WO2015060002A1 - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

　本発明の立体表示装置（１）は、表示パネル（１０）と、スイッチ液晶パネル（２０）と、第１偏光板（１５）および第２偏光板（２４）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、観察者の位置情報に応じて上記の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）の第１配向膜（２１６）および第２配向膜（２２６）は、液晶層（２３）の厚さ方向中央の液晶分子の分子長軸が、電圧無印加状態において、平面視において上記の整列方向と垂直な方向を向くようにラビングされる。液晶層（２３）のリタデーションは、第１配向膜（２１６）のラビング方向と第１偏光板（１５）の透過軸とがなす角度である交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍであり、交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍである。

Description

立体表示装置

　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、観察者に立体感を感じさせる。また、視差バリアを液晶パネルによって形成し、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。

　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。

　観察者の位置に応じて視差バリアを移動させるＳＷ－ＬＣＤ方式では、観察者は、広い範囲から立体画像を観察することできる。そのため、ＳＷ－ＬＣＤ方式では、視差バリアが固定されている場合には問題とならなかった視野角特性、すなわち、斜めから立体表示装置を観察したときの表示画質が重要になる。

　本発明の目的は、視野角特性に優れた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、前記表示パネルと重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、前記スイッチ液晶パネルを挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板と、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、液晶層と、前記液晶層を挟んで対向して配置される第１基板および第２基板と、前記第１基板に形成される第１配向膜と、前記第２基板に形成される第２配向膜とを含む。前記第１配向膜および前記第２配向膜は、前記液晶層の厚さ方向中央の液晶分子の分子長軸が、電圧無印加状態において、平面視において前記整列方向と垂直な方向を向くようにラビングされる。前記第１配向膜および前記第２配向膜のうち前記液晶パネル側の配向膜のラビング方向と、前記第１偏光板および前記第２偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側の偏光板の透過軸とのなす角度を交差角とし、前記交差角は０°よりも大きく４５°以下である。前記液晶層のリタデーションは、前記交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍであり、前記交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍである。

　本発明によれば、視野角特性に優れた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９Ａ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９Ｂ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９Ｃ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１０Ａは、スイッチ液晶パネルに表示させるバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。 図１０Ｂは、スイッチ液晶パネルに表示させる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１１は、立体表示装置の表示パネルおよびスイッチ液晶パネルの設定の一例を示す表である。 図１２は、第１の実施形態にかかる立体表示装置の一つの構成例における、偏光板の透過軸ＤＲ０、一方の配向膜のラビング方向ＤＲ１、および他方の配向膜のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。 図１３は、比較例にかかる立体表示装置の偏光板の透過軸ＤＲ０、一方の配向膜のラビング方向ＤＲ１、および他方の配向膜のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。 図１４は、液晶層のリタデーションと、スイッチ液晶パネルの透過率との関係を示すグラフである。 図１５は、液晶層のリタデーションと、スイッチ液晶パネルによる色度シフトとの関係を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図１６は、液晶層のリタデーションを変えたときの、透過率の低下割合および色度シフト（Δｘ，Δｙ）をまとめた表である。 図１７Ａは、構成例１－１にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図１７Ｂは、構成例１－２にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図１７Ｃは、比較例にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図１８Ａは、構成例１－１にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルのコントラスト特性を示す図である。 図１８Ｂは、構成例１－２にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルのコントラスト特性を示す図である。 図１８Ｃは、比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルのコントラスト特性を示す図である。 図１８Ｄは、比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルの、視角方向を６時方向にした場合のコントラスト特性を示す図である。 図１９Ａは、それぞれの立体表示装置の３－９時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。 図１９Ｂは、それぞれの立体表示装置の６－１２時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。 図２０は、クロストークを説明するための示す図である。 図２１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２２Ａは、バリアを左から右へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。 図２２Ｂは、バリアを左から右へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。 図２２Ｃは、バリアを右から左へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。 図２２Ｄは、バリアを右から左へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。 図２３は、構成例および比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０の応答時間をまとめた表である。 図２４は、立体表示装置の表示パネルおよびスイッチ液晶パネルの設定の他の例を示す表である。 図２５は、第１の実施形態にかかる立体表示装置の他の構成例における、偏光板の透過軸Ｒ０、一方の配向膜のラビング方向ＤＲ１、および他方の配向膜のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。 図２６は、液晶層のリタデーションと、スイッチ液晶パネルの透過率との関係を示すグラフである。 図２７は、液晶層のリタデーションと、スイッチ液晶パネルによる色度シフトとの関係を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図２８は、液晶層のリタデーションを変えたときの、透過率の低下割合および色度シフト（Δｘ，Δｙ）をまとめた表である。 図２９Ａは、構成例２－１にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図２９Ｂは、構成例２－２にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。 図３０Ａは、構成例２－１にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルのコントラスト特性を示す図である。 図３０Ｂは、構成例２－２にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルのコントラスト特性を示す図である。 図３１Ａは、それぞれの立体表示装置の３－９時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。 図３１Ｂは、それぞれの立体表示装置の６－１２時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。 図３２は、本発明の第２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。

