ〜図１５Ｃは、スイッチ液晶パネル２０を図１４のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の例である。図１５Ａ〜図１５Ｃについての説明は、図１３Ａ〜図１３Ｃと同様であるので省略する。

図１２と図１４とを比較すれば分かるように、スイッチ液晶パネル２０の構成によれば、電極間隔ＢＰの半分を最小の単位として、バリア点灯状態を制御することができる。

ここで、リタデーションΔｎ・ｄが同じでも、屈折率異方性Δｎによって、スイッチ液晶パネル２０の特性が異なる。具体的には、Δｎが小さいほど、クロストークを低減することができる。

図１６Ａは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが大きい場合の、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。図１６Ａでは、電極２２１Ｅ、電極２２１Ｇ、および電極２２１Ｉが第１位相で駆動されている。これによって、電極２２１Ｅ、電極２２１Ｇ、および電極２２１Ｉと平面視で重なる部分に、ｚ方向と平行な電界が形成される。

ここで、電極２１１Ｄと電極２１１Ｆとの間、電極２２１Ｅと電極２２１Ｇとの間、電極２１１Ｆと電極２１１Ｈとの間、電極２２１Ｇと電極２２１Ｉとの間、および電極２１１Ｈと電極２１１Ｊとの間には、電極が存在しない。そのため、電極が存在しない部分（電極間領域）では、電界はｚ方向と平行にならず、面内方向の成分を持っている。これによって、液晶分子の配向も乱れる。この配向の乱れは液晶層の基板界面で最も大きく、液晶層の中間部分に近づくほど、配向は電極上と同様に正常配向に近づく。屈折率異方性Δｎが大きい場合、この基板界面付近の正常配向しない液晶分子による残留リタデーションΔｎ・ｄが、相対的に大きくなる。そのため、バリア領域の一部で十分な遮光性が得られなくなり、右目に左目用画像の一部が混入したり、左目に右目用画像の一部が混入したりする。すなわち、電極間領域から光が漏れることによって、クロストークが悪化する。

なお、液晶表示装置の場合は、電極間領域はブラックマトリックスで遮蔽されるため、電極間領域における液晶分子の配向の乱れは問題とならない。一方、スイッチ液晶パネル２０の場合には、電極と電極との間にブラックマトリクスを配置することはできないため、電極間領域の遮光性を向上させることが課題となる。

図１６Ｂは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合の、スイッチ液晶パネル２０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合、基板界面付近の正常配向しない液晶分子による残留リタデーションΔｎ・ｄが、相対的に小さくなる。そのため、バリア領域の遮光性の低下が抑制される。好ましいΔｎは、０．１４以下である。

図１６Ｃは、屈折率異方性Δｎ＝０．１１、セル厚ｄ＝４．６ｍ、バリアピッチＢＰ＝２５μｍとしたときの、液晶分子の配向とリタデーションΔｎ・ｄの値（右軸）の分布をシミュレーションしたグラフである。図１６Ｃに示すように、電極間領域のリタデーションΔｎ・ｄは約９０ｎｍとなっている。図９を参照すると、リタデーションΔｎ・ｄが約９０ｎｍのとき透過率は１０％以下であり、電極間領域であっても比較的な良好遮光性が得られていることが分かる。

以上、本発明の第1の実施形態にかかる立体表示装置１について説明した。なお、上記では、第１電極群２１１が、６種類の電極から構成されている例を説明した。この構成は例示であり、第１電極群２１１を構成する電極の数は任意である。

［第２の実施形態］
図１７は、本発明の第２の実施形態にかかる立体表示装置２の概略構成を示す断面図である。立体表示装置２は、スイッチ液晶パネル２０に代えてスイッチ液晶パネル６０を備えている。

スイッチ液晶パネル６０は、スイッチ液晶パネル２０の第１基板２１に代えて第１基板６１を備え、第２基板２２に代えて第２基板６２を備えている。

第１基板６１には、１２系統の信号Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌが供給される電極６１１Ａ〜６１１Ｌが形成されている。電極６１１Ａ〜６１１Ｌは、第１基板２１の電極２１１Ｂ〜２１１Ｋと同様に、ｘ方向に周期的に形成されている。