　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、表示パネルと重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、スイッチ液晶パネルを挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板と、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、位置情報に応じて上記の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、液晶層と、液晶層を挟んで対向して配置される第１基板および第２基板と、第１基板に形成される第１配向膜と、第２基板に形成される第２配向膜とを含む。第１配向膜および第２配向膜は、液晶層の厚さ方向中央の液晶分子の分子長軸が、電圧無印加状態において、平面視において上記の整列方向と垂直な方向を向くようにラビングされる。第１配向膜および第２配向膜のうち液晶パネル側の配向膜のラビング方向と、前記第１偏光板および前記第２偏光板のうちスイッチ液晶パネル側の偏光板の透過軸とのなす角度を交差角とし、交差角は０°よりも大きく４５°以下である。液晶層のリタデーションは、交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍであり、交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍである（第１の構成）。

　上記の構成によれば、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、他の一部の画像が左目に映る。これによって、観察者に立体感を感じさせることができる。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。

　上記の構成によれば、スイッチ液晶パネルの第１配向膜および第２配向膜は、電圧無印加状態における液晶層の厚さ方向中央の液晶分子の分子長軸の方向（視角方向と呼ぶ）が、平面視において、視差バリアの整列方向と垂直になるようにラビングされる。これによって、視差バリアの整列方向において、液晶表示装置の視野角特性を対称にすることできる。また、視差バリアを整列方向の一方側に移動させる場合と他方側に移動させる場合とにおいて、液晶の応答時間の差を小さくすることができる。

　配向膜のラビング方向と偏光板の透過軸のなす角度である交差角は、大きいほど視野角特性が悪化するため、小さい方が好ましい。しかし、偏光板の透過軸の方向は、表示パネルの駆動方式等によっては変更できない場合がある。そのため、偏光板の透過軸に合わせて配向膜をラビングすると、視角方向を視差バリアの整列方向と垂直にできない場合がある。

　上記の構成によれば、液晶層のリタデーションを、交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍにし、交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍにする。これによって、視野角特性の悪化を抑制することができる。

　上記第１の構成において、第１偏光板の透過軸と第２配向膜の透過軸とがなす角度は９０°であり、第１配向膜のラビング方向と第２配向膜のラビング方向とがなす角度は９０°であることが好ましい（第２の構成）。

　上記第１または第２の構成において、交差角は４５°であっても良い（第３の構成）。

　上記第１または第２の構成において、交差角は１８°であっても良い（第４の構成）。

　上記第１～第４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ていても良い（第５の構成）。

　上記第１～第５のいずれかの構成において、スイッチ液晶パネルは、第１基板に形成され、上記の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、上記の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電極群とをさらに含み、第１電極群と第２電極群とは、上記の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、視差バリアを移動させる最小単位を、第１電極群および第２電極群を形成する間隔の半分にすることができる。これによって、より細かく視差バリア位置を切り替えることできるため、輝度の変化およびクロストークの悪化を抑制することができる。

　上記第１～第６のいずれかの構成において、表示パネルは、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示パネルであっても良い（第７の構成）。

　上記第１～第６のいずれかの構成において、表示パネルは、バーティカルアライメント（ＶＡ）方式の液晶表示パネルであっても良い（第８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とを備えている。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、光を遮る非透過領域（バリア）と、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および偏光板１５の厚さは、例えば１３０μｍである。第１基板２１および第２基板２２の厚さは、例えば、３５０μｍ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、光を遮るバリアＢＲと、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。

　第１基板２１にはおよび第２基板２２には、それぞれ配向膜２１６および配向膜２２６が形成されている。第１基板２１に形成された配向膜２１６と第２基板２２に形成された配向膜２２６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（旋回）する、いわゆるツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）配向となる。

　偏光板１５と偏光板２４とは、光透過軸が互いに交差するように配置されている。すなわち、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。

　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、２次元表示モードでは電圧無印加状態となるため、消費電力を削減することができる。

　本実施形態では、後述する視角方向が垂直方向（ｙ方向）と平行になるように、配向膜２１６および配向膜２２６をラビングする。さらに、偏光板１５の透過軸と配向膜２１６のラビング方向とがなす角度である交差角が、０°よりも大きく４５°以下である。さらに、液晶層２３のリタデーションを、交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍにし、交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍにする。配向膜２１６および配向膜２２６をラビングの方向、偏光板１５および偏光板２４の透過軸の方向、ならびに液晶層２３のリタデーションについては、具体的な構成例とともに後述する。

　以下、図９Ａ～図９Ｃ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９Ａ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９Ｂ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９Ｃ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９Ｃ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９Ｃ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］
　次に、図１０Ａと図１０Ｂとを参照して、スイッチ液晶パネル２０の駆動方法を説明する。

　図１０Ａは、スイッチ液晶パネル２０に表示させるバリア点灯状態の一つを模式的に示す断面図である。制御部４０（図２）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と、他の電極とを反対極性にする。なお、図１０Ａでは、極性の異なる電極に砂地模様を付して模式的に示している。図１０Ｂにおいても同様の表現を用いる。

　図１０Ａの例では、第２電極群２１１に含まれる電極２１１Ｂ，２１１Ｄ，２１１Ｌと、その他の電極（電極２１１Ｆ，２１１Ｈ，２１１Ｊおよび電極２２１Ａ～２２１Ｋ）とを互いに反対極性にしている。

　これによって、電極２２１Ａと電極２１１Ｂとの間に電位差が生じ、この間の液晶層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、電極２１１Ｈと電極２２１Ｉと、電極２２１Ｉと電極２１１Ｊと、および電極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。

　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１０Ｂは、スイッチ液晶パネル２０に表示させる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１０Ｂの例では、第２電極群２２１に含まれる電極２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｋと、その他の電極（電極２２１Ｅ，２２１Ｇ，２２１Ｉおよび電極２１１Ｂ～２１１Ｌ）とを反対極性にしている。これによって、電極２２１Ａ，２２１Ｃ，２２１Ｋ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２２１Ｅ，２２１Ｇ，２２１Ｉと平面視で重なる部分にスリットＳＬが形成される。

　図１０Ａと図１０Ｂ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。

　［構成例１］
　以下、本実施形態にかかる立体表示装置１の具体的な構成のいくつかの例を、比較例を交えて説明する。図１１は、立体表示装置１の表示パネル１０およびスイッチ液晶パネル２０の設定の一例を示す表である。図１２は、立体表示装置１の一つの構成例における、偏光板１５の透過軸ＤＲ０、配向膜２１６のラビング方向ＤＲ１、および配向膜２２６のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。

　ここで、方向（軸角度）を表すために、次の座標系を用いる。図１２に示すように、観察者側から見て６時の方向を０°とし、反時計回りの方向をプラス側とする。この座標系によれば、例えば、観察者側から見て３時の方向は９０°になり、観察者側から見て９時の方向は２７０°（－９０°）になる。

　図１１に示すように、この構成例では、表示パネル１０としてインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示パネルを使用する。表示パネル１０は、４．７型のフルハイビジョン（１９８０ピクセル×１０８０ピクセル）であり、水平方向の画素ピッチは５３．７μｍである。偏光板１４（光源側の偏光板）の透過軸の軸角度は０°、偏光板１５（出射側の偏光板）の透過軸の軸角度は９０°である。

　この構成例では、スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３の配向膜２１６（偏光板１５側の配向膜）のラビング方向ＤＲ１の軸角度を４５°とし、配向膜２２６（偏光板２４側の配向膜）のラビング方向ＤＲ２の軸角度を１３５°とする。偏光板２４の透過軸の軸角度を０°とする。すなわち、この構成例におけるスイッチ液晶パネル２０は、ツイスト角９０°のノーマリーホワイトＴＮ液晶である。