第２基板６２には、共通電極６２１ＣＯＭが、第２基板６２のアクティブエリアの概略全面を覆って形成されている。共通電極６２１ＣＯＭには、信号Ｖ_ＣＯＭが供給される。

図１８は、スイッチ液晶パネル６０の一部を拡大して示す断面図である。本実施形態では、ＢＰ＝φ／１２≒ＰＰ／６となるように構成されている。

スイッチ液晶パネル６０は、スイッチ液晶パネル２０と同様に、ツイステッドネマチック液晶であって、ノーマリーホワイト液晶である。

［スイッチ液晶パネル６０の駆動方法］
次に、図１９および図２０Ａ〜図２０Ｃを参照して、スイッチ液晶パネル６０の駆動方法を説明する。

図１９は、スイッチ液晶パネル６０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。図２０Ａは、スイッチ液晶パネル６０を図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭおよびＶ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の一例である。

制御部４０は、共通電極６２１ＣＯＭ、電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉを同位相で駆動し、他の電極をこれらと反対極性の位相で駆動する。図９では、共通電極６２１ＣＯＭと反対極性の位相で駆動される電極に砂地模様を付して模式的に示している。後述する図２１Ａ、および図２１Ｂにおいても同様である。

図２０Ａに示す例では、制御部４０は、共通電極６２１ＣＯＭ、電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉと、その他の電極とに、互いに反対極性の矩形交流電圧を印加している。

なお、図２０Ａに示すように、信号Ｖ_ＣＯＭ，Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの振幅は、すべて等しいことが好ましい。図２０Ａに示す例では、信号Ｖ_ＣＯＭ，Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌは、所定のハイレベル電位（Ｖ_ｈｉｇｈ、例えば５Ｖ）および所定のローレベル電位（Ｖ_ｌｏｗ、例えば０Ｖ）のいずれかになる。

これによって、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ａとの間には、｜Ｖ_ｈｉｇｈ−Ｖ_ｌｏｗ｜の電位差が生じ、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ａとの間の液晶層２３の液晶分子は、ｚ方向に配向する。既述のように、スイッチ液晶パネル６０は、ノーマリーホワイト液晶である。そのため、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ａとが平面視（ｘｙ平面視）において重なる部分に、バリアＢＲが形成される。

同様に、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｂと、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｃと、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｊと，共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｋと、および共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｌとが平面視で重なる部分にバリアＢＲが形成される。

一方、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉとの間には、電位差が生じない。既述のように、スイッチ液晶パネル２０は、ノーマリーホワイト液晶である。そのため、共通電極６２１ＣＯＭと電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉとが平面視において重なる部分に、スリットＳＬが形成される。

このように、この例では、共通電極６２１ＣＯＭと同位相で駆動した電極と平面視において重なる位置にスリットＳＬが形成され、他の電極と平面視において重なる位置にバリアＢＲが形成される。

図２０Ｂは、スイッチ液晶パネル６０を図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭ，Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図の他の例である。

図２０Ｂに示す例では、制御部４０は、共通電極６２１ＣＯＭ、電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉを定電位Ｖ_０（例えばＧＮＤ）にし、電極６１１Ａ、電極６１１Ｂ、電極６１１Ｃ、電極６１１Ｊ、電極６１１Ｋ、および電極６１１Ｌに、電位Ｖ_０を中心として半幅Ｖ_ａ（例えばＶ_ａ＝５Ｖ）で振動する矩形交流電圧を印加している。

これによって、電極６１１Ａ、電極６１１Ｂ、電極６１１Ｃ、電極６１１Ｊ、電極６１１Ｋ、および電極６１１Ｌと平面視において重なる部分には電位差｜Ｖ_ａ｜が生じ、バリアＢＲが形成される。一方、電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉと平面視で重なる部分には電位差が生じないので、スリットＳＬが形成される。