　液晶層２３中の液晶分子は、配向膜２１６の近傍では分子長軸がラビング方向ＤＲ１と平行になるように配向し、配向膜２２６の近傍では分子長軸がラビング方向ＤＲ２と平行になるように配向する。液晶分子には、ラビングによってプレチルト角が付与される。すなわち、ラビング方向（図１２におけるＤＲ１またはＤＲ２の先端に向かう方向）に向かって、液晶分子が起き上がる。そのため、液晶分子は、電圧無印加状態において、第１基板２１から第２基板２２に向かって、図１２中の白抜矢印のように回転する。

　図１２中に符号２３ａを付した楕円は、液晶層２３の厚さ方向（ｚ方向）の中央付近の液晶分子の配向方向を模式的に示すものである。液晶層２３の厚さ方向の中央の液晶分子の分子長軸と平行な方向を、視角方向と定義する。図１２に示すように、この構成例では、視角方向は垂直方向（ｙ方向）と平行になる。

　後述するように、視角方向を垂直方向と平行にすることで、視野角特性を左右対称にすることができる。また、視角方向を垂直方向と平行にすることで、視差バリアを右に動かす場合と左に動かす場合とにおいて、液晶の応答時間の差を小さくすることができる。

　偏光板１５の透過軸ＤＲ０と配向膜２１６のラビング方向とがなす角度を交差角と定義する。図１１に示すように、この構成例では、交差角は４５°である。

　上記の構成において、スイッチ液晶パネル２０のリタデーションを４１９ｎｍとしたものを構成例１－１とし、スイッチ液晶パネル２０のリタデーションを４５０ｎｍとしたものを構成例１－２とする。

　［比較例］
　図１３は、比較例にかかる立体表示装置の偏光板１５の透過軸ＤＲ０、配向膜２１６のラビング方向ＤＲ１、および配向膜２２６のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。比較例では、交差角が０°になるように配向膜２１６および配向膜２２６がラビングされている。すなわち、比較例にかかる立体表示装置は、配向膜２１６のラビング方向の軸角度が９０°であり、配向膜２２６のラビング方向の軸角度が１８０°である。この立体表示装置の視角方向は４５°になる。

　交差角が０°の場合、ツイスト角をΦ、光の波長をλとして、リタデーションΔｎ・ｄが下記の式を満たすとき、電圧無印加状態における透過率を最大にできる。ただし、ｍは整数である。
　　　Δｎ・ｄ＝（ｍ^２－（Φ／π）^２）^１／２・λ

　この式から導かれるリタデーション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、Φ＝９０°、λ＝５８９ｎｍとすると、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。

　比較例にかかる立体表示装置は、リタデーションを１^ｓｔ－ｍｉｎ．近傍の５１４ｎｍとする。

　［評価］
　構成例および比較例にかかる立体表示装置の種々の特性を、光学シミュレーションによって評価した。図１４は、液晶層２３のリタデーションと、スイッチ液晶パネル２０の透過率との関係を示すグラフである。図１４の縦軸は、比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルの透過率を１００として規格化した値を示している。

　図１４に示すように、交差角が４５°のとき、リタデーションが４１０ｎｍ以上であれば、比較例からの透過率の低下を１０％以内に抑制できることが分かる。

　図１５は、液晶層２３のリタデーションと、スイッチ液晶パネル２０による色度シフトとの関係を、ｘｙ色度図上に示す図である。図１５中の曲線Ｔ１は、構成例の立体表示装置のリタデーションを変えたとき、正面から観察した色度の変化の軌跡を示している。

　図１５中に符号ＲＥＦを付したマークは、比較例にかかる立体表示装置を正面から観察した時の色度を示している。比較例の立体表示装置を正面から観察した時の色度は、（ｘ，ｙ）＝（０．３０２４，０．３４１７）である。

　曲線Ｔ１上の点Ｐ１は、リタデーションが２３７ｎｍのときの色度を示している。同様に、点Ｐ２はリタデーションが３５１ｎｍのときの色度を示し、点Ｐ３はリタデーションが５１４ｎｍのときの色度を示している。図１５から、リタデーションが小さくなると色度が青色方向にシフトし、リタデーションが大きくなると色度が黄色方向にシフトすることがわかる。