図２０Ｃは、スイッチ液晶パネル６０を図１９のバリア点灯状態にするために各電極に供給する信号Ｖ_ＣＯＭ，Ｖ_Ａ〜Ｖ_Ｌの波形図のさらに他の例である。

図２０Ｃに示す例では、制御部４０は、共通電極６２１ＣＯＭ、電極６１１Ｄ〜電極６１１Ｉに電位Ｖ_０を中心として半幅Ｖ_ａ（例えばＶ_ａ＝５Ｖ）で振動する矩形交流電圧を印加し、電極６１１Ａ、電極６１１Ｂ、電極６１１Ｃ、電極６１１Ｊ、電極６１１Ｋ、および電極６１１Ｌを定電位Ｖ_０（例えばＧＮＤ）にしている。

これによって、電極６１１Ａ、電極６１１Ｂ、電極６１１Ｃ、電極６１１Ｊ、電極６１１Ｋ、および電極６１１Ｌと平面視において重なる部分には電位差｜Ｖ_ａ｜が生じ、バリアＢＲが形成される。一方、電極６１１Ｄ，６１１Ｆ，６１１Ｈと平面視で重なる部分には電位差が生じないので、スリットＳＬが形成される。

以上のように、本実施形態によれば、電極６１１Ａ〜６１１Ｌを単位として、バリア点灯状態を制御することができる。換言すれば、電極間隔ＢＰを最小の単位として、バリア点灯状態を制御することができる。

本実施形態においても、屈折率異方性Δｎによって、スイッチ液晶パネル６０の特性が異なる。具体的には、Δｎが小さいほど、クロストークを低減することができる。

図２１Ａは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが大きい場合の、スイッチ液晶パネル６０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。図２１Ａでは、電極６１１Ｄ〜電極２１１Ｉに、共通電極６２１ＣＯＭとは反対極性の信号を印加している。

このとき、電極６１１Ｄと電極６１１Ｅとの間、電極６１１Ｅと電極６１１Ｆとの間、電極６１１Ｆと電極６１１Ｇとの間、電極６１１Ｇと電極６１１Ｈとの間、および電極６１１Ｈと電極６１１Ｉとの間には、電極が存在しない。そのため、電極が存在しない部分（電極間領域）では、電界はｚ方向と平行にならず、面内方向の成分を持っている。これによって、液晶分子の配向も乱れる。この配向の乱れは液晶層の基板界面で最も大きく、液晶層の中間部分に近づくほど、配向は電極上と同様に正常配向に近づく。屈折率異方性Δｎが大きい場合、この基板界面付近の正常配向しない液晶分子による残留リタデーションΔｎ・ｄが、相対的に大きくなる。そのため、バリア領域の一部で十分な遮光性が得られなくなり、クロストークが悪化する。

図２１Ｂは、液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合の、スイッチ液晶パネル６０のバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。液晶分子の屈折率異方性Δｎが小さい場合、基板界面付近の正常配向しない液晶分子による残留リタデーションΔｎ・ｄが、相対的に小さくなる。そのため、バリア領域の遮光性の低下が抑制される。第１の実施形態と同様に、好ましいΔｎは、０．１４以下である。

以上、本発明の第２の実施形態について説明した。なお、上記では、第１基板６１に、１２種類の電極が形成された例を説明した。この構成は例示であり、第１基板６１に形成する電極の数は任意である。

［構成例］
以下、本発明にかかる立体表示装置のより具体的な構成例を説明する。この構成例は、本発明を限定するものではない。

まず、以下で説明する構成例の効果を説明するため、図２２を用いてクロストークを定量的に定義する。

図２２は、バリア点灯状態を固定した場合の立体表示装置の輝度の角度特性を示す図である。輝度Ａ_Ｌは、右目用画像を黒表示、左目用画像を白表示にしたとき、角度θ＜０において観測される輝度である。輝度Ａ_Ｒは、同じ画面において、角度θ＞０において観測される輝度である。輝度Ｂ_Ｌは、右目用画像を白表示、左目用画像を黒表示にしたとき、角度θ＜０において観測される輝度である。輝度Ｂ_Ｒは、同じ画面において、角度θ＞０において観測される輝度である。輝度Ｃ_Ｌは、右目用画像および左目用画像の両方を黒表示にしたとき、角度θ＜０において観測される輝度である。輝度Ｃ_Ｒは、同じ画面において、角度θ＞０において観察される輝度である。

このとき、左目のクロストークＸＴ（Ｌ）を、次の式で定義する。

同様に、右目のクロストークＸＴ（Ｒ）を、次の式で定義する。

図２３は、左目のクロストークＸＴ（Ｌ）および右目のクロストークＸＴ（Ｒ）の角度特性を示す図である。左目用クロストークＸＴ（Ｌ）は、角度−θ_０において極小値を取り、角度−θ_０からずれるにしたがって大きくなる。同様に、右目用クロストークＸＴ（Ｒ）は、角度＋θ_０において極小値を取り、角度＋θ_０からずれるにしたがって大きくなる。以下では、ＸＴ（Ｒ）およびＸＴ（Ｌ）の極小値を、クロストークＸＴと定義する。

［構成例１］
第１の実施形態にかかる立体表示装置１の構成（図７、図８）に準じた立体表示装置を作製した。なお、電極ピッチＰＰ＝５３．７μｍ、バリアピッチＢＰ＝１７．８９μｍ、電極の幅Ｗ＝１３．８９μｍ、電極間の隙間Ｓ＝４μｍとした。バリア移動ピッチはＢＰ／２＝８．９５μｍである。

１ｓｔ−ｍｉｎ．設定（Δｎ・ｄ≒５１０ｎｍ）において、屈折率異方性Δｎおよびセル厚ｄを変化させて５種類の立体表示装置を作製し、それぞれの立体表示装置のクロストークＸＴ（％）を測定した。結果を図２４に示す。

図２５は、屈折率異方性ΔｎとクロストークＸＴの間の関係を示すグラフである。図２５に示すように、クロストークＸＴは屈折率異方性Δｎに依存し、屈折率異方性Δｎが小さいほどクロストークＸＴが小さくなる傾向があることが確認された。

良好な３Ｄ品位を得るためには、クロストークＸＴを１．５％以下にすることがひとつの基準とされる。図２５から、屈折率異方性Δｎを０．１４以下にすれば、クロストークＸＴを１．５％以下にできることが分かった。

続いて、上記の立体表示装置に加えて、リタデーションΔｎ・ｄの異なる立体表示装置を作製し、これらの立体表示装置のクロストークＸＴおよび追従性を測定した。結果を図２６に示す。

なお、追従性は、実際にトラッキングを動作させ、観察者の頭の位置によりバリアを動かした場合の立体表示の見え方の指標であり、位置センサとして使用するカメラのフレームレートを可変させながら、輝度の変化およびクロストークの変化を目視によって評価した。カメラのフレームレートを６０ｆｐｓとした場合において、輝度変化およびクロストークの変化が確認できない場合を『◎』とし、６０〜１２０ｆｐｓで確認できない場合には「○」とした。１２０ｆｐｓでわずかに輝度変化またはクロストークの変化が見える場合には「△」とし、１２０ｆｐｓでも輝度変化およびクロストークの変化が大きい場合を「×」とした。

図２６に示すように、Ｎｏ．１の立体表示装置は、追従性は良好であったものの、クロストークＸＴが１．５％を超えた。屈折率異方性Δｎが高かったためと考えられる。

Ｎｏ．２およびＮｏ．３の立体表示装置は、クロストークＸＴが１．５％以下であり、追従性も良好であった。また、１ｓｔ−ｍｉｎ．設定を満たしているため、２次元表示モードでの透過率が高かった。

Ｎｏ．４の立体表示装置は、クロストークＸＴは低かったものの、追従性がやや劣っていた。これは、セル厚ｄがやや厚かったためと考えられる。

Ｎｏ．５の立体表示装置は、クロストークＸＴは低かったものの、追従性が劣っていた。これは、セル厚ｄが厚かったためと考えられる。

Ｎｏ．６の立体表示装置は、クロストークＸＴが１．５％以下であり、追従性も良好であった。しかし、１ｓｔ−ｍｉｎ．設定から外れているため、２次元表示モードでの透過率が低かった。

［構成例２］
第２の実施形態にかかる立体表示装置２の構成（図１７、図１８）に準じた立体表示装置を作製した。なお、電極ピッチＰＰ＝５３．７μｍ、バリアピッチＢＰ＝８．９５μｍ、電極の幅Ｗ＝４．９５μｍ、電極間の隙間Ｓ＝４μｍとした。バリア移動ピッチは、ＢＰ＝８．９５μｍである。