　図１６は、液晶層のリタデーションを変えたときの、透過率の低下割合および色度シフト（Δｘ，Δｙ）をまとめた表である。上述のように、交差角が４５°の場合、リタデーションが４１０ｎｍ以上であれば、輝度の低下を１０％以内に抑制することができる。また、交差角が４５°の場合、リタデーションが４５０ｎｍ以下であれば、色度シフトΔｙを０．０３５以下に抑制することができる。輝度の低下および色度シフトが上記の範囲内であれば、他の部材によって調整可能な範囲であり、スイッチ液晶パネルとして使用することが可能である。

　次に、構成例および比較例にかかる立体表示装置の全方位における色度シフトを比較する。図１７Ａは、構成例１－１にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。同様に、図１７Ｂは構成例１－２にかかる立体表示装置の色度の範囲を示す図であり、図１７Ｃは比較例にかかる立体表示装置の色度の範囲を示す図である。

　構成例１－１にかかる立体表示装置は、ｘの幅が０．０５６４（０．２５１８から０．３０８２）、ｙの幅が０．０７４５（０．３０６９から０．３８１４）である。構成例１－２にかかる立体表示装置は、ｘの幅が０．０７４２（０．２６４７から０．３３８９）、ｙの幅が０．０８８９（０．３２６７から０．４１５５）である。比較例にかかる立体表示装置は、ｘの幅が０．０１６２（０．２８８５から０．３０４７）、ｙの幅が０．００８３（０．３３４７から０．３４３０）である。

　構成例１－１および構成例１－２にかかる立体表示装置の色度シフトの幅は、比較例にかかる立体表示装置の色度シフトの幅と比較すると広がってはいるものの、問題のないレベルである。

　次に、構成例および比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を比較する。図１８Ａは、構成例１－１にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を示す図である。同様に、図１８Ｂは構成例１－２にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を示す図であり、図１８Ｃは比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を示す図である。図１８Ｄは、比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０の、視角方向を６時方向にした場合のコントラスト特性を示す図である。

　視角方向を６時方向（垂直方向）にした構成例１－１および構成１－２にかかる立体表示装置では、視角方向を４時半方向にした比較例にかかる立体表示装置に比べて、左右対称なコントラスト特性が得られている。

　図１９Ａは、それぞれの立体表示装置の３－９時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。図１９Ｂは、それぞれの立体表示装置の６－１２時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。図１９Ａおよび図１９Ｂにおいて、曲線ＣＲ１は構成例１－１にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示し、曲線ＣＲ２は構成例１－２にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示す。曲線ＣＲ３は比較例にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示し、曲線ＣＲ４は図１８Ｄの場合のコントラスト特性を示している。

　構成例１－１および構成１－２にかかる立体表示装置においては、正面だけではなく、３－６時方向および６－１２時方にコントラストの高い領域が広がっている。また、比較例と比較して、全体的に高いコントラストが得られている。

　スイッチ液晶パネル２０のコントラストを高めることで、クロストークを低減することができる。その原理を説明するために、ここで、図２０を用いてクロストークを定量的に定義する。

　図２０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２１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。

　スイッチ液晶パネル２０のコントラストが高くなるということは、バリアの遮蔽率およびスリットの透過率が向上することを意味する。これによって、Ａ_ＬおよびＢ_Ｒがより大きくなり、Ａ_ＬおよびＢ_Ｒがより小さくなる。そのため、クロストークをより低くすることができる。

　次に、構成例および比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０の応答時間を比較する。ここで、移動する側のバリアの点灯が完了した時刻から、移動する側と反対側のバリアの消失が完了する時刻までの間の時間を、応答時間と定義する。

　図２２Ａおよび図２２Ｂは、バリアを左から右へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。図２２Ａは、第１電極群２１１の一部を反対極性にした状態から、第２電極群２２１の一部を反対極性にした場合（図１０Ａから図１０Ｂにした場合に相当）の時間変化である。図２２Ｂは、第２電極群２２１の一部を反対極性にした状態から、第１電極群２１１の一部を反対極性にした場合の時間変化である。

　図２２Ｃおよび図２２Ｄは、バリアを右から左へ移動させるときの、バリア点灯状態の時間変化を示す図である。図２２Ｃは、第１電極群２１１の一部を反対極性にした状態から、第２電極群２２１の一部を反対極性にした場合の時間変化である。図２２Ｄは、第２電極群２２１の一部を反対極性にした状態から、第１電極群２１１の一部を反対極性にした場合の時間変化である。

　比較例にかかる立体表示装置では、図２２Ａの場合、信号を印加してから１０ｍｓｅｃ（ミリ秒）後に右側のバリアの点灯が完了し、３３ｍｓｅｃ後に左のバリアの消失が完了している。したがって、応答時間は、２３ｍｓｅｃである。同様に、図２２Ｂの場合の応答時間は１６ｍｓｅｃであり、図２３Ｃの場合の応答時間は７７ｍｓｅｃであり、図２３Ｄの場合の応答時間は２６ｍｓｅｃである。

　一方、構成例１－１にかかる立体表示装置では、図２２Ａの場合の応答時間は２３ｍｓｅｃであり、図２２Ｂの場合の応答時間は１０ｍｓｅｃであり、図２２Ｃの場合の応答時間は５ｍｓｅｃであり、図２２Ｄの場合の応答時間は７ｍｓｅｃである。

　図２３は、構成例および比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０の応答時間をまとめた表である。図２３に示すように、比較例にかかる立体表示装置では、バリアを右から左へ移動させる場合の応答時間は最大で２３ｍｓｅｃであり、バリアを左から右へ移動させる場合の応答時間は最大で７７ｍｓｅｃである。一方、構成例１－１にかかる立体表示装置では、バリアを右から左へ移動させる場合の応答時間は最大で２３ｍｓｅｃであり、バリアを左から右へ移動させる場合の応答時間は最大で７ｍｓｅｃである。

　このように、構成例１－１にかかる立体表示装置は、比較例にかかる立体表示装置よりも、スイッチ液晶パネル２０の応答時間を短くすることができる。また、左右の差を小さくすることができる。

　以上、構成例および比較例にかかる立体表示装置についての評価結果を説明した。上記の評価結果から分かるように、交差角が４５°の場合、リタデーションを４１０～４５０ｎｍにすることによって、輝度の低下および色度シフトを抑制することができる。

　上記の構成例では、交差角が４５°の場合を説明した。一方、輝度の低下および色度シフトは、交差角が大きくなるほど大きくなる。換言すれば、交差角が小さくなれば、輝度の低下および色度シフトはより低減される。したがって、リタデーションを４１０～４５０ｎｍの範囲に設定しておけば、４５°以下のあらゆる交差角において、上記の構成例と同程度以上の効果が得られる。

　上記構成例の評価結果から分かるように、視角方向を垂直方向と平行にすることで、コントラスト特性を左右均等にすることができる。また、視角方向を垂直方向と平行にすることで、視差バリアを右に動かす場合と左に動かす場合とにおいて、液晶の応答時間の差を小さくすることができる。

　［構成例２］
　図２４は、立体表示装置１の表示パネル１０およびスイッチ液晶パネル２０の設定の他の例を示す表である。図２５は、この構成例における偏光板１５の透過軸ＤＲ０、配向膜２１６のラビング方向ＤＲ１、および配向膜２２６のラビング方向ＤＲ２を模式的に示す平面図である。

　図２４に示すように、この構成例では、表示パネル１０としてバーティカルアライメント（ＶＡ）方式の液晶表示パネルを使用する。表示パネル１０は、４．７型のフルハイビジョン（１９８０ピクセル×１０８０ピクセル）であり、水平方向の画素ピッチは５３．７μｍである。偏光板１４（光源側の偏光板）の透過軸の軸角度は１５３°、偏光板１５（出射側の偏光板）の透過軸の軸角度は６３°である。

　この構成例では、スイッチ液晶パネル２０の液晶層２３の配向膜２１６（偏光板１５側の配向膜）のラビング方向ＤＲ１の軸角度を４５°とし、配向膜２２６（偏光板２４側の配向膜）のラビング方向ＤＲ２の軸角度を１３５°とする。偏光板２４の透過軸の軸角度を１５３°とする。すなわち、この構成例におけるスイッチ液晶パネル２０は、ツイスト角９０°のノーマリーホワイトＴＮ液晶である。

　図２５中に符号２３ａを付した楕円は、液晶層２３の厚さ方向（ｚ方向）の中央付近の液晶分子の配向方向を模式的に示すものである。この構成例においても、視角方向は垂直方向と平行である。

　この構成例では、交差角は１８°である。

　上記の構成において、スイッチ液晶パネル２０のリタデーションを４３５ｎｍとしたものを構成例２－１とし、スイッチ液晶パネル２０のリタデーションを４６６ｎｍとしたものを構成例２－２とする。