構成例１と同様に、１ｓｔ−ｍｉｎ．設定（Δｎ・ｄ≒５１０ｎｍ）において、屈折率異方性Δｎおよびセル厚ｄを変化させて５種類の立体表示装置を作製し、それぞれの立体表示装置のクロストークＸＴ（％）を測定した。結果を図２７に示す。

図２７に示すように、この構成例の場合にも、屈折率異方性Δｎが小さいほどクロストークＸＴが小さくなる傾向があることが確認された。

［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

上述の各実施形態では、表示パネル１０とスイッチ液晶パネル２０とは、スイッチ液晶パネル２０が観察者９０側になるように重ねて配置された例を説明した。しかし、表示パネル１０とスイッチ液晶パネル２０とは、表示パネル１０が観察者９０側になるように重ねて配置されていても良い。スイッチ液晶パネル６０についても同様である。

なお、表示パネル１０を観察者側に配置した構成では、スイッチ液晶パネル２０によって分離された光が表示パネル１０を通過する。この構成では、スイッチ液晶パネル２０によって分離された光が、表示パネル１０によって散乱または回折される。これによって、クロストークはスイッチ液晶パネル２０が表示パネル１０よりも観察者９０側に配置される構成よりも悪化するが、輝度の角度変化が緩やかになる。一方、スイッチ液晶パネル２０を観察者側に配置した構成では、表示パネル１０からの光がスイッチ液晶パネル２０によって分離される。この構成は、表示パネル１０を観察者側に配置した構成と比較して、分離特性に優れる。

上述の各実施形態では、表示パネル１０として液晶表示パネルを用いた例を説明した。しかし、液晶表示パネルに代えて、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルや、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）パネル、プラズマ表示パネルを用いても良い。

本発明は、立体表示装置として産業上の利用が可能である。

Claims (10)

1. 画像を表示する表示パネルと、
   前記表示パネルに重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、
   観察者の位置情報を取得する位置センサと、
   所定の整列方向に沿って透過領域と非透過領域とが周期的に形成された視差バリアを、前記位置情報に応じて前記整列方向に沿って移動させて前記スイッチ液晶パネルに表示させる制御部とを備え、
   前記スイッチ液晶パネルは、
   液晶分子の屈折率異方性Δｎが０．１４以下である液晶層と、
   前記液晶層を挟んで対向する第１基板および第２基板と、
   前記第１基板および前記第２基板の少なくとも一方に形成され、前記整列方向に沿って配置された複数の電極を含む電極群とを含む、立体表示装置。
2. 前記スイッチ液晶パネルは、ノーマリーホワイトである、請求項１に記載の立体表示装置。
3. 前記液晶層のリタデーションは、ファーストミニマムに設定されている、請求項１または２に記載の立体表示装置。
4. 前記液晶層の厚さは、５．５μｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の立体表示装置。
5. 前記液晶層に電圧が印加されていないとき、前記第１基板側の液晶分子の配向方向と、前記第２基板側の液晶分子の配向方向とが、互いに９０°異なる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の立体表示装置。
6. 前記電極群は、
   前記第１基板に形成され、前記整列方向に沿って所定間隔で配置された複数の電極を含む第１電極群と、
   前記第２基板に形成され、前記整列方向に沿って前記所定間隔で配置された複数の電極を含む第２電極群とを含み、
   前記第１電極群と前記第２電極群とは、前記整列方向において互いに前記所定間隔の半分だけずれて配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の立体表示装置。
7. 前記電極群は、
   前記第１基板に形成され、前記整列方向に沿って所定間隔で配置された複数の電極を含む第１電極群と、
   前記第２基板の概略全面に形成される共通電極とを含む、請求項１〜５に記載の立体表示装置。
8. 前記スイッチ液晶パネルは、前記表示パネルよりも前記観察者側に配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の立体表示装置。
9. 前記表示パネルは、前記スイッチ液晶パネルよりも前記観察者側に配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の立体表示装置。
10. 前記表示パネルは、液晶表示パネルである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の立体表示装置。

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