　図２６は、液晶層２３のリタデーションと、スイッチ液晶パネル２０の透過率との関係を示すグラフである。図２６の縦軸は、比較例にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネルの透過率を１００として規格化した値を示している。

　図２６に示すように、交差角が１８°のとき、リタデーションが３８０ｎｍ以上であれば、比較例からの透過率の低下を１０％以内に抑制できることが分かる。

　図２７は、液晶層２３のリタデーションと、スイッチ液晶パネル２０による色度シフトとの関係を、ｘｙ色度図上に示す図である。図２７中の曲線Ｔ２は、構成例の立体表示装置のリタデーションを変えたとき、正面から観察した色度の変化の軌跡を示している。図２７中に符号ＲＥＦを付したマークは、比較例にかかる立体表示装置を正面から観察した時の色度を示している。曲線Ｔ２上の点Ｐ４は、リタデーションが２３７ｎｍのときの色度を示している。同様に、点Ｐ５はリタデーションが３５１ｎｍのときの色度を示し、点Ｐ６はリタデーションが５１４ｎｍのときの色度を示している。

　図２８は、液晶層のリタデーションを変えたときの、透過率の低下割合および色度シフト（Δｘ，Δｙ）をまとめた表である。上述のように、交差角が１８°の場合、リタデーションが３８０ｎｍ以上であれば、輝度の低下を１０％以内に抑制することができる。また、交差角が１８°の場合、リタデーションが４６６ｎｍ以下であれば、色度シフトΔｙを０．０３５以下に抑制することができる。

　図２９Ａは、構成例２－１にかかる立体表示装置を様々な角度から観察したときの色度の範囲を、ｘｙ色度図上に示す図である。同様に、図２９Ｂは構成例２－２にかかる立体表示装置の色度の範囲を示す図である。

　構成例２－１にかかる立体表示装置は、ｘの幅が０．０３０９（０．２７３１から０．３０４０）、ｙの幅が０．０３５８（０．３２３５から０．３５９８）である。構成例２－２にかかる立体表示装置は、ｘの幅が０．０３５９（０．２８１０から０．３１６８）、ｙの幅が０．０３６５（０．３３３７から０．３７０２）である。構成例２－１および構成例２－２にかかる立体表示装置の色度シフトの幅も、問題のないレベルである。

　図３０Ａは、構成例２－１にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を示す図である。同様に、図３０Ｂは構成例２－２にかかる立体表示装置のスイッチ液晶パネル２０のコントラスト特性を示す図である。

　構成例２－１および構成２－２にかかる立体表示装置においても、視角方向を６時方向（垂直方向）にすることによって、左右対称なコントラスト特性が得られている。

　図３１Ａは、それぞれの立体表示装置の３－９時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。図３１Ｂは、それぞれの立体表示装置の６－１２時方向に沿ったコントラスト特性を示すグラフである。図３１Ａおよび図３１Ｂにおいて、曲線ＣＲ５は構成例２－１にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示し、曲線ＣＲ６は構成例１－２にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示す。曲線ＣＲ７は比較例にかかる立体表示装置のコントラスト特性を示し、曲線ＣＲ４は図１８Ｄの場合のコントラスト特性を示している。

　構成例２－１および構成例２－２にかかる立体表示装置においても、正面だけではなく、３－６時方向にコントラストの高い領域が広がっている。また、比較例と比較して、全体的に高いコントラストが得られている。

　なお、構成例２－１および構成例２－２によっても、構成例１－１と同様に、スイッチ液晶パネル２０の応答時間を短くすることができる。また、左から右へ移動する場合と右から左へ移動する場合との応答時間の差を小さくすることができる。

　上記の評価結果から分かるように、交差角が１８°の場合、リタデーションを３８０～４６６ｎｍにすることによって、輝度の低下および色度シフトを抑制することができる。

　既述のように、交差角が小さくなれば、輝度の低下および色度シフトはより低減される。したがって、リタデーションを３８０～４６６ｎｍの範囲に設定しておけば、１８°以下のあらゆる交差角において、上記の構成例と同程度以上の効果が得られる。

　以上、交差角が１８°の場合と４５°との場合とを考察したが、交差角は０°より大きく４５°以下の任意の角度であって良い。また、表示パネルは、ＩＰＳパネルまたはＶＡパネルの他、ＥＣＢパネル等の他の方式の液晶表示パネルであっても良い。例えば、表示パネル１０をシングルドメインのＩＰＳパネルとし、交差角を３８°としても良い。あるいは、表示パネル１０をＥＣＢパネルとし、交差角を３０°としても良い。

　上述の構成例１と構成例２とを総合すると、交差角が０°よりも大きく１８°未満の場合には、リタデーションを３８０～４６６ｎｍにすれば良く、交差角が１８°よりも大きく４５°未満の場合には、リタデーションを４１０～４５０ｎｍにすれば良い。

　［第２の実施形態］
　図３２は、本発明の第２の実施形態にかかる立体表示装置２の構成を示す模式的断面図である。立体表示装置２は、立体表示装置１と比較して、表示パネル１０が観察者９０側になるように配置されている点が異なる。

　すなわち、本実施形態では、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、輝度の角度変化が緩やかになる。

　本実施形態では、第２基板２２の配向膜のラビング方向と偏光板１４の透過軸とのなす角度が交差軸となる。

　本実施形態においても、視角方向が垂直方向と平行になるように、第１基板２１の配向膜および第２基板の配向膜をラビングする。さらに、液晶層２３のリタデーションを、交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍにし、交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍにする。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

　なお、偏光板１４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１４がスイッチ液晶パネル２０の第２基板２２の表示パネル１０側の表面に配置され、偏光板１４とＴＦＴ基板１１との間に接着樹脂３０が配置されていても良い。

　［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、スイッチ液晶パネル２０の第１基板２１および第２基板２２に、合計１２系統の電極が形成されている場合を説明した。しかし、スイッチ液晶パネル２０に形成する電極の数は任意である。

　上述の各実施形態では、スイッチ液晶パネル２０の第１基板２１および第２基板２２の両方にパターン電極を形成し、かつ、第１電極２１に形成された電極と第２基板２２に形成された電極とを半ピッチずらして配置した場合を説明した。この構成は例示であって、スイッチ液晶パネル２０の構成は任意である。例えば、スイッチ液晶パネル２０として、第１基板２１にパターン電極が形成され、第２基板２２の概略全面に共通電極が形成された構成としても良い。

　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 (8)

1. 　画像を表示する表示パネルと、
   　前記表示パネルと重ねて配置されるスイッチ液晶パネルと、
   　前記スイッチ液晶パネルを挟んで対向して配置される第１偏光板および第２偏光板と、
   　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、
   　液晶層と、
   　前記液晶層を挟んで対向して配置される第１基板および第２基板と、
   　前記第１基板に形成される第１配向膜と、
   　前記第２基板に形成される第２配向膜とを含み、
   　前記第１配向膜および前記第２配向膜は、前記液晶層の厚さ方向中央の液晶分子の分子長軸が、電圧無印加状態において、平面視において前記整列方向と垂直な方向を向くようにラビングされ、
   　前記第１配向膜および前記第２配向膜のうち前記液晶パネル側の配向膜のラビング方向と、前記第１偏光板および前記第２偏光板のうち前記スイッチ液晶パネル側の偏光板の透過軸とのなす角度を交差角とし、前記交差角は０°よりも大きく４５°以下であって、
   　前記液晶層のリタデーションは、前記交差角が０°よりも大きく１８°以下のとき、３８０～４６６ｎｍであり、前記交差角が１８°よりも大きく４５°以下のとき、４１０～４５０ｎｍである、立体表示装置。
2. 　前記第１偏光板の透過軸と前記第２配向膜の透過軸とがなす角度は９０°であり、
   　前記第１配向膜のラビング方向と前記第２配向膜のラビング方向とがなす角度は９０°である、請求項１に記載の立体表示装置。
3. 　前記交差角は４５°である、請求項１または２に記載の立体表示装置。
4. 　前記交差角は１８°である、請求項１または２に記載の立体表示装置。
5. 　前記スイッチ液晶パネルは、前記表示パネルよりも観察者側に配置される、請求項１～４のいずれか一項に記載の立体表示装置。
6. 　前記スイッチ液晶パネルは、
   　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電極群とをさらに含み、
   　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. 　前記表示パネルは、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示パネルである、請求項１～６のいずれか記載の立体表示装置。
8. 　前記表示パネルは、バーティカルアライメント（ＶＡ）方式の液晶表示パネルである、請求項１～６のいずれか一項に記載の立体表示装置。

